Thermo-responsive molecular electrochemistry

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02714
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 32020:Functional solid state chemistry-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Yamada Teppei 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (10404071)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 周 泓遥 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (20902092) ; 金井塚 勝彦 山形大学, 理学部, 教授 (50457438) ; 岡 弘樹 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特別研究員 (50907376)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 熱化学電池 / ホスト－ゲスト化学 / LCST転移転移 / 深共晶溶媒 / ポリスルフィド

Outline of Final Research Achievements

Various physicochemical phenomena were introduced into thermocell to create systems with large Seebeck coefficients. First, a thermocell using DES was created, which has a high Seebeck coefficient and can be used in the medium temperature range above 100°C. Second, a thermocell was created using the temperature dependence of the distribution of polysulfide mixtures in water. The proportion of polysulfide changes with temperature. The temperature dependence of the mixing potential caused by them was utilized. Thirdly, a thermocell was prepared by modifying cyclodextrin with a PEG chain to induce LCST transition and utilizing the accompanying temperature dependence of the host potential.
These results are significant not only for increasing the potential of thermochemical batteries but also for clarifying the entropy change associated with the phenomenon.

Free Research Field

無機化学、電気化学、超分子化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

一次エネルギーの60%程度が仕事をせず廃熱となっているため、その利用は石油エネルギーの使用を減らし、CO2削減に繋がる。熱電変換技術として最近熱化学電池が注目を集める。本成果は熱化学電池のゼーベック係数を向上し、熱電変換効率を向上させることに繋がるほか、利用可能温度域を広げることに繋がるため、産業利用可能性を向上する。また学術的見地からは酸化還元反応に付随するエントロピー変化を見積もることができるため、溶媒和エントロピーや相転移潜熱などを見積もる新たは手法を開拓することにも繋がる。