1998 Fiscal Year Annual Research Report
プロトン導電性セラミックスの水素ポンプ機能とその応用に関する研究
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10305048
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
岩原 弘育 名古屋大学, 理工科学総合研究センター, 教授 (80023125)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 広重 名古屋大学, 理工科学総合研究センター, 助手 (70283413)
志村 哲生 名古屋大学, 理工科学総合研究センター, 助手 (30273254)
伊藤 秀章 名古屋大学, 理工科学総合研究センター, 助教授 (60109270)
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| Keywords | プロトン / セラミックス / 水素ポンプ / 分極 / 薄膜 |
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| Research Abstract |
本研究はプロトン導電性セラミックスの水素ポンプ機能を解明し、これを水素関連の工業プロセスや科学装置に活用するための工学的指針を得ることを目的としたもので、今年度は次の成果を得た。
1. 水素ポンプテストセルの組立てとポンプ機能の基本特性の把握
基本的な水素ポンプテストセルとして、典型的なプロトン導電性酸化物であるSrCe_<0.95>Yb_<0.05>O_<3-α>組成のセラミックを用いた電気化学セルを試作し、正極側に水素を供給しつつ直流を通電することにより負極側にファラディーの法則に従って水素が発生することを確かめた。
2. プロトン導電性セラミックス上での水素ガス電極反応の解析
上記のテストセルに取り付けた参照電極を用いて、水素ポンプ作動中の正極及び負極の電位を通電電流の関数として種々の条件下で測定した。その結果、数10〜数100mA/cm^2という大電流密度において、水素吸引側で比較的大きな分極を生じることが明らかになった。この現象は正極側に生成する水蒸気に起因するものであることを解明した。
3. プロトン導電性セラミックスの薄膜化
本研究費で購入した特別仕様の電子ビーム蒸着装置の立ち上げ試験を行い、SrCe_<0.95>Yb_<0.05>O_<3-α>組成のセラミックの2ミクロン程度の緻密で均質な膜の作製に成功した。今後その水素ポンプ機能について検討していく。
4. 良好な水素ポンプ機能をもつセラミックスの探索
今年度、新たにRhをドープしたSrZrO_3やRuをドープしたSrCeO_3などのセラミックスが高温水素存在下でプロトン導電性を示すことを明らかにした。
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[Publications] H.Fujii 外3名: "Protonic Conduction in Perovskite-type Oxide Ceramics Based on LnScO_3(Ln=La,Nd,Sm or Gd)at High Temperature" J.Electroceramics. 2. 119-125 (1998)
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[Publications] G.Ma 外2名: "Ionic conduction and nonstoichiometry in Bax Ce_<0.90>Ya_<10>O_<3-α>" Solid State Ionics. 110. 103-110 (1998)
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[Publications] T.Shimura 外2名: "Protonic and Oxide-Ionic Conduction In Sr_<m+1>(Ti_<1-x>In_x)_mO_<3m+1-α>(m=1,2 and ∞)at High Temperature" Solid State Ionics. 113-115. 355-362 (1998)
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[Publications] H.Matsumoto 外2名: "Automatic regulation of hydrogen partial pressure using a proton conducting ceramics based on SrCeO_3" Solid State Ionics. 116. 99-104 (1998)
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[Publications] H.Matsumoto 外2名: "Electromotive force of H_2/D_2 gas cell using high temperature proton conductors" Solid State Ionics. (印刷中).
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[Publications] H.Iwahara: "Hydrogen pumps using proton conducting ceramics and their applications" Solid State Ionics. (印刷中).
