| 研究課題/領域番号 |
19K23523
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0302:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 (2020)
早稲田大学 (2019) |
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研究代表者 |
山田 駿介 東北大学, 工学研究科, 助教 (50811634)
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| 研究期間 (年度) |
2019-08-30 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 環境発電 / 蓄電素子 / 生分解性 / スーパーキャパシタ / イオン液体 / イオンゲル / 熱電発電 / 熱電素子 / 環境調和性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
様々なモノがインターネットに接続され，それらが取得する情報と人とを結びつけるモノのインターネット（IoT）が注目を集めている。生活空間からデータ解析・AI技術に必要なデータを取得するために，必要なIoTセンサ端末の数は10兆個にもなる。その膨大な数のセンサの保守は物理的に不可能であり，電池の交換が困難であるうえ，センサは回収できず，環境中に廃棄されると想定される。このため，端末の経年劣化により，有害物質が漏洩して深刻な環境汚染を引き起こす恐れがある。本研究では，Siを用いた環境発電技術と環境調和性を有する蓄電素子を用いた，環境中に分解・吸収されるIoTセンサ端末用の電源を実現する。
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| 研究成果の概要 |
熱電素子の出力を蓄電するスーパーキャパシタをイオン液体を使用して作製した。活性炭とイオン液体を混合して、生分解性電極上に成膜し電極とした。作製したスーパーキャパシタの特性をサイクリックボルタンメトリーで評価した。掃引速度5mV/s-300mV/sで、電圧を０V-1.5V掃引して生じる電流を測定したところ、電気化学反応にともなうピークは見られず、スーパーキャパシタに1.5Vの電圧を印加できることが判明した。そこで、ガルバノスタティックチャージ・ディスチャージにより、容量を測定したところ、印加電流0.2 mA/cm2-2mA/cm2の範囲で、容量40mF-60mFを示すことが判明した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の核となるフレキシブル電極は、有機材料ではなく、金属に切り紙・折り紙構造を付与することで、高い導電性と柔軟性を実現する。さらに、申請者が作製した環境調和型スーパーキャパシタと組み合わせて環境調和型IoT用電源を実現できる。環境調和性を持つ電源は、IoTモジュールだけでなく、柔軟性により、自由曲面に貼り付け用途にも応用可能であるためウェラブルデバイス分野にも産業的な波及効果は大きいと考えている。
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