| 研究課題/領域番号 |
16K13657
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| 研究種目 |
挑戦的萌芽研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 研究分野 |
応用物性
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
井口 史匡 東北大学, 工学研究科, 准教授 (00361113)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 歪み効果 / イットリア安定化ジルコニア / 弾性波 / 導電率 / 固体酸化物形燃料電池 / 動的歪み / 酸化物イオン導電体 / ひずみ効果 / 定在波 / YSZ / メカノエレクトロケミストリー / 共振 / 固体電解質 / イオン輸送 |
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| 研究成果の概要 |
固体酸化物形燃料電池等の高温電気化学デバイスに用いられる酸化物イオン導電体の導電率に対する外部から加えられる歪みの影響について，超音波領域の弾性波により内部に生じる密度の粗密が，歪みと類似していることに着目し弾性波を用いて研究しました。高温で数十MPaの歪みに相当する弾性波を入射しながら電気化学測定が可能な実験系を構築し，酸化物イオン導電体の導電率が弾性波により変化することを世界で初めて明らかにしました。また導電率の粗密に対する変化率の違いにより，弾性波を導入するだけで流れるイオン電流が増加するという実験結果に基づき，弾性波を用いる高温電気化学デバイスの新しい性能向上手法を提案しました。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
歪みがイオン導電体のイオン導電率に与える影響は古くから知られています。しかし異方性，引張方向の歪みを加え制御することの困難さから，歪みの導電率に対する正の影響（歪み効果）は近年まで報告されませんでした。また，歪み印可手法は現在でも学術的に大きな課題となっています。弾性波による歪みの印可は，異方性の歪みを高い制御性でイオン導電体に加えることが可能であり，歪み効果の研究を一気に加速する可能性を持つと考えています。電気化学デバイスの内部には，製造時，運転時様々な歪みが導入されています。本研究により，現在は考慮されていない歪みの性能への影響を考慮可能となり，性能設計等においても進展を期待できます。
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