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公開番号2025026042
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023131380
出願日2023-08-10
発明の名称帯電発電素子及び帯電発電素子の製造方法
出願人国立大学法人横浜国立大学
代理人アクシス国際弁理士法人
主分類H02N 1/04 20060101AFI20250214BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】フレキシブル性及び加工性が良好で、環境負荷が低減された帯電発電素子及び帯電発電素子の製造方法を提供する。
【解決手段】カーボンナノチューブ及びパルプを複合したカーボンナノチューブ複合紙と、カーボンナノチューブ複合紙が表面に設けられた電極Aと、電極Aの、カーボンナノチューブ複合紙側に対向するように設けられた電極Bと、を備えた、帯電発電素子。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
カーボンナノチューブ及びパルプを複合したカーボンナノチューブ複合紙と、
前記カーボンナノチューブ複合紙が表面に設けられた電極Ａと、
前記電極Ａの、前記カーボンナノチューブ複合紙側に対向するように設けられた電極Ｂと、
を備えた、帯電発電素子。
続きを表示（約 350 文字）【請求項２】
前記パルプが、木材パルプ、非木材パルプまたは古紙パルプである、請求項１に記載の帯電発電素子。
【請求項３】
前記カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブである、請求項１または２に記載の帯電発電素子。
【請求項４】
カーボンナノチューブ、分散剤及び水を含むカーボンナノチューブ分散液と、パルプ及び水を含むパルプ分散液との混合液を作製する工程と、
前記混合液を紙漉き法により脱水し、成形することでカーボンナノチューブ複合紙を作製する工程と、
前記カーボンナノチューブ複合紙を電極Ａの表面に設け、前記電極Ａの、前記カーボンナノチューブ複合紙側に対向するように電極Ｂを設ける工程と、
を備えた、帯電発電素子の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電発電素子及び帯電発電素子の製造方法に関するものである。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
ＩｏＴインフラの構築には多種多様で且つ莫大な数のセンサが必要である。センサの電源として、環境中の未利用エネルギーから電力を得るエネルギーハーベスティングが注目されている。その中で構造が極めてシンプルなＴｒｉｂｏｅｌｅｃｔｒｉｃｎａｎｏ－ｇｅｎｅｒａｔｏｒ（ＴＥＮＧ）と呼ばれる摩擦帯電を用いた素子について精力的に研究が行われている。ＴＥＮＧは２つの異なる材料間での接触帯電と、それに続く静電誘導の組み合わせにより交流電圧を発生する発電方式である。
【０００３】
従来の摩擦帯電素子として、例えば、特許文献１には、摩擦帯電発電機のための接触帯電部材であって、前記接触帯電部材は、接触イベントにより電子を交換する性質を示す摩擦帯電直列規格を有する誘電材料により作製された、接触面および裏面を有する接触層、および前記接触層の前記裏面に沿って配置される電極層を含み、前記接触層の前記接触面は、連続したキャビティを示すためにパターン加工されており、各々のキャビティは、開口部および開口部にまで伸縮変形するために可撓性の底部を有することを特徴とする、接触帯電部材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特表２０２１－５００８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば上述の特許文献１に記載の摩擦帯電発電機において、接触帯電部材はフッ素化エチレンプロピレンやポリイミド等で形成されており、フレキシブル性、加工性や環境負荷の面で改善点がある。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑み、フレキシブル性及び加工性が良好で、環境負荷が低減された帯電発電素子及び帯電発電素子の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は以下に特定される発明によって解決することができる。
（１）カーボンナノチューブ及びパルプを複合したカーボンナノチューブ複合紙と、
前記カーボンナノチューブ複合紙が表面に設けられた電極Ａと、
前記電極Ａの、前記カーボンナノチューブ複合紙側に対向するように設けられた電極Ｂと、
を備えた、帯電発電素子。
（２）前記パルプが、木材パルプ、非木材パルプまたは古紙パルプである、前記（１）に記載の帯電発電素子。
（３）前記カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブである、（１）または（２）に記載の帯電発電素子。
（４）カーボンナノチューブ、分散剤及び水を含むカーボンナノチューブ分散液と、パルプ及び水を含むパルプ分散液との混合液を作製する工程と、
前記混合液を紙漉き法により脱水し、成形することでカーボンナノチューブ複合紙を作製する工程と、
前記カーボンナノチューブ複合紙を電極Ａの表面に設け、前記電極Ａの、前記カーボンナノチューブ複合紙側に対向するように電極Ｂを設ける工程と、
を備えた、帯電発電素子の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、フレキシブル性及び加工性が良好で、環境負荷が低減された帯電発電素子及び帯電発電素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の実施形態に係る帯電発電素子の構成を表す模式図である。
本発明の実施形態に係る紙漉き法の工程を説明する模式図である。
実施例に係る帯電発電試験の装置配線図である。
実施例１～３及び比較例１のオシロスコープの電圧波形である。
実施例４～７のオシロスコープの電圧波形である。
実施例８～１０のオシロスコープの電圧波形である。
実施例１１～１３のオシロスコープの電圧波形である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
（【００１１】以降は省略されています）

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