2015 Fiscal Year Annual Research Report
水素透過金属膜における新パラダイムの構築と低温作動型合金膜の最適設計への展開
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15H04144
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
湯川 宏 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (50293676)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
南部 智憲 鈴鹿工業高等専門学校, 材料工学科, 教授 (10270274)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 水素透過金属膜 / 構造・機能材料 / 合金設計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属膜の水素透過能はこれまで、フィックの法則を出発点とする水素透過係数φに基づいて整理されてきた。しかし、この解析法は水素濃度が非常に希薄な領域でしか理論的には成立せず、水素透過能を正しく解析できない事例が多く指摘されている。
本研究では、金属膜の水素透過能を『水素の化学ポテンシャルに基づく水素透過能の新しい表現』に基づいて解析し、水素溶解特性と水素拡散の易動度の各パラメータに及ぼす諸因子の影響を定量的に整理する。これにより、従来の理解とは異なる切り口から、水素透過金属膜の新しい学術体系を構築するとともに、これらの知見を低温作動型合金膜の設計へ展開する。パラジウム系合金膜で見いだされた低温域での水素透過能の特異な温度依存性を新しい視点から理解するとともに、200℃以下の低温で高い水素透過能と優れた耐水素脆性を発揮する低温作動型新規バナジウム系合金膜の最適設計を行うことを目的とする。
本年度の研究実績の概要は以下の通りである。１．種々のV-X2元系合金につい300～500℃でのPCT測定を系統的に行い、水素溶解エンタルピー変化およびエントロピー変化に及ぼす合金効果を明らかにした。２．Pd-Ag合金のPCT測定および水素透過試験を系統的に行い、水素の化学ポテンシャルに基づいて解析した。水素拡散性は温度と共に単調に減少し、ピーク温度での特異な変化は見られなかった。Pd-Ag合金の特異な温度依存性は、ジーベルツ則からのズレに起因する現象であることを明らかにした。３．第1原理計算により、合金元素近傍の水素占有サイトの安定性について調査した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究の進捗状況はおおむね順調である。当初の計画通り、水素化特性に及ぼす合金効果を明らかにした。また、第1原理計算も順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、種々のV-X2元系合金およびV-X-Y３元系について、PCT測定および水素透過試験を実施し、水素化特性と易動度に及ぼす合金効果を明らかにする。
また、水素の溶解と拡散に及ぼす合金効果の理論解析を行う。さらに水素脆性の定量評価を行う。
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