超高深さ分解計測を用いた高温ナノイオニクス現象の解明と高活性燃料電池電極の創製

• 研究課題/領域番号: 22350007
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 内本 喜晴 京都大学, 大学院・人間・環境学研究科, 教授 (50193909)
• 研究分担者: 折笠 有基 京都大学, 大学院・人間・環境学研究科, 助教 (20589733)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円); 2012年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2011年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円); 2010年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
• キーワード: 燃料電池 / 電極反応 / 固体イオニクス / X 線吸収 / その場分析 / X線吸収

研究概要

高輝度放射光を用いた新規な「その場」計測法を開発し、それを適用することにより、これまで未解明な高温電気化学デバイスにおける電極反応機構を明らかにし、電極設計指針を確立した。カソード材料として、ペロブスカイト類縁構造を有する酸化物に着目した。「その場」深さ分解 X 線吸収法を開発し、同系に適用した結果、カソード/気相界面において、ポテンシャルが変化していると考えられ、界面反応が律速過程であることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] X-ray Absorption Spectroscopic Study on La0.6Sr0.4CoO3-δCathode Materials Related with Oxygen Vacancy Formation (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Orikasa, T. Ina, T. Nakao, A. Mineshige, K. Amezawa, M. Oishi, H. Arai, Z. Ogumi, Y. Uchimoto
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 115 ページ: 16433-16438
• [雑誌論文] Local Structural Analysis for Oxide Ionic Transport in La0.6Sr0.4FeO3-δ Cathodes (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Orikasa, T. Nakao, M. Oishi, T. Ina, A. Mineshige, K. Amezawa, H. Arai, Z. Ogumi, Y. Uchimoto
  • 雑誌名: J. Mater. Chem 巻: 21 ページ: 14013-14019
• [雑誌論文] X-ray Absorption Spectroscopic Study on Mixed Conductive La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-dCathodes I. Electrical Conductivity and Electronic Structure (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Orikasa, T. Ina, T. Nakao, A. Mineshige, K. Amezawa, M. Oishi, H. Arai, Z. Ogumi, Y. Uchimoto
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys 巻: 13 ページ: 16637-16643
• [雑誌論文] X-ray absorption spectroscopic study on La_<0.6>Sr_<0.4>CoO_<3-δ> cathode materials related with oxygen vacancy formation (2011)
  • 著者名/発表者名: 折笠有基, 伊奈稔哲, 中尾孝之, 嶺重温, 雨澤浩史, 大石正嗣, 荒井創, 小久見善八, 内本喜晴
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 巻: 115 号: 33 ページ: 16433-16438
  • DOI: 10.1021/jp2029642
  • 査読あり
• [雑誌論文] An X-ray absorption spectroscopic study on mixed conductive La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-delta cathodes. I. Electrical conductivity and (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Uchimoto, Y.Orikasa, et.al.
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 13 号: 37 ページ: 16637-16643
  • DOI: 10.1039/c1cp20982e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local structural analysis for oxide ion transport in La0.6Sr0.4FeO3-delta cathodes (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Uchimoto, Y.Orikasa, et.al.
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry 巻: 21 号: 36 ページ: 14013-14019
  • DOI: 10.1039/c1jm11358e
  • 査読あり
• [学会発表] Oxygen Chemical Potential Profile of SOFC Cathode by in-situ Depth Resolved XAS Measurement (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Ina, Takayuki Nakao, Yuki Orikasa, Hajime Tanida, Tomoya Uruga, Koji Amezawa, Atsushi Mineshige and Yoshiharu Uchimoto
  • 学会等名: The 62th annual meeting of the international society of electrochemistry
  • 発表場所: Niigata, Japan
  • 年月日: 2012-09-12
• [学会発表] 高温電解系における格子間酸素系カソード材料の点欠陥構造と反応活性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊奈稔哲、折笠有基、内本喜晴
  • 学会等名: 第35回電解技術討論会
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2011-11-15
• [学会発表] 深さ分解 XAFS法による高温系電気化学反応解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊奈稔哲、 折笠有基、内本喜晴
  • 学会等名: 第21回電極材料研究会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2011-07-29
• [学会発表] ペロブスカイト型酸化物 La0.6Sr0.4FeO3-d における酸素点欠陥が及ぼす局所構造変化と酸素空孔拡散 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊奈稔哲、内本喜晴、折笠有基、大石昌嗣、荒井創、小久見善八、嶺重温、雨澤浩史
  • 学会等名: 電気化学会 78回大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2011-03-29
• [学会発表] (La, Sr) (Co, Fe)O3 における局所構造変化と酸化物イオン拡散の関係 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊奈稔哲、内本喜晴、折笠有基、大石昌嗣、荒井創、小久見善八、嶺重温、雨澤浩史
  • 学会等名: 電気化学会 78回大会
  • 年月日: 2011-03-29
• [学会発表] ペロブスカイト型酸化物La_<0.6>Sr_<0.4>FeO_<3-d>における酸素点欠陥が及ぼす局所構造変化と酸素空孔拡散 (2011)
  • 著者名/発表者名: 内本喜晴, 他
  • 学会等名: 電気化学会第78回大会
  • 発表場所: 横浜国立大学の予定であったが震災のため中止。ただし、学会としては成立している
  • 年月日: 2011-03-29
• [学会発表] (La, Sr) (Co, Fe) O_3における局所構造変化と酸化物イオン拡散の関係 (2011)
  • 著者名/発表者名: 内本喜晴, 他
  • 学会等名: 電気化学会第78回大会
  • 発表場所: 横浜国立大学の予定であったが震災のため中止。ただし、学会としては成立している
  • 年月日: 2011-03-29
• [学会発表] Rate Determining Step of SOFC Cathode Reaction Studied by in situ Electrochemical X-ray Absorption Spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshiharu Uchimoto, Koji Amezawa, Yuki Orikasa and Tatsuya Kawada
  • 学会等名: 2010 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, MA, USA
  • 年月日: 2010-11-30
• [学会発表] その場 X 線吸収分光法を用いた LSCF/YDC モデル電極における電極反応機構の解明 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中尾孝之、折笠有基、伊奈稔哲、嶺重温、雨澤浩史、川田達也、内本喜晴
  • 学会等名: 第13回XAFS討論会
  • 発表場所: 立命館大学びわこくさつキャンパス
  • 年月日: 2010-09-04
• [学会発表] Correlation Between Electrochemical Properties and Local and/or Oxygen Defect Structures of Ln2NiO4(Ln = La, Nd) (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Ina, Takayuki Nakao, Yuki Orikasa, Tomokazu Fukutsuka. Atsushi Mineshige, Koji Amezawa, Tatsuya Kawada and Yoshiharu Uchimoto
  • 学会等名: 217th ECS Meeting
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 2010-04-29
• [学会発表] Rate Determining Step of High Temperature Cathode Reaction Studied by In Situ Electrochemical XAS (2010)
  • 著者名/発表者名: Yuki Orikasa, Toshiaki Ina, Takayuki Nakao, Tomokazu Fukutsuka, Atsushi Mineshige, Koji Amezawa, Tatsuya Kawada and Yoshiharu Uchimoto
  • 学会等名: 217th ECS Meeting
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 2010-04-28
• [学会発表] Electronic and Local Structure Analysis of the Electrolyte / Electrode Interface if IT-SOFC by Depth Resolved XAFS (2010)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Nakao, Toshiaki Ina, Yuki Orikasa, Tomokazu Fukutsuka,Yasuko Terada, Hajime Tanida, Tomoya Uruga, Masafumi Takagaki, Hidenori Toyokawa, Koji Amezawa, Tatsuya Kawada, Atsushi Mineshige and Yoshiharu Uchimoto
  • 学会等名: 217th ECS Meeting
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 2010-04-27