Investigation of safety operation condition of hydrogen storage system using metal hydride focused on agglomeration

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K14449
• Research Institution: Sendai National College of Technology
• Principal Investigator: 奥村 真彦 仙台高等専門学校, 総合工学科, 助教 (30756169)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2026-03-31
• Keywords: 水素吸蔵合金 / 粉体 / 凝集 / 水素貯蔵 / CT

Outline of Annual Research Achievements

２０２２年度には一定回数繰り返し水素を吸蔵放出させ、さらにふるい分けによって粒度を揃えたＬａＮｉ（５）を対象に単軸圧縮試験を実施し、ＬａＮｉ（５）粒子群が凝集に至る圧力の条件について検討した。この検討では１０回程度しか水素の吸蔵放出を繰り返していなかったため、より多くの回数水素を吸蔵放出させたＬａＮｉ（５）を調整する予定であった。しかしながら、今年度は調整のミスが続き、残念ながら十分な回数だけ水素の吸蔵放出を繰り返したＬａＮｉ（５）粒子の調整には至らなかった。
また、繰り返し水素を吸蔵放出する過程でＬａＮｉ（５）粒子が凝集するプロセスを解明することを目的に、Ｘ線コンピュータ断層撮影法（ＸＣＴ）を用いて繰り返し水素を吸蔵放出するＬａＮｉ（５）充填層の充填状態をｉｎ－ｓｉｔｕで観察する予定である。今年度はＸＣＴを用いてＬａＮｉ（５）粒子充填層の三次元像を撮像するまでは至らなかったものの、撮像にむけた準備作業を進めることができた。
さらに、ＬａＮｉ（５）粒子の凝集挙動について十分な知見を獲得した後、実際にＬａＮｉ（５）粒子を反応容器に充填して水素を吸蔵放出させ、凝集を回避するように運用することが反応容器に対し合金が及ぼす荷重に及ぼす効果を実証する予定である。これについても、今年度のうちに容器に発現するひずみを評価するための実験環境をほぼ整えることができ、これを用いた予備実験も実施することができた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

上記の通り、十分な回数水素を繰り返し吸蔵放出したＬａＮｉ（５）の調整に手間取り、データを取得することができず、外力による凝集について十分な知見が得られなかった。一方、ＸＣＴを用いた凝集プロセスの観察については準備が進んでおり、さらにその次のステージではあるが、凝集の影響に関する実証実験の準備についても予備実験に至る程度に進んでいる。これらのことから、総じて「やや遅れている」と評価した。

Strategy for Future Research Activity

研究期間中は仙台高等専門学校に所属して研究を遂行する予定であったが、２０２４年度からは産業技術総合研究所に所属となった。そのため、２０２４年度以降は仙台高等専門学校に設置されていた設備については活用が難しくなり、さらに２０２４年度は研究環境の整備に時間を割く必要が生じると予想される。
２０２４年度は水素を繰り返し吸蔵放出したＬａＮｉ（５）の調整と、それを用いた圧縮挙動の評価を実施し、その結果をまとめる予定である。ＸＣＴを用いた凝集挙動の観察については、観察可能性の確認を目標とする。本実験を通じて得られた結果については随時発表していく。

Causes of Carryover

主な理由は研究計画の遅れである。物品費の支出が当初予定より少額となっているのは、実験の試行回数の少なさによるものである。その他の項目については、今回の実験において最も経費がかかると見込まれるＸＣＴの撮像に至っていないことが大きい。
２０２４年度以降の活動で研究計画の遅れを取り戻す予定であり、上記に由来するズレは解消されるはずである。ただし、ＸＣＴの撮像については一度撮像を失敗するとデータが取れなくなる恐れもあり、慎重を期して２０２５年度の遂行となる可能性もある。