報告書番号

W03022

タイトル（和文）

６００℃級熱源用カスケード型熱電発電モジュールの開発

タイトル（英文）

Development of cascade type thermoelectric module using 600℃ class heat source

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

鉛・テルル系素子とビスマス・テルル系素子を２段に積層したカスケード型熱電発電モジュールを作製し、発電特性などの基礎特性を測定した。 モジュールに使用したビスマス・テルル系素子は、性能向上方策として化合物を添加する手法等を適用し、想定適用温度領域の無次元性能指数の平均値として、ｐ型0.67、ｎ型0.61が得られた。また、鉛・テルル系素子は、金属粉の添加や仮焼などにより初期の実用的所用機械強度が得られ、想定適用温度領域の無次元性能指数の平均値として、ｐ型0.33、ｎ型0.56が得られた。 これらの素子を用いて作製したカスケード型モジュールの発電特性の測定を行った結果、モジュール変換効率は熱源間温度差にほぼ比例して上昇後、飽和する傾向を示し、出力密度は熱源間温度差の２乗にほぼ比例して増加する傾向を示した。また、熱源間温度差５００℃において、モジュール変換効率として６％程度（出力密度：２ｋＷ／ｍ２程度）が得られ、既開発のモジュールと比べて本研究により開発したモジュールは、同等レベル以上の性能を有していることが明らかとなった。

概要 （英文）

The electrical performance was measured in a cascade type thermoelectric generation module assembled Pb-Te thermoelectric elements and Bi-Te thermoelectric elements. The used Bi-Te thermoelectric elements were made by applying compound addition method for improvement of element properties. The value of average dimensionless figure of merit in the range from 50C to 250C were 0.67 for p-type and 0.61 for n-type. The used Pb-Te thermoelectric elements were made by adding metal and pre-sintering to improve mechanical strength. The value of average dimensionless figure of merit in the range from 250C to 500C were 0.33 for p-type and 0.56 for n-type. The module conversion efficiency was increased with the increase of temperature difference between hot side source and cold side source, and was saturated with temperature difference over about 400C. The power density was proportional to the 2nd power of temperature difference . When temperature difference was about 500C, 6% of module conversion efficiency was obtained (power density: 2kW/m2 ). It was found that generating performace of this module had the same level or more than that of these deveroped modules.

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