2004 Fiscal Year Annual Research Report
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15360340
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| Research Institution | TOKYO INSTITUTE OF TECHNOLOGY |
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Principal Investigator |
八島 正知 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (00239740)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
泉 富士夫 物質・材料研究機構, 物質研究所, 主席研究員 (70354397)
佐々木 聡 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (10162364)
神山 崇 高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助教授 (60194982)
田中 雅彦 物質・材料研究機構, 物質研究所, 主席エンジニア (60249901)
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| Keywords | 燃料電池 / 結晶構造解析 / 最大エントロピー法 / 中性子回折 / イオン伝導経路 / 放射光粉末回折 / 電子密度分布 / リートベルト解析 |
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| Research Abstract |
燃料電池とは化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換する電気化学デバイスである。発電効率が高く,有害な排出ガスも殆ど無いため環境問題やエネルギー問題を解決するキーテクノロジーとして期待されている。燃料電池は電解質に用いる材料により分類されるが,電解質に酸化物を用いる固体酸化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cells,以下SOFCと略す)は高温で動作するため他の燃料電池と比べて電気への変換効率が高く,各国で研究開発が活発に行われている。SOFCの電解質には,高温で酸化物イオン(O^<2->)が高速で伝導する酸化物イオン伝導体を用いる。このような酸化物イオン伝導体では酸化物イオンの位置が局在化しておらず広く分布して伝導すると考えられてきた。したがって,より良いSOFCの電解質の開発と特性の向上には,酸化物イオンの分布や伝導経路を含めた精密な結晶構造の解析が必要である。しかしながら,酸化物イオンの分布と伝導経路に関する既往の研究は不十分であった。その原因は従来の結晶構造モデルでは複雑な分布を正確に調べることができなかったことにあると考えられる。一方,最大エントロピー法(MEM)を用いれば,中性子回折データから核密度(厳密には散乱振幅密度)分布を得ることができる。複雑な核密度分布を調べるには原子変位パラメータの高次項を用いるか,あるいは原子位置をいくつかに分割して分布を表現する分割原子(split-atom)モデルが用いられてきた。一方,MEM解析では対称性を満たす任意の核密度分布を求めることができるという利点がある。したがって,空間群さえ正確に指定すれば,複雑なモデルを考える必要性はあまり無い便利な手法である。そこで酸化ビスマス,セリア,ランタンガリウム酸塩などの燃料電池材料を中性子回折や放射光X線回折により研究した。
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