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JP6908256B2 - Thermoelectric element - Google Patents
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Description

本発明は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱発電素子に関する。 The present invention relates to a thermoelectric generator that converts thermal energy into electrical energy.

我が国の未利用の産業排熱は、国内で利用されている電力量の2倍以上である。また、我が国に降り注ぐ太陽熱エネルギーは、国内で利用されている電力量の1000倍以上である。これらの熱エネルギーの一部を電気エネルギーに変換できれば、化石エネルギーの消費が抑えられ、二酸化炭素の削減に貢献することができる。 The amount of unused industrial waste heat in Japan is more than twice the amount of electricity used in Japan. In addition, the amount of solar thermal energy that falls on Japan is more than 1000 times the amount of electricity used in Japan. If some of these thermal energies can be converted into electrical energy, fossil energy consumption can be suppressed and carbon dioxide can be reduced.

また、人体も熱エネルギーを発散しているため、この熱エネルギーを電気エネルギーに変換できれば、モバイル機器の充電が不要になる。そのためには、室温付近の熱エネルギーを安価に電気エネルギーに変換することができる「熱発電システム」が求められる。 In addition, since the human body also dissipates heat energy, if this heat energy can be converted into electrical energy, charging of mobile devices becomes unnecessary. For that purpose, a "thermoelectric power generation system" that can inexpensively convert thermal energy near room temperature into electrical energy is required.

温度差を電気エネルギーに変換する技術としては、例えば、半導体のゼーベック係数を利用した熱発電素子が知られている。この熱発電素子では、室温付近で性能が高い材料(BiTe)が用いられる。しかしながら、この材料は、高価である上に、有毒な元素を含むという問題がある。また、この熱発電素子は、温度勾配をつけるために嵩高いものとなる。 As a technique for converting a temperature difference into electrical energy, for example, a thermoelectric power generation element using the Seebeck coefficient of a semiconductor is known. In this thermoelectric generation element, a material (Bi 2 Te 3 ) having high performance near room temperature is used. However, this material has the problem that it is expensive and contains toxic elements. Further, this thermoelectric generation element becomes bulky in order to provide a temperature gradient.

これに対して、特許文献1では、電気化学ゼーベック効果を利用した二次電池に類似する熱発電素子が開示されている。この熱発電素子では、正極と負極に同一の活物質が用いられている。この熱発電素子では、温度差によって両電極間に起電力の差を生じさせることにより、外部回路に電流を流すことができる。 On the other hand, Patent Document 1 discloses a thermoelectric power generation element similar to a secondary battery utilizing the electrochemical Seebeck effect. In this thermoelectric generation element, the same active material is used for the positive electrode and the negative electrode. In this thermoelectric generation element, a current can be passed through an external circuit by causing a difference in electromotive force between both electrodes due to a temperature difference.

国際公開第2012/140856号International Publication No. 2012/140856

特許文献1の温度差変換型の熱発電素子では、素子内に大きな温度差をつける必要がある。そのためには、熱伝導度が小さい材料を用いる必要がある。熱エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が高い半導体熱電変換素子を実現するためには、大きな電気伝導度と小さな熱伝導度を両立させる必要があることから、温度差変換型の熱発電素子の開発を難しくしている。また、シート状の温度差変換型の熱発電素子は、電圧を上げるために、一対の電極と、これらの間に介在する電解質とを有するシート状のセルを直列に接続する(セルを重ねる)必要がある。そうすると、各セルの表面と裏面の温度差が減少する。 In the temperature difference conversion type thermoelectric power generation element of Patent Document 1, it is necessary to make a large temperature difference in the element. For that purpose, it is necessary to use a material having a low thermal conductivity. In order to realize a semiconductor thermoelectric conversion element with high conversion efficiency from thermal energy to electrical energy, it is necessary to achieve both large electrical conductivity and small thermal conductivity. Therefore, development of a temperature difference conversion type thermal power generation element. Is making it difficult. Further, in the sheet-shaped temperature difference conversion type thermoelectric power generation element, in order to raise the voltage, a sheet-shaped cell having a pair of electrodes and an electrolyte interposed between them is connected in series (cells are stacked). There is a need. Then, the temperature difference between the front surface and the back surface of each cell is reduced.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、素子全体の温度変化を利用して、熱エネルギーを電気エネルギーへ変換することが可能であり、かつ薄型化が可能である熱発電素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a thermal power generation element capable of converting thermal energy into electrical energy and making it thinner by utilizing the temperature change of the entire element. The purpose is to provide.

[1]第1の電極と第2の電極が、単一の電解質を介して対向してなる熱発電素子であって、前記第1の電極および前記第2の電極は、同一の金属イオンが可逆的に出入りする材料を含み、前記第1の電極と前記第2の電極は互いに異なる前記材料を含み、素子全体を温度変化させて、前記第1の電極と前記第2の電極の温度を上昇または下降させて、前記第1の電極に負及び正のいずれか一方の起電力を生じさせるとともに、前記第2の電極に前記第1の電極とは異なる他方の起電力を生じさせることにより発電することを特徴とする熱発電素子。 [1] A thermal power generation element in which a first electrode and a second electrode face each other via a single electrolyte, and the first electrode and the second electrode have the same metal ion. include a material that reversibly out, including the first electrode and the second electrode different the materials from each other, by the temperature change the overall device, the temperature of the second electrode and the first electrode is raised or lowered, together with causing one of the electromotive force of the negative and positive to the first electrode, to cause different other electromotive force from said first electrode to said second electrode A thermal power generation element characterized by generating electricity by means of.

[2]前記第1の電極は温度の上昇に伴って負の起電力を生じる材料Aを含み、前記第2の電極は温度の上昇に伴って正の起電力を生じる材料Bを含むことを特徴とする[1]に記載の熱発電素子。 [2] The first electrode contains a material A that generates a negative electromotive force as the temperature rises, and the second electrode contains a material B that generates a positive electromotive force as the temperature rises. The thermoelectric power generation element according to [1].

[3]前記第1の電極は温度の上昇に伴って負の起電力を生じる材料Aまたは温度の上昇に伴って正の起電力を生じる材料Bを含み、前記第2の電極はアルカリ金属Cを含むことを特徴とする[1]に記載の熱発電素子。 [3] The first electrode contains a material A that generates a negative electromotive force as the temperature rises or a material B that generates a positive electromotive force as the temperature rises, and the second electrode contains an alkali metal C. The thermoelectric power generation element according to [1].

[4]前記材料Aは−20℃以上で負の起電力を生じる材料であり、前記材料Bは−20℃以上で正の起電力を生じる材料であることを特徴とする[2]または[3]に記載の熱発電素子。 [4] The material A is a material that generates a negative electromotive force at −20 ° C. or higher, and the material B is a material that generates a positive electromotive force at −20 ° C. or higher [2] or [ 3] The thermoelectric power generation element.

[5]前記第1の電極は温度の上昇に伴って構造相転移する材料Dを含み、前記第2の電極はアルカリ金属Cを含むことを特徴とする[1]に記載の熱発電素子。 [5] The thermoelectric generation element according to [1], wherein the first electrode contains a material D that undergoes a structural phase transition with an increase in temperature, and the second electrode contains an alkali metal C.

[6]前記第1の電極、前記第2の電極および前記電解質を有するユニットが、一方のユニットの前記第1の電極と、他方のユニットの前記第2の電極とが隣り合うように複数積層されてなることを特徴とする[1]〜[5]のいずれかに記載の熱発電素子。 [6] A plurality of units having the first electrode, the second electrode, and the electrolyte are laminated so that the first electrode of one unit and the second electrode of the other unit are adjacent to each other. The thermal power generation element according to any one of [1] to [5].

本発明によれば、素子全体の温度変化を利用して、熱エネルギーを電気エネルギーへ変換することが可能であり、かつ薄型化が可能である熱発電素子を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a thermal power generation element capable of converting thermal energy into electrical energy and making it thinner by utilizing the temperature change of the entire element.

本発明の一実施形態における熱発電素子の断面図である。It is sectional drawing of the thermoelectric generation element in one Embodiment of this invention. 実験例で用いた熱起電力測定装置の模式図である。It is a schematic diagram of the thermoelectromotive force measuring apparatus used in the experimental example. 実験例1の電気化学セルの放電曲線の温度依存性を示す図である。It is a figure which shows the temperature dependence of the discharge curve of the electrochemical cell of Experimental Example 1. 実験例1の電気化学セルの電気化学ゼーベック係数を評価した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having evaluated the electrochemical Seebeck coefficient of the electrochemical cell of Experimental Example 1. FIG. 実験例2の電気化学セルの放電曲線の温度依存性を示す図である。It is a figure which shows the temperature dependence of the discharge curve of the electrochemical cell of Experimental Example 2. 実験例2の電気化学セルの電気化学ゼーベック係数を評価した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having evaluated the electrochemical Seebeck coefficient of the electrochemical cell of Experimental Example 2. 実験例3の電気化学セルの放電曲線の温度依存性を示す図である。It is a figure which shows the temperature dependence of the discharge curve of the electrochemical cell of Experimental Example 3. 実験例3の電気化学セルの電気化学ゼーベック係数を評価した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having evaluated the electrochemical Seebeck coefficient of the electrochemical cell of Experimental Example 3. 実験例で用いた電気化学セルの模式図である。It is a schematic diagram of the electrochemical cell used in the experimental example. 実験例4の電気化学セルにおいて、第1の電極と第2の電極の間の温度差に対する、第1の電極と第2の電極の間の起電力差を示す図である。It is a figure which shows the electromotive force difference between the 1st electrode and the 2nd electrode with respect to the temperature difference between the 1st electrode and the 2nd electrode in the electrochemical cell of Experimental Example 4. FIG. 実験例で用いた熱起電力測定装置の模式図である。It is a schematic diagram of the thermoelectromotive force measuring apparatus used in the experimental example. 実験例5において第1の電極と第2の電極の温度差と熱起電力差を測定した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having measured the temperature difference and the thermoelectromotive force difference of the 1st electrode and the 2nd electrode in Experimental Example 5. 実験例6において第1の電極と第2の電極の温度差と熱起電力差を測定した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having measured the temperature difference and the thermoelectromotive force difference of the 1st electrode and the 2nd electrode in Experimental Example 6. 実験例7において第1の電極と第2の電極の温度差と熱起電力差を測定した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having measured the temperature difference and the thermoelectromotive force difference of the 1st electrode and the 2nd electrode in Experimental Example 7. 実験例8において第1の電極と第2の電極の温度差と熱起電力差を測定した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having measured the temperature difference and the thermoelectromotive force difference of the 1st electrode and the 2nd electrode in Experimental Example 8. 実験例9の電気化学セルの放電曲線の温度依存性を示す図である。It is a figure which shows the temperature dependence of the discharge curve of the electrochemical cell of Experimental Example 9. 実験例9においてLiCo[Fe(CN)0.9におけるLi濃度と格子定数の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the Li concentration and the lattice constant at Li x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9 in Experimental Example 9. 実験例10においてNaCo[Fe(CN)0.9におけるNa濃度と格子定数の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the Na concentration and the lattice constant at Na x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9 in Experimental Example 10. 実験例10においてNaCo[Fe(CN)0.9におけるNa濃度と温度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the Na concentration and the temperature at Na x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9 in Experimental Example 10. 実験例11の電気化学セルの電極の容量と放電電圧の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the capacitance of the electrode of the electrochemical cell of Experimental Example 11 and the discharge voltage. x=1/2の場合のP2−NaCoOにおけるナトリウムイオンの配列を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the arrangement of the sodium ion in P2-Na x CoO 2 in the case of x = 1/2. x=2/3の場合のP2−NaCoOにおけるナトリウムイオンの配列を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the arrangement of the sodium ion in P2-Na x CoO 2 in the case of x = 2/3. X線回折により、27℃、127℃および227℃にて、P2−Na0.59CoOの結晶構造を評価した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having evaluated the crystal structure of P2-Na 0.59 CoO 2 at 27 degreeC, 127 degreeC and 227 degreeC by X-ray diffraction.

本発明の熱発電素子の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
An embodiment of the thermoelectric power generation element of the present invention will be described.
It should be noted that the present embodiment is specifically described in order to better understand the gist of the invention, and is not limited to the present invention unless otherwise specified.

[熱発電素子]
以下、本実施形態の熱発電素子について、図面を用いて説明する。図1は、本実施形態の熱発電素子の断面図である。
本実施形態の熱発電素子1は、第1の電極2と、第2の電極3と、電解質4とを有するユニット5を備える。
熱発電素子1において、第1の電極2は集電極6の一方の面6aに設けられ、第2の電極3は集電極6の他方の面6bに設けられており、第1の電極2と第2の電極3は、集電極6を介して対向して配置されている。また、第1の電極2と第2の電極3は、セパレータ7を介して対向して配置されている。また、第1の電極2と第2の電極3は、セパレータ7に含浸させた単一の電解質4を介して、所定の間隔を置いて対向して配置されている。また、第1の電極2、第2の電極3および電解質4を有するユニット5が、一方のユニット5の第1の電極2と、他方のユニット5の第2の電極3とが隣り合うように複数積層されている。また、第1の電極2と第2の電極3は、リード線8を介して電気的に接続されている。また、リード線8の途中には、熱発電素子1で発生した電流を取り出すための回路(図示略)や装置(図示略)が設けられていてもよい。また、第1の電極2には、ヒーター(図示略)が取り付けられている。さらに、これらの構成要素は、ラミネートフィルム9で封止されている。
[Thermal power generation element]
Hereinafter, the thermoelectric generation element of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of the thermoelectric power generation element of the present embodiment.
The thermoelectric generation element 1 of the present embodiment includes a unit 5 having a first electrode 2, a second electrode 3, and an electrolyte 4.
In the thermoelectric generation element 1, the first electrode 2 is provided on one surface 6a of the collecting electrode 6, the second electrode 3 is provided on the other surface 6b of the collecting electrode 6, and the first electrode 2 and the first electrode 2. The second electrode 3 is arranged so as to face each other via the collecting electrode 6. Further, the first electrode 2 and the second electrode 3 are arranged so as to face each other with the separator 7 interposed therebetween. Further, the first electrode 2 and the second electrode 3 are arranged so as to face each other at a predetermined interval via a single electrolyte 4 impregnated in the separator 7. Further, in the unit 5 having the first electrode 2, the second electrode 3, and the electrolyte 4, the first electrode 2 of one unit 5 and the second electrode 3 of the other unit 5 are adjacent to each other. Multiple layers are stacked. Further, the first electrode 2 and the second electrode 3 are electrically connected via a lead wire 8. Further, a circuit (not shown) or a device (not shown) for taking out the current generated by the thermoelectric generation element 1 may be provided in the middle of the lead wire 8. A heater (not shown) is attached to the first electrode 2. Further, these components are sealed with a laminate film 9.

なお、ここでは、第1の電極2にヒーターが取り付けられている場合を例示したが、本実施形態はこれに限定されない。本実施形態の熱発電素子1において、ヒーターは、第2の電極3に取り付けられていてもよく、第1の電極2と第2の電極3の両方に取り付けられていてもよく、ラミネートフィルム9内に設けられていてもよく、ラミネートフィルム9の外面に設けられていてもよい。 Although the case where the heater is attached to the first electrode 2 is illustrated here, the present embodiment is not limited to this. In the thermoelectric generation element 1 of the present embodiment, the heater may be attached to the second electrode 3, or may be attached to both the first electrode 2 and the second electrode 3, and the laminate film 9 may be attached. It may be provided inside, or may be provided on the outer surface of the laminated film 9.

ヒーターとしては、例えば、一般的な抵抗加熱式のヒーター等が用いられる。また、ヒーターとしては、太陽熱エネルギーを利用したヒーターを用いてもよい。太陽熱エネルギーを利用したヒーターとは、屋外に設置された太陽熱エネルギーを集める装置から送られてくる熱エネルギーを加熱に用いるヒーターである。このようなヒーターを用いることにより、第1の電極2や第2の電極3を加熱するために、化石エネルギーを利用した熱源が不要となる。 As the heater, for example, a general resistance heating type heater or the like is used. Further, as the heater, a heater using solar heat energy may be used. A heater using solar heat energy is a heater that uses heat energy sent from a device for collecting solar heat energy installed outdoors for heating. By using such a heater, a heat source using fossil energy becomes unnecessary in order to heat the first electrode 2 and the second electrode 3.

第1の電極2および第2の電極3は、同一の金属イオンが可逆的に出入りする材料を含む。また、第1の電極2および第2の電極3は、同一の金属イオンが析出または合金化する材料を含んでいてもよい。 The first electrode 2 and the second electrode 3 include a material in which the same metal ion reversibly enters and exits. Further, the first electrode 2 and the second electrode 3 may contain a material in which the same metal ion is precipitated or alloyed.

第1の電極2は温度の上昇に伴って負の起電力を生じる材料Aを含み、第2の電極3は温度の上昇に伴って正の起電力を生じる材料Bを含むことが好ましい。あるいは、第1の電極2は温度の上昇に伴って負の起電力を生じる材料Aまたは温度の上昇に伴って正の起電力を生じる材料Bを含み、第2の電極3はアルカリ金属Cを含むことが好ましい。第2の電極3がアルカリ金属Cを含む場合、第2の電極3はほぼアルカリ金属Cのみから構成される。 It is preferable that the first electrode 2 contains a material A that generates a negative electromotive force as the temperature rises, and the second electrode 3 contains a material B that generates a positive electromotive force as the temperature rises. Alternatively, the first electrode 2 contains a material A that produces a negative electromotive force as the temperature rises or a material B that produces a positive electromotive force as the temperature rises, and the second electrode 3 contains an alkali metal C. It is preferable to include it. When the second electrode 3 contains the alkali metal C, the second electrode 3 is composed of substantially only the alkali metal C.

材料Aとしては、温度の上昇に伴って負の起電力を生じるものであれば特に限定されないが、例えば、−20℃以上で負の起電力を生じる材料であることが好ましく、0℃以上で負の起電力を生じる材料であることがより好ましく、0℃〜200℃で負の起電力を生じる材料であることがさらに好ましい。
材料Aとしては、−20℃以上で負の起電力を生じる材料を用いれば、起電力を生じさせるために大きな熱エネルギーが必要でないため、より効率的に熱エネルギーから電気エネルギーへの変換を行うことができる。
The material A is not particularly limited as long as it generates a negative electromotive force as the temperature rises, but for example, it is preferably a material that generates a negative electromotive force at −20 ° C. or higher, and at 0 ° C. or higher. A material that generates a negative electromotive force is more preferable, and a material that generates a negative electromotive force at 0 ° C. to 200 ° C. is further preferable.
If a material that generates a negative electromotive force at -20 ° C or higher is used as the material A, a large amount of thermal energy is not required to generate the electromotive force, so that the conversion from thermal energy to electrical energy is performed more efficiently. be able to.

材料Aとしては、具体的に、P2−NaCoO(0.5≦x≦1.0)等の層状酸化物、NaCo[Fe(CN)0.81、NaNi[Fe(CN)0.68等のプルシアンブルー型錯体が挙げられる。P2−NaCoOにおける「P2」とは、結晶構造の名前である。P2−NaCoOは、層状の物質であるが、積層パターンがABBAABBAとなっている。 Specific examples of the material A include layered oxides such as P2-Na x CoO 2 (0.5 ≦ x ≦ 1.0), Na x Co [Fe (CN) 6 ] 0.81 , and Na x Ni [ Fe (CN) 6 ] Examples thereof include Prussian blue type complexes such as 0.68. "P2" in P2-Na x CoO 2 is the name of the crystal structure. P2-Na x CoO 2 is a layered substance, but the lamination pattern is ABBAABBA.

材料Bとしては、温度の上昇に伴って正の起電力を生じるものであれば特に限定されないが、例えば、−20℃以上で正の起電力を生じる材料であることが好ましく、0℃以上で正の起電力を生じる材料であることがより好ましく、0℃〜200℃で正の起電力を生じる材料であることがさらに好ましい。
材料Bとしては、−20℃以上で正の起電力を生じる材料を用いれば、起電力を生じさせるために大きな熱エネルギーが必要でないため、より効率的に熱エネルギーから電気エネルギーへの変換を行うことができる。
The material B is not particularly limited as long as it generates a positive electromotive force as the temperature rises, but for example, it is preferably a material that generates a positive electromotive force at −20 ° C. or higher, and at 0 ° C. or higher. A material that generates a positive electromotive force is more preferable, and a material that generates a positive electromotive force at 0 ° C. to 200 ° C. is further preferable.
If a material that generates a positive electromotive force at -20 ° C or higher is used as the material B, a large amount of thermal energy is not required to generate the electromotive force, so that the conversion from thermal energy to electrical energy is performed more efficiently. be able to.

材料Bとしては、具体的に、NaCo[Fe(CN)0.9、NaMn[Fe(CN)0.84等のプルシアンブルー型錯体、コバルト酸リチウム(LiCoO(0.5≦x≦1.0))等が挙げられる。 Specific examples of the material B include a Prussian blue complex such as Na x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9 and Na x Mn [Fe (CN) 6 ] 0.84 , and lithium cobalt oxide (Li x CoO). 2 (0.5 ≦ x ≦ 1.0)) and the like.

アルカリ金属Cとしては、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)等が挙げられる。 Examples of the alkali metal C include lithium (Li) and sodium (Na).

また、第1の電極2は温度の上昇に伴って構造相転移する材料Dを含み、第2の電極3はアルカリ金属Cを含むことが好ましい。第2の電極3がアルカリ金属Cを含む場合、第2の電極3はほぼアルカリ金属Cのみから構成される。 Further, it is preferable that the first electrode 2 contains a material D that undergoes a structural phase transition as the temperature rises, and the second electrode 3 contains an alkali metal C. When the second electrode 3 contains the alkali metal C, the second electrode 3 is composed of substantially only the alkali metal C.

材料Dとしては、温度の上昇に伴って構造相転移する材料が好ましい。
材料Dとしては、温度の上昇に伴って構造相転移する材料を用いれば、効率的に熱エネルギーから電気エネルギーへの変換を行うことができる。
As the material D, a material that undergoes a structural phase transition as the temperature rises is preferable.
If the material D is a material that undergoes a structural phase transition as the temperature rises, it is possible to efficiently convert thermal energy into electrical energy.

材料Dとしては、具体的に、P2−NaCoO(0.5≦x≦1.0)等の層状酸化物、LiCo[Fe(CN)0.9等が挙げられる。 Specific examples of the material D include layered oxides such as P2-Na x CoO 2 (0.5 ≦ x ≦ 1.0), Li x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9 and the like.

第1の電極2および第2の電極3は、上記の材料A、材料B、材料D以外に、バインダー樹脂(結着剤)や導電助剤を含んでいてもよい。
バインダー樹脂として、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂、フッ素ゴム等が挙げられる。
導電助剤としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック(AB)、ファーネスブラック、気相成長炭素繊維(VGCF)、カーボンナノチューブ等が挙げられる。
The first electrode 2 and the second electrode 3 may contain a binder resin (binding agent) and a conductive auxiliary agent in addition to the above-mentioned materials A, B, and D.
Examples of the binder resin include polyvinylidene fluoride (PVdF) resin, polytetrafluoroethylene (PTFE) resin, fluororubber and the like.
Examples of the conductive auxiliary agent include Ketjen black, acetylene black (AB), furnace black, vapor-grown carbon fiber (VGCF), carbon nanotubes and the like.

電解質4としては、アルカリ金属塩を溶媒に溶解してなる電解液が用いられる。
アルカリ金属塩としては、例えば、過塩素酸ナトリウム(NaClO)、塩化ナトリウム(NaCl)、過塩素酸リチウム(LiClO)等が挙げられる。
溶媒としては、例えば、水、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)等が挙げられる。
電解質4としては、安価である点から、水系電解質が好ましく、塩化ナトリウム水溶液がより好ましい。
As the electrolyte 4, an electrolytic solution obtained by dissolving an alkali metal salt in a solvent is used.
Examples of the alkali metal salt include sodium perchlorate (NaClO 4 ), sodium chloride (NaCl), lithium perchlorate (LiClO 4 ) and the like.
Examples of the solvent include water, propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC) and the like.
As the electrolyte 4, an aqueous electrolyte is preferable, and an aqueous sodium chloride solution is more preferable, because it is inexpensive.

また、図1には、熱発電素子1において、第1の電極2、第2の電極3および電解質4を有するユニット5が、一方のユニット5の第1の電極2と、他方のユニット5の第2の電極3とが隣り合うように複数積層されている場合を例示したが、本実施形態はこれに限定されない。本実施形態の熱発電素子1が、第1の電極2、第2の電極3および電解質4を有する1つのユニット5から構成されていてもよい。 Further, in FIG. 1, in the thermoelectric generation element 1, the unit 5 having the first electrode 2, the second electrode 3, and the electrolyte 4 is the first electrode 2 of one unit 5 and the other unit 5. Although a case where a plurality of the second electrodes 3 are laminated so as to be adjacent to each other has been illustrated, the present embodiment is not limited to this. The thermoelectric generation element 1 of the present embodiment may be composed of one unit 5 having a first electrode 2, a second electrode 3, and an electrolyte 4.

本実施形態の熱発電素子1によれば、素子全体の温度変化を利用して、熱エネルギーを電気エネルギーへ変換することが可能であり、かつ薄型化が可能である。また、水系電解質を用いることにより、より安価で、かつ廃棄する際に環境負荷が少ない熱発電素子1が得られる。 According to the thermoelectric generation element 1 of the present embodiment, it is possible to convert thermal energy into electrical energy by utilizing the temperature change of the entire element, and it is possible to reduce the thickness. Further, by using the water-based electrolyte, it is possible to obtain the thermoelectric power generation element 1 which is cheaper and has less environmental load when disposed of.

詳細には、第1の電極2が温度の上昇に伴って負の起電力を生じる材料Aを含み、第2の電極3が温度の上昇に伴って正の起電力を生じる材料Bを含む場合、あるいは、第1の電極2が温度の上昇に伴って負の起電力を生じる材料Aまたは温度の上昇に伴って正の起電力を生じる材料Bを含み、第2の電極3がアルカリ金属Cを含む場合、次のようにして、熱発電素子1は発電することができる。
すなわち、第1の電極2の温度を上昇させて、第1の電極2と第2の電極3との間に温度差を設けるとともに、第1の電極2に負の起電力を生じさせることにより、熱発電素子1は発電することができる。また、第2の電極3の温度を上昇させて、第1の電極2と第2の電極3との間に温度差を設けるとともに、第2の電極3に正の起電力を生じさせることにより、熱発電素子1は発電することができる。また、第1の電極2と第2の電極3の温度を上昇(または、下降)させて、第1の電極2に負の(正の)起電力を生じさせるとともに、第2の電極3に正の(負の)起電力を生じさせることにより、熱発電素子1は発電することができる。
Specifically, when the first electrode 2 contains a material A that generates a negative electromotive force as the temperature rises, and the second electrode 3 contains a material B that generates a positive electromotive force as the temperature rises. Alternatively, the first electrode 2 contains a material A that generates a negative electromotive force as the temperature rises or a material B that generates a positive electromotive force as the temperature rises, and the second electrode 3 contains an alkali metal C. When the above is included, the thermal power generation element 1 can generate electric power as follows.
That is, by raising the temperature of the first electrode 2 to provide a temperature difference between the first electrode 2 and the second electrode 3, and generating a negative electromotive force in the first electrode 2. , The thermal power generation element 1 can generate electricity. Further, by raising the temperature of the second electrode 3 to provide a temperature difference between the first electrode 2 and the second electrode 3, and generating a positive electromotive force in the second electrode 3. , The thermal power generation element 1 can generate electricity. Further, the temperatures of the first electrode 2 and the second electrode 3 are raised (or lowered) to generate a negative (positive) electromotive force in the first electrode 2 and in the second electrode 3. By generating a positive (negative) electromotive force, the thermal power generation element 1 can generate electricity.

また、第1の電極2が温度の上昇に伴って構造相転移する材料Dを含み、第2の電極3がアルカリ金属Cを含む場合、次のようにして、熱発電素子1は発電することができる。
すなわち、第1の電極2の温度を上昇(または、下降)させ、第1の電極2に含まれる材料Dを構造相転移させて、第1の電極2に負の起電力を生じさせることにより、熱発電素子1は発電することができる。また、第1の電極2の温度を上昇(または、下降)させ、第1の電極2に含まれる材料Dを構造相転移させて、第1の電極2に正の起電力を生じさせることにより、熱発電素子1は発電することができる。
また、第1の電極2と第2の電極3は、単一の電解質4を介して配置されているため、熱発電素子1を小型化することができる。
Further, when the first electrode 2 contains the material D that undergoes a structural phase transition as the temperature rises and the second electrode 3 contains the alkali metal C, the thermoelectric generation element 1 generates electricity as follows. Can be done.
That is, by raising (or lowering) the temperature of the first electrode 2, the material D contained in the first electrode 2 undergoes a structural phase transition, and a negative electromotive force is generated in the first electrode 2. , The thermoelectric generation element 1 can generate electricity. Further, by raising (or lowering) the temperature of the first electrode 2 and causing a structural phase transition of the material D contained in the first electrode 2, a positive electromotive force is generated in the first electrode 2. , The thermoelectric generation element 1 can generate electricity.
Further, since the first electrode 2 and the second electrode 3 are arranged via a single electrolyte 4, the thermoelectric generation element 1 can be miniaturized.

以下、実験例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実験例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Experimental Examples, but the present invention is not limited to the following Experimental Examples.

[実験例1]
「電気化学セルの作製」
図2に示す電気化学セル100を用いて、電極の熱起電力を測定した。
電気化学セル100は、第1の電極101と、第2の電極102と、電解質103とを備える。
電気化学セル100において、第1の電極101と第2の電極102は、ケース104内に収容された単一の電解質103を介して、所定の間隔を置いて対向して配置されている。また、第1の電極101と第2の電極102は、リード線105を介して電気的に接続されている。また、ケース104がヒーター106上に配置されている。
[Experimental Example 1]
"Preparation of electrochemical cell"
The thermoelectromotive force of the electrode was measured using the electrochemical cell 100 shown in FIG.
The electrochemical cell 100 includes a first electrode 101, a second electrode 102, and an electrolyte 103.
In the electrochemical cell 100, the first electrode 101 and the second electrode 102 are arranged to face each other at predetermined intervals via a single electrolyte 103 housed in the case 104. Further, the first electrode 101 and the second electrode 102 are electrically connected via a lead wire 105. Further, the case 104 is arranged on the heater 106.

P2−NaCoO粉末としては、原料酸化物を混合し、空気中で700℃にて、24時間焼成することにより得られたものを用いた。
P2−NaCoO粉末と、ポリフッ化ビニリデンと、ケッチェンブラックとを、質量比で、8:1:1で混合し、その混合物を、アルミニウム電極板上に塗布して塗膜を形成し、その塗膜を乾燥して、アルミニウム電極板上にP2−NCoOを含む電極合剤層を有する電極を得た。この電極を第1の電極101とした。
第2の電極102としては、金属ナトリウムを用いた。
電解質103としては、過塩素酸ナトリウム濃度が1mol/Lのプロピレンカーボネート溶液を用いた。
これらの第1の電極101、第2の電極102および電解質103を用いて、実験例1の電気化学セル100を作製した。
As the P2-Na x CoO 2 powder, a powder obtained by mixing a raw material oxide and firing in air at 700 ° C. for 24 hours was used.
P2-Na x CoO 2 powder, polyvinylidene fluoride, and Ketjen black are mixed at a mass ratio of 8: 1: 1, and the mixture is applied onto an aluminum electrode plate to form a coating film. The coating film was dried to obtain an electrode having an electrode mixture layer containing P2-N x CoO 2 on an aluminum electrode plate. This electrode was designated as the first electrode 101.
As the second electrode 102, metallic sodium was used.
As the electrolyte 103, a propylene carbonate solution having a sodium perchlorate concentration of 1 mol / L was used.
Using these first electrode 101, second electrode 102, and electrolyte 103, the electrochemical cell 100 of Experimental Example 1 was prepared.

「放電曲線の温度依存性の評価/起電力の評価」
実験例1の電気化学セルの放電曲線の温度依存性を評価した。
評価の手順は次の通りである。
ケース104全体の温度を35℃または55℃に制御し、この状態で、第1の電極101から第2の電極102に電流を流して、第1の電極101と第2の電極102の間に生じた起電力を測定した。
放電曲線を35℃と55℃で測定した結果を図3に示す。図3において、横軸のxは、P2−NaCoOのxを示す。すなわち、横軸のxは、P2−NaCoOにおけるNa濃度(モル比)を示す。
図3において、x=1/2と2/3において、起電力が大きく変化している理由は、P2−NaCoOが構造相転移しているからである。
"Evaluation of temperature dependence of discharge curve / Evaluation of electromotive force"
The temperature dependence of the discharge curve of the electrochemical cell of Experimental Example 1 was evaluated.
The evaluation procedure is as follows.
The temperature of the entire case 104 is controlled to 35 ° C. or 55 ° C., and in this state, a current is passed from the first electrode 101 to the second electrode 102 to be between the first electrode 101 and the second electrode 102. The generated electromotive force was measured.
The results of measuring the discharge curves at 35 ° C and 55 ° C are shown in FIG. In FIG. 3, x on the horizontal axis indicates x of P2-Na x CoO 2. That is, x on the horizontal axis indicates the Na concentration (molar ratio) in P2-Na x CoO 2.
In FIG. 3, the reason why the electromotive force changes significantly at x = 1/2 and 2/3 is that P2-Na x CoO 2 undergoes a structural phase transition.

図3に示す放電曲線から、電気化学ゼーベック係数を評価した。
評価の手順は次の通りである。
電気化学ゼーベック係数は、起電力差を温度差で除したものである。55℃の放電曲線から35℃の放電曲線を引いて起電力差を算出し、その起電力差を温度差(15℃)で除して、電気化学ゼーベック係数を得た。
結果を図4に示す。図4において、横軸のxは、P2−NaCoOのxを示す。すなわち、横軸のxは、P2−NaCoOにおけるNa濃度(モル比)を示す。
図4の結果から、負の起電力が観測されることが分かった。また、図4の結果から、P2−NaCoOは、室温付近において、半導体熱電材料(BiTe)の室温付近における熱起電力(0.2mV/K)と比べて、熱起電力の絶対値が大きいことが分かった。
The electrochemical Seebeck coefficient was evaluated from the discharge curve shown in FIG.
The evaluation procedure is as follows.
The Electrochemical Seebeck coefficient is the difference in electromotive force divided by the temperature difference. The electromotive force difference was calculated by subtracting the 35 ° C. discharge curve from the 55 ° C. discharge curve, and the electromotive force difference was divided by the temperature difference (15 ° C.) to obtain the electrochemical Seebeck coefficient.
The results are shown in FIG. In FIG. 4, x on the horizontal axis indicates x of P2-Na x CoO 2. That is, x on the horizontal axis indicates the Na concentration (molar ratio) in P2-Na x CoO 2.
From the result of FIG. 4, it was found that a negative electromotive force was observed. Further, from the results of FIG. 4, P2-Na x CoO 2 has a thermoelectromotive force (0.2 mV / K) at around room temperature as compared with the thermoelectromotive force (0.2 mV / K) of the semiconductor thermoelectric material (Bi 2 Te 3) near room temperature. It was found that the absolute value of was large.

[実験例2]
「電気化学セルの作製」
NaCo[Fe(CN)0.9からなる薄膜を、電解析出法により、酸化インジウムスズ(ITO)電極板上に形成し、ITO電極板上にNaCo[Fe(CN)0.9からなる電極層を有する電極を得た。この電極を第1の電極101とした。
この第1の電極101を用いたこと以外は実験例1と同様にして、実験例2の電気化学セルを作製した。
[Experimental Example 2]
"Preparation of electrochemical cell"
Na x Co [Fe (CN) 6] The thin film made of 0.9, by electrolytic deposition, indium tin oxide (ITO) was formed on the electrode plates, on the ITO electrode plate Na x Co [Fe (CN) 6 ] An electrode having an electrode layer made of 0.9 was obtained. This electrode was designated as the first electrode 101.
An electrochemical cell of Experimental Example 2 was produced in the same manner as in Experimental Example 1 except that the first electrode 101 was used.

「放電曲線の温度依存性の評価/起電力の評価」
実験例1と同様にして、実験例2の電気化学セルの放電曲線の温度依存性を評価した。
放電曲線を35℃と55℃で測定した結果を図5に示す。図5において、横軸のxは、NaCo[Fe(CN)0.9のxを示す。すなわち、横軸のxは、NaCo[Fe(CN)0.9におけるNa濃度(モル比)を示す。
"Evaluation of temperature dependence of discharge curve / Evaluation of electromotive force"
In the same manner as in Experimental Example 1, the temperature dependence of the discharge curve of the electrochemical cell of Experimental Example 2 was evaluated.
The results of measuring the discharge curves at 35 ° C and 55 ° C are shown in FIG. In FIG. 5, x on the horizontal axis represents x of Na x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9 . That is, x on the horizontal axis indicates the Na concentration (molar ratio) at Na x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9.

実験例1と同様にして、図5に示す放電曲線から、電気化学ゼーベック係数を評価した。
結果を図6に示す。図6において、横軸のxは、NaCo[Fe(CN)0.9のxを示す。すなわち、横軸のxは、NaCo[Fe(CN)0.9におけるNa濃度(モル比)を示す。
図6の結果から、正の起電力が観測されることが分かった。また、図6の結果から、NaCo[Fe(CN)0.9は、室温付近において、半導体熱電材料(BiTe)の室温付近における熱起電力(−0.2mV/K)と比べて、熱起電力の絶対値が大きいことが分かった。
The electrochemical Seebeck coefficient was evaluated from the discharge curve shown in FIG. 5 in the same manner as in Experimental Example 1.
The results are shown in FIG. In FIG. 6, x on the horizontal axis represents x of Na x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9 . That is, x on the horizontal axis indicates the Na concentration (molar ratio) at Na x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9.
From the result of FIG. 6, it was found that a positive electromotive force was observed. Further, from the results of FIG. 6, Na x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9 is a thermoelectromotive force (-0.2 mV / K) of the semiconductor thermoelectric material (Bi 2 Te 3) near room temperature near room temperature. ), It was found that the absolute value of the thermoelectromotive force was larger.

[実験例3]
「電気化学セルの作製」
NaMn[Fe(CN)0.84からなる薄膜を、電解析出法により、酸化インジウムスズ(ITO)電極板上に形成し、ITO電極板上にNaMn[Fe(CN)0.84からなる電極層を有する電極を得た。この電極を第1の電極2とした。
この第1の電極2を用いたこと以外は実験例1と同様にして、実験例3の電気化学セルを作製した。
[Experimental Example 3]
"Preparation of electrochemical cell"
Na x Mn [Fe (CN) 6] The thin film made of 0.84, by electrolytic deposition, indium tin oxide (ITO) was formed on the electrode plates, on the ITO electrode plate Na x Mn [Fe (CN) 6 ] An electrode having an electrode layer made of 0.84 was obtained. This electrode was designated as the first electrode 2.
An electrochemical cell of Experimental Example 3 was produced in the same manner as in Experimental Example 1 except that the first electrode 2 was used.

「放電曲線の温度依存性の評価/起電力の評価」
実験例1と同様にして、実験例3の電気化学セルの放電曲線の温度依存性を評価した。
放電曲線を35℃と55℃で測定した結果を図7に示す。図7において、横軸のxは、NaMn[Fe(CN)0.84のxを示す。すなわち、横軸のxは、NaMn[Fe(CN)0.84におけるNa濃度(モル比)を示す。
"Evaluation of temperature dependence of discharge curve / Evaluation of electromotive force"
In the same manner as in Experimental Example 1, the temperature dependence of the discharge curve of the electrochemical cell of Experimental Example 3 was evaluated.
The results of measuring the discharge curves at 35 ° C and 55 ° C are shown in FIG. In FIG. 7, x on the horizontal axis represents x of Na x Mn [Fe (CN) 6 ] 0.84 . That is, x on the horizontal axis indicates the Na concentration (molar ratio) at Na x Mn [Fe (CN) 6 ] 0.84.

実験例1と同様にして、図7に示す放電曲線から、電気化学ゼーベック係数を評価した。
結果を図8に示す。図8において、横軸のxは、NaMn[Fe(CN)0.84のxを示す。すなわち、横軸のxは、NaMn[Fe(CN)0.84におけるNa濃度(モル比)を示す。
図8の結果から、正の起電力が観測されることが分かった。また、図8の結果から、NaMn[Fe(CN)0.84は、室温付近において、半導体熱電材料(BiTe)の室温付近における熱起電力(−0.2mV/K)と比べて、熱起電力の絶対値が大きいことが分かった。
The electrochemical Seebeck coefficient was evaluated from the discharge curve shown in FIG. 7 in the same manner as in Experimental Example 1.
The results are shown in FIG. In FIG. 8, x on the horizontal axis represents x of Na x Mn [Fe (CN) 6 ] 0.84 . That is, x on the horizontal axis indicates the Na concentration (molar ratio) at Na x Mn [Fe (CN) 6 ] 0.84.
From the result of FIG. 8, it was found that a positive electromotive force was observed. Further, from the results of FIG. 8, Na x Mn [Fe (CN) 6 ] 0.84 is the thermoelectromotive force (-0.2 mV / K) of the semiconductor thermoelectric material (Bi 2 Te 3) near room temperature near room temperature. ), It was found that the absolute value of the thermoelectromotive force was larger.

[実験例4]
「電気化学セルの作製」
図9に示す電気化学セル200を用いて、電極の熱起電力を測定した。
電気化学セル200は、セル210と、セル210内に収容された第1の電極301、第2の電極302および電解質303を固定する一対の固定板220,220と、セル210内に挿入された一対の熱電対230,230と、セル210に螺合される一対のヒーター240,240とを備える。
[Experimental Example 4]
"Preparation of electrochemical cell"
The thermoelectromotive force of the electrode was measured using the electrochemical cell 200 shown in FIG.
The electrochemical cell 200 was inserted into the cell 210, a pair of fixing plates 220 and 220 for fixing the first electrode 301, the second electrode 302 and the electrolyte 303 housed in the cell 210, and the cell 210. It includes a pair of thermocouples 230, 230 and a pair of heaters 240, 240 screwed into the cell 210.

セル200内に収容された第1の電極301と第2の電極302は、電解質303を介して対向して配置されている。第1の電極301と第2の電極302の距離は2mmである。 The first electrode 301 and the second electrode 302 housed in the cell 200 are arranged so as to face each other via the electrolyte 303. The distance between the first electrode 301 and the second electrode 302 is 2 mm.

熱電対230の一方は、その先端がセル200内に収容された第1の電極301の近傍に配置され、第1の電極301の温度を測定する。また、熱電対230の他方は、その先端がセル200内に収容された第2の電極302の近傍に配置され、第2の電極3022の温度を測定する。 One of the thermocouples 230 has its tip arranged in the vicinity of the first electrode 301 housed in the cell 200 and measures the temperature of the first electrode 301. Further, the other end of the thermocouple 230 is arranged in the vicinity of the second electrode 302 housed in the cell 200, and the temperature of the second electrode 3022 is measured.

ヒーター240は、セル200に螺合される結合部241と、結合部241から順に積層されたペルチェ素子242およびヒートシンク243とを備える。 The heater 240 includes a coupling portion 241 screwed into the cell 200, a Perche element 242 and a heat sink 243 stacked in this order from the coupling portion 241.

P2−NaCoO粉末としては、原料酸化物を混合し、空気中で700℃にて、24時間焼成することにより得られたものを用いた。
P2−NaCoO粉末と、ポリフッ化ビニリデンと、ケッチェンブラックとを、質量比で、8:1:1で混合し、その混合物を、アルミニウム電極板上に塗布して塗膜を形成し、その塗膜を乾燥して、アルミニウム電極板上にP2−NCoOを含む電極合剤層を有する電極を得た。この電極を第1の電極301および第2の電極302とした。
電解質303としては、過塩素酸ナトリウム濃度が1mol/Lのプロピレンカーボネート溶液を用いた。
これらの第1の電極301、第2の電極302および電解質303を用いて、実験例1の電気化学セル200を作製した。
As the P2-Na x CoO 2 powder, a powder obtained by mixing a raw material oxide and firing in air at 700 ° C. for 24 hours was used.
P2-Na x CoO 2 powder, polyvinylidene fluoride, and Ketjen black are mixed at a mass ratio of 8: 1: 1, and the mixture is applied onto an aluminum electrode plate to form a coating film. The coating film was dried to obtain an electrode having an electrode mixture layer containing P2-N x CoO 2 on an aluminum electrode plate. These electrodes were designated as the first electrode 301 and the second electrode 302.
As the electrolyte 303, a propylene carbonate solution having a sodium perchlorate concentration of 1 mol / L was used.
Using these first electrode 301, second electrode 302, and electrolyte 303, the electrochemical cell 200 of Experimental Example 1 was prepared.

「起電力差の評価」
第1の電極301と第2の電極302の間に温度差を設けて、その温度差と、第1の電極301と第2の電極302の間の起電力差を実測し、第1の電極301と第2の電極302の間の温度差に対する、第1の電極301と第2の電極302の間の起電力差を算出した。
結果を図10に示す。図10において、xは、P2−NaCoOのxを示す。すなわち、xは、P2−NaCoOにおけるNa濃度(モル比)を示す。
図10の結果から、Na濃度が1/2では、電気化学ゼーベック係数が−0.720mV/K、Na濃度が2/3では、電気化学ゼーベック係数が−0.167mV/Kであることが分かった。これらの値は、半導体熱電材料の電気化学ゼーベック係数と同等であることが分かった。例えば、半導体熱電材料がBiTeである場合、電気化学ゼーベック係数は−0.2mV/K(300K)、半導体熱電材料がNa1/2CoOである場合、電気化学ゼーベック係数は0.2mV/K(300K)である。
"Evaluation of electromotive force difference"
A temperature difference is provided between the first electrode 301 and the second electrode 302, and the temperature difference and the electromotive force difference between the first electrode 301 and the second electrode 302 are actually measured, and the first electrode is measured. The electromotive force difference between the first electrode 301 and the second electrode 302 was calculated with respect to the temperature difference between the 301 and the second electrode 302.
The results are shown in FIG. In FIG. 10, x represents x of P2-Na x CoO 2 . That is, x indicates the Na concentration (molar ratio) in P2-Na x CoO 2.
From the results of FIG. 10, it was found that the electrochemical Seebeck coefficient was -0.720 mV / K when the Na concentration was 1/2, and the electrochemical Seebeck coefficient was -0.167 mV / K when the Na concentration was 2/3. rice field. These values were found to be comparable to the electrochemical Seebeck coefficient of semiconductor thermoelectric materials. For example, when the semiconductor thermoelectric material is Bi 2 Te 3 , the electrochemical Seebeck coefficient is -0.2 mV / K (300K), and when the semiconductor thermoelectric material is Na 1/2 CoO 2 , the electrochemical Seebeck coefficient is 0. It is 2 mV / K (300K).

[実験例5]
「熱起電力測定装置の作製」
図11に示す熱起電力測定装置400を用いて、電極の熱起電力を測定した。
熱起電力測定装置400は、第1の電極401と、第2の電極402と、電解質403とを備える。
熱起電力測定装置400において、第1の電極401と第2の電極402は、ケース404内に収容された単一の電解質403を介して、所定の間隔を置いて対向して配置されている。また、第1の電極401と第2の電極402は、リード線405を介して電気的に接続されている。また、第1の電極401には、ヒーター406が取り付けられている。また、第1の電極401と第2の電極402には、熱電対407,407が取り付けられている。さらに、ケース404がマグネチックスターラー本体408上に配置され、ケース404内に収容された電解質403内に回転子409が配置されている。
[Experimental Example 5]
"Manufacturing of thermoelectromotive force measuring device"
The thermoelectromotive force of the electrode was measured using the thermoelectromotive force measuring device 400 shown in FIG.
The thermoelectromotive force measuring device 400 includes a first electrode 401, a second electrode 402, and an electrolyte 403.
In the thermoelectromotive force measuring device 400, the first electrode 401 and the second electrode 402 are arranged to face each other at predetermined intervals via a single electrolyte 403 housed in the case 404. .. Further, the first electrode 401 and the second electrode 402 are electrically connected via a lead wire 405. A heater 406 is attached to the first electrode 401. Further, thermocouples 407 and 407 are attached to the first electrode 401 and the second electrode 402. Further, the case 404 is arranged on the magnetic stirrer main body 408, and the rotor 409 is arranged in the electrolyte 403 housed in the case 404.

NaCo[Fe(CN)0.9からなる薄膜を、電解析出法により、酸化インジウムスズ(ITO)電極板上に形成し、ITO電極板上にNaCo[Fe(CN)0.9からなる電極層を有する電極を得た。この電極を第1の電極401および第2の電極402とした。
電解質403としては、1mol/Lの塩化ナトリウム水溶液を用いた。
これらの第1の電極401、第2の電極402および電解質403を用いて、実験例5の熱起電力測定装置400を作製した。
Na x Co [Fe (CN) 6] The thin film made of 0.9, by electrolytic deposition, indium tin oxide (ITO) was formed on the electrode plates, on the ITO electrode plate Na x Co [Fe (CN) 6 ] An electrode having an electrode layer made of 0.9 was obtained. These electrodes were designated as the first electrode 401 and the second electrode 402.
As the electrolyte 403, a 1 mol / L sodium chloride aqueous solution was used.
Using these first electrode 401, second electrode 402, and electrolyte 403, the thermoelectromotive force measuring device 400 of Experimental Example 5 was produced.

「熱起電力差の評価」
第1の電極401と第2の電極402の間に温度差を設けて、その温度差と、第1の電極401と第2の電極402の間の熱起電力差を実測した。
結果を図12に示す。
図12の結果から、電気化学ゼーベック係数が0.7mV/Kであることが分かった。
"Evaluation of thermoelectromotive force difference"
A temperature difference was provided between the first electrode 401 and the second electrode 402, and the temperature difference and the thermoelectromotive force difference between the first electrode 401 and the second electrode 402 were measured.
The results are shown in FIG.
From the results of FIG. 12, it was found that the electrochemical Seebeck coefficient was 0.7 mV / K.

[実験例6]
「熱起電力測定装置の作製」
NaCo[Fe(CN)0.81からなる薄膜を、電解析出法により、酸化インジウムスズ(ITO)電極板上に形成し、ITO電極板上にNaCo[Fe(CN)0.81からなる電極層を有する電極を得た。この電極を第1の電極401および第2の電極402として用いたこと以外は実験例5と同様にして、実験例6の熱起電力測定装置400を作製した。
[Experimental Example 6]
"Manufacturing of thermoelectromotive force measuring device"
Na x Co [Fe (CN) 6] The thin film made of 0.81, by electrolytic deposition, indium tin oxide (ITO) was formed on the electrode plates, on the ITO electrode plate Na x Co [Fe (CN) 6 ] An electrode having an electrode layer made of 0.81 was obtained. The thermoelectromotive force measuring device 400 of Experimental Example 6 was produced in the same manner as in Experimental Example 5 except that this electrode was used as the first electrode 401 and the second electrode 402.

「起電力差の評価」
第1の電極401と第2の電極402の間に温度差を設けて、その温度差と、第1の電極401と第2の電極402の間の熱起電力差を実測した。
結果を図13に示す。
図13の結果から、電気化学ゼーベック係数が−0.85mV/Kであることが分かった。
"Evaluation of electromotive force difference"
A temperature difference was provided between the first electrode 401 and the second electrode 402, and the temperature difference and the thermoelectromotive force difference between the first electrode 401 and the second electrode 402 were measured.
The results are shown in FIG.
From the results of FIG. 13, it was found that the electrochemical Seebeck coefficient was −0.85 mV / K.

[実験例7]
「熱起電力測定装置の作製」
NaNi[Fe(CN)0.68からなる薄膜を、電解析出法により、酸化インジウムスズ(ITO)電極板上に形成し、ITO電極板上にNaNi[Fe(CN)0.68からなる電極層を有する電極を得た。この電極を第1の電極401および第2の電極402として用いたこと以外は実験例5と同様にして、実験例7の熱起電力測定装置400を作製した。
[Experimental Example 7]
"Manufacturing of thermoelectromotive force measuring device"
Na x Ni [Fe (CN) 6] The thin film made of 0.68, by electrolytic deposition, indium tin oxide (ITO) was formed on the electrode plates, on the ITO electrode plate Na x Ni [Fe (CN) 6 ] An electrode having an electrode layer made of 0.68 was obtained. The thermoelectromotive force measuring device 400 of Experimental Example 7 was produced in the same manner as in Experimental Example 5 except that this electrode was used as the first electrode 401 and the second electrode 402.

「起電力差の評価」
第1の電極401と第2の電極402の間に温度差を設けて、その温度差と、第1の電極401と第2の電極402の間の熱起電力差を実測した。
結果を図14に示す。
図14の結果から、電気化学ゼーベック係数が−0.70mV/Kであることが分かった。
"Evaluation of electromotive force difference"
A temperature difference was provided between the first electrode 401 and the second electrode 402, and the temperature difference and the thermoelectromotive force difference between the first electrode 401 and the second electrode 402 were measured.
The results are shown in FIG.
From the results of FIG. 14, it was found that the electrochemical Seebeck coefficient was −0.70 mV / K.

[実験例8]
「熱起電力測定装置の作製」
LiCoO粉末としては、原料酸化物を混合し、空気中で900℃にて、10時間焼成することにより得られたものを用いた。
LiCoO粉末と、ポリフッ化ビニリデンと、ケッチェンブラックとを、質量比で、8:1:1で混合し、その混合物を、アルミニウム電極板上に塗布して塗膜を形成し、その塗膜を乾燥して、アルミニウム電極板上にLiCoOを含む電極合剤層を有する電極を得た。この電極を第1の電極401および第2の電極402として用いた。
電解質403としては、過塩素酸リチウム濃度が1mol/Lのエチレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶液を用いた。
これらの第1の電極401、第2の電極402および電解質403を用いこと以外は実験例5と同様にして、実験例8の熱起電力測定装置400を作製した。
[Experimental Example 8]
"Manufacturing of thermoelectromotive force measuring device"
As the Li x CoO 2 powder, a powder obtained by mixing a raw material oxide and firing in air at 900 ° C. for 10 hours was used.
Li x CoO 2 powder, polyvinylidene fluoride, and Ketjen black are mixed at a mass ratio of 8: 1: 1, and the mixture is applied onto an aluminum electrode plate to form a coating film. The coating film was dried to obtain an electrode having an electrode mixture layer containing Li x CoO 2 on an aluminum electrode plate. This electrode was used as the first electrode 401 and the second electrode 402.
As the electrolyte 403, a mixed solution of ethylene carbonate and diethyl carbonate having a lithium perchlorate concentration of 1 mol / L was used.
The thermoelectromotive force measuring device 400 of Experimental Example 8 was produced in the same manner as in Experimental Example 5 except that the first electrode 401, the second electrode 402, and the electrolyte 403 were used.

「起電力差の評価」
第1の電極401と第2の電極402の間に温度差を設けて、その温度差と、第1の電極401と第2の電極402の間の熱起電力差を実測した。
結果を図15に示す。
図15の結果から、電気化学ゼーベック係数が1.0mV/K(x=1.0)であることが分かった。
"Evaluation of electromotive force difference"
A temperature difference was provided between the first electrode 401 and the second electrode 402, and the temperature difference and the thermoelectromotive force difference between the first electrode 401 and the second electrode 402 were measured.
The results are shown in FIG.
From the results of FIG. 15, it was found that the electrochemical Seebeck coefficient was 1.0 mV / K (x = 1.0).

「実験例9」
「電気化学セルの作製」
図2に示す電気化学セル100を用いて、電極の熱起電力を測定した。
LiCo[Fe(CN)0.9からなる薄膜を、電解析出法により、ITO電極板上に形成し、ITO電極板上にLiCo[Fe(CN)0.9からなる電極層を有する電極を得た。この電極を第1の電極101とした。
第2の電極102としては、金属リチウムを用いた。
電解質103としては、過塩素酸リチウム濃度が1mol/Lのエチレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶液を用いた。
これらの第1の電極101、第2の電極102および電解質103を用いて、実験例9の電気化学セル100を作製した。
"Experimental Example 9"
"Preparation of electrochemical cell"
The thermoelectromotive force of the electrode was measured using the electrochemical cell 100 shown in FIG.
A thin film consisting of Li x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9 was formed on the ITO electrode plate by the electrolytic precipitation method, and Li x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9 was formed on the ITO electrode plate. An electrode having an electrode layer made of the above was obtained. This electrode was designated as the first electrode 101.
As the second electrode 102, metallic lithium was used.
As the electrolyte 103, a mixed solution of ethylene carbonate and diethyl carbonate having a lithium perchlorate concentration of 1 mol / L was used.
Using these first electrode 101, second electrode 102, and electrolyte 103, the electrochemical cell 100 of Experimental Example 9 was prepared.

「起電力の評価/格子定数の評価」
実験例1と同様にして、実験例9の電気化学セルの放電曲線の温度依存性を評価した。
放電曲線を測定した結果を図16に示す。図16において、横軸のxは、LiCo[Fe(CN)0.9のxを示す。すなわち、横軸のxは、LiCo[Fe(CN)0.9におけるLi濃度(モル比)を示す。
図16において、低スピン相(LS)と高スピン相(HS)において、約0.1Vの起電力の変化がある理由は、LiCo[Fe(CN)0.9が構造相転移しているからである。
また、LiCo[Fe(CN)0.9におけるLi濃度と格子定数との関係を評価した。
評価の手順は次の通りである。
各xにおいて、グローブボックス内で電気化学セルを解体し、LiCo[Fe(CN)0.9粉末をキャピラリーに封入した。放射光X線を光源として、X線回折パターンを測定した。得られた回折パターンを回折角2θから、ブラックの式(2dsinθ=λ:dは面間隔、λはX線の波長)を用いて格子定数を決定した。
結果を図17に示す。図17において、横軸のxは、LiCo[Fe(CN)0.9のxを示す。すなわち、横軸のxは、LiCo[Fe(CN)0.9におけるLi濃度(モル比)を示す。
図17の結果から、低スピン相(LS)から高スピン相(HS)へ相転移すると、格子定数が0.2Å(0.02nm)程度大きくなることが分かった。
"Evaluation of electromotive force / evaluation of lattice constant"
In the same manner as in Experimental Example 1, the temperature dependence of the discharge curve of the electrochemical cell of Experimental Example 9 was evaluated.
The result of measuring the discharge curve is shown in FIG. In FIG. 16, x on the horizontal axis represents x of Li x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9 . That is, x on the horizontal axis indicates the Li concentration (molar ratio) at Li x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9.
In FIG. 16, the reason why there is a change in electromotive force of about 0.1 V between the low spin phase (LS) and the high spin phase (HS) is that Li x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9 is the structural phase transition. Because it is.
In addition, the relationship between the Li concentration and the lattice constant at Li x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9 was evaluated.
The evaluation procedure is as follows.
At each x, the electrochemical cell was disassembled in the glove box and Li x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9 powder was encapsulated in the capillary. The X-ray diffraction pattern was measured using the synchrotron radiation X-ray as a light source. The lattice constant of the obtained diffraction pattern was determined from the diffraction angle 2θ using the black equation (2dsinθ = λ: d is the plane spacing and λ is the wavelength of the X-ray).
The results are shown in FIG. In FIG. 17, x on the horizontal axis represents x of Li x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9 . That is, x on the horizontal axis indicates the Li concentration (molar ratio) at Li x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9.
From the results shown in FIG. 17, it was found that the lattice constant increases by about 0.2 Å (0.02 nm) when the phase transition from the low spin phase (LS) to the high spin phase (HS) occurs.

「実験例10」
「電気化学セルの作製」
図2に示す電気化学セル100を用いて、電極の熱起電力を測定した。
NaCo[Fe(CN)0.9からなる薄膜を、電解析出法により、ITO電極板上に形成し、ITO電極板上にNaCo[Fe(CN)0.9からなる電極層を有する電極を得た。この電極を第1の電極101とした。
第2の電極102としては、金属ナトリウムを用いた。
電解質103としては、過塩素酸リチウム濃度が1mol/Lのエチレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶液を用いた。
これらの第1の電極101、第2の電極102および電解質103を用いて、実験例9の電気化学セル100を作製した。
"Experimental Example 10"
"Preparation of electrochemical cell"
The thermoelectromotive force of the electrode was measured using the electrochemical cell 100 shown in FIG.
A thin film consisting of Na x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9 was formed on the ITO electrode plate by the electrolytic precipitation method, and Na x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9 was formed on the ITO electrode plate. An electrode having an electrode layer made of the above was obtained. This electrode was designated as the first electrode 101.
As the second electrode 102, metallic sodium was used.
As the electrolyte 103, a mixed solution of ethylene carbonate and diethyl carbonate having a lithium perchlorate concentration of 1 mol / L was used.
Using these first electrode 101, second electrode 102, and electrolyte 103, the electrochemical cell 100 of Experimental Example 9 was prepared.

「格子定数の評価/Na濃度の温度依存性の評価」
実験例9と同様にして、実験例10のNaCo[Fe(CN)0.9のNa濃度と格子定数との関係を評価した。
結果を図18に示す。図18において、横軸のxは、NaCo[Fe(CN)0.9のxを示す。すなわち、横軸のxは、NaCo[Fe(CN)0.9におけるNa濃度(モル比)を示す。
図18の結果から、低スピン相(LS)から高スピン相(HS)へ相転移すると、格子定数が0.2Å(0.02nm)程度大きくなることが分かった。
また、NaCo[Fe(CN)0.9におけるNa濃度と温度との関係を評価した。
評価の手順は次の通りである。
各xにおいて、グローブボックス内で電気化学セルを解体し、NaCo[Fe(CN)0.9粉末をキャピラリーに封入した。放射光X線を光源として、X線回折パターンを測定した。測定温度を100K(−173℃)と300K(27℃)とした。得られた回折パターンを回折角2θから、ブラックの式(2dsinθ=λ:dは面間隔、λはX線の波長)を用いて格子定数を決定した。
結果を図19に示す。図19において、横軸のxは、NaCo[Fe(CN)0.9のxを示す。すなわち、横軸のxは、NaCo[Fe(CN)0.9におけるNa濃度(モル比)を示す。
図19の結果から、200Kを境にして、低スピン相(LS)から高スピン相(HS)へ相転移することが分かった。この相転位により、約0.1Vの起電力の変化があることが期待される。
"Evaluation of lattice constant / Evaluation of temperature dependence of Na concentration"
In the same manner as in Experimental Example 9, the relationship between the Na concentration of Na x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9 of Experimental Example 10 and the lattice constant was evaluated.
The results are shown in FIG. In FIG. 18, x on the horizontal axis represents x of Na x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9 . That is, x on the horizontal axis indicates the Na concentration (molar ratio) at Na x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9.
From the results shown in FIG. 18, it was found that the lattice constant increases by about 0.2 Å (0.02 nm) when the phase transition from the low spin phase (LS) to the high spin phase (HS) occurs.
Moreover, the relationship between the Na concentration and the temperature at Na x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9 was evaluated.
The evaluation procedure is as follows.
In each x, dismantled electrochemical cell in a glove box filled with Na x Co [Fe (CN) 6] 0.9 powder capillary. The X-ray diffraction pattern was measured using the synchrotron radiation X-ray as a light source. The measurement temperatures were 100 K (-173 ° C) and 300 K (27 ° C). The lattice constant of the obtained diffraction pattern was determined from the diffraction angle 2θ using the black equation (2dsinθ = λ: d is the plane spacing and λ is the wavelength of the X-ray).
The results are shown in FIG. In FIG. 19, x on the horizontal axis represents x of Na x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9 . That is, x on the horizontal axis indicates the Na concentration (molar ratio) at Na x Co [Fe (CN) 6 ] 0.9.
From the results shown in FIG. 19, it was found that the phase transition from the low spin phase (LS) to the high spin phase (HS) occurs at the boundary of 200 K. It is expected that there will be a change in electromotive force of about 0.1 V due to this phase transition.

[実験例11]
「電気化学セルの作製」
図2に示す電気化学セル100を用いて、電極の容量と放電電圧の関係を評価した。
P2−NaCoO粉末としては、原料酸化物を混合し、空気中で700℃にて、24時間焼成することにより得られたものを用いた。
P2−NaCoO焼成粉末と、ポリフッ化ビニリデンと、ケッチェンブラックとを、質量比で、8:1:1で混合し、その混合物を、アルミニウム電極板上に塗布して塗膜を形成し、その塗膜を乾燥して、アルミニウム電極板上にP2−NaCoOを含む電極合剤層を有する電極を得た。この電極を第1の電極101とした。
第2の電極102としては、金属ナトリウムを用いた。
電解質103としては、過塩素酸ナトリウム濃度が1mol/Lのプロピレンカーボネート溶液を用いた。
これらの第1の電極101、第2の電極102および電解質103を用いて、実験例11の電気化学セル100を作製した。
[Experimental Example 11]
"Preparation of electrochemical cell"
Using the electrochemical cell 100 shown in FIG. 2, the relationship between the capacitance of the electrode and the discharge voltage was evaluated.
As the P2-Na x CoO 2 powder, a powder obtained by mixing a raw material oxide and firing in air at 700 ° C. for 24 hours was used.
P2-Na x CoO 2 calcined powder, polyvinylidene fluoride, and Ketjen black are mixed at a mass ratio of 8: 1: 1, and the mixture is applied onto an aluminum electrode plate to form a coating film. Then, the coating film was dried to obtain an electrode having an electrode mixture layer containing P2-Na x CoO 2 on an aluminum electrode plate. This electrode was designated as the first electrode 101.
As the second electrode 102, metallic sodium was used.
As the electrolyte 103, a propylene carbonate solution having a sodium perchlorate concentration of 1 mol / L was used.
Using these first electrode 101, second electrode 102, and electrolyte 103, the electrochemical cell 100 of Experimental Example 11 was prepared.

「電極の容量と放電電圧の関係を評価」
実験例11の電気化学セルの電極の容量と放電電圧の関係を評価した。
評価の手順は次の通りである。
ケース104全体の温度を35℃または55℃に制御し、この状態で、第1の電極101から第2の電極102に電流を流して、第1の電極101と第2の電極102の間に生じた起電力を測定した。
結果を図20に示す。図20において、横軸のxは、P2−NaCoOのxを示す。すなわち、横軸のxは、P2−NaCoOにおけるNa濃度(モル比)を示す。
図20において、x=1/2と2/3において、起電力が大きく変化している理由は、P2−NaCoOが構造相転移しているからである。
計算から予測されるx=1/2の場合のP2−NaCoOにおけるナトリウムイオン(Na)の配列を図21に示す。また、計算から予測されるx=2/3の場合のP2−NaCoOにおけるナトリウムイオンの配列を図22に示す。図21および図22において、Na1はコバルト原子直上に位置し、Na2はコバルト原子隙間の上に位置する。また、図21および図22において、xは、P2−NaCoOのxを示す。すなわち、xは、P2−NaCoOにおけるNa濃度(モル比)を示す。
このナトリウムイオンの配列により、起電力が大きく変化する。100℃〜200℃程度の高温において、ナトリウムイオンの配列が消失すると期待される。
また、X線回折により、27℃、127℃および227℃にて、P2−Na0.59CoOの結晶構造を評価した。結果を図23に示す。図23の結果から、指数を付したNaの秩序に関するピークが、227℃で消失していることが確認された。
以上のことから、P2−NaCoOの温度上昇に伴う構造相転移により、巨大な起電力を期待できる。
"Evaluating the relationship between electrode capacitance and discharge voltage"
The relationship between the capacitance of the electrode of the electrochemical cell of Experimental Example 11 and the discharge voltage was evaluated.
The evaluation procedure is as follows.
The temperature of the entire case 104 is controlled to 35 ° C. or 55 ° C., and in this state, a current is passed from the first electrode 101 to the second electrode 102 to be between the first electrode 101 and the second electrode 102. The generated electromotive force was measured.
The results are shown in FIG. In FIG. 20, x on the horizontal axis represents x of P2-Na x CoO 2 . That is, x on the horizontal axis indicates the Na concentration (molar ratio) in P2-Na x CoO 2.
In FIG. 20, the reason why the electromotive force changes significantly at x = 1/2 and 2/3 is that P2-Na x CoO 2 undergoes a structural phase transition.
The arrangement of sodium ions (Na + ) in P2-Na x CoO 2 when x = 1/2 predicted from the calculation is shown in FIG. In addition, the arrangement of sodium ions in P2-Na x CoO 2 when x = 2/3 predicted from the calculation is shown in FIG. In FIGS. 21 and 22, Na + 1 is located directly above the cobalt atom and Na + 2 is located above the cobalt atom gap. Further, in FIGS. 21 and 22, x indicates x of P2-Na x CoO 2 . That is, x indicates the Na concentration (molar ratio) in P2-Na x CoO 2.
The electromotive force changes greatly depending on the arrangement of the sodium ions. It is expected that the sodium ion sequence disappears at a high temperature of about 100 ° C. to 200 ° C.
In addition, the crystal structure of P2-Na 0.59 CoO 2 was evaluated at 27 ° C., 127 ° C. and 227 ° C. by X-ray diffraction. The results are shown in FIG. From the results of FIG. 23, it was confirmed that the peak related to the order of Na with an index disappeared at 227 ° C.
From the above, a huge electromotive force can be expected due to the structural phase transition accompanying the temperature rise of P2-Na x CoO 2.

本発明の熱発電素子は、設置型熱発電機、モバイル発電機、ハイブリッド太陽エネルギー発電機等として利用可能である。 The thermoelectric generator of the present invention can be used as a stationary thermoelectric generator, a mobile generator, a hybrid solar energy generator, or the like.

1・・・熱発電素子、2・・・第1の電極、3・・・第2の電極、4・・・電解質、5・・・ユニット、6…集電極、7・・・セパレータ、8・・・リード線、9・・・ラミネートフィルム。 1 ... Thermoelectric element, 2 ... 1st electrode, 3 ... 2nd electrode, 4 ... Electrolyte, 5 ... Unit, 6 ... Collecting electrode, 7 ... Separator, 8 ... Lead wire, 9 ... Laminated film.

Claims (6)

第1の電極と第2の電極が、単一の電解質を介して対向してなる熱発電素子であって、
前記第1の電極および前記第2の電極は、同一の金属イオンが可逆的に出入りする材料を含み、
前記第1の電極と前記第2の電極は互いに異なる前記材料を含み、
素子全体を温度変化させて、前記第1の電極と前記第2の電極の温度を上昇または下降させて、前記第1の電極に負及び正のいずれか一方の起電力を生じさせるとともに、前記第2の電極に前記第1の電極とは異なる他方の起電力を生じさせることにより発電することを特徴とする熱発電素子。
A thermoelectric element in which the first electrode and the second electrode face each other via a single electrolyte.
The first electrode and the second electrode contain a material in which the same metal ion reversibly enters and exits.
The first electrode and the second electrode contain said materials that are different from each other.
The temperature of the entire element is changed to raise or lower the temperature of the first electrode and the second electrode to generate either negative or positive electromotive force in the first electrode, and the above-mentioned heat generating elements, characterized by generating by producing different other electromotive force from the first electrode to the second electrode.
前記第1の電極は温度の上昇に伴って負の起電力を生じる材料Aを含み、前記第2の電極は温度の上昇に伴って正の起電力を生じる材料Bを含むことを特徴とする請求項1に記載の熱発電素子。 The first electrode contains a material A that generates a negative electromotive force as the temperature rises, and the second electrode contains a material B that generates a positive electromotive force as the temperature rises. The thermoelectric power generation element according to claim 1. 前記第1の電極は温度の上昇に伴って負の起電力を生じる材料Aまたは温度の上昇に伴って正の起電力を生じる材料Bを含み、前記第2の電極はアルカリ金属Cを含むことを特徴とする請求項1に記載の熱発電素子。 The first electrode contains a material A that produces a negative electromotive force as the temperature rises or a material B that produces a positive electromotive force as the temperature rises, and the second electrode contains an alkali metal C. The thermal power generation element according to claim 1. 前記材料Aは−20℃以上で負の起電力を生じる材料であり、前記材料Bは−20℃以上で正の起電力を生じる材料であることを特徴とする請求項2または3に記載の熱発電素子。 The material A is a material that generates a negative electromotive force at −20 ° C. or higher, and the material B is a material that generates a positive electromotive force at −20 ° C. or higher. Thermoelectric element. 前記第1の電極は温度の上昇に伴って構造相転移する材料Dを含み、前記第2の電極はアルカリ金属Cを含むことを特徴とする請求項1に記載の熱発電素子。 The thermoelectric generator according to claim 1, wherein the first electrode contains a material D that undergoes a structural phase transition with an increase in temperature, and the second electrode contains an alkali metal C. 前記第1の電極、前記第2の電極および前記電解質を有するユニットが、一方のユニットの前記第1の電極と、他方のユニットの前記第2の電極とが隣り合うように複数積層されてなることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱発電素子。 A plurality of units having the first electrode, the second electrode, and the electrolyte are laminated so that the first electrode of one unit and the second electrode of the other unit are adjacent to each other. The thermal power generation element according to any one of claims 1 to 5, characterized in that.
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