| 研究課題/領域番号 |
19K22041
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分26:材料工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
小俣 孝久 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (80267640)
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| 研究分担者 |
鈴木 一誓 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (60821717)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2019年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
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| キーワード | 混合伝導体 / プロトン伝導体 / 燃料電池 / 空気極材料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，中温作動型燃料電池の実現への課題である，O2分子の強固な二重結合の解離とイオン化を中温域でも促進する，空気極触媒電極材料の開発に取り組む。O2分子の吸着，イオン化，解離に関わる電子移動を，半導体の電子構造との関係に基づくと，その材料探索フィールドは，従来のp型遷移金属酸化物からn型酸化物半導体へと大きく転換すべきことが示唆されるので，本課題ではこの探索原理の検証を行うとともに，探索原理に基づいた中温作動型燃料電池に適用可能な空気極触媒電極材料の開発を行う。
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| 研究成果の概要 |
水素透過量の測定およびリン酸塩ガラスをブロッキング電極とした伝導度の測定から，H0.39WO3のプロトン伝導度を300℃で1.4×10-3 ～1.1×10-1Scm-1と決定した。この値はリン酸塩ガラス電解質のプロトン伝導度より高く， WO3のプロトン伝導度は極めて高く，電極材料として高いポテンシャルを有することを明らかにした。H0.39WO3の300℃の空気中では電子伝導性が消失するという最大の課題をCa0.02HxWO3で解決し，300℃の空気中でも10 Scm-1という電極材料としては十分な電子伝導性を維持することに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は実用化が待望されている中温作動型燃料電池の要素材料である空気極材料に関するものである。本研究で見出された材料は，従来は達成できなかった300℃という低温での空気極反応の促進と電流の取り出しを成し遂げる高いポテンシャルを有している。すなわち，中温作動型燃料電池を実用化へ導くのに必要な基盤となる材料を見出すことに成功した。従って，本研究の成果は学術的にも社会的にも意義は大きい。
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