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燃料電池材料開発と中性子散乱

机译：燃料电池材料开发和中子散射

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摘要

エネルギー問題の解決策として最も期待されているのが電池技術であろう。特にSOFC（固体酸化物型燃料電池：S ol id Ox id e Fu el Cel l）は最も効率が良いことから定置型分散電源として期待されている。SOFCの性能で最も重要であるのがO~(2-)やH+等軽元素ィオンの動きである。イオンの動きは導電率、起電力、インピーダンスなど数多く評価されてきた。しかし、軽元素のィオン挙動を精密な構造解析によって直接観察することが殆ど行われていない。何故なら構造解析で一般的に用いられているX線では軽元素は観測することが困難であり、軽元素でも散乱能を有する中性子散舌Lのような方法が必要となるからである。しかし、中性子散乱は身近なものではなかった。今まで測定できる場所が国内ではJAEA（日本原子力研究開発機構：J ap an Atomic Ene rgy Ag en cy)、JRR( Jap an Re se a r ch Re a c t or ) - 3のみで、産業利用できるようなプログラムも用意されていなかった。近年、トライアルユース（中性子利用技術移転推進プログラム）やJAEA施設共用プログラムによって扉が開かれつつあるが、産業利用は数えるほどであった。しかし2 0 0 8 年J - PARC (JapanProton Accelerato r ResearchComplex）が立ち上がり、茨城県は産業利用を中心としたTOF(Time of Flight )型粉末回折計iMATER IA-導入した。現状1 回に1 2 時間以上かけて測定しているところを最終的には約10分で測定できる状況となり、研究者が容易に中性子回折を用い、軽元素を議論できる日も近い。しかし、これまで国内で中性子回折についての応用はおろか、基本的な情報を得ることは困難であった。基本的な部分は教科書に任せるとして、本稿ではSOFC用金属酸化物材料を中心に、中性子散乱でどのようなことがわかるか説明し、中性子散乱が材料開発促進への足がかりになれば幸いである。
机译：电池技术可能是解决能源问题的最有前途的解决方案。尤其是，SOFC（固体氧化物燃料电池：固体氧化物燃料电池）由于是最有效的，因此有望作为固定式分布式电源。 SOFC的最重要性能是轻元素（例如O〜（2-）和H +）的运动。离子的运动已通过多种方式进行了评估，例如电导率，电动势和阻抗。然而，通过精确的结构分析很少直接观察到轻元素的离子行为。这是因为难以通过结构分析中通常使用的X射线观察轻元素，因此需要即使对于轻元素也具有散射能力的中子散射L等方法。但是，中子散射并不熟悉。到目前为止，在日本只能测量的地方是JAEA（日本原子能机构）和JRR（Jap a Research React或）-3，它们是可以在工业上使用的程序。还没准备好。近年来，通过试用（中子利用技术转让促进计划）和JAEA设施共享计划已经打开了大门，但是工业用途已经很多。然而，2008年，J --PARC（日本质子加速研究中心）成立，茨城县推出了TOF（飞行时间）型粉末衍射仪iMATER IA-主要用于工业用途。目前，一次测量需要花费12多个小时，但最终可以在10分钟左右完成测量，而研究人员可以使用中子衍射轻松讨论光元素的日子已经接近一天了。但是，到目前为止，很难获得基本信息，更不用说将其应用于日本的中子衍射。我将把基本内容留给教科书，但是在本文中，我将解释中子散射可以理解的内容，重点是SOFC的金属氧化物材料，我希望中子散射将成为促进材料发展的垫脚石。 ..

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