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熱エネルギーを永続保存できる蓄熱素材を発見、損失ゼロの太陽熱発電実現に期待:自然エネルギー(2/2 ページ)
東京大学大学院理学系研究科の大越慎一教授と筑波大学数理物質系の所裕子准教授らの研究グループは、永続的に熱エネルギーを保存できるセラミックス「蓄熱セラミックス(heat storage ceramics)」という新概念の物質を発見した。太陽熱発電システムや廃熱エネルギーの再生利用素材としての活用が期待される。
熱エネルギーの吸収と放出をコントロール
ストライプ型-ラムダ-五酸化三チタンは、安定な固体無機材料だが、圧力を加えると60メガパスカル(MPa)で、ラムダ構造からベータ-五酸化三チタン(β-Ti3O5)へと相転移する(図2)。
生成したベータ-五酸化三チタンは、200度以上の熱を与えるとラムダ構造に再び相転移し、室温に戻っても、そのままのラムダ構造を維持する。加熱することによりベータ構造からラムダ構造への蓄熱と、圧力を加えることによりラムダ構造からベータ構造への放熱を繰り返し起こせる。電流を流した場合や、光を照射した場合にも、ベータ-五酸化三チタンからラムダ-五酸化三チタンへの相転移が起こることを確認しており、多彩な方法で熱エネルギーを吸収・放出できることが特徴となる。
図2:ストライプ型-ラムダ-五酸化三チタンの圧力印加によるベータ-五酸化三チタンへの転移と、加熱によるラムダ-五酸化三チタンへの回復の様子。(a)は一軸加圧実験の様子。(b)は相分率の圧力依存性、(c)は温度依存性を示している(クリックで拡大)出典:東京大学
取り扱いが容易で資源的にも豊富
ストライプ型-ラムダ-五酸化三チタンは、固体材料であるため取り扱いが非常に容易な点も優れた特徴だ。また、顔料や塗料として用いられているTiO2(二酸化チタン)を還元雰囲気下で焼くだけで得られる酸化チタンの一種であるため、環境にやさしく資源的にも恵まれた材料であるため、コスト面でも経済的だといえる。
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