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遷移金属を導入したペロブスカイト型酸化物における超プロトン導電機能の創製

研究課題

研究課題/領域番号 19760494
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 構造・機能材料
研究機関九州大学

研究代表者

岡田 祥夫  九大, 工学(系)研究科(研究院), 研究員 (10432866)

研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
3,550千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 450千円)
2008年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2007年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
キーワードペロブスカイト / プロトン伝導性酸化物 / 遷移金属ドープ / 水素濃淡電池 / 水蒸気濃淡電池 / ストロンチウムジルコネート
研究概要

本研究では、次世代燃料電池として期待される固体酸化物燃料電池を低温で作動させる新規プロトン伝導性材料の開発を目的とする。遷移金属をドープしたペロブスカイト型酸化物について、そのプロトン伝導性の発現に注目して検討を行ったところ、SrZr09Ru0103について興味深い実験結果が得られた。
SrZr0.9Ru0.103は、固相反応法により調製した。湿潤水素中および酸素中の導電率を直流4端子法により測定した。水素濃淡電池(一定の水蒸気分圧の下で水素分圧比を変えたセル)および水素雰囲気での水蒸気濃淡電池(水素分圧を一定にして水蒸気分圧を変えたセル)によりイオン伝導種の同定を行った。
遷移金属ではないドーパントを用いた場合(例えば、SrZr0.9Y0.103)の水素中の導電率は、600℃で4×10-3 S/cm程度であるが、SrZr0.9Ru0.103ではそれよりも約5倍大きな導電率が観測された。この値はペロブスカイト型プロトン伝導体の中でもっともプロトン伝導性の高いバリウムセレート系の値に匹敵する。一方、濃淡電池によるイオン輸率の測定では、イオン輸率がほぼ1、酸化物イオン輸率がほぼゼロであるという結果が得られ、導電種がプロトンであることが示唆された。以上の実験結果は、Ruをドープしたストロンチウムジルコネートが、非常に高いプロトン伝導体であることを示している。
しかし、一方でIR測定によっては、プロトンを観測することができず、観測された高い導電性がプロトン伝導によるものかについては疑問が残る。
以上より、本研究によっては、SrZr0.9Ru0.103が水素中で高い導電率を示すことを見いだし、その導電種がプロトンである可能性が示された。

報告書

(1件)
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (1件)

すべて 2007

すべて 学会発表 (1件)

  • [学会発表] RuをドープしたSrZrO3の電気特性2007

    • 著者名/発表者名
      岡田祥夫, ほか3名
    • 学会等名
      第33回固体イオニクス討論会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2007-12-07
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

URL: 

公開日: 2007-04-01   更新日: 2016-04-21  

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