NECと東北大、身近な熱源から発電できる新原理の素子を開発

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2012.6.18（月）16:37

　日本電気（NEC）と東北大学は18日、身の回りにある熱から発電する“熱電変換素子”において、新原理「スピンゼーベック効果」を用いて、発熱部分にコーティングすることで利用できる新しい素子を開発したことを発表した。

　「スピンゼーベック効果」とは、温度差をつけた磁性体において、温度勾配と並行に電子の磁気的性質であるスピンの流れ（スピン流）が生じる現象。東北大学（当時は慶應大学）の齊藤英治教授らにより2008年に発見された。一方、社会のなかでは、さまざまな場所で熱が大量に発生しており、廃熱から発電できる“熱電変換素子”の利用が進められていたが、素子の構造が複雑・大面積化が困難などの課題があり、利用シーンが限られていた。

　新たに開発された素子では、塗布を用いて広い面積の熱源から大きな発電量を得たり、さまざまな形状の熱源上に素子を形成することが可能となる見込み。そのため、家庭や工場、電子機器や自動車などのさまざまな発熱部分に形成でき、廃熱からの発電を身近に利用できるようになるという。

　この熱電変換素子は、磁性体と金属電極を基板上に積層するシンプルな二層構造を採用。一層目には、温度差によりスピン流が発生するスピンゼーベック効果を利用する磁性体を使用。また二層目には、一層目で発生したスピン流を電流に変換する作用をもつ金属電極を使用。これらにより従来の、多数の熱電対を繋ぎ合わせる構造の素子と比較して、製造プロセスを簡易化できる。また複雑な構造をもつ従来の素子では困難だった大面積化や、曲面・凹凸面などさまざまな形状や材料の熱源上へのコーティングによる素子形成が可能となる。

　NECと東北大学は今後も、本熱電変換素子の実用化に向けて研究開発を進めていくとしている。なお本研究成果は、英国の科学雑誌「Nature Materials」に掲載されるに先立ち、オンライン版（英時間6月17日付け）に掲載された。

《冨岡晶》