熱・電気直接変換方式による発電デバイスの開発

开发利用直接热/电转换方法的发电装置

• 批准号: 03203120
• 负责人: 松原 覚衛
• 金额: $ 19.84万
• 依托单位: Yamaguchi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-03203120/
• 关键词: 熱電材料; FeSi_2; プロズマ・プロセス; アモルファス金属; 超微粒子; セラミックス; AMTEC; プラズマ・プロセス; 薄膜

熱電発電(TEC)およびアルカリ金属熱体発電(AMTEC)の技術革新を目指して、プラズマ・イオンプロセス、超高圧極限条件下での新材料開発と発電デバイスの開発に主力をおいて研究を行った。1.熱電発電(TEC)用新材料および発電デバイスの開発(1)鉄シリサイドFeSi_2系合金の微粒子(平均粒径〜2μm)をO_2、SiH_4のプラズマ処理で大幅な特性改善を実現した。この新材料で、無添加のβ-FeSi_2セラミックスで10倍、Cr,Coの置換系セラミックスで2〜3倍出力アップできた。「松原覚衛(山口大・工)」。(2)高温・超高圧極限下でβ-FeSi_2系セラミックスを開発した。Ru置換(〜10at.%)でβ-FeSi_2の変態温度940℃を1050℃まで高めた。「島田昌彦(東北大・工)」。(3)ポリカルボシランの反応焼結により多孔質SiCの微細構造を制御して熱電特性を大幅に改善した。「河本邦仁(名大・工)」2.アルカリ金属熱電発電(AMTEC)の実用化研究(1)β,β″-アルミナ焼結体と電極材料について、溶融Na中でのミクロな組織構造変化について研究した。β″-アルミナ管にNbN多孔質薄膜電極をもつAMTEC発電実験で、真空度3.7×10^<-2>Paの動作条件下で出力密度0.36W/cm^2を得た。「加藤昭夫(九大・工)」3.熱電発電デバイスの応用開発と電力システムへの適用技術(1)高熱流束・大電流を流した状態での発電器の出力と効率特性を、計算機シミュレーションと要素モデル実験によって検討し、熱電発電の有効性を示した。「松浦虔士(阪大・工)」(2)多孔質のZr-セラミクスを用いた高効率電解セルと、120対のFeSi_2熱電素子を組み合わせたプロトタイプの水素製造システムにより、高温・水蒸気電気分解による水素製造の有効性を実験的に示した。「嵐治夫(東北大・科研)」

Technical innovation of thermoelectric generation (TEC) and thermal metal thermal generation (AMTEC) is aimed at developing new materials under ultra-high pressure limit conditions and developing new materials under ultra-high pressure limit conditions. 1. Development of new materials for thermoelectric generation (TEC):(1) FeSi_2-based alloy particles (average particle size ~ 2μm) treated with O_2 and SiH_4 have greatly improved their properties. This new material has no additive β-FeSi_2, Cr,Co substitution system, 2 ~ 3 times output. "The Sisters"(). (2)β-FeSi_2 system develops under high temperature and high pressure limit. Ru substitution (~ 10at.%) The transition temperature of β-FeSi_2 is 940℃ and 1050℃. "Shimada Masahiko (Tohoku Daikoku)." (3)The microstructure of porous SiC is controlled by reverse sintering of SiC particles, and the thermoelectric characteristics are greatly improved. 2. Study on the practical application of AMTEC (1)β,β″-AMTEC sintered body, electrode material and microstructure transformation in molten Na.β "-Al2O3 tube NbN porous thin film electrode with AMTEC power transmission performance, vacuum degree of 3.7×10^<-2>Pa operating conditions, the output density of 0.36 W/cm^2 was obtained. "Akio Kato (9)" 3. Application technology of thermoelectric power generation system (1) Output and efficiency characteristics of thermoelectric power generation system under high heat flux and high current conditions, computer system, and elements of thermoelectric power generation system. "Matsuura Kenshi (Osaka·Engineering)"(2) Porous Zr-Si-P system for high efficiency electrolysis, 120 pairs of FeSi_2 thermoelectric elements for assembly, high temperature and water vapor decomposition of water element production efficiency of the demonstration. "Arashio (Tohoku University·Scientific Research)"

项目成果

加藤 昭夫他、: "Electrode Materials for Alkari Thermoelectric Converter (AMTEC)" Proc.27th Int.Energy Conv.Engin.Conf.,. 135-138 (1992)

Akio Kato 等人：“Alkari 热电转换器 (AMTEC) 的电极材料”Proc.27th Int.Energy Conv.Engin.Conf., 135-138 (1992)

松原 覚衛他、: "Characterization and Thermoelectric Properties of New β-FeSi_2 Ceramics Developed by an rf-Plasma Processing" Proc.11th Int.Conf.on Thermoelectrics(Texas,USA),. 24-27 (1992)

Kakue Matsubara 等人：“通过射频等离子体处理开发的新型 β-FeSi_2 陶瓷的特性和热电性能”Proc.11th Int.Conf.on Thermoelectrics（德克萨斯州，美国），24-27 (1992)。

H.Takizawa,P.F.Mo,T.Endo,and M.Shimada,: ""Preparation,Thermal Stability,and Thermoelectric Properties of β-Fe_<1-X>Ru_xSi_2"," Journal of Materials Science.

H.Takizawa、P.F.Mo、T.Endo 和 M.Shimada，“β-Fe_<1-X>Ru_xSi_2 的制备、热稳定性和热电性能”，《材料科学杂志》。

Yoshihiro,Hirata,Takeshi Izaiku,Yoshimi Ishihara: "β,β"-Alumina Ceramics by Reaction Sintering of Na_2O-MgO-Al_2O_3" Ceramic Transactions,Vol.22,Ceramic Powder Science IV American Ceramic Society. 22. 521-526 (1991)

Yoshihiro, Hirata, Takeshi Izaiku, Yoshimi Ishihara：“通过 Na_2O-MgO-Al_2O_3 反应烧结制备“β,β”-氧化铝陶瓷”《陶瓷汇刊》，第 22 卷，陶瓷粉末科学 IV 美国陶瓷学会。22. 521-526 (1991 ）

Yoshihiro Hirata: "Science and Technology of Colloidal Processing" Proceedings of the International Symposium on Fine Ceramics Arita '91,Saga Prefectural Government. 31-46 (1991)

Yoshihiro Hirata：“胶体加工科学与技术”国际精细陶瓷研讨会有田91会议记录，佐贺县政府。