(57)【要約】【課題】蓄熱量を高めるうえで有利な蓄熱方法を提供する。【解決手段】本開示の蓄熱方法において、ヒドロキシ基を含む吸着サイトが分布している表面を有する吸着剤（１１）と、吸着質（１２）とを含む蓄熱材料（１０）に熱を加え、吸着質（１２）を吸着サイトから脱離させることにより熱を蓄える。吸着サイトに吸着質（１２）を吸着させて発生した熱を吸着剤（１１）の外部に放出する。吸着剤（１１）において、ヒドロキシ基は、ケイ素原子を含む骨格に直接結合しており、又は、骨格との間に介在している１つの炭素原子若しくは直鎖の炭素鎖の末端に結合している。吸着質（１２）は、３未満の塩基解離定数を有する塩基である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒドロキシ基を含む吸着サイトが分布している表面を有する吸着剤と、前記吸着剤の前記吸着サイトに吸着している吸着質とを含む蓄熱材料に熱を加え、前記吸着質を前記吸着サイトから脱離させることにより熱を蓄えることと、
前記吸着サイトに前記吸着質を吸着させて発生した熱を前記吸着剤の外部に放出することと、を備え、
前記吸着剤において、前記ヒドロキシ基は、ケイ素原子を含む骨格に直接結合しており、又は、前記骨格との間に介在している１つの炭素原子若しくは直鎖の炭素鎖の末端に結合しており、
前記吸着質は、３未満の塩基解離定数を有する塩基である、
蓄熱方法。
【請求項２】
前記ヒドロキシ基は、前記吸着剤において、前記ケイ素原子に直接結合している、請求項１に記載の蓄熱方法。
【請求項３】
前記吸着剤は、多孔質構造を有する、請求項１又は２に記載の蓄熱方法。
【請求項４】
前記塩基は、側鎖を有しない複素環式アミンである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄熱方法。
【請求項５】
前記塩基は、ピペリジン又はピロリジンである、請求項４に記載の蓄熱方法。
【請求項６】
ヒドロキシ基を含む吸着サイトが分布している表面を有する吸着剤と、前記吸着剤の前記吸着サイトに吸着している吸着質とを含む蓄熱材料と、
前記蓄熱材料を収容している第一容器と、
第二容器と、
前記第一容器と前記第二容器とを接続している配管と、を備え、
前記吸着剤において、前記ヒドロキシ基は、ケイ素原子を含む骨格に直接結合しており、又は、前記骨格との間に介在している１つの炭素原子若しくは直鎖の炭素鎖の末端に結合しており、
前記吸着質は、３未満の塩基解離定数を有する塩基である、
蓄熱装置。
【請求項７】
前記ヒドロキシ基は、前記吸着剤において、前記ケイ素原子に直接結合している、請求項６に記載の蓄熱装置。
【請求項８】
前記吸着剤は、多孔質構造を有する、請求項６又は７に記載の蓄熱装置。
【請求項９】
前記塩基は、側鎖を有しない複素環式アミンである、請求項６〜８のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項１０】
前記塩基は、ピペリジン又はピロリジンである、請求項９に記載の蓄熱装置。
【請求項１１】
ヒドロキシ基を含む吸着サイトが分布している表面を有する吸着剤であって、前記ヒドロキシ基は、ケイ素原子を含む骨格に直接結合している、又は、前記骨格との間に介在している１つの炭素原子若しくは直鎖の炭素鎖の末端に結合している吸着剤と、
前記吸着剤の前記吸着サイトに吸着されており、３未満の塩基解離定数を有する塩基である吸着質と、を含む
蓄熱材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、蓄熱方法、蓄熱装置、及び蓄熱材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化石燃料の使用削減が求められており、様々なプロセスの消費エネルギーを低減するだけでなく、未利用熱の活用を推進する必要がある。このため、様々な蓄熱技術が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、５０〜２００℃の範囲を含む幅広い温度範囲で利用可能な熱利用材料を開発したと記載されている。特許文献１には、有機酸と有機塩基とで形成された、常温で固体の有機塩よりなる熱利用材料が記載されている。有機酸は、例えば、カルボン酸類、スルホン酸類、フェノール類、チオール類、酸イミド類、スルホンアミド類、及び酸性複素環式化合物類よりなる群から選ばれるものである。有機塩基は、例えば、アミン類、イミン類、複素環塩基類、アルカロイド類、有機アンモニウム化合物類、及び有機金属類よりなる群から選ばれるものである。有機塩の中で有機酸基と有機塩基基とは非共有結合で結合している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−４１９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術は、蓄熱量を高める観点から改良の余地を有する。そこで、本開示は、蓄熱量を高めるうえで有利な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、
ヒドロキシ基を含む吸着サイトが分布している表面を有する吸着剤と、前記吸着剤の前記吸着サイトに吸着している吸着質とを含む蓄熱材料に熱を加え、前記吸着質を前記吸着サイトから脱離させることにより熱を蓄えることと、
前記吸着サイトに前記吸着質を吸着させて発生した熱を前記吸着剤の外部に放出することと、を備え、
前記吸着剤において、前記ヒドロキシ基は、ケイ素原子を含む骨格に直接結合しており、又は、前記骨格との間に介在している１つの炭素原子若しくは直鎖の炭素鎖の末端に結合しており、
前記吸着質は、３未満の塩基解離定数を有する塩基である、
蓄熱方法を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
上記の蓄熱方法は、蓄熱量を高めるうえで有利である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本開示の実施形態の一例に係る蓄熱方法（蓄熱過程）を説明するための図である。
【図２】図２は、本開示の実施形態の一例に係る蓄熱方法（放熱過程）を説明するための図である。
【図３】図３は、本開示の実施形態の一例に係る吸着剤の構造を模式的に示す図である。
【図４】図４は、参考例に係る吸着剤の構造を模式的に示す図である。
【図５】図５は、実施例１に係る吸着剤の電解放出形走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）写真である。
【図６Ａ】図６Ａは、実施例１に係る吸着質の構造式を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、実施例２に係る吸着質の構造式を示す図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、比較例１に係る吸着質の構造式を示す図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、比較例２に係る吸着質の構造式を示す図である。
【図６Ｅ】図６Ｅは、比較例３に係る吸着質の構造式を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（本開示の基礎となった知見）
一次エネルギーの約７０％は、有効に利用されることなく、環境中に未利用熱として排出されている。例えば、自動車のガソリンエンジンは燃料の持つエネルギーの約２０％しか有効に利用できておらず、火力発電は燃料の持つエネルギーの約４０％しか有効に利用できていない。未利用熱を蓄え、未利用熱の元の温度に近い温度で蓄えた熱を利用できる技術があれば、エネルギーの回収及びエネルギーの再利用の点で非常に有効である。未利用熱の発生源としては、自動車のガソリンエンジンに加えて、例えば、発電に用いられるガスエンジン、ディーゼルエンジン及び各種の燃料電池が考えられる。また、多くの熱エネルギーが、工場、ごみ焼却場などの施設から未利用のまま排出されている。社団法人日本機械工業連合会の「省エネルギー技術の活用による新たな事業展開についての調査研究（平成１９年３月）」によると、各業種におけるガス排熱のうち、１００℃〜１５０℃の排熱の割合は約５０％であり、１５０℃〜２００℃の排熱の割合は約３０％である。このように、比較的低温の未利用熱が多く存在する。
【００１０】
未利用熱を活用する手段としては、水を利用した１００℃以下の温水蓄熱（顕熱蓄熱）が知られている。しかし、温水蓄熱には、例えば、以下の問題が存在する。（１）放熱損失があるため長期間の蓄熱が難しい。（２）水の顕熱量が比較的小さく、大量の水が必要であるため、蓄熱設備の小型化が難しい。（３）出力温度は、熱の利用量に応じて非定常であり、次第に降下する。このため、未利用熱の活用を推進するためには、より効率の高い蓄熱技術を開発する必要がある。
【００１１】
効率の高い蓄熱技術としては、化学蓄熱が挙げられる。化学蓄熱は、物質の吸着、水和などの化学変化を伴うため、水、水和塩、パラフィンなどの材料自体の顕熱又は潜熱を利用する蓄熱技術と比べて、蓄熱材料の単位重量当りの蓄熱量が大きい。化学蓄熱の方法としては、例えば、水蒸気の吸脱着を利用する方法、金属塩へのアンモニア吸収（アンミン錯体生成反応）を利用する方法、アルコールなどの有機物の吸脱着反応を利用する方法、有機酸と有機塩基とで形成された有機塩を利用する方法（特許文献１参照）が提案されている。なかでも、特許文献１に記載の技術は、５０〜２００℃の範囲を含む幅広い温度範囲で利用できると記載されており、注目に値する。しかし、本発明者らの検討によれば、特許文献１に記載の技術は、蓄熱量を高める観点から改良の余地を有している。なぜなら、有機酸を吸着剤として機能させる場合、有機酸はバルク状になりやすいので、有機塩基が吸着可能な吸着サイトを高密度に存在させることは難しいからである。
【００１２】
そこで、本発明者らは、蓄熱量を高める観点から日夜検討を重ねたところ、特定の吸着剤と特定の吸着質とを組み合わせた蓄熱方法により、蓄熱量を高めることができることを見出し、本開示の蓄熱方法を案出した。
【００１３】
本開示の第１態様は、
ヒドロキシ基を含む吸着サイトが分布している表面を有する吸着剤と、前記吸着剤の前記吸着サイトに吸着している吸着質とを含む蓄熱材料に熱を加え、前記吸着質を前記吸着サイトから脱離させることにより熱を蓄えることと、
前記吸着サイトに前記吸着質を吸着させて発生した熱を前記吸着剤の外部に放出することと、を備え、
前記吸着剤において、前記ヒドロキシ基は、ケイ素原子を含む骨格に直接結合しており、又は、前記骨格との間に介在している１つの炭素原子若しくは直鎖の炭素鎖の末端に結合しており、
前記吸着質は、３未満の塩基解離定数を有する塩基である、
蓄熱方法を提供する。
【００１４】
第１態様によれば、吸着剤において、隣り合うヒドロキシ基を含む吸着サイト同士の距離が短くなりやすいので、吸着サイトが高密度に存在する。加えて、吸着質が３未満の塩基解離定数を有する塩基であることにより、吸着質が吸着剤から脱離するのに必要なエネルギーが比較的大きい。このため、第１態様に係る蓄熱方法は、蓄熱量を高めるうえで有利である。
【００１５】
本開示の第２態様は、第１態様に加えて、前記ヒドロキシ基は、前記吸着剤において、前記ケイ素原子に直接結合している、蓄熱方法を提供する。第２態様によれば、吸着剤において吸着サイトを構成する原子団のサイズが小さいので隣り合う吸着サイト同士の距離が短い。このため、第２態様に係る蓄熱方法は、蓄熱量を高めるうえでより有利である。
【００１６】
本開示の第３態様は、第１態様又は第２態様に加えて、前記吸着剤は、多孔質構造を有する、蓄熱方法を提供する。第３態様によれば、吸着剤は、多孔質構造を有することにより大きな比表面積を有し、吸着剤の表面に多くの吸着サイトが存在する。これにより、吸着質の脱離に必要な熱量が大きくなる。このため、第３態様に係る蓄熱方法は、蓄熱量を高めるうえでより有利である。
【００１７】
本開示の第４態様は、第１態様〜第３態様のいずれか１つの態様に加えて、前記塩基は、側鎖を有しない複素環式アミンである、蓄熱方法を提供する。第４態様によれば、吸着質である塩基が吸着剤に吸着するときに、塩基の吸着が隣り合う塩基によって阻害されにくいので、多くの吸着質が吸着剤に吸着でき、吸着質の脱離に必要な熱量が大きい。このため、第４態様に係る蓄熱方法は、蓄熱量を高めるうえでより有利である。
【００１８】
本開示の第５態様は、第４態様に加えて、前記塩基は、ピペリジン又はピロリジンである、蓄熱方法を提供する。第４態様によれば、より確実に蓄熱量を高めることができる。
【００１９】
本開示の第６態様は、
ヒドロキシ基を含む吸着サイトが分布している表面を有する吸着剤と、前記吸着剤の前記吸着サイトに吸着している吸着質とを含む蓄熱材料と、
前記蓄熱材料を収容している第一容器と、
第二容器と、
前記第一容器と前記第二容器とを接続している配管と、を備え、
前記吸着剤において、前記ヒドロキシ基は、ケイ素原子を含む骨格に直接結合しており、又は、前記骨格との間に介在している１つの炭素原子若しくは直鎖の炭素鎖の末端に結合しており、
前記吸着質は、３未満の塩基解離定数を有する塩基である、
蓄熱装置を提供する。
【００２０】
第６態様に係る蓄熱装置は、第１態様について述べた理由により、蓄熱量を高めるうえで有利である。
【００２１】
本開示の第７態様は、第６態様に加えて、前記ヒドロキシ基は、前記吸着剤において、前記ケイ素原子に直接結合している、蓄熱装置を提供する。第７態様に係る蓄熱装置は、第２態様について述べた理由により、蓄熱量を高めるうえでより有利である。
【００２２】
本開示の第８態様は、第６態様又は第７態様に加えて、前記吸着剤は、多孔質構造を有する、蓄熱装置を提供する。第８態様に係る蓄熱装置は、第３態様について述べた理由により、蓄熱量を高めるうえでより有利である。
【００２３】
本開示の第９態様は、第６態様〜第８態様のいずれ１つの態様に加えて、前記塩基は、側鎖を有しない複素環式アミンである、蓄熱装置を提供する。第９態様に係る蓄熱装置は、第４態様について述べた理由により、蓄熱量を高めるうえでより有利である。
【００２４】
本開示の第１０態様は、第９態様に加えて、前記塩基は、ピペリジン又はピロリジンである、蓄熱装置を提供する。第１０態様に係る蓄熱装置は、第５態様について述べた理由により、より確実に蓄熱量を高めることができる。
【００２５】
本開示の第１１態様は、
ヒドロキシ基を含む吸着サイトが分布している表面を有する吸着剤であって、前記ヒドロキシ基は、ケイ素原子を含む骨格に直接結合している、又は、前記骨格との間に介在している１つの炭素原子若しくは直鎖の炭素鎖の末端に結合している吸着剤と、
前記吸着剤の前記吸着サイトに吸着されており、３未満の塩基解離定数を有する塩基である吸着質と、を含む
蓄熱材料を提供する。
【００２６】
第７態様に係る蓄熱装置は、第１態様について述べた理由により、蓄熱量を高めるうえで有利である。
【００２７】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されない。
【００２８】
本開示の蓄熱方法は、例えば、図１及び図２に示す蓄熱装置１を用いて実行される。図１に示す通り、蓄熱装置１は、第一容器２１と、第二容器２２と、配管３０とを備えている。第一容器２１は蓄熱材料１０を収容している。配管３０は第一容器２１と第二容器２２とを接続している。
【００２９】
図１に示す通り、蓄熱材料１０は、吸着剤１１と、吸着質１２とを含んでいる。吸着剤１１は、ヒドロキシ基を含む吸着サイトが分布している表面を有する。蓄熱材料１０において、吸着質１２は、吸着剤１１の吸着サイトに吸着している。蓄熱装置１によって実行される蓄熱方法は、蓄熱過程と、放熱過程とを備えている。蓄熱過程は、蓄熱材料１０に熱を加え、吸着質１２を吸着サイトから脱離させることにより熱を蓄える過程である。放熱過程は、吸着剤１１の吸着サイトに吸着質１２を吸着させて発生した熱を吸着剤１１の外部に放出する過程である。吸着剤において、吸着サイトに含まれるヒドロキシ基は、ケイ素原子を含む骨格に直接結合している、又は、その骨格との間に介在している１つの炭素原子若しくは直鎖の炭素鎖の末端に結合している。これにより、隣り合うヒドロキシ基を含む吸着サイト同士の距離が短くなりやすいので、吸着サイトが高密度に存在する。例えば、図４に示す参考例のように、スルホ基が骨格に結合していると、隣り合う吸着サイト同士の距離が大きくなりやすい。吸着質１２は、３未満の塩基解離定数を有する塩基である。なお、本明細書において、塩基解離定数の値は２５℃における値を意味する。吸着質１２が３未満の塩基解離定数を有する塩基であると、吸着剤１１の吸着サイトと吸着質１２とが相互作用する力が比較的大きく、吸着サイトから吸着質１２を脱離させるのに必要なエネルギーが比較的大きい。このため、この蓄熱方法は、蓄熱量を高めるうえで有利である。
【００３０】
図１に示す通り、蓄熱装置１は、例えば、蓄熱過程において、蓄熱材料１０を加熱することにより吸着サイトから脱離する吸着質１２を、配管３０を通過させて第二容器２２に送る。この場合、蓄熱材料１０に熱Ｑinが加えられる。吸着サイトから脱離した吸着質１２は、例えば、気体の塩基１２ｇの状態で第二容器２２に送られる。第二容器２２において、気体の塩基１２ｇは、第二容器２２の外部に熱Ｑoutを放出することによって凝縮し、液体状態に変化する。このため、第二容器２２は、液体の塩基１２ｌを貯留する。
【００３１】
図２に示す通り、蓄熱装置１は、例えば、放熱過程において、第二容器２２から配管３０を通過させて吸着質１２を第一容器２１に送って吸着質１２を吸着剤１１の吸着サイトに吸着させる。例えば、放熱過程において、液体の塩基１２ｌに熱Ｑinが加えられる。これにより、液体の塩基１２ｌが気化して気体の塩基１２ｇが発生する。気体の塩基１２ｇが配管３０を通過して第一容器２１に供給される。第一容器２１において、気体の塩基１２が吸着剤１１に接触して吸着剤１１の吸着サイトに吸着される。この吸着反応に伴い発熱が生じ、吸着剤１１の外部、ひいては第一容器２１の外部に、熱Ｑoutが取り出される。
【００３２】
このように、蓄熱装置１は、蓄熱過程及び放熱過程を備えた１つのサイクルとして、蓄熱方法を実行する。
【００３３】
吸着剤１１の骨格は、ケイ素原子を含む限り特に制限されないが、例えばシロキサン結合の繰り返し構造によって構成されている。この場合、吸着剤１１が良好な耐熱性及び耐薬品性を有しやすい。
【００３４】
吸着剤１１において、吸着剤１ｇ当たりの吸着サイトの物質量は、例えば１〜１０ミリモル（ｍｍｏｌ）である。この場合、より確実に、蓄熱量を高めることができる。
【００３５】
吸着剤１１の吸着サイトにおけるヒドロキシ基は、望ましくは、図３に示す通り、吸着剤１１の骨格のケイ素原子に直接結合している。換言すると、吸着剤１１は、吸着サイトとして、シラノール基（―Ｓi‐ＯＨ）を有する。この場合、吸着サイトを構成する原子団のサイズが小さいので隣り合う吸着サイト同士の距離が短くなり、蓄熱量を有利に高めることができる。
【００３６】
吸着剤１１は、例えば、多孔質構造を有する。この場合、吸着剤１１が大きな比表面積を有し、吸着剤１１の表面に多くの吸着サイトが存在する。これにより、吸着質１２の脱離に必要な熱量が大きくなり、蓄熱量を有利に高めることができる。多孔質構造を有する吸着剤１１は、例えば、水熱合成法又は分子鋳型法等の方法によって製造できる。
【００３７】
吸着剤１１は、例えばメソポーラスな多孔質構造を有する。この場合、吸着剤１１として、例えばメソポーラスシリカを使用できる。
【００３８】
吸着剤１１のＢＥＴ比表面積は、例えば６００〜２０００ｍ2／ｇである。これにより、吸着剤１１の表面に多くの吸着サイトを存在させることができ、蓄熱量を有利に高めることができる。
【００３９】
吸着質１２である塩基は、３未満の塩基解離定数を有する限り特に制限されないが、望ましくは側鎖を有しない複素環式アミンである。この場合、吸着質１２である塩基は、側鎖を有しないので、塩基の吸着が隣り合う塩基によって阻害されにくいので、多くの吸着質が吸着剤に吸着でき、吸着質の脱離に必要な熱量が大きい。このため、蓄熱量を有利に高めることができる。
【００４０】
上記の複素環式アミンである塩基は、例えばピペリジン又はピロリジンである。
【００４１】
蓄熱材料１０に熱Ｑinを加える方法は特に限定されない。例えば、第一容器２１の内部の配管に高温の熱媒体を導入することによって、蓄熱材料１０に熱Ｑinを付与してもよい。また、第一容器２１の外周面を加熱することによって、蓄熱材料１０に熱Ｑinを付与してもよい。熱Ｑinの付与は、電気エネルギーを利用して行われてもよい。
【００４２】
蓄熱過程において、第二容器２２の外部に熱Ｑoutを放出する方法は特に限定されない。例えば、第二容器２２の内部の配管に低温の熱媒体を導入することによって、第二容器２２の外部に熱Ｑoutを放出してもよい。また、第二容器３０の外周面を冷却することによって、第二容器３０の外部に熱Ｑoutを放出してもよい。熱Ｑoutの放出は、電気エネルギーを利用して行われてもよい。
【００４３】
放熱過程において、第二容器２２に貯留された液体の塩基１２ｌに熱Ｑinを加える方法は特に限定されない。例えば、第二容器２２の内部の配管に高温の熱媒体を導入することによって、第二容器２２に貯留された液体の塩基１２ｌに熱Ｑinを付与してもよい。また、第二容器２２の外周面を加熱することによって、第二容器３０に貯留された液体の塩基１２ｌに熱Ｑinを付与してもよい。熱Ｑinの付与は、電気エネルギーを利用して行われてもよい。
【００４４】
第一容器２１から熱Ｑoutを取り出す方法は特に限定されない。例えば、第一容器２１の内部の配管に熱媒体を導入することによって、第一容器２１から熱Ｑoutを取り出してもよい。また、第一容器２１の外周面から直接熱Ｑoutを取り出してもよい。電気エネルギーを利用して熱Ｑoutを取り出してもよい。
【実施例】
【００４５】
以下、実施例を用いて、本開示の蓄熱方法をより詳細に説明する。ただし、本開示の蓄熱方法は以下の実施例に限定されない。
【００４６】
＜実施例１＞
所定の界面活性剤を鋳型とした分子鋳型法によりメソポーラスシリカＡを合成した。メソポーラスシリカＡの骨格は、室温において界面活性剤及び骨格の原料を含む液体を室温で所定期間熟成することにより形成した。その後、界面活性剤を溶媒抽出により除去した。ガス吸着量測定装置（マイクロトラック・ベル社製、製品名：BELSORP-28）を用いて、２５℃におけるメソポーラスシリカＡの窒素吸着等温線を得た。メソポーラスシリカＡの窒素吸着等温線から算出したメソポーラスシリカＡのＢＥＴ比表面積は６１４ｍ2／ｇであった。固体29Ｓi−ＮＭＲ法により、メソポーラスシリカＡの１ｇ当たりのシラノール基量を求めたところ、７．４ｍｍｏｌ／ｇであった。メソポーラスシリカＡは、大きなＢＥＴ比表面積を有し、その表面にシラノール基を有することが確認された。メソポーラスシリカＡのＦＥ−ＳＥＭ写真を図５に示す。
【００４７】
ガス吸着量測定装置（マイクロトラック・ベル社製、製品名：BELSORP-28）を用いて、２５℃におけるメソポーラスシリカＡのピペリジン吸着等温線を得た。ピペリジンは、図６Ａに示す構造を有する複素環式アミンであり、２５℃におけるピペリジンの塩基解離定数ｐＫｂは２．８である。メソポーラスシリカＡのピペリジン吸着等温線から、メソポーラスシリカＡの１ｇ当たりのピペリジンの吸着量は８．６ｍｍｏｌ／ｇであった。メソポーラスシリカＡの１ｇ当たりのピペリジンの吸着量（８．６ｍｍｏｌ／ｇ）は、メソポーラスシリカＡの１ｇ当たりのシラノール基量（７．４ｍｍｏｌ／ｇ）よりも多かった。このため、メソポーラスシリカＡのメソ孔の内部でピペリジンの一部が凝縮したと推定される。
【００４８】
示差走査熱量計（ＤＳＣ）（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、製品名：DSC6300）を用いて、メソポーラスシリカＡにピペリジンを飽和吸着させた場合の吸着反応を熱分析した。その結果、メソポーラスシリカＡの１ｇ当たりの吸着熱量は、５３３Ｊ／ｇであり、上記のメソポーラスシリカＡの１ｇ当たりのシラノール基量を踏まえると、シラノール基１ｍｏｌ当たりの吸着熱量は、７２ｋＪ／ｍｏｌであった。
【００４９】
メソポーラスシリカＡにピペリジンを飽和吸着させ、その後１２０℃以下の温度でピペリジンをメソポーラスシリカＡの吸着サイトから脱離させた。この反応を、示差走査熱量計（ＤＳＣ）（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、製品名：DSC6300）を用いて熱分析した。その結果、メソポーラスシリカＡの１ｇ当たりの脱離反応に伴い吸収される熱量は、５３３Ｊ／ｇであり、飽和吸着したピペリジンの１００％が１２０℃以下の温度でメソポーラスシリカＡの吸着サイトから脱離した。このように、１２０℃以下におけるメソポーラスシリカＡに対するピペリジンの吸着反応及び脱離反応に伴う熱量は、メソポーラスシリカＡの１ｇ当たり、５３３Ｊ／ｇであった。メソポーラスシリカＡとピペリジンとの組み合わせは、特許文献１の実施例に記載の有機塩１及び有機塩２と比べて、蓄熱量を大きくしやすく、より低温で脱離反応を起こすことができることが示唆された。有機塩１は、Ｌ−（＋）−酒石酸とアニリンとの分子複合体であり、その解離温度は１５１．０℃であり、その蓄熱量は３７５Ｊ／ｇである。有機塩２は、テレフタル酸とピペラジンの分子複合体であり、その解離温度は１２４．７℃であり、蓄熱量は２４２Ｊ／ｇである。
【００５０】
＜実施例２＞
示差走査熱量計（ＤＳＣ）（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、製品名：DSC6300）を用いて、メソポーラスシリカＡにピロリジンを飽和吸着させた場合の吸着反応を熱分析した。その結果、メソポーラスシリカＡの１ｇ当たりの吸着熱量は、５５５Ｊ／ｇであり、シラノール基１ｍｏｌ当たりの吸着熱量は、７５ｋＪ／ｍｏｌであった。ピロリジンは、図６Ｂに示す構造を有する複素環式アミンであり、２５℃におけるピロリジンの塩基解離定数ｐＫｂは２．７４である。
【００５１】
メソポーラスシリカＡにピロリジンを飽和吸着させ、その後１２０℃以下の温度でピロリジンをメソポーラスシリカＡの吸着サイトから脱離させた。この反応を、示差走査熱量計（ＤＳＣ）（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、製品名：DSC6300）を用いて熱分析した。その結果、メソポーラスシリカＡの１ｇ当たりの脱離反応に伴い吸収される熱量は、５２０Ｊ／ｇであり、飽和吸着したピロリジンの９４％が１２０℃以下の温度でメソポーラスシリカＡの吸着サイトから脱離した。このように、１２０℃以下におけるメソポーラスシリカＡに対するピロリジンの吸着反応及び脱離反応に伴う熱量は、メソポーラスシリカＡの１ｇ当たり、５２０Ｊ／ｇであった。メソポーラスシリカＡとピロリジンとの組み合わせは、特許文献１の実施例に記載の有機塩１及び有機塩２と比べて、蓄熱量を大きくしやすく、より低温で脱離反応を起こすことができることが示唆された。
【００５２】
＜比較例１＞
示差走査熱量計（ＤＳＣ）（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、製品名：DSC6300）を用いて、メソポーラスシリカＡにピロールを飽和吸着させた場合の吸着反応を熱分析した。その結果、メソポーラスシリカＡの１ｇ当たりの吸着熱量は、４２２Ｊ／ｇであり、シラノール基１ｍｏｌ当たりの吸着熱量は、５７ｋＪ／ｍｏｌであった。ピロールは、図６Ｃに示す構造を有する複素環式アミンであり、２５℃におけるピロールの塩基解離定数ｐＫｂは１３．６である。
【００５３】
メソポーラスシリカＡにピロールを飽和吸着させ、その後１２０℃以下の温度でピロールをメソポーラスシリカＡの吸着サイトから脱離させた。この反応を、示差走査熱量計（ＤＳＣ）（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、製品名：DSC6300）を用いて熱分析した。その結果、メソポーラスシリカＡの１ｇ当たりの脱離反応に伴い吸収される熱量は、４２２Ｊ／ｇであり、飽和吸着したピロールの１００％が１２０℃以下の温度でメソポーラスシリカＡの吸着サイトから脱離した。このように、１２０℃以下におけるメソポーラスシリカＡに対するピロールの吸着反応及び脱離反応に伴う熱量は、メソポーラスシリカＡの１ｇ当たり、４２２Ｊ／ｇであり、メソポーラスシリカＡとピロールとの組み合わせは、メソポーラスシリカＡとピペリジン又はピロリジンとの組み合わせと比べると、小さい蓄熱量を有することが示唆された。
【００５４】
＜比較例２＞
示差走査熱量計（ＤＳＣ）（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、製品名：DSC6300）を用いて、メソポーラスシリカＡにピリジンを飽和吸着させた場合の吸着反応を熱分析した。その結果、メソポーラスシリカＡの１ｇ当たりの吸着熱量は、４６６Ｊ／ｇであり、シラノール基１ｍｏｌ当たりの吸着熱量は、６３ｋＪ／ｍｏｌであった。ピリジンは、図６Ｄに示す構造を有する複素環式アミンであり、２５℃におけるピリジンの塩基解離定数ｐＫｂは８．７５である。
【００５５】
メソポーラスシリカＡにピリジンを飽和吸着させ、その後１２０℃以下の温度でピリジンをメソポーラスシリカＡの吸着サイトから脱離させた。この反応を、示差走査熱量計（ＤＳＣ）（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、製品名：DSC6300）を用いて熱分析した。その結果、メソポーラスシリカＡの１ｇ当たりの脱離反応に伴い吸収される熱量は、４６６Ｊ／ｇであり、飽和吸着したピリジンの１００％が１２０℃以下の温度でメソポーラスシリカＡの吸着サイトから脱離した。このように、１２０℃以下におけるメソポーラスシリカＡに対するピリジンの吸着反応及び脱離反応に伴う熱量は、メソポーラスシリカＡの１ｇ当たり４６６Ｊ／ｇであり、メソポーラスシリカＡとピリジンとの組み合わせは、メソポーラスシリカＡとピペリジン又はピロリジンとの組み合わせと比べると、小さい蓄熱量を有することが示唆された。
【００５６】
実施例１及び実施例２と比較例１及び比較例２との対比によれば、３未満の塩基解離定数を有する塩基を用いることにより、シラノール基１ｍｏｌ当たりの塩基の吸着反応及び脱離反応に伴う熱量が大きくなることが示唆された。このため、３未満の塩基解離定数を有する塩基を用いることにより、メソポーラスシリカＡの１ｇ当たりにおいて、吸着サイトから塩基が脱離するのに必要な熱量が大きくなり、より大きな蓄熱量を実現できる。
【００５７】
＜比較例３＞
示差走査熱量計（ＤＳＣ）（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、製品名：DSC6300）を用いて、メソポーラスシリカＡにルチジンを飽和吸着させた場合の吸着反応を熱分析した。その結果、メソポーラスシリカＡの１ｇ当たりの吸着熱量は、４３２Ｊ／ｇであり、シラノール基１ｍｏｌ当たりの吸着熱量は５８ｋＪ／ｍｏｌであった。ルチジンは、図６Ｅに示す構造を有する複素環式アミンであり、ピリジンに対して２つの側鎖（メチル基）を有する。２５℃におけるルチジンの塩基解離定数ｐＫｂは８．７である。
【００５８】
メソポーラスシリカＡにルチジンを飽和吸着させ、その後１２０℃以下の温度でルチジンをメソポーラスシリカＡの吸着サイトから脱離させた。この反応を、示差走査熱量計（ＤＳＣ）（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、製品名：DSC6300）を用いて熱分析した。その結果、メソポーラスシリカＡの１ｇ当たりの脱離反応に伴い吸収される熱量は、４３２Ｊ／ｇであり、飽和吸着したルチジンの１００％が１２０℃以下の温度でメソポーラスシリカＡの吸着サイトから脱離した。このように、１２０℃以下におけるメソポーラスシリカＡに対するルチジンの吸着反応及び脱離反応に伴う熱量は、メソポーラスシリカＡの１ｇ当たり４３２Ｊ／ｇであり、メソポーラスシリカＡとルチジンとの組み合わせは、メソポーラスシリカＡとピペリジン又はピロリジンとの組み合わせと比べると、小さい蓄熱量を有することが示唆された。
【００５９】
実施例１及び２と、比較例３との対比によれば、小さい分子サイズの、側鎖を有しない複素環式アミンを塩基として用いることにより、吸着時に隣接する塩基同士の距離を小さくできる。また、分子サイズの小さい側鎖を有しない複素環式アミンを塩基として用いることにより、吸着サイトの吸着可能な塩基の量が多くなり、メソポーラスシリカＡの１ｇ当たりにおいて、吸着サイトから塩基が脱離するのに必要な熱量が大きくなる。また、分子サイズの小さい側鎖を有しない複素環式アミンを塩基として用いることにより、蓄熱過程における塩基の脱離反応のための熱源の温度が低い（例えば、１２０℃以下）場合でも、大きな蓄熱量を実現しやすい。
【００６０】
＜比較例４＞
所定の界面活性剤を鋳型とした分子鋳型法によりメソポーラスシリカＢを合成した。メソポーラスシリカＢの骨格は所定の界面活性剤を鋳型として用いて水熱合成により形成した。骨格の形成と同時に、図４に示すベンゼン環及びスルホ基を含む原子団を骨格に結合させ、その後界面活性剤を溶媒抽出により除去した。このようにして、メソポーラスシリカＢを合成した。ガス吸着量測定装置（マイクロトラック・ベル社製、製品名：BELSORP-28）を用いて、２５℃におけるメソポーラスシリカＢの窒素吸着等温線を得た。メソポーラスシリカＢの窒素吸着等温線から算出したメソポーラスシリカＢのＢＥＴ比表面積は５５９ｍ2／ｇであった。滴定法により、メソポーラスシリカＢの１ｇ当たりのスルホ基量を求めたところ、０．９５ｍｍｏｌ／ｇであった。メソポーラスシリカＢは、大きなＢＥＴ比表面積を有するものの、メソポーラスシリカＢにおけるシラノール基量に比べると、少ない量のスルホ基を有していた。図４に示すベンゼン環及びスルホ基を含む原子団のサイズは、シラノール基のサイズよりも大きいので、隣接するスルホ基同士の距離が大きくなり、メソポーラスシリカＢの表面におけるスルホ基の量が少なかったと考えられる。
【００６１】
示差走査熱量計（ＤＳＣ）（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、製品名：DSC6300）を用いて、メソポーラスシリカＢにピペリジンを飽和吸着させた場合の吸着反応を熱分析した。その結果、メソポーラスシリカＢの１ｇ当たりの吸着熱量は、９６Ｊ／ｇであり、上記のメソポーラスシリカＢの１ｇ当たりのスルホ基量を踏まえると、スルホ基１ｍｏｌ当たりの吸着熱量は、１０１ｋＪ／ｍｏｌであった。
【００６２】
メソポーラスシリカＢにピペリジンを飽和吸着させ、その後１２０℃以下の温度でピペリジンをメソポーラスシリカＢの吸着サイトから脱離させた。この反応を、示差走査熱量計（ＤＳＣ）（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、製品名：DSC6300）を用いて熱分析した。その結果、メソポーラスシリカＢの１ｇ当たりの脱離反応に伴い吸収される熱量は、２５Ｊ／ｇであり、飽和吸着したピペリジンの２６％が１２０℃以下の温度でメソポーラスシリカＢの吸着サイトから脱離した。このように、１２０℃以下におけるメソポーラスシリカＢに対するピペリジンの吸着反応及び脱離反応に伴う熱量は、１２０℃以下におけるメソポーラスシリカＡに対するピペリジンの吸着反応及び脱離反応に伴う熱量（５３３Ｊ／ｇ）と比べて小さかった。
【００６３】
実施例１と比較例４との対比よれば、小さいサイズを有するシラノール基によって吸着サイトが構成されていることにより、吸着サイト同士の距離が小さくなって吸着サイトが高密度に存在し、多くの塩基が吸着サイトに吸着できる。このため、シラノール基によって吸着サイトが構成されていると、メソポーラスシリカの１ｇ当たりにおいて、吸着サイトから塩基が脱離するのに必要な熱量が大きくなる。加えて、蓄熱過程における塩基の脱離反応のための熱源の温度が低い（例えば、１２０℃以下）場合でも、大きな蓄熱量を実現しやすい。
【符号の説明】
【００６４】
１              蓄熱装置
１０            蓄熱材料
１１            吸着剤
１２            吸着質
２１            第一容器
２２            第二容器
３０            配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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