東工大など、中温で高いイオン伝導度と安定性を示す新たな酸化物を発見
マイナビニュース / 2024年4月23日 6時24分
東京工業大学(東工大)は4月19日、従来の材料を超える非常に高い酸化物イオン(O2-)伝導度と高い安定性を示す「Bi1.9Te0.1LuO4.05Cl」(以下、「オキシハライド1」)などの「オキシハライド」の新物質群を発見したと発表した。
同成果は、東工大 理学院 化学系の八島正知教授、同・上野那智大学院生(研究当時)、同・矢口寛大学院生(現・理化学研究所所属)、同・藤井孝太郎助教らの研究チームによるもの。詳細は、米国化学会が刊行する機関学術誌「Journal of the American Chemical Society」に掲載された。
現在、固体酸化物形燃料電池(SOFCs)の電解質「イットリア安定化ジルコニア(YSZ)」は動作温度の高さ(700~1000℃)や製作コストの高さ、耐久性が低いといった課題を抱えている。そのため、中温(400~500℃)で高い伝導度を示すO2-伝導体が求められていた。
近年、格子間席に存在するイオンが隣接する格子席にあるイオンを押し出しながら協調的に拡散する「準格子間機構」が注目されている。また、ビスマス(Bi)を含む材料は高いO2-伝導度を示すことから、研究チームは今回、同元素を含み、かつ準格子間機構の材料を求め、新たなオキシクロライド「Bi2-xTexLuO4+x/2Cl(x=0,0.1,0.2)」のO2-伝導度と結晶構造を調べることにしたという。
分析の結果、x=0.1の組成であるオキシハライド1のO2-伝導度が最も高いことが判明。その輸送特性が検討されたところ、次の3点の結果が得られたとした。
オキシハライド1の電気伝導度は、広い酸素分圧の領域で一定であり、高い化学的・電気的安定性が示された。有意な電子伝導と電子のホール伝導は観察されず、イオン伝導が示唆されたという。多くのBiを含む化合物に比べ、オキシハライド1は安定だったとした。
直流分極測定において、抵抗値が時間に依存しなかった。
プロトン(陽子=水素イオン)伝導が湿潤雰囲気でも無視できた。
以上の結果から、オキシハライド1では、O2-が支配的なキャリア(電荷担体)であることが示唆されたとした。
次に、ほかの物質とO2-伝導度に関しての比較が行われると、オキシハライド1は非常に高いことが確認された。SOFCsの固体電解質で実用化の目安となるイオン伝導度は10mS/cm以上。YSZがその値以上となるのが644℃からだったのに対し、オキシハライド1は431℃からであり、200℃以上もの低温化が示された。
-
- 1
- 2
この記事に関連するニュース
-
東北大など、磁場で制御された「量子計量」に由来する電気伝導信号を計測
マイナビニュース / 2024年4月25日 21時45分
-
東大など、「交互積層型電荷移動錯体」の高伝導化を実現することに成功
マイナビニュース / 2024年4月19日 13時39分
-
東大、MOFと有機分子を用いて「量子スピン液体」の実現に一歩前進
マイナビニュース / 2024年4月15日 19時59分
-
東工大、水素と触媒反応を活用して低接触抵抗「IGZO-TFT」の開発に成功
マイナビニュース / 2024年4月8日 13時7分
-
大阪公大、全固体ナトリウム電池の量産化に向けた新合成プロセスを開発
マイナビニュース / 2024年4月8日 10時42分
ランキング
-
1「ゲーム画面にしか見えない」 レッドブル“時速350キロ”ドローンでバイクレース空撮→非現実的な絵面に驚愕
ねとらぼ / 2024年5月4日 19時45分
-
2「そっち使うの?!」「これは天才」 さびだらけの鉄くぎをぐつぐつ煮込むと……? DIYに役立つ“まさかの使い道”が200万再生
ねとらぼ / 2024年5月2日 12時15分
-
3「ルールに従わないと殺される」 森の中で“何か”に監視されるホラー映画『ザ・ウォッチャーズ』予告編[ホラー通信]
ガジェット通信 / 2024年5月3日 1時0分
-
4お見送り芸人しんいち、“ドッキリ仕掛け人”美女からキスまで許されるも……踏んだり蹴ったりな急展開にブチ切れ「ふざけんな」「マジのLINE教えろ!!!」
ねとらぼ / 2024年5月2日 21時13分
-
5『ポケモンGO』普段、日本じゃゲットできないポケモンに会える!48時間の“激レア色違い”が熱い「ライバルイベント」ポイントまとめ
インサイド / 2024年5月4日 0時0分
複数ページをまたぐ記事です
記事の最終ページでミッション達成してください