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SAKAI Go
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Degree 【 display / non-display 】
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博士（工学） ( 1996.3 九州大学 )
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工学修士 ( 1993.3 九州大学 )
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工学士 ( 1991.3 九州大学 )
Research Areas 【 display / non-display 】
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Nanotechnology/Materials / Functional solid state chemistry
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Nanotechnology/Materials / Inorganic compounds and inorganic materials chemistry
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Manufacturing Technology (Mechanical Engineering, Electrical and Electronic Engineering, Chemical Engineering) / Electron device and electronic equipment
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Nanotechnology/Materials / Inorganic/coordination chemistry
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Nanotechnology/Materials / Nanomaterials
Papers 【 display / non-display 】
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Matsunaga N., Kikuchi K., Tokunaga K., Kohno D., Sakai G.
Bulletin of Materials Science 46 ( 3 ) 2023.9
Authorship：Last author Language：English Publishing type：Research paper (scientific journal) Publisher：Bulletin of Materials Science
The present study was conducted to prepare precursors by rapid hydrolysis method for realizing lower temperature formation of NiFe2O4 under hydrothermal conditions. The precursor, obtained from a lower concentration of NiCl2–FeCl2 mixed solution, was almost amorphous and could be easily converted to NiFe2O4 crystal phase at around 130°C by hydrothermal treatment. On the other hand, when a higher concentration of NiCl2–FeCl2 solution or trivalent iron salt (FeCl3) was used as starting reagents, individual crystal phases such as α-Ni(OH)2, γ-Fe2O3 and α-FeOOH were recognized in precursors owing to the difference in hydrolysis rates between Ni2+ and Fe2+ (or Fe3+). These individual crystal phases involved precursors that could not be converted easily to NiFe2O4 crystal phase, but needed to treat at higher temperatures for forming NiFe2O4 at least 200°C. Thus, the co-existence of individual crystal phases in precursors might prevent the amorphous precursor from forming NiFe2O4 crystal phase. The formation of NiFe2O4 at lower temperatures is considered to be taken place preferentially from amorphous precursors than individual certain crystal phases.
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Optimum dopant of barium zirconate electrolyte for manufacturing of protonic ceramic fuel cells Reviewed
Kuroha T., Niina Y., Shudo M., Sakai G., Matsunaga N., Goto T., Yamauchi K., Mikami Y., Okuyama Y.
Journal of Power Sources 506 2021.9
Language：Japanese Publishing type：Research paper (scientific journal) Publisher：Journal of Power Sources
We examine ceramic tape-casting and anode electrolyte co-firing for large-scale manufacturing of protonic ceramic fuel cells. We confirm the reactivity of Ni, a commonly used anode, with BaZr0.8M0.2O3−δ (BZM20: M = Sc, In, Lu, Yb, Y or Gd). Addition of 0.4 mol% NiO to BZM20 and co-firing at 1778 K, produces BaM2NiO5 for M = Y and Gd. No reaction occurs for M = Sc, In, Lu and Yb. The proton conductivity of all BZM20s decreases by approximately 30% because of NiO doping and dehydration on dissolution NiO. Energy efficiency and power density calculations of the fuel cells based on measured proton and hole conductivities indicate respective decreases of approximately 10% and 75% ecause of the formation of a solid solution of NiO. We fabricate fuel cells by the tape-casting and anode electrolyte co-firing with BZM20 (M = Yb or Y). For M = Y, the cell cannot be fabricated because formation of BaY2NiO5 causes cell cracking. Conversely, when M = Yb, a cell with a maximum output of 0.5 Wcm−2 at 873 K is fabricated. Hence, BZYb20 is a suitable material for tape-casting and anode electrolyte co-firing.
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Kuroha T., Yamauchi K., Mikami Y., Tsuji Y., Niina Y., Shudo M., Sakai G., Matsunaga N., Okuyama Y.
International Journal of Hydrogen Energy 45 ( 4 ) 3123 - 3131 2020.1
Language：Japanese Publishing type：Research paper (scientific journal) Publisher：International Journal of Hydrogen Energy
We investigated the influence of Ni on protonic ceramic fuel cells based on indium-doped barium zirconate. A tubular fuel cell was fabricated and evaluated with BaZr0.8In0.2O3−δ as an electrolyte. The maximum power density was 0.143 W cm−2 and the ohmic resistance of the electrolyte was 0.91 Ω cm2 at 873 K. We used secondary ion mass spectrometry to measure the dissolution of Ni in the electrolyte N to be 0.015. To clarify the effect of Ni on proton transport properties of BaZr0.8In0.2O3−δ, electrical conductivity and proton concentration were measured by AC impedance analysis and thermogravimetric analysis. Electrical conductivity decreased as the NiO content increased. Conversely, proton concentration was independent of the NiO content and proton diffusivity decreased. The sample density also depended on the NiO content. The density decreased as NiO content increased. These results were consistent with the density calculated based on a model describing formation of oxygen vacancies.
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Experimental and theoretical approaches for the investigation of proton conductive characteristics of La1-xBaxYbO3-d Reviewed
Yuki Obukuro, Yuji Okuyama, Go Sakai, Shigenori Matsushima
Journal of Alloys and Compounds 770 294 - 300 2019
Language：English Publishing type：Research paper (scientific journal)
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Okuyama Yuji, Ymaguchi Takuya, Matsunaga Naoki, Sakai Go
MATERIALS TRANSACTIONS 59 ( 1 ) 14 - 18 2018
Language：English Publishing type：Research paper (scientific journal) Publisher：公益社団法人 日本金属学会
In order to clarify the effect of the dopant concentration and phase transition on the proton conduction and proton concentration, the electrical conductivity and proton concentration were determined for La<sub>1−</sub><i><sub>x</sub></i>Ba<i><sub>x</sub></i>Yb<sub>0.5</sub>In<sub>0.5</sub>O<sub>3−δ</sub> (x = 0.1. 0.3. 0.5, 0.7). The phase transition from the orthorhombic system to the cubic system was over <i>x</i> = 0.3. The proton/deuteron isotope effect on the conductivity was observed for all samples at 673 K. The proton concentration was independent of the barium content above 673 K. The proton concentration increased with the barium content below 673 K, but the concentration ratio of the proton to dopant decreased following an increase in the barium concentration. It was determined that the dopant concentration and phase transition do not have an influence on the conduction and incorporation of protons into the La<sub>1−</sub><i><sub>x</sub></i>Ba<i><sub>x</sub></i>Yb<sub>0.5</sub>In<sub>0.5</sub>O<sub>3−δ</sub>.
Books 【 display / non-display 】
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「金属ナノ・マイクロ粒子の形状・構造制御技術」 液晶鋳型法による白金ナノチューブ・ナノグルーブ・ナノホールの合成と特性
木島 剛、酒井 剛（ Role： Joint author , 研究分担者）
米沢徹監修、（株）シーエムシー出版、全250頁、（分担）113-126頁(2009) 2009.4
Language：Japanese Book type：Scholarly book
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21世紀版 薄膜作製応用ハンドブック、第4編、第1節ガスセンサ「ガスセンサ」
監修者：權田 俊一（ Role： Sole author）
株式会社エヌティーエス全1448頁（分担）1038-1050頁 2003.4
Language：Japanese Book type：Scholarly book
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ナノマテリアルの最新技術、第1編ナノ粒子編、第2節ナノ粒子の応用展開「ガスセンサ」
編集者：小泉光恵、目 義雄、中條 澄、新原皓一（ Role： Joint author）
シーエムシー出版全331頁（分担）87-90頁 2001.4
Language：Japanese Book type：Scholarly book
MISC 【 display / non-display 】
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酸化物半導体ガスセンサの高次構造制御
共著者：島ノ江憲剛、酒井 剛、山添 昇
Chemical Sensors, Vol. 21, No. 3 (2005) p.99-105. 21 ( 3 ) 99 - 105 2005.9
Language：Japanese Publishing type：Article, review, commentary, editorial, etc. (bulletin of university, research institution) Publisher：電気化学会 化学センサ研究会
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Improvement of warming-up characteristics of potentiometric CO2 sensor by using solid reference counter electrode
共著者：Y. Miyachi, G. Sakai, K. Shimanoe, N. Yamazoe
Technical Digest of the 10th International Meeting on Chemical Sensors, Chemical Sensors, Vol. 20, Supplement B, pp. 412-413 2004.7
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Gas sensing properties of thin films derived from sols of SnO2 different in grain size
共著者：D. D. Vuong, G. Sakai, K. Shimanoe, N. Yamazoe
Technical Digest of the 10th International Meeting on Chemical Sensors, Chemical Sensors, Vol. 20, Supplement B, pp. 22-23 2004.7
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Co3O4-modified SnO2 prepared by ball-milling method for high sensitivity CO sensor
共著者：K. Shimanoe, S. Abe, G. Sakai, U-S. Choi, N. Yamazoe
Technical Digest of the 10th International Meeting on Chemical Sensors, Chemical Sensors, Vol. 20, Supplement B, pp. 26-27 2004.7
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Simultaneous work function change and conductance measurements on SnO2 prepared from hydrothermally treated sols
共著者：T. Sahm, A. Gurlo, N. Barsan, A. Oprea, U. Weimar, N. Yamazoe, G. Sakai, K. Shimanoe
Technical Digest of the 10th International Meeting on Chemical Sensors, Chemical Sensors, Vol. 20, Supplement B, pp. 160-161 2004.7
Presentations 【 display / non-display 】
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Synthesis and structural analysis of manganese-substituted nickel hydroxide
2023.7.1
Event date： 2023.7.1
Language：Japanese Presentation type：Poster presentation
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Peculiar crystal growth of titanium oxide prepared from titanium trichloride
2023.7.1
Event date： 2023.7.1
Language：Japanese Presentation type：Poster presentation
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マンガン酸化物の調製と塩基性条件下での電気化学特性
松永直樹、鈴木亮佑、奥山勇治、酒井 剛
第9回九州若手セラミックフォーラム 2019.9
Event date： 2019.9
Language：Japanese Presentation type：Poster presentation
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マンガン含有リン酸塩球状粒子の水熱合成とアルカリ水溶液中での電気化学特性
松永 直樹、猪狩 裕樹、進藤 寛、奥山 勇治、酒井 剛
日本セラミックス協会2018年年会 (東北大学) 日本セラミックス協会
Event date： 2018.3
Language：Japanese Presentation type：Oral presentation (general)
Venue：東北大学
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低価数チタン塩を出発原料とする酸化チタン－酸化スズ複合酸化物担体の合成
松永 直樹、鶴丸 智博、奥山 勇治、酒井 剛
平成29年度日本セラミックス協会九州支部秋季合同研究発表会 (北九州国際会議場) 日本セラミックス協会九州支部
Event date： 2017.11.2
Language：Japanese Presentation type：Poster presentation
Venue：北九州国際会議場
Grant-in-Aid for Scientific Research 【 display / non-display 】
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部分還元酸化物に担持した白金の高酸素還元活性発現メカニズムの解明
2015.04 - 2018.03
科学研究費補助金 挑戦的萌芽研究
Authorship：Principal investigator
TiO2やSnO2などの強酸性・酸化雰囲気でも安定な酸化物をPt 担持用の担体として用い、酸化物に酸素欠陥を導入して低原子価状態の金属イオンを生成させ、そこにPtを隣接させれば、非常に高いカソード特性、すなわち高酸素還元活性を示すPt粒子が得られることを見出し、カソード極の白金(Pt)量を大幅に低減できることを示した。このPt粒子の特異的な高酸素還元活性は、低原子価状態の金属イオンからPtへの電子移動に起因すると考えられるが、そのメカニズムはまだ明らかになっていない。本研究では、部分還元酸化物に担持した白金の高酸素還元活性向上のメカニズムを解明する。
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ポリ酸共存下でのマイクロ波照射によるセルロース性資源の物質変換とその応用
2011.05 - 2014.03
科学研究費補助金 挑戦的萌芽研究
Authorship：Principal investigator
申請者は、最近、セルロースを水に分散させ、ポリ酸の一種であるケイ酸タングステンを共存させた状態でマイクロ波を照射すれば、わずか数分という短時間でセルロースの結晶性が低下するとともに選択的にグルコースが生成すること、および、条件を変化させればフルフラールやレボグルコサンといった燃料あるいは有価物が得られることを見出した。この反応系は、ポリ酸という機能触媒による効果が大きいと考えられる。本研究では、上記反応系におけるケイ酸タングステンの役割を明らかにするとともに（Ⅰ）電磁気学的手法（マイクロ波）による機能触媒の制御、（Ⅱ）電気化学的手法による機能触媒の制御、および（Ⅲ）光学的手法による機能触媒の制御に関する試みについて、セルロースの分解による有価物の生成を中心に検討を行う。
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燃料電池カソード極の高性能化のための逆ミセル法による合金系触媒担持カーボンの合成
2008.05 - 2011.03
科学研究費補助金 基盤研究(B)
Authorship：Principal investigator
固体高分子型燃料電池（PEFC）は、アノード極の水素の酸化反応（H2 → 2H+ + 2e）およびカソード（空気極）で起こる酸素の４電子還元反応（O2 + 4H+ + 4e → 2H2O）を利用している。このうち、酸素の４電子還元反応に対する活性化過電圧が大きいため、燃料電池の発電特性が大きく低下する。すなわち、民生用として広く燃料電池が普及するには、カソードに用いられる白金量を大幅に低減できる高性能な触媒の開発が必要である。ただし、強酸性条件下で高い酸素還元活性を維持できる元素は白金以外には見出されていない。本研究では、酸素の４電子還元反応を触媒する高活性な電極触媒の開発を目的として、比較的安定な微粒子分散系を調製でき、ナノサイズの超微粒子が得られる逆ミセル法を用いて、Pt-Fe系およびPt-Cu系触媒担持カーボンを合成し、その構造や酸素還元活性を明らかにすることともに、MEAを作製して燃料電池の発電特性を評価する。
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貴金属ナノ構造体と酸化スズ高次構造体のヘテロ接合による超高感度ガスセンサの開発
2006.05 - 2008.03
科学研究費補助金 基盤研究(C)
Authorship：Principal investigator
半導体ガスセンサは、ガスと酸化物半導体の吸着酸素との反応によって酸化物粒子間の粒界ポテンシャルが変化することによる検知素子全体の電気抵抗変化を計測してガスを検知するデバイスである。このセンサは家庭用ガス漏れ警報機の普及に見られるように防災用としては優れている。しかしながら、近年、環境やアメニティの観点から、各種環境汚染ガス、揮発性有機化合物（VOCs）、有機ガス、においなどのセンサ計測の重要性が高まっており、半導体ガスセンサの飛躍的な感度の向上が望まれている。
現在までに明らかにされている半導体ガスセンサの高感度化の指針を全て満たすには、貴金属増感剤のナノ構造制御、酸化物半導体の一次粒子径制御、および半導体酸化物感応体の高次構造制御をそれぞれ最適化する必要がある。すなわち、本研究では、貴金属ナノ構造体/酸化スズナノ粒子/酸化スズマイクロ粒子三相ヘテロ界面の最適化による超高感度半導体ガスセンサの構築を目的とする。
