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2013.01/10 スマートグリッドと二次電池

スマートグリッドが提唱されてからすでに10年以上経過した。某ガス会社がオール電化の流れに危機感を持ち、各家庭でガス発電システムを構築するという提案を2000年ころ初めて聞いた。クローズドセミナーだったのであまり注目はされなかったが、燃料電池を使ったそのシステムは魅力的なアイデアだった。

 

各家庭に燃料電池を設置しガスラインに水素を混ぜるのだそうです。ガスはそのまま従来の都市ガス同様に使用できて、もし各家庭の発電量に余剰部分ができたならそれを工場に売電する構想までありました。もしこれが現在実現していたなら、原発0も夢ではなかった、と思われます。

 

当時の技術は、テレビで「エネ***」という商品名で販売されていますが、2000年ころ聞いた話とは少しシナリオが変わっているように見えます。ガス会社が発電事業に乗り出すためには、送電と発電の分離が必要、とも10年以上前の講演では申されていましたがまだ実現していません。

 

ガス会社のシナリオに登場したのは燃料電池でしたが、この電池は触媒燃焼するための白金が不可欠で、資源リスクの問題を抱えている電池です。燃料電池なので二次電池を使用しないシステムを構築できます。現在太陽光発電システムの普及が始まっていますが、このシステムには二次電池が必要です。

 

スマートグリッドは分散発電システムなので、必ず二次電池が必要になりますが、問題は安全性と価格です。昨年NaS電池の爆発事故があり一部で心配されましたが、基本的にエネルギーを貯めるデバイスなので万が一の事故があれば、爆発するのは当たり前です。家庭で使用している1.5Vの乾電池でも使い方を誤れば事故が起きます。原発に限らすエネルギーデバイスは100%安全という保障はできないのです。

 

それではスマートグリッドは社会インフラとして危険なのか、というと、自動車でも飛行機でもすでに危険と隣り合わせの道具を人類は生活の中に持ち込んでしまっています。すなわちどのような二次電池がスマートグリッドに適しているのか真剣に皆で考えなければいけません。危険を前提に生活へ取り込むわけですから、安全に運転できる二次電池システムをユーザーが考える時代ではないかと思います。過去のように、使いながら安全システムを完璧なものにしてゆく時代ではないように思います。すでに危険な道具を使い慣れたユーザーがどこまでの危険ならば許容できるのか、二次電池の危険に関するアセスメントを行う必要を感じています。

 

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2013.01/09 Liイオン二次電池とNaイオン二次電池

Liイオン二次電池の開発競争が激化している。重量容量密度(mAh/g)が1000前後の合金系負極が実用化されたばかりだが、その2倍のエネルギー密度の二次電池の開発競争である。

 

昨年の電池討論会の予稿集を入手してお正月休みに読んでみたのだが、Naイオン二次電池でも現在の合金系のポテンシャルを達成できる技術シーズが揃いつつある。NaとLiの標準電極電位の差は高々0.3Vである。現在のLiイオン二次電池の出力を考慮すると、合金系負極のLiイオン二次電池レベルはNaイオン二次電池でできる可能性がありそうである。

 

もしエネルギー密度が合金系の2倍のLiイオン二次電池が登場したらどうなるか。価格が変わらなければ実質的にコストが半分になった場合と等価か?このような議論は実際には難しい。二次電池メーカーが価格競争をしてくれれば実質的に半分となるはずであるが、おそらく性能が上がった分だけ価格を上げる可能性がある。

 

Liイオン二次電池は現在高値で販売されている。例えばコイン型Liイオン一次電池は100円前後だが、電池容量等を換算してみると、5倍程度の値段がついている。明らかに付加価値がついているわけである。もしNaイオン二次電池で合金系負極と同等のエネルギー密度の電池を製造したら、1/5程度の価格でできるはずで、その価格でLiイオン二次電池の将来価格と比較してみると、充分に競争力のある電池と思われる。

 

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2013.01/08 Naイオン二次電池のポテンシャル

昨年話題になりましたNaイオン二次電池は下期あたりからさっぱり新聞記事に出なくなりました。起電力はじめエネルギー密度は現在最も普及しているLiイオン二次電池並みの性能が出る可能性があり期待しています。

 

現在のLiイオン電池は開発競争が激化し、エネルギー密度はブリヂストンが1980年代に実用化したポリアニリン正極のLiイオン電池の10倍近くになりそうな勢いです。しかし、Li金属を負極に用いることはできないので実際に騒がれているエネルギー密度まではLiイオン二次電池で到達できない。

 

Liイオン二次電池の起電力は4.2Vほど出てもよいはずですが実際の電池に組み上げた時に0.6V前後低くなります。Naイオン二次電池はすでに4V近くの起電力の電池が研究発表されています。

 

エネルギー密度や起電力はLiイオン電池に負けますが、経済性はNa資源が豊富にあるので優れています。また日本は四方を海で囲まれていますのでNaにつきましては無尽蔵にある、と言えます。すなわち経済性の優れた二次電池ができる可能性が高いのです。経済性も性能の一つと思っています。

 

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2013.01/07 二次電池

中国で鉛蓄電池が流行しているという。どこまで信ぴょう性があるかわからない情報なのだが、理解できる現象である。停電対策に二次電池を購入するならば、鉛蓄電池が一番安い。日本で自動車用の鉛蓄電池の値段は結構するが、自動車用品の投げ売り商品として鉛蓄電池が出ていた時にその値段を見てびっくりした。500円を切っているのである。

 

電気自動車の価格の半分以上は二次電池の値段だという。実際に電気自動車に乗ってみると、自動車としての性能は軽自動車よりも足回りが悪い。電気自動車の普及云々という話があるが、やはり自動車は足回りが重要で、運転する楽しみの半分は足回りにある。電気自動車を普及させるためには、自動車そのものにお金をかけられるように、二次電池のコストを下げない限り、普及しないと思う。

 

Liイオン二次電池の価格はLiの値段が影響します。すでにLiイオン二次電池が登場する前よりLiの値段は倍以上に上昇している。Liイオン二次電池の市場は5000億円を超えてしまいましたが、このLiの価格は将来も上がり続けると思います。Liはボリビアとチリで世界の70%以上の埋蔵量を占めている。中国は10%程度で、もちろん日本は1%以下である。

 

日本はLiを輸入しなければならないわけですが、将来を考えると不安です。Liを使用しないならば周期律表からNaが浮かびますが、Naは起電力はLiよりも0.2Vほど低くなる。またエネルギー密度は70%程度などと言われていますが、実際の電池性能は組み立ててみなければわからない部分もあります。

 

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2013.01/06 名探偵ホームズ

探偵ホームズシリーズのほとんどの作品は、ワトソンを語り手としてベーカー街で始まり、そこへ依頼人が登場し、謎(問題)が提起されます。依頼人の説明が終わったところで、探偵ホームズとワトソンは、分析と調査に乗り出し、それが依頼人の持ち込んだ問題の解決へつながる、というパターンです。もし、最初のトライでうまくゆかない時には、ベーカー街の事務所に戻り、依頼人から再度話を聞くか推理をやり直します。

 

シャーロッキアンの好きな短編リストの上位に入る「赤髪組合」では、依頼人の相談内容が極めて不思議な相談であったため、正しい問題は他にあるのではないかと探偵ホームズは調査を進めます。しかし、それを発見した後、事件解決の準備のためワトソンと現場で別れますが、その後の待ち合わせ場所は、やはりベーカー街になっています。

 

すなわち探偵ホームズは、ベーカー街で問題設定し、分析的思考で推理を進め問題解決する、という現在普及している科学的問題解決方法の典型プロセスで事件を解決していきます。このような物語展開の中で、読者はワトソン役になり、探偵ホームズから提供される分析や調査の結果を基に謎を推理し考えることになります。探偵ホームズシリーズが現代でも愛読される理由は、このような一般的に用いられている科学的な問題解決パターンで話が進められている安心感と読者の「解く力」とのバランスが良いためでしょう。

カテゴリー : 一般

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2013.01/05 樹脂の靱性

射出成形や押出成形、あるいはブロー成形において使用される樹脂には、耐候剤や難燃剤などの添加剤が必ず添加される。また導電性や熱伝導性を上げるために無機フィラーを添加する場合もある。

 

こうした添加剤の影響で樹脂本来の性質は変化する。樹脂がポリマーアロイであっても同様である。ポリマーアロイの場合には相分離構造も影響を受ける場合も出てくるので単一組成の場合よりも複雑になる。

 

添加剤による物性変化で見落としやすいのが靱性のわずかな変化である。たとえばアイゾットやシャルピーなどの衝撃試験を行い、規格値に入れば安心する。衝撃試験などはばらつきが大きい試験なので、多少平均値が下がっていても規格値内ならば問題としない場合が多い。

 

しかし同一条件で成形体を製造したのに物性が変化するのは、何か原因があり、その原因を明らかにしておかなければならない。樹脂を自社で成形している場合には問題が起きる確率は低くなるが、コンパウンディングした会社から外へ出た瞬間に問題が起きる確率が高くなる。

 

靱性は把握しにくいパラメーターではあるが、他の力学物性の動きと組み合わせてみるとおおよその理解ができる。例えば靱性が低下した場合には、強度も低下しているはずである。SSカーブには強度低下に対する靱性の効果の情報が表れている。しかし靱性が低下しているのに強度が上がっている場合がある。多くは弾性率が変化している。問題は弾性率がどうして変化したのか、という原因である。

 

添加剤による靱性のわずかな変化は、ばらつきの中に隠れてしまうことが多いが、お客様のところで大きな変化となって現れることがある。実験室で原因を把握しておかなければ、致命傷となる場合もある。ばらつきの大きい評価方法しか知られていないので注意が必要である。

 

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カテゴリー : 高分子

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2013.01/04 伸長流動装置

20世紀末にアメリカのウトラッキーにより、伸長流動装置が開発された。それは二軸混練機の先に取り付けるだけで、樹脂に効果的な伸長流動を発生させ、ナノオーダーの高次構造を作り出す装置です。

 

21世紀に入ると、高分子精密制御プロジェクトが国研で推進されこの装置も検討された。しかしこの装置は、大量の樹脂を流すことができず、生産性が悪いので普及しなかった。このプロジェクトではL/Dの大きな二軸混練機や高速剪断装置も検討されたが、いずれも実際の生産に用いられていない。

 

伸長流動というのはお正月に食べるお雑煮の餅を食いちぎる時のようにながーく引き伸ばされて切れる状態と同じように進行する剪断流動と並んで重要な混練プロセスで発生する力です。剪断流動が引きちぎられるような状態であるのに、伸長流動はながーく引き伸ばされなければならないので、この感覚表現だけでも、効率が悪いプロセスになることは想像がつきます。

 

剪断流動のほうが効率よく混練できることは昔からわかっていましたが、高分子の高次構造がミクロンオーダーまでの混練しかできないので、伸長流動に注目が集まったわけです。しかし、国研で同時に検討された高速剪断装置ではナノオーダーの構造が達成されていましたので、剪断流動だからナノオーダーの構造を作れない、というわけではないのです。

 

装置を工夫して高速剪断装置と同じような機構を効率よく実現すれば、ナノオーダーまで混練できる量産装置ができます。5年前すでにその1号機は稼働し量産に使用されており、20世紀に開発されたどのような量産型混練機を用いても達成できなかった混練レベルを量産機で達成しています。

 

高分子材料のツボには、これまで公開された先端の混練技術の一つカオス混合として紹介しております。ご興味のある方はそちらをご覧ください。

 

 

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カテゴリー : 高分子

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2013.01/03 駅伝

1月1日ニューイヤー駅伝はコニカミノルタが優勝した。旭化成はじめ実力伯仲の中、宇賀地選手の走りが記憶に残りました。昨日の箱根駅伝では、日体大がトップで駒沢大は9位で今日駒沢大はシードを守れるかどうか応援したい。城西大と中央大の2校は健闘むなしく棄権となりました。ニューイヤー駅伝も面白いが、箱根駅伝では毎年壮絶なドラマが展開されるので緊張感という楽しみがある。

 

駅伝は、サッカーや野球のように特殊な技能が要求されるスポーツと異なり、単なるかけっこで誰でもできるスポーツですが、そこにもどの区間でどのような選手を走らせたらよいのか、という戦略が必要になる。選手の中には、走りたくない区間もあるでしょう。しかし、個人の希望はともかくチームの勝利に向けて与えられた区間で全力を尽くさなければならないのである。

 

途中棄権となった状況をライブで見ているのはつらい。テレビは選手の気持ちよりも壮絶なドラマを優先する。視聴者は倒れた選手の無念な気持ちを共有し感動する。しかしかわいそうなのは彼らである。これから一生このドラマを背負ってゆくのである。彼一人の責任ではないにもかかわらず、潰れそうになる自責の念を背負いながら人生を戦ってゆかなければならないのである。頑張ってほしい。世の中には君たちよりも大きな一国の責任を負いつつも、責任感のかけらもなく図々しく生きている大人が多いのだから、今日は明るい顔で仲間たちを応援してほしい。

 

福島原発の事故の責任について、昨年1年以上たってようやく訴訟が起こされました。これまでの原発行政までもその責任追及を、という声もありますが、まず福島原発の事故における個人の責任を明確にすべきでしょう。個人の責任で負える規模の事故ではありませんが、明らかに人災である以上、それぞれの役割を責任感もって果たしたかどうかが焦点です。少なくとも事故の対応状況をライブで見ていても問題のあった人がいるのに責任を表明していないのは見苦しい。

カテゴリー : 一般

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2013.01/02 逆向きの推論と刑事コロンボ

刑事コロンボの推論の特徴は、犯人から逆向きの推論を行うことです。捜査の初期には、証拠集めと観察による前向きの推論を展開しますが、コロンボが犯人を疑い始めたころから逆向きの推論に切り替わります。

 

このドラマは一般の探偵物が犯人を推定するのに対し、どのように犯人を追いつめるのかという点に面白さがあり、視聴者も犯人から逆向きの推論を行ってコロンボ刑事のアクションを推理します。

 

刑事コロンボの逆向きの推論の進め方は、研究開発にも応用でき、必ず成果を出すことのできる問題解決法です。

 

ただし何作かあるドラマの中で、「忘れられたスター」では、真犯人を逮捕していません。

カテゴリー : 一般

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2013.01/01 刑事コロンボ

刑事コロンボは倒叙探偵小説のカテゴリーに属す物語です。一般の探偵小説では、警察組織の主人公ではなく探偵という職業が多いのに、探偵コロンボではなく、なぜ刑事なのか。これは、物語の進め方からくる必然性であった、と思います。探偵コロンボではなく刑事コロンボだから娯楽推理物として成功したのだと思います。

 

ピーターフォーク主演の刑事コロンボは、今でもそのイメージが鮮烈に記憶に残っています。刑事コロンボの犯人逮捕に至るその手法は、オブジェクト指向の探偵物ではなくエージェント指向だからです。問題(事件)を解決し答(犯人)に至る手法で、答から逆向きの推論を展開し事件を解決してゆきます。

 

初めてテレビ放映されたときに、いきなりツボにはまったテレビ番組で、ほぼ全作楽しみました。

 

お正月を迎え、今年の年末の状態を夢見て今年1年の活動計画を考えています。昨年活動報告を愛読していただきありがとうございます。活動報告で書きました内容は順次電子セミナー形式でデータを示し販売したいと考えています。リクエストがございましたらご連絡ください。本年もよろしくお願いいたします。

 

カテゴリー : 一般

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