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原子力発電依存低下に資するナノヘテロ組織構造制御による発電・畜電デバイスの設計

研究課題

研究課題/領域番号 25281066
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 持続可能システム
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

森 利之  国立研究開発法人物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料研究拠点, 上席研究員 (80343854)

研究分担者 ヤン ペンフェイ  国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノ材料科学環境拠点(GREEN)固体酸化物形燃料電池材料設計グループ, ポスドク研究員 (20596556)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2014年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2013年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
キーワード燃料電池 / 水蒸気電解 / 中温作動 / ステンレス・スティール / 高効率 / 固体酸化物形燃料電池 / サーメットアノード / 中温域動作 / ヘテロ界面 / 燃料電池デバイス / 高温水蒸気電解デバイス / 中温動作 / 白金-酸化物ヘテロ界面 / 3層界面 / セリア / ジルコニア / 微量白金 / 低炭素社会 / グリーンエネルギー / ガドリウムドープドセリアナノワイヤー / 欠陥界面 / 電極性能 / 燃料電池デバイス / 高温水蒸気電界デバイス
研究成果の概要

本研究を通して以下の成果を得た。1.800℃を超える高温域では、従来問題となってこなかった酸素欠陥構造の変化が、アノード環境中において現れることを明確化した。2.アノード環境中で現れる酸素欠陥構造は、C形希土類類似構造であることを明らかにした。3.同時に実施した、燃料電池反応を促進する活性金属/欠陥蛍石酸化物界面をもつ電極触媒創製研究では、白金と蛍石酸化物界面に形成されるC形希土類構造が、活性向上に寄与することを明らかにした。上記の結果をもとに、酸化物形燃料電池内アノード層及び水蒸気電解セル水素極層内に、白金カチオンをドープしたところ、性能向上に資する界面創製が可能であることを示した。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 2件、 査読あり 12件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 2件、 招待講演 13件) 図書 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] クイーンズランド大学/電子顕微鏡センター(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] チャールズ大学/数理物理学科(チェコ)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Defect structure analysis of hetero-interface between Pt and CeOx promoter on Pt electro-catalyst2015

    • 著者名/発表者名
      Fugane K, Mori T, Yan P F, Masuda T, Yamamoto S, Ye F, Yoshikawa H, Auchterlonie G and Drennan J
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 7 号: 4 ページ: 2698-2707

    • DOI

      10.1021/am507754w

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Breaking aggregation in a tetrathiafulvalene-fused zinc porphyrin by metal-ligand coodination to form a donor-acceptor hybrid for ultrafast charge separation and charge stabilization2015

    • 著者名/発表者名
      Atanu Jana, Habtom B. Gobeze, Masatoshi Ishida, Toshiyuki Mori, Katsuhiko Ariga, Jonathan P. Hill and Francis D’Souza
    • 雑誌名

      Dalton Trans

      巻: 44 号: 1 ページ: 359-367

    • DOI

      10.1039/c4dt03157a

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Study of the character of gold nanoparticles deposited onto sputtered cerium oxide layers by deposition-precipitation method: influence of the preparation parameters2015

    • 著者名/発表者名
      Tatiana Zahoranova, Toshiyuki Mori, Peng Fei Yan, Klára Ševčíková, Michal Václavů, Vladimir Matolin, Václav Nehasil
    • 雑誌名

      Vacuum

      巻: 114 ページ: 86-92

    • DOI

      10.1016/j.vacuum.2015.01.005

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Design of Pt-CeOx hetero-interface on electrodes in polymer electrolyte membrane fuel cells2014

    • 著者名/発表者名
      Mori T, Fugane K, Chauhan S, Ito M, Masuda T, Noguchi H, and Uosaki K,
    • 雑誌名

      IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering

      巻: 54 ページ: 012010-012010

    • DOI

      10.1088/1757-899x/54/1/012010

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reduction of thermal conductivity in dually doped ZnO by design of three-dimensional stacking faults2014

    • 著者名/発表者名
      Takemoto H, Fugane K, Yan P F, Drennan J, Saito M, Mori T, and Yamamura H,
    • 雑誌名

      RSC advances

      巻: 4 号: 6 ページ: 2661-2672

    • DOI

      10.1039/c3ra44223c

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relationship between lattice mismatch and ionic conduction of grain boundary in YSZ2014

    • 著者名/発表者名
      4.Ye F, Yin C C, Ou D R, and Mori T
    • 雑誌名

      Progress in Natural Science Materials International

      巻: 24 号: 1 ページ: 84-86

    • DOI

      10.1016/j.pnsc.2014.01.007

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An assessment of interatomic potentials for yittria-stablized zirconia2014

    • 著者名/発表者名
      Yin C, Ye F, Yin C Y, Ou D R, and Mori T
    • 雑誌名

      Applied Mechanics and Materials

      巻: 492 ページ: 239-247

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/amm.492.239

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] HAXPES study of CeOx thin film - silicon oxide interface2014

    • 著者名/発表者名
      Vorokhta M, Matolinova I, Dubau M, Haviar S, Khalakhan I, Sevcikova K, Mori T, Yoshikawa H, and Matolin V
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 303 ページ: 46-53

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2014.02.048

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microstructure evolution of yttria-doped ceria in reducing atmosphere2013

    • 著者名/発表者名
      Li Z P, Mori T, Auchterlonie G J, Zou J, and Drennan J
    • 雑誌名

      Renewable Energy -an international journal-

      巻: 50 ページ: 494-497

    • DOI

      10.1016/j.renene.2012.07.019

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Defects clustering and ordering in di- and trivalently doped ceria2013

    • 著者名/発表者名
      Li Z P, Mori T, Zou J, and Drennan J
    • 雑誌名

      Materials Research Bulletin

      巻: 48 号: 2 ページ: 807-812

    • DOI

      10.1016/j.materresbull.2012.11.073

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microstructural and chemical characterization of ordered structure in yttrium doped ceria2013

    • 著者名/発表者名
      Yan P F. Mori T, Wu Y Y, Li Z M, Auchterlonie G J, Zou J, and Drennan J
    • 雑誌名

      Micrscopy and Microanalysis

      巻: 19 ページ: 102-110

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of a nano-structured Pt-loaded cerium oxide nanowire and its anode performance in the methanol electro-oxidation reaction2013

    • 著者名/発表者名
      Chauhan S, Richards G J, Mori T, Yan P F, Hill J P, Ariga K, Zou J and Drennan J
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry A

      巻: 1 号: 20 ページ: 6262-6270

    • DOI

      10.1039/c3ta10652g

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 白金-セリア電極界面への異種異質クラスター活性サイトの設計と その燃料電池用電極への応用2016

    • 著者名/発表者名
      森利之
    • 学会等名
      第2回 CiRfSEワークショップ
    • 発表場所
      筑波大学 数理物質融合科学センター
    • 年月日
      2016-01-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Design of active sites in the interface of anode layer of solid oxide fuel cell byy ultra-low amount PtOx sputtering2015

    • 著者名/発表者名
      森利之, Andrii REDNYK, 鈴木彰, 山本春也, Shipra CHAUHAN, 伊坂紀子
    • 学会等名
      第25回日本MRS年次大会
    • 発表場所
      神奈川県民ホール会議室
    • 年月日
      2015-12-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Interface design of ultra-low amount Pt loaded ceria nanowire/C with high ORR activity by proton beam irradiation at solid-liquid interface2015

    • 著者名/発表者名
      Shipra CHAUHAN, 森利之, 小林知洋, 山本春也, 伊坂紀子
    • 学会等名
      第25回日本MRS年次大会
    • 発表場所
      神奈川県民ホール会議室
    • 年月日
      2015-12-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Designing of hetero-interface between Pt and ceria nanowire for development of Pt less cathode with high ORR activity2015

    • 著者名/発表者名
      Shipra CHAUHAN, 森利之, 伊坂紀子, John DRENNAN
    • 学会等名
      第25回日本MRS年次大会
    • 発表場所
      情報文化センター
    • 年月日
      2015-12-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Effect of gamma-ray irradiation on enhancemnt of charge transfer in th einterface between less Pt loaded CeOx nanowire/C and Nafion ionomer in membrane electrode assembly of PEMFC2015

    • 著者名/発表者名
      高橋研一, 森利之, 鈴木彰, Shipra CHAUHAN, 前川康成, 廣木章博, 吉村公男, 山本春也
    • 学会等名
      第25回日本MRS年次大会
    • 発表場所
      情報文化センター
    • 年月日
      2015-12-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Design of Pt-CeOx nanowire interface in less Pt electrode with high performance for fuel cell applications2015

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki MORI, Shipra CHAUHAN, Keisuke FUGANE, Tomohiro KOBAYASHI, Shunya YAMAMOTO
    • 学会等名
      International conference of advanced materials 2015
    • 発表場所
      Jeju International Convention Center, Korea
    • 年月日
      2015-10-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication and characterization of Pt loaded ceria nanowire/C for improvement of MOR and ORR activities2015

    • 著者名/発表者名
      Shipra CHAUHAN, Toshiyuki MORI
    • 学会等名
      Conference sponsorInternational conference FiMPART’ 15
    • 発表場所
      Hyderabad International Convention Centre (India)
    • 年月日
      2015-06-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Design of high quality less Pt electrode for development of high quality compact fuel cells2015

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki MORI
    • 学会等名
      Europe - Japan Symposium
    • 発表場所
      Delegation of the European Union,Tokyo,日本(Japan)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] プロトンビームを用いたPt-CeOx/C電極界面の高性能化2015

    • 著者名/発表者名
      森 利之, 小林知洋, 山本春也
    • 学会等名
      第7回 量子ビームを利用した燃料電池システム用キーマテリアルの開発
    • 発表場所
      物質・材料研究機構, つくば, 日本
    • 年月日
      2015-02-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 活性金属-酸化セリウムヘテロ界面機能を活用した燃料電池用電極材料設計研究2014

    • 著者名/発表者名
      森 利之
    • 学会等名
      日本希土類学会第32回講演会
    • 発表場所
      アイビーホール青学会館,東京,日本
    • 年月日
      2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Improvement of ORR activity and CO tolerance on Pt by formation of Pt-CeOx hetero-interfaces2014

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki MORI, Keisuke FUGANE, Ding Rong OU, John DRENNAN
    • 学会等名
      The 15th IUMRS-International Conference in Asia (IUMRS-ICA 2014)
    • 発表場所
      福岡大学,福岡,日本
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Design of Pt and ceria nanowire interface with the help of atomistic simulation method for improvement of anode and cathode property on Pt2014

    • 著者名/発表者名
      Shipra CHAUHAN, Toshiyuki MORI, Jin ZOU, John DRENNAN
    • 学会等名
      The 15th IUMRS-International Conference in Asia (IUMRS-ICA 2014)
    • 発表場所
      福岡大学,福岡市,日本
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication and characterization of Pt and ceria nanowire interface for improvement of CO tolerance and ORR on Pt2014

    • 著者名/発表者名
      Shipra CHAUHAN, Toshiyuki MORI, Pengfei YAN, Jin ZOU, John DRENNAN
    • 学会等名
      The 15th IUMRS-International Conference in Asia (IUMRS-ICA 2014)
    • 発表場所
      福岡大学,福岡市,日本
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Development of Pt loaded ceria electrodes in fuel cells based on the results of microanalysis2014

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki MORI, Keisuke FUGANE, Shipra CHAUHAN, Takuya MASUDA, Pengfei YAN, Jin ZOU, Graeme AUHTERLONIE, John DRENNAN
    • 学会等名
      8th international conference on advanced materials processing
    • 発表場所
      Hotel Grand Chancellor Surfers Paradise,Gold Coast, Queensland,Australia
    • 年月日
      2014-07-27 – 2014-07-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Design of Pt-CeOx Hetero-interface on Cathodes for Improvement of Oxygen Reduction Reaction2014

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki MORI, Keisuke FUGANE, Shipra CHAUHAN, Takuya MASUDA, Kohei UOSAKI
    • 学会等名
      International Union Materials Research Society and MRS- Taiwan
    • 発表場所
      TWTC Nangan Exhibition Hall, ,Taipei,Taiwan
    • 年月日
      2014-06-10 – 2014-06-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Interface design of Pt-CeOx electrodes for polymer type fuel cells

    • 著者名/発表者名
      森 利之
    • 学会等名
      IUMRS-ICAM2013
    • 発表場所
      青島(中国)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Design of bulk and interface of doped ceria based materials for development of intermediate temperature operating SOFC

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki MORI
    • 学会等名
      Seminar at Dalian Institute of Chemical Physics,Chinese Academy of Sciences
    • 発表場所
      大連(中国)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Design of Pt-CeOx hetero-interface structure on electrodes in fuel cells

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki MORI
    • 学会等名
      The 3rd German - Japan Nano-workshop
    • 発表場所
      つくば市(日本)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 金属ー酸化物ヘテロ界面機能を活用した燃料電池用電極材料設計

    • 著者名/発表者名
      森 利之
    • 学会等名
      第一回日本MRS講演会
    • 発表場所
      横浜(日本)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 燃料電池用Pt電極上のPt-CeOx界面の設計

    • 著者名/発表者名
      森 利之
    • 学会等名
      第23回日本MRS年次大会
    • 発表場所
      横浜(日本)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] XAFS/EELSによる局所構造解析, 第4章4節, EELSによる燃料電池材料の解析2014

    • 著者名/発表者名
      1.森 利之
    • 総ページ数
      11
    • 出版者
      (株)情報機構, 東京都
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] Rare Earths: New Research, 分担執筆題目: Chapter 10, Defect clusters in rare earth doped ceria2013

    • 著者名/発表者名
      Li Z P, and Mori T
    • 総ページ数
      11
    • 出版者
      Nova Science Publishers, Inc., (New York, NY), ISBN: 978-1-62618-996-6, editor:Prof. Zhosen Liu
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] Handbook of Sustainable Engineering Section, 分担執筆題目:No.60, Advanced materials for fuel cells2013

    • 著者名/発表者名
      Mori T, and Drennan J
    • 総ページ数
      12
    • 出版者
      Spriger Publishing Company, editors in chief: Prof. Kauffman Joanne, Prof. Lee Kun-Mo,
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [産業財産権] 固体酸化物形燃料電池のアノード材料及びその製造方法、並びに固体酸化物形燃料電池2015

    • 発明者名
      森 利之、Andrii Rednyk, 鈴木 彰
    • 権利者名
      森 利之、Andrii Rednyk, 鈴木 彰
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2015-06-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2013-05-21   更新日: 2022-02-01  

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