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2015年6月19日 (金)

太陽光を活用した高効率水蒸気発生材料の開発

平成27年6月17日
東北大学 原子分子材料科学高等研究機構
(AIMR)
科学技術振興機構(JST)
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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ポイント
 
○太陽光を利用し1m2当たり
 1.50kg/hの水蒸気を発生
 させた。
 
○窒素を導入した3次元ナノ多孔質
 グラフェンを吸収剤として使用すること
 で、効率よく吸収し、水を局所的に加熱
 することに成功。
 
○太陽光エネルギーの熱利用の拡大を期待。 
 
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 東北大学原子分子材料科学高等研究機構
の伊藤 良一 助教、陳 明偉 教授らは、
3次元構造を持つグラフェン注1)を
用いた高性能な水蒸気発生材料を開発
しました。
 
 太陽光は無尽蔵に生み出される
クリーンなエネルギー源として古くから
活用されており、種々の分野で活用されて
います。
 
 近年は、太陽光を直接電気エネルギーに
変換する太陽電池の研究、実用化が
進められています。
 
 しかしながら、この場合の
太陽光エネルギーの利用効率注2)は
特殊な場合を除いて、20~30%台
であり、太陽光を有効に活用する技術が
求められています。
 
 一方、太陽熱温水器やヒートポンプ等の
太陽光を熱エネルギーとして活用する方法
や太陽光を集光することで媒体を高温に
加熱して発電に使用する太陽熱発電も
試みられています。
 
 本研究は、3次元多孔質グラフェンを
太陽熱温水器の集光材料に使用すること
で、太陽光の熱エネルギーを効率よく吸収
し、さらにその熱エネルギーが局所的に
集中することで、反射鏡やレンズ等の
集光装置を用いることなく、水から
水蒸気を発生させることに成功しました。
 
 太陽光で加熱された水は比重差による
対流現象や熱伝導によって熱が拡散し、
温度が均一化に向かうために熱水は
保持されません。
 
 しかし、本研究に用いた3次元構造を
有する多孔質グラフェンでは、
そのミクロサイズの孔内に捕らわれた水が
集中的に加熱されて熱が拡散することなく
容易に高温化できることから、水蒸気への
変換効率を従来の56%(グラファイト粉
を用いた材料)から80%に高めることに
成功しました。
 
 この成果は、太陽光の熱エネルギーが
従来の用途に加えて、蒸発・濃縮の用途
にも簡単に活用できることを示した事例
であり、例えば、海水から純水の精製、
汚染水の濃縮・浄化等の種々の用途に適用
できると期待されます。
 
 本研究は国立研究開発法人
科学技術振興機構(JST)
戦略的創造研究推進事業 CREST
「エネルギー高効率利用のための相界面
科学」研究領域(研究総括:笠木 伸英)、
および文部科学省の新学術領域研究
「原子層科学」の一環として行われた
もので、ドイツの科学雑誌
「Advance Materials」
に平成27年6月16日(現地時間)に
オンライン掲載されました。
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 良いと思います。
 
 太陽光利用は発電のみではなく、多様な
利用法があるはずで、今回の
 
>水蒸気への変換効率を従来の56%
>(グラファイト粉を用いた材料)から
>80%に高めることに成功しました。
 
 というのは素晴らしい。
 
>本材料を用いた太陽熱エネルギー吸収
>機構は、水の生成、汚染水浄化等の
>種々の用途に活用できる可能性が
>あります。
 とのことで、
 
 まだまだ実用化までには時間がかかり
そうですが、期待したいと思います。

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