九州大学 稲盛フロンティア研究センター、九州大学 大学院工学府 材料物性工学専攻および九州大学 エネルギー研究教育機構の山崎 仁丈 教授は、九州大学 稲盛フロンティア研究センターの兵頭 潤次 特任助教、九州大学 大学院工学府 材料物性工学専攻の北林 康喜 氏（修士課程２年）、星野 健太 氏（博士課程３年）および宮崎大学 工学教育研究部の奥山 勇治 准教授らと共同で、４００度の中温度で動作する固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）に用いられるプロトン（Ｈ＋）伝導性電解質ＢａＺｒ０．４Ｓｃ０．６Ｏ３－δを開発しました。
ＳＯＦＣに用いる電解質材料は、結晶粒内と粒界を含んだ全プロトン伝導度が０．０１ジーメンス毎センチメートルを超え、かつ燃料電池動作環境に含まれる水素、酸素、二酸化炭素、水蒸気に対して安定でなければなりませんが、このような材料はこれまで見いだされていませんでした。
本研究グループは、ジルコン酸バリウム（ＢａＺｒＯ３）にスカンジウムを６０パーセントという極めて高い濃度で添加することで、燃料電池動作の目標温度である４００度において結晶粒内と粒界を含んだ全プロトン伝導度が０．０１ジーメンス毎センチメートルを超えることを初めて見いだしました。さらに、その高いプロトン伝導性は４００度において２００時間維持され、４００度、９８パーセントという高濃度の二酸化炭素雰囲気下においても２４０時間以上安定であることが実証されました。
本電解質を用いた固体酸化物型燃料電池では、中温動作により高価な白金や耐熱材料が不必要となるため、燃料電池の大幅コストダウンが期待されます。
本研究成果は、２０２０年５月２８日（日本時間）にＷｉｌｅｙ－ＶＣＨ社が発行する科学誌「Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」のオンライン版で公開される予定です。
本研究は、ＪＳＴ 戦略的創造研究推進事業 ＣＲＥＳＴ（ＪＰＭＪＣＲ１８Ｊ３）の支援を受けました。
＜プレスリリース資料＞
- 本文 ＰＤＦ（２７７ＫＢ）
＜論文タイトル＞
- “Fast and stable proton conduction in heavily scandium-doped polycrystalline barium zirconate at intermediate temperatures”
- ＤＯＩ：10.1002/aenm.202000213
＜お問い合わせ先＞
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＜研究に関すること＞
山崎 仁丈（ヤマザキ ヨシヒロ）
九州大学 稲盛フロンティア研究センター／九州大学 大学院工学府 材料物性工学専攻／九州大学 エネルギー研究教育機構（Ｑ－ＰＩＴ） 教授
〒819-0395 福岡県福岡市西区元岡７４４ 稲盛財団記念館４０６号室
E-mail：yamazaki
ifrc.kyushu-u.ac.jp奥山 勇治（オクヤマ ユウジ）
宮崎大学 工学教育研究部 環境ロボティクス学科 准教授
〒889-2192 宮崎県宮崎市学園木花台西１－１ 工学部Ａ棟３１０
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＜ＪＳＴ事業に関すること＞
嶋林 ゆう子（シマバヤシ ユウコ）
科学技術振興機構 戦略研究推進部 グリーンイノベーション・グループ
〒102-0076 東京都千代田区五番町７ Ｋ’ｓ五番町
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