Development of Organic/Inorganic Hybrid Thermoelectric Materials Using of Nanomaterials

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世界の総エネルギー消費の約９割は、化石資源に依存しているが、その約半分が利用されず、排熱として失われている。特に、排熱の大部分は200℃以下の低温排熱である。この低温排熱の有効利用法の一つとして、熱から電力を取り出す熱電変換技術が期待されている。特に、排熱の大部分は200℃以下の低温排熱である。この低温排熱の有効利用法の一つとして、熱から電力を取り出す熱電変換技術が期待されている。これまでの研究で、カーボンナノチューブ(CNT)を主体とした有機・無機ハイブリッド熱電材料について報告している。この複合熱電材料の性能は、CNTの性能に依存する。本報告では、CNTおよび、ナノ粒子を利用した有機・無機ハイブリッド熱電材料の飛躍的な性能向上と、次世代有機熱電デバイスの開発について報告する。熱電材料の性能は、熱起電力のゼーベック係数、導電率、熱伝導率で評価され、ゼーベック係数と導電率が高く、熱伝導率が小さいことが望ましい。本研究では、CNTの導電率向上を目的として、導電性の高いパラジウムナノ粒子との複合を検討した。CNTの存在下で化学的手法でパラジウムナノ粒子を生成させることで、ナノ粒子がCNTの構造欠陥(活性点)に選択的に担持することを見出した。ナノ粒子を担持させることで、導電率を約2倍向上させることに成功した。これは、導電率を低下させる原因となるCNTの構造欠陥にパラジウムナノ粒子が担持することで、CNT内の構造欠陥が補修されキャリア移動度が向上したものと考えられる。