Development of Electrochemical Separation Method for Charge Transfer Reaction Resistance in Stabilized Zirconia

• Project/Area Number: 25K08321
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26040:Structural materials and functional materials-related
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: 小林 清 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 電子・光機能材料研究センター, 主幹研究員 (90357020)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2027: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2026: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2025: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 電荷移動反応抵抗 / 安定化ジルコニア / 固体電気化学 / インピーダンス / 過電圧

Outline of Research at the Start

YSZを用いる電気化学システムの性能はYSZのイオン伝導度のみでなく電極過電圧と相関する電極抵抗に強く依存する．電極過電圧には(1)YSZ/電極/気相の3相界面における酸素濃度変化による濃度過電圧と(2)電荷移動反応による電圧損失である電荷移動過電圧がある．しかし理論に基づいてこれらを分離する実験方法は開発されていない．
本研究提案では研究代表者が発表した全固体電気化学系における電極過電圧理論を拡張，電極配置が異なるセットアップで電気化学インピーダンス・スペクトルを測定，定量比較により電荷移動反応過電圧によるインピーダンス・スペクトルを分離する．