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2016 年度 実績報告書

高効率・高耐久性SOFC/SOEC電極のための結晶粒界構造と元素組成の最適化

研究課題

研究課題/領域番号 15K18213
研究機関九州大学

研究代表者

ペリー ニコラ  九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 助教授 (90645665)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワードSOFC / SOEC / electrode / thin film / oxygen surface exchange / pulsed laser deposition / grain boundaries / Sr segregation
研究実績の概要

1. Sr(Ti,Fe)O3-x films with different nano-structures were fabricated by pulsed laser deposition. Higher growth temperatures led to increased crystallinity and crystalline quality, larger grains, higher surface roughness, higher oxygen content, and higher Sr surface concentrations.
2. An in situ optical absorption relaxation approach was used to evaluate the films' oxygen surface exchange kinetics (k). Best k was found for films grown near their crystallization temperature.
3. In situ crystallization and resulting ultra-fast k were discovered via continuous in situ optical absorption measurements.
4. k and its degradation over time correlated with Sr surface segregation, but were not affected by grain boundary density or film orientation.
5. Local doping of grain boundaries did not improve k.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件) 図書 (2件)

  • [国際共同研究] MIT/University of Illinois(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      MIT/University of Illinois
  • [雑誌論文] Relating Microstructure to Surface Exchange Kinetics Using In Situ Optical Absorption Relaxation2017

    • 著者名/発表者名
      T. Chen, G.F. Harrington, K. Sasaki, and N.H. Perry
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 75 [43] ページ: 23-31

    • DOI

      10.1149/07543.0023ecst

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electro-chemo-mechanical Studies of Perovskite-Structured Mixed Ionic-Electronic Conducting SrSn1-xFexO3-x/2+δ Part I: Defect Chemistry2017

    • 著者名/発表者名
      C.S. Kim, S.R. Bishop, N.H. Perry, H.L. Tuller
    • 雑誌名

      Journal of Electroceramics

      巻: 34 ページ: -

    • DOI

      10.1007/s10832-017-0064-3

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Roles of Bulk and Surface Chemistry in the Oxygen Exchange Kinetics and Related Properties of Mixed Conducting Perovskite Oxide Electrodes2016

    • 著者名/発表者名
      N.H. Perry and T. Ishihara
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 9 ページ: 858-

    • DOI

      10.3390/ma9100858

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Contact-free, continuous, in situ optical studies of thin film perovskite electrode performance2017

    • 著者名/発表者名
      N.H. Perry
    • 学会等名
      UNSW-I2CNER Workshop Symposium
    • 発表場所
      Kyushu University
    • 年月日
      2017-02-03
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of design principles for electro-chemo-mechanically active oxides2017

    • 著者名/発表者名
      N.H. Perry
    • 学会等名
      Special Seminar, Materials Science & Engineering Department
    • 発表場所
      University of Illinois at Urbana-Champaign, USA
    • 年月日
      2017-01-26
    • 招待講演
  • [学会発表] In Situ, Non-Contact Studies of Oxygen Exchange Kinetics in Thin Film Mixed Conducting Electrodes2016

    • 著者名/発表者名
      N.H. Perry
    • 学会等名
      Electrochemical Society (ECS) PRiME Conference
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      2016-10-02 – 2016-10-07
    • 国際学会
  • [学会発表] Relating microstructure to surface exchange kinetics using in situ optical absorption relaxation2016

    • 著者名/発表者名
      T. Chen, G.F. Harrington, K. Sasaki, and N.H. Perry
    • 学会等名
      Electrochemical Society (ECS) PRiME Conference
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      2016-10-02 – 2016-10-07
    • 国際学会
  • [学会発表] Electro-chemo-mechanics of SOFC/SOEC air electrodes based on Sr(Ti,M)O32016

    • 著者名/発表者名
      N.H. Perry
    • 学会等名
      International Congress on Ceramics (ICC-6)
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 年月日
      2016-08-23
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Understanding and Controlling Chemo-Mechanical Coupling in Perovskite Oxides2016

    • 著者名/発表者名
      N.H. Perry
    • 学会等名
      229th Electrochemical Society (ECS) Conference
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2016-05-31
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] Electro-Chemo-Mechanics of Solids2017

    • 著者名/発表者名
      Sean R. Bishop, Nicola H. Perry, Dario Marrocchelli, Brian W. Sheldon
    • 総ページ数
      192
    • 出版者
      Springer
  • [図書] Chapter: “Ionic conductors: Electrochemical ionic interfaces” in Metal Oxide-based Thin Film Structures: Formation, Characterization and Application of Interface-based Phenomena2017

    • 著者名/発表者名
      Nicola H. Perry, George F. Harrington, Harry L. Tuller
    • 総ページ数
      -
    • 出版者
      Elsevier

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-02-16  

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