低温排熱回収のための熱電発電技術の開発

摘要

CO_2排出削減の社会的要請が高まるなか，低温排熱発電は内燃機関のボトミングサイクルとして，あるいは工場排熱を有効利用したエネルギー回収技術として注目されている.また，太陽熱や地中熱を熱源とした再生可能エネルギー分野でも期待されている.低温排熱発電技術として，ランキンサイクルやスターリングエンジンなどが研究開発されているが，熱電変換は材料中の電子やホールがランキンサイクルの作動媒体のように動く，固体型エネルギー変換技術であるため，エネルギー変換部分には機械的な可動要素がない.したがって，騒音や振動や部品の消耗がなく，信頼性の高い発電システムを構築することができる. 本報では，島根大学と共同でスライドボード法により製作した熱電材料が高い性能指数を示す特長と，これまでに製作した一部の熱電材料を用いて試作した，熱電発電モジュールの性能評価結果について報告する.%From a view point of carbon dioxide reduction, the power generation from the waste thermal energy of 100-200 degrees C is an appropriate technology in the internal combustion engine's bottoming cycle or energy recovery of the plant waste heat, and is also attractive to the renewable energy like solar thermal or geothermal applications. The waste-heat-driven power generating systems such as low-temperature Rankine cycle or Stirling engine are also in the course of development, however, thermoelectric energy conversion (TEC) is a method for generating electricity directly from heat energy. TEC is a kind of solid-state energy conversion, in which electrons and halls work like a working fluid of Rankine cycle, and it does not require any mechanical rotary motion fluid circuit within the energy conversion unit. TEC makes neither noise, vibration nor requires consumable parts. TEC, therefore, can propose a reliable power generating system with an easy maintenance. This report gives a brief overview of TEC material development conducted by Shimane University and Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. in 2010 and 2011, and the TEC module evaluation in 2010.