| 研究課題/領域番号 |
21H02036
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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36020:エネルギー関連化学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
雨澤 浩史 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (90263136)
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| 研究分担者 |
中村 崇司 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (20643232)
木村 勇太 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (60774081)
藤崎 貴也 東北大学, 多元物質科学研究所, 特任研究員 (30846564)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2022年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2021年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
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| キーワード | 全固体電気化学デバイス / 化学ポテンシャル / オペランド計測 / 位置分解 / 時間分解 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
次世代のエネルギー変換・貯蔵デバイスとして期待される全固体電気化学デバイスの高性能化・高耐久性を達成する上で、イオン輸送の駆動力となり、また材料の化学安定性を決定する主要因ともなる「可動化学種の化学ポテンシャルの位置・時間分布」の理解が重要である。本研究では、独自に提案・開発されたポテンシャルプローブ技術とオペランド計測技術を併用することで、全固体電気化学デバイスにおける化学ポテンシャル分布をマルチスケールの位置・時間分解能で明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
本研究では，固体イオン伝導体を電解質に用いる全固体電気化学デバイスにおいて，反応およびイオン輸送の駆動力であり，また材料の化学安定性を決定する主要因でもある「可動化学種の化学ポテンシャル」を実験的に評価することを目的とした。申請者によって独自に提案・開発されたポテンシャルプローブ技術と放射光オペランド計測技術を併用することにより，固体酸化物形セル（SOC）系をモデルケースに，酸化物イオン伝導性固体電解質における酸素化学ポテンシャル分布ならびにその経時変化を実験的に計測することに成功した。得られた結果は，電解質における両極性拡散と局所平衡を仮定することで定量的に説明されることも明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
全固体電気化学デバイスの電解質に用いられる材料の安定性や物性は，その材料が置かれる化学ポテンシャル条件に依存するため，デバイス作動時の化学ポテンシャル分布を把握することは重要である．同電解質における化学ポテンシャル分布は，古くから数値計算により評価されてきたものの，これを実験で評価した例はほとんどなく，その妥当性，有効性は立証されていなかった．本研究は，固体酸化物形セルをモデルケースに，同電解質における化学ポテンシャル分布およびその動的変化を実験的に明らかにした．この成果は，全固体電気化学デバイスの高性能化，高耐久性化を図る上で重要である知見であり，その社会的意義は大きい．
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