第一年工作：
1. 利用高週波感應爐開發鎂錫矽熱電合金製程適合之熔煉時間、澆鑄溫度及高性能鎂錫矽熱電合金 配比。
2. 繼續導入工業用純鎂、矽晶圓廢料作為各批量熔煉原料，以期降低製作成本並符合廢棄物回收利 用之精神。
3. 驗證每爐次鎂錫矽合金之熱電性能確保再現性(ZT≧0.6@200℃與 ZT≧1@400℃)。
4. 建立最適合之火花電漿燒結條件利於銅電極及擴散阻障層與鎂錫矽熱電材料接合。
5. 完成 hW 級熱電模組組裝
D3:鎂錫矽熱電材料與銅電極間擴散阻障層建立
電子顯微鏡進行 SEM-BEI 分析如圖 10，(a)(c)為持溫 15 分鐘的試片，(b)(d)為持溫 5 分鐘的試片，
在微觀角度下界面處接合狀況也良好，但是在 675 °C 持溫 5 分鐘的條件下，Fe-Cr
alloys/Mg2Sn0.6Si0.385Sb0.015接合界面處相較 675 °C 持溫 15 分鐘的試片出現較多的微裂縫，推測為持溫 時間較短造成接合界面強度較低，慢切時刀片與試片間會產生拉應力進而造成微裂縫生成，圖 11 為 Cu/Fe-Cr alloys/Mg2Sn0.7Si0.285Sb0.015第二階段燒結持溫 15 分鐘的 SEM-Mapping，圖中可以看到 Cu 與 Fe-Cr alloys 在接合介面處有整齊的元素分布，而在 Fe-Cr alloys 與 Mg2Sn0.7Si0.285Sb0.015接合介面處，
Mg 元素、Sn 元素與鎂矽基熱電合金有整齊的元素分布，而 Si 元素會擴散至 Fe-Cr alloys 大約 40 μm 的擴散深度，因此後續將嘗試在 Fe-Cr alloys 上鍍一層 Cr 元素，以防止 Si 元素的擴散。
圖 10. Cu/Fe-Cr alloys /Mg2Sn0.7Si0.285Sb0.015降低第二階段持溫時間之 SEM-BEI image，
(a)(c)第二階段燒結持溫 15 分鐘，(b)(d)第二階段燒結持溫 5 分鐘
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圖 11. Cu/Fe-Cr alloys /Mg2Sn0.7Si0.285Sb0.015第二階段燒結持溫 15 分鐘之 SEM-Mapping
子計畫四：低溫微型有機朗肯系統之混合工質開發
本計畫預定完成之工作：
第一年工作：kW 級低溫微型混合工質渦捲式 ORC 系統設計與建置
1. kW 級低溫混合工質系統設計：根據熱力系統分析進行基本設計及細部設計。
2. kW 級低溫混合工質系統建置：運用上述之細部設計，採購相關零組件及感測器並建置系統。
3. 模組化機構設計：預計完成渦卷膨脹機基本測試。
1. 系統測試分析與討論
本計畫以 R134a 為工作流體進行基本測試，並根據系統穩態實驗數據中，對系統溫度、壓力、冷 媒流量及發電機轉速進行分析，如圖 12 所示，膨脹機與發電機輪俓比為 1:1.5 時，冷媒流量及發電機 轉速隨膨脹器壓力上升而增加，然而當工質泵操作於設計條件時，發電機轉速僅 800 rpm(膨脹器轉速 為 1280 rpm)，即使提高工質泵控制頻率也無法提高發電機轉速，導致該條件下之轉速無法超過感應 式發電機之額定轉速(1800 rpm)進行發電。此外，當 R134a 到達壓力 22 bar 時，其飽和溫度為 73.74℃，
但是由圖 13(左)可看出膨脹器在時間 28s 時的 Texp,in溫度為 84.4 ℃，已超過其飽和溫度，而由時間 23-28 s 發現冷媒流量也增加有限(此時幫浦頻率為 60 HZ 已達上限)。由於上述原因，故將膨脹機與發電機輪 俓比更改為 1:1，由圖 23(右)可得知(冷熱源之溫度分布如圖 3 所示)，膨脹器最高轉速 1300 rpm 發生 於泵浦頻率 50HZ 時，此條件下之膨脹器入口壓力為 1640 kPa，此外，當泵浦操作於頻率 50 HZ 時，
泵浦進出口最大壓差為 1100 kPa，此時冷媒流量為 0.23 kg/s (0.67m3/h)。
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圖 12 ORC 系統實驗數據分析趨勢圖(膨脹機與發電機輪俓比為 1:1.5)
圖 23 (左)幫浦頻率、膨脹機進入口溫度與壓力之關係，(右)冷媒流量與蒸發壓力之關係(膨脹機與發電 機輪俓比為 1:1)。
圖 34 冷熱源之溫度與時間之關係