| 研究課題/領域番号 |
11102006
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| 研究種目 |
特別推進研究
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
化学系
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| 研究機関 | 大分大学 |
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研究代表者 |
滝田 祐作 大分大学, 工学部, 教授 (30038054)
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| 研究分担者 |
伊藤 正実 大分大学, 地域共同研究センター, 助教授 (60274742)
井上 高教 大分大学, 工学部, 助教授 (40243969)
石原 達己 九州大学, 大学院工学研究院, 教授 (80184555)
西口 宏泰 大分大学, 工学部, 助手 (10274739)
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| 研究期間 (年度) |
1999 – 2003
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| キーワード | 酸素イソン伝導体 / ナノサイズ効果 / 燃料電池 / 空気分離 / 電極触媒 / 拡散定数 |
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| 研究概要 |
本研究では従来になく大きな酸素イオン伝導を発現可能な材料について検討を行い、La_2GeO_5系、LaOF系、Feを添加したLaGaO_3系酸化物が従来になく大きな酸素イオン伝導を発現することを見出した。一方、添加物とイオン伝導との関係をLaGaO_3系酸化物について詳細に検討した。その結果、LaGaO_3系酸化物ではFe, Co, Niなどの遷移金属を添加すると電子伝導が発現するものの、添加量が微量の間は電子伝導は顕著ではなく、イオン伝導が向上することがわかった。とくに、Feの添加系は電子伝導が顕著になることなく、イオン伝導の向上に有効であることを見出した。イオン伝導の向上に一致して、燃料電池の電極に応用すると低温でも極めて大きな電力密度を達成できることがわかった。一方、La_2GeO_5系酸化物は結晶の対象性が低い構造を有しながら、LaGaO_3系酸化物に匹敵する大きな酸素イオン伝導を示した。この材料では大きなイオン伝導の異方性が認められ、大きなイオンの移動度を有する材料であることがわかった。そこで、La_2GeO_5系酸化物についてナノレベルの薄膜を作成し、酸素イオン伝導の変化を測定した。その結果、La_2GeO_5系酸化物では膜厚の低下とともに、低温でも酸素イオンが移動するようになり、伝導に必要な見掛けの活性化エネルギーが極めて小さくなる、酸素イオンの異常伝導が発現することを見出した。一方、LaGaO_3系酸化物のナノレベルの薄膜とLa_2GeO_5系酸化物の薄膜を積層することで、イオン伝導はさらに向上することがわかった。
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