Development of hydrogen gas barrier function using impurity doped layer formed by laser doping

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K04662
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26030:Composite materials and interfaces-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Nobuta Yuji 北海道大学, 工学研究院, 助教 (80446450)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 水素透過 / レーザードーピング / ステンレス鋼 / 水素ガスバリア

Outline of Final Research Achievements

In this study, the principal investigator tried to suppress hydrogen (deuterium) permeation by doping stainless steel with carbon by irradiating it with pulsed laser in ethanol. Hydrogen permeation was suppressed by appropriately selecting the laser fluence and irradiation time. The reason for the decrease in hydrogen permeation might be due to decrease in hydrogen solubility of the carbon-doped layer. In this method, if the temperature is kept at 673K (400℃), the doped carbon will migrate (diffusion). So, it is considered preferable to use it at a lower temperatures in practice.

Free Research Field

核融合炉工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

水素利用が広まる中で水素の漏洩を抑制する技術の需要が増している．このような技術として，水素透過の小さい材料を薄膜として水素容器表面にコーティングする手法が主流となっている．いっぽう，コーティング膜は剥離やクラックなどの潜在的な弱点を有する．本研究は，炭素ドープにより金属表面そのものを水素が侵入しづらい性質に変えることができる技術である．そのため，コーティング法と組み合わせて使うことでコーティング法の弱点を補完し，水素の漏洩をさらに抑制する技術として期待できる．