JPH021380B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH021380B2 JPH021380B2 JP58151595A JP15159583A JPH021380B2 JP H021380 B2 JPH021380 B2 JP H021380B2 JP 58151595 A JP58151595 A JP 58151595A JP 15159583 A JP15159583 A JP 15159583A JP H021380 B2 JPH021380 B2 JP H021380B2
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- JP
- Japan
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- manganese
- aluminum
- iron
- thermoelectric
- power generation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/80—Constructional details
- H10N10/85—Thermoelectric active materials
- H10N10/851—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
- H10N10/8556—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising compounds containing germanium or silicon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Description
本発明は熱発電材料に関するものであり、更に
詳しくは、大きな出力が得られるＰ型鉄けい化物
の熱発電材料に関する。 熱エネルギーを直接電気エネルギーに変換する
熱発電材料は、熱電能（ゼーベツク係数）が大き
く、比抵抗と熱伝導度が小さいという物理的性質
を有するものである。また、高温の大気中で利用
できる熱発電材料は、前記の物理的性質の他に、
耐熱性と耐酸化性に優れているという化学的性質
も具備していなければならない。このような条件
を相当満している材料として、3d−遷移金属け
い化物を挙げることができる。これらけい化物の
中で、特に鉄けい化物は非常に大きな熱起電圧が
得られる点で優れた熱発電材料である（本発明者
による特許第930733号）。しかしながら、このけ
い化物のＰ型熱発電材料は比抵抗が比較的大き
く、例えば、ガスまたは石油を熱源とする温風暖
房機の電源などに利用する場合そのモーターを回
転させるに必要な大きな電流を取り出す電力用と
しては適していないという欠点があつた。 本発明の目的は前記の欠点を解消し、鉄けい化
物の熱起電力を劣化させることなく、大きな出力
が得られるようにしたＰ型熱発電材料を提供する
にある。 本発明は前記目的を達成すべく研究の結果、鉄
けい化物（FeSi2）にマンガン元素（Mn）とア
ルミニウム元素（Al）とを、マンガンを1.67原子
％とし、マンガン元素とアルミニウム元素との総
和が2.0〜5.4原子％の量含有させた合金または固
溶体は、鉄けい化物の熱起電力を劣化させること
なく、大きな出力が得られることを見い出し、こ
れに基いて本発明を完成した。 鉄けい化物（FeSi2）中にマンガンを1.67原子
％とし、マンガン元素とアルミニウム元素との含
有量を変化させて得られた熱発電材料の熱起電
力、平均の比抵抗、有効な最大出力を示すと第１
表の通りであつた。なお、比較のため、マンガン
単独及びアルミニウム含有量の小さいものを併記
する。
詳しくは、大きな出力が得られるＰ型鉄けい化物
の熱発電材料に関する。 熱エネルギーを直接電気エネルギーに変換する
熱発電材料は、熱電能（ゼーベツク係数）が大き
く、比抵抗と熱伝導度が小さいという物理的性質
を有するものである。また、高温の大気中で利用
できる熱発電材料は、前記の物理的性質の他に、
耐熱性と耐酸化性に優れているという化学的性質
も具備していなければならない。このような条件
を相当満している材料として、3d−遷移金属け
い化物を挙げることができる。これらけい化物の
中で、特に鉄けい化物は非常に大きな熱起電圧が
得られる点で優れた熱発電材料である（本発明者
による特許第930733号）。しかしながら、このけ
い化物のＰ型熱発電材料は比抵抗が比較的大き
く、例えば、ガスまたは石油を熱源とする温風暖
房機の電源などに利用する場合そのモーターを回
転させるに必要な大きな電流を取り出す電力用と
しては適していないという欠点があつた。 本発明の目的は前記の欠点を解消し、鉄けい化
物の熱起電力を劣化させることなく、大きな出力
が得られるようにしたＰ型熱発電材料を提供する
にある。 本発明は前記目的を達成すべく研究の結果、鉄
けい化物（FeSi2）にマンガン元素（Mn）とア
ルミニウム元素（Al）とを、マンガンを1.67原子
％とし、マンガン元素とアルミニウム元素との総
和が2.0〜5.4原子％の量含有させた合金または固
溶体は、鉄けい化物の熱起電力を劣化させること
なく、大きな出力が得られることを見い出し、こ
れに基いて本発明を完成した。 鉄けい化物（FeSi2）中にマンガンを1.67原子
％とし、マンガン元素とアルミニウム元素との含
有量を変化させて得られた熱発電材料の熱起電
力、平均の比抵抗、有効な最大出力を示すと第１
表の通りであつた。なお、比較のため、マンガン
単独及びアルミニウム含有量の小さいものを併記
する。
【表】
本発明〓
〓1.67 3.00 4.67 142
0.008 0.63
なお、これらの値は温度差800℃で行い、平均
の比抵抗と有効な最大出力は、それぞれ単位体積
当りの内部抵抗と最大出力に対応する。 この第１表に示す結果からわかるように、マン
ガン元素の含有量が1.67原子％でアルミニウム元
素の含有量が0.33〜3.03原子％で熱起電力が劣化
することなく大きな出力が得られるが、アルミニ
ウム元素の含有量が3.03原子％を超えると熱起電
力と出力が低下する。また、アルミニウム元素の
含有量が0.33原子％より少ないとマンガン元素だ
けを含有するものと熱起電力および出力が一致
し、アルミニウム元素を含有する効果が表われな
い。従つて、マンガン元素とアルミニウム元素の
含有量はそれらの総和が2.0〜4.7原子％の範囲で
あることが必要である。 本発明のＰ型熱発電材料は、一般の鋳造法によ
つて円柱や角柱などの形状のものを得ることがで
きるが、低純度の原料（再製鉄、金属シリコン）
を用いると鋳造孔（ピンホール、気泡）や微細な
割れのないものを得ることは極めて困難である。
従つてこのようなものを作るには粉末冶金法によ
り製造することが好ましい。以下の実施例は、粉
末冶金法で行つたものを示す。 実施例 鉄、金属シリコン（純度98％以上）、マンガン、
アルミニウムの各原料をFe0.95Mn0.05Si2-ZAlZの
組成になるように秤量し、この混合物を高周波溶
解炉を用いて、溶解し、鉄製の鋳型に鋳込んでマ
ンガン元素を1.67原子％、アルミニウム元素を
0.30〜3.00原子％含有する鉄けい化物合金を作つ
た。この各合金を鉄製のスタンプミルとボールミ
ルを用いて数μｍの粉末にした。 この粉末をアルゴン雰囲気中で250Kg／cm2の圧
力を加え、1060〜1100℃で３分間焼結し、引続い
て800℃で50時間熱処理して熱電材料（５×８×
25mm3）を得た。 その熱発電材料の起電力、平均の比抵抗、有効
な最大出力は第１表に示す通りであつた。 本発明の熱発電材料によると、鉄けい化物にマ
ンガンに更にアルミニウムを特定量含有させるこ
とにより、熱起電力と出力が共に優れたものが得
られる。
〓1.67 3.00 4.67 142
0.008 0.63
なお、これらの値は温度差800℃で行い、平均
の比抵抗と有効な最大出力は、それぞれ単位体積
当りの内部抵抗と最大出力に対応する。 この第１表に示す結果からわかるように、マン
ガン元素の含有量が1.67原子％でアルミニウム元
素の含有量が0.33〜3.03原子％で熱起電力が劣化
することなく大きな出力が得られるが、アルミニ
ウム元素の含有量が3.03原子％を超えると熱起電
力と出力が低下する。また、アルミニウム元素の
含有量が0.33原子％より少ないとマンガン元素だ
けを含有するものと熱起電力および出力が一致
し、アルミニウム元素を含有する効果が表われな
い。従つて、マンガン元素とアルミニウム元素の
含有量はそれらの総和が2.0〜4.7原子％の範囲で
あることが必要である。 本発明のＰ型熱発電材料は、一般の鋳造法によ
つて円柱や角柱などの形状のものを得ることがで
きるが、低純度の原料（再製鉄、金属シリコン）
を用いると鋳造孔（ピンホール、気泡）や微細な
割れのないものを得ることは極めて困難である。
従つてこのようなものを作るには粉末冶金法によ
り製造することが好ましい。以下の実施例は、粉
末冶金法で行つたものを示す。 実施例 鉄、金属シリコン（純度98％以上）、マンガン、
アルミニウムの各原料をFe0.95Mn0.05Si2-ZAlZの
組成になるように秤量し、この混合物を高周波溶
解炉を用いて、溶解し、鉄製の鋳型に鋳込んでマ
ンガン元素を1.67原子％、アルミニウム元素を
0.30〜3.00原子％含有する鉄けい化物合金を作つ
た。この各合金を鉄製のスタンプミルとボールミ
ルを用いて数μｍの粉末にした。 この粉末をアルゴン雰囲気中で250Kg／cm2の圧
力を加え、1060〜1100℃で３分間焼結し、引続い
て800℃で50時間熱処理して熱電材料（５×８×
25mm3）を得た。 その熱発電材料の起電力、平均の比抵抗、有効
な最大出力は第１表に示す通りであつた。 本発明の熱発電材料によると、鉄けい化物にマ
ンガンに更にアルミニウムを特定量含有させるこ
とにより、熱起電力と出力が共に優れたものが得
られる。
Claims (1)
- １ 鉄けい化物にマンガン元素とアルミニウム元
素とを、マンガンを1.67原子％とし、マンガンと
アルミニウムとの総和が2.0〜4.7原子％の量含有
させた合金または固溶体からなる熱発電材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58151595A JPS6043882A (ja) | 1983-08-22 | 1983-08-22 | Ｐ型熱発電材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58151595A JPS6043882A (ja) | 1983-08-22 | 1983-08-22 | Ｐ型熱発電材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6043882A JPS6043882A (ja) | 1985-03-08 |
| JPH021380B2 true JPH021380B2 (ja) | 1990-01-11 |
Family
ID=15521953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58151595A Granted JPS6043882A (ja) | 1983-08-22 | 1983-08-22 | Ｐ型熱発電材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6043882A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0335213A3 (en) * | 1988-03-30 | 1990-01-24 | Idemitsu Petrochemical Co. Ltd. | Method for producing thermoelectric elements |
| JP3424180B2 (ja) * | 1993-02-23 | 2003-07-07 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | Ｐ型熱発電材料 |
-
1983
- 1983-08-22 JP JP58151595A patent/JPS6043882A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6043882A (ja) | 1985-03-08 |
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