多様な量子ビームその場観察技術を用いた新規アルミニウム合金水素化物の探索

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25420725
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 齋藤 寛之 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 量子ビーム応用研究センター, 研究副主幹 (20373243)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 高温高圧 / アルミニウム合金水素化物 / 中性子線回折その場観察 / 放射光その場観察

Outline of Annual Research Achievements

研究計画に従い、Al-TMおよびAl-RE合金水素化物の探索、金属水素化反応の中性子線回折その場観察の実験を進めた。Al-TM系合金の新規水素化物の実現と、純鉄の高温高圧水素化反応のその場観察に成功した。得られた成果は、軽量な水素吸蔵合金の実現や、そのための合成反応過程解明に役立つものと期待される。

Al-TM系合金水素化物の探索研究として、AlNiおよびAlNi3の新規水素化物の実現に成功し、AlNi3水素化物の合成については論文発表を行った。NiもAlと同様に難水素化材料と考えられている。難水素化金属の組み合わせからなる合金の水素化物が安定に存在できる理由が明らかになれば、今後の材料開発研究の指針をあたえるものになると期待される。
Al-RE系合金水素化物については、新規物質を得ることができなかった。Al-Y系では安定なYH2やYH3が生成してしまい、それ以上反応が進行しなかった。一方、探索の過程で純Euの高温高圧実験を進め、その温度圧力相図を決定することに成功した。本成果について論文発表を行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

実績の概要で説明したとおり、Al-RE系合金水素化物の実現をのぞいて、研究は計画通りに進展している。新物質の探索ではターゲットの全てが必ずしも合成可能である訳ではないことを考慮すると、おおむね順調に進展していると評価できる。

Strategy for Future Research Activity

平成27年度は、計画通り角度分散回折測定を行う。またAl-RE系で計画していたXANES測定は、純Euの水素化反応を対象に実験を進める。

Al-TM系の新物質探索は、予定を上回るペースで成果が出ているが、引き続き探索を進める。

本年度が最終年度となるため、年度後半は論文執筆を中心に研究成果のとりまとめを行う。

Causes of Carryover

平成27年度の直接経費とあわせて物品を購入するため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

平成27年度の直接経費とあわせて、超硬製アンビルトップ(1個あたり\50,000、6個セットで使用)を購入予定。

Research Products

• [Journal Article] Phase diagram of the Eu–H system at high temperatures and high hydrogen pressures (2015)
  • Author(s): H. Saitoh, A. Machida, T. Matsuoka, K. Aoki
  • Journal Title: Solid State Communications Volume: 205 Pages: 24-27
  • DOI: 10.1016/j.ssc.2014.12.019
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Hydrogenation of a TiFe-based alloy at high pressures and temperatures (2015)
  • Author(s): N. Endo, I. Saita, Y. Nakamura, H. Saitoh, A. Machida
  • Journal Title: International Journal of Hydrogen Energy Volume: 40 Pages: 3283-3287
  • DOI: 10.1016/j.ijhydene.2015.01.015
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Hydrogenation of L12-type AlNi3 alloy at high pressure and temperature (2015)
  • Author(s): N. Endo, H. Saitoh, A. Machida, Y. Katayama
  • Journal Title: Journal Alloys and Compounds Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2015.01.200
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Site occupancy of interstitial deuterium atoms in face-centred cubic iron (2015)
  • Author(s): . Machida, H. Saitoh, H. Sugimoto, T. Hattori, A. Sano-Furukawa, N. Endo, Y. Katayama, R. Iizuka, T. Sato, M. Matsuo, S. Orimo, K. Aoki
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 5 Pages: 5063
  • DOI: 10.1038/ncomms6063
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Hydrogenation of Anodized Aluminum and Crystal Growth of Formed Hydride at High Pressure and High Temperature (2014)
  • Author(s): H. Saitoh, S. Kato, M. Katagiri
  • Journal Title: Materials transactions Volume: 55 Pages: 1114-1116
  • DOI: 10.2320/matertrans.MG201411
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Li4FeH6: Iron-containing complex hydride with high gravimetric hydrogen density (2014)
  • Author(s): H. Saitoh, S. Takagi, M. Matsuo, Y. Iijima, N. Endo, K. Aoki, S. Orimo
  • Journal Title: APL Materials Volume: 2 Pages: 076103
  • DOI: 10.1063/1.4886219
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Synchrotron X-ray diffraction techniques for in situ measurement of hydride formation under several gigapascals of hydrogen pressure (2014)
  • Author(s): H. Saitoh, A. Machida, K. Aoki
  • Journal Title: Chinese Science Bulletin Volume: 59 Pages: 5290-5301
  • DOI: 10.1007/s11434-014-0543-8
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] CsCl型構造アルミニウム合金 AlFe, AlCo, AlNiの高温高圧下での水素化 (2015)
  • Author(s): 遠藤成輝, 齋藤寛之, 町田晃彦
  • Organizer: 日本金属学会2015年春期講演大会
  • Place of Presentation: 東京大学 (東京都目黒区)
  • Year and Date: 2015-03-18 – 2015-03-20
• [Presentation] 新規金属水素化物の合成研究 (2015)
  • Author(s): 齋藤寛之
  • Organizer: 第2回愛媛大学先進超高圧科学研究拠点（PRIUS）シンポジウム
  • Place of Presentation: 愛媛大学 (愛媛県松山市)
  • Year and Date: 2015-02-23 – 2015-02-24
• [Presentation] [ONSA賞受賞講演]放射光その場観察を利用した新しい水素貯蔵合金開発 (2015)
  • Author(s): 齋藤寛之
  • Organizer: 一般社団法人大阪ニュークリアサイエンス協会 第２３回 放射線利用総合シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪大学中之島センター(大阪府大阪市)
  • Year and Date: 2015-01-26
  • Invited
• [Presentation] Li4FeH6の高温高圧合成 (2014)
  • Author(s): 齋藤寛之, 高木成幸, 松尾元彰, 飯島祐樹, 遠藤成輝, 青木勝敏, 折茂慎一
  • Organizer: 第55回高圧討論会
  • Place of Presentation: 徳島大学 (徳島県徳島市)
  • Year and Date: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [Presentation] 放射光その場観察を利用した新規水素化物の探索 (2014)
  • Author(s): 齋藤寛之, 高木成幸, 青木勝敏, 折茂慎一
  • Organizer: 第12回 水素量子アトミクス研究会
  • Place of Presentation: 東北大学金属材料研究所 (宮城県仙台市)
  • Year and Date: 2014-10-22 – 2014-10-23
• [Presentation] 高温高圧法による新規水素化物の合成研究 (2014)
  • Author(s): 齋藤寛之, 高木成幸, 青木勝敏, 折茂慎一
  • Organizer: 金属学会研究会「水素化物に関わる次世代学術・応用展開研究会」
  • Place of Presentation: 東北大学金属材料研究所 (宮城県仙台市)
  • Year and Date: 2014-10-21 – 2014-10-22
• [Presentation] 高温高圧下でのAlNi3合金の水素化 (2014)
  • Author(s): 遠藤成輝, 齋藤寛之, 町田晃彦
  • Organizer: 日本金属学会2014年秋期講演大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学 (愛知県名古屋市)
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [Presentation] Aluminum-based Interstitial Hydride, Al2CuHx (2014)
  • Author(s): H. Saitoh, S. Takagi, N. Endo, A. Machida, K. Aoki, S. Orimo, and Y. Katayama
  • Organizer: 14th International Symposium on Metal-Hydrogen Systems
  • Place of Presentation: Manchester (UK)
  • Year and Date: 2014-07-20 – 2014-07-25
  • Invited