電池・エネルギー材料
ある熱電材料の300 Kでのゼーベック係数が200 µV/K、電気伝導率が1.0×10⁵ S/m、熱伝導率が1.5 W/(m·K) である。無次元性能指数 ZT = S²σT/κ はどれに最も近いか。
- A約0.0027
- B約0.8
- C約4000
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正解：B. 約0.8
出力因子は S²σ = (200×10⁻⁶)² × 1.0×10⁵ = 4.0×10⁻⁸ × 1.0×10⁵ = 4.0×10⁻³ W/(m·K²) です。これに温度を掛けて熱伝導率で割ると、ZT = 4.0×10⁻³ × 300 / 1.5 = 0.8 になります。約0.0027 は温度 T を掛け忘れた値で、ZT は温度を含めて初めて無次元になります。約4000 はゼーベック係数を2乗し忘れた値です。室温付近で使われる Bi₂Te₃ 系の材料の ZT は約1で、ZT が大きいほど熱から電気への変換効率は高温側と低温側の温度で決まるカルノー効率に近づきます。