東工大発ベンチャーのelleThermoと旭化成エレクトロニクスが、90℃以下の熱を活用した各種デバイス稼働の実証実験を実施

環境エネルギーの実用化へ第一歩

株式会社elleThermo

2023年8月10日 10時30分

旭化成エレクトロニクス株式会社（AKM）の昇圧 DC/DC コンバーターAP4470ならびにAP4473は身の回りに存在するわずかな環境エネルギーを収集（ハーべスティング）してIoT端末などのシステムの電源電圧に変換するデバイスです。
この度、株式会社elleThermo（エレサーモ）の半導体増感型熱用電池（Semiconductor-Sensitized Thermal Cell, 以下STC）を活用し、低温帯（80~90℃）の熱を電気信号に変え、Bluetooth®通信及びLEDの点滅を確認しました。

エレサーモは色素増感型太陽電池における「色素の光励起」を「半導体の熱励起」に変えて発電する熱エネルギー変換技術STCの研究開発を進めています。

また、AKM はエネルギーハーベスティング向けの独自の回路技術により、一次電池を使用しないサステナブルなシステムの実現を目指しています。

これまで、身の回りの小さな環境エネルギーは収集されずに、捨てられていました。

AKM は独自の回路技術により、「1 μWで起動開始する昇圧回路」と「収集したエネルギーのうち、26 nA で動く充放電制御回路」をワンチップに内蔵した、昇圧DC/DCコンバーターを開発し、身の回りの小さな環境エネルギーの収集に取り組んでいます。

この度、本昇圧DC/DCコンバーターと、室温程度の低温帯の熱で発電するSTCとを組み合わせることで、低温帯の熱を活用したエネルギーハーベスティングに関する実証実験を実施しました。

実験の結果、80℃の恒温槽の熱で2時間以上の電気信号送信、及び90℃の水中下で発電し、赤色LEDが点灯することを確認しました。

【写真：80℃の「中」の熱エネルギーで長期データ送信可能。写真はSTC電圧値を送信中】

【写真：冷却源を使用せず、90℃のお湯の「中」の熱エネルギーで赤色LED点灯】

・今後の展望

今後、AKMとエレサーモは、AP4470及びSTCを活用し、より身近に存在する、室温付近の熱エネルギーを電力として活用できるよう研究開発に取り組んで参ります。

STCは、発電セルを積層することで出力電圧を大きくすることが可能です。

発電素子の出力電圧が大きい場合、AP4470は昇圧機能を使用せずとも「動作電流26 nAで動作する電圧監視IC」として応用可能です。

この両者の特徴を生かして、体表温や室温からのエネルギーハーベスティングが期待できます。

例えば体温で稼働するヘルスケアパッチによる血糖値などのバイタルセンシングへの応用や、太陽電池の使えない暗所での資産や物流のトラッキングを室温付近の熱という再生可能エネルギーで実現できる可能性があります。

・半導体増感型熱利用電池STCとは

STCは色素増感型太陽電池における「色素の光励起」を「半導体の熱励起」に変えて発電する熱エネルギー変換技術です。室温程度の低温度帯に存在する熱により発電ができること、また温度差を必要とせず発電できること、が特徴であり、幅広いユースケースが期待されています。技術原理についてはこちら（https://ellethermo.studio.site/About%20STC）をご参照ください。

・株式会社elleThermo（エレサーモ）について

株式会社elleThermoは安全・安心で、資源に頼らないエネルギー問題・資源問題の解決を目指しています。

そのために東京工業大学で研究開発したコア技術であるSTCを活用することで、室温以上の未利用排熱で電力を生み出し、限られたスペースを有効に活用できる安定した発電システムを世界に届けてまいります。