【技術/イベント】100年間使える超小型電池でバッテリ交換を不要に　Transducers 2007レポート

　マイクロマシン(MEMS)の研究分野の一つに、超小型のエネルギー発生器がある。
簡単に言うと、超小型の発電機あるいは電池を開発しようという試みだ。
マイクロパワー発生器(Micro Power Generator)とも呼ばれる。その代表が
燃料電池セルである。MEMS技術を利用して燃料電池セルを小型化する研究が
国内外で活発に行なわれている。

　燃料電池に期待されるのは、発生する電力のエネルギー密度がリチウムイオン電池や
ニッケル水素電池などよりも高いこと。一方、燃料電池で電力を継続的に発生する
ためには、燃料を継ぎ足さなければならない。寿命を意識せざるを得ない点では、
現在の電池とあまり変わらないといえる。

　ところが、電池の寿命をまったく意識せずに済む発電機がMEMS分野では研究されている。
放射性同位元素を利用した発電機である。放射性同位元素は、同位体(原子番号が同じで
質量数が違うもの)の中でも、放射線を出しながら徐々に別の元素へと変化していく
(崩壊していく)元素のこと。放射線の発生期間は「半減期」(材料の半分が別の元素に
変わるまでの期間)で定義されている。半減期は同位元素の種類によってさまざまで、
数秒以内という短いものから、数年〜数百年と長いものまである。

　「Transducers 2007」では、この分野で研究実績の豊富な米Cornell Universityによる
招待講演があり、放射性同位元素を使った超小型発電機の研究に関する最新の状況が
解説された(講演番号2B1.1)。

（>>2-以降に続く、画像等の詳細はソースを御参照下さい）

ソース：Robot Watch
http://robot.watch.impress.co.jp/cda/news/2007/06/18/522.html

　放射線にはアルファ線、ベータ線、ガンマ線がある。アルファ線はヘリウム原子核、
ベータ線は電子、ガンマ線はX線であり、同位元素によって放射線の種類は異なるが、
いずれも生体に有害であることは変わらない。この中で電源用途の放射線源として
最も適しているのは、ベータ線である。アルファ線やガンマ線に比べ、遮蔽が簡単だからだ。

　Cornell Universityの研究グループは、ニッケルの放射性同位元素であるニッケル63
(Ni-63)を使った超小型発電機の研究を進めてきた。Ni-63は、動力源として有利な特徴が
いくつかある。まず、半減期が非常に長い。100.2年もある。電源の寿命を意識することなく、
電子機器を動かせる。発生する放射線はベータ線だけある。アルファ線とガンマ線は
放射しない。そして、これは放射性同位元素に共通なのだが、放射線の強度が
温度に依存せず、一定である。

　ベータ線を電力に変換する方法はいくつかある。電子ビームを電荷として集めて取り出す、
電子正孔対を発生させて起電力を発生させる、自己加熱によって生じる温度変化を電力に
換える、などである。

　弱点は、発生電力が平均でμWオーダーときわめて低いこと。携帯電話機はとても
無理であるし、ノートPCに至っては論外である。現在想定されている用途は、
心臓ペースメーカーの電源やセンサーモジュールの待機用バックアップ電源といったところだ。

　例えば湿度センサーのモジュールをCornell Universityは試作している。湿度によって
静電容量値が変化する、高分子膜をセンサーに使った。放射性同位元素のNi-63から
放射された電子を電荷として収集し、電力源とした。

　このほか招待講演では、共振器のバイアス電源に使用した例、高周波圧力センサーの
電源に応用した例、フォトダイオードと整流素子、リング発振器を載せたチップの駆動に
Ni-63を利用した例などを示していた。

　また発生電力(ピーク電力)を高めるために、Ni-63の発生電荷を機械的振動に換える
機構を考案し、試作した。ピエゾ素子のPZTをカンチレバー(一端を固定、もう一端を
自由にした細長い板)にし、Ni-63薄膜との間に適度なギャップを設ける。ベータ線によって
カンチレバーが充電され、Ni-63薄膜に近づく。そしてカンチレバーとNi-63の間で放電が
起きる。放電直後にカンチレバーは振動し、ピエゾ素子PZTは高周波パルス電力を発生する。
カンチレバーの形状やギャップを最適化することで、周波数117MHz、ピーク電力1Wを
1分25秒周期で取り出せたとしている。

　このほかCornell Universityは、別の放射性同位元素「プロメシウム147(Pm-147)」を使った
超小型発電機を「Transducers 2007」で発表した(講演番号2B1.3)。こちらもベータ線を放射する
同位元素である。n型シリコンとp型シリコンに電子正孔対を発生させる、電池タイプの
発電機構を考えている。

　発表の主眼は、放射線の収集効率をぎりぎりまで高めること。シリコンの形状と層構造を
工夫することで、発生する放射線を極力、逃がさないようにした。放射性同位元素の薄膜を
平面上に配置した場合に比べ、電力の発生密度を10倍以上に高めている。電力密度は
13.6mW/ccである。平面上配置の場合は0.81mW/ccに過ぎない。

　Pm-147の半減期は2.6年なので、電池の寿命はおよそ5年になる。また放射線のエネルギーは
指数関数で減衰するので、平均の電力密度はおよそ7.5mW/ccに減る。

新手の原子力電池か?

多分ターミネーターに搭載される。

電源の確保ができても、まだ電源を利用するパール寿命＜電池の寿命かなぁ･･･

>6
パーツｗ

パール兄弟

もちろん性的な意味で

>>パール寿命
なんかの専門用語かと思たw

これとは別に、
完全に磁石だけを組み合わせて永久に電力を取り出せる磁石電池が
極秘裏に研究されてると聞くが･･･

これよりもっとすごい奴を猪木が発表する

オレの寿命は、100年もたね〜。
　(;´Д｀)

>>11
うまく組み合わせてそんなものができたとしても、永久磁石といえど負荷が高いと
徐々に磁力が衰えるので、永久には動かせない。

>>14
現在の高性能の永久磁石で、磁力の減衰は、１００年間で４％強ということです。
少なくとも５００年間は大丈夫みたい。

宇宙船用？

宇宙人技術の流用だな　　

こういうのって、宇宙人から技術を渡されて、
それを一から自分で開発させるということ。
つまり自分でものにして初めて自分たちの技術となる。
それができないうちは、宇宙人からそのまま部品や製品を
使用することは許さない。そういう密約があるんだろうな

ターミネーターやドラえもんはこれで動いている

>>17
矢追氏乙。

これ家庭用に使うとして廃棄するときにはどうやるんだろうな？
放射能標識付けて回収してもらう？　燃えないゴミと一緒に出す？

>>1
プルトニウム電池は駄目で、他の放射性物質なら良いという理屈なのか。
それとも、線種による違いを取り上げたのか、意味不明だよ。

核（プルトニウム）電池は永久作動するって猿の惑星で実証されたが、、、w

従来の長寿命電池だと自己放電の量が寿命を決めていたが、
この電池は使わない分がすべて自己放電になるわけだな。保存が利かない・・・

>>23
既存のだと寿命10年位かかね？まあ許せなくも無い･･･小型のはもっと短い可能性があるけど･･･

超小型と言うから腕時計に搭載できるぐらいのモノなのかと一瞬錯覚してしまった

ペースメーカーとかに使ったら、放射線でガンになったりするんでないの？

>>26
なぁに、かえって免疫（ry

だから、ベータ線だけの放射線源なんだって
ベータ線は簡単に遮蔽できる
もっとも、遮蔽しているケースが腐食して、漏れ出る可能性はあるな
長期間の保障は難しい

>>26
放射線の影響で進化した心臓が生まれるやも知れんぞ！
ふはは！実に興味深い！！

半端な電池だな
民生用にはほとんど使い道は無く、軍事用、宇宙探査用としても半端

トリチウム使った半永久ライトなら有るが、放射性物質の
規制は国内では激しく規制されているからな。
生命に問題のない微量でも違反になるし。

ダイヤモンド電池？

原子力電池かよｗ
絶対に不法投棄されて放射能汚染されるだろ。

男性の右手の運動を電力に変換したら何十年も使えそうだぞ

反物質電池まだ？

>>35 反日電池なら無尽蔵だろうけどな。

性犯罪に気をつけて！ 女性必見！　http://www.2chan.net/test/read.cgi?bbs=korea&key=1181709647

>>36
すべて電池に変えてやってくれ

http://megaview.jp/pubtopic.php?&v=0&vs=0&t=18112800&ts=0&m=n&ctv=0&vs=0

ウラン

>>15
という投資話にノったという話？
磁石による永久機関なんぞ
100年以上も前から大論争ですよ。
実際実現なんぞ出来ないのはわかってるがね

>>38
動作時の騒音振動発火などの問題があるけど良い？

>>41
論争する時点でレベルが問われる。

>>20
ランタンのマントルとグローランプには特別な捨て方の指示や制限はない

磁石に下から鉄を近づけると上に吸い付くだろ
離せば落ちる、また近づけると上がる
これって永久エネルギーじゃね？

プルトニウム電池は数十年前の技術だろ
かのボイジャー8号がまだ動いてるのは原子力電池のおかげ
また、搭載した衛星は軌道上に大量に漂っている

>>15
単純に考えて
電力として取り出した分は磁力減るんじゃね？

棒磁石を円筒の外側に貼り付けて回転できるようにしたものを
2つ横に並べた写真は良くムーなんかで出てきたな。

>>1
マイクロマシンはＭＭだろＭＥＭＳは微細電子機械機構だろ

なんかの小説であったな。

磁石を組み合わせた永久発電機関ができた。
その装置が実用化されて世界中のあちこちで使われるようになった。

数十年後、実は地球の地磁気のエネルギーを利用する事が判明。
このままだと数年後に、磁力による宇宙線のガードが無くなる。
だが、装置に頼るようになった世界では他の発電機関は既に技術が失われていた。

装置の使用を止めても止めなくても人類滅亡。

放射性物質が市販で使われない理由は、
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
事故や焼却可能廃棄物で処理された場合に内容物が飛散し
放射能が撒き散らかされる。

そんなものが一般で使えるわけないだろ。
一般で扱うには。1000℃の熱でも溶けないく漏れない容器であること、
時速２００ｋｍ程度で巨大なコンクリートの壁に衝突してもヒビや亀裂が
生じないこと。また変形しないこと。
これがクリアされれば危険物取り扱い免許がある人なら扱えるかもしれない。

本当にここは科学ニュース板なのか？
>>47 >>45 >>41 >>17 >>15 >>11

>>51
それはネタで言ってんだろ?
さもなきゃただのバカだw

>>51
その前に２ｃｈであることを認識汁。

超高性能電池つくれば、ビルゲイツの１００倍儲かるよ。
電池使わない分野なんて、この世に皆無だしな。

こんなもん猪木がとっくに開発済だよ

子供のころ模型店で夜光塗料を買った
「危険だから手に付けないように」って言われた
かれこれ３〜４０年
そのビンはまだある
ヤフオクで売れないか？

で、関連銘柄は何なんだ？

>>56
１００円ショップで見かけた。

女子大生セクハラ事件の深層―横山ノックがやったこと
米国三菱自動車セクハラ事件（1996年）
北米トヨタ自動車セクハラ事件（2006年）
魂の殺人清泉女子大学セクハラ事件
二次セクハラ清泉女子大学裁判　大学の責務と文科省セクハラ規程
「反抗すると教員の免許が取れなくなるのではと怖かった」
教員免許取得のための必修科目の男性講師による、
女子学生たちへのセクシュアル・ハラスメント。
「セクハラ」琉大教授提訴／元院生「性関係を強要」
　指導教授との関係について、女性側は
「研究や卒業、就職に絶対的な影響力を持っているため、敵対することはできなかった。
論文を仕上げて卒業したいという学生の気持ちを利用し、みだらな行為を要求し続けた」と訴えている。
　大学に救済を求めようとも考えたが、同教授がセクハラ相談の担当だったため、あきらめた経緯があるという。
仙台セクシュアル・ハラスメント（ピアノ教師）事件
【朝日放送】セクハラ“停職”アナ３人衆「名前」＆「顔写真」
「就職の口利きをしてやる」とアナウンサー志望の女子学生を…


セクシャルハラスメント(Sexual harassment)とは、
日本語で「性的嫌がらせ」という意味で用いられる言葉である。
日本語では、略してセクハラと言われることもある。

>>59
あなたはセクハラされる心配はないね

そもそも、反核市民団体により全てを潰されて、おしまい。

高レベル核廃棄物施設でやれっていうのが俺の持論。
たた置いておくのはもったいない。

数万年にわたって保管するなら、数万年にわたって電力を確保出来ると
考えるべき。そりゃあ大した発電量じゃないと思うけど、どうせ捨て去るエネルギーなら
有効利用を考えるべき。

>>62
使える時間なんて、せいぜい数百年だろ

>>49
つまんねー小説読んでんだな。
あんまり読みすぎるなよ、バカがよりバカになるぞ。
元民主党代表、岡田君のように。

スルー検定3級の問題です。

中国製で被爆

これが現実のものと・・・ならねぇかｗ
http://2sen.dip.jp:81/cgi-bin/upgun/up1/source/up6280.jpg

放射能とかヤバいのはやめとけ。俺がいいのを考えたよ。
真空中に磁石で円盤を浮かべて、それを超高速で回転させる。秒速一兆回転くらい。
これで充電完了。んで、その回転エネルギーをちょっとづつ使うの。いいだろ？

>>68
機械的エネルギー貯蔵のエネルギー密度は、電気貯蔵や磁気貯蔵とは段違いだからな。

機械的に物が動くと抵抗がなくても内部で誘導起電力により熱が生じて
猛烈な勢いでエネルギーが減衰していくんだが

確か以前に実験で見たなぁ
金属球体を磁力で浮べて高速回転
秒速何回転だか忘れたが、その球体遠心力でバラバラに消し飛んだ。

体に入れるの怖いねｗ

問題が現出する前に人体の寿命が尽きるだろう

この電池を使った人工臓器を持ってる人が死んだら、それを取り出してから火葬するのか？
そのまま火葬したら遺灰が放射性廃棄物に…ｗｗｗ

そもそもペースメーカー着けてる人は火葬前に取り出す

原子力電池内蔵ペースメーカはあったらしいね。
電磁誘導充電の方が良いという事で廃れたけど。

アフォかこいつら・・・
ベータ線出たら制動エックス線も出るから遮蔽たいへんだろうよ

つか、体内埋め込みなら人間からエネルギ取った方がよくね?
体液チョロまかして動く電池(廃液は人口肛門みたいなコックつける)とか。

電極寿命程度のサイクルで再手術ならリーズナブルなんじゃね?
(高齢で再手術がむずかしくなるからラスト一回のタイミングを見極めないとならんが)

>>78
それだ！大動脈にスクリューを取り付けて発電すればいい！

そんな難しい事せずとも、ペースメーカはすべてゼンマイ式にしなさい。
死にたくなかったら一日一回自分でネジ巻け！

>>80
善を施せば自動でぜんまいが巻かれるから大丈夫！

>>81
必笑だんご剣〜！

ん？原子力電池？何十年もまえから実用化されてるだろ。探査機とかで。

まきますか？
まきませんか？


ジャンクに用は、ないわ

ゼンマイ巻く力もナイ人さえいるわけだが