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イオニクス材料における反応素過程の量子力学シミュレーションと材料設計

离子材料基元反应过程的量子力学模拟和材料设计

基本信息

批准号：
17041007
负责人：
大場史康
金额：
$ 4.54万
依托单位：
Kyoto University
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：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

固体酸化物燃料電池におけるフロトン伝導性電解質一電極界面における欠陥化学反応と電子状態に関する知見を得るため,BaZrO3(001)-Pt(001)界面を取りあげて第一原理計算による検討を行った.具体的には,様々な終端面を有する整合界面モデルについて第一原理PAW法による原子・電子構造の最適化計算を行い,界面のエネルギーと原子・電子構造及び化学結合状態の解析を行った.さらに,これらの界面に酸素空孔及び格子間プロトンを導入し,その形成エネルギーを粒内モデルと比較して評価した.その結果,界面がBaO終端の場合はPtがBa及び0上に位置する構造が安定であり,ZrO2終端の場合はPtが0上のみに位置する構造が安定であることがわかった.また,これらの中で最低の界面エネルギーを示したBaO終端界面について,電子レベルでの詳細な解析を行った結果,界面ではその直上においてPt-0結合に由来した局在電子状態が形成されることがわかった.この界面における酸素空孔及び格子間プロトンは粒内に比べてかなり低い形成エネルギーを持ち,強い偏析傾向を示すことが判明した.一方,プロトンを導入するために添加されるYドーパントについては,粒内に対して大きなエネルギー差は見られなかった.これは,界面における特有なPt-0結合に由来して酸素の状態が大きく変化し,その酸素の空孔やそれに結合した格子間プロトンが直接的な影響を受けたためと解釈できる.この結果は,界面直上では粒内と異なった欠陥化学反応が進行することを意味しており,ナノ・サブナノスケールでの界面制御の重要性を示している.

In the solid acid fuel cell, the chemical reaction is not available at the interface, and the BaZrO3 (001)-Pt (001) interface is based on the first principle of calculation. For specific applications, there is an integrated interface on the end of the computer. The first principle of PAW method is to optimize the calculation of atomic electrons. The interface is used to analyze atomic electrons and chemically coupled state analysis. The hole of acid element in the interface and the temperature between the grids are not available, and the temperature is higher than that in the intergrain. the temperature is different from that in the interface. The results show that the interface BaO end closes the Pt Ba and the position on the 0, and the ZrO2 end closes the position on the Pt 0 to create the stability. In the middle of the computer, the lowest interface is displayed in the BaO interface, and the computer is used to analyze the results of the interface. the interface goes straight up to analyze the results of the computer, and the Pt-0 is combined with the reason that the computer is in the state of the computer to form a computer. At the interface, the concentration of acid in the hole and the temperature in the lattice is lower than that in the grain, which forms the strength of the glass, and the strong segregation is used to determine the temperature in the cell. On the other hand, you can add a lot of money to your family, and you can add a lot of money to your family. The interface is characterized by the combination of Pt-0 and the combination of acid and acid. The empty hole of acid is used in combination with the direct effect of the temperature in the grid. The results show that the effect of chemical reaction on the interface is very important, and the importance of interface control is very important.