東京工業大学 理学院 化学系の齊藤馨大学院生、梅田健成大学院生、藤井孝太郎助教、八島正知教授らの研究グループは、従来とは全く異なる新しい材料設計戦略により、中低温域（50〜500℃）で世界最高のプロトン（H+、水素イオン）伝導度を示す新物質BaSc0.8W0.2O2.8を発見した。
さらに、高エネルギー加速器研究機構（KEK）物質構造科学研究所の森一広教授と共同で測定した中性子回折データを用いた結晶構造解析と理論計算から、新物質の高プロトン伝導度の要因を明らかにした。
現在実用化されている固体酸化物形燃料電池（SOFC）は動作温度が高いため、中低温で高いプロトン伝導度を示す材料を用いたプロトンセラミック燃料電池（PCFC）の開発が期待されている。
プロトン伝導体のプロトン伝導度は、プロトン濃度とプロトン拡散係数の積に比例するが、従来の設計戦略であるアクセプタードーピングでは、プロトン濃度とプロトン拡散係数が低くなるという課題があった。
一方、八島教授らの研究グループは最近、本質的な酸素空孔を持つ酸化物BaScO2.5へのMo6+ドナードーピングにより、中低温で世界最高のプロトン伝導度を持つBaSc0.8Mo0.2O2.8を発見した。
しかしこの材料は、水の取り込み率が100%ではなく、伝導度をさらに向上させる余地があった。
同研究では、同じBaScO2.5にMo6+よりサイズが大きいW6+ドナーをドーピングすることで、中低温で高プロトン伝導を示す新物質BaSc0.8W0.2O2.8を発見した。
さらに、中性子回折データを用いた結晶構造解析と第一原理分子動力学シミュレーションにより、この物質の高いプロトン伝導度の要因は、（1）大量の酸素空孔と完全水和による高いプロトン濃度、（2）プロトントラッピングの減少による低い活性化エネルギーが原因の高い拡散係数にあることを明らかにした。
さらに、高エネルギー加速器研究機構（KEK）物質構造科学研究所の森一広教授と共同で測定した中性子回折データを用いた結晶構造解析と理論計算から、新物質の高プロトン伝導度の要因を明らかにした。
現在実用化されている固体酸化物形燃料電池（SOFC）は動作温度が高いため、中低温で高いプロトン伝導度を示す材料を用いたプロトンセラミック燃料電池（PCFC）の開発が期待されている。
プロトン伝導体のプロトン伝導度は、プロトン濃度とプロトン拡散係数の積に比例するが、従来の設計戦略であるアクセプタードーピングでは、プロトン濃度とプロトン拡散係数が低くなるという課題があった。
一方、八島教授らの研究グループは最近、本質的な酸素空孔を持つ酸化物BaScO2.5へのMo6+ドナードーピングにより、中低温で世界最高のプロトン伝導度を持つBaSc0.8Mo0.2O2.8を発見した。
しかしこの材料は、水の取り込み率が100%ではなく、伝導度をさらに向上させる余地があった。
同研究では、同じBaScO2.5にMo6+よりサイズが大きいW6+ドナーをドーピングすることで、中低温で高プロトン伝導を示す新物質BaSc0.8W0.2O2.8を発見した。
さらに、中性子回折データを用いた結晶構造解析と第一原理分子動力学シミュレーションにより、この物質の高いプロトン伝導度の要因は、（1）大量の酸素空孔と完全水和による高いプロトン濃度、（2）プロトントラッピングの減少による低い活性化エネルギーが原因の高い拡散係数にあることを明らかにした。
【要点】①中低温で世界最高のプロトン伝導度を示す新物質BaSc0.8W0.2O2.8を発見②高いプロトン伝導度の要因をプロトン濃度と拡散係数の観点から解明③中低温で高性能なプロトンセラミック燃料電池（PCFC）などの開発に期待＜高エネルギー加速器研究機構（KEK）＞
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