高効率な熱化学電池に向けた超分子開発と温度応答性制御

高效热化学电池的超分子开发和温度响应控制

基本信息

批准号：
22KJ0658
负责人：
井上博王
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0658/
关键词：
熱化学電池水素結合ベンゾキノンエネルギー変換廃熱回収

项目摘要

今年度は、低温で沈殿し高温で溶解するアルコールを用いることで、クロラニル (CA) 系熱化学電池のSeを最大10.7 mV/Kまで向上させた。昨年度では、水素結合ドナーとしてエタノールを利用したクロラニル系熱化学電池にて2.6 mV/Kを報告した。この系では、還元体CA2－に対する選択的な水素結合の形成-解離の温度応答性によって高Seを獲得した。さらに申請者は、温度によるアルコールの濃度依存性を引き起こすことで、更なるSeの向上を目指した。既報の論文ではアルコールの濃度増加に応じてクロラニルの電位が正方向に大きくシフトすることが報告されている。しかし、これまで使用していたアルコールであるエタノールは、温度に関わらず常にアセトニトリル溶媒に溶解している。そこで申請者は、長鎖のアルキル鎖を導入したアルコールを利用することで、アセトニトリル溶媒に対する溶解度を調節し、低温で沈殿し、高温で溶解する現象を見出した。まずは、溶解度の温度依存性を濁度測定により確認し、溶解度曲線を作成した。さらに、長鎖アルコールを含むクロラニル系熱化学電池の作製し、アルコール濃度が急激に増大する温度域でSe = 10.7 mV/Kを記録した。電圧向上を解析するために、アルコール添加による電位シフトを矩形波ボルタンメトリーによって測定した。この測定により、アルコール濃度増加による電位シフトがSe向上に起因することがわかった。今後はアルキル鎖の鎖長依存性を測定することで使用温度範囲を広げたり、熱化学電池の時間寿命を測定することで、デバイス性能評価を行いたい。

今年，我们通过使用在低温下沉淀并在高温下溶解的酒精，将基于氯烷基（CA）的热化学电池中的SE提高到最大10.7 mV/k。去年，我们使用乙醇作为氢键供体报道了氯烷基热化学电池中的2.6 mV/k。在该系统中，通过选择性氢键与降低的Ca2-的形成分离的温度反应性获得了高SE。此外，申请人旨在通过由于温度引起的酒精浓度依赖性而进一步改善SE。先前报道的论文报告说，氯不症的潜力在正方向上显着转移，响应于酒精浓度的增加。但是，到目前为止，乙醇（乙醇）始终溶解在乙腈溶剂中，无论温度如何。因此，申请人发现，通过将酒精与引入长的烷基链一起使用，调整了乙腈溶剂中的溶解度，在低温下沉淀并在高温下溶解。首先，通过浊度测量确认了溶解度的温度依赖性，并制备了溶解度曲线。此外，制造了一个含有长链酒精的基于氯烷基的热化学细胞，并在酒精浓度突然升高的温度范围内记录了SE = 10.7 mV/k。为了分析电压改善，通过方波伏安法测量了由于饮酒而引起的潜在转移。该测量表明，由于酒精浓度的增加而引起的潜在转移是由于SE的改善。将来，我们希望通过测量烷基链的链长度依赖性来评估设备性能，从而扩大工作温度范围并测量热化学电池的时间寿命。