マイクロマシンに生命を吹き込む研究

マイクロマシンのエネルギー源には電池やバッテリーが使用されていますが、エネルギーの消費にともなって交換や充電が必要であり、マイクロマシンを止めてしまうことになります。マイクロマシンを連続的に稼働させるには、マイクロマシンに発電機を搭載し、自らエネルギーを創る必要があります。

本研究室では、熱電発電機、スターリング発電機、ランキンサイクル発電機、燃料電池をマイクロマシンの発電機として候補に挙げ、研究をしています。

熱電発電機は、半導体を用いて温度差を電気に変換することができ、マイクロマシン内のモーター等からの排熱を電気エネルギーとして回収し、モーターの動力として再利用することができます。スターリング発電機も同様に温度差による気体の膨張・収縮作用を利用して発電することができます。ランキンサイクル発電は、火力発電と同じ原理ですが、作動流体に水でなく、低沸点のフッ素化合物を用いることで、マイクロマシンからの排熱によって作動流体を沸騰させ、タービンで膨張する際にエネルギーを取り出すことができます。燃料電池は電池と書いていますが、水素などの燃料の化学反応から電気を取り出し、燃料を供給し続けることで連続的に電気エネルギーが得られる発電機です。アルコールやビタミンCなどの水溶液を燃料とした高いエネルギー密度である燃料電池の研究により、燃料電池を小型化することで、マイクロマシンへの搭載を可能とします。

研究室サイト

田中 勝之教授

大塚 賢哉助手