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NEC・東北大、身近な熱源から発電できる素子を開発、廃熱を電気として利用

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NEC・東北大、身近な熱源から発電できる素子を開発、廃熱を電気として利用

NECと東北大学は、身の回りにある熱源から発電する熱電変換素子において、新原理を用いて、発熱部分にコーティングすることで利用できる新しい素子を開発したと発表した。本素子を電子機器や自動車などの様々な発熱部分に適用することで、廃熱を電気として無駄なく利用できるようになる。

社会では様々な場所で熱が大量に発生しているが、その多くは利用されずに捨てられている。従来から、廃熱から発電できる熱電変換素子の利用が進められてきたが、素子の構造が複雑、大面積化が困難などの課題があり、利用シーンが限られていた。

今回、開発した熱電変換素子は、温度差から磁性体のスピンの流れ(スピン流)が発生する新原理「スピンゼーベック効果」を利用。この原理を用いて磁性体と金属電極を基板上に積層するシンプルな二層構造を採用し、複雑な構造を持つ従来の素子に比べて製造工程を簡易化した。また、磁性体の形成に塗布プロセスを利用できるため、塗布を用いて広い面積の熱源から大きな発電量を得たり、曲面・凹凸面など様々な形状や材料の熱源上にコーティングによる素子を形成したりすることを可能とした。スピンゼーベック効果により、高効率な熱電変換も期待できる。

本素子は、家庭や工場、電子機器や自動車などの様々な発熱部分に形成できる。これにより、これまで実現が困難だった利用シーンに熱電変換素子を適用し、大量の廃熱を電気として有効利用できるようになるとともに、廃熱からの発電を身近に利用できるようになることが期待される。

なお、本研究成果の一部は、JST(独立行政法人 科学技術振興機構)の戦略的創造研究推進事業 チーム型研究(CREST)の「プロセスインテグレーションによる機能発現ナノシステムの創製」研究領域の研究課題「スピン流による熱・電気・動力ナノインテグレーションの創出」によって得られた。

参考:東北大学 - NECと東北大、身近な熱源から発電できる新原理の素子を開発 ~電子機器や自動車などへの適用に向けて~

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