雪を使って発電する――摩擦帯電型ナノ発電機「Snow TENG」

Abdelsalam Ahmed

空から降ってくる雪は、電荷も運んでくる。カリフォルニア大学ロサンゼルス校らの研究チームは、雪を利用した摩擦帯電型ナノ発電機「Snow TENG」を開発した。太陽光発電に搭載すれば、発電効率が低下する降雪期間でも絶え間ない電力供給が可能になる。また、製造には3Dプリントが利用可能で、低価格で供給できるのも特徴だ。研究成果は、2019年6月付『Nano Energy』の掲載に先駆けて、オンライン公開されている。

Snow TENGは、雪がプラスに帯電する傾向を利用し、マイナスに帯電した物質と接した際に生じる摩擦帯電から発電するエネルギーハーベスティングデバイスだ。発電効率を高めるために雪と相性の良い素材を探した結果、アルミホイルやテフロンではなく、シリコンが最適だと判明した。

シリコンは手に入りやすいうえ、3Dプリント技術を利用することで低コストに製造できる。研究チームは、電極とシリコンを積層させて、柔軟で伸縮性のある金属フリーの薄型デバイスを開発した。このデバイスは電力密度0.2mW/m2、開回路電圧最大8V、電流密度40μA/m2を記録した。

一般的に太陽電池への積雪は、受光障害となって発電効率の低下の原因となるが、Snow TENGを組み込むことで、降雪時でも電力を供給できる。さらに、降雪量や風速を計測する気象観測機、ウインタースポーツをしている人の動きをモニターするウェアラブルセンサーなど、降雪を活用した自己発電型デバイスへの応用も期待できる。

雪を使って発電する――摩擦帯電型ナノ発電機「Snow TENG」