鉄けい化物FeSi_2熱発電素子の実用化研究

硅化铁FeSi_2温差发电装置的实用研究

• 批准号: 03555065
• 负责人: 小島 勉
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: SALESIAN POLYTECHNIC
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• 财政年份: 1991
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1991 至 1993
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03555065/
• 关键词: けい化鉄; 熱発電素子; 熱電材料; 熱発電器; 熱起電力; 焼結体; 定電圧化; スイッチングレギュレータ; 熱電素子; 熱電能; 性能指数; 熱コンダクタンス; 相変態; 熱伝導率; 電気伝導率; 二けい化鉄; 熱電半導体; 内部抵抗; 耐熱試験

本研究は鉄けいか物FeSi_2熱発電素子の製法を確立し、その特性を生かした応用を考えようとするものである。既に熱発電素子の実用的な製法、熱電材料の劣化現象の解明、改善について研究を進めてきた。平成5年度は複数個の熱発電素子を組み合わせた熱発電器を設計し、出力の安定した直流電源装置の製作を試みた。1.熱発電素子20素子を組み合わせ、熱発電器(TEG)を試作し、小型ガスコンロ上で加熱した結果、高温端(pn接合部)温度850C、低温端(リード線接合部)温度150Cの状態で開放電圧が 5.75V、内部抵抗が10.6OMEGAとなった。このとき取り出せる最大電力は0.78Wであった。2.熱発電器の負荷変動、熱源の熱量変化があっても出力が安定するようにスイッチングレギュレータを取り付けた。その結果、出力電流I=120mAまで出力電圧を一定に保つことができ、I=40mA〜I=120mAの範囲でスイッチングレギュレータの効率を80%に維持することができた。3.熱発電素子の特性改良のためにp形にCrをn形にNiを添加し、それぞれFe_<0.90>Mn_<0.08>Cr_<0.02>およびFe_<0.96>Co_<0.02>Ni_<0.02>Si_2の焼結体を得た。これらの材料を対にした熱発電素子は、熱起電力では特に顕著な成果が見られなかったが内部抵抗では従来のものより値が低くなる傾向が確認された。今後さらに系統的に調べる必要がある。

This study は iron objects け い か content FeSi_2 hot 発 electric element method の を established し, そ の features を raw か し た 応 tested え in を よ う と す る も の で あ る. That is, the practical な method of making に thermoelectric elements <s:1>, the clarification of the <s:1> deterioration phenomenon <e:1> of thermoelectric materials, and the improvement of the research on に た て て て を to めて た た た. Pp.47-53 5 year は plural の hot 発 electric element child を group み close わ せ た hot 発 electrical design し を, の stability of output し た dc power supply device の try making を み た. 1. Hot 発 electric element child 20 element を group み close わ せ, hot 発 appliances (TEG) を attempt し, small ガ ス コ ン ロ で on heating し た results (pn joints), high temperature end temperature, low temperature 850 c (リ ー ド line joints) state of temperature of 150 c の で open electric 圧 が 10.6 5.75 V, internal resistance が OMEGA と な っ た. <s:1> と と と take the せる to find the maximum power of せる, which is と 0.78Wであった. 2. Hot 発 appliances の - dynamic load, the heat source heat - の が あ っ て も output が settle す る よ う に ス イ ッ チ ン グ レ ギ ュ レ ー タ を take り pay け た. I = そ の results, the output current 120 ma ま で output electric 圧 を certain に protect つ こ と が で き, I = 40 ma ~ I = 120 ma の van 囲 で ス イ ッ チ ン グ レ ギ ュ レ ー タ の unseen を 80% に maintain す る こ と が で き た. 3. Heat 発 electric element child の features improved の た め に p form に Cr を n form に Ni を add し, そ れ ぞ れ Fe_ < 0.90 > Mn_ < 0.08 > Cr_ < 0.02 > お よ び Fe_ < 0.96 > Co_ < 0.02 > Ni_ < 0.02 > Si_2 の 焼 nexus of contracts を た. こ れ ら の material を に seaborne し た hot 発 electric element は, heat up the power で は, に 顕 the な results が see ら れ な か っ た が internal resistance で は 従 to の も の よ り numerical が low く な る tendency が confirm さ れ た. In the future, the に tuning べる of the さらに system will be necessary がある.

项目成果

小島 勉: "焼結FeSi_2熱電材料の製法と熱電時性" 日本材料科学会誌材料科学. Vol28. 252-263 (1991)

Tsutomu Kojima：“烧结FeSi_2热电材料的制造方法和热电性能”日本材料学会杂志第28卷252-263（1991）。

小島 勉: "半導体FeSi_2の熱電特性" 育英工業高等専門学校研究紀要. (1993)

小岛努：“半导体FeSi_2的热电特性”国立技术研究所研究报告（1993）。