| 研究課題/領域番号 |
20K21176
|
|---|
| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
中区分32:物理化学、機能物性化学およびその関連分野
|
|---|
| 研究機関 | 東京大学 |
|---|
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)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2022-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
|
| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
|
|---|
| キーワード | 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 / 超分子科学 / 熱化学電池 / 熱電変換 / ペルチェ係数 / オンサガーの相反定理 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
熱電効果の逆反応がペルチェ効果であり、熱を輸送する技術の一種である。近年、エアコンなどに代わる冷却素子が注目を集めており、柔粘性結晶による高い冷却効果や磁気ペルチェ効果などの新たな熱輸送技術に注目が集まっている。
熱化学電池は酸化還元反応に伴うエントロピー変化を利用して、温度差を電気エネルギーに変換する熱電素子の一種である。オンサーガーの相反定理から、逆にこのセルに電流を印加することで、温度差を生じさせることが出来ることは古くから知られている。しかし、セルとしての実証は未だ未開拓である。本申請ではこの電気化学ペルチェ効果を実証するシステムを構築し、実測することを目指す。
|
| 研究成果の概要 |
熱化学電池は酸化還元反応に伴うエントロピー変化を利用して、温度差を電気エネルギーに変換する熱電素子の一種である。逆にこのセルに電流を印加することで、温度差を生じさせる電気化学ペルチェ効果に様々な分子技術を導入した。まず電気化学ペルチェ効果を実証する測定システムを設計した。それを用いて、フェロシアン・フェリシアン系において、0.1K程度の冷却効果の確認に成功した。これをI-/I3-の系に適用して電気化学ペルチェ効果を実証し、さらに、ホストの導入により冷却効果が増強されることを明らかにした。このことは、包接・脱包接反応を電気的に誘起し、それによって熱輸送を実現したことを意味する。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、超分子化学の観点からは、外部電気回路によりホスト-ゲスト化学反応を誘起できること、またホスト－ゲスト化学反応の反応熱を電子冷却に利用できることを湿した点で新規性が高い。
また社会的には、温暖化に対して、部屋全体を冷却する代わりに局所的に冷却することでエアコンなどのエネルギーロスを減らす局所冷却技術に新たなデバイスを提案した点で意義が大きい。
|
