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公開番号2025079538
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-22
出願番号2023192273
出願日2023-11-10
発明の名称熱電材料
出願人国立大学法人東北大学,TOPPANホールディングス株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H10N 10/853 20230101AFI20250515BHJP()
要約【課題】高い発電出力が得られるとともに、機械的強度に優れる熱電材料を提供する。
【解決手段】熱電材料は、一般式:V_A(Fe_1-xM_x)_BSb_C(Mは、NiおよびCuの少なくとも1種である。0.80≦A≦1.20、0.80≦B≦1.20、0.80≦C≦1.20)で表されるハーフホイスラー化合物からなる。前記一般式において、xが0を超えて0.02以下である。また、xが0.004以上0.007以下である。またビッカース硬度が6.0GPa以上である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
一般式：Ｖ
Ａ
（Ｆｅ
１－ｘ
Ｍ
ｘ
）
Ｂ
Ｓｂ
Ｃ
（Ｍは、ＮｉおよびＣｕの少なくとも１種である。０．８０≦Ａ≦１．２０、０．８０≦Ｂ≦１．２０、０．８０≦Ｃ≦１．２０）で表されるハーフホイスラー化合物からなる、熱電材料。
続きを表示（約 160 文字）【請求項２】
前記一般式において、ｘが０超０．０２以下である、請求項１に記載の熱電材料。
【請求項３】
前記一般式において、ｘが０．００４以上０．００７以下である、請求項１に記載の熱電材料。
【請求項４】
ビッカース硬度が６．０ＧＰａ以上である、請求項１に記載の熱電材料。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電材料に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
カーボンニュートラル政策の実現に向けて、身の周りの未利用排熱を有効活用するための革新的な技術として、熱電発電への期待が高まっている。熱電発電は、固体のゼーベック効果によって、温度差から起電力が生じる発電技術である。熱発電素子は、排熱源に接触させると、温度差がある限り発電を持続する。室温近傍（０℃～１００℃）における我が国の未利用排熱の総和は、典型的な火力発電所１００基分の年間発電量に匹敵すると言われている。この膨大な排熱を、電力として可能な限り多く回収することが研究されている。
【０００３】
室温近傍で最も高い熱電発電性能を示す物質としては、ビスマス・テルル（Ｂｉ
２
Ｔｅ
３
）系材料が知られている（例えば、特許文献１参照）。ビスマス・テルル系材料が未だに広範な実用に至らないのは、発電出力が実用上不充分であることに加えて、構造に由来する機械的な脆弱性が原因であると考えられる。一般に、熱電発電としては、ｐ型素子とｎ型素子を電気的に１００対程度、直列接合したπ型モジュールが用いられる。従って、π型モジュールの１箇所が破断すると、π型モジュール全体が発電不能になる。そのため、ｐ型素子またはｎ型素子を構成する熱電材料は、発電性能だけではなく、繰り返し熱応力下でも堪え得る機械的強度を具備する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００６－１０８４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の熱発電材料の研究では、高い発電出力を追求することに主眼が置かれており、機械的強度はほとんど重要視されてこなかった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、高い発電出力が得られるとともに、機械的強度に優れる熱電材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下の態様を有する。
［１］一般式：Ｖ
Ａ
（Ｆｅ
１－ｘ
Ｍ
ｘ
）
Ｂ
Ｓｂ
Ｃ
（Ｍは、ＮｉおよびＣｕの少なくとも１種である。０．８０≦Ａ≦１．２０、０．８０≦Ｂ≦１．２０、０．８０≦Ｃ≦１．２０）で表されるハーフホイスラー化合物からなる、熱電材料。
［２］前記一般式において、ｘが０超０．０２以下である、［１］に記載の熱電材料。
［３］前記一般式において、ｘが０．００４以上０．００７以下である、［１］または［２］に記載の熱電材料。
［４］ビッカース硬度が６．０ＧＰａ以上である、［１］～［３］のいずれかに記載の熱電材料。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高い発電出力が得られるとともに、機械的強度に優れる熱電材料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
リートベルト法によるＶ（Ｆｅ
０．９９４
Ｎｉ
０．００６
）Ｓｂ固溶相の結晶構造解析の結果を示す図である。
熱電材料のゼーベック係数の温度変化を測定した結果を示す図である。
熱電材料の電気抵抗率の温度変化を測定した結果を示す図である。
熱電材料の熱伝導率の温度変化を測定した結果を示す図である。
熱電材料の出力因子の温度変化を測定した結果を示す図である。
熱電材料の無次元性能指数の温度変化を測定した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の熱電材料の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
（【００１１】以降は省略されています）

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