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エネルギー貯蔵：パルス加熱とすべりにより促進される相変化熱電池の充電
Nature 649, 8096 doi: 10.1038/s41586-025-09877-0
再生可能エネルギー貯蔵や廃熱回収向けの相変化熱電池は、高いエネルギー密度と高速充電が求められるが、通常、融解エンタルピーが高い相変化材料（PCM）は不良熱伝導体であるため、高エネルギー密度と高速充電は相いれない。充電速度は、熱伝導性を高めたコンポジット相変化材料（CPCM）の作製、もしくは接触融解（CCM）を実現するための外力印加、またはその両方によって、高速化できる。しかし、これらの方法は必然的に、エネルギー密度の損失もしくは余分なエネルギー消費またはその両方につながる。今回我々は、封止された熱電池の内部のすべり増強接触融解（sCCM）を可能にするコンポジットコーティングの合理的設計に基づいて、エネルギー密度を犠牲にせずに充電速度を向上させる戦略を報告する。我々は、有機PCMを用いて、試作品において1100 ± 2％ kW m−3という記録的に高い出力密度を実証した。今回のコーティング設計では、PCMを事前融解してCCMを開始するパルス加熱（PH）層を、残りの固体のスムーズな沈み込みを確保し充電過程全体を通してsCCMモードを維持する液体状すべり面と共に組み込んでいる。我々は、すべり面がどのように充電速度を向上させるのかを説明するモデルを開発した。この戦略は、長いサイクル寿命、適応性、スケーラビリティーを示し、多様なPCMに一般化可能であり、広い温度範囲にわたり高性能の熱エネルギー貯蔵を可能にする。
