高温固体表面の動的挙動の計測によるnano-NEMCA効果の検証

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16079203
• 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: 東北大学
• 研究代表者: 川田 達也 東北大学, 大学院環境科学研究科, 教授 (10271983)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2008
• キーワード: 固体イオニクス / 燃料電池 / エネルギー材料

研究概要

高温で酸化物イオンを伝導する固体材料について,気相から酸素がその表面でナノイオニクス材料の熱力学的・化学的存在状態を動的に把握する手法を開発し,「ナノNEMCA」効果発現の可能性を探ることを目的とした。本年度は,気固相酸素交換反応の特異な促進効果を見いだしたLa-Co-O酸化物ヘテロ接合系について,類似の酸化物異相界面についても探索を行った。ヘテロ界面を形成が高酸素分圧下での安定性を向上させることを見いだした。

研究成果

• [雑誌論文] Surface reaction and transport kinetics of hydrogen through palladium-based membranes under gas co-existence with hydrogen atmospheres (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Unemoto, N. Hirai, A. Kaimai, K. Sato, T. Otake, K. Yashiro, J. Mizusaki, T. Kawada, T, Tsuneki, Yoshinori Shirasaki, Isamu Yasud
  • 雑誌名: Int. J. Nuclear Hydrogen Production and Applications 2 ページ: 55
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination of the reaction zone in gadolinia-doped ceria anode for solid oxide fuel cell (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Nakamura, K. Yashiro, A. Kaimai, T. Otake, K. Sato, T. Kawada, J. Mizusaki
  • 雑誌名: J. Electrochem. Soc 155 ページ: B1244
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of oxygen surface exchange at the hetero-interface of (La,Sr)CoO3/(La,Sr)2CoO4 with PLD-layered films (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Sase, F. Hermes, K. Yashiro, K. Sato, J. Mizusaki, T. Kawada, N. Sasaki, H. Yokokawa
  • 雑誌名: J. Electrochem. Soc 155 ページ: B793
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical behaviors of mixed conducting oxide anodes for solid oxide fuel cells (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Nakamura, T. Kobayashi, K. Yashiro, A. Kaimai, T. Otake, K. Sato, J. Mizusaki, T. Kawada
  • 雑誌名: J. Electrochem. Soc 155 ページ: B563
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic and local structures of La1-xSrxCoO3-d 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, Y. Uchimoto
  • 雑誌名: Electrochemical Society Transactions 13 ページ: 161
  • 査読あり
• [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_d> perovskite- type oxides (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Orikasa, T. Ina, T. Fukutsuka, K. Amezawa, T. Kawada, Y. Uchimoto
  • 雑誌名: Electrochemical Society Trasactions 13 ページ: 201
  • 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, Y. Uchimoto
  • 雑誌名: Electrochem. Soc. Trans 13 ページ: 195
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of oxygen exchange at the hetero interface of (La,Sr)CoO3/(La,Sr)2CoO4 in composite ceramics (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Sase, K. Yashiro, K. Sato, J. Mizusaki, T. Kawada, N. sakai, K. Ymaji, T. Horita, H. Yokokawa
  • 雑誌名: Solid State Ionics 178 ページ: 1843-1852
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of oxygen exchange kinetics on thin-film La0.6Sr0.4CoO3-delta using nonlinear electrochemical impedance spectroscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: J. R. Wilson, M. Sase, T. Kawada, S. B. Adler
  • 雑誌名: Electrochem. Solid State Lett 10(5) ページ: B81-B86
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of co-existing gases from the process of steam reforming reaction on hydrogen permeability of palladium alloy membrane at high temperatures (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Unemoto, A. Kaimai, K. Sato, T. Otake, K. Yashiro, J. Mizusaki, T. Kawada, T. Tsuneki, Y. Shirasaki, I. Yasuda
  • 雑誌名: Int. J. of Hydrogen Energy 32 (14) ページ: 2881-2887
  • 査読あり
• [雑誌論文] Emission characteristics of negative oxygen ions into vacuum from cerium oxide (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Sakai, Y. Fujiwara, A. Kaimai, K. Yashiro, H. Matsumoto, Y. Nigara, T. Kawada, J. Mizusaki
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds ページ: 408-412, 1127-1131
  • 査読あり
• [雑誌論文] Continuous emission of O-ions into a Vacuum from a bare surface of yttria-stabilized zirconia at elevated temperatures (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujiwara, T. Sakai, A. Kaimai, K. Yashiro, T. Kawada, J. Mzusaki
  • 雑誌名: Journal of Vacuum Science and Technology 24(5) ページ: 1818-1822
  • 査読あり
• [雑誌論文] Emission characteristics of F- ions into vacuum from CaF2 (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Sakai, A. Kaimai, T. Otake, K. Yashiro, T. Kawada, J. Mizusaki, M. Nishioka
  • 雑誌名: Solid State Ionics 177 ページ: 1601-1605
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrode reaction and microstructure of La0.6Sr0.4CoO3-δ thin films (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Sase, J. Suzuki, K. Yashiro, T. Otake, A. Kaimai, T. Kawada, J. Mizusaki, H. Yugami
  • 雑誌名: Solid State Ionics 177 ページ: 1961-1964
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microscopic observation of oxygen reaction pathway on high temperature electrode materials (2006)
  • 著者名/発表者名: T .Kawada, M. Sase, M. Kudo, K. Yashiro, K. Sato, J. Mizusaki, N.Sakai, T. Horita, K. Yamaji, H. Yokokawa
  • 雑誌名: Solid State Ionics 177 ページ: 3081- 3086
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of FT-IR for in situ investigation of high temperature electrode reactions (2005)
  • 著者名/発表者名: T. Murai, K. Yashiro, A. Kaimai, T. Otake, H. Matsumoto, T. Kawada and J. Mizusaki
  • 雑誌名: Solid State Ionics 176(31-34) ページ: 2399-2403
  • 査読あり
• [学会発表] Nonlinear analysis of the oxygen surface reaction and thermodynamic behavior of La_<1-x>Sr_xCoO_<3-δ> (2008)
  • 著者名/発表者名: A. T. DeMartini, A. Unemoto, T. Kawada, S. B. Adler
  • 学会等名: 214th Electrochemical Society Meeting
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii ,USA
  • 年月日: 20081012-17
• [学会発表] Effect of surface modification on the properties of (La,Sr)CoO_3 electrode (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Kawada, M. Sase, K. Amezawa, H. Watanabe, A. Unemoto, Y. Uchimoto
  • 学会等名: Materials Science & Technology 2008: Conference and Exhibition
  • 発表場所: Pittsburgh, Pennsylvania ,USA
  • 年月日: 20081005-09
• [学会発表] Enhancement of ^<18>O Surface Exchange on the Hetero Phase Interface of(La,Sr)CoO_3/(La,Sr)_2CoO_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Sase, F. Helmes, K. Yashiro, K. Sato, J. Mizusaki, T. Kawada, N. Sakai, K. Yamaji, T. Horita, H. Yokokawa
  • 学会等名: 21st Century COE Program Fourth International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 20070926-28
• [学会発表] Investigation on SOFC Cathodic Reaction by In Situ X-Ray Absorption Spectroscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Amezawa, A. Unemoto, T. Kawada, M. Sase, A. Kaimai, K. Sato, K. Yashiro, J. Mizusaki, M. Rai, Y. Orikasa, Y. Uchimoto
  • 学会等名: 21st Century COE Program Fourth International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 20070926-28
• [学会発表] Determination and Optimization of Reaction Sites of High Temperature Electrodes (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Kawada
  • 学会等名: International Conference on Electroceramcis
  • 発表場所: Arusha, Tanzania
  • 年月日: 20070731-0803
• [学会発表] Electrode Performance at Hetero-interface of Perovskite-related Oxides,(La,Sr)CoO_<3-d> /(La,Sr)2CoO_<4-d> (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Yashiro, T. Nakamura, M. Sase, F. Hermes, K. Sato, T. Kawada, J. Mizusaki
  • 学会等名: 10th International Symposium on Solid Oxide Fuel Cells
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 20070603-08
• [学会発表] Promotion of Oxygen Surface Reaction at the Hetero-Interface of (La,Sr)CoO_3/ (La,Sr)_2CoO_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Sase, F. Hermes, T. Nakamura, K. Yashiro, K. Sato, J. Mizusaki, T. Kawada, N. Sasaki, K. Yamaji, T. Horita, H. Yokokawa
  • 学会等名: 10th International Symposium on Solid Oxide Fuel Cells
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 20070603-08
• [学会発表] Electronic and Local Structures of La_<1-x>Sr_xCoO_<3-d> Studied by In-Situ Micro XAFS Measurements (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Amezawa, A. Unemoto, M. Sase, T. Kawada, Y. Orikasa, H. Aoki, T. Ina, T. Fukutsuka, Y. Uchimoto, Y. Terada
  • 学会等名: 213th Electrochemical Society Meeting
  • 発表場所: Phenix, Alizona, USA
  • 年月日: 20070518-23
• [学会発表] Experimental Approach to the Dynamic Behaviors of High Temperature Electrodes (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Kawada, M. Sase, H. Hosoi, K. Yashiro, K. Sato, J. Mizusaki, N. Sakai, T. Horita, K. Yamaji, H. Yokokawa, M. Rai, K. Kitamura, K. Amezawa, Y. Uchimoto
  • 学会等名: The 16th Iketani Conference (Masuko Symposium)
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20061112-15
• [学会発表] Microscopic observation of oxygen reaction pathway on high temperature electrode materials (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Kawada, M. Sase, M. Kudo, Yashiro, K. Sato, J. Mizusaki, N. Sakai, T. Horita, K. Yamaji, H. Yokokawa
  • 学会等名: European Material Research Society
  • 発表場所: Nice, France
  • 年月日: 20060529- 0602
• [学会発表] Fast 18O Incorporation Paths along the Hetero Phase Boundary with (La,Sr)CoO3/(La,Sr)2CoO4 (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Sase, F. Hermes, K. Yashiro, T. Otake, A. Kaimai, T. Kawada, J. Mizusaki, N. Sakai, K. Yamaji, T. Horita, H. Yokokawa
  • 学会等名: 7th European SOFC Forum (FUEL CELL FROUM 2006)
  • 発表場所: Lucerne, Switzerland
  • 年月日: 2006-07-03
• [図書] ナノイオニクス, (第14章) (2008)
  • 著者名/発表者名: 川田達也, (分担執筆)
  • 総ページ数: 156-165
  • 出版者: シーエムシー出版
• [産業財産権] 固体イオン導電体を用いた負イオンビーム生成方法及びその方法を利用した負イオンビーム生成装置 (2009)
  • 発明者名: 川田達也,水崎純一郎,二唐裕,藤原幸雄
  • 権利者名: 独立行政法人科学技術振興機構
  • 産業財産権番号: 特許, 第4253813号
  • 取得年月日: 2009-02-06