| 研究課題/領域番号 |
20H02714
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分32020:機能物性化学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
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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| 研究分担者 |
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)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2021年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2020年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
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| キーワード | 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 / 電気化学ペルチェ素子 / LCST / 熱電変換 / 分子組織科学 / プロトン共役電子移動 / 電気化学ペルチェ効果 / 電気化学 / ミセル / 熱応答性分子科学 / LCST相転移 / プロトン共役電子移動反応 / 熱応答性分子電気化学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
研究期間を通じて、熱を電気に変換する新しい熱電変換素子としての熱化学電池の開発を行う。熱化学電池は、化合物の酸化還元反応を利用した熱電変換素子である。温度によって酸化還元反応の進み方が変わることを利用している。本研究では、熱に応じて変化する様々な化学反応や物理化学反応を利用した、新しい熱化学電池を作ることを目指す。熱応答性の物理化学反応としては、疎水性・親水性の変化を起こすPNIPAMというポリマーや、熱応答性の官能基を修飾したシクロデキストリンなどを利用する。
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| 研究成果の概要 |
様々な物理化学現象を熱化学電池に導入し、大きなゼーベック係数を有するシステムを構築した。第一にDESを利用した熱化学電池を作成し、高いゼーベック係数と100℃を超える中温域での利用を実現した。第二に水中のポリスルフィド混合物の分布の温度依存性を利用した熱化学電池を作成した。ポリスルフィドの割合は温度によって変化する。それらによって生じる混合電位の温度依存性を利用した。第三にシクロデキストリンにPEG鎖を修飾してLCST転移を生じさせ、それに伴うホスト能の温度変化を利用した熱化学電池を作成した。これらは熱化学電池の利用可能性を高めると共に、現象に付随するエントロピー変化を明らかにする意義もある。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
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。
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