0から1. 8(550 ℃)まで向上させることに成功した。さらに、このナノ構造を形成した熱電変換材料を用い、 セグメント型熱電変換モジュール を開発して、変換効率11%(高温側600 ℃、低温側10 ℃)を達成した( 2015年11月26日産総研プレス発表 )。これらの成果を踏まえ、今回は新たなナノ構造の形成や、新たな高効率モジュールの開発を目指した。 なお、今回の材料開発は、国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の委託事業「未利用熱エネルギーの革新的活用技術研究開発」(平成27年度から平成30年度)による支援を受け、平成29年度は未利用熱エネルギー革新的活用技術研究組合事業の一環として実施した。モジュール開発は、経済産業省の委託事業「革新的なエネルギー技術の国際共同研究開発事業費」(平成27年度から平成30年度)による支援を受けた。 熱電変換材料において、熱エネルギーを電力へと効率的に変換するには、電流をよく流すためにその電気抵抗率は低い必要がある。さらに、温度差を利用して発電するので、温度差を維持するために、熱伝導率が低い必要もある。これまでの研究で、電流をよく流す一方で熱を流しにくいナノ構造の形成が、性能向上には有効であることが示されて、 ZT は2. 0に近づいてきた。今まで、PbTe熱電変換材料ではナノ構造の形成には、Mgなどのアルカリ土類金属を使うことが多かったが、アルカリ土類金属は空気中で不安定で取り扱いが困難であった。 今回用いた p型 のPbTeには、 アクセプター としてナトリウム(Na)を4%添加してある。このp型PbTeに、アルカリ土類金属よりも空気中で安定なGeを0. 7%添加することで(化学組成はPb 0. 953 Na 0. 東京熱学 熱電対no:17043. 040 Ge 0. 007 Te)、図1 (a)と(b)に示すように、5 nmから300 nm程度のナノ構造が形成されることを世界で初めて示した。図1 (b)は組成分布であり、このナノ構造には、GeとわずかなNaが含まれることを示す。すなわち、Geの添加がナノ構造の形成を誘起したと考えられる。このナノ構造は、アルカリ土類金属を用いて形成したナノ構造と同様に、電流は流すが熱は流しにくい性質を有するために、 ZT は530 ℃で1. 9という非常に高い値に達した(図1 (c))。 図1 (a) 今回開発したPbTe熱電変換材料中のナノ構造(図中の赤い矢印)、 (b) 各種元素(Ge、鉛(Pb)、Na、テルル(Te))の組成分析結果(ナノ構造は上図の黒い部分)、(c) 今回開発したPbTe熱電変換材料(p型)とn型素子に用いたPbTe熱電変換材料の ZT の温度依存性 今回開発したナノ構造を形成したPbTe焼結体をp型の素子として用いて、 一段型熱電変換モジュール を開発した(図2 (a))。ここで、これまでに開発した ドナー としてヨウ化鉛(PbI 2 )を添加したPbTe焼結体(化学組成はPbTe 0.
電解質中を移動してきた $\mathrm{H^+}$ イオンは陽極上で酸素$\dfrac{1}{2}\mathrm{O_2}$ と電子 $\mathrm{e^-}$ と出会い,$\mathrm{H_2O}$になる. MHD発電 MHDとはMagneto-Hydro Dynamic=磁性流体力学のことであり,MHD発電装置は流体のもつ運動エネルギを直接電気エネルギに変換する装置である. 単独で用いることも可能であるが,火力発電の蒸気タービン前段に設置することにより,トータルの発電効率をさらに高めることができる. 磁場内に流体を流して「フレミングの右手の法則」にしたがって発生する電流を取り出す.電流を流すためには,流体に電気伝導性が要求される. このとき流体には「フレミングの左手の法則」で決まる抵抗力が作用し,運動エネルギを失う:運動エネルギから電力への変換 一般に流体,特に気体には電気伝導性がないので,次の何れかの方法によって電気伝導性を付与している. 気体を高温にして電離(プラズマ化)する. シード(カリウムなどの金属蒸気が多い)を加えて電気伝導性を高める. 電気伝導性を有する液体金属の蒸気を用いる. 熱電発電, thermoelectric generation 熱エネルギから直接電気エネルギを得るための装置が熱電発電装置である. この方法は,熱的状態の差(電子等のエネルギ状態の差)に基づく物質内の電子(あるいは正孔)の拡散を利用するものである. 温度差に基づく電子の拡散:熱起電力 = Seebeck(ゼーベック)効果 電位勾配による電子拡散に基づく吸熱・発熱:電子冷凍 = Peltier(ペルチェ)効果 これら2つの現象は,原理的には可逆過程である. 熱電発電の例を示す. 熱電対 異種金属間の熱起電力の差による起電力と温度差の関係を利用して,温度測定を行う. 温度差 1 K あたりの起電力は,K型熱電対で $0. 04~\mathrm{mV/K}$ と小さい. 共同発表：カーボンナノチューブが、熱を電気エネルギーに変換する 優れた性能を持つことを発見. ガス器具の安全装置 ガスの炎が消えるとガスを遮断する装置. 炎によって加熱された熱電発電装置の起電力によって電磁バルブを開け,炎が消えるとバルブが閉じるようになっている. 熱電発電装置は起電力が小さいが電流は流せる性質を利用したものである. 実際の熱電発電装置は 図2 のような構造をしている. 単一物質の熱電発電能は小さいため,温度差による電子状態の変化が逆であるものを組み合わせて用いる.
機械系基礎実験(熱工学) 本実験では,熱力学 [1-3] および伝熱工学 [4-6] の一部の知識を必要とする. 必要に応じて文献や関連講義のテキストを参照すると良い. 実験テキストは こちら . 目次 熱サイクルによるエネルギ変換 サイクルによらないエネルギ変換 ある系の内部エネルギと熱的・機械的仕事の総和は常に一定である(熱力学の第一法則=エネルギの保存). 内部エネルギ(あるいは全エネルギ)は熱的・機械的仕事に変換できる. これを「エネルギ変換」という. 工学的なエネルギ変換の例: 熱機関:熱エネルギ(内部エネルギ+熱の授受) → 機械的仕事 熱ポンプ:機械的仕事+熱の授受 → 熱移動 原動機(エンジン)に代表される熱機関は,「機械的仕事を得る」ことを目的とする. 一方,空調機・冷蔵庫などの熱ポンプは,「熱の移動」を目的とする. 熱効率と成績係数 熱効率: 熱機関において,与えた熱量 $Q_1$ に対しどれだけの機械的仕事 $L$ を得たかを示す. 1 を超えることはない. \begin{align} \eta &= \frac{L}{Q_1}=\frac{Q_1-Q_2}{Q_1}=1-\frac{Q_2}{Q_1} \end{align} 成績係数: 熱ポンプにおいて,与えた機械的仕事 $L$ に対しどれだけの熱量 $Q_2$ を移動させることができたかを示す. 実用的には,1以上で用いられる. Coefficient of Performance,COP(またはc. 最適な設計・製造ができる高精度温度センサーメーカー | 日本電測株式会社. p. )とも呼ばれる. \varepsilon &= \frac{Q_2}{L}=\frac{Q_2}{Q_1-Q_2} 熱力学の第2法則 熱機関においては,与えた熱量すべてを機械的仕事に変換することはできない. この原則を熱力学の第2法則という. 熱力学の第2法則のいろいろな表現 (a) 熱が低温度の物体から高温度の物体へ自然に移動することはない(Clausiusの原理). (b) 熱源からの熱をすべて機械的仕事に変換することはできない(Thomsonの原理). (c) 第2種の永久機関の否定. これらは物理的に同じことを意味する. 熱サイクル 熱機関にせよ熱ポンプにせよ,ある系で 定常的にエネルギ変換を行う ためには,仕事や熱を取り出す前後で系の状態が同じでなければならない. このときの系の状態変化の様子を,同じ状態変化が順次繰り返されることから「サイクル」という.
9964 I 0. 0036 )を、 n型 の素子として用いた。一つの素子のサイズは縦2. 0 mm×横2. 0 mm×高さ4. 2 mmで、熱電変換モジュールは8個のpn素子対から構成される。なお、n型PbTeの ZT の温度依存性は図1 (c)に示す通りで、510 ℃で最大値(1. 3)に達する。p型素子とn型素子の拡散防止層には、それぞれ、鉄(Fe)、Feとコバルト(Co)を主成分とした材料を用いた。低温側を10 ℃に固定して、高温側を300 ℃から600 ℃まで変化させて、出力電力と変換効率を測定した。これらは温度差と共に増加し、高温側が600 ℃のときに、最大出力電力は2. 2 W、最大変換効率は8. 5%に達した(表1)。 有限要素法 を用いて、p型とn型PbTe焼結体の熱電特性から、一段型熱電変換モジュールの性能をシミュレーションしたところ、最大変換効率は11%となった。これよりも、実測の変換効率が低いのは、各種部材間の界面に電気抵抗や熱損失が存在しているためである。今後、これらを改善することで、8. 5%を超える変換効率を実現できる可能性がある。 今回開発した一段型熱電変換モジュールに用いたp型とn型PbTe焼結体は、どちらも300 ℃から650 ℃の温度範囲では高い ZT を示すが、300 ℃以下では ZT が低くなる(図1 (c))。そこで、100 ℃程度の温度で高い ZT (1. 0程度)を示す一般的なテルル化ビスマス(Bi 2 Te 3 )系材料を用いて、8個のpn素子対から構成される熱電変換モジュールを作製した。素子サイズは縦2. 0 mm×高さ2. 東京 熱 学 熱電. 0 mmである。このBi 2 Te 3 系熱電変換モジュールをPbTe熱電変換モジュールの低温側に配置して、二段カスケード型熱電変換モジュールを開発した(図2 (b))。ここで、変換効率を向上させるため、Bi 2 Te 3 系熱電変換モジュールの高温側温度が200 ℃になるように、両モジュールのサイズを有限要素法により求めた。二段カスケード型にしたことにより、低温での効率が改善され、高温側600 ℃、低温側10 ℃のときに、最大出力電力1.
J E w j E i j A E A A e v g A ͂ f E A 2/CONTENTS HOME f CONTENTS p K Q X g u b N& 1 お中元のお礼状に使える6月上旬・中旬・下旬の季語は?
組み合わせるだけなので悩まず直ぐにできて便利無料で使えるお礼状のし お中元 背景 金魚 水引 イラスト素材フォトライブラリーは、日本のストックフォトサイト。 ロイヤリティーフリー画像を販売。 動画素材はSサイズすべて無料。無料テンプレート お中元のお礼状ハガキを作成する場合は、年賀状や暑中見舞いと違い、華やかな写真やイラストは不要です。 入れるとすれば夏の花のイラストぐらいですね。 文字だけだとさみしいな~という方は、暑中見舞い用のテンプレートを利用 向日葵 縦向き夏の風景フレーム 透過png 無料イラスト素材 素材ラボ ラベンダー 無料イラスト素材 素材ラボ クリスマスカードやお礼状にも!ユニークな和文フォ 夏に贈りたくなる! 意外と知らない!押さえておきたいお中元のマナー ハロウィンに使える、無料イラスト素材サイト5選!クリスマスカードやお礼状にも!ユニークな和文フォ 夏に贈りたくなる! 意外と知らない!押さえておきたいお当店のお礼状はがきのテンプレートは無料ですので、このようなお一人へ個別にハガキを送りたいという方にお勧めです。 たくさんのイラスト、デザインを揃えておりますので、季節やお好みに合ったものをお選びください。 ワードのはがきテンプレートですので、使い方も簡単!
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