米Enovixが、負極材料に100％シリコンを用いた「3Dシリコン」リチウムイオン電池を発表した。0.27Ahの電気自動車（EV）用テストセルで、充電状態0〜80％をわずか5.2分で充電し、10分未満で98％以上の充電容量を達成する能力を実証した。 シリコン負極は、現在ほぼすべてのリチウムイオン電池に使用されているグラファイト負極に比べて、理論的には2倍以上のリチウムを蓄えることができ、次世代の負極材料として期待されてきた。Enovixは、初回充電効率やサイクル寿命といったいくつかの技術課題を克服して3Dシリコンリチウムイオン電池を開発した。 Enovixの共同設立者兼CEO兼社長のHarrold Rust氏は、「当社は多くのOEMロードマップの期待を上回るレベルの性能を実証することができました。EVメーカーは航続距離を長くするバッテリーを追求し、公共／民間両部門はEVドライバーによる急速
電力需給に余裕がある間に電力エネルギーを貯蔵して、電力需要が増大する時期に電力系統に供給できる蓄電池が開発された。 米国Pacific Northwest国立研究所（PNNL）の研究チームが、貯蔵電力容量の90％以上を最大12週間保持できる、アルミニウム－ニッケル溶融塩電池を開発した。用いた電解質溶融塩は、約180℃に加熱されるとイオン伝導性を生じ充放電が可能になるが、室温に冷却すると固体化して導電性を失って自然放電が抑制され、充電状態が長期間保持される。出力変動が大きい再生可能な自然エネルギーを電力系統（グリッド）に組入れる際に、季節的または時間的に出力安定化をはかる上で重要な手法になると期待される。研究成果が、2022年3月23日に『Cell Reports Physical Science』誌にオンライン公開されている。 地球温暖化対策として、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネル
メガキャスティングは、巨大な高圧ダイキャストマシンを用いて、複雑な構造の車体部品を単一の大型アルミ鋳造品として1工程で製造できる。 ボルボは次世代のEV生産に向けて、主力工場に100億クローナ（約1200億円）の設備投資を実施、先進的かつ持続可能な生産技術と生産プロセスを導入すると発表した。主な内容は、アルミ製車体部品のメガキャスティングおよび新しいバッテリー組立てラインの導入、塗装および最終組立てラインの更新だ。特に、米テスラが先行しているメガキャスティングの導入は、EVにとって重要な車体軽量化を促進して航続距離拡大と燃費向上をもたらし、車体生産コストを大幅に低減する重要技術と期待している。 自動車の本格的な軽量化のために、鉄鋼材料に代えてアルミ合金を採用する場合がある。フロア構造やアンダーボディなどは、従来100個オーダーのアルミ製小型部品を組み合わせて製造するのが一般的だ。これに対し
スマートフォンや電気自動車などの充電池として広く使われているリチウムイオン電池は、材料のリチウムがレアメタルであるため、将来にわたり安定した材料供給がなされる保証がない。そこでリチウムに替わる材料として、注目されているのがナトリウムだ。ナトリウムは地球上に豊富にあるため、リチウムに比べて安価に安定して材料供給できるという大きな利点がある。しかし、ナトリウムイオン電池の性能はまだリチウムイオン電池に比べて低く、世界中の研究機関やメーカー、スタートアップが性能の向上と実用化を競っているところだ。 ナトリウムはリチウムよりも重いため、ナトリウムイオンは液体電解質の中で動きにくく、固体電解質を開発する必要がある。しかし、これまでに開発された電解質は、ホウ素と水素原子からなるヒドリドボレートと呼ばれる化合物で構成されており、リチウムイオン電池と同等の性能を達成できなかった。Radovan Cerny
スイスに本拠を置くABBは2021年9月30日、市販品の中では充電にかかる時間が最短だとうたう電気自動車（EV）向けの充電器「Terra360」を発表した。最大出力360kWの同充電器はEV 4台への同時充電に対応、3分以内の充電で100kmの走行が可能になる。また、どんなEVも15分以内にフル充電できる。 急速充電や買い物中の充電など、ユーザーのニーズに応えるように開発したと言う。主要な充電規格であるCCS1、CCS2、CHAdeMO、AC Type-2に対応。Terra360を給油所／コンビニエンスストア／商店に設置して個人が所有するEV向けに、商業施設に設置して電動商用車／バン／トラック向けに導入を促したい考えだ。設置面積が小さいため、倉庫や駐車場への設置にも適している。 直感的なインターフェースを備え、バッテリーの充電状態と充電セッションが終了するまでの残り時間を表示する機能もある
スウェーデンのWind Catching Systemsは、Aibel ASと協力し浮体式洋上発電向けのWind Catchingテクノロジーを商業化すると発表した。 大径ブレードによって発電する従来の風力タービンは、タービンの過回転を防ぐため、通常11～12m/s以上の風速でブレードのピッチを変えて風を逃がし、発電量は頭打ちになる。 これに対し、Wind Catchingテクノロジーは、15m長の小型ローターを備えた複数の1MWタービンで構成されており、約18m/sの風速まで有効に発電することができる。 利用できる風速が高いことに加えて、多数の小型ローターを並べて配置することで生じるマルチローター効果により、十分な風があれば大型タービンと比較して受風面積あたり2.5倍のエネルギーを生成できる。発電ユニット全体として15MW級タービンの2倍の受風面積があるため、5倍のエネルギー効率が得られ
温室効果ガスの削減と食料不足の解消は地球規模の課題だが、中国の科学者達は両方の課題に同時に対処できる新たな処理系を開発、科学ジャーナル『Science』に発表した。 中国科学院（CAS）天津工業生物技術研究所（TIB）の開発した「人工でんぷん同化経路（ASAP：artificial starch anabolic pathway) 」は、二酸化炭素を無機触媒を使ってメタノールに還元し、次に酵素によって三炭糖から六炭糖に変換、最終的に高分子でんぷんに変換するハイブリッドシステム。ASAPは、とうもろこしの約8.5倍の速度ででんぷんを合成することができるという。 研究論文の筆頭著者CAI Tao博士は、「現在の技術的パラメーターによれば、1m3の反応炉の年間でんぷん生産量は、理論的に3分の1ヘクタールのとうもろこし畑のでんぷん収量に相当する」と説明する。 TIBは、ASAPはでんぷんの生産を従
サウジアラビアは、北西部の紅海、アカバ湾沿岸で未来都市建設プロジェクト「NEOM」を行っている。NEOMは敷地面積2万6500平方キロメートルの巨大プロジェクトで、世界経済の中心として貿易やイノベーションのハブとなることを目指している。NEOMの重点分野の一つが水の生産と供給で、2021年に日量33万3000立方メートル、2023年に日量100万立方メートルの海水淡水化を目指すとしている。 これに関連して、NEOMは2020年1月29日、イギリスに本拠を置くSolar Waterと契約し、太陽光エネルギーを利用したクリーンでローコスト、かつ環境に優しい水生産を行うと発表している。同社は、サウジアラビア北西部で最初のソーラードームによる淡水化プラントを建設中だという。 Solar WaterのCEO、David Reavley氏はCNNとのインタビューで、このプロジェクトは「ドームに覆われ、
極めて高い熱電変換性能を有するペレット状の高純度セレン化スズ。 /Image: Northwestern University 米国ノースウェスタン大学と韓国ソウル大学の共同研究チームが、温度差を起電力に変換する熱電効果の高い多結晶セレン化スズを製造する技術を開発した。高純度化によって有害な表面酸化物を除去することに成功し、これまでに報告されていた単結晶セレン化スズを超える変換効率を実現した。発電所や自動車などの産業分野で放出される廃熱を、電力に変換する実用性の高い省エネルギーデバイスへの応用も可能で、研究成果が2021年8月2日の『Nature Materials』誌に論文公開されている。 ある物質の両端に温度差を与えると、その両端間に起電力が生じる「ゼーベック効果」は古くから知られている。高い熱電変換効率を持つ材料としてビスマス・テルル金属間化合物やホイスラー合金Fe2VAlなど多くの
地球温暖化を抑制し、持続可能な社会の実現に向けて、電力源を石油や石炭などの化石燃料から、太陽光や風力などの再生可能エネルギーに転換することが求められている。しかし、自然エネルギーによる発電は天候の影響を受け、出力変動が大きいという課題がある。 解決方法のひとつに大規模な蓄電設備による電力供給の安定化があるが、マサチューセッツ州ボストンを拠点とするForm Energyは、「鉄空気電池（Iron-air battery）」による大規模エネルギー貯蔵のパイロットシステムを建設している。Form Energyの設備は、費用対効果の高い、数日分の貯蔵ができる新しいクラスのエネルギー貯蔵システムとして期待されている。 鉄空気電池は、「鉄の可逆的酸化」を介して機能する。放電時には、何千もの小さな鉄のペレットを空気に晒し、酸化反応させることによって電力を発生する。充電時にはシステムに電流を流すと酸化鉄か
英レスター大学らの研究チームは、超音波を利用した新しいバッテリーリサイクル方法を発表した。使用済みのリチウムイオンバッテリー（LiB）から高純度の電極材料を回収できるだけでなく、従来のリサイクル工程と比べて100倍効率的で環境にも優しい。研究結果は、2021年6月10日付の『Green Chemistry』に掲載されている。 英ファラデー研究所では、電気自動車のバッテリーが環境や経済に与えるメリットを確実にするため、バッテリーの初回製造から二次的な用途としての再利用、最終的なリサイクルまで、バッテリーのライフサイクルに焦点を当ててきた。 使用済みLiBのリサイクル工程では、粉砕や熱処理によって電極材料である活物質を回収することが多い。しかし、この工程は大量のエネルギーを必要とし効率も悪い。さらに効率的なリサイクルの妨げとなっているのが、リチウム、ニッケル、マンガン、コバルトといった重要な活
WHOによると、世界で7億8500万人以上の人が清潔な飲料水を入手できていないという。人間の生活に必要な淡水は地球上の全水量の2.5％に過ぎず、地球表面の70％以上を覆っている海水は利用できないのが現状だ。 研究者たちは、これまでにも海水を淡水化する効率的な手法を模索してきた。今回、韓国建設技術研究院（KICT）の研究チームは、わずか数分で海水から99.9％の塩分を除去する方法を開発し、1か月間の連続運転に成功した。研究成果は、『Journal of Membrane Science』誌に2021年4月1日付で公開されている。 研究チームが開発したのは、膜蒸留法による淡水化装置で利用するナノファイバー膜だ。膜蒸留法は、水蒸気の凝縮作用に疎水性膜を利用する方法で、海水淡水化の手法としては一般的なものだ。疎水性膜の片面側は高温に保たれ、海水中の水が水蒸気となり膜を通って反対側に移動する。反対側
ドイツのマックスプランク分子植物生理学研究所（MPI-MP）の研究チームは、人口増加に伴う自然破壊や食料危機への対策として、太陽光と微生物を使って空気から作り出す「単細胞タンパク質（SCP）」の実用性を見積もった。大豆など主要作物の栽培と比べて10倍効率が高いという。研究結果は、2021年6月29日付けの『米国科学アカデミー紀要（PNAS）』に掲載されている。 人口増加と食生活の変化は環境に絶えず影響を与えており、気候変動や種の保存のために、再生可能エネルギーを使った食料生産への取り組みが進められている。「空気から食料」のアイデアもそのひとつで、例えばフィンランドのスタートアップ「Solar Foods」は粉末状の食用タンパク質「Solein」を開発し、2023年のプラント稼働を発表している。ここではタンパク質の合成に微生物を使用するため「単細胞タンパク質（SCP）」と呼ばれている。 SC
航空機産業において、ワイドボディ旅客機の設計は過去数十年にわたり大きく変わることはなかったが、これに大きな変革をもたらすかもしれない革新的航空機デザインが、アメリカの「SE Aeronautics」から発表されている。 SE Aeronauticsの「SE200」は3対の翼を持つ座席数264の旅客機。全長140フィート（43メートル）、翼幅116フィート（35メートル）で、最高速度はマッハ0.90（時速1100km）、航続距離は1万500マイル（1万6900km）だ。 SE200の大きな特徴は、その独特な形状によってもたらされる極めて高いエネルギー効率だ。SE200では燃料タンクは翼から胴体上部に移され、翼をより薄くすることにより揚力比を高めることができたという。SE Aeronauticsは、SE200の燃料消費は同程度のサイズの旅客機に比べ70％少なく、座席キロ（総席数×飛行距離）あた
ドイツの自動車部品メーカーMAHLEは、希土類を必要としない新しいタイプのモーターを開発している。希土類を使わないことで、より環境に配慮した生産が可能になるだけでなく、コストやリソースのセキュリティ面でもメリットがある。 新しいモーターの最大の特徴は、誘導性で非接触の電力伝送だ。ワイヤレストランスミッターが回転子に交流電流を送ることにより受信電極に電流が誘導され、電磁石を充電。回転トルクを発生させるための電磁場をつくる。 これにより、モーターは摩耗することなく、特に高速域で高効率となる。効率は、これまでフォーミュラEのレーシングカーのみが達成していたレベルであり、ほぼ全ての動作点で95％以上を達成する。また、摩耗がないことから高い耐久性を備えており、メンテナンスフリーとなる。拡張性にも優れているため、コンパクトカーから商用車まで、あらゆる車両に適用できるという。 MAHLEは、「磁石を使わ
潮力発電タービン技術を開発するスコットランドのOrbital Marine Powerは、2021年4月24日、2MWタービン「Orbital O2（O2）」がダンディー港からの進水に成功したと発表した。 O2は試運転が行われた後、スコットランド オークニー諸島のヨーロッパ海洋エネルギーセンター（EMEC）に接合され、「世界中で運用する設備で最も強力な潮力発電タービンとなる」（同社）という。 O2は英国内約2000世帯の電力需要を満たし、年間約2200tのCO2排出を相殺する。全長73mの浮体式海上設備を有し、格納式脚には2基の1MWタービンを備える。各ローターの直径は20mで、10mブレードの掃引面積は600m2以上となる。これは、単一の潮力発電プラットフォームの中では、最大だという。360度ブレードピッチ制御によりプラットフォーム全体を回転することなく、両方の潮汐方向から電力を取り込め
海水から微量リチウムを抽出し、安価に濃縮できる電気化学セルが開発された。 © Li et al. (2021). Published by The Royal Society of Chemistry サウジアラビアのアブドラ国王科学技術大学院大学（KAUST）の研究チームが、リチウム・ランタン・チタン酸化物（LLTO）から構成されるセラミックメンブレンを利用して、海水から微量リチウムイオンを分離する電気化学セルを開発した。分離プロセスを繰り返すことによって、リチウムを0.2ppmから9000ppmに濃縮でき、最終的に99.94%の高純度リン酸リチウムを安価に得ることを確認した。需要が急速に拡大しているリチウムイオン電池について、将来的に陸上リチウム資源の枯渇が懸念される中で、含有濃度が0.2ppmと極めて低い海水から、工業的に見合うコストと濃縮度、品位でリチウムを採取できるプロセスとして
気候変動や人口増加といった要因を受けて、世界の水問題が深刻化する中、南オーストラリア大学のHaolan Xu准教授が率いる研究チームは、水資源の脆弱な地域での運用が可能な太陽熱蒸発装置を開発している。 同大学が2021年4月16日に投稿した記事によると、装置はわずか1m2の源水から、4人家族の1日分に相当する新鮮な飲料水を生成可能だというだ。 既存の太陽熱蒸発装置は基本的に2次元構造で、熱が源水や空気中に放散することからエネルギーの10～20％が損なわれていた。研究チームによる3次元のフィン型ヒートシンクのような蒸発装置は、表面が周囲の水や空気よりも低い温度に保たれ、これまでとは逆に外部環境からのエネルギーが取り込める。装置は、水と環境から最大170％のエネルギーを引き出すとのことだ。 こうした効率性に加え、装置は低コストで簡単に手に入る材料から構築されている面でも実用的だ。光熱構造の設計
ペロブスカイト太陽電池は、シリコン系の太陽電池と比較して製造が容易で低コストであり、柔軟性があるために活用の幅が広いことから、次世代の太陽電池として注目が集まる。市販の単結晶シリコン太陽電池と同等の電力変換効率を達成しているものの、まだ安定性における課題がある。 こうした中、クイーンズランド工科大学（QUT）材料科学センターのHongxia Wang教授およびPrashant Sonar准教授は、ヒトの髪の毛から生成したカーボンナノドットを使って、ペロブスカイト太陽電池の性能向上が図れることを示した。同研究内容は、材料工学の学会誌Journal of Materials Chemistry Aに掲載。2021年4月8日には、QUTからプレスリリースが出ている。 Sonar准教授率いるチームは昨年、ブリスベンの理髪店から提供されたヒトの毛髪を分解し、240℃で燃焼させてカーボンナノドットを生
SRIインターナショナルは、2021年3月18日、米国エネルギー省のエネルギー高等研究計画局（ARPA-E）から、「Submarine Hydrokinetic And Riverine Kilo-megawatt Systems（SHARKS）」プログラムの一環として、3年間で約420万ドル（約4億6000万円）の資金提供を受けることを発表した。SHARKSプログラムは、潮の干満や河川の流れなど水流の力から電気を生成しコスト競争力のあるハイドロキネティックタービン（HKT）の開発を支援するものだ。 今回、資金提供の対象となったプロジェクトは、環境に優しく、信頼性と費用効果が高い潮力発電をする水中カイト（西洋たこ）型システム「Manta」だ。風によって持ち上げられ空を飛ぶカイトと同様に、Mantaは水中用カイトを用いて潮の満ち引きや河川の流れなど水流の力を捉えて発電する。このシステムの名称
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