JP2017139288A - 熱電変換デバイス - Google Patents
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Abstract
Description
熱電変換材料の作製:
N−メチルピロリドン1000mL中に、シングルウォールカーボンナノチューブ(SWCNT)250mgを入れ、マグネチックスターラーを用いて撹拌を行った。その後、高圧式ホモジナイザーを用いて、圧力40MPaにて分散処理を行い、SWCNT分散液を得た。得られたSWCNT分散液を、孔径0.2μmのメンブレンフィルタを用いて減圧ろ過し、SWCNT堆積物を得た。得られたSWCNT堆積物を乾燥させることにより、厚み50μmのシート状のp型熱電変換材料を得た。同様にして作製した厚み51μmの熱電変換材料を18−クラウン−6−エーテル及び水酸化カリウムのいずれもが0.1mol/Lに調整されたメタノール溶液に10時間浸漬した後、取出し乾燥させることによってシート状のn型熱電変換材料を得た。p型及びn型熱電変換材料を長さ6mm、幅3mmに切断した。
電極を表面に有する2枚のポリイミド基板及び厚み1mmの断熱部材を用意した。断熱部材を2mm×3mm角に切り出した。断熱部材の両面に粘着剤を貼り付け、これにp型熱電変換材料又はn型熱電変換材料を巻き付ける形で断熱部材と複合化した断熱部材複合化熱電変換材料を作製した。一方のポリイミド基板上に銀ペーストを塗布し、次に、断熱部材複合化熱電変換材料を図2の構造(図2の構造において、断熱部材を追加した構造)となるように固定した。この時、p型熱電変換材料及びn型熱電変換材料が互いに接続された構造が100対となるように、p型熱電変換材料及びn型熱電変換材料をそれぞれ100個配置した。他方のポリイミド基板上に銀ペーストを塗布し、次に、p型熱電変換材料及びn型熱電変換材料が交互に接続され、直列接続となるように、p型熱電変換材料上及びn型熱電変換材料上に、他方のポリイミド基板を積層した。pn対が100対の熱電変換デバイスを得た。
熱電変換材料の作製:
実施例1と同様にp型熱電変換材料及びn型熱電変換材料を作製した。
電極を表面に有する2枚のポリイミド基板を用意した。一方のポリイミド基板上に銀ペーストを塗布し、次に、p型熱電変換材料及びn型熱電変換材料を、p型及びn型熱電変換材料の面方向が上記ポリイミド基板の面方向と略平行になるように、上記ポリイミド基板に載置した。他方のポリイミド基板上に銀ペーストを塗布し、次に、p型熱電変換材料及びn型熱電変換材料が交互に接続され、直列接続となるように、p型熱電変換材料上及びn型熱電変換材料上に、他方のポリイミド基板を積層した。pn対が100対の熱電変換デバイスを得た。
出力電圧及び出力電流の測定:
熱電変換デバイスを一方のポリイミド基板側から、100℃のホットプレート上に載置した。熱電変換デバイスをホットプレートにより100℃に加熱し、かつ熱電変換デバイスの上面に23℃に調整しておいたアルミ製ヒートシンクを載せて冷却し、上面と下面との間に最大77℃の温度差を付与した。上記ヒートシンクを載せた直後から、熱電変換デバイスの出力電圧及び出力電流を測定した。
出力特性の評価後、作製した熱電変換デバイスの熱電変換材料を含む部分を剃刀で切断し、その断面を、実体顕微鏡を用いて観察し、熱電変換材料の両端に配置された電極を結ぶ方向と熱電変換材料の面方向のなす角度を0°〜90°の範囲で評価した。電極間における熱電変換材料が屈曲していた場合、上記角度は、最大の角度をなす角度とした。
2…熱電変換材料
3a,3b…第1,第2の電極
4a,4b…第1,第2の基板
11…熱電変換デバイス
12…熱電変換材料
12a,12b…折れ曲がり部
21…熱電変換デバイス
22p,22n…熱電変換材料
23a…第1の電極
23b1,23b2…第2の電極
Claims (6)
- シート状であり、かつカーボンナノチューブを含む熱電変換材料と、
前記熱電変換材料の表面上に配置された第1の電極と、
前記第1の電極と離れた位置において、前記熱電変換材料の表面上に配置された第2の電極とを備え、
前記熱電変換材料は、前記熱電変換材料の面方向が、前記第1の電極と前記第2の電極とを結ぶ方向に延びるように配置されている領域を有する、熱電変換デバイス。 - 前記熱電変換材料の前記領域において、前記熱電変換材料の面方向が、前記第1の電極と前記第2の電極とを結ぶ方向と平行であるか、又は、前記熱電変換材料の面方向が、前記第1の電極と前記第2の電極とを結ぶ方向に対して45°以下で傾斜した方向である、請求項1に記載の熱電変換デバイス。
- 前記熱電変換材料は、前記熱電変換材料の面方向の少なくとも1つの端部側において、折れ曲がった折れ曲がり部を有し、
前記折れ曲がり部の表面上に、前記第1の電極又は前記第2の電極が配置されている、請求項1又は2に記載の熱電変換デバイス。 - 前記熱電変換材料は、前記熱電変換材料の面方向の対向し合う2つの端部側において、折れ曲がった折れ曲がり部を有し、
一方の前記折れ曲がり部の表面上に、前記第1の電極が配置されており、他方の前記折れ曲がり部の表面上に、前記第2の電極が配置されている、請求項3に記載の熱電変換デバイス。 - 前記第1の電極と前記第2の電極との間の距離が、300μm以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱電変換デバイス。
- 前記熱電変換材料において、前記カーボンナノチューブの含有量が70重量%以上である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱電変換デバイス。
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