包接型希土類系熱電変換材料のパノスコピック形態制御による高性能化

通过全景形状控制提高笼形稀土热电转换材料的性能

• 批准号: 19018015
• 负责人: 勝山 茂
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Osaka 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: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19018015/
• 关键词: スクッテルダイト; ゼーベック係数; 電気抵抗率; 熱伝導率; 階層的形態制御; メカニカルミリング; ヘビーフェルミオン

熱電変換材料の性能は無次元性能指数ZT(=S^2T/(pxκ)、S;ゼーベック係数、T;動作温度、p;電気抵抗率、κ;熱伝導率)によって決まるが、これらのパラメータは物質中におけるキャリア密度や材料の微細組織の影響を強く受けるため、その性能の向上には原子レベル(〜nm)から結晶粒レベル(〜μm)までの幅広い範囲にわたる形態制御(パノスコピック形態制御)が必要である。本研究はスクッテルダイト化合物や希土類ヘビーフェルミオン化合物などの包接型化合物について、ボイドへの元素挿入を行ったり、メカニカルミリング等、粉末冶金的手法により結晶粒径を制御したり、添加物を微細分散させることにより階層的な形態制御を行い、熱電変換材料としての性能の向上を図るものである。本年度は、希土類充填スクッテルダイト化合物CeFe_3CoSb_12について、電気伝導性酸化物MoO_2を添加してミリング処理により微細分散させたCeFe_3CoSb_12-MoO_2複合焼結体を作製し、その熱電特性を評価した。MoO_2を添加することによりCeFe_3CoSb_12-MoO_2複合焼結体のゼーベック係数はCeFe_3CoSb_12に比べて減少したが、電気抵抗率および熱伝導率も減少したため、CeFe_3CoSb_12とMoO_2の混合モル比が0.95:0.05である複合焼結体において、773Kで最大1.22のZTが得られ、これまでこの系における報告値の最大値1.1を上回った。また、希土類ヘビーフェルミオン化合物YbAl3について、その結晶中におけるボイドにMnを挿入したMn_xYbAl_3を作製した。Mnを添加することによりゼーベック係数は減少、電気抵抗率は若干増加したが、熱伝導率については大幅な減少が観察され、この系におけるボイドへの元素充填が熱伝導率の低減に非常に有効であることが確認された。

The <s:1> performance of thermoelectric conversion materials youdaoplaceholder0 dimensionless performance index ZT(=S^2T/(pxκ), S; Youdaoplaceholder0 ゼ ベッ coefficient, T; Operating temperature, p; Electrical resistance rate, κ; Hot 伝 conductivity) に よ っ て definitely ま る が, こ れ ら の パ ラ メ ー タ は material に お け る キ ャ リ ア density や material の fine texture の を strong く by け る た め, そ の performance の upward に は atomic レ ベ ル (~ nm) か ら crystals レ ベ ル (~ microns) ま で の picture hiroo い van 囲 に わ た る form suppression (パ ノ ス コ ピ ッ ク form suppression) が will To である. This study は ス ク ッ テ ル ダ イ ト compound や greek-turkish class ヘ ビ ー フ ェ ル ミ オ ン compound な ど の type inclusion compound に つ い て, ボ イ ド へ の element scions into line を っ た り, メ カ ニ カ ル ミ リ ン グ, such as powder metallurgy technique に よ り crystalline grain size を suppression し た り, disperse additive を imperceptible さ せ る こ と に よ り class な form suppression を い, The performance <e:1> of the thermoelectric conversion material と, て, <s:1> is shown upward at を, る, <s:1>, である. は this year, and soil type filling ス ク ッ テ ル ダ イ ト compound CeFe_3CoSb_12 に つ い て, electricity 気 伝 conductivity acidification content MoO_2 を add し て ミ リ ン グ 処 Richard に よ り fine dispersed さ せ た CeFe_3CoSb_12 - MoO_2 compound 焼 nexus of contracts を as し, そ の thermoelectric properties を review 価 し た. MoO_2 を add す る こ と に よ り CeFe_3CoSb_12 - MoO_2 compound 焼 nexus of contracts の ゼ ー ベ ッ ク coefficient は CeFe_3CoSb_12 に than べ て reduce し た が, electricity 気 resistance お よ び 伝 heat conductivity も reduce し た た め, CeFe_3CoSb_12 と MoO_2 の mixed モ ル が 0.9 5-0.05 で あ る composite 焼 nexus of contracts に お い て, 773 k で maximum 1.22 の ZT が have ら れ, こ れ ま で こ の is に お け る report numerical の biggest nt 1.1 を っ last time た. ま た, greek-turkish ヘ ビ ー フ ェ ル ミ オ ン compound YbAl3 に つ い て, そ の crystallization of に お け る ボ イ ド に Mn を scions into し た Mn_xYbAl_3 を cropping し た. Mn を add す る こ と に よ り ゼ ー ベ ッ は ク coefficient decrease, electricity 気 resistance は several rights and し た が, hot 伝 conductivity に つ い て は な substantially reduce が 観 examine さ れ, こ の is に お け る ボ イ ド へ の element filling が 伝 heat conductivity の low cut に very に have sharper で あ る こ と が confirm さ れ た.

项目成果

Thermoelectric Properties of CeFe3CoSb12-FeSb2 Composite

• DOI: 10.2497/jjspm.54.15
• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of The Japan Society of Powder and Powder Metallurgy
• 作者: S. Katsuyama;H. Nishimura

メカニカルミリングおよびSPSによる酸化物微細分散希土類充填スクッテルダイト複合焼結体の作製とその熱電特性

机械球磨和SPS制备氧化物细分散稀土填充方钴矿复合烧结体及其热电性能

• 发表时间: 2007
• 期刊: 粉体および粉末冶金 54
• 作者: 勝山茂;岡田博
• 通讯作者: 岡田博