エネルギーハーベスティングの設計と応用展開

Recent Design and Application of Energy Harvesting

【第1編　市場】

第1章　エネルギーハーベスティング市場動向　　(竹内敬治)
1　はじめに
2　エネルギーハーベスティングデバイスの市場
2.1　太陽電池デバイス市場
2.2　振動発電デバイス市場
2.3　熱電発電デバイス市場
3　蓄電デバイスの市場
4　電源ICの市場
5　エネルギーハーベスティング応用製品の市場
6　今後の動向

第2章　センサネットワーク概要　　　(桑野博喜)
1　センサネットワークとは
2　無線センサネットワークの構成と進展
3　無線センサネットワークの課題

【第2編　環境発電技術】

第3章　振動発電
1　ポリマー・エレクトレットを用いた環境振動発電　　　(鈴木雄二)
1.1　環境振動発電
1.2　エレクトレット材料と新しい発電用材料の開発
1.3　エレクトレットを用いた環境振動発電器の開発
1.4　結論

2　圧電　　(吉村武、村上修一)
2.1　圧電効果
2.2　圧電式振動発電素子のモデル
2.3　圧電体薄膜
2.4　BiFeO3薄膜を用いた圧電MEMS振動発電素子の試作例

3　逆磁歪振動発電　　(山浦真一)
3.1　はじめに
3.2　磁歪材料の研究動向
3.3　逆磁歪効果について
3.4　逆磁歪振動発電体の構造例
3.5　Fe-Co合金磁歪材料を用いた新規振動発電体の創製
3.6　おわりに

4　カリウムイオンエレクトレット　　(橋口原)
4.1　開発の経緯
4.2　カリウムイオンエレクトレット膜の形成方法
4.3　エレクトレット膜の評価と長期信頼性
4.4　カリウムイオンエレクトレットの応用
4.5　おわりに

5　振動エナジーハーベスティングの広帯域化　　　(増田新)
5.1　はじめに
5.2　最大発電電力と帯域幅のトレードオフ-VEH設計における困難
5.3　非線形振動子によるVEHの広帯域化
5.4　自動振動による最大振幅解の大域的安定化
5.5　プラッキング振動子による低周波振動源からのVEH
5.6　おわりに

第4章　有機系熱電材料　　　(中村雅一)
1　はじめに
2　ゼーベック効果の基礎とフレキシブル熱電変換デバイスのための条件
3　有機系熱電材料の現状概要と有望と考えられる材料群
4　おわりに

第5章　ナノ加工シリコン熱電変換　　(野村政宏)
1　緒言
2　シリコンナノ構造中の熱伝導
3　多結晶シリコンフォノニック結晶熱電変換ナノ材料
4　フォノンの波動性に基づく伝熱制御
5　結言

第6章　焦電効果を利用した熱エネルギーハーべスティング　　　(眞岩宏司)
1　焦電効果　
2　焦電材料の性能指標
3　焦電材料
4　焦電エネルギーハーベスティングの動作
5　焦電エネルギーハーベスティングの素子
6　最後に

第7章　ペロブスカイト太陽電池の特徴とエネルギーハーベストへの応用　　　(宮坂力)
1　有機無機ペロブスカイトを用いる光発電変換
2　ペロブスカイト太陽電池の高効率化開発
3　強誘電物性とイオン移動のもたらす光電効果
4　高感度光センサとしての応用
5　エネルギーハーベストへの応用

第8章　微生物燃料電池　　　(宮原盛雄、渡邉一哉)
1　微生物燃料電池の原理と用途
2　SMFCの特徴
3　SMFCの用途
4　SMFCの設置環境
5　SMFCにおいて発電に関与する微生物
6　今後の展望

第9章　酵素バイオ電池　　　(北隅優希、加納健司)
1　生物の持つエネルギー変換機能
2　酵素機能電極反応
3　メディエータ型酵素電極反応
3.1　酵素・メディエータ固定化層で反応が進行し、濃度分極を無視できる場合
3.2　メディエータの酸化還元電位依存性
4　直接電子移動型酸化還元酵素機能電極反応
5　酵素型バイオ燃料電池
5.1　バイオカソードについて
5.2　バイオアソードについて

第10章　電磁波利用　　(篠原真毅)
1　はじめに
2　身の回りの電波の強度
3　電波受電整流技術
4　最近の電波ハーベスティング研究開発例
5　おわりに

【第3編　デバイス設計と応用技術】

第11章　電源回路の設計　　
1　光発電用昇圧回路・MPPT　 (松本聡)
1.1　はじめに
1.1.1　太陽電池セル
1.1.2 太陽電池モジュール
1.1.3　太陽電池の動作
1.1.4　エネルギーハーベスティング用太陽電池モジュールの要求性能
1.1.5　部分日陰
1.2　エネルギーハーベスティング用太陽電池モジュールの開発例
1.3　まとめ

2　熱電発電用昇圧回路　　(高宮真)
2.1　はじめに
2.2　 熱電発電用昇圧回路の評価項目
2.3　熱電発電用昇圧回路の動作原理と設計指針
2.4　最新の熱電発電用昇圧回路のレビュー
2.5　熱電発電用昇圧回路の設計事例
2.6　まとめと将来展望

3　自立駆動型デジタル能動ハーベスターの設計　　(槙原幹十朗)
3.1　はじめに
3.2　圧電素子を有する構造物の運動方程式
3.3　能動ハーベスティング手法の概要
3.4　SSHI手法の問題点
3.5　自立駆動型デジタル能動ハーベスターのメカニズム
3.6　多自由度構造物を対象とした能動エネルギーハーベスティング
3.7　おわりに

4　エネルギーハーベスト回路設計　　(史又華、柳澤政生)
4.1　エネルギーハーベスティングシステム
4.2　エネルギーハーベスタ
4.3　パワーマネージメント回路設計
4.3.1　ダイオード全波整流回路
4.3.2　MOSFET受動整流回路
4.3.3　能動整流回路
4.4　低消費電力アプリケーション回路設計
4.5　むすび

5　動的構成変更技術　　(石原亨)
5.1　はじめに
5.2　Maximum Power Transfer Tracking (MPTT)
5.3　エネルギー貯蔵システム
5.4　動的構成変更技術
5.5　電力スケジューリング
5.6　今後の展望

第12章　蓄電デバイス
1　印刷法を用いたマイクロ電池の作製　　(金村聖志)
1.1　はじめに
1.2　三次元的な電池構造
1.3　印刷技術を用いた電池の作製
1.4　まとめ

2　ナノハイブリッドキャパシタ　　(直井勝彦)
2.1　はじめに
2.2　キャパシタと電池
2.3　ハイブリッドキャパシタ
2.3.1　リチウムイオンキャパシタ(LIC)
2.3.2　ナノハイブリッドキャパシタ(NHC)
2.4　超遠心ナノハイブリッド技術
2.5　おわりに

3　全固体薄膜リチウムイオン電池　　　(大口裕之)
3.1　リチウムイオン電池とは
3.2　リチウムイオン電池の基本構成と動作原理
3.3　材料開発の動向
3.4　全固体薄膜リチウムイオン電池
3.5　水素化物固体電解質と全固体リチウムイオン電池
3.6　全固体薄膜リチウムイオン電池の実現に向けた新規薄膜電解質研究開発例:
水素化物エピタキシャル薄膜成長

第13章　尿発電センサシステム　　　(道関隆国)
1　はじめに
2　尿発電電池
3　間欠電源供給回路
4　尿発電を用いた尿失禁センサ
5　まとめ

第14章　エレクトレット振動発電デバイスの開発事例　　　(大場正利)
1　はじめに
2　エレクトレット振動発電デバイスの基本設計
3　電源回路技術
4　自律動作無線センサモジュール応用例
4.1　回転機器設備診断用無線センサノード
4.2　多種環境データ取得用無線センサノード
5　おわりに

第15章　タイヤセンサー用振動発電器　　(内藤康幸)
1　はじめに
2　設計と発電の仕組み
3　製造プロセス
4　評価
4.1　正弦波振動
4.2　インパクト振動
5　おわりに