必要な風力は”歩きで感じるそよ風”だけの「発電フィルム」が開発される!下敷きを擦って静電気をつくる原理を応用

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そよ風で発電可能な風力発電フィルムが発明された
そよ風で発電可能な風力発電フィルムが発明された / そよ風で発電可能な風力発電フィルムが発明された/Credit:Cell Reports Physical Science

歩くときに生じるわずかな風でも発電可能な装置が開発されました。

9月23日に『Cell Reports Physical Science』に掲載された論文によれば、2枚の紙のような極めて軽量な装置が、「そよ風」から電気をうみだすことに成功したようです。

この新たな発電装置は2.5ミリワットの電力を生成でき、小さなLEDライトや温度計といったセンサーを動かすのに十分な能力を発揮します。

しかし、この2枚の薄いフィルムがどうやって電気を起こしているのでしょうか?

原理は誰でも知っている髪と下敷きを使った静電気

そよ風発電の原理は静電気
そよ風発電の原理は静電気 / フィルムは接触と分離を繰り返して静電気を発生させる/Credit:Cell Reports Physical Science

誰でもとは言いませんが、多くの人は子供の頃に頭に下敷きを擦りつけて、静電気で遊んだ覚えがあると思います。

静電気を起こすコツは、下敷きと髪の毛を繰り返し擦り合わせる点にあります。頭に載せるだけでは静電気をうまく作れません。

今回の研究では、この静電気を作るコツが発電システムに応用されています

装置の中核である2枚のフィルムは風よってはためき、接触と乖離を繰り返すことで、下敷きと髪の毛のように擦り合わせる関係を構築して静電気をうみだします。

ただ子供の遊びとは違って、この装置は生じた静電気をフィルムを通して吸収して、電力源とすることができるのです。

そよ風発電フィルムはプラスチックと銀でできており安価に製造できる
そよ風発電フィルムはプラスチックと銀でできており安価に製造できる / フィルムはプラスチック(PVDF)の土台の上に電極となる銀を薄く塗布し、コロナ放電で処理した後にもう一枚のプラスチック(FEP)ではさみ、最後にもう一度コロナ放電させることで作られる/Credit:Cell Reports Physical Science

今回開発された発電フィルムは銀の薄く伸ばした電極を、プラスチックではさむことで作られており、生じた静電気を銀が逃さず、吸収して外部へと伝達します。

原理は至って明快であり、装置を作るために高度な最先端の技術も必要ありません。

しかし誰もが知っている遊びを、人類の役に立つようにできたのは、今回の研究がはじめてでした。

発電フィルムの気になる発電量は?

そよ風発電は100個の小型LEDライトを点灯することができる
そよ風発電は100個の小型LEDライトを点灯することができる / 100個の小型LEDライトを点灯することができる/Credit:Cell Reports Physical Science

気になる発電量ですが、実験では電圧175ボルト、電流43マイクロアンペア、発電量2.5ミリワットを実現したようです。

2.5ミリワットの電力は、上の動画でも示されているように100個の小型のLEDライトを点灯できます。

また発電は風速1.6メートルから可能で、風速8メートルで最大効率になるようです。

風力からのエネルギー変換効率は風速1.6メートル時に3.23%とのこと。風速1.6メートルは、顔に風を感じる程度で「そよ風」に例えられます。

発電量・変換効率共に既存の風力発電と比べると劣っていますが、そよ風で発電できることを考えれば、十分な結果だといえるでしょう。

なにより、この装置は気軽に日常生活の中に設置可能であり、無駄にしていた微風を電力として回収できるのですから、3%でも十分すぎるほどです。

さらに回転構造がないために、安全性も確保できます。万一子供が手を触れたとしても、僅かな静電気を感じる程度で済むのです。

利用範囲は無限大

そよ風発電はワイヤレス送電も成功した
そよ風発電はワイヤレス送電も成功した / フィルムが作った電力をブルートゥースを介して電磁波にすることでワイヤレス送電にも成功した/Credit:Cell Reports Physical Science

今回の研究によって得られる成果は無限大です。

今のところ、研究を主導したヤン氏は装置の規模を拡大して短冊のように数多く運用することで、公共の広場での独立した無料電源となることを目指しています。

またエベレストの頂上などの僻地において、景観を害することなく電力を供給することも視野に入れています。

さらに装置は低コストで作成可能であるだけでなく軽量で携帯性にも優れるために、個人のポータブル発電機としても使えるようになるでしょう。

近い将来、人々の家の窓に、短冊形の発電機がつるされるようになる日も来るかもしれませんね。

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