報告書番号

T96041

タイトル（和文）

高温域用ＦＧＭ熱電変換システムの検討（その２）－ＦＧＭ熱電変換素子のドーピング濃度の最適化およびＦＧＭコンプライアント・パッドの試作

タイトル（英文）

CONCEPTUAL DESIGN OF FGM THERMOELECTRIC ENERGY CONVERSION SYSTEM FOR HIGH-TEMPERATURE HEAT SOURCE(2)-OPTIMIZATION OF FGM THERMOELECTRIC CELL AND FABRICATION TEST OF FGM COMPLIANT PAD-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

高い出力密度とエネルギー変換効率を狙ったＦＧＭコンプライアント・パッド付き熱電変換システムの開発について述べる。ＦＧＭコンプライアント・パッドにおいて最も重要な構成要素である銅・アルミナＦＧＭを放電プラズマ焼結法により試作することに成功した。さらにＦＧＭコンプライアント・パッドの各構成要素の接合方法につき基礎実験を行った。ＰｂＴｅとＢｉＴｅの素子の接合およびインコネル（加熱ダクト）と銅（ＦＧＭコンプライアント・パッド）の接合を行い，十分な接合強度を確認した。一方，熱電変換素子の性能向上のためにドーピング（不純物）濃度を最適に傾斜させた傾斜ドーピング構造により，性能指数の温度依存性がなだらかになり，これにより従来の均一ドーピングの素子に比べ変換効率を向上できることを示した。

概要 （英文）

THERMOELECTRIC(TE)POWER CONVERSION SYSTEM COMBINED WITH FGM COMPLIANT PADS HAS BEEN SUGGESTED AS A MEANS TO ACHIEVEHIGH THERMAL ENERGY DENSITY AS WELL AS HIGH ENERGY CONVERSION EFFICIENCY.THE MOST IMPORTANT ELEMENT IN THE FGM COMPLIANT PAD IS THE CU-ALUMINA FGM.MANUFACTURING OF THIS FGM HAS BEEN SUCCESSFUL BY SPEARK PLASMA SINTERING(SPS).ANOTHER ISSUE TO BE CONFIRMED IN THIS DESIGN IS THE BONDING TECHNOLOGY FOR EACH ELEMENT.PRELIMINARY BONDING TESTS OF PBTE-BITE TECELLS AND INCONEL (HEATING DUCT)-ALUMINA(ELECTRICAL INSULATOR)COMBINATIONS DEMONSTRATED THAT BOTH BONDING COMBINATIONS ARE POSSIBLE BY BRAZING TECHNIQUE.ANOTHER ATTEMPT WAS MADE TO OPTIMIZE THE DOPANT CONCENTRATION IN THE FGM TE UNIT IN VIEW OF THE MAXIMUM ENERGY CONVERSION EFFICIENCY.PERFORMANCE ANALYSIS REVEALED THAT THE ENERGY CONVERSION EFFICIENCY FOR A TE UNIT WITH AN OPTIMIZED DOPANT GRADIENT CAN BE HIGHER THAN THATFOR UNIFORM DOPANT CONCENTRATION.

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