JP2017045841A - Thermoelectric conversion material, thermoelectric conversion element, thermoelectric conversion module and production method for thermoelectric conversion material - Google Patents

Thermoelectric conversion material, thermoelectric conversion element, thermoelectric conversion module and production method for thermoelectric conversion material Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the power factor by increasing the Seebeck coefficient (absolute value).SOLUTION: A thermoelectric conversion material is mainly composed of a Si clathrate compound, into the parent phase of which a Nb-Si compound is dispersed as a second phase.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、クラスレート化合物を主体とした熱電変換材料と、その製造方法に関する。   The present invention relates to a thermoelectric conversion material mainly composed of a clathrate compound and a production method thereof.

ゼーベック効果を利用した熱電変換モジュールは、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。熱電変換モジュールは、一般的には複数のp型およびn型熱電変換材料を交互に電気的に直列に接続する構造をとる。熱電変換モジュールの性質を利用し、産業・民生用プロセスや移動体から排出される排熱を有効な電力に変換することができるため、熱電変換は、環境問題に配慮した省エネルギー技術として注目されている。   Thermoelectric conversion modules using the Seebeck effect convert thermal energy into electrical energy. A thermoelectric conversion module generally has a structure in which a plurality of p-type and n-type thermoelectric conversion materials are alternately electrically connected in series. Thermoelectric conversion is attracting attention as an energy-saving technology in consideration of environmental problems because it can convert waste heat discharged from industrial and consumer processes and moving objects into effective power using the properties of thermoelectric conversion modules. Yes.

ゼーベック効果を利用した熱電変換素子の無次元性能指数ZTは、下記の式[1]で表すことができる。
ZT=ST/ρκ … [1]
式[1]中、S、ρ、κおよびTは、それぞれ、ゼーベック係数、電気抵抗率、熱伝導度および測定温度を表す。
The dimensionless figure of merit ZT of the thermoelectric conversion element using the Seebeck effect can be expressed by the following formula [1].
ZT = S 2 T / ρκ [1]
In the formula [1], S, ρ, κ, and T represent the Seebeck coefficient, electrical resistivity, thermal conductivity, and measurement temperature, respectively.

式[1]から明らかなように、熱電変換素子の性能を向上させるためには、素子のゼーベック係数を大きくすること、電気抵抗率を小さくすること、熱伝導度を小さくすることが重要である。高い性能指数を示す熱電変換材料として、ビスマス・テルル系材料、シリコン・ゲルマニウム系材料、鉛・テルル系材料などを用いた熱電変換素子が知られている。   As apparent from the equation [1], in order to improve the performance of the thermoelectric conversion element, it is important to increase the Seebeck coefficient of the element, to decrease the electrical resistivity, and to decrease the thermal conductivity. . Thermoelectric conversion elements using bismuth / tellurium-based materials, silicon / germanium-based materials, lead / tellurium-based materials and the like are known as thermoelectric conversion materials exhibiting a high performance index.

前述の熱電変換素子は、それぞれ解決すべき課題を有する。ビスマス・テルル系材料は100℃を越えれば急激にそのZT値が小さくなり、廃熱発電のような200〜800℃程度では、熱電変換材料として利用できなくなる。また、ビスマス・テルル系、鉛・テルル系は環境負荷物質の鉛とテルルを含んでいる。   Each of the above-described thermoelectric conversion elements has problems to be solved. Bismuth-tellurium-based materials have a ZT value that suddenly decreases when the temperature exceeds 100 ° C., and cannot be used as a thermoelectric conversion material at about 200 to 800 ° C. as in waste heat power generation. Bismuth / tellurium and lead / tellurium contain lead and tellurium, which are environmentally hazardous substances.

そこで、熱電性能が良好で環境負荷が少なく、さらに軽量な新しい熱電変換材料が求められている。そのような新しい熱電変換材料の1つとして、Si系のクラスレート化合物が注目されている。   Therefore, there is a demand for new thermoelectric conversion materials that have good thermoelectric performance, low environmental impact, and light weight. As one of such new thermoelectric conversion materials, Si-based clathrate compounds have attracted attention.

Si系クラスレート化合物の組成や合成法については既にいくつか開示されている。例えば特許文献1には、組成式BaGaSi46−x(14≦x≦24)で表されるクラスレート化合物とその熱電特性が開示されている。 Several compositions and synthesis methods for Si-based clathrate compounds have already been disclosed. For example, Patent Document 1 discloses a clathrate compound represented by a composition formula Ba 8 Ga x Si 46-x (14 ≦ x ≦ 24) and thermoelectric characteristics thereof.

特許文献2には、P型のBa−Al−Siクラスレート化合物の700KでのZTが1.01と開示されている。また、特許文献3には、Ba−Ga−Al−Siクラスレート化合物の800℃でのZTが0.4以上と開示されている。   Patent Document 2 discloses that a P-type Ba—Al—Si clathrate compound has a ZT at 700 K of 1.01. Patent Document 3 discloses that the Ba—Ga—Al—Si clathrate compound has a ZT of 0.4 or more at 800 ° C.

特許文献4には、組成式BaGaAlSiPd(7≦H≦8、9≦I≦12、0≦J≦2、33≦K≦35、0<L≦2、H+I+J+K+L=54)を有するクラスレート化合物およびこれを用いた熱電変換材料は、室温〜600℃という温度領域において、Pdを含まない同系の材料よりも高いZTを有することが開示されている。 Patent Document 4, the composition formula Ba H Ga I Al J Si K Pd L (7 ≦ H ≦ 8,9 ≦ I ≦ 12,0 ≦ J ≦ 2,33 ≦ K ≦ 35,0 <L ≦ 2, H + I + J + K + L = 54) and a thermoelectric conversion material using the same are disclosed to have a higher ZT than a similar material not containing Pd in a temperature range of room temperature to 600 ° C.

特開2004−67425号公報JP 2004-67425 A 特許第4413323号公報(段落0048など)Japanese Patent No. 4413323 (paragraph 0048, etc.) 特開2012−033867号公報JP 2012-033867 A 特開2012−256759号公報JP 2012-256759 A

しかし、これらのクラスレート化合物には以下の課題がある。特許文献1に記載の技術では、ZTが明らかではなく、性能が低いことが懸念される。特許文献2に記載の技術では、p型については開示されているが、n型についてのZTは明らかではなく、性能が低いことが懸念される。特許文献3に記載の技術では、600℃でのZTが明らかではなく、たとえば廃熱発電にも利用可能とするなど、さらなる性能向上が望まれる。特許文献4に記載の技術では、希少元素であるPdが使用されており、高価なことが懸念される。   However, these clathrate compounds have the following problems. In the technique described in Patent Document 1, ZT is not clear and there is a concern that the performance is low. In the technique described in Patent Document 2, the p-type is disclosed, but the ZT for the n-type is not clear and there is a concern that the performance is low. In the technique described in Patent Document 3, ZT at 600 ° C. is not clear, and further performance improvement is desired, for example, it can be used for waste heat power generation. In the technique described in Patent Document 4, Pd which is a rare element is used, and there is a concern that it is expensive.

かかるZTによる性能の他にも、クラスレート化合物は格子熱伝導率が低いという特性を有するため、熱電特性向上のためには、パワーファクターを向上させることも重要となる。パワーファクター(PF)は、上記のゼーベック係数と電気抵抗率を用いて、下記の式[2]で表される。
PF=S/ρ … [2]
In addition to the performance by ZT, the clathrate compound has a characteristic that the lattice thermal conductivity is low. Therefore, in order to improve the thermoelectric characteristics, it is important to improve the power factor. The power factor (PF) is represented by the following formula [2] using the Seebeck coefficient and the electrical resistivity.
PF = S 2 / ρ ... [2]

したがって、本発明の主な目的は、Si系クラスレート化合物を主体とする熱電変換材料であって、発熱発電にも利用可能な600℃という温度領域でのゼーベック係数(絶対値)を増大させ、パワーファクターを向上させることができる熱電変換材料およびその製造方法を提供することにある。   Therefore, the main object of the present invention is a thermoelectric conversion material mainly composed of a Si-based clathrate compound, and increases the Seebeck coefficient (absolute value) in a temperature range of 600 ° C. that can be used for exothermic power generation, It is an object of the present invention to provide a thermoelectric conversion material capable of improving a power factor and a manufacturing method thereof.

発明者らは、Si系クラスレート化合物にNb−Si化合物を形成する元素を添加することによって、上記課題を解決するに至った。   The inventors have solved the above problem by adding an element that forms an Nb—Si compound to the Si-based clathrate compound.

すなわち本発明の一形態によれば、
Si系クラスレート化合物を主体とし、
前記Si系クラスレート化合物の母相中に、第二相としてNb−Si化合物が分散していることを特徴とする熱電変換材料が提供される。
That is, according to one aspect of the present invention,
Mainly Si-based clathrate compounds,
A thermoelectric conversion material is provided in which an Nb—Si compound is dispersed as a second phase in a matrix phase of the Si-based clathrate compound.

好ましくは、Nb−Si化合物がNbSi化合物である。
好ましくは、短径10nm以上のNb−Si化合物の粒子が母相中で10000μmあたり1個以上存在し、母相に占める前記粒子の割合が面積分率にて50%以下である。

好ましくは、Si系クラスレート化合物がBa−Ga−Al−Si系である。
さらに好ましくは、粉末X線回折において、前記Nb−Si化合物の最大回折ピーク強度の、前記Ba−Ga−Al−Si系クラスレート化合物相の最大回折ピーク強度に対する、回折ピーク強度比α(%)が、0<α<22である。
Preferably, the Nb—Si compound is an NbSi 2 compound.
Preferably, one or more Nb—Si compound particles having a minor axis of 10 nm or more are present per 10,000 μm 2 in the mother phase, and the proportion of the particles in the mother phase is 50% or less in area fraction.

Preferably, the Si-based clathrate compound is a Ba—Ga—Al—Si system.
More preferably, in powder X-ray diffraction, the diffraction peak intensity ratio α (%) of the maximum diffraction peak intensity of the Nb—Si compound to the maximum diffraction peak intensity of the Ba—Ga—Al—Si clathrate compound phase. However, 0 <α <22.

本発明の他の形態によれば、
Si系クラスレート化合物を形成する原料に、Nb−Si化合物を形成する元素を添加し、混合・溶融・凝固して所定の組成のクラスレート化合物を調製する調製工程と、
前記クラスレート化合物を粉砕して微粒子とする粉砕工程と、
前記微粒子を焼結する焼結工程と、
を備えることを特徴とする熱電変換材料の製造方法が提供される。
According to another aspect of the invention,
A preparation step of adding an element that forms an Nb-Si compound to a raw material for forming an Si-based clathrate compound, and mixing, melting, and solidifying to prepare a clathrate compound having a predetermined composition;
A crushing step of crushing the clathrate compound into fine particles;
A sintering step of sintering the fine particles;
A method for producing a thermoelectric conversion material is provided.

本発明によれば、ゼーベック係数が増大し、パワーファクターを向上させることができる。   According to the present invention, the Seebeck coefficient can be increased and the power factor can be improved.

(a)実施例1および(b)比較例1のサンプルにおけるBEI像を示す図である。It is a figure which shows the BEI image in the sample of (a) Example 1 and (b) comparative example 1. FIG. (a)熱電変換モジュールの概略的な構成を示す斜視図であり、(b)(a)のA−A線に沿う断面図である。(A) It is a perspective view which shows schematic structure of a thermoelectric conversion module, (b) It is sectional drawing which follows the AA line of (a).

(1)熱電変換材料
本発明の好ましい実施形態にかかる熱電変換材料は、Si系クラスレート化合物を主体とし、このSi系クラスレート化合物の母相中に、第二相としてNb−Si化合物を分散させたものである。
(1) Thermoelectric Conversion Material A thermoelectric conversion material according to a preferred embodiment of the present invention is mainly composed of a Si-based clathrate compound, and an Nb—Si compound is dispersed as a second phase in the matrix phase of the Si-based clathrate compound. It has been made.

(1.1)Si系クラスレート化合物
本実施形態にかかるSi系クラスレート化合物は、好ましくはBa−Ga−Al−Si系クラスレート化合物であり、より好ましくは、組成式BaGaAlSiNb(7.77≦a≦8.16,7.47≦b≦15.21,0.28≦c≦6.92,30.35≦d≦32,e=0)で表されるクラスレート化合物である。
(1.1) Si-based clathrate compound The Si-based clathrate compound according to the present embodiment is preferably a Ba-Ga-Al-Si-based clathrate compound, more preferably a composition formula Ba a Ga b Al c. Si d Nb e (7.77 ≦ a ≦ 8.16, 7.47 ≦ b ≦ 15.21, 0.28 ≦ c ≦ 6.92, 30.35 ≦ d ≦ 32, e = 0) A clathrate compound.

本実施形態にかかるBa−Ga−Al−Si系クラスレート化合物は、主に、基本的な格子がSiのクラスレート格子から構成され、Ba元素がその内部に内包され、クラスレート格子を構成する原子の一部がGa、Alで置換された構造を有している。BaGaAlSiNbの組成比のうち、Ga、Al、Siの各組成比b、c、dは概ね、次のような関係を有する。
b+c+d=46
このような関係を満たせば、当該Si系クラスレート化合物はSi系クラスレート化合物相を主体とするものとして実現され、理想的な結晶構造をとりうる。なお、本実施形態にかかる「熱電変換材料」は、Si系クラスレート化合物を主体(主成分)とし、少量の他の添加物が含まれてもよい。
In the Ba-Ga-Al-Si-based clathrate compound according to the present embodiment, the basic lattice is mainly composed of Si clathrate lattice, and Ba element is included in the interior to constitute the clathrate lattice. It has a structure in which some of the atoms are substituted with Ga and Al. Of the composition ratios of Ba a Ga b Al c Si d Nb e , the composition ratios b, c, and d of Ga, Al, and Si generally have the following relationship.
b + c + d = 46
If such a relationship is satisfied, the Si-based clathrate compound is realized mainly with a Si-based clathrate compound phase, and can have an ideal crystal structure. Note that the “thermoelectric conversion material” according to the present embodiment is mainly composed of a Si-based clathrate compound (main component) and may contain a small amount of other additives.

(1.2)Nb−Si化合物
Nb−Si化合物は、Si系クラスレート化合物の母相中に第二相として分散している。
Nb−Si化合物は好ましくはNbSi化合物である。
Nb−Si化合物の母相に対する分散に関し、好ましくは短径10nm以上のNb−Si化合物の粒子が母相中で10000μmあたり1個以上存在し、母相に占める前記粒子の割合が面積分率にて50%以下である。
(1.2) Nb-Si compound The Nb-Si compound is dispersed as a second phase in the parent phase of the Si-based clathrate compound.
The Nb—Si compound is preferably an NbSi 2 compound.
Regarding the dispersion of the Nb—Si compound with respect to the parent phase, preferably, there are one or more Nb—Si compound particles having a minor axis of 10 nm or more per 10,000 μm 2 in the parent phase, and the proportion of the particles in the parent phase is the area fraction. And 50% or less.

(2)製造方法
本発明の好ましい実施形態にかかる熱電変換材料の製造方法は、主に、
(2.1)Si系クラスレート化合物を形成する原料に、Si系クラスレート化合物の母相中に分散させるNb−Si化合物を形成する元素を添加し、混合・溶融・凝固して所定の組成のクラスレート化合物を調製する調製工程と、
(2.2)前記クラスレート化合物を粉砕して微粒子とする粉砕工程と、
(2.3)前記微粒子を焼結する焼結工程と、を備えている。
(2) Manufacturing method The manufacturing method of the thermoelectric conversion material concerning preferable embodiment of this invention is mainly,
(2.1) An element that forms an Nb-Si compound dispersed in the matrix of the Si-based clathrate compound is added to the raw material for forming the Si-based clathrate compound, and is mixed, melted, and solidified to have a predetermined composition A preparation step of preparing a clathrate compound of
(2.2) A pulverizing step of pulverizing the clathrate compound into fine particles;
(2.3) a sintering step of sintering the fine particles.

(2.1)調製工程
調製工程では、所定の組成を有しかつ均一な組成のクラスレート化合物のインゴットを製造する。まず、所望のクラスレート化合物の組成となるように、所定量の原料(Ba、Ga、Al、Si、Nb)を秤量し混合させる。原料は、単体であってもよいし、合金や化合物であってもよく、その形状は、粉末でも片状でも塊状であってもよい。
(2.1) Preparation Step In the preparation step, an ingot of a clathrate compound having a predetermined composition and a uniform composition is produced. First, a predetermined amount of raw materials (Ba, Ga, Al, Si, Nb) are weighed and mixed so as to obtain a desired clathrate compound composition. The raw material may be a simple substance, an alloy or a compound, and the shape thereof may be powder, flakes or lumps.

溶融時間としては、すべての原料が液体状態で均質に混ざり合う時間が必要とされるが、製造に要するエネルギーを考慮すると、溶融時間はできるだけ短時間であることが望まれる。そのため、溶融時間は、好ましくは1〜100分であり、さらに好ましくは1〜10分であり、特に好ましくは1〜5分である。   As the melting time, a time required for all raw materials to be homogeneously mixed in a liquid state is required, but considering the energy required for production, it is desirable that the melting time be as short as possible. Therefore, the melting time is preferably 1 to 100 minutes, more preferably 1 to 10 minutes, and particularly preferably 1 to 5 minutes.

原料混合物からなる粉末を溶融する方法は、特に限定されるものではなく、種々の方法を用いることができる。溶融方法としては、たとえば、抵抗発熱体による加熱、高周波誘導溶解、アーク溶解、プラズマ溶解、電子ビーム溶解などが挙げられる。ルツボとしては、グラファイト、アルミナ、コールドクルーシブルなどが、加熱方法に対応して適宜用いられる。溶融の際は、材料の酸化を防ぐために、不活性ガス雰囲気または真空雰囲気下でおこなわれるのが好ましい。短時間で均質に混ざり合った状態とするためには、好ましくは微細な粉末状の原料が混合されるのがよい。ただし、Baとしては、酸化を防ぐために、好ましくは塊状を呈するものを使用する。また、溶融時に機械的な攪拌または電磁的な攪拌を加えるのも好ましい。   The method for melting the powder composed of the raw material mixture is not particularly limited, and various methods can be used. Examples of the melting method include heating with a resistance heating element, high frequency induction melting, arc melting, plasma melting, and electron beam melting. As the crucible, graphite, alumina, cold crucible or the like is appropriately used according to the heating method. When melting, it is preferably performed in an inert gas atmosphere or a vacuum atmosphere in order to prevent oxidation of the material. In order to obtain a homogeneously mixed state in a short time, it is preferable that fine powdery raw materials are mixed. However, Ba preferably has a lump shape in order to prevent oxidation. It is also preferable to add mechanical stirring or electromagnetic stirring at the time of melting.

溶融後、インゴットにするためには、鋳型を用いて鋳造してもよいし、ルツボ中で凝固させてもよい。できあがったインゴットの均質化のためには、溶融後にアニール処理をおこなってもよい。アニール処理の処理時間は、製造時の省エネルギーを考慮すると、なるべく短時間とされることが望まれるが、アニール効果を考慮すると、長い時間が必要とされる。アニール処理の処理時間は、好ましくは1時間以上であり、さらに好ましくは1〜10時間がさらに好ましい。   After melting, ingots may be cast using a mold or solidified in a crucible. In order to homogenize the completed ingot, an annealing treatment may be performed after melting. The annealing treatment time is preferably as short as possible in consideration of energy saving during manufacturing, but a long time is required in consideration of the annealing effect. The treatment time for the annealing treatment is preferably 1 hour or more, more preferably 1 to 10 hours.

アニール処理の処理温度は、好ましくは700〜950℃であり、さらに好ましくは850〜930℃である。処理温度が700℃未満であると、均質化が不十分になるという問題が生じ、処理温度が950℃を超えると、再溶融による濃度偏析が生じるという問題が生じる。   The treatment temperature for the annealing treatment is preferably 700 to 950 ° C, more preferably 850 to 930 ° C. When the processing temperature is less than 700 ° C., there is a problem that homogenization becomes insufficient. When the processing temperature exceeds 950 ° C., concentration segregation due to remelting occurs.

(2.2)粉砕工程
粉砕工程では、調製工程によって得られたインゴットを、ボールミルなどを用いて粉砕し、微粒子状のクラスレート化合物を得ることができる。得られる微粒子としては、焼結性を向上するために粒度が細かいことが望まれる。本実施形態では、微粒子の粒径は、好ましくは150μm以下であり、さらに好ましくは1μm以上75μm以下である。
(2.2) Crushing step In the pulverizing step, the ingot obtained in the preparation step can be pulverized using a ball mill or the like to obtain a fine particle clathrate compound. The fine particles obtained are desired to have a fine particle size in order to improve the sinterability. In the present embodiment, the particle diameter of the fine particles is preferably 150 μm or less, more preferably 1 μm or more and 75 μm or less.

所望の粒径の微粒子とするためには、ボールミルなどによってインゴットを粉砕した後、粒度を調製する。粒度の調製方法は、ISO3310−1規格のレッチェ社製試験ふるいとレッチェ社製ふるい振とう機AS200デジットを用いたふるい分けによりおこなえばよい。なお、この粉砕工程に代えて、ガスアトマイズ法などの各種アトマイズ法やフローイングガスエバポレーション法などを用いて微粉末を製造することもできる。   In order to obtain fine particles having a desired particle size, the particle size is prepared after the ingot is pulverized by a ball mill or the like. The particle size may be adjusted by sieving using a ISO 3310-1 standard Lecce test sieve and a Lecce sieve shaker AS200 digit. In addition, it can replace with this grinding | pulverization process, and can also manufacture fine powder using various atomizing methods, such as a gas atomizing method, and a flowing gas evaporation method.

(2.3)焼結工程
焼結工程では、前記粉砕工程で得られた微粉末状のクラスレート化合物を焼結して、均質で空隙の少ない、所定の形状の固体を得ることができる。焼結方法としては、放電プラズマ焼結法、ホットプレス焼結法、熱間等方圧加圧焼結法などを用いることができる。
(2.3) Sintering Step In the sintering step, the finely divided clathrate compound obtained in the pulverization step can be sintered to obtain a solid having a uniform shape with few voids. As the sintering method, a discharge plasma sintering method, a hot press sintering method, a hot isostatic pressing method, or the like can be used.

放電プラズマ焼結法を用いる場合、その焼結の1条件となる焼結温度は、好ましくは600〜1000℃であり、より好ましくは900〜1000℃である。焼結時間は好ましくは1〜10分であり、より好ましくは3〜7分である。圧力は好ましくは40〜80MPaであり、より好ましくは50〜70MPaである。   When using the discharge plasma sintering method, the sintering temperature, which is one condition for the sintering, is preferably 600 to 1000 ° C, more preferably 900 to 1000 ° C. The sintering time is preferably 1 to 10 minutes, more preferably 3 to 7 minutes. The pressure is preferably 40 to 80 MPa, more preferably 50 to 70 MPa.

焼結温度が600℃未満では焼結せず、焼結温度が1100℃以上では溶解する。焼結時間が1分未満では密度が低く、焼結時間が10分を超えると焼結が完了・飽和し、それ以上時間をかける意義がないと考えられる。特に、焼結工程では、微粉末状のクラスレート化合物を上記焼結温度まで加熱してその温度で上記焼結時間保持し、その後に当該クラスレート化合物を加熱前の温度まで冷却する。この場合、微粉末状のクラスレート化合物を焼結温度まで加熱する工程とその温度で保持している工程とでは加圧状態とし、その後当該クラスレート化合物を冷却する工程では加圧状態を解除する。かかる圧力操作によれば、微粉末状のクラスレート化合物の焼結工程での割れを抑制することができる。   When the sintering temperature is less than 600 ° C., the material is not sintered, and when the sintering temperature is 1100 ° C. or more, it is dissolved. When the sintering time is less than 1 minute, the density is low, and when the sintering time exceeds 10 minutes, the sintering is completed and saturated, and it is considered that there is no significance in taking more time. In particular, in the sintering step, the finely divided clathrate compound is heated to the sintering temperature and held at the temperature for the sintering time, and then the clathrate compound is cooled to a temperature before heating. In this case, the process of heating the clathrate compound in the form of fine powder to the sintering temperature and the process of holding at that temperature are brought into a pressurized state, and then the pressurized state is released in the process of cooling the clathrate compound. . According to such pressure operation, it is possible to suppress cracking in the sintering step of the fine powder clathrate compound.

(3)Si系クラスレート化合物およびNb−Si化合物の生成の確認
前記の製造方法によって、Si系クラスレート化合物およびNb−Si化合物が生成されたかどうかは、組成分析および粉末X線回折(XRD)により確認することができる。
具体的には、焼結後のサンプルを再度粉砕して、JIS K 0131に準ずる方法により回折X線を測定し、得られるピークがタイプ1クラスレート相(Pm−3n、No.223)およびNb−Si化合物相を示すものであれば、それぞれタイプ1クラスレート化合物、Nb−Si化合物が合成されたことを確認できる。
(3) Confirmation of generation of Si-based clathrate compound and Nb-Si compound Whether or not the Si-based clathrate compound and Nb-Si compound were generated by the above-described production method was determined by composition analysis and powder X-ray diffraction (XRD). Can be confirmed.
Specifically, the sintered sample is pulverized again, and diffracted X-rays are measured by a method according to JIS K 0131. The peaks obtained are type 1 clathrate phases (Pm-3n, No. 223) and Nb. If it shows a -Si compound phase, it can be confirmed that a type 1 clathrate compound and an Nb-Si compound were synthesized, respectively.

前記の製造方法によって、生成された合金では、Nb−Si化合物のSi系クラスレート化合物に対する体積割合が大きすぎても性能劣化の原因となってしまう。そのため、粉末X線回折ピークにおける前記Nb−Si化合物の構造に由来する最大回折ピーク強度は、同熱電変換材料中のSi系クラスレート化合物の構造に由来する最大回折ピーク強度に対する、回折ピーク強度比α(%)が0<α<22である。   In the alloy produced by the above manufacturing method, even if the volume ratio of the Nb—Si compound to the Si-based clathrate compound is too large, it causes deterioration in performance. Therefore, the maximum diffraction peak intensity derived from the structure of the Nb-Si compound in the powder X-ray diffraction peak is the ratio of the diffraction peak intensity to the maximum diffraction peak intensity derived from the structure of the Si-based clathrate compound in the thermoelectric conversion material. α (%) is 0 <α <22.

また、実際にはタイプ1クラスレート相とNb−Si化合物相のみからなるものと、不純物相を含むものとがあるため、不純物のピークも観察される。
本実施形態にかかる不純物相の割合が多くなると性能劣化の原因となるため、不純物相の最大回折ピーク強度の、Si系クラスレート化合物の最大回折ピーク強度に対する、回折ピーク強度比は50%以下であり、好ましくは20%以下であり、さらに好ましくは10%以下である。
本実施形態にかかる熱電変換材料において「Si系クラスレート化合物を主体とする」とは、不純物相の最大回折ピーク強度の、Si系クラスレート化合物の最大回折ピーク強度に対する、回折ピーク強度比が50%以下である、という意味である。
「不純物相」とは、Si系クラスレート化合物相およびNb−Si化合物相以外の化合物相である。
Moreover, since there are actually a type 1 clathrate phase and only an Nb—Si compound phase and an impurity phase, an impurity peak is also observed.
When the ratio of the impurity phase according to the present embodiment is increased, performance deterioration is caused. Therefore, the diffraction peak intensity ratio of the maximum diffraction peak intensity of the impurity phase to the maximum diffraction peak intensity of the Si-based clathrate compound is 50% or less. Yes, preferably 20% or less, more preferably 10% or less.
In the thermoelectric conversion material according to the present embodiment, “mainly composed of Si-based clathrate compound” means that the diffraction peak intensity ratio of the maximum diffraction peak intensity of the impurity phase to the maximum diffraction peak intensity of the Si-based clathrate compound is 50. % Or less.
The “impurity phase” is a compound phase other than the Si-based clathrate compound phase and the Nb—Si compound phase.

なお、「回折ピーク強度」とは、粉末X線回折測定において測定された各化合物相のピーク高さとそのピークにおける半値幅の積で定義する。
「最大回折ピーク強度」とは、前記回折ピーク強度が最大のものとする。
「回折ピーク強度比」とは、各化合物相の最大回折ピーク強度の割合で定義する。たとえば、Nb−Si化合物相の最大回折ピーク強度(IP)の、Si系クラスレート化合物相の最大回折ピーク強度(IHS)に対する、回折ピーク強度比αは、それぞれの最大回折ピーク強度を用いて、下記の式[3]で定義される。
回折ピーク強度比α(%)=(IP)/(IHS)×100 … [3]
The “diffraction peak intensity” is defined as the product of the peak height of each compound phase measured in powder X-ray diffraction measurement and the half width at the peak.
The “maximum diffraction peak intensity” is the maximum diffraction peak intensity.
“Diffraction peak intensity ratio” is defined as the ratio of the maximum diffraction peak intensity of each compound phase. For example, the diffraction peak intensity ratio α with respect to the maximum diffraction peak intensity (IHS) of the Si-based clathrate compound phase of the maximum diffraction peak intensity (IP) of the Nb—Si compound phase is determined by using the respective maximum diffraction peak intensity, It is defined by the following formula [3].
Diffraction peak intensity ratio α (%) = (IP) / (IHS) × 100 (3)

最大回折ピーク強度は、例えば次の通りである。
Si系クラスレート化合物相の最大回折ピーク強度は、空間群Pm−3n(No.223)を有するBa−Ga−Al−Si系クラスレート化合物の(123)面由来の回折ピーク強度である。
NbSi化合物相の最大回折ピーク強度は、空間群P622(No.180)を有するNbSi化合物の(111)面由来の回折ピーク強度である。
これらの面の最大回折ピーク強度を用い、上記の式[3]から回折ピーク強度比αを計算することができる。
The maximum diffraction peak intensity is, for example, as follows.
The maximum diffraction peak intensity of the Si-based clathrate compound phase is the diffraction peak intensity derived from the (123) plane of the Ba—Ga—Al—Si-based clathrate compound having the space group Pm-3n (No. 223).
Maximum diffraction peak intensity of NbSi 2 compound phase is a diffraction peak intensity derived from the (111) plane of the NbSi 2 compound having a space group P6 2 22 (No.180).
Using the maximum diffraction peak intensities of these surfaces, the diffraction peak intensity ratio α can be calculated from the above equation [3].

(4)特性評価試験
次に、上記の方法で製造される熱電変換材料の無次元性能指数ZTを算出するための特性評価について説明する。
特性評価項目は、ゼーベック係数S、電気抵抗率ρである。特性評価試験では、電子線マイクロアナライザー(島津製作所製EPMA−1610)による組成分析とミクロ組織観察、焼結密度測定をおこなう。各種特性評価用サンプルは、20mmφ(直径20mm)×5〜20mm(高さ5〜20mm)の円柱状焼結体から、切り出し、整形する。
(4) Characteristic Evaluation Test Next, characteristic evaluation for calculating the dimensionless figure of merit ZT of the thermoelectric conversion material manufactured by the above method will be described.
The characteristic evaluation items are Seebeck coefficient S and electrical resistivity ρ. In the characteristic evaluation test, composition analysis, microstructure observation, and sintering density measurement are performed using an electron beam microanalyzer (EPMA-1610 manufactured by Shimadzu Corporation). Various characteristic evaluation samples are cut out and shaped from a cylindrical sintered body of 20 mmφ (diameter 20 mm) × 5 to 20 mm (height 5 to 20 mm).

「ゼーベック係数S」および「電気抵抗率ρ」は、四端子法によりアルバック理工(株)製の熱電特性評価装置 ZEM−3を用いて測定する。   “Seebeck coefficient S” and “electric resistivity ρ” are measured by a four-terminal method using a thermoelectric property evaluation apparatus ZEM-3 manufactured by ULVAC-RIKO.

以上の測定結果から、パワーファクターも算出される。クラスレート化合物は算出されたパワーファクターから、その熱電変換材料の特性を評価することができる。本実施形態にかかる熱電変換材料では、600℃におけるパワーファクターが0.7mW/mK以上である。 The power factor is also calculated from the above measurement results. The characteristics of the thermoelectric conversion material of the clathrate compound can be evaluated from the calculated power factor. In the thermoelectric conversion material according to the present embodiment, the power factor at 600 ° C. is 0.7 mW / mK 2 or more.

(5)熱電変換モジュール
熱電変換モジュールは、熱電変換素子にかかる熱エネルギーを電気エネルギーに変換する機能を持つことができるモジュールである。
図2(a)に示すとおり、熱電変換モジュール60は主に、n型熱電変換素子11、p型熱電変換素子12、高温側配線41、低温側配線42、高温側絶縁基板51および低温側絶縁基板52によって構成されている。
図2(b)に示すとおり、熱電変換モジュール60では、n型熱電変換素子11およびp型熱電変換素子12と高温側配線41および低温側配線42とが交互に接合され、n型熱電変換素子11およびp型熱電変換素子12が高温側配線41および低温側配線42を介して電気的に直列に配列された構成を有している。
(5) Thermoelectric conversion module A thermoelectric conversion module is a module that can have a function of converting thermal energy applied to a thermoelectric conversion element into electrical energy.
As shown in FIG. 2A, the thermoelectric conversion module 60 mainly includes an n-type thermoelectric conversion element 11, a p-type thermoelectric conversion element 12, a high temperature side wiring 41, a low temperature side wiring 42, a high temperature side insulating substrate 51, and a low temperature side insulation. A substrate 52 is used.
As shown in FIG. 2B, in the thermoelectric conversion module 60, the n-type thermoelectric conversion element 11, the p-type thermoelectric conversion element 12, the high-temperature side wiring 41, and the low-temperature side wiring 42 are alternately joined, and the n-type thermoelectric conversion element 11 and the p-type thermoelectric conversion element 12 are electrically arranged in series via a high temperature side wiring 41 and a low temperature side wiring 42.

n型熱電変換素子11は熱電変換材料部11aとこれに隣接する電極層11b、11cとを備えている。熱電変換材料部11aは上記(A)の熱電変換材料から構成されている。電極層11b、11cは熱電変換材料部11aと高温側配線41および低温側配線42との接合性を高める層である。
p型熱電変換素子12も熱電変換材料部12aとこれに隣接する電極層12b、12cとを備えている。熱電変換材料部12aは一定の熱電変換材料から構成されている。電極層12b、12cは熱電変換材料部12aと高温側配線41および低温側配線42との接合性を高める層である。
高温側配線41および低温側配線42は、n型熱電変換素子11とp型熱電変換素子12とを電気的に直列に接続する機能を備える。
高温側絶縁基板51および低温側絶縁基板52は、n型熱電変換素子11およびp型熱電変換素子12と、高温側配線41および低温側配線42とを、固定する機能を備え、さらに熱電変換モジュール60が均一に受熱する機能を備える。
以上の熱電変換モジュール60によれば、高温側配線41と低温側配線42との間に温度差を形成すると、n型熱電変換素子11またはp型熱電変換素子12において励起された電子または正孔が低温側配線42に移動し、電流が流れるようになっている。
The n-type thermoelectric conversion element 11 includes a thermoelectric conversion material portion 11a and electrode layers 11b and 11c adjacent thereto. The thermoelectric conversion material part 11a is comprised from the thermoelectric conversion material of said (A). The electrode layers 11b and 11c are layers that enhance the bondability between the thermoelectric conversion material portion 11a, the high temperature side wiring 41, and the low temperature side wiring 42.
The p-type thermoelectric conversion element 12 also includes a thermoelectric conversion material portion 12a and electrode layers 12b and 12c adjacent thereto. The thermoelectric conversion material part 12a is made of a certain thermoelectric conversion material. The electrode layers 12b and 12c are layers that enhance the bondability between the thermoelectric conversion material portion 12a, the high temperature side wiring 41, and the low temperature side wiring 42.
The high temperature side wiring 41 and the low temperature side wiring 42 have a function of electrically connecting the n-type thermoelectric conversion element 11 and the p-type thermoelectric conversion element 12 in series.
The high-temperature side insulating substrate 51 and the low-temperature side insulating substrate 52 have a function of fixing the n-type thermoelectric conversion element 11 and the p-type thermoelectric conversion element 12, the high-temperature side wiring 41 and the low-temperature side wiring 42, and further a thermoelectric conversion module. 60 has a function of receiving heat uniformly.
According to the thermoelectric conversion module 60 described above, when a temperature difference is formed between the high temperature side wiring 41 and the low temperature side wiring 42, electrons or holes excited in the n-type thermoelectric conversion element 11 or the p-type thermoelectric conversion element 12. Moves to the low temperature side wiring 42 so that a current flows.

以下、本発明を、実施例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明は下記実施例により限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail using an Example, this invention is not limited by the following Example.

(1)サンプルの作製
純度2N以上の高純度のBaと、純度3N以上の高純度のGa、Alと、純度3N以上の高純度のSiと、純度2N以上の高純度のNbとを、表1の配合比率で秤量し、原料混合物を調製した。
(1) Preparation of sample A high purity Ba having a purity of 2N or higher, high purity Ga and Al having a purity of 3N or higher, a high purity Si having a purity of 3N or higher, and a high purity Nb having a purity of 2N or higher, A raw material mixture was prepared by weighing at a blending ratio of 1.

この原料混合物を、Ar(アルゴン)雰囲気中において、水冷銅ハース上で300Aの電流で1分間アーク溶解した後、原料の不均一を解消するためにインゴットを反転して、再度アーク溶解を行う工程を5回繰り返し、そのまま水冷銅ハース上で常温まで冷却することによりクラスレート化合物を有するインゴットを得た。   The arc mixture is melted in an Ar (argon) atmosphere on a water-cooled copper hearth at a current of 300 A for 1 minute, and then the ingot is inverted in order to eliminate the unevenness of the raw material, and arc melting is performed again. Was repeated 5 times and cooled to room temperature on a water-cooled copper hearth to obtain an ingot having a clathrate compound.

その後、インゴットの均一性を高めるために、アルゴン雰囲気で、900℃で6時間のアニール処理をおこなった。得られたインゴットを、メノウ製遊星ボールミルを用いて粉砕し、微粒子を得た。このとき、得られた粒子の粒径の平均が75μm以下となるようにISO3310−1規格のレッチェ社製試験ふるいとレッチェ社製ふるい振とう機AS200デジットを用いて粒度を調製した。   Thereafter, in order to improve the uniformity of the ingot, annealing treatment was performed at 900 ° C. for 6 hours in an argon atmosphere. The obtained ingot was pulverized using an agate planetary ball mill to obtain fine particles. At this time, the particle size was adjusted using the ISO 3310-1 standard Lecce test sieve and the Lecce shaker AS200 digit so that the average particle size of the obtained particles was 75 μm or less.

得られた焼結用粒子を、放電プラズマ焼結法(SPS法)を用いて、圧力50MPaまで加圧した後に1000℃まで加熱を行い、その後1000℃で5分間焼結した。焼結が終了してから、加圧状態を解除し、1000℃から室温まで冷却を行った。   The obtained particles for sintering were pressurized to a pressure of 50 MPa using a discharge plasma sintering method (SPS method), heated to 1000 ° C., and then sintered at 1000 ° C. for 5 minutes. After the sintering was completed, the pressurized state was released, and cooling was performed from 1000 ° C. to room temperature.

なお、焼結用粒子の焼結が終了してから、加圧状態を保持し続けて冷却を行うと、割れが生じてしまったが、上記のとおりに焼結後に加圧状態を解除して1000℃から室温まで冷却を行うと、そのような割れを抑制することができた。得られるサンプルやダイスの劣化を考慮すると、冷却温度が500℃以上では真空雰囲気で保持することが好ましいが、500℃未満では大気雰囲気で保持してもかまわない。   In addition, after the sintering of the particles for sintering was finished, when the pressure state was kept and cooling was performed, cracking occurred, but the pressure state was released after sintering as described above. When cooling from 1000 ° C. to room temperature, such cracks could be suppressed. Considering the deterioration of the sample and the die obtained, it is preferable to hold in a vacuum atmosphere at a cooling temperature of 500 ° C. or higher, but it may be held in an air atmosphere at less than 500 ° C.

このようにして得られたサンプルの焼結体を、電子線マイクロアナライザー(島津製作所製EPMA−1610)で組成分析するとともに、前記の「(3)Si系クラスレート化合物およびNb−Si化合物の生成の確認」のX線回折と、前記の「(4)特性評価試験」とに供した。   The sample sintered body thus obtained was subjected to composition analysis using an electron beam microanalyzer (EPMA-1610 manufactured by Shimadzu Corporation), and the above-mentioned “(3) Production of Si-based clathrate compound and Nb—Si compound”. The X-ray diffraction of “Confirmation” and the above “(4) Characteristic evaluation test”.

(2)サンプルの評価
(2.1)組成分析および組織観察
図1に、(a)実施例1および(b)比較例1のサンプルにおけるBEI像を示す。
図1(a)では黒のコントラストの化合物が確認され、EPMAによる元素マッピングから実施例1のサンプルにはSiおよびNbが含有されていることを確認できた。 なお、実施例1、2ではともに、EPMAのマッピングから、短径10nm以上のNb−Si化合物の粒子が母相中で10000μmあたり1個以上存在し、母相に占めるその粒子の割合も面積分率にて50%以下であることも確認できた。
(2) Sample Evaluation (2.1) Composition Analysis and Structure Observation FIG. 1 shows a BEI image of the sample of (a) Example 1 and (b) Comparative Example 1.
In FIG. 1A, a compound having a black contrast was confirmed, and it was confirmed from the element mapping by EPMA that the sample of Example 1 contained Si and Nb. In both of Examples 1 and 2, from the mapping of EPMA, one or more Nb-Si compound particles having a minor axis of 10 nm or more are present per 10,000 μm 2 in the parent phase, and the ratio of the particles in the parent phase is also the area. It was also confirmed that the fraction was 50% or less.

得られたサンプルの組成分析の結果を表2に示す。
表2から、実施例1〜2および比較例1〜2のサンプルにおいて、所望の組成BaGaAlSiNb(7.77≦a≦8.16,7.47≦b≦15.21,0.28≦c≦6.92,30.35≦d≦32,e=0)の化合物が得られたことがわかる。
The results of composition analysis of the obtained sample are shown in Table 2.
Table 2, in the samples of Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2, the desired composition Ba a Ga b Al c Si d Nb e (7.77 ≦ a ≦ 8.16,7.47 ≦ b ≦ 15 .21, 0.28 ≦ c ≦ 6.92, 30.35 ≦ d ≦ 32, e = 0).

(2.2)X線回折分析
得られたサンプルを、粉末X線回折で分析した。
得られた結果から、不純物相のSi系クラスレート化合物相に対する回折ピーク強度比を算出したところ、すべてのサンプルで50%以下であることを確認できた。また、NbSi化合物に由来する回折ピークも確認できた。
(2.2) X-ray diffraction analysis The obtained sample was analyzed by powder X-ray diffraction.
From the obtained results, the diffraction peak intensity ratio of the impurity phase to the Si-based clathrate compound phase was calculated, and it was confirmed that it was 50% or less for all samples. Further, it was confirmed diffraction peaks derived from NbSi 2 compounds.

得られたサンプルにおける、強度と2θの関係から、実施例1〜2のサンプルでは、Ba−Ga−Al−Si系クラスレート化合物を主体とし、NbSi化合物が分散していることを確認することができた。 From the relationship between strength and 2θ in the obtained samples, in the samples of Examples 1 and 2, it is confirmed that the NbSi 2 compound is dispersed mainly with the Ba—Ga—Al—Si based clathrate compound. I was able to.

(2.3)特性評価
得られたサンプルについて、上記「(4)特性評価試験」の記載のとおりに、特性評価を行い、ゼーベック係数および電気抵抗率を測定した。ゼーベック係数の測定結果から、すべてのサンプルでゼーベック係数が負となり、各サンプルがn型であることがわかった。
さらにゼーベック係数および電気抵抗率の測定結果から、式[2]に基づき、パワーファクターも算出した。
(2.3) Characteristic Evaluation About the obtained sample, characteristic evaluation was performed and the Seebeck coefficient and the electrical resistivity were measured as described in the above “(4) characteristic evaluation test”. From the measurement results of the Seebeck coefficient, it was found that the Seebeck coefficient was negative in all samples, and each sample was n-type.
Furthermore, the power factor was also calculated from the measurement results of Seebeck coefficient and electrical resistivity based on the equation [2].

表3に、実施例1〜2および比較例1〜2のサンプルにおける、パワーファクター、NbSi化合物(分散物)の有無を示す。
表3に示すとおり、実施例1〜2のサンプルにおいて、パワーファクターが0.7mW/mK以上であることがわかる。
Table 3 shows the presence of the power factor and the NbSi 2 compound (dispersion) in the samples of Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2.
As shown in Table 3, in the samples of Examples 1 and 2 , it can be seen that the power factor is 0.7 mW / mK 2 or more.

以上から、Si系クラスレート化合物のパワーファクターを向上させるためには、Si系クラスレート化合物中に、Nb−Si化合物を分散させることが必要である。本実施例によれば、Ba−Ga−Al−Si系クラスレート化合物中にNb−Si化合物が分散することで、パワーファクターを向上させることに有用であることがわかる。   From the above, in order to improve the power factor of the Si-based clathrate compound, it is necessary to disperse the Nb—Si compound in the Si-based clathrate compound. According to the present Example, it turns out that it is useful for improving a power factor by disperse | distributing a Nb-Si compound in a Ba-Ga-Al-Si type clathrate compound.

(3)まとめ
Si系クラスレート化合物を主体とし、かつ、Nb−Si化合物が分散している熱電変換材料が、パワーファクターが0.7mW/mK以上という高い特性を得るのに、有用であることがわかる。
(3) Summary A thermoelectric conversion material mainly composed of a Si-based clathrate compound and in which an Nb—Si compound is dispersed is useful for obtaining a high characteristic with a power factor of 0.7 mW / mK 2 or more. I understand that.

11 n型熱電変換素子
11a 熱電変換材料部
11b、11c 電極層
12 p型熱電変換素子
12a 熱電変換材料部
12b、12c 電極層
41 高温側配線
42 低温側配線
51 高温側絶縁基板
52 低温側絶縁基板
60 熱電変換モジュール
11 n-type thermoelectric conversion element 11a thermoelectric conversion material part 11b, 11c electrode layer 12 p-type thermoelectric conversion element 12a thermoelectric conversion material part 12b, 12c electrode layer 41 high temperature side wiring 42 low temperature side wiring 51 high temperature side insulating substrate 52 low temperature side insulating substrate 60 Thermoelectric conversion module

Claims (7)

Si系クラスレート化合物を主体とし、
前記Si系クラスレート化合物の母相中に、第二相としてNb−Si化合物が分散していることを特徴とする熱電変換材料。
Mainly Si-based clathrate compounds,
A thermoelectric conversion material, wherein a Nb-Si compound is dispersed as a second phase in a matrix phase of the Si-based clathrate compound.
請求項1に記載の熱電変換材料において、
前記Nb−Si化合物がNbSi化合物であることを特徴とする熱電変換材料。
In the thermoelectric conversion material according to claim 1,
Thermoelectric conversion material, wherein the NbSi compound is NbSi 2 compound.
請求項1または2に記載の熱電変換材料において、
短径10nm以上の前記Nb−Si化合物の粒子が前記母相中で10000μmあたり1個以上存在し、前記母相に占める前記粒子の割合が面積分率にて50%以下であることを特徴とする熱電変換材料。
The thermoelectric conversion material according to claim 1 or 2,
One or more particles of the Nb—Si compound having a minor axis of 10 nm or more are present per 10,000 μm 2 in the matrix, and the proportion of the particles in the matrix is 50% or less in area fraction. Thermoelectric conversion material.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱電変換材料において、
前記Si系クラスレート化合物がBa−Ga−Al−Si系クラスレート化合物であることを特徴とする熱電変換材料。
In the thermoelectric conversion material as described in any one of Claims 1-3,
A thermoelectric conversion material, wherein the Si-based clathrate compound is a Ba-Ga-Al-Si-based clathrate compound.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱電変換材料から構成された熱電変換材料部と、
前記熱電変換材料部に隣接する電極層と、
を備えることを特徴とする熱電変換素子。
A thermoelectric conversion material part composed of the thermoelectric conversion material according to any one of claims 1 to 4, and
An electrode layer adjacent to the thermoelectric conversion material part;
A thermoelectric conversion element comprising:
n型熱電変換素子とp型熱電変換素子とが配線を介して直列に配列され、
前記n型熱電変換素子が請求項5に記載の熱電変換素子であることを特徴とする熱電変換モジュール。
An n-type thermoelectric conversion element and a p-type thermoelectric conversion element are arranged in series via a wiring,
The thermoelectric conversion module according to claim 5, wherein the n-type thermoelectric conversion element is the thermoelectric conversion element according to claim 5.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱電変換材料を製造する製造方法であって、
Si系クラスレート化合物を形成する原料に、Nb−Si化合物を形成する元素を添加し、混合・溶融・凝固して所定の組成のクラスレート化合物を調製する調製工程と、
前記クラスレート化合物を粉砕して微粒子とする粉砕工程と、
前記微粒子を焼結する焼結工程と、
を備えることを特徴とする熱電変換材料の製造方法。
A manufacturing method for manufacturing the thermoelectric conversion material according to any one of claims 1 to 4,
A preparation step of adding an element that forms an Nb-Si compound to a raw material for forming an Si-based clathrate compound, and mixing, melting, and solidifying to prepare a clathrate compound having a predetermined composition;
A crushing step of crushing the clathrate compound into fine particles;
A sintering step of sintering the fine particles;
A method for producing a thermoelectric conversion material, comprising:
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