| 研究課題/領域番号 |
19206081
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| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
武津 典彦 名古屋工業大学, 工学研究科, 教授 (80029355)
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| 研究分担者 |
栗田 典明 名古屋工業大学, 工学研究科, 准教授 (20292401)
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| キーワード | 固体イオニクス / プロトン伝導 / 燃料電池 / 水素センサ / 水素透過 / アルミナ / 欠陥構造型プロトン導電体 / H / D同位体効果 |
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| 研究概要 |
昨年度に引き続きアルミナを母材とし、固溶させたドーパントを還元することにより相対的負電荷を持つ欠陥を生成させ、電荷補償としてプロトンを導入させる方法(レドックス型プロトン伝導発現)によりプロトン濃度を上げる方法を試みた。昨年度の結果からドーパントにCoを用いた場合は還元による水素導入が可能であることが分かったので、導入したプロトンの移動度を電導度のH/D同位体効果緩和過程から求めた。その結果、絶対値、活性化エネルギーともアルカリ土類によるアクセプタードープ型のプロトン導電体における移動度と殆ど同じであることが認められた。この結果は、プロトンが移動する酸素副格子の環境が同じであることから考えると妥当なものである。一方、低水素分圧(高酸素分圧)側では高い電子性電導が観察された。正孔の生成はこのタイプのプロトン伝導発現メカニズムとは矛盾する。未だ明確ではないが微量の不純物として含まれているアルカリ土類金属が原因であると考えている。Ybをドープしたアルミナについても還元による水素の導入を試みた。この場合には水素溶解量は水素分圧に依存しなかった。光吸収からもYbは三価の状態から殆ど還元されていると考えられ、Ybの溶解度も小さいことから、アクセプタードープ型のプロトン導電体と殆ど同じ結果になったものと考えられる。
一方、低温においてアルミナのナノ粒子を作製すると、アルカリ士類のドーパント量を増やしても第二相を析出せずに遷移アルミナ粉末が得られる。この遷移アルミナを低温度・短時間で焼結すれば、ドーパントを過飽和に固溶したアルミナ焼結体が得られ、プロトン溶解度を上昇させることが期待できる。本年度は溶融塩の熱分解によりナノ粒子を作成する方法を用いて、この方法を試みた。未だ十分な結果が得られていないが、通常の固相反応法で作成された試料よりは若干高い電導度が得られることが分かった。
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