JP2023008200A - 発電素子、発電装置、電子機器、発電方法、及び発電素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態における発電素子1、及び発電装置100の一例を示す模式図である。図1(a)は、本実施形態における発電素子1、及び発電装置100の一例を示す模式断面図であり、図1(b)は、図1(a)におけるA-Aに沿った模式断面図である。
図1(a)に示すように、発電装置100は、発電素子1と、第1配線101と、第2配線102とを備える。発電素子1は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。このような発電素子1を備えた発電装置100は、例えば、図示せぬ熱源に搭載又は設置され、熱源の熱エネルギーを元として、発電素子1から発生した電気エネルギーを、第1配線101及び第2配線102を介して負荷Rへ出力する。負荷Rの一端は第1配線101と電気的に接続され、他端は第2配線102と電気的に接続される。負荷Rは、例えば電気的な機器を示す。負荷Rは、例えば発電装置100を主電源又は補助電源に用いて駆動される。
発電素子1は、例えば、上記人工熱源が発した熱エネルギー、又は上記自然熱源が持つ熱エネルギーを電気エネルギーに変換し、電流を生成する。発電素子1は、発電装置100内に設けるだけでなく、発電素子1自体を、上記モバイル機器や上記自立型センサ端末等の内部に設けることもできる。この場合、発電素子1自体が、上記モバイル機器又は上記自立型センサ端末等の、電池の代替部品又は補助部品となり得る。
第1電極11及び第2電極12は、例えば図1(a)に示すように、離間して設けられる。第1電極11及び第2電極12は、例えば第1方向Zに離間する。第1電極11及び第2電極12は、例えば第2方向X又は第3方向Yに離間して設けられてもよい。
中間部14は、各電極11、12の間に形成された空間140内に設けられる。中間部14は、各電極11、12の互いに対向する主面に接するほか、例えば各電極11、12の側面に接してもよい。中間部14は、例えば複数種類のナノ粒子141を含んでもよい。
第1基板15は、例えば図1(a)に示すように、第1電極11と接し、第2電極12と離間する。第1基板15は、第1電極11を固定する。第2基板16は、第2電極12と接し、第1電極11と離間する。第2基板16は、第2電極12を固定する。第1基板15及び第2基板16は、例えば各電極11、12及び中間部14を挟み、第1方向Zに離間して設けられる。
支持部17は、例えば第1基板15と、第2基板16との間に設けられ、中間部14と接する。支持部17は、例えばギャップGに沿って設けられる。支持部17は、各電極11、12に接して設けられるほか、例えば各基板15、16に接して設けられてもよく、例えば図1(a)に示すように、第1基板15、及び第2電極12と接して設けられてもよい。
次に、本実施形態における発電素子1の製造方法の一例を説明する。図3は、本実施形態における発電素子1の製造方法の一例を示すフローチャートである。
計測工程S110は、溶媒142にナノ粒子141を分散させ、溶媒142においてナノ粒子141が0meVを超えるゼータ電位を有するか否かを計測する。計測工程S110は、公知の技術を用いて、溶媒142にナノ粒子141を分散させる。その後、上述した計測器等を用いて、ナノ粒子141のゼータ電位を計測する。
素子形成工程S120は、例えば図4(a)~図4(c)に示すように、第1電極11、第2電極12、及び中間部14をそれぞれ形成する。素子形成工程S120では、例えば図4(a)及び図4(b)に示すように、先ず各電極11、12を形成する。第1電極11は、例えば第1基板15上に形成する。第2電極12は、例えば第2基板16上に形成する。各電極11、12は、例えば公知の技術により形成される。
<電子機器500>
上述した発電素子1及び発電装置100は、例えば電子機器に搭載することが可能である。以下、電子機器の実施形態のいくつかを説明する。
11 :第1電極
12 :第2電極
14 :中間部
15 :第1基板
16 :第2基板
17 :支持部
21 :封止部
100 :発電装置
101 :第1配線
102 :第2配線
140 :空間
141 :ナノ粒子
141a :被膜
142 :溶媒
500 :電子機器
501 :電子部品
502 :主電源
503 :補助電源
G :ギャップ
R :負荷
S110 :計測工程
S120 :素子形成工程
X :第2方向
Y :第3方向
Z :第1方向
Claims (9)
- 熱エネルギーを電気エネルギーに変換する発電素子であって、
第1電極と、
前記第1電極と対向して設けられ、前記第1電極よりも高電位を示す第2電極と、
前記第1電極と、前記第2電極との間に設けられ、ナノ粒子を分散させた溶媒を含む中間部と、
を備え、
前記ナノ粒子は、前記溶媒内において0meVを超えるゼータ電位を有すること
を特徴とする発電素子。 - 前記第2電極の仕事関数は、前記第1電極の仕事関数よりも小さいこと
を特徴とする請求項1記載の発電素子。 - 前記ナノ粒子は、金属酸化物を含むこと
を特徴とする請求項1又は2記載の発電素子。 - 前記溶媒は、有機溶媒を含むこと
を特徴とする請求項3記載の発電素子。 - 前記ナノ粒子は、磁性体を除く金属酸化物を含むこと
を特徴とする請求項1又は2記載の発電素子。 - 請求項1記載の発電素子と、
前記第1電極と電気的に接続された第1配線と、
前記第2電極と電気的に接続された第2配線と、
を備えること
を特徴とする発電装置。 - 請求項1記載の発電素子と、
前記発電素子を電源に用いて駆動する電子部品と
を備えること
を特徴とする電子機器。 - 熱エネルギーを電気エネルギーに変換する発電素子の発電方法であって、
第1電極と、
前記第1電極と対向して設けられ、前記第1電極よりも高電位を示す第2電極と、
前記第1電極と、前記第2電極との間に設けられ、ナノ粒子を分散させた溶媒を含む中間部と、
を備え、
前記ナノ粒子は、前記溶媒内において0meVを超えるゼータ電位を有し、
前記ナノ粒子を介して、前記第1電極から前記第2電極へ電子を受け渡し、
前記ゼータ電位に基づき、前記ナノ粒子を前記第2電極から前記第1電極へ移動させることを含むこと
を特徴とする発電方法。 - 熱エネルギーを電気エネルギーに変換する発電素子の製造方法であって、
溶媒にナノ粒子を分散させ、前記溶媒内において前記ナノ粒子が0meVを超えるゼータ電位を有するか否かを計測する計測工程と、
第1電極、
前記第1電極と対向して設けられた第2電極、及び
前記第1電極と、前記第2電極との間に設けられ、前記ナノ粒子を分散させた前記溶媒を含む中間部、
をそれぞれ形成する素子形成工程と、
を備えること
を特徴とする発電素子の製造方法。
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