Gaを含む複合酸化物における高酸素イオン伝導性の発現と伝導機構の解明

含Ga复合氧化物中高氧离子电导率的表达及其传导机制的阐明

• 批准号: 09750913
• 负责人: 石原 達己
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Oita University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750913/
• 关键词: 固体電解質; 酸素イオン伝導体; ペロブスカイト; 遷移金属添加; 燃料電池; PrGaO_3

酸素イオン伝導体は燃料電池を初め広範囲な応用分野を有する機能性材料である。現在、酸素イオン伝導体としては蛍石型酸化物が知られており、耐酸化還元性からY_2O_3安定化ZrO_2が専ら使用されてきた。しかし、Y_2O_3安定化ZrO_2の酸素イオン伝導性は低いので、さらに高い酸素イオン伝導性を有する材料の開発が望まれている。本研究ではさらに優れた酸素イオン伝導性を有する材料の開発を目的に従来の研究で高い酸素イオン伝導性を示したLa_<0.8>Sr_<0.2>Ga_<0.8>Mg_<0.2>O_3へのFe,Co,Niの添加効果を検討した。その結果、これらの遷移金属を添加するとわずかにホール伝導が顕著になるものの、酸素イオン伝導性は向上することがわかった。いずれの系も添加物が過剰になるとホール伝導が発現するが、添加量が微量の間はホール伝導の発現は顕著ではなく、最適の添加量はCo,Ni,Feでそれぞれ、8.5,7,3mol%であることが明らかになった。酸素の化学透過実験から添加物による酸素イオン伝導性の向上を検討したところ、電気化学的な測定結果と一致して、透過する酸素量は増加することが確認された。とくにCoの添加が酸素イオン伝導性の向上に有効であったので、Co系について詳細な検討を行った。その結果、^<18>Oを用いる酸素の自己拡散係数のも、電気化学的な測定結果とほぼ一致していることから、Co添加はLGaO_3の酸素イオン伝導性の向上に有効であることが確認された。紫外ー可視分光光度計の結果からLaGaO_3中で、Coは主に2価であり、酸素分圧の増加とともに、3価になることがわかった。そこで、Co添加による酸素イオン伝導性の向上は、移動度の向上によることがわかった。

The acid content of the acid content is <s:1> 伝, the conductor is, the fuel cell is を, the initial め is widely used 囲な応, the division を has する functional materials である. Now, acid イ オ ン 伝 conductor と し て は 蛍 stone type acidification content が know ら れ て お り, acidification and yuan resistance か ら Y_2O_3 stabilization ZrO_2 が 専 ら use さ れ て き た. し か し, Y_2O_3 stabilization ZrO_2 の acid element イ オ ン 伝 conductivity low は い の で, さ ら に high い acid element イ オ ン 伝 conductivity を have す る material の open 発 が hope ま れ て い る. This study で は さ ら に optimal れ た acid element イ オ ン 伝 conductivity を have す る material の open 発 を purpose に 従 research で の high い acid element イ オ ン 伝 conductivity を shown し た La_ < 0.8 > Sr_ < 0.2 > Ga_ < 0.8 > Mg_ < 0.2 > O_3 へ の Fe, Co, Ni の add working fruit を beg し 検 た. そ の results, こ れ ら の migration metal を add す る と わ ず か に ホ ー ル 伝 guide が 顕 the に な る も の の, acid イ オ ン 伝 conductivity は upward す る こ と が わ か っ た. い ず れ の is も additives が through turning に な る と ホ ー ル 伝 guide が 発 now す る が, adding amount of trace の が between は ホ ー ル 伝 guide の 発 now は 顕 the で は な く, optimum の amount は Co, Ni, Fe で そ れ ぞ れ, 8.5, 7, 3 mol % で あ る こ と が Ming ら か に な っ た. Acid element の chemistry through be 験 か ら additives に よ る acid element イ オ ン 伝 conductivity の upward を beg し 検 た と こ ろ, electricity 気 consistent measurements of chemical な と し て, through す る acid element in は raised add す る こ と が confirm さ れ た. と く に Co の add が acid element イ オ ン 伝 conductivity の に up have a sharper で あ っ た の で, Co に つ い て detailed な 検 line for を っ た. そ の results, ^ < > 18 O を with い る acid element の his company, dispersion coefficient の も, electricity 気 chemical な determination results と ほ ぼ consistent し て い る こ と か ら, Co add は LGaO_3 の acid element イ オ ン 伝 conductivity の に up have a sharper で あ る こ と が confirm さ れ た. Uv ー visible spectrophotometer の results か ら LaGaO_3 は で, Co in the main に 2 価 で あ り, acid element points 圧 の raised plus と と も に, 3 価 に な る こ と が わ か っ た. Youdaoplaceholder0 とがわ で で, Co with the addition of による acid element <s:1> <s:1> 伝 伝 conductivity <s:1> upward, mobility <s:1> upward による とがわ とがわ とがわ った った.

项目成果

T.Ishihara,他4人: "Improved oxide ion conductivity of Co doped La_<0.8>Sr_<0.2>Ga_<0.8>Mg_<0.2>O_3 perovskite type oxide" Solid State Ionics. 113-115. 583-588 (1998)

T. Ishihara 等 4 人：“Co 掺杂 La_<0.8>Sr_<0.2>Ga_<0.8>Mg_<0.2>O_3 钙钛矿型氧化物的氧化物离子电导率的提高”，Solid State Ionics，113-115。 ）

H.Furutani 外3人: "Oxide Ion Conductivity of Doped PrGaO_3 Perovskite Oxide" Solid Oxide Fuel Cell V. 97-18. 1086-1095 (1997)

H.Furutani 等 3 人：“掺杂 PrGaO_3 钙钛矿氧化物的氧化物离子电导率”固体氧化物燃料电池 V. 97-18 (1997)。

T.Ishihara,他4人: "Intermediate temperature solid oxide fuel cells using a new LaGaO_3 based oxide ion conductor. I.Doped SmCoO_3 as a new cathode materials" J.Electrichem.Soc.,. 145. 3177-3183 (1998)

T.Ishihara 等 4 人：“使用新型 LaGaO_3 基氧化物离子导体的中温固体氧化物燃料电池。I.Doped SmCoO_3 作为新型阴极材料”J.Electrichem.Soc.，145. 3177-3183 (1998)

T.Yamada,他3人: "Simultaneous generation of synthesis gas and electric power by internal reforming fuel cells utilizing LaGaO_3 based electrolytes" Solid State Ionics. 113-115. 253-258 (1998)

T. Yamada 和其他 3 人：“利用基于 LaGaO_3 的电解质同时产生合成气和电力”，Solid State Ionics 113-115 (1998)。

T.Ishihara 外3人: "Oxygen Surface Exchange and Diffusion in the New Perovskite Oxide Ion Conductor LaGaO_3" J.American Chemical Socierty. 119. 2747-2748 (1997)

T.Ishihara 等人：“新型钙钛矿氧化物离子导体 LaGaO_3 中的氧表面交换和扩散”J.American Chemical Society 119. 2747-2748 (1997)