2021 Fiscal Year Final Research Report

Science of hydrogen solid solution state in B2 type intermetallic compound and its application to hydrogen permeable alloy for low operative temperature

Research Project

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Project/Area Number	19H02454
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 26040:Structural materials and functional materials-related
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	Yukawa Hiroshi 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (50293676)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	南部智憲鈴鹿工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (10270274) 荒木秀樹大阪大学, 工学研究科, 教授 (20202749) 浅野耕太国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (30415640) 松本佳久大分工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (40219522) 髭本亘国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門原子力科学研究所先端基礎研究センター, 研究主幹 (90291103)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	B2型金属間化合物 / 水素透過能 / 水素溶解特性 / 水素拡散性 / 水素占有状態
Outline of Final Research Achievements	The purpose of this study was to clarify the potential of B2-type intermetallic compounds as low-temperature-operated hydrogen permeable membranes, and to obtain guidelines for the development of low-temperature-operated hydrogen permeable alloys based on the obtained knowledge. We investigated the effect of excess Cu on the hydrogen permeability of PdCu alloys and found an alloy that exhibits high hydrogen permeability at low temperatures around 200°C. Although excess Cu affects hydrogen dissolution and diffusion, the hydrogen permeability is greatly reduced at room temperature due to hydrogen trapping effects apart from the excess Cu atoms.
Free Research Field	水素透過金属膜
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	代表的な水素透過金属膜としてPd-Cu合金、Pd-Ag合金が知られているが、いずれも400℃以上の高温で使用することを前提としていた。本研究では、Pd-Cu合金の組成を検討し、200℃程度の低温域で従来のPd-Cu合金よりも高い水素透過能を示す合金を見いだした。これにより、よりエネルギー効率の高い水素分離・精製を実現し、将来の水素社会に大きく貢献すると考えられる。また、本研究では非Pd系のB2型金属間化合物について検討を行なった。これらの成果は、ロシアなど限られた産地に依存する希少で高価なPdからの脱却に向けた第1歩であると言える。