産総研:研究ハイライト 空気中の湿度変化を利用して発電する「湿度変動電池」を開発

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空気中の湿度変化を利用して発電する
「湿度変動電池」を開発
潮解性材料と塩分濃度差発電の融合
  • センシングシステム研究センター 兼 人間拡張研究センター駒﨑 友亮

掲載日:2021/6/2

空気中の湿度変化をエネルギー源として発電

空気中の水蒸気を利用して発電する湿度変動電池を開発した。潮解性材料と塩分濃度差発電を組み合わせた新しい原理で動作し、内部抵抗が低いためmAレベルの電流を連続して取り出すことができる。この素子は、空気にさらしておくだけで昼と夜の湿度差を用いて発電することができるため、IoT機器などの極低電力電源として応用が期待される。

開発した湿度変動電池(左)と湿度を変化させたときの湿度変動電池の電圧(右)
 

増加する電子機器に対応した自立的な環境発電

電子機器の数が増加し続けると、機器に対する定期的な充電や電池交換の頻度も増え、これらに応じた労力の負担も生じる。環境中の微小なエネルギーを用いて自立的に発電を行う環境発電の開発が行われているが、従来の技術では利用するエネルギーはどこにでもあるわけではなく、「どこでも発電できる」技術の実現は難しかった。

 

置いておくだけで発電

開発した湿度変動電池は、潮解性無機塩水溶液の吸湿作用と塩分濃度差発電を組み合わせることで、湿度変動を用いてmAレベルの電流を取り出すことを可能にした。湿度変動電池は開放された開放槽と密閉された閉鎖槽からなり、両槽には水と潮解性を有するリチウム塩からなる電解液が封入されている。閉鎖槽では電解液の濃度は変化しないが、開放槽では電解液の濃度は湿度に応じて変化する。開放槽と閉鎖槽間での濃度差により、電極間に電圧が発生する。空気中の湿度は昼夜の温度変化などに伴って日内で数十%の変動があるため、置いておくだけでどこでも発電できる。

 

出力や耐久性の向上

本技術は、空気中のわずかな湿度変動を利用した再生可能なエネルギー源と言える。湿度変動電池は、IoT機器などの電源としての応用が期待できるため、実用化に向けて、出力や耐久性の向上などの研究を行う。

 
 

本研究テーマに関するお問合せ先

駒﨑友亮研究員の写真
人間拡張研究センター スマートセンシング研究チーム
兼 センシングシステム研究センター フレキシブル実装研究チーム

研究員 駒﨑 友亮(こまざき ゆうすけ)

〒277-0882 千葉県柏市柏の葉6-2-3 東京大学柏Ⅱキャンパス内 社会イノベーション棟

メール:harc-liaison-ml*aist.go.jp(*を@に変更して使用してください。)

ウェブ:https://unit.aist.go.jp/harc/SSRT.html