ガス燃焼式多孔構造熱電発電装置用多孔質焼結体の作製と特性評価

燃气多孔温差发电装置用多孔烧结体的制备及性能评价

基本信息

批准号：
08875135
负责人：
林宏爾
金额：
$ 1.09万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

熱電発電は、熱エネルギーの有効利用法としても注目を集めてきているが、新型式の装置としてガス燃焼式多孔構造熱電発電装置が提唱されている。申請者らは、同装置用の熱電変換素子として、既にクロメル/アルメル多孔質焼結接合体の作製と特性解明を行なっている.本研究では、クロメルおよびアルメルと同様に耐熱性、耐酸化性に優れ、またそれらよりも資源的に豊富な半導体型のp-FeSi_2/n-FeSi_2熱電発電素子に着目し、FeSi_2の粗粉を用いて、p-とn-FeSi_2の多孔質焼結体作製が可能であるかどうか、かつ,それらの接合体の作製の可否と熱電特性を明らかにすることを、当初の研究目的とした。しかし、このFeSi_2は包析温度の1259K以上では金属相のFeSiとFe_2Si_5となり,同温度より高温で焼結して得られる焼結体の構成相をFeSi_2半導体相とするためには1110-1150Kで50時間以上焼鈍する必要があることから,あらかじめ,FeSi+Fe_2Si_5→FeSi_2包析反応を促進し半導体化焼鈍時間を短縮する有用な添加物を探索することした.その結果,Pdを2mass%以上添加することにより,半導体化焼鈍時間がPd無添加試料の50時間の1/60である0.7時間へ短縮されることを見い出した.次に,当初の研究目的について検討し,以下の結果を得た.(1)p-とn-FeSi_2多孔質焼結体およびそれらの多孔質焼結接合体は,1423K-3.6ksの真空中での焼結によって作製可能である.(2)多孔質焼結接合体の性能指数は緻密接合体の約70%,アルメル/クロメル多孔質焼結接合体の約16%の値を示す.

热电发电作为利用热能的有效方法而受到关注，并且已经提出了作为新型装置的燃气多孔结构热电发电装置。申请人已经生产并表征了铬镍铁合金/铝镍合金多孔烧结复合材料作为p-F型半导体热电转换元件，其具有优异的性能并且比那些材料更丰富。我们以eSi_2/n-FeSi_2热电发电元件为中心，研究了是否可以使用FeSi_2粗粉来制作p-和n-FeSi_2的多孔烧结体，以及是否可以制作它们的接合体。该研究的目的是澄清热电特性。然而，该FeSi_2在高于1259K的封装温度时转变为金属相FeSi和Fe_2Si_5，并且为了使FeSi_2半导体相成为通过在比相同温度更高的温度下烧结而获得的烧结体的构成相，需要在 1110-1150K 50 下烧结。由于需要退火1小时以上，我们决定寻找有用的添加剂来加速FeSi+Fe_2Si_5→FeSi_2封装反应并缩短半导体退火时间。结果发现，半导体退火时间缩短至0.7小时，是无Pd样品50小时的1/60。接下来，讨论了研究的初衷，得到了以下结果（ 1) p-和n-FeSi_2多孔烧结体其多孔烧结体可在1423K-3.6ks下真空烧结而成。 (2)多孔烧结体的品质因数约为致密骨料的70%，明矾石的品质因数为/。约占铬镍合金多孔烧结复合材料的16%。