九州大學,岐阜大學,宮崎大學,科學技術振興機構(JST)

令和3年8月4日

九州大學
岐阜大學
宮崎大學
科學技術振興機構(JST)

AIモデルの開発により、たった1回の実験で新規プロトン伝導性電解質を発見

~中溫動作燃料電池に用いる電解質材料の開発加速化に期待~

九州大學 エネルギー研究教育機構(Q-PIT)、稲盛フロンティア研究センターおよび大學院 工學府材料物性工學専攻の山崎 仁丈 教授は、九州大學 稲盛フロンティア研究センターの兵頭 潤次 特任助教、九州大學 大學院工學府材料物性工學専攻 博士後期課程の辻川 皓太 氏、岐阜大學 工學部および理化學研究所の志賀 元紀 準教授、宮崎大學 工學教育研究部の奧山 勇治 教授らと共同で、400度程度で動作する固體酸化物形燃料電池(SOFC)に必要なプロトン(H)伝導性電解質を探索する人工知能(AI)モデルを開発し、たった1回の実験で新規プロトン伝導性電解質を発見しました。これは、実験とデータ科學の融合により得られた研究成果です。開発したモデルを活用することで、プロトン伝導性電解質や中溫動作固體酸化物形燃料電池の開発が大幅に加速されることが期待されます。

金屬酸化物にプロトン伝導性を発現させるためには、構成元素の一部をアクセプター元素で置換し、酸素欠損欠陥δを生成、プロトン導入反応を誘起する必要がありますが、新規材料においてどのような元素を組み合わせればプロトン伝導が発現するのか分かっていません。材料を構成する元素の組み合わせは無限にあるため、新規プロトン伝導性電解質の開発は、従來、開発者の経験と勘に基づいて行われていました。

本研究グループは、アクセプター置換したペロブスカイト酸化物(ABB’O3-δ)を対象とし、これまでに見いだされたプロトン伝導性材料における構成元素の特徴やプロトン導入の物理化學的知見をAIモデルに學習させ、材料のプロトン濃度の溫度依存性を予測させることで、未知材料SrSn0.8Sc0.23-δがプロトン伝導性電解質であることをたった1回の実験で発見しました。

本研究成果は、日本時間2021年8月4日(水)に米國化學會の國際學術誌「ACS Energy Letters」のオンライン速報版で公開されます。

本研究は、JST 戦略的創造研究推進事業 CREST(JPMJCR18J3)、科學研究費補助金(JP15H02287、JP18H01694、JP16H02866、JP20H05884)、JST 戦略的創造研究推進事業 さきがけ(JPMJPR16N6)の支援を受けました。

<プレスリリース資料>

<論文タイトル>

“Accelerated discovery of proton-conducting perovskite oxide by capturing physicochemical fundamentals of hydration”
DOI:10.1021/acsenergylett.1c01239

<お問い合わせ先>

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