2008 Fiscal Year Annual Research Report
5A族金属系水素分離膜合金の機能設計 -高い水素透過能と耐水素脆性の両立-
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19360315
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
湯川 宏 Nagoya University, 大学院・工学研究科, 助教 (50293676)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森永 正彦 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50126950)
松本 佳久 大分工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (40219522)
南部 智憲 鈴鹿工業高等専門学校, 材料工学科, 講師 (10270274)
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| Keywords | 水素透過膜 / 耐水素脆性 / 水素透過能 / ニオブ / 固溶水素濃度 / 合金効果 / 合金設計 |
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| Research Abstract |
本研究では、5A族金属合金の水素脆性を定量的に評価し、脆化の条件を明確化するとともに、その改善のための指針を得る。高い水素透過能と耐水素脆性という相反する要求を同時に満たした水素分離膜合金を開発することを目的とする。
純ニオブおよび種々のニオブ合金への水素の溶解反応は、実際の水素透過条件下においてジーベルツ則に従っていないことが明らかになった。従って水素透過能を、水素透過係数φ=D・Kで評価することは適切ではない。本研究より、水素透過能は、水素透過速度Jを膜厚の逆数で規格化したJ・d値で評価することが望ましいことを提唱した。
また、ニオブ系水素透過膜合金の設計指針に基づき、Nb-W、Nb-Ru、Nb-W-Ta合金について、PCT測定,水素雰囲気中その場破壊試験および水素透過試験を行い,水素透過能および機械的性質と固溶水素濃度との間の関係を定量的に評価した。Nb-W,Nb-Ru合金は、耐水素脆性に優れており、既存のPd-Ag合金の4～5倍の水素透過能を示すことが分かった。また、Nb-W-Ta合金の水素化特性、機械的性質、水素透過能は、Nb-W合金とほぼ同じであることが分かった。
また、純NbおよびNb系合金について、水素透過中その場の拡散係数の解析を初めて行った。水素の拡散係数は、FCC結晶系のPdに較べて、BCC結晶系のNbの方が低いことを初めて明らかにした。またニオブ中の水素の拡散係数が、WやRuを添加することで増加することを明らかにした。
このほか、Nb-W合金の加工熱処理条件について調査を行った。
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