2016 Fiscal Year Research-status Report
Mg系水素吸蔵材料の遷移金属による放出温度低減とそのメカニズムの検討
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16K05990
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
納冨 充雄 明治大学, 理工学部, 専任教授 (70218288)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 水素吸蔵材料 / 積層膜 / PCT測定 / PLD法 / 抵抗加熱真空蒸着法 / メカニカルアロイング法 / マグネシウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) PLD法によりMgが200~1000 nmのPI/Mg/Pd積層膜を作製した。この時，MgH2の生成条件は25~50°C，H2の放出条件は135~145°Cとなった。次にTi/Ni/Ti積層膜を作製し，水素の透過度を調べた。ポリイミドフィルム7.5μmを基板として，Niの厚さが15nm程度のPolyimide/Ti/Ni/Ti積層膜の水素透過速度は室温で5.16×10-5mol-H2/(m2・s)，150°Cで6.84×10-2mol-H2/(m2・s)であり，温度による差が大きいことが明らかとなった。水素透過速度測定とPCT線測定を併用することで，この積層薄膜は低温においては基板とNiの水素遮断による効果が大きく，高温においてはTi/Ni/Tiでの水素吸蔵による効果が大きいことを示した。
(2) 抵抗加熱真空蒸着法により作製したPolyimide/Pd/Fe/Mg15/Fe/ Pd多層膜，Polyimide/Fe/Mg15/Fe/多層膜，Pd/Fe/Mg15/Fe/Polyimide/Pd/Fe/Mg15/Fe/Pd多層膜は200℃，2.5MPa水素雰囲気中の条件でMgH2を形成することで水素を吸蔵し，約250℃付近で水素を放出した。これは水素放出温度が約180℃改善されたことを示し，薄膜化および，Pd触媒，4.0at.%Feの添加による効果と考えられる。
(3) MA法によりMg-Fe，Mg-Nb2O5，Mg-Fe-Nb2O5混合粉末を作製した．FeをMgに固溶させることで，生成するMgH2が不安定化し，Mgの水素放出特性が改善した。さらに，Feの添加により特性が改善したことで，Fe単体が触媒として作用することが確認できた。一方，MA中に分離したNb2O5がMg表面に酸化皮膜を形成したことで，Nb2O5の添加によるMgの水素吸蔵・放出特性は改善しなかった。
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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
積層薄膜の水素吸蔵材料の開発において，新しく設計・製造したパルスレーザーデポジション装置により表面に酸化膜を生成させることなく他元素を積層できるようになった。その結果，Mg/Pd及びTi/Ni/Ti積層膜を作製し水素吸蔵および透過の温度依存性を調べることができた。さらに，従来から所有する抵抗加熱型真空蒸着装置を用いて，Mg/Fe積層膜を作製し，水素吸蔵特性を確認した。
一方，メカニカルアロイング装置を用いてMg-Fe，Mg-Nb2O5，Mg-Fe-Nb2O5を作製し，水素吸蔵特性を評価した。いずれの材料でも水素放出温度の低下が認められた。
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| Strategy for Future Research Activity |
Mg/Fe/Ti積層膜の製造方法の確立と，Pdの触媒効果について検討する。そのために，パルスレーザーデポジション装置と抵抗加熱型真空蒸着装置を併用し，効率的な蒸着条件を検討する。
一方，メカニカルアロイング装置による水素吸蔵合金の製造においては，元素単体の粉末を原料とする方法からあらかじめある程度合金化された粉末を原料とし，Mgとミリング化することにより高性能化を図る方法を検討する。
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| Causes of Carryover |
購入物品が想定した金額よりも若干安く購入できたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
残の65,933円は，材料の購入費に充てる。
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