イオン液体の調湿機構解明による省エネ・イオン液体調湿空調機の開発

阐明离子液体调湿机理，研制节能型离子液体调湿空调

基本信息

批准号：
21K05159
负责人：
伊藤敏幸
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Toyota Physical and Chemical Research Institute
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

現在，世界では1億台以上のエアコンが稼働しているとされ，省エネエアコンの開発はサスティナブル社会実現のために重要な課題である。液式調湿空調機は現行のコンプレッサータイプの空調機に較べて低消費電力であり換気しながら空調を行うことができるという特徴のために感染症対策に有効な空調機になると期待されている。ところが，現在の液式調湿空調機は30％塩化リチウムを調湿材として使用しているが，リチウムは産出国が偏在する元素である。そこで，塩化リチウムに替わる新たな液式調湿空調機の調湿材を探索するためイオン液体に着目した。初年度は第4級アンモニウム塩のジメチルリン酸イオン液体が優れた吸水性を示すことを明らかにした。この結果を基盤に昨年度は吸湿機構解明に焦点を当てて研究を行い，イミダゾリウム，ピラゾリウム，123-トリアゾリウム，124-トリアゾリウムカチオンとリン酸ジメチルの組み合わせからなる26種のイオン液体を合成して吸湿性能を調べた。その結果，従来最高の吸湿性を示した第4級アンモニウム塩を凌駕する吸湿性を示すイオン液体が見つかり，ジカチオン性のピラゾリウム塩，124-トリアゾリウム塩は，塩化カルシウムと比較してモル当たり吸湿能で20倍以上の吸湿性能を示すことがわかった。また，124-トリアゾリウム塩イオン液体の吸湿性はカチオン部の疎水性アルキル側鎖が長くなると向上した。そこで，124-トリアゾリウム塩イオン液体について小角X線散乱測定を行ったところ，特有のナノ集合体を形成しており，このナノ構造体中に水分子が取り込まれることがわかり，従来，存在が推定されていたイオン液体集合体中のwater pocketの存在を実証することができた。さらに，ナノ構造体は水分量を増やしていくと相転位を起こすこともわかった。イオン液体の吸湿性の起源の解明に大きな手がかりを得ることができたと思われる。

据称，目前全球有超过1亿台空调在运行，发展节能空调是实现可持续社会的重要课题。液体调湿空调有望成为控制传染病的有效空调，因为它们比现有的压缩机式空调消耗更少的电力，并且可以在提供通风的同时进行空调。然而，目前的液体调湿空调使用30%的氯化锂作为调湿材料，但锂是一种各国产量不均的元素。因此，我们将目光转向离子液体，寻找一种用于液体型调湿空调的新型调湿材料来替代氯化锂。第一年，人们发现磷酸二甲酯离子液体（一种季铵盐）表现出优异的吸水性。基于这些结果，我们去年进行了以阐明吸湿机理为重点的研究，合成了由咪唑鎓、吡唑鎓、123-三唑鎓和124-三唑鎓阳离子与磷酸二甲酯组合组成的26种离子液体的吸湿性能。被调查。结果，发现了一种离子液体，其吸湿性超过了先前吸湿性最高的季铵盐。双阳离子吡唑鎓盐和124-三唑鎓盐的每摩尔吸湿性比氯化钙高。吸湿性能提高20倍以上。此外，124-三唑鎓盐离子液体的吸湿性随着阳离子部分的疏水性烷基侧链变长而提高。因此，当我们对124-三唑盐离子液体进行小角X射线散射测量时，我们发现它形成了一种独特的纳米聚集体，并且水分子被纳入到这种纳米结构中。离子液体聚集体中存在水袋。此外，发现当水含量增加时，纳米结构会发生相变。看来我们获得了阐明离子液体吸湿性起源的重大线索。

项目成果

期刊论文数量（16）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Professor Hyung J. Kim/Carnegie Mellon University(米国)

Hyung J. Kim教授/卡内基梅隆大学（美国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Temperature Driven Current-Voltage Characteristics of Ionic Liquid Type Intelligent Connection Device

离子液体型智能连接装置的温度驱动电流-电压特性

DOI：
10.1109/jeds.2022.3199205
发表时间：
2022
期刊：
IEEE J. Electron Devices Society
影响因子：
0
作者：
Kobayashi,M.; Orii;Y.; Shima;H.; Naitoh;Y.; Akinaga;H.; Sato;D.; Matsuo;M.; Kinoshita;K.; Nokami,T.; Itoh;T.
通讯作者：
T.

環境調和型空調機用のための調湿材イオン液体のデザイン

环保空调用离子液体调湿材料的设计