韓国の研究チームが、雨滴よりも少ない3μL（マイクロリットル・100万分の1L）の水で最大45時間発電できる、爪より小さい発電機を開発した。
コ・ヒョンヒョプUNISTエネルギー化学工学科教授の研究チームは、長時間の直流電力を生み出せる超小型薄膜水分発電機を開発したと9日に明らかにした。研究成果は国際学術誌「Advanced Materials（アドバンストマテリアルズ）」オンライン版に8月に掲載された。
研究チームは発電機内部に、一方向に進むほど幅が狭くなるナノスケールの水路を設けた。水路の壁は、水中で負電荷を帯びる素材「マキシン」とセルロースナノファイバーで構成される。
水が流入すると、狭い区間ほど陽イオンが壁面の影響をより強く受け、広い区間との間にイオン濃度差が生じる。この濃度差に応じてイオンが移動し、電圧が発生する仕組みだ。
薄膜はマキシンナノシートの間にセルロースナノファイバーを挟んで作製した。一方は水を吸収して膨潤させ、反対側は膨張を抑制することで、自然に幅が狭くなる通路が形成されるようにした。毛細管現象により水が内部通路に沿って広がるとともに、イオン移動も続く。
このように作った発電機1個の大きさは横5mm、縦7mmで、爪より小さい。実際に発電を担う薄膜の厚さも15μm（マイクロメートル・100万分の1m）にすぎない。
研究チームによると、水3μLを一度供給したところ20時間以上電圧が維持され、最大で約45時間まで電圧を出力した。研究チームは2層で構成した単位素子48個を直列接続し、デジタル時計を駆動することにも成功した。水道水だけでなく海水や汗など多様な液体でも発電できた。
研究チームは「従来の水分発電機は主に水の蒸発や周囲の湿度に依存して電力を生み、外部環境によって出力が変動し得た」とし「今回の装置は薄膜内部のナノ構造自体でイオン濃度差を誘導し、密閉状態でも発電できる」と説明した。
コ・ヒョンヒョプ教授は「薄く柔軟な構造で多層化が可能なため、ウェアラブル電子機器や小型センサーなどの電源技術として活用する可能性がある」と述べた。
参考資料
Advanced Materials（2026）、DOI: https://doi.org/10.1002/adma.74566