2019 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular-Technology based thermocell
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17H03046
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
山田 鉄兵 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (10404071)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 熱化学電池 / 熱電変換 / LCST / ミセル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は多様な熱化学電池の研究について研究を行った。
第一にルテニウム錯体のプロトン共役電子移動反応を用いた熱化学電池の研究を行った。ルテニウムトリス（ビイミダゾール）錯体は、酸化還元に伴ってプロトンを放出するプロトン共役電子移動反応を示す。この錯体のアセトニトリル-緩衝液混合溶液を用いて熱化学電池を作成したところ、最大で-3.7 mV/Kに及ぶ高いプロトン伝導性が発現した。興味深いことに、アンモニア系緩衝溶液を用いると熱電効果はほとんど得られない。酸化還元反応に伴って放出されるプロトンは、緩衝液中のリン酸やクエン酸イオンに捕獲され、それらのリン酸などの水和エントロピーを大きく変化させる。この水和エントロピーの変化がゼーベック係数として表れていることが明らかになった。
第二にミセル化を用いた熱化学電池の研究を行った。熱化学電池においてはフェロシアン化物イオンとフェリシアン化物イオンを用いたものが広く用いられているが、超分子科学的にこれらを識別することは困難なため、超分子熱化学電池への応用が難しかった。そこでミセルを形成するドデシルトリメチルアンモニウムブロミド（DTAB）を添加したところ、DTABの濃度上昇に伴ってゼーベック係数が負から正へと変化し、最大で+3.5 mV/Kに到達した。様々な解析の結果、DTABのミセルはフェリシアン化物イオンと選択的に相互作用して沈殿を形成し、熱電特性に寄与したことがわかった。
第三にエチル化したα-シクロデキストリン（Et18αCD）を用いた熱化学電池を構築した。Et18αCDは水に不溶だが、I3-イオンの包摂に伴って溶解し、また温度上昇に伴って脱水和して再度沈殿する。この温度応答性を利用して、+2.6 mV/Kを実現した。
第四にPNIPAMのLCST転移を利用した熱化学電池を創成した。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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