2020 Fiscal Year Research-status Report
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20K21176
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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) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 熱電変換 / 電気化学ペルチェ効果 / ホスト－ゲスト化学 / シクロデキストリン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はホストゲスト化学反応を利用した電気化学ペルチェ素子の実証研究を中心に行った。α-シクロデキストリンは三ヨウ化物イオン（I3-）を包摂する一方、ヨウ化物イオン（I-)をほぼ包摂しない。我々はこの性質を利用して、温度変化により包摂-脱包摂を可逆に変化させ、熱化学電池のゼーベック係数を向上させることに成功してきた。本研究では逆に、酸化還元反応によりI3-の濃度を変化させ、包接・脱包接反応を制御することで熱輸送を行う新たな冷却システムの構築を目指した。シクロデキストリン、ヨウ素及びようかカリウムを溶解した溶液をセルに封入し、両端に電極を取り付けて電流印加を行ったところ、1mK程度の冷却が観測された。この冷却効率は、シクロデキストリンを加えていないときと比較して高いこともわかった。電気化学ペルチェ効果の効率の一つを表すペルチェ係数を算出する理論式を作製し、このシステムについて調べたところ、αシクロデキストリンのの添加によりペルチェ係数が1.7倍程度になることがわかった。熱化学電池におけるα－シクロデキストリンのゼーベック係数の向上の効果も1.7倍程度であったことから、この系ではオンサーガーの相反定理がなりたつ準可逆系であることが示唆された。本研究は論文投稿に必要なデータをそろえ終わり、投稿準備中である。
他にもベンチマークとなるフェロシアン化物・フェリシアン化物イオンからなる系や、ミセルを用いた系、プロトン共役電子移動反応を用いた系でも電流印加による冷却効果を確認した。これらは今後さらに検討を進める予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り、ホストゲスト反応を用いた電気化学ペルチェ効果の観測に成功し、ホスト－ゲスト反応の効果がオンサーガーの相反定理の示すとおりであったことが明らかになった。
他にも２種の新規電気化学ペルチェシステムを設計し、冷却効果を明確に確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
まずはホスト－ゲスト電気化学ペルチェ素子の内容について論文化を進める。
次に多様なレドックス反応を利用した電気化学ペルチェ素子の研究を推進する。特にミセル化の凝集熱を利用した熱輸送システムの実証を進める。
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Research Products
(8 results)
