酸化物の微視的欠陥制御による高プロトン伝導性材料の設計

• 研究課題/領域番号: 25709072
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 金属・資源生産工学
• 研究機関: 宮崎大学 (2014-2015); 九州大学 (2013)
• 研究代表者: 奥山 勇治 宮崎大学, テニュアトラック推進機構, 准教授 (80613281)
• 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: 22,490千円 (直接経費: 17,300千円、間接経費: 5,190千円); 2015年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2014年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2013年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)
• キーワード: プロトン伝導体 / 燃料電池 / プロトン溶解 / 電気伝導度 / 異種元素置換

研究成果の概要

本研究では酸化物中の微視的構造制御によるプロトン溶解量の増加及び高プロトン伝導性付与を目指した材料設計指針を明らかにすることを目的として以下の項目を検討した。
①カチオンサイズ効果、混合効果が与えるプロトン溶解量への影響②合成温度が与える局所構造への影響とプロトン溶解量の関係③Mnイオンの還元膨張による局所構造制御と水素からの直接的なプロトン溶解④プロトン伝導体のポテンシャル分布と分極特性

研究成果

• [雑誌論文] Proton-conducting oxide with redox protonation and its application to a hydrogen sensor with a self-standard electrode (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuji Okuyama, Shinya Nagamine, Akira Nakajima, Go Sakai, Naoki Matsunaga, Fusako Takahashi, Koji Kimata, Tomoko Oshima, and Koji Tsuneyoshi
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 6 号: 40 ページ: 34019-34026
  • DOI: 10.1039/c5ra23560j
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Improvement of Proton Ceramic Fuel Cells with Thin Film BCZY Electrolyte (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Okuyama, N. Ebihara, K. Okuyama, Y. Mizutani
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: 68 号: 1 ページ: 2545-2553
  • DOI: 10.1149/06801.2545ecst
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Atmosphere Dependence of Anode Reaction of Intermediate temperature Steam Electrolysis using Perovskite Type Proton Conductor (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Sakai, K. Arakawa, M. Ogushi, T. Ishihara, H. Matsumoto, Y. Okuyama
  • 雑誌名: Journal of Solid State Electrochemistry 巻: in press 号: 6 ページ: 1793-1798
  • DOI: 10.1007/s10008-015-2808-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Incorporation and conduction of proton in SrCe0.9-xZrxY0.1O3-δ (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Okuyama, K. Isa, Y. S. Lee, T. Sakai, and H. Matsumoto
  • 雑誌名: Solid State Ionics 巻: 275 ページ: 35-38
  • DOI: 10.1016/j.ssi.2015.01.010
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Proton transport properties of La0.9Sr0.1Yb0.8In0.2O3-δ and its application to proton ceramic fuel cell (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Okuyama, K. Okuyama, Y. Mizutani, T. Sakai, Y. Lee, H. Matsumoto
  • 雑誌名: International Journal of Hydrogen Energy 巻: 39 号: 35 ページ: 20829-20836
  • DOI: 10.1016/j.ijhydene.2014.06.113
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Incorporation and conduction of proton in Sr-doped LaMO3 (M=Al, Sc, In, Yb, Y) (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Okuyama, S. Ikeda, T. Kozai, M. Matsuka, T. Sakai and H. Matsumoto
  • 雑誌名: Electrochimica Acta 巻: 125 ページ: 443-449
  • DOI: 10.1016/j.electacta.2014.01.113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of Nano-Structured La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_{3−δ} Cathode for Protonic Ceramic Fuel Cell by Bead-Milling Method (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Oda, Y. Okuyama, T. Sakai, H. Matsumoto
  • 雑誌名: MATERIALS TRANSACTIONS 巻: 55 号: 4 ページ: 722-727
  • DOI: 10.2320/matertrans.M2013426
  • NAID: 130004825172
  • ISSN: 1345-9678, 1347-5320
  • 査読あり
• [雑誌論文] Incorporation of a proton into La0.9Sr0.1(Yb1-xMx)O3-δ (M= Y, In) (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Okuyama, S. Ikeda, T. Sakai and H. Matsumoto
  • 雑誌名: Solid State Ionics 巻: in press ページ: 865-869
  • DOI: 10.1016/j.ssi.2013.11.044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of nano-structured cathode for PCFC by bead-milling method (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Oda, T. Sakai, Y. Okuyama, H. Matsumoto
  • 雑誌名: Solid State Ionics 巻: in press ページ: 388-391
  • DOI: 10.1016/j.ssi.2013.12.020
  • 査読あり
• [学会発表] YをドープしたBaZrO3のプロトン輸率と分極時のポテンシャル分布解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 奥山勇治、酒井孝明、山崎仁丈
  • 学会等名: 日本金属学会2016年春期講演大会
  • 発表場所: 東京理科大学（東京都・葛飾区）
  • 年月日: 2016-03-23
• [学会発表] CaZrO3 中へのMn還元に伴うプロトン溶解と電気化学特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 奥山 勇治,永峰 慎也,渋谷棟文,中島 暉, 酒井 剛,松永 直樹,高橋 総子,木股 幸司,大島 智子
  • 学会等名: 第41回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2015-11-25
• [学会発表] La系ペロブスカイト型酸化物のプロトン伝導特性と燃料電池への応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 奥山勇治
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2015秋季シンポジウム
  • 発表場所: 富山大学（富山県富山市）
  • 年月日: 2015-09-18
  • 招待講演
• [学会発表] プロトン伝導性酸化物の欠陥構造とその機能性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 奥山勇治
  • 学会等名: トークシャワー・イン九州2015
  • 発表場所: 休暇村志賀島（福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2015-09-05
  • 招待講演
• [学会発表] プロトン伝導性酸化物の欠陥構造とデバイスへの応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 奥山勇治
  • 学会等名: 第１１固体イオニクスセミナー
  • 発表場所: 熱川ハイツ（静岡県・賀茂郡東伊豆町）
  • 年月日: 2015-08-30
  • 招待講演
• [学会発表] Improvement of Protonic Ceramic Fuel Cells with Thin Film BCZY Electrolyte (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Okuyama, N. Ebihara, K.Okuyama, Y.Mizutani
  • 学会等名: SOFC-XIV
  • 発表場所: Glasgow, Scotland
  • 年月日: 2015-07-26 – 2015-07-31
• [学会発表] Improvement of Proton Ceramic Fuel Cells with Thin Film BCZY Electrolyte (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Okuyama, N. Ebihara, K. Okuyama, Y. Mizutani
  • 学会等名: ECS Conference on Electrochemical Energy Conversion & Storage with SOFC-XIV
  • 発表場所: Glasgow(Scotland)
  • 年月日: 2015-07-26
  • 国際学会
• [学会発表] BaCe0.8-xZrxY0.2O3-δを電解質とした燃料電池の性能と電極過電圧特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 蛯原紀明、松永直樹、酒井剛、奥山勇治
  • 学会等名: 第52回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場（福岡県・北九州市）
  • 年月日: 2015-06-27
• [学会発表] Development of Hydrogen Sensor Using Proton conductor with Redox-Protonation (2015)
  • 著者名/発表者名: Y.Okuyama, S. Nagamine, A. Nakajima, F. Takahashi K. Kimata, T. Oshima, G. Sakai, N. Matsunaga
  • 学会等名: 20th International Conference on Solid State Ionics
  • 発表場所: Kestone, Colorado
  • 年月日: 2015-06-14 – 2015-06-19
• [学会発表] Protonation of Mn doped CaZrO3 and its application to hydrogen sensor (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Okuyama, S. Nagamine, A. Nakashima, F. Takahashi, K. Kimata, T. Oshima, G. Sakai, N. Matsunaga
  • 学会等名: 20th International Conference on Solid State Ionics
  • 発表場所: Colorado(USA)
  • 年月日: 2015-06-14
  • 国際学会
• [学会発表] MnをドープしたCaZrO3 のプロトン溶解と電気化学特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 奥山 勇治,永峰 慎也,中島 暉,高橋 総子,木股 幸司,大島 智子,酒井 剛,松永 直樹
  • 学会等名: 電気化学会第82回大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2015-03-15 – 2015-03-17
• [学会発表] La0.9Sr0.1Yb0.8In0.2O3-δの電流-電圧特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 奥山勇治、奥山賢治、水谷安伸、酒井孝明、松本広重
  • 学会等名: 第40回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 東工大
  • 年月日: 2014-11-16 – 2014-11-18
• [学会発表] Incorporation of proton in SrZr0.9-xCexY0.1O3-δ (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Okuyama, K. Isa, Y. Lee, T. Sakai, H. Matsumoto
  • 学会等名: Solid State Protonic Conductors 17
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2014-09-14 – 2014-09-19
• [学会発表] La0.9Sr0.1Yb0.8In0.2O3-δプロトン伝導体の水素ポテンシャル分布と燃料電池特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 奥山勇治、奥山賢治、水谷安伸、酒井孝明、松本広重
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第27回秋期シンポジウム
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] Proton Transport properties of La0.9Sr0.1Yb0.8In0.2O3-δ and its application to proton ceramics fuel cell (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Okuyama, K. Okuyama, Y. Mizutani, T. Sakai, Lee Young Sung and H. Matsumoto
  • 学会等名: International Conference on Hydrogen Production 2014
  • 発表場所: Fukuoka
• [学会発表] Incorporation of proton into La0.9Sr0.1(MxM’1-x)O3-δ(M,M’=Yb, Y, In) (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Okuyama, S. Ikeda, T. Sakai, and H. Matsumoto
  • 学会等名: The 19th International conference on Solid State Ionics
  • 発表場所: Kyoto
• [学会発表] La1-xBaxYbO3-δにおける水素溶解の組成依存性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 奥山勇治、酒井孝明、松本広重
  • 学会等名: 第9回固体イオニクスセミナー
  • 発表場所: 岐阜
• [学会発表] ABO3ペロブスカイト型酸化物におけるプロトン溶解のBサイト混合効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 奥山勇治
  • 学会等名: 第9回固体イオニクスセミナー
  • 発表場所: 岐阜
• [学会発表] La0.9Sr0.1Yb0.8In0.2O3-δの電気伝導度とPCFCへの応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 奥山勇治、酒井孝明、奥山賢治、水谷安伸、松本広重
  • 学会等名: 第153回金属学会秋期大会
  • 発表場所: 金沢
• [学会発表] 酸化物プロトン伝導体のプロトン溶解量に対するカチオン混合効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 奥山勇治、米田武寛、伊佐佳織、酒井孝明、松本広重
  • 学会等名: 第39回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 熊本