| 研究課題/領域番号 |
16H02981
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
環境技術・環境負荷低減
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
森 利之 国立研究開発法人物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料研究拠点, 上席研究員 (80343854)
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| 研究分担者 |
CHAUHAN Shipra 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノ材料科学環境拠点(GREEN), NIMSポスドク研究員 (50747417)
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| 研究協力者 |
丹司 敬義
山本 悠太
山本 春也
Andrii Rednyk
伊坂 紀子
伊藤 滋啓
Ye Fei
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2018年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2017年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2016年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
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| キーワード | マイクロアナリシス / シミュレーション / 合成 / 融合 / アノード内３相界面 / 超構造 / 活性サイト / 中温域SOFC / 中温動作酸化物形燃料電池 / 極微少量白金族金属 / 微小量FeまたはMn / アノード / 界面欠陥構造観察 / 欠陥構造シミュレーション / ３相界面活性化 / 合成・物性・解析の融合 / 極微量貴金属酸化物蒸着 / 非白金酸化物蒸着 / 固体酸化物形燃料電池 / 中温域動作 / 界面欠陥構造 / 少量典型元素酸化物蒸着 / 極微量貴金属蒸着 / 白金族金属 / 燃料電池 / 格子欠陥 / 触媒・化学プロセス / 省エネルギー / 二酸化炭素排出削減 |
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| 研究成果の概要 |
革新的グリーンエネルギーデバイス創製に必要な、中温域SOFCデバイスのアノード層内に高性能活性サイトを設計するべく、極微小量PtOｘを用いて、アノード中のNi表面及びYSZ表面に、超構造からなる新規活性サイトの創製を行った。その際、分析TEMを用いて、部分的に酸化したNi表面の欠陥構造を観察し、表面欠陥構造シミュレーションにより、活性サイトの欠陥構造の解析を実施した。それらの結果を基に、YSZ表面で形成すると予想された活性サイトをDFT+Uシミュレーションにより考察し、それらの結果から、微量なFeOxやMnOｘの蒸着と還元により、高性能３相界面の形成が可能であることを示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来の研究では、中温域SOFCの性能向上のため、カソード/固体電解質界面の高性能化が主流となり、これに伴い高性能化するべきアノード内3相界面の活性化ができない状態にあった。本研究では、マイクロアナリシス（観る）、シミュレーション（考える）及び合成（創る）を融合する手法を用いることで、世界に先駆けて、カソード側の高性能化に伴い、アノード側のNi表面のレドックス耐性が低下する問題点を克服するという学術的に先駆的な研究を推進し、カソード側2相界面の酸素還元反応及びアノード側3相界面の水素酸化反応双方の電極反応速度のバランスをとり、真に社会実装に役立つ界面設計手法の高度化を達成した。
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