イオン液体の調湿機構解明による省エネ・イオン液体調湿空調機の開発

阐明离子液体调湿机理，研制节能型离子液体调湿空调

基本信息

批准号：
21K05159
负责人：
伊藤敏幸
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Toyota Physical and Chemical Research Institute
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

現在，世界では1億台以上のエアコンが稼働しているとされ，省エネエアコンの開発はサスティナブル社会実現のために重要な課題である。液式調湿空調機は現行のコンプレッサータイプの空調機に較べて低消費電力であり換気しながら空調を行うことができるという特徴のために感染症対策に有効な空調機になると期待されている。ところが，現在の液式調湿空調機は30％塩化リチウムを調湿材として使用しているが，リチウムは産出国が偏在する元素である。そこで，塩化リチウムに替わる新たな液式調湿空調機の調湿材を探索するためイオン液体に着目した。初年度は第4級アンモニウム塩のジメチルリン酸イオン液体が優れた吸水性を示すことを明らかにした。この結果を基盤に昨年度は吸湿機構解明に焦点を当てて研究を行い，イミダゾリウム，ピラゾリウム，123-トリアゾリウム，124-トリアゾリウムカチオンとリン酸ジメチルの組み合わせからなる26種のイオン液体を合成して吸湿性能を調べた。その結果，従来最高の吸湿性を示した第4級アンモニウム塩を凌駕する吸湿性を示すイオン液体が見つかり，ジカチオン性のピラゾリウム塩，124-トリアゾリウム塩は，塩化カルシウムと比較してモル当たり吸湿能で20倍以上の吸湿性能を示すことがわかった。また，124-トリアゾリウム塩イオン液体の吸湿性はカチオン部の疎水性アルキル側鎖が長くなると向上した。そこで，124-トリアゾリウム塩イオン液体について小角X線散乱測定を行ったところ，特有のナノ集合体を形成しており，このナノ構造体中に水分子が取り込まれることがわかり，従来，存在が推定されていたイオン液体集合体中のwater pocketの存在を実証することができた。さらに，ナノ構造体は水分量を増やしていくと相転位を起こすこともわかった。イオン液体の吸湿性の起源の解明に大きな手がかりを得ることができたと思われる。

据说，目前在全球范围内正在运营超过1亿个空调，而节能空调的开发是实现可持续社会的重要问题。液体型水分控制的空调有效预防传染病，因为它们消耗的功率比当前的压缩机型空调少，并且可以在通风时进行空调。但是，当前的液体型水分控制空调使用30％氯化锂作为水分控制材料，而锂是产生不均匀的元素。因此，我们专注于离子液体，以寻找用于替代氯化锂的新型液体湿气控制空调的水分控制材料。在第一年，据揭示了Quaternary铵盐的二甲基磷酸离子液体表现出极好的吸水。基于这些结果，去年我们进行了研究，重点是阐明吸收水分的机制，并合成了26种类型的离子液体，包括咪唑烷，吡唑，123-三唑，124-三氮唑，124-三氮唑此面和二甲基磷酸盐的组合，以研究其湿气吸收性能。结果，发现具有水分吸收水分的离子液体过去的水分含量最高，该铵盐在过去发现最高的水分吸收特性，并且发现与钙含钙相比，每摩尔吸收水分的204-三唑盐盐和124-三唑盐的含量超过20倍。此外，随着阳离子部分的疏水烷基侧链的变化更长，124-三唑盐离子液体的吸湿性得到了改善。因此，在124-三唑盐离子液体上进行了小角度的X射线散射测量，发现形成了独特的纳米组件，并将水分子纳入这些纳米结构中，并且有可能在以前估计的离子液体聚集中表现出水口袋的存在，这是估计的。此外，发现当水分含量增加时，纳米结构会发生相移。看来，有一个很好的指南可以阐明离子液体水分吸收的起源。

项目成果

期刊论文数量（16）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Professor Hyung J. Kim/Carnegie Mellon University(米国)

Hyung J. Kim教授/卡内基梅隆大学（美国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Temperature Driven Current-Voltage Characteristics of Ionic Liquid Type Intelligent Connection Device

离子液体型智能连接装置的温度驱动电流-电压特性

DOI：
10.1109/jeds.2022.3199205
发表时间：
2022
期刊：
IEEE J. Electron Devices Society
影响因子：
0
作者：
Kobayashi,M.; Orii;Y.; Shima;H.; Naitoh;Y.; Akinaga;H.; Sato;D.; Matsuo;M.; Kinoshita;K.; Nokami,T.; Itoh;T.
通讯作者：
T.

環境調和型空調機用のための調湿材イオン液体のデザイン

环保空调用离子液体调湿材料的设计