Nature | Energy 日本語 フォロー Nature Energyは、オンラインでのみ発行される学術誌で、エネルギーのあらゆる側面に興味があります。エネルギーの生成と貯蔵、配布と管理、異なる役割の者たちが持つニーズとデマンド、エネルギー技術と政策が異なる社会に与える影響などです。この学術誌は、次世代の技術とソリューションの開発を促進する知識を進める研究に特に興味があります。Nature Energyは、自然科学、行動科学、社会科学からの研究を掲載します。 Nature Energy nature.com RSS nature.com Nature | Energy 日本語 RSS thenote.app
ギガワットからEUの太陽光・風力発電に必要な重要鉱物需要まで クリーンエネルギーシステムは大量の鉱物に依存しています。ここでは、研究者たちが、EUの太陽光および風力発電目標を達成するには、特に洋上風力が中心であり続ける場合、銅、亜鉛、シリコン、およびレアアース元素の需要が高まることを示しています。 From gigawatts to critical mineral demands for EU solar and wind nature.com +1
CO2の直接空気捕集のための水酸化物交換膜ベースのNi(OH)2対称電池セル 電気化学的炭素回収は低エネルギーの直接空気回収（DAC）を約束するが、実証はしばしば小型デバイスと短い寿命に限られる。ここでは、著者らは25cm2の対称ニッケル水酸化物DACセルを低エネルギーコストで5,000時間稼働させ、9×300cm2のスタックへのスケールアップを実証したと報告している。 A Ni(OH)2 symmetric battery cell for hydroxide exchange membrane-based direct air capture of CO2 nature.com +1
データセンター計画を再考する データセンターの急速な拡大は、電力システムと計画プロセスに追いつくための課題を突きつけています。 Rethink data centre planning nature.com +1
空間的に考慮された政策は、グリーン水素の需要を加速させることができる グリーン水素の需要は政策目標に遅れをとっているが、空間的スピルオーバーを考慮することで加速される可能性がある。空間的スピルオーバーとは、あるユーザーによる採用が近隣ユーザーによるさらなる採用を促進する需要側の相互依存関係を指す。欧州連合（EU）のグリーン水素政策、特にHydrogen ValleysやEuropean Hydrogen Bankのオークションを、これらの地域固有の需要側パターンをより良く考慮するように改訂することで、その有効性を向上させることができる。 Spatially informed policies can accelerate green hydrogen demand nature.com +1
欧州におけるグリーン水素普及のための空間情報に基づいた需要側政策 EUのグリーン水素政策は、空間的なスピルオーバーを考慮することで、より効果的になる可能性があります。これらのスピルオーバーは普及の主な推進力であり、空間的に考慮された需要側政策は、コスト効率を最大41%改善する可能性があります。 Spatially informed demand-side policies for green hydrogen diffusion in Europe nature.com +1
海水から水素と真水を併産する250キロワットシステム その豊富さから、海水は水素製造の魅力的な原料であるが、直接的な電気分解は副反応や腐食によって妨げられる。ここでは、著者らはアルカリ電気分解と低温淡水化を組み合わせ、廃電解熱を利用して海水を蒸留し淡水供給源とし、安定したスケーラブルな性能を可能にしている。 A 250-kilowatt system for co-production of hydrogen and fresh water from seawater nature.com +1
統合された蒸留・電解システム 海水は、淡水に関する地域社会の懸念を克服する水素製造の魅力的な原料ですが、海水の電気分解は依然として困難です。現在、統合されたプロセスにおけるアルカリ水電解と真空蒸留の組み合わせにより、廃熱を利用して海水を処理することでこれらの課題を克服し、250kWスケールでの水素と淡水の効率的な同時生産を可能にしています。 A unified distillation and electrolysis system nature.com +1
地域的な地理的および政治的特性を考慮した水素パイプラインコストの探求 水素パイプラインは将来のエネルギーシステムにおいて重要になる可能性がありますが、現在のコスト見積もりでは地域差がしばしば無視されています。本研究は、地理、インフラ、および資金調達要因を考慮して、水素輸送コスト評価を改善するための、より現実的なアプローチを開発します。 Exploring hydrogen pipeline costs by considering regional geographical and political characteristics nature.com +1
ハロゲン助剤硫黄酸化 リチウム硫黄電池は、従来のリチウムイオン技術と比較して、動作電圧が低く寿命が短いという課題を長年抱えていました。現在、システムレベルのエンジニアリングにより、硫黄を二塩化二硫黄に変換することが可能になり、S+1酸化状態にアクセスすることで、より高い電圧と改善されたサイクル安定性を実現しています。 Halogen-assisted sulfur oxidation nature.com +1
固体中の隠れた漏れ 固体電解質は、リチウムイオンの高速輸送を可能にする一方で、電子伝導を遮断する材料として長らく扱われてきました。今回発表された2つの研究は、残留電子伝導が開放回路下で固体電池の自己放電を引き起こす可能性があり、特に薄型の実用的なセルにおいて顕著であることを示し、長期保存寿命を確保するために必要な限界を特定しています。 A hidden leak in solids nature.com +1
しわを伸ばす 超広帯域ギャップペロブスカイトは、オールペロブスカイト三重接合太陽電池に不可欠ですが、その高い臭化物含有量は表面のしわやハロゲン化物無秩序を引き起こし、性能を制限します。表面再構成とハロゲン化物均質化戦略により、現在、オールペロブスカイト三重接合デバイスで29.3%の認証効率が実現されています。 Ironing out the wrinkles nature.com +1
統合型太陽光発電には、デザインの革新と異分野間の連携が必要である Integrated photovoltaics need design innovation and cross-sector collaboration nature.com +1
リチウム－二塩化二硫黄電池 充電式リチウム硫黄（Li–S）電池は高いエネルギー密度を提供するが、低い電圧、遅い動力学、およびポリサルファイドのシャトル効果によって制限されている。本稿では、著者らは塩素を介したLi||S2Cl2化学を報告しており、これにより電圧と容量が増加した可逆的な3電子硫黄レドックスが可能になる。 Lithium–disulfur dichloride batteries nature.com +1
オールペロブスカイト三重接合太陽電池のための2.0 eVバンドギャップペロブスカイトの結晶化制御 超広帯域ギャップペロブスカイトは、結晶化中に不均一性に悩まされる。Zhangらは、溶媒と添加剤のエンジニアリングを用いて、2.0 eVのバンドギャップを持つペロブスカイトのプロセスを平滑化し、オールペロブスカイト三重接合太陽電池で30.1%の効率を実現した。 Crystallization control of 2.0-eV bandgap perovskites for all-perovskite triple-junction solar cells nature.com +1
熱駆動によるエラストカロリック冷却への経路 熱駆動弾性熱量冷却システムが実証されており、2つの形状記憶合金が補完的な役割を果たします。一方は熱を機械的仕事に変換し、もう一方はその仕事を冷却に変換します。このアプローチは、豊富な低品位熱源を利用した、電力最小限の固体冷却への道を提供します。 A heat-driven route to elastocaloric cooling nature.com +1
因果推論機械学習をクリーンテック政策設計の評価と改善に適用する 補助金や炭素価格設定などの効果的なクリーンテクノロジー（cleantech）政策には、介入が環境的および社会経済的成果をどのように形成するかについての理解が必要です。ターゲットを絞った証拠に基づいた政策設計を支援するために、因果推論機械学習が代替的な政策シナリオを比較し、cleantech政策がどこで、どのように、そして誰に対して機能するかを明らかにする方法について論じます。 Applying causal machine learning to assess and improve cleantech policy design nature.com +1
準弾道イオン輸送が蒸発駆動発電を促進する 蒸発駆動発電は、大気中の豊富な熱エネルギーを利用できますが、エネルギーハーベスティング材料におけるイオン散乱によって制限されます。機械学習により、準弾道的なイオン輸送を実現する垂直マイクロロッドジェネレーターの設計が可能になり、電力密度と電力変換効率が向上しました。 Quasi-ballistic ion transport boosts evaporation-driven electricity generation nature.com +1
CO2の反応性捕捉の工業化 CO2の反応性捕捉は、再生を回避し、上流・下流プロセス統合を簡略化する可能性がある捕捉と変換を統合しますが、その展開準備は不明です。このPerspectiveでは、著者らは、安定性とスケール障壁に対処すれば、CO2の反応性捕捉は現在の選択性と電圧レベルで工業的に実行可能であると主張しています。 Industrializing reactive capture of CO2 nature.com +1
形状記憶フィルムを用いた熱駆動型エラストカロリック冷却 形状記憶合金フィルムにおけるエラストカローリック冷却は効率的ですが、電動アクチュエーターによって制限されます。ここでは、著者らは最大12.9 K（デバイスレベルで4.0 K）の温度スパンを達成する熱駆動システムを実証し、廃熱を電力最小限の冷却に利用できることを示しています。 Heat-driven elastocaloric cooling with shape memory films nature.com +1
電気自動車バッテリーの劣化と利用におけるセル間不整合の影響の定量化 セル間の一貫性のなさは、電気自動車バッテリーのフルパフォーマンス実現における主要な障壁です。大規模な実世界のフリートデータを使用し、研究者たちはその影響を定量化し、バッテリーの健全性、パック寿命、電力能力、および使用可能エネルギーにおけるかなりの損失を示しています。 Quantifying the impact of cell-to-cell inconsistency on electric vehicle battery degradation and utilization nature.com +1
鉄媒介の可逆格子酸素レドックスが安定な200 Wh kg−1ナトリウムイオン電池を可能にする 格子酸素レドックスは層状酸化物カソードのエネルギー密度を向上させることができますが、可逆性が低いと構造劣化や容量低下を引き起こします。ここでは、著者らは鉄をバルク酸化還元メディエーターとして使用し、酸素レドックスの可逆性を高め、高エネルギーナトリウムイオン電池を安定化させています。 Iron-mediated reversible lattice-oxygen redox enables stable 200 Wh kg−1 sodium-ion batteries nature.com +1
屋内太陽光発電デバイスのパフォーマンスと安定性を測定するためのベストプラクティス 屋内太陽光発電における主要な課題は、統一された試験プロトコル、標準、および共有された性能ベンチマークの欠如です。このコンセンサスステートメントは、デバイスの性能、電力、効率、および安定性の試験と報告に関する推奨事項を概説しています。 Best practices for measuring the performance and stability of indoor photovoltaic devices nature.com +1
経済的・行動的政策の連携は、個人およびシステム規模での電気自動車普及に異なる影響を与える 政策ミックスは低炭素移行を加速するために広く用いられているが、その効果は様々なレベルで不明瞭である。ここでは、研究者たちが、炭素税と情報介入が個人の電気自動車採用を相加的に促進する一方で、システムレベルの電気自動車普及と政策支持には異なる影響を与えることを示している。 Economic and behavioural policy coupling has divergent effects on electric vehicle adoption at individual and system scales nature.com +1
高効率ペロブスカイト/CIGSタンデム太陽電池に向けた界面エンジニアリング ペロブスカイト/Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) タンデム太陽電池の効率は、界面の課題によって制限されてきました。今回、デュアルインターフェースエンジニアリング戦略により、テクスチャード加工されたCIGSボトムセル表面へのペロブスカイトのコンフォーマルな被覆が可能になり、電子および正孔輸送界面でのキャリア抽出が増加します。この戦略により、電力変換効率が30%を超え、良好な安定性を持つモノリシックペロブスカイト/CIGSタンデムが実現します。 Interface engineering towards high-efficiency perovskite/CIGS tandem solar cells nature.com +1
拡散フリー機構は、バッテリー粒子において拡散様電気化学を生成する リチウムイオン電池の活物質における低周波での過電圧は、これまで固体拡散に起因するとされてきた。しかし、電池集合体粒子における電解液の浸透が、内部表面を電気化学的に活性化させることが示されたが、それは伝送線路構成であった。電池容量にアクセスするこのメカニズムは、拡散が関与しない場合でも、拡散様電気化学を生み出す。 Diffusionless mechanisms produce diffusion-like electrochemistry in battery particles nature.com +1
固体電解質の電子伝導性が全固体電池の物理的な自己放電を引き起こす 物理的な自己放電は、全固体電池（ASSB）の寿命を決定的に制限します。Wangらは、固体電解質の無視できない電子伝導性が、ASSBにおいて相当な物理的自己放電を引き起こす可能性があることを示しました。 Electronic conductivity of solid electrolytes causes physical self-discharge in all-solid-state batteries nature.com +1
著者校正：多機能窒化チタン酸塩再結合層により実現された高性能ペロブスカイト/シリコンタンデム太陽電池 Author Correction: High-performance perovskite/silicon tandem solar cells enabled by multifunctional titanium oxynitride recombination layers nature.com +1
効率的なペロブスカイト/Cu(In,Ga)Se2タンデム太陽電池のための界面媒介キャリア輸送の改善 ペロブスカイト/Cu(In,Ga)Se2タンデム太陽電池の性能は、層間の界面における光学的および電子的損失によって制限される。Zeng、Wang、Tangらは、これらの界面のうち2つをエンジニアリングすることにより、認証された効率30.57%とデバイス安定性の向上を達成した。 Improving interface-mediated carrier transport for efficient perovskite/Cu(In,Ga)Se2 tandem solar cells nature.com +1
欧州におけるEV充電モードとエネルギーシステム計画の連携が、地域間で不均一な節約効果をもたらすことが判明 欧州のエネルギーシステムモデルに充電インフラのコストを含めると、一方向スマート充電は年間システムコストを最大4.5%削減し、一方、双方向充電技術は太陽光発電が支配的なシステムにおいて substantial な市場収益を生み出すことが明らかになった。したがって、充電インフラの目標設定においては、多様な国内エネルギーシステム間の違いを考慮する必要がある。 Coordinating EV charging modes and energy system planning reveals uneven savings across Europe nature.com +1
バッテリー粒子における非拡散メカニズムからの拡散様過電圧 リチウムイオン電池電極における低周波電気化学応答は、固体状態のリチウム拡散のシグネチャとして広く解釈されている。ここでは、著者らは多孔質カソード粒子への電解液浸透が、バルク拡散とは独立に同様の拡散様挙動を生成しうることを示している。 Diffusion-like overpotentials from non-diffusion mechanisms in battery particles nature.com +1
垂直マイクロロッドにおける準弾道イオン輸送による効率的な蒸発駆動発電 蒸発駆動型発電機は、非指向性の流体流れによって効率が低下することが多い。機械学習の指導のもと、Wuらはイオン輸送を改善する垂直マイクロロッド発電機を開発し、効率と電力密度を向上させた。 Quasi-ballistic ion transport in a vertical microrod enabling efficient evaporation-driven power generation nature.com +1
テイクアウトからテイクオフまで プラスチック廃棄物をジェット燃料に変換することは航空業界の脱炭素化に役立つ可能性があるが、アップサイクリング経路はしばしば高圧と長い反応時間を必要とする。新しい研究では、酸化物担体上の原子状に分散したRu原子をベースにした触媒が、穏やかな条件下で廃棄物プラスチックをジェット燃料成分に迅速に変換できることが示されている。 From takeout to takeoff nature.com +1
多機能酸化チタン窒化物再結合層によって実現された高性能ペロブスカイト/シリコンタンデム太陽電池 タンデムペロブスカイト/シリコン太陽電池の進歩には、相互接続された再結合層が鍵となります。Caoらは、チタンオキシナイトライドが再結合層の要件を両立させ、タンデム太陽電池およびモジュールの効率と安定性を向上させることを示しています。 High-performance perovskite/silicon tandem solar cells enabled by multifunctional titanium oxynitride recombination layers nature.com +1
高温型（（Na0.5Bi0.5）n–1TinO3n）（Bi2O2）相における低温酸化物イオン伝導 固体酸化物イオン伝導体は高温電気化学技術に不可欠であるが、低温で十分なイオン移動度を維持できる材料はほとんどない。低温では劣化が軽減され、補助部品に幅広い材料を使用できる。ここでは、著者らが周期的な高速イオンチャネルを形成し、350℃で有望な伝導度を達成するAurivillius型薄膜伝導体を紹介する。 Low-temperature oxide-ion conduction in Aurivillius-type ((Na0.5Bi0.5)n–1TinO3n)(Bi2O2) phases nature.com +1
テクノロジーに賢いグリーン産業政策に向けて 政府がグリーン産業政策を設計する上で、将来の勝者となるエネルギー技術を特定することはますます重要になっています。技術特性を評価することで、政策立案者は、グローバルなコスト競争力と国内の経済的利益の両方をもたらす勝者となる技術を戦略的に選択することができます。 Towards technology-smart green industrial policy nature.com +1
自動車用バッテリーリサイクルにおける課題と動向 電気自動車の急速な成長は、寿命を迎えたバッテリーの急増を生み出しています。本レビューでは、現在のリサイクル方法、新しい化学物質への適合性、そして循環型バッテリー産業の規模拡大に向けた実践的な課題を評価します。 Challenges and trends in automotive battery recycling nature.com +1
力学による化学的安定性の構築 スタック圧力はリチウムイオン電池の劣化経路に強く影響しますが、その最適な値は依然として十分に理解されていません。今回、高精度なスタック圧力制御および膨張測定システムにより、主要な劣化経路を抑制し、電池寿命を2倍にする最適な圧力ウィンドウが明らかになりました。 Building chemical stability with mechanics nature.com +1
気候変動は、風力および太陽光エネルギーシステムにおける資源の十分性リスクと最適な再生可能エネルギー立地を再構築する 脱炭素化された電力網は、天候に左右される再生可能エネルギーの変動性と気候変動が供給と需要の両方に同時に影響を与えるため、リソースの十分性に関するリスクの上昇に直面する可能性があります。高解像度モデルは、これらのリスクが複数日にわたる電力不足とシステム設計に起因するものの、地域固有の気候を考慮した立地および送電計画によって軽減できることを示しています。 Climate change reshapes resource adequacy risks and optimal renewable energy siting in wind and solar energy systems nature.com +1
ホルムアミジニウムアセテートを用いた制御された固相結晶化による全真空蒸着ペロブスカイト太陽電池 真空処理されたペロブスカイト太陽電池は有望視されているが、その効率は依然として限定的である。Xuらは、酢酸ホルムアミジニウムを使用してペロブスカイト結晶化を促進し、25.5%の電力変換効率と1,000時間の動作安定性を達成した。 Controlled solid-state crystallization with formamidinium acetate for fully vacuum-deposited perovskite solar cells nature.com +1
著者校正：高温高分子電解質膜燃料電池用Cuイオン架橋による薄膜 Author Correction: Thin membranes with Cu-ion crosslinking for high temperature polymer electrolyte membrane fuel cells nature.com +1
欧州の充電インフラとエネルギーシステムの協調的計画によるV1GおよびV2G展開の最適化 欧州の充電インフラ目標は、スマート充電（V1G）およびV2Gからの柔軟性を見落とした統一ベンチマークに依存しています。システムモデルは、V1Gがコストとインフラストラクチャの節約の大部分をもたらす一方、V2Gは、特に太陽光発電が支配的でグリッドが制約されたシステムにおいて、より小さな節約しかし実質的なバランス収入を提供する可能性があることを示しています。 Coordinated planning of European charging infrastructure and energy system for optimal V1G and V2G deployment nature.com +1
配位子で閉じ込められた亜鉛スラリーは、耐久性のあるフローベースのエネルギー貯蔵を可能にする 亜鉛ベースのバッテリーは長時間のエネルギー貯蔵を提供できる可能性があるが、従来の亜鉛電極はサイクル中に劣化する。現在、導電性ネットワークに分散された亜鉛ナノ粒子と、スラリーを安定化する配位子を備えたフロー亜鉛スラリーバッテリーが開発されている。このスラリーは可逆的なZn/Zn2+変換を示し、耐久性のあるバッテリー動作を可能にする。 Ligand-confined zinc slurries enable durable flow-based energy storage nature.com +1
ワイドバンドギャップCu2ZnSnS4太陽電池における開回路電圧847mVを実現する初期段階の局所化学制御 Cu2ZnSnS4における元素拡散は二次相と欠陥を誘発し、関連する太陽電池の開放電圧を制限する。Wangらは、銅の拡散を抑制するために2段階の銅導入を導入し、太陽電池の効率を12.4%、開放電圧を874mVに向上させた。 Early-stage local chemistry regulation enabling open-circuit voltage of 847 mV in wide-bandgap Cu2ZnSnS4 solar cells nature.com +1
EUの電気自動車輸入関税の影響管理 バッテリー式電気自動車に対するEUの輸入関税は、全体的な電化プロセスを著しく妨げるものではないかもしれませんが、脆弱な市場での採用を著しく減少させる可能性があります。これらの発見は、広範な貿易介入の不均一な影響を浮き彫りにし、回復力があり包括的な移行を支援するための補完的な政策の重要性を強調しています。 Managing the impacts of EU electric vehicle import tariffs nature.com +1
欧州連合（EU）による中国製電気自動車（EV）への関税が欧州市場全体に与える分布的影響 中国から輸入されるバッテリー式電気自動車（EV）に対して、EUで関税が導入されました。新たな研究では、これらの関税がコスト増加につながり、EU全域でのEV普及を再形成する可能性について考察しています。 Distributional impacts of EU tariffs on Chinese electric vehicles across European markets nature.com +1
家庭の調整は太陽光発電の普及を助けることができます 世帯全体を巻き込んだ調整と積極的な審議は、太陽光発電の導入を促進することができます。エネルギー導入を対象とした介入は、世帯の単一のメンバーに焦点を当てるのではなく、集団的意思決定を支援するように設計されている場合に、より効果的である可能性が高いです。 Household coordination can aid solar adoption nature.com +1
家族力学は、住宅用太陽光発電の導入を理解する上で欠けている要素です。 世帯全体の調整能力が、住宅用太陽光発電の導入を支える。同期した世帯は目標を共有し、積極的に議論し、集団的に行動して導入する。対立する世帯は足並みが揃わず、調整の障害に直面し、導入しない。 Family dynamics are a missing piece in understanding residential solar adoption nature.com +1
安定かつ活性なエピタキシャル白金酸素還元電極触媒のためのクリティカル表面ひずみ領域 エピタキシャル遷移金属膜における表面ひずみの操作は、電気触媒活性を向上させることができますが、不可逆的なひずみ緩和により長期的な性能の維持は困難です。ここでは、著者らはエピタキシャルPt/Ir膜における厚さに依存する臨界ひずみを特定し、酸素還元反応における安定性と活性を最適化します。 Critical surface strain regime for stable and active epitaxial platinum oxygen reduction electrocatalysts nature.com +1
リチウムイオン電池におけるスタック圧力、機械的膨張、および劣化経路間の相互作用 リチウムイオン電池における電気化学的劣化はよく研究されているが、長期サイクルにおけるスタック圧力の役割は依然として不明である。ここでは、研究者たちは高精度な圧力制御型膨張計ツールを使用してスタック圧力を最適化し、それがバッテリー寿命をどのように延長するかを理解する。 The interplay between stack pressure, mechanical expansion and degradation pathways in lithium-ion batteries nature.com +1
