報告書番号

T00003

タイトル（和文）

高出力密度熱電変換システムの開発

タイトル（英文）

Development of an Intensive Energy Density Thermoelectric Energy Conversion System

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

熱電変換素子に大きな熱流束を与えかつ脆弱な素子への熱応力を緩和するＦＧＭコンプライアント・パッド用の銅・アルミナ対称型ＦＧＭを試作し、熱電変換素子本体との組立を行った。これにより以下の成果を得た。１）素子本体とコンプライアント・パッド外側層（銅）間の相互拡散を防ぐため、コロイド状グラファイト（HITASOL）を接着剤としてBiTe熱電変換ユニットを組み立てる方法を考案し、耐熱接合強度の観点でその最適組成を決定した。HITASOLで接合した銅/BiTe界面の接触熱抵抗は、これを使わずに圧着した場合の1/8に低減できる。２）本コンプライアント・パッド付き熱電変換ユニットにつき運転時の温度分布を測定した結果、全温度落差の約80％を素子本体に負荷できることを確認した。これにより従来構造のユニットに比べ、2倍以上の出力が期待できる。

概要 （英文）

Thermoelectric (TE) power conversion system combined with FGM compliant pads has been presented to achieve intensive thermal energy density. Manufacturing of Cu/Al2O3 FGM by liquid phase sintering has been developed to improve sintering density of Al2O3 layer. In this process, sintering over the melting temperature of Cu (1083℃) is attempted. Sample is gradually heated up to 1250℃ while considerable attention has been made to avoid loss of liquefied Cu in the sample. Another attempt was to manufacture Cu/Al2O3/Cu symmetrical type compliant pad in which Al2O3 layer is sandwiched between Cu layers to achieve easy assembling of the whole unit. BiTe TE unit was assembled by using colloidal graphite (HITASOL) which act as a chemical barrier between BiTe and Cu layers. Sufficient bonding strength of HITASOL is proven in the operating temperature range (below 250℃). HITASOL also features significant reduction of the thermal and electrical resistance at the interface as well as easy assembling and non toxicity. The thermal resistance at a Cu/BiTe interface bonded by Hitasol is eight times less than that without HITASOL. Therefore TE unit with FGM compliant pads assembled by HITASOL could produce electrical power more than twice as much as conventional one.

報告者

キーワード