2022 Fiscal Year Annual Research Report
Gel energy harvester using ionic thermoelectric effect by inclusion-dissociation phenomena
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21K18995
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
下村 武史 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40292768)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | イオン熱電効果 / 包接解離転移 / シクロデキストリン / 分子チューブ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は温度勾配下におけるイオンのもつエントロピーの輸送現象であるイオンゼーベック効果に、包接-解離現象を組み合わせ、大きな電位差を示すエネルギーハーベスターを実現することを目的としている。
初年度は、シクロデキストリンをエピクロロヒドリンで架橋したゲルの作製を行い、ヨウ素ーヨウ化カリウム水溶液で膨潤させ、イオン熱電効果の発現とシクロデキストリンによるヨウ素イオンの包接によるイオン熱電効果の影響を調査した。20°C付近では、シクロデキストリンがヨウ素イオンの多くを包接しており、系内に動くことのできるイオンが少なく、熱電効果が顕著に顕れなかったのに対して、温度を上げるとヨウ素イオンが解離し、低温側と高温側のヨウ素イオンに濃度差が顕著についたため、イオン熱電特有のmV/Kオーダーの熱電効果が現れた。
二年目はポリビニルアルコールやアクリレート系のポリマーをマトリックスとしてシクロデキストリンを導入率を正確に制御し、ゼーベック係数の向上を目指した。シクロデキストリンを導入率を制御して導入したゲルの作製に成功し、熱電効果の測定を実施したところ、エピクロロヒドリンによる架橋ゲルと比較してゼーベック係数と導電率がともに向上した。この理由はシクロデキストリンの濃度を低下させたことが要因だと考えられる。エピクロロヒドリンとの架橋ゲルでは架橋度を上げるためにシクロデキストリンの濃度を高くする必要があり、そのためシクロデキストリンの包接作用が強く働き、イオンが十分に移動しないという課題があげられた。今回作製したポリマーゲルではアクリル酸と共重合させることでシクロデキストリンの濃度を低下させながらゲルを維持に成功した。よって導電率の上昇や、イオンの移動が増えたこと によってゼーベック効果が向上したと考えられる。本研究の目標とする包接解離現象のイオン熱電効果への相乗効果を確認することができた。
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Research Products
(8 results)
