再生可能エネルギーの「3-in-1」
アジアで広く知られるようになった3-in-1インスタントコーヒーは、理にかなっている。砂糖とクリームを後から加える代わりに、3つの材料を最初からパックに入れておけば、それで済む。今回、研究者たちはオウル大学の研究者たちが、いわば再生可能エネルギーの3-in-1材料を発見した。この材料一つで、利用しやすい再生可能エネルギー源である太陽光、熱、動きの3つから同時にエネルギーを取り出せる。
この材料は、ペロブスカイト結晶構造を持つ鉱物の一群に属する。ペロブスカイトは強誘電体で、磁石の中の小さな羅針針に似た微小な電気双極子を含んでいる。強誘電体は温度が変化すると双極子の向きが乱れ、電流を生じさせる。また、双極子の向きに応じて電荷も蓄積する。材料が変形すると、特定の領域が電荷を引き寄せたり反発させたりし、これも電流を生み出す。
一部のペロブスカイトは1種類または2種類のエネルギーを取り出すのに優れているが、一度に扱えるのは1種類だけだ。しかし、研究結果を学術誌Applied Physics Lettersに発表したオウル大学の研究者、ヤン・バイ氏らによると、KBNNOと呼ばれる特定の種類のペロブスカイト材料は、複数の形態のエネルギーを一度に利用できる。
機器に電力を供給する
研究者たちは、KBNNOが熱と圧力から電気を生み出す能力に優れている一方、焦電性と圧電性を高めるには改良が必要だと分かった。「これらすべての特性を最大限に調整できる可能性がある」とバイ氏は述べた。同氏のチームはすでに、KBNNOにナトリウムを加えて材料を改良する方法を探っている。チームは、複数の形態のエネルギーを利用できる試作機の開発に取り組む予定だ。製造は比較的容易で、数年以内の商用化が見込まれる。
機器が高度化するなか、取り残されているように見える技術がある。バッテリーだ。バッテリーはほとんど進化していない。日々使うスマートフォンを見れば分かるように、ほとんどの機器は今もリチウムイオン電池に頼っている。今回の発見によって状況は一変し、小型機器ではバッテリーが不要になる可能性もある。「消費電力の大きいセンサーや機器が持続可能な形で電力を得られるようになり、モノのインターネット（IoT）やスマートシティの発展を後押しする」とバイ氏は述べた。
複数のエネルギーを取り出せる材料を、私たちの暮らしに取り入れる方法に限界はない。将来的には、従来型の太陽光パネルに組み込んで日照のないときにもエネルギーを得たり、スマートフォンを二度と充電しなくて済むようにしたり、電気自動車の走行を助けたりできるかもしれない。
