プロトン伝導型固体酸化物電解質における欠陥構造の光照射パルスESR法による決定

• 研究課題/領域番号: 24K06923
• 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13020:半導体、光物性および原子物理関連
• 研究機関: 和歌山大学
• 研究代表者: 秋元 郁子 和歌山大学, システム工学部, 准教授 (00314055)
• 研究分担者: 奥山 勇治 宮崎大学, 工学部, 教授 (80613281) ; 松岡 秀人 北海道教育大学, 教育学部, 准教授 (90414002)
• 研究期間 (年度): 2024-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2026年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2025年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2024年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 固体電解質 / ジルコン酸バリウム / プロトン伝導 / 構造欠陥 / パルスESR法

研究開始時の研究の概要

酸化物セラミック電解質を用いた燃料電池の実用化においては、固体電解質内でのイオン伝導が低い温度で1 S/m以上の高い伝導度を実現することが必要である。イオン伝導には電解質の構造欠陥が重要な役割を果たすと考えられているが、更なる性能向上のためには欠陥の局所構造を精度よく把握しイオン移動メカニズムと伝導経路を実験的に解明することが急務である。本研究では、光照射により欠陥に電子をトラップさせ、その電子スピンをパルス電子スピン共鳴（ESR）法によりプローブし、周辺核スピンとの磁気的相互作用を観測することで、プロトン伝導に密接に関わる欠陥構造を高い精度で実験的に明らかにする。