4研究成果 / 次世代エネルギーデバイス
R-28
2022
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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
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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)
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示唆された候補材料
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溶解エネルギー予測
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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。