2007 Fiscal Year Annual Research Report
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18GS0203
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
桑野 博喜 Tohoku University, 大学院・工学研究科, 教授 (50361118)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西澤 松彦 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20273592)
安部 隆 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (00333857)
小野 崇人 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (90282095)
折茂 慎一 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (40284129)
田中 秀治 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (00312611)
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| Keywords | エネルギー / マイクロ発電 / バイオ発電 / 熱電発電 / 振動発電 / 圧電発電 / エレクトレット発電 / MEMS |
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| Research Abstract |
振動,糖分,温度差などを効率的に電気エネルギーに変換し,高付加価値でかつ環境問題に貢献する超微小発電システム実現を目的として以下の研究を実施.
1)高付加価値マイクロエネルギーシステム:水素を用いる携帯型燃料電池に関して,マイクロ燃料改質器の真空断熱パッケージング技術を開発し,高い断熱性能を実証.水素貯蔵合金としてAIH_3では、A1系錯体水素化物類似の共有結合形成を発見。LiBH_4では、結晶構造変化によりリチウム超イオン伝導の発現を発見。マイクロ爆轟燃焼発電を目指し,アジ化銀微小爆薬の爆轟特性を検討.
2)酵素触媒による環境・生体適合型バイオ燃料電池:マイクロ流路型バイオ燃料電池に関して,蓮の葉表面構造のアナロジーとして凹凸をセル間に造り込み,その超撥水効果によってセル間が自然に絶縁される機能の搭載に成功。これによって,自立的な直列化が可能となり,出力電圧の向上を達成.バイオ燃料電池システム長寿命化に向けて,生分解性高分子を活用した時差式発電システムを考案し,予備的な動作確認を実施.
3)高効率マイクロ振動発電システム:マイクロマシニングにより圧電薄膜を用いた0.24mm^2の片持ち梁(厚さ50μm)形成を可能とし,0.5nW程度の圧電膜振動発電を実証.エレクトレット薄膜を用いた静電誘導発電について,自立エレクトレット薄膜構成を考案し,従来型に比し7倍程度の発電量を実証.マイクロ機械式整流に成功.パッシブ振動発電の限界を打ち破るアクティブ制御の理論的概念を提案し,実証実験を実施.
4)熱電発電デバイス:カーボンナノチューブからナノメートルギャップを介して対向電極に放出される熱電子により電力を得る熱電発電デバイスを考案.電子がトンネリングできるほどの微小なギャップ形成を酸化膜に埋め込み後,研磨する方法を開発・実現.熱流制御を目的とし高効率輻射熱伝達薄膜を考案,実証実験に着手.
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