メタノール燃料電池車の燃料タンクに利用可能な新しい高耐食性表面処理鋼板の開発

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15560618
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 赤尾 昇 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80222503)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 原 信義 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40111257)
• Keywords: メタノール / Sn-Zn合金めっき鋼板 / 燃料電池 / 燃料タンク / 塩化ナトリウム / 蟻酸 / 耐食性 / 分極曲線

Research Abstract

地球環境問題の深刻化および石油資源の枯渇化に備えたエネルギー問題などにより,化石燃料の代替エネルギーとして,メタノールを用いたシステムが有望視されている.メタノールは液体燃料であるため取り扱いが簡便で,かつ,エネルギーのリサイクル性の観点から"クリーンエネルギー"としても注目されている.しかし,メタノールは強いプロトン性の極性溶媒であるため,耐食性の高いメタノールタンク用材料が必要となる.Sn-Zn系合金めっき鋼板が有望視されているが,耐食性に及ぼす組成や組織などの材料因子,溶液中の水分や不純物の種類・濃度などの環境因子の影響についてはまだよく分かっていない.本研究の目的は,Sn-Zn系合金めっき鋼板のメタノール環境中での耐食性に影響を与える環境因子の検討すること,およびSn-Zn系合金めっき鋼板の金属組織・組成と耐食性の関係の解析することとする.
H_2O, NaClおよびHCOOHを添加したメタノール中でのSn-8%Zn合金めっき鋼板の腐食機構について検討した結果,以下のことが分かった.
1.0.1-30%H_2O-メタノールもしくは0.1-30%H_2O-0.1%NaCl-メタノール中では,Sn-8%Zn合金めっき鋼板は優れた耐食性を有する.しかし,0.1-30%H_2O-0.1%HCOOH-メタノール中では,全面腐食の腐食形態を示す.
2.0.1-30%H_2O-0.1%NaCl-メタノール中でのSn-8%Znめっき鋼板の分極曲線の腐食電位はZnの腐食電位にほぼ等しく,孔食電位はSnの孔食電位にほぼ等しい電位を示す.また,Zn相の溶解により腐食が進行する.
3.0.1-30%H_2O-0.1%HCOOH-メタノール中におけるSn-8%Znめっき鋼板の分極曲線はZnに類似している.また,Zn相の溶解により腐食が進行する.
4.0.1-30%H_2O-0.1%NaCl-メタノール中での腐食後の表面皮膜は,Znの酸化物と水酸化物(少量のSnの酸化物と水酸化物)で構成されている.一方,0.1-30%H_2O-0.1%HCOOH-メタノール中での腐食後の表面皮膜は,2価および4価のSnの酸化物と水酸化物で構成されている.
5.0.1-30%H_2O-0.1%HCOOH-メタノール中におけるSn-8%Znめっき鋼板はZn相の選択溶解により表面にSn成分の酸化皮膜を形成し,本環境中で耐食性を示す.