2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of novel low material costs hydrogen storage material using nanometer-sized Mg cluster
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15K21658
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
浅野 耕太 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 創エネルギー研究部門, 主任研究員 (30415640)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 水素貯蔵材料 / 核磁気共鳴法 / クラスター構造 / Mg水素化物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度までの研究により、非平衡のMg-Ti系合金を水素化することでTi基質組織中にMgをナノメートルオーダーで生成させれば、その界面エネルギーによりMg水素化物が不安定化されることを実証しており、平成28年度はさらなるMg水素化物不安定化のため、CrあるいはMnを添加したMg-Ti-CrおよびMg-Ti-Mn系粉体合金を試作した。その水素吸蔵放出性能を評価した結果、CrあるいはMn添加のいずれにおいても平衡水素吸蔵圧力が上昇したものの、同放出圧力に顕著な変化は見られなかった。この結果は、Ti-CrあるいはTi-Mn基質組織中のMgのサイズが、期待している程のMg水素化物の不安定化を発現するまでに充分に小さくなっていない（目標1～2nmであるがおそらく現状はその数倍）ことを示している。合金をはじめに水素化する際の条件（温度、水素圧力）の最適化と、Ti基質組織とMgの界面の構造を明らかにすることが引き続き必要であると考えられる。
他方、Mg-Ti-X系に比べて材料コストの低減が期待できるMg-Fe-Si系水素化物の作製を試みた。X線回折、固体NMR、放射光全散乱実験などにより、水素化物はMg2Si基質組織中にMg2FeH6が生成していることが示唆された。またMg2FeH6およびMg2Siは同じ面心立方構造をもつことから、コヒーレントな界面を形成することで界面エネルギーによる水素化物不安定化の効果が期待されるが、その安定性評価については継続中である。また、協力関係にあるデルフト工科大学（蘭）およびヘルムホルツ研究所（独）により、ナノメートルオーダーのMg2FeH6の生成過程において空孔が関与していることが示唆されているが、Mg2Siとの界面構造などとの関連は現段階では明らかになっておらず、水素化物不安定化の効果と機構解明を継続していく。
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