環境に優しい素材から成り塩水で駆動する金属空気紙電池を開発：研究開発の最前線

東北大学は、低環境負荷の「金属空気紙電池」を開発した。身近にある塩水で発電し、マグネシウムや紙、炭素など、環境に優しい素材で構成されていることから、ウェアラブルデバイスや非常用電源などへの応用が期待される。

[MONOist]

　東北大学は2024年3月19日、低環境負荷の「金属空気紙電池」を開発したと発表した。電力中央研究所と同大学発のベンチャー企業AZUL Energy、英国のスタートアップ企業AMPHICOとの共同研究による成果だ。

　今回開発した金属空気紙電池は、金属アザフタロシアニンを炭素に付着させたAZaphthalocyanine Unimolecular Layer（AZUL）触媒を紙の正極側にコートし、負極にマグネシウム箔を用いた。紙が吸い上げた塩水を電解液として発電する。

左：「金属空気紙電池」の模式図と性能。右上：ウェアラブルデバイスへの実装。右下：正極触媒の作製方法［クリックで拡大］ 出所：東北大学

　性能試験では、紙の密度を最適化することで、ウェアラブルデバイスの駆動に十分な1.8Vの開放電圧と103mW／cm²の出力、968.2Wh／kg_（Mg）の容量を達成した。導電助剤としてカーボンナノファイバー（CNF）を正極に混合すれば、集電体を使用せずにデバイスと直接接続できる金属空気紙電池も作製可能だ。

　社会実装に向けた実証実験では、同電池を電源としたウェアラブルSpO₂計により、生体内の酸素濃度をリモートでモニタリングできた。また、同電池をGPS付きスマートライフジャケットに組み込み、実証試験を実施。その結果、塩水をトリガーに発電し、GPSセンサーのシグナルからGoogle Earth上で位置を特定できた。

「金属空気紙電池」によるスマートライフジャケットに装備したGPSセンサーの駆動とGPS情報のリモートセンシング［クリックで拡大］ 出所：東北大学

　同電池は、身近にある塩水で発電し、マグネシウムや紙、炭素など、環境に優しい素材で構成されている。今後、さまざまなウェアラブルデバイスや非常用電源などへの応用が期待される。

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