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産総研 工場廃熱利用の促進を目的として、熱電発電モジュールを開発

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産総研は、広島大学・山口大学・KELK・デンソーと共同で、バリウム(Ba)、ガリウム(Ga)、スズ(Sn)からなる新たな熱電材料を開発した。今回開発された熱電材料は、温度差300℃(高温側330℃、低温側30℃)で、発電出力1.7W、発電効率約4%を示し、既存の熱電発電モジュールと同等レベルの発電性能を持つことが実証された。従来のものよりも高温域で利用できるため、未利用の廃熱エネルギーをより効果的に活用する手段として、期待される。また、資源量が少なく価格的に不安定な材料を使用しないため、コスト面でもメリットがある。

熱電材料は、熱から電力を発生させる素材のこと。日本では、一次エネルギーの7割が、変換・利用の過程で未利用の廃熱エネルギーとして環境中に捨てられている。これらの廃熱は、蒸気回収やタービンで発電に利用されているが、コスト面などの課題が多く、新たな技術開発が求められてきた。近年では、回収した廃熱から発電する「廃熱回収発電技術」が注目されているが、発電性能の向上のためには、熱電材料の高性能化が必須とされている。

新しいモジュールは多結晶材料を使用しているが、広島大学、デンソーが開発中の小型単結晶は、より高い性能が確認されている。これを応用してさらに高性能化し、300℃近い未利用廃熱を利用して、変換効率10%以上の発電効率の高効率モジュールを開発し、高性能廃熱発電システムの実現を目指している。

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