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講座
研究グループ
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研究内容
電気エネルギー講座
電気エネルギーと化学エネルギーの相互変換に資するエネルギー変換デバイスの構築
リチウムイオン電池 / 次世代型二次電池 / 全固体リチウム二次電池 / 電気化学 / 材料化学 / 黒鉛層間化合物 / 炭素材料 / 電気自動車 / 高速充電
雰囲気制御グローブボックス：リチウムイオン電池など高エネルギー密度電池の材料は空気や水分に対して不安定なものが多いため、アルゴン雰囲気で電池の作成を行う。
リチウムイオン電池の階層構造：リチウムイオン電池の電極は電極活物質、導電剤、結着剤からなる複雑な多孔性構造であるため、モデル化を通した基礎研究が必要であり、特に空隙内のイオン移動、電極／電解液界面のイオン移動について詳細に研究している。
特任教授 岩田 幹正
大電流現象に基盤を置き、大電流アーク、超伝導技術および環境低負荷型電力システムなどを研究している。
大電流 / 分散型電源導入 / 電力品質 / 直流給電システム / 配電系統・需要家 / アーク放電 / プラズマ基礎物性 / 電流の遮断 / パワー半導体応用 / 伝導電力機器 / 限流器
高速度ビデオカメラ(左)と小型直流アーク遮断装置(右)/本カメラは高速過渡推移現象を最高120,000 フレーム／秒で撮影できる。
超伝導体における誘導電流密度の空間分布/エネルギー収支式およびアンペールの法則などを数値計算することによって，超伝導体における誘導電流を導出した。
准教授 田畑 彰守
ナノ結晶シリコン系薄膜材料の開発とシリコン太陽電池の高効率化を目指して
ナノ結晶SiC / 微結晶Si / アモルファスSi / Si太陽電池 / ホットワイヤーCVD / ラジカル処理 / プラズマプロセス
ホットワイヤー化学気相成長（HW-CVD）法：加熱した金属（フィラメント）表面での触媒反応により分子を分解し、ラジカルを生成して，薄膜を堆積する技術。水素ラジカル処理等の技術としても用いられる。
スパッタリング法：プラズマ中のイオンが固体表面に衝突し、固体を構成する原子が空間に放出されるスパッタリング現象を用いて、薄膜を堆積する技術。
電気エネルギーシステムの効率化・環境負荷低減
電気エネルギー / 電力機器 / 電力システム / スマートグリッド / 環境調和 / 超電導 / 高電圧工学
世界初の高温超電導限流変圧器
准教授 栗本 宗明
カーボンニュートラル、脱炭素社会の実現に貢献すべく、電力機器や電動モビリティを革新する固体絶縁材料の研究を推進しています。
ナノコンポジット / 発電機用固定子絶縁 / パワー半導体モジュール封止材/ 電力ケーブル・キャパシタの劣化診断 / エネルギーハーベスティング / 3Dプリンティング / トポロジー最適化応用
様々な電力機器や電動モビリティへの適用が期待されるナノコンポジット絶縁材料
伸縮コンデンサによるエネルギー変換，複合材料の誘電物性を活かした機器・部材開発
2050年カーボンニュートラルの実現に向け、再生可能エネルギーの大量導入や海外からの水素等の調達など、様々な取り組みが必要です。これらに資する柔軟な電力・エネルギーシステムの構築を目指し、下記の研究に取り組んでいます。
電力需要時系列データの構築 / 電力・エネルギーシステムの計画・運用手法の開発 / 再エネ発電の出力予測の高信頼化 / パワエレ機器制御の構築
天空画像，衛星画像，数値気象予報などを利用し，数日先～数時間先までの太陽光発電、風力発電出力を予測
需給インバランスの削減のための需要家機器制御手法の構築
ハイブリッドカーや電気自動車、電力インフラ、さらには次世代航空機で使用される電力変換器や回転機（モータ）の高効率化、小型軽量化を目的として、パワー半導体分野、制御分野、磁気分野を融合したパワーエレクトロニクス技術の研究を行う。
パワーエレクトロニクス / パワー半導体応用 / 磁性部品応用 / 電源システム / モータ駆動制御 / GaNパワー半導体応用 / SiCパワー半導体応用 / ハイブリッドカー用電気システム / 次世代航空機用電気システム
研究室で独自に開発した観光用電気自動車（インホイールモータ搭載、キャパシタ充電により従来のバッテリ搭載時には充電時間が５時間かかるのに対して４分で満充電可能
車載用を想定して、GaNパワー半導体を用いて世界最高電力密度（3W/cc以上）の電力変換装置の実機構築を実現
先端エネルギー講座
夢の核融合発電の実現に向けて：核融合プラズマ物性と材料相互作用の理解と制御
エネルギー / 核融合 / プラズマ / ナノ金属 / ダイバータ / 水素吸蔵
プラズマ実験装置、円状のプラズマを生成し、核融合装置内でのプラズマの応答と材料の相互作用を調べる
生成されたプラズマの様子。水素原子からの発光によりプラズマは明るく光る。
ナノテクノロジーでエネルギーの未来を拓く！
高温超伝導体 / 熱電変換材料 / エネルギー材料 / エピタキシャル薄膜 / 薄膜の成長と物性 / 高温超伝導線材 / エネルギーデバイス
強力なレーザーで発生したプラズマ超伝導体・熱電変換材料の高品質な薄膜を作製するために、原料となる超伝導体・熱電変換材料に強力なパルスレーザーを照射して蒸発させ、蒸発成分を基板と呼ばれる土台上に堆積させることで薄膜を作製しています。 レーザーエネルギーが強力であるため、蒸発した原料がプラズマ化し、ろうそくの炎状に発光します。写真はその炎状プラズマです。
電気抵抗が“ゼロ”の超伝導導線柔軟な金属テープ上に酸化物超伝導体の薄膜を成長させることで、電気抵抗が“ゼロ”の超伝導導線を作ることができます。この超伝導導線を使えば、大きな電力をロス無しで送る超伝導送電ケーブル、高効率な大規模風力発電機、電力をロス無く高速に出し入れ可能な電力貯蔵装置が実現でき、エコロジーな社会の形成に貢献できます。写真は、超伝導導線の一部です。
固体材料にプラズマが照射された場合の、原子の振る舞い。二体衝突近似（BCA）法と分子動力学（MD） 法を組み合わせることで、これまで以上の多くの原子を扱えるように工夫しました。
電子サイクロトロン共鳴加熱（ECRH）システムに用いられるマイタベントのミリ波伝搬の様子。時間領域空間差分（FDTD）法を用いて計算しました。
宇宙電磁環境工学講座（宇宙地球環境研究所・協力講座）
地球周辺の宇宙空間プラズマの動きを測定する大型短波レーダー（北海道・陸別町）
カナダ・フォートスミスで撮影されたオーロラ
人工衛星ジオテイルのデータを時間重畳法を持ちいて解析した結果。磁気再結合に伴うプラズモイド放出の様子が見える。
太陽地球環境研究所のスーパーコンピュータ・DELL PowerEdge R815/理論演算性能は20TFlops。
