鉄けい化物FeSi_2熱発電素子の実用化研究

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。

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。