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効率

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1: 2018/09/04(火) 13:42:25.45 ID:CAP_USER
 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)と人工光合成化学プロセス技術研究組合(ARPChem)は、東京大学とともに、太陽電池材料として知られるCIGSをベースとした光触媒で、非単結晶光触媒の中で水素生成エネルギー変換効率(光触媒の水素生成能力を表す性能指数)12.5%を達成したと発表した。

 NEDOは、環境に優しいモノづくりを実現するために、太陽光のエネルギーで水から生成した水素と、工場などから排出されるCO2を合成して、プラスチック原料などの基幹化学品(C2~C4オレフィン)製造プロセスを実現するための基盤技術開発に取り組んでいる。太陽光は光触媒を活用することでエネルギー源として有効に活用することが可能であり、そのため、光触媒のエネルギー変換効率の向上が重要な課題になる。

 今回、NEDOとARPChemは、東京大学とともに、太陽電池材料として知られるCu(In,Ga)Se2(略称CIGS)をベースに、太陽光のスペクトル強度がピークとなる可視光領域(波長400n~800nm)の光を吸収する光触媒材料を開発した。

 光触媒は、太陽光エネルギーを化学エネルギーに変換する機能性材料。太陽光の強度のピークは主に可視光領域(400~800nm)にあるため、この波長域の光を吸収する光触媒ができれば、効率よく太陽光のエネルギーを利用できる。しかし、従来の光触媒は、吸収波長が主として紫外光領域(~400nm)に限られるものが多く、可視光から赤外光領域にかけての光を利用できるように、光触媒の吸収波長を長波長化することが課題の一つだった。

 このため、同プロジェクトでは従来よりも長波長の光を吸収する光触媒材料の一つとして、カルコゲナイド系材料(硫化物、セレン化物、テルル化物などの化合物)の開発を進めてきた。中でもCu(In1-x,Ga x)Se2(CIGS)は赤外領域までの太陽光(xの組成比により750~1230nmまで変化)を利用できるという特徴を持ち、既に太陽電池材料としてメートルスケールの製造技術が確立されている。

 このCIGSはp型半導体であり、その表面にn型半導体を成膜しpn接合を構成することで、光照射によりCIGS固体内で生成した電子と正孔を効率的に分離し、再結合を抑制させることで高い量子効率を得られることが知られていた。今回の研究ではこれらの知見を参考にした上で、二つの工夫により、CIGS中で光照射により生じた電子を用いて、水から高効率で水素を生成させることに成功した。

 工夫の一つは、新規組成のCIGSの開発にある。これにより、高負荷条件ではCIGSとn型半導体の間の障壁が原因で電子が注入されにくくなり、結果的に効率が顕著に低下してしまうという課題をクリアした。もう一つは、大電流密度で水分解反応を進行すると、液相側の電気抵抗をはじめとした効率低下要因が顕在化することを生かした点だ。電解液の成分などを最適化することにより、効率的に水素が得られるようになった。

続きはソースで

■CIGSをベースとした水素生成光触媒の外観(約5cm角)
http://image.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1809/03/rk_180903_nedo01.jpg
■最適組成の電解液中における、開発した水素生成光触媒の電流電位曲線(左)と水素生成エネルギー変換効率(右)
http://image.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1809/03/rk_180903_nedo02.jpg
■左は開発した水素生成光触媒と酸素生成光触媒を用いた2段型セル(タンデム配置)の模式図、右は2段型セルに疑似太陽光を照射した時の太陽光エネルギー変換効率
http://image.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1809/03/rk_180903_nedo03.jpg

http://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1809/03/news023.html
ダウンロード (5)


引用元: 【光触媒】「人工光合成」実現を後押し、世界最高の水素変換効率12.5%を達成[09/03]

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1: 2018/08/28(火) 16:23:36.17 ID:CAP_USER
産業技術総合研究所の富永健一研究チーム長らは宇部興産と共同で、木粉から化学品原料を効率的に作る技術を開発した。
化学反応を促す触媒を使い、幹や枝などに含まれる木質繊維をレブリン酸と呼ぶ物質に変える。
1回の工程で合成でき、触媒も安価なアルミニウムなどを使う。間伐材を粉砕した木粉や古紙などから化学品原料を作る用途を想定する。

続きはソースで

日本経済新聞
https://www.nikkei.com/article/DGKKZO34584800U8A820C1TJM000/
ダウンロード (4)


引用元: 【化学】木粉から化学品原料 産総研、宇部興産と共同、安価な触媒で実用化へ[08/27]

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1: 2018/08/23(木) 10:16:16.47 ID:CAP_USER
電力エネルギーは電線などの配電設備によって、各家庭に送られていますが、電力需要が高まると電力が供給できなくなるリスクがあります。そこで、日本などの多くの国では揚水式水力発電で高所と低所に貯水池(ダム)を作り、電力需要の多い時に高所から低所へ水を流して電力を発電し、需要が少ないタイミングで低所から高所に水を引き上げて、電力需要の高い時に備えてエネルギー貯蔵を行っています。しかし、揚水式水力発電を実現するには地形による制限があり、建設コストも高くなってしまうもの。スイスのスタートアップEnergy Vaultはこのような制限を回避する「コンクリートバッテリー」を開発しました。

Swiss startup Energy Vault is stacking concrete blocks to store energy — Quartz
https://qz.com/1355672/stacking-concrete-blocks-is-a-surprisingly-efficient-way-to-store-energy/

Energy Vaultのコンクリートバッテリーの仕組みは水とダムを使用する代わりに、コンクリートブロックとクレーンを使用するというものです。コンクリートバッテリーは、揚水式水力発電で行っていた水のくみ上げの代わりにコンクリートブロックを高く積み上げていき、電力需要が一定を超えたときに積み上げられたコンクリートブロックをクレーンで順番に地面に下ろしていきます。このブロックを地面に下ろすタイミングでケーブルに発生する落下エネルギーが電力として供給されることになります。


Energy Vaultのコンクリートバッテリーは電力効率の高さが特徴です。2018年時点でエネルギー効率の高いものの代表格としてリチウムイオン電池が挙げられており、その効率は充電量の90%の電力が生成可能であるとされています。コンクリートバッテリーはブロックの持ち上げに必要な電力に対して、地面に下ろすときに生成する電力は約85%となっており、リチウムイオン電池とほぼ同等のエネルギー効率を有しています。

記事作成時点でEnergy Vaultがデモ用に構築したコンクリートバッテリーは高さ20m、コンクリートブロックを持ち上げるクレーンは1台と、非常に小さな施設となっていて、あまり大きな電力を生み出すことはできません。

続きはソースで

■動画
Storing energy in concrete blocks https://youtu.be/mmrwdTGZxGk



https://i.gzn.jp/img/2018/08/21/concrete-battery-swiss-startup/00_m.jpg
https://i.gzn.jp/img/2018/08/21/concrete-battery-swiss-startup/01_m.jpg

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20180821-concrete-battery-swiss-startup/
images


引用元: 【エネルギー技術】水力発電よりも低コストで実現できる「コンクリートバッテリー」とは?[08/21]

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1: 2018/08/16(木) 12:59:09.94 ID:CAP_USER
地球上に現存する生物で直立二足歩行が可能なのはヒトだけだといわれています。もともとは樹上で生活していた猿が進化の過程で地上に降りて2本の足で歩くようになるにあたって、最も遅くまで進化をし続けていた体の部位は「足のつま先」だったという研究結果が報告されています。

Evolution and function of the hominin forefoot | PNAS
http://www.pnas.org/content/early/2018/08/07/1800818115

マルケット大学のピーター・フェルナンデス博士率いる研究チームは、類人猿の化石から現代人に至るまでの足の骨を3Dスキャンし、比較を行いました。その結果、他の骨に比べて、足のつま先に当たる親指は進化のスパンが長かったことが判明しました。


二足歩行をするためには、まず最初に足の骨が二足歩行の生体力学的要求に適応するよう進化する必要があります。

続きはソースで

https://i.gzn.jp/img/2018/08/15/big-toe-primate-origins/a01.jpg

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20180815-big-toe-primate-origins/
ダウンロード (2)


引用元: 人間の下半身で最後に進化したのは「つま先」だという研究結果[08/15]

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1: 2018/08/01(水) 20:22:54.97 ID:CAP_USER
■上皮細胞が複雑な立体構造を作る際に、これまで考えらえていたのとはまったく異なる形状の細胞ができることが判明し、この形状に「スクートイド:scutoid」と名付けた

正方形、長方形、三角形、五角形など、私たちの身の回りには、多種多様な形状が存在するが、このほど、新たな"形状"が発見された。しかも、この新たな"形状"は、すでに私たちの体にも潜んでいるという。

■『スクートイド』と名付けた
米リーハイ大学、スペインのセビリア大学を中心とする欧米の共同研究プロジェクトは、2018年7月27日、科学オンラインジャーナル「ネイチャー・コミュニケーションズ」において「上皮組織の変化に順応し、エネルギー消費を最小化ながらパッキング構造の安定性を最大化する新たな形状を発見し、これを『スクートイド』と名付けた」という研究論文を発表した。

「スクートイド」は、五角柱をベースとし、頂点の1つを斜めに切り落として側面の数を6つに変形させたような形状で、昆虫の胸部や中央部の後部にある小盾板(スクテラム)と似ていることから、共同研究プロジェクトによって名付けられた。

一般に、胚の成長に伴って、組織は複雑な三次元の形状に曲がりながら、器官になっていく。上皮細胞はこのプロセスに欠かせないもので、互いにしっかりと圧迫し合い、組織の湾曲に順応する仕組みとなっているが、その構造や形状については、その多くが、いまだ明らかとなっていない。

続きはソースで

https://www.newsweekjapan.jp/stories/2018/08/01/save/matuoka0801a.png
https://www.newsweekjapan.jp/stories/assets_c/2018/08/Burdick-Scutoid-thumb-720xauto.jpg

https://www.newsweekjapan.jp/stories/world/2018/08/post-10708.php
ダウンロード (7)


引用元: 上皮組織に新しい「三次元形状」が発見され話題に[08/01]

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1: 2018/07/15(日) 19:59:23.20 ID:CAP_USER
九州大学(九大)は、同大の研究グループが、励起子生成効率100%以上を示す有機EL素子(OLED:Organic Light Emitting Diode)の開発に成功したことを発表した。

この成果は、九大最先端有機光エレクトロニクス研究センターの中野谷一准教授、永田亮工学府博士課程学生、安達千波矢センター長らによるもので、7月5日にドイツの科学雑誌「Advanced Materials」のオンライン速報版で公開された。

電子と正孔が有機分子上で電荷再結合することにより生成する”励起子”のエネルギーを発光として利用する「OLED」は、ディスプレーや照明用途としての魅力的な発光デバイスとして実用化が進んでいる。電荷再結合により生成する励起子には、"一重項励起子"と"三重項励起子"という、スピン多重度の異なる励起子が存在し、OLEDではこれらがスピン統計則により1:3の割合で生成することが知られている。すなわち、電流励起により生成するスピン多重度の異なる励起子をいかにして発光として利用するかが、OLEDの発光量子効率を向上させる鍵であり、これまでほぼ100%に達する励起子生成効率が実現され、これが理論限界値であるとされてきた。

この研究では、「OLED における励起子生成効率の理論限界を突破する」ことを研究目的とし、一重項励起子開裂(singlet fission)過程に着目した。光電変換素子と同様に一重項励起子開裂を利用することで、OLEDにおいても理論限界を超える励起子生成・利用効率が得られると期待されるが、一重項励起子開裂を利用したOLEDに関する研究例はなかった。

続きはソースで

https://news.mynavi.jp/article/20180711-662044/images/001l.jpg
https://news.mynavi.jp/article/20180711-662044/
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引用元: 【有機EL】九大、励起子生成効率100%以上を実現する有機EL(OLED)の開発に成功

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