第一原理欠陥濃度計算によるPCFC空気極材料の探索

使用第一原理缺陷浓度计算寻找 PCFC 空气电极材料

• 批准号: 22K05307
• 负责人: 田口 綾子
• 金额: $ 2.41万
• 依托单位: Japan Fine Ceramics Center
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05307/
• 关键词: プロトン伝導体; 第一原理計算; PCFC; 熱平衡点欠陥濃度計算; 空気極材料; プロトン; 点欠陥

プロトン伝導性セラミックス燃料電池(PCFC)は，中温度域で作動する低コスト・高効率の次世代燃料電池として期待されているが，空気極材料では大きな過電圧を生じることがPCFC実用化における重要な問題の一つとなっている．プロトン-電子混合伝導体材料を空気極に用いた場合，反応領域が増え性能が向上すると期待されるため，中温度域でも高活性なプロトン-電子混合伝導体の開発が望まれている．しかしながら，ドーパントも含めるとその研究範囲は膨大であり，効率的な探索のための明確な材料設計指針が求められるが未だ確立はされていない．本研究では，理論的にPCFC作動温度で高プロトン・高電子濃度となるドーパントと母材の組み合わせを探索し，PCFC空気極材料の設計指針を獲得することを目的とする．これまで，LaCoO3及びLaCrO3の安定磁性探索を探索し，LaCoO3の単位格子を2x2x1に拡張した120原子を含むスーパーセル及びLaCrO3の単位格子を2x2x2に拡張した160原子を含むスーパーセルを基本構造ユニットとして，結晶の対称性を考慮した独立な点欠陥の配置探索を行うことで系統的な構造モデルを構築し，第一原理計算による配置ごとのエネルギー状態のエネルギー状態を定量評価，安定な配置を決定した．

プロトンセラミックスFC(PCFC)は, medium temperature range operating, low power, high efficiency, next generation fuel cell としてIt is important to note that the use of PCFC materials is an important issue in the application of PCFC.プロトン-Electronic hybrid conductor materials are used in many applications, and their performance in the reaction field has improved. We are looking forward to the high activity of the medium-temperature range high-activity electronic hybrid conductor.しかしながら, ドーパントもHan めるとその Research fan 囲は expanded であり, efficient なExplore the clear material design guidelines and explore the material design guidelines. In this study, the theoretical PCFC operating temperature is high and the electron concentration is high. The combination of materials is explored, and the design pointer of PCFC air-pole materials is obtained and the purpose is achieved.これまで, LaCoO3 and びLaCrO3's stable magnetic exploration をExploration, LaCoO3's single lattice を2x2x1 に拡sheet The 120-atom をcontaining むスーパーセル and the びLaCrO3 single-bit lattice を2x2x2 に拡 Zhang した160-atom をcontaining むスーパーセルをBasic structure of ユニットとして, の対symmetry of crystallization をConsideration of したIndependence な point due to configuration exploration を行うことでなstructure of the system モデルをConstruction し, first principles calculation によるconfiguration ごとのエネルギーstate のエネルギーstate をquantitative evaluation価, stable なconfiguration をdecision した．

项目成果

ペロブスカイト型酸化物におけるプロトン溶解エネルギーの主因子解析

钙钛矿氧化物中质子溶解能的主因子分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 田口綾子;小川貴史;Craig A. J. Fisher;森分博紀;桑原彰秀
• 通讯作者: 桑原彰秀

第一原理計算による電極候補材料LaMO3 (M=V-Ni)におけるプロトン化エネルギー解析

使用第一性原理计算对电极候选材料 LaMO3 (M=V-Ni) 进行质子化能分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Ryo Muraoka;Yuki Omote;Misaki Katayama;Chengchao Zhong;Yuki Orikasa;田口綾子，Craig A. J. Fisher，小川貴史，桑原彰秀
• 通讯作者: 田口綾子，Craig A. J. Fisher，小川貴史，桑原彰秀