中・遠赤外光の電力変換


更新:2024/12/09
前の画像
次の画像
概要

無線送電技術であるレクテナを用いた赤外光の電力変換技術です。赤外光を電磁波としてアンテナで吸収して生じる交流電場をダイオードで整流することで電力へと変換します。アンテナの設計次第であらゆる波長の赤外光を電力変換できるため、中・遠赤外光が主体となる300℃以下の物体からの熱ふく射も電力変換可能です。

従来技術との比較

従来の熱発電技術とは全く異なる方法により電力変換を行います。熱ふく射を電力変換するため熱源と素子が接触する必要が無く、耐久性やデバイス設計自由度が高いです。電力変換可能な波長域は材料に依らずアンテナ設計次第で自由に制御することができます。

特徴・独自性
  • 赤外光の波動性の基づいた電力変換を行うため、材料物性に依らず感度波長を自由に制御できることが最大の特徴です。
  • 有限温度の物体は須らく熱ふく射を放出するため、原理的にあらゆる熱源から電力を抽出することが可能となります。
  • マイクロ波を用いた無線送電技術として既に確立されていますが赤外光は周波数が非常に高いため(1013Hz~)、高速応答するダイオードの開発とデバイス化が課題です。我々は金属ナノ粒子を用いたトンネルダイオード技術とアンテナーダイオード結合技術を持っています。
実用化イメージ

あらゆる環境で発電が可能であり薄膜化も可能であるため、自立型センサ等の電源応用が期待できます。

キーワード

研究者

大学院工学研究科
機械機能創成専攻
エネルギー学講座(新エネルギー変換工学分野)

清水 信 准教授 
博士(工学)(東北大学)/修士(工学)(東北大学)

Makoto Shimizu, Associate Professor