| 研究課題/領域番号 |
20760460
|
|---|
| 研究種目 |
若手研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 研究分野 |
構造・機能材料
|
|---|
| 研究機関 | 北海道大学 |
|---|
研究代表者 |
青木 芳尚 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教 (50360475)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2008 – 2009
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2009年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2009年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2008年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
|
|---|
| キーワード | パーコレーション / プロトン伝導体 / アモルファス酸化物 / 電解質膜 / 燃料電池 / セラミックスプロトン伝導体 / 固体電解質薄膜 / アモルファス金属酸化物 / サイズスケーリング / ゾル-ゲル / 中温作動型燃料電池 |
|---|
| 研究概要 |
a-M_nSi_<1-n>O_x薄膜の膜厚が100nm以下に減少すると、プロトン伝導率がべき乗則で増加する、いわゆるサイズスケーリング現象が発見された。a-M_nSi<1-n>O_xは、低伝導マトリクスと高伝導パス(Bronsted 酸点:-O-Si^<4+>-O-M^<m+>-O-ヘテロ結合)からなる不均一構造を有している。この高伝導パスのつながり、いわゆる'クラスター'がプロトンチャンネルとして働く。膜厚dが最大クラスターのサイズζより大きい場合(バルク状態)、伝導パスのパーコレーションは起こらない。dがζにほぼ等しくなると(臨界点)、伝導パスのパーコレーションが起こり、σは増加する。更にdが減少すると、より小さなクラスターもパーコレーションするためその数N_p はd_<-μ>に従い増加し、こうしてσのスケーリングが起こる。本研究の結果は、アモルファスイオン伝導体にはバルク平均値より高いコンダクタンスの微細構造(伝導パス)が存在することを示唆しており、a-Al_<0.1>Si^<0.9>O_x薄膜の場合、伝導パスは平均長約20nmのアルミノシリカ鎖であることが示された。本研究の結果は、アモルファス酸化物の分子組成などを変えることにより、さらに新しい伝導率増強効果が発見される可能性が示唆された。
|
