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プロトン伝導性リン酸塩の欠陥構造と導電機構の解明

质子传导磷酸盐的缺陷结构和传导机制的阐明

基本信息

批准号：
12750600
负责人：
雨澤浩史
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyoto 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：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度に得られたSr添加LaPO_4における欠陥構造及びプロトンの伝導機構に関する知見を指針とし、「新規なリン酸塩系固体プロトン伝導体」の開発を行った。これまで詳細な研究を行ってきたLaPO_4と同じ結晶構造(モナザイト型構造)をもつ一連の希土類オルトリン酸塩(LnPO_4,Ln=Ce, Pr, Nd, Sm)系材料における電気伝導特性について検討した。その結果、Laの場合と同様、Pr, Nd, Smの各オルトリン酸塩が500〜950℃の高温において良好なプロトン伝導性を示し,かつ高温・酸化性条件下においても非常に高いプロトン輸率を持つことを明らかにした.これに対しCePO_4は、電子伝導による寄与があるもののやはりプロトン伝導性を示し、かつ他のモナザイト型希土類オルトリン酸塩とは異なり非常に高い導電率(10^<-2>S/cm)を有することが明らかになった。特にCePO_4の導電率は、高温プロトン伝導体の研究の中心であった酸化物系材料と同程度であり、本研究によりリン酸塩系材料が新規な高温プロトン伝導体として有望であることが初めて示された。さらに、結晶構造の異なるゼノタイム型希土類オルトリン酸塩であるYPO_4系材料におけるプロトン伝導についても検討した。その結果、ゼノタイム型希土類オルトリン酸塩も500〜950℃の高温において良好なプロトン伝導性を示しすことがわかった。特に同材料が、従来の材料では電子伝導による寄与が無視できなくなる900℃以上の高温においても、ほぼ純粋なプロトン伝導体として機能することを明らかにした。なおH13年度に得られた成果については,第68〜69回日本電気化学会(各1件)、第88〜89回粉体粉末冶金協会(各2件)、第27回固体イオニクス討論会(1件)、11th International Conference on Solid State Protonic Conductorsにおいて発表済・予定である.

In the past year, the development of "new acid system solid state conductor" has been carried out. This paper makes a detailed study on the electrical conductivity of LaPO_4 and LaPO_4 with homogeneous crystalline structure (LnPO_4, Ln =Ce, Pr, Nd, Sm). As a result, La, Pr, Nd, Sm and other organic compounds exhibit good conductivity at high temperatures from 500 ℃ to 950℃, and very high conductivity at high temperatures and acidifying conditions. For example, CePO_4 has a very high electrical conductivity (10 ^S/cm) and a very high conductivity (10^<-2>S/cm). The conductivity of CePO_4 is the center of the research on high temperature conductivity and conductivity of CePO_4. It is expected that the conductivity of CePO_4 will be improved in this study. In addition, the crystal structure of YPO_4-based materials is different from that of YPO_4-based materials As a result, the temperature of the rare earth is 500 ~ 950℃, and the conductivity of the rare earth is good. Special materials, materials from different sources, such as electronic conduction, transmission, transmission The 68th ~ 69th Japan Electrochemistry Association (1 each), the 88th ~ 89th Powder Metallurgy Association (2 each), the 27th Solid State Protonic Conductors Seminar (1), and the 11th International Conference on Solid State Protonic Conductors were held in 2013.