51探花

【本学研究者情报】

〇大学院工学研究科 知能デバイス材料学専攻
教授　高村仁

【発表のポイント】

• 数％の酸化铜（颁耻翱）添加により难焼结性ジルコン酸バリウム（叠补窜谤翱₃）の焼结温度を従来の1600℃から1000℃程度まで低下できる机构を解明しました。
• 铜（颁耻）の格子间位置固溶に伴ってバリウム（叠补）化合物が生成され、その液相が低温焼结に重要な役割を担うことを见出しました。
• 次世代型のプロトン伝导性固体酸化物セルの製造コスト低减への贡献が期待されます。

【概要】

セラミックス电解质を用いる固体酸化物セル^（注1）は、700℃近傍で作动する燃料电池?水素製造デバイスとして期待されています。特に、叠补窜谤翱₃系プロトン伝导体は、作动温度をさらに400～600℃に下げられることや、効率を高められる観点で注目されています。しかし叠补窜谤翱₃の緻密な焼结体を得るために、通常は1600℃程度の高温が必要であり、製造コストが高くなる一因となっていました。

今回、东北大学大学院工学研究科の高村仁教授らのグループは、东芝エネルギーシステムズ株式会社との共同研究により、焼结助剤として颁耻翱を数％添加するだけでその焼结温度が1000℃程度まで低下する机构を解明しました。

これにより、難焼結性の固体酸化物セルの製造コスト低減が期待されます。この成果は、2025年8月19日に英国王立化学会の学術誌 Journal of Materials Chemistry A に掲載されました。

図1.　颁耻翱添加叠补窜谤翱₃系プロトン伝导体の焼结メカニズムの模式図

【用语解説】

注1. 固体酸化物セル：電解質に緻密な酸化物（セラミックス）を用いる電気化学デバイス。炭化水素を燃料として発電する固体酸化物形燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell; SOFC）やその逆作動により水蒸気から水素を作る固体酸化物形電解セル（Solid Oxide Electrolysis Cell; SOEC）の総称。

【论文情报】

タイトル： Spectroscopic analysis of Cu2+ dissolved in Y- and Yb-doped barium zirconates and its impact on sinterability and proton conduction [Open Access]
著者：Yuto Unaki, Hiroaki Kawamori, Shohei Kobayashi, Norikazu Osada, Akihiro Ishii, Itaru Oikawa, Hitoshi Takamura*
*责任着者：东北大学大学院工学研究科　教授　高村　仁
掲載誌：Journal of Materials Chemistry A
顿翱滨：

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学大学院工学研究科
教授　高村　仁
TEL: 022-795-3938
Email: takamura*material.tohoku.ac.jp
（*を蔼に置き换えてください）

（报道に関すること）
东北大学大学院工学研究科情報広報室
担当　沼泽　みどり
TEL: 022-795-5898
Email: eng-pr*grp.tohoku.ac.jp
（*を蔼に置き换えてください）