酸素不定比性酸化物における欠陥平衡の応力による変調

• 研究課題/領域番号: 24656375
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 川田 達也 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (10271983)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2013年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2012年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
• キーワード: 酸素不定比性 / 応力 / 欠陥平衡 / 酸素センサ / ペロブスカイト型酸化物 / 不定比性酸化物 / 酸素空孔 / 格子間酸素 / 起電力 / 酸素ポテンシャル

研究概要

本研究は，酸化物の酸素欠陥平衡への力学的応力の影響を実験的に定量化することを目的とした。(La,Sr)CoO3，(La,Sr)(Co,Fe)O3，(La,Sr)FeO3，La2NiO4，およびLaMnO3を対象とし，これらの試料表面に球状のYSZを押し込み，試料上に設けた電極とYSZ上に設けた参照極との間の電位の時間変化を計測した。酸素欠損型の不定比性化合物では，応力印加後，除荷後にそれぞれ酸素ポテンシャルが減少，増大し，これが拡散の特性時間で緩和する現象がみられた。応力変化直後の電位から応力の影響を定量化し，これが，化学膨張率から熱力学的に計算される値とよく一致する事を確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Transient shift of local oxygen potential in nonstoichiometric oxides upon application of mechanical stress (2014)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Kawada, Tomohisa Masumitsu. Yuta Kimura, Satoshi Watanabe, Shin-ichi Hashimoto, Keiji Yashiro, Koji Amezawa
  • 雑誌名: J. Electroceramics 巻: 32 号: 1 ページ: 78-85
  • DOI: 10.1007/s10832-013-9885-x
  • 査読あり
• [学会発表] 機械的応力による金属酸化物の電気化学特性への影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 五井友基, 八代圭司, 渡辺智, 川田達也, 橋本真一
  • 学会等名: 第39回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 熊本
• [学会発表] Experimental Evaluation of Oxygen Nonstoichiometry under a Mechanical Stress (2013)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Kawada, Yuki Gonoi, Yuta Kimura, Tomohisa Masumitsu, Keiji Yashiro, Shin-ichi Hashimoto, Koji Amezawa
  • 学会等名: MS&T2013
  • 発表場所: Montreal, Quebec, Canada
• [学会発表] Experimental Evaluation of Oxygen Nonstoichiometry under a Mechanical Stress (2013)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Kawada, Yuki Gonoi, Yuta Kimura, Tomohisa Masumitsu, Keiji Yashiro, Shin-ichi Hashimoto
  • 学会等名: MS&T'13 (Materials Science and Technology 2013)
  • 発表場所: Montreal, Quebec, Canada
  • 招待講演
• [学会発表] Influence of mechanical stress on oxygen potential in nonstoichiometric oxides (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Masumitsu, S. Watanabe, S. Hashimoto, K. Amezawa, T. Kawada
  • 学会等名: ECI Conference Series, Nonstoichiometric Coumpunds-V
  • 発表場所: Taormina, Sicily, Italy
• [学会発表] Influence of Mechanical Stress on Oxygen Potential in Nonstoichiometric Oxides (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomohisa Masumitsu, Satoshi Watanabe, Shin-ichi Hashimoto, Koji. Amezawa, and Tatsuya Kawada
  • 学会等名: ECI Conference Series "Nonstoichiometric Compounds V"
  • 発表場所: Sicily, Italy
• [学会発表] Compositional and Mechanical Stabilities of a (La,Sr)(Co,Fe)O3-δ Cathode under SOFC Operation (2012)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Kawada, Mi Young Oh, Hidetaka Watanabe, Yuta Kimura, Yoshinobu Fujimaki, Tomohisa Masumitsu, Satoshi Watanabe, Shin-ichi Hashimoto, and Koji Amezawa
  • 学会等名: "Ionic and Mixed Conducting Ceramics 8" in 221st Electrochemical Society Meeting
  • 発表場所: Seattle, WA, USA
  • 招待講演