特許ウォッチ

公開番号2024174112
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-13
出願番号2024171257,2019119037
出願日2024-09-30,2019-06-26
発明の名称熱利用発電モジュール
出願人三桜工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H10N 15/00 20230101AFI20241206BHJP()
要約【課題】ニーズに応じた性能を発揮可能な熱利用発電モジュールを提供する。
【解決手段】熱利用発電モジュールは、積層方向に沿って互いに重なる第1熱電変換層及び第1電解質層を有する第1熱利用発電素子と、積層方向において第1熱利用発電素子に重なり、積層方向に沿って互いに重なる第2熱電変換層及び第2電解質層を有する第2熱利用発電素子と、積層方向における一端側に位置する第1集電極と、積層方向における他端側に位置する第2集電極と、積層方向において第1熱利用発電素子及び第2熱利用発電素子の間に配置される絶縁部材と、を備え、第1熱利用発電素子と第2熱利用発電素子とは、積層方向において第1集電極と第2集電極との間に位置し、第1熱利用発電素子と第2熱利用発電素子とは、互いに並列接続される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
積層方向に沿って互いに重なる第１熱電変換層及び第１電解質層を有する第１熱利用発電素子と、
前記積層方向において前記第１熱利用発電素子に重なり、前記積層方向に沿って互いに重なる第２熱電変換層及び第２電解質層を有する第２熱利用発電素子と、
前記積層方向における一端側に位置する第１集電極と、
前記積層方向における他端側に位置する第２集電極と、
前記積層方向において前記第１熱利用発電素子及び前記第２熱利用発電素子の間に配置される絶縁部材と、
を備え、
前記第１熱利用発電素子と前記第２熱利用発電素子とは、前記積層方向において前記第１集電極と前記第２集電極との間に位置し、
前記第１熱利用発電素子と前記第２熱利用発電素子とは、互いに並列接続される、
熱利用発電モジュール。
続きを表示（約 640 文字）【請求項２】
前記積層方向において前記絶縁部材及び前記第１熱利用発電素子の間に位置する第３集電極と、
前記積層方向において前記絶縁部材及び前記第２熱利用発電素子の間に位置する第４集電極と、をさらに備え、
前記第１集電極と前記第３集電極とは、互いに電気的に接続され、
前記第２集電極と前記第４集電極とは、互いに電気的に接続される、請求項１に記載の熱利用発電モジュール。
【請求項３】
前記積層方向において前記絶縁部材及び前記第１熱利用発電素子の間に位置し、前記積層方向に沿って互いに重なる第３熱電変換層及び第３電解質層を有する第３熱利用発電素子と、
前記積層方向において前記第１熱利用発電素子及び前記第３熱利用発電素子の間に位置する電子伝導層と、をさらに備え、
前記第１熱利用発電素子と前記第３熱利用発電素子とは、前記電子伝導層を介して互いに直列接続される、請求項１または２に記載の熱利用発電モジュール。
【請求項４】
前記第１熱電変換層は、前記積層方向において積層される電子熱励起層及び電子輸送層を有し、
前記電子熱励起層は、前記電子輸送層と前記第１電解質層との間に位置し、
前記電子伝導層は前記電子輸送層及び前記第３電解質層に接し、
前記電子伝導層の仕事関数もしくはバンドギャップは、前記電子輸送層のバンドギャップよりも大きい、請求項３に記載の熱利用発電モジュール。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱利用発電モジュールに関し、特に熱電変換機能を奏する熱利用発電モジュールに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
地熱又は工場の排熱等を利用した熱利用発電として、ゼーベック効果を利用した方法が挙げられる。また、ゼーベック効果を利用しない熱利用発電として、下記特許文献１に開示される熱利用発電素子が挙げられる。下記特許文献１では、電解質と、熱励起電子及び正孔を生成する熱電変換材料とを組み合わせることによって、熱エネルギーを電気エネルギーに変換することが開示されている。このような熱利用発電素子を電子部品の電源として用いることによって、例えば一般的な電池が劣化しやすい高温環境下（例えば、５０℃以上）においても、当該電子部品に対して安定した電力を供給できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１７／０３８９８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような熱を利用した発電装置は、様々な条件下及び用途にて用いられ得る。このため、ニーズに応じた性能（例えば、高起電力、高出力電流等）を発揮可能な熱発電装置の実現が望まれる。
【０００５】
本発明の一側面の目的は、ニーズに応じた性能を発揮可能な熱利用発電モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係る熱利用発電モジュールは、積層方向に沿って互いに重なる第１熱電変換層及び第１電解質層を有する第１熱利用発電素子と、積層方向において第１熱利用発電素子に重なり、積層方向に沿って互いに重なる第２熱電変換層及び第２電解質層を有する第２熱利用発電素子と、積層方向における一端側に位置する第１集電極と、積層方向における他端側に位置する第２集電極と、積層方向において第１熱利用発電素子と第２熱利用発電素子との間に位置する電子伝導層と、を備え、第１熱利用発電素子と第２熱利用発電素子とは、積層方向において第１集電極と第２集電極との間に位置する。
【０００７】
上記熱利用発電モジュールは、積層方向において第１集電極と第２集電極との間に位置し、且つ、互いに重なる第１熱利用発電素子及び第２熱利用発電素子を有する。例えば、第１熱利用発電素子と第２熱利用発電素子とが直列接続されることによって、熱利用発電モジュールの起電力を向上できる。もしくは、例えば第１熱利用発電素子と第２熱利用発電素子とが並列接続されることによって、熱利用発電モジュールの出力電流を増大できる。このように熱利用発電モジュールが複数の熱利用発電素子を備え、且つ、各熱利用発電素子の接続態様を適宜調整することによって、ニーズに応じた性能を発揮可能な熱利用発電モジュールを提供できる。
【０００８】
上記熱利用発電モジュールにおいて、第１熱利用発電素子と、第２熱利用発電素子とは、電子伝導層を介して互いに直列接続されてもよい。この場合、第１熱利用発電素子と第２熱利用発電素子とが、電子伝導層を介して互いに離間する。これにより、熱利用発電モジュール内の電子は、所望の方向のみに沿って流れやすくなるので、熱利用発電モジュールの起電力を良好に向上できる。
【０００９】
第１熱電変換層は、積層方向において積層される電子熱励起層及び電子輸送層を有し、電子熱励起層は、電子輸送層と第１電解質層との間に位置し、電子伝導層は電子輸送層及び第２電解質層に接し、電子伝導層の仕事関数もしくはバンドギャップは、電子輸送層のバンドギャップよりも大きくてもよい。この場合、電子伝導層と第２電解質層との界面における電解質の酸化反応の発生を防止できる。これにより、第２電解質層内の電子は、所望の方向のみに沿って流れやすくなる。
【００１０】
第２電解質層は、金属イオンを含む有機電解質層または無機電解質層であり、電子伝導層は、第２電解質層内の金属イオンよりもイオン化傾向が低い金属、黒鉛、導電性酸化物、または電子伝導ポリマー材料を含んでもよい。この場合、有機電解質層または無機電解質層を用いた場合であっても、第２電解質層内の電子は、所望の方向のみに沿って流れやすくなる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許