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プロトン伝導性酸化物中の内部ポテンシャル分布制御による機能創製

研究課題

研究課題/領域番号 16H06124
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 金属・資源生産工学
研究機関宮崎大学

研究代表者

奥山 勇治  宮崎大学, 工学部, 准教授 (80613281)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
24,180千円 (直接経費: 18,600千円、間接経費: 5,580千円)
2018年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2017年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
2016年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
キーワードプロトン / 燃料電池 / 水蒸気電解 / センサ / 電気伝導度 / 電気化学デバイス / プロトン伝導 / 高圧水蒸気 / プロトン伝導体
研究成果の概要

本研究ではプロトン伝導性酸化物中の内部ポテンシャル(化学、静電力、電気化学、圧力など)とエネルギー変換デバイとしての機能性の関係を明らかにするため、10-20 barの高圧水蒸気下におけるプロトン伝導性特性、温度勾配下でのプロトン伝導体に生ずる起電力特性、水蒸気圧勾配下における水蒸気電解の電流・電圧特性、組成勾配を伴った2層プロトン伝導性電解質の燃料電池特性について明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では次世代エネルギー変換デバイスとなりうるプロトン伝導体に着目し、現状のデバイス作動環境として想定されていない高水蒸気圧雰囲気や温度勾配、分圧勾配さらには組成勾配を伴う状況でのプロトン伝導特性およびデバイス性能を評価した。本研究成果によりこれまで明確になっていなかった高水蒸気圧下でのプロトン伝導特性を把握することができた。さらにプロトン伝導体を用いたデバイスにおいて高水蒸気下での高性能化や温度勾配下による正孔伝導性の低減などデバイス性能向上の可能性を見出した。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 8件、 招待講演 5件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Experimental and theoretical approaches for the investigation of proton conductive characteristics of La1-Ba YbO3-δ2019

    • 著者名/発表者名
      Obukuro Yuki、Okuyama Yuji、Sakai Go、Matsushima Shigenori
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 770 ページ: 294-300

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2018.08.062

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Energy efficiency of ionic transport through proton conducting ceramics electrolytes for energy conversion applications2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Nakamura, Shusuke Mizunuma, Yuta Kimura, Yuichi Mikami, Kousuke Yamauchi, Tomohiro Kuroha, Noboru Taniguchi, Yoichiro Tsuji, Yuji Okuyama, Koji Amezawa
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry A

      巻: 6 号: 32 ページ: 15771-15780

    • DOI

      10.1039/c8ta05373a

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient intermediate-temperature steam electrolysis with Y:SrZrO3-SrCeO3 and Y:BaZrO3-BaCeO3 Proton Conducting perovskites2018

    • 著者名/発表者名
      K. Leonard, Y. Okuyama, Y. Takamura, Y. Lee, K. Miyazaki, M. E. Ivanova, W. A. Meulenberg and H. Matsumto
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry A

      巻: 6 号: 39 ページ: 19113-19124

    • DOI

      10.1039/c8ta04019b

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proton Conduction and Incorporation into La<sub>1−</sub><i><sub>x</sub></i>Ba<i><sub>x</sub></i>Yb<sub>0.5</sub>In<sub>0.5</sub>O<sub>3−δ</sub>2018

    • 著者名/発表者名
      Yuji Okuyama, Takuya Yamaguchi, Naoki Matsunaga, Go Sakai
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 59 号: 1 ページ: 14-18

    • DOI

      10.2320/matertrans.MB201701

    • NAID

      130006279156

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 固体電解質センサによるディーゼル排気ガス中の水素濃度測定2017

    • 著者名/発表者名
      常吉孝治、高橋総子、岩井翔、奥山勇治
    • 雑誌名

      自動車技術会論文

      巻: 48 ページ: 1171-1175

    • NAID

      130006734334

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Direct Methane Fuel Cell with Double-Layered Electrolyte Using Proton Conducting Oxide2017

    • 著者名/発表者名
      Okuyama Yuji、Kawano Shigemichi、Sakai Go、Matsunaga Naoki、Mizutani Yasunobu
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 78 号: 1 ページ: 1953-1961

    • DOI

      10.1149/07801.1953ecst

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] プロトン伝導体を用いたメタン燃料電池特性と電解質二層化によるメタン耐性の向上2019

    • 著者名/発表者名
      奥山勇治,河野樹道,赤羽涼,長友都史, 松永直樹、酒井剛、小椋裕介, 水谷安伸
    • 学会等名
      電気化学会第86回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] NiOを含んだジルコン酸バリウムのプロトン・正孔部分伝導度と燃料電池効率2018

    • 著者名/発表者名
      奥山勇治、新名美城、首藤美月、酒井剛、松永直樹、山内孝祐、見神祐一、黒羽智宏
    • 学会等名
      第44回固体イオニクス討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Proton transport properties of acceptor-doped barium zirconate containing NiO2018

    • 著者名/発表者名
      Yuji Okuyama, Yoshiki Niina, Mizuki Shudo, Go Sakai, Naoki Matsunaga, Kosuke Yamauchi, Mikami Yuichi, and Tomohiro Kuroha
    • 学会等名
      19th Solid State Proton conductor
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mnを添加したCaZrO3を用いた水素センサの貴金属電極の検討2018

    • 著者名/発表者名
      奥山勇治、有川雄輝、酒井剛、松永直樹、岩井翔、常吉孝治
    • 学会等名
      第14回固体イオニクスセミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] プロトン伝導性酸化物の欠陥構造と電気化学デバイスへの応用2017

    • 著者名/発表者名
      奥山勇治
    • 学会等名
      電気化学会第84回大会
    • 発表場所
      首都大東京(東京都・八王子市)
    • 年月日
      2017-03-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Proton transport and polarization properties of La-based perovskite oxide2017

    • 著者名/発表者名
      Yuji Okuyama
    • 学会等名
      10th Petite Workshop, International workshop on defect chemistry for advanced energy and functional materials
    • 発表場所
      Seoul National University(Korea)
    • 年月日
      2017-03-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 固体電解質センサによるディーゼル排気ガス中の水素濃度測定2017

    • 著者名/発表者名
      常吉孝治、高橋総子、岩井翔、奥山勇治
    • 学会等名
      自動車技術会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Effect of adding Ni on defect structure and proton transport properties of indium doped barium zirconate2017

    • 著者名/発表者名
      Yuji Okuyama, Yoshiki Niina, Mizuki Shudo, Go Sakai, Naoki Matsunaga, Kosuke Yamauchi, Mikami Yuichi, and Tomohiro Kuroha
    • 学会等名
      21th international conference on Solid State Ionics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of dopant on reactivity between doped-BaZrO3 and NiO2017

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Mikami*, Tomohiro Kuroha, Takehito Goto, Kosuke Yamauchi, Tomoya Kamata, Kaori Takeuchi1, Noboru Taniguchi, Yoichiro Tsuji, and Yuji Okuyama
    • 学会等名
      21th international conference on Solid State Ionics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ln0.9Sr0.1InO3-δ(Ln = La, Nd, Sm, Gd)のプロトン電導度へのカチオンサイズ効果2017

    • 著者名/発表者名
      加藤省吾、松永直樹、酒井剛、奥山勇治
    • 学会等名
      第54回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] A Direct Methane Fuel Cell with Double-Layered Electrolyte using Proton Conducting Oxide2017

    • 著者名/発表者名
      Yuji Okuyama, Shigemichi Kawano, Go Sakai, Naoki Matsunaga, Yasunobu Mizutani
    • 学会等名
      SOFC15
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ln0.9Sr0.1InO3-δ(Ln = La, Nd, Sm, Gd)におけるプロトン・デューテロン同位体効果、2017

    • 著者名/発表者名
      加藤省吾、松永直樹、酒井剛、奥山勇治
    • 学会等名
      電気化学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 2層構造を伴ったプロトン伝導性固体電解質のメタン燃料電池出力と耐性2017

    • 著者名/発表者名
      奥山勇治、河野樹道、赤羽涼、、松永直樹、酒井剛、水谷安伸
    • 学会等名
      第43回固体イオニクス討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of the electronic and local structure of proton-conducting oxide, (CaZr1-x,Mnx)O3-d, to elucidate a novel protonation mechanism2017

    • 著者名/発表者名
      Masatsugu Oishi, Takuya Doi, Takashi Yamamoto, Takashi Nakamura, and Yuji Okuyama
    • 学会等名
      第43回固体イオニクス討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] BaCe0.6Zr0.2Y0.2O3-δを電解質とした燃料電池特性とNi固溶に伴う出力低下2016

    • 著者名/発表者名
      蛯原紀明、奥山賢治、水谷安伸、酒井剛、松永直樹、奥山勇治
    • 学会等名
      第42回固体イオニクス討論会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知・名古屋市)
    • 年月日
      2016-12-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Proton transport properties of Mn doped CaZrO3 with redox protonation2016

    • 著者名/発表者名
      Yuji Okuyam, Shinya Nagamine, Muneyuki Shibuya, Akira Nakajima, Naoki Matsunag, Go Sakai, Tomoko Oshima, Fusako Takahashi, Koji Kimata, Koji Tsuneyoshi
    • 学会等名
      MS&T2016
    • 発表場所
      Salt Place Convention Center (USA, UTAH)
    • 年月日
      2016-10-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Proton transport properties of Mn doped CaZrO3 and its application to hydrogen sensor2016

    • 著者名/発表者名
      Yuji Okuyama, Shinya Nagamine, Muneyuki Shibuya, Yuki Arikawa, Akira Nakajima, Naoki Matsunag, Go Sakai, Tomoko Oshima, Fusako Takahashi, Koji Tsuneyoshi
    • 学会等名
      The Solid State Electrochemistry Workshop 2016
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所(東京都・目黒区)
    • 年月日
      2016-10-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] アルカリ土類ジルコネート中のMn価数とプロトン溶解2016

    • 著者名/発表者名
      奥山勇治、有川雄輝、中島暉、酒井剛、松永直樹
    • 学会等名
      第12回固体イオニクスセミナー
    • 発表場所
      休暇村指宿(鹿児島・指宿)
    • 年月日
      2016-09-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] BaCe0.6Zr0.2Y0.2O3-δの燃料電池特性とNi固溶に伴う性能低下2016

    • 著者名/発表者名
      蛯原紀明、奥山賢治、水谷安伸、酒井剛、松永直樹、奥山勇治
    • 学会等名
      第12回固体イオニクスセミナー
    • 発表場所
      休暇村指宿(鹿児島・指宿)
    • 年月日
      2016-09-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] La0.9Sr0.1Yb0.8In0.2O3-δを電解質とした水素燃料電池と電極過電圧2016

    • 著者名/発表者名
      河野樹道、藤村玲央、奥山賢治、水谷安伸、酒井剛、松永直樹、奥山勇治
    • 学会等名
      第12回固体イオニクスセミナー
    • 発表場所
      休暇村指宿(鹿児島・指宿)
    • 年月日
      2016-09-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Fuel cell performance and potential profile of lanthanum ytterbium based perovskite oxide2016

    • 著者名/発表者名
      Yuji Okuyama, Reo Fujimura, Kenji Okuyama, Yasunobu Mizutani, Naoki Matsunaga, Go Sakai
    • 学会等名
      Solid State Proton Conductor 18
    • 発表場所
      Soria Moria conference center(Norway, Oslo)
    • 年月日
      2016-09-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Performance of Protonic Ceramic Fuel Cells using lanthanum ytterbium based perovskite oxide as electrolyte2016

    • 著者名/発表者名
      Yuji Okuyama, Reo Fujimura, Kenji Okuyama, Yasunobu Mizutani, Naoki Matsuna, Go Sakai
    • 学会等名
      9th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing (PRICIM9)
    • 発表場所
      京都国際会館(京都府・京都市)
    • 年月日
      2016-08-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] プロトン導電性酸化物の基礎物性と環境デバイスへの応用2016

    • 著者名/発表者名
      奥山勇治
    • 学会等名
      SOFC研究会
    • 発表場所
      笹川記念会館(東京・港区)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] BaCe0.6Zr0.2Y0.2O3-δを電解質とした燃料電池におけるホール伝導が与える性能への影響2016

    • 著者名/発表者名
      蛯原紀明、松永直樹、酒井剛、奥山勇治
    • 学会等名
      第53回化学関連支部合同九州大会
    • 発表場所
      北九州国際会議場(福岡・北九州市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] BaCe0.6Zr0.2Y0.2O3-δの部分伝導度と分極特性2016

    • 著者名/発表者名
      蛯原紀明、松永直樹、酒井剛、奥山勇治
    • 学会等名
      資源素材学会九州支部2016年若手研究者及び学生による研究発表会
    • 発表場所
      九州大学(福岡・福岡市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] プロトン伝導性固体電解質およびプロトン燃料電池2018

    • 発明者名
      奥山勇治,水谷安伸
    • 権利者名
      奥山勇治,水谷安伸
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] 水素濃度の検出方法及び水素センサ2017

    • 発明者名
      奥山勇治、常吉孝治、高橋聡子、岩井翔
    • 権利者名
      奥山勇治、常吉孝治、高橋聡子、岩井翔
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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