不飽和な河川堤防を活用したゼーベック効果による熱電変換の可能性

利用不饱和河堤利用塞贝克效应进行热电转换的可能性

基本信息

批准号：
19656118
负责人：
神谷浩二
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Gifu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
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

项目摘要

本研究は,河川堤防などの不飽和な地盤の熱電変換材料としての可能性を探るため,不飽和土の熱的・電気的性質を基礎的に究明したものである.不飽和土に熱を負荷したときにゼーベック効果を期待して起電力の発生を室内試験によって試みたが,試験条件等を再考して継続的に検討する必要性があった.しかしながら,本研究過程において,不飽和土に熱を与え乾燥させたときの特性,電気伝導の特性について次のような知見が得られた.1.不飽和土に一定の熱を与え乾燥させて得られる乾燥特性曲線を用いて,水分特性曲線を特徴付ける要因の一つである残留体積含水率を評価できることが判明した.2.水分特性曲線を表す関数モデル式に含まれる未知パラメータを推定することによって,この曲線を推定する手法とその精度を検証した.乾燥特性曲線で示される液状水移動の状態を不飽和浸透流解析モデルによって逆解析してパラメータの最適値を推定するものであるが,逆解析によって得られた排水過程での水分特性曲線は測定したものとほぼ合致し,この手法によって簡便的に水分特性曲線を良好な精度で推定することができた.3.不飽和土に通電させる試験によって,体積含水率が高く,あるいは水温が高くなるほど電気伝導度は高くなる性質を確認し,また,土中水の水質による影響も点検した.以上のような結果を踏まえ,研究期間終了後も不飽和土の熱的性質と電気的性質の関係に分析を加え,不飽和土の熱電変換の可能性を継続して検討し見極めることとした.

本研究是对非饱和土的热电特性的基础研究，旨在探索使用非饱和土（例如河堤）作为热电转换材料的可能性，尽管我们尝试通过实验室测试产生电动势。由于希望在施加载荷时产生塞贝克效应，因此有必要重新考虑测试条件并继续研究它们。然而，在本研究过程中，我们遇到了关于饱和土在加热干燥时的特性以及导电特性，得到以下结论： 1.利用对非饱和土施加一定量的热量并使其干燥而得到的干燥特性曲线。可以评估残余体积含水量，这是表征水分特征曲线的因素之一。2.通过估计代表水分特征曲线的函数模型方程中包含的未知参数，我们验证了该曲线的估计方法及其准确性。利用非饱和渗流分析模型对干燥特征曲线所指示的液态水运动状态进行反分析，估计出干燥过程中参数的最佳值。反演得到的排水过程与实测的排水过程基本吻合，该方法可以方便地估计水分特征曲线，且精度较高。 3.通过对非饱和土壤通电的试验，证实体积含水量越高或水温越高，电导率越高，同时也考察了土壤中水质的影响基于这些结果，我们决定在研究期结束后继续分析非饱和土的热电特性之间的关系，并继续检验和评估非饱和土热电转换的可能性。