共同発表：ヒドリドイオン“Ｈ－”伝導体の発見～水素を利用した革新的エネルギーデバイスの開発の可能性～
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20160318-2/index.html


ポイント
水素の陰イオンであるヒドリド（Ｈ－）がイオン伝導する新物質を開発した。
ヒドリドイオン伝導体を固体電解質に用いた全固体電池を作製し、機能することを実証した。
高い電池電位が期待できるヒドリドのイオン伝導を利用することで、既存の蓄電池や燃料電池などの延長線上にない全く新しい作動原理を持つエネルギー貯蔵・変換デバイスを開発できる可能性を示した。


分子科学研究所の小林 玄器　特任准教授と、東京工業大学大学院の菅野 了次　教授、京都大学大学院の田中 功　教授、高エネルギー加速器研究機構の米村 雅雄　特別准教授らの研究チームは、水素の陰イオンであるヒドリド（Ｈ－）伝導性の固体電解質Ｌａ２－ｘ－ｙＳｒｘ＋ｙＬｉＨ１－ｘ＋ｙＯ３－ｙ（以下ＬＳＬＨＯ）を開発しました。

イオン伝導体注１）は、二次電池や燃料電池の基幹材料として電極や電解質に用いられ、プロトン（Ｈ＋）やリチウム（Ｌｉ＋）を伝導する物質が実用材料として開発されています。
ヒドリド（Ｈ－）は、イオン伝導に適したイオン半径と、卑な酸化還元電位注２）を持つことから、Ｈ－を電荷担体注３）とするイオン伝導体を蓄電・発電反応に利用することができれば、高電位・高容量のエネルギーデバイスを実現できる可能性があります。
しかし、化学的に安定であり、かつＨ－のみがイオン伝導する物質はこれまでに発見されておらず、Ｈ－をエネルギーデバイスに応用する試みはありませんでした。

本研究チームは、純粋なＨ－伝導体であるＬＳＬＨＯを開発することに成功しました。
Ｈ－が酸化物イオン（Ｏ２－）と共存する副格子注４）を持つ酸水素化物注５）と呼ばれる物質系に着目し、構成元素にＨ－より電子供与性の強いリチウム（Ｌｉ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ランタン（Ｌａ）を採用して、Ｈ－からの電子供与を抑制することで固体電解質として利用できる初めてのＨ－伝導体の発見に至りました。

さらに、開発したＬＳＬＨＯを用いて、Ｈ－を電荷担体とする全固体型の電気化学エネルギーデバイスが作動することを初めて見いだし、Ｈ－電気化学デバイスの作動原理を実証しました。

この研究成果は、ヒドリドのイオン伝導を利用した電気化学デバイスの可能性を初めて示したものであり、水素のエネルギー利用に新たな可能性をもたらすとともに、既存の蓄電・発電デバイスの延長線上にない新しいエネルギーデバイスの開発に道を拓くものと期待されます。

本研究は、ＪＳＴ 戦略的創造研究推進事業（さきがけ）、日本学術振興会 科学研究費助成事業（新学術領域研究）の助成を受けて行われました。

本研究成果は、２０１６年３月１８日（米国東部時間）に米国科学振興協会（ＡＡＡＳ）発行の科学誌「Ｓｃｉｅｎｃｅ」に掲載されます。

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