栗田研究室

研究内容

平成27年度 栗田研究室テーマ概要

プロトン伝導性セラミックに関する研究

ある種の構造のセラミックスは、水素を正イオン(プロトン)としてその内部に取り込み、取り込まれたプロトンは高速でその固体内を移動することができる。このプロトンはイオン状態であるのでその動きを電気的に制御することが可能である。このようなセラミックスは次世代の水素エネルギーシステムで広汎な応用が期待されている新しい材料である。最近、我々の研究室では今までのものとは異なる構造のプロトン導電性セラミックスを開発した。この材料について、プロトンの移動メカニズムや水素導入の熱力学的研究を行なう。また、これらの結果をもとにさらに高性能なセラミックスの探索を行なう。

プロトン伝導性セラミックの応用に関する研究

上に述べたセラミックスを電解質として電池を構成すると、燃料電池や溶融金属中の水素溶解量を連続的にモニタするセンサを作ることができる。また、電気分解で水素を出し入れすることにより金属材料などの水素分析装置や水素透過量測定装置なども作ることができる。さらに、このセラミックスに電子伝導も付与することができれば、水素だけを選択的に透過する膜を作ることができ、水素製造に応用することができる。これらの機器や水素透過膜の開発研究を行なう。

金属-ガス系に関する研究

ガス性の元素(水素や酸素)は、材料内を比較的自由に出入りする。その為、材料特性に対する影響が大きく、特に水素ガスは材料を著しく劣化させるので、材料を溶製、成形する時から水素等の制御が重要な課題となる。本研究は上で述べた新しいセンサや分析技術を用いて、液体金属への水素溶解機構、金属-ガス系の熱力学、材料内の水素移動のメカニズム等の基礎的な研究およびその応用として水素や酸素ガス等の脱ガスプロセス、さらに意図的にガスを大量に溶解させた多孔性金属の製造プロセスや水素製造用溶融金属等についての研究を行なう。

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