極東極楽 ごくとうごくらく

豊饒なセカンドライフを求め大還暦までの旅日記

光触媒と急速充電器

2023年11月19日 | ネオコンバーテック



彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救ったと伝えら
れる"招き猫"と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え。(戦国時代の軍団編成
の一種で、あらゆる武具を朱塗りにした部隊編のこと)の兜(かぶと)を合体さ
せて生まれたキャラクタ。

 
 
Anytime Anywhere ¥1/kWh era

【再エネ革命渦論 195 アフターコロナ時代 185
技術的特異点でエンドレス・サーフィング

Power Delivery(PD) 対応・小型で高性能な充電器 
通常、充電器battery charger)とは、二次電池を充電するために使用する機器で
化学電池のうち、使用後に外部から電力を供給する事によって逆反応を起こし、
使用する前の状態に復帰する事が可能なものを二次電池と呼び、この操作を二次
電池の充電と呼ぶ。その充電をするための装置のこと。 二次電池の種類ごとに異
なった充電器がある。 その構造はさまざまで、単純な例では、たとえば自動車の
バッテリー用の充電器は、変圧器と整流器と電流計成り立つている。最近のリチ
ウムイオン二次電池用の充電器では、商用電源から充電用の直流電力を作り出す
電源装置と、電池の充電を制御する充電制御回路からな構成されているが、スマ
ートフォン向けの急速充電器市販されている。

また、現在,市販されているEV には2つの充電方法があり、普通充電は,家庭用
電源のコンセントから100Vまたは200Vで充電するもので,EVの電池容量により12
時間~ 24時間程度の充電時間を要する。急速充電は,専用の急速 充電器でEVの
電池に直流で充電する方法で,50kW出力の急速充電器では5分間で40km程度、10
分間で60km 程度の走行分が充電できる(2011年時点)。そもそも「急速充電」の
定義は定まっておらず、適用装置・機種・業種で変わり、そもそも、急速充電と
普通充電は「おもな利用タイミング」が違っている。EVの充電を充電器の設置場
所で分類すると、自宅で行う「家充電」と、外出先で行う「外充電」の2種類に
分けられ、急速充電器には規格があり、代表的な規格は世界で4種類です。この
うち世界96カ国でおよそ5万基2)の充電器が設置されている国際規格が「CHAde
MO
(チャデモ)方式」。このほかの規格としては、中国が主体となっている「
GB/T方式」や欧米主導の「CCS」、テスラ社の独自充電規格「スーパーチャージャ
ー」などがある。日本ではCHAdeMO方式が採用されており、さまざまな充電器メー
カーからCHAdeMO方式に対応している充電器が発売されている。

ところで、ここででは、"RE100エネルギー" を電源として、分散した様々な電気
器機装置・部品(パワーデバイス)に超高性能な急速充電器を接続する実現可能
な持続可能な事業を構想をする。それはさておき、高出力で電力をデバイスに供
給できる充電器。特に、USB Type-CポートUSB PDに対応するさまざまなスマー
トフォンの急速充電に利用できる。

窒化物半導体エピタキシャルウェハとは
窒化物半導体を用いたパワーデバイスは、これからの低炭素社会を支えるグリー
ンデバイスとして期待されている。NTT-ATは窒化物半導体エピタキシャルウエ
ハの製造技術により、省エネルギー化の早期実現に貢献する窒化ガリウム(GaN
)に代表される窒化物半導体は、現在広く用いられているSiパワーデバイスの限
界を超えた高出力、高耐圧、高周波、低損失の動作が可能な次世代パワーデバイ
スとして大きく期待されている。



例えば、シリコン(Si)、サファイア(Al2O3)、シリコンカーバイト(SiC)、
窒化ガリウム(GaN)基板上に結晶成長する技術を有しており、窒化物系に使われ
るすべての基板に対応できます。複数の基板種を用いた開発検討を併行して進め
られ、大切な時間を無駄にしない。 適用例 USB小型急速充電器/ LED街路灯/携
帯基地局用パワーデバイス/ 車載用パワーデバイス/ 家電用パワーデバイス/
耐環境デバイス

電子機器を持ち歩くとなると、どうしても給電・充電が必要です。しかし、機器
ごとに異なるACアダプターを持ち歩くとなると、重いし荷物も多くなってしまう。
通勤や旅行などで、困ったことはありませんか? そんなお悩みを解決するのがNT
T-ATの次世代半導体技術の窒化ガリウム(GaN)エピタキシャルウェハ製FETを搭載
した小型急速充電器。USBポートに対応しており、この1台で、スマートフォン・
タブレット端末・ノートパソコンなどを素早く充電可能。ノートパソコンの充電
には、ノートパソコンが Power Delivery(PD) 対応であることが必要。スイッチ
部にNTT-ATのGaN技術を採用m従来のシリコン充電器に比較しエネルギー効率に優
れ、高出力を維持したまま小型軽量化を実現した。窒化ガリウムに代表される窒化
物半導体は、これからの低炭素社会を支えるグリーンデバイスとしてとして、大
きく期待されている。

【関連特許事例】
特開2020-17551 株式会社エネルギー応用技術研究所 他
【概要】
図1のごとく、急速充電制御手段が備えるパワー半導体23は、サファイア基板
23aと、サファイア基板上に形成された窒化ガリウムパワートランジスタ23
1とを備えており、窒化ガリウムパワートランジスタ231の素子外面には、急
速充電制御手段における電力変換によって生ずる熱を放出させる放熱手段232
が接合されることで、急速充電器を著しく小型化することが可能な蓄電モジュー
ルおよびこの蓄電モジュールを急速充電するための蓄電モジュール急速充電シス
テムを提供する。

図1、本発明の実施の形態1に係わる蓄電モジュールの概要を示す配線図
【符号の説明】 
1 蓄電モジュール 1A 蓄電モジュール(電気自動車用蓄電モジュール) 1B
蓄電モジュール(パーソナルコンピュータ用蓄電モジュール) 1C 蓄電モジュ
ール(スマートフォン用蓄電モジュール) 1D 蓄電モジュール(電動工具用蓄
電モジュール) 1E 蓄電モジュール(携帯用蓄電モジュール) 2A 蓄電モジ
ュール急速充電システム(電気自動車急速充電システム) 2B 蓄電モジュール
急速充電システム(パソコン急速充電システム) 2C 蓄電モジュール急速充電
システム(スマートフォン急速充電システム) 2D 蓄電モジュール急速充電シ
ステム(電動工具急速充電システム) 2E 蓄電モジュール急速充電システム(
携帯用蓄電装置急速充電システム) 2F 蓄電モジュール急速充電システム 10
第1の蓄電手段 20 第1の急速充電制御手段 23 パワー半導体 231 窒化
ガリウムパワートランジスタ 23a サファイア基板 232 放熱手段 26 人
工知能 30 冷却ユニット 40A 電力貯蔵装置(電気自動車の急速充電用電力
貯蔵装置) 40B 電力貯蔵装置(電気機器の急速充電用電力貯蔵装置) 42
第2の蓄電手段 50 車両(電動式移動体) 60 パーソナルコンピュータ(通
信用移動体) 70 スマートフォン(通信用移動体) 80 電動工具 90 電気
機器 90A 空調服

【特許請求範囲】
【請求項1】 第1の蓄電手段と、 電力変換用のパワー半導体を有し、外部から
供給される電力に対して電力変換を行って前記第1の蓄電手段の急速充電を行う
第1の急速充電制御手段と、 を備えた蓄電モジュールであって、 前記パワー半
導体は、サファイア基板と、前記サファイア基板上に形成された窒化ガリウムパ
ワートランジスタとを備え、前記窒化ガリウムパワートランジスタの素子外面に
は、前記第1の急速充電制御手段における電力変換によって生ずる熱を放出させ
る放熱手段が接合されている、蓄電モジュール。
【請求項2】 前記パワー半導体は、分極超接合を採用したパワー半導体である、
請求項1に記載の蓄電モジュール。 【請求項3】 前記放熱手段は、前記窒化ガ
リウムパワートランジスタの素子外面におけるソース領域とドレーン領域の少な
くともいずれかに接続され、前記サファイア基板に対して遠ざかる方向に延びて
いる、請求項1または2に記載の蓄電モジュール。
【請求項4】前記第1の急速充電制御手段は、前記第1の蓄電手段との一体設計
によって前記第1の蓄電手段の充電特性を考慮した急速充電のための電圧および
電流の制御が可能であるように構成されている、請求項1ないし3のいずれか
1項に記載の蓄電モジュール。
【請求項5】 前記第1の蓄電手段は、少なくともリチウムイオン電池と、電気二
重層キャパシタと、リチウムイオンキャパシタのいずれかを含む、請求項1ない
し4のいずれか1項に記載の蓄電モジュール。
【請求項6】 前記第1の急速充電制御手段は、前記第1の蓄電手段の充電履歴に
基づき前記第1の蓄電手段の充電条件を最適に制御する人工知能を有している、
請求項1ないし5のいずれか1項に記載の蓄電モジュール。
【請求項7】 前記第1の蓄電手段と前記第1の急速充電制御手段は、少なくと
も車両を含む電動式移動体または携帯電話器を含む通信用移動体に組込まれるよ
うに構成されている、請求項1ないし6のいずれか1項に記載の蓄電モジュール。
【請求項8】 前記第1の蓄電手段から出力される直流電力の電圧を調整して出
力する電力変換器をさらに備える、請求項1ないし7のいずれか1項に記載の蓄
電モジュール。
【請求項9】 請求項1ないし8のいずれか1項に記載の蓄電モジュールと、前
記蓄電モジュールと電気的に接続可能な第2の蓄電手段を有する電力貯蔵装置で
あって、前記蓄電モジュールが接続された状態では前記第2の蓄電手段から前記
蓄電モジュールへの電力供給が可能なように構成されている電力貯蔵装置と、を
備えた蓄電モジュール急速充電システム。
【請求項10】 前記電力貯蔵装置の前記第2の蓄電手段は、前記第1の蓄電手
段よりも蓄電容量が大であり、前記第2の蓄電手段から出力される直流電力に
よって複数の前記蓄電モジュールを同時に充電することが可能である、請求項9
に記載の蓄電モジュール急速充電システム。
【請求項11】 前記電力貯蔵装置に貯蔵される電力は、再生可能エネルギーに
よって発電された電力である、請求項9または10に記載の蓄電モジュール急速
充電システム。
※ 電源のワイヤレス送受電システムの分散信用によるこの種の事業は「SDGs」
 として全国・世界展開されることが約束されている。



SDGs事業に欠かせないもう1つの新興技術
光バイオ触媒でアンモニアと水素を同時合成 
11月12日、九州大学グループは,従来のシアノバクテリアの生体機能の一部の代
謝系を,光触媒を用いて代替することと,生成したアンモニアの代謝を抑止するこ
とにより,常温,常圧下で窒素と水からアンモニアと水素の合成に成功。

【要点】
1.肥料の合成やグリーン⽔素の輸送媒体としてアンモニアが期待されているが
 アンモニアの 合成時に厳しい反応条件下での合成となり、多くのCO₂の発⽣を
 伴う。⼀⽅で、バイオ触媒 では温和な条件で合成できるが、⽣成速度が遅い。
2.当該研究では⽣体触媒の機能の⼀部を光触媒と電⼦伝達系を組み合わせるこ
 とで、改善し、 光バイオ触媒による常温常圧での窒素と⽔からアンモニアと
 ⽔素の合成に成功した。
3.
今回の成果は、再⽣可能エネルギーの普及に貢献し、カーボンニュートラル
  エネルギー社会の実現に寄与するとともに、⾷糧⽣産に必要不可⽋な肥料の価
  格の低下などに寄与し、持 続可能な社会の実現に貢献できる。

【概要】
アンモニアは肥料や工業原料として広く使われる有用な化学薬品で,近年はグリ
ーン水素の運搬の媒体としても期待されているが,400℃,200気圧以上という高
温,高圧下で,窒素と水素を用いて合成されており,エネルギー多消費のプロセ
スだった。一方で,ニトロゲナーゼという酵素では,常温,常圧下で空気中の窒
素を活性化し,アデノシン三リン酸(ATP)をエネルギー源として水からアンモ
ニアを合成するが,反応速度が非常に遅く,⻑時間の反応を⾏なうことができな
い。今回,無機光触媒としてのチタニア(TiO2)と電子伝達系としてのメチルビ
オロゲン(MV)を用いて,光触媒の光励起で発生した電子を,MVを通してシアノ
バクテリアというバクテリアの細胞内のニトロゲナーゼに直接,伝達することで
大気中の窒素と水から従来の生体システムに比べ82倍という高い速度で,常温,
常圧下において水素とアンモニアの合成を行なうことができることを見出した。


この生成速度は,従来の報告と比べても40倍以上の生成速度になる。さらに,シ
アノバクテリアの培養条件を最適化し,ニトロゲナーゼを含むヘテロシスト細胞
を増加させたことで,比較的,早い反応速度でのアンモニアと水素の合成を実現
することができた。 今回は,シアノバクテリアという生きている細胞内の酵素へ
光触媒で発生した電子を直接,MVの電子伝達系を用いて伝達することで,100時
間以上の長期にわたり反応を行なうことができた。新しいアンモニアと水素の人
工光合成の手法として期待される。

【展望】
今後は,アンモニアの生成速度をさらに向上させることを目的に,他のタイプの
ニトロゲナーゼの応用と長期安定性の向上,電子伝達系の高速化,無機光触媒の
可視光応答化による太陽光エネルギー変換効率の向上などを行なうとしている。
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【⽤語解説】
(※1) ニトロゲナーゼ リゾビウム (Rhizobium) 属(根粒菌)など窒素固定を⾏
う細菌が持っている酵素。⼤気中の窒素をアン モニアに変換する反応を触媒する。
N2 + 8H+ + 8e- + 16 ATP → 2NH3 + H2 + 16ADP + 16Pi 極めて酸素に弱く、酸
素に触れると数分間で不可逆的に失活する。そのため、本酵素を有する⽣物には
それぞれ空気中の酸素からニトロゲナーゼを隔離する機構が⾒られる。
(※2) シアノバクテリア 酸素を発⽣する光合成(酸素発⽣型光合成)を⾏う原核
⽣物。 酸素発⽣型光合成は、植物の光合成と基 本的に同じものである。 シアノ
バクテリアの祖先は30〜25 億年前に地球上に出現し、初めて酸素発⽣ 型光合成
を始めた。
(※3)光触媒 光を照射することにより触媒作⽤を⽰す物質の総称。TiO2 などが
代表的な光触媒で、光により、電荷分 離した電⼦とホールによる還元および酸化
反応を⾏う。
(※4) アンモニア 分⼦式が NH3で表される無機化合物。常圧では無⾊の気体で
特有の強い刺激臭を持つ。 ⽔に良く溶けるため、⽔溶液(アンモニア⽔)として
使⽤されることも多く、化学⼯業では基礎的な窒 素源として重要である。
※ いずれも、研究の中核にあり、具体的な事業プランの構想は後日掲載したい。

歴史の複雑さとは何か

後期19世紀 - 1920:
起源 1920 - 1948:イギリスによるパレスチナの委任統治
「パンとワイン」紛争 パレスチナ分割
1948 - 1967:中東戦争
1967 - 1993:第一次インティファーダ
1993 - 2000:オスロ和平プロセス
2000 - 2005:第二次インティファーダ
2005 - 2008:アッバース時代のはじまり
2008 - 2009:ガザ紛争
2010 - 2017:パレスチナ側の手詰まりと米トランプ政権発足 
2018 - 2021:「繁栄に至る平和」と「アブラハム合意」
2018年1月3日、米国のトランプ大統領はTwitterで「(和平)協議の一番難しい
分のエルサレムを議題から外した。だが、パレスチナ人には和平を協議する意
志が
ない。今後、膨大な支援額を支払う理由などあるだろうか」と、パレスチナ
に対
する報復を示唆した[121]。

1月14日、パレスチナのアッバース大統領はファタハ中央委員会で演説し、「
トラ
ンプ大統領の和平案は『世紀のびんた』だ」と非難した。アラビア語で「合意案」
と「びんた」の発音が似ていることから来た表現で、それほど侮辱的な内容とい
う意味である[122][123]。
1月16日、アメリカ合衆国国務省は、国連パレスチナ難民救済事業機関(UNRWA
に対して1月上旬に支払う予定だった拠出金1億2500万ドル(約138億円)のうち
6500万ドルを凍結すると発表した。国務省のナウアート報道官は「(凍結は)誰
かを罰することを狙ったものではない」「UNRWAの資金が最善の使い方をされて
いるか確認する必要がある」と主張した[124]。
3月、イスラエルのテレビ局『Channel 10 News』によると、サウジアラビアのム
ハンマド皇太子はニューヨークのユダヤ人指導者との会合に出席し、パレスチナ
に対して「(米国の)和平案の受け入れを開始するか、"黙っている "べき」との
見解を示した。また、「過去40年間、パレスチナ指導者は何度も何度も機会を逃
し、与えられたすべての申し出を拒否してきた」と非難し、パレスチナ問題より
もイラン対策の方が緊急の課題であるとの見解を示した[125]。この発言は前年12
月の『ニューヨーク・タイムズ』の報道を裏付ける内容で、アラブの指導者がイス
ラエル寄りに舵を切ったことを示していた[126]。
3月30日、ガザ地区で、パレスチナ難民の帰還を求める大規模なデモが行われた。
数万の群衆がイスラエル軍と衝突し、パレスチナ側は少なくとも16人が殺害され
た。イスラエル軍は、パレスチナ側が先に発砲したと主張した[127]。
4月15日、アラブ連盟は、イスラエルによるエルサレムの首都宣言を「無効で違
法」と批判した。しかし、米国の名指しは避け、具体的な制裁なども決議されな
かった[128]。
5月9日、イスラエル国防軍は「ユダヤ・サマリア[注 9]」に命令1797を布告した[
129]。これは、イスラエル軍が「違法」と判断した新築建造物(未完成または竣
工6ヶ月以内または居住30日以内の建造物)を、従来の司法手続きを省略して、
96時間以内に異議申立が無ければ一方的に破壊できる内容である。軍律自体は、
ユダヤ人入植者も対象となるが、パレスチナ人住民の建築許可が困難な現状で、
パレスチナ人を主要な標的にした内容であると『ハアレツ』のアミラ・ハス記者
は指摘した[130]。
5月14日、米国は在イスラエル大使館をエルサレムに移転した[131]。ガザ地区で
はパレスチナ人による大規模な抗議集会が暴動に発展し、イスラエル軍が発砲し
た。パレスチナ側によると、5月15日時点で55人が殺害され、約2700人が負傷し
た[132]。
5月18日までに、パレスチナ側の死者は61人にのぼり(3月30日 - 5月13日の死者
を含めると、118人)[133]、2014年のガザ侵攻以来、1度の衝突では最多の死者と
なった。パレスチナのアッバース大統領は、「本日またしても、我が民に対する
虐殺が続く」とイスラエルを非難し、3日間の服喪を発表した。国連のフセイン
人権高等弁務官は、「イスラエルの発砲で何十人が死亡し、数百人が負傷したの
は、衝撃的だ」と、「甚だしい人権侵害」を非難した。一方、イスラエルのネタ
ニヤフ首相は「テロ組織ハマスは、イスラエル破壊の意図を宣言し、この目的達
成のため国境フェンス突破を目指して何千人を送り込んでいる。我々は自分たち
の主権と市民を守るため、引き続き断固たる行動をとる」と主張した。米ホワイ
トハウスのラージ・シャー報道官は、「大勢が悲劇的に死亡した責任のすべては
ハマスにある」とイスラエル支持を表明した。クウェートは、国連安保理での調
査を要求したが、米国の反対で採決はできなかった。
6月16日、イスラエル国防軍は、ガザ地区から風船爆弾(正確には「風船焼夷弾」
)を飛ばした集団を攻撃したと発表した。ガザ地区を実効支配するハマースの治
安当局によると、ドローン(小型無人機)の攻撃を受け、2人が負傷した。イスラ
エル南部消防当局によると、発火物を取り付けた風船や凧による火災は、3月30日
以降だけ約300件を超えるという[134]。
8月24日、米国国務省高官によると、トランプ政権はパレスチナへの約2億ドル(
約222億円)の経済支援を撤回し、他の用途に資金を振り向けることを明らかにし
[135]
8月31日、米国のナウアート報道官は、UNRWAへの資金拠出を停止すると発表した。
従来、UNRWA予算の1/3~1/4程度を米国が負担していたが、1月に行った拠出額の
削減に留まらず、それが全く途絶えることになった。ナウアートはUNRWAの運営に
「修復不可能な欠陥」があると指摘し、パレスチナ難民の子供達に対しては「国
連機関を通じない直接支援などを検討する」と表明した。UNRWAは、パレスチナ難
民を、1948年のイスラエル建国当時の難民及びその子孫と定義しており、その数
は2017年1月現在で534万人に上る。米国はこの中から、子孫を難民から外すよう
に主張していた。子孫を外せば、いずれ難民は全員死亡して居なくなるからであ
る。これはイスラエルの意向を反映したものだが、UNRWAは応じていなかった。
UNRWAの予算は当面、EU、日本など約40ヶ国の拠出金の増額で凌ぐことになった。
9月11日、米国国務省は在パレスチナ総代表部の閉鎖を発表した。ジョン・ボル
トン大統領補佐官は、9月10日の講演で「米国は常に、友人で同盟国のイスラエ
ルの側に立つ」「パレスチナがイスラエルとの意味ある直接交渉への一歩を拒否
し続ける限り、総代表部を開くことはない」と主張していた]。
9月12日、国連貿易開発会議(UNCTAD)は、2017年にパレスチナ自治区の失業率
が27%を超え、農業生産も11%減ったとの報告書をまとめた。国際援助の減少やイ
スラエルによる経済封鎖が理由としている。パレスチナの失業率は、世界最悪水
準にあるという。また、ガザ地区では2008年からのガザ侵攻で生産的資本蓄積の
6割が失われ、2014年のガザ侵攻では、残っていた生産的資本の85%が失われた。
世紀の変わり目(2001年)と比較して、実質所得は3割減り、2018年初めの電力
供給は、1日平均2時間であった[142][143]。 一方、この間のイスラエルの経済
成長は順調だった。2000年の第二次インティファーダ勃発当初こそ国内総生産(
GDP)は0.2%pointのマイナス成長を記録したが、2006年のレバノン侵攻、2009年と
2014年の2度のガザ侵攻は、イスラエルの経済に大きな影響は与えず、国内総生産
3-5%point前後の成長を続けた[144][145][146]。治安対策による検問強化など
でパレスチナ人のイスラエルでの就労は減少したが中国などからの出稼ぎ労働者
で補うことができた。他方、パレスチナの対外貿易の8割はイスラエルで占められ
紛争下においてもむしろイスラエルからの輸入は増えた。こうした事情で、イス
ラエルでは経済面においても、パレスチナと和平の必要がなくパレスチナはイス
ラエルに依存せざるを得ないという認識が浸透していった[147]。
2018年の1年間では、パレスチナ側は290人(うち、子供56人)、イスラエル側は14
人(うち、子供0人)が紛争で殺害された[148]。
2019年2月13日 - 2月14日、米国主催でポーランドで中東の安保問題を協議する
閣僚級会議が開催された。主としてイラン包囲網を策したもので、イスラエルと
アラブ諸国が一堂に会する異例の機会となった。パレスチナは「(米国和平案に
よる)パレスチナの大義を終わらせようとする試み」を警戒し、アラブ諸国にボ
イコットか、少なくとも派遣する代表の格下げを呼びかけた[149]。イスラエル首
相府は協議後、アラブ首長国連邦、バーレーン、サウジアラビアの出席者のオフ
レコ発言をYouTubeに公開した。公開は手違いであるとしてすぐに削除されたが、
シリア駐留のイラン軍に対するイスラエルの攻撃を「自衛権の行使」と擁護した
り、イスラエル・パレスチナ問題より、イランをより大きな脅威という前提で、
イスラエルとより近い関係にあるといった発言があった[150][151]。 3月22日
米トランプ大統領はTwitterで 「今こそ米国は、ゴラン高原のイスラエルの主権
を認める時が来た」と表明した。従来は米国を含め、ゴラン高原はシリア領と認
識し、イスラエル領有を公認した国家・政権は存在しなかった
[152][153]。
3月25日、米国は、ゴラン高原をイスラエル領と正式に承認した[154]。
米国・トランプ政権では、2017年11月から、トランプの娘婿であるジャレッド・
クシュナー大統領上級顧問が中心になって、ディナ・ハビブ・パウエル大統領副
補佐官、デービッド・フリードマン駐イスラエル大使らと共に、新たな和平案の
腹案を練っていた[155]。クシュナーらはいずれも親イスラエルで知られ、従っ
てイスラエルに有利な案が取り沙汰された。これまでに報道された和平案の内容
も、それを裏付けるものだった。一方、クシュナーの相談を受けた、元外交官の
アーロン・デービッド・ミラー(英語版)によると、クシュナーは「イスラエル
人とパレスチナ人にも歴史の話をするなといった」と述べ、白紙で一から和平案
を作る考えを示した[156]。
6月25日 - 26日、米国主催でバーレーンで行われた会議「繁栄に向けた和平(繁
栄に至る平和)」で、まず「経済部分」の素案が発表された。パレスチナ・エジ
プト・レバノン・ヨルダンへの約500億ドルの投資を目玉としたが、出資者が誰
になるかは、アラブ諸国の出資に期待するとした。パレスチナ側は「パレスチナ
に国家樹立を諦めさせるための買収劇である」として出席をボイコットした。イ
スラエル側は直接の出席はしなかったが、代わりに民間のビジネスマンを出席さ
せた[157]。 同日、クシュナーは「アルジャジーラ」の取材に応え、トランプ政
権は従来と「異なる」アプローチをしており、その一つがパレスチナの財政的コ
ミットメントの優先だと説いた。また、アラブ諸国は2002年に採択された「アラ
ブ和平イニシアティブ」をパレスチナ問題の基本線としていた。これは原則とし
て、安保理決議242に基づく要求である。しかしクシュナーは、それは不可能だと
主張しイスラエルの立場との妥協をすべきだと主張した。また、エルサレムをイ
スラエルの首都と公認したことを、「主権国家であるイスラエルには、首都を決
める権利がある」と改めて擁護した[158]。
11月4日、ヨルダン川西岸の、150以上のユダヤ人入植地を管理するイェシャ評議
会の次期委員長に、デイビッド・エルハヤニ(ヘブライ語版)が選出された。エ
ルハヤニは「併合の時が来るまでに パレスチナ人によるC地区の乗っ取りを防ぎ
(我々の)インフラ改善要求を、積極的に行う必要がある」と、入植地の早期の
イスラエル併合を主張した[159]。占領地のC地区は本来、パレスチナに移管され
るはずであったが、イスラエルでは固有の領土という認識の元、永続的な支配が
公然と主張されるようになっていた。
11月6日、UNRWAのクレヘンビュール事務局長が、職権濫用の疑いで事実上の辞職
に追い込まれた[160]。 11月18日、米国のマイク・ポンペオ国務長官は記者会見
で、ヨルダン川西岸のイスラエル入植地は、国際法に反しているとは認識しない
との見解を示した。これは従来の政府見解を変更するものであるが、ポンペオは
1981年にレーガン元大統領が示した見解を正当としたと述べた[161]。イスラエル
のネタニヤフ首相は、米国の方針転換を「歴史の過ちを正す」ものだと歓迎した。
PLOのアリカット事務局長は、「世界の安定と安全、平和」を危険にさらすものと
批判した[162]。
12月1日、イスラエルのナフタリ・ベネット国防相は関係当局に ヘブロンの内側
にあるユダヤ人入植地を拡大するよう指示した。このことで、ユダヤ人入植者を
800人から倍増させるとしている[163]。 
via   jp.Wikipedia
                                               この項つづく

※ 兎にも角にも「吐き気をもよおしながら画像(大量殺人)とニュースをこなし
 
理解しようと考えつづけているが...



マルクス解体 プロメテウスの夢とその先
斎藤幸平/ 竹田真登
講談社(2023/10発売)

 資本主義をこえていく、新時代のグランドセオリー! 
 人新世から希望の未来へ向かうための理論。 英国で出版された話題書
  Marx in the Anthropocene(ケンブリッジ大学出版、2023年)、待望の日本語
 版! いまや多くの問題を引き起こしている資本主義への処方箋として、斎
 藤幸平はマルクスという古典からこれからの社会に必要な理論を提示してき
 た。本書は、マルクスの物質代謝論、エコロジー論から、プロメテウス主義
 の批判、未来の希望を託す脱成長コミュニズム論までを精緻に語るこれまで
 の研究の集大成であり、「自由」や「豊かさ」をめぐり21世紀の基盤となる
 新たな議論を提起する書。

目次
第一部 マルクスの環境思想とその忘却
第一章 マルクスの物質代謝論
第二章 マルクスとエンゲルスと環境思想
第三章 ルカーチの物質代謝論と人新世の一元論批判
第二部 人新世の生産力批判
第四章 一元論と自然の非同一性
第五章 ユートピア社会主義の再来と資本の生産力
第三部 脱成長コミュニズムへ
第六章 マルクスと脱成長コミュニズム 
MEGAと1868年以降の大転換
第七章 脱成長コミュニズムと富の潤沢さ
------------------------------------------------------------------------  
 

      第一章 マルクスの物質代謝論 第一章
      物質代謝論と環境危機
  マルクスの環境問題への関心については、マルクス主義者を自称するよう
 な人たちさえも長らく否定的であった。マルクスの社会主義思想は、自然の
 支配を目指す反エコロジー的なプロメテウス主義によって特徴づけられると
 非難されてきたのである。実際、少なからぬ20世紀のマルクス主義者たちも、
 環境保健主義を本質的に反労働者階級的で、上流中産階級のイデオロギーに
 すぎないと考え、さらなる技術革新と経済成長による労働者階級の物質的利
 害の促進を擁護してきたのであった。
  一方、アラル海の環境破壊(綿花栽培等のための泥流により、東北地方と
 同じくらいの面積のあった湖が10分の1にまで干上がり、20世紀最大の環境
 破壊とぃわれる)やチェルノブイリの原発事故に代表されるソ連体制下で生
 じた深刻な環境破壊を前に、環境保護主義者たちは「社会主義」では持続可
 能な社会を構築できないという確信を強めていった。その結果、20世紀後半
 には「赤」(社会主義陣営と「緑」(環境運動陣営の間に重大な対立が生じ
 ることになったのである。
  しかし、21世紀に入り、こうした状況は変わりはじめている。「マルクス
 のエコロジー」への関心が高まりつつあるのだ。ソ進に実在した社会主義体
 制がどれほどの環境破壊を引き起こしたとしても、その崩壊と資本主義の「
 勝利」がもたらしたのは、さらに深刻な惑星規模の環境危機であった。しか
 も環境問題の解決を市場メカニズムに委ねようとするやり方が十分な効果を
 発揮せず、環境危機が深まり続けていることから、マルクス経済学を含めた
 異端派とされるアプローチに関心が集まるようになっているのだ。また、ソ
 連が崩壊し、旧来のマルクス主義のドグマはその影響力を失っている。その
 結果、「党派的論争や分裂的な政治的思誠によって閉ざされることなく、理
 論的・概念的問題を議論できる知的地平と省察の揚が聞かれた」のである。
 マルクス主義の内外におけるこのような状況が、21世紀におけるマルクスの
 エコロジーの「再発見」をもたらしたのだ(第一節)。
  この再発見への道を固めたのは、ハンガリーのマルクス主義者メサーロシ
 ュ・イシュトヴアンの「社会的物質代謝」論であった。『資本を超えて』や
 『社会的制御の必要性』で展開されたメサーロシュの物質代謝論を検討する
 ことで、マルクスの環境思想の中心概念である「物質代謝の亀裂」を「経済
 学批判」との関連で、展開できるようになるだろう(第二節)。こうした作
 業を経れば、「物質代謝の亀裂」を三つの異なる次元に分類し、資本主義が
 引き起こす問題を多角的に分析できるようになる(第三節)。また、亀裂の
 三次元に対応する形で、物質代謝の亀裂を転嫁するやり方に九二つの次元か
 おることが判明するだろう。この転嫁のかかげで、資本は経済危機や環境危
 機に直面しても、危機からの回復力を弾力的に発揮することができるのであ
 る。
  しかし、「亀裂の転嫁」は、資本主義的蓄積の根深い矛盾を決して解決す
 ることはできない。むしろ、転嫁は新たな問題を生み出し、より広範な規模
 で矛盾を激化させるだけである(第四節)。そして、これこそ口-ザ・ルク
 センブルクが『資本蓄積論』(1913年)で問題視していた資本の限界であり、
 実際、彼女は物質代謝概念を使って、グローバルな不等価交換を分析したの
 だった。
  興味深いことに、その際、ルクセンブルクはマルクスを批判しながら、こ
 の概念を導入している。けれども、実は、彼女の物質代謝論はマルクス自身
 の理解と重なるところが多いのだ。その意味でルクセンブルクの批判は、マ
 ルクスの物質代謝論が20世紀初頭にはすでに歪めらられていた事実を示唆し
 ており、この概念がその後忘却されていく未来をすでに暗示しているのであ
 る。

    第-接 「マルクスのエコロジヽ-」の抑圧
  1970年代以降、マルクスの「プロメテウス的態度」は、繰り返し非難
 されてきた。「世界に対するマルクスの態度は、常にそのプロメテウス的推
 進力を保持し、人間が自然を征服することを称賛していた」(潔斎竃と言と
 いうのである。こうした批判にはマルクス主義に精通する研究者たちも同調
 していた。例えば、マルクス主義の歴史に詳しいレシェク・コワコフスキは、
 「マルクスのプロメテウス主義における典型的な特徴は、自然的なものへの
 関心の欠如である」と述べている。コワコフスキのような批判者たちに言わ
 
せれば、マルクスは自然の限界を無視し、技術による  自然の支配を追求し
  ていた。マルクスは「技術の産業的体系と人間の自然に対する支配のプロジ
  ェクトに対して、およそ無批判であった」というのである。
   さらに、賛本主義のもとでの生産力の発展こそが人類解放のための物質的
  基盤を提供するという、「史的唯物論」の楽観的想定も問題視された。環境
  保護主義者たちは、現存社会主義のもとで起こった深刻な環境破壊を理由に、
 マルクスの「「生産力主義的」「プロメテウス的」歴史観」はまったく受け
 入れられるものではないと非難したのだ。当然のことながら、ソ連の崩壊は、
 マルクスヘの批判の声を増幅しただけだった。
  結果として、マルクスが「生産力主義」だというイメージは今日でも広く
 残ったままである。ジェイムソンは、「マルクス自身が技術により合理化さ
 れた未来に対して情熱的に肩入れしていた」と指摘する。ジェイムソンがそ
 うした肩入れをむしろ肯定しているのに対して、アクセル・ホネットは、マ
 ルクス主義が「自然支k Naturbeherrschung」を求めて生産力が単線的に発展
 することを前提する「技術決定論」である点を非難している。
  また、「生産力主義」のせいで、マルクス主義において環境の問題が周縁
 化されてきたのも必然だと、ナンシー・フレイザーは考える。彼女によれば、
 「写ルクスの思想は〕資本主義社会における不平等を構造化する原理・軸と
 してのジェンダー、環境、政治的力を体系的に考えることができない利害や
 前提として考えることができないのは言うまでもない」。スヴェン目エリッ
 ク・リードマンも、マルクスの伝記のなかで、彼は「現代的な意味で環境問
 題を意識した人物」ではなかったと結論づけたのだった。ただ、幸いなこと
 に、このような見解がすべてではない。リードマンらの消極的評価の対極に
 あるのが、『マンスリー・レビュー』のポール・バーケットとジョン・ベラ
 ミー・フオスターや、『資本主義自然社会主義』のジェームズ・オコナーや
 ジョエル・コヴェルミシェル・レヴィらによる議論である。この2つのジャ
 ーナルは、それぞれ「物質代謝の亀裂」と「資本主義の第二の矛盾」という
 概念を軸として、マルクス主義のアプローチが環境危機を資本主義的生産様
 式の矛盾の現れとして理解するために有用であることを説得的に示したので
 ある。
  とりわけ、フォスターとバーケットの研究は、マルクスがまさに「現代的
 な意味で環境を意識した人物」であった事実をはっきりと論証した点で、一
 般に高い評価が与えられている。具体的には、ドイツの化学者ユストウス・
 フォン・リービッヒが『農芸化学』(1862年)で展開した掠奪農衆論をマル
 クスがどのように受容したかを注意深く分析することによって、マルクスの
 物質代謝論の重要性を明らかにしたのだ。フォスターらによると、マルクス
 は資本主義のもとでの「物質代謝の亀裂」を人間と自然の関係における疎外
  の現れとして把握すると同時に、自然の普遍的な物質代謝における深い裂け
  目を修復するためには、社会的生産の質的転換が必要であることを明示化し
  たのである。フォスターらの研究がなぜ重要かといえば、エコロジーがマル
  クスの資本主義批判の構成要素であると示すことで、マルクスのポスト資本
  主義社会像も「環境社会主義」として再解釈できるようになったからだ。こ
 の「環境社会主義」の構想は、赤と緑の間にある長年の敵対関係の克服に向
 けた大きな希望をもたらした。だからこそ、「物質代謝」概念は一躍、「花
 形概念」として注目されるようになったのである。
  スターらの議論を踏まえると----その有用性や科学的妥当性はひとまず横
 に置くとしても----少なくとも「マルクスのエコロジー」が存在しているこ
 とはもはや明らかである。むしろ、マルクスの環境思想がこれほど長い間無
 視され、否定され続けてきたのが不思議なほどである。ひとまずここでは、
 そのような周縁化か生じた理由の一つを挙げておきたい。
                            この項つづく

 ※ 11月20日。TBS『情熱大陸 経済思想家/齋藤幸平
』が出演していた。感想
   はこれからだ。
  

  風蕭々と碧い時

 

●  今夜の寸評: 酒を断ち一週間。天使の声が聞こえた。彼女が一緒にビールが
         飲みたいと。そこで缶ビール(金麦)を一口飲むことに(笑)・
         禁酒が効いたのか、体調も回復。クイズ番組も、すらすら正解。
         三十代前半の冴えを再現?
 

 

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超高密度ナトリウム固体電池

2023年11月19日 | デジタル革命渦論



彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救ったと伝えら
れる"招き猫"と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え。(戦国時代の軍団編成
の一種で、あらゆる武具を朱塗りにした部隊編のこと)の兜(かぶと)を合体さ
せて生まれたキャラクタ。

 

 
 
Anytime Anywhere ¥1/kWh era

【再エネ革命渦論 194 アフターコロナ時代 185
技術的特異点でエンドレス・サーフィング

シリカガラスの詳細な原子構造を明らかに  
11月16日、日本原子力研究開発機構とAGCは,機械学習を応用してシリカガラス
の原子配列を高精度に再現する原子シミュレーション技術を開発し,これまで謎
とされてきたシリカガラスの詳細な原子構造を明らかにした。
【要点】
1.シリカガラスは光ファイバー、半導体製造、太陽電池など様々な分野で用い
 られ、現代の社会基盤を支える素材として重要な役割を果たしています。しか
 しながら、シリカガラスの原子レベルの構造は物質科学の大きな謎の一つとな
 っていた。
2.そこで、本研究では機械学習を応用した高速・高精度な原子シミュレーショ
 ン手法を用いることで、シリカガラスの原子レベルの詳しい構造を明らかにす
 ることに成功した。
3.そして、一見無秩序に見えるシリカガラスの原子構造に隠れている原子のネ
 ットワーク構造を詳細に調べ、その構造が材料の圧縮に伴って変化する機構を
 解明した。
4.ガラス材料の特性は、原子レベルの構造と密接に関係していることから、今
 回開発した解析手法は、今後の新しいガラス材料の研究開発において欠かせな
 いものになる。

[背景]
ガラスはスマートフォンやタブレット、車のウィンドウなど、私たちが日常的に
使用する数多くの製品に使用され、現代の社会基盤を形作る主要素材の一つと位
置づけられます。しかし、ガラスの詳しい構造については、実験で直接観察する
ことが困難なため、未解明な部分が多くある。なかでも、原子レベルで顕在化す
る中距離の秩序構造は、応用と理論の両方において重要な未解明の問題であり、
多くの研究者が解明にチャレンジ。

本研究で対象としたシリカガラスは、最も代表的なガラス物質の一つとして広く
研究されてkぃた材料。中でも中性子およびX線回折実験において観測される
0.4ナノメートル程度の波長領域に現れる鋭い回析ピークはFSDP(First Sharp
Diffraction Peak
)と呼ばれ、中距離の秩序構造を反映したものと考えられている
が、FSDPを生み出す中距離の秩序構造の詳細については、多くのモデルが提案
されてきたものの、原子配列の立体的配置そのものを中性子回析やX線回析では
直接得ることができないため、どのような原子配列がFSDPを生み出しているのか
を解明することは困難と考えられていた。

[方法]
最新の原子シミュレーション技術である機械学習分子動力学法----原子に働く力
を、人工ニューラルネットワークartificial neural network)を用いて学習する----
を活用し、シリカガラスにおける中距離の秩序構造を原子レベルで解明する研究
を行った。研究対象としたFSDPは、高密度化や熱処理により大きな影響を受ける
ことが知られている。そこで、高密度シリカガラスにおけるFSDPの変化と原子配
置の変化を詳細に解析した。シリカガラスの中距離の秩序構造は、熱的特性や光
学的特性と関連しており、本研究の成果は新しいガラス材料の研究開発に貢献が
期待されている。


図2.低温圧縮と高温圧縮でのシリカガラスの構造因子(実験1[参考文献1]、
実験2[参考文献2])。

【成果】
コンピュータ上に精確なシリカガラスの構造を再現するためには、高精度な原子
シミュレーション手法が必須となる。その手法は、量子力学に基づく第一原理計
があり、計算コストが大きく、扱える原子数も制限があるため、シリカガラス
における中距離の秩序構造を調べる研究には適していない。従って、第一原理計
算の精度を保ち、計算コストを大幅に削減することが必須となる。そこで、高精
度と低計算コストを両立可能な機械学習分子動力学法を採用。機械学習分子動力
学法では、原子に働く力を、人工ニューラルネットワーク(※4)を用いて学習す
る。一度学習すれば、機械学習モデルは立ちどころに答えを出力することができ
るため、高速な計算が可能となり、中距離の秩序構造を捉えるのに十分な規模の
原子集団のシミュレーションが可能になる。しかしながら、その計算精度は機械
学習モデルの精度に左右される。

高精度な機械学習モデルを実現に、二酸化ケイ素を対象とする数万通りもの小規
模な第一原理計算を行うことで、人工ニューラルネットワークに学習させる教師
データを作
成。このように構築された機械学習分子動力学法を用いて、二酸化ケ
イ素の各種結晶相、液相、ガラス状態に対する高精度かつ大規模な計算を短時間
でシミュレーション可能となった。圧縮により高密度化されたシリカガラスのFS
DP
を計算の対象とした。シリカガラスにおける中距離の秩序構造を反映するFSDP
は圧縮や熱処理といった高密度化のプロセスに依存して減少または発達すること
が知られている。しかも、シリカガラスの秩序構造は屈折率や光ファイバーの光
損失と深く関連しており、圧縮や熱処理による秩序構造の制御が、新しいガラス
材料の開発に直結する重要課題と考えられている。開発した機械学習分子動力学
法により低温圧縮と高温圧縮による構造の変化を高精度に再現可能であることを
確かめした(図2)。特に、高温圧縮におけるFSDPの発達は、従来の近似的な計
算手法では再現が困難でしたが、本研究によって初めて再現されました(図2(b))。

これまで、FSDPを生み出すシリカガラスにおける中距離の秩序構造の起源に関し
ては、数多くの理論やモデルが提唱されてきた。シリカガラスにおいては、ケイ
素-酸素共有結合によって形成されるネットワーク構造の中で、図3(a)のように、
特定の幅を持った構造が頻繁に現れるのが原因であるという考えが提唱されてい
る。その幅と同程度の波長をもった中性子やX線が強く反射されることで、結果
としてFSDPが観測されるというのが、現在の一つの有力な説明となっている。共
有結合ネットワークは、図3(a)の黄色囲みに示されるような、ケイ素-酸素か
ら構成されるリングを最小単位としています。私たちは、このリングの形状やそ
の配列を解析することにより、ネットワーク構造の中に現れる中距離の秩序構造
がFSDPを生み出す、という説の検証に成功しました。また、高密度シリカガラス
における秩序構造の変化のメカニズムを明らかにするために、圧縮時のリング構
造の変形挙動、特にリングのアスペクト比に注目しました。これは図3(b)の差し
込み図のように、リングの短辺と長辺の比率 l_2/l_3で表される量です。その結
果、低温圧縮では、全てのリングのアスペクト比が変化するのに対し、高温圧縮
では、大きなリングのアスペクト比がより大きく変化して細長くなることが分か
ります(図3(b))。この結果、高温圧縮ではリングの短辺の長さスケールが、
小さなリングから大きなリングまで揃うことになり、リングの幅が均一化するこ
とで、ケイ素-酸素共有結合のネットワーク構造中の周期性がより顕著になり、F
SDPの発達に寄与していることが明らかになった。


図3..(a): シリカガラスの構造因子におけるFSDPとケイ素-酸素の共有結合ネッ
トワーク中に現れる中距離の秩序構造。黄色で囲まれた部分は、ネットワークを
形成する最小単位、すなわちリング構造を示しています。(b): 圧縮に対するリ
ングの変形挙動。
[掲載論文]
Scientific Reports (16 Nopvember 2023)
・“Machine Learning Molecular Dynamics Reveals the Structural Origin of the
 First Sharp Diffraction Peak in High-Density Silica Glasses”
・ Keita Kobayashi,  Masahiko Okumura, Hiroki Nakamura, Mitsuhiro Itakura,
 Masahiko Machida (原子力機構)Shingo Urata (AGC株式会社) Kentaro
 Suzuya (J-PARCセンター)
・DOI:10.1038/s41598-023-44732-0.

------------------------------------------------------------------------

驚異的なエネルギー密度をもつナトリウムイオン電池の創製
2023年11月13日、東京理科大学らの共同研究グループは、ナトリウムイオン電池
やカリウムイオン電池用の新たな負極材料である「ZnO鋳型ハードカーボン(HC-Z
n)」を合成することに成功しました。このHC-Znを負極に使用したナトリウムイ
オン電池は、現行の商用リチウムイオン電池に匹敵するほど高いエネルギー密度
を示した。

[2.結果及び考察]
4.ナノポアテンプレートとしての ZnOの希釈と濃縮
ZnO テンプレートのサイズと分布は、Na貯蔵容量を高めるための重要な要素であ
ると予想される。したがって、追加の炭素源としてグルコース (Glc) を導入し
Zn Gluの追加のテンプレート源として酢酸亜鉛 (Zn(OAc)2) を導入により、ZnO
テンプレートHCの容量に対するテンプレートの希釈と濃縮の影響を調査した。
文献によると、不活性ガス雰囲気下であっても Zn(OAc)2 の熱分解後には ZnO
みが残り、酢酸イオン中の C原子はCO2またはアセトンとして除去される。した
がって、Zn GluZn(OAc)2 の混合物から得られる予熱された前駆体中の ZnO
量は、PRE-Zn中のZnOの量よりも多いことが合理的に予想された。

出発物質は、Glc、Zn、Glu、および Zn(OAc)2を凍結乾燥によって均一に混合する
ことにより調製された (詳細はサポート情報参照)。サンプルはPRE-Zn[x-y-z]、
wPRE-Zn[x-y-z]、または HC-Zn[x-y-z] として指定される。ここで、Glc、Zn Glu、
およびZn(OAc)2の混合モル比は x :yで表される。z、「Zn.」の後に付加される。
比較のために純粋な Zn Glu には凍結乾燥プロセスが採用された。 したがって、
HC-Zn[0-100-0] のサンプル調製条件は、両方とも純粋なZn Glu に由来するにも
かかわらず、HC-Znのサンプル調製条件とはわずかに異なる

未洗浄および洗浄前駆体、ならびに HC の XRD パターンを図 S10 (サポート情
報) に示す。 ZnO回折ピークの強度と幅の変化を除いて、パターンに大きな違い
がなく、HCの合成プロセスは一貫しているように見えた。 図S5(サポート情報)
に示すのと同じ方法で計算した、PRE-Zn[x-y-z]およびwPRE-Zn[x-y-z]ZnOの結
晶子サイズは、表S1(サポート情報)にまとめられている。ナノ細孔のテンプレ
ートとして利用できる ZnO ナノ粒子に由来するブロードな回折ピークを持つシ
ェラー方程式から計算された ZnOの結晶子サイズは、原料の混合比が異なっても
大きな変化はなかった。テンプレートの量が増加しても、HC の STEM-EDS マッ
ピングで証明されるように、ZnOが還元され、生成した Zn金属が後熱処理中に揮
発したため、最終製品であるHCでは Zn残留物はほとんど検出されず。図S11の[0
-75-25] (サポート情報)。 Glc Glu、Zn(OAc)2を100:0:0の割合で混合したサン
プルにはZnが全く含まれていないが、正式には「HC-Zn[100-0-0」と表記される]"
簡単にするために。 図S12 (サポート情報) に示されている PRE-Zn[100-0-0]
よび HC-Zn[100-0-0]XRDパターンは、サンプル中に結晶質 ZnO が存在しな
いことを確認している。

図4aは、Glc、Zn Glu、および Zn(OAc)2 の比率が異なる凍結乾燥混合物から合成
された HCの初期充電および放電曲線を示す。 図 aでは、Zn Glu へのGlcの添加に
よるテンプレートの希釈により、容量が減少した。逆に、25% Zn(OAc)2 を添加
してテンプレートを強化すると、可逆容量が最大 464 mAhg-1 (不可逆的な Na 挿
入がないと仮定した場合の NaC4.8 生成に相当) と91.7 という高い初期クーロン
効率が効果的に向上した。HC-Zn[0-75-25]の場合は%。HC-Zn[0-75-25] のナトリウ
ム化電位は Naめっき電位に近いですが、図S13 (サポート情報) に示すように、
HC-Znおよび以前に報告されたMgOテンプレートHCのそれに匹敵した。



図4
a) Na 半電池における HC-Zn[x-y-z] の初期充放電曲線。 b) Na 半電池における
HC-Zn[0-75-25] のサイクル性能。 c) 原料混合比と対応する HC の比容量との関
係。 d) HC-Zn[x-y-z]のSAXSパターン。 e)Na5/6Ni1/3Fe1/6Mn1/6Ti1/3O2//HC-Z
n[0-75-25]フルセルの充放電曲線。 f) この研究における NIB 間の重量エネル
ギー密度の比較。NIB は 2011 年に参考文献で報告しています。 [3] および
LiFePO4 とグラファイトからなる LIB。 図 4b は、HC-Zn[0-75-25] 電極が 200
サイクルにわたって良好な長期サイクル安定性を示し、200 サイクル後の容量保
持率が初期容量の 93% であったことを示しています。 図 3 に示すように、HC-
Zn (418 mAh g-1) と比較して容量が 48 mAh g-1 増加しても、サイクル性能は
損なわれませんでした。 -1 は近年報告されていますが、[13、14、16、17、49]、
十分なサイクル安定性、高い初期効率 (>90%)、および最小の電位ヒステリシスを
すべて備えた HC に関する報告は他にない。 MgO テンプレート HC を除けば、高
いエネルギー効率を実現します。[15] 実際のフルセル動作には高い初期クーロン
効率が必須の要件であるため[50]、テンプレート合成方法はNIBフルセルのエネ
ルギー密度を高めるのに非常に効果的であると考えられている。

Glc を含む混合物に由来する HC も、単一ピークに満足に適合できない SAXS パ
ターンを示しました。 私たちの分析では、HC-Zn[75-25-0]、HC-Zn、[50-50-0]
、および HC-Zn[25-75-0] のパターンに適合する 2 つのショルダー ピークの仮
定が必要です (「 図 S14a ~ c、サポート情報)。 ただし、Glc フリーの HC-
Zn[0-100-0] および HC-Zn[0-75-25] では、実験データと一致する単一のピーク
が観察されました (図 S14d、e、サポート情報)。 層間距離 d002、擬似黒鉛ド
メイン Lc の結晶子サイズ、XRD データから計算された積層数、細孔サイズ DSA
XS などの HC-Zn[x-y-z] の構造パラメーターは、表 S2 (サポート情報) にまと
められています。 HCに関する私たちの経験と最近の研究によると、高度に無秩
序なフレームワークに加えて、擬似グラファイトドメインの拡張中間層とナノ細
孔を区別するのが難しいため、これらのパラメーターとNa貯蔵容量の間の直接的
な関係を決定することは依然として困難です。 したがって、これらのパラメー
タは互いにほぼ相関しています。[24] ただし、一般的な傾向として、今回の大容
量 HC は次のような特徴を持っています。 1) d002 が大きく、Lc が小さいため
、積層数 n が少ない。 2)SAXSによって観察されるように、それらのサイ
ズ分布は非常に均一であり、平均細孔サイズは比較的大きい。 この傾向は、図
S15 (裏付け情報) に示すように、HC-Zn[25-75-0] および HC-Zn[0-75-25] の集
束イオンビーム処理 (FIB)-STEM 観察によっても裏付けられました。 HC-Zn[25-
75-0] の高倍率 STEM 画像では、約 5 nm のボイド状構造をもつ不均一構造が確
認できますが、HC-Zn[0-75-25] サンプルは緻密な構造をしています。 高い均一
性。 HC-Zn[25-75-0]の STEM 画像で観察される 5 nm スケールの細孔様構造は、
HC-Zn[25] の SAXS パターンの low-q ピークから計算された 4.34 nm の細孔直
径と一致しています。 -75-0] (表 S2、サポート情報を参照)。 したがって、原
料の混合比を最適化し、Na クラスタリングに適したサイズのナノ細孔の均一な
分布を達成することで、ZnOテンプレート カーボンの能力が最大化されると結論
付けています。 この考察は、Na 貯蔵容量を制御する際には平均細孔径よりも細
孔径分布の方が重要であるという Stratford らの最近の議論と一致しています。

負極材料として優れた可逆容量を示すHC-Zn[0-75-25]とNa含有層状遷移酸化物Na5
/6Ni1/3Fe1/6Mn1/6Ti1/3O2からなるNaイオンフルセル 正極材料として [51]、0.
2 vol% 炭酸ビニレンを添加した 1 mol dm-3 Na(PF6)0.8(FSA)0.2/EC:PC (1:1
v/v) 溶液を使用して作製しました。 HC-Zn[0-75-25]の可逆容量は HC-Mgの可逆
容量よりわずかに小さいですが、[50-50-0]参考文献の最適化されたMgOテンプレ
ートHC、[15]のシミュレートされた放電曲線 図S16 (サポート情報) に示すよう
に、完全なセルはほぼ同一です。これは、前者の方が後者よりも優れた初期クー
ロン効率を示すことが部分的に理由です。 NIBの充放電曲線を図 4eに示し、100
サイクルにわたる容量保持率を図 S17a (サポート情報) に示します。 正極質量
に基づいて 113 mAh g-1 (負極質量に基づいて 373 mAh g-1に相当) の比容量が
初期サイクルで実証され、その後の 100 サイクルにわたって満足のいくサイク
ル性能が達成された。 NIBフルセルの放電速度能力は、図 S17b (サポート情報)
に示されています。 容量とセルの分極は、電流率を 0.1 C から 1 Cに増加して
もほとんど変化せず、劣化します。10C の高いレートでも、セルは 0.1C の場合
と比較してその容量の約 76% を保持し、フルセルの堅牢なレート能力を実証し
ました。

研究で製造された NIBセルの放電曲線と重量エネルギー密度、2011年の研究 [3]
の放電曲線と重量エネルギー密度、および LiFePO4 (LFP) とグラファイトから
なる従来の LIB の放電曲線と重量エネルギー密度は、以下に示すように、同等
のテスト条件下で実験的に比較された。 図4f。この研究で作製したNIBのエネル
ギー密度は312Wh kg−1に達した。 この値は、2011年に報告された O3 型層状
NaNi0.5Mn0.5O2//Kureha の HC Na イオンセルの値よりも 1.5 倍大きくこれは
a 金属電極を含まない NIB の最も初期の実証の1つであり広く商品化されてい
るLFP型LIBのエネルギー密度に匹敵する。フルセルの長寿命化やNiフリー高容量
正極などの課題は残るが、大容量かつ初期クーロン効率の高いHC-Zn[0-75-25]材
料の開発に成功した。 これにより、NIB は LIB と同等以上のエネルギー密度を
持つことができる。

5. KIB負極への適用
ZnO テンプレート HC は、KIB の負極としてさらに適用されました。 K 半電池
の充電曲線と放電曲線 (それぞれカリウムの挿入と抽出に対応) を図 5a に示し
ます。 電位変動と可逆性は以前に報告された HC へのカリウム挿入の場合と類
似しているため [6、39、40]、酸化還元活性は可逆的な電気化学的カリウム挿入
によって引き起こされたと考えられます。 これらの ZnO テンプレート HC では、
K セルの比容量は Na セルの比容量と一致する傾向をたどりました。 たとえば
、Na 半電池で最大の容量を示す HC-Zn[0-75-25] は、K 半電池でも 381mAh g-1
という大きな容量を示しました。この可逆容量は、電極を通過するすべての電荷
が K挿入のために消費されると仮定すると、KC5.8 の形成に対応。K 濃度はステ
ージ 1 KC8 の濃度よりも高く、Li 濃度はステージ 1 LiC6 の濃度よりも高かっ
た。 高い K 貯蔵能力と相関する HC の高い Na 貯蔵能力の傾向は、セルロース
[39]、スクロース [6]、およびフェノール樹脂 [40] に由来する従来の HC で一
般的に観察されます。 50 サイクルにわたる HC-Zn[0-75-25] の高い可逆性 (図
5b) は、K 金属のめっき/剥離ではなく、炭素構造への可逆的な K 挿入に起因す
ると考えられる。



図5.
a) K ハーフセルにおける HC-Zn[x-y-z] の初期充放電曲線。 b) K 半電池にお
ける HC-Zn[0-75-25] のサイクル性能。 c) 異なるカリウム化状態におけるHC-
Zn の ex situ SAXS パターン。 d)K2Mn[Fe(CN)6]//HC-Zn[0-75-25]フルセ
ルの充放電曲線。

いくつかのサンプルが、Kセル内のグラファイトの理論容量 (KC8 化学組成の場合
279 mAh g-1) をはるかに超える大きな可逆容量を示したことを考慮すると [52]、
K 貯蔵サイトはかなり高い温度で K 原子を収容できると結論付けるのは合理的
である。これは、K-GIC で通常見られる KC8 の面内配置よりも高い濃度です。
最近の研究では、HC 材料の閉気孔内に準金属 K クラスターが形成される可能性
が示唆されています [53, 54]。アルカリ金属クラスター化に適した閉気孔のサ
イズは、アルカリ金属種に依存することが示唆されています。 Na のクラスタリ
ングには Li の細孔サイズよりも大きな細孔サイズが必要です [26]。 実際、図
S18 裏付
け情報) に示すように、この研究で開発された HC は、Na および K 半電池より
も Li 半電池の方が容量が小さくなっています。 K 挿入のメカニズムを解する
ために、ex situ SAXS 測定が実行されました。 図 5c は、元の状態、カリウム
添加された HC-Zn、および脱カリウム添加された HC-Zn の ex situ }SAXS パタ
ーンを示しています (図 S19、サポート情報の初期充放電曲線を参照)。 未処理
のサンプルと脱カリウム化されたサンプルの同一の SAXS パターンは、K 挿入が
完全に可逆的であることを示しています。 対照的に、カリウム添加サンプルのパ
ターンは、広い q 範囲にわたって散乱強度の減少を示しています。 ナトリウム
添加サンプルのパターン (図 3c) と同様に、ショルダー ピーク強度の減少は、
ナノ細孔と炭素マトリックス間の電子密度コントラストの減少を示していRU

したがって、さまざまな HC の Na と K貯蔵容量の相関関係[6, 39, 40] と ZnO
テンプレート HC。化学量論的な KC8 組成を明らかに超えていTU
。 負極としてグ
ラファイトまたは HC-Zn[0-75-25] を使用した仮想の KIB フルセルのエネルギー
密度の比較を図 S20 (サポート情報) に示しす。 グラファイトとHC-Zn[0-75-25
]の平均脱カポテンシャルはK+/Kに対してそれぞれ0.37と0.41Vであるため、HC-Z
n[0-75-25]は不利な作動電位を持っている。ただし、負極の重量あたりの仮想フ
ルセルのエネルギー密度は、異常に大きい容量のため、HC-Zn[0-75-25]の方がグ
ラファイトよりもはるかに高くなりる。

ZnO テンプレート HC が KIB の負極としてより大きな容量を提供することが判
明したことを考慮すると、1 mol dm-の K2Mn[Fe(CN)6] と HC-Zn[0-75-25] から
なる KIB フルセル 3 K(PF6)0.8(FSA)0.2/EC:PC 溶液[55] + 0.2 vol% ビニレン
カーボネートを、正極と負極に最適な質量比 2.0:1 で製造しました。 充放電曲
線とサイクル性能をそれぞれ図 5d と図 S21 (サポート情報) に示します。
KIB は、プレサイクルなどの電解液と電極の前処理を行わずに、平均放電電圧3.3
V および実質的な比容量 107 mAh (K2Mn[Fe(CN)6] の g)-1 を示した。これらの
結果は、大容量 HC が適切な正極と組み合わせた場合に KIB と互換性があり、KI
B 負極のグラファイトの有望な代替品であることを裏付けています。[56] 新しい
シリーズのテンプレート型多孔質炭素材料は、NIB や KIB などの次世代電池の活
物質としての可能性を秘めており、将来のエネルギーデバイスの電池や酸化還元
系に応じて合理的な設計によって強化される可能性があると考えている。 

3.結論
Na および KIB に適した負極として、大容量、高い初期クーロン効率、低い作動
電位を特徴とする新しい ZnO テンプレート HC が開発されました。 Mg Glu、Zn
Glu、および Ca Glu から誘導される前駆体および HC の体系的な特性評価と電気
化学的評価により、ZnO テンプレート炭素が MgO テンプレート HC に匹敵する有
望な NIB 負極であることが示唆されました。 適切な混合比の Zn GluとZn(OAc)2
の混合物から誘導された ZnO テンプレート HC は、464 mAh g-1 の最大容量を示
しました。 異なる混合比の Glc-Zn Glu-Zn(OAc)2 混合物から得られたさまざま
なサンプルの構造と電気化学的特性に関する包括的な実験に基づいて、最適化さ
れた ZnO テンプレート HC の大容量は、その好ましい細孔サイズと均一性による
ものであると考えられました。 Na クラスタリングの細孔分布。
ZnO テンプレート HC を備えた NIB フルセルは、LFP ベースの LIB に匹敵する
300 Wh kg-1 を超えるエネルギー密度を提供し、Na の重い原子量と高い標準電極
電位に伴う課題を克服します。 Na+/Naの。 さらに、ZnO テンプレートHC では前
例のない大きな K 貯蔵容量も見つかり、プレサイクル処理を行わずにZnOテンプ
レート HC を使用した KIB フルセルの実証に成功しました。 この発見は、HCが
黒鉛の代替として KIB負極の有望な候補であることを証明している。
この研究が
NIBとKIBのエネルギー密度をLIBを超えた新たなレベルに改善するきっかけとな
ることを期待している。

 黒の革命

 
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    風蕭々と碧い時

スモーキン・ブギ 1974年12月5日

 1980年にダウン・タウン・ファイティング・ブギウギ・バンド
1981年12月31日に解散。"日本語ロック"の起点となったキャロルの後をうけ"日
本語ロックブーム"を決定付けたバンド。 1973年に宇崎竜童を中心に結成され同
年12月にメジャー・デビュー。1980年にダウン・タウン・ファイティング・ブギ
ウギ・バンドと改名する。1981年12月31日に解散。


 




 「アズ・タイム・ゴーズ・バイ」(As Time Goes By)は、1931年にハーマン・フ
ップフェルドが、ブロードウェイ・ミュージカル『エブリバディズ・ウェルカム
』(Everybody's Welcome)のために作詞・作曲した曲。この劇中では、フランシ
ス・ウィリアムズ(Frances Williams)が歌っていた。
この曲が有名になったの
は、1942年制作のアメリカ映画『カサブランカ』のテーマ曲として採用されたこ
とによる。映画の中では古い流行歌として取り上げられているが、前述のとおり
、この映画のために作られた曲ではない。映画では印象的なシーンで効果的に使
われ、ドーリー・ウィルソンによって歌われている。ピアノはスタジオ・ピアニ
ストの、ジャン・ヴィンセント・プラマーが演奏している。

●  今夜の寸評: 

 

 

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