[发明专利]热电转换材料、其制造方法和热电转换元件

说明书

技术领域

本发明涉及热电转换材料、其制造方法和热电转换元件。详细地说，本发明涉及氧化物热电转换材料、其制造方法和含有其的热电转换元件。

背景技术

所谓热电转换发电是利用通过给热电转换元件附加温度差所产生的热电动势(塞贝克效应)、将热能转换为电能而发电。

热电转换元件含有p型热电转换材料和n型热电转换材料，热电转换元件的能量转换效率取决于热电转换材料的性能指数的值(Z)。热电转换材料的性能指数的值(Z)是用该材料的塞贝克系数的值(α)、导电率(電気伝導度)的值(σ)和导热率(伝導度)的值(κ)，通过下面的式(1)求出的值，认为含有性能指数Z越大的热电转换材料的热电转换元件是能量转换效率越优良的热电转换元件。

Z＝α²×σ/κ    (1)

另外，作为氧化物热电转换材料，已知式ACuO_2+δ(A＝Y、碱土类金属元素、稀土类金属元素)表示的化合物。Oxide Thermoelectrics，2002(ISBN 81-7736-100-7)，p.213-234。

文献记载的化合物的性能指数的值(Z)小，为10^-12～10^-10K^-1，一直在寻求热电转换材料中性能指数的值(Z)更大的材料。

发明内容

本发明的目的是提供性能指数的值(Z)大的热电转换材料、其制造方法和热电转换元件。

本发明人为了解决上述问题，对热电转换材料进行了深入研究，结果完成了本发明。

即，本发明提供含有金属氧化物的热电转换材料，所述金属氧化物含有M¹、M²和氧。

在这里，M¹是选自Ca、Sr和Ba中的至少一种，并且可以含有选自Li、Na、K、Mg、La、Ce、Nd、Sm、Bi和Pb中的元素。

M²以Cu为必须元素，并且可以含有选自Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co和Ni中的元素。

M¹和M²的摩尔比(M²/M¹)是1.2～2.2。

本发明提供热电转换材料的制造方法，其是在600℃～1000℃下烧结含有M¹、M²的金属化合物的混合物。

在这里，M¹是选自Ca、Sr和Ba中的至少一种，并且可以含有选自Li、Na、K、Mg、La、Ce、Nd、Sm、Bi和Pb中的元素。

M²以Cu为必须元素，并且可以含有选自Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co和Ni中的元素。

M¹和M²的摩尔比(M²/M¹)是1.2～2.2。

另外，本发明提供含有所述热转换材料的热电转换元件。

附图说明

图1示出实施例1的热电转换材料1的X射线衍射图。

图2示出实施例1的热电转换材料1的导电率的值(σ)的温度依存性。

图3示出实施例1的热电转换材料1的塞贝克系数的值(α)的温度依存性。

图4示出实施例1的热电转换材料1、实施例2的热电转换材料2、实施例3的热电转换材料3各自的性能指数的值(Z)的温度依存性。

具体实施方式

热电转换材料

本发明的热电转换材料含有金属氧化物，所述金属氧化物含有M¹、M²和氧。

M¹是如钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)的碱土类金属，这些元素可单独使用或者也可以组合使用。另外，M¹可以是碱土类金属与锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、镁(Mg)、镧(La)、铈(Ce)、钕(Nd)、钐(Sm)、铋(Bi)或铅(Pb)的组合。

M²是铜(Cu)，或者是Cu和钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)或镍(Ni)的组合。Cu的价数优选超过2、不到3。