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公開番号2025129930
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-05
出願番号2024026913
出願日2024-02-26
発明の名称発電素子、発電装置
出願人国立大学法人東北大学
代理人弁理士法人よつ葉国際特許事務所,個人,個人
主分類H02N 3/00 20060101AFI20250829BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】液体の流動を用いた効果的な発電を実現する。
【解決手段】液体が流れる流路の表面に炭素素材を設置した発電素子であって、炭素素材は、流路を流れる液体が不規則流れを含む領域と発達した流れを含む領域とにまたがって設置される。
【選択図】図11
特許請求の範囲【請求項１】
液体が流れる流路の表面に炭素素材を設置した発電素子であって、
前記炭素素材は、前記流路を流れる前記液体が不規則流れを含む領域と発達した流れを含む領域とにまたがって設置された発電素子。
続きを表示（約 290 文字）【請求項２】
前記流路に前記液体が流入する位置に、不規則流れを発生させるデバイスが設けられた請求項１に記載の発電素子。
【請求項３】
前記炭素素材は、ナノカーボンである請求項１に記載の発電素子。
【請求項４】
前記液体は、極性を持つ液体、電解質溶液、イオン液体のいずれかである請求項１に記載の発電素子。
【請求項５】
前記流路は、マイクロ流路である請求項１に記載の発電素子。
【請求項６】
請求項１～５のいずれか一項に記載の発電素子と、
前記不規則流れの流速を制御する制御部と、
を備える発電装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電素子等に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
世界的なエネルギー需要の増大に伴い、エネルギーハーベスティングの代替手段の開発が求められている。近年、液体の流動による発電システムが注目されており、例えば特許文献１には、海水等の流体をグラフェンの表面に流し、流体の流れから、グラフェンを発電させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許出願公開第２０２１／００２１２１３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された技術では、例えば大きな起電力を得るという観点において、液体の流動による効果的な発電を実現するには不十分である。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、液体の流動を用いた効果的な発電を実現することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によると、液体が流れる流路の表面に炭素素材を設置した発電素子であって、炭素素材は、流路を流れる液体が不規則流れを含む領域と発達した流れを含む領域とにまたがって設置される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、液体の流動による効果的な発電を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
マイクロ流路を用いた連続的な起電力の発生を示すグラフの一例。
レイノルズ数と起電力との関係を示すグラフの一例。
シミュレーションで用いた流路の構成の一例。
水の流速の時間変化を示すグラフの一例。
起電力の時間変化を示すグラフの一例。
（１）は、基準位置からの距離ごとの起電力を示すグラフの一例。（２）は、起電力の分散を示すグラフの一例。
実験に用いた流路の構成の一例を示す図。
起電力の流速依存性を示すグラフの一例。
（１）は、不規則流れ発生デバイスの構造の一例を示す図。（２）は、一般的なデバイスの一例を示す図。
起電力の流速依存性を示すグラフの一例。
（１）は、マイクロフローチップの平面概略図。（２）は、不規則流れ発生デバイスの構造の一例を示す図。
流路内の速度分布の一例を示す図。
指標値Δｕ（ｚ）と起電力との関係の一例を示すグラフ。
指標値Δｕ（ｚ）と起電力との関係の一例を示すグラフ。
実験に用いた流路の構成の一例を示す図。
発電装置の概略構成の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態の一例について図面を参照して説明する。
本実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の範囲をそれらに限定する趣旨のものではない。
【００１０】
＜原理＞
まず、本実施形態の原理説明を行う。
以下では、炭素素材としてグラフェンを例示し、液体として水（純水）を例示する。
（【００１１】以降は省略されています）

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