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2023 Fiscal Year Annual Research Report

混合導電性酸化物の酸素透過動力学全容解明に基づく選択的酸素高透過性材料の構造設計

Research Project

Project/Area Number 21H02029
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

松田 元秀  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (80222305)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 鈴木 達  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, グループリーダー (50267407)
下條 冬樹  熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (60253027)
永井 杏奈  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 助教 (30910400)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords混合導電性酸化物 / 酸素透過性 / 配向体作製 / 磁場配向
Outline of Annual Research Achievements

研究計画の三年目となり最終年度となった昨年度は、これまでの研究実績ならびに研究着手前に立案した研究計画に基づき、高い酸素透過性が期待できる系として引き続きRuddlesden-Popper型Ni基層状ペロブスカイト化合物(Lnn+1NinO3n+1, Ln = La, Pr and Nd)を中心に種々の検討を進め、(1)一昨年度に見出したn=1のNd2NiO4のNiサイトへのCoの導入による酸化物イオンの拡散性向上は酸素含有量の増加によってもたらされたこと、(2)n=1のNd2NiO4のNiサイトにCuを導入することで表面交換係数が増加すること、(3)n=1のNd2NiO4の表面にPr6O11をコーティングすることで表面交換係数が増加すること、(4)前記(2)と(3)は表面付近に形成された酸素空孔の存在が関係すること、(5)n=1に比べ検討例がきわめて少ないn=2およびn=3でn=1と同様に配向緻密体試料の作製が可能であることを明らかにした。我々の知る限りでは、n=2およびn=3の配向緻密体試料はこれまでに報告例がなく、本研究を通して実現した先駆的な成果となった。n=2およびn=3の配向化の実現にも我々の研究グループが取り組む磁場配向プロセスがきわめて有用であることが実証された。具体的には、磁場配向プロセスによってn=1の配向組織体を形成し、二段焼成法によってn=1とNiOの緻密体試料を作製後n=2やn=3に相転移させるプロセスでn=2およびn=3の配向緻密体試料の作製が実現した。得られた試料を用いて酸化物イオンの拡散性を検討しn=1で観測された結果と比較検討したところ、拡散性の観点からはn=1の方が優位性をあることがわかった。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (9 results)

All 2024 2023

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (8 results)

  • [Journal Article] Fabrication of high performance Pr4Ni3O10 cathode based upon magnetic orientation behavior for intermediate-temperature solid oxide fuel cell2023

    • Author(s)
      Y. Miyamoto, A. Nagai, S. Nishimoto, M. Miyake, Y. Kameshima, M. Matsuda
    • Journal Title

      Materials Letters

      Volume: 349 Pages: 134731-134734

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2023.134731

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Pr6O11をコートした Nd2NiO4+δの酸素表面交換反応2024

    • Author(s)
      飯野公太、深川滉介、永井杏奈、橋新剛、松田元秀
    • Organizer
      日本セラミックス協会2024年年会
  • [Presentation] Ruddlesden-Popper 型 Ni 系酸化物 Nd2Ni0.8M0.2O4+δ (M = Co, Cu)における酸化物イオン拡散2024

    • Author(s)
      深川滉介、永井杏奈、橋新剛、松田元秀
    • Organizer
      日本セラミックス協会2024年年会
  • [Presentation] 常圧焼成プロセスによる層状化合物 Ndn+1NinO3n+1(n = 3)配向緻密体の作製と特性評価2024

    • Author(s)
      青木舜典、下田尚弥、永井杏奈、松田元秀
    • Organizer
      日本セラミックス協会2024年年会
  • [Presentation] 異種元素を置換した La3Ni2O7の配向緻密体の作製と伝導特性2024

    • Author(s)
      下田尚弥、青木舜典、永井杏奈、松田元秀
    • Organizer
      日本セラミックス協会2024年年会
  • [Presentation] 層状Ni系化合物Prn+1NinO3n+1(n = 3)からなる配向カソードの作製とその特性2023

    • Author(s)
      飯野公太、宮本侑汰、永井杏奈、松田元秀、三宅通博、亀島欣一
    • Organizer
      第49回固体イオニクス討論会
  • [Presentation] 層状Ni系化合物Ndn+1NinO3n+1(n = 3)の配向緻密体作製とその特性2023

    • Author(s)
      青木舜典、下田尚弥、永井杏奈、松田元秀
    • Organizer
      2023電気化学会秋季大会
  • [Presentation] 緻密で配向性を有する層状Ni系化合物Ndn+1NinO3n+1(n = 3)の常圧焼成プロセッシング2023

    • Author(s)
      青木舜典、下田尚弥、永井杏奈、松田元秀
    • Organizer
      日本セラミックス協会第36回秋期シンポジウム
  • [Presentation] 表面交換処理を施したNd2NiO4の表面交換性と酸化物イオン拡散性2023

    • Author(s)
      飯野公太、永井杏奈、橋新剛、松田元秀
    • Organizer
      日本金属学会・日本鉄鋼協会・軽金属学会九州支部 令和5年度合同学術講演会

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Published: 2024-12-25  

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