| 研究課題/領域番号 |
12680502
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
エネルギー学一般
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
山川 浩二 愛媛大学, 工学部, 教授 (50029493)
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| 研究分担者 |
岩瀬 彰宏 日本原原子力研究所, 物質科学部, 主任研究員 (60343919)
矢野 忠 愛媛大学, 工学部, 教授 (50036240)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2002
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| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
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| 配分額 *注記 |
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2002年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2001年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2000年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
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| キーワード | 水素 / 多層膜 / 水素透過 / 水素の拡散 / 表面 / 拡散 / 表面状態 |
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| 研究概要 |
金属板中の水素の透過能を低圧力領域、中間温度領域で測定する超高真空系の装置を作成し、純Pd、Fe、Ni板中の水素の透過能の水素圧力依存および温度依存をガス透過法で調べた。この装置では表面汚染が抑制される分、より低水素圧、より薄い試料板での測定が可能になる。真空中で焼鈍したPd試料板の水素の透過能のアレニュウス・プロットは種々の温度で折れ曲がり非常に複雑な様相を示した。これらの結果は水素の透過能がPd板の表面状態に大きく影響されるためである。この表面汚染は空気中、低温での焼鈍で取り除かれることが判明した。汚染の除去によって水素透過量は増加し、その量のアレニュウス・プロットは直線を示すようになった。
この結果から、作成した装置および測定方法は多層膜試料での水素透過測定に適していることが判明したのでPd基板上のPd-Fe系、Pd-Ni系の多層膜について水素の透過能測定実験を行った。Pd-Fe系多層膜ではPd基板表面の汚染物を取り除く表面処理を行えば水素透過量のアレニュウス・プロットは直線を示したが、Pd-Ni系多層膜でのアレニュウス・プロットは低温領域で上方に折れまがり、直線状にはならなかった。これらの実験結果と多層膜の水素透過のモデル計算とより、Pd-Ni系多層膜ではPd中間膜および境界層は水素透過には全く影響しないことが明らかになった。Niのバルクの物性値を用いたモデル計算と比べて異常に高い透過能は薄膜層の結晶粒が小さいため粒界拡散の寄与が大きくなるとして理解出来る。一方、Pd-Fe系についての結果は複雑であり、更に詳しく調べる必要がある。水素透過量はPd-Fe系多層膜では減少し、前記のPd-Ni系多層膜と逆に、Feの薄膜層は結晶粒が小さいと水素透過を抑制することを示唆している。
また、AESでPd表面を調べ、この水素透過を抑制する表面汚染物が炭素の化合物であることを明らかにした。
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