Japanese - 小倉研究室
分子の大きさ，ナノ空間の広さ，触媒の力 Fe-206 小倉研究室 ［環境保護，資源回収，エネルギー貯蔵という課題への ナノ空間を使った挑戦］ 生産技術研究所 物質・環境系部門 Department of Materials and Environmental Science http://www.ogulab.iis.u-tokyo.ac.jp 環境触媒・材料科学 応用化学専攻 均質ナノ空間＝エネルギー貯蔵 Uniform Nanospace for Energy Storage たとえば：H2O 相変化物質：Phase Change Materials (PCMs) 氷 氷／水 ice ice/water 固体⇄液体⇄気体の可逆相変化＝潜熱の蓄熱，放熱 蓄熱密度大，狭い温度域で蓄・放熱，使用可能な素材豊富 顕熱 sensible heat 蒸発／凝縮潜熱 latent heat of evaporation ＝ 4.18 x102 顕熱 sensible heat 3.36 x102 融解／凝固潜熱 latent heat of fusion エンタルピー／ kJ/kg ほかにも： ステアリン酸（高級脂肪酸）：C17H35COOH…2.02 x102 kJ/kg@69 °C エリスリトール（天然糖アルコール）：C4H6(OH)4…3.40 x102 kJ/kg@118 °C パラフィン（鎖状飽和炭化水素）：CnH2n+2…1.89 x102 kJ/kg@23 °C 多孔質物質：Energy storage by porosity 固体⇄液体の状態変化，体積変化でも漏洩なし！ 薄い壁厚（ 10 nm)，小さい格子定数，壁材選択（SiO2, Cなど）による良好な熱伝導性 融解 fusion 不均一核形成 spontaneous nucleation cooling cooling ステアリン酸/シリカコンポジットの蓄放熱挙動 4 ステアリン酸/炭素コンポジットの蓄放熱挙動 heating 2 不可逆的 irreversible 水蒸気 vapor 2.26 x103 蒸発／凝縮潜熱 latent heat of evaporation 0 heating 水／水蒸気 water/vapor 100 温度／°C 融解／凝固潜熱 latent heat of fusion 水 water heating Heat flow [mW] 0 heating cooling -2 -4 -6 SA SA:SBA-15 (5:5) SA:Silica (5:5) SA:KIT-6 (5:5) -8 -10 -12 可逆的 reversible 均一核形成 homogeneous nucleation -14 SA SA:CMK-3 (5:5) SA:FW200 (5:5) SA:activeC (5:5) SA:graphite (5:5) SA:CSBA-15 (5:5) endo. endo. -16 30 40 50 60 70 80 90 Temperature [°C] heating 低品位な熱の回収と高品位・均質な熱の放出 recovery of low-grade heat and release of high-quality heat (enthalpy&entropy) cooling 表面張力による細孔内保持 storage by surface tension KIT-6で相転移加速＝過冷却現象 supercooling on stearic acid in KIT-6 CMK-3で相転移減速 superheating on stearic acid in CMK-3 相転移／蓄放熱挙動：Phase change & Energy storage/release behavior PCM⇔メソ多孔質カーボン壁の相互作用による核形成促進 ＝ PCM固体状態の安定化 ステアリン酸/CMK-3コンポジットの蓄放熱挙動 ステアリン酸の相変化 55.6~50.0℃ 68.8 ℃ 55.5~50.0℃ 測定後 測定後 69.2~63.6℃ 72.8~68.5℃ 79.3℃ 81.2~76.7℃ 86.1~81.6℃ 91.0~86.5℃ 83.0℃ 101.8~106.3℃ 72.6 ℃ 86.8~91.6℃ 82.1~86.4℃ 77.2~81.7℃ 73.8~79.9℃ 65.2~69.6℃ 55.3~59.9℃ 測定前 24.2~24.1℃ 接線から求めた 融点 83.8 ℃ 86.2℃ energy conversion by surface energy storage by pore エネルギー変換は 表面で エネルギー貯蔵は 均質細孔空間で 接線から求めた 融点 70.5 ℃ 測定前 26.3~27.6℃ XRD-DSC分析：（株）リガク応用技術センター 東京大学生産技術研究所
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