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Nature Energy に掲載された一次研究論文(Articles および Letters)について、その概要を日本語で紹介しています。

2018年3月

  • Article : Ni–Moを付着させた高アスペクト比シリコンマイクロワイヤー光カソードの光吸収と触媒活性の空間的分離

    Spatial decoupling of light absorption and catalytic activity of Ni–Mo-loaded high-aspect-ratio silicon microwire photocathodes

    doi:10.1038/s41560-017-0068-x

    シリコン光カソード上のH2生成率を高めるのに触媒が必要だが、触媒の存在は寄生光吸収をもたらすことがある。今回著者たちは、Siマイクロワイヤーの全体的な性能に対する触媒と光吸収の寄与を調べ、Ni–Mo触媒を空間選択的に析出させて効率を最適化している。

  • Article : 住宅電力需要に対するプラグイン電気自動車の非協調充電の影響

    Impact of uncoordinated plug-in electric vehicle charging on residential power demand

    doi:10.1038/s41560-017-0074-z

    輸送の電化はエネルギー移行に多くの利益をもたらすが、電力システムはさらに複雑になる。今回の研究では、住宅電力需要と電気自動車の利用に関するモデル化に取り組み、電力負荷に対する自動車の非協調充電の影響を解明している。

  • Article: プロトン伝導セラミック型燃料電池の中間温度での極めて高い出力密度と安定性

    Exceptional power density and stability at intermediate temperatures in protonic ceramic fuel cells

    doi:10.1038/s41560-017-0085-9

    プロトン伝導セラミック型燃料電池は、プロトン伝導率の高い酸化物電解質を使用しているが、酸素還元反応速度が遅く接触抵抗が高いため出力密度が低いことが課題となっている。今回著者たちは、PrBa0.5Sr0.5Co1.5Fe0.5O5+δカソードとBaZr0.4Ce0.4Y0.1Yb0.1O3電解質を組み合わせ、極めて高い出力密度と安定性を達成している。

  • Article: バイオエネルギー景観の分解能の高い技術的・生態学的モデル化によってセルロース系エタノール生産で気候変動を緩和する機会を明らかにする

    High-resolution techno–ecological modelling of a bioenergy landscape to identify climate mitigation opportunities in cellulosic ethanol production

    doi:10.1038/s41560-018-0088-1

    エネルギー専用作物はバイオエネルギーシステムの重要な原料であるが、それらを農地に組み込む最適な方法については不確実性が残っている。今回著者たちは、分解能の高い生態系モデル化を利用し、栽培を行う土壌と施肥率の選択が原料コストと排出量フットプリントにどのような影響を及ぼすかを調べている。

  • Article: 中国の原油供給に関する油田から製油所までの炭素排出量と正味エネルギーの分析

    Well-to-refinery emissions and net-energy analysis of China’s crude-oil supply

    doi:10.1038/s41560-018-0090-7

    中国は世界最大のエネルギー消費国であるので、その原油供給について高い精度で調べる必要がある。今回著者たちは、20カ国の146カ所の油田から得たデータを利用し、中国の原油供給の炭素集約度と正味エネルギープロファイルをまとめている。

  • Article: 応力によるリチウムデンドライトの成長機構と軟質基材の電気めっきによるデンドライトの抑制

    Stress-driven lithium dendrite growth mechanism and dendrite mitigation by electroplating on soft substrates

    doi:10.1038/s41560-018-0104-5

    Li金属電池では、Liデンドライトの問題に取り組む多大な努力が続けられているが、Liめっきによる応力は見落されることが多い。今回著者たちは、応力によるデンドライトの成長機構を調べ、Liの析出に軟質基材を用いてLiデンドライトの成長を抑制する方法を提案している。

  • Article: 室温でのホットキャリア増強型太陽電池の定量的実験評価

    Quantitative experimental assessment of hot carrier-enhanced solar cells at room temperature

    doi:10.1038/s41560-018-0106-3

    ホットキャリア太陽電池は熱力学的限界を超える効率が期待されているが、ホットキャリア効果はまだ解明されていない。今回NguyenとLombezたちは、室温で作動する効率が最大で約11%のマイクロメートルスケールの太陽電池について、電圧と電流に対するホットキャリアの寄与を定量化している。

2018年2月

  • Perspective: ピアツーピア・エネルギー取引プラットフォームを用いて生産消費者による発電所連合体の形成を奨励する

    Using peer-to-peer energy-trading platforms to incentivize prosumers to form federated power plants

    doi: 10.1038/s41560-017-0075-y

    生産消費者の出現によって、多様で分散したエネルギー源アレイの管理に役立つ仮想発電所とピアツーピア取引が生まれた。本論文では、これらの概念を組み合わせて個々の課題のいくつかに対処し、新たな価値を提供する発電所連合体を提案している。

  • Perspective: 電子貯蔵とイオン貯蔵の分離および界面貯蔵から人工電極への道筋

    Decoupling electron and ion storage and the path from interfacial storage to artificial electrodes

    doi: 10.1038/s41560-017-0084-x

    電気化学的貯蔵では、一般にイオンと電子が同時に貯蔵される。今回著者たちは、電子貯蔵とイオン貯蔵の分離という概念について検討し、貯蔵能力を増強する人工混合伝導体電極の作製に関する見通しを示している。

  • Article: 中国の家庭の人口転換に起因するエネルギー消費と炭素排出の将来シナリオ

    Future scenarios for energy consumption and carbon emissions due to demographic transitions in Chinese households

    doi: 10.1038/s41560-017-0053-4

    将来の人口動向は、時間利用パターンと消費パターンの変化を介して、エネルギー利用、ひいては炭素排出量に影響を及ぼすと考えられる。今回Yuたちは、代表的な国内の時間利用データを用いて中国における人口転換のシナリオをモデル化し、家庭の規模と年齢の変化に伴うエネルギー需要の変化を調べている。

  • Article: Levyの安定法則と超統計によって解明された送電網の非ガウス性周波数変動

    Non-Gaussian power grid frequency fluctuations characterized by Levy-stable laws and superstatistics

    doi: 10.1038/s41560-017-0058-z

    送電網は、需要の変化、取引、再生可能電源の断続性によって生じる周波数変動を示す。今回Schäferたちは、北米、日本、欧州の実際の送電網における変動を分析し、ガウス性からのずれと取引の大きな寄与を見いだしている。

  • Article: 液体金属置換電池のためのファラデー的選択膜

    Faradaically selective membrane for liquid metal displacement batteries

    doi: 10.1038/s41560-017-0072-1

    Na–NiCl2電池などの溶融塩電池はグリッド貯蔵用の候補として有望だが、イオン選択セラミック膜の脆弱性が課題となっている。今回著者たちは、保護的なファラデー反応によって機能する、堅牢なTiNメッシュ膜を付けたLi–Pb||PbCl2電池の動作について報告している。

  • Article: 行動面での現実的なモデルを用いて電気自動車と送電網の統合の価値を シミュレートする

    Simulating the value of electric-vehicle-grid integration using a behaviourally realistic model

    doi: 10.1038/s41560-017-0077-9

    自動車と送電網の統合によって、再生可能電気の費用が削減され電気自動車の所有が増える可能性がある。自動車の選択と充電に関して経験的に導かれたモデルと電力システムモデルを組み合わせたシミュレーションでは、消費者行動を除外するとこれらの利益が膨らむことが示された。

  • Article: 電気化学的なCO2還元の活性部位としての原子レベルで分散したNi(i

    Atomically dispersed Ni(i) as the active site for electrochemical CO2 reduction

    doi: 10.1038/s41560-017-0078-8

    CO2のCOへの変換では、活性と安定性が改善された電極触媒が求められている。今回著者たちは、オペランド分光法を用いて、100時間以上にわたって固有活性と安定性が高い含窒素グラフェン担持触媒の活性部位として、原子レベルで分散したNi(i)を特定した。

  • Article: 柔軟な還元型酸化グラフェン膜の3,000Kまでの熱電特性と性能

    Thermoelectric properties and performance of flexible reduced graphene oxide films up to 3,000 K

    doi: 10.1038/s41560-018-0086-3

    熱電発電のカルノー効率と出力は温度とともに増大するが、現在の熱電変換は1,500Kが最高と見なされている。今回Liたちは、最高3,000Kの熱を高い出力因子で変換できる還元型酸化グラフェン膜を開発し、新たな用途への道を開いた。

2018年1月

  • Perspective: エネルギーと「持続可能な開発目標」の間の相乗効果とトレードオフのマッピング

    Mapping synergies and trade-offs between energy and the Sustainable Development Goals

    doi: 10.1038/s41560-017-0036-5

    国連の「持続的な開発のためのアジェンダ」では、さまざまな問題に対する行動のために17の目標と169項目のターゲットを掲げており、目標7はすべての人が持続可能なエネルギーを利用できるようにすることである。本論文では、エネルギーシステム、目標7と他の目標の相互関係をターゲットレベルで分析し、それらの間の相乗効果とトレードオフを明らかにしている。

  • Perspective: 高エネルギーで安価な蓄電池用のリチウム金属電極を可能にする上での現状と課題

    Status and challenges in enabling the lithium metal electrode for high-energy and low-cost rechargeable batteries

    doi: 10.1038/s41560-017-0047-2

    Li金属電池は、将来の高エネルギー貯蔵システムにおいて大いに期待されている。今回Albertusたちは、研究と商業的な取り組みの現状を概観し、鍵となる測定基準と測定項目だけでなく、高性能リチウム金属電極を可能にする上での価格の問題についても検討している。

  • Article: 安全な電池の実現に向けた消火性有機電解液

    Fire-extinguishing organic electrolytes for safe batteries

    doi: 10.1038/s41560-017-0033-8

    安全性の問題は、蓄電池、特に有機電解質を用いた蓄電池の大規模な普及を妨げる長年の障害になっている。今回著者たちは、リチウムイオン電池とナトリウムイオン電池の長期充放電サイクルを可能にする消火性有機電解液を報告している。

  • Article: 体積キャパシタンスと面積キャパシタンスが極めて高い堅牢な導電性二次元金属有機構造体

    Robust and conductive two-dimensional metal−organic frameworks with exceptionally high volumetric and areal capacitance

    doi: 10.1038/s41560-017-0044-5

    金属有機構造体(MOF)は、スーパーキャパシターにとって魅力的な電極だが、導電率と化学的安定性の低さが一般的な課題となっている。今回著者たちは、体積キャパシタンスが700 F/cm3を超え、面積キャパシタンスが15 F/cm3を超える、ヘキサアミノベンゼンリンカーを用いた安定な導電性MOFについて報告している。

  • Article: 欧州諸国における連続電力供給への支払い意欲に対する地球温暖化の影響

    Effect of global warming on willingness to pay for uninterrupted electricity supply in European nations

    doi: 10.1038/s41560-017-0045-4

    送電網は、気候に関連するインシデントの被害を受けやすく、停電が生じることがある。今回、EUの19カ国における連続電力供給の価値は地域の気温と関連しており、夏の停電のコストは地球温暖化とともにさらに高くなることがわかった。

  • Article: 水分解触媒と界面のin operando分析のための電位検出型電気化学原子間力顕微鏡法

    Potential-sensing electrochemical atomic force microscopy for in operando analysis of water-splitting catalysts and interfaces

    doi: 10.1038/s41560-017-0048-1

    H2を生成するための光電気化学的水分解は、光電極と電解質の間の電気化学ポテンシャルに依存しているが、その測定は困難である。今回著者たちは、電気化学原子間力顕微鏡技術を用いて、触媒被覆電極表面のポテンシャルをin operandoで検出している。

  • Article: 電解質の組成の調整による太陽光水分解用BiVO4光アノードの長期光安定性の向上

    Enhancing long-term photostability of BiVO4 photoanodes for solar water splitting by tuning electrolyte composition

    doi: 10.1038/s41560-017-0057-0

    水分解に用いられる光電極は、太陽エネルギーによって駆動されており、不安定性が問題となることが多い。今回著者たちは、V5+飽和電解液を用いて、BiVO44光アノードの光酸化に伴う分解を妨げて、光腐食を抑制でき、数百時間にわたる安定した光電流生成が可能になることを実証している。

  • Article: ペロブスカイト太陽電池の劣化挙動に対する運用状態の影響の系統的調査

    Systematic investigation of the impact of operation conditions on the degradation behaviour of perovskite solar cells

    doi: 10.1038/s41560-017-0060-5

    ペロブスカイト太陽電池では、動作安定性の低さが課題であるが、さまざまな研究で用いられている安定性の測定条件は、大きく異なっている。今回Domanskiたちは、ペロブスカイト太陽電池が経年劣化する過程に関する学界のコンセンサスの形成を促進するため、環境によって生じた劣化を系統的に調べている。

  • Article: 1,000時間以上の動作安定性を目的として界面を調整した非封止ペロブスカイト太陽電池

    Tailored interfaces of unencapsulated perovskite solar cells for >1,000 hour operational stability

    doi: 10.1038/s41560-017-0067-y

    ペロブスカイト太陽電池の安定性は、デバイスのそれぞれの層と界面に依存している。今回Christiansたちは、安定性に注目してデバイス全体の積み重ね構造を系統的に設計し、非封止で1,000時間稼働した後も平均で初期効率の88%を保持する電池を作製している。

  • Article: 貯蔵と電力供給の分離によるバイオ太陽電池の出力密度の向上

    Enhancing power density of biophotovoltaics by decoupling storage and power delivery

    doi: 10.1038/s41560-017-0073-0

    生物学的太陽電池デバイス(BPV)は光合成微生物を用いて発電するが、その効率は低い。今回著者たちは、充電ユニットと電力供給ユニットの分離によって、電力密度が0.5 W m-2を超えるフロー型BPVシステムについて報告している。

2017年12月

  • Perspective: 脱炭素化に向けた政策の順序づけ

    Policy sequencing toward decarbonization

    doi: 10.1038/s41560-017-0025-8

    政治的に有効な低炭素政策に関する政策順序は、環境改善効果や起用対効果に関する課題に常に直面している。本論文では、政治的制約の中でこうした問題に取り組む方法を概説している。

  • Article: ゼロに近いエネルギー損失でメタンから圧縮水素を熱-電気化学的に生産

    Thermo-electrochemical production of compressed hydrogen from methane with near-zero energy loss

    doi: 10.1038/s41560-017-0029-4

    水素は、工業的には主にメタン水蒸気改質によって生産されている。この方法は多段階の過程であり、エネルギー損失と費用を最小限に抑えるため大規模プラントで実施されている。今回著者たちは、プロトン膜改質装置における熱インテグレーションを利用して、単一段階で効率よく圧縮水素を生成している。

  • Article: 孔隙への水の導入によるアスファルト由来の多孔質炭素のCO2選択性の増大

    Increased CO2 selectivity of asphalt-derived porous carbon through introduction of water into pore space

    doi: 10.1038/s41560-017-0030-y

    天然ガス井では、CH4とともにCO2が存在することが多いため、ガスの分離は重要な工業的過程である。今回Jalilovたちは、高表面積炭素の細孔に水を導入することによって、CH4に対するCO2の吸着選択性を大幅に向上できることを実証している。

  • Article: ライフサイクルアセスメントと統合的なエネルギーのモデル化の組み合わせによる低炭素電力システムからの将来の排出量の解明

    Understanding future emissions from low-carbon power systems by integration of life-cycle assessment and integrated energy modelling

    doi: 10.1038/s41560-017-0032-9

    すべてのエネルギー生成技術では、建設と運用の結果として、そのライフサイクルの間に温室効果ガスが排出される。今回Pehlたちは、ライフサイクルアセスメントとエネルギーのモデル化を組み合わせて、将来の低炭素電力システムにおいてさまざまな技術が全寿命にわたってもたらす排出量への寄与を分析している。

  • Article: アフリカ東部と南部の水力発電計画は気候関連の同時電気供給途絶のリスクを高める

    Hydropower plans in eastern and southern Africa increase risk of concurrent climate-related electricity supply disruption

    doi: 10.1038/s41560-017-0037-4

    アフリカ東部と南部では水力発電が極めて重要であるが、気候変動がもたらすリスクにさらされている。今回Conwayたちは、河川流域と降水量の変動について調べて現行の発電所と計画中の発電所での水力発電途絶の可能性を検討し、電力供給のリスクと空間的相互関係を明らかにしている。

  • Article: Liに富む層状岩塩Li3IrO4を用いてカチオン性とアニオン性の電気化学的活性の限界に近づく

    Approaching the limits of cationic and anionic electrochemical activity with the Li-rich layered rocksalt Li3IrO4

    doi: 10.1038/s41560-017-0042-7

    アニオン性酸化還元は電池電極の容量を向上させるが、その潜在能力を十分に実現するのは困難である。今回Tarasconたちは、Li3IrO4相でIr1個当たり電子3.5個という過去最高の可逆容量を報告し、酸素に対する遷移金属の比を高めることの重要性について検討している。

  • Article: アニオン性とカチオン性の同時酸化還元によってリチウムに富む逆蛍石型リチウム酸化鉄の高容量化を可能にする

    Enabling the high capacity of lithium-rich anti-fluorite lithium iron oxide by simultaneous anionic and cationic redox

    doi: 10.1038/s41560-017-0043-6

    アニオン性酸化還元活性を利用して電池電極の性能を高めることは、特に逆蛍石型構造では困難である。今回著者たちは、Li5FeO4ではアニオン性とカチオン性の酸化還元反応が同時に起こり、高い容量が可能になるとともに望ましくない酸素ガスの放出が生じないことを報告している。

  • Article: 大きなグアニジニウムカチオンとメチルアンモニウムを混合したヨウ化鉛ペロブスカイトによる効率が19%の太陽電池

    Large guanidinium cation mixed with methylammonium in lead iodide perovskites for 19% efficient solar cells

    doi: 10.1038/s41560-017-0054-3

    ペロブスカイト太陽電池では、その効率と安定性の調整にカチオンエンジニアリングが用いられている。今回Jodlowskiたちは、これまで可能と考えられていたものよりわずかに大きいカチオンであるグアニジニウムを、従来のメチルアンモニウムカチオンと混合して3D構造体に組み込んで、デバイスの安定性を改善している。

2017年11月

  • Perspective: 中欧・東欧のガス供給問題との関連におけるイーストリング・ガスパイプライン

    The Eastring gas pipeline in the context of the Central and Eastern European gas supply challenge

    doi: 10.1038/s41560-017-0019-6

    イーストリング・ガスパイプラインは、スロバキアと南東欧諸国を、この地域における他のインフラの変化を踏まえて接続する予定である。今回MisikとNoskoは、認識されているエネルギー安全保障の損失とガス輸送から得られる地代の損失は、どちらもプロジェクトを推進する主要因とはならないはずだと主張している。

  • Review Article: 分散型用途のための透明度の高い太陽光発電素子の出現

    Emergence of highly transparent photovoltaics for distributed applications

    doi: 10.1038/s41560-017-0016-9

    透明度の高さは、不透明な太陽光発電素子では得られない統合方法をもたらす。今回Luntたちは、透明な太陽光技術における最近の進展について概説し、技術的課題と測定上の留意点に光を当て、さまざまな用途のための性能要件を検討している。

  • Article: ロジウム酸二ナトリウムへの4ナトリウム貯蔵の実現による高性能ナトリウム有機電池

    High-performance sodium–organic battery by realizing four-sodium storage in disodium rhodizonate

    doi: 10.1038/s41560-017-0014-y

    ナトリウムイオン電池は、大規模エネルギー貯蔵においてリチウムイオンの費用効果の高い代替となる。今回Baoたちは、バイオマス由来のイオン結晶を用いたカソードを開発している。このイオン結晶によって、4ナトリウムイオン貯蔵機構が可能になり、極めて高い比容量とエネルギー密度が得られる。

  • Article: CO2の水素化に向けた触媒活性増強戦略としてのコバルトナノシートへの窒素原子の組み込み

    Incorporating nitrogen atoms into cobalt nanosheets as a strategy to boost catalytic activity toward CO2 hydrogenation

    doi: 10.1038/s41560-017-0015-x

    不均一触媒上でのCO2の水素化によって、メタノールやギ酸などの有用なエネルギー担体を生成できる。今回著者たちは、非担持コバルト触媒の活性が、この構造体に窒素原子を組み込むことによって著しく向上することを示している。

  • Article: プロトン伝導のためのスルホン酸部位を高密度で持つ柔軟な金属有機構造体

    A flexible metal–organic framework with a high density of sulfonic acid sites for proton conduction

    doi: 10.1038/s41560-017-0018-7

    プロトンを伝導する金属有機構造体(MOF)は、プロトン交換膜燃料電池の電解質として利用できるが、低湿度での性能が高い化学的に安定な材料が未だに求められている。今回著者たちは、広い湿度範囲で高いプロトン伝導度を保つ、安定で構造的に柔軟なMOFを作製している。

  • Article: 分散型デバイスへの電力供給用途のための開路電圧の高い高効率ケステライト太陽電池

    Efficient kesterite solar cells with high open-circuit voltage for applications in powering distributed devices

    doi: 10.1038/s41560-017-0028-5

    ケステライト薄膜太陽電池の特徴は、豊富にある非毒性元素である。今回Antunezたちは、小規模で分散型の屋内用途に適した広い範囲の光強度で、変換効率と電圧を同時に最適化するプロセスについて報告している。

  • Analysis: 米国の原油生産に対する化石燃料企業への助成金の影響

    Effect of subsidies to fossil fuel companies on United States crude oil production

    doi: 10.1038/s41560-017-0009-8

    各国政府は化石燃料企業にさまざまな助成金を提供しているが、G20諸国はそれらの段階的廃止を確約している。今回Ericksonたちは、米国の新たな原油田に提供された助成金を分析し、現在の石油価格では、原油田の半数近くがこうした助成金に依存して開発を継続していることを見いだしている。

2017年10月

  • Perspective: 都市化するグローバル・サウスにおけるエネルギー利用に向けた人間中心の取り組みのための研究行動計画

    A research agenda for a people-centred approach to energy access in the urbanizing global south

    doi: 10.1038/s41560-017-0007-x

    グローバル・サウスの都市家庭は、エネルギー利用に関する独特の問題に直面している。本論文では、包括的な都市のエネルギー移行を促進するための、都市に住むエネルギー消費者の需要に関する理解に基づく研究行動計画を概説している。

  • Article: 洗濯可能なe-テキスタイル用途のための伸縮性と耐水性があるエラストマー被覆有機太陽電池

    Stretchable and waterproof elastomer-coated organic photovoltaics for washable electronic textile applications

    doi: 10.1038/s41560-017-0001-3

    有機太陽電池は、薄くて曲げ伸ばしが可能なものにすることができる。今回甚野裕明たちは、水と洗剤で洗濯することもできる柔軟な有機太陽電池デバイスを開発し、将来は布地のような身の回りの品々に取り入れる道筋を開いている。

  • Article: 高ヒドリドイオン伝導をもつナノ結晶窒化チタン膜による水素透過性の発現

    Hydrogen separation by nanocrystalline titanium nitride membranes with high hydride ion conductivity

    doi: 10.1038/s41560-017-0002-2

    混合ガス流から水素を分離できる膜は、燃料電池などのエネルギー用途で使用する高純度水素の生産に重要である。今回著者たちは、ヒドリドイオンの伝導を介した周囲温度での水素分離に、窒化チタンが有望であることを実証している。

  • Article: 中国農村部の家庭のエネルギー消費データを用いた不平等の測定

    Measurement of inequality using household energy consumption data in rural China

    doi: 10.1038/s41560-017-0003-1

    中国の不平等は、世界でも最悪のレベルと位置づけられている。今回、家庭のエネルギー消費データを用いて、バイオマスからエネルギーを得ること、暖房や調理のためのエネルギーの利用、地域内格差が、中国農村部におけるエネルギー消費の不平等の主な原因であることが示された。

  • Article: 天然ガス火力発電のライフサイクルの地表利用要件の解明

    Understanding the life cycle surface land requirements of natural gas-fired electricity

    doi: 10.1038/s41560-017-0004-0

    発電のライフサイクルに対する土地利用要件を解明すれば、さまざまな技術の一貫性のある比較が可能になる。今回Jordaanたちは、高度に分解された経験データを利用して、天然ガス火力発電用の土地利用をロバスト推定する方法を提示している。

  • Article: 核生成と成長の制御による高性能Li-S電池の非カプセル化法

    Non-encapsulation approach for high-performance Li–S batteries through controlled nucleation and growth

    doi: 10.1038/s41560-017-0005-z

    ナノ多孔性炭素による硫黄のカプセル化は、Li–S電池で広く採用されている方法であるが、この方法では硫黄の利用性と容積エネルギー密度が低くなることが多い。今回、炭素の表面積が小さくエネルギーが高い硫黄含有種のための非カプセル化法が報告されている。

  • Article: 世界の水力発電の技術的・経済的可能性に関する高分解能評価

    High-resolution assessment of global technical and economic hydropower potential

    doi: 10.1038/s41560-017-0006-y

    水力発電は、現在利用できる再生可能エネルギーの最大の供給源だが、その潜在的な供給量はまだよくわかっていない。今回Gernaatたちは、380万カ所を超える立地の分析に基づいて、世界の水力発電の技術的・経済的な可能性についての分解能の高い評価を提示している。

2017年9月

  • Perspective: 太陽エネルギーが気候変動を緩和する可能性は過小評価されている

    The underestimated potential of solar energy to mitigate climate change

    doi: 10.1038/nenergy.2017.140

    現在IPCCの報告書であまり取り上げられていないにもかかわらず、太陽光発電が発電に占める割合は大きくなっている。本論文では、太陽光発電の可能性を過小評価することによってシステムの統合方法が最適化されないことと、新興国経済に対する具体的な普及戦略を開発すべきであることを示している。

  • Article: 炭素カソードを安定化させる2種のメディエーターを有するリチウム酸素蓄電池

    A rechargeable lithium–oxygen battery with dual mediators stabilizing the carbon cathode

    doi: 10.1038/nenergy.2017.118

    Li-O2電池の性能は、Li2O2の絶縁性と不溶性によって大きく制限されている。今回著者たちは、2種のメディエーターによって、カソードでの電気化学的反応と溶液からのLi2O2の形成・分解が分離され、炭素カソードの安定化に役立つことを報告している。

  • Article: 安定化リチウム金属アノードをもたらす簡便な界面化学的経路

    A facile surface chemistry route to a stabilized lithium metal anode

    doi: 10.1038/nenergy.2017.119

    Liデンドライトの形成は、Li金属電池開発の大きな障害となっている。今回Nazarたちは、Li系表面合金複合材料のin situ合成によってLi金属を保護する方法を報告し、電池への応用が有望であることを示している。

  • Article: 国家規模での効率的で公正な再生可能エネルギー発電所の空間配置

    Efficient and equitable spatial allocation of renewable power plants at the country scale

    doi: 10.1038/nenergy.2017.124

    再生可能エネルギー技術が急速に普及するにつれて、発電所の最適な空間配置を考慮することがますます重要になっている。このような目的で、Drechslerたちは、さまざまな方法を用いて、ドイツにおける太陽光発電所と風力発電所の最も効率的で公正な配置を解明している。

  • Article: クリーンエネルギーへ移行するためのエネルギー貯蔵の普及と革新

    Energy storage deployment and innovation for the clean energy transition

    doi: 10.1038/nenergy.2017.125

    電力貯蔵は、研究開発と普及政策の双方から恩恵を受けると考えられる。今回、新たな技術の研究開発費の専用プログラムを平行して開発し、安全性を向上し総費用を抑制するとともに、システムの全体的な利益を最大化すべきであることが示された。

  • Article: 水素生成のための自己最適化する表面活性の高い層状金属ジカルコゲナイド触媒

    Self-optimizing, highly surface-active layered metal dichalcogenide catalysts for hydrogen evolution

    doi: 10.1038/nenergy.2017.127

    金属ジカルコゲナイドは、水素生成の有望な電極触媒だが、より活性の高い安定な材料が切望されている。今回著者たちは、H-TaS2H-NbS2には、高いベーサル面活性があり、触媒の形態の変化を通して水素生成サイクルに伴って活性が増大することを実証している。

  • Article: 2D-3Dヘテロ構造ブチルアンモニウム-セシウム-ホルムアミジニウムハロゲン化鉛ペロブスカイトを用いた周囲大気で安定した効率の高い太陽電池

    Efficient ambient-air-stable solar cells with 2D–3D heterostructured butylammonium-caesium-formamidinium lead halide perovskites

    doi: 10.1038/nenergy.2017.135

    ペロブスカイト太陽電池に高い効率と安定性を併せ持たせるため、さまざまな戦略が開発されている。今回Wangたちは、2Dと3Dの混合カチオンと混合ハロゲン化物ペロブスカイト相を混合して安定化効率が最大19.5%の太陽電池を作製し、完全照明と周囲大気の下での安定性を改善している。

  • Article: 空を用いた周囲温度以下への非蒸発式液体冷却

    Sub-ambient non-evaporative fluid cooling with the sky

    doi: 10.1038/nenergy.2017.143

    放射冷却は、大気の透過窓を通して地表から熱を受動的に宇宙に放出し、周囲温度以下への冷却を可能にする。今回Goldsteinたちは、放射冷却を利用して、日中に水を周囲温度より最大5℃冷却できることを示している。これは、70 Wm-2の排熱フラックスに相当する。

  • Article: III–V/Si太陽電池の1 sunでの変換効率を2接合型では32.8%に3接合型では35.9%に高める

    Raising the one-sun conversion efficiency of III–V/Si solar cells to 32.8% for two junctions and 35.9% for three junctions

    doi: 10.1038/nenergy.2017.144

    太陽電池を積み重ねて、同一の空間的フットプリントを保持しながら太陽電池デバイスの効率を高めることができる。今回Essigたちは、シリコン太陽電池の上に1層または2層のIII-V太陽電池を重ねることで、非常に効率の高い2接合型と3接合型の太陽電池を作製している。

  • Analysis: 米国の風力発電と太陽光発電の気候的利益と大気環境的利益

    The climate and air-quality benefits of wind and solar power in the United States

    doi: 10.1038/nenergy.2017.134

    クリーンなエネルギー源は、従来の電力源を減少させることによって環境と健康に対する利益をもたらす。今回Millsteinたちは、米国の風力発電と太陽光発電の普及に関する2007~2015年のデータを解析し、大気汚染、削減貢献、関連若年死の観点からその影響を調べている。

2017年8月

  • Review Article: 極端な温度でのリチウムイオン電池の材料に関する展望

    A materials perspective on Li-ion batteries at extreme temperatures

    doi: 10.1038/nenergy.2017.108

    電池に対する外部変動と内部変動の両方に起因する熱の影響は、電池の性能に大きな悪影響を及ぼす。今回Ajayanたちは、個々の電池部材に対する熱の影響に関する理解の最近の進展について概観している。

  • Article: クロスフロータービンのサイクル内角速度制御

    Intracycle angular velocity control of cross-flow turbines

    doi: 10.1038/nenergy.2017.103

    ありふれた軸流タービンとは異なり、クロスフロータービンは、流れの中にあるタービンの回転軸が流れに対して垂直になっている。本論文では、ブレードの角速度をブレードの位置関数として最適化し、余計な自由度のない制御方式が提案されている。この方式によって、出力が59%増大した。

  • Article: 太陽スペクトルのスマート管理を目的としたエレクトロクロミック・ウィンドウと近紫外太陽電池の組み合せ

    Pairing of near-ultraviolet solar cells with electrochromic windows for smart management of the solar spectrum

    doi: 10.1038/nenergy.2017.104

    スマート・ウィンドウは、建物や車に入る可視光と近赤外光の量を調節するために使用される。今回Davyたちは、可視光や近赤外光の光子を奪い合うことなくエレクトロクロミック・ウィンドウに電力を供給するため、10 cm2まで拡大できる近紫外光で発電する有機太陽電池を開発している。

  • Article: 二次元遷移金属炭化物における超高速偽似容量性エネルギー貯蔵

    Ultra-high-rate pseudocapacitive energy storage in two-dimensional transition metal carbides

    doi: 10.1038/nenergy.2017.105

    酸化還元活性物質を用いた擬似キャパシターは、エネルギー密度は比較的高いが、電源としての能力が低いことが課題となっている。今回著者たちは、二次元遷移金属炭化物が、高い充放電速度で重量キャパシタンス、体積キャパシタンス、面積キャパシタンスが高い値を示すことを報告している。

  • Article: 再生可能エネルギー政策の設計と立案は米国での国民の支持に影響を及ぼす

    Renewable energy policy design and framing influence public support in the United States

    doi: 10.1038/nenergy.2017.107

    再生可能エネルギー政策の法律は、世論の影響を受ける可能性がある。今回、再生可能エネルギー政策の強さと世論は米国各州で相関するが、大多数の国民は、公衆衛生上の利益と雇用創出が強調されなければ、こうした政策を実際に支持しないことが示された。

  • Article: 州レベルの環境規制を取り入れた場合の米国の火力発電の気候変動に対する脆弱性

    Vulnerability of US thermoelectric power generation to climate change when incorporating state-level environmental regulations

    doi: 10.1038/nenergy.2017.109

    気候変動は、将来の水の利用可能性と気温、ひいては冷却に水を使用する火力発電に影響を及ぼす。本論文では、米国の州レベルの環境規制を含むさまざまなシナリオ下で、既存の火力発電の将来の利用可能容量について調べている。

  • Article: 安定した酸素還元用のPt-Pd-Au電解触媒の表面の進化

    Surface evolution of a Pt–Pd–Au electrocatalyst for stable oxygen reduction

    doi: 10.1038/nenergy.2017.111

    コアシェル構造を有する金属合金は、燃料電池の酸素還元反応用の低Pt触媒としての可能性があるが、安定性の低さが課題となっている。今回Liたちは、高分解能顕微鏡法を用いて、Pt-Pd-Au触媒は、表面の原子再配列を経て電気化学的サイクルでの活性が高くなることを見いだしている。

  • Article: 社会技術的な複雑さの中でのデータに基づいた分散型エネルギー資源計画

    Data-driven planning of distributed energy resources amidst socio-technical complexities

    doi: 10.1038/nenergy.2017.112

    分散型エネルギー資源計画では、多くの社会技術的要因を慎重に考慮して最適な設置を行う必要がある。今回Jainたちは、こうした多数の要因を組み込んだモデルを提示し、それを用いてカリフォルニア州の1万人の消費者をサンプルとした費用効率が高い資源を見いだしている。

  • Article: 効率が30%を超える高集光型平面マイクロトラッキング太陽光発電システム

    High-concentration planar microtracking photovoltaic system exceeding 30% efficiency

    doi: 10.1038/nenergy.2017.113

    集光型太陽光発電は高い効率を達成しているが、これまで屋上での使用は実用的でなかった。今回Priceたちは、固定傾斜で全日稼働しピーク効率が30%を超える、3接合太陽電池を用いた平面パネル集光型太陽光発電システムを開発している。

  • Article: 気候変動と欧州連合における水ストレスに対する発電の脆弱性

    Climate change and the vulnerability of electricity generation to water stress in the European Union

    doi: 10.1038/nenergy.2017.114

    気候変動は、火力発電所の冷却水の利用可能性に影響を及ぼし、発電抑制を生じさせる。今回の論文では、気候と水の使用に起因する将来の水の利用可能性の変化が、EUでの発電にどのような影響を及ぼすかをモデル化し、さまざまな適応戦略を評価している。

  • Analysis: 経験率に基づく電気エネルギー貯蔵の将来のコスト

    The future cost of electrical energy storage based on experience rates

    doi: 10.1038/nenergy.2017.110

    電気エネルギー貯蔵は、個人輸送を脱炭素化し、再生可能性が高い電力システムを可能にするのに重要になると予想されている。今回の研究では、11種類の貯蔵技術のデータを分析して将来の価格を予測する経験曲線を作成し、これらの技術の経済競争力に関する実現可能なタイムラインを調べている。

2017年7月

  • Perspective: エネルギー貯蔵のための二次元ヘテロ構造体

    Two-dimensional heterostructures for energy storage

    doi: 10.1038/nenergy.2017.89

    異なる2D材料が交互に積層したヘテロ構造体は、エネルギー用途でますます注目を集めている。今回PomerantsevaとGogotsiは、ヘテロ構造体の開発とエネルギー貯蔵装置におけるヘテロ構造体の実装について、その機会と問題点を検討している。

  • Article: π共役含窒素ヘテロ芳香族分子系有機カソードの可逆的な多電子酸化還元の化学的性質

    Reversible multi-electron redox chemistry of π-conjugated N-containing heteroaromatic molecule-based organic cathodes

    doi: 10.1038/nenergy.2017.74

    有機化合物はリチウムイオン電池の電極材料として利用できるが、分解のしやすさや導電率の低さなどの問題が応用の妨げとなっている。今回著者たちは、この問題に取り組むために、複数の酸化還元部位を持つπ共役キノキサリン系ヘテロ芳香族分子について報告している。

  • Article: デンドライトの成長方向の制御によってLi金属電極を再充電可能にする

    Making Li-metal electrodes rechargeable by controlling the dendrite growth direction

    doi: 10.1038/nenergy.2017.83

    Liデンドライトの成長は、Li金属アノードの電池への応用に固有の課題である。今回著者たちは、Liイオンを固定した機能化ナノカーボンでセパレーターを被覆し、デンドライトの成長方向を調整することによって電池の性能を向上させている。

  • Article: アミン修飾MOFナノ粒子の効率的な分散によるCO2回収を目的とした混合マトリクス膜の選択性の向上

    Enhanced selectivity in mixed matrix membranes for CO2 capture through efficient dispersion of amine-functionalized MOF nanoparticles

    doi: 10.1038/nenergy.2017.86

    混合マトリクス膜は、煙道ガス混合体からCO2を分離することはできるが、透過性を損なうことなく選択性を向上させることは依然として困難である。ナノ粒子アミン修飾金属有機構造体フィルターを用いて、透過性をほとんど損なうことなく選択性を向上させることができる。

  • Article: CuOの原子層修飾によって作製された地球上に豊富に存在する電極触媒を用いたCO2のCOへの太陽光変換

    Solar conversion of CO2 to CO using Earth-abundant electrocatalysts prepared by atomic layer modification of CuO

    doi: 10.1038/nenergy.2017.87

    CO2のCOへの電気化学的還元は、燃料合成経路の1つだが、より安価でより選択性の高い触媒が必要である。今回Schreierたちは、バイポーラー膜と地球に豊富に存在する同一の電極触媒でできた各電極を備えた電解槽を用い、3接合太陽電池を電源としてCOを選択的に生産している。

  • Article: Li–S電池用の高性能で稠密なLi2 S–グラフェンナノカプセルを目的としたCS2中でのリチウムの燃焼

    Burning lithium in CS2 for high-performing compact Li2 S–graphene nanocapsules for Li–S batteries

    doi: 10.1038/nenergy.2017.90

    Li–S電池の商業化では、高性能硫黄カソードの簡便でスケーラブルな製造が難しい。今回著者たちは、単にLi箔をCS2蒸気中で燃焼させるだけというカソード設計の戦略と、これを用いた電池が有望な性能を示すことを報告している。

  • Article: 第四級アンモニウムハロゲン化物アニオンとカチオンを用いたハイブリッドペロブスカイト太陽電池の欠陥の不活性化

    Defect passivation in hybrid perovskite solar cells using quaternary ammonium halide anions and cations

    doi: 10.1038/nenergy.2017.102

    太陽電池での損失は、バルク内や界面での材料の欠陥によって生じる場合がある。今回Zhengたちは、第四級アンモニウムハロゲン化物を用いてさまざまなペロブスカイト吸収体を不活性化し、認証効率が20%を超える太陽電池を作製して、アニオン欠陥とカチオン欠陥の両方が影響を受けることを示唆している。

  • Analysis: 集中型太陽熱発電の経験的に観察された学習率と政策の変化に対するその反応

    Empirically observed learning rates for concentrating solar power and their responses to regime change

    doi: 10.1038/nenergy.2017.94

    蓄熱を伴う集光型太陽熱発電は出力調整可能な再生可能電力となるが、太陽光発電ほど支持されていない。今回、全世界の集光型太陽熱発電プロジェクトに関する研究から、学習率は20%であり、これは政策支援と産業開発が続けば維持されると考えられることがわかった。

2017年6月

  • Article: ブラックシリコン光アノード上のコンフォーマルなTiO2膜を用いた光電気化学効率と安定性の向上

    Enhanced photoelectrochemical efficiency and stability using a conformal TiO2 film on a black silicon photoanode

    doi: 10.1038/nenergy.2017.45

    ナノ構造化ブラックシリコンは、太陽光による水分解用の光電極として利用できるが、表面積が大きいため、電荷再結合が増加し腐食が加速される場合がある。今回著者たちは、コンフォーマルなTiO2薄膜によって、ブラックシリコンの光電流を増やし安定性を向上できることを示している。

  • Article: 出力が変動する再生可能発電のシェアが増大している市場における火力発電所の起動費用

    Start-up costs of thermal power plants in markets with increasing shares of variable renewable generation

    doi: 10.1038/nenergy.2017.50

    出力が変動するエネルギー源のシェアが高くなると、出力調整可能な発電ではさまざまな運転モードが必要になる。今回Schillたちは、ドイツの電力システムにおける風力発電と太陽光発電の増加の影響を調べ、2030年までに起動回数が81%増加する一方で、費用は119%増加することを見いだしている。

  • Article: フラーレン系有機太陽電池の内因的な非放射電圧損失

    Intrinsic non-radiative voltage losses in fullerene-based organic solar cells

    doi: 10.1038/nenergy.2017.53

    有機太陽電池は、開路電圧が低いため変換効率が高くなっていない。今回著者たちは、電子-振動カップリングと非放射再結合の関連性を明らかにして、有機太陽電池の効率の新たな限界を導き出し、最適な光学ギャップを見直している。

  • Article: オペランドX線回折を用いたリチウム‐硫黄電池中のリチウム多硫化物の直接観察

    Direct observation of lithium polysulfides in lithium–sulfur batteries using operando X-ray diffraction

    doi: 10.1038/nenergy.2017.69

    Li-S電池における多硫化物の存在と電池性能は、大きく関連しているが、電池稼働時における多硫化物の形成と発達は十分に解明されていない。今回著者たちは、オペランドX線回折実験を設計し、多硫化物の反応機構を明らかにしている。

  • Article: 電気化学エネルギー変換を目的とする遷移金属基板上での極めて薄いヒドロキシ酸化物膜の安定化

    Stabilization of ultrathin (hydroxy)oxide films on transition metal substrates for electrochemical energy conversion

    doi: 10.1038/nenergy.2017.70

    安定性と活性が高い電解触媒の開発は、重要な課題である。今回著者たちは、シミュレーションとin situ実験を組み合わせ、遷移金属基板上の極めて薄いヒドロキシ酸化物膜の安定性と活性を同時に向上させる際の基礎となる原理を明らかにしている。

  • Article: 個々人に合わせた電子メールは電気自動車所有者の電気料金変更情報の閲覧を促す

    Tailored emails prompt electric vehicle owners to engage with tariff switching information

    doi: 10.1038/nenergy.2017.73

    電気自動車が環境にどのくらい優しいかは、充電に使用される電力によって決まるが、所有者は電力使用がピークとなる時間帯に車を充電する傾向がある。今回、個々人に合わせた電子メールによって、時間帯別電気料金制度の情報の閲覧が増えるが、最大の効果が得られるのは車を購入してから3カ月以内であることが示された。

2017年5月

  • Review Article: 不確実性を公的なエネルギー研究と開発の決定に組み込む

    Integrating uncertainty into public energy research and development decisions

    doi: 10.1038/nenergy.2017.71

    公的資金によるエネルギー技術研究は、低炭素エネルギーへの移行を成功させる上で極めて重要だが、将来が不確実であることは意思決定が難しいということである。今回の概説では、エネルギー技術政策の情報提供における専門家への聞き取り調査、統合的評価モデル、意思決定の枠組みの役割について調べている。

  • Article: 光電変換効率26%超を実現するバックコンタクト型シリコンヘテロ接合太陽電池

    Silicon heterojunction solar cell with interdigitated back contacts for a photoconversion efficiency over 26%

    doi: 10.1038/nenergy.2017.32

    シリコン太陽電池の効率は、ほとんどの太陽光発電パネルの価格に大きな影響を及ぼす。今回、(株)カネカの研究者たちは、相互嵌合バックコンタクト型シリコンヘテロ接合の効率が26.3%に達することを報告し、さらなる開発の指針となる詳細な損失分析を行っている。

  • Article: 高配向セラミックナノワイヤーを用いた複合ポリマー電解質のイオン伝導率の向上

    Enhancing ionic conductivity in composite polymer electrolytes with well-aligned ceramic nanowires

    doi: 10.1038/nenergy.2017.35

    固体電解質の高速イオン伝導性は、次世代の固体電解質系リチウムイオン電池の開発に必須である。今回著者たちは、高配向無機ナノワイヤーを用いた複合ポリマー電解質は、高配向無機ナノワイヤーを用いない電解質よりはるかに大きな伝導率を達成できることを報告している。

  • Article: 非プロトン性リチウム酸素電池の充放電サイクルにおける寄生反応の大きな原因としての一重項酸素生成

    Singlet oxygen generation as a major cause for parasitic reactions during cycling of aprotic lithium–oxygen batteries

    doi: 10.1038/nenergy.2017.36

    Li-O2電池の応用は、電池の充放電サイクルにおける深刻な寄生反応によって妨げられている。今回著者たちは、非常に反応性の高い一重項酸素が充放電中の電解質と炭素電極の劣化の大きな原因であることを示している。

  • Article: スケーラブルな高効率太陽電池のための処理ウィンドウの広いペロブスカイトインク

    Perovskite ink with wide processing window for scalable high-efficiency solar cells

    doi: 10.1038/nenergy.2017.38

    ペロブスカイト系太陽電池の作製方法は、産業的にスケーラブルではないことが多い。今回Yangたちは、研究室規模で標準的なスピンコーティングや、よりスケーラブルで産業的に重要な堆積法であるブレードコーティングによって同様のデバイスを作製するインク剤を開発している。

  • Article: 自立的な太陽光水分解のために光学的界面と反応界面を分離したGaAs光電極の印刷による組み立て

    Printed assemblies of GaAs photoelectrodes with decoupled optical and reactive interfaces for unassisted solar water splitting

    doi: 10.1038/nenergy.2017.43

    III-V族半導体を用いた光電気化学デバイスは、潜在性能は高いが、費用と安定性のために幅広い応用が妨げられている。今回Kangたちは、光学的界面と反応界面を分離したGaAs系光電極を印刷によって組み立て、13.1%という水分解効率を実証している。

  • Article: 量子収率が100%を超える光電気化学水素生成反応のための多重励起子生成

    Multiple exciton generation for photoelectrochemical hydrogen evolution reactions with quantum yields exceeding 100%

    doi: 10.1038/nenergy.2017.52

    多重励起子生成によって、量子ドット型太陽電池の性能が向上することは明らかになっている。今回Yanたちは、これを光誘起水素生成に応用し、PbS量子ドット光電極を用いて100%を超える外部量子効率が得られるシステムを提示している。

  • Article: 水圧破砕によるシェールガスとシェールオイルの採掘に関する米国と英国での知覚リスク、利益、社会的影響についての考察

    Deliberating the perceived risks, benefits, and societal implications of shale gas and oil extraction by hydraulic fracturing in the US and UK

    doi: 10.1038/nenergy.2017.54

    シェールガスとシェールオイルの生産や先行開発は増加しているが、シェール採掘法(『フラッキング』)は反対を受けている。今回、シェール開発に関する説明を受けた上での言説は、米国も英国も同様に、利益に対する疑念やリスクに集中することが示された。

  • Article: 選択領域結晶成長を用いた加工の簡単なバックコンタクト型シリコンヘテロ接合太陽電池

    Simple processing of back-contacted silicon heterojunction solar cells using selective-area crystalline growth

    doi: 10.1038/nenergy.2017.62

    最も効率の高いシリコン太陽電池は、相互嵌合バックコンタクト型シリコンヘテロ接合構造を利用している。今回著者たちは、より簡単な工程によってこの種の電池を作製し、電子接触にバンド間シリコントンネル接合を用いて22%を超える認証効率に到達している。

2017年4月

  • Article: 海水からのウラン抽出を目的とする半波整流交流電流による電気化学的方法

    A half-wave rectified alternating current electrochemical method for uranium extraction from seawater

    doi: 10.1038/nenergy.2017.7

    海に存在する大量のウランは核燃料として利用できる可能性があるが、既存の物理化学的抽出法は容量と除去速度に限界がある。今回著者たちは、電気化学的な抽出技術を用いて、捕集能力と速度が改善されることを実証している。

  • Article: 効率が23.6%で安定性が改善されたモノリシックなペロブスカイト/シリコンタンデム太陽電池

    23.6%-efficient monolithic perovskite/silicon tandem solar cells with improved stability

    doi: 10.1038/nenergy.2017.9

    ペロブスカイト太陽電池は、多接合型デバイスにおいてシリコン太陽光発電を補完することができる。今回著者たちは、モノリシックなペロブスカイト・オン・シリコンデバイスの集光性を最適化し、高温高湿試験に耐えるペロブスカイトデバイスを用いて、認証効率が23.6%で面積が1 cm2のタンデム太陽電池を作製している。

  • Article: 全ペロブスカイトタンデム太陽電池のためのキャリア寿命が長い低バンドギャップヨウ化スズ・鉛混合ペロブスカイト吸収体

    Low-bandgap mixed tin–lead iodide perovskite absorbers with long carrier lifetimes for all-perovskite tandem solar cells

    doi: 10.1038/nenergy.2017.18

    全ペロブスカイトタンデム太陽電池は、ペロブスカイトに固有の製造の容易さを保ちつつ、高い効率が得られる見込みがある。今回Zhaoたちは、認証効率が17%のスズ・鉛ペロブスカイト太陽電池を低バンドギャップ構成要素として集積した、効率が21%のタンデムデバイスについて報告している。

  • Article: CdS/CdOx光触媒を用いた太陽光によるリグノセルロースのH2への改質

    Solar-driven reforming of lignocellulose to H2 with a CdS/CdOx photocatalyst

    doi: 10.1038/nenergy.2017.21

    光改質は、水の還元とバイオマスなどから得られる有機分子の酸化を同時に行うことによってH2を生成できるが、より安価で活性の高い光触媒が必要とされている。今回、CdS/CdOxが、太陽光照射下で未処理リグノセルロース懸濁液からH2を高速に生成することが示された。

  • Article: my2050シナリオ構築ツールを用いたエネルギーの未来に対する一般市民の選好に事例シナリオが及ぼす影響

    Effects of exemplar scenarios on public preferences for energy futures using the my2050 scenario-building tool

    doi: 10.1038/nenergy.2017.27

    エネルギーの未来に関するシナリオは政策決定で利用されているが、それらが一般市民の選好にどう影響するのかはほとんどわかっていない。今回、対話型シナリオ構築ツールに関わることで既存の選好が強まるが、事例シナリオは選択を固定する参照点となることが示された。

  • Article: 反転型メタモルフィック多接合半導体構造を介した太陽光から水素への直接変換

    Direct solar-to-hydrogen conversion via inverted metamorphic multi-junction semiconductor architectures

    doi: 10.1038/nenergy.2017.28

    太陽光による水分解の効率は、多接合半導体構造でバンドギャップを慎重に選択することによって向上できる。今回Youngたちは、浸漬型水分解デバイスの各接合部の独立したバンドギャップ制御を可能にする方法を実証し、16%を超える太陽光から水素への変換効率を実現できた。

  • Article: プラチナ電極での水素生成速度のpH依存性記述子としての界面水の再生成

    Interfacial water reorganization as a pH-dependent descriptor of the hydrogen evolution rate on platinum electrodes

    doi: 10.1038/nenergy.2017.31

    電極触媒作用と水素生成で果たしている役割にもかかわらず、プラチナ上の水素生成反応の完全な解明は依然として困難である。今回、Pt(111)上での水素の吸着と生成に関する詳細な動力学的研究から、水素吸着段階での界面水の再生成の役割が明らかにされている。

  • Article: 米国の省エネ建築物性能表示の有効性

    The effectiveness of US energy efficiency building labels

    doi: 10.1038/nenergy.2017.33

    ビルディングにおけるエネルギーの大量消費に取り組むため、省エネ対策への投資を促進する情報プログラムが導入されてきた。今回、米国の3つのプログラムの有効性を比較した研究から、大幅な省エネが見られたにもかかわらず、小規模や中規模のビルディングでは改善が少なかったことがわかった。

  • Article: ZnO緩衝層を持つ効率が6%の安定したSb2Se3太陽電池

    Stable 6%-efficient Sb2Se3 solar cells with a ZnO buffer layer

    doi: 10.1038/nenergy.2017.46

    薄膜太陽電池デバイスは、有毒な材料や希少な材料に基づいていることが多い。今回Wangたちは、ZnO緩衝層上にSb2Se3配向薄膜を成長させ、認証変換効率が5.9%で、厳しい湿度、温度、光照射下での安定性試験を通る太陽電池を作製している。

  • Article: 1980年代のテネシー峡谷における火力発電と乳幼児の健康に対する原子力発電所の運転停止の影響

    Impacts of nuclear plant shutdown on coal-fired power generation and infant health in the Tennessee Valley in the 1980s

    doi: 10.1038/nenergy.2017.51

    原発事故は世論に多大な反響を生じ、しばしば核開発計画の延期という政策決定が下される。今回、1983年から1986年のテネシー峡谷における原子力発電所の運転停止予期せぬ影響が示され、公衆衛生に有害な結果をもたらしたことが実証されている。

2017年3月

  • Article: 中温作動固体酸化物形燃料電池のための自己組織化動的ペロブスカイト複合カソード

    Self-assembled dynamic perovskite composite cathodes for intermediate temperature solid oxide fuel cells

    doi: 10.1038/nenergy.2016.214

    固体酸化物形燃料電池の電極は、稼働中に安定している必要がある。今回著者たちは、タングステンを置換元素として利用し、ペロブスカイト型酸化物を二相複合体として安定化した。得られた材料は、相の組成を動的に調整して、稼働状態で高い触媒活性を維持した。

  • Article: モデル化とin situ X線散乱によるナノ多孔性炭素スーパーキャパシターにおけるイオンの閉じ込めと脱溶媒和の定量化

    Quantification of ion confinement and desolvation in nanoporous carbon supercapacitors with modelling and in situ X-ray scattering

    doi: 10.1038/nenergy.2016.215

    電気化学的貯蔵システムは複雑であるため、電極と電解質の間のイオンダイナミクスの研究は困難である。今回著者たちは、in situ X線散乱とモンテカルロシミュレーションを組み合わせて、ナノ多孔性炭素スーパーキャパシターにおけるイオンの閉じ込めと脱溶媒和を包括的に解明する方法について報告している。

  • Article: in situ拡散NMR分光法を用いたスーパーキャパシター電極におけるイオンダイナミクスの直接観察

    Direct observation of ion dynamics in supercapacitor electrodes using in situ diffusion NMR spectroscopy

    doi: 10.1038/nenergy.2016.216

    スーパーキャパシター電極におけるイオンダイナミクスを調べるのは困難だが、その性能の最適化に大きく関わっている。今回著者たちは、in situ拡散NMR分光法を開発し、稼働中のスーパーキャパシターにおける電荷貯蔵イオンの拡散を測定し明らかにしている。

  • Article: 燃料の超深度脱硫のためのカリウムtert-ブトキシド/ヒドロシラン系

    A potassium tert-butoxide and hydrosilane system for ultra-deep desulfurization of fuels

    doi: 10.1038/nenergy.2017.8

    炭化水素燃料には、燃料を燃焼させたときに触媒コンバーターを劣化させ有毒な硫黄酸化物を放出する有機硫黄分子が含まれている。今回著者たちは、カリウムtert-ブトキシド/シラン系を用いて、ディーゼル燃料の硫黄濃度を極めて低い水準に低減できることを実証している。

  • Article: パリ協定後の英国の排出量削減目標の見直しによる正味ゼロ排出の達成

    Achieving net-zero emissions through the reframing of UK national targets in the post-Paris Agreement era

    doi: 10.1038/nenergy.2017.24

    パリ協定の世界的な目標を達成するには、ほとんどの政府が現在検討している目標より野心的な目標が必要である。本論文では、英国の長期的な分析に基づいて、正味ゼロ排出の達成に関する課題と、国家の温暖化対策の目標を根本的に再検討する必要性を明らかにしている。

2017年2月

  • Article: 効率の高い安定した水分解用光カソードのための傾斜を伴う触媒的保護層

    A graded catalytic–protective layer for an efficient and stable water-splitting photocathode

    doi: 10.1038/nenergy.2016.192

    太陽光による水分解は極めて腐食性の高い条件で行われることが多く、材料の安定性に関する課題となっている。今回Guたちは、光吸収体の上に傾斜を伴う触媒的保護層を形成することで、効率の高い安定した水素製造用光カソードを実現できることを示している。

  • Article: 高電圧太陽電池用の強発光性ペロブスカイトナノ結晶インク

    Strongly emissive perovskite nanocrystal inks for high-voltage solar cells

    doi: 10.1038/nenergy.2016.194

    ペロブスカイト太陽電池は、性能が優れているにもかかわらず、毒性が低い溶剤を用いた工業的にスケーラブルな開発には、さらなる取り組みが必要である。今回この目標に向けて、室温でのCsPbBr3太陽電池の作製にコロイドナノ粒子インクを利用することが提案されている。

  • Article: 化石燃料由来の全球のライフサイクル温室効果ガス排出量の削減に対するバイオエネルギーの限界

    The limits of bioenergy for mitigating global life-cycle greenhouse gas emissions from fossil fuels

    doi: 10.1038/nenergy.2016.202

    バイオエネルギーは化石燃料の代わりに利用される可能性があるが、温室効果ガス削減におよぼす潜在的な恩恵と限界に関する全球スケールの研究はほとんど行われていない。今回Staplesたちは、土地の利用可能性、地域的な生産量、ライフサイクル排出量をモデル化し、2050年のバイオエネルギーの利用可能性と排出削減量の関連性を調べている。

  • Article: 上部表面と底部表面がヨウ化鉛ペロブスカイトフィルムのキャリア寿命を制限する

    Top and bottom surfaces limit carrier lifetime in lead iodide perovskite films

    doi: 10.1038/nenergy.2016.207

    表面のキャリアダイナミクスが解明されれば、最適な光電子デバイスの設計が可能になる。今回Yangたちは、多結晶ヨウ化鉛ペロブスカイトフィルムの総キャリア寿命を表面再結合が制限していることを見いだしている。これは、結晶粒内や結晶粒間よりも表面での再結合の方が重要であるということである。

  • Article: リチウムイオン電池での正極用のリチウムフリーな遷移金属一酸化物

    Lithium-free transition metal monoxides for positive electrodes in lithium-ion batteries

    doi: 10.1038/nenergy.2016.208

    リチウムイオン電池用の正極材料の特徴は、リチウム元素とリチウムイオン伝導経路である。今回、内在リチウムも伝導チャネルも含まない大容量正極材料用の遷移金属一酸化物が報告されている。

  • Article: 電力事業への依存度を下げるための家庭での太陽エネルギー貯蔵の影響

    The impacts of storing solar energy in the home to reduce reliance on the utility

    doi: 10.1038/nenergy.2017.1

    電気料金構造とネットワーク制約は、家庭で太陽エネルギーを貯蔵し電力事業への依存度を下げる動機となる可能性がある。今回、太陽エネルギーを電力系統に送電するのではなく貯蔵することで、電力消費量だけでなく、CO2、SO2、NOxの排出量も増加する可能性があることが示された。

2017年1月

  • Article: 酸素生成反応用のイリジウム系モデル触媒での表面酸素部位の活性化

    Activation of surface oxygen sites on an iridium-based model catalyst for the oxygen evolution reaction

    doi: 10.1038/nenergy.2016.189

    電極触媒による水の酸化はエネルギー貯蔵技術で重要であるが、まだその機構の理解を深める必要がある。今回Grimaudたちは、モデル酸化物触媒の表面酸素原子が反応の求電子性中心として働くことを示し、触媒表面の劇的な再構成を観察している。

  • Article: 基板構成の高効率逆型半透明平面ペロブスカイト太陽電池

    High-efficiency inverted semi-transparent planar perovskite solar cells in substrate configuration

    doi: 10.1038/nenergy.2016.190

    基板構成で成長させたペロブスカイト太陽電池は、さまざまな課題を克服できれば幅広い用途が開かれると思われる。このような目的で、Fuたちは、開路電圧が最大1.116Vで変換効率が16.1%の逆型半透明平面ペロブスカイト太陽電池を可能にする構造を報告している。

  • Article: 動作中自己再生機能による高安定・耐光腐食性・低バイアス動作の水分解用光アノード

    Ultrastable low-bias water splitting photoanodes via photocorrosion inhibition and in situ catalyst regeneration

    doi: 10.1038/nenergy.2016.191

    光電極を用いた水分解は、太陽エネルギーを燃料に変換する有望な方法だが、光アノードの安定性が問題となることが多い。今回、MoドープBiVO4光触媒が、触媒のin situ再生と光腐食の抑制によって1,000 h にわたって安定して酸素を生成することが示された。

  • Article: ヨウ化鉛メチルアンモニウムペロブスカイトのヨウ素蒸気への暴露による劣化の加速

    Accelerated degradation of methylammonium lead iodide perovskites induced by exposure to iodine vapour

    doi: 10.1038/nenergy.2016.195

    ペロブスカイト系太陽電池の実用化における最大の課題の1つである劣化問題に取り組むために、幅広い研究が行なわれている。今回著者たちは、CH3NH3PbI3などのヨウ素を含むペロブスカイトは、自然に発生するI2によって分解するため本来的に不安定であることを示している。

  • Analysis: ガソリン税と補助金に関する世界的な前進と後退

    Global progress and backsliding on gasoline taxes and subsidies

    doi: 10.1038/nenergy.2016.201

    エネルギー市場の改革は低炭素への移行に取り組むために必要であるが、評価が難しい。今回新たなデータで、ほとんどすべての国のガソリンに対する暗黙の税と補助金を1カ月おきに評価したところ、まちまちな結果が示されたことから、効果的な政策手段を実施することの難しさが浮き彫りとなった。

2016年12月

  • Article: 水溶液と動的平衡状態にあるメチルアンモニウムヨウ化鉛を用いたヨウ化水素酸からの光触媒水素生成

    Photocatalytic hydrogen generation from hydriodic acid using methylammonium lead iodide in dynamic equilibrium with aqueous solution

    doi: 10.1038/nenergy.2016.185

    有機金属ハロゲン化物ペロブスカイト材料は、太陽光発電用途との関連で集中的な研究の対象となっている。今回著者たちは、動的平衡を利用し、メチルアンモニウムヨウ化鉛を用いてHI水溶液から光触媒によって水素を生成している。

  • Article: 電極触媒による酸素生成用の極薄金属有機構造体ナノシート

    Ultrathin metal–organic framework nanosheets for electrocatalytic oxygen evolution

    doi: 10.1038/nenergy.2016.184

    酸素生成反応用の効率の高い電解触媒は、水分解や金属空気電池などの用途に重要であるため、切望されている。今回、低い過電圧でアルカリ媒体から酸素を生成する極薄金属有機構造体が作製された。

  • Article: 正孔輸送層を持たないCsSnI3ペロブスカイト太陽電池の安定性と効率の向上

    Enhanced stability and efficiency in hole-transport-layer-free CsSnI3 perovskite photovoltaics

    doi: 10.1038/nenergy.2016.178

    スズ系太陽電池デバイスは鉛系のデバイスより毒性が低いが、スズの酸化の影響を受けやすいため安定性に深刻な問題がある。今回、SnCl2添加物を含み優れた安定性を示すCsSnI3ペロブスカイト太陽電池が報告されている。

  • Article: 高効率平面構造HC(NH2)2PbI3系ペロブスカイト太陽電池のためのSnO2を用いた電子抽出の増強

    Enhanced electron extraction using SnO2 for high-efficiency planar-structure HC(NH2)2PbI3-based perovskite solar cells

    doi: 10.1038/nenergy.2016.177

    平面構造ペロブスカイト太陽電池は、ヒステリシスを示し、メソ多孔構造のものより効率が低いことが多い。今回Jiangたちは、SnO2電子輸送層を用いると、平面デバイスの性能が向上して、認証効率が19.9%になることと、より低い温度での処理が可能になることを示している。

2016年11月

  • Article: 高度または完全な再生可能電力系統を有する北欧諸国で正味負荷の変動性

    Net load variability in Nordic countries with a highly or fully renewable power system

    doi: 10.1038/nenergy.2016.175

    断続的な再生可能資源が電力に占める割合がますます大きくなっているため、正味負荷の変動性が変化している。今回の論文では、北欧の電力体系について再生可能エネルギーのさまざまな組み合わせをさまざまな時間スケールでモデル化し、最適ミックスが変動の周波数帯にどう依存しているのか示している。

  • Article: 世界の一次産品市場と金融市場におけるバイオ燃料の役割のダイナミクスと進化

    Dynamics and evolution of the role of biofuels in global commodity and financial markets

    doi: 10.1038/nenergy.2016.169

    バイオ燃料価格は、トウモロコシ、サトウキビ、ヤシ油などの関連する一次産品に依存しているが、他の非原料一次産品との関係はあまり調べられていない。今回Filipたちは、33種類の一次産品と資産のデータセットを分析し、ブラジルと米国、欧州のバイオ燃料との関係を調べている。

  • Article: インド農村部の電力供給に対する家庭の満足度に影響をおよぼす要因

    Factors affecting household satisfaction with electricity supply in rural India

    doi: 10.1038/nenergy.2016.170

    電力は社会経済的発展の基本的側面の1つである。今回Urpelainenたちは、インド農村部の8,568世帯を調査し、電力を利用できる平均時間は電力供給に対する家庭の満足度の重要な要因だが、信頼性と電圧安定度はそれほど重要ではないことを見いだしている。

  • Review Article: 核融合原型炉に関する安全性のギャップの特定

    Identification of safety gaps for fusion demonstration reactors

    doi: 10.1038/nenergy.2016.154

    ITERに続く核融合原型炉では、核融合エネルギーの実用化について示す必要がある。初期設計留意点の指針となるべく、今回の概説では、現在の核分裂反応炉、ITER、将来の核融合炉の間で解消すべき安全性のギャップについて調べている。

  • Review Article: ハロゲン化物ぺロブスカイトの欠陥と太陽電池におけるその影響

    Defects in perovskite-halides and their effects in solar cells

    doi: 10.1038/nenergy.2016.149

    ハロゲン化物ペロブスカイト半導体における欠陥物理の解明は、ペロブスカイト太陽電池の性能に対する構造欠陥や化学欠陥の影響を制御するのに不可欠である。今回PetrozzaとBallは、こうした材料の欠陥に関する現在の知見について概説している。

  • Perspective: 商用化できる安定したペロブスカイト太陽電池に向けて

    Towards stable and commercially available perovskite solar cells

    doi: 10.1038/nenergy.2016.152

    ペロブスカイト太陽電池は、既存技術の安価な代替品となりうるものとして登場した。今回Parkたちは、ペロブスカイト太陽電池の商業化戦略について検討している。

  • Article: 低損失で大面積の発光型太陽光集光器を目的とした標準的な窓ガラスへのドクターブレード法による量子ドットの析出

    Doctor-blade deposition of quantum dots onto standard window glass for low-loss large-area luminescent solar concentrators

    doi: 10.1038/nenergy.2016.157

    発光型太陽光集光器は、安価かつ大面積での太陽光の回収に利用でき、建物一体型太陽光発電に有望である。今回Liたちは、シリカ被覆コロイド量子ドットから、内部量子効率が10%を超える数十cmのそうしたデバイスを作製している。

2016年10月

  • Perspective: 気候政策と取り残された埋蔵石油における米国の地政学的な役割

    The role of the US in the geopolitics of climate policy and stranded oil reserves

    doi: 10.1038/nenergy.2016.158

    石油需要と石油やガスの資源基盤の長期的バランスは、技術の飛躍的進歩によって変化すると考えられる。Jaffeによると、米国の主導する低炭素社会へ向けた取り組みと、石油輸出大国の戦略の間の緊張の高まりが、エネルギー市場の特徴になると考えられる。

  • Article: ナノ双晶と非固定化NiSx共触媒を用いた光触媒による水素製造

    Photocatalytic hydrogen production using twinned nanocrystals and an unanchored NiSx co-catalyst

    doi: 10.1038/nenergy.2016.151

    光を用いて水溶液から水素を生成するため、より高効率で貴金属を含まない触媒が求められている。今回Liuたちが高い量子効率を実現するのに用いた系では、Cd0.5Zn0.5S光触媒と、それに固定されていない小さなNiSx粒子からなる共触媒が提案されている。

  • Article: 導電性トモグラフィック原子間力顕微鏡法によって明らかになったCdTe太陽電池の電荷輸送

    Charge transport in CdTe solar cells revealed by conductive tomographic atomic force microscopy

    doi: 10.1038/nenergy.2016.150

    欠陥は光起電力デバイスの性能に影響をおよぼすが、その正確な役割はまだ調べ終わっていない。今回Luriaたちは、稼働中のCdTe太陽電池における電流経路のナノスケール分解能の3Dイメージングを用いて、伝導に寄与する電気的に活性な欠陥を観察している。

  • Article: ピーク効率が7.4%の集光型太陽熱電発電機

    Concentrating solar thermoelectric generators with a peak efficiency of 7.4%

    doi: 10.1038/nenergy.2016.153

    太陽熱電発電機は太陽エネルギーを電気に変換する有望な技術だが、効率は5.2%未満にとどまっていた。今回Kraemerたちは、効率が9.6%の太陽熱電発電機と、それを使った集光型太陽熱電発電システムの効率が7.4%になったことを報告している。

  • Article: ヘテロ接合技術によって作製された効率が18.21%で面積が1 cm2を超えるペロブスカイト太陽電池

    Perovskite solar cells with 18.21% efficiency and area over 1 cm2 fabricated by heterojunction engineering

    doi: 10.1038/nenergy.2016.148

    これまで、逆型ペロブスカイト太陽電池の性能は、通常の構造の電池の性能に後れを取っていた。今回Wuたちは、傾斜ヘテロ接合を有する逆型ペロブスカイト-フラーレン太陽電池を作製し、セル面積が1 cm2の電池で18%を超える認証効率を実現している。

  • Article: 効率が21%を超える太陽電池用のペロブスカイト膜のポリマーテンプレートによる核生成と結晶成長

    Polymer-templated nucleation and crystal growth of perovskite films for solar cells with efficiency greater than 21%

    doi: 10.1038/nenergy.2016.142

    ペロブスカイト太陽電池で高い効率を得るには、ペロブスカイト膜の結晶化過程の制御が非常に重要である。今回Biたちは、ペロブスカイト結晶の核生成と成長の制御にポリ(メタクリル酸メチル)をテンプレートとして用いることを提案し、21.6%の効率を実現している。

  • Article: サハラ以南のアフリカで既存資源に組み込む有利な発電オプションの特定

    Identification of advantageous electricity generation options in sub-Saharan Africa integrating existing resources

    doi: 10.1038/nenergy.2016.140

    開発途上国では、エネルギー利用を向上させる戦略が緊急に必要である。今回Szabóetたちは、ダムや非ハイブリッド発電セット、バイオマスの同時燃焼といった十分に活用されていない既存のエネルギーインフラに依存しているサハラ以南のアフリカで、電力利用を広める方法を提案している。

  • Article: 太陽エネルギーと力学的エネルギーを同時に回収するマイクロケーブル構造化織物

    Micro-cable structured textile for simultaneously harvesting solar and mechanical energy

    doi: 10.1038/nenergy.2016.138

    柔軟な携帯電源による環境発電は、さまざまなデバイスに持続的に電力を供給できる。今回Chenたちは、太陽電池と摩擦電気ナノ発電機を備え、太陽エネルギーと力学的エネルギーを同時に回収できるハイブリッド発電織物について報告している。

  • Analysis: 将来の風力エネルギーのコストに関する専門家への聞き取り調査

    Expert elicitation survey on future wind energy costs

    doi: 10.1038/nenergy.2016.135

    陸上と海上の両方における風力エネルギーの世界的展開が進むかどうかは、将来のコストにかかっている。今回Wiserたちは、2050年までのコスト削減と技術的進歩について、第一線の専門家163人に行った聞き取り調査の結果を報告している。

  • Article: ヘテロ原子ドープグラフェンでの電極触媒水素生成のための活性の起源と触媒の設計原理

    Activity origin and catalyst design principles for electrocatalytic hydrogen evolution on heteroatom-doped graphene

    doi: 10.1038/nenergy.2016.130

    無金属ドープグラフェン材料がエネルギー変換の電極触媒として浮上しているが、その活性はまだ低い。今回Jiaoたちは、水素を生成する触媒活性の起源を調べ、金属を含む基準材料に匹敵する活性を持つ無金属触媒への経路を示唆している。

  • Perspective: エネルギー革新に関する米国立研究所の緊急課題

    The pressing energy innovation challenge of the US National Laboratories

    doi: 10.1038/nenergy.2016.117

    米国立研究所はエネルギー科学と技術の開発に重要な役割を果たし続けると考えられるが、研究所の事業に問題がないわけではない。今回Anadonたちは、研究所が直面している課題について検討し、目標のさらなる達成に役立つ変化を提案している。

2016年9月

  • Perspective: 安定なリチウム金属電池のための電解質と界面の設計原理

    Design principles for electrolytes and interfaces for stable lithium-metal batteries

    doi: 10.1038/nenergy.2016.114

    気金属リチウムアノードを用いる蓄電池の開発は、樹枝状結晶の形成などの課題に直面している。今回著者たちは、樹枝状結晶の増殖防止に関する最近の進展について概説し、リチウム金属電池の電解質と界面の設計原理を検討している。

  • Review Article: 多機能のカソードと電解質を用いたリチウム硫黄電池の進展

    Advances in lithium–sulfur batteries based on multifunctional cathodes and electrolytes

    doi: 10.1038/nenergy.2016.132

    Li–S電池は安価な高エネルギー貯蔵システムであるが、その全潜在能力はまだ実現されていない。今回の概説では、正極と電解質における多硫化物の化学的性質に関する理解の最近の進展について概観し、長寿命の高負荷電池へ向けたアプローチについて検討している。

  • Review Article: リチウム空気電池を支える機構に関する理解の進展

    Advances in understanding mechanisms underpinning lithium–air batteries

    doi: 10.1038/nenergy.2016.128

    リチウム空気電池は、高いエネルギー貯蔵能力が得られる見込みが大いにあるが、その実現には非常に大きな困難も伴う。今回の概説では、リチウム空気電池の運用を左右する基礎科学の理解における最近の進展について概観し、酸素電極における反応に注目している。

  • Article: 再生型弾性熱量ヒートポンプ

    A regenerative elastocaloric heat pump

    doi: 10.1038/nenergy.2016.134

    冷暖房は世界のエネルギーの大部分を消費しているが、現在の技術はエネルギー効率が低い。今回Tušekたちは、他の熱量効果を利用した冷却装置やヒートポンプ装置より性能が優れたものとなりうる、能動的再生型弾性熱量ヒートポンプについて報告している。

  • Article: 金属酸化物インターカレーションカソードを用いた高容量で長寿命な水系亜鉛蓄電池

    A high-capacity and long-life aqueous rechargeable zinc battery using a metal oxide intercalation cathode

    doi: 10.1038/nenergy.2016.119

    高性能な正極材料は、水系亜鉛イオン電池の開発に極めて重要である。今回、層状Zn0.25V2O5⋅nH2O系正極における亜鉛イオンの可逆的インタカレーションを利用した電池は、高容量と長期的なサイクル安定性を示すことが報告されている。

  • Article: 高エネルギー密度水系電池のためのハイドレートメルト電解液

    Hydrate-melt electrolytes for high-energy-density aqueous batteries

    doi: 10.1038/nenergy.2016.129

    これまで報告されてきた水系リチウムイオン電池のエネルギー密度は、市販されている非水系リチウムイオン電池よりはるかに低い。今回、スピネル型Li4Ti5O12負極の可逆作動が可能になり、130 Wh kg-1という市販のリチウムイオン電池に匹敵する高いエネルギー密度を示す水系リチウムイオン電池が報告されている。

  • Article: キャリア再結合が減少し曲線因子が77%となる3元ブレンドバルクヘテロ接合型太陽電池の設計

    Designing ternary blend bulk heterojunction solar cells with reduced carrier recombination and a fill factor of 77%

    doi: 10.1038/nenergy.2016.118

    有機太陽電池の光電子工学的性能、特に曲線因子は、キャリア再結合によって制限されることが多い。今回Gaspariniたちは、3元ブレンドに規則性ポリマーを加えることでキャリア再結合が減少し、77%という曲線因子を達成できることを示している。

  • Article: 第四級アンモニウム-重リン酸塩イオン対を用いた柔軟に運用できる燃料電池

    An operationally flexible fuel cell based on quaternary ammonium-biphosphate ion pairs

    doi: 10.1038/nenergy.2016.120

    燃料電池の開発では、集中的な研究が行なわれている。今回著者たちは、第四級アンモニウム-重リン酸塩イオン対を用いたプロトン交換膜燃料電池によって、従来の技術では達成不可能な有望な性能が、さまざまな条件下で得られることを報告している。

  • Article: 集熱を利用する浮体構造物によって可能になる一太陽下での蒸気生成

    Steam generation under one sun enabled by a floating structure with thermal concentration

    doi: 10.1038/nenergy.2016.126

    水の蒸発と蒸気の生成に太陽エネルギーを用いることができるが、それには高価な集光装置が必要となることが多い。今回Niたちは、集光装置を必要とせずに100℃で蒸気を発生させる、集熱を利用した安価な太陽吸熱器を実証している。

  • Article: 米国での自動車を使った個人の移動が幅広く電化する可能性

    Potential for widespread electrification of personal vehicle travel in the United States

    doi: 10.1038/nenergy.2016.112

    電気自動車の普及は個々のドライバーの需要が満たされないと実現しない。今回著者たちは、米国の個人向け自動車のエネルギー消費モデルを示しており、電気自動車の普及可能性の評価が可能になった。

  • Article: 高エネルギーリチウムイオン電池のためのシリコンナノ層に包まれたグラファイトのスケーラブルな合成

    Scalable synthesis of silicon-nanolayer-embedded graphite for high-energy lithium-ion batteries

    doi: 10.1038/nenergy.2016.113

    シリコンは高エネルギー電池の電極としてかねてから知られているが、その商品化は大きな障害に直面している。今回著者たちは、工業用電極密度でサイクル安定性を示す、シリコンナノ層に包まれたグラファイト電極のスケーラブルな合成について報告している。

2016年8月

  • Article: リチウムイオン電池用のアニオン酸化還元ナノリチアカソード

    Anion-redox nanolithia cathodes for Li-ion batteries

    doi: 10.1038/nenergy.2016.111

    気体酸素と結晶酸素の間の大きな相変化は、リチウム空気電池の性能を低下させる。今回、Li2OとCo3O4のナノコンポジットからなるカソードを用いた電池は、ガス発生を全く伴わずに安定したサイクル特性と高いエネルギー密度を示すことが報告されている。

  • Article: 米国南部の小地域の電力需要と電力分配に対する気候変動の影響

    Impacts of climate change on sub-regional electricity demand and distribution in the southern United States

    doi: 10.1038/nenergy.2016.103

    将来の地域的な電力需要は、気候変動と人口移動の影響を受けると思われる。今回Allenetたちは、気温の上昇と人口の変化(極端な気象に応じたものを含む)に関する予測を組み合わせ、2050年までの米国南部の電力需要と変電所容量のマップを作成した。

  • Article: アロキサジン系有機電解質を用いたレドックスフロー電池

    A redox-flow battery with an alloxazine-based organic electrolyte

    doi: 10.1038/nenergy.2016.102

    有機系電解質を用いるレドックスフロー電池には、従来のフロー電池に優る多くの利点がある。今回、アロキサジンを用いた高性能フロー電池が報告されている。アロキサジンは、ビタミンB2の骨格構造に類似した、水中で安定な水溶性のレドックス活性有機分子である。

  • Article: 子供と親の省エネ行動に対するガールスカウトへの行動的介入の影響

    Effects of a behaviour change intervention for Girl Scouts on child and parent energy-saving behaviours

    doi: 10.1038/nenergy.2016.91

    子供を対象とする行動的介入は家族全員に影響を及ぼしうるため、省エネ計画にとって魅力的である。今回Boudetたちは、ガールスカウト団30団体を用いて、家庭での省エネ行動と食品や交通手段に関する省エネ行動に対する介入を試し、省エネを促進させる可能性があることを見いだしている。

  • Article: 磁気テンプレート法による高性能電池電極

    High-performance battery electrodes via magnetic templating

    doi: 10.1038/nenergy.2016.99

    細孔を持つ電極材料は一般に迷宮度が高いが、これは電池性能にとっては有害である。今回、多孔性で迷宮度が低く高容量の電池電極を作成する磁気配列方法が開発されている。

  • Perspective: エネルギーシステムと経済発展における経路依存性

    Path dependence in energy systems and economic development

    doi: 10.1038/nenergy.2016.98

    安価なエネルギーは経済成長を促進するが、それによって経済は特定のエネルギーを大量消費する未来を強いられることになる。今回R Fouquetは、エネルギーシステムの経路依存性は経済に多大な影響を及ぼしてきたことを示し、政府がエネルギー供給に関する選択を行う前に、慎重に考慮されるべきだと主張している。

2016年7月

  • Article: ハイブリッドハロゲン化物ペロブスカイトの単一結晶粒における光起電力効率の結晶面に依存する変動

    Facet-dependent photovoltaic efficiency variations in single grains of hybrid halide perovskite

    doi: 10.1038/nenergy.2016.93

    ハイブリッド有機-無機ペロブスカイトの光起電力特性は局所的な微細構造の影響を受けやすいが、ナノスケールでの定量化が難しい。今回Leblebiciたちは、導電性原子間力顕微鏡を用いて局所的な短絡電流と開路電圧をマッピングし、個々の結晶粒内の不均一性を見いだしている。

  • Article: レート性能の高いリチウムイオン電池のための磁気によって配列されたグラファイト電極

    Magnetically aligned graphite electrodes for high-rate performance Li-ion batteries

    doi: 10.1038/nenergy.2016.97

    リチウムイオン電池の厚い電極における一般的な問題は、イオン輸送の遅さである。今回著者たちは、低磁場を用いる粒子配列法について報告し、配列した厚いグラファイト電極ではリチウム拡散経路が改善され、レート性能が向上することを示している。

  • Article: ナノ多孔性膜を通る熱浸透蒸気輸送による低位熱エネルギーの回収

    Harvesting low-grade heat energy using thermo-osmotic vapour transport through nanoporous membranes

    doi: 10.1038/nenergy.2016.90

    100℃以下の温度の熱源からの熱の回収は大量のエネルギーを供給できるが、現在の技術では実現が難しい。今回Straubたちは、40℃という低温の熱源から発電できる熱浸透エネルギー変換過程を考案している。

  • Article: リチウム硫黄電池のための金属有機構造体を用いたセパレーター

    Metal–organic framework-based separator for lithium–sulfur batteries

    doi: 10.1038/nenergy.2016.94

    リチウム硫黄電池の大きな課題の1つは、電極間でのリチウム多硫化物の望ましくない移動(シャトリング)である。今回著者たちは、シャトル効果を抑制して安定した長期的なサイクル特性を示す、金属有機構造体を用いたセパレーターについて報告している。

  • Article: 駆動力の小さい非フラーレン有機太陽電池における迅速な電荷分離

    Fast charge separation in a non-fullerene organic solar cell with a small driving force

    doi: 10.1038/nenergy.2016.89

    有機太陽電池の効率は、電荷分離の時間スケールに依存しており、大きな駆動力を通して迅速な分離が実現される。今回Liuたちは、非フラーレン有機混合物が、ごく小さな駆動力しか存在しない場合でも迅速な電荷分離と9.5%という効率を示すことを明らかにしている。

  • Article: 用途を組み合わせて定置型電池を配備する社会的コストを抑制する

    Limiting the public cost of stationary battery deployment by combining applications

    doi: 10.1038/nenergy.2016.79

    電池は、断続的な再生可能エネルギーに基づくエネルギーシステムを支えられる見込みがあるが、投資先としての魅力はまだ低い。今回Stephanたちは、技術経済モデルを用いて、電池を複数の定置用途に用いればリターンが増加しリスクが減少することを見いだしている。

  • Article: 高効率CH3 NH3 PbI3ペロブスカイト太陽電池のための自己形成粒界修復層

    Self-formed grain boundary healing layer for highly efficient CH3 NH3 PbI3 perovskite solar cells

    doi: 10.1038/nenergy.2016.81

    薄膜ペロブスカイト太陽電池の粒界は、光電子工学的性能に有害な非放射キャリア再結合の原因となる。今回Sonたちは、前駆体溶液中の過剰なCH3NH3Iを用いて粒界を不活性化し、20.4%という効率を達成する方法を示している。

  • Article: 石炭に偏重した中国の送電網に風力エネルギーを統合する可能性のモデル化

    Modelling the potential for wind energy integration on China’s coal-heavy electricity grid

    doi: 10.1038/nenergy.2016.86

    風力資源からのクリーンエネルギーの生産量増加は、中国が自国の2030年のエネルギーミックス目標を達成し気候変動と闘うのに役立つと考えられる。今回Davidsonたちは、中国での風力発電の可能性をモデル化し、2030年に送電網に統合される可能性があるのは年間2.6 PWhだと推定している。

  • Article: エネルギー市場と炭素排出量に対する石油価格の長期的影響を左右する不確実性の定量化

    Quantifying uncertainties influencing the long-term impacts of oil prices on energy markets and carbon emissions

    doi: 10.1038/nenergy.2016.77

    最近の石油価格の下落は世界のエネルギー市場に多大な影響をもたらし、こうした市場が長期的にどのように発展するかという問題が提起されている。今回の論文では、複数のシナリオを用いてエネルギーと排出量に対する将来のさまざまな石油価格の影響と、それらの影響がどの不確実性に依存しているのかを評価している。

  • Review Article: リチウム系蓄電池のためのナノ材料の期待と課題

    Promises and challenges of nanomaterials for lithium-based rechargeable batteries

    doi: 10.1038/nenergy.2016.71

    ナノ材料の設計は、従来の電池の根本的な問題に取り組む解決策を与える可能性がある。今回Cuiたちは、リチウム系蓄電池におけるナノ材料の使用に関する期待と課題の双方について概説している。

2016年6月

  • Analysis: エネルギー自給の長期的追求と気候政策の比較と相互関係

    Comparison and interactions between the long-term pursuit of energy independence and climate policies

    doi: 10.1038/nenergy.2016.73

    気候政策は、さらなる便益としてエネルギー自給を達成できるとしばしば主張されている。今回Jewellたちは5つのエネルギー経済モデルを用い、その逆は当てはまらないことを明らかにした。すなわち、エネルギー輸入量の制限にかかる費用は気候変動の緩和よりずっと少ないが、排出量を大きく削減できないと思われる。

  • Review Article: より優れたスーパーキャパシターを作製するための効率のよい貯蔵機構

    Efficient storage mechanisms for building better supercapacitors

    doi: 10.1038/nenergy.2016.70

    スーパーキャパシターの開発には、イオン吸着と電荷貯蔵の機構の基本的理解が必要である。今回Salanneたちは、炭素系と酸化物系のスーパーキャパシターの機構を化学的側面と物理的側面の双方から概説している。

  • Article: 先進的なLi–O2電池のための酸化還元メディエーターの合理的設計

    Rational design of redox mediators for advanced Li–O2 batteries

    doi: 10.1038/nenergy.2016.66

    酸化還元メディエーターなどの可溶性触媒によって、Li–O2電池のエネルギー効率を向上できる見込みがある。今回著者たちは、効率的な酸化還元メディエーターを見つけるための設計原理を提案し、こうした新しい触媒の応用を実証している。

  • Analysis: 米国と比較して中国が風力発電の開発で直面する課題

    Challenges faced by China compared with the US in developing wind power

    doi: 10.1038/nenergy.2016.61

    風力発電所の出力抑制やタービンの品質といった複数の要因のために、中国の風力エネルギー生産容量は米国に比べて少なくなっている。著者たちは、中国の風力発電出力を制限しているこうした要因の相対的な重要性を定量化し、政策提言を行っている。

  • Article: 熱によるスペクトル形成を用いて効率を高めた光起電力エネルギー変換

    Enhanced photovoltaic energy conversion using thermally based spectral shaping

    doi: 10.1038/nenergy.2016.68

    光起電力デバイスの太陽光発電能力は、入射光のスペクトルを熱光起電力デバイスで調整することによって改善できる。今回Biermanたちは、そうしたデバイスの1つが6.8%という太陽光–電力変換効率を達成し、太陽電池単独の効率を超えることを示している。

  • Article: 開路電圧が1Vを超え変換効率が17%の単結晶CdTe太陽電池

    Monocrystalline CdTe solar cells with open-circuit voltage over 1 V and efficiency of 17%

    doi: 10.1038/nenergy.2016.67

    CdTe太陽電池は、可能性のある最大変換効率に到達していないが、その理由の1つは、開路電圧の向上が、他の半導体でできた電池に後れを取っていることである。今回Zhaoたちは、開路電圧が最大1.1Vで変換効率が最大17%の単結晶CdTe太陽電池について報告している。

  • Perspective: エネルギー用途の金属ハロゲン化物ペロブスカイト

    Metal halide perovskites for energy applications

    doi: 10.1038/nenergy.2016.48

    有機金属ハロゲン化物ペロブスカイトは、その光電子工学特性のおかげで光起電力への応用に大きな注目を集めている。今回、さまざまなエネルギー関連用途におけるこうした材料の可能性に関する概要が示されている。

2016年5月

  • Perspective: 正義と倫理の問題としてエネルギー決定を見直す

    Energy decisions reframed as justice and ethical concerns

    doi: 10.1038/nenergy.2016.24

    エネルギーに関する意思決定を行う際、消費者や政策立案者は道徳的問題をつい見過ごしてしまうが、それが多大な社会的影響をもたらす場合がある。今回、正義と倫理に基づく考えから、エネルギー問題を見直す枠組みがどのように得られ、意思決定プロセスに質の高い情報を提供できるかについて検討されている。

  • Perspective: 新たなエネルギーシステムへの移行を方向付ける上でユーザーが果たす役割

    The roles of users in shaping transitions to new energy systems

    doi: 10.1038/nenergy.2016.54

    個々の合理的な消費者の意思決定はそれほど容易に単純化できないにもかかわらず、エネルギーシステムに対する現在のアプローチはこうした消費者を頼りにしている。今回、より幅広い移行の一部としての消費者という概念が検討され、システムの変化を形成し成立させるユーザーの類型学が提案されている。

  • Review Article: 家庭と団体による化石燃料消費量を削減する機会とそれに対する洞察

    Opportunities and insights for reducing fossil fuel consumption by households and organizations

    doi: 10.1038/nenergy.2016.43

    必要なエネルギーサービスを提供しつつ炭素排出量削減の公約を満たすということは、化石燃料の消費量を削減するということである。今回、低炭素技術と低消費技術の採用を増やし、家庭や団体での慣行に変化を生じさせることに関する社会科学的洞察が示されている。

  • Article: アニオン吸着機構を介して作られたリチウムイオン電池用の多殻金属酸化物

    Multi-shelled metal oxides prepared via an anion-adsorption mechanism for lithium-ion batteries

    doi: 10.1038/nenergy.2016.50

    リチウムイオン電池への応用を目的として、多殻金属酸化物ナノ構造体の開発に集中的な取り組みがなされている。今回、従来の炭素質テンプレート上でのカチオン吸着とは異なる金属アニオン吸着機構が、酸化バナジウム中空微小球の合成において実証された。この微小球は優れた電池性能を示す。

  • Article: 米国の複数の電力供給地域における送電網の回復力に関する大規模データ解析

    Large-scale data analysis of power grid resilience across multiple US service regions

    doi: 10.1038/nenergy.2016.52

    送電網はハリケーンなどの極端な気象事象中にしばしば故障し、何百万人もの利用者が電気のない状況に取り残される。今回、広範な地理的地域における送電網の運用に関する大規模分析から、こうした事象が、通常運用時に隠れていた脆弱性を悪化させることが明らかになった。

  • Article: 水の酸化を目的とする金担持セリウムドープNiOx触媒

    Gold-supported cerium-doped NiOx catalysts for water oxidation

    doi: 10.1038/nenergy.2016.53

    酸素発生反応のための効率的な触媒、特にアルカリ媒体中の触媒は、さまざまなエネルギー技術に応用できるため非常に期待されている。今回、金担持NiCeOx触媒が、幾何学的効果と電子的効果の相乗効果に起因する優れた触媒活性を有することが示された。

2016年4月

  • Article: 効率の高い光安定性PbS量子ドット太陽電池のための表面不活性化の役割

    The role of surface passivation for efficient and photostable PbS quantum dot solar cells

    doi: 10.1038/nenergy.2016.35

    量子ドット表面の制御によって、より高い効率の量子ドット太陽電池が可能になっている。今回、効率が9.6%の電池の性能と光安定性における、表面不活性化とヒドロキシル配位子抑制の役割が明らかにされた。

  • Review Article: カーボンニュートラルエネルギーサイクルにおける金属有機構造体の役割

    The role of metal–organic frameworks in a carbon-neutral energy cycle

    doi: 10.1038/nenergy.2016.34

    水素、メタン、二酸化炭素といったガスの回収、貯留、変換は、カーボンニュートラルなエネルギー供給において重要な役割を担う可能性がある。本論文では、こうした用途における金属有機構造体(有機リンカーによって結合された金属イオンや金属クラスターの多孔質ネットワーク)の役割を探っている。

  • Article: 硫化物系超イオン伝導体を用いた高出力全固体電池

    High-power all-solid-state batteries using sulfide superionic conductors

    doi: 10.1038/nenergy.2016.30

    全固体電池の開発には、高速リチウム伝導体が必要である。今回著者たちは、極めて高い伝導率をもつリチウム化合物Li9.54Si1.74P1.44S11.7Cl0.3を報告し、この化合物を利用した全固体電池が高い出力密度をもつことを実証している。

  • Perspective: 生産消費者時代のための電力市場の設計

    Electricity market design for the prosumer era

    doi: 10.1038/nenergy.2016.32

    小規模再生可能エネルギーシステムとスマート技術によって、エネルギーの消費者が同時に生産者とサービス提供者になることが可能になっている。本論文では、この「生産消費」現象について調べ、3つの有望な生産消費者市場モデルと将来の実現に向けた問題点を明らかにしている。

  • Article: 科学出版物とそれらがエネルギー研究・開発に及ぼす影響の経済分析

    Economic analysis of scientific publications and implications for energy research and development

    doi: 10.1038/nenergy.2016.20

    エネルギー技術に対する政府の支援は極めて重要だが、下流部門への影響の定量化は困難である。このような目的で、Poppは公的資金によって得られた科学出版物のデータを分析し、資金提供と新規出版物の間のタイムラグを調べ、その結果生じる政策への影響を検討している。

  • Review Article: 集中型太陽光発電のための統合的追尾システム

    Tracking-integrated systems for concentrating photovoltaics

    doi: 10.1038/nenergy.2016.18

    集中型太陽光発電で、全システムを回転させて太陽の動きを追尾することは非現実的であり、商業展開の妨げとなっている。これに対して、この論文で検討されている統合的追尾方式は、安価な屋上太陽光発電により適している。

2016年3月

  • Article: 開路電圧が1Vの壁を破ったCdTe太陽電池

    CdTe solar cells with open-circuit voltage breaking the 1 V barrier

    doi: 10.1038/nenergy.2016.15

    CdTe系太陽電池は、主流のシリコン系デバイスの安価な代替品として有望だが、生じる電圧は900mV以下であることが多い。今回Burstたちは、CdTeを第5族元素でドーピングして、1V以上の回路電圧を達成できることを明らかにした。

  • Review Article: 溶液プロセス太陽電池のためのコロイド量子ドット固体

    Colloidal quantum dot solids for solution-processed solar cells

    doi: 10.1038/nenergy.2016.16

    溶液プロセスで作製したコロイド量子ドットを用いる太陽電池は、従来のデバイスの代替品として有望である。本論文では、量子ドット太陽電池分野の商業化に向けた最近の進展と未解決の課題について論じている。

  • Analysis: 代替燃料のハイプを乗り越えて脱炭素輸送へ

    Moving beyond alternative fuel hype to decarbonize transportation

    doi: 10.1038/nenergy.2016.13

    代替燃料技術は輸送の脱炭素に非常に重要だが、注目される技術は時とともに移り変わってきた。本論文では、こうしたさまざまな技術に対するマスメディア、イノベーション、資金提供のデータを分析し、ハイプ(過度の注目や期待)を乗り越えて技術の採択を支援するのに役立つ行動を取るよう促している。

  • Article: 不均質種結晶成長によるリチウムの選択的析出と安定なカプセル化

    Selective deposition and stable encapsulation of lithium through heterogeneous seeded growth

    doi: 10.1038/nenergy.2016.10

    電気化学サイクルにおける制御できないリチウム析出は、リチウム電池開発の大きな懸案事項である。今回、さまざまな金属基板上でのリチウムの核生成パターンが分析され、さらに中空の炭素球内部のナノシードにリチウムを選択的に析出させられることが示された。

2016年2月

  • Perspective: 再生可能エネルギーに基づく柔軟な電力システムへの気運が高まる

    Momentum is increasing towards a flexible electricity system based on renewables

    doi: 10.1038/nenergy.2015.30

    再生可能エネルギー技術によって、電力システムに多くの変化をもたらすことができるようになっている。本論文では、社会的・経済的・技術的要因のために、世界的なエネルギー政策論議が再生可能エネルギーに基づくより柔軟なシステムに急速に傾いていることを示す。

  • Article: 炭化水素溶剤処理で作製された効率の高い有機太陽電池

    Efficient organic solar cells processed from hydrocarbon solvents

    doi: 10.1038/nenergy.2015.27

    高性能有機太陽電池の作製には、環境に有害な溶剤による処理が必要なことが多い。今回、炭化水素溶剤処理によって、環境によりやさしい方法で比較的高い性能を達成できることが示された。

  • Article: 安定した電池アノードとしてマイクロメートルサイズのシリコン粒子の上にコンフォーマルなグラフェンケージを成長させる

    Growth of conformal graphene cages on micrometre-sized silicon particles as stable battery anodes

    doi: 10.1038/nenergy.2015.29

    マイクロメートルサイズのシリコン粒子は電池用アノード材料として魅力的だが、ナノスケールの粒子よりもさらに構造劣化が生じやすい。今回、微小シリコン粒子の周囲にコンフォーマルに成長させたグラフェンケージが、サイクル安定性を向上させることが示された。

  • Article: ドーパントフリー非対称ヘテロ接触を用いた効率の高いシリコン太陽電池

    Efficient silicon solar cells with dopant-free asymmetric heterocontacts

    doi: 10.1038/nenergy.2015.31

    ドープしたシリコンの接触をシリコン太陽電池に用いると、製造工程のコストが高くなり、さらに複雑になる。今回、アルカリ金属フッ化物と金属酸化物によって実現された、シリコン上のドーパントフリーかつキャリア選択的な界面を利用して、こうした問題を回避できるようになった。

  • Article: オンタリオ州の風力エネルギー論争から得られた教訓

    Lessons learned from Ontario wind energy disputes

    doi: 10.1038/nenergy.2015.28

    オンタリオ州(カナダ)は、風力エネルギー生産を増やすため、2009年からさまざまな政策を導入してきた。本論文では、健康、金銭的な利益、コミュニティーの参加、景観という観点から、風力エネルギー論争に対するこうした政策の影響と意義について検討している。

  • Article: ペロブスカイト太陽電池の熱劣化のin situ観察

    In situ observation of heat-induced degradation of perovskite solar cells

    doi: 10.1038/nenergy.2015.12

    ペロブスカイト太陽電池では、熱劣化が商業化の障害になっている。今回、熱によって生じる構造的変化と化学的変化の機構が、透過電子顕微鏡のin situ測定によって明らかにされた。

  • Article: 光化学系I機能化電極を用いた光-生物電気化学電池の組み立て

    Assembly of photo-bioelectrochemical cells using photosystem I-functionalized electrodes

    doi: 10.1038/nenergy.2015.21

    電極に天然の光化学系と酸化還元酵素を統合して結合させ、光エネルギーを電力に変換するのは困難である。今回、ここうした統合によって、光電流発生効率の高い光-生物電気化学電池が実証された。

  • Article: 耐水性分子によるペロブスカイト薄膜の機能化

    Functionalization of perovskite thin films with moisture-tolerant molecules

    doi: 10.1038/nenergy.2015.16

    有機無機ペロブスカイトは、光起電力デバイスの材料として有望だが、周囲湿度に対する耐性が低い。今回、耐水性分子を用いてペロブスカイトの表面を機能化し、高湿度条件下での性能を安定化できた。

2016年1月

  • Article: 金属有機構造体由来の二機能性酸素電極触媒

    A metal-organic framework-derived bifunctional oxygen electrocatalyst

    doi: 10.1038/nenergy.2015.6

    貴金属は効率の良い酸素電極触媒だが、安定性の低さとコストの高さが欠点である。今回、金属有機構造体由来の窒素ドープ・カーボンナノチューブには、Pt/C触媒に匹敵する活性と耐久性があることが示された。

  • Article: 安全な電池のための迅速で可逆的な熱応答性ポリマースイッチング材料

    Fast and reversible thermoresponsive polymer switching materials for safer batteries

    doi: 10.1038/nenergy.2015.9

    安全性は、リチウムイオン電池開発における重要な課題である。今回、電極に埋め込んだ熱応答性ポリマー複合材料は、過熱時に電池を迅速にシャットダウンするが、正常な状態になると機能を急速に回復させることが示された。

  • Article: ハイブリッドペロブスカイト型太陽電池におけるエネルギーの不規則性と開路電圧の相関

    Correlation of energy disorder and open-circuit voltage in hybrid perovskite solar cells

    doi: 10.1038/nenergy.2015.1

    現在の研究は、太陽放射のエネルギーを変換する太陽電池の効率を高めることに力が注がれている。今回、ペロブスカイト太陽電池の電荷輸送層の構造秩序を改善することで、変換効率が17.1%から19.4%に高まることが示された。

  • Article: 高エネルギーリチウム電池用の階層構造カソード材料における金属偏析

    Metal segregation in hierarchically structured cathode materials for high-energy lithium batteries

    doi: 10.1038/nenergy.2015.4

    先進的な電池では、構成材料の界面特性を慎重に制御する必要がある。今回の研究では、表面再構成に抵抗性を示し、サイクル性能を向上させる階層構造カソード材料が設計された。

  • Article: 南アジアにおける気候変動の緩和とクリーンなこんろの利用の政策的トレードオフ

    Policy trade-offs between climate mitigation and clean cook-stove access in South Asia

    doi: 10.1038/nenergy.2015.10

    世界の多くの人々が固形燃料を調理や暖房にいまだに利用していることから、クリーンな代替燃料を助成するプログラムが策定されている。今回の研究では、気候変動の緩和政策が燃料費に及ぼす影響と、こうした計画の有効性が分析された。

  • Article: 米国における土地利用と化石燃料使用に対する320億ガロンというバイオエネルギー景観の影響

    Impacts of a 32-billion-gallon bioenergy landscape on land and fossil fuel use in the US

    doi: 10.1038/nenergy.2015.5

    バイオ燃料は化石燃料の持続可能な代替燃料となるが、土地利用の大きな変化が必要になる可能性がある。今回の研究では、生態系モデルと経済モデルを組み合わせ、320億ガロンという米国の再生可能燃料基準に対する土地利用配分と温室効果ガス排出量が検討された。

  • Article: リチウムの初期損失を相殺する高容量電池のカソードのプレリチオ化

    High-capacity battery cathode prelithiation to offset initial lithium loss

    doi: 10.1038/nenergy.2015.8

    リチウムイオン電池の初回サイクルでのリチウム損失を抑制するため、集中的な研究が行なわれている。今回、変換材料のナノコンポジットを用いてカソードをプレリチオ化する方法によって、リチウムの初期損失が相殺され、電池性能が向上することが示された。

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