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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

基本信息

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

项目摘要

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．

It is composed of a combined organic framework (COF), a crystalline organic solid material with pores and pores formed by condensation of basic unitary molecules. Thermal stability and structure are high, and the degree of freedom is high, and the proposal of multi-purpose use isされている, しかし, thermal engineering への応用が殆ど検 Discussion されていない． In this study, COF's bone structure and heat storage materials are used, and COF's heat storage materials are used to create and pursue new regulations.そのため, COF のwater vapor sorption characteristics, および, その influencing factor を明らかにすることがimportant である. The purpose of this study is: (1) The characteristics of water vapor adsorption and heat storage, the characteristics of COF, and the development of thermal engineering of COF, (2) The water molecules inside the pores of COF are adsorbed, and the composite system is adsorbed and heated. COF uses new water to evaporate the heat storage material to create a new one, and the purpose is to create a new one. This year, if the applicant has stated the purpose (1) and (2) of the research plan at the time of the recruitment, the research has been carried out and the following results have been achieved. Purpose (1) については, 日本のCOFである「COF-300」を用い, その水気Adsorption characteristics (water vapor adsorption isotherm, water vapor adsorption isotherm, water vapor adsorption isotherm) を Measurement により明らかにした.また，COF-300の水vapor気sorptionによるCOFのbone shrinkageに目し，そのshrinkingにconsumingされる弾性エネルギーが水vapor気sorbing エンタルピーへの sent and をMolecular dynamics calculations によりsolved 釈できた. This achievement was presented as an oral presentation at international and domestic conferences and received the Best Presentation Award at The 13th Asian Thermophysical Properties Conference (13th ATPC). Purpose (2) The new crystal structure of COF was successfully created when the project was launched, and the measurement and evaluation of the water vapor adsorption characteristics was started. The result of the research is based on the design of the COF structure, and the research on the design of the COF structure will be carried out from the following year onwards.