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2021 Fiscal Year Research-status Report

Development of triple conductors based on layered perovskite iron oxides

Research Project

Project/Area Number 20K05662
Research InstitutionNagoya Institute of Technology

Principal Investigator

籠宮 功  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40318811)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywordsイオン輸率
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、トリプルコンダクターの各輸率、部分導電率(電子(ホール)、プロトン、酸化物イオン)を正確に定量評価し、この系のイオン伝導機構を明らかにすることを重要課題の一つとしている。しかし、伝導イオン種としてプロトン、酸化物イオンの二種類が存在する物質において、各輸率、部分導電率を定量評価することがこれまで困難であった。本年度は、特にこの場合のプロトン、酸化物イオン各輸率の評価を可能とする新たな手法を考案し、評価できることを実証した。具体的には、二種類の伝導イオン種に対する二条件の異なる化学ポテンシャル勾配下において酸化物間に生じた起電力の差を取ることにより、この測定した起電力に含まれる系統誤差の原因となる熱起電力、分極成分を除去した。さらにいくつかの異なる化学ポテンシャル勾配条件下の起電力の差を求め、それらの連立方程式により、各輸率が導出可能であるかを検証した。この検証のためのモデル材料として、安定化ジルコニア(YSZ)を取り上げ、輸率を求めたところ、400-600℃の温度範囲で酸化物イオン輸率がほぼ1、プロトン輸率がほぼゼロとなり、正しく求まめられることを実証した。さらに、Sr-Ti系層状ペロブスカイトの輸率を同手法で調査したところ、500-600℃の温度範囲でプロトン輸率が約0.9,電子(ホール)輸率が約0.1のプロトン-電子混合伝導体であることが分かった。以上の結果は、後述の論文、特許として報告済である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究の目的を達成する上で、対象とする酸化物のプロトン、酸化物イオン各輸率の知見が重要となるが、そもそもこれまでこのような伝導イオン二種の各輸率を求めることが一般的に困難とされていた。この評価を可能とする上記のような新手法を本年度中に確立できたことにより、今後、本研究をスムーズに遂行できる状況にあると考えている。

Strategy for Future Research Activity

今後は、以上確立した手法も積極的に活用することで、対象とするトリプルコンダクタ、混合伝導体の各イオン伝導性を明らかにする。一方で、これらの対象物質の結晶構造、酸素欠陥構造を明らかにし、イオン伝導性との関係を系統的に調査する。以上より対象物質のイオン伝導機構を明らかにする。

Causes of Carryover

コロナ禍の関係で、学会参加に予定していた旅費が未使用となった関係で次年度使用額が生じた。この分は次年度に積極的に成果発表する際に用いる。

  • Research Products

    (9 results)

All 2022 2021

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Detailed characterization of oxide-ion and proton transport numbers in Sr-Ti layered perovskites using an improved electromotive force method2022

    • Author(s)
      Y. Yagi, I. Kagomiya, K. Kakimoto
    • Journal Title

      J. Mater. Res.

      Volume: 37 Pages: 470-478

    • DOI

      10.1557/s43578-021-00451-8

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A comprehensive study of structure, oxygen vacancy, and electrical properties of Mg2+ introduced in barium hexaferrite synthesized via spark plasma sintering2022

    • Author(s)
      M.S. Alam, I. Kagomiya, K. Kakimoto
    • Journal Title

      J. Sol. Stat. Chem.

      Volume: 309 Pages: 122976

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2022.122976

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis and Triple Conductive Properties of Ba and Fe Co-Doped Sr2TiO4 Based Layered Perovskite: (BaxSr2-x)(Ti0.9Fe0.1)O4-δ (x= 0.05, 0.10)2021

    • Author(s)
      Y. Yagi, I. Kagomiya, K. Kakimoto
    • Journal Title

      Key Eng. Mater.

      Volume: 888 Pages: 37-42

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/KEM.888.37

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 層状ペロブスカイトLaSr3Fe3O10-δの中温域における水素透過特性2022

    • Author(s)
      渡邉佑哉, 籠宮功, 柿本健一
    • Organizer
      日本セラミックス協会2022年年会
  • [Presentation] Improvement of Microstructure and Electrical Properties of Mg2+ Introduce Barium Hexaferrite Synthesized via Spark Plasma Sintering2022

    • Author(s)
      ALAM Md Saiful, I. Kagomiya, K. Kakimoto
    • Organizer
      International Conference on Physics for Sustainable Development and Technology
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 起電力法によるSr2(Ti0.95Al0.05)O4-dの酸化物イオン及びプロトン輸率の評価2021

    • Author(s)
      八木 祐太朗, 籠宮 功, 柿本 健一
    • Organizer
      日本セラミックス協会第34回秋季シンポジウム
  • [Presentation] Structural and electrical transport properties of Mg2+ doped barium hexaferrite prepared via spark plasma sintering2021

    • Author(s)
      ALAM Md Saiful, KAGOMIYA Isao, KAKIMOTO Ken-ichi
    • Organizer
      日本セラミックス協会第34回秋季シンポジウム
  • [Presentation] Evaluation of both oxide-ion and proton transport number in Sr2Ti0.95Al0.05O4-d2021

    • Author(s)
      Yutro Yagi, Isao Kagomiya, Ken-ichi Kakimoto
    • Organizer
      Solid State Proton Conductors (SSPC-20)
    • Int'l Joint Research
  • [Patent(Industrial Property Rights)] イオン輸率評価法2021

    • Inventor(s)
      籠宮功
    • Industrial Property Rights Holder
      籠宮功
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2021-094921

URL: 

Published: 2022-12-28  

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