持続可能性に関する世界的な発展の文脈において、廃熱変換は近年、魅力的な焦点領域となっています。熱電材料は、この廃熱を利用して発電することを可能にします。これは、産業の生産性の向上とグリーン経済の発展に役立つ可能性があります。
岡山大学の研究者らは、n型カーボンナノチューブ（CNT）繊維を生成する画期的な手法を開発した。これは、低品位の廃熱を電気に変換するCNT資源の活用に役立つ可能性がある。発表された研究結果によると、この成果は、200℃以下の温度で使用されるCNTベースの熱電デバイスにおける重要な障壁を克服するものだという。
鈴木博夫研究准教授率いる研究チームは、独自の溶媒プロセスを用いて、N-DMBIと呼ばれる安定な有機化合物でCNTヤーンをドーピングすることに成功した。このn型ヤーンは、これまで開発されてきたp型CNTヤーンと組み合わせることで、効率的で柔軟な熱電発電機を作製できる。
「CNTから構成されるCNTヤーンは、糸状の構造により、布地ベースのモジュールなどの柔軟な熱電デバイスの製造が可能になるため、実用的な用途に最適です」と鈴木博士は述べています。
ハイライト
- N-DMBIは分子サイズが小さいという利点があり、これにより効率的なドーピングが可能になり、 意外に短い10秒。
- また、 空気と高温に対する安定性を提供します 150℃まで。
- 糸のジュールアニーリングにより、nドーピング効率がさらに大幅に向上します。
- この糸は、2800、2390、1534 °C でそれぞれ 1、2、200 µW m-150 K-30 の力率という優れた熱電性能指標を達成しました。
- 低温の場合、N-DMBI ドーピングには o-ジクロロベンゼンが最も適した溶媒です。
- プロトタイプのフレキシブルπ型モジュールは、55°Cの温度差でわずか20°Cで電力を生成できます。
「低温で小さな温度差で発電を実現することは、産業施設からの廃熱、車両からの放熱、さらには体温など、さまざまな熱源を利用できる熱電モジュールの開発にとって重要です」と鈴木博士は述べています。
NISTの研究チームが新しい熱電変換方法を研究したことを知りましょう。
高性能の CNT 糸熱電発電機を実現することで、体温のようなわずかな熱差で作動します。カーボンナノチューブ糸に廃熱を回収する可能性があることを示す研究は、革新的な技術への道を開きます。これにより、ウェアラブルデバイス、IoT センサー、その他のアプリケーションにローカル電力を供給しながら、無駄なエネルギーを削減できます。
