ブログ

Jul 06, 2023

技術動向 太陽光発電、燃料電池化学、月面電力。

より安価な太陽光発電の鍵となる可能性のある音響剥離、e-モビリティ用の燃料電池を進歩させる量子コンピューティング、そして月探査のためのトヨタの再生型燃料電池技術が注目されている

より安価な太陽光発電の鍵となる可能性のある音響剥離、e-モビリティ用の燃料電池を進歩させるための量子コンピューティング、そして月探査のためのトヨタの再生型燃料電池技術が、今週のテクノロジーの注目を集めている。

ガリウムヒ素 (GaAs) などの周期表の III 族および V 族の合金から成長した III-V 太陽電池は、最も効率的ですが高価であるため、宇宙での衛星への電力供給などの用途にその用途が限定されてきました。

しかし、米国エネルギー省国立再生可能エネルギー研究所（NREL）の研究者らによると、この状況は変わろうとしている可能性があり、「音響スポーリング」と呼ばれる新しいプロセスでの音波の適用は、製造コストを大幅に削減できる可能性があると述べている。

鍵となるのは、細胞を成長させる基材を繰り返し再利用できることです。 既存の技術では犠牲エッチング層を使用し、GaAs基板からセルを剥離して基板を再利用できるようにしますが、このプロセスには時間がかかり、高価な研磨ステップを必要とする残留物が残ります。

読んだことがありますか？米国 NREL がグリッド運用における量子コンピューティングを調査この分野を見る: 太陽光発電が新たなニッチ市場に大胆に参入

対照的に、音波を使用して破壊を制御するスポーリングでは数秒かかり、基板内の破壊はその表面とほぼ平行になるため、細胞は簡単に除去され、基板内から汚染物質のない新しい表面が現れます。研磨の必要がありません。

「これは基板の再利用にとって非常に有望です」と、NREL の高効率結晶 PV グループの科学者であり、この研究の筆頭著者である Kevin Schulte 氏は述べています。

「これだけでは III-V 族太陽電池の費用対効果が高くなりますが、この研究ポートフォリオの一環として、私たちは複数の異なる角度からコストに対処しようとしています。」

研究者らは、以前に剥離した基板上に、新しい基板と同様の 26.9% の NREL 認定効率でセルを作製することができました。

ただし、音響剥離を受けた後、基板を何回再利用できるかを判断するには、追加の研究が必要です。

燃料電池は将来のモビリティのための新たな選択肢であり、その競争力は性能の向上とコスト削減にかかっています。

これは、関係する化学プロセスのより深い理解に依存しますが、モデリングは複雑で困難です。 さらに、関与する化学機構の量子特性により、それらは量子コンピューターの有力な候補となるため、BMW グループとエアバスは量子技術企業 Quantinuum と提携しました。

3社は今回、量子コンピュータを使用してこうした研究をスピードアップするハイブリッド量子古典ワークフローを開発し、燃料電池で水素と酸素を水と電気に変換する酸素還元反応のモデル化に成功したと報告した。 これは比較的遅く、大量の白金触媒を必要とするため、反応に関与する根本的なメカニズムをより深く理解することに大きな関心と価値があります。

BMW グループの研究技術担当副社長のピーター・レーナート博士は、循環性と持続可能なモビリティにより、より効率的な製品を作成し、将来のユーザー エクスペリエンスを形作るための新素材の探求が私たちに求められていると述べています。

「加速する量子コンピューティング ハードウェアの恩恵を受けて、材料特性を関連する化学的精度までシミュレートできるようになったことで、この決定的な領域のイノベーションをさらに加速するための適切なツールが得られました。」

両社はさまざまな産業上の課題を調査する予定であり、このアプローチは特に金属空気電池などに幅広いメリットをもたらす可能性があると考えている。

トヨタは、道路車両用に開発されたものを発展させた再生型燃料電池技術を、「月巡洋艦」と呼ばれる加圧型月面探査車に電力を供給するプロジェクトに取り組んでいる。