燃料電池反応の透過電子顕微鏡その場観察

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20246013
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 丹司 敬義 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 教授 (90125609)
• 研究分担者: 山本 和生 ファインセラミックスセンター, ナノ構造研究所, 研究員 (80466292)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2011
• キーワード: その場観察 / 電子線ホログラフィー / 電子エネルギー損失分光法 / 酸化物イオン / 伝導体 / 電解質・電極界面 / 酸化還元反応

研究概要

燃料電池電極/電解質界面近傍における現象をより深く理解するため、酸素雰囲気中、加熱状態で、酸化物イオン伝導体両端の電極間に外部電圧を印加して界面の結晶構造や内部電位の変化を電子線ホログラフィー、および、電子エネルギー損失分光法でその場観察するための試料作製法と観察法を確立した。また、Pt/YSZ、Pt/GDC、および、Ni/GDC界面近傍における酸化還元反応のその場観察・計測では、真空中で加熱する還元雰囲気では、YSZ系とGDC系では内部電位の変化が異なった。また、YSZ系ではZrイオンの価数が、GDC系ではGdイオンの価数が変化、YイオンやCeイオンには変化がないこと、そして、Niの酸化は200℃以下で始まることを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Synthesis of High-Density Vertically Aligned Carbon Nanotubes Using Ultrasonic Nebulizer. (2012)
  • 著者名/発表者名: J.-H. Zhang, W. Li and T. Tanji
  • 雑誌名: Materials Sciences and Applications 巻: 3 ページ: 213-217
  • 査読あり
• [雑誌論文] In Situ Analytical Electron Microscopy Studies of Redox Reactions at a YSZ/Pt Interface, Microscopy and Microanalysis (2012)
  • 著者名/発表者名: A.H.Tavabi and T.Tanji
  • 雑誌名: Microsc. Microanal. 巻: 18 ページ: 538-544
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-Situ Off-Axis Electron Holography of HeteroInterface in Oxygen Atmosphere. (2011)
  • 著者名/発表者名: A.H.Tavabi, Z.Yasenjiang, T.Tanji
  • 雑誌名: In-Situ Off-Axis Electron Holography of HeteroInterface in Oxygen Atmosphere. 巻: 60 ページ: 307-314
  • 査読あり
• [雑誌論文] High lithium ion conductive Li7La3Zr2O12 by inclusion of both Al and Si. (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Kumazaki, Y. Iriyama, K.H. Kim, R.Murugan, K. Tanabe, K. Yamamoto, T. Hirayama, Z. Ogumi
  • 雑誌名: Electrochemistry Communications 巻: 13 ページ: 509-512
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of the Interface between LiCoO_2 and Li_7La_3Zr_2O_12 in an All SolidState Rechargeable Lithium Battery (2011)
  • 著者名/発表者名: K.H. Kim, Y. Iriyama, K. Yamamoto, S. Kumazaki, T. Asaka, K. Tanabe, C. A. J. Fisher, T. Hirayama, R. Murugan, Z. Ogumi
  • 雑誌名: Journal of the Power Sources 巻: 196 ページ: 764-767
  • 査読あり
• [雑誌論文] 金属/酸化物イオン伝導体界面を観る (2010)
  • 著者名/発表者名: 丹司敬義
  • 雑誌名: 顕微鏡 巻: 45 ページ: 152-155
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic Visualization of the Electric Potential in an All-Solid-State Rechargeable Lithium Battery (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Yamamoto, Y. Iriyama, T. Asaka, T. Hirayama, H. Fujita, C. A. J. Fisher, K. Nonaka, Y. Sugita, Z. Ogumi
  • 雑誌名: J. Electron Microsc 巻: 49 ページ: 4414-4417
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of Windowed Type Environmental-Cell Transmission ElectronMicroscope for In Situ Observation of Gas-Solid Interactions (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Kawasaki, K. Ueda, M. Ichihashi and T.Tanji
  • 雑誌名: Rev. Sc. Inst. 巻: 80 ページ: 113701_1-113701_5
  • 査読あり
• [雑誌論文] First Observation of Dynamic Shape Changes of a Gold Nano-particle Catalyst under Reaction Gas Environment by Transmission Electron Microscopy. (2008)
  • 著者名/発表者名: K.Ueda, T.Kawasaki, H.Hasegawa, T.Tanjiand M. Ichihashi
  • 雑誌名: Surface and Interface Analysis 巻: 40 ページ: 1725-1727
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Visualization of Dipolar Ferromagnetism and Domain Structures in Co Nanoparticle Monolayers. (2008)
  • 著者名/発表者名: K.Yamamoto, S.A.Majetich M.R.McCartney, M.Sachan, S.Yamamuro, T.Hirayama
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 93 ページ: 082502
  • 査読あり
• [学会発表] Single Chamber SOFC Operation in ETEM (2012)
  • 著者名/発表者名: A. H. Tavabi, S. Arai, S. Muto and T. Tanji
  • 学会等名: Microscopy & Microanalysis 2012
  • 発表場所: Phoenix, USA
  • 年月日: 20120729-0802
• [学会発表] Electron Holography and EELS of Hetero Interfaces in Solid Oxide Fuel Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Tanji and A. H. Tavabi
  • 学会等名: Microscopy & Microanalysis 2012
  • 発表場所: Phoenix, USA
  • 年月日: 20120729-0802
• [学会発表] In-situ Observation of Metal-oxide Hetero Interfaces by Electron Holography and EELS (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Tanji
  • 学会等名: In Situ Microscopy: State-of-the-Art Capability for Nanometric Observation and Manipulation
  • 発表場所: Nanyang, Singapore
  • 年月日: 2012-11-05
• [学会発表] In Situ Observation of the Redox Reaction at Metal and Oxide Hetero-Interfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Tanji and A.H, Tavabi
  • 学会等名: Electron Holography Symposium
  • 発表場所: Daejeon(大田), Korea
  • 年月日: 2012-06-07
• [学会発表] In-Situ Observation using Electron Holography of Electric Potential Distribution in All-Solid-State Li Batteries (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Yamamoto, Y. Iriyama, T. Asaka, T. Hirayama, H. Fujita, K. Nonaka, K. Miyahara, Y. Sugita, Z. Ogumi
  • 学会等名: Proceedings of the 62nd annual meeting of the international society of electrochemistry
  • 発表場所: Niigata
  • 年月日: 20110911-16
• [学会発表] In-situ Electron Holography of Hetero-Interfaces between Metal and Oxide Ionic Conductor (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Tanji, A. Tavabi and Z. Yasenjiang
  • 学会等名: Proc. 5th congress of the International Union of Microbeam analysis Societies (IUMAS-V)
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 20110522-27
• [学会発表] Direct Observation of Three Phase Boundary Reactions in SOFC (2011)
  • 著者名/発表者名: A. H. Tavabi and T. Tanji
  • 学会等名: E-MRS Spring 2011
  • 発表場所: Nice, France
  • 年月日: 20110509-13
• [学会発表] Improvement of S-N Ratio at Phase Measurement (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Tanji
  • 学会等名: International Workshop on Challenges to New Developments in Electron Microscopy
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20101108-10
• [学会発表] Electron Holography of the Hetero-Interface between Metal and Solid Ionic Conductor (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Tanji
  • 学会等名: Proc. 21st Australian Conference on Microscopy & Microanalysis
  • 発表場所: Brisbane, Australia
  • 年月日: 20100711-15
• [学会発表] In-Situ Observation using Electron Holography of Electric Potential Resulting from Li-Ions (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Yamamoto, Y. Iriyama, T. Asaka, T. Hirayama, Z. Ogumi
  • 学会等名: International Meeting on Lithium batteries (IMLB-2010)
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 20100627-0703
• [学会発表] Electron Holography of Hetero Interfaces in Solid Oxide Fuel Cells, Microscopy and Microanalysis (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Tanji, S. Mizuno, T, Kato and T. Hirayama
  • 発表場所: Richmond, USA
  • 年月日: 20090726-30
• [学会発表] Electron Holography of Hetero-Interfaces between Metals and Solid Ionic Conductors (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Tanji, H. Moritomo, M. Abe, S. Mizuno, T. Kato and T. Hirayama
  • 学会等名: The 1st International Symposium on Advanced Microscopy and Theoretical Calculations
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 20080629-30
• [学会発表] Separation of mean inner potential and built-in voltages in hetero-sturctures (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Tanji
  • 学会等名: ESTEEM-Workshop on Electron Holography
  • 発表場所: Dresden, Germany
  • 年月日: 20080512-15
• [図書] 「電子線ホログラフィによるヘテロ界面における内部電位その場観察」山口周監修:「ナノイオニクス-最新技術とその展望-」 (2008)
  • 著者名/発表者名: 丹司敬義
  • 総ページ数: 32-39
  • 出版者: シエムシ出版
• [備考]
  • URL: http://www.nano.esi.nagoya-u.ac.jp