source:http://news.wisc.edu/

近い将来、スマホが電池切れになったら、靴から充電するという手が使えるようになるかもしれない。

ウィスコンシン大学マディソン校の研究者がそんな靴を開発している。

■ 歩けば「両足で計20ワット」発電できる

これは、人間の動きを電力に変えるのに適した技術で、同大学の機械工学部のTom Krupenki教授とJ.Ashley Taylor氏の論文によって発表されたものだという。同大学のウェブサイトで紹介されている。

この技術を使えば、靴の中に発電装置を内蔵することができ、歩くことで発電してそのエネルギーを蓄えることができるというものだ。

たとえば、無線機やGPSや暗視ゴーグルなどのバッテリーを運ばなくてはいけない兵士や、僻地、開発途上国など電力網が整備されていない地域の人々のためにも非常に役に立つものになりそうだ。

Krupenkin教授は、下記のように語っている。

＜人間の歩行というのは、じつに大きなエネルギーを必要とするものなのです。理論的に見積もれば、片足が10ワットは生み出しています。

しかし、それはただ熱として消費されているだけなのです。両足で20ワットというエネルギーは、特に現代のモバイルデバイスが必要としている電力を考えた場合、けっして馬鹿にできるものではありません＞

つまり、スマートフォンやタブレット、ノートPCなどのエネルギー源としては十分だというのだ。たとえば、典型的なスマートフォンは2ワットも必要としない。

しかし、従来の発電技術は、このような小さな規模のエネルギー変換と、足が生み出す大きな力に適用しようとすると、うまくいかなかったという。

「そこで私たちは、機械的な動きを直接電気に変換する方法を開発したのです」とKrupenkin教授はいう。

■ 泡の力を借りる!?

彼らは、2011年に開発した『リバース・エレクトロウェッティング』という技術を持っていた。

それを使って、電導性のある液体をナノフィルムでコーティングされた表面と反応させることで、機械的なエネルギーを直接電力に変換できるのだ。

ただ問題があった。『リバース･エレクトロウェッティング』は、エネルギー源がある程度高い周波数を持っていることが必要だった。たとえば、振動とか回転といったレベルの周波数だ。

しかし、人間の歩行などの動きは、もっと周波数が低い。したがって『リバース・エレクトロウェッティング』自体で問題を解決しようとはせずに、別の方法を考えた。

それは『バブラー』式という方法で、『リバース・エレクトロウェッティング』と泡の成長・消滅を組み合わせたものだ。

彼らの『バブラー』装置は、機械的な可動部分を持たない。小さい隙間を持つ2つの平らなプレートがあり、電導性の液体で満たされている。

下側のプレートは小さな穴で覆われていて、圧力をかけられたガスがその穴を通ることで泡を形成する。泡は大きくなりきる前に上のプレートに接触し、消滅する。

スピーディで継続的な泡の成長と消滅が、電導性の液体を前に後ろに動かし、電力を発生させるというのだ。

この『バブラー』式の採用によって、さまざまな動きをエネルギー源として、高い密度の電力を生み出すことができるという。

source:http://news.wisc.edu/

この理論を証明するための予備実験では、1平方メートルあたり約10ワットの電力を発生させることができた。Krupenkin教授によれば、理論的には1平方メートルあたり最大10キロワットも可能だという。

現在Krupenkin教授とTaylor氏は、靴に搭載するための充電装置を産業化、商業化するためのパートナーを募集中だという。スタートアップ企業の名前は『InStep NanoPower』という。

また、この発電装置は、ケーブルを使って各種モバイルデバイスを直接充電することができるようになるほか、靴の中に装置を埋め込むことができれば、靴をWi-Fiスポットにすることも可能になる。

そうすると、スマートフォンがいちいち基地局とやりとりをする必要がなくなるため、その分の電力を大幅にカットすることができ、スマートフォンの電力消費も大きく減らすことが可能になるという。

自転車をはじめとする、車輪を使った乗り物はもともと非常に効率がいいので、そこからエネルギーを得て充電に使うのはあまりいい方法ではない。

一方で、人間の歩行というのはもともとエネルギーの無駄が非常に大きい動作だ。

無駄になったエネルギーというのは、熱として空気中に放出されているだけなので、その一部を充電に使うというのは理にかなっているといえる。

靴からケーブルを接続して、モバイルデバイスを充電するというのも異様だが、この発電装置が活躍の場面を広げてくれることに期待したい。

【参考・画像】

※ UNIVERSITY OF WISCONSIN-MADISON 

【動画】

※ POWER WALK: FOOTSTEPS COULD POWER MOBILE ELECTRONICS -YouTube