2004 Fiscal Year Annual Research Report
エネルギー・環境調和型高効率窒素吸蔵合金の開発および機構解明
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16651038
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
奥村 英之 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教授 (80362573)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石原 慶一 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (30184550)
山末 英嗣 京都大学, エネルギー科学研究科, 助手 (90324673)
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| Keywords | 窒素吸蔵合金 / メカニカルアロイング / 非平衡相 / ヒートポンプ / Ca-Fe / La-Ni / Ca-Co / 微細構造 |
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| Research Abstract |
Ca-Fe合金系にミリングを施すことにより、単体元素のみをミリングした場合のそれぞれの元素の窒素吸蔵能の和よりも吸蔵能が増加した。また、ミリング時間の増加とともに窒素吸蔵能が向上した。50時間のミリング後Feの磁化の減少は7%であるが、Ca-Fe混合系にミリングを施すとFeの磁化は32%減少し、この磁化の減少はCa-Fe非平衡合金相の形成を考えないと説明が難しい。x線解析の結果とも考えあわせると、ミリングによってアモルファス・微結晶構造を持ち窒素吸蔵能を持った新しいCa-Fe非平衡合金相の形成が強く示唆される。
同様にCa-Cc合金系においてもボールミリング法を用いて混合した試料においては、ミリング時間の増加とともに粉末がナノレベルに混合され、X線回折分析や磁気測定、窒素吸蔵測定の結果からアモルファス・微結晶構造を持ち窒素吸蔵能を持った新しいCa-Co非平衡合金相の形成が強く示唆された。また、最大で合金1molあたり0.2molの窒素の放出が確認されたが、これはCa-Fe系合金の1molあたり0.5molの窒素の放出に比べると小さい。ただし、もともとの純元素による窒素の吸蔵能力を考慮すると、ミリング処理によって向上した窒素吸蔵能力はCa-Co系合金の方が優れているとも考えられる。
また、La-Ni系合金に関しては、水素吸蔵でよく知られているLaNi5合金に焦点を当て研究を進めた。投稿論文の関係上詳細は述べることはできないが、アンモニアガスを用いた場合、LaNi5は窒素を多量に吸蔵・放出する能力があり、粉砕処理によって窒素吸蔵量が増加するが、550℃以上ではLaNを生成し窒素を放出できなくなる。また、水素ガスを用いた活性化処理は窒素ガスの吸蔵にわずかではあるが有効である。総合的に見てLaNi5は窒素吸蔵量に関しては既存の希土類合金に匹敵し、経済的に見ても最も効率的な窒素吸蔵合金の一つであることがわかった。
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