クラスレートハイドレートのもつイオン伝導機能の解明とモニタリング技術への展開

笼形水合物离子传导功能的阐明及监测技术的发展

• 批准号: 22K05050
• 负责人: 菅原 武
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05050/
• 关键词: クラスレートハイドレート; 潜熱蓄熱材; イオン伝導; プロトン伝導

セミクラスレートハイドレート（SCH）（アンモニウム塩などの電解質から生成するためイオンハイドレートとも呼ばれる包接水和物の一種）は潜熱蓄熱材料として期待されている材料の１つである。本研究課題では、SCH生成のモニタリング技術の開発を目指し、SCHの基礎的な電気化学的物性および特性、機能を明らかにする研究に取り組んだ。本年度は、電極間に臭化テトラブチルアンモニウムをゲストとしたSCH単結晶を調製し、結晶粒界の影響など別要因を排除したSCH結晶内の真の電気伝導性を明らかにした。また、「何がどのようにSCH固体内を伝導しているのか？」を明らかにするため、重水を用いて調製したSCHにおいても同様の測定を行い、同位体効果などからプロトンがSCH結晶内での伝導種であることを示した。これらの結果から、SCH結晶格子を構成する水分子間をプロトンがホッピングする、すなわちプロトン伝導がSCH結晶内で起きていることを実験的に確認した。得られた成果は、原著論文として投稿し受理され、すでにオンライン上で公開されている。臭化物イオン以外のハロゲン化物イオンを用い調製した各種SCHにおいても同様の測定を行い、水分子とともにSCHを構成するアニオン種がプロトン伝導に大きく影響することも明らかにした。ハロゲン化物イオン以外のカルボン酸イオンなどを用いたSCHについても、測定を行い、水分子とアニオン、カチオンそれぞれの相互作用がどのようにプロトン伝導に影響するのか、明らかにする予定である。今後、モニタリング技術だけでなく、プロトン伝導性を活かした技術への展開も視野に入れ、プロトン伝導性を高めることを指向した研究も実施する予定である。

Latent heat storage material (SCH) is a kind of material containing water and other substances. This research topic is aimed at the development of SCH generation technology, and the research on the physical properties and functions of SCH. This year, the effect of inter-electrode oxidation on SCH crystal modulation and crystal grain boundary was eliminated, and the true electrical conductivity in SCH crystal was clearly improved. "What's wrong with the SCH?" In addition, the determination of SCH isoforms and isoforms in the crystal structure of SCH is also discussed. As a result, SCH crystal lattice is composed of water molecules. The results of the original papers were accepted and published. In addition to the chemical compound, the chemical compound can be used to modulate various SCH components, such as water molecules and SCH components. The interaction between water molecules and organic compounds other than organic acids is determined by SCH, determination, determination. In the future, the development of technology and the development of technology will be carried out in a targeted manner.

项目成果

Effect of introducing a cyclobutylmethyl group into an onium cation on the thermodynamic properties of ionic clathrate hydrates

鎓阳离子中引入环丁基甲基对离子笼形水合物热力学性质的影响

• DOI: 10.1039/d2nj04361k
• 发表时间: 2023
• 期刊: New Journal of Chemistry
• 影响因子: 3.3
• 作者: Azuma Sakura;Shimada Jin;Tsunashima Katsuhiko;Sugahara Takeshi;Hirai Takayuki
• 通讯作者: Hirai Takayuki

炭素-炭素二重結合を含む第四級ホスホニウムカチオンからなるセミクラスレートハイドレートの潜熱蓄熱特性

含碳-碳双键季鏻阳离子半笼形水合物的潜热储存性能

• 发表时间: 2022
• 作者: Shimada Jin;Yamada Moe;Tani Atsushi;Sugahara Takeshi;Tsunashima Katsuhiko;Tsuchida Yusuke;Hirai Takayuki;嶋田仁，東さくら，綱島克彦，菅原武，谷篤史，平井隆之
• 通讯作者: 嶋田仁，東さくら，綱島克彦，菅原武，谷篤史，平井隆之