2022 Fiscal Year Annual Research Report
Visualization of Hydrogen permeated through Metal Membrane
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18H03849
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
板倉 明子 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, グループリーダー (20343858)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村瀬 義治 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主任研究員 (10354193)
青柳 里果 成蹊大学, 理工学部, 教授 (20339683)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 水素 / 水素透過 / 可視化・画像化 / 構造解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
この研究は、材料表面および近傍の水素の存在位置を走査型電子顕微鏡レベルの分解能で可視化し、動的環境・顕微視野で水素の挙動を観察することを目的としている。また、材料の化学組成・構造・粒界性格や転位と、水素透過挙動から、水素脆化の解釈を行う。超高真空環境に試料背面から水素を供給することで、真空側に透過する水素を電子遷移誘起脱離法で検出し、局所構造解析（結晶構造・結晶粒界性格・結晶方位）と水素透過特性とを、同一の空間分解能、同一の温度領域で画像化し対比する。
2021年度までに、加工転位を入れたオーステナイト系ステンレス鋼試料について、数百枚の水素画像および構造解析画像(BCC分布およびFCC分布)を画像融合した後、マルチモーダルな画像解析（主成分分析・オートエンコーダ）を行い、各結晶相での表面水素分布の時間応答性から、拡散係数と拡散流量の算出を行った。また、拡散のモデルをつくり、パラメータとして実測値を入れたシミュレーション結果と比較することで、透過時に起こっている水素の挙動と構造との関係を説明した。
2022年度は、既存のこれまでの顕微構造解析との対比では、解明しきれなかった結晶粒界での水素拡散挙動や、水素放出の特異点と構造の関係を明確化するために、市販の後方散乱電子回折から、生データを抽出し直接水素画像との対応を見つけるという解析手法の開発を行った。また、水素透過の定量計測を行うため、流量制御のできる透過フィルター（標準コンダクタンスエレメント）を用いた透過計測を行った（論文執筆中）。2020年度までは主に構造材料を計測試料として用いていたが、水素精製のためのフィルター材料である、パラジウムやバナジウムなど高水素透過材料についての計測も開始し、高水素透過材料を計測するための装置と試料処理関係の特許出願を行った。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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