報告書番号

W96009

タイトル（和文）

プロトン導電体の研究－高温プロトン伝導性セラミックスの合成と評価－

タイトル（英文）

PROTON CONDUCTORS -STUDY OF HIGH TEMPERATUREPROTON CONDUCTING MATERIALS-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

高温プロトン伝導性セラミックス（プロトン導電体）は，効率の良い燃料電池や水素分離，高温水素・水蒸気センサとしての利用が期待できる。しかしながら，高温まで安定なプロトン導電体は未だ見い出されておらず，また，その伝導機構も明らかにされていない。本研究では，既存の高温プロトン導電体について，各種雰囲気における化学的安定性ならびに電気化学的特性を評価するとともに，新規に，良好な高温プロトン導電体創製の可能性について検討した。既存の高温プロトン導電体であるペロブスカイト型酸化物（ＡＢＯ３，Ａ＝アルカリ土類元素，Ｂ＝セリウムおよびジルコニア）に関して，次のような問題点が明らかになった。（１）電気化学的特性に関しては，導電率がジルコニア等と比較しても低く，また，酸素イオン伝導や正孔伝導の影響で高温までプロトン伝導性が確保できない。（２）化学的安定性に関しては，外界の温度，雰囲気等の影響により，相転移や分解等を起こし安定性に欠ける。ペロブスカイト型酸化物と共に，化学的安定性に優れているパイロクロア型酸化物（Ａ２Ｂ２０７）に注目し，Ｌｎ２Ｔｉ２０７およびＬｎ２Ｚｒ２０７（Ｌｎ：希土類元素）を中心に合成を試み，酸化および還元雰囲気中における化学的安定性，導電率測定，熱重量分析（Ｔｇ－ＤＴＡ）を実施し，以下の結果を得た。（１）パイロクロア型酸化物は，伝導種および伝導機構に関しては明確でな

概要 （英文）

PROTON CONDUCTORS ARE ATTRACTING CONSIDERABLE INTEREST, BECAUSE OF THEIR GREAT PROMISE FOR APPLICATION IN FUEL CELLS, HUMIDITY SENSORS, AND OTHER DEVICES. HOWEVER, MOST PROTON CONDUCTORSARE UNSTABLE AT HIGH TEMPERATURE AND THE PROTON MIGRATION MECHANISM ISNOT UNDERSTOOD SO FAR. IN THIS STUDY, THE CHEMICAL STABILITY AND ELECTRICAL CONDUCTIVITY OF PEROVSKITE-TYPE PROTON CONDUCTORS, ACEO3 AND AZRO3 (A=CA,SR AND BA) BASED OXIDES, WERE EVALUATED AT HIGH TEMPERATURE. FURTHERMORE, TO EXPLORE NEW PROTON CONDUCTORS, PYROCHLORE-TYPE OXIDES, LA2ZR2O7 AND GD2TI2O7 BASED OXIDES, WERE PREPARED. THEIR CHEMICAL STABILITY AND ELECTRICAL CONDUCTIVITY WERE EVALUATED AT HIGH TEMPERATURE, BUT NO PROTON CONDUCTION WAS CONFIRMED IN THIS STTUDY. HEWEVER, THE PYROCHLORE-TYPE OXIDES HAD GOOD STABILITY AT HIGH TEMPERATURE AND THEIR ELECTRICAL CONDUCTIVITY WAS EQUAL TO THAT OF PEROVSKITE-TYPE PROTON CONDUCTORS IN AN H2 ATMOSPHERE.

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