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2017 年度 実績報告書

新規イオニクスデバイスの開発に向けたヒドリド導電性物質の探索

研究課題

研究課題/領域番号 15H05497
研究機関分子科学研究所

研究代表者

小林 玄器  分子科学研究所, 協奏分子システム研究センター, 特任准教授 (30609847)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードヒドリドイオン導電体 / 酸水素化物 / ヒドリドインターカレーション / 固体イオニクス / 電気化学デバイス
研究実績の概要

1. 新物質探索
新規酸水素化物Na-Ba-Y系酸水素化物の合成に成功した。Na-Ba-Y系酸水素化物は2016年にScience誌に報告したLa-Sr-Li系酸水素化物よりも優れたヒドリドイオン導電特性を示すだけでなく、熱安定性に優れていることが明らかになった。結晶構造はNa-Ba-Sc系と同じH/O配列をとり、構成元素を変えることで酸水素化物中のヒドリドの配列を制御できることが示唆された。
2. ヒドリドイオン導電機構解析
固体NMRから、A2LiH3O ( A = Sr, Ba)中のヒドリドの拡散が温度上昇に伴って活発化することを確認し、緩和時間の温度依存性から、相転移温度付近でヒドリド拡散の活性化エネルギーが低下する傾向を得た。このNMRから得られた結果は、電気化学測定から得られ得た導電率の変化と一致する。
3. ヒドリドインターカレーション材料の探索
金属電極へのヒドリドインターカレーションを検討し、可逆的な水素の脱挿入に成功した。これまで、電極/電解質界面での副反応が課題となっていたが、電極と電解質の界面にヒドリド・電子混合伝導体であるTiNを緩衝層として導入することで電極/電解質界面での副反応が抑制され、TiやYなどの金属に可逆的な水素の脱挿入が可能になった。カーボン系電極へのヒドリドインターカレーション反応については、電解質と電極の複合体の合成に成功し、固体デバイスの抵抗値の低減に成功した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (33件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (3件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 11件、 招待講演 15件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] ヒドリドイオン導電性酸水素化物の開発2018

    • 著者名/発表者名
      小林玄器
    • 雑誌名

      ペトロテック

      巻: 41(2) ページ: 132-135

  • [雑誌論文] ヒドリドイオン導電体の開発と新型電池への応用可能性2017

    • 著者名/発表者名
      小林玄器
    • 雑誌名

      応用物理

      巻: 86(12) ページ: 1084-1087

  • [雑誌論文] ヒドリドイオン導電性酸水素化物2017

    • 著者名/発表者名
      小林玄器
    • 雑誌名

      セラミックス

      巻: 52(12) ページ: 829-832

  • [学会発表] Study on H- Conductive Oxyhydrides2018

    • 著者名/発表者名
      Genki Kobayashi
    • 学会等名
      The 1st DGIST Workshop on Energy Materials
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ヒドリドイオン導電体の物質設計2018

    • 著者名/発表者名
      小林玄器
    • 学会等名
      第3回元素戦略プロジェクト<研究拠点形成型>/大型研究施設連携シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Hydride Ion Conduction in Oxyhydrides2017

    • 著者名/発表者名
      Genki Kobayashi
    • 学会等名
      3rd Solid-State Chemistry & Ionics (SCI) workshop: Bulk diffusion and surface of oxides
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ヒドリドイオン導電性酸水素化物の開発2017

    • 著者名/発表者名
      小林玄器
    • 学会等名
      平成29年度 物質科学研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] ヒドリドイオン導電体の開発と蓄電・発電デバイスへの応用可能性2017

    • 著者名/発表者名
      小林玄器
    • 学会等名
      第7回 CSJ化学フェスタ2017
    • 招待講演
  • [学会発表] ヒドリドイオン導電性酸水素化物の開発2017

    • 著者名/発表者名
      小林玄器
    • 学会等名
      第2回エネルギー研究教育機構セミナー,第29回稲盛フロンティア研究セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] H-導電性酸水素化物の開発と電気化学デバイスへの応用可能性2017

    • 著者名/発表者名
      小林玄器
    • 学会等名
      第13回 固体イオニクスセミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] Synthesis and H- Conductivity of Ba-Li oxyhydride2017

    • 著者名/発表者名
      Genki Kobayashi
    • 学会等名
      IUMRS-ICAM 2017 15th International Conference of Advanced Materials
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ヒドリド全固体電池 -固体電解質の探索と応用-2017

    • 著者名/発表者名
      平山雅章、小林玄器、鈴木耕太、菅野了次
    • 学会等名
      第100回新電池構想部会 講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] Study on Hydride Ion Conductive Oxyhydrides2017

    • 著者名/発表者名
      Genki Kobayashi
    • 学会等名
      2017 Hydrogen Metal Systems Gordon Research Conference, Making the Hydrogen Economy Work - New Developments and Recent Applications
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Study on H- Conductors for Novel Energy Devices2017

    • 著者名/発表者名
      Genki Kobayashi
    • 学会等名
      Research Seminar for Energy Materials in Helmholtz Institute Ulm (HIU)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Relationship between anion arrangement and H- conductivity in La-Sr-Li oxyhydride system2017

    • 著者名/発表者名
      Genki Kobayashi
    • 学会等名
      21th International Conference on Solid State Ionic
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Study on H- Conductive Oxyhydrides for Next-Generation Battery Systems2017

    • 著者名/発表者名
      Genki Kobayashi
    • 学会等名
      21th International Conference on Solid State Ionics (ISSI Young Scientist Aword Finalists)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ヒドリドイオン導電性酸水素化物の開発2017

    • 著者名/発表者名
      小林玄器
    • 学会等名
      第2回 固体化学フォーラム
    • 招待講演
  • [学会発表] Hydride Ion Conduction Oxyhydrides2017

    • 著者名/発表者名
      Genki Kobayashi
    • 学会等名
      8th International Conference on Electroceramics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Na-Ba-Sc系酸水素化物の合成とH- 導電特性2017

    • 著者名/発表者名
      Haq Nawaz、渡邉明尋、今井弓子、米村雅雄、菅野了次、小林玄器
    • 学会等名
      電気化学会第85回大会
  • [学会発表] H-導電体Ln2LiHO3の高圧合成とイオン導電特性2017

    • 著者名/発表者名
      岩崎佑紀、松井直喜、小林玄器、鈴木耕太、平山雅章、米村雅雄、菅野了次
    • 学会等名
      第43回固体イオニクス討論会
  • [学会発表] K2NiF4型構造を有する新規酸化物イオン導電体La2Li1-xMgxO3.5+1/2xの高圧合成とイオン導電特性2017

    • 著者名/発表者名
      松井直喜、Iqbal Muhammad、小林玄器、米村雅雄、平山雅章、鈴木耕太、菅野了次
    • 学会等名
      第43回固体イオニクス討論会
  • [学会発表] H-導電体Ae2LiH3O(Ae = Sr, Ba)の相転移挙動とイオン導電特性2017

    • 著者名/発表者名
      小林玄器、渡邉明尋、Dominic Bresser、Sandrine Lyonnard、Bernhard Frick、Bin Miao、柴田直哉、米村雅雄、菅野了次
    • 学会等名
      第43回固体イオニクス討論会
  • [学会発表] H+ conduction in La2LiO3.5 synthesized by anion exhange reaction2017

    • 著者名/発表者名
      Naoki Matsui, Genki Kobayashi, Akihiro Watanabe, Kota Suzuki, Yuki Iwasaki, Iqbal Muhammad, Masaaki Hirayama, Masao Yonemura, Ryoji Kanno
    • 学会等名
      The 6th Toyota RIKEN International Workshop (New Trends in Solid State Chemistry: from Oxides to Mixed Anion Compounds)
    • 国際学会
  • [学会発表] Hydride Ion Conduction in Oxyhydrides2017

    • 著者名/発表者名
      Genki Kobayashi, Akihiro Watanabe, Naoki Matsui, Yuki Iwasaki, Yumiko Imai, Akiko Kubota, Masao Yonemura, Kota Suzuki, Masaaki Hirayama, Ryoji Kanno
    • 学会等名
      The 6th Toyota RIKEN International Workshop (New Trends in Solid State Chemistry: from Oxides to Mixed Anion Compounds)
    • 国際学会
  • [学会発表] K2NiF4型構造を有する希土類酸水素化物の高圧合成2017

    • 著者名/発表者名
      岩崎佑紀、松井直喜、小林玄器、柿木園拓也、鈴木耕太、平山雅章、米村雅雄、菅野了次
    • 学会等名
      第58回高圧討論会
  • [学会発表] Ba-Li系酸水素化物の合成とH-導電特性2017

    • 著者名/発表者名
      小林玄器、渡邉明尋、今井弓子、Dominic Bresser、Sandrine Lyonnard、Bernhard Frick、米村雅雄、鈴木耕太、平山雅章、菅野了次
    • 学会等名
      第58回高圧討論会
  • [学会発表] K2NiF4型構造を有する希土類酸水素化物の高圧合成とイオン導電性2017

    • 著者名/発表者名
      岩崎佑紀、松井直喜、小林玄器、柿木園拓也、鈴木耕太、平山雅章、米村雅雄、菅野了次
    • 学会等名
      第13回 固体イオニクスセミナー
  • [学会発表] K2NiF4型構造を有する希土類酸水素化物の高圧合成とイオン導電性2017

    • 著者名/発表者名
      岩崎佑紀、松井直喜、小林玄器、柿木園拓也、鈴木耕太、平山雅章、米村雅雄、菅野了次
    • 学会等名
      2017年電気化学会秋季大会
  • [学会発表] K2NiF4型構造を有する希土類酸水素化物の高圧合成と結晶構造、イオン導電性2017

    • 著者名/発表者名
      岩崎佑紀、松井直喜、小林玄器、柿木園拓也、鈴木耕太、平山雅章、米村雅雄、菅野了次
    • 学会等名
      日本金属学会2017年秋季講演大会
  • [学会発表] ヒドリドイオン導電体La2LiHO3の常圧合成2017

    • 著者名/発表者名
      松井直喜、小林玄器、Iqbal Muhammad, 岩崎佑紀、柿木園拓也、鈴木耕太、平山雅章、米村雅雄、菅野了次
    • 学会等名
      日本金属学会2017年秋季講演大会
  • [学会発表] Synthesis of new H- conductor Ba2LiH3O2017

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Watanabe, Genki Kobayashi, Yumiko Imai, Masao Yonemura, Kota Suzuki, Masaaki Hirayama, Ryoji Kanno
    • 学会等名
      21th International Conference on Solid State Ionic
    • 国際学会
  • [図書] Synthesis and Structures of Novel Solid-State Electrolytes2018

    • 著者名/発表者名
      Ryoji Kanno, Genki Kobayashi, Kota Suzuki, Masaaki Hirayama, Daisuke Mori, Kazuhisa Tamura
    • 総ページ数
      pp 279-298
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      978-981-10-7617-6
  • [備考] 分子科学研究所 小林グループ ホームページ

    • URL

      https://www.ims.ac.jp/organization/kobayashi_g/publications.html

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公開日: 2022-12-28  

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