2006.04.25

アルミニウムで燃料電池!

Yahoo!NEWSより「水とアルミで動く燃料電池 日立マクセルが開発」(共同通信)

日立マクセル(東京)は24日、水とアルミニウムから発生させた水素を燃料に使う燃料電池を開発したと発表した。
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今もっともホットな燃料電池ですが、またユニークな燃料電池の登場です。

現在、開発が進められている燃料電池は、メタノールを燃料とする「 直接メタノール形燃料電池 (DMFC)」や、高圧ボンベなどの水素を燃料とする「固体高分子形燃料電池(PEFC)」などがあります。

しかし、DMFC では出力の低さと、燃料ロスや電圧低下、発熱の原因となる「メタノールクロスオーバー」という課題が、PEFC では改質装置および高圧ボンベによる複雑な機器およびコスト高などの課題が残されています。

今回発表されたのは、水素と空気中の酸素を燃料とする「固体高分子形燃料電池」の一種で、水とアルミニウムとの反応による水素発生システムを利用しています。

構造が簡単で低コストで発電できるのが特長。
この燃料電池を使用した10W級モバイル電源を開発し、ノート PC を動作させることに成功した。

新開発のアルミニウム微粒子化プロセス技術で水素の発生効率を向上させることにより、室温で1gのアルミニウムから1.3リットルの水素を発生させることに成功しました。

高さ16cm、幅10cm、奥行き6cm、920gの電池本体の中に、アルミニウムと水が別々のカートリッジにおさめられています。水を少しずつアルミニウムに加えることで水素を発生させます。

出力は平均10Wですが、20gのアルミニウムでノートパソコンを4-5時間動かせるとのこと。

同社は「アルミ廃材のリサイクル利用も期待できる。10-100ワット級の電源として実用化を進めたい」としている。
缶ジュースの空き缶でノートを動かせるようになるんでしょうか(笑)

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2005.12.14

熱を加えると縮む実用的な金属を開発!

毎日新聞より「新素材:温度が上がると縮む…国内で初めて開発

理化学研究所などの研究チームは13日、温度が上がると縮む国内初の新材料開発に成功したと発表した。19日付の米応用物理学誌に掲載される。
通常、物質は温度が上昇すると体積が大きくなります。ところが、ごく希に、温度が上昇すると逆に体積が小さくなる物質があります。これは「負膨張」と呼ばれ、身近には氷が水になると体積が小さくなる例があります。

今回、理化学研究所の竹中先任研究員らの研究チームは、「逆ペロフスカイト」と呼ばれる構造をもつマンガンの窒化物が、構成元素の亜鉛、ガリウムや銅の一部をゲルマニウムで置き換えると、室温付近で大きな負膨張を示すことを発見しました。

この合金を、膨張する物質と混ぜれば、温度が変化しても形状が安定した物質を作ることができ、精密な製品加工用の工作機器への活用などが期待されます。

温度上昇で縮む材料はこれまでに海外で数種類作られていましたが、膨張率の制御が難しいほか、もろいものがほとんどでした。強度があるものは、原材料が高価で実用化には向いていませんでした。

この新材料は、マンガンやゲルマニウムなど身近な原材料から作られ、負膨張の大きさを自在に制御できること、高い電気伝導性や熱伝導性を示すことなど従来の材料に比べ非常に実用的なものとなっています。

研究チームの竹中康司・同研究所先任研究員は「室内の温度変化に関係なく、ナノメートル(ナノは10億分の1)単位の加工が可能な工具を製作できるようになる。日本独自の合金のため、海外へ高額の特許料を払う必要もなくなる」と話している。
熱膨張する材料と組み合わせて、温度変化があっても全く膨張しない材料が作られると最高なんですが。

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2005.12.10

遠くの様子を伺う目玉

ITmediaより「危険な現場に飛び込む「機械の目玉」

人質事件などの危険な現場に突入する警察官が、現場に投げ込むものを新たに手に入れた――2時間分の映像と音声を本部にワイヤレス送信でき、遠くから投げても大丈夫な野球ボール大のカメラだ。
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この「EyeBall」カメラは重さ約450gで野球のボールほどの大きさ。ゴムとウレタンで覆われています。このため、窓を突き破ったり壁に跳ね返ったりしても大丈夫です。

静止後はこのボールは自らを固定し、最大で200ヤード(約180メートル)離れたところまで周囲360度の映像と音声を送信することができます。

開発したのはイスラエルの会社ODF Optronics社。すでにこの装置はイスラエル軍やアジアと欧州の軍隊、警察に販売されています。

警察官がたてこもり犯などと対峙するときや、どこかに突入しなければならないときなどに、まずこのボールを投げ、内部の様子を探ることが可能になります。

EyeBallは2個で4800ドル、約2時間使ったらバッテリーを充電する必要がある。対応するビデオ監視機器も必要だ。EyeBallの交換費用は約1700ドル。
なんか他にも使い道が見つかりそうですが。

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2005.10.20

古新聞で空気を綺麗に?

nikkeibpより「「空気清浄効果のある新聞用紙」、日本製紙と読売新聞が共同開発

日本製紙と読売新聞社は10月19日、光触媒である酸化チタンをコーティングした新聞用紙「光触媒新聞用紙」を開発したと発表した。直射日光のあたる場所に置いておくと、室内の空気に含まれるタバコ、汗、ペットの臭気などを除去、浄化するという。
光触媒とは光が当たると化学反応を促進する触媒となる物質です。その中でも特に多く用いられているのが酸化チタンです。

酸化チタンは昔から、白色のペンキや化粧品、また食品添加物として使われてきました。この酸化チタンが光触媒として働くと、汚れの分解や消臭・脱臭、抗菌・殺菌、空気中の有機化合物やシックハウス症候群の原因となるホルムアルデヒドの分解などの働きをもちます。

これは酸化チタンの表面に活性酸素が生じることによって起こるといわれていますが、はっきりとは分かっていません。しかし、その酸化作用とまた親水作用により、空気清浄機や建材など多くの分野で使用され始めています。

今回、日本製紙と読売新聞社は、化学反応によって紙自体の品質が劣化するという従来の光触媒技術にあった問題を解決。製品化に成功したということです。耐久性にもすぐれ、オフセット輪転印刷機による高速印刷も可能ということですので、本当に新聞紙としても使えるようです。

読売新聞社では日刊紙「読売新聞」の東京23区発行分に、同光触媒新聞用紙を使った別刷り広告特集を折り込む。また10月22日から日本コンベンションセンター(幕張メッセ)で開催される「東京モーターショー 2005」で同広告特集を約10万部配布する予定。
古新聞で空気の浄化ができるようになるんでしょうか。でも、コストが高そうです。なによりの問題は我が家は読売新聞をとってないことでしょうか(笑)

<参考>「ハイテクとローテク カイコから光触媒

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2005.10.12

JAXAが超音速旅客機の実験に成功−東京NY間が6時間程度に(ただし15年後)

Asahi.comより「「次世代」超音速旅客機の飛行実験、宇宙機構が成功

次世代の超音速旅客機の開発を目指して、宇宙航空研究開発機構(宇宙機構)は10日、オーストラリアのウーメラ飛行実験場で、小型実験機の飛行実験を行い、成功した。
NEXST-1この実験は次世代の超音速旅客機の開発に向けた実験です。

実験では、小型の無人実験機NEXST-1(全長11.5m、全幅4.7m、重さ2t)をロケットにのせて打ち上げ、高度19kmでロケットから分離しました。

分離された実験機は、マッハ1.9−2で約15分間、グライダーのように滑空した後、打ち上げ場から約15km離れたところにパラシュートを開いて着地しました。

最高速度で滑空していたのは約70秒間。この間に空気抵抗など約800点のデータ収集に成功したとのことです。このデータはスーパーコンピュータで設計された今回の機体の設計が適切だったかの検証などに使用されます。

実は今回の実験は2回目になります。JAXAは1機11億円の機体を2機製作。このうち1機を02年7月に打ち上げましたが、ロケットの誘導制御装置がショートして墜落しました。今回はさらに6億円かけて改造した機体での再チャレンジです。

坂田公夫理事は「計画通りデータが取得でき、技術開発に大きな一歩を踏み出せた」と話した。
超音速旅客機が実用化されれば、東京―ニューヨーク間の飛行が現在の約半分の6時間以下に短縮されるといわれています。しかしJAXAによれば実用化にはまだ15年ほどかかるとのこと(笑)

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無人自動車みごとに210kmを走破!

CNNより「ロボット運転の車、砂漠レースで初完走 米軍が賞金

ロボットが運転する車両23台を集めた自動車レースが8日、米モハベ砂漠で開かれ、4台が見事に完走した。大きな落差や障害物、トンネルなどがある道路を克服し、画期的な技術進歩を成し遂げた。このレースには、軍車両への技術活用を目的に、米国防総省が賞金を出している。
Stanley今年も「DARPAグランド・チャレンジ」が8日、ネバダ州の砂漠で行われました。

このレースは、国防総省がバックアップして行われています。目的は戦闘地帯で米軍への物資供給に使えるような無人自動車の開発です。

全くの無人の自動車が坂道や谷間、岩場などを通り抜け人工的に設けられたトンネルなどの障害物を乗り越えて全長210kmのコースを10時間以内で走破しなければいけません。

昨年開催された大会では210kmどころか、最長走破の車でも12kmほどしか走ることができませんでした。

しかし、今年の大会ではなんと4台が10時間以内に完走。10時間以上かかりましたが他の1台も完走に成功しました。

予選を勝ち抜いた23チームの中で優勝したのはスタンフォード大学のスタッフや学生によるベンチャー「スタンフォード・レーシングチーム」の「Stanley」で、132マイル(約212キロ)の距離を6時間53分58秒で走破しました。「Stanley」はVWの「トゥアレグR5」をベースに、GPS、車輪の回転数などの内部情報、レーザーやカメラ、レーダーシステムを駆使して、自律走行を実現しています。処理ユニットには6台のPentium M搭載コンピュータを用いているとのこと。

その他、カーネギー・メロン大学のレッドチームの「Sandstorm」が2位。同大学のレッドチームツーの「H1ghlander」が3位、グレイ・インシュランス社の「Kat-5」が4位でした。

スタンフォード大チームは、開発した技術は国防総省の目標実現に貢献するとした一方、同時に、数年以内により安全な車を製造することにも貢献するとしている。
優勝賞金は200万ドルだそうです。

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2005.10.06

光子の閉じ込めと呼び出しに成功

WiredNEWSより「「光の保存」に成功、量子コンピューター実現に向け前進

オーストラリアの物理学者チームが、光を結晶の中に一時「止めておく」ことに成功した。この成果は、量子コンピューターの開発に役立つ可能性がある。オーストラリアのキャンベラにあるオーストラリア国立大学の研究チームは、特殊な結晶の中にレーザー光のパルスを1秒以上捕獲することに成功した。秒速30万キロメートルの光を秒速わずか数百メートルにまで遅くしたことになる。
光の閉じこめ量子通信や量子コンピュータなど量子情報を用いた研究がさかんに行われています。特に量子コンピュータには多くの注目が集まっています。

量子重ね合わせを用いた量子コンピュータは、複数の値を一度に表現できるため従来型のコンピュータの性能をはるかに上回ることが期待されています。

ただ量子コンピュータを実現するには量子メモリの開発が欠かせません。

研究チームは結晶の中にレーザー光のパルスを1秒以上閉じこめるとともに、保存した光を再び呼び出すことに成功しました。

チームは光を遅くするために、プラセオジムという希土類元素を添加したケイ酸塩の結晶を使用しました。この結晶に照射されたレーザー光のパルスは、通常は吸収され通過することはありません。ところが、第2のレーザーを加えると結晶が透明になり、最初のレーザー光が通過するようになったとのこと。第2のレーザーを遮断すると、第1の光パルスが捕獲され、光を保存することができました。そして第2のレーザーを再び結晶に当てると、捕獲されていた光パルスが解放されました。

ラフラム所長は、量子技術がまだごく初期の段階にあることを認めながらも、オーストラリア国立大学による量子メモリ実験の成功を「画期的な出来事」と表現し、将来に向けた着実な進歩を夢に描いている。
量子コンピュータの実現にはまだ20年近い年月はかかると思いますが。

<参考>「電子2個でハイトラ-ロンドン状態の作成に成功−量子コンピュータに近づいたのか?」・「量子テレポーテーションで原子をおくる

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2005.09.15

乾燥機に入れると衣類が20%も速く乾く物質を合成

日経Healthより「乾燥機に入れれば20%早く衣類が乾く物質を発見

洗濯物を乾かすさいに、あらかじめ乾燥機にちょっと入れておくだけで、乾きが20%早まる−−そんな物質をフロリダ大学の研究者が見つけて、界面化学の雑誌「Langmuir」で報告した。
フロリダ大の研究者は繊維の間に働く表面張力を減らすことで、衣類を速く乾燥させることができるのではと考え、乾燥を20%早める物質の合成に成功しました。

この物質を乾燥機に入れると、水分子と繊維を結びつけている表面張力が弱まり、乾燥に費やす時間が少なくてすむとのことです。

米国の家庭では56%が乾燥機を所有しており、1年につき300回程度、乾燥機を使用しています。乾燥機に使われる電気量は家庭全体の使用量の5%にのぼるとのこと。

仮にこの洗濯物の乾燥に要する時間が10%少なくて済むと、全米で年間2億5000万ドル(250億円)のコスト削減になると、研究者らは推計している。
はプロクターアンドギャンブル社からの資金提供で行われた研究のようですが、現在特許出願中とのこと。しばらくすれば同社から売り出されるかもしれません。

うちの妻は飛びつくでしょう(笑)

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2005.07.20

アスベストの無力化に新しい技術−毒をもって毒を制す

Asahi.comより「アスベスト無害化に新技術 フロン混ぜ加熱、別の物質に

建材に使われ、発がん性が指摘されるアスベスト(石綿)を従来よりも低い温度で加熱して無害化する技術を、群馬高専=前橋市=の小島昭教授(物質工学)らが開発した。アスベストに、オゾン層を破壊する有害物質フロンを混合させる方法で、「毒をもって毒を制す」という触れ込みだ。埋め立てより低額で処理ができるといい、アスベストの現存量を減らせそうだ。
アスベストは天然の鉱物繊維で安価なため、多く使用されてきました。火山から吹き出た溶岩が水で冷やされるとき、特殊な条件下でアスベストの結晶が成長します。

1本の繊維の太さは髪の毛の5000分の1といわれ、熱や薬品にも強く、紡いで織ることもできます。そのため「奇跡の鉱物」といわれていた時期もありました。主成分は、珪酸マグネシウム塩で蛇紋石石綿と角閃石石綿に大別されます。主な産出国はカナダ、南アフリカ、ロシアなど。

このアスベストが肺ガンや中皮腫の原因になることは日々報道されている通りです。

アスベストは処理・無毒化が困難なため、従来はセメント固化、埋め立てが主な処分方法でした。最近では溶融固化しスラグ化する方法が主になりつつあります。しかし、この場合、1000℃以上の高温にする必要があり費用がかかりました。

小島教授らはフロンを分解してできたフッ化カルシウムや酸化カルシウムをアスベストと混合させ、700℃に加熱して粉末にすることにより粒状の物質に変え無毒化することに成功しました。

小島教授はすでに特許を取得し、実用化研究も進めており、「無害化したアスベスト融解物も、タイルやコンクリートなどの原料として再資源化できるよう研究を続けたい」と話す。
費用が安くすみ、不安の残る埋め立て以外の方法が開発されることで処理が進むことを期待したいものです。

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2005.07.15

レーザーでつめに情報を記録−フロッピーの半分程度なら記録できます

Asahi.comより「レーザーでつめに情報記録 徳島大開発、カード代わりに

人間のつめのかけらの中にデジタル情報を記録する手法を、徳島大工学部の早崎芳夫・助教授らが開発した。情報は、つめが生えかわる目安の約半年間は保たれた。指1本でフロッピーディスク半分ほどの情報量を納められる。指のつめに個人識別情報を書き込めるようになれば、紛失や盗難の心配がなく、キャッシュカードや各種の会員証などの代わりになるかもしれない。
つめの中に記録した情報研究チームはつめのかけらに、フェムト秒レーザー加工技術を用いて情報を記録することに成功。つめに強い光をきわめて短い間、繰りかえし出す特殊なレーザーの光をあてると、熱で内部のタンパク質が微少な点状に変性し、蛍光を出すことを発見しました。

最初の実験では2×2×0.4立方ミリメートルの切ったつめの上で行われました。1ビットの情報は3.1ミクロンの大きさを持って、表面から0.04−0.08mmのところに書き込まれました。これを3層にわけて5ミリ四方の範囲に書き込めば情報量はフロッピーディスクの半分、約630キロバイトになります。

表面近くに書き込めば痛みも感じないとのこと。読み取りには蛍光顕微鏡を用います。

この蛍光信号は170日以上たっても読み取ることが可能だったとのことです。

つめをカード代わりにし、指紋や指先の静脈で本人確認をすると、指1本だけで買い物などができるかもしれない。「点」を大きくすれば情報量は減るがネイルアートのように目立たせることも可能。ただ、色のついたマニキュアを塗ると情報は読み取れない。
今後は生きたつめにブレを抑え正確に書き込む技術や、バーコードのように簡単に読み取れる技術を開発するとのこと。

そのうち体中にこんな情報が書き込まれる日が来るのでしょうか。何を書き込んでもなくさないのはいいのですが(笑)

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