新規高速イオン移動材料の探索

寻找新型快离子传输材料

• 批准号: 08229209
• 负责人: 橋本 拓也
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08229209/
• 关键词: 鉛ビスマス酸バリウム; 酸素不定比性; 結晶構造; 酸素拡散

酸度イオン導電体は、燃料電池やガスセンサーに使用されている固体電解質等への応用が期待されている高機能材料である。現在この作動温度の低温化が工学的側面から要請されている。低温で作動する酸素イオン導電体の材料探索の一環として、Biを含み結晶対称性が良いBaPb_<1-x>Bi_xO_<3-δ>の酸素不定比性・結晶構造・酸素拡散を調査、低温作動型酸素イオン移動材料と成り得るか否かを評価した。熱天秤を用いた各種組成のBaPb_<1-x>Bi_xO_<3-δ>の酸素不定比性測定からは、Bi量が多いほど酸素欠損が安定であり、酸素イオン移動材料として有望である事が解った。しかしながらエンドメンバーのBaBiO_<3-δ>は、Pbを添加した試料にはないδによる構造相転移があり、この転移のスピードが極めて遅いため、酸素イオン移動材料としては不向きであることを明らかにした。また放射光を用いた高精度X線回折の結果からBi量が0.5以上の試料では、結晶系は電化密度波によるエネルギーギャップがある単斜晶であり、電子伝導が抑制されていると考察された。以上の結果から最も有望と考えられたBaPb_<0.25>Bi_<0.75>O_<3-δ>について、実際に重量緩和法による酸素の化学拡散定数測定を行った。その結果、本物質は700℃で10^<-4>cm^2/s台の化学拡散係数を示した。これを物質量である空孔拡散係数に換算し他の酸化物イオン伝導体との比較を行った所、本物質は700℃という比較的低温でも他の導電性酸化物と比べて高い拡散係数を持ち、新酸素イオン輸送材料として有望であることが示された。

酸性离子导体是高度功能的材料，预计将应用于燃料电池和气体传感器中使用的固体电解质。目前，从工程的角度来看，需要这种低工作温度。作为寻找低温氧离子导体材料的一部分，我们研究了BAPB_ <1-X> BI_XO__XO__XO_ <3-ude的不确定的氧特异性，晶体结构和氧扩散，并含有良好的晶体对称性，并评估它是否可能是低 - 晶体的氧气转移材料。使用热脑的氧测量BAPB_ <1x> bi_xo_ <3-Δ>的氧指示性特异性表明，BI的数量越高，稳定的氧缺乏量的数量越高，并且可以作为氧气离子转移材料。然而，据显示，由于δ的最终成员babio_ <3-δ>具有结构相变，而在添加了Pb的样品中未发现，并且该过渡的速度非常慢，因此它不适合氧气离子转移材料。此外，从使用同步加速器辐射的高精度X射线衍射的结果来看，考虑到BI含量为0.5或更多的样品，晶体系统是单基因固定的，具有由电气密度波引起的能隙，并且该电子传导被抑制。上述结果表明，实际上使用BAPB_ <0.25> BI_ <0.75> O_ <3-udus的重量松弛方法实际测量了氧的化学扩散常数，实际上是测量了最有前途的。结果，该材料的化学扩散系数在10^<-4> cm^2/s的范围内显示在700°C。将其转换为空的扩散系数，即材料的量，并将其与其他氧化物离子导体进行了比较，并且表明该材料的扩散系数比其他导电氧化物高，即使在相对较低的700°C下，也使其作为一种新的氧气离子离子传输材料有望。

项目成果

T.Hashimoto et al.: "The effect of oxygen nonstoichiometry of BaBi_<1-x>Pb_xO_<3-δ> on electrical conduction behavior." Solid State Ionics. 86-88. 203-206 (1996)

T. Hashimoto 等人：“BaBi_<1-x>Pb_xO_<3-δ> 的氧非化学计量对导电行为的影响。” 86-88 (1996)。

T.Hashimoto et al.: "Variation of Crystal System and Conduction Behavior of BaPb_<0.75>Bi_<0.25>O_<3-δ> on Defect Structure." Proc of the 5th World Congress of Chemical Engineering. 3. 693-698 (1996)

T. Hashimoto 等人：“BaPb_<0.75>Bi_<0.25>O_<3-δ> 缺陷结构的晶系变化和传导行为”，第五届世界化学工程大会论文集。 (1996)

T.Hashimoto et al.: "Characterization of Crystal System of BaPb_<1-x>Bi_xO_3 with X-ray Diffraction for Synchrotron Radiation" Solid State Communications. (印刷中). (1997)

T. Hashimoto 等人：“利用同步辐射的 X 射线衍射表征 BaPb_<1-x>Bi_xO_3 的晶体系统”（正在出版）。