大気から電気を収集：金沢工大教授等の研究
Image: Flickr/Bobby Dimitrov
太陽光や風や波が新しい電力源として期待されているが、最近は、大気中[の静電気]から電気を収集する技術も研究されている。
科学者たちは何世紀もの間、雷の電気を集めて利用するというアイディアに魅せられてきた。発明家ニコラ・テスラもさかんに実験を行なったが、大気電気学の分野を詳細に解明することは、最近まで困難だと考えられてきた。
しかし、ブラジルのカンピーナス大学のFernando Galembeck氏は、アメリカ化学会(ACS)の第240回国際会議において報告を行ない、すべての住宅の屋根に装置を取り付け、大気から安価でクリーンな電力を取得するという未来の構想を語った。
元来、大気中の水滴は電気的に中性であり、たとえ塵の粒子や他の液体の電荷と接触しても中性を保つと考えられてきた。しかしGalembeck氏は、一連の実験の結果、実際には水滴は電荷を帯びることを発見した。
Galembeck氏は、空気中に塵粒子として多くみられるシリカ粒子とリン酸アルミニウムを用いて実験を行ない、空気中の水蒸気の量が増える[湿度が高い]と、それら物質の粒子はますます電荷を帯びる傾向があることを突き止めた。
「これは、大気中の水が電荷を蓄積し、接触した他の物質にその電荷を移動させられることを示す明らかな証拠だ」とGalembeck氏は述べている。
特に熱帯地方などの湿度の高い地域においては、このような「湿度電気」(hygroelectricity)を大気中から「収穫」することが可能かもしれない。この技術を産業化するべく、Galembeck氏はすでに、大気中の電気を捕捉する収集パネルの素材に最も適している金属を特定するための実験を行なっている。
また、同様の仕組みを、落雷の被害防止に役立てることもできる。雷雨多発地域の建物に湿度電気収集パネルを設置し、周辺の大気中から電気を集めて取り除くのだ。
[大気中に存在する、雷にならない程度の比較的低圧の静電気を回収して電力として利用する技術を大気電流発電と呼び、日本では金沢工大の饗庭貢教授が研究を行なっている。
饗庭教授の研究では、雷雲が近づくたびに地表との間に流れる大気電流と、雷放電後の続流と呼ばれる弱い電流を蓄える仕組み。具体的には、地上5m以上に設置した数10メートル程度の避雷針を用い、大気中の500V以下の低圧の静電気を電気二重層キャパシタに回収し電力として利用する。雷を引き起こす500V以上の静電気は地中に逃がすため、落雷防止にも利用できる。
高さ65メートルの避雷針を用いた観測では、雷が多い冬の1カ月で105回の電流が計測され、推定400キロワット時の電気量が可能。一般家庭の月間平均電気使用量は約340キロワッ ト時とされるため、一世帯で必要な電気がほぼまかなえる計算になるという。
雷の専門家として知られる饗庭教授は、1977年から、ピアノ線をつ けた超小型ロケットを雷雲の中に打ち上げる実験を始め、ピアノ線の端に放電電極を取り付け、雷の電気で水を温める「雷温水器」の開発にも成功している]
