要旨

軽量でコンパクトな熱電廃熱回生システムの性能向上および量産スケールアップを想定したスクッテルダイト型熱電材料を研究した．出発原料の低廉化や低純度化および製造プロセスの歩留まり改善などを進め，製造コストを100分の１程度に低減させた高性能で量産可能な熱電材料（Ｐ型 熱電性能ZT >0.8，Ｎ型ZT >１）の製造に見通しをつけた．性能向上を目的に材料のナノ組織化を実施した結果，スクッテルダイト型熱電材料に添加されている希土類元素が酸化されやすく，また酸化により材料中のキャリア濃度が変化し熱電特性に敏感に影響を与えることがわかった．酸化が抑制された環境では材料微細化とキャリア濃度の変化による効果で熱電性能が23.8％向上した．

参考文献

1. （１） Rowe, D. M.: Thermoelectrics and Its Energy Harvesting –Modules, Systems, and Applications in Thermoelectrics–, CRC Press, p. 25-5, (2012)
2. （２） 茨木茂，遠藤恒雄，小島洋一，高橋和也，馬場剛志，川尻正吾：ランキンサイクルを用いた車載用排熱回生システムの研究，自動車技術会論文集，Vol.38, No.4, p. 73-78，(2007)
3. （３） 矢口寛，澤田大作，神山栄一，片山正章：排気熱回収スターリングエンジンの研究，自動車技術会論文集，Vol. 42, No. 2, p. 465-470, (2011)
4. （４） Matsumoto, M., Mori, M., Haraguchi, T., Ohtani, M., Kubo, T., Matsumoto, K., Matsuda, H.: Development of State of the Art Compact and Lightweight Thermoelectric Generator Using Vacuum Space Structure, SAE Int. J. Engines 8(4):1815-1825, (2015)
5. （５） Hussain, Q., Brigham, D., Maranville, C.: Thermoelectric Exhaust Heat Recovery for Hybrid Vehicles, SAE Int. J. Engines 2(1), p. 1132-1142, (2009)
6. （６） Lee, J., Ohn, H., Choi, J., Kim, S., Min, B.: Development of Effective Exhaust Gas Heat Recovery System for a Hybrid Electric Vehicle, SAE Technical Paper, 2011-01-1171, (2011)
7. （７） Kumar, S., Heister, S. D., Xu, X., Salvador, J. R., Meisner, G. P.: Thermoelectric Generators for Automotive Waste Heat Recovery Systems Part I: Numerical Modeling and Baseline Model Analysis, Journal of Electronic Materials, Vol. 42. Issue 4, p. 665-674, (2013)
8. （８） Kumar, S., Heister, S. D., Xu, X., Salvador, J. R., Meisner, G. P.: Thermoelectric Generators for Automotive Waste Heat Recovery Systems Part II: Parametric Evaluation and Topological Studies, Journal of Electronic Materials, Vol. 42. Issue 6, p. 944-955, (2013)
9. （９） Liebl, J., Neugebauer, S., Eder, A., Linde, M., Mazar, B., Stütz, W.: The thermoelectric generator from BMW is making use of waste heat, MTZ worldwide, Vol. 70, Issue 4, p. 4-11, (2009)
10. （10） Legros, A., Guillaume, L., Diny, M., Zaïdi, H., Lemort, V.: Comparison and Impact of Waste Heat Recovery Technologies on Passenger Car Fuel Consumption in Normalized Driving Cycle, Energies, 7(8), p. 5273-5290, (2014)
11. （11） Poudel, B., Hao, Q., Ma, Y., Minnich, A., Yu, B., Yan, X., Wang, D., Muto, A., Vashaee, D., Chen, X., Liu, J., Dresselhaus M. S., Chen, G., Ren, Z.: High-Thermoelectric Performance of Nanostructured Bismuth Antimony Telluride Bulk Alloys, Science, Vol. 320, Issue 5876, p. 634-638, (2008)
12. （12） Snyder, G. J., Toverer, E. S.: Complex Thermoelectric Materials, Nature Materials, 7, p. 105-114, (2008)
13. （13） Liu, W., Yan, X., Chen, G., Ren, Z.: Recent advances in thermoelectric nanocomposites, Nano Energy, 1, p. 42-56, (2012)
14. （14） Rogl, G., Grytsiv, A., Rogl, P., Peranio, N., Bauer, E., Zehetbauer, M., Eibl, O.: n-Type skutterudites (R,Ba,Yb)yCo4Sb12 (R = Sr, La, Mm, DD, SrMm, SrDD) approaching ZT approximate to 2.0, Acta materialia, 63, p. 30-43, (2014)
15. （15） Rowe, D. M. ed.: Thermoelectrics -Handbook Micro to Nano-, CRC Press book, p. 1-7, (2005)

著者(所属)

• 原口 友秀（四輪R&Dセンター）
• 河野 健太（四輪R&Dセンター）
• 越智 孝洋（古河機械金属株式会社）
• 郭 俊清（古河機械金属株式会社）

掲載情報

Honda R&D Technical Review　Vol.29 No.1 収録 (202 - 208)

論文PDF

引用情報