安定化ジルコニアにおける電荷移動反応抵抗の分離法開発

• 研究課題/領域番号: 25K08321
• 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26040:構造材料および機能材料関連
• 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: 小林 清 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 電子・光機能材料研究センター, 主幹研究員 (90357020)
• 研究期間 (年度): 2025-04-01 – 2028-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2025年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2027年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2026年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2025年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 電荷移動反応抵抗 / 安定化ジルコニア / 固体電気化学 / インピーダンス / 過電圧

研究開始時の研究の概要

YSZを用いる電気化学システムの性能はYSZのイオン伝導度のみでなく電極過電圧と相関する電極抵抗に強く依存する．電極過電圧には(1)YSZ/電極/気相の3相界面における酸素濃度変化による濃度過電圧と(2)電荷移動反応による電圧損失である電荷移動過電圧がある．しかし理論に基づいてこれらを分離する実験方法は開発されていない．
本研究提案では研究代表者が発表した全固体電気化学系における電極過電圧理論を拡張，電極配置が異なるセットアップで電気化学インピーダンス・スペクトルを測定，定量比較により電荷移動反応過電圧によるインピーダンス・スペクトルを分離する．