National Research and Development Corporation, 바카라 커뮤니티 [Nakabachi Ryoji 회장] (이하 "AIST")Nanomaterials Research Division[연구 부서 책임자 사사키 테스시] 나노 박막 장치 그룹의 Mukoda Masakazu, Kirihara Kazuhiro, Mamoru Keisuke 최고 연구원 인 Mamoru Keisuke는 국가 연구 및 개발 기관, New Energy and Industric Development Agency (이하 이로 카이의 회장) (이하 Nedo)에서 일할 것입니다사용하지 않는 열 에너지의 혁신적인 활용 기술 연구 및 개발"프로젝트 (2013-2022)는 무선 통신 전원으로 사용될 수있는 바카라 게임 열전 전기 모듈을 개발하여 단순한 온도 열원에 배치하여 다른 쪽에서 자연스럽게 냉각되어 있습니다
바카라 게임 물질로 만든 열전 재료는 다양한 위치에서 상대적으로 저온 열을 전기로 변환하고이를 활용할 수있는 기능적 재료로 예상됩니다 그러나 지금까지 열원으로부터 전력을 얻기 위해 모듈 식 접근법이 사용될 때, 원래 특성을 입증 할 수없는 재료와 열산 핀과 같은 냉각 성분이 필요하다는 것과 같이 실질적으로 어려움을 겪었습니다 이번에 개발 된 바카라 게임 열전 전기 모듈은 가볍고 작고 매우 효율적이며 열 소산 핀과 같은 냉각 성분이 필요하지 않으며 저온 열원으로부터 생성 된 전력을 사용하여 무선 통신을 수행함으로써 유용한 것으로 입증되었습니다 이 모듈은 원료 및 제조 공정에 저렴한 바카라 게임 재료를 사용하므로 다양한 유형의 무선 센서 네트워크 장비를 사용할 수 있습니다iot전원 장치에 사용하면 IoT 장치의 사용이 증가 할 것으로 예상됩니다
이 기술에 대한 세부 사항은 국제 회의 "44 차 국제 회의 및 엑스포에 관한 44 차 국제 회의 및 엑스포 (ICACC 2020)"에서 발표 될 예정입니다 31 일
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| 그림 1 : 개발 된 천연 냉각 바카라 게임 열전 전기 모듈 및 무선 통신 모니터링 화면 |
IoT는 실시간으로 다양한 정보를 전달하는 IoT는 운송 산업에서 자율 주행, 농업, 임업 및 어업 산업의 현장 관리, 제조 산업의 장비 관리 및 인간 건강 관리 및 미래에 가속화 될 것으로 예상되는 기술입니다 또한 시장 규모는 2020 년에 8 조 엔을 초과 할 것으로 예상됩니다 (IDC Japan에 따르면) 무선 통신 기술은 IoT에 필수적이지만 통신이 무선이더라도 전원이 연결되어 있는지 여부는 무의미하므로 자체 지원 전원을 개발해야합니다
열을 직접 전기로 변환하는 열전 발전은 열원이있는 한 자체 지원 전원이되므로 충전 할 필요가없는 전원입니다 그러나 연구 개발 이력이있는 열전 재료는 무기 재료이며, 그 중 다수는 드문 요소를 사용하며 생산 비용과 에너지가 문제가되었습니다
바카라 게임 열전 재료200 ° C 이상의 고온에서는 사용할 수 없지만 저렴한 원자재, 제조 비용 및 제조 중 낮은 에너지 소비로 인해 주목을 받고 있습니다 따라서, AIST는 200 ° C 미만의 미사용 열을 효과적으로 사용하기 위해 고성능 바카라 게임 물질을 개발하며, 이는 상대적으로 낮은 온도에서 사용하기가 어렵습니다AIST : 열전 전환 성능이 높은 바카라 필승법성 폴리머 박막) 바카라 게임 열전 재료 평가를위한 기술을 개발하기 위해 개발되었습니다 (2019 년 3 월 7 일 NEDO 뉴스 릴리스,2019 년 3 월 7 일 Press 발표 Advanced Science and Technology Co, Ltd), 모듈화 및 기타 응용 프로그램을위한 기술 개발 (AIST : 20%에서 80%까지 밀폐 용기의 바카라 커뮤니티를)까지 일관되게 일하고 있습니다
바카라 게임 열전 재료는P 유형만 안정을 얻을 수 있으므로unileg 유형로 모듈을 만들어야합니다 이를 위해서는 바카라 게임 열전 재료의 고온 및 저온 부품을 금속 전도성 부재와 연결해야하지만,이 전도성 부재는 우수한 열전도율을 가지고있어 온도 차이를 만들기가 어렵다는 것을 발견했습니다 따라서, 우리는 전기 저항을 증가시키지 않고 얼마나 많은 열 저항을 증가시킬 수 있는지 반복적으로 고려했습니다
(1) 스택 모듈 개발
출력 밀도는 작은 영역에 많은 요소를 쌓아서 모여 모여 모입니다 그림 2는 내부 구조를 보여줍니다 50µm 두께의 바카라 게임 열전 재료pedot/pss우리는 50 필름과 99 Ni (Ni) 포일, 두께가 5µm 인 전도성 부재를 5µm 두께의 절연 폴리머 필름 (폴리 이미드 필름) 사이에 샌드위치하고 특성을 개선하는 적층 모듈을 제작했습니다
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| 그림 2 : 개발 된 모듈의 내부 구조 |
(2) 무선 센서의 전원으로 사용하는 시연
우리는 전도성 부재의 전기 저항을 증가시키지 않으면 서 열 저항을 증가시키는 방법을 시뮬레이션함으로써이를 설계했습니다 가능한 한 멤버들 사이의 전기 저항을 증가시키지 않으면 서 열 저항을 증가시키기 위해 열이 덜 흐르면 전기가 흐르고 전기 저항이 증가 할 것입니다)
그림 3은 설계 지침을 개략적으로 보여줍니다 열원이 낮 으면 고온 열원보다 모듈의 두 끝 사이에 온도 차이를 생성하는 것이 더 어렵 기 때문에 모듈 식 제품으로 만들 때 열 전도를 줄이는 것이 중요합니다 따라서, 우리는 PEDOT/PSS와 NI 사이의 접촉 전기 저항을 증가시키지 않으면 서 NI의 열전도율을 줄이는 새로운 설계를 만들었습니다 PEDOT/PSS와 NI 사이의 전기 저항을 방지하기 위해, 우리는 가능한 한 그림 3에서 A를 증가 시키려고하지만 A는 더 크면 열 전도가 클수록 온도 차이가 작을 수 있습니다 또한, Ni 자체의 전기 저항을 방지하기 위해, 우리는 그림 3의 B를 최대한 많이 증가시키고, B는 더 클수록 열 전도가 클수록 더 크다 따라서 A 및 B의 전기 및 열 저항을 시뮬레이션 할 때 각각 적절한 값이 있음을 발견했습니다 또한, 열원과 모듈 사이의 접촉을 고안하고, 모듈로 전달 된 열 효율을 개선하고, 열원 모듈에서 120 ° C의 열원 온도, 약 60µW/cm2의 출력 밀도 얻었습니다 이 전력은 무선 전송 장비를 구동하고 온도 및 습도 데이터를 전송하고 스마트 폰에서 모니터링하는 데 사용되었습니다 지금까지 바카라 게임 열전 재료의 데모 테스트에서 자연 냉각은 모듈이 온도에서 충분히 다른 것을 방지했으며, 열 소산 핀 및 방열판은 모듈에 냉각을 강제하기 위해 설치되었지만 에너지 (전기)를 소비하므로 바람직하지 않습니다 이 성과는 전 세계에서 처음으로 열원에 설치할 수있는 천연 냉각으로 바카라 게임 열전 모듈의 실질적인 사용을 가능하게했습니다
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| 그림 3 전기 및 열 저항에 대한 최적화 설계 지침 |
NEDO 및 AIST는 바카라 게임 열전 재료의 특성을 더욱 향상시키고 모듈 식 구조를 개선 할 것이며, 온도가 낮은 열원과 함께 사용할 수있는 바카라 게임 열전 전기 모듈을 지속적으로 설계하고 개발할 것입니다