supercapacitor スーパーキャパシタが電池に取って代わる!?

supercapacitor (スーパーキャパシター)が電池に取って代わる日が来るかもしれないらしいのです。capacitor (コンデンサ)は、絶縁体(空気や誘電体)をはさんで向かい合った2枚の電極や金属板のことで、コンデンサの容量を(C)、電荷を(Q)、金属板間の電圧を(V)とした場合、C = Q/V で表すことができます。コンデンサには電気を蓄えるという働き以外に、直流を通さないという重要な特質があります。直流を通さないとは、金属板に電池をつなげた場合、充電が終われば電気は流れなくなるという意味です。しかし交流は充電と放電を繰り返しながら、電気が流れ続けることになります。つまり、交流の場合は充電はされないということにもなります。この直流は通さない一方で交流は通すというコンデンサの特質を利用して、電子回路のノイズ除去などに使われています。

supercapacitor (スーパーキャパシター)

Novel energy inside a microcircuit chip

VTT Technical Research Centre of Finland developed an extremely efficient small-size energy storage, a micro-supercapacitor, which can be integrated directly inside a silicon microcircuit chip. The high energy and power density of the miniaturized energy storage relies on the new hybrid nanomaterial developed recently at VTT. This technology opens new possibilities for integrated mobile devices and paves the way for zero-power autonomous devices required for the future Internet of Things (IoT).

「VTT フィンランド技術研究センターは、著しく効率的な小型エネルギーストレージ、シリコン超小型回路素子中に直接組み込める超小型スーパーキャパシタ、を開発しました。その高エネルギーで高出力密度の小型化されたエネルギーストレージは、近年VTTで開発された新しいハイブリッドナノマテリアルに依存しています。この技術は、統合モバイル機器の新たな可能性を開拓し、未来のモノのインターネットに必要なゼロパワー自律デバイスのために道を開きます。

スーパーキャパシタを直接基盤内に埋め込むみたいな感じなんですかね~。ゼロパワーということは、つまりは電池いらずという事なので、モバイル機器のさらなる小型軽量化や、電池切れの心配をしないで済むだけではなく、外出先での充電や電源確保の煩わしさからも開放されるかもしれません。タブレットPCだけではなくてノートPCにもこの技術が適用可能なら、相当な技術革新につながるのではないでしょうか。ただ、この手の技術が実用化されるケースは極めて稀なので、あまり期待しない方がいいのかもしれませんが、期待してしまいます。

The new supercapacitor has excellent performance. For the first time, silicon based micro-supercapacitor competes with the leading carbon and graphene based devices in power, energy and durability.

「新しいスーパーキャパシタは素晴らしい性能を有しています。初めて、シリコンベースの超小型スーパーキャパシタが、パワー、エネルギー、耐久性において、先行のカーボンとグラフェンベースのデバイスと競合することになります。」

シリコンベースの時代が満を持して遂に来たという感じなんですかね。

VTT’s research group takes the integration to the extreme by integrating the new nanomaterial micro-supercapacitor energy storage directly inside a silicon chip. The demonstrated in-chip supercapacitor technology enables storing energy of as much as 0.2 joule and impressive power generation of 2 watts on a one square centimetre silicon chip. At the same time it leaves the surface of the chip available for active integrated microcircuits and sensors.

「VTTのリサーチグループは、新しいナノマテリアルマイクロスーパーキャパシタエネルギーストレージをシリコンチップの中に直接埋め込むことで、極限まで一体化しています。デモ用のインチップスーパーキャパシタテクノロジーは、1平方センチメートルのシリコンチップ上で、0.2ジュールものエネルギー貯蔵と2ワットもの発電を可能にしています。同時に、そのチップは表面を動作中の集積微小回路とセンサー用に使用可能にしています。」

スーパーキャパシタをチップ内に埋め込んでいるので、表面は回路素子用に利用可能となっているようです。光、振動、デバイス自体の発熱などから生じた電気でスーパーキャパシタを充電する仕組みとなっているみたいで、まさにゼロパワーにふさわしい技術と言えます。実用化されれば本当にみんなが幸せになれそうな気がします。

参考サイトコンデンサ物語

食用スーパーキャパシタ

This Edible Supercapacitor Could Transform Ingestible Electronics
食用のスーパーキャパシタを使って、電気で大腸菌を退治するという試みが研究されているみたいです。このキャパシタはチーズ、卵白、金箔、ゼラチン、ゲータレードからできているらしく、全て食用なので人体に完全無害なようです。スーパキャパシタに蓄えられた電力によって腸内細菌を退治するという、非常に斬新なアイデアです。その他にも超小型カメラや栄養、薬等を内蔵させる事で、ピンポイントで腸内の特定部位に栄養や薬を投与したり、内臓の様子を見ることができるようになるそうです。2~3年後の実用化を目指しているらしいです。

ゲーターレードという言葉を久しぶりに目にしました。昔部活をやっていた時は必需品で、流行に鈍感の私でさえゲーターレードは飲んでました。実際はゲーターレードの水筒に雪印のコーヒー牛乳を入れていたんですけどね。