Synthesis and Hydrogen Adsorption Simulation of Carbonized Hyper-Cross-Linked Polymers Derived from Various Green Flavonoid Monomers.
様々なグリーンフラボノイドモノマー由来の炭化ハイパークロスリンクポリマーの合成と水素吸着シミュレーション (AI 翻訳)
Jiahao Cheng, Xingxing Cheng, Zhiqiang Wang, Wenlong Wang
🤖 gxceed AI 要約
日本語
フラボノイド系モノマーからハイパークロスリンクポリマーを合成・炭化し、水素吸蔵能を実験と分子シミュレーションで評価。実験では最大0.86 wt%の水素吸着量を達成。シミュレーションでは炭化過程や細孔形成、吸着挙動を解明し、77Kで5.32 wt%の予測値を得た。持続可能な水素貯蔵材料設計への知見を提供。
English
A series of hyper-cross-linked polymers derived from renewable flavonoid monomers were synthesized, carbonized, and evaluated for hydrogen storage via experiment and molecular simulation. Experimental maximum hydrogen uptake reached 0.86 wt% at 298 K and 80 bar. Simulations elucidated carbonization pathways, pore formation, and predicted up to 5.32 wt% at 77 K, approaching DOE targets. This work provides mechanistic insights for designing sustainable hydrogen adsorbents.
Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.
📝 gxceed 編集解説 — Why this matters
日本のGX文脈において
水素貯蔵技術は日本の水素基本戦略やグリーン成長戦略において重要な位置を占める。本研究成果は、バイオマス由来材料を用いた低環境負荷な水素貯蔵材料の開発に資する可能性がある。
In the global GX context
Hydrogen storage is a key challenge in global energy transition and decarbonization. This study presents an eco-friendly material approach using renewable flavonoids, offering mechanistic insights that could guide the design of sustainable storage media. The results are relevant to DOE targets and global hydrogen infrastructure development.
👥 読者別の含意
🔬研究者:Provides a combined experimental-simulation framework for carbonized flavonoid-based HCPs and hydrogen adsorption mechanisms, useful for materials design.
📄 抄録（日本語訳）
固体水素貯蔵は、高い体積密度、穏やかな操作条件、および超高純度水素放出の可能性といった利点を提供する。ここでは、様々な再生可能なフラボノイドモノマーからFriedel-Crafts反応を介して一連の超架橋ポリマー（HCPs）を合成し、その後炭化することにより、黒鉛化と階層的多孔性を向上させた。実験的には、アピゲニン由来HCPsは、298 Kおよび80 barで最大0.86 wt %の水素吸蔵量を達成した。相補的な分子シミュレーション（ReaxFFベースの分子動力学、密度汎関数理論、および大正準モンテカルロ）を用いて、炭化経路、細孔形成、および吸着挙動を解明した。シミュレーションにより、炭化はC-O結合の開裂、脱水、およびナフタレン様および黒鉛状ミクロドメインへの縮合を介して進行することが明らかになった。密度汎関数理論（DFT）シミュレーションは、七員環および六方-七方接合部における最大水素吸着エネルギーを示す。GCMCシミュレーションは、ダイゼイン由来HCPsが実験傾向を再現し、77 Kおよび80 barで最大5.32 wt %の水素吸蔵量を予測し、車載貯蔵に関する米国エネルギー省の目標に近づくことを示す。本研究は、炭化フラボノイド系HCPsが有望な環境に優しい水素吸着材であることを実証し、持続可能な高性能貯蔵材料の合理的設計を導くための機構的洞察を提供する。
AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。
📄 Abstract（原文）
Solid-state hydrogen storage offers advantages such as high volumetric density, mild operating conditions, and the potential for ultrapure hydrogen release. Here, a series of hyper-cross-linked polymers (HCPs) were synthesized from various renewable flavonoid monomers via the Friedel-Crafts reaction and subsequently carbonized, thereby enhancing graphitization and hierarchical porosity. Experimentally, apigenin-derived HCPs achieved a maximum hydrogen uptake of 0.86 wt % at 298 K and 80 bar. Complementary molecular simulations (ReaxFF-based molecular dynamics, density functional theory, and Grand Canonical Monte Carlo) were employed to elucidate the carbonization pathways, pore formation, and adsorption behavior. The simulations revealed that carbonization proceeds via C-O bond cleavage, dehydration, and condensation into naphthalene-like and graphitic microdomains. Density functional theory (DFT) simulations indicate the maximum hydrogen adsorption energy at the seven-membered ring and hexa-heptagonal junction. The GCMC simulations indicate that the daidzein-derived HCPs reproduced the experimental trends and predicted hydrogen uptakes up to 5.32 wt % at 77 K and 80 bar, approaching the U.S. Department of Energy target for onboard storage. This work demonstrates that carbonized flavonoid-based HCPs are promising, ecofriendly hydrogen adsorbents and provides mechanistic insights to guide the rational design of sustainable, high-performance storage materials.
🔗 Provenance — このレコードを発見したソース
- semanticscholar https://doi.org/10.1021/acsami.6c00635first seen 2026-06-18 06:10:31
🔔 こうした論文の新着を逃したくない方は キーワードアラート に登録（無料・3キーワードまで）。
gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。