2017 年度研究成果報告書

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

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研究課題/領域番号	15H05497
研究種目	若手研究(A)
配分区分	補助金
研究分野	無機工業材料
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 / 超イオン導電体 / 固体イオニクス
研究成果の概要	La2-x-ySrx+yLiH1-x+yO3-y (LSLHO)がH-固体電解質として機能することを見出し，H-導電現象を利用した電気化学デバイス開発の可能性を示した． LSLHOを常圧下で合成する手法を確立した．低H-量の組成では生成物が合成時の圧力に依存しなかったのに対し，高H-量のSr2LiH3Oでは、格子内の空孔が規則配列した超格子構造をとることが明らかになった．この規則配列した空孔は375℃で不規則配列し，これに伴って導電率は0.1mS/cmに急激に上昇した． SrをBaで置き換えたBa2LiH3Oの合成し，300℃で10 mS/cmを越えるH-超イオン導電性を示すことを見出した．
自由記述の分野	無機固体化学、固体イオニクス、電気化学
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究では、ヒドリドイオン導電性の固体電解質として機能するLSLHOを開発し、それを用いた電気化学デバイス開発の可能性を示した。これは、固体イオニクスと電気化学の新たな研究対象であり、学術的意義は大きい。さらに、その後の物質開発を進展させ、中温域で超イオン導電性を示すBa2LiHO3の開発にも成功した。将来的にヒドリドとプロトンの間の水素の電荷自由度を活用する電気化学反応を構築することができれば、エネルギー貯蔵・変換、物質変換に応用できる可能性があり、持続可能社会の実現に資する要素技術になり得る。