JPS604598B2 - 熱起電力素子 - Google Patents
熱起電力素子Info
- Publication number
- JPS604598B2 JPS604598B2 JP50018201A JP1820175A JPS604598B2 JP S604598 B2 JPS604598 B2 JP S604598B2 JP 50018201 A JP50018201 A JP 50018201A JP 1820175 A JP1820175 A JP 1820175A JP S604598 B2 JPS604598 B2 JP S604598B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermoelectromotive force
- temperature
- solid electrolyte
- electrodes
- electrode
- Prior art date
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- Expired
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Description
【発明の詳細な説明】
ハロゲン化銀粉末を圧縮成形し対向面に銀を蒸着させて
電極とする形成の固体電解質アレーは、通常の金属熱電
対より一桁大きい数百〃Ｖ／ｑＣの熱起電力を示すこと
はすでに知られている。
電極とする形成の固体電解質アレーは、通常の金属熱電
対より一桁大きい数百〃Ｖ／ｑＣの熱起電力を示すこと
はすでに知られている。
この場合、熱起電力がどのような機構で発生するのか明
らかでなく、他の固体電解質系でも同じような熱起電力
が得られるかどうか明らかでなかった。公知のものは高
価な銀塩及び銀電極を用いているので、もし他の材料、
例えば銅塩などが使用可能ならば経済的に益するところ
が大きい。本発明は、熱起電力がキャリアの熱拡散の温
度差による相違によって起こり、特に固体電解質である
必要はないが、ハロゲン化第一銅を用いた場合には固体
電解質を用いた方が熱分解を起こす高温まで温度差に対
して直線的に大きな熱起電力を生じるという事実に基づ
いて熱起電力素子を提供するものである。
らかでなく、他の固体電解質系でも同じような熱起電力
が得られるかどうか明らかでなかった。公知のものは高
価な銀塩及び銀電極を用いているので、もし他の材料、
例えば銅塩などが使用可能ならば経済的に益するところ
が大きい。本発明は、熱起電力がキャリアの熱拡散の温
度差による相違によって起こり、特に固体電解質である
必要はないが、ハロゲン化第一銅を用いた場合には固体
電解質を用いた方が熱分解を起こす高温まで温度差に対
して直線的に大きな熱起電力を生じるという事実に基づ
いて熱起電力素子を提供するものである。
以下本発明をその実施例により説明する。
第１図において、１は固体電解質粉末をホットプレスに
より成形した固体電解質であり、第１表の組成でハロゲ
ン化第一銅に一般式ＲＸ（Ｃ弦）６Ｎ４あるし、は（Ｒ
Ｘ）２（ＣＨ２）６Ｎ２のようなハロゲン化有機アンモ
ニウムを加え、第２表に示す温度で３畑時間加熱して非
晶質化させた固体電解質粉末を用いている。
より成形した固体電解質であり、第１表の組成でハロゲ
ン化第一銅に一般式ＲＸ（Ｃ弦）６Ｎ４あるし、は（Ｒ
Ｘ）２（ＣＨ２）６Ｎ２のようなハロゲン化有機アンモ
ニウムを加え、第２表に示す温度で３畑時間加熱して非
晶質化させた固体電解質粉末を用いている。
なお前記の一般式において、×はＣＩ、・Ｂｙ、１から
選ばれた元素、Ｒは日、Ｃ瓜、Ｃ２日５の群から選ばれ
た基である。
選ばれた元素、Ｒは日、Ｃ瓜、Ｃ２日５の群から選ばれ
た基である。
２および３は固体電解質成形体１の対向面に銅、銀ある
いは金などの金属を真空蒸着して形成した電極、４およ
び５は起電力測定のためのりードである。
いは金などの金属を真空蒸着して形成した電極、４およ
び５は起電力測定のためのりードである。
６および７は電極保護のための金属カップである。
なお、素子の保護のため素子の外面に樹脂の被覆層を設
けるのが好ましい。樹脂としては、耐熱性と化学的安定
性に優れるフェノール樹脂、メラミン樹脂、ェポキシ樹
指、ポリィミド樹脂が適当である。・ ２ 次に、構成上の注意事項を例を挙げて説明する。
けるのが好ましい。樹脂としては、耐熱性と化学的安定
性に優れるフェノール樹脂、メラミン樹脂、ェポキシ樹
指、ポリィミド樹脂が適当である。・ ２ 次に、構成上の注意事項を例を挙げて説明する。
先ず、ハロゲン化第一銅の種類とハロゲン化有機アンモ
ニウムの種類の影響について述べる。第２表は固体電解
質の熱分解の開始温度であり、この温度を越えると熱起
電力値は時間と共に下がる。その下がり方は温度が高い
ほど遠い。従ってこの表の温度が使用可能な温度の上限
を示すことになる。ハロゲン化有機アンモニウムの種類
の影響が最も大きく、（ＲＸ）２（ＣＨ２）６Ｎ２系を
用いる方が上限が高いことが分かる。第１表は、第２表
の加熱温度で３餌時間経過した時、Ｃ似の非晶質化が完
了するＣ雌含量最大の組成である。ＣｕＸの含量が多い
方が応答性が高いが、第１表の限界を越えてＣ帆の結晶
が残ると、熱起電力が急増（減）する現象が表われる。
第２図にその一例を示す。直径１仇肋、厚さ１仇肋の円
板状の固体電解質の上下両面の全面に銅電極を形成した
素子を２０ｏｏにおいて、一方の電極を所定の温度に加
熱したシリコン油の中に浸潰したとき、２分後の熱起電
力を同図ａに示し、１２０００の温度の油中に浸した時
の熱起電力の経時変化を同図ｂに示した。電解質の組成
はＣＵＢｙ８７．５モル％のＣＨ３Ｂｙ（Ｃ比）６Ｎ４
系（図中Ｎｏ．１）と、ＣＵＢｙ９５モル％および９０
モル％の（ＣＨ３Ｂｙ）２（ＣＨ２）６Ｎ２系（図中Ｎ
ｏ．２とＮｏ．３）でＮＯ．２はＣＵＢｙの結晶が残っ
ている例である。結晶が残った場合、熱起電力の急増（
減）は温度履歴により変わり、再現性が乏しい。同図ａ
のＮｏ．１に示したようにＲＸ（ＣＨ２）６Ｎ４系のも
のはＮｏ．３に示した（ＲＸ）２（ＣＨ２）６Ｎ２系に
比べて熱起電力△Ｅの温度変化△Ｔに対する比△Ｅ／△
Ｔはや）大きいが、△Ｅと△Ｔの関係は原点を通らない
。以上のように使用温度範囲が広く、応答性が速く、か
つ原点を通る△Ｅ対△Ｔの関係を得るにはＣＵＢｙ９０
モル％の（ＣＨ３Ｂッ）２（ＣＨ２）６Ｎ２系が総合的
に最良の性質をもっと思われる。次に、電極の面積およ
び電極間距離すなわち固体電解質の厚さの影響を第３図
について述べる。
ニウムの種類の影響について述べる。第２表は固体電解
質の熱分解の開始温度であり、この温度を越えると熱起
電力値は時間と共に下がる。その下がり方は温度が高い
ほど遠い。従ってこの表の温度が使用可能な温度の上限
を示すことになる。ハロゲン化有機アンモニウムの種類
の影響が最も大きく、（ＲＸ）２（ＣＨ２）６Ｎ２系を
用いる方が上限が高いことが分かる。第１表は、第２表
の加熱温度で３餌時間経過した時、Ｃ似の非晶質化が完
了するＣ雌含量最大の組成である。ＣｕＸの含量が多い
方が応答性が高いが、第１表の限界を越えてＣ帆の結晶
が残ると、熱起電力が急増（減）する現象が表われる。
第２図にその一例を示す。直径１仇肋、厚さ１仇肋の円
板状の固体電解質の上下両面の全面に銅電極を形成した
素子を２０ｏｏにおいて、一方の電極を所定の温度に加
熱したシリコン油の中に浸潰したとき、２分後の熱起電
力を同図ａに示し、１２０００の温度の油中に浸した時
の熱起電力の経時変化を同図ｂに示した。電解質の組成
はＣＵＢｙ８７．５モル％のＣＨ３Ｂｙ（Ｃ比）６Ｎ４
系（図中Ｎｏ．１）と、ＣＵＢｙ９５モル％および９０
モル％の（ＣＨ３Ｂｙ）２（ＣＨ２）６Ｎ２系（図中Ｎ
ｏ．２とＮｏ．３）でＮＯ．２はＣＵＢｙの結晶が残っ
ている例である。結晶が残った場合、熱起電力の急増（
減）は温度履歴により変わり、再現性が乏しい。同図ａ
のＮｏ．１に示したようにＲＸ（ＣＨ２）６Ｎ４系のも
のはＮｏ．３に示した（ＲＸ）２（ＣＨ２）６Ｎ２系に
比べて熱起電力△Ｅの温度変化△Ｔに対する比△Ｅ／△
Ｔはや）大きいが、△Ｅと△Ｔの関係は原点を通らない
。以上のように使用温度範囲が広く、応答性が速く、か
つ原点を通る△Ｅ対△Ｔの関係を得るにはＣＵＢｙ９０
モル％の（ＣＨ３Ｂッ）２（ＣＨ２）６Ｎ２系が総合的
に最良の性質をもっと思われる。次に、電極の面積およ
び電極間距離すなわち固体電解質の厚さの影響を第３図
について述べる。
電極はいずれも銅を真空蒸着したものである。図は室温
２０℃において素子の電極の一方を１２０ｏｏのシリコ
ン油に浸潰した場合の熱起電力の経時変化を示したもの
である。また、同図ａには電極直径２比伽、同図ｂには
１仇吻としたときの変化を示している。電解質層の厚さ
が薄いと熱起電力はピーク値を示し、それ以後は減衰を
示すようになり、熱起電力値も低くなることが認められ
る。電解質層の厚さが１仇舷以上になると熱起電力の減
衰も起こらず厚さを大にしても変わらないようになる。
電極面積の相違は小さい。これらから電極の径に無関係
に、電解質層の厚さのみをＩＱ舷以上にすれば高精度の
素子が得られることが分かる。電解質層の厚さが薄いと
熱起電力の減衰が表われるのは、熱伝導の結果、低温側
の温度が変わってしまうためであり、低温側の温度を一
定に保つようにすれば、厚さ１仇吻以上の場合と同様な
結果が得られる。次に、電極金属の材質の影響を第４図
に示す。
２０℃において素子の電極の一方を１２０ｏｏのシリコ
ン油に浸潰した場合の熱起電力の経時変化を示したもの
である。また、同図ａには電極直径２比伽、同図ｂには
１仇吻としたときの変化を示している。電解質層の厚さ
が薄いと熱起電力はピーク値を示し、それ以後は減衰を
示すようになり、熱起電力値も低くなることが認められ
る。電解質層の厚さが１仇舷以上になると熱起電力の減
衰も起こらず厚さを大にしても変わらないようになる。
電極面積の相違は小さい。これらから電極の径に無関係
に、電解質層の厚さのみをＩＱ舷以上にすれば高精度の
素子が得られることが分かる。電解質層の厚さが薄いと
熱起電力の減衰が表われるのは、熱伝導の結果、低温側
の温度が変わってしまうためであり、低温側の温度を一
定に保つようにすれば、厚さ１仇吻以上の場合と同様な
結果が得られる。次に、電極金属の材質の影響を第４図
に示す。
電極の径は１０側、電極間距離は１０側と一定にした。
△Ｅ／△Ｔの値はＡｇ＞Ｃｕ＞Ａｕの順となり、膨脹係
数および電導度の序列と一致する。しかし、これらの差
の大きいものでなく、通常は経済的に見て銅を採用すべ
きと考えられる。以上のように、本発明によれば、ハロ
ゲン化鋼を主体として一種のハロゲン有機アンモニウム
である擬アドマンタン化合物のアルキルハラィドを少量
加え加熱合成した銅イオン導電性固体電解質の対向面に
銅、銀、金などの金属を真空蒸着するという簡単な方法
で、しかも安価な材料で、金属熱電対よりも一桁以上大
きな熱起電力を発生する小型の素子をうろことができる
。
△Ｅ／△Ｔの値はＡｇ＞Ｃｕ＞Ａｕの順となり、膨脹係
数および電導度の序列と一致する。しかし、これらの差
の大きいものでなく、通常は経済的に見て銅を採用すべ
きと考えられる。以上のように、本発明によれば、ハロ
ゲン化鋼を主体として一種のハロゲン有機アンモニウム
である擬アドマンタン化合物のアルキルハラィドを少量
加え加熱合成した銅イオン導電性固体電解質の対向面に
銅、銀、金などの金属を真空蒸着するという簡単な方法
で、しかも安価な材料で、金属熱電対よりも一桁以上大
きな熱起電力を発生する小型の素子をうろことができる
。
第１図は本発明の一実施例における熱起電力素子の構成
図、第２図は電解質組成を変えた場合の特性を比較した
もので、ａは電極間の温度差と熱起電力との関係を示す
図、ｂは熱起電力の経時変化を示す図、第３図は電極間
距離を変えた場合の熱起電力の経時変化を示す図、第４
図は電極の材質を変えた場合の電極間の温度差と熱起電
力との関係を示す図である。 １・・・・・・固体電解質、２，３・・・・・・電極。 第２図第１図 第３図 第４図
図、第２図は電解質組成を変えた場合の特性を比較した
もので、ａは電極間の温度差と熱起電力との関係を示す
図、ｂは熱起電力の経時変化を示す図、第３図は電極間
距離を変えた場合の熱起電力の経時変化を示す図、第４
図は電極の材質を変えた場合の電極間の温度差と熱起電
力との関係を示す図である。 １・・・・・・固体電解質、２，３・・・・・・電極。 第２図第１図 第３図 第４図
Claims (1)
- １ 一般式ＣｕＸ（ただしＸはＣｌ、Ｂγ、Ｉの群から
選ばれた一つの元素）で表わされるハロゲン化銅と一般
式ＲＸ（ＣＨ＿２）＿６Ｎ＿４もしくは（ＲＸ）＿２（
ＣＨ＿２）＿６Ｎ＿２（ただしＲはＨ、ＣＨ＿３、Ｃ＿
２Ｈ＿５の群から選ばれた一つの基）で表わされるハロ
ゲン化有機アンモニウムとからなる固体電解質と、この
固体電解質を介して対向させた一対の電極とを有するこ
とを特徴とする熱起電力素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50018201A JPS604598B2 (ja) | 1975-02-12 | 1975-02-12 | 熱起電力素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50018201A JPS604598B2 (ja) | 1975-02-12 | 1975-02-12 | 熱起電力素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5193193A JPS5193193A (en) | 1976-08-16 |
| JPS604598B2 true JPS604598B2 (ja) | 1985-02-05 |
Family
ID=11965013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50018201A Expired JPS604598B2 (ja) | 1975-02-12 | 1975-02-12 | 熱起電力素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS604598B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI803679B (zh) * | 2018-08-06 | 2023-06-01 | 國立大學法人東京工業大學 | 熱力發電電池，及使用此之熱力發電方法 |
-
1975
- 1975-02-12 JP JP50018201A patent/JPS604598B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5193193A (en) | 1976-08-16 |
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