アニオン過剰酸化物の固／固界面構築と界面イオン移動支配因子の解明

• 研究課題/領域番号: 22K05271
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分36010:無機物質および無機材料化学関連
• 研究機関: 兵庫県立大学
• 研究代表者: 嶺重 温 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (00285339)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: イオン伝導体 / 界面イオン移動 / 界面インピーダンス

研究開始時の研究の概要

アニオン過剰型酸化物（電極）と蛍石型化合物（電解質）を用いた固／固界面を構築し、その界面アニオン移動特性を評価することで、界面イオン移動特性に及ぼす支配因子を明確にする。

研究実績の概要

アニオン過剰酸化物のもつ界面イオン移動挙動を明らかとするため、今年度はランタンとニッケルから成る酸素過剰酸化物と、酸素欠損型および過剰型の各種酸化物で構成される、酸化物イオン移動型固／固界面を構築し、そのイオン移動挙動を調べた。具体的には緻密な酸化物イオン伝導体（固体電解質）の上に、緻密な酸化物イオン・電子混合伝導体膜を製膜し、燃料電池の酸素極／固体電解質界面に相当する界面を構築し、イオン移動挙動を調べた。その結果、酸化セリウム系固体電解質を用いた場合に安定な界面が形成でき、分極抵抗、ならびにその温度依存性を正確に評価することができた。加えて、交流インピーダンス測定結果の伝送線モデルを適用した解析を実施することで各反応素過程を分離でき、各種酸化物で構成される界面抵抗、ならびにその活性化エネルギーを評価できる体制が構築できた。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

種々酸化物を用いた、酸化物イオン伝導性固／固界面を形成し、その拡散、電荷移動、界面イオン移動特性、ならびに活性化エネルギーを評価できる体制が構築できたため。

今後の研究の推進方策

さらに他の酸化物系について拡張し、酸素欠損型、酸素過剰型で構成される安定な種々界面を構築し、その界面イオン移動挙動の詳細を探る予定である。