| 研究課題/領域番号 |
19H02801
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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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| 審査区分 |
小区分36010:無機物質および無機材料化学関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
松本 広重 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 教授 (70283413)
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| 研究分担者 |
松田 潤子 九州大学, 水素エネルギー国際研究センター, 教授 (00415952)
多田 朋史 九州大学, エネルギー研究教育機構, 教授 (40376512)
ステイコフ アレキサンダー 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 准教授 (80613231)
Klotz Dino 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 助教 (00814849)
Ghuman Kulbir 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 学術研究員 (10801102)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022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)
2021年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2020年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2019年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
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| キーワード | 粒界 / イオン伝導 / 酸化物イオン伝導体 / プロトン伝導体 / イオン伝導性固体 / 電解質 / 電極 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
固体酸化物燃料電池や水蒸気電解は、効率の高い『化学エネルギー⇔電気エネルギー』変換デバイスであり、再生可能エネルギーを軸としたエネルギーシステムの実現に欠かせない。本研究は、電気化学エネルギー変換デバイスの最も重要な構成要素でありながら、その性質がよく分かっていないイオン伝導性固体の「結晶粒界」に焦点を当て、多結晶性イオン伝導体における粒界構造（原子配列モデル）の構築、および、粒界の原子レベルでの粒界の特徴付けとイオン伝導機構の解明を試み、粒内のイオン伝導機構に関するこれまでの知見と統合することで、多結晶体内のイオン伝導現象について理解する。
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| 研究成果の概要 |
エネルギー変換電気化学デバイスの基礎となるイオン伝導性固体が多結晶体であるという特徴に関して、結晶粒界の寄与について検討した。多結晶性イオン伝導体における粒界構造の構築および粒界の原子レベルでの粒界の特徴付けとイオン伝導機構の解明を目的とした。電子顕微鏡観察と計算科学を組み合わせ、安定化ジルコニアの粒界構造やそのイオン伝導に与える影響に関する知見を得た。また、光に対するインピーダンスの応答から、粒界における空間電荷モデルを裏付けた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
固体酸化物形燃料電池、リチウムイオン電池などの電気化学デバイスは、効率の高いエネルギー変換と貯蔵手段を提供し、その中では固体電解質や電極といったイオン伝導性固体が主要な役割を果たしている。
本研究で得られた知見は、多結晶イオン伝導性固体の材料設計において、粒内だけでなく粒界に対しても最適化することに寄与し、より伝導性の高いイオン伝導性多結晶固体の創出につながると期待される。
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