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熱バッテリー


猛暑の熱もためて寒くなったら利用できる「熱バッテリー」! 

フリーエネルギーにも劇的進展か!?

猛暑の夏だが、せっかくならこの暑さをどこかにためておいて寒くなったときに利用できないかと考えたとしても、もはや決してとっぴな発想ではないだろう。そして、実際にMITの研究チームは熱を貯蔵して使いたいときに放出させるコスト“0円”の夢のバッテリーを開発している。

使いたいときに使える“熱バッテリー”を開発

猛暑だけに冬が恋しくなるともいえるが、寒い冬場に手放せないという人も多いのが使い捨てカイロだろう。もちろん使い捨てカイロは時間がたてばその温かさは消失し、ゴミとして捨てられることになる。

もしも熱を貯蔵して好きなときに使える物質があれば使い捨てずに済むことになり、しかも蓄える熱は太陽熱や工場の廃熱などを利用するとなれば大いに省エネに貢献できる。

そして最先端の科学技術は熱を貯蔵する“熱バッテリー”の実現を可能にした。米・マサチューセッツ工科大学の研究チームは、熱を貯蔵して好きなタイミングで利用できる前代未聞のバッテリーを開発しているのだ。

例えばロウソクは炎の熱で溶けて液体になり、火を消せば徐々に冷えて再び固体に戻る。この現象は相転移(phase change)と呼ばれる変化だが、ロウソクの場合は熱によって液体になり、熱が奪われることで固体に戻ることになる。そして固体に戻る過程で奪われる熱を活用できれば、ある意味ではフリーエネルギーとなるのだが、熱すぎたり短時間で固まってしまったりとコントロールが難しいだろう。

せいぜい“SMプレイ”で活用するのが関の山かもしれない(!?)。

だがMITの研究チームは液体になることで熱を貯蔵し、紫外線と可視光線をいわば“スイッチ”にして、いつでも好きなときに熱を放出する相転移物質の開発に成功した。いわば“熱バッテリー”である。

光を当てることで“スイッチ”が作動

研究チームは有機的な相転移物質であるトリデシル酸(tridecylic acid)をベースに、そこへ、アゾベンゼン(azobenzene)を加えて“熱バッテリー”を開発した。

アゾベンゼンは光に晒されると光異性化と呼ばれる振る舞いを見せ、トリデシル酸を相転移させる“スイッチ”としての働きをするのだ。具体的には、例えば工場の廃熱などから熱を吸収した高い融解潜熱量のトリデシル酸が液体になり、その後に紫外線(365nm)を当てることで液体に含まれるアゾベンゼンが光異性化し、形態が変わることでトリデシル酸を液体のままでキープするのである。

こうして“熱バッテリー”に熱が貯蔵されたのだが、その熱を活用したいときには、今度は可視光線(青色LED光)を当てることでアゾベンゼンが再び光異性化して前の形態に戻ることで、トリデシル酸が徐々に固体になり熱が放出されるのだ。つまりトリデシル酸に含まれるアゾベンゼンが紫外線と異なる光を浴びることでバッテリーの“スイッチ”になるのである。

研究チームは、この技術はさまざなな分野で活用できるものになるという。

カイロとしての活用はもちろん、料理の熱源や部屋の暖房といった用途にも適しているだろう。

「廃熱が活用できることでさまざまな可能性が開けていきます。工業の廃熱から太陽熱、さらには自動車の熱まで貯蔵できるのです」と研究を主導したジェフリー・グロスマン氏は語る。

この“熱バッテリー”が実際に製品化されるかどうかはまだ決まっていないようであるが、いろんな場所からタダで熱を拝借できる“使い捨てない”カイロとして登場するのはそれほど先のことではないのかもしれない。


熱共振器のバージョンアップ版と思えばいいでしょう!

大気中の温度変化を電力に変換する世界初の「熱共振器」をMITが発明

米マサチューセッツ工科大学(MIT)の研究プロジェクトは、温度の異なる物質が接しているときに熱を引き出したり、放出する力、すなわち“熱浸透率”に着目し、昼夜のサイクルで起こる大気中の温度変化を電力に変換する新たな手法を発明。この手法を活用し、「熱共振器」と呼ばれる小型デバイスを世界で初めて開発した。

・昼夜の気温変化を電力に変換

“熱浸透率”とは、「どれくらい速く、熱が素材を伝播するか」と「一定の素材にどれだけ多くの熱を蓄えることができるか」、つまり熱伝導と熱容量の特性を組み合わせたものだ。

温度変動を電力に変換するためには“熱浸透率”が最適化された素材を要することから、この「熱共振器」では、銅やニッケルでできた発泡素材を基盤とし、熱伝導率を高めるため、グラフェンでコーティング。

これを、さらに、特定の温度の範囲内で固体と液体との間で変化する“相変化物質”のひとつ「オクタデカン」に浸した。

「オクタデカン」が熱を保存し、グラフェンが熱伝導を速めることで、熱から電流を生成できるというわけだ。

プロトタイプによる実験では、昼夜の摂氏10度の気温差で、小型のセンサーや通信システムの電力をまかなうことのできる1.3ミリワットの電力を生成することに成功したという。

・新たな再生可能エネルギーとしての活用に期待

「熱共振器」が現時点で生成できる電力はまだ小さいものの、大気の温度変化から発電する仕組みであるため、日当たりや天候、風の短期的な変化に影響を受けないのが利点だ。

太陽光エネルギーや風力エネルギーを代替もしくは補完する、新たな再生可能エネルギーの発電手法として、注目されている。




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