白山、高性能「多孔質熱電材」開発 NEDOプロジェクト

 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)は、白山(石川県)がNEDOプロジェクトで、従来のn型熱電材料に対し6割以上の出力因子の性能を有する多孔質p型マグネシウムシリサイド系熱電材料の創製に世界で初めて成功したと発表した。「真空・不活性ガス置換焼結」という一般的な生産方式に基づいて製造できるため、工業生産への移行が容易で熱電変換モジュールの低コスト化にも寄与する。自動車エンジンの排熱や産業分野で300~400度の未利用熱エネルギーを電力に変換する低コスト・高耐久性熱電変換モジュールの実現を目指して研究開発を進め、20年度末をめどに実用化および事業化を図る。

 白山は、石川県工業試験場、北陸先端科学技術大学院大学と共同で、マグネシウム―シリコン―錫を原料とした基材を多孔質化処理し、多孔質n型熱電材料を開発。さらにこの手法をp型熱電材料に応用展開し、今回開発した熱電材料の創製に成功した。

 従来は、n型のマグネシウムシリサイド系で高い熱電性能を示すことが知られていたが、p型については約2割程度の出力因子しか得られなかった。このため、モジュール作製の際にはn型熱電素子にはマグネシウムシリサイド系熱電材料、p型熱電素子にはマンガンシリサイド系熱電材料を使用することが考えられていたが、これらの構造では熱電発電モジュール化した際に熱膨張率の差による熱応力破壊耐性に課題があった。

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