高温熱電発電モジュール用のダブルヒーター法変換効率評価装置の作製

双加热器法高温温差发电模块转换效率评价装置的制作

基本信息

  • 批准号:
    26918004
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 0.32万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2014-04-01 至 2015-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本研究は、高温熱電発電モジュールの変換効率を600℃以上の高温域で評価できる装置の開発を目的としました。熱電発電モジュールは、温度差を与えることで電気を発生する発電モジュールです。自動車や工場等から放出される廃熱(600℃~800℃)を直接電気に変換できます。熱電発電モジュールの開発を推進するには、熱を電気に変換する変換効率η=P/Q(P : 発電電力、Q : 入力熱量)の評価が必要です。従来の評価方法では、ヒーター部で輻射熱による熱損失が生じるため、モジュールへの入力熱量Qを精確に求めることが困難でした。本研究では外部ヒーターを設けて、輻射熱による熱損失を補うことができるダブルヒーター法を使用しました。しかし、報告されているダブルヒーターの構造のままでは、600℃以上の高温域で使用できないため、ヒーター内部の熱応力を解析し、高温域で使用可能なダブルヒーターの最適な構造を設計・作製しました。ダブルヒーターの作製にあたり、熱応力解析ソフト「Solid Works Simulation」を用いて破損箇所を特定し、その場所にあらかじめ緩衝材や間隙を設けて熱応力によるヒーターの破損を防ぎました。高温域で動作させるため、ヒーター最大出力が1000℃で、加工が容易な白金線をヒーター線材に、マセライト(フッ素金雲母)をヒーター母材に使用しました。10^<-1>Pa以下の真空度を保つために、SUS304製の円筒型の真空チャンバーを作製しました。「LabVIEW」で計測ソフトを作成し、申請者が所属する研究機関で開発している高温熱電発電モジュールの変換効率を測定し、評価装置の有用性を実証しました。本研究で初めて開発される変換効率評価装置は、高温熱電発電モジュールの開発を加速し、エネルギーの有効利用に寄与すると期待されます。
This study aims at evaluating the conversion efficiency of thermoelectric devices in the high temperature range above 600℃. Thermoelectric power generation, temperature difference and electric power generation Automatic vehicle workshop, etc., emits heat (600℃~800℃) and direct electric power conversion. It is necessary to evaluate the conversion efficiency η=P/Q(P : generation power, Q : input heat) for the development of thermoelectric generation. It is difficult to accurately calculate the heat loss caused by radiant heat in the body. This study is based on the theory of radiation heat loss. In this paper, the structure design and manufacture of the high temperature range above 600℃ are discussed. "Solid Works Simulation" is used to prevent damage to a particular location, such as a buffer, from occurring due to thermal stress. High temperature range operation, maximum output up to 1000℃, easy to process platinum wire, wire material, phlogopite, base material use Vacuum protection below 10^<-1>Pa, vacuum protection of SUS304 cylinder type "LabVIEW" is designed to measure the conversion rate of high-temperature thermoelectric devices developed by the research institute to which the applicant belongs, and to evaluate the usefulness of the device. This study is aimed at accelerating the development and utilization of thermoelectric power generation systems at high temperatures.

项目成果

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