Exploration of New-Type Proton Conductors via Intrinsic Oxygen Vacancy Layers

通过本征氧空位层探索新型质子导体

• 批准号: 21K18182
• 负责人: 八島 正知
• 金额: $ 16.64万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18182/
• 关键词: イオン伝導体; プロトン伝導体; 新物質探索; 構造物性

本課題は従来の高イオン伝導体の材料設計法である「アクセプタドーピングによる伝導度向上」とは全く異なる新しい手法「本質的な酸素空孔を利用することによる、新型高イオン伝導体の探索」を提案して実証すること、イオン伝導の構造的要因を明らかにすることを目的としている。2022年度は，新型プロトン伝導体を発見し，高いプロトン伝導度のメカニズムを解明した。プロトン伝導体は，プロトン（H+）が伝導する物質であり，水素ポンプやプロトンセラミック燃料電池など幅広い応用のある，クリーンエネルギー材料として期待されている．しかし，これまで中低温域で高いプロトン伝導度を示し，安定・安価な材料の報告は少なかった．従来の候補材料であるAMX3ペロブスカイト型プロトン伝導体では，高い伝導度を実現するためにアクセプタドーピングが必要であり，安定かつ高純度な試料の合成が困難なこともあった．一方，六方ペロブスカイト関連酸化物は，アクセプタドーピングを行うことなく高いプロトン伝導度を示す新材料として注目されているが，その伝導メカニズムは知られていなかった．本課題では六方ペロブスカイト関連酸化物β-Ba2ScAlO5が新型のプロトン伝導体であることを発見した．さらに，第一原理分子動力学シミュレーションを行い，この新材料のプロトン伝導メカニズムを解明した．六方ペロブスカイト関連酸化物であるβ-Ba2ScAlO5とα-Ba2Sc0.83Al1.17O5，ならびに六方ペロブスカイト関連酸化物と類似の結晶構造を持つBaAl2O4のプロトン伝導性を調べた．これらはいずれも本質的な酸素欠損層を結晶構造中に含む． また，不規則構造を持つ六方ペロブスカイト酸化物における隠れた規則性を見出した．

This paper proposes a new method for the material design of high-temperature conductive materials, which is based on the principle of "increasing conductivity" and "exploring the use of intrinsic acid voids". In 2022, new types of conductors will be discovered, and high-end conductors will be discovered. A fuel cell is a fuel cell, and a fuel cell is a fuel cell. A fuel cell is a fuel cell, and a fuel cell is a fuel cell. High conductivity in low and medium temperature range, stability and safety of materials. AMX3 is a candidate material for high conductivity materials. It is necessary to stabilize and synthesize high purity samples. A new material with a high conductivity can be found in a hexagonal matrix. This paper presents a new type of hexagonal complex β-Ba2ScAlO5. The first principles of molecular dynamics are applied to the study of new materials. The hexagonal related acid compound is β-Ba2ScAlO5-α-Ba2Sc0.83Al1.17O5, and the hexagonal related acid compound is similar in crystal structure to BaAl2O4. The crystal structure contains a layer of crystalline material. The irregular structure of the hexagonal structure of the acid is not stable.

项目成果

高酸化物イオン伝導性酸塩化物の発見

发现高氧离子传导性酰基氯

• 发表时间: 2023
• 作者: 矢口寛;森川大輔;齊藤高志;津田健治;八島正知
• 通讯作者: 八島正知

共鳴X線回折と固体NMRにより明らかになった 不規則系Ba7Nb4MoO20における隠れたMoの規則占有

通过共振 X 射线衍射和固态 NMR 揭示了无序体系 Ba7Nb4MoO20 中隐藏 Mo 的有序占据

• 发表时间: 2023
• 作者: 安井雄太;丹所正孝;藤井孝太郎;作田祐一;後藤敦;大木忍;最上祐貴;飯島隆広;河口 彰吾;小林慎太郎;大坂恵一;池田一貴;大友季哉;八島正知
• 通讯作者: 八島正知

希土類含有層状酸塩化物の電気伝導度

含稀土层状酰氯的电导率

• 发表时间: 2023
• 作者: 松崎 航平;齊藤馨;藤井孝太郎;張文鋭;八島正知;上野那智，矢口寛，藤井孝太郎，八島正知
• 通讯作者: 上野那智，矢口寛，藤井孝太郎，八島正知

スクリーニングによる Sb を含む新構造型酸化物イオン伝導体の発見と結晶構造

筛选发现新型含Sb氧化物离子导体及其晶体结构

• 发表时间: 2022
• 作者: Masatomo Yashima;Kotaro Fujii;齊藤 馨，八島正知，鳥居周輝;矢口 寛，宮澤雅大，藤井孝太郎，八島正知;八島正知，藤井孝太郎，張文鋭;八島正知，藤井孝太郎，張文鋭;張文鋭，藤井孝太郎，八島正知;藤井孝太郎，松井将洋，白岩大裕，八島正知;安井雄太，辻口峰史，作田祐一，Hester James，八島正知;作田祐一，藤井孝太郎，村上泰斗，AVDEEV Maxim，HESTER James R，萩原雅人，八島 正知;齊藤馨，八島正知，鳥居 周輝;松崎航平，八島正知，藤井孝太郎，張文鋭，齋藤馨，南部雄亮，池田陽一
• 通讯作者: 松崎航平，八島正知，藤井孝太郎，張文鋭，齋藤馨，南部雄亮，池田陽一

New hexagonal perovskite-related oxides exhibiting high proton conductivity

具有高质子传导性的新型六方钙钛矿相关氧化物

• 发表时间: 2022
• 作者: Riho Morikawa;Taito Murakami;Kotaro Fujii;Avdeev Maxim;Masatomo Yashima
• 通讯作者: Masatomo Yashima