理化学研究所、分子科学研究所
高エネルギー加速器研究機構
ファインセラミックスセンター
J-PARCセンター
概要
理化学研究所（理研）開拓研究本部小林固体化学研究室の小林玄器主任研究員（分子科学研究所教授（研究当時兼務））、高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所の齊藤高志特別准教授、ファインセラミックスセンターの桑原彰秀主席研究員らの共同研究グループは、負の電荷を持つ水素“ヒドリドイオン（H–）”が、固体内を拡散するイオン導電体（H–導電体）の研究から、室温で固体電解質として作動する新材料の開発に成功しました。本成果は、強い還元力を持つH–を活用した、新しい作動原理の蓄電池、燃料電池、電解セルなどの電気化学デバイス開発に貢献することが期待されます。
蛍石型構造の水素化ランタンLaH3-δを母物質としたH–導電体では、室温で高いイオン導電率が報告されています。今回、共同研究グループは、同物質のランタン（La）の一部を電気陰性度の低いストロンチウム（Sr）に置換したH–導電体Sr-LaH3-δを合成しました。それを固体電解質に用いた全固体型の電気化学セルを構築し、室温で定電流放電試験を実施した結果、電極に用いたチタン（Ti）を二水素化チタン（TiH2）まで完全に水素化させることができました。注目すべきは、その電気化学反応のファラデー効率がほぼ100％に達した点です。これはH–導電現象を用いたデバイス開発で初めてのことであり、今後の応用研究の可能性を広げる成果といえます。
本研究は、科学雑誌『Advanced Energy Materials』オンライン版（9月24日付）に掲載されました。
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