太陽光エネルギーの利用効率向上を実現する新規な光アップコンバーターの創製

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23686035
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 村上 陽一 東京工業大学, グローバルエッジ研究院, テニュア・トラック助教 (80526442)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 太陽光エネルギー利用高効率化 / 未利用エネルギー利用 / 光子エネルギー変換 / イオン液体 / 分子間エネルギー移動 / スピン三重項 / 三重項-三重項消滅 / 分子キネティクス

研究概要

太陽光を太陽電池・水分解光触媒・人工光合成系により電力・水素・炭化水素に変換する際，系に特有な閾値エネルギーより低エネルギーの光子（閾値波長より長波長の光）は利用されず，エネルギー損失となって変換効率を制限する要因となっている．この捨てられている未利用エネルギーを利用可能にするのが光アップコンバージョン（UC）である．本研究ではエネルギー輸送分子の運動媒体にイオン液体を使用し先行研究の問題を解決したが，さらなるUC効率の向上には分子間エネルギー移動のキネティクス解明が必須である．本研究はこの点について研究を行い従来知られていなかった多くの知見を獲得，今後のUC効率向上に有用な指針を得た．

研究成果

• [雑誌論文] Photon Upconversion based on Inter-Molecular Energy Transfer in Ionic Liquids : A Technology for Utilizing Sub-Bandgap Wasted Solar Energies (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Murakami and A. Kawai
  • 雑誌名: Proceedings of the 15th International Heat Transfer Conference (IHTC Digital Library, Begell House) 巻: (掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetics of Photon Upconversion in Ionic Liquids : Time-Resolved Analysis of Delayed Fluorescence (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Murakami, H. Kikuchi, and A. Kawai
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry B 巻: vol. 117 ページ: 5180-5187
  • DOI: 10.1021/jp401474n
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetics of Photon Upconversion in Ionic Liquids : Energy Transfer between Sensitizer and Emitter Molecules (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Murakami, H. Kikuchi, and A. Kawai
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry B 巻: vol. 117 ページ: 2487-2494
  • DOI: 10.1021/jp3124082
  • 査読あり
• [雑誌論文] 太陽光高効率利用に向けた相安定な光アップコンバーターの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 村上陽一
  • 雑誌名: Thermal Science and Engineering 巻: vol. 20 ページ: 15-26
  • DOI: 10.11368/tse.20.15
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photochemical Photon Upconverters with Ionic Liquids (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Murakami
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: vol. 516 ページ: 56-61
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2011.09.065
  • 査読あり
• [学会発表] Photon upconversion based ozn inter-molecular energy transfer in ionic liquids : A technology for utilizing sub-bandgap wasted solar energies (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Murakami and A. Kawai
  • 学会等名: The 15th International Heat Transfer Conference (IHTC-15)
  • 発表場所: 京都国際会館 (発表決定)
  • 年月日: 20140810-15
• [学会発表] 分子間エネルギー移動を用いた光アップコンバージョンの機構研究:イオン液体がエネルギー輸送分子に与える動的影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 村上陽一,伊藤寿之,河合明雄
  • 学会等名: 第51回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: アクトシティ浜松・コングレスセンター
  • 年月日: 20140521-23
• [学会発表] Kinetics of photon upconversion based on inter-molecular energy transfer in ionic liquids (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Murakami
  • 学会等名: 7th Japan-Korea Joint Seminar on Heat transfer
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス
  • 年月日: 20131117-19
• [学会発表] 光化学過程を利用した光アップコンバージョンの機構研究:増感分子から発光分子へのスピン三重項エネルギー移動効率の決定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 村上陽一,菊池仁美,河合明雄
  • 学会等名: 第50回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: ウェスティンホテル仙台(宮城県仙台市)
  • 年月日: 20130529-31
• [学会発表] イオン液体を媒体とした光アップコンバーターの開発と動的特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 村上陽一,菊池仁美,河合明雄
  • 学会等名: 光化学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • 年月日: 20120912-14
• [学会発表] 光アップコンバーターのダイナミクス:イオン液体中でのエネルギー・分子輸送 (2012)
  • 著者名/発表者名: 村上陽一,菊池仁美,河合明雄
  • 学会等名: 第49回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 富山国際会議場
  • 年月日: 20120530-0601
• [学会発表] Phase-stable photochemical photon upconverters based on ionic liquids for efficient solar energy utilization (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Murakami
  • 学会等名: 243rd American Chemical Society (ACS) National Meeting
  • 発表場所: San Diego Convention Center(米国カリフォルニア州)
  • 年月日: 20120325-29
• [学会発表] Phase-stable organic photon upconverters for efficient solar energy utilization (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Murakami
  • 学会等名: One-Day International Symposium on Artificial Photosynthesis and Solar Energy Conversion
  • 発表場所: 京都大学芝蘭会館
  • 年月日: 2012-11-20
• [学会発表] Photochemical Photon Upconverters with Ionic Liquids (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Murakami, H. Kikuchi, and A. Kawai
  • 学会等名: 7th US-Japan Joint Seminar on Nanoscale Transport Phenomena
  • 発表場所: ホテル近鉄アクアヴィラ伊勢志摩(三重県志摩市)
  • 年月日: 20111211-14
• [学会発表] 高効率な光アップコンバーターの開発とそのメカニズム解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 村上陽一
  • 学会等名: 第48回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 岡山コンベンションセンター
  • 年月日: 20110601-03
• [学会発表] Efficient photon upconverters with ionic liquids (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Murakami
  • 学会等名: 5th Korea-Japan Joint Seminar on Heat Transfer
  • 発表場所: Novotel Ambassador Hotel(韓国,釜山市)
  • 年月日: 20110526-28
• [図書] 『光』の制御技術とその応用事例集第6章第8節担当 (2014)
  • 著者名/発表者名: 村上陽一,他81名
  • 総ページ数: (担当部分総ページ数:19ページ)
  • 出版者: 技術情報協会 (ISBN : 978-4861045219)
• [備考]
  • URL: http://www.es.mes.titech.ac.jp/index.html