昼夜の温度変化で発電できる「熱電池」を発見

日本の電力中央研究所（CRIEPI）で行われた研究によって、氷のような“分子カゴ”が電気を生み出すという、一見不思議な現象が実現しました。

この仕組みを利用すれば昼夜の温度変化といったわずか10℃前後の小さな温度差で、従来の10倍もの電圧を取り出せる新しい「熱電池」となり、身近な温度のゆらぎから電気を取り出すことができます。

その革新的メカニズムとはどのようなものなのでしょうか？

研究内容の詳細は2025年4月23日に『Journal of the American Chemical Society』にて発表されました。

小さな温度差は眠れる金脈だった

地球上には昼と夜の温度差や、人の体温と室温の差、機械の廃熱など、ごくわずかな温度差がいたる所に存在します。

しかし、そのような小さな温度差から電気を生み出すことは、これまで非常に難しい課題でした。

温度差発電と聞くとペルチェ素子のような半導体熱電デバイスを思い浮かべますが、十分な電力を得るには高温と低温の大きな差が必要です。

また、温度勾配を利用する液体熱電池（熱電化学電池）も研究されていますが、一般的な水溶液では1Kあたりせいぜい数ミリボルトしか電圧が生じず、数℃の差ではごくわずかな電気しか得られません。

身の回りの「ゆらぎ」程度の熱エネルギーでセンサーを駆動するためには、新しい発想が不可欠でした。

そこで登場したのが「セミクラスレートハイドレート」という特殊な物質です。

これは一種のクラスレートハイドレート（包接水和物）で、水分子が作る氷のようなかご状の枠組みの中に、他の分子（ゲスト分子）を閉じ込めてできる結晶です。