| 研究課題/領域番号 |
16079102
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
内本 喜晴 京都大学, 大学院・人間・環境学研究科, 教授 (50193909)
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| 研究分担者 |
酒井 夏子 独立行政法人産業技術総合研究所, エネルギー技術研究部門, 主任研究員 (30357082)
岸本 治夫 独立行政法人産業技術総合研究所, エネルギー技術研究部門, 研究員 (40415667)
雨澤 浩史 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 准教授 (90263136)
嶺重 温 兵庫県立大学, 大学院・工学研究科, 助教 (00285339)
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| キーワード | 表面・界面物性 / エネルギー効率化 / セラミックス / イオン結晶 / 燃料電池 / 表面・界面物性 |
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| 研究概要 |
本研究では、高温ヘテロ接触界面におけるイオン移動現象を支配する因子を明らかにし、ナノイオニクス現象を利用することにより、イオン移動速度を制御した高機能電極の構築とその設計指針を確立することを目的としている。このためには、電解質(イオン伝導体)と電極(電子伝導体あるいは混合伝導体)とのヘテロ接触界面近傍におけるイオン移動現象に寄与する諸性質の包括的理解が必要不可欠である。本年度は、下記の2つの課題について検討を行った。
我々は、二次イオン質量分析装置(SIMS)を用いて同位体分布を三次元的に把握することで、酸化物イオン伝導体上に金属電極をつけた単純なヘテロ界面での酸素表面交換反応および電極反応における反応活性点の分布および拡散経路を明らかにする検討を続けてきた。今回は金(Au)/ガドリニウムドープセリア(GDC)界面における酸素交換反応の活性点分布について、温度の影響、電場の影響を検討し、これまでに報告しているAu/YSZ界面での結果と比較した。
さらに、これまでに引き続き、電解質/電極ヘテロ接触界面におけるイオン移動現象を、直接的に評価することのできる分析・観察手法の開発・確立を行った。具体的には、これまでにも検討・開発を行ってきたin situ X線吸収分光(in situ XAFS)、in situナノXAFS、二次イオン質量分析(SIMS)を用いた評価手法をさらに発展・改良すると共に、固体酸化物形燃料電池(SOFC)のカソード反応を念頭に、これらの手法を用いて、酸化物イオン伝導体と3d遷移金属酸化物(ペロブスカイト型、層状ペロブスカイト型)あるいは金属(Au、Pt)とのヘテロ接触界面の評価を行った。また今年度から新たな分析手法として、深さ分解in situ XAFSの開発に取組み、nmオーダーの分解能でのヘテロ接触界面評価への適用を図った。
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