Study on local structural distortion affecting ion diffusion in fuel cell-battery materials by neutron diffraction
| Project/Area Number |
16K06784
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Research Field |
Structural/Functional materials
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
IGAWA Naoki 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 原子力科学研究所 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 原子力科学研究所 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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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2018)
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| Budget Amount *help |
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 燃料電池材料 / 局所乱れ / 結晶構造 / 中性子回折 / 燃料電池 / 構造・機能材料 / 水素 / 局所構造解析 |
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| Outline of Final Research Achievements |
Proton conductor, BaSn0.5In0.5O2.75 as a solid-state electrolyte for fuel cell was analyzed by neutron diffraction / Rietveld method to obtain the average crystal structure, and analyzed by neutron atomic pair correlation function (PDF) analysis method to obtain the local structure. We estimated the local structural distortion by comparing those two structures. The PDF indicated that this material can be fitted well by the structural model with a tetragonal phase, P4/mmm from the original-cubic structure and displacements of Ba and oxygen from their ideal sites were observed below the maximum distance between a pair of atoms, rmax of 0.6 nm, and as rmax increases, those distortion are released and that structure changes to the original-cubic structure. As mentioned above, it became possible to analyze crystal distortion using the neutron diffraction through this subject.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
中性子が有する軽元素探知能力を活かし、さらにリートベルト/MEM法と結晶原子対相関関数解析法を併用して、これまで解析が困難であった燃料電池材料中の局所的な結晶乱れを明らかにしたことは、燃料電池材料中のイオン伝導と結晶乱れの関係を解明する上での貴重な一歩と言える。本手法を通して、今後の燃料電池材料の性能向上を目指した材料設計に大きな貢献をもたらすものと期待できる。さらに、本電池材料に限らず水素やLi などの軽元素が関与する多くの機能材料についても、それらのイオンに起因する機能発現現象を解明するための有効な解析手段となると期待できる
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Report
(4 results)
Research Products
(19 results)
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[Presentation] Magnetic Properties of RCrTiO5 (R=Rare Earth Elements)2017
Author(s)
Y. Yasui, T. Miyamoto, S. Kore, I. Terasaki, M. Akaki, M. Hagowara, T. Matsukawa, Y. Yoshida, A. Hoshikawa, T. Ishigaki, N. Igawa
Organizer
International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
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