重元素部分置換とエネルギー選択散乱効果の併用による熱電材料の高性能化
结合重元素部分取代和能量选择性散射效应提高热电材料性能
基本信息
- 批准号:16K21463
- 负责人:
- 金额:$ 2.75万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
- 财政年份:2016
- 资助国家:日本
- 起止时间:2016-04-01 至 2017-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
未利用熱の有効利用によって省エネ社会へと貢献するために,廃熱を有効な電気エネルギーへ高効率に変換する”実用化に耐えうる環境調和な元素で構成される高性能熱電材料(高い無次元性能指数ZTを示す材料)を開発する”ことを目的としている.当初の研究計画に基づき,「①重元素部分置換とエネルギー選択散乱効果を併用することで,Mn-Si HMS相をZTを1.5まで向上させる」「②電子構造の特徴からの選定により新規高性能熱電材料を開発する」ことを実施した.MnをReで6 at.%部分置換することで,ZT= 1.04 (920K)に達することを既に報告している.ところが,ZT値がまだ十分大きくないことから,更なるZTの向上が望まれる.本材料に対して結晶粒径を微細化することでエネルギー選択散乱効果を導入した結果,ZT~1.5 (920K)に達する特性を得た.前述した試料の高いZT値を維持したまま材料価格を低減させるために,6 at.% Reで置換したMn-Si HMS相に対して,電子構造に対する考察から選定した安価/無害なTa及びWに一部置き代えると同時に,キャリア濃度を最適化した.その結果,開発したn型及びp型の費用対効果は,6at.% Reを含有するHMS相と比較すると,約2.4倍に達することから,実用材料候補として有望であると判断される.未利用廃熱量の60%以上は250℃以下の低温廃熱であることから,上記の温度域で高いZTを呈する熱電材料の開発が求められる.第一原理計算から得た電子構造と合成した物性の双方を比較検討した結果,FeVSbが有望な熱電材料であると判断した.ボルツマン方程式に基づく詳細な計算を行った結果,適切な置換元素を用いて重元素部分置換,及び,キャリア濃度の最適化を実施することで,500Kにおいてp型:ZT= 2.7,n型:ZT =0.97を示すことを明らかにした.
It is not possible to make use of the environmental protection system to provide high-performance materials (high-performance materials without dimensional performance index ZT). The purpose of the original research plan is to improve the quality of the environment. "1 heavy elements are partially selected for disorderly use, Mn-Si HMS phase ZT is 1.5 for upward emission," 2 electrons are used to generate high performance thermal materials for new regulations and high performance materials. Mn Re for 6 at.% devices. ZT= 1.04K (920K). The results show that both the report and the ZT are very important, and that the ZT is looking up. The results show that the grain size of this material is very small. The properties of ZT~1.5 (920K) are satisfactory. The aforementioned materials are used to maintain high temperature ZT and low temperature temperature. 6 at.% Re equipment is used for low temperature Mn-Si HMS phase test. The safety
项目成果
期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Development of high performance thermoelectric materials consisting solely environmental friendly elements
开发仅由环保元素组成的高性能热电材料
- DOI:
- 发表时间:2016
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Akio Yamamoto;Tsunehiro Takeuchi;山本晃生,山田竜也,竹内恒博;山本晃生,竹内恒博;Akio Yamamoto Tsunehiro Takeuchi
- 通讯作者:Akio Yamamoto Tsunehiro Takeuchi
Mnを(Ta,W,Re)で部分置換したHMS相に対してAgを少量添加したバルク体の熱電物性
在Mn被(Ta,W,Re)部分取代的HMS相中添加少量Ag的块体的热电性能
- DOI:
- 发表时间:2016
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Akio Yamamoto;Tsunehiro Takeuchi;山本晃生,山田竜也,竹内恒博;山本晃生,竹内恒博
- 通讯作者:山本晃生,竹内恒博
電子構造から予測したFeVSb half-Heusler の熱電物性
从电子结构预测FeVSb half-Heusler的热电特性
- DOI:
- 发表时间:2016
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:鈴木一誓;長谷拓;喜多正雄;井口雄喜;佐藤千友紀;柳博;大橋直樹;小俣孝久;山本晃生,山田竜也,竹内恒博
- 通讯作者:山本晃生,山田竜也,竹内恒博
Thermoelectric performance of higher manganese silicide containing a small amount of 5d transition metal elements
含有少量5d过渡金属元素的高硅化锰的热电性能
- DOI:
- 发表时间:2016
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Akio Yamamoto;Swapnil Ghodke;Masaharu Matsunami;Tsunehiro Takeuchi
- 通讯作者:Tsunehiro Takeuchi
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