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論文

NH$$_4$$$$^+$$ generation; The Role of NO$$_3$$$$^-$$ in the crevice corrosion repassivation of type 316L stainless steel

青山 高士; 菅原 優*; 武藤 泉*; 原 信義*

Journal of the Electrochemical Society, 166(10), p.C250 - C260, 2019/01

 被引用回数:2 パーセンタイル:13.91(Electrochemistry)

その場観察機能を備えたすき間腐食試験用フローセル中でSO$$_4$$$$^{2-}$$を含む1MNaCl溶液と、NO$$_3$$$$^-$$を含む1MNaCl溶液を用いてすき間腐食試験を行った。そして、すき間腐食の進展挙動の観察とすき間内溶液分析によって、NO$$_3$$$$^-$$のすき間腐食抑制機構を解析した。その結果NO$$_3$$$$^-$$によるすき間腐食の再不働態化は、すき間開口部での腐食の成長が停止した後に、すき間内部に向かって成長する腐食が停止する二段階の現象であり、前者はNO$$_3$$$$^-$$による活性溶解の軽減効果、後者はNH$$_4$$$$^+$$生成に伴うpH増加によるものであることが明らかとなった。

論文

NiO/Nb$$_{2}$$O$$_{5}$$/C hydrazine electrooxidation catalysts for anion exchange membrane fuel cells

坂本 友和*; 増田 晃之*; 吉本 光児*; 岸 浩史*; 山口 進*; 松村 大樹; 田村 和久; 堀 彰宏*; 堀内 洋輔*; Serov, A.*; et al.

Journal of the Electrochemical Society, 164(4), p.F229 - F234, 2017/01

 被引用回数:11 パーセンタイル:52.44(Electrochemistry)

NiO/ Nb$$_{2}$$O$$_{5}$$/C (8:1), (4:1), (2:1), NiO/C, and Ni/C catalysts for hydrazine electrooxidation were synthesized by an evaporation drying method followed by thermal annealing. Prepared catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), high-angle annular dark field scanning transmission electron microscopy (HAADF-STEM), energy dispersive X-ray spectrometry (EDS), and X-ray absorption fine structure (XAFS). The highest catalytic activity in mentioned above reactionwas found for Ni/C, followed by: NiO/Nb$$_{2}$$O$$_{5}$$/C (8:1), NiO/Nb$$_{2}$$O$$_{5}$$/C (4:1). NiO/Nb$$_{2}$$O$$_{5}$$/C (2:1) whiles NiO/C has almost no activity for hydrazine oxidation. It was explained by oxygen defect of NiO in NiO/ Nb$$_{2}$$O$$_{5}$$/C from XAFS analysis. The selectivity hydrazine electrooxidation as measured by ammonia production resulted in observation that metallic Ni surface facilitates N-N bond breaking of hydrazine, which was confirmed by density functional theory (DFT) calculations.

論文

Mechanism study of hydrazine electrooxidation reaction on nickel oxide surface in alkaline electrolyte by in situ XAFS

坂本 友和*; 岸 浩史*; 山口 進*; 松村 大樹; 田村 和久; 堀 彰宏*; 堀内 洋輔*; Serov, A.*; Artyushkova, K.*; Atanassov, P.*; et al.

Journal of the Electrochemical Society, 163(10), p.H951 - H957, 2016/08

 被引用回数:21 パーセンタイル:75.3(Electrochemistry)

The catalytic process takes place on nickel oxide surface of a Ni oxide nano-particle decorated carbon support (NiO/C). In-situ X-ray absorption fine structure (XAFS) spectroscopy was used to investigate the reaction mechanism for hydrazine electrooxidation on NiO surface. The spectra of X-ray absorption near-edge structure (XANES) of Ni K-edge indicated that adsorption of OH$$^{-}$$ on Ni site during the hydrazine electrooxidation reaction. Density functional theory (DFT) calculations were used to elucidate and suggest the mechanism of the electrooxidation and specifically propose the localization of electron density from OH$$^{-}$$ to 3d orbital of Ni in NiO. It is found that the accessibility of Ni atomic sites in NiO structure is critical for hydrazine electrooxidation. Based on this study, we propose a possible reaction mechanism for selective hydrazine electrooxidation to water and nitrogen taking place on NiO surface as it is applicable to direct hydrazine alkaline membrane fuel cells.

論文

Interfacial analysis of surface-coated LiMn$$_{2}$$O$$_{4}$$ epitaxial thin film electrode for lithium batteries

鈴木 耕太*; 平山 雅章*; Kim, K.-S.*; 田港 聡*; 田村 和久; Son, J.-Y.*; 水木 純一郎; 菅野 了次*

Journal of the Electrochemical Society, 162(13), p.A7083 - A7090, 2015/08

 被引用回数:8 パーセンタイル:33.81(Electrochemistry)

LiMn$$_{2}$$O$$_{4}$$電極に関して表面コーティングの効果を調べた。SrTiO$$_{3}$$(111)基板上に作成した30nm厚のLiMn$$_{2}$$O$$_{4}$$薄膜電極上に3nmのLi$$_{3}$$PO$$_{4}$$をコーティングして電極を作成した。このようにして作成した電極上では、電気化学反応の可逆性が向上することがわかった。これは電極表面がコーティングされていることで、電気化学反応の反応場である界面が安定化されていることを示している。電気化学反応過程における表面構造は、コートしていない場合と比較して変化が少ないことも確認できた。

論文

Imidazolium cation based anion-conducting electrolyte membranes prepared by radiation induced grafting for direct hydrazine hydrate fuel cells

吉村 公男; 越川 博; 八巻 徹也; 猪谷 秀幸*; 山本 和矢*; 山口 進*; 田中 裕久*; 前川 康成

Journal of the Electrochemical Society, 161(9), p.F889 - F893, 2014/06

 被引用回数:20 パーセンタイル:66.26(Electrochemistry)

イミダゾリウムカチオンを有するグラフト型アニオン伝導電解質膜を、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)膜に${it N}$-ビニルイミダゾールとスチレンを放射線グラフト重合により共重合する過程と、それに続く${it N}$-プロピル化およびイオン交換反応により作製した。得られたアニオン膜は、イオン交換容量は1.20mmol/g、導電率は28mS/cmであった。80$$^{circ}$$Cの1M KOH中での耐アルカリ性を評価した結果、浸漬250時間後でも10mS/cm以上の導電率が維持され、高い耐アルカリ性を有することがわかった。本研究のアニオン膜を用いて作製した水加ヒドラジン燃料電池において最高出力75mW/cm$$^{2}$$を確認した。

論文

Surface oxide layers on 316L stainless steel formed in 561 K pure water at different potentials

相馬 康孝; 加藤 千明; 山本 正弘

Journal of the Electrochemical Society, 159(8), p.C334 - C340, 2012/07

 被引用回数:7 パーセンタイル:28.74(Electrochemistry)

561K純水中で溶存酸素濃度を変化させることで異なる電位でステンレス鋼上に表面酸化皮膜を形成し、皮膜構造及び組成の電位依存性を、熱力学的に求めた複合酸化物を含む金属酸化物の溶解度から分析した。形成した酸化皮膜の断面構造を集束イオンビームで採取し、走査型透過電子顕微鏡、及びエネルギー分散型X線分光分析で観察した結果、今回調べた電位領域では表面に複合酸化物からなる2層構造の酸化膜が生成した。熱力学計算との対応を調べたところ、低い電位領域では熱力学的に最も溶解度の小さい酸化物が内層として形成し、それ以外の酸化物は溶解度の小さい順に外層に析出が起きることがわかった。一方、高い電位領域では金属中のCr成分が優先的に溶解することで、Cr濃度の低い内層酸化膜が形成することがわかった。

論文

Electrochemical characteristics of layered Li$$_{1.95}$$Mn$$_{0.9}$$Co$$_{0.15}$$O$$_{3}$$ (${it C}$2/${it m}$) as a lithium-battery cathode

小澤 清*; 中尾 靖宏*; 茂筑 高士*; Cheng, Z.*; Wang, L.*; 岩井 秀夫*; 土屋 佳則*; 藤井 宏樹*; 井川 直樹

Journal of the Electrochemical Society, 159(3), p.A300 - A304, 2012/01

 被引用回数:13 パーセンタイル:49.71(Electrochemistry)

リチウムイオン2次電池正極材Li$$_{1.95}$$Mn$$_{0.9}$$Co$$_{0.15}$$O$$_{3}$$を共沈法によって作製し、その電気化学的特性を解析した。中性子回折実験及びRietveld解析によって求めた本材料の結晶構造は、空間群${it C}$2/${it m}$のLi$$_{2}$$MnO$$_{3}$$型と同定できた。本材料の充放電サイクル特性は、電流密度が30mAhg$$^{-1}$$の場合は、2.0-4.8Vの電圧域で最初からの11サイクルまでに放電能が46.3から196.5mAhg$$^{-1}$$へと増加し、その後23から58サイクルでは175.5mAhg$$^{-1}$$を保持していた。サイクリックボルタモグラム及びX線光電子分光実験の結果から、本材料では最初の10サイクル程度でMnの還元反応が活性化されていることが明らかとなった。

論文

Cross-linker effect in ETFE-based radiation-grafted proton-conducting membranes, 2; Extended fuel cell operation and degradation analysis

Ben youcef, H.*; Gubler, L.*; 八巻 徹也; 澤田 真一; Alkan G$"u$rsel, S.*; Wokaun, A.*; Scherer, G. G.*

Journal of the Electrochemical Society, 156(4), p.B532 - B539, 2009/02

 被引用回数:16 パーセンタイル:52.08(Electrochemistry)

本研究では、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)基材の放射線グラフトプロトン伝導膜における化学安定性に対し架橋剤量の効果を検討した。過酸化水素水溶液を用いた加速試験では、(1)架橋剤の導入により安定性が向上するが、過剰な導入は化学的,機械的特性が低下させること,(2)ETFE基材のプロトン伝導膜はテトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)基材の場合よりも安定性に優れていること、の2点が明らかになった。グラフト率を25%に制御して作製したプロトン伝導膜を用い2180時間に渡るH$$_{2}$$/O$$_{2}$$燃料電池の作動試験を80$$^{circ}$$Cで行ったところ、水素透過量の増加に伴いセル電圧が平均で13$$mu$$V/h(電流密度500mA/cm$$^{2}$$)の速度で劣化した。作動運転後に、膜のモルフォロジー変化を解析した結果、O$$_{2}$$導入口付近などにおいて局所的に大きな劣化分解が確認された。

論文

Characterization of electrode/electrolyte interface with X-ray reflectometry and epitaxial-film LiMn$$_{2}$$O$$_{4}$$ electrode

平山 雅章*; 園山 範之*; 伊藤 真純*; 箕浦 真知子*; 森 大輔*; 山田 淳夫*; 田村 和久; 水木 純一郎; 菅野 了次*

Journal of the Electrochemical Society, 154(11), p.A1065 - A1072, 2007/00

 被引用回数:80 パーセンタイル:94.59(Electrochemistry)

面方位を制御してSrTiO$$_{3}$$上に作成したLiMn$$_{2}$$O$$_{4}$$薄膜電極を用い、リチウムイオン電池電極/溶液界面の構造をX線反射率により検討した。ex situでの実験では、電極表面に不純物層が堆積しており、この電極を溶液に浸漬するとこの不純物層は溶解することが明らかになった。その場測定を行った結果、反応性が薄膜の面方位に依存していることが明らかになった。

論文

Electrochemical behavior and some thermodynamic properties of UCl$$_4$$ and UCl$$_3$$ dissolved in a LiCl-KCl eutectic melt

Kuznetsov, S. A.*; 林 博和; 湊 和生; Gaune-Escard, M.*

Journal of the Electrochemical Society, 152(4), p.C203 - C212, 2005/04

 被引用回数:87 パーセンタイル:93.34(Electrochemistry)

LiCl-KCl共晶溶融塩中のウランの電気化学的挙動を測定した。ボルタンメトリ等の結果からU(IV)/U(III)及びU(III)/Uの酸化還元電位を求め、LiCl-KCl共晶溶融塩中のUCl$$_4$$及びUCl$$_3$$の熱力学的性質を導出した。また、ボルタンメトリ,クロノポテンシオメトリ,クロノアンペロメトリ測定等の結果からU(IV)及びU(III)イオンの拡散係数を導出した。さらに、U(IV)イオンを含んだLiCl-KCl共晶溶融塩中に酸化物イオンを加えた場合の電気化学的挙動についての知見を得た。

論文

Coverage of the Cd underpotential deposited layer formed on an Au(111) substrate; Effect of the electrolytic condition

河村 博行; 高橋 正光; 水木 純一郎

Journal of the Electrochemical Society, 149(11), p.C586 - C591, 2002/11

 被引用回数:14 パーセンタイル:46.22(Electrochemistry)

硫酸系電解液中でアンダーポテンシャル析出によりAu(111)基板上に形成されたCd層の面間構造をspecular X-ray reflectivity測定により調べた。1mM CdSO$$_{4}$$+10mM H$$_{2}$$SO$$_{4}$$、及び1mM CdSO$$_{4}$$+100mM H$$_{2}$$SO$$_{4}$$溶液中で1st UPD,2nd UPD電位にて形成されるCd UPD層に対して測定を行った。いずれの場合も、再配列構造に類似したAu(111)表面にCd原子層が位置し、さらにそのCd原子層の上に硫酸アニオン層が位置していることが明らかになった。従来の報告例とは異なり、Cd UPD層の被覆率はUPD電位には依らず、H$$_{2}$$SO$$_{4}$$濃度に依存している。Cd原子の被覆率は、H$$_{2}$$SO$$_{4}$$濃度が10mMから100mMに増加すると、0.5MLから0.6MLに増加している。また、硫酸アニオンの被覆率はCd原子の被覆率の約半分となっている。

論文

Evidence for the diffusion of Au atoms into the Te UPD layer formed on a Au(111) substrate

河村 博行; 高橋 正光; 北條 伸彦*; 三宅 正男*; 邑瀬 邦明*; 田村 和久*; 魚崎 浩平*; 粟倉 泰弘*; 水木 純一郎; 松原 英一郎*

Journal of the Electrochemical Society, 149(2), p.C83 - C88, 2002/02

 被引用回数:6 パーセンタイル:22.56(Electrochemistry)

電解液中でアンダーポテンシャル析出(UPD)によりAu(111)基板上に形成されたTe層の構造をin-situ表面X線回折法で調べた。UPD電位を4$$sim$$59時間にわたって保持した状態で試料に対して一連の測定を行った。その結果、Te UPD層は不安定であることが明らかになった。最表面層はUPDによるTe原子とAu(111)基板から拡散してきたAu原子で構成されていることがわかった。また、時間が経過すると、Te UPD層は従来報告されていた$$sqrt{3}$$$$times$$$$sqrt{3}$$ R30$$^{circ}$$の周期性を持たないことがわかった。Te UPD層に対するストリッピングボルタンメトリーを行うと、時間とともにTeとAuとの相互作用が増加することが示され、最表面層がTeとAuの混合層であることを裏付けている。

論文

X-ray absorption studies of anodized monocrystalline 3C-SiC

門口 拓生*; 藤岡 洋*; 浦上 武*; 小野 寛太*; 馬場 祐治; 尾嶋 正治*

Journal of the Electrochemical Society, 147(2), p.741 - 743, 2000/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:15.14(Electrochemistry)

シリコンよりバンドギャップが大きく、次世代の青色発光半導体として注目されている炭化ケイ素単結晶について、陽極処理前後の電子構造変化をSi K-吸収端のX線吸収スペクトルにより調べた。広域X線吸収端微細構造(EXAFS)の測定結果からは、陽極処理前後で結合距離や配位数といった局所的な構造に変化は認められなかった。一方、X線吸収端微細構造(XANES)を詳細に調べたところ、陽極処理することによりSiCの伝導帯の底部が高エネルギー側にシフトすることが明らかとなった。

論文

Thermodynamics of neptunium in LiCl-KCl eutectic/liquid bismuth systems

坂村 義治*; 白井 理; 岩井 孝; 鈴木 康文

Journal of the Electrochemical Society, 147(2), p.642 - 649, 2000/02

 被引用回数:17 パーセンタイル:57.25(Electrochemistry)

使用済燃料の乾式再処理における基礎知見として、400~500$$^{circ}$$CにおけるLiCl-KCl共晶塩/液体ビスマス系でのネプツニウムの熱力学的特性を調べた。LiCl-KCl系でのネプツニウムの標準酸化還元電位は、E$$^{0Np/Np(I}$$II$$_{=}$$-2.0667+0.0007892$$times$$T(Ag/AgCl参照電極に対して、T:温度)であった。液体ビスマス上の電位は、ビスマス中のネプツニウムの濃度の関数となるが、これを解析したところ、ビスマスへのネプツニウムの溶解度は、400,450及び500$$^{circ}$$Cでそれぞれ0.34$$pm$$0.02,0.61$$pm$$0.08及び1.06$$pm$$0.09であった。液体ビスマス中のネプツニウムの過剰化学ポテンシャル(自由エネルギー)は、$$Delta$$G$$_{Np}$$(kcal/g・atom)=-32.5($$pm$$0.7)+0.00723$$times$$Tであった。これらの値は、ウランよりむしろプルトニウムに近いものであった。

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