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種々のリン酸塩とその複合化物におけるプロトン伝導機構の統一的モデルの構築

研究課題

研究課題/領域番号 25390062
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 結晶工学
研究機関茨城大学

研究代表者

高橋 東之  茨城大学, 理工学研究科, 教授 (30202154)

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
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2013年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワードプロトン伝導 / 燃料電池 / 水素結合 / リン酸塩複合化物 / 無機固体酸 / プロトン伝導体 / リン酸塩 / オキソ酸塩 / 相転移 / ガラス転移 / 中性子回折
研究成果の概要

100-300℃の中温領域で動作する燃料電池に応用可能なプロトン伝導体のプロトン伝導機構を統一的に理解することを目的として中性子構造解析、熱測定、31P、1H NMR測定ならびにプロトン伝導度測定を行った。研究を行ったすべての系においてリン酸や硫酸基の回転とこれに伴う水素結合の切断がプロトン伝導に重要であり、さらに、低温で分子回転の凍結が起きることを明らかにした。低温におけるプロトン伝導度などプロトンダイナミクスに関する測定がプロトン伝導の支配因子を決定するために重要であることを示し、プロトン伝導機構を統一的な視点から明らかにした。

報告書

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

    (12件)

すべて 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] New phase transition in Superprotonic phase of Cs2(HSO4)(H2PO4)2016

    • 著者名/発表者名
      Haruyuki Takahashi, Yoshitaka Suzuki and Takashi Sakuma
    • 雑誌名

      Solid State Ionics

      巻: 285 ページ: 155-159

    • DOI

      10.1016/j.ssi.2015.09.027

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Proton Conduction Mechanism in Superprotonic Phase of Solid Acid2016

    • 著者名/発表者名
      Haruyuki Takahashi, Yoshitaka Suzuki and Takashi Sakuma
    • 学会等名
      18th International Conference on Solid State Protonic Conductors
    • 発表場所
      Oslo, Norway
    • 年月日
      2016-09-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] リン酸塩複合化物の低温プロトン伝導2016

    • 著者名/発表者名
      髙橋東之,佐久間隆
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 超プロトン伝導体の低温プロトン伝導特性2015

    • 著者名/発表者名
      髙橋東之,佐久間隆
    • 学会等名
      日本物理学会秋の分科会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Cs2(HSO4)(H2PO4)の相転移とガラス転移2015

    • 著者名/発表者名
      髙橋東之,鈴木善貴,佐久間隆
    • 学会等名
      第18回超イオン導電体物性研究会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      2015-07-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Glass transition in superprotonic phase of inorganic solid acid,2015

    • 著者名/発表者名
      Haruyuki Takahashi, Yoshitaka Suzuki and Takashi Sakuma
    • 学会等名
      20th International Conference on Solid State Ionics
    • 発表場所
      Keystone USA
    • 年月日
      2015-06-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高橋東之、鈴木善貴、佐久間隆、治村圭子、林繁信2015

    • 著者名/発表者名
      Cs2(HSO4)(H2PO4)におけるNMRスペクトルとガラス転移
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 無機固体酸Cs2(HSO4)(H2PO4)のプロトン伝導機構2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木 善貴、高橋東之、佐久間 隆
    • 学会等名
      第40回固体イオニクス討論会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-11-16 – 2014-11-18
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Cs2(HSO4)(H2PO4)の相転移とプロトン伝導2014

    • 著者名/発表者名
      高橋東之、鈴木 善貴、佐久間 隆
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      愛知
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Cs2(HSO4)(H2PO4)の状態図とプロトン伝導機構2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木 善貴、高橋東之、佐久間 隆
    • 学会等名
      第17回超イオン導電体物性研究会
    • 発表場所
      千葉
    • 年月日
      2014-07-18 – 2014-07-19
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Proton conducting properties of phosphated porous silica glasses2013

    • 著者名/発表者名
      H. Takahashi, K. Futada and T. Sakuma
    • 学会等名
      19th International Conference on Solid State Ionics
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] CsH2PO4-CsHSO4系の状態図とプロトン伝導2013

    • 著者名/発表者名
      高橋東之、鈴木善貴、佐久間隆
    • 学会等名
      第39回固体イオニクス討論会
    • 発表場所
      熊本
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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