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低い電圧の電池のメリット

リチウムイオン電池（LIB）より低い電圧で充電できる電池のメリット

なぜ低い電圧で充電できる電池が必要なのか？
 * 再生可能エネルギーの有効活用: 太陽光発電や小型風力発電は、天候に左右され、出力も不安定です。LIBは比較的高い電圧で充電するため、これらの弱く不安定な電力で効率的に充電することが難しい場合があります。

 * 小型・軽量電源のニーズ: 自転車のダイナモ発電や超小型風力発電など、限られたスペースや出力で発電するシステムでは、低い電圧で充電できる電池が適しています。

低い電圧で充電できる電池のメリット
 * 低電力で充電可能: アルミニウム、鉄、亜鉛などの電池は、LIBよりも低い電圧で充電できます。そのため、太陽光発電や風力発電など、出力の低い電源でも効率的に充電できます。
 * 様々な電源に対応: 従来の電子機器はLIBを前提として設計されていますが、シリコン半導体は原理的には低い電圧でも動作可能です。つまり、低い電圧で充電できる電池を使えば、より幅広い電源に対応できる電子機器を開発できる可能性があります。

LIBとの比較
| 特徴 | リチウムイオン電池（LIB） | 低い電圧で充電できる電池 |
| 充電電圧 | 比較的高い | 低い |
| 出力 | 高い | 低い |
| 対応電源 | 比較的安定した電源 | 不安定な電源 |
| 電子機器 | 多くの電子機器が対応 | 特殊な用途向け |


今後の展望
 * 新たな電子機器の開発: 低い電圧で充電できる電池は、太陽光発電や風力発電と組み合わせた新たな電子機器の開発に貢献する可能性があります。
 * 既存の電子機器の改良: シリコン半導体の特性を活かし、低い電圧で動作する電子機器を開発することで、既存の電子機器の省電力化も期待できます。

まとめ
LIBは高性能ですが、すべての用途に最適なわけではありません。再生可能エネルギーの有効活用や、小型・軽量電源の開発など、特定の用途においては、低い電圧で充電できる電池が大きなメリットをもたらす可能性があります。


**[リンク]**に記載されている再生可能エネルギーと鉛蓄電池の組み合わせも参考に、より効率的なエネルギー利用を目指した研究開発が期待されます。

補足:
 * 鉄電池: 出力こそ低いですが、環境負荷が少なく、リサイクルも容易な点が特徴です。
 * キャパシタ: 短時間に大量の電気を蓄えることができるデバイスです。低い電圧の電源をいったんキャパシタに蓄え、その後LIBに充電するといった回路の工夫も考えられます。




【低い電圧の電池のメリット】リチウム電池は3.2Vの放電ができる。充電には５V使う。500ｍVあれば充電できるので2.5W。それに対してアルミ、鉄、亜鉛を使う充電池は放電が1.2ボルト以下と小さい。 メリットとして充電が低い電圧、電力でできる。おそらく2.5V100ｍAの0.25Wで充電できる。自転車の照明用ダイナモ発電や超小型風力発電でも軽々充電できるレベルだろう。 風力発電は小さな風でも発電できたほうが無駄がない。強い風が吹く海辺以外の場所で弱く不安定な風力発電をするなら蓄電池に弱い電力で充電できるタイプが向いているはず。 曇りの日の太陽光電池、弱い風の風力発電といった再生可能エネルギーは弱く不安定な電源だ。それに対応できる電池はＬＩＢではないと思う。もっと電池は必ずしも一定の電力で充電しなくも充電できる。ＬＩＢでは弱すぎて充電できないような電源でも鉄などの低電圧電池なら充電できて無駄がない。弱い電源をいったんキャパシタなどに貯めてからＬＩＢに充電するような回路の工夫もあり得るが、そもそも電池から見直す。 ただ、鉄電池はマンガン乾電池１本にも満たないような弱い電池だ。使い方つまり放電した先の用途が難しい。電子機器はＬＩＢを基本として設計されている。シリコン半導体は原理的には1.2Ｖ以下でも十分動く。ただ、LIB向けに3.2V対応している。 昔ながらの電卓についた太陽電池は非常に小さく弱い電源だった。それでも機能していた。 太陽光電池や小型風力発電と組み合わせるには、LIB以外の低い電圧の電池のメリットがあると信じている。 リンクは再生可能エネルギーと鉛蓄電池を組みわせるもの。

酔いどれ量子物理学: 2024-10-26T23:20:17

【酔いどれ物理学】
遺伝子は4種類の分子で構成され、クオークには6種類あります。この限られた数の要素が、特定の順序でつながり二重らせんを形成することで、独自の特性を持ちます。たとえば、光は電磁の二重らせんであり、重力は消えない安定したトルネードのようなものだと考えられます。また、磁力が必ず南極と北極の2極を持つことも、二重らせんを暗示しています。時空もまた、二重らせんの一種であり、単独では存在せず対で成り立つものです。

台風はトルネードですが、二重らせんにはならず、いずれ消えてしまいます。一方、木星の大気にある渦はなぜか消えません。これは木星の大気が関係しているのでしょう。また、反物質が消えてしまうのは、安定した二重らせんを形成する「相手」がいないからかもしれません。ふさわしい相手がいれば、二重らせんは安定します。時間や空間、重力もそれぞれ対をなして二重らせんを形成でき、物質と重力がその例です。このように、時間、空間、重力の3要素があると考えられます。

物質は3種類のクオークから成り、それが2組ずつ計6種類存在します。力は4種類あり、重力はその中でも特に統一理論への組み込みが難しい存在です。時間や空間と重力は対になる二重らせんを形成できますが、これらすべてが安定するわけではありません。空間が除かれた状態で時間と重力が対になる二重らせんとは何なのか？ ビッグバンの瞬間だけは、空間がなく物質と時間だけが存在する世界だったかもしれません。その瞬間には重力がなかったと考えられます。物質が冷え固まる際に重力が発生し、それが宇宙空間に特別な力を及ぼします。重力は物質同士をつなげ、時空を歪ませて回転と速度を持つ物質のトルネードを生み出します。

地球と月、太陽と惑星のように、引き合いながら回転する天体は、物理学の基本です。ケプラーの法則に従ってトルネードの回転が安定します。重力は4種類の力の中でも特別で、物質が冷えて集まるときに生まれるエネルギーそのものの力です。エネルギーが質量と等価であることは有名です。（E=mc²）光をはじめとする電磁波と重力波はエネルギーの二重らせんを組みえるであると考えられます。しかし、電磁と重力は安定した二重らせんにはなりにくい、不均衡な組み合わせです。

空間、重力は組み合わされています。互いに空間が歪み重力が生じて、重力で空間が歪むような関係で不可分な組み合わせです。また質量と重力もまた不可分な組み合わせです。エネルギーと質量が等価と考えると、重力もまたエネルギーと等価であり、エネルギー同士の二重らせん的な組み合わせで、不可分な関係だと理解できます。

安定した二重らせんを形成するためには、全く等価なトルネード同士が最も適しています。たとえば、電子対による電子雲は安定しており、超伝導もクーパー対で説明されます。結晶の表面にある電子雲が表面だけのトルネードまたは二重らせん渦を形成し、このトポロジーが研究され、応用が進められています。陽子や中性子はアップクオークとチャームクオークで構成され、トップクオークは非常に重いため、物質の二重らせんとは異なる特別なクオークです。トップクオークと重力の関係も興味深い課題です。





遺伝子は4種の分子。クオークが6種。少ない種類だが特定の順番で繋がり二重らせんになれば、独自の特性を持つ。 光が電磁の二重らせん。重力は消えない安定したトルネードだろう。磁力がＳＮの２極が必ずあるのも二重らせんを暗示する。時空も対になる二重らせんの１種だろう。時空を引き離して単独では存在しない。 

 台風はトルネードだが二重らせんではなく消えてしまう。木星の渦はなぜか消えない。木星の大気が関係するはずだ。反物質は消えた。二重らせんの相手がいないからだろう。 ふさわしい相手がいれば安定した二重らせんにらなる。時空は安定した二重らせんになり得る。空間と重力も二重らせんになり得る。物質と重力が二重らせんだからだ。 時間空間重力の３種がある。

物質が３種が２対のクオーク６種。力は４種。重力が物理学の統合理論に組み込まれにくい。時間空間重力が全て対になる二重らせんは安定しない。時空と空間と重力は対にできる。 時間と重力が空間を除いて対になる二重らせんとはなんなんだ？物質と時間だけがあって空間がない世界はビッグバン瞬間だけだ。その瞬間に重力はなかったのだろう。 物質が冷えて固まる時に重力が現れた。重力は宇宙空間に働く特別な力だ。物質同士の二重らせんを繋ぐ。重力が時空を歪めることで回転と速度を持つ物質同士のトルネードを生む。 

 地球と月、太陽と惑星のような互いに引き合いながら渦巻く回転体が物理だ。ケプラーの法則を保ちながらトルネード回転が安定する。 重力は４種の力の中でも特別なのだ。時空が冷えて物質が集まるときに生まれる力で、エネルギーそのものの力だ。 エネルギーが光と等価。E＝mc2から考えると電磁波と重力波がエネルギーの二重らせんなのだ。電磁のようなバランスの良い二重らせんではない。電磁と重力は対になるにはバランスの悪い組み合わせだ。 

 二重らせんになるには全く等価なトルネードが一番安定だ。電子対のような電子雲は安定だ。超伝導もクーパー対で説明される。 結晶の表面に電子雲があって表面だけのトルネードまたは二重らせん渦があるようだ。トポロジカルな性質が調べられて、応用に向けて研究されている。 陽子中性子はアップとチャームのクオークで出来ている。トップクオークは物質の二重らせんとは別の特別なクオークで、非常に重たい。トップクオークと重力との関係が気になる。

電池というキーワードで自分のブログ記事を検索した結果を分類してみた



素材（リチウム、マンガン、鉄、マグネシウム等）
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リチウム 切断、水没、弾道衝撃にも耐える高安全性リチウムイオン電池を開発 | マイナビニュース https://t.co/WNFPImqnbo #マイナビニュース

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マグネシウム マグネシウム二次電池の劣化メカニズム解明、電池設計に指針 - バークレー研究所 | マイナビニュース https://t.co/Zg9aWiIaPm #マイナビニュース

EV 上期好調も、創業100周年へ向け「テスラリスク」が残るパナソニック (2) テスラ向け生産電池を住宅用にも転用 | マイナビニュース https://t.co/Sx5QXCdmHl #マイナビニュース

太陽 理研、「京」でペロブスカイト太陽電池の新材料候補を発見 | マイナビニュース https://t.co/htjgog40Kq #マイナビニュース

フッ素 山梨大、固体高分子形燃料電池向けの高性能な非フッ素系電解質膜を開発 | マイナビニュース https://t.co/mTflls7XKL #マイナビニュース

EV RT @SuperAlloyZZ: アングル：トヨタ、次世代ＥＶ電池技術の開発急ぐ #SmartNews https://t.co/yJPSAnPP9R

EV RT @Seagull_unasaka: 車載電池では世界最大手パナソニック 旭化成 住友鉱も上げている https://t.co/s6Pt0a59B5

EV RT @gorinotsukudani: ＜東証＞パナソニックが２年４カ月ぶり高値 「車載電池増産」好感：日本経済新聞 https://t.co/k07QIoGjEs

EV RT @asahi: 車載電池、中国で増産検討 パナソニック、新規制に対応 https://t.co/MVTPzwOSkh

EV RT @pyontapyonkichi: 車載電池で中国メーカーのシェアが6割 今後は益々差を広げられるだろう 消費地に近いし自国企業優先 トランプ大統領が米国ファーストと叫び米国を優遇する施策をとるため 中国は自国企業ファーストを益々平気な顔で続けるだろう 日本にとってはこれも厳しい先行きとなる

EV RT @nikkei: パナソニックが１０００億円を投じ、ＥＶ用リチウムイオン電池の増産に乗り出します。ＥＶの心臓部である電池で日本勢が主導権を握れるかどうかは、自動車産業の国際競争力をも左右しそうです。https://t.co/RSAc3INxgN

その他 2017年の目標の中間報告と次なる課題

その他 医学生理学 ノーベル賞

その他 大学で学んだ30の研究手法

経済 東芝ウォッチ

シリコン-ペロブスカイト積層型太陽電池で変換効率25.2% - EPFL https://t.co/lWwmGeNVnc #スマートニュース


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June 27, 2018 at 08:28AM
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早稲田　電池ビルの次世代の研究棟　#早稲田　#早大　#電池ビル　#蓄電池研究　#研究棟　#研究施設　#研究資金　#研究資金調達　#後継者

【次世代研究棟】早稲田の電池ビルと呼ばれる研究棟の建設に恩師が尽力された。さらにもう１棟次世代の電池ビルを新しい建てられるぐらいに資金を集められる後継者がいることを願っています。
国立の名古屋大学には、ノーベル賞科学者の名前のついた研究棟がいくつも新設されています。
宮坂力さんは早稲田のご出身です。近い将来ノーベル賞を受賞されるでしょう。
受賞前に早稲田に太陽電池ビルが新設出来たら良かったのに、と思います。

Need of iron-air battery for power demand response 鉄空気電池の使い道

Renewable energy is on the rise.Solar power and wind power are on the rise.When combined with conventional fossil fuel thermal power generation, DR demand response is required.In other words, there is a need to temporarily store excess electricity generated in storage batteries.

https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/column/18/02443/120400029/

Installed stationary storage batteries for this application do not need the lightweight, high-density performance of EVs.They need only to be cheap, safe, and able to be repeatedly recharged and discharged.

They should be installed in close proximity to wind and solar power generation sites.Sensors would check the amount of electricity generated and stored in these batteries, and discharge them at optimal times according to the overall supply and demand of electricity.

Air batteries that can be charged and discharged are needed to meet the needs of these stationary storage batteries.

Although alkaline electrolytes provide higher output for air batteries, weakly acidic electrolytes are easier to handle from a safety standpoint.


Electrodes that dissolve in mildly acidic solution, such as wood vinegar, can be made from metals with ionization tendencies lower than those of iron.Lithium is dangerous, so air batteries are made of metals such as sodium, magnesium, zinc, aluminum, and iron.

Aluminum and zinc are a little more difficult to use for charge-discharge cycle characteristics.Iron is a common and safe metal, and there is much room for improvement in combination with phosphoric acid and sulfur.

We would like to realize an iron-air battery with safe and commonplace materials such as gel, earth, sand, and wood vinegar solution.

The goal of the iron-air battery is, above all, its cycle characteristics.Currently, the cycle time is several dozen times, but we would like to increase it to 1,000 times.We would like to achieve this goal by using creative materials.

再生エネルギーが増えている。太陽光発電や風力発電だ。従来の化石燃料の火力発電と組み合わせるときにはDRデマンド　レスポンスが必要になる。つまり発電し過ぎた電力を蓄電池に一時的に貯めておくニーズがある。

https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/column/18/02443/120400029/

この用途の設置据え置き型蓄電池はEVのような軽量高密度の性能は不要だ。安くて安全に繰り返し充放電できれば良い。

風力発電や太陽光発電の設置場所の近くに併設する。そうした発電量と蓄電池をセンサでチェックして、全体の電力需給に合わせて最適な時間帯に放電する仕組みだ。

こうした据え置き型蓄電池のニーズに応えるために充放電できる空気電池は必要とされている。

空気電池はアルカリ性の電解質のほうが高出力だが、安全性の面では弱酸性が扱いやすい。


木酢液程度の弱酸性で溶解する電極なら、イオン化傾向で鉄より卑な金属から選べる。リチウムは危険だからナトリウム、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム、鉄あたりの金属の空気電池だ。

充放電のサイクル特性を考えるとアルミニウム、亜鉛は少し難しい。鉄はありふれた安全な金属で、リン酸や硫黄との組み合わせで改善の余地も大きい。

鉄空気電池をゲルや土砂、木酢液という安全でありふれた素材で実現させたい。

鉄空気電池の目標は何と言ってもサイクル特性だ。現状は数十回レベルだが1000回にしたい。そこを素材で工夫して実現させたい。

材料化学のシンギュラリティが始まってる

電気化学と触媒の組み合わせはインパクトが大きい。だけど、今は人工知能が材料探索する時代みたい。せっかくの知識も過去の遺物になるようでさみしい。
錬金術の流れを組む化学は秘密の技術を操る職人のイメージがある。教科書で周期表、イオン化傾向、標準酸化還元電位、触媒の山型特性を学んだ上に、論文や実験を繰り返したり研究室独自のノウハウの上に成り立つ技術だった。
燃料電池触媒、太陽光電池触媒、二酸化炭素還元触媒、水分解触媒、光合成触媒に使う。

鉄、亜鉛、銀、銅、コバルト、ニッケル、マンガンあたりの元素は無機化学の教科書と電気化学や触媒化学の教科書と膨大な論文を読み込んだ人工知能が人間の知識を凌駕する。
シンギュラリティは材料化学の分野では始まっている。

https://ascii.jp/elem/000/004/174/4174846/

The combination of electrochemistry and catalysis has a great impact.But now, it seems that artificial intelligence is searching for materials.It is sad to think that the knowledge we have acquired will become a relic of the past.
Chemistry, which is a branch of alchemy, has the image of a craftsman who manipulates secret techniques.In addition to learning the periodic table, ionization tendency, standard oxidation-reduction potential, and mountain-type characteristics of catalysts from textbooks, it was a technology based on repeated papers and experiments, and the unique know-how of laboratories.
The catalysts are used in fuel cell catalysts, photovoltaic cell catalysts, carbon dioxide reduction catalysts, water splitting catalysts, and photosynthesis catalysts.

Elements such as iron, zinc, silver, copper, cobalt, nickel, and manganese will be surpassed in human knowledge by artificial intelligence that has read inorganic chemistry textbooks, electrochemistry and catalytic chemistry textbooks, and a vast number of papers.
Singularity has begun in the field of materials chemistry.

https://ascii.jp/elem/000/004/174/4174846/
https://ascii.jp/elem/000/004/174/4174846/

鉄の媒染液をカイロの中身の粉から作ってみた★鉄電池へ応用したい

 ★鉄の媒染液の作り方を調べた。

https://note.com/oisi_sensyoku/n/n6d4fc8b7adf5

錆の付いた鉄くぎを酢で煮込むと黒い汁になるから、それをコーヒーフィルターでろ過すると鉄の助染液【媒染液】ができる。

★媒染液とは

 鉄の媒染液とは草木染など自分で染め物をする人ならご存じだろう。染料と一緒につかうことで染めやすくなる液体だ。

★酢酸鉄
化学で言うなら酢酸鉄が媒染液の主な成分になるはずだ。酢酸鉄は粉末では錆の茶色だが、水に溶かすと淡い緑の液体になると書いてある。茶色の媒染液は酢酸鉄がイオン化していないで小さな粉体が液体に浮いているようなコロイド液だろう。
★媒染液の用途
鉄の媒染液は染料で繊維を染めるときの助けをすることに使う用途がほとんどだ。玉ねぎの皮のゆで汁やコーヒーで草木染するとうっすらとしか染まらない。この鉄の媒染液を併用して染めるとしっかり染まって洗っても染料が落ちにくくなる。




★繊維と媒染液の化学と電子
繊維はタンパク質で窒素部分が電子を多く持つ。そこに染料が吸着することでしっかり染まる。電子の多い部分はマイナスだ。プラスが多い部分があると吸着結合しやすい。玉ねぎやコーヒーだけでは電子の少ない部分、プラスの部分があまりない。
だから鉄イオンを併用する。鉄はプラスのイオンになって染料のマイナス部と繊維のマイナスを橋渡しするように結び付けて染料で染まりやすくしているのだろう。


★銅でもOK
鉄以外にもアルミや銅の錆も媒染液として使えるらしい。鉄さびが一番身近で使いやすい。
★お歯黒にも使える
お歯黒で鉄さびを塗る風習があった。安全面もそれなり証明できているのだろう。既婚女性が鉄分が不足するのを補うように歯に鉄を塗ったのか、未婚女性を区別するために塗ったのか定かではないが、日本で１５０年ほど前にはよくある風習だった。

★オリジナルな方法で媒染液自作
この鉄の液を、自作してみた。錆びた鉄釘を探すよりも身近な使用後のホッカイロの中身を酢で煮た。その後、フィルターでろ過した。液は既報とおなじ茶色い液だ。フィルターに残った錆は固まりかけた鉄さびの粉末のようだ。

★カイロの粉末から自作媒染液を作ってみたら
一部、黒茶色以外の明るい色の粉末が見られる。またホッカイロには鉄の粉末以外にも複数の成分が入っている。その影響だろうか。
ろ過した後の鉄の液は瓶に入れて保管しているが室温で変化は見られない。加熱、バブリング、太陽光などをしたら少しは変わるだろうが、今回はその予定はない。

★鉄めっきができるか？
この鉄の黒い液を使って、鉄めっきをしてみる予定だ。電極を入れてマイナス側に鉄が析出する様子を見る。今回は50ミリリットル程度しかないのでもう少し繰り返して500ミリLほど作る。

★鉄めっき
鉄めっきを作るが普通のめっきのようなピカピカの光沢面は期待していない。光沢めっきはむずかしいのだ。めっきは一般的には鉄の錆止めのクロムめっきか、金や銅めっきなどの貴金属を薄く表面につける。鉄をめっきするのはほとんどの場合、磁性めっきの一部だ。磁性を活かすのだから精密めっきで光沢よりもさらに高度なめっきだ。今回は磁性めっきでもない。


★鉄電池を作る
鉄電極を作って銅電極と合わせて鉄・銅電池を作る予定だ。鉄と銅だけでは単純なのだが、鉄電極を鉄の液からのめっきで作る点が少し珍しい。銅は銅板にしておく。


★鉄電池の対極は？
また銅電極と鉄電極の間を仕切るのはキッチンペーパーだ。電解液は、この黒い鉄の液に酢を加えたものプラスアルファだ。銅の代わりに備長炭を使うと鉄空気電池になる。


★鉄・銅電池
鉄・銅電池を電解液で作るなら、仕切りの膜はキッチンペーパーだけでは足りなそうだ。一般的にはイオン交換膜を使うことが多いらしい。鉄空気電池でも鉄・銅電池でも鉄電極側は似ているはずだ。鉄を析出させる鉄めっきが充電で、鉄が溶けてイオンになる反応が放電だ。放電で溶けた鉄イオンが電解液に流れ出すらしい。鉄・銅電池は超古代の電池といわれている。


★空気電極
炭素電極側が空気電極であると放電時に炭素中に入り込んだ酸素が作用するらしい。この空気電極が難しいらしい。空気電極は軽いイメージだが、炭素に貴金属触媒を加えるので高価になる。

★炭素電極
炭素電極を空気極ではなく銅電極を芯にした銅・炭素電極にしてみたい。銅は貴金属で水素より貴な電位だが、空気電極の酸素よりは起電力が低くなるはず。空気電極は実際には、酸素の電位が出ない。理由は不明で二酸化炭素や仕切り膜からの液漏れなどが疑われている。空気電池は作るのは簡単でもサイクル特性など電池としての性能を追求するのは難しい。私は自作の空気極が無理だとあきらめている。


★鉄・炭素・銅電池
放電で鉄電極から溶けた鉄イオンが備長炭や炭素粉を固めた炭素電極の炭素の隙間に入り込む電池がある。鉄イオンが鉄電極と炭素の間を行ったり来たりする電池になる予定だ。銅イオンも銅板と炭素の間をいったりきたりするはずだ。
鉄は硫黄やリンと複合させると脆くなる。鉄電池として使うと硫黄やリンによって析出溶解のサイクルが安定すると予想している。


★自作媒染液のもうひとつの使い道
ついでに染色もやってみる。コーヒー染めが一番簡単だと思う。古い白マスクでも染めてみるか。

★真似する人はいないとおもうが、やるなら気を付けて。

スポンジ固体電解質技術の発展

 【固体電解質技術の普及】

固体電解質がずいぶん普及してきた。実はそれほど難しい技術ではない。固体に液体を染み込ませるのが基本だが、液状の導電性高分子を使って固化させれば簡単に作れる。

引用先の記事は電子工作のようだ。物理学や工学と芸術工作が融合している。おもちゃを作るように新技術を操る。電気二重層キャパシタや固体電解質電池の技術は遊べる技術になってきた。


固体電解質技術のなかでスポンジ状のマトリックスに導電性高分子をまとわせる固体電解質が１番面白い。スポンジ部分の素材や強度を変えたり、導電性高分子の種類や添加物を工夫できる。

従来の液体電解質に比べて固体電解質は位置ごとに電解質成分を変えられる。電極近傍や液体部分からの距離に応じてスポンジの形状を変えるのも自由だ。

いくつかのスポンジ部分を組み合わせて連結させるような使い方もある。比重や強度や物性を用途に合わせて工夫できる。


乾電池は電池の電解質液体を紙に染み込ませた日本での発明が基礎になっている。導電性高分子も日本の発明だ。固体電解質はその意味で日本のお家芸だ。

コンピューターが遊べる技術になってから産業として普及したように、電解質技術も新たな産業として発展する前兆だと信じている。

電解質技術に化学、バイオ、薬学を組み合わせて、医学、環境、エネルギーの課題を解決するような応用アプリケーションがたくさん出てくるだろう。


固体も硬いだけでなくゼリーや生体の筋肉のように柔らかい固体でフレキシブルなデバイスがたくさん出てきそうだ。太陽光電池もフレキシブルな素材が出来てきた。ロボットが目指すのが人間のような生体アンドロイド型なのだから、フレキシブル素材はまだ伸びる。


日常や医療への応用でも絆創膏、湿布、包帯、服、シーツ等も薄いフレキシブル素材なら応用範囲が広がる。

二酸化炭素を重炭酸イオンに還元するレドックスフロー電池　京都大学

 二酸化炭素を重炭酸イオンに還元するタイプのレドックスフロー電池。対極はマンガンイオンの酸化数を利用している。これのポイントは二酸化炭素を重炭酸イオンに還元する触媒だ。普通、二酸化炭素が電極で簡単に重炭酸イオンにはならない。この二酸化炭が重炭酸イオンになる反応は、体内の呼吸反応で普通に血液中で起きている。この触媒機能は酵素反応が担っている。電池における触媒が酵素だと選択性が高いが安定性が低い。もっと使いやすい触媒があれば二酸化炭素の酸化還元を充電池の酸化還元に使える。京都大はイリジウム触媒を使っている。

二酸化炭素の酸化還元ができればそれが一番だが、水に溶ける有機物で酸化還元する物質と触媒があれば、このレドックスフロー電池の可能性は大きい。水素ガスの酸化還元やエタノールの酸化還元を使う燃料電池が知られているが、ガスの危険性や電極間を仕切る交換膜の劣化が問題で十分に実用化普及できていない。アンモニア燃料電池も同じ図式だ。水溶性の酸化還元する分子を見つければ電池ができる。たとえばピロールに鉄のついた人工赤血球のように酸素の着脱でも酸化還元の電圧がとりだせるかもしれない。葉緑素のようなピロールにマグネシウムのついた分子も太陽光jで酸化還元する可能性がありレドックスフロー電池と組み合わせることができるかもしれない。体内ではリン酸化合物の酸化還元がエネルギー出し入れを担っている。これも分子設計次第で電池材料になりうる。
対極もマンガンの酸化数も増減も、チタン、タンタル、ニオブ、バナジウム、鉄といった酸化数が変わっても析出しないイオンであれば可能性がある。ほかにも析出しないで酸化数の変わる無機イオンがあるはずだ。液体の酸化還元を使うのでフローで燃料を供給すれば発電量が大きくできる。電池の小型化軽量化は難しいが据え置き型で充放電できる電池には使える。こうした据え置き電池は自然由来電力と組み合わせるニーズがある。

https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2023-10-04-0

北大の微生物電気化学を使う人工光合成

ユニーク。紫外線を微生物のついた電極に紫外線を当てると二酸化炭素から酢酸を作り、かつ電流も得られる。

北海道大学、北大が亜鉛と銅の電極と酢酸を作る微生物と紫外線を組み合わせた人工光合成を発表。

バイオと光触媒と電気化学の組み合わせ。複雑な仕組みなので研究室レベルはできても実用的な大きさにスケールアップができるのかが不安要素だ。電流値も３倍になってもまだ小さいがユニークな発想は今後に期待できる。

針状の銅電極の表面を亜鉛微粒子で被覆した表面積の大きな電極が特徴のようだ。

二酸化炭素から酢酸が作られる仕組みはどのようなものだろうか。単純に二酸化炭素を還元しただけでは微生物はエネルギーは得られない。

大きなスケールで再現実験するなら針状銅を表面積の大きな構造体に銅めっきをして付け、さらに酸化亜鉛微粒子を付ける。紫外線はランプまたは太陽光で試す。

人工光合成では太陽光を受けやすい電極が必要とされている。透明度の低い廃水光合成を行う際には、特に有効な表面積を確保する課題がある。廃液内で太陽光発電をするようだ。

ほとんどの微生物は有機物を酸化してエネルギーを得る。例外的に有機物を還元する微生物がいる。単独では生きられない微生物で周りの微生物と共存しながら生きる。

亜鉛と銅の電極は紫外線を受けて水を酸化還元して水素と酸素に分解できるのだろうか？チタンには本多-藤嶋効果で水を酸化還元分解する力がある。亜鉛と銅電極に紫外線を当てた場合にも水から水素と酸素を作れる可能性があるのかもしれない。

この本多-藤嶋効果と赤色色素を使い電流が得られる色素増感太陽光発電は知られている。

北大の発表で、酢酸が作られ電流も得られるユニークな電極はメカニズムに謎が多い。続報を待ちたい。



暮らしの木陽塾ネタ帳

でんぷん糊
洗濯糊
霧吹きに水溶き糊
ポスト・イット

ワセリンとメンソレータム
花粉症に効く
乾燥を防ぐ
オロナイン軟膏
ハッカ油

オメガ369不飽和脂肪酸
オメガ3はナッツと青魚、亜麻仁、荏胡麻
オメガ6は普通
オメガ9は米油

乳化剤は油を水に溶かすように出来る
牛乳は水に乳脂肪が混ざりあってる
卵黄のレシチンは乳化剤

樟脳
カンフル剤
ナフタリン
ムシューダ
無臭

アロマ
柑橘類　朝
ラベンダー　リラックス
ミント　スッキリ
集中力

銅　殺菌
銅針金
トイレ　流し台
銅鍋　熱伝える　殺菌

銀　殺菌
酢で黒くなる、酸化
独を見つける箸

金めっき
ゴールドプレートＧＰ24
24金　混ざり金属なし
反応しないので錆ない
アロマや油とも反応しない
熱を伝える

針金ハンガー
自由な発想
ダンボール細工
自由なサイズ
プラスチック
清潔　洗える　固い

カフェイン
緑茶　コーヒー
トイレ近い
ノンカフェイン
黒豆茶　ほうじ茶
眠れる

重曹
アルカリ性
油と反応

石鹸
油を水に流す

リンス
石鹸を洗い流す？

クエン酸
酸性
茶渋を落とす
トイレ汚れ落とす
飲むと疲労回復
レモン　梅干し　殺菌

馬油　牛脂　ラード
馬油を冷やすと上澄みと沈殿に分離
上澄みは分子量小さい?
沈殿は分子量大きい?
沈殿は塗れる

ひまし油　椿油　スクアレン
機械油
バリカンには椿油
下剤にはひまし油


蜜蝋
リップの基
油を加えてクリームに出来る
赤を足すと口紅
アロマを足すと練り香水

芳香剤
ジャスミン　スカトール　インドール　トイレに向く
消臭剤
吸着剤　活性炭　シリカ　ジェル
吸着剤は焼くと復活

オムツの吸水剤
塩や石灰で水を取り除ける

焼き芋
ゆっくり冷ますと糖が増えて甘くなる

ハンバーグステーキ
牛脂を塗るとジューシー

廃油
ろ過して生ゴミや廃紙に吸わせる
綺麗な廃油で油汚れを落とせる

糊
加熱乾燥で剥がせる
でんぷん糊なら水に溶ける
糊に卵白で加熱しても取れない
アイロンで封が出来る

アセトン
マニュキュア剥がし液

ベンジン
ベンゼンとその仲間
油汚れを取れる
着物のしみ抜き
皮脂は油
襟は皮脂油汚れ

汚れは酸とアルカリ、水と油を意識する
反対の性質で洗い流す

重さ
地球上でどこでも同じ
厳密に測りやすい

電流
電子、電気の流れるスピード

電圧
電池は必ず1.2から3.0ボルト直流　
交流プラグは日本は100ボルト

好気性発酵
真空パックで食品が保存出来る
嫌気性発酵
牛を代表に生き物
の消化器内ではメタン菌が発酵
発酵は腐敗と反応は同じ
酒　味噌　醤油　糠漬け　麹
糀は国字
ヨーグルト　チーズ　キムチ
腸内発酵菌　嫌気性がオナラ　メタンは臭わない
硫化水素が腐ったたまごから出る臭い　硫黄が臭う
肉はアミノ酸で窒素を含む　アンモニア作る

ガラスは洗ってリユース
紙はリサイクル　紙になる
金属は都市鉱山
アルミは再生に電力必要
水も浄化してリサイクル
万物流転は真実

風邪薬は眠気多い
咳薬は便秘になりやすい
ヒスタミン薬はアレルギー薬、目眩薬に使う、記憶力と関係か？

風邪にはビタミンC
睡眠、休養
水分摂る

化粧水はほぼ水
薬効成分はわずか

缶飲料はほぼ水
原価は10 円
缶代が高い

ネバネバ成分は身体に良い
海藻ネバネバ
山芋ネバネバ
オクラ　納豆

下戸
体質は腸内細菌が決める
腸内菌でアルコールを分解出来るか?どうかの体質

小麦より米
白米より玄米
米は冷めても美味しいのが特徴
おにぎりはラップに包む
焼きおにぎり
わずかに水を加えて電子レンジ

電子レンジ
水だけを摩擦力で温める
急加熱急冷
アルミなど金属を入れるとバチバチ　電気が流れる?
油や石は電子レンジでは温められない

IHヒーター　コタツ　電気ストーブ
電熱ニクロム線
ニッケルクロム合金

レコード
音の振動を溝の大きさに対応
カセットテープ
音の振動を電気の振動信号に変えて磁石の振動信号として記録
高い音は短い弦
短い波長
高い振動数
振動信号の変化回数が多い
ノーマルテープは酸化鉄
クロムテープは高音に対応
メタル鉄テープは安定　保存出来る
メタルテープは一回録音だけが良い
ノーマルテープは繰り返し録音に優れる

ＣＤは音をデジタル化してゼロイチの信号として記録
赤いレーザー光を利用
緑のレーザー光を使うとDVD
青いレーザー光はブルーレイ
ＣＤＲは有機膜を光で焦がしてゼロイチ信号を記録する
ＣＤＲＷは無機膜に光を当てて加熱してゼロイチ信号を作る、消す

光はＲＧＢ
赤　波長長い　振動がゆっくり
緑
青　波長短　
い　振動が早い

人間の目は光を見る場合と補色を見る場合がある
赤は火の色だから特に人間は気づきやすい

phは水の電気の流れやすさで判定出来る
中性が一番流れにくい

酸性は金属を溶かす
カルシウム　ナトリウム　マグネシウムは特に水に溶けやすい
50ppm以上で硬水？
ミネラルが少ないと軟水
ミネラルが全くないと美味しくない
ポカリスエット、アクエリアスはイオン水

過酸化水素は酸素と水になる
酸素が傷を消毒する

オゾンは酸素と似てる
殺菌漂白作用がある

鉛は毒があるが非常に使いやすい
釣り重し
ハンダ
鉛フリーは難しい
ハンダは付けたい金属部をコテで温めて、鉛を押し付ける
金属は生物濃縮される
放射能も放射線を出す金属や灰から広がる

紫は色素が高価
高貴な色
貝から取れる色素

ジーパンはインディゴブルー
日本の藍染と同じ
汚れにくい色

細くて、強い糸は
クモの糸
ミノムシの糸

糸染めは色素と金属、鉄や銅を使う
ウールは白い糸が一番強い
黒く染めたウールは糸が切れやすい

シリカはシリコンの仲間
泥の内6割がシリカ
シリコーンはシリコンの仲間
ゴムや液状になる


ゴムは硫黄を加えると強くなる　伸びやすくなる
硫黄が多すぎると、固くなる
タイヤとゴム

アントシアニン
ポリフェノールの一種
ポリフェノールは葉緑体に含まれる
紅葉は葉緑体が緑成分を作れなくなって始まる

野菜や果物は子孫への栄養と外敵から守る皮からなる
色の鮮やかな野菜は身体に良い
皮は農薬がなければ一番栄養がある

発光ダイオードは電気から光を作る
光から電気を作る太陽光電池はほぼ同じ構造
酸化チタンは光で水を分解する
水の分解する時に殺菌漂白作用がある

めっきは昔は水道水前提で作られてた
水道水中の塩化物イオンが電子のやりとりを加速する触媒
青酸カリは胃酸と混ざると窒息で死ぬ
青酸カリは口の中までなら入れられる
一酸化炭素中毒も窒息死、死体は赤くなる
血液中の赤血球ヘモグロビンと過剰に結合して酸素を運べなくなる

力はテコの原理
支点から作用点までの距離と重さを掛け合わせる
バネはニュートンの法則
バネの伸びは重さに比例

牛乳はタンパク質が加熱で薄皮になる
牛乳を軽く温めて熱湯または、コーヒーで割る
牛乳の殺菌は低温じっくりと高温で2秒

光合成を行うはずのバクテリアが太陽の光の届かない地底で発見され科学者が驚愕 https://t.co/VcxgNEFbTS #スマートニュース


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October 10, 2018 at 06:17PM
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ペロブスカイト太陽電池、スズ系で変換効率7％以上に https://t.co/oltRlfa9tN #スマートニュース


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September 12, 2018 at 06:24PM
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ペロブスカイト-CIGS積層型太陽電池で変換効率22.4%達成 - UCLA https://t.co/nxl7A0uOTb #スマートニュース


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September 12, 2018 at 06:21PM
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RT @Hisan_twi: 銀(Ag) 電気伝導率と熱伝導率が最も高い金属で、酸化しにくく約200℃で還元反応が生じるという化学特性を持っています。ナノ粒子を分散させたペーストを印刷し、焼成して配線形成する手法に適した配線材料で、太陽電池やディスプレイ等に用いられています。


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August 28, 2018 at 11:51PM
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RT @Hisan_twi: Cu₂O バンドギャップ約2.0eVの半導体。銅板を炙ると表面にCu₂O層が形成され、銅とCu₂Oはショットキー接合になるのでこれを利用して太陽電池を作ることが可能です。変換効率は１%程度と低いですが、家庭でも作ることができます。


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August 23, 2018 at 11:21PM
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May 22, 2018 at 04:23PM
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RT @pc_user_walker: @pprara 様c60使用の記事です 東大2018.3.9有機半導体リチウムイオン内包フラーレン混ぜ10倍耐性ペロブスカイト太陽電池開発 長寿命化に貢献 現主流シリコン系太陽電池と比較⇒高変換率&低コス次世代太陽電池で注目 世界中で研究⇒20％位の変換効率 https://t.co/IXrCEzKxmQ


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May 18, 2018 at 08:28AM
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