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廃熱から電気を作る環境にやさしいセラミックス

  • 理学部/理学研究科
  • 物質理学専攻(物理系)
  • (機能性物質物性研究室)

教授 寺﨑 一郎[てらさき いちろう]

http://vlab-nu.jp/index.html

シーズの概要

人類の社会活動に必要なエネルギーは指数関数的に増大し、そのエネルギー消費によって最終的に生み出される廃熱は深刻な環境問題をもたらしつつある。エネルギー資源の大半を輸入に頼るわが国は、廃熱のいっそう効率的な運用が求められる。廃熱からの電力回収の要素技術として最も期待されているものが熱電発電である。熱電発電は伝導電子による直接エネルギー変換であり、長寿命、安定、メンテナンス不要など様々な長所を持つ。(図1)

この研究の新規性・独創性

我々は層状コバルト酸化物NaxCoO2が優れた熱電特性を示すことを発見した。その後、関連物質であるCa3Co4O9を用いた応用開発が進み、この酸化物を用いた熱電素子がTESニューエナジーから販売されている。我々はその高い熱電機構の解明とそれを基にした新物質開発・新計測技術開発に取り組んでいる。

産学連携を目指した応用研究

高温で高い熱起電力を持つ物質の開発や、高い光熱起電力を示す物質の開発を行っている(図2)。

一言アピール

我々は新物質発見の時代にあり、50年代に開発された半導体の持つ能力を超える機能と夢をこれらの新物質に託している。我々は、新物質の持つ機能を開発し、将来における機能性材料とそれを支える学理の追求を行っている。

キーワード

遷移金属酸化物、熱電変換、有機伝導体、非線形伝導、セラミックス、エネルギー変換、磁性体、巨大応答、強相関電子系、物質開発、物質機能開拓

保有技術

  • 各種酸化物の単結晶・多結晶育成
  • 抵抗率、熱起電力、ホール効果、熱伝導率、誘電率、磁化率、光学反射率、比熱の精密測定
  • 黒体放射による等温非線形伝導計測、磁場中誘電率・分極測定、ハーマン法熱電特性測定

主な機器

  • Quantum Design PPMS, MPMS, クリスタルシステム社赤外イメージ電気炉、リガクX線回折装置、日本分光社高速フーリエ分光計、山田電機社ボックス電気炉、リガク熱天秤、そのほか自作の精密計測装置多数

主な論文

  • Terasaki, Y. Sasago and K. Uchinokura, "Large thermoelectric power in NaCo2O4 single crystals", Phys. Rev. B56 (1997) R12685-R12687
  • I. Terasaki, R. Okazaki, P. S. Mondal, and Y.-C. Hsieh, "Trials for oxide photo-thermoelectrics", Mater. Renew. Sustain. Energy (2014) 3:29