酸塩化物の新構造型イオン伝導体の探索と構造物性

酰氯新型结构离子导体的研究及结构性能

基本信息

批准号：
22KJ1324
负责人：
矢口寛
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1324/
关键词：
酸化物イオン伝導体金属酸塩化物新材料結晶構造解析

项目摘要

酸化物イオン伝導体は、固体酸化物形燃料電池等に応用可能な材料である。現在使用されている固体酸化物形燃料電池の問題点として、作動温度が高く、長期にわたって使用できない、作成コストが高いなどの問題点が存在する。従って低温でより高い酸化物イオン伝導度を示す材料が必要である。金属酸塩化物はアニオンとして酸化物イオンと塩化物イオンを含む物質である。塩化物イオンは酸化物イオンより大きいため、金属酸化物より格子が大きくなり、高い酸化物イオン伝導度が期待される。本年度は、低温で従来の材料を超える酸化物イオン伝導度を示す新材料の金属酸塩化物を発見した。この酸化物イオン伝導体は幅広い酸素分圧範囲で極めて高い化学的・電気的安定性を示し、加湿雰囲気とCO2中で高い化学的安定性を示すことを見出した。酸化物イオン伝導度が高い高温での結晶構造と酸化物イオンの拡散経路を解明した。さらに、理論計算からこの新材料の酸化物イオン伝導メカニズムを明らかにした。その結果、酸化物イオンは格子間酸素席と格子酸素席を介して二次元的に準格子間機構により拡散するため高いイオン伝導度を示すことが分かった。また、新規金属酸塩化物の探索も行い、二種類の新構造を有する金属酸塩化物を発見した。合成した材料は単結晶X線回折測定から結晶構造を明らかにした。さらにそのうちの一つは高温で相転移するため高温単結晶X線回折測定や高温中性子回折測定から高温相の結晶構造も明らかにした。この新規金属酸塩化物は電気化学的な手法を用いてイオン伝導体であることを見出し、高温でのイオンの拡散経路の解明なども行った。

氧化离子导体是一种可应用于固体氧化物燃料电池等的材料。当前使用的固体氧化物燃料电池的问题包括高工作温度，长期使用和高生产成本。因此，需要在较低温度下表现出较高的氧化离子电导率的材料。金属酸氯化物是含有氧化物离子和氯离子作为阴离子的材料。由于氯离子大于氧化物离子，因此晶格变大于金属氧化物，并且预期氧化物离子电导率较高。今年，我们发现了一种新的金属酸氯化物，这是一种在低温下表现出氧化物离子电导率并超过常规材料的新材料。已经发现，该氧化离子导体在较大的氧气部分压力范围内表现出极高的化学和电稳定性，并且在加湿的大气和二氧化碳中表现出很高的化学稳定性。已经阐明了具有高氧化离子电导率和氧化离子扩散路径的高温下的晶体结构。此外，理论计算揭示了这种新材料的氧化离子传导机制。结果，发现氧化物离子表现出高离子电导率，因为它们通过间质氧座的二维扩散，并通过间质氧座椅通过间质氧座椅进行弥散。我们还搜索了新的金属酸氯化物，并发现了具有两个新结构的金属酸氯化物。通过单晶X射线衍射测量结果揭示了合成材料的晶体结构。此外，这些结果之一是在高温下相变的结果，并且还从高温单晶X射线衍射测量和高温中子衍射测量中阐明了高温相的晶体结构。这种新型的金属氯化物被发现是使用电化学技术的离子导体，并且在高温下还阐明了离子扩散路径。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Imperial College London(英国)

伦敦帝国理工学院（英国）

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发表时间：
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0
作者：
通讯作者：

新規層状酸塩化物の結晶構造と電気伝導

新型层状酰氯的晶体结构和电导率

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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
通讯作者：
矢口寛，宮澤雅大，藤井孝太郎，八島正知

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