2017 Fiscal Year Annual Research Report
Research on fabrication technology and characterizations of Zr beryllide compounds as advanced hydrogen isotope storage materials
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16K18343
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
金 宰煥 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所核融合研究所 ブランケット研究開発部, 主任研究員(定常) (80613611)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | Be2Zr系ベリライド / 水素吸蔵合金 / 水素化物 / 固溶エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
新水素同位体吸蔵合金としてBe2Zr系ベリライド及びCo置換型Be2Zr1-xCoｘベリライドを創製し、水素同位体吸蔵特性に及ぼすベリリウム合金の焼成条件の影響及び水素吸蔵特性に及ぼす置換元素量の影響を調べた。BeとZrの始発粉末は酸化しやすい材料で、再現性良く不純物を含まないBe2Zr組成のみの単相試料を得ることが困難であった。そのため、雰囲気制御が可能なグローブボックス内で粉末を乾燥・秤量・混合等を行い、混合粉末を熱処理することによって混合粉末を合金化し、目標であるBe2Zr単相試料の試作に成功した。
Be2Zr試作試料の水素吸蔵特性を調べるため、各温度（150、100、50、25度）における水素圧力変化に伴う試料の組成変化を調べるPCT（圧力-組成-温度）特性評価を行った結果、水素圧力13Mpaで約0.41wt%という結果を得た。この結果は、材料の持つ特性上、水素解離平衡圧が高い可能性があるためと考えれる。
この課題の対策として、水素吸蔵特性の改善のため、Zrの一部をCoに置換し、同等な条件で合成試験を行い、相変化観察及びPCT特性試験を実施した。しかしながら、Co添加量が増加することにより、Co2Zr及びCoZr化合物の形成されるとともに水素吸蔵特性が低下することを明らかにした。この低下は、低水素吸蔵能の有すると知られているCo2Zrの増加に起因すると考えられる。
また、Be2Zrの水素吸蔵量は0.41%であるが、この値は、第一原理計算結果である3.53%より、非常に低い値を示している。この相違はBe2Tiと同等に表面に形成されている酸化膜により、水素吸蔵能が低下していることと考えられる。この結果をフィードバックし、今現在、酸化膜の影響が少ない真空溶融法での試料作製を行い、特性評価を進行中である。
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