固体イオニクス材料のイオン・電子伝導性の基礎とデバイスへの応用

固体の中をイオンが高速で移動できる“固体イオニクス”材料は、燃料電池や二次電池などのエネルギー変換デバイスを中心に、幅広く応用されている材料です。このセミナーでは、固体イオニクス材料におけるイオン・電子伝導の発現メカニズム、固体イオニクス材料を用いたデバイスの動作原理についての理論的な取扱い方を学びます。また、固体イオニクス材料の各種物性を実験的に適切に評価するための手法、注意すべき事項について、具体例をまじえて説明します。

1. 固体イオニクス材料とは
   1. 固体におけるイオン伝導
   2. 固体におけるイオン伝導と格子欠陥
   3. 固体イオニクス材料の具体例
   4. カチオン伝導体
   5. アニオン伝導体
   6. 固体イオニクス材料の応用例
   7. 固体酸化物形燃料電池
   8. 酸素センサー
   9. 一次・二次電池
2. 固体イオニクス材料の基礎
   1. 固体イオニクス材料の熱力学
   2. 化学ポテンシャル、電気化学ポテンシャル
   3. 酸化物の熱力学
   4. 格子欠陥と酸素不定比性
   5. 固体におけるイオン伝導の理論的取扱い
   6. イオン伝導の駆動力
   7. 拡散方程式、拡散係数
   8. イオン-電子混合伝導体
   9. 固体イオニクスデバイスの熱力学
   10. 固体電解質電池の起電力の考え方
   11. 固体電解質電池におけるポテンシャル分布
   12. 液体電解質電池との類似点・相違点
3. 固体イオニクス材料・デバイスの評価法
   1. 固体イオニクス材料の合成
   2. 適切な材料・デバイス評価のための電気化学セルの作製
   3. 固体イオニクス材料の材料物性評価
   4. 導電率
   5. 部分 (イオン・電子) 導電率、輸率
   6. 固体イオニクスデバイスにおける電極反応の評価
   7. 電気化学測定法
   8. 分光学的手法を用いたその場計測
4. 質疑応答