| 研究課題/領域番号 |
21H04607
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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 |
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 |
石山 智大 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (30760194)
鈴木 一誓 東北大学, 多元物質科学研究所, 講師 (60821717)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 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 |
43,550千円 (直接経費: 33,500千円、間接経費: 10,050千円)
2023年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
2021年度: 28,080千円 (直接経費: 21,600千円、間接経費: 6,480千円)
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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 |
無加湿雰囲気の250～400℃で動作する中温作動型燃料電池（dry-ITFC）は，水素社会の実現に必須の次世代燃料電池である。本研究では，WO3系プロトン・電子混合伝導体を電極材料へと展開するため，電極反応に関与する気体分子の吸着や交換などの素反応とそれを律する因子の理解に基づき電極反応を高速化する。これを代表者らが開発したリン酸塩ガラス電解質に適用することで、300℃付近で実用的出力を発生するdry-ITFCを実現する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、dry-ITFCの実現に向けた電極材料の開発の一環として、WO3プロトン電子混合伝導体を用いたケーススタディーと、新たなプロトン電子混合伝導体の探索を行った。これにより、スパッタリング時のプロセスガスの圧力が、WO3薄膜の微構造に与える影響、ガラス電解質/電極界面のプロトン移動抵抗が燃料電池の出力を大きく低減すること、MgIn2O4およびNbドープしたTiO2が優れたプロトン電子混合伝導体であることなどを見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究により見出された成果は、メタノールやメチルシクロヘキサンなどの有機液体水素キャリアを直接燃料として使用可能な、300℃付近で作動する燃料電池の実現に貢献する。また、本研究により見出された新たなプロトン電子混合伝導体は、燃料電池に限らず水素の製造や利用に関わる各種のデバイスへの応用も期待でき、物質科学の進展だけでなく、水素社会への移行にも大きく貢献する。
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