【理系オタク】

夢の超電導、超高圧実験で再燃 冷却不要に迫る

電気が抵抗なく流れる超電導の分野で最近、研究者が色めき立っているでつ。

超高圧という特殊な条件下だが、これまでのように極低温に冷やさなくても超電導になる物質が見つかったでつ。

これに続いて長く夢見られてきた「室温超電導」を実現すれば、送電網や公共交通機関、大型医療機器などに大きな変革をもたらすと期待が膨らんでいるでつ。

新たな超電導物質の突破口を開いたのはドイツの有名な研究機関、マックスプランク研究所。

材料は硫化水素。

通常は気体だが、150万気圧という超高圧にすると金属になり、セ氏零下70度で超電導になったでつ。

最初の報告は2015年にあり、世界の超電導研究者を驚かせたでつ。

なかなか実現できない室温超電導がそう遠くない将来、可能になるかもしれないと再認識させられた成果。

とっぴな実験だったわけではないでつ

長い歴史のある金属の超電導研究で確立された標準的な「BCS理論」を基に1968年、「金属になった水素は高い温度で超電導になる可能性がある」という予測が生まれたでつ

04年には、水素を多く含む物質であれば高圧下で金属となり、高温で超電導になると推測する論文も発表。

マックスプランク研究所はそこを狙ったでつ

高圧にして冷やしながら超電導を調べるには特殊な装置が必要。

すり鉢形をした、最も硬いダイヤモンドを2個使い、小さな面を向かい合わせにして間に試したい物質を入れるでつ

上下から強い力を加えて物質を超高圧下に閉じ込め、人工的に金属のような結晶の構造を作りだすでつ

日本では唯一、大阪大学がこの実験ができる装置をもつでつ

世界を見渡しても10施設もないでつ

19年に入ってからも新しい成果が相次いでいるでつ

米ジョージワシントン大学を中心とするグループがランタンと水素の化合物を200万気圧で金属にすると零下13度ほどで超電導になったと報告。

今のところこれが最も高い超電導温度となっているでつ

水銀で初めて超電導現象が見つかった1911年、温度はこれ以上は下げられないという零下273度より4度ほど高い零下269度の極低温。

銅を含んだセラミックスが超電導になると盛り上がった86年から温度の上昇は続き、零下140度にまで到達。

東京工業大学が発見した鉄系の超電導物質も比較的高い温度で超電導になるでつが、現時点で零下217度が最高。

ランタンと水素の記録は飛び抜けているでつ

温度が低いほど冷却にかかるシステムは大きくなりコストも高くなるでつ

極低温にするためには最近価格が高騰している液体ヘリウムを使わなければいけないでつ

零下196度以上で超電導にできるようになれば、より安価な液体窒素を使えるようになるでつ

医療の診断に使われている磁気共鳴画像装置(MRI)や東京―名古屋間で運行を目指すリニア中央新幹線に代表されるように、液体ヘリウムで超電導を作りだす応用分野が増えているでつ

液体窒素による冷却で、より小型で安価にする要望は強いでつ

もし冷却が不要になれば、アフリカの砂漠地帯に太陽光発電を設置し、超電導の電線で日本など遠隔地に電気を送る夢のようなプロジェクトが実現できるでつ

このため材料研究者は冷却温度をできるだけ高く、可能ならば冷却不要で加工しやすい超電導物質を探索しているでつ

高圧下で金属になる水素系の物質は実用性からみると不利。

それでも研究者が注目する理由は、超電導を起こす仕組みを解明し、工業的にもっと利用しやすい材料で超電導を実現するのに役立てられると考えているため。

躍進著しい人工知能(AI)を使って目標達成を目指す研究も出てきたでつ

物質・材料研究機構の石河孝洋特別研究員は、水素と組み合わせるもう一つの元素は何が適しているのか、高圧の条件下でどの程度冷却すると超電導になるのかなどをAIを駆使して調べているでつ

高圧で超電導になる物質は60種類以上あると予測されているでつが、実際に合成して超電導を確認できたのは数件にとどまるでつ

有望な組み合わせの一つに水素とイッテルビウムがあがっており、何度で超電導になるのか、どの研究機関がそれを突き止めるのかが関心の的になっているでつ

超電導になる3つの元素の組み合わせを提案できるようにしたいと、世界で熱くなる超電導の新物質探索で独自の成果を目指しているでつ

はやぶさ2、予定通り着陸したでつ。

宇宙航空研究開発機構(JAXA)は11日午前、探査機「はやぶさ2」を予定通り小惑星「りゅうぐう」に着陸させると発表。

「さらなる挑戦のときが来た」と述べたでつ。

2月以来、2度目となる着陸の成功に期待を示したでつ

はやぶさ2は4月にりゅうぐうの地表に金属弾を衝突させ直径10メートルを超える人工クレーター(くぼ地)を形成してて、今回の着陸ではクレーターの周囲に飛び散った地中の砂や岩石の採取をめざすでつ

地球に持ち帰り、太陽系の成り立ちや生命誕生の謎について調べる計画今回の着陸に向け、はやぶさ2は10日午前にりゅうぐうへの降下を開始。

その後の工程は順調で、11日午前9時すぎにJAXAは着陸実行の最終判断を下したでつ

着陸は同10時18~58分ごろになる見通しで、早ければ同11時ごろに成否が判明。

人事を尽くして天命を待つ心境。

太陽系の歴史をつかみにいきましょうと述べたでつ。

はやぶさ2、降下開始 11日に小惑星へ再着陸

宇宙航空研究開発機構(JAXA)の探査機「はやぶさ2」は10日午前、小惑星「りゅうぐう」への2度目の着陸に向け、降下を始めた。待機中の高度20キロメートルから徐々に高度を下げ、11日午前10時すぎの着陸を予定する。人工的につくったクレーター(くぼ地)の近くに降り、地中にあった砂などの採取を目指す。はやぶさ2の小惑星探査は最後の正念場を迎える。

はやぶさ2は4月、金属弾をりゅうぐうの地表に撃ち込み、人工クレーターをつくることに成功した。着陸の目標地点はクレーターから20メートルほど離れた半径3.5メートルの円内に決まった。5月末に落とした着陸時の目印となる装置のすぐ近くで、地中の物質も十分に採取できるとみて目標地点に選んだ。着陸の障害となるような大きな岩がない比較的平らな場所で、クレーターをつくったときの衝突で飛び散った地中の砂や岩石が厚さ1センチメートルほど積もっているとみられる。

はやぶさ2は太陽電池パネルを広げると幅が約6メートルになる。2月の1度目の着陸では地表の砂や石を回収し、機体内に保管できたとみられる。2度目の着陸で機体が岩などにぶつかって損傷すれば、最初の着陸の成果を地球に持ち帰れなくなる恐れがある。JAXAは研究者らと協力し、地表の立体的な地図を作って慎重に着陸場所を検討。

はるか遠くの小惑星にいるはやぶさ2と地球との通信には往復で30分近くかかる。着陸の最終段階は自動運転に切り替わる。地球の管制室から指示を送ることは難しく、緊迫の時間が続く。

はやぶさ2は10日午前11時ごろ待機中の高度20キロから秒速40センチで降りていく。高度5キロからは秒速10センチに減速する。

11日午前10時ごろ、最初のヤマ場を迎える。高度30メートルから、あらかじめ5月末に落としておいた着陸の目印「ターゲットマーカ」を探す。光を反射する目印は「灯台」の役割を果たす。はやぶさ2は目印との位置関係から、2.6メートル離れた着陸目標地点を目指す。

目印を視野に捉えると、さらに高度8.5メートルまで接近。着陸用の姿勢に機体を傾けつつ、目印を視界の端に入れながら水平に移動し、ほぼ真下にある目標地点へと降りていく。着陸は早ければ午前10時18分ごろを予定するが、最大で40分ほど遅れる可能性があるという。

着陸時は筒状の装置を地表に押し付け、ほぼ同時に弾丸を発射。舞い上がった砂などを機体内のカプセルに回収し、すぐに上昇に転じる。12日には高度20キロの待機地点に戻る見通し。

はやぶさ2は1度目の着陸で舞い上がった砂ぼこりでカメラや高度計のレンズが曇り、精度が落ちた。チームは精度の低下を織り込み、目印を捉える高度を1度目の着陸より下げるなどの変更を加えた。

1回着陸に成功しているが、2度目ができるかはまだわからない。はやぶさ2にとって一番大きなヤマ場を迎えると話した。

かなり時間をかけ、用意周到に準備した。果敢に挑戦したいと力を込める。

小惑星の地中は太陽光や宇宙線による「風化」の影響を受けにくく、地表に比べて「新鮮な状態」にある。小惑星の地中の物質を採取できれば世界初の快挙だ。太陽系が誕生した46億年前の痕跡が残るとされ、太陽系の成り立ちなどに迫るための貴重な手がかりになると期待されている。

電解コンデンサーを全く使わない電源、機器の寿命長く

現在のあらゆる電気製品に不可欠な電解コンデンサーを全く使わない電源回路技術を開発。

電気自動車用充電器や蓄電システム、太陽光発電用パワーコンディショナー(パワコン)、インバーター式エアコン、発光ダイオード(LED)照明器具への搭載を見込。

電解コンデンサーは、特に高温下での寿命が短く、機器の寿命や故障頻度を決める主因となっているでつ。

電圧変換器(DC-DCコンバーター)の前段などに置く電圧平滑用コンデンサーをなくしたでつ。

代わりに、交流の変動を打ち消す電圧を供給する補償回路を採用し、この回路内で必要なコンデンサーの容量を大幅に減らした上で積層セラミックコンデンサーを使ったでつ。

既存の平滑用コンデンサーは、初めに交流の脈動を吸収してDC-DCコンバーターでの平滑の負荷を減らすでつ。

今回の技術では、補償回路で平滑をすべて担うでつ

平滑しきれない電圧変動は補償回路内に少し現れるため、これを積層セラミックコンデンサーで吸収。

電源回路に置く電圧平滑用コンデンサー。

交流を直流に変換するAC-DCコンバーターではDC-DCコンバーターの前段に電圧平滑用コンデンサー(DCバス電解コン)を置くでつ

直流を交流に変換するDC-ACコンバーターではDC-DCコンバーターの後段にコンデンサーを置くでつ。

既存の回路で交流100ボルト(V)などを直流に変換するには、一般に耐圧450V以上といった高耐圧で大容量の仕様が求められるでつ

高耐圧で体積当たりの静電容量が大きな製品が豊富なアルミニウム(Al)電解コンデンサーが採用

機器によっては、高さ10ミリメートル超の電解コンデンサーを10~20個搭載。

これをそのまま積層セラミックコンデンサーに置き換えると、2倍近くの体積が必要になって、現実的ではなかったでつ。

コストもかさむでつ

今回の補償回路に必要なコンデンサーの容量は、開発品の場合に既存の平滑用コンデンサーの約14%(合計50マイクロファラッド=μF)とわずか。

積層セラミックコンデンサーへの代替で増える体積やコストは抑えられるでつ

補償回路は、半導体によるスイッチング動作を使ったコンバーター回路を組み合わせたAPD(アクティブ・パワー・デカップリング)回路。

いくつかの実現手法がある中で交流の脈動の一部を補償する部分補償方式のSSC(シリーズ・スタックド・キャパシター)型を採用。

電解コンデンサーの部分を今回の回路で置き換えても、既存の電源回路の仕様を変更しなくても済むように設計今回の技術の課題はコスト。

試作品では、部材コストが既存品の10~30倍。

量産時には低コスト化が見込めるとはいえ、当面コスト差は埋まらないでつ

積層セラミックコンデンサーの容量単価が電解コンデンサーよりも高いことに加え、APD回路に次世代の半導体「窒化ガリウム(GaN)」を採用。

GaNは高速スイッチングが可能であり、コンデンサーの容量低減に効果。

今回、その目的で採用製品化時には、基本的には小型で長寿命という価値を認める顧客に高い価格で販売する意向。

ただし、コストを重視する顧客に対しては、積層セラミックコンデンサーを安価なフィルムコンデンサーに置き換えたり、GaN半導体を従来のシリコン(Si)半導体に置き換えたりすることを検討。

GaN半導体をSi半導体に置き換えるとAPD内のスイッチング周波数を下げざるを得ず、回路寸法は大きくなるでつ

CO2と水素でメタン合成で 「脱炭素」燃料の旗手に

太陽光発電などの再生可能エネルギーの余剰電力から都市ガスと同じ成分のメタンを作るメタネーション技術の研究が加速しているでつ。

メタネーション技術の試験装置を開発して実証運転を開始。

気候変動問題の高まりを受け、地球温暖化の原因となる二酸化炭素(CO2)を有効利用することで「脱炭素」社会に貢献できるという狙いがあるでつ。

2030年以降の脱炭素社会に向けて開発競争が激化メタネーションは、CO2と水素を触媒を介して反応させて天然ガスの主成分であるメタンを製造する技術。

フランスが1911年に発見したのがはじまり。

現在、実用化に向けて各国が開発を進めているのは「サバティエ反応」と呼ばれる技術がほとんど。

再エネなどから出た余剰電量を水電解装置にかけて水素を作り出し、専用のメタネーション装置にCO2を入れて発熱させてメタンを作る方式。

日本でも東北大学が1990年代に砂漠地帯でメガソーラーを使いサバティエ反応を用いたメタン合成に成功したのが最初。

気候変動対策が活気を帯びてきた近年、製造時に発生するCO2を使うエネルギー源として注目すでに国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)のプロジェクトとして、プラントを作り実証試験を始めたり、CO2の調達技術の検証試験をしたりしているでつ。

海外でもドイツのアウディ社がガス自動車向けのステーションに供出したり、フランスでは工業地帯で発生するCO2を利用したりするなど実用化に向けた動きが活発化しているでつ。

シンガポール科学技術庁傘下の化学工学研究所(ICES)と共同でメタンを製造するメタネーション技術の試験装置を開発。

メタネーション技術には水素とCO2をメタンに変える触媒が必要で、ICESとは触媒を共同開発。

試験装置はサバティエ反応でメタンを作り出すでつ。

まずはCO2が約1ノルマル立方メートルと水素4ノルマル立方メートルを反応させて1日当たり1ノルマル立方メートルのメタンを作り出すことができるでつ。

まだ製造量は少ないが商用化されるまでには増量する能力にしていくでつ。

同時に市場調査も実施しておりニーズに合わせた量を生産できるようするでつ。

一方で新たなメタネーション技術も模索されているでつ。

SOEC共電解メタン合成という方式で、燃料電池の型の一つであるSOFCと逆反応させる装置を使ってメタンを作り出でつ。

メタンの製造効率が60%程度と効率の面で課題が残るが、SOECの場合は装置が一つですみ、理論上は80%の製造効率まで上がるとされているでつ。

産業技術総合研究所などでも研究を開始する動きもあり、今後メタネーションの普及とともに研究開発も加速しそう。

20世紀初頭に発見された古びた技術だでつが、気候変動問題の高まりとともに再び脚光を浴びてきたでつ。

政府は地球温暖化の原因となるCO2を再利用する「カーボンリサイクル」を推し進めているでつ。

メタネーションはその中の有望技術に位置づけられているでつ。

6月発表の政府の温暖化対策の長期戦略でも、メタネーションにつながる要素技術等にイニシアチブをとることが求められてるでつ。

メタネーションの最大の利点は既存のガスパイプラインを利用して供給できるでつ。

新規投資が必要なのは、再エネの電源、電解装置、メタネーション設備程度。

国内の都市ガス地域では技術が確立すればすぐにでも供給できるでつ。

ただ原料コストの高さが課題。

まず水素の製造コストが高すぎるでつ。

今は1ノルマル立方メートル当たり数百円かかるでつが、これを最低10円台前半にしたいところ。

もう一つはCO2の調達方法。

多く出るところから安く調達する仕組みが必要。

CO2の回収・貯蔵(CCS)技術の確立が急がれるでつ。
政府もロードマップを6月に作成して2030年にはコストダウンを目標に掲げ、ガス管への挿入実証や販路の拡大などをもくろんでおり、実現に向けた政策面での支援も今後加速しそうでつ。

理系の典型でつなぁ~

オタリーマン読んでると完璧に理系の人だなぁ~

ごみ焼却炉の自動運転率を劇的に改善 AIでごみ認識

ごみ焼却炉の自動運転を人工知能(AI)で推進するでつ。

意外な用途でAIの社会実装を進めるでつ。

ごみ焼却施設におけるAI活用システムは、荏原環境プラントと共同で開発。

AIを活用し、ピットと呼ぶ集積所からごみを焼却炉に投入するクレーンの自動運転を目指したでつ。

ごみ焼却施設では、安定した状態でごみを焼却する必要があるでつ。

そのために、焼却炉への投入に適したごみの選別という事前作業が必要。

具体的には、燃焼や機器に悪影響を及ぼすごみの識別、投入に適さない破れていないごみ袋の識別といったもの。

従来のクレーン自動運転では投入するごみの「質」の変動が大きいため安定燃焼ができず、人間の目で24時間監視することが必要ごみの種類の識別、破れていないごみ袋の識別といった作業をAIに肩代わりさせる共同研究を始めたでつ。

ピット内に設置したカメラで撮影したごみの映像をディープラーニングによるモデルで解析し、ごみの種類や破れていないごみ袋を見分けるAI活用システムを開発。

このシステムの実証実験では、汚泥や剪定枝、ごみ袋などのゴミの種類を識別できるほか、50メートルプールほどの大きさのピット内にある破れていないごみ袋を検知できることが確認できたでつ。

人の目に代わる「ごみ識別AI」の完成。

すでにごみ識別AIを活用した自動クレーンシステムの運用を開始。

その効果は大きいでつ。

運転員の目による監視を必要としない自動運転時間は、従来のクレーン自動運転では全体の16%。

ごみ識別AIを活用した自動クレーンシステムでは89%にまで引き上げることができたでつ。

ディープラーニングの適用の仕方などについて、プラントと綿密なディスカッションを重ねて、ピクセル単位でごみの質を認識できるようになったでつ。

ごみ焼却施設の自動運転の実現は労働人口減少といった社会課題の解決につながるでつ。

AIの社会実装を推進していくでつ。

これまでもAIのビジネス現場への実装に取り組んできたでつ。

その1つがAIによる白黒映像の自動カラー化。

このソリューションはすでにテレビ放送で使われた実績があるでつ。

また、製造現場における高解像異常検知、衛星データ解析といった分野にも取り組んでいるでつ。

異常検知では検品時のカメラ画像から細かい傷やゆがみなどを検出し、不良品を判定。

衛星レーダー画像の解析では、海上を撮影したレーダー画像からオイル流出エリアを特定できるようにするでつ。

いずれも不良品やオイル流出は事例が少なく、学習データを多く集められないでつ。

技術とノウハウを活用して、少ない学習データから高い精度で特定できるAIを開発しているでつ。

例えば不良品の特定では、「多くの不良品の画像を集めてディープラーニングで学習する」という考え方を逆手に取って、「大量にある良品の画像からディープラーニングで『良品』の特徴を学び、良品には存在しない傷やゆがみを検出する」という手法を用いているでつ。

この発想により、定義していない未知の不良も見つけることができるようになったでつ。

事業展開を加速する考え。

1つ目は「事業の強化とソリューション提供の加速化」で、AIを活用した用途特化型のソリューションを製造業中心に提供するほか、AIと相性が良い事業領域への展開も見据えるでつ。

2つ目は「研究開発対象と環境の拡充」。

光学カメラ以外の赤外データや3Dモデルのデータ、時系列データなど、多様なデータの解析技術の獲得を目指すでつ。

3つ目は「優秀な人材の活用」で、採用強化、就業環境の整備などを見込むでつ。

AIを技術として磨くだけでなく、実際の世の中に役立つソリューションへと落とし込むための基盤を、第三者割当増資によって一層固めていくでつ。

雷どこで? 発生場所、センサーで測定

雷が光る時に発生する音波を検知する小型センサーを開発。

音波の軌跡をたどり雷の発生場所を特定。

フィリピンの首都マニラの市街地に配置して実証実験を始めたでつ。

集中豪雨が相次ぐ同国の防災に役立てるでつ

高知県でも実験。

5月、打ち上げに成功した民間ロケットに搭載した実績を武器に全国での実験を目指すでつ

箱形のセンサーは縦3センチ、横10センチ、奥行き12センチで重さ260グラムと小型軽量。

電池やバッテリーで動くでつ

雷が発する音波は人間には聞こえない低周波音。

この音波を検知するマイクをセンサーに内蔵し、音波の波長と音波の伝わる速さ(音速)を測定センサーを開発。

2020年3月までにセンサー50台をマニラの屋内施設や雨でぬれない場所に設置。

日本の気象庁の雨雲レーダーのような大規模投資を必要としない簡便性が評価今年5月末までにセンサーを22台置き実験を始めたでつ

どのように実験しているのか。

測定は音響学の手法によるでつ

まず地図や測量で雷の活動状況を知りたい場所を中心に正三角形を描くでつ

三角形の頂点がある場所にセンサーを1台ずつ設置。

マニラには22台あるのでそれらのうちの3台を組み合わせて三角形の頂点やがて雷が光ったらセンサー3台が低周波音を検知。

3台は検知後、音速に従い音波が1、2、3秒後に到達した地点を割り出すでつ

その後、付随するパソコン上の地図などに照らし合わせて1、2、3秒後に到達した地点を中心に3つの円を描くでつ

雷の音波は秒速約340メートルなので1秒後の円は半径約340メートルになるでつ

2、3秒後の円は次第に大きくなるでつ

すると3つの円が1点で交わる点が表れるでつ

そこが雷の光った場所となるでつ

これにより例えば地図上の1丁目1番地の上空300メートル周辺に光ったなどと、発生場所の範囲をかなり狭めることができるでつ。

今後、フィリピン側から実験データが送られてくるでつ

データを積み重ね雷の発生回数が多いエリアとそう多くないエリアが分かれば避雷針を効率的に設置したり、雷の発生回数と雨量の因果関係を比較し住民避難の初動につなげたりするでつ。

同様の実験を高知県大豊町で計画。

同町では昨年7月、集中豪雨で高知自動車道が被災。

高速道路沿いに点在する非常電話設置場所や民家の倉庫を使い今秋までにセンサーを10台設置。

日本は雨雲レーダーなど気象観測の手法が多彩。

事業所や工場といった特定の場所では小回りが利くでつ。

センサーの方に優位性があるでつ。

雷で所有地内の施設が被災した際の保険申請で役立つデータになるでつ。

小型センサーは5月、日本の民間企業として初めて打ち上げに成功したロケットに搭載。

センサーは宇宙に近い空気の薄い高層の大気中で、地上から発せられた低周波音を検知。

今までやったことのない実験で音波を検知したことで、センサーの性能が証明されたでつ

ロケットは「ホリエモンロケット」。

その話題性もセンサーの認知度向上につながると期待。

目標とする全国での実証実験に弾みがついているでつ

再生可能エネルギーで 都庁舎の電力を8月から実施、全体の8割に相当

東京都は、都庁本庁舎(東京・新宿)で使用する電力を8月1日から再生可能エネルギーに切替。

都は2050年までに二酸化炭素(CO2)排出量を実質ゼロにする計画。

まず自らが実践し、民間などの取り組みをリードしたい考え。

第一本庁舎の年間電力3千万キロワット時を切替。

第二本庁舎などを含めた新宿の本庁舎全体(3600万キロワット時)の8割に相当第一本庁舎の年間電力3千万キロワット時を切替。

第二本庁舎などを含めた新宿の本庁舎全体(3600万キロワット時)の8割に相当残りの2割の電力については新宿の地域冷暖房センターから調達してて、30年3月まで契約が残っているでつ。

そのため都は、都有地に太陽光発電を導入するなどで600万キロワット時の再生可能エネルギーを発電する計画を進めているでつ。

今回の契約と合わせ、実質的に再生可能エネルギーに完全移行する方針都は年内に「ゼロエミッション東京戦略」を策定。

電気自動車の普及など民間の環境対応を促すとともに、焼却時に温暖化ガスの発生につながるプラスチックの利用を削減するなど、庁舎内での活動にも取り組んでいるでつ。

CO2活用で研究組織

産業廃棄物と二酸化炭素(CO2)からコンクリートなどの原料となる炭酸塩を製造する技術の確立のため、共同で研究会を設立したと発表。

大気中に放出されているCO2を他の原料の製造に生かすことで、より低コストでCO2の排出削減を実現する狙い。

基礎研究などを経て2030年の商用化を目指すでつ。

CO2の分離、回収に加え、活用法も検討。

出光などのほかに、関連技術を研究する複数の大学も参加。

産業廃棄物からカルシウムやマグネシウムを抽出し、火力発電所や工場から排出されるCO2と反応させて、炭酸塩を製造。

今後2年をメドに基礎研究を行い、製造プロセスを確立。

千葉県に石炭・環境研究所を持つなど環境対策に力を入れるでつ。

北海道の出光の製油所で、分離・回収したCO2を地中に貯留する取り組み(CCS)も進めているでつ。

今回の研究ではCO2を原料に作った炭酸塩を売って収益化するため、CCSに比べてCO2の削減コストを実質的に削減できるとみているでつ。

炭酸塩の販売を手掛けており、研究会は製造から販売までのサプライチェーン(供給網)の構築をにらむでつ。

空気電池、動力に「軽さ革命」

従来のリチウムイオン電池よりもはるかに軽いという特徴を持ち、究極の畜電池とも呼ばれる「リチウム空気電池」の実用化が見えてきたでつ。

物質・材料研究機構は空気電池の研究で世界をリードし、充放電の回数を上げ、実用化に適した形にリチウム空気電池を改良。

ドローンや、あらゆるモノがネットにつながる「IoT」が進んだ2030年ごろには、リチウム空気電池が端末の動力源として使われているかもしれないでつ

都会の空をドローンが縦横無尽に飛び交うでつ

人々はサングラスのように装着したウエアラブル端末で行き先を調べたり、友人と会話を楽しむでつ

10年後には、こういった生活が当たり前になるかもしれないでつ

そんな小型で軽量な装置の動力源として働くのがリチウム空気電池。

最大の特徴は、軽さ。

リチウムイオン電池は、正極側ではコバルトなどの金属を、負極には炭素素材を利用してリチウムを保持。

これに対し、リチウム空気電池は正極側に金属ではなく多孔質の炭素材料を使い、リチウムと酸素の化学反応を利用。

負極側には金属リチウムを使うでつ

放電時は負極側でリチウム金属がリチウムイオンに変わり、正極側で酸素とリチウムイオンが反応して過酸化リチウムを作るでつ

レアメタルなどを使わず、またリチウム金属は非常に軽いでつ

そのためリチウム空気電池はエネルギー密度が非常に高いでつ

リチウムイオン電池に比べ、10倍以上高くできると計算されているでつ

1回の充電で長く使えるようになり、例えばリチウムイオン電池で約15分飛ぶドローンであれば、リチウム空気電池なら同じ重さで1時間以上は飛べるでつ

価格も安くなるという一方で、完全な実用化に向けては課題も残るでつ

その1つが電池の寿命。

充放電を繰り返すと、電解質の劣化や負極側でリチウムの析出が起こり、電池が壊れるでつ

現在は数十回が限界で、実用化には数百回の充放電に耐える必要があるでつ。

18年には正極にレアメタルを混ぜ、条件を整えて100回を超える充放電を達成。

電解液を改良すればさらに回数を増やせるとみているでつ

また将来の実用化に向けて、電池を使いやすい形に改良する研究も進めるでつ

電池として使うには、リチウム空気電池の層を積み重ねるでつが、その積層が密閉されると機能が落ちるでつ

セルの間に多孔質の材料を挟むことで、空気電池全体に酸素が行き渡るようにしたでつ

その後、セルを10枚積み重ねて充放電ができ、高エネルギー密度も維持できたでつ

リチウム空気電池は安全性や充電に時間がかかるなど、実用化への課題はまだ多いでつ

だけど、実現したときの社会への影響は大きいため、企業も注目。

そのためにもあと1~2年で数百サイクルに到達したいところ。

リチウムイオン電池が発売されてから20年以上がたち、電気自動車や蓄電池など幅広い用途に使われてきたでつ

一方で、エネルギー密度の限界や安全性の課題なども表面化。

リチウムイオン電池の欠点を補う次世代電池の開発が活発になっているでつ

リチウム空気電池の最初の論文が発表されたのは1996年。

過酸化リチウムを使った充放電が可能だと示されたでつ

ただ当時は1回の充放電で壊れてしまったでつ

そこからおよそ15年間は充放電の回数が全く伸びず、研究は下火になっていたでつ

次の革新は10年代に入ってから。新たな電解液を探す研究が始まったでつ

するとすぐに20回を超える充放電が可能になったでつ

そこから世界で研究が活発になり、米やEUなどで相次いで大型プロジェクトが始動。

日本でも13年に国家プロジェクトが始まったでつ

数年間で充放電は100回近くまで伸び、実用化への道筋が見えてきたでつ

ただ実際にあらゆる場面で使うレベルの充放電を可能にするには、もう一つ大きな壁を越えなければいけないでつ

今後はなぜ電池の性能が落ちるかを調べる基礎研究も重要になるでつ。

いよいよ実用化を見据えた研究開発が熾烈になってくるでつ。

自己修復する電極材 蓄電池の長寿命化へ

2019年5月16日、電力を蓄えることで安定な構造に変化する「自己修復能力」を持つ電極材料を発見したと発表。

充電するごとに自己修復を繰り返すため性能が落ちないことから、充電が可能な蓄電池の長寿命化につながると期待。

蓄電池は電極材料からイオンが脱離することで電力貯蔵が行われ、より多くのイオンを電極材料から脱離させると多くの電力を貯蔵できるでつ。

しかし、一般に利用される電極材料は、多くのイオンを脱離すると不安定になって構造が変化(破壊)し、性能が大幅に劣化することが知られているでつ。

今回、電極材料のナトリウム含有層状酸化物「Na2MO3」(Mは遷移金属、今回はRu)を充電(ナトリウムイオンが脱離)すると積層欠陥と呼ばれる構造の乱れが徐々に消失し、完全に充電すると全く構造の乱れがない状態まで自己修復されることを見出したでつ

また、この自発的な自己修復は、充電と放電を繰り返した後にも生じることが分かったでつ

充電過程における構造変化を放射光X回析で詳細に調べたところ、ナトリウムイオンが脱離した後に生じる空孔と構造中に残存するナトリウムイオンとの間で強いクーロン引力が生まれることが重要な役割を果たしていることがわかったでつ

イオンと空孔が強く引き合うことで、乱れのない構造へと自発的に変化していたでつ

今回の研究成果は、5月16日付の英国学術誌「Nature Communications」電子版に掲載されたでつ

また、研究成果の一部は、日本学術振興会科学研究費補助金特別推進研究(No.15H05701)による支援。

日本のナトリウム型高速炉、開発存続の瀬戸際

1960年代から続いてきた日本のナトリウム型高速炉技術の研究開発が存続の瀬戸際に立っているでつ。

経済産業省は4月、高速炉や小型炉を含めた次世代原子力の研究開発を支援するため事業の公募を始めたでつ。

補助額は計6.5億円とわずかだが、金額よりも重要なのはナトリウム型高速炉の開発だけを独占的に支援しないという国の意図が今回の公募方式の採用で見えてきたでつ。

ナトリウム型高速炉の実用化は日本の「国策」だったでつ

科学技術庁(現文部科学省)が所管していた日本原子力研究開発機構などが高速増殖炉実験炉「常陽」や原型炉「もんじゅ」などの開発に携わってきたでつ

投じた額はもんじゅだけで1兆円を超える国と二人三脚で開発が進められてきたでつ

だけど2016年、政府はもんじゅの廃炉を決定。

さらに経産、文科両省が18年12月にまとめた高速炉開発の方針を示す「戦略ロードマップ」では、高速炉の重要性は強調しながらも「民間の創意工夫を生かした研究体制」を推進するとし、国の関与を後退高速炉は使用済み核燃料を再利用して発電する原子炉。

高速中性子を使って核分裂反応を起こさせ、核燃料を増殖することや、放射性廃棄物の毒性を軽減できるでつ

ナトリウム型高速炉は核燃料の冷却剤として、通常の原発で使う軽水ではなく液体金属ナトリウムを使用するでつ

フランスの「スーパーフェニックス」やロシアの「BN-1200」もこの方式を採用世界各国がナトリウムを採用した理由は、軽水よりも中性子を通しやすく、核燃料とより反応させて多くの燃料の増殖などが可能。

沸点が高いため軽水炉のように高圧に耐える構造にする必要もないことも挙げられるでつ

もんじゅでは約1700トンのナトリウムを使用していたまた日本の国策となった理由は資源の乏しい日本がウランから得た核燃料を増殖できれば、エネルギー自給率が大幅に改善する「夢の技術」だったからでつ。

だけど旧ソ連圏の市場開放や採掘技術の向上によりウラン需給が大幅に改善したため、現在は「増殖」よりも放射性廃棄物の減容効果が盛んに強調されているでつ

だけど克服が難しい技術的な課題があったでつ

ナトリウムは水や空気に触れると爆発する性質があり、取り扱い方法が確立できなかったでつ

スーパーフェニックスもナトリウム型が一因で、廃炉に追い込まれたでつ

当の日本のもんじゅも95年のナトリウム漏洩事故以降、まともに稼働できずに廃炉となったでつ

日本側の最大の誤算だったのは、フランスが18年11月に同じナトリウム型高速炉の実用化を目指す高速炉実証炉「アストリッド計画」の事実上の凍結を日本に通達してきたこと。

日本はもんじゅの廃炉の代替として原子力大国であるフランスの高速炉計画に託してきたでつ

アストリッドがあるからもんじゅを廃炉にしても大丈夫だ、というのが当時の政府の考え。

アストリッド計画には、もんじゅの知見も生かせるとしていたでつ

だけど計画の凍結後、フランス側はナトリウム型高速炉を今後、どのように開発するのか方針を日本側に明らかにしていないでつ

政府は現在、アストリッド計画に年間約40億~50億円を支出。

だけどフランス側の対応次第では20年度以降は予算が計上されるか不透明な状況。

さらに「アストリッドが頓挫すれば、ナトリウム型高速炉も他の技術と競い合って公募に応募することになる」とも断言。

18年11月に経産省と文科省が開いた高速炉開発に関する会議では「これまで蓄積してきた技術の観点から、ナトリウム冷却炉の技術成熟度が最も高い。実現性が一番高い炉だ」と開発継続に意欲を示したでつ

でもこれまでのような政府からの全面的なバックアップがなくなれば、民間企業として事業の採算性を見極める必要がでてくるでつ

民間ジェット機「三菱リージョナルジェット(MRJ)」などの他事業でさらなる巨額の開発費用がかかれば、今後のナトリウム型高速炉の開発を縮小する可能性も否定できないでつ

そして三菱重工が開発継続を断念した時点で莫大な資金的、人的資源を投じてきたナトリウム型高速炉開発の日本独自の実用化が事実上、終焉(しゅうえん)することになると言っていいでつ

経産省が新たに期待をかけるのがナトリウムを使用しないRBWRと呼ばれる軽水炉型の高速炉。

RBWRは既存の原発の発展型で水を冷却用に使うが、燃料棒の密度を高くすることで中性子への反応性を高めたとされるでつ

技術の確立しないナトリウム型よりも実用化は期待できるといううたい文句。

18年10月の会議では日立側は「冷却材・減速材が軽水であり、取り扱い実績が豊富だ」と強調。

「公募に応じることを期待する」と政府関係者は明かすでつ

資源が乏しい日本が原子力の「夢」に希望をかけた政策自体は理解できるでつ

だけど巨額費用をかけたナトリウム型高速炉の実用化という半世紀にわたる国家プロジェクトがなぜ頓挫しかけているか、きちんとした説明が必要になるでつ。

無燃料ロケット、電磁波で飛ばす

米国の宇宙船アポロ11号の月面着陸から今年で半世紀。

今や国内外の企業が商業用ロケットのコスト削減を競うでつ。

東京大学などのグループは物資を宇宙に大量輸送する未来を見据え、従来のロケットとは全く異なる打ち上げ方式を考案。

燃料を積まずに、地上から電磁波のビームをロケットに向けて照射し、そのエネルギーで推進。

実証試験に取り組みながら、2030年代の基地建設や試験機の打ち上げを目指すでつ。

ロケットは通常、液体や固体の燃料を積んでいるでつ。

燃料の化学反応で発生するガスを噴射し、その反動で推力を得ているでつ。

アポロ11号を打ち上げたサターンVも現在のロケットも打ち上げの原理はほぼ同じ。

燃料を積まずに電磁波のエネルギーで打ち上げる「マイクロ波ロケット」を考案。

03年に小型のロケット模型で実験し、原理の実証に成功打ち上げではロケットに向け、地上のアンテナから電磁波のビームを照射。

ビームはロケット底部にあるリフレクターと呼ぶ鏡に反射し、焦点付近にエネルギーが集まるでつ。

強いエネルギーによって焦点付近の空気が電離してプラズマが発生し、爆発を引き起こすでつ。

この衝撃波をリフレクターが受け止め、ロケットの推進力燃料を積まないため、タンクやエンジンは不要。

より多くの物資を運べ、簡素な構造で製造コストも下がるでつ。

その代わり、ビームを送る基地が必要。

初期投資として基地を建設し、再使用型ロケットなら打ち上げコストは電気代などに限られるでつ。

宇宙に物資を大量輸送する手段になると期待実験では量子科学技術研究開発機構が核融合炉研究に使う「ジャイロトロン」という装置でビームを発生。

マイクロ波ロケットと呼ぶでつが、実はビームには、マイクロ波より波長が短い電磁波のミリ波を使うでつ。

03年に打ち上げたのは約10グラムの小型模型で、2メートル飛ばして原理の実証に成功。

09年には120グラム程度の模型を1.2メートル打ち上げたでつ。

ビームをパルス状にして照射すると持続的に爆発が起き、推力を高められることも分かったでつ。

ビームでプラズマが生じる過程や爆発による空気の流れなど、マイクロ波ロケットの詳しい原理は未解明な部分が多いでつ。

ジャイロトロンを設置、実験データを積み上げる方針ジャイロトロンは核融合炉とともに技術開発が進むでつ。

実用レベルのロケット打ち上げには100メガ(メガは100万)ワット~100ギガ(ギガは10億)ワットの出力が必要と非常に規模が大きいでつ。

多数のジャイロトロンを制御し、強力なビームを作る技術も必要コンピューター上の打ち上げシミュレーション(模擬実験)を実現し、20年代に実用レベルのロケットや打ち上げ基地の設計を目指すでつ。

道のりはまだ長いでつが、開発不可能な問題が出てくるとは思わないとのことでつなぁ~

実はビームによるロケット打ち上げは「マイクロ波ロケット」が最初ではないでつ。

1970年代にレーザーを用いる方式が提案され、2000年には米国の研究者が約50グラムの模型ロケットを70メートル以上飛ばすことに成功。

マイクロ波ロケットをどのような形で実用化するのかは様々な方向性が考えられるでつ。

小型に特化するか、大型も打ち上げるか。

1段か多段か。従来型の2段ロケットの1段目をマイクロ波ロケットに置き換えるだけでもコスト削減になるとの試算もあるでつ。
レーザーは指向性が高く、ビームを長距離送りやすいという利点があるでつ。

ただ、レーザービームの発生装置が非常に高価なことが課題。

マイクロ波はレーザーに比べるとビームが広がりやすいが、ジャイロトロンという比較的安価な装置でビームを作れるマイクロ波を用いる打ち上げはプラズマによる爆発を利用する方式のほか、ロケットに積んだ燃料をビームのエネルギーで加熱する方式も考案されているでつ。

現状のロケットと同様に燃料が必要でコスト削減は限定的になるが、爆発方式と組み合わせれば安価になるとする研究者もいるでつ。

まずは実証試験の規模を拡大しながら、宇宙空間への到達を目指すでつ。

熱電発電開発中でつなぁ~

200 ℃から800 ℃の熱でいつでも発電できる熱電発電装置が開発されてるでつなぁ~

熱電発電とは、棒状の導体の両端に温度差をつけると、温度差に比例した電位差(電圧)が生じるでつ。

この現象はゼーベック効果。

熱電発電はこのゼーベック効果を利用し、温度差(熱エネルギー)から直接電力を得る発電方法。

ポイントは、高温でも安定して発電する酸化物熱電モジュールと、ヒートパイプを用いた空冷式発電装置を開発。

800 ℃での耐久性と安全性と確認し、従来の2倍以上の発電出力を実現。

排熱発電により省エネ・二酸化炭素排出量削減に貢献し、災害時の緊急電源としても使用可能。

工業炉、焼却炉、エンジンなどの排熱から発電できる空冷式のポータブル熱電発電装置が開発。

この発電装置は冷却水を用いず発電でき、複雑な設置工事も必要としないでつ。

今回の発電装置は、産総研が独自に開発した800 ℃の高温でも安定して発電する酸化物熱電モジュールと、空冷部分にヒートパイプを用いることで実現。

200 ℃~800 ℃の熱源があれば発電装置の集熱部を高温の場所にかざすだけで発電できるため、工場や焼却場の排熱から簡単に発電できるでつ。

また、災害時の緊急電源としても利用できるでつ。

この熱電発電装置の部材は、従来の熱電材料に含まれていた有毒な鉛などを含まない、人体に無毒なカルシウム、コバルト、マンガンの酸化物素材で作られ、回転系や引火性の部品も無いため安全であり、製造時に消費したエネルギーも約5か月の発電で回収できるでつ。

この発電装置は、排熱量や電気の必要量によって、複数の発電装置を接続して高出力を得ることができるでつ。

一次エネルギーのうち、有効に利用できるのは30 %程度であり、70 %近くは排熱として大気中へ棄てられているでつ。

この莫大な排熱に加え、太陽熱や地熱など未利用熱を有効活用するための技術開発が進められているでつ。

ゼーベック効果を用いる熱電発電は、変換効率が排熱量に依存せず一定で発電できるため、分散した希薄な排熱を用いた発電の実現に向け期待されているでつ。

また熱電発電は温度差で発電するため、太陽熱、地熱、バイオマスなどの再生可能エネルギーからも発電でき、省エネルギー、地球環境問題の解決に貢献できるものとして、世界中で研究開発が進められているでつ。

排熱や自然熱など未利用熱の有効利用を目指して、さまざまな材料を用いた熱電発電の研究を行っているでつ。

その一環として、これまでに800 ℃の高温、空気中でも安定で、変換効率の高いp型熱電材料であるカルシウム・コバルト酸化物(Ca3Co4O9)の発見や、

n型熱電材料であるカルシウム・マンガン酸化物(CaMnO3)の製造技術を開発。

さらに、これらの酸化物熱電材料を用いた熱電モジュールを開発し、産業排熱利用を目的に、工業炉や焼却炉の排熱で発電できる水冷式熱電発電装置や湯沸かしと同時に発電できる発電鍋、発電湯沸かし器を開発。

工業炉や焼却炉を用いる工場で、この水冷式熱電発電装置の試験を行い、200 W~700 Wの発電とその電力を用いた場内照明や炉の冷却用ファンなどの作動を実証。

その際、工業炉、焼却炉ユーザーなど産業界から要望されたのは、温度差を得るために冷却水を使わない発電装置。

このような熱電発電装置は、他の水冷式発電システムでは困難な小規模熱を利用可能にし、熱電発電の普及に繋がると考えて、冷却水を用いないポータブル空冷式装置の開発に着手したでつ。

従来の酸化物モジュールの低温側に放熱フィンを取り付け、加熱温度を650 ℃。

自然放熱で熱電発電した場合の出力は、水冷時の約35 %にまで減少したでつ。

そこで今回、空冷でも高出力で発電できる熱電発電装置の開発のため、

1) 酸化物熱電モジュールの発電出力の向上。

2) 高温耐久性の改善。

3) 高出力発電を可能にする空冷技術

を開発して、酸化物熱電モジュールの発電出力の向上させたでつ。

従来の酸化物熱電モジュールの発電出力を増加させるため、熱電素子の性能向上に取り組んだでつ。

セラミックスであるp型のカルシウム・コバルト酸化物素子は、加圧しながら焼結するホットプレス法により製造。

だけど、ホットプレス工程での組織制御を精密化する新たな技術を今回開発。

この技術により、セラミックス内の結晶粒の配列や大きさ、密度が改善され、熱電素子の出力因子は最高で約2倍に向上。

また、熱電モジュールの出力を高電圧化するため、熱電素子の断面積を小さくすることで、モジュールの素子数を増やしたでつ。

さらに、素子配列技術も改良して、モジュールの内部抵抗を20 %低減。

この結果、加熱温度が800 ℃において、新開発モジュールの発電出力は、水冷式発電装置で用いた同サイズ(基板サイズ:3.5 cm角)の従来モジュールと比べ、

2.2倍高い4.1 Wとなったでつ。

高温耐久性の改善として、従来の酸化物熱電モジュールでは、800 ℃の一定温度で、一ヶ月間連続して発電しても出力は劣化しなかったでつ。

だけど、加熱と冷却を繰り返すサイクル試験では発電出力が最大で20 %減少する場合があったでつ。

原因は加熱・冷却サイクル中にn型熱電素子に発生する微細なひび。

今回、n型熱電素子に添加物を加えると、加熱・冷却サイクルによるひびの発生が抑制できることを発見。

このn型熱電素子を用いた熱電モジュールでは、高温側の加熱温度が600 ℃と100 ℃の間で、加熱・冷却サイクルを200回以上繰り返しても、発電出力の劣化は見られなかったでつ。

高出力発電を可能にする空冷技術としては、空冷式は水冷式よりもモジュールの高温側と低温側の温度差が小さくなるため、発電出力が低くなるでつ。

そこで、空冷でも水冷並みに効率良く冷却するために、作動液体の蒸発潜熱を利用するヒートパイプを用いたでつ。

作動液体の蒸発により、熱電モジュールを効率良く冷却できるでつ。

ヒートパイプ、放熱フィン、空冷ファンで冷却用ラジエーターを構成し、熱電モジュールと組み合わせて、空冷式熱電発電装置を製造。

なお、空冷ファンは、この装置が発電する電力で駆動(約0.5 W~0.8 W)するため、外部の電源や、電池などは不要。

この装置は、加熱温度が500 ℃の場合、2.3 Wを出力できる。同じ熱電モジュールの水冷時の出力は、同じ条件では2.8 Wとなって、水冷式の80 %の発電出力を持つ

空冷式発電装置が開発できたでつ。

なお、この装置は加熱温度を600 ℃とすれば最高で3 Wの発電出力が得られるでつ。

開発した熱電発電装置を用いて、1 W~3 Wで作動する電子機器の動作を確認したところ、加熱温度が200 ℃に達すればLEDライトが点灯し、400 ℃になれば測温センサーによる計測とデータのワイヤレス送信、Webカメラによる動画撮影とワイヤレス転送、スマートフォンの充電を行うことができたでつ。

さらに、500 ℃で加熱すればワンセグテレビを充電、視聴することもできるでつ。

この熱電発電装置を使えば、工場や焼却場の照明、遠隔での炉内温度などの管理が可能。

災害時の炊き出しや暖を取るためのかまどベンチの普及が進んでいるが、薪の燃焼による熱エネルギーを用いる非常用電源としても利用できるでつ。

今回開発した発電装置の実証試験を行い、工業炉や焼却炉からの排熱回収用や非常用電源として、2年以内に実用化。

さらに、高性能、耐久性、安全性、コスト性に優れた新たな熱電材料と熱電モジュールを開発し、更なる高効率熱電発電技術により、省エネルギー、二酸化炭素排出量の削減、そして新産業創出に貢献できるでつ。

駆動部のない発電システムは、そりだけロスとか故障のリスクも減らせてメリットはデカイでつなぁ~

スマートボールペン、スマホ情報を通知

スマートフォン(スマホ)の専用アプリと連携するボールペン「インフォ」を発表。

スマートボールペンと銘打ち、6月14日に1万2000円(税別)で発売。

インフォは一般的な2色ボールペンに小型画面や発光ダイオード(LED)を搭載した製品。

Bluetoothで接続したスマホからの通知を表示できるほか、音楽再生などのリモコンとしても利用できるスマホと連携できるでつ。

ボールペン型のウエアラブルデバイスとして、インフォを開発したプッシュ通知の表示機能を使うとBluetoothで接続したスマホからの通知をディスプレーに表示できるでつ。

同時にバイブレーションの振動やLEDの点灯で使用者に知らせるでつ。

通知に対応したアプリはLINE(ライン)、メール、電話、フェイスブック、インスタグラム、ツイッターなど27種類。

最大10色のLEDにより、アプリごとに色を変えることができるでつ。

プッシュ通知は40件程度を保存できるでつ。

ただし、画面表示をロックするセキュリティー機能は備えていないでつ。

画面の横にはタッチ操作可能なボタンを備えており、スマホの音楽再生やカメラアプリのシャッター操作、スマホ側を振動させる機能などのリモコンとしても利用できるでつ。

バッテリー駆動による待機時間は最大約12日で、充電時間は45分。

充電には同こんの専用クレードルを使うでつ。

クレードルはマイクロUSB端子を備えるでつ。

一般的な赤と黒の2色ボールペンとしても利用。

書いた文字をスマホと連携する機能などは備えていないでつ。

替え芯は筆記具メーカーによる市販のものを利用できるでつ。

無料のスマホアプリ「Info+ App」は、iOS版は発表当日の5月14日より、アンドロイド版は発売日の6月14日に配信を開始。

本体の外形寸法は直径約14ミリ、長さ150ミリ、本体の重量は約40グラム。

いろんなものが電子化されるでつなぁ~

 

 

アジア発電、遠い脱石炭

石炭火力発電への依存度がアジアで高まっている。企業に環境への配慮などを求める「ESG投資」の流れを受け欧米で脱石炭が加速する中、日本と中国を除くアジア太平洋地域の石炭火力の発電量は2030年に17年比4割増の見通し。

急増する電力需要を安価に賄う切り札となってて、新興国で発電所を新設する日本企業に投資マネーの厳しい目が向けられているでつ。

石炭火力は液化天然ガス(LNG)の2倍の二酸化炭素(CO2)を排出。

国際エネルギー機関(IEA)は、世界の石炭火力の発電量は30年に17年比2%増と横ばいと予測。

再生可能エネルギーなどへの転換を進める欧米では石炭火力は同期間に3~5割減る見込みだが、アジアで需要が増えるでつ。

特に依存度が高まるのが東南アジア。

電力需要は30年に17年比1.7倍となり、石炭火力の発電量は同1.8倍になる見通し。

総発電量に占める石炭火力の比率も4割に達するでつ。

計画中の石炭火力の発電容量はインドネシアが中国、インドに次ぐ3位、ベトナムは4位。

フィリピンやタイでも新設計画が相次ぐでつ。

東南アジアでも再生エネの導入計画はあるでつ。

インドネシアやタイなどでも日照条件の良さを生かして太陽光発電の導入が進み、ベトナムでは風力開発の計画が相次ぐでつ。

地域全体で30年の再生エネ発電量は17年の2.4倍に増える見通し。

ただ、電力需要の増加を再生エネだけで補うのは難しいでつ。

タイでは国産の天然ガスの枯渇が迫っているでつ。

原子力発電は安全対策のコストが高騰し、各地で計画が難航。

総合的に考えると、東南アジアでは石炭火力がベストな選択肢。

燃料炭の価格は昨年夏から下落傾向にあるでつ。

先進国の脱石炭の流れは中長期的にも燃料炭の価格が下がる要因とみられ、新興国の石炭火力への依存がさらに高まる可能性があるでつ。

一方、欧米ではESG投資の圧力が一段と強まるでつ。

 

化石燃料に関連する企業からの「ダイベストメント」を表明した投資家は18年末に1000を超え、運用資産は総額8兆ドル(約900兆円)に上るでつ。

ドイツは38年までに石炭火力を全廃する方針を固めたでつ。

「脱石炭は理屈ではない。倫理観の問題。

国内の電力大手幹部は昨年11月、欧州の機関投資家から株式の売却をちらつかされ、石炭火力から撤退するよう迫られたでつ。

実際にノルウェーの公的年金基金は、中国電力や北陸電力など石炭火力の比率の高い電力会社の株式を売却。

日本でも九州電力や東京ガスなどが千葉県での石炭火力の計画を撤回。

中国も大気汚染問題から石炭火力の増加を抑えているでつ。

それでも欧米から日本と中国への批判はやまないでつ。

新興国で普及を後押しするのが両国の企業だから。

中国国外で計画される石炭火力の25%に中国企業が携わっているでつ。

米エネルギー経済・財務分析研究所は1月にリポートを発表。

中国は国内で脱石炭を進める一方、広域経済圏構想「一帯一路」のエネルギー輸出戦略の一環としてアジアやアフリカで石炭火力の建設を進めるでつ。

ただ中国では外国人の株式取得に制限があり、ダイベストメントの影響が及びにくいでつ。

日本は発電設備の輸出で中国に次ぐ2位に位置。

中国勢より設備は高価だがCO2排出量が少ないのが強み。

インドネシアで建設が進む東南アジア最大級の石炭火力には住友商事や関西電力が出資し、国際協力銀行などが融資。

ベトナムでは丸紅が韓国電力公社と石炭火力の建設を計画し、アジアでの需要はあるでつ。

欧米投資家の厳しい目は圧力をかけやすい日本に向かうでつ。

18年末にポーランドで開かれた国連気候変動枠組み条約締約国会議(COP24)では、非政府組織(NGO)が日本勢を批判。

新興国が急増する電力需要を賄うためには、価格が安く埋蔵量が豊富な石炭が最も安定的なエネルギー源になるでつ。

経済成長と環境問題をどう調和させるか。高効率の設備を輸出しながら批判され、板挟みの日本企業にも難題となっているでつ。

やっぱり安定性とコストで石炭火力が優位なんだけど、他の方式も特にコスト面でなんとかなればということでつなぁ~

スーパーリーンバーンとは

乗用車用のガソリンエンジンとディーゼルエンジンの両方で、正味最高熱効率50%を上回ることに成功したと発表。

現在の乗用車用エンジンの熱効率は40%程度で、30%だった1970年代から、40年以上かけても10%しか向上していないでつ。

その背景には、エンジンの燃焼現象が極めて複雑かつ高速で、その科学的な解明が難しいという問題があったでつ

さらに、エネルギー損失を低減する技術も必要とされ、摩擦により損失するエネルギーを減らす技術や、排気として放出されるエネルギーを利用するターボ過給や熱電発電といった技術も必要。

そこで、研究グループは、ガソリン燃焼とディーゼル燃焼の高効率化、そしてエネルギー損失低減に関する研究を統合。

ガソリンエンジンでは51.5%、ディーゼルエンジンでは50.1%の正味最高熱効率を達成することに成功。

ガソリン燃焼の高効率化については、従来の点火技術だと着火しにくく燃焼が安定しない超希薄燃焼(スーパーリーンバーン)を、新たな点火技術を開発することで実現。

熱効率向上に成功ディーゼル燃焼の高効率化については、エンジン燃焼室の壁近くでの火炎の滞留や後燃えによるエネルギー損失や仕事への変換効率の低下を、燃料噴射技術を開発することで解決。

これにより、火炎が壁から離れて配置され、かつ後燃えを低減する高速空間燃焼を実現し、熱効率向上に成功。

エネルギーの損失低減については、エンジンの摺動表面に低摩擦機能を付与することで機械摩擦損失の55.5%低減を実現。

また、排気エネルギー有効利用のため、流路を新たに設計するとともに、伝熱と軸受での摩擦を考慮したターボ過給機システムを構築。

従来製品の効率を10ポイント以上上回る、最大69%程度の効率値を実証。

さらに、発電温度域を中低温に拡大できる新たな素子およびモジュールを開発。

最大1.3%程度の熱効率相当の性能があることも実証。

今回の成果は、今後数十年間は主流と予測されている内燃機関を搭載した自動車による環境負荷を低減し、二酸化炭素排出量の削減に貢献できるでつ。

また、燃焼分野の基礎科学を発展させると同時に、産業競争力の強化をもたらすでつ。

これらの成果は複数の企業と大学が連携する「産産学学連携」で得られたもので、プロジェクト終了後もこの体制を持続させる取り組みを産学が開始。

福島生まれの水素をオリンピックで活用!浪江町の「再エネ由来水素プロジェクト」

「水素」は、エネルギーとして使用する時にCO2を排出しないという環境に優しい特徴があるでつ。

さまざまな資源からつくることができるというエネルギー安全保障に役立つ特徴もあわせ持っていることから、次世代エネルギーのひとつとして期待されているでつ。

今回は、福島で進む「福島新エネ社会構想」と「福島イノベーション・コースト構想」における再生可能エネルギー(再エネ)を使った水素製造プロジェクトの「福島水素エネルギー研究フィールド(Fukushima Hydrogen Energy Research Field(FH2R))」について、最新情報でつ。

水素は現在、「燃料電池」を搭載した燃料電池自動車(FCV)や燃料電池バス(FCバス)などに使われているでつ。

これは水素を使って電気をつくり、自動車の動力として利用しているもの。

また、「エネファーム」としておなじみの家庭用燃料電池でも水素が使用され、効率よく電気や熱をつくるために役立てられているでつ。

将来的には、大規模な「水素発電所」の実現も期待されているでつ。

さらに今後、再エネ由来の電気を使って水素をつくることができれば、水素は使用段階だけでなく製造段階でもCO2を排出しないこととなり、製造から利用までトータルで「CO2フリー」を実現できるでつ。

また、再エネ由来電力の余剰分を水素の製造に利用すれば、エネルギーを水素のかたちで「貯蔵」したことと同じになり、エネルギーの有効利用にも役立つでつ。

そこで政府は、2014年6月に「水素・燃料電池戦略ロードマップ」をとりまとめたでつ。

2017年12月には、政府が一体となって世界に先駆けて水素社会の実現を目指すことをうたった「水素基本戦略」を決定。

戦略では、ガソリンやLNGのような既存のエネルギーと同程度の水素コストを将来的に実現するため、水素利用を拡大することと水素供給構造を転換することの両面で取り組んでいくこととしているでつ。

また、世界の最先端を行く日本の水素技術を広く展開することで、世界のカーボンフリー化をけん引していくという決意も示されているでつ。

水素供給構造の転換に向けた取り組みのひとつが、福島県浪江町で進められている「福島水素エネルギー研究フィールド」。

福島県では、福島全体を新しいエネルギー社会のモデルを創り出す拠点にすることで、エネルギー分野から復興を後押ししようとする、「福島新エネ社会構想」が進められているでつ。

この構想に基づき、国や県、研究機関、地元経済界、電力会社や再エネの業界団体などが参加して、さまざまな再エネや新エネに関する取り組みがおこなわれているでつ。

そうした取り組みのひとつとして、再エネを使って水素を「作り」、「貯め・運び」、「使う」という、未来の水素社会実現に向けたモデルの構築が、浜通り地域にある浪江町で進められているるでつ。

「福島新エネ社会構想」の中でも、浪江町でのこの再エネ由来水素プロジェクトをはじめ、浜通り地域などでの取り組みは、同地域の産業基盤の再構築を目指す「福島イノベーション・コースト構想」にも位置付け・

浪江町は、東日本大震災により発生した津波により被災し、さらに東京電力福島第一原子力発電所の事故により、一時は町内全域に避難指示が出されるなど、大きな困難に見舞われた町のひとつです(なお、避難指示は、2017年3月31日に「帰還困難区域」をのぞいた区域で解除されています)。

プロジェクトでは、この浪江町に1万kW級となる世界最大級の水素製造設備を建設し、再エネで大規模に水素を製造する実証をおこなう予定と水素製造プラント建設のための測量や設計などは2017年8月からスタートしるでつ。

2018年8月9日には建設工事を開始したことが、同プロジェクトにたずさわる新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)、東芝エネルギーシステムズ株式会社、東北電力株式会社、岩谷産業株式会社により発表2019年10月までには建設を完了させ、試運転をおこなった後、2020年7月には本格運用がスタートする予定。

浪江町で作られた水素は、福島県内はもちろん、2020年に開催される「東京2020オリンピック・パラリンピック」の際に、東京でも活用されることを目指しているでつ。

いよいよ誕生に向けて動き出した、「福島生まれ」の再エネ由来水素。

復興のシンボルとして、また次世代のクリーンエネルギーの先駆けとして、その実現が待ち望まれているでつ。

はやぶさ2 の賞金属弾、小惑星に「命中」世界初

宇宙航空研究開発機構(JAXA)は5日、探査機「はやぶさ2」から撃ち込んだ金属弾が計画通り小惑星「りゅうぐう」の地表に衝突したと発表。

はやぶさ2から分離した遠隔カメラが小惑星から噴出物が上がる様子をとらえ、金属弾が命中したことを確認。

計画では、りゅうぐう表面に直径数メートルの人工クレーターを形成し、内部の岩石や砂をむき出しにして性質などを観察したり、採取して地球に持ち帰るでつ。

世界初の試みで、5日午前11時ごろにはやぶさ2から衝突用の装置を分離し、40分後にりゅうぐうに向けて重さ約2キログラムの金属弾を放ったでつ。

計画通り金属弾が小惑星に衝突したことが確認され、宇宙探査の新しい手段を確立したでつ。

現時点で小惑星の地表に人工クレーターができたかどうかまでは分かっていないでつ。

はやぶさ2はいったんりゅうぐうの周辺を離れるため、成否が確定するのは4月下旬になる見通し。

クレーターをつくるのは、宇宙線や太陽光で風化していない地中の物質を採取するため。

約46億年前の太陽系誕生当時の状況を知る手掛かりが得られると期待されているでつ。

予想から100年、宇宙研究躍進

天文分野で2019年は記念すべき年として刻まれるでつ。

日本を含む世界の専門家で組織する研究グループが、初めてブラックホールの姿をとらえたから。

アインシュタインの一般相対性理論をもとに、あらゆる物質や光が吸い込まれて出てこられなくなる天体として予想されて100年あまり。

存在が確実となり、研究は新たな段階を迎えるオレンジ色をしたドーナツのような写真が投映されたでつ。

視覚的にブラックホールを観察するうえで究極の到達点。

暗い穴は光が出てこないことを示しているでつ。

画像を示しながらこう説明撮影されたブラックホールは地球のある太陽系から約5500万光年離れた、おとめ座のM87銀河の中心にあるでつ。

太陽の約65億倍の質量と試算され、周囲を取り巻く光の輪の大きさは約1000億キロメートル。

太陽系がすっぽり入るでつ

ブラックホールの重力は非常に強いでつ

宇宙で最も速い光でさえも、引き込まれれば逃げ出せないでつ

光が出ないのでその姿は見えず、ブラックホールのある場所は黒い影のように映るでつ

研究グループはその姿を明確光も逃げ出せなくなる境界線は「事象の地平面」(イベント・ホライズン)と呼ばれるでつ

ブラックホールを撮影した世界8カ所の電波望遠鏡のネットワークの名称「イベント・ホライズン・テレスコープ」(EHT)もここから取られたでつ

地平面といっても、地球のように地面があるわけではないでつ

光や物質が境界線を越えても、ブラックホールの強い重力に引っ張られて中心に向かって落ち続けるだけ撮影されたブラックホールの黒い影は、実際の事象の地平面よりも大きく映っているでつ。

黒い穴のなかの40%くらいが事象の地平面と解説。

これはブラックホールの強い重力で、近くを通る光の向きが曲げられてしまうためでつ。

事象の地平面の外側を通る光はまっすぐ進んでいても、ブラックホールの半径の1.5倍より内側に入ると重力に引かれて回りながら中に落ち込んでしまうでつ

その外側の光も吸い込まれこそしないが、進行方向を大きく変えるでつ

ちょうど半径の1.5倍の場所を通る光は、ブラックホールの周りを何周も回ってから地球に届くでつ

光はブラックホールを回る回数が多くなるほど明るく見えるため、この光が黒い穴を取り巻く明るいリングのように見えるでつ

そのため実際の事象の地平面より影が大きく見えてしまうでつ

ブラックホールの中心にあり、巨大な質量が集中する場所が「特異点」。

ブラックホールの本体ともいえる特異点は、どれほど巨大なブラックホールでも極めて小さな点になるでつ

事象の地平面を越えた物質は特異点に向かって落ちていき、近づくと強い力が働いて引き裂かれてしまうでつ

ブラックホール研究の歴史は1916年に幕を開けたでつ

ドイツの天文学者、シュバルツシルトがアインシュタインが発表したばかりの一般相対性理論の方程式を厳密に解いて「巨大な質量が集中する天体では、周囲に事象の地平面にあたる境界線ができる」と予想。

科学者たちは当初、ブラックホールは理論的に想定されただけで実際に存在するとは考えていなかったでつ

その後、密度の高い中性子星などが観測され、存在を議論する素地が整えられていったでつ

71年に日本の天文学者、小田稔博士が強いエックス線を出している「はくちょう座X-1」がブラックホールの可能性があると指摘。

間接的な証拠が積み重ねられ、存在を信じる科学者は増えていったでつ

ブラックホールはようやく太陽や銀河と同様に観測できる天体になったでつ

観測できない理論は証明できないけど、繰り返し観測して研究できるようになった意義は大きいでつ。

多くの研究者は巨大ブラックホールが銀河の成長と密接に関係していると考えているでつ

また一般相対性理論によると、ブラックホールの形は質量と自転の速さ、電荷の3つの要素だけで決まるでつ

もし理論から導かれた予想と実際の画像にズレがあれば、一般相対性理論を見直さねばならなくなるでつ

今回の画像はまだ、理論との差を比べられるほどの精密さを備えていないでつ

将来、精度がさらに高まれば、宇宙の歴史や物理法則の研究が大きく進展するのは間違いないでつ。

核融合「もう一つの選択肢」ヘリカル型でも成果続く

18年10月にインドで開いた国際原子力機関(IAEA)の核融合エネルギー会議で日本の研究成果が世界の注目を集めたでつ。

自然科学研究機構・核融合科学研究所がヘリカル型核融合実験装置での1億2千万度の超高温プラズマの生成を報告。

ヘリカル型は、フランスで国際共同実験炉の建設が進む「トカマク型」とライバルであり補完関係にあるでつ

ヘリカル型の研究の現状は「核融合エネルギー会議の最終日のサマリー(総括報告)で2つの成果が注目すべきものとして取り上げられた」でつ。

核融合研は名古屋大学や京都大学、広島大学での核融合研究を統合して1989年に誕生した大学共同利用の研究機関。

98年から大型ヘリカル装置(LHD)による実験に取り組む一方、国内外の大学から大学院生を受け入れる教育機関でもあるでつ

今のところ世界で主流のトカマク型装置がドーナツ形の真空容器に高温のプラズマを閉じ込めて核融合の実現を目指すのに対し、ヘリカル型装置は真空容器やその周囲を取り巻く超電導コイルがらせん状(ヘリカル)にねじれているでつ

高温のプラズマを真空容器内壁に触れさせないよう磁力で閉じ込めるうえでヘリカル構造は利点。

インドで注目を集めた成果のひとつめは、重水素イオンのプラズマ温度を1億2千万度にまで高めたこと。

トカマク型では1億度を超えるプラズマは以前から達成済みだったでつが、ヘリカル型はプラズマの長時間の維持は得意なものの、高温化を苦手としてきたでつ

核融合の実現には「ローソン条件」と呼ぶ目安があるでつ

プラズマの温度1億2千万度以上、密度1立方センチあたり100兆個以上、閉じ込め時間1秒以上のいずれをも同時に満足させるのがひとつの目標とされるでつ

LHDでの1億2千万度達成は、ヘリカル型でもトカマク型と肩を並べる高温プラズマがつくれることを実証達成の背景には、17年からLHDで重水素を使った実験を始めたことにあるでつ

重水素は、その原子核が陽子1個と中性子1個からなり、陽子が1個だけの通常の水素に比べてほぼ2倍の重さがあるでつ

重水素は水素に比べて少ないエネルギーで効率的に加熱されることが、過去のトカマク型の実験装置の経験から知られてきたでつ

はっきりした理由はわかっていないナゾの現象(同位体効果と呼ぶ)でつが、LHDはヘリカル型でも同じ現象が現れることを示したでつ

これが国際会議で関心を呼んだ2つ目の成果。

LHDではプラズマ温度2300万度で約48分間という長時間の閉じ込めにも成功。

プラズマを長い時間保持できるヘリカル型で同位体効果を観測していけば、ナゾの現象のメカニズム解明につながると期待されるでつ。

LHDの本体直径は約13メートル。

「奈良の大仏殿とほぼ同じサイズ」という大きな建物に収められているでつ

プラズマができる真空容器には超電導コイルが巻き付き、そのコイルを極低温に保つため、さらに全体を真空容器に入れて断熱しているでつ

周囲にはプラズマの加熱装置や様々な計測装置が所狭しと並ぶでつ

世界の核融合研究の大きな流れは、まずフランス南部で建設が進む国際熱核融合実験炉(ITER)で核融合によるエネルギー発生を実証することを最優先に位置づけているでつ

ITERは、日米欧ロに中国、インド、韓国を加えた7極が協力、LHDよりひとまわり巨大なトカマク型の装置で、25年に運転開始、35年ころに核融合の自己点火を狙うでつ

自己点火とはマッチでまきに付けた火が消えずに燃え続ける状態に似て、最初の加熱でつくり出した核融合反応の熱で継続的に核融合反応が続く状態を意味するでつ

そこまで国際協力で実現できたら、その先の核融合発電炉(商業化一歩手前の原型炉)をどうするかは、各国がそれぞれで判断する流れ。

ヘリカルもトカマクも強い磁場で高温のプラズマを閉じ込める点は同じでつが、設計の考え方が異なるでつ

トカマク型ではプラズマの中に大きな電流が流れるでつ

あえて電流を流す(電子の流れをつくる)ことでプラズマ自身も強い磁場をつくって自らを拘束するでつ

ただ安定して電流を維持するのが難しく、プラズマを保持できる時間に課題が残るでつ

ヘリカル型は真空容器の外側からかける磁場だけでプラズマを縛ろうとするでつ

原理的にプラズマの長時間保持が可能であるのが利点。

ただプラズマの性質に合わせて磁場をつくろうとすると超電導コイルの形状が複雑になり、従来の製作方法では大型化がしにくいでつ

一長一短があるヘリカル型が、長時間のプラズマ保持に加えトカマク型に匹敵するプラズマ条件を実現できれば「ポストITER」がヘリカルになる可能性でつ。

日本では核融合研とは別に、量子科学技術研究開発機構が欧州連合(EU)と協力して茨城県那珂市に「JT-60SA」というトカマク型の実験装置を建設中。

トカマク型は弱点とされるプラズマ保持の時間を少しでも長くしようと懸命。

並列的に研究が進むのは日本だけではないでつ

ドイツでもマックスプランク・プラズマ物理研究所は「ヴェンデルシュタイン7-X」という非トカマク型の実験装置を15年に完成させ実験を始めてて、トカマク型一本に絞っていないでつ

ヴェンデルシュタインは真空容器やそれを取り巻く超電導コイルがねじれた構造である点はLHDと同じでつが、ドイツ独自の設計思想に基づいてつくられているでつ

この装置もインドでの核融合エネルギー会議では注目を浴びた話題のひとつ。

核融合発電の実現にはプラズマの性質のより詳しい理解が必要。

さらに熱を取り出すためには核融合で発生する中性子を浴び続けても劣化しにくい材料が要るなど技術的課題は多いでつ

複線的な研究のなかで効率よく知識や経験が共有され、課題解決につながることが期待されるでつ

尿を直接燃料とする高出力電池の開発

グローバルな経済発展はエネルギーと廃棄物問題を深刻化。

将来、態系を模倣したエネルギーと物質再サイクルの技術 開発が必須。

持続可能なエネルギー源としてバイオマス発電が注

バイオマスにはアルコール、糖質、セルロース などあるが、し尿も密度なエネルギー源。

アメリカ軍研究機関やNASAは、尿は貴重なエネルギー源として注

我々尿素を直接燃料とする触媒を開発

この触媒はCuNiをメッキした織布で、導電性PEDOT*PSS を塗布することによって、触媒活性が躍的に増加。

この研究を進展することによって、し尿から電を回収し、環境保全にも役 つ燃料電池が実現。

宇宙船、オフィスビル、商業施設、集合住宅、および酪農施設のし尿の処理過程で、電供給システムとして利できるでつ。

また、尿 素は膀胱に蓄えられるので、⼈⼯臓器のエネルギー源として利できるでつ

尿素燃料電池は注されているでつが、触媒がネック

万能触媒の⽩⾦など貴属は、尿素に触媒効果が いでつ。

本研究では、CuNiをメッキしたポリマー織布が尿 素を直接触媒し、更に、導電性を被覆することで 化できるでつ

詳細な反応メカニズム の解明、実的な化、安定化と規模システム化 が今後の課題。

 

世界の8望遠鏡が連携で、ブラックホールの撮影に初成功したでつ。

天文学者たちのチームが「ブラックホール」の撮影に初めて成功。

 

このブラックホールは、地球のはるかかなたの銀河に位置するでつ。

撮影したブラックホールは直径約400億キロメートル。

地球の直径の約300万倍という巨大さで、科学者たちからは「モンスター」と呼ばれているでつ。

地球からは約5億キロメートル離れている。世界の8つの望遠鏡が連携し、撮影に成功。

詳細は、10日発行の米専門誌アストロフィジカル・ジャーナル・レターズに掲載。

撮影は、「イベント・ホライズン・テレスコープ(EHT)」と名付けられた、8つの望遠鏡の連携によって実現。

今回の撮影を提案したオランダ・ラドバウド大学のハイノ・ファルケ教授はBBCに、ブラックホールはM87と名付けられた銀河で発見されたと述べたでつ。

「大きさは太陽系全体を上回る」とコメント。

重力は太陽の65億倍あり、存在すると思われるブラックホールの中でも最も重い部類。

まさにモンスターで、全宇宙のブラックホールのヘヴィーウェイト級チャンピオン。

撮影された画像は、非常に明るい「炎の輪」があり、その内側に真っ黒のきれいな円形の穴が見られるでつ。

光の輪は超高温のガスがブラックホールに吸い込まれるときに現れるでつ。

光の明るさは、この銀河に何十億とあるすべての星の明るさを合わせたものよりさらに明るいでつ。

そのため、遠く離れた地球からも確認が可能。

黒い円の端が、ガスがブラックホールに吸い込まれる場所。

ブラックホールは重力が極めて強く、すべての物質を吸い込み、光すら外に出ることはできないでつ。

今回の画像は、理論天文学者やハリウッドの監督たちのブラックホールのイメージと一致すると、EHTのメンバーであるユニヴァーシティ・コレッジ・ロンドン(UCL)のジリ・ユンシ博士とコメント。

ブラックホールは比較的シンプルでつが、空間や時間、究極的には私たちの存在とは何かという最も複雑な問いかけをするもの。

驚いたことに、目にしている画像は、理論上の計算で導き出したものとそっくり。

これまでのところ、アインシュタインの理論は正しかったです。

撮影に初めて成功したことで、ブラックホールの研究がさらに進む可能性があるでつ。

物理学で説明できない部分をどう考えたらいいのか。

周囲の光の輪はどのように生まれるのかは誰にも分かっていないでつ。

さらに興味深い問いは、吸い込まれた物質はどうなるのかということ。

ブラックホールとは?

光を含むすべての物質が脱出できない空間

名前と異なり、空間には何もないわけではなく、狭い場所に莫大な量の物質が極めて高密度で詰まっていて、非常に大きな重力で物質を吸い込む「事象の地平線」と呼ばれる境界があり、そこを越えると重力の影響でどんな物質も脱出できなくなるでつ。

今回使用した望遠鏡は、ハワイやメキシコの火山の上や、米アリゾナ州、スペインのシエラネバダ山脈、チリのアタカマ砂漠、南極に設置されているもの。

さまざまな国の天文学者たち約200人が1つのチームとなり、望遠鏡をM87銀河に向けて10日間観測。

観測データはあまりに量が大きく、インターネットで送ることができないため、何百ものハードディスクに保存して米ボストンとドイツ・ボンの処理センターに集約。

ドールマン教授はこの取り組みを「並外れた科学的偉業」と表現。

「わずか1世代前までは不可能と思われていたことを実現させた」と述べたでつ。

テクノロジーの飛躍、世界で最高の電波観測所の連携、画期的な計算方法がそろったことで、ブラックホールに向けた全く新しい窓が開いたでつ。

今回のチームは、私たちの天の川銀河の中心部にある超巨大なブラックホールの撮影にも取り組んでいるでつ。

奇妙に聞こるかもしれないが、これは5500万光年離れた銀河を撮影するよりも難しい。

何らかの理由により、天の川銀河のブラックホールは「炎の輪」が小さく、暗めだから。

でも技術の進歩は、宇宙の神秘を紐解いていくでつなぁ〜

純国産独自技術の水素液化システムの実用化は…

産業用では初となる純国産独自技術の水素液化システムを開発し、水素液化試験を開始すると発表。

水素液化システムは、播磨工場内の水素技術実証センターに設置され、1日あたり燃料電池車約1千台分にあたる約5トンの水素を液化する能力があるでつ。

本システムは、同社が独自技術で開発したもので、圧縮した水素ガスを冷凍サイクルで冷やされた水素と液化機内で熱交換しながら冷却することで液化水素を製造。

 

開発後の試運転において液化水素の製造が確認され、本格的な性能評価試験へと移行。

日本では岩谷産業が2006年に関西電力グループと共同で設立したハイドロエッジに、また2009年に岩谷瓦斯・千葉工場内に、液化水素製造プラントを稼動。

液化窒素の冷熱を利用して、水素を液化するでつ。

水素の供給地と需要地に一定の距離がある場合には、水素を高圧ガスの形で運搬する方法が広く活用されているでつが、水素はマイナス 253℃で液化し(天然ガスはマイナス162℃)、体積もガスに比べて約800分の1となり、利用の際は蒸発させるだけで高純度の水素ガスが得られることから、液化水素の形で輸送・貯蔵すると、通常のガスや圧縮ガスに比べて効率が高くなるでつ。

水素の大量導入を支える水素の製造、輸送・貯蔵および利用までの一貫したサプライチェーン構築に向けて、必要となるインフラ技術の開発・製品化に取り組んでいるでつ。

具体的には、水素液化システムのほか、液化水素運搬船や液化水素貯蔵タンク、さらには水素燃料に対応したガスタービンなどの開発および製品化を推進しているでつ。

2014年4月に「エネルギー基本計画」が閣議決定され、将来は電気、熱に加え、水素を二次エネルギーの中心的役割を担う存在と位置づけ、"水素社会" 実現に向けた取り組みを加速させるでつ。

2014年6月には経産省が「水素・燃料電池戦略ロードマップ」を公表し、水素の製造・輸送・貯蔵や利用の各段階で、目指すべき目標とそのための産学官の取り組みを提示。

 

水素を高圧で3分で充填でき、1回の充填で700kmの走行が可能。

大容量外部電源供給システムを備えており、停電や災害などの非常時に家庭での電源として使用。

豪州で産出する低品位石炭「褐炭」から液化水素を作り、タンカーで日本へ運ぶプロジェクトを進めているでつ。

豪州のLatrobe Valleyは世界最大規模の褐炭 の産地で、石炭のエネルギー量は日本の一次エネルギーの40 年分に相当。

採掘地に隣接する石炭火力発電所で燃料として使っているが、褐炭は水分の含有量が多く、 発電効率は約28%にとどまるでつ。

日本の石炭火力発電所の平均が40%を超えるでつ。

また積み上げておくと自然発火するため、採掘してから18時間以内にコンベヤーで発電所に運び込んで燃やしているでつ。

CO2排出量も非常に多い。

CO2排出量を減らしたい豪州政府と、液化水素を志向する思惑が一致し、褐炭から液化水素を生成し、日本へ運ぶプロジェクトが動き出したでつ。

Latrobe Valleyで褐炭をガス化。

その工程で発生する水素とCO2のうち、CO2 はCCS(Carbon Capture and Storage)で海底の空洞へ押し込むでつ。

この空洞は、かつて天然ガスを採掘し枯渇した跡地で、既に豪州政府は2012年2月に約80億円を投じて、CCSの検証も開始。

この近海は数あるCCS候補地の中でも最も実用化しやすい適地。

日本では苫小牧に日本初のCCS トータルシステムの実証設備を建設中。

水素輸送には液化によるほか、有機ハイドライドによる水素輸送もあるでつ。

大規模水素貯蔵・輸送システムで、 海外の油田等で出る水素をトルエンに反応させてメチルシクロヘキサンとし、常温で日本に輸送し、日本でこれから水素を取り出すもの。

これまでメチルシクロヘキサンから水素を取り出すのは不可能とされていたでつが、開発した触媒がこれを可能にしたでつ。

実施していた有機ケミカルハイドライド法による「大規模水素・輸送システム」の実証試験で所期の性能を確認することができたと発表。

トルエンに水素を固定(水素化反応)させ、メチルシクロヘキサン(常温常圧の液体)に変換して貯蔵・輸送し、開発した脱水素触媒を用いて、このメチルシクロヘキサンから再び水素として取り出し(脱水素反応)、供給するシステムを対象としたもの。

 (海外油田等) 3H2+C6H5CH3→ C6H11CH3

   ↓ (常温輸送)

 (川崎)     C6H11CH3→3H2+C6H5CH3  

メチルシクロヘキサンの場合、LNGや液化水素などのような極低温技術を必要とせず、通常の石油タンクやタンカーを利用 。

一連の工程を「大規模水素貯蔵・輸送システム」として確立することで、これまで困難とされてきた水素の大量輸送や長期貯蔵が、商業ベースで可能であることを実証。

「SPERA水素」(ラテン語で「希望せよ」という意味)の愛称で水素供給事業実現を目指すでつ。

スマートコミュニティの主幹は水素でつなぁ~

石炭火力新設に新基準、最新鋭化促進

環境省は石炭火力発電所の新増設に新たな基準を設ける。発電事業者ごとに、所有する液化天然ガス(LNG)や石油を含めた火力発電設備の全てが最新鋭に近くなければ達成できない発電効率の基準を導入する。古い設備が多い事業者は新増設が事実上困難となるが、最新施設が多くを占めれば道が残る。

日本は二酸化炭素(CO2)排出量の多い石炭火力の比率が高く、国際的な批判を浴びている。国内のCO2排出量のうち、電力部門が約4割を占める。2017年度時点で、電源構成のうち石炭火力は約3割を占め、火力発電全体では8割を超える。温暖化ガスを30年度までに26%削減させる目標達成には、火力発電全体の対策を促す必要がある。

環境省は石炭火力発電の新増設に必要な環境影響評価(アセスメント)に新基準を設ける。事業者が最新鋭の石炭火力発電所の新設計画を立てたとしても、既に所有するLNGや石油を使う火力発電所が古いままでは達成が難しくなる。従来は新設する設備の発電効率について基準がある程度。

基準を満たさなければ、環境相が計画の中止を求める意見書を出す。環境省は古い設備の廃止やリプレース(建て替え)を促せるとみている。6月に開く20カ国・地域(G20)首脳会議を前に、規制強化に踏み切り、温暖化対策をアピールする狙い。

新基準でアセスを受けるのは、「山口宇部パワー」の計画。従来の基準よりも、評価が厳しくなる可能性がある。これに続く新増設計画は今のところない。

最新鋭のLNG設備の比率が相対的に高く、新基準になっても比較的、新増設をしやすいとみられる。他の電力会社は古い設備も多いため、石炭火力の新増設のハードルが上がる。

究極の電池 空気電池でつなぁ~

究極の蓄電池といわれる「空気電池」の最大の課題である寿命を大幅に向上させる技術が相次いで開発されたでつ。

富士通系電子部品メーカーのFDKは水素を使う特殊なタイプで3年後の実用化にメドをつけたでつ。

NTTは本命候補のリチウムを使うタイプで長寿命の電池を試作。

あらゆるモノがネットにつながるIoTの時代では、高性能電池の必要性が高まるでつ。

実用化時期が大幅に前倒しされて2020年代になる可能性が高く、開発競争が進むでつ。

軽さという特長を生かし、空飛ぶ自動車や動き回るロボット、健康状態を把握するセンサーなどへの搭載も視野に入るでつ。

様々な機器がデータを集める必要性が高まり、空気電池のような軽くて高性能な電池の需要が高まるでつ。

太陽光など再生可能エネルギーで余った電力を貯蔵するシステムが普及すれば、二酸化炭素の大幅な排出削減が見込まれるでつ。

リチウムイオン電池の登場でモバイル機器が普及し、IT(情報技術)革命を支えたでつ。

性能は向上し、自動車の電動化でも重要部品。

だけど、技術的な限界が近づいており、燃えやすいという欠点があるでつ。

空気電池は次世代技術の有力候補のひとつで、空気中の酸素を取り込んで化学反応することで電気を生み出すでつ。

酸素は無尽蔵に供給されるため、理論上は電気を蓄えられる量がリチウムイオン電池の5~10倍になるでつ。

プラス(正)とマイナス(負)のうちのプラス側の電極が金属から酸素に代わるため、格段に軽くなり、材料コストも抑えられるでつ。

現状では、すぐに性能が低下してしまい、実用化への大きな課題。

FDKが開発した空気電池は水素を酸素と化学反応させて電気を作るでつ。

ハイブリッド車などに使われているニッケル水素電池の構造を生かし、ニッケルを使う正極を酸素に置き換えたでつ。

貴金属のルテニウムを主成分とする微粒子を付け、反応を進みやすくしたでつ。

充電と放電を500回繰り返しても、性能の低下は1割以下。

再生エネの電力貯蔵向けなら、10年ほど使えるでつ。

開発した電池は酸素からCO2や不純物を取り除く装置が必要。

こうした付随部を含めても、コストはリチウムイオン電池より安くなるでつ。

性能は今よりも2~3倍向上できるとのこと。

NTTは負極にリチウムを使うリチウム空気電池で、充電や放電を100回繰り返しても性能が落ちないことを確かめたでつ。

マンガンを主成分とする化合物を混ぜたのがポイントで、充電や放電に必要な化学反応を進める働きがあるでつ。

従来は数回で劣化していたでつ。

リチウム空気電池は充放電を繰り返すと、不要な物質ができて性能が低下。

今回の成果を手がかりに最適な材料の探索が進めやすくなるほか、配合の工夫などで寿命を延ばせでつ。

 

物質・材料研究機構はリチウム空気電池の研究を進め、25年の実用化を目指すでつ。

カーボンナノチューブやグラフェンといったナノ炭素材料などを使い、容量をリチウムイオン電池の15倍に高め、100回以上の充放電でも劣化しないことを確かたでつ。

容量は10倍以上、コストは10分の1以下が目標。

モバイル機器やドローン向けの用途を見込むでつ。

次世代電池の開発競争では、安全で充電時間が短い全固体電池が実用化間近だと言われているでつ。

空気電池は高速充電や寿命では劣るものの、軽く、電池としての潜在的な能力は上回るでつ。

トヨタ自動車は全固体電池を搭載した電気自動車の実用化を急ぐ一方で、空気電池の研究開発にも取り組んでいるでつ。

他の候補も含めてそれぞれの強みを生かした分野で普及することになるでつなぁ~

水素でJERA・JXがタッグ、高コスト克服できるか

水素燃料を2020年の東京五輪をきっかけに普及させようという動きが加速。

JERAが水素製造への参入を決め、JXTGエネルギーと組み世界最大級の製造設備をつくるでつ。

環境に優しいとされる水素は、蓄電としての活用にも期待がかかるでつ

普及に向けコスト低減できるかがカギJXTGと、東電HD傘下の火力事業会社、東電フュエル&パワー(FP)は22日、都内に新設する水素ステーション事業で基本合意を結んだと発表。

東電FPの大井火力発電所(東京・品川)の一角に水素ステーションをつくるでつ

投資額は数十億円。

東電と中部電は4月に火力事業をJERAに統合し、実際の事業はJERAとJXTGで進めるでつ

JXTGは横浜市で水素をつくり、水素ステーションも全国約40カ所で、国内で水素を燃料として使う需要は足元では燃料電池車(FCV)が中心。

市場は30年度に1446億円になると予測するでつが、その段階でFCVを抜いて柱になるとみられるのが水素発電向け。

電気供給に向けた動きは始まっている横浜市で水素を使う純水素燃料電池の実証実験を今年から始めたでつ

水素を酸素と反応させて発電し、水素ステーションに隣接する低層階の建物に電気を届けるでつ。

実験結果をもとに同様の電池を東京・晴海で建設が進む五輪の選手村にも設置。

五輪後に選手村跡地には高層マンションが建つでつが、共用部には純水素燃料電池が電気を送る既にそのために必要な水素の導管を引き始めたでつ

水素は世界でも開発競争が進むでつ

ドイツ北部では18年9月に燃料電池で走る世界初の「水素電車」が営業運転を開始。

韓国・現代自動車も同時期に、今後5年間でスイスで1千台の燃料電池トラックを販売すると発表。

水素は蓄電池と同様に電気をためる手段としても期待され、欧州などで研究開発が進むでつ

課題はコスト。

FCVを発売するが車体価格が700万円台。

水素ステーションも1カ所の投資額が約5億円とされ、ともに普及していないでつ

エネルギー業界からは「FCVの台数がなかなか増えないのにステーションを作れない」との声もあるでつ

「鶏と卵」の関係普及の転機になるとの期待から「五輪を機に水素をレガシーにしたい」と述べたでつ

五輪では水素で走る燃料電池バスを100台使う計画。

二酸化炭素を走行中に排出せず究極のエコカーとされ、選手村などでの活用とあわせ水素をクリーンなエネルギーとして訴える狙い。

需給が変動する再生可能エネルギーを増やすため、蓄電池だけでなく水素の蓄電も考えていきたくでつ。

太陽光発電の供給力が相対的に大きい九州などでは需要を上回り、太陽光の発電を一時抑える「出力制御」も起きているでつ

水素などがこうした問題を解消する可能性があるでつ

用途が広く、長く期待されながら普及が遅れている水素燃料。

量が増えればコストが下がるとの原則が当てはまるか。

気体の中で最も軽い水素が地に足の着いたエネルギー源として定着するには高いハードルを乗り越える必要があるでつ。

CO2から化学原料 高効率で変換

火力発電所などが排出する二酸化炭素(CO2)から化学品の原料を高効率で作る技術を開発。

太陽光などの再生可能エネルギーの電力を利用して、プラスチックなどの原料になる一酸化炭素(CO)へ変換。

CO2の排出を減らし、化石燃料の使用量を抑えるでつ。

2020年代後半の実用化を目指すでつ。

研究成果は16日から神戸市で開く日本化学会で発表。

新技術は自動車などに使う固体高分子型燃料電池(PEFC)を改良。

電極の一部を金の微粒子を含んだ電極に置き換え、CO2をCOに変換。

従来は液体に溶かしたCO2を使っていたでつが、気体のままで反応できるでつ。

電極1平方センチメートルあたり1分間に4.5ミリリットルのCOへ変換が可能で、小型プラントの建設が実現できる効率新技術を応用すれば火力発電所やセメント工場からCO2を回収してCOに変換した後、プラスチックやガソリンなどの生産につながるでつ。

新エネ施設導入だけど、大規模停電時に活用35%、メガソーラは…

北海道は6日、2018年9月の地震直後に発生した大規模停電時の道内市町村や事業者による新エネルギーの活用状況をまとめたでつ。

活用できた自治体は3割、事業者は2割程度にとどまったでつ。

発電施設があっても蓄電する設備がないほか、売電目的でのみで活用していたことが主因。

地震から半年を迎え、新エネ電力の活用で新たな課題が浮き彫りとなったでつ。

道の調査によると、新エネ施設を導入している市町村は59%。導入している新エネは「太陽光発電」が最も多いでつ。

だけど、導入済みの自治体のうち停電時に新エネを活用できたと答えたのは35%。

自治体からは「蓄電システムが導入されていなく、夜間の発電は不十分だった」等の意見があったでつ。

道内で新エネを活用している事業者のうちでも停電時に使えたのは24%と低いでつ。

「売電専用で運用している」といった理由が目立つでつ。

道は今後利用状況を細かく調べ、対策を検討。

調査は2月に実施し、道内の115市町村と331事業者から回答を得たでつなぁ~

環境省はメガソーラー(大規模太陽光発電所)の環境影響評価(アセスメント)のあり方に関する「報告書」を

2019年3月5日に公表、環境影響評価法(アセス法)の対象となる第一種事業を「40MW(メガワット)」、

第二種事業を「30MW」と明記。

いずれも電力系統に接続する連系出力(交流)が基準となるでつ。

環境省では、「19年の夏ごろには政令として定めたい」としてて、順調に手続きが進んだ場合、

20年度から連系出力40MW以上のメガソーラーのすべて、環境影響の大きい30MW以上の一部のメガソーラーに対して、法令による環境アセスが適用されることになるでつ。

同省は、3月4日にメガソーラーの環境アセスのあり方を検討する第8回目の有識者会議を開催し、第7回で公表していた「報告書(案)」に対するパブリックコメントの結果とそれに対する同省の回答を公表。

これらの内容を踏まえ、最終的に委員から了承を得ていたでつ。

報告書では、「第二種事業については、地域特性等を考慮し、環境影響評価を実施すべきかどうか

判定(スクリーニング)する」とし、「地域特性」については、「人為的な影響の比較的低い地域については、大規模な森林の伐採や裸地化に伴い、水の濁り、斜面地で事業を実施することによる土地の安定性への影響、動植物の生息・生育環境の消失など、環境への影響が著しくなるおそれがあり、環境影響評価を行うべき」

「施設の敷地等、人為的な影響の比較的高い地域については、環境影響は小さいと考えられるでつ。

だけど、住宅地の近隣に設置する場合等にあっては、供用時の騒音等の観点から環境影響評価を行うべき」としていることから、

林地開発許可を伴ったり、住宅地に近い開発案件に関しては、事実上、30MW以上がアセス法の対象になるでつ。

今後、焦点となるのは、すでに「運転開始期限」の設定されている案件が、新たにアセス法の対象になった場合の取り扱い。

法令アセスの実施によって運転開始が遅れて期限を超過した場合、売電期間が短縮され、事業性が損なわれることになるでつ。

この点に関し、環境省は、パブリックコメントへの回答のなかで、「運転開始期限が設けられている案件の除外や運転開始期限の延長、適切な経過措置を設けるなど、影響が軽微となるように最大限配慮すべきと考える」としているでつ。

太陽光もボチボチとデメリットというかやっぱりメインは災害時のバックアップではなく、売電がメインでつなぁ~

そういう意味でメガソーラへの制限も活発になってきた感じでつなぁ~

太陽光発電は補助エネルギーであって、メインになるには難しいでつなぁ~

まずは飛躍的な効率アップと蓄電システムの確率が必須になると思うでつ。

ただせっかくの自然の恩恵を使わない手はないわけで、そりを上手く使う技術を使わないとってことでつなぁ~

全固体電池、まず電子基盤からでつなぁ~

次世代電池の本命とされる「全固体電池」の実用化がいよいよ始まるでつ。

ただし電気自動車向けではなく、電子基板に表面実装される部品としてのスタート。

多くが数ミリメートル角と小さいでつが、そのインパクトは小さくないでつ。

一部のコンデンサーを代替するなど今後の回路設計や、あらゆるモノがネットにつながる「IoT」端末の機能を大きく変えていく可能性があるでつ。

2019年は、元号が変わると同時に基板上の部品として、全固体電池元年になるでつ。

既に月産3万個の規模でサンプル出荷しているTDKに続き、国内の積層セラミックコンデンサー(MLCC)やチップインダクターのメーカーが相次いで、基板実装向けのセラミックスに基づく全固体電池を開発。

セラミックス技術を強みとする日本ガイシも「半固体電池」で民生品向けに新規参入。

以降、これらを「セラミックス系電池」と総称するでつ。

最高260度のはんだリフロー工程で基板に表面実装できる2次電池の第2世代品(セラミックス系電池)の例。

MLCC:積層セラミックコンデンサー 

1 日経エレクトロニクスが容量、電圧、パッケージの寸法を基に試算 

2 開発中の試作品の値の例で、製品の仕様とは異なる 

3 ピーク放電電流(電圧低下が0.5V以内で1秒間放電できる最大電流値)

一方、今回のセラミックス系電池は、抵抗器やコンデンサー、インダクターなどの受動部品やIC群に並ぶ基板向け部品仲間の「一員」となったでつ。

実際セラミックス系電池の多くは薄い長方形で既存の受動部品とよく似ており、最高260度でのリフローはんだプロセスで基板上に表面実装できるでつ。

こりには「基板上の回路設計の自由度が高まる」と期待する声が大きいでつ。

ただし、必ずしも行儀のよい「一員」ではないでつ。

既存の基板上のメンバー、特にコンデンサー類を代替したり、電源回りの回路設計を大きく変えたりと台風の目になっていく可能性が高いということでつ。

電池は、モバイル社会において、災害に強いまちづくりには必須技術でつなぁ~

まずは内蔵時計の電源バックアップ

セラミックス系電池の現時点での想定用途は、

(1)スマートフォンやパソコンなど各種電子機器で使われているRTC(リアルタイムクロック)と呼ばれる内蔵時計のバックアップ電源(主に1次電池)の代替

(2)IoT端末などの電源としての1次電池の代替

(3)一部の電解コンデンサーや積層セラミックコンデンサー(MLCC)、さらには電気2重層キャパシターの代替

──など大きく3つあるでつ。

このうち、(1)はセラミックス系電池のどのメーカーも盤石の用途として挙げるでつ。

理由は、セラミックス系電池の多くがまだ小さな電流容量しか備えていないこと。

例えば、TDKのサンプル品は電流容量が0.1ミリアンペア時(100マイクロアンペア時)。

それでも、多くのRTCは消費電流が0.3マイクロ~0.8マイクロアンペアと極めて小さいため、少なくとも100時間以上はRTCに電力を供給し続けることができるでつ。

多くのRTC向けバックアップ電源は、例えばスマートフォンやノートパソコンのようにコンセント電源から離し、さらにメインの電池も切れた場合のつなぎの役目を果たせればよく、

数~10年といった長期間の連続稼働はほとんど必要ないでつ。

この点で、1次電池より2次電池のほうが、RTCのバックアップ電源には向いているといえるでつ。

IoT端末の電源として有利

(2)のIoT端末の電源としての利用は、既存の1次電池と真っ向から競合するが、セラミックス系電池の優位性が目立つでつ。

まず第1に、セラミックス系電池の多くを占める全固体電池は「液漏れがなく、電池の信頼性が高い」とのことで、基板上では非常に重要な点。

単純な電流容量勝負ではコイン型1次電池に太刀打ちできないでつが、時折にでも充電の機会があったり、身の回りにある光や振動、熱などを電気に変える「エネルギーハーベスティング」のような、

たとえわずかでも比較的長時間電力を得られたりする場合は実質的には差がなくなるでつ。

このように使う2次電池の正味の電流容量は、1回の放電容量×充電可能回数で決まるからでつ。

今回のセラミックス系電池は多くが1000回以上充電できるため、0.1ミリアンペア時×1000回=100ミリアンペア時で、一般的なコイン型1次電池の容量に並ぶでつ。

セラミックス系電池の出力電圧は1.4~2ボルト超とやや低めの場合が多いが、複数個を直列に並べるか、昇圧回路で対処可能。

IoT端末が高機能になるでつなぁ~

高温環境に強く、素子形状に自由度が大きいのもセラミックス系電池の特徴。

結果、車載用電池やICカード、超薄型または超小型のウエアラブル端末などへの応用も期待できるでつ。

1次電池では非常に低容量しか利用できず、実装できる機能が大幅に限られるでつ。

対して、2次電池であれば、適宜充電できるため、容量や出力の問題を回避できる可能性。

独自開発した0.45ミリメートル厚の薄型セラミックス系電池「EnerCera Pouch(エナセラ・パウチ)」をICカードに実装することで、同カードで指紋センサーやBLE(ブルートゥース・ロー・エナジー)などの無線通信機能などを利用できるようにしたでつ。

19年1月の米家電・技術見本市「CES 2019」では、同電池を実装した端末を無線給電で充電しながら、電子ペーパー型のディスプレーを動作させるデモを披露。

「クレジットカードに無線機能とディスプレーがあれば、QRコードの表示、カード番号を使った不正利用のリアルタイムの通知やその場でのカード番号の再発行なども実現する」とのこと。

クレジットカードの番号自体をワンタイムパスワードにすることも可能。

コンデンサーに挑戦状ということになるでつ。

(3)のコンデンサー類の代替という狙いがあるのは、セラミックス系電池の多くがほぼ同じ寸法のMLCCなどの数百倍の電流容量を持つ、あるいは同じ電流容量を電気2重層キャパシターの

約100分の1の体積で実現できる点が背景になっているでつ。

既存のリチウム(Li)イオン2次電池(LIB)と異なり、定電圧(CV)だけで充電できる可能性があるなど、コンデンサーに対して不利な点が少ないことも、コンデンサー類の代替を促進する要素。

ただし、これについてはセラミックス系電池のメーカーによって見解が大きく異なるでつ。

高温環境に弱い電界コンデンサーの代替はあり得るが、MLCCとは役割や特性が異なり、すみ分ける」という立場。

コンデンサー事業をない場合、「MLCCなどを(セラミックス系電池で)どこまで代替できるか追究したい」ということでつなぁ~

セラミックス系電池の多くは、電流の出力が無線通信用途には不足してて、コンデンサーと組み合わせることで出力を確保する必要があるでつが、セラミックス系電池は、電流容量と電流出力が共に大きく、そのコンデンサーも不要。

電気2重層キャパシターの代替も見込めるとのこと。

固体電池も実用化へ進んでるけど、課題もまだまだでつなぁ~

再エネ普及に送電線の壁 容量不足が各地で顕在化

再生可能エネルギーが送電線の空き不足でつなげない問題が広がっている電力会社の管内では茨城県で空きがなくなり、同社は工事費約300億円を投じて送電網の増強を検討している。ただ工期は約10年を見込み、新たに発電事業を行うには長期間、工事の完成を待つ必要がある。東北などでも送電網の空き不足が生じており、再生エネ普及の足かせになっている。「茨城県で発電所の建設を計画していたが、時間がかかりそうだ」。太陽光発電事業者は頭を抱える。再生エネをつくっても送電線の空きがない問題が起きているためだ。茨城県は日照が良く平地が多いため太陽光発電が「著しく増加」(東電)し、北部で送電線の空きがなくなった。国の認可法人の電力広域的運営推進機関は、同県で送電網を増強する検討を表明しており、使用を希望する事業者を募っている。これから茨城県の大部分と栃木県の一部などで新たに発電所をつくる事業者は、新設される送電網の使用を申請し、空きを確保する必要がある。送電網の工事が終わるまではつなげない。募集枠は原発6基分の600万キロワットある。枠を超過した場合は、事業者が負担する工事費のうち、多くを払える事業者から使用権を得ていく。送電線を使えない事業者が出る可能性もある。電と広域機関は2月21日、事業者への説明会を水戸市で開いた。事業者からは、2月初旬に公募が始まってから締め切りまで約1カ月間と参入検討の期間が短いことや、10年という長い工期に不満の声があがった。北関東でバイオマス発電所の建設を検討している事業者は「10年もかかると計画を実現することは難しい」と険しい表情を見せる。広域機関の担当者は「約30キロにわたって送電線をつくる大規模な工事で、長期化は避けられない」と語る。

17年には東北エリアでも再生エネが急増し、既存の送電線の空き容量が不足し問題となった。広域機関1300億円と11年の工期をかける大規模送電網の建設を検討している。ただ洋上風力の開発計画が多い東北では350万キロワット分の発電事業者の募集に対して1500万キロワット分の応募が集まり、多くの事業者が送電線を使う権利を得られていない。送電線の空き不足は、需要が少なく送電線が太くない地域で再生エネが拡大したことで表面化している。関東は送電網が整備されている地域とされていたが、実際には再生エネ拡大に耐えられなくなった。洋上風力計画が相次ぐ千葉県でも、多くの送電線の空きが「ゼロ」となっており「茨城のように送電網の増強を待たなければならない可能性が高い」(電力関係者)状況。電力会社や政府は送電網の空きが足りなくなることをほとんど想定してこなかった。政府が再生可能エネルギーの固定価格買い取り制度をスタートさせ、太陽光パネルを設置する事業者が増えた結果として空き不足が問題となっている。

送電網の空きが不足するというのは、必ずしも容量が満杯になるほど電気が送られているという意味ではない。送電の「権利」が埋まった状態を指す。

発電事業を営みたい場合、送電線を使う権利を得なければならない。権利は先着優先だ。発電していない原子力発電所や太陽光発電所でも権利をおさえている。東京電力が福島県に持つ原発は動いていないが、権利はもっている。

東北地方では長く運転を停止していたり建設中だったりする原発が権利をおさえていることに批判があがった。

政府は実際に流れる電力量を計算したうえで、原発40基分の空きをつくり出せるとはじいて、非常用の送電線で流す制度の運用を一部で始めた。ただ、つないだ先の送電線が埋まっている場合などは空きを確保できない。改善策として、使用枠が確保されている送電線が空いている期間に、他の発電事業者が使える制度が浮上している。ただ、権利を持つ事業者が発電を始めれば使えなくなる。送電線が混雑した場合の金銭的補償については政府が議論中だ。

ドイツには先着優先でなく、再生エネを優先して送電線につなぐルールがある。それでも送電能力が足りず、発電を抑えるケースが増えている。

「送電線の実際の流れに基づく精緻な空きの計算や、使用権を市場取引で確保できる手法を広げるべきだ」と話す。

最近…

川重さんのCMよく見ますなぁ~

あまり一般市民には馴染みのない重工業業界…

でもそういう場合でもなく、少子化で人材確保のためにはPRは必須だけど…

最近、テレビ見る人少ない気が…

スマホーとかで効率よく広告のがいいかもでつなぁ~

京都大学ICT

産学マッチングを主目的として毎年実施。

研究成果の公開は、特にソフトウェア、コンテンツなど具体的な成果を中心。

また、就職ガイダンスとの有機的な連動をはかりでつ。

京都大学において研究開発されている情報通信技術(ICT)を公開し、産官学連携を促進するためのイベント「第13回ICTイノベーション」を開催。

情報学研究科、学術情報メディアセンター、デザイン学大学院連携プログラムの教員、研究員、情報学研究科大学院生が研究開発したアルゴリズム、ソフトウェア、コンテンツ等の成果を一挙(60件予定)ポスター・デモ展示するとともに、一部については口頭発表を行うでつ。

同イベントには、約560名の方々にご参加いただき、新たな共同研究等がスタート。

大きな成果を生み出したでつ。

また、このような情報の交換を恒常的に行うためにICT連携推進ネットワークがあり、現在約110の企業・団体に加入。

今回のイベントでは、最新の技術・コンテンツならびに産官学連携活動の紹介を行いたいと考えているでつ。

人工知能、ビッグデータなどのICT技術と数理科学・システム科学等を基盤にした情報学による社会の新しい価値の創出が期待されてるでつが、創立20周年を迎えたばかりの情報学研究科は、情報学の国際的研究拠点、産官学地域連携拠点として日々研究・教育に取り組んでいるでつ。

この「京都大学ICTイノベーション」は京都大学における最大規模の産官学連携イベントとしてすっかり定着。

学生を含む情報学研究科研究者の多数のポスター発表と産業界からの業界説明会を軸にした参加者同士の生き生きとした交流がセールスポイント。

今回は同時開催の「情報学シンポジウム」によって情報学の現在を知ることもできるでつ。

学術情報メディアセンターは、学内外の方々と共に最先端の研究を進める共同利用・共同研究拠点としての活動を推進するとともに、学生の教育にも携わっているでつ。

これまでのICTイノベーションでは、学生の研究も含めてセンターの研究活動を紹介。

様々な情報交換をするとともに、貴重なコメントを数多く頂いているでつ。

今回も大いに期待しているでつ。

現在、メディアセンターは、人・物・環境のセンシング技術から、大規模かつ高速な計算基盤またそのためのアルゴリズム、画像・音声・言語などのメディア処理、データを人間にわかりやすく可視化し分析を支援する技術など、入力・計算・出力を一貫して扱うことのできる、拡張された計算センターとしての機能を目指しているでつ。

京都大学は、2013年4月に5年一貫の博士課程「デザイン学大学院連携プログラム」をスタート。

母体となったのは、情報学研究科、工学研究科(機械工学、建築学)、教育学研究科(心理学)、経営管理大学院。

このプログラムは、社会のシステムやアーキテクチャをデザインできる実践力のある専門家を育てることを目的。

また、このプログラムが社会と接して生み出す活動を総称して「京都大学デザインスクール」と呼んでいるでつ。

ICTイノベーションでは、デザインスクールのユニークな教育活動(例えば産学官連携によるオープンイノベーション実習、約300名が参加するサマーデザインスクール)や、約60社が参加するデザインイノベーションコンソーシアムを紹介。

京都大学は、創立以来築いてきた自由の学風を継承し、発展させつつ、多元的な課題の解決に挑戦し、地球社会の調和ある共存に貢献することを理念に、独創的、先端的な研究を行っているでつ。

産官学連携本部は、このような京都大学の知を国内のみならず、広く社会に還元するため、知的財産の確保、研究成果の技術移転及びイノベーションの創出を推進しているでつ。

「京都大学ICTイノベーション」は、企業、自治体、官公庁の皆様に、本学における情報通信技術の最先端研究及び産官学連携活動をご紹介できる絶好の機会であり、本企画を通して、本学における産官学連携のさらなる深化及び新たなイノベーションの創出に寄与する場になることを期待しているでつ。

搬送装置は「クモの足」、ダイフクの一発仕分け

自動車工場の生産ライン向け搬送システムなどで事業を拡大し、物流機器の世界大手に成長したダイフクが開発したシステムが注目を集めているでつ。

クモのように滑らかに動き、大きさがバラバラのケースでも効率的に保管・仕分けする、その名も「SPDR(スパイダー)」。

サプライヤーからの部品の受け入れを自動化し、人手不足に悩む現場に浸透させるでつ。

滋賀県日野町にある同社の物流設備見学施設「日に新た館」の片隅で、2014年に発売したスパイダーが稼働。

約7メートル四方の敷地には、デモ用に大小のケースが様々な高さに積み上げられているでつ。

その上に支柱で支えられた縦横のレールが設置され、紫色のクレーンゲームのような装置が水平速度120メートル(分速)で部品の入ったケースを移動させていくでつ。

その動きは将棋の飛車や角を連想するでつ。

人力の2~3倍で処理出来るのは…

縦横無尽に動き回り、「シュー」と軽快な音を残して下向きに伸びるアームが的確に目的物をつかんで運ぶでつ。

想定されているのは自動車工場の生産ラインで組み立てラインに入る前に仮置きされた部品を、段積みで保管したり仕分けしたりといった業務。

自動車生産の実際の現場ではヘッドライトやワイヤハーネスなどさまざまな部品の管理が必要で、1ケースの重さは20キログラムになることもあるでつ。

メーカーは工場の片隅にこうした部品の保管場を設け、これまでは出庫や仕分け作業の多くを人手で処理。

全自動のダイフクの装置なら人手の2~3倍の処理が可能。

重量のある重さの場合、5倍の運用も理論上は可能

人手不足が深刻化する現場からは重労働を軽減させてほしいという要望も根強いでつ。

ダイフクは使うスペースをそのままに、土日の2日間で設置できる程度の手軽な装置としてシステムを開発。

自動倉庫のように棚を設置する必要もなく、取り付けはシンプル。

スパイダーは様々な出庫パターンの仕分けを想定。

保管期間の長いものから使う「先入れ先出し」では一番下のケースまでを抱え込み、必要なケースのみを置いて元の場所に戻るでつ。

他にも同じロットの場合に一度に複数ケースを出庫する「ロット出庫」、違うケースを順番に引き当てながら複数ケースを重ねて移動する「ケースピッキング出庫」など用途に応じたパターンがあるでつ。

大小ケース対応は「世界初」になるでつなぁ~

肝はケースをつかむアームに取り入れた、独自のチャッキング部分。

ケースをつかむ引っかかりとなる部分で、アームで何度も運ぶための耐久性を保ちつつ、引っかかりすぎないように金属をぎざぎざに加工。

これにより「世界で初めて大小異なるサイズのケースを取り扱えるようにした」でつ。

日によって異なるケースサイズや数量、割合に柔軟に対応できるでつ。

欧州ではケースサイズなどが規格化されており管理しやすいが、日本の物流現場では統一されていないことも多いでつ。

新システムは日本市場で特に力を発揮できる装置とも言えるでつ。

処理能力は例えば機械幅7メートル、奥行き7メートルの場合は1時間あたりの入出庫が最大80サイクル、同800箱を管理。

耐荷重量は1ケースで最大質量20キログラム、複数ケースを抱え込む場合は合計150キログラムまで対応可能。

ケースの種類は規格・標準品だけではなくハンドル付き、折り畳み式など一般に流通している大半が対象。

入出庫口は必要な場所に自由に設置でき、レイアウト変更が頻繁な自動車工場でも柔軟な設計が可能。

地震などで万が一停電した場合でも、自動倉庫などと違って人が平積みの荷物を取りに行けるため顧客からは好評。

タブレット端末で入出庫操作をしたり、在庫確認が簡単にできたりする機能もついているでつ。

同社は1957年に日本で初めて自動車工場に車体搬送用のチェーンコンベアを納入したことで知られるでつ。

それから半世紀以上が経過し、プレスや塗装、組み立てなど生産全域で搬送装置を提供。

「何がなんでも売るのではなく顧客に有効なら手押し台車も提案する」柔軟性が競争力の源泉。

スパイダーは着々と実績を積み上げているでつ。

ホンダなど大手に納入し、他の完成車メーカーからも引き合いがあるでつ。

今後は自動車以外にも食品や雑貨など、新分野での事業拡大を狙っているでつ。

物流は特に、オートメーション化を進めないといけないとこだけど、さすがは、ダイフクでつなぁ~

建築設備は…

かなりの進歩してるでつなぁ~

インテリジェントビルからかなり情報化してるでつなぁ~

ちと勉強しないと…

"次世代の活性炭" 貯蔵や解析に、ナノテク駆使

小さな隙間が無数にある活性炭やゼオライトは、消臭剤や吸着剤などとして私たちの身の回りで広く使われているでつ。

これらの性能を上回るナノテクノロジーを駆使した新たな多孔質材料が登場、実用化が間近に迫っているでつ

気体の分離や貯蔵、未知の物質の解明などに使えそうだと期待が膨らむでつ

この分野では日本の研究者が世界最先端の成果をあげているでつ

気体の吸蔵に優れた特性を生かした新型のガス貯蔵機を2018年に試作し、事業化を検討中。

立方体のこの貯蔵機は炭素繊維強化樹脂で作ったでつ

粒状にした多孔質材料を中に詰め、高圧にしなくても酸素などのガスを大量に貯蔵。

従来のボンベは高圧にして気体を閉じ込めるため頑丈な金属を使わなければならず、大きいと重量は約60キログラムに達するでつ

この貯蔵機は約13キロ。

工場や病院などで使う産業用ボンベの代替をねらうでつ

中に入っている粒は、金属と有機分子を組み合わせた風変わりな材料。

混ぜ合わせるだけで自然に特定の構造を作る現象「自己組織化」でできあがるでつ

1997年に開発金属と有機分子はジャングルジムのように数ナノ(ナノは10億分の1)メートル間隔で規則正しく並ぶでつ

その隙間に原子や分子を取り込めるでつ

多孔質材料1グラムあたりの表面積はサッカー場1面に相当するというでつ

活性炭の数倍、ゼオライトの10倍前後の性能この材料を使えば低い温度や圧力で物質の分離・精製ができるでつ

世界で分離や精製に膨大なエネルギーを消費。

その削減に役立てたいでつ

耐久性の低さが課題だったでつが、様々な金属と有機分子の組み合わせを試し、繰り返し使えるようになってきた製鉄所で発生する排ガスから一酸化炭素だけを取り出し、化成品の原料に利用しよう研究するでつ

対象物質に応じて多孔質材料の組み合わせを選択すれば、分離できる機能が優れていると強調、手応えを感じているでつ

リチウムイオン電池用の部材に使う試みもあるでつ

低温でも動作する電池を開発。

多孔質材料に染み込ませた水は、セ氏零下120度でも凍らないことを発見。

電池の電解質部分に応用すると、零下30度でも動いた。厳しい寒冷地での動作はリチウムイオン電池の弱点でつが、解決する道が開ける天然物の未知の成分の構造を知りたいときX線を当てるでつが、どうしても結晶が必要になるでつ

しかしいつも結晶が手に入るわけではないし、得られないことの方が多いでつ

そんなとき多孔質材料をかごのように見立て中に未知の物質を入れると、あたかも結晶を調べているように構造を突き止められるでつ

結晶スポンジ法といい、13年に開発製薬業界や食品、香料などのメーカーがこの技術に飛びついたでつ

例えばキリンはビールの苦みを生むホップの成分の分析に応用し、構造が不明だった物質を解析できたでつ

苦味は複数の成分の混じり具合で決まるでつ

味の個性を分析でき、作り分けも自在にできるようになりそうと期待調味料などに使うアミノ酸の分析に応用を目指すでつ

不純物の混入を簡単に分析できるとみている香りの分析に使うでつ

これまで諦めていた微量な物質を解析できるでつ。

人間の鼻は香りの強い物質なら微量でも判別できるでつが、機械では検出できないことがあるでつ

新しい香料の開発に役立てるX線を使わずに構造を調べる別の方法もあるでつ

ただし数ミリグラムの試料を集める必要があり、分析に数カ月かかるでつ

新しい方法を使うと数マイクロ(マイクロは100万分の1)グラムと微量で済み、期間もおよそ1週間に短縮できるでつ

天然物の中から新規の化合物を見つけだす動きが再評価されていると解説活性炭は約3500年前からにおい消しとして利用され、ゼオライトも発見から260年ほどになるでつ

新しい多孔質材料は登場してまだ20年ほど。長い歴史の中で、新たな可能性を切り開こうとしているでつ。

数学は…

シンプルな問題を解くと理解しやすいでつなぁ~

科学計算

Excelで出来るといいでつなぁ~

次世代蓄電池

電気エネルギーを蓄え、必要に応じて繰り返し使う蓄電池 は、低炭素社会に必須の技術として注目を集めているでつ。

「地 球温暖化防止のためには電源と輸送部門の両方の低炭素化 が必要で、これらをセットで対策する必要があるでつ。

この双 方でキーテクノロジーとなっているのが蓄電池です」と説明。

電源の低炭素化のためには再生可能エネルギーの主要電 源化が必要でつが、太陽光発電や風力発電等の再生可能エネ ルギーは自然変動エネルギーであるため、無駄なく使うには 電力貯蔵用の蓄電池が必要不可欠。

また、輸送部門の低 炭素化のために電気自動車(EV)やプラグインハイブリッド 自動車(PHEV)等の電動モビリティの導入が期待されでつが、ここでも基軸になる技術は車両の駆動電源となる蓄電池 。

2017年のEV・PHEVの世界販売実績は約100万台で すが、今後は世界各国の自動車燃費規制・二酸化炭素排出規 制によって市場は急拡大し、2040年には約6000万台に達するという報告も出てて、車載用蓄電池の大幅な需要拡大 が見込まれるでつ。

だけど、現行のリチウムイオン電池(LIB)は有機電解液を 使っているため、発火等の恐れもあり、エネルギー密度を 高めようとするほど、安全性の面で問題があるでつ。

そのた め、現行LIBのエネルギー密度は250Wh/kg程度がほぼ限 界とされ、EVに搭載された場合の航続距離は、ガソリン車に はるかおよばないでつ。

こうした状況の中、EV普及の鍵を握 るのが、より高性能、低コストな次世代蓄電池の開発。

NEDOは現在、次世代蓄電池開発に関して二つのプロジェ クトを推進。

車載用蓄電池の技術 シフトを想定し、「先進・革新蓄電池材料評価技術開発(第2 期)」で、より安全でエネルギー密度の高い全固体LIBの開発 を推進し、また、「革新型蓄電池実用化促進基盤技術開発 (RISING2)」で、さらに高性能で低コストな新原理の革新 型蓄電池の開発に取り組んでいいるでつ。

有機電解液に替えて固体電解質を使う全固体LIBは、日本 で有望な固体電解質が発見されたこともあり、日本が研究開 発で世界をリード。そこで、この全固体LIBの実用 化・量産で世界の先手を取り、2025年頃にはEV市場におけ る主力商品のポジションを獲得することが目標となるでつ。

そして、さらにLIBの性能限界を大きく超える革新型蓄電池を 2030年頃に市場投入して、常に世界の先手を取り続け、日本 に有利なビジネス環境を創出する計画でこのNEDOの2大プロジェクトは、自動車、電池、材料等の 分野から多くの企業が参画し、加えてアカデミア(大学・研究 機関等)からも研究者が集結した、オールジャパン体制が大 きな特徴。

蓄電池はもともと日本 のお家芸。

現在、民生用LIBの世界シェアでは中国・韓国等の 後塵を拝しているでつが、開発力では日本の方が上。

また、 日本には蓄電池関連の周辺技術や産業がピラミッド型に形成 されており、これらの技術力でも世界トップクラス。

蓄電池関連企業やアカデミアが集まってオールジャパン 体制で取り組めば、“1足す1を100”にする研究開発が可能 なはず。

世界各国の政府や自動車メーカーはEV・PHEVの普及拡 大を強く社会にアピールしているでつが、日本でも、経済産業省 の「自動車産業戦略2014」(2014年11月)で「2030年の新 車販売のうち、EV・PHEVの割合を政府目標として20~30%とする」という目標を掲げ、重点分野の一つとして蓄電 池を選定し、世界の開発競争をリードしているでつ。

次世代蓄電池のEV搭載に向けた技術課題は多く、その ハードルも極めて高いですが、日本が保有する技術力・技術 資産をフル活用してブレークスルーを実現し、世界最高のコス トパフォーマンスを有した蓄電池を創出したい。

自動車産業が 100年に一度と言われる変革期を迎える中で、日本の自動 車・蓄電池・素材産業の国際競争力向上に貢献できればでつなぁ~

NEDOの次世代蓄電池開発とはどのようなものか。

現行LIBは、正極と負極の間に有機電解液が使われているでつ。

リチウムイオンが、この電解液の中を溶媒分子と結び付い て泳ぐように移動することで、充放電が可能。

一方、次世代蓄電池のーつとして期待される全固体LIBで は、電解質として無機の固体材料が使われ、正極、負極等と 合わせて電池全体が固体材料で構成。

かつて は、固体電解質はリチウムイオンの伝導性が低く、高性能な 全固体LIBの実現は困難だと考えられていたでつ。

だけど、大幅にイオン伝導率が 高まったガラス系硫化物固体電解質が発見。

また、最近 では有機電解液を上回る結晶系硫化物固体電解質 が発見され、次世代蓄電池の主要材料として世界的に注目さ れてるでつ。

全固体LIBは、難燃性で化学的安定性に優れた固体電解質 を使うため、エネルギー密度を高めても安全な電池が作れるでつ。

また、固体電解質の中では、リチウムイオンは有機電解液 の中よりもスピーディーに動くことができるため、急速充電性能も大きく向上すると見 られるでつ。

熱的安定性が向上す ることで、冷却装置等が 簡素化でき、パッケージ の小型化や、全体のコス ト低下も見込めるでつ。

ま た、分解によるガスの発 生も少なく、外気温の変化等、使用環境が厳しい中で、確かな 性能と安全性が求められる車載用蓄電池にふさわしい特徴 を有しているでつ。

NEDOの全固体LIBの研究開発は、2007年度開始のプロ ジェクト「次世代自動車用高性能蓄電システム技術開発」を 皮切りに10年以上の歴史。

「先進・革新蓄電池材 料評価技術開発(第1期)」(2013~2017年度)では、全固 体LIBの標準電池モデルと材料評価技術を開発。

引き続い て、2018年度からスタートした「先進・革新蓄電池材料評価 技術開発(第2期)」は第1期の成果に基づき、全固体LIBの早期実用化を目指して、要素技術の確立や量産プロセス、EV 搭載への適合性評価の技術開発を進めてるでつ。

プロジェ クトの体制は、第1期は材料メーカーが中心でしたが、第2期 では自動車・二輪メーカー、電池メーカーが新たに参画したほ か、大学や研究機関等のアカデミアが加わることにより、実 用化・量産化に向けた共通アーキテクチャの構築を目指し、 オールジャパンで取り組む体制が整ったでつ。

このプロジェクトでは、各組合員企業から集中研究拠点 に研究員を出向いただき、そのメンバーを材料開発チーム、電 池設計チーム、電池構造プロセスチーム、電池試作評価・分 析チームの4つのチームに分け、研究開発を進めるでつ。

すでに 各企業の若手研究者が数多く集まって、議論が始まっているでつ。

各社ともプライドがありますから、みな積極的。

第2期では、まず硫化物系の固体電解質を使った第1世代 全固体LIBの大型化・量産化に必須な要素技術を開発。

とりわけ、未知の部分が多い量産プロセスを検証し、安定的 な性能評価が可能となる標準電池モデルを開発。

実用化した場合、1台のEVに載せる電池の積層枚数は 1万枚から2万枚。生産ラインに乗せるためには、1秒に10枚 くらいは積層できる技術がないと間に合わないでつ。

安全性についても、釘刺試験や圧潰試験、ガス発生試験等、非常に厳 しい基準をクリアする必要。

他にも、現状のガソリン車並みの航続距離を実現可能な、 先進硫化物系固体電解質や新規正極、負極材を用いた次世 代全固体LIBの標準電池モデルの開発や、国際標準への反映 を視野に入れた全固体LIBの評価技術の開発等に取組でつ。

また、全固体LIBやそれを搭載したEV・PHEVを普及させ るために必要な、社会システム全体のシナリオデザインを提 案する予定。

これだけの企業、アカデミアが 集まったことで、各者の本気度と全固体LIB開発への期待があるでつ。

業種を超えた連携・協調体制で、産学官が連携して ニーズとシーズを結び付け、実用化に向けた研究開発を加速 するでつなぁ~

ポストLIBとも呼ばれる革新型蓄電池は、現状の液系LIB はもちろん次世代の全固体LIBと比べても、エネルギー密度 や安全性、耐久性の面で飛躍的な進歩が期待。

革新型蓄電池は、構成材料や動作原理がLIBとは異なり、 理論的に見て現行LIBの3〜5倍程度のエネルギー密度を達 成可能。

NEDOは、こうした技術的な見通しに基 づき、まずは、2009年度から2015年度にかけて、産学連携 のプロジェクト「革新型蓄電池先 端科学基礎研究事業(RISING)」に取り組み。

さらに、このプロジェクトの 対象となった6種類の革新型蓄電池の中から、実用化の可能 性が高い4種類の革新型蓄電池を絞り込み、2016年度から 「革新型蓄電池実用化促進基盤技術開発(RISING2)」を 開始。

RISING2では、互いに競合関係にある多数の自動車メー カー、電池メーカーの技術者がそれぞれ、京都大学と産業技 術総合研究所(産総研)の二つの集中研究拠点に集まり、革 新型蓄電池の研究に従事する他、蓄電池の解析に特化して開 発してきた高度解析技術のさらなる高度化にも取り組んでい るでつ。

自動車メーカーと電池 メーカーが複数集まったことに意義があるでつ。

電池に対する意識が異なる二つの業界から研究者が集まる ことで、電池開発の非競争領域すなわち共通基盤をどこに置 くかを検討。

検討、議論の舞台の一つになるのが、高度解析技術を組み 合わせた解析プラットフォームの存在。

例えば、フッ素の 動作速度を解析する一方で、その速度が実現した理由を、複 数元素の原子配列から検証することができてるでつ。

将来にわたって日本の優位性を確保するには、本当の意味 での“共通基盤技術”を作ることが大事。

そのための信頼関 係もプロジェクトで作り上げていかないといけないでつ。

亜鉛は、マンガン電池、アルカリマンガン電池、銀電池等の 使い切りの電池では、古くから安定した実績がある材料で、安 全性やコスト面で有利。

この亜鉛を負極に、空 気を正極に用いる亜鉛空気電池は、革新型蓄電池の中でもエ ネルギー密度の高さで注目される金属空気電池の一つ。

酸化力が高い、つまり高電位の空気を電池外から取り込み、 電池セル内には多量の亜鉛を収容できるため、理論エネル ギー密度は約1000Wh/kgと極めて高くなっているでつ。

ただ、蓄電池として何度も充電して使おうと思うと、非常 に難しい課題がたくさん出てるでつ。

何十年も研究されてい るでつが、補聴器用のコイン型の1次電池を除けば、蓄電池とし てはいまだに本格的な実用化には至ってないでつ。

亜鉛空 気電池の開発の難しさについて、こう説明すると 亜鉛空気電池の最大の課題は、亜鉛極の長寿命化。

亜鉛は放電の際には電解液に容易に溶け込みますが、充電の 際には、元の形の亜鉛 に戻りにくいという欠 点。

亜鉛の 密度にもむらができ、 変形。

ひどく劣 化したときには、放電 で析出した亜鉛が正極 と接触してショートし てしまい、使えなくなるでつ。

そこで、新しい亜鉛極の構成、電解液添加剤等を開発し て、長寿命化を図っているでつ。

相当なブレークスルーが必要ですが、2018年度末の中 間目標である実セルでのエネルギー密度300Wh/kgは達成 できる見込みに。

この300Wh/kgという数字は、亜鉛空気電池としては非 常に画期的な数値。

空気極触媒の開発等、他にも山積す る課題をクリアし、プロジェクト終了の2020年度末までに は、最終目標のエネルギー密度500Wh/kgの達成を目指すでつ。

すでに1次電池としての実績があるだけに、実 用化のポテンシャルが高い」と手応えがあるでつ。

フッ化物電池は、マイナスのフッ化物イオンが正極と負極の 間を移動して充放電する蓄電池。

電池の中でフッ化物イ オンを動かす原理は、NEDO「革新型蓄電池先端科学基礎研 究事業(RISING)」(2009〜2015年度)

実現すれば、原料が安いなどのコストメリットがあるでつが、新しい考え方のため、課題もたくさん。

難しかったのは、放電によってできるフッ化物が電気を 通さない絶縁体になってしまうこと。

絶縁体ですから、充 電しようとしても、元の金属に戻りにくい。

もう一つの難点 は、フッ素イオンが自由に動くような電解液が作りにくいこと。

フッ化物電池は、RISINGプロ ジェクトの成果として、電解液に加える添加剤であるアニオン アクセプター(AA)が発見されたことによって、500Wh/kg 程度のエネルギー密度を目指す技術として、大きく発展。

現在のRISING2プロジェクトでは、自動車メーカー、電池メーカーからチームに 出向してきている若い研究者のセンス。

フッ化物 の蓄電池の研究経験が一切なく、既成概念がない。

化 学の世界では、既成概念に捉われず、自分なりのやり方で取り組んでいる間に、新しいアイデアが出てくることが多い。

実際、今回のRISING2プロジェクトの前半では、研究を大 きく進める二つの大きな発見が、若手研究者の間から出てきたでつ。

難しいと見られていた正極活物質、負極活物質の双 方で、固体、液体共に使える良い材料が見つかったでつ。

お かげで両極の材料はほぼ確定し、あとは固体チームが現状で 140℃必要という固体電解質の低温化、液体チームがより優 れた電解液の発見という、次の大きな課題に取り組んでいいるでつ。

硫化物電池は、単位重量当たりでより多くのリチウム原子 と結合する硫黄を正極活物質として用いることで、高エネル ギー密度を実現。

従来の技術では、炭素と硫黄をミク ロに複合化させて正極に使いますが、硫黄成分が溶出し電池 容量が劣化するという弱点を抱えているでつ。

そこで、産総研 拠点では、金属に硫黄を結び付けるコンセプトに着目。

金属 と硫黄の結合により、電解液への溶出を大きく抑制でき、世 界トップレベルのエネルギー密度と耐久性の両立を実現。

また硫黄は種々の電池の中の材料と反応しやすいの で、表面を安定化させる工夫をすることで、電池の寿命を延ば す工夫もしているでつ。

今後はより高性能な正極材料の開発に 加えて、高容量金属負極の表面安定化技術の開発により、車 載用蓄電池向けの硫化物電池の実用化を目指しすでつ。

現行LIBに用いられるLiCoO2等の正極材料は、その結晶 構造の“箱”の中にリチウムが出入りする「インターカレー ション反応」により充放電を行うでつ。

一方、産総研拠点で は、フッ化鉄等を正極活物質に用いると、この“箱”自身がリ チウムと反応する「コンバージョン反応」に着目。

この反応で は、物質が化学変化する領域まで利用した充放電が可能とな るため、高いエネルギー密度が得られるでつ。

この反応を利用 するコンバージョン電池は、密閉系では最高レベルの高い理 論エネルギー密度を有しているでつ。

さらに、低コスト材料が使 える、異常時にも酸素放出しにくいため高い安全性が期待で きるなどのメリットがあり、今後は正極活物質のさらなる高性 能化に向け、電池劣化を抑制するための正極活物質の形態制 御や表面安定化技術に注力してるでつ。

キルン排ガスからCO2分離・回収 国内初実証へ

環境省の「環境配慮型CCS実証事業」に参画し、1月中旬から試験運転を行い、2月上旬から実証実験を始めるでつ。

セメントを製造するキルン(回転窯)から排出されるガスを対象に、化学吸収法で二酸化炭素(CO2)を分離・回収する試験を始めるでつ。

キルンから出る排ガスを化学吸収法の対象にするのは国内で初めての試みとなるでつ。

実証実験では、藤原工場(三重県いなべ市)にCO2を分離・回収する試験装置を設置。

セメント製造プラントに適用できるかどうか、実際に排ガスを使って検証。

セメントを製造するキルンから排出されるガスには酸性ガスなどが含まれているため、その影響を詳細に評価して対策を検討。

従来の環境負荷への対応に加え、新技術の開発によってCO2排出量のさらなる低減を目指すでつ。

ガス化溶融炉施設は今後どうなるのかなぁ~

外環走ってると…

大阪市環境局八尾工場のリサイクル21という工場が見えるでつなぁ~

確かリサイクル21は、キルン式ガス化溶融炉の某メーカさんの登録商標だった気がするでつなぁ~

ガス化溶融炉もダイオキシンバブルでブレイクしたけど、ほぼ見切り発車だから今は…

そのガス化溶融炉は、ごみを熱分解ガス化して燃焼するとともに、灰分を溶融するシステム。

リサイクル21は確かシーメンスから導入した技術でつなぁ~

そりは、キルン式ガス化溶融炉は、ごみからアルミ、鉄、スラグといった資源物を回収するとともに、余熱で発電を行うことができる、環境性能に非常に優れた処理システム。

本システムでは、投入されたごみは熱分解ドラムで熱分解ガスと炭(チャー)に分解されます。チャーからアルミと鉄を回収したのち、熱分解ガスとチャーは燃焼溶融炉にて高温で燃焼しスラグ化されます。また、燃焼溶融炉で発生した燃焼ガスは廃熱ボイラで熱回収し、発電することができるでつ。

この方式では、ロータリーキルンと呼ばれる回転式の炉の中で廃棄物を間接的に加熱して分解し、後段の溶融炉で溶融。

廃熱は回収されて利用されるほか、溶融後に得られたスラグも回収して、路盤材等にリサイクルすることができるでつ。

キルン式ガス化溶融設備の特徴は、ごみの滞留時間が1~2時間と長く、時間をかけてガス化を行うことから、廃棄物の組成の変動の影響をあまり受けずに均質的な熱分解生成物を得られること。

また、キルン式ガス化設備の必要熱量は概ねごみ発熱量の20~30%であり、次式で表されるでつ。

(必要熱量)=(ごみ中の水分蒸発潜熱)+(ごみ自体の温度上昇顕熱)+(熱分解熱)

この必要熱量を得るためには、以下の3つの方法があるでつ。

これらの組合せによるものもあるでつ。

 [1]燃焼溶融炉出口排ガスから熱回収する

 [2]熱分解ガスを燃焼させた排ガスを熱源とする

 [3]外部燃料を燃焼させた排ガスを熱源とする

キルン式ガス化溶融設備の課題としては、熱分解の速度制御が難しい点があげられるつなぁ~

ごみの焼却とごみの溶融、この二つは何がどう違うのか――。

これもポイントを三つあるでつ。

そりは、「温度が違う」、第二に処理したあと「出てくるものが違う」、第三に「受け入れるものが違う」の三点。

第一点の「温度が違う」とは何か。

ごみ焼却の場合、温度の上限(燃焼室出口)は八五〇度、せいぜい九〇〇度どまり。

それが一〇〇〇度に近付くといろいろ不都合が起きるでつ。

まず炉そのものが保てない。

特に耐火レンガが保たないのでつ。

つぎに温度が一〇〇〇度を越えるとごみの中のプラスチック類が溶け出して炉の内壁にべったりくっつく現象が起きるでつ。

これを「クリンカーが付く」というでつ。

これが起きると炉内空気の通りを阻害して燃焼効率を悪くするでつ。

そしてこれがいちばん重要なことが、温度が高くなればなるほど窒素酸化物や低沸点の重金属類(カドミウム、鉛、水銀など)が盛大に掛散。

つまりごみの焼却では一〇〇〇度以上の高温は普からタブーだったでつ。

これに対し、ごみの溶融では逆に一三〇〇度以上、機種によっては一八〇〇度ぐらいなるでつ。

いわばタブーを破るわけ。

物質はそうした高温に出会うと“液状化現象”を起こし、溶け出すでつ。

テレビなどで製鉄の現場などがよく紹介されてる鉄鉱石が灼熱した炉の中で真っ赤に溶け、炉の下にしたたり落ちる、おなじみの光景。

ごみの溶融では“鉄”の代わりに“ごみ”がしたたり落ちるでつが――。

そして最後に、灼熱したごみの流れは炉の下にある水槽にぶちこまれて破裂。

なんでそんな荒っぽいことをするかといえばただひとつ、「高温になればなるほどダイオキシンが分解する」という言い分がメーカー側にあるからでつ。

だけど、それは本当か。

二点目の「出てくるものが違う」ということでつが、焼却炉から排出されるのは「焼却灰」。

一方、溶融炉から出てくるのは,溶融スラグ"という黒い粒状の物質。

焼却灰はさらに溶融して量を減らすか、そのままで処分場へ投入するかですが、スラグは路盤材など土木資材になるからリサイクル製品。

こりがメーカー側の言い分だけども本当かなぁ~

第三点は「受け入れるものが違う」ということでつが、焼却炉は文字どおり“焼却できるもの”“焼却しても大丈夫なもの”しか入れないでつ。

逆にいえば“焼却してはいけないもの”を分別するという作業が要求されるのでつ。

全国的に起きている「プラスチックは焼却炉に入れない」運動はそのひとつ。

これに対し、溶融炉は可燃、不燃、医療廃棄物、産業廃棄物など何でもござれ、のプラント。

しかもプラスチックなど高カロリーのごみは必ず入れる必要があるでつ。

いいかえるなら分別不要というより、分別してはいけない処理方式。

明らかにごみの資源化・減量化とはまったく逆の方向を目指している施設だいうことでつ。

以上、三点が焼却と溶融の違いでつ。

現状は維持管理費等も手伝って、ガス化溶融炉は焼却施設にとって代わることが出来なかったでつなぁ~

まぁ~今のEVみたいなもので、そのうちストーカー炉へ戻ったようにエンジンもレシプロに戻るということでつなぁ~

さてダイオキシンバブルから20年経ったけど、通常なら焼却炉の更新時期に差し掛かるわけだけど、

今は長寿命化の時代でもあるから30年としてもライフサイクルを計算すると10年の延長と新しい焼却炉にしたら

間違いなく新しい焼却施設建てた方がコストは低く済むでつなぁ~

ガス化溶融炉はかなりの逆風になってるでつなぁ~

その理由は…

ここ数年の他市の施設整備計画書において、ガス化溶融炉は、次の点で敬遠されてるでつなぁ~

①灰を溶かすため1300度以上のエネルギー消費をし、地球温暖化対策・省エネルギー化に逆行する。 

②防災性や特殊作業性など施設維持コストが足かせになる。 

③運営を直営方式とする場合、運転管理の高度さや自前によるスラグの有効利用の長期的かつ安定的な利用先の確保は容易でない。

等の理由から溶融方式は望ましくないとの見解を示されてるでつなぁ~

そいと一番の売りのダイオキシン抑制も…

ガス化溶融炉は約1500度という高温のため、窒素酸化物やニトロアレンのような有害物質がダイオキシンに入れ替わって生成されるからひとたび爆発、火災事故が起これば、破れたバグフィルターから有害物質が大気中に大量放出されるでつ。

さらに、ダイオキシン対策のバクフィルターはガラス繊維で出来てて、高温では穴が開くので排ガスを200度前後に冷す必要があり、

その過程でダイオキシンは再合成されてしまうでつ。

ダイオキシンの90%は飛灰に入るため、バグフィルターが破損すれば同じく大気中に出てしまう可能性があるでつ。

LEDと同じくごみ処理のプロが焼却プラントに力を入れていたのは、ガス化溶融炉のデメリットを理解していたからで、

一時的なブームもあるけど、ごみ処理を理解してない中で、有望市場に入っても細かいところに手が届かないということでつなぁ~

焼却方式のストーカ炉が433施設、二つの方式のガス化溶融炉は84施設。

全国的にも溶融炉方式を採用するところが少ないのは、ガス化溶融炉の危険性やリスクの高さが要因になってるでつなぁ~

まぁ~ごみ処理施設の市場は広域化でかなり縮小されてる中で、結局ガス化炉へ参入して残った企業が新日鐵さんだけでつなぁ~

大手5社はラインナップにあるだけみたいな感じでつなぁ~

ガス化溶融炉は、ごみより下水汚泥に適してるかもでつなぁ~

下水汚泥ではガス化炉が標準になってるでつなぁ~

バイオガスとのコラボシステムがこれからのごみ処理の基本となるならガス化溶融ではなく、ガス化炉として応用すればいいと思うんだけどなぁ~

せっかくのガス化溶融技術を活かすことも考えるのも一つだと思うけどなぁ~

今はバイオと焼却が別々だけど、一体化すれば、安定したエネルギー源として活用できると思うでつ。

今一番力を入れて開発しないといけないのは、石炭ガス化ではなく、ごみのガス化だと思うでつ!