2018 Fiscal Year Research-status Report
XAFS-XRD同時測定からの水素吸蔵ダイナミクス
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18K04682
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
吉岡 聰 九州大学, 工学研究院, 助教 (50452818)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | X線吸収分光 / 水素吸蔵 / X線回折 / その場観察 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水素の貯蔵・吸蔵技術の開発・進展は，近年普及しつつある燃料電池をはじめ，様々な分野で求められている．しかし，多くの材料開発では，吸蔵量や水素分圧等の水素吸蔵特性のみに重点を置き，吸蔵過程での構造変化は必ずしも十分に明らかになっていない．本研究は，金属の水素吸蔵過程での局所構造と相変化のダイナミクスについて同時・包括的に観察しその詳細を明らかにすることを目的とする．対象は，金属パラジウム（Pd）の水素吸蔵によるa-b相転移過程である．構造観察法には，電子状態観察にX線吸収分光（XAFS），結晶格子の変位にX線回折（XRD）を適用し，水素雰囲気その場実験かつ同時計測するシステムを構築する．
初年度である当該年度では，XAFS-XRD同時測定用の試料チャンバーを設計，製作した．試料チャンバーはシンクロトロン光ビームライン（九州シンクロトロン光研究センター，九州大学ビームライン）上に設置し，先ずXAFS，XRDのそれぞれの実験で，良質なスペクトルや回折パターンが得られることを確認した．その後，XAFSとXRD個別に水素雰囲気その場実験を進めた．水素導入量の増加に伴って，XAFSスペクトルでは，Pdー水素間の結合に由来するピークが出現し，XRDパターンではPd格子の膨張が示すピークシフトが発生するなど，それぞれの手法で明瞭な変化が見られた．このような観察結果は，Pdの水素吸蔵に起因した構造変化を示すものであり，今後，得られたデータの詳細な解析を進める．
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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
初年度である当該年度は，申請書の計画通に，XAFS,XRD同時測定装置を開発することに重点を置いた．そのためXAFS，XRDの個々の独立測定による動作確認を年度目標に設定し，同時測定用試料チャンバーを研究開始時より独自設計し，新規に作製した．年度中盤の段階で，それを利用したXAFS及びXRDの測定の確認実験を行い，計測が可能であることを確認出来た，そこで，水素を導入したその場実験まで展開した．その結果，XAFS及びXRDそれぞれで水素吸蔵量の増加に伴って，吸収スペクトルおよび回折パターンの変化を明瞭に観察した．
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| Strategy for Future Research Activity |
当該年度では，申請時の計画通り，新規試料チャンバーの作製，それを利用したXAFS，XRDの個別の測定まで達成した．今後は，同時測定への展開を試みる．そのためには，計測をXAFSとXRDで同期するためのプログラムの作成など技術的部分をクリアしていく必要がある．そのような項目を年度前半にクリアする計画である．
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