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希土類オキソ酸塩の複合化による新規プロトン・電子混合伝導体の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19018013
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東北大学

研究代表者

雨澤 浩史  東北大学, 大学院・環境科学研究科, 准教授 (90263136)

研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2007年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
キーワードプロトン伝導 / 混合伝導 / 水素透過 / 格子欠陥 / イオン結晶
研究概要

高温においてプロトンと電子あるいは電子正孔による混合伝導性を示す材料は,水素分離精製システム用の水素透過膜や燃料電池の電極材料としての応用が期待されている。しかしながら,これらのデバイスの作動条件である高温・水素還元性雰囲気においてプロトン-電子混合伝導性を示す材料は,ほとんどその報告例がない。本研究では,Laのように三価で安定な希土類を含むプロトン伝導性オキソ酸塩と,Ceのように混合原子価をとりやすい電子(電子正孔)伝導性オキソ酸塩を複合化することにより,水素還元性雰囲気においてプロトン-電子混合伝導体として機能する新規材料を開発することを目的とした。本年度は,希土類オキソ酸塩の中から希土類オルトリン酸塩(LnPO_4),希土類オルトホウ酸塩(LnBO_3)を取り上げ,これらの材料の複合化を行うための基礎データとして,個々のオキソ酸塩における電気伝導特性に及ぼす希土類イオンの価数の影響について検討した。その結果,高温,H_2還元性雰囲気では,LaやNdのような三価で安定なLnPO_4及びLnBO_3は支配的なプロトン伝導性を示すが,CePO_4はプロトンとホールの混合伝導性を,CeBO_3は支配的なホール伝導性を示すことが明らかとなった。また,X線吸収分光等の結果から,CePO_4およびCeBO_3のホール伝導性は,Ceの一部をSrで置換した際に,もともと3価のCeの一部が4価に酸化されることにより発現することが分かった。さらにLnPO_4, LnBO_3のいずれの系においても,LaとCeは全率固溶することが確認され,これらの材料の複合化が可能であることが示された。

報告書

(1件)
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2007 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] High temperature protonic conduction in Sr-doped Bi_4(SiO_4)_3 with the type structure.2007

    • 著者名/発表者名
      N. Kitamura, K. Amezawa, Y. Uchimoto, Y. Tomii, T. Hanada
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science 42

      ページ: 6566-6571

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Proton conduction and defect structures in rare earth oxoacid salts2007

    • 著者名/発表者名
      Amezawa
    • 学会等名
      KIFEE International Symposium on Environment, Energy, and Materials
    • 発表場所
      大津
    • 年月日
      2007-12-06
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] アラゴナイト型希土類オルトホウ酸塩における電気伝導2007

    • 著者名/発表者名
      雨澤、宇根本、川田、高橋、山田、柳原、北村、内本
    • 学会等名
      希土類若手研究発表会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2007-10-11
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] ポリアニオン系プロトン導電性材料の新展開2007

    • 著者名/発表者名
      雨澤
    • 学会等名
      第72回電解科学技術委員会
    • 発表場所
      芦屋
    • 年月日
      2007-05-25
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.mech.tohoku.ac.jp/mech-labs/kawada/Research_jpn.html

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

URL: 

公開日: 2007-04-01   更新日: 2018-03-28  

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