空気から稲妻のようなエネルギーを生み出す人工雲の作成
 激しい光エネルギーを放つ稲妻を見ればわかるように、大気中の湿った空気の中には電気がたっぷりと含まれている。

 研究者らは、本物の雲が雷を発生させるメカニズムを応用することで、空気と湿気から発電する方法を開発した。

 必要なものは、1対の電極と、直径100ナノメートル未満の極小サイズの孔が開けられた2枚のフィルムだけだ。

 湿気は常に空気中に存在するため、天候に左右されがちな風力発電や太陽光発電とは違い、これならいつでもどこでも電気を利用することができる。

 それでいて汎用性も素晴らしく、将来的には小さなウェアラブルデバイス向けの発電から、家庭の電気を丸ごとまかなえる発電まで、ありとあらゆるものに使える可能性があるそうだ。
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空気には電気がたっぷり蓄えられている

 じつは空気には電気がたっぷり蓄えられている。雷の凄まじいエネルギーを見ればよくわかるだろう。
 私たちの周りにいくらでもある空気から発電できるなら、どれほどのエネルギーが利用できるようになるか想像もつかないほどだ。

 実際、空気から電気を作ろうとする研究はこれまでにもあった。

 そうはいっても、あの雷をタイミングよくキャッチして、その電気を利用するのは至難の業だ。

 そこでマサチューセッツ大学アマースト校のジュン・ヤオ助教らは、発想を転換した。雷から電気を取り出すのが難しいなら、雷のようなものを作ってしまえばいい、というのだ。
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チームが以前に設計したシステムのレンダリング / image credit:Derek Lovley/Ella Maru Studio

雷雲のメカニズムを応用、決め手は極小の穴

 ヤオ助教は以前、バクテリア由来のタンパク質を用いて、空気中の水分から発電する装置を作ったことがある。

 ところが、その後の研究で、じつは十分に小さな孔さえあれば、色々な素材で同じ発電効果を得られることがわかったのだ。

 それは無機物でも、有機物でも、生物でもいい。こうした発電素材をヤオ氏らは「Air-gen」と呼んでいる。空気発電という意味だ。

 Air-genが空気から発電できる仕組みは、ある分子がほかの分子にぶつかる前に移動できる平均的な距離(平均自由行程)をうまく利用したものだ。

 空気に含まれる水分子の場合、その距離はおよそ100ナノメートル、髪の毛の1000分の1以下の距離だ。

 Air-genは2層のフィルムで構成されており、上層には100ナノメートル未満の小さな孔が開けられている。すると水分子の平均自由行程のために、孔がふるいのような役割を果たすようになる。

 水分子は孔から下層フィルムに流れ込もうとするのだが、一度には入りきれないので、そこで密集して自然に電荷を帯びるようになる。

 一方、下層フィルムにも電荷を帯びた水分子が流れ込むが、その量は上層より少ないので、上層と下層で電荷のバランスが崩れる。すると、ちょうど雲の中で稲妻が走るのと同じような感じで、電気が流れるのだ。

 あとはこのフィルムに電極をつないで電気を取り出してやればいい。
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Air-genに必要なのは1対の電極と、直径100ナノメートル未満の極小サイズの孔が開けられた2枚のフィルムだけ / image credit:LIU ET AL., 10.1002/ADMA.202300748

未来のエネルギー供給に有望

 Air-genは極薄なので、何千枚と重ね合わせれば、数キロワットの電気を発電することもできる。

 今の時点では、もっと広い面積から電気を集める方法や、発電に最適なフィルムの重ね方の解明など、改善すべき課題もある。

 だが将来的には、ウェアラブル端末用の小型Air-genから、1世帯の電力を丸ごとまかなえてしまう強力なAir-genまで、ありとあらゆる用途に使えるほどの可能性を秘めているそうだ。

 大気中の湿度を利用して電気を生成するこの新しい方式は、どこでも、いつでもクリーンエネルギーを得る未来を予見させてくれそうだ。

 この研究は『Advanced Materials』(2023年5月5日付)に掲載された。

References:Scientists Made An Artificial "Cloud" That Pulls Electricity From Air / Tiny holes key to making lightning-like energy from air, says study / written by hiroching / edited by / parumo
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コメント

1

1.

  • 2023年05月28日 20:12
  • ID:3BZiNWFE0 #
2

2. 匿名処理班

  • 2023年05月28日 20:13
  • ID:m0q99P4R0 #

すごい!実用化が楽しみ

3

3. 匿名処理班

  • 2023年05月28日 20:40
  • ID:4tIHhpOD0 #

つまり地球にやさしい究極の電力になり得るのか
実用化するといいね

4

4. 匿名処理班

  • 2023年05月28日 20:45
  • ID:rJiVjDBi0 #

もし実用化されたらノーベル賞ものの大発見

5

5. 匿名処理班

  • 2023年05月28日 20:53
  • ID:xpW9aj1b0 #

行け! 月の子らよ!
チャージ!!

6

6. 匿名処理班

  • 2023年05月28日 20:53
  • ID:PZ7s9QVA0 #

雷に尻尾をつけたら、電

7

7. 匿名処理班

  • 2023年05月28日 20:55
  • ID:TFBnE6zo0 #

雲を掴むような話だな

8

8. 匿名処理班

  • 2023年05月28日 21:04
  • ID:3Ggs4paG0 #

竜頭蛇尾

9

9. 匿名処理班

  • 2023年05月28日 21:18
  • ID:I9u9xOkO0 #

科学の発展により世界は徐々に良くなっていくね。

10

10. 匿名処理班

  • 2023年05月28日 21:24
  • ID:V1dtTU6s0 #

湿度が必要な要素のひとつであるなら
服に内蔵すれば発汗を利用して大きな電力を得る事もできるのかな?
もしそれができれば携行したバッテリーに充電したりとか
活用の幅も広がりそうですね

11

11. 匿名処理班

  • 2023年05月28日 21:38
  • ID:Tf4KQMv20 #

雷の原理は今まで謎だったって聞いてたけど
発見されたのかな〜?

12

12. 匿名処理班

  • 2023年05月28日 21:41
  • ID:88cGgvmz0 #

空気発電は、ありまーす

13

13. 匿名処理班

  • 2023年05月28日 21:41
  • ID:wu2eR8yG0 #

日本は湿気が多いから、電気が輸出品になったりするのかな

14

14. 匿名処理班

  • 2023年05月28日 22:37
  • ID:YGxreUA10 #

大気中の水分子に意図的に摩擦を起こさせて電圧を作り、本来の水分子の逃げ場と電位差を生じさせてその差分を電力として取り出すということか、合理的だな
第三世界の民族紛争を煽って武器を輸出する手口みたいだぁ(直球罵倒)

15

15. 匿名処理班

  • 2023年05月28日 23:21
  • ID:ufiKYiAC0 #

問題は安定供給になるのか、かな?
真夏のアスファルトの熱もどなたか利用方法考えてくれんかのう

16

16. 匿名処理班

  • 2023年05月28日 23:25
  • ID:sEiXtUq.0 #

「大気中の湿度を利用して」る時点で自然に影響を与えているけど、悪影響が無ければ素晴らしい技術だと思う。
クリーンエネルギーと言われながら、今のレベルの太陽光発電・風力発電・地熱発電は悪影響だしね。

17

17. 匿名処理班

  • 2023年05月29日 01:19
  • ID:2HeOq0TA0 #

航空機に搭載できるようになればエンジンがダウンしても電力を確保し続けられるから、航空機事故がある程度防げたり行方不明機の捜索にも貢献しそう

18

18. 匿名処理班

  • 2023年05月29日 02:08
  • ID:Uc5IUkfE0 #

この手の革新的バッテリー技術、10年ぐらい前にスマホが台頭してモバイルバッテリーが重要視されるようになった頃から一定周期でニュースとして出てくるけど、一個も実用化された物がない気がする

19

19. 匿名処理班

  • 2023年05月29日 03:28
  • ID:YUInPn2X0 #

水分子の大きさがおよそ0.38nmらしい。穴、大きすぎない?
雷が下に落ちるとも限らない気もする。
結露とかで穴塞がると起電しないだろうし……

20

20. 匿名処理班

  • 2023年05月29日 03:32
  • ID:iZ03g86v0 #

ニコラ・テスラの地球発電みたいだな

21

21. 匿名処理班

  • 2023年05月29日 04:15
  • ID:UPKNAW060 #

遂にグレートマジンガーの必殺武器「サンダーブレーク」が実用化されるのか。
胸が熱くなるな。

22

22. 匿名処理班

  • 2023年05月29日 05:01
  • ID:dROqZsJD0 #

現在の世界は「空気中にたっぷり電気が含まれた」状態を前提にできてるわけで、
それを盛んに消費するようになったら、思わぬ影響がでるんじゃないか、と思ってしまうけど。悲観的すぎるかね。

23

23. 匿名処理班

  • 2023年05月29日 05:41
  • ID:IAMhok.Q0 #

スマホやノートPCでも利用できるようになったら
充電とは無縁のとても便利な世の中になりますね

24

24. 匿名処理班

  • 2023年05月29日 07:10
  • ID:tTQHxWMS0 #

電気代がタダに近くなる話は過去色々あったけど、どれもどうなったか調べてもあまり出てこない。こういったニュースは是非とも定期的に続報をお待ちする。

25

25. 匿名処理班

  • 2023年05月29日 08:51
  • ID:LGeZxhPI0 #

ミタール・タラビッチの予言の中で語られた【本物のエネルギー源は自らの周囲にある】とは、この事かも知れない?

26

26. 匿名処理班

  • 2023年05月29日 10:49
  • ID:nwjEQFoS0 #

>>22
質量保存の法則から考えれば、取り出されたエネルギーに匹敵する何かがどこかに影響を与えているはずなのよね
地球の磁場が弱体化する可能性などがあるかもしれない

27

27. 匿名処理班

  • 2023年05月29日 11:08
  • ID:wknOXbH60 #

実用化されたら地球の電力の大半はカタトゥンボから得られる様になるのかな

28

28. 匿名処理班

  • 2023年05月29日 12:51
  • ID:vGp.seBI0 #

エレキテルの実用化か
平賀源内も喜んでるな

29

29. 匿名処理班

  • 2023年05月29日 13:25
  • ID:eLD7z.ow0 #

ゴジラVSビオランテのサンダービームみたいな話だな。

ゴジラの体温上げるためだけに使われたアレだ。

30

30. 匿名処理班

  • 2023年05月29日 15:58
  • ID:vM5cza7H0 #

1.21ジゴワット!?!?

31

31. 匿名処理班

  • 2023年05月29日 18:50
  • ID:B10Zcnpn0 #

服の静電気を利用してバンバン発電するっていうあの研究の方はどうなったのかな…

32

32. 匿名処理班

  • 2023年05月29日 20:57
  • ID:RXVYlNDd0 #

加湿あるいはパリッパリに空気乾燥したりするぐらいのデメリットならどんどん活用したい夢技術

33

33. 匿名処理班

  • 2023年05月30日 11:19
  • ID:gV9UmV5V0 #

この原理を読むと、根本的にはランダムな分子運動を電源とした一種のブラウン運動発電ということになる。つまり、これって第2種永久機関じゃないか?

34

34. 匿名処理班

  • 2023年05月30日 11:39
  • ID:BcvvJofy0 #

>>31
それはそのうち服に静電気を発生させない研究の方が勝りそうだからダメになりそうw

35

35. 匿名処理班

  • 2023年05月31日 12:11
  • ID:eIfLfK8Z0 #

自由エネルギーは利権で消される
最近だと銅線でエーテルを地面に取り込むエレクトロカルチャーなんかが掘り起こされてるけど、大気からの集電・送電装置の核になる硫化水銀=レッドマーキュリーだけは絶対のタブー

36

36. 匿名処理班

  • 2023年06月01日 20:47
  • ID:eIag0Kjy0 #

>>33
永久機関ではない。
常に水分子が供給されないと発電出来ないし、その水分子の運動は太陽からの熱。大抵の発電は太陽由来の物。
ざっくり言うと、これも化石燃料や太陽電池や風力発電と同じ種類の物だね。

37

37. 匿名処理班

  • 2023年09月05日 21:32
  • ID:6yFLWV4e0 #

YouTubeで見た気がする
日本人だったけど

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