2016 Fiscal Year Research-status Report
中性子回折による電池材料中のイオン拡散と局所乱れの相関の解明
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16K06784
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
井川 直樹 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 物質科学研究センター, 研究主幹 (60354833)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
樹神 克明 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 物質科学研究センター, 研究主幹 (10313115)
田口 富嗣 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 東海量子ビーム応用研究センター, 上席研究員(定常) (50354832)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 局所乱れ / 燃料電池材料 / 中性子回折 / 結晶構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度は、本課題の主要目的である水素伝導経路と平均構造および局所構造の関係を明らかにするため、水素伝導型燃料電池材料用の固体電解質材料の合成および水素導入実験を主に進めた。具体的には、水素伝導型燃料電池材料用の固体電解質材料であるLa2Ce2O7やBaSn0.5In0.5O2.75に着目し、La2O3やCeO2、SnO2、In2O3といった粉末状の原料を用いた固相反応法による合成実験を基とし、中性子回折実験に最適化した試料を作製するために最適合成条件を決定した。粉末X線回折により合成試料のキャラクタリゼーションを行った結果、局所構造解析を実施するための中性子回折実験に重要である、不純物を含まない良質な単一相試料の合成に成功した。引き続き、合成して得られた試料中に水素導入試験を行った。水素の導入はH2OまたはD2Oの蒸気を試料に接触させ、試料中の酸素欠陥との相互作用により水素を試料中に遊離させる方法を採用し、水素導入温度、時間などの水素導入条件の最適化を図った。水素導入試験中の試料の重量変化観測から、合成試料中への水素の導入が確認できた。本測定における水素導入前後の合成試料の重量変化から、試料中への水素の導入量は、La2Ce2O7については、試料1モル当たり0.12モル-H、BaSn0.5In0.5O2.75については0.15モル-Hである。なお、試料中への精密な水素導入量は中性子回折実験によって得られた回折データについてリートベルト法を用いた結晶構造解析によって決定する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
局所構造解析を実施するための中性子回折実験に重要である良質な単一相試料の合成および試料中への水素導入に成功したことで中性子回折実験を実施する見通しが立ったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、研究用原子炉JRR-3が運転停止中であるが、平成29年度中に再稼動の予定である。本施設の再稼動に併せて中性子回折用の試料を製作し、水素の導入および中性子回折実験を行う。得られたデータを基にリートベルト法を用いた結晶構造解析を行い、水素伝導型固体電解質材料の平均結晶構造を決定する。さらにパルス型中性子回折実験を行い、得られた回折データを用いて局所構造解析を実施し、水素導入によって生じる局所構造変化を解析する。
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| Causes of Carryover |
中性子回折実験を予定している研究用原子炉JRR-3の再稼動が予定より遅れているため、中性子回折実験に利用する物品等の購入などを平成29年度に実施することにしたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
現在、研究用原子炉JRR-3が運転停止中であるが、平成29年度中に再稼動の予定である。本施設の再稼動に併せて中性子回折実験用の試料を製作するための原料を購入する、また、水素の導入実験および中性子回折実験を行うための消耗品などを購入する。
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