Elastic modulus measurement of resin materials containing trace amounts of high-pressure hydrogen voids

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05622
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35020:Polymer materials-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: NISHIMURA SHIN 九州大学, 工学研究院, 教授 (30567061)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 葛西 昌弘 九州大学, 水素材料先端科学研究センター, 特任准教授 (80600387)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 発泡樹脂 / 構造力学モデル / 高圧水素ガス / 可塑化 / 球晶

Outline of Final Research Achievements

To realize a sustainable society, wide researches are promoted to use carbon-free hydrogen as an energy source. Hydrogen is already supplied at hydrogen stations as fuel for fuel cell vehicles (FCEVs), but it needs to be pressurized to nearly 1000 atoms to achieve the required driving distance. Polymer materials such as nylon are used for seals and hoses in order to safely and reliably supply the high-pressure hydrogen to FCEVs. This study will clarify a phenomenon that high-pressure hydrogen involved in the polymer materials decreases the elastic modulus (that is index of a hardness) by using three models ranging from the scale of micro-voids to nano-scale intermolecular-chain interaction.

Free Research Field

高分子科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は，FCEVに高圧水素を供給する水素ステーションの基盤材料技術に関するものである。水素ステーションでは水素漏れを防ぐシールや，水素を移送するホースが高圧水素に晒される。水素は分子の大きさが小さいため，物質内部に入り込むことが知られているが，それによる物性変化は明らかではなかった。本研究は水素ガスが物質のナノスケールの構造と、材料物性を変化させるメカニズムを明らかにした。本研究を発展させることで，高圧水素材料に求められる材料スペックの明確化，部品交換時期の予測，劣化機構に基づく新材料の開発など水素エネルギー社会実現に寄与することが期待される。