| 研究課題/領域番号 |
21K04981
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分32010:基礎物理化学関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
立川 雄也 九州大学, 工学研究院, 助教 (70587857)
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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 |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | プロトン伝導性固体酸化物 / 表面化学 / 電気化学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
プロトン伝導性固体酸化物の表面での反応特性の解明に着目して研究を行う。本研究では、表面素反応に着目してこの材料の表面特性を明らかにするため、電気化学インピーダンス法の緩和時間分布に着目した計測手法を用いて電気化学セルの作動特性評価を吸脱着と拡散に着目して実施する。プロトン伝導性固体酸化物表面の界面化学・電気化学特性の解明を目指し、その成果を活かした次世代高効率エネルギーシステム創出へつなげる。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、高温でのイオン伝導性を有する固体酸化物材料のうち特にプロトン伝導性を有する材料の表面特性を明らかにするため、電気化学インピーダンス法の緩和時間分布に着目した計測手法によって、電気化学セルの作動特性評価を最終的に明らかにすることを目的としている。1年目には従来材料との電気化学特性の違いを明らかにすること、他の電極材料を用いた試験による特性の変化を明らかにすることを目指して研究を行なってきており、電気化学特性の違いについては、既知の材料を用いた燃料電池での特性評価を行なった結果、従来よりプロトン伝導性酸化物を用いたセル(proton conducting solid oxide cell,p-SOC)の課題であった電解質由来の性能低下を一定程度克服し、前述の電気化学インピーダンス法の緩和時間分布に着目した計測手法によって特性の比較を行なってきた。２年目も引き続き、それらの評価を実施するとともに燃料電池の逆作動である電解運転での特性も取得を進めている。一方でp-SOCを用いたセルの特性評価について発表を行った際に評価方法に改善が必要と思われる克服点も示されており、その改善に向けてプロジェクト内で実験を実施中である。
また、もう一方の実施内容である他の電極材料を用いた試験による特性の変化について、電気化学インピーダンス計測により得られた電極特性の結果に与える影響についても現在、従来の酸素イオン伝導性酸化物材料での評価結果をベースとした成果を取りまとめ報告準備中である。本プロジェクト研究の過程で得られた結果について、一部有用な成果も得られたため研究を発展させ論文として報告した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
プロトン伝導性酸化物を用いたセルの特性解明が本プロジェクトの目指す大きな成果・目標であるが現状で実験推進が不十分であり論文などの成果物として投稿に至っていない点に課題と考えている。現在、研究の推進のため人員の投入などを進めている。もう一方の実施内容である他の電極材料を用いた試験による特性の変化についてであるが、プロトン伝導性酸化物を用いたセルによる実験の進捗に比べ、従来の酸素イオン伝導性酸化物を用いたセルを代替として用いた実験による影響の評価は順調に進んでおり、成果も得られている。上記２点の内容を総合的に考慮した結果、評価に必要な電極材料と電気化学特性の評価法については進捗が見られるものの、当初想定の材料系での実験状況に遅れが見られることから、現在の進捗状況を「やや遅れている」と判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の研究としてプロトン伝導性酸化物を用いたセルの特性解明の実施が最も必要な推進事項であり特性評価を推進することが必要であるが、当初借りて実験を行うことを予定していた測定装置などの多くで今年度、別のプロジェクトグループの実験が計画されており、現在測定装置の確保を進めている。定常的な確保が厳しい場合、空いている期間の一時利用などを通じて研究を推進する見込みである。そのための実験実施要員についても学生アルバイトなどを活用した実験の加速などを通じて、本研究の目指す特性解明につなげる見込みである。また、他の電極材料を用いた試験による特性の変化についての研究は、別材料をベースとした試験をまず進めることで本研究の成果としてまとめて電極材料と特性の関係の解明を進める予定である。
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