2014 Fiscal Year Annual Research Report
高純度水素精製用５族金属系合金膜の機能設計－耐水素脆性と水素透過能の向上にむけて
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24560847
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
湯川 宏 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50293676)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 佳久 大分工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (40219522)
南部 智憲 鈴鹿工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (10270274)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 水素透過膜 / 合金設計 / バナジウム合金 / タンタル合金 / 耐水素脆性 / 水素透過能 / 雇用水素濃度 / 合金効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ニオブ系水素透過合金の「合金設計の指針」を広く５族金属（V, Ta）へ展開し、耐水素脆性と水素透過能の向上を目指した５族金属系水素分離膜の新たな設計指針を得ることを目的とする。本年度は以下の成果を得た。
(１) 水素透過能試験と水素拡散の易動度の解析：昨年度に引き続き、V合金を中心に水素透過試験を系統的に実施し、「水素の化学ポテンシャルに基づく水素透過能の新しい表現」を適用して水素の拡散性に及ぼす合金効果を定量評価した。水素拡散の易動度の活性化エネルギーと振動数項の対数は、一部の例外を除いて、あるバランスを保って相対的に変化していることが分った。この結果より、水素核酸の易動度は、アレニウスプロットにおいてある温度で交差し、それより低温では、合金化によって水素の拡散性が向上することが明らかになった。
(２) 基礎物性データベースの構築：バナジウム合金を中心に、水素溶解特性に及ぼす合金効果、水素中での機械的性質に及ぼす合金効果、水素拡散性に及ぼす合金効果などの基礎物性のデータベースを構築した。
(３)設計指針の導出と設計合金の特性評価：上記データベース基づいて、温度と圧力条件に最適なバナジウム合金の設計指針を導出した。温度300℃、水素分圧200kPaの条件を設定し、設計指針に基づいて最適合金設計を行った。設計合金の水素透過試験を実施し、実用Pd-Agより高い透過能と優れた耐水素脆性を有することを確認した。
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