2010 Fiscal Year Annual Research Report
ヘテロ界面相互作用を利用した新規イオン伝導体の創成と電気化学デバイスへの展開
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22360336
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
菊地 隆司 東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (40325486)
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| Keywords | 固体電解質 / 無機酸素酸塩 / 界面伝導相 / 燃料電池 / エネルギー効率化 / 有効媒質近似 / ピロリン酸シリカ / リン酸二水素セシウム |
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| Research Abstract |
本研究では、特定の無機酸素酸塩と酸化物マトリックス材料とのヘテロ界面に形成される界面相の形成機構と、このような界面相の伝導度が飛躍的に上昇する機構について研究を進め、伝導相/マトリックス界面相互作用による高い伝導性を示す薄膜複合体を開発し、200～300℃で作動する中温作動型燃料電池や電気化学デバイスへと応用することを目的としている。本年度は界面伝導相による伝導度向上の機構解明を目的として、球状単分散SiO_2にリン酸処理を行うことにより表面にSiP_2O_7相を形成させ、これとCsH_2PO_4を混合し熱処理することにより、圧粉体電解質を作製し伝導度の測定を行った。粒径の異なるSiO_2をリン酸処理しCsH_2PO_4と複合化した圧粉体電解質では、同じ体積比で混合した場合でも、粒径が小さいSiO_2を用いた場合に伝導度の向上が大きく、このことから界面が多い場合に伝導度が増加する割合が大きいことが分かった。また、リン酸処理したSiO_2とCsH_2PO_4の混合比を変えて調製した複合体の伝導度を測定し、測定結果に有効媒質近似を適用したところ、界面相厚みとSiO_2粒径の比が2程度と予測され、またSiO_2粒径が大きくなるとこの比が小さくなる傾向が見られた。また、有効媒質近似適用の結果、複合体電解質の伝導度が最大になる混合比が存在することが示唆されたが、今回調製した方法では圧粉体の強度が維持できず、予想される高伝導度の電解質を作製することができなかった。今後はSiO_2のリン酸処理方法や処理温度、伝導相との複合化の方法を検討し、高い伝導度の複合体の開発を進める。
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