熱電材料による未利用熱の有効活用

三菱製鋼株式会社

熱電発電用モジュール

概要

　日本で消費されるエネルギーの約７割は300℃以下の低温熱エネルギーであり、その大部分が排熱として自動車、工場、発電所などから大気中に廃棄されている。この未利用熱が電気として利用可能となれば大きな技術革新につながると考える。

　熱電材料は熱エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換材料で、未利用エネルギーの有効活用として注目が高まっている。

　鉄鋼業に属する当社においても大きな未利用の工場排熱を有し、この「もったいない熱」を熱電材料により有効活用することで低炭素社会実現に貢献していく。

説明

　熱電変換は、物体に温度差を設けることで生じる熱起電力を利用して、電気エネルギーを取り出す技術で、その原理は「ゼーベック効果」として古くから知られている。

　この「ゼーベック効果」を利用したエネルギー変換材料を熱電材料といい、近年省エネルギーや地球温暖化対策の観点から様々な熱電材料が研究されている。

　代表的な熱電材料として、テルル系化合物（ビスマステルル、鉛テルル）やアンチモン系化合物（亜鉛アンチモン）があげられるが、重金属が使用されていること、毒性を有する元素が含まれることなどの問題がある。さらには、希少金属が使用され高価であること、現段階ではエネルギー変換効率が十分ではないことなどの理由により、普及までには至っていない。

　実際のエネルギー変換時の使用にあたっては、熱電変換素子、絶縁板、電極をユニット化した熱電変換モジュールとして用いられる。熱電変換モジュールは、小型軽量化が可能で、メンテナンス容易、騒音や振動も発生しないという利点がある。

　当社では、熱電材料による工場排熱などの未利用エネルギーの有効活用に着目し、研究を進めている。毒性を有する元素や高価な希少元素を使用せず、また製造性も考慮した独自の当社製粉末をベースとした熱電材料で、今後基礎研究から製品化への応用研究段階へと移行していく。

　当社独自の熱電材料を使用し、未利用の工場排熱などを有効活用することにより、低炭素社会実現に貢献していきたい。