水素吸蔵合金における水素侵入機構-水素吸蔵過程における格子欠陥の生成に注目して-

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450282
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 乾 晴行 京都大学, 工学研究科, 助教授 (30213135)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 和博 京都大学, 工学研究科, 助手 (60303856)
• Keywords: 水素吸蔵合金 / 水素吸蔵圧 / 初期活性化 / 微粉化 / 格子欠陥 / 転位 / クラック / 透過電子顕微鏡法

Research Abstract

2次電池の電極材料あるいは将来のエネルギー貯蔵材料として期待され近年盛んに研究開発がなされているプロチウム吸蔵のプロチウム吸放出圧は、一般的に当該合金の水素侵入サイトのエネルギーにより決定されると考えられている.本研究では、LaNi_5,FeTi, TiMn_2を供試材として取り上げ、合金化学的に決まる水素侵入サイトのエネルギー以外に、プロチウム吸放出圧を支配する因子が存在し、プロチウム吸放出圧の決定に寄与しているかを明らかにするとともに,水素化物形成過程をその場観察し,その機構を解明することを目的としている.2元系およびCo添加LaNi_5では,プロチウム放出圧は殆どサイクル数に依存しないものの,吸蔵圧は第1サイクルで特に高く,それ以降はサイクル数に依存しない.微粉化は第1サイクルで顕著に起こり,1サイクル終了後では、50〜100μm程度の大きな粒子も存在するが、微細なクラックが多数形成されており、実効的な粒径は5サイクル終了後と同じ20μm程度である.第1サイクルの吸蔵過程で10^<12>cm^<-2>オーダーの極めて高い密度の転位が導入される.この高密度の転位の導入は、プロチウム化合物内でのみ起こり、ミスフィット転位である.第1サイクルの吸蔵圧が特に高いのは、クラックの導入および転位の導入に要する過水素圧が必要なためである.TiMn_2のプロチウム吸放出圧のサイクル依存性、微細組織の変化はAl添加LaNi_5と類似している.FeTiでは2種のプロチウム化合物が形成されるため2段のプラトーが観察されるが、1段目の吸蔵プラトーはサイクル数増加とともに順次減少する.FeTiは、延性的なため微粉化はほとんど起こらず、転位の導入が各サイクル毎に起こる.従って、1段目の吸蔵プラトー圧の低下は、転位の導入に要する過水素圧がサイクル数増加とともに減少するためである.

Research Products

• [Publications] H.Inui: "Deformation of LaNi_5 by Uniaxial Compression and Hydrogenation"Intermetallics. 9・10-11. 987-991 (2001)
• [Publications] H.Inui: "Microstructure Evolution During Hydrogen Absorption-Desorption Cycles in Some Intermetallic Compounds"Journal of Materials Processing & Technology. 117・3(CDROM). 1-14 (2001)
• [Publications] H.Inui: "Atomic Structures and Energetics of LaNi_5-H Solid Solution and Hydrides"Physical Review B. 64・10. 184105-184110 (2001)
• [Publications] H.Inui: "Lattice Defects Introduced During Hydrogen Absorption-Desorption Cycles and Their Effects on PCT Characteristics in Some Intermetallic Compounds"Journal of Alloys and Compounds. 330-332. 117-124 (2002)
• [Publications] H.Inui: "Microstructure-Hydrogen Property Relationship in TiMn_2-Based Alloys"Proc. PRICM 4 on Advanced Materials and Processing. 485-488 (2001)
• [Publications] H.Inui: "Deformation of Hydrogen-Absorbing Intermetallic Compounds"Proc. PRICM 4 on Advanced Materials and Processing. 999-1002 (2001)