creation and exploration of innovative thermal energy storage system by using covalent organic frameworks

利用共价有机框架创新热能存储系统的创建和探索

• 批准号: 22KJ1306
• 负责人: WANG XIAOHAN
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1306/
• 关键词: 多孔質材料; 共有結合性有機骨格; 蓄熱エネルギー; 水蒸気吸着; 結晶成長

共有結合性有機骨格（COF）とは，基本単位となる分子を縮合させて生成されたナノスケールの細孔をもつ結晶性有機固体材料である．その高い熱安定性と構造デザイン自由度から，多くの応用が提案されている，しかし，熱工学への応用が殆ど検討されていない．本研究では，COFの骨格への水蒸気吸着による発熱を用い，COFをホスト材とした新規な水蒸気吸着蓄熱材料の創出を追求している．そのため，COFの水蒸気吸着特性，および，その影響因子を明らかにすることが重要である．本研究では，(1) 水蒸気吸着蓄熱に関するCOFの諸特性を明らかにし，COFの熱工学への応用を開拓すること，(2) COFのナノ細孔内部に水分子を吸着した複合系の吸着熱を明らかにした上，COFを用いた新しい水蒸気吸着蓄熱材料を創出すること，を目的としている．本年度は，申請者が応募時研究計画書に記載した目的(1)と(2)について，研究を行って以下の成果を得た．目的(1)については，既報のCOFである「COF-300」を用い，その水蒸気吸着特性（水蒸気吸着等温線，水蒸気吸着エンタルピー）を測定により明らかにした．また，COF-300の水蒸気吸着によるCOFの骨格収縮に着目し，その収縮に消費される弾性エネルギーが水蒸気吸着エンタルピーへの寄与を分子動力学計算により解釈できた．本成果は国際および国内会議で口頭発表し，The 13th Asian Thermophysical Properties Conference (13th ATPC)においてはBest Presentation Awardを受賞した．目的(2)については，応募時に創製が成功した新規COFの結晶構造を明らかにした上で，水蒸気吸着特性の測定と評価を開始した．これらの結果に基づいて，次年度以降のCOF構造の設計指針として研究を展開することが可能となった．

Total of combining organic bone (COF package) と は, basic 単 a と な る molecular を condensation さ せ て generated さ れ た ナ ノ ス ケ ー ル の pores を も つ crystalline organic solid materials で あ る. High そ の い thermal stability と tectonic デ ザ イ ン freedom か ら, more く の 応 proposals with が さ れ て い る, し か し, pyrology へ の 応 with が perilous ど beg さ 検 れ て い な い. This study で は, COF package の bone へ の water steam 気 sorption に よ る 発 hot を い, COF package を ホ ス ト material と し た new rules な water steam 気 sorption heat storage material の hit を pursuit し て い る. そ の た め, COF package の water steam 気 sorption properties, お よ び, そ の impact factor を Ming ら か に す る こ と が important で あ る. This study で は, (1) water steam 気 sorption heat storage に masato す る COF package の various features を Ming ら か に し, COF package の pyrology へ の 応 use を develop す る こ と, (2) the COF package の ナ ノ pores inside に water molecules を sorption し た compound is の sorption heat を Ming ら か に し た, COF package を with い た new し い water steam 気 sorption heat storage material を hit す る こ と, Youdaoplaceholder0 objective と る て る る. This year は applicants が 応 offering research proposal に recorded し た purpose (1) と (2) に つ い て, research line を っ て の results under を た. Objective (1) に つ い て は, both reported の COF package で あ る を "COF package - 300" い, そ の water steam 気 sorption characteristics (steam 気 sorption isotherm, steam 気 sorption エ ン タ ル ピ ー) を determination に よ り Ming ら か に し た. ま た, COF package - 300 の water steam 気 sorption に よ る COF package の bone 収 shrinkage に mesh し, そ の 収 shrinkage に consumption さ れ る 弾 sex エ ネ ル ギ ー が water steam 気 sorption エ ン タ ル ピ ー へ の send and を molecular dynamics calculation に よ り solution 釈 で き た. This achievement was orally presented at <s:1> international および domestic Conference で た, The 13th Asian Thermophysical Properties Conference (13th ATPC)にお にお て て を Best Presentation Awardを and received a prize た. Objective (2) に つ い て は, 応 offering に created が successful し た new rules COF package の crystal structure を Ming ら か に し た で, steam 気 determination of sorption characteristics の と review 価 を start し た. こ れ ら の results に づ い て, annual to の の COF package structure design pointer と し て study を started す る こ と が may と な っ た.

项目成果

共有結合性有機骨格（COF）を吸着媒体とした水蒸気吸着蓄熱の探究

以共价有机骨架（COF）为吸附介质的水蒸气吸附储热探索

• 发表时间: 2022
• 作者: 小高絢子;小高絢子;小高絢子;王 暁晗
• 通讯作者: 王 暁晗

ATPC13 Best Presentation Award 受賞時の大学ニュース

获得ATPC13最佳演讲奖时的大学新闻

研究室HP

实验室HP

蒸気蓄熱を志向した新規な共有結合性有機骨格（COF）の創出と評価

用于蒸汽热储存的新型共价有机框架（COF）的创建和评估

• 发表时间: 2022
• 作者: 小高絢子;小高絢子;小高絢子;王 暁晗;王 暁晗
• 通讯作者: 王 暁晗

Thermophysical characterization of water adsorption to covalent organic framework for thermal energy storage

用于热能储存的共价有机骨架水吸附的热物理表征

• 发表时间: 2022
• 作者: 小高絢子;小高絢子;小高絢子;王 暁晗;王 暁晗;X. Wang
• 通讯作者: X. Wang