Elucidation of the Film Formation Mechanism of a Novel Corrosion Inhibitor for Steam Power Generation Equipment

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05433
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: YOSHIDA Ken 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 講師 (80549171)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野口 直樹 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 助教 (50621760) ; 村井 啓一郎 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (60335784) ; 平野 朋広 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (80314839)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 皮膜形成物質 / 水-蒸気サイクル / 核磁気共鳴 / 赤外分光 / 亜臨界水 / 超臨界水

Outline of Final Research Achievements

In this study, the film formation mechanisms of oleylpropanediamine (OLDA) on copper surfaces in high-temperature and high-pressure water and the reaction of its model substances were elucidated using a multifaceted approach, including NMR and surface analysis. It was found that OLDA selectively adsorbs on copper surfaces in high-temperature water at 150 ℃, forming a multilayered, hydrophobic protective film containing a large amount of copper ions through the formation of copper complexes via amino groups. Furthermore, reaction analysis of model compounds, such as ethylamine and octylamine, revealed that while hydrolysis of amines and isomerization of products gradually proceed in high-temperature water, degradation is suppressed under the high pH conditions where FFA is applied. This research has greatly advanced the molecular-level understanding of the corrosion protection mechanism of FFA.

Free Research Field

溶液物理化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、火力発電プラントの水-蒸気サイクル配管の腐食防食技術の高度化に貢献する。新規防食剤として注目される皮膜形成アミン(FFA)について、その作用機構を分子レベルで解明し、防食効果の発現メカニズムと最適な使用条件の指針を与えた点に大きな学術的意義がある。従来の実機試験に偏重した研究とは一線を画す、物理化学に立脚した多角的アプローチにより、FFAによる防食機構の全容解明とメカニズムに基づく分子設計指針の構築を実現した。本研究の成果は、FFAの実用化を通じて、従来のヒドラジンに代わる安全性と環境調和性の高い防食技術の確立に直結することから、産業界に対しても高い社会的インパクトを有する。