室溫下奈米合金粒子的熱電轉換技術 躍進實用階段

 

刊登日期:2022/12/27
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日本GCE Institute公司以其獨家奈米加工與設備技術,推進新發電機器的實用化。該公司所擁有的「Ambient Generator」技術係以奈米合金粒子進行發電,並試圖提升元件性能與大面積化,期實現適用於36℃體溫與25℃室溫條件下的實用性電源。目前已將奈米合金粒子的合成效率提升了100倍,並計畫建立連續合成系統,使生成效率更進一步提升10~100倍。未來可望應用於醫療、電子機器零件、觸媒等領域。
 
「Ambient Generator」為無需溫差的熱電轉換技術,係於兩個平板金屬電極間填滿奈米粒子的構造。高密度填充下,設備溫度愈高,輸出指數函數也隨之提升。由於電極間的功函數差對發電機制有幫助,並牽制奈米粒子本身的功函數,推測應有助於設備的高輸出化,研發團隊於是針對奈米粒子加強內部研發。
 
GCE Institute的奈米合金粒子係以獨家的雷射誘發成核法(Laser Induced Nucleation Method)製作,室溫、大氣壓下持續照射雷射可連續合成,製作容易。不含還原劑,塊狀(Bulk)時不會固溶的合金亦可精密控制並製作。表面修飾材與溶媒亦有一定程度的選擇性,目前有金-銀、金-白金、銠(Rh)-白金等合金的製造經驗。在某些條件下,即使不添加可讓奈米粒子穩定的分散材料,也能維持一定期間的穩定分散狀態。這種雷射合成奈米金屬粒子在未修飾的情況下,會形成穩定的膠態(colloid)分散液,可實現各式各樣的複合材料。
 
開發初期奈米粒子的生成效率為1mg/h,經過雷射光學相關、雷射能量密度的最佳化改良並導入雷射掃描系統,在今年8月成功達到100 mg/h的生成效率。今後將建立連續合成系統,預計2022年度中實現500~1,000 mg/h、2024年10,000 mg/h的目標。另外亦有將奈米合成粒子組裝進設備的相關研發正進行中。
 
目前GCE Institute已著手進行「Ambient Generator」8×8×0.7 mm的元件評估,並以封裝形態展開送樣。室溫25~30℃下可輸出0.1 μA。GCE Institute也正在試作50 mm的大面積元件與可因應高溫之開發,以滿足需數kW輸出與100~150℃高溫的需求。

資料來源: 化學工業日報 / 材料世界網編譯
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