4研究成果／次世代エネルギーデバイス

R-28

2022

ペロブスカイト型酸化物におけるプロトン溶解エネルギー解析

アピールポイント

化合物のプロトン溶解性の理論的予測
【技術シーズ：第一原理計算／機械学習／点欠陥解析】

課題

・プロトン伝導性セラミック燃料電池（PCFC）の実用化には、高プロトン伝導性を有する新しい固体電解質材料が必要不可欠

解決手段

・プロトン導電率はプロトン濃度に依存することに着目

・第一原理計算によりプロトン溶解エネルギーのデータベース作成

・プロトン溶解エネルギーを決定する材料学的支配因子を解析

成果・新規性

・第一原理計算による探索によりBaZrO₃よりもプロトン溶解エネルギーが小さいBaHfO₃、KTaO₃を候補材料として示唆

・化合物毎のプロトン溶解エネルギーを予測する重要記述子はトレランスファクター、Bサイトカチオンの原子密度、Bサイトの電気陰性度

・実験方法：第一原理計算（VASPコード）、ランダムフォレスト回帰分析

・計算対象：実験報告のあるペロブスカイト酸化物（27種、181プロトンサイト）

期待される市場・応用

・新規プロトン伝導体材料開発

謝　辞：本研究は、JST、CREST、JPMJCR18J3の支援を受けて実施されたものである。