06.08.2025 by Dr. Chiara Baldini
廃熱回収を解き放つ：熱電イノベーションの最前線に立つコバルト酸カルシウム
世界がエネルギー危機と環境問題への関心の高まりの両方に直面する中、クリーンで再生可能かつ効率的なエネルギーソリューションの必要性は、これまで以上に緊急性を増している。太陽光発電や風力発電などのエネルギー源はすでに利用されているが、天候に左右されたり、インフラ整備にコストがかかるなどの制約がある。
ゼーベック効果を利用して廃熱を直接電気に変換する技術である。ゼーベック効果を利用した技術で、廃熱を直接電気に変換する。このため、large 大量の熱が失われがちな産業や自動車にとって、特に魅力的な技術である。
高温熱電応用のために研究されている酸化物の中で、カルシウム・コバルト酸化物は、その卓越した熱安定性と異方性輸送特性によって際立っている。しかし、多結晶形態での熱電効率の向上は依然として困難である。
熱電酸化物の新しい道
Advanced Functional Materials誌に掲載された最新論文「Advances in Texturing and Thermoelectric Properties of a Calcium Cobaltite Ceramic via Combined Spark Plasma Sintering and Spark Plasma Texturing」は、多結晶コバルト酸カルシウムセラミックス（[Ca₂CoO₃-δ]₀。₆₂[CoO₂]、一般にCCOと呼ばれる)。
研究者らは、高密度化を確実にする高速で効率的な焼結前処理法であるスパークプラズマ焼結（SPS）と、結晶粒が自由に変形できるように改良されたエッジのない構成であるスパークプラズマテクスチャリング（SPT）を組み合わせることで、卓越した結晶粒配列を持つ高度にテクスチャ化された「レンガ壁」微細構造を達成した。
この最適化された構造により、熱伝導率を低下させながら面内の電荷輸送を大幅に改善し、セラミックは1073Kで0.49という記録的なZTを達成した。
NETZSCH ZTの決定には熱分析が不可欠
この研究では、NETZSCH Analyzing & Testing研究所が、熱輸送特性の測定に必要な高精度の熱測定を提供しました。熱拡散率はNETZSCH LFA 467HT HyperFlash®で測定し、比熱容量（比熱容量（cp）熱容量は材料固有の物理量であり、試験片に供給される熱量をその結果生じる温度上昇で割ることによって決定される。比熱容量は、試料の単位質量に関連している。cp）はNETZSCH DSC 404F1 Pegasus® で測定しました。これらの値は、熱伝導率（λ）、ひいては熱電効率の重要な指標であるメリット指数（ZT）を計算するために不可欠であった。
この革新的なアプローチによる熱電材料設計の実験的詳細、データ解析、およびその意義については、ぜひ原著をお読みください。
謝辞
ライプニッツ大学ハノーファー物理化学・電気化学研究所（ドイツ）、ウォルフソン化学工学科、グランド・テクニオン・エナジー・プログラム（テクニオン、イスラエル）、そしてダルムシュタット工科大学（ドイツ）のチームが、この新しい共同研究の取り組みにNETZSCH Analyzing & Testingを取り入れてくれたことに感謝したいと思います。当社は、熱分析の専門知識と装置でこの研究をサポートし、材料の熱電性能を正確に評価するために不可欠な高精度データを提供できたことを誇りに思います。
この出版物のオープンアクセスへの資金提供は、Projekt DEALによって実現され、組織されました。
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