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2003 年度 研究成果報告書概要

高速酸素イオン移動を実現する新規酸化物の開発と新しい電気化学デバイス

研究課題

研究課題/領域番号 11102006
研究種目

特別推進研究

配分区分補助金
審査区分 化学系
研究機関大分大学

研究代表者

滝田 祐作  大分大学, 工学部, 教授 (30038054)

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)
研究期間 (年度) 1999 – 2003
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
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。

  • 研究成果

    (12件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (12件)

  • [文献書誌] T.Ishihara, 他8名: "Improved Oxide Ion Conductivity in La_<0.8>Sr_<0.2>Ga_<0.8>Mg_<0.2>O_3 by doping Co."Chemistry of Materials. 11. 2081-2088 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] T.Ishihara, 他4名: "Solid oxide fuel cell using Co doped La(Sr)Ga(Mg)O_3 perovskity oxide with notably high power density at intermdediate temperature."Chem.Comm.. 1227-1228 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] T.Ishihara, 他5名: "Preparation of Yttria-Stabilized Zirconia Thin Films on Storontium-Doped LaMnO_3 Cathode Substrates via Electrophoretic Deposition for Solid Oxide Fuel Cells"J. American Ceramic Society. 83. 1921-1927 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] T.Ishihara, 他4名: "Nonstoichiometric La_<2-X>GeO_<5-δ> Monoclinic Oxide as a New Fast Oxide Ion Conductor"J.Am.Chem.Soc.. 123. 203-209 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] T.Ishihara, 他5名: "Solid State Amperometric Hydrocarbon Sensor for Monitoring Exhaust Gas Using Oxygen Pumping Current"J.Electrochem.Soc.. 150. H241-H245 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] T.Ishihara, 他2名: "High Temperature Solid Oxide Fuel Cells : Fundamentals, Design and Applications"Elsevier. 392 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] T.Ishihara et al.: "Improved Oxide Ion Conductivity in La_<0.8>Sr_<0.2>Ga_<0.8>Mg_<0.2>O_3 by doping Co."Chemistry of Materials. 11. 2081-2088 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] T.Ihsihara et al.: "Solid oxide fuel cell using Co doped La(Sr)Ga(Mg)O_3 perovskity oxide with notably high power density at intermediate temperature."Chem.Comm.. 1999. 1227-1228 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] T.Ihsihara et al.: "Preparation of Yttria-Stabilized Zirconia Thin Films on Storontium-Doped LaMnO_3 Cathode Substrates via Electrophoretic Deposition for Solid Oxide Fuel Cells"J.American Ceramic Society. 83(8). 1921-1927 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] T.Ihsihara et al.: "Nonstoichiometric La_<2-X>GeO_<5-δ> Monoclinic Oxide as a New Fast Oxide Ion Conductor"J.Am.Chem.Soc.. 123. 203-209 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] T.Ihsihara et al.: "Solid State Amperometric Hydrocarbon Sensor for Monitoring Exhaust Gas Using Oxygen Pumping Current"J.Electrochem.Soc.. 150(10). H241-H245 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] T.Ihsihara et al.: "Chapter 4, Electrolyte"High Temperature Solid Oxide Fuel Cells : Fundamentals, Design and Applications, Elsevier.

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より

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公開日: 2005-04-19  

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