[发明专利]热电转换材料、其制造方法、热电转换元件以及提高热电转换材料强度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及热电转换材料、其制造方法、热电转换元件以及提高热电转换材料强度的方法。

背景技术

所谓的热电转换发电是指，利用通过在热电转换材料上赋予温度差时产生热电动势的赛贝克效应，将热能转换为电能而进行的发电。在热电转换发电中，可以利用地热或焚烧炉的热等各种余热作为热能，因此作为环境保护型的发电而被人们期待。

热电转换材料的将热能转换为电能的效率(以下称为“能量转换效率”)取决于热电转换材料的性能指数(Z)。性能指数(Z)是使用热电转换材料的赛贝克系数(α)、电导率(σ)和热导率(κ)，利用下式(1)求出的值，

Z＝α²×σ/κ    (1)

如果使用性能指数(Z)大的热电转换材料，则能够得到能量转换效率优异的热电转换元件。式(1)中的α²×σ被称为输出因子(PF)，该值越大的热电转换材料，则热电转换元件每单位温度的输出越大。

在热电转换材料中有赛贝克系数为正值的p型热电转换材料和赛贝克系数为负值的n型热电转换材料。通常，在热电转换发电中，使用将p型热电转换材料和n型热电转换材料电串联连接的热电转换元件。因此，热电转换元件的能量转换效率取决于p型热电转换材料和n型热电转换材料的性能指数(Z)。为了得到能量转换效率优异的热电转换元件，需要性能指数(Z)高的p型热电转换材料和n型热电转换材料。

以前，作为n型热电转换材料用的氧化物，公开了具有钙钛矿型晶体结构的SrTiO₃(日本特开平8-231223号公报第2-3页)、CaMnO₃(日本特开2003-142742号公报第2-3页)。另外，作为p型热电转换材料用的氧化物，公开了NaCo₂O₄(日本特开平9-321346号公报第5-6页)、Ca₃Co₄O₉(日本特开2001-64021号公报第2-3页)、式ACuO_2+δ表示的氧化物(Oxide Thermoelectrics，2002(ISBN81-7736-100-7)，p.213-234)、RBa₂Cu₃O_7-δ表示的氧化物(日本特表2001-512910号公报第2-8页)。

但是，对现有的热电转换材料用氧化物进行烧结所得的热电转换材料，其机械强度不充分，在加工工序中加压时，有出现龟裂的情况。

发明内容

本发明的目的是提供PF等热电转换特性良好且机械强度优异的热电转换材料、其制造方法以及使用该材料的热电转换元件。本发明的另一个目的是提供提高热电转换材料强度的方法。

本发明人等对热电转换材料进行了各种研究，结果完成了本发明。即，本发明提供以下的<1>～<14>。

<1>含有热电转换材料用氧化物和无机物的热电转换材料，其中，无机物在压力950hPa～1050hPa、温度900℃的条件下不与热电转换材料用氧化物反应。

<2>热电转换材料，其含有热电转换材料用氧化物和无机物，而且不含热电转换材料用氧化物与无机物的反应产物。

<3>上述<1>或<2>记载的热电转换材料，其中，热电转换材料用氧化物为锰类氧化物。

<4>上述<3>记载的热电转换材料，其中，热电转换材料用氧化物为钙锰类氧化物。

<5>上述<1>或<2>记载的热电转换材料，其中，热电转换材料用氧化物具有钙钛矿型晶体结构或者层状钙钛矿型晶体结构。

<6>上述<1>或<2>记载的热电转换材料，其中，无机物为氧化物。

<7>上述<6>记载的热电转换材料，其中，无机物为选自氧化镍、氧化铜和氧化锌中的至少一种氧化物。

<8>上述<1>或<2>记载的热电转换材料，其中，相对于热电转换材料，无机物的量为1～60摩尔％。

<9>上述<1>或<2>记载的热电转换材料，其形状为烧结体，烧结体的相对密度为70％以上。

<10>热电转换元件，其含有上述<1>或<2>记载的热电转换材料。