アパタイト型高速イオン伝導体における非等方的イオン伝導機構の解明

• 研究課題/領域番号: 24550235
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機工業材料
• 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(系)研究科(研究院), 准教授 (00285339)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2012年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: イオン伝導体 / 燃料電池 / アパタイト

研究成果の概要

固体酸化物燃料電池電解質への応用の期待されるアパタイト型固体電解質・ランタンシリケートにおける、イオン伝導経路の可視化と拡散性の評価を行ったところ、イオン伝導度との対応から、結晶のc軸に平行な方向の高速なイオン伝導は準格子間拡散によって行われていることが示唆された。一方、c軸に垂直な方向には空孔拡散的にイオンは伝導し、Siサイトに低原子価カチオンを固溶させることによる酸素の運動性の向上が全伝導度を向上させるものと推測された。単結晶を合成して伝導度並びに酸素拡散係数を評価したところ、c軸方向の伝導の優位性を確認することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Oxide ion and electron transport properties in lanthanum silicate oxyapatite ceramics (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Mineshige, H. Mieda, M. Manabe, T. Funahashi, Y. Daiko, T. Yazawa, M. Nishi, T. Horita, K. Amezawa, K. Yashiro, T. Kawada, and H. Yoshioka
  • 雑誌名: Solid State Ionics 巻: in press ページ: 555-558
  • DOI: 10.1016/j.ssi.2014.04.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] c-axis oriented apatite-type silicates as solid electrolytes, (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Ueda, A. Mineshige, H. Takahashi, A. Saito, Y. Daiko, H. Yoshioka, and T. Yazawa
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: 57[1] 号: 1 ページ: 1143-1149
  • DOI: 10.1149/05701.1143ecst
  • 査読あり
• [学会発表] フラックス法による単結晶ランタンシリケートの作製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 肖 懐洋, 嶺重 温, 植田 啓一, 矢澤 哲夫
  • 学会等名: 第25回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜情報文化センター（神奈川県横浜市中区日本大通11番地）
  • 年月日: 2015-12-08
• [学会発表] Oxyapatite Glass-Ceramics as Novel Electrolytes for Solid Oxide Fuel Cells (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Ueda, A. Mineshige, H. Yoshioka, and T. Yazawa
  • 学会等名: 65th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
  • 発表場所: ローザンヌ（スイス）
  • 年月日: 2014-08-31 – 2014-09-05
• [学会発表] Electrochemical Properties of Perovskite- and Ruddlesden-Popper-Type Cathode Materials in Oxygen-Excess-Type Solid Electrolyte (OESE) (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Mineshige, M. Tange, A. Saito, H. Mieda, T. Yazawa, H. Yoshioka, and R. Mori
  • 学会等名: 65th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
  • 発表場所: ローザンヌ（スイス）
  • 年月日: 2014-08-31 – 2014-09-05
• [学会発表] 中温作動燃料電池用c軸配向オキシアパタイト電解質の作製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 植田 啓一, 嶺重 温, 高橋 宏和, 斉藤 篤史, 大幸 裕介, 吉岡 秀樹
  • 学会等名: 第23回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜市開港記念会館他
• [学会発表] c軸優先配向性を有するアパタイト型イオン伝導体の作製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 植田 啓一, 嶺重 温, 高橋 宏和, 大幸 裕介, 矢澤 哲夫
  • 学会等名: 電気化学会第80回大会
  • 発表場所: 東北大学（仙台）
• [学会発表] Ionic conductivity of oxyapatite-type silicate glass ceramics, (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Takahashi, A. Mineshige, Y. Daiko, H. Yoshioka, and T. Yazawa
  • 学会等名: 63rd Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry (ISE)
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
• [学会発表] Crystal structure and electrical properties of Al-doped lanthanum silicate solid electrolytes (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Funahashi, A. Mineshige, H. Mieda, Y. Daiko, H. Yoshioka and T. Yazawa
  • 学会等名: 222nd Electrochemical Society Meeting (PRIME2012)
  • 発表場所: Honolulu, USA
• [学会発表] ランタンシリケート電解質への元素添加が構造と物性に与える影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 嶺重 温, 舩橋 昂広, 三枝 弘幸, 真鍋 満顕, 大幸 裕介, 吉岡 秀樹, 矢澤 哲夫
  • 学会等名: 第38回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 京都テルサ（京都）