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【物性/技術】可動部を持たない熱発電技術の新たな道[17/07/25]

1ケサランパサラン◆6c3T18WtTLBI:2017/07/25(火)21:27:29 ID:1I0()
磁性体を用いて熱から発電を可能にする新技術
~反強磁性体での巨大な異常ネルンスト効果の発見~

東京大学/理化学研究所/科学技術振興機構(JST) 平成29年7月25日
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20170725/index.html

※一部抜粋。全文及び詳細の確認は、上記配信元サイトでどうぞ。


 金属や半導体の両端に温度差を与えると、
熱の流れによってキャリア移動が起こり両端に電圧が発生することが古くから知られています。
この現象はゼーベック効果と呼ばれて温度差に比例した起電力が得られます。
このような性質を持つ物質を並列につなげてモジュール化(サーモパイル化)することで
より高出力の起電力を得ることができます。
これは手のひらサイズ以下の小型な発電機であり、
温度差がある場所であればどこにでも設置できます。
この熱発電機には可動部分がなく、長寿命なため保守作業も必要がないという特徴を持っています。
例えば、ゴミ焼却場、工業炉、さらには自動車などに用いることで大量に廃棄される
未利用の廃熱エネルギーからの発電が可能であるため、
省エネルギー・地球温暖化問題の緩和策としても期待されています。

……

 世界で初めて反強磁性体物質で自発的に巨大熱起電力を発現する熱電変換材料を発見しました。
現在の熱発電機は半導体などの非磁性材料が一般的ですが、
今回発見した熱伝変換材料は金属磁性体です。
磁性体の場合は、温度差以外に磁化にも比例した熱起電力が現れます。
しかも熱起電力の方向は磁化と温度差の両方向に互いに垂直に発生します。
この現象はネルンスト効果と呼ばれています。
従来この効果では、磁化の強い強磁性体でしか実用的な熱起電力を示さないと考えられていました。
今回、この常識を覆し磁化の小さい反強磁性体マンガン合金(Mn3Sn)でも
強磁性体と同程度以上の大きな熱起電力が生じることを世界で初めて発見しました。
これは量子力学に基づく波動関数の位相を起源とした仮想磁場と呼ばれる新しい物理概念により
熱起電力が大きく増強されたと考えられます。
この仮想磁場はおよそ数百T級に相等し熱流とカップルすることで
小さな磁化を持つ物質でも巨大な熱電力が現れたと考えられます。
さらに本発見で興味深いことは、この仮想磁場が磁化とともに自発的に生じているため、
温度勾配を与えるだけでこの巨大な熱起電力が現れることです。
このように自発的に現れるネルンスト効果を異常ネルンスト効果と呼び、
従来の熱発電原理と同じように温度差のみで起電力を発生できます。
さらにMn3Snの巨大な熱起電力は室温付近もさることながら温度を冷やすことで起電力が上がり、
-70℃(200K)で最大値を示し室温の4倍以上の値が現れます。
これまで報告されている強磁性体の値と比べても同程度以上で磁化当たりに対しては
100倍以上大きな値です。
2名無しさん@おーぷん :2017/07/27(木)20:00:13 ID:LOl
この手のクリーンエネルギー(w)には一切期待しないことにしている
3名無しさん@おーぷん :2017/09/13(水)21:36:29 ID:oqN
BiTe系、最低でもCaCoO系のZT超えないことには所詮泡沫

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