ヘテロ接触界面のイオン移動現象とその設計

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16079102
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 京都大学 (2005-2008); 東京工業大学 (2004)
• 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)
• 研究分担者: 酒井 夏子 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) ; 山地 克彦 産業技術総合研究所, エネルギー技術研究部門, 研究員 (60358249) ; 堀田 照久 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 (80357962) ; 岸本 治夫 産業技術総合研究所, エネルギー技術研究部門, 研究員 (40415667) ; 中山 将伸 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (10401530) ; 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) ; 福塚 友和 京都大学, 大学院・人間・環境学研究科, 助教 (90332965)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2008
• キーワード: 表面・界面物性 / セラミックス / エネルギー効率化 / 燃料電池 / イオン結晶

研究概要

高温へ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することを目的とし、下記の成果を得た。
・混合導電体電極/電解質へテロ接触界面における律速過程は、表面反応(吸着・解離)であり、急峻なポテンシャル勾配が気相/電極界面に存在することを初めて分光学的に明らかにすることに成功した。
・高温ナノイオニクス現象を支配する因子として、構造変調が、非常に大きな影響を与えている。構造変調を制御することにより、高活性電極作製が可能であると考えられる。
・量子ビームを用いた様々な最先端計測手段の確立に成功した。これは、今後のナノイオニクス研究の方法論として極めて有効であると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] X-Ray Absorption Spectroscopic Studies on Electronic Structure in La_<0.6>Sr_<0.4>Co_<0.8>Fe_<0.2>O_<3-δ> Perovskite-Type Oxides (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Orikasa, T. Ina, T. Fukutsuka, K. Amezawa, T. Kawada, and Y. Uchimoto
  • 雑誌名: ECS Transactions 13 ページ: 201-205
  • 査読あり
• [雑誌論文] Studies on Defect Structures of (La,Sr)_2NiO_4 by Using X-ray Absorption Spectroscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Ina, Y. Orikasa, T. Fukutsuka, K. Amezawa, T. Kawada, and Y. Uchimoto
  • 雑誌名: ECS Transactions 13 ページ: 195-200
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic and Local Structures of La_<1-x>Sr_xCoO_<3-δ> Studied by In-Situ Micro XAS Measurements (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Amezawa, Y. Orikasa, T. Ina, A. Unemoto, M. Sase, H. Watanabe, T. Fukutsuka, T. Kawada, Y. Terada, and Y. Uchimoto
  • 雑誌名: ECS Transactions 13 ページ: 161-164
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conduction properties of Sr-doped Bi_4(SiO_4)_3 with the eulytite-type structure (2007)
  • 著者名/発表者名: N. Kitamura, K. Amezawa, Y. Uchimoto, Y. Tomii, and T. Hanada
  • 雑誌名: Journal of Materials Science 42 ページ: 6556-6571
  • 査読あり
• [雑誌論文] Morphologic and crystallographic studies on electrochemically formed chromium nitride films (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Amezawa, T. Goto, H. Tsujimura, Y. Uchimoto, R. Hagiwara, Y. Tomii, and Y. Ito
  • 雑誌名: Electrochimica Acta 53 ページ: 122-126
• [雑誌論文] Thermoelectric properties and phase transition of (Zn_xCu_<2-x>)V_2O_7 (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Sotojima, RO. Suzuki, K. Amezawa, and Y. Tomii
  • 雑誌名: Materials Transaction 48 ページ: 2094-2099
• [雑誌論文] Active parts for CH_4 decomposition and electrochemical oxidation at metal/oxide interfaces by isotope labeling-secondary ion mass spectrometry (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Horita, H. Kishimoto, K. Yamaji, N. Sakai, YP. Xiong, ME. Brito, H. Yokokawa, M. Rai, K. Amezawa, and Y. Uchimoto
  • 雑誌名: Solid State Ionics 177 ページ: 35-36
  • 査読あり
• [雑誌論文] High temperature protonic conduction in Sr-doped LaP_3O_9 (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Amezawa, Y. Uchimoto, and Y. Tomii
  • 雑誌名: Solid State Ionics 177 ページ: 26-32
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conduction properties of rare earth orthophosphates under reducing conditions (2006)
  • 著者名/発表者名: N. Kitamura, K. Amezawa, Y. Uchimoto, Y. Tomii, T. Hanada, and N. Yamamoto
  • 雑誌名: Solid State Ionics 177 ページ: 26-32
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxygen nonstoichiometry, mixed valency and mixed conduction in (La,Sr)(Co,Fe)O_<3-δ> (2006)
  • 著者名/発表者名: A. Mineshige, J. Abe, M. Kobune, Y. Uchimoto, and T. Yazawa
  • 雑誌名: Solid State Ionics 177 ページ: 19-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of SIMS analyses on oxygen transport in SOFC materials (2006)
  • 著者名/発表者名: N. Sakai, K. Yamaji, T. Horita, H. Kishimoto, M.E. Brito, H. Yokokawa, and Y. Uchimoto
  • 雑誌名: Applied Surface Science 252 ページ: 7045-7047
  • 査読あり
• [学会発表] Electronic and Local Structures of Ln_2NiO_<4+δ> (Ln=La, Nd) Bulk and Thin Film (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Ina
  • 学会等名: 214th Electrochemical Society Meeting
  • 発表場所: Hawaii (USA)
  • 年月日: 2008-10-15
• [学会発表] Effect of cation doping into La_<9.33+x>T_6O_<26+1.5x> (T = Si or Ge) on its electrical properties and crystal structure (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Nakao
  • 学会等名: 214th Electrochemical Society Meeting
  • 発表場所: Hawaii (USA)
  • 年月日: 2008-10-15
• [学会発表] In situ Electrochemical XAFS Studies on Cathode Reaction of LSCF / YDC Hetero-interface (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Orikasa
  • 学会等名: 214th Electrochemical Society Meeting
  • 発表場所: Hawaii (USA)
  • 年月日: 2008-10-13
• [学会発表] Depth-Resolved In-Situ X-ray Absorption Spectroscopy Measurements of Nd_2NiO_<4+δ>, Epitaxial Thin Films (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Amezawa
  • 学会等名: 214th Electrochemical Society Meeting
  • 発表場所: Hawaii (USA)
  • 年月日: 2008-10-13
• [学会発表] Absorption Spectroscopic Studies on Electrical and Local Structures in La_<0.6>Sr_<0.4>Co_<0.8>Fe_<0.2>O_<3-δ> Perovskite-Type Oxides (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Orikasa
  • 学会等名: 213th Electrochemical Society Meeting
  • 発表場所: Phoenix (USA)
  • 年月日: 2008-05-20
• [学会発表] Ionic and electronic conductivities for Ln_<9.33+x>Si_6O_<26+1.5x> under various conditions (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Nakao
  • 学会等名: 213th Electrochemical Society Meeting
  • 発表場所: Phoenix (USA)
  • 年月日: 2008-05-20
• [学会発表] Relationship between Defect Structures and Electrochemical Properties of (La,Sr)_2NiO_<4±δ> (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Ina
  • 学会等名: 213th Electrochemical Society Meeting
  • 発表場所: Phoenix (USA)
  • 年月日: 2008-05-20
• [学会発表] Electronic and Local Structures of La_<1-x>Sr_xCoO_<3- δ> Studied by In-Situ Micro XAFS Measurements (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Amezawa
  • 学会等名: 213th Electrochemical Society Meeting
  • 発表場所: Phoenix (USA)
  • 年月日: 2008-05-19
• [学会発表] Electric and local structure of La_<1-x>Sr_xCoO_3 studied by X-ray absorption spectroscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Orikasa
  • 学会等名: 16th International Conference on Solid State Ionics
  • 発表場所: Shanghai (China)
  • 年月日: 2007-07-10
• [学会発表] X-ray absorption spectroscopic studies on electronic and local structures of La_<1-x>Sr_xMnO_3 (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Aoki
  • 学会等名: 210th Electrochemical Society Meeting
  • 発表場所: Cancun (Mexico)
  • 年月日: 2006-10-30
• [図書] ナノイオニクス-最新技術とその展望- 第I編第15章 (2008)
  • 著者名/発表者名: 内本喜晴, 雨澤浩史, 酒井夏子
  • 出版者: シーエムシー出版