| 研究課題/領域番号 |
17K14114
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 研究分野 |
薄膜・表面界面物性
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
國貞 雄治 北海道大学, 工学研究院, 助教 (00591075)
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| 研究協力者 |
坂口 紀史
渡邉 拓海
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | 水素脆化 / ヒドリド / 拡散 / セラミックス / 第一原理計算 / 接合界面 |
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| 研究成果の概要 |
第一原理計算を用い，バルクセラミックス材料の水素固溶特性を調査した．特に，様々なアニオンサイト欠陥が導入された場合の水素の固溶状態変化を電子状態解析より明らかにした．これらの結果から，材料中への水素の侵入を抑制し，水素環境下で材料を長寿命化するための水素遮蔽膜としてAl2O3やTiNが有望であることを示した．
また，セラミックス材料界面における水素の拡散特性を調査した．様々な界面構造における水素透過特性を調査した結果，特定の界面幅において水素透過が促進されることを明らかにした．このとき，Heは界面を透過することができず，水素を選択的に透過する界面の設計が可能であることを示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
安価な水素遮蔽セラミックス膜が実現することにより，水素貯蔵タンクの低コスト化が可能である．また，安価な水素透過セラミックス膜・水素遮蔽セラミックス膜が実現することにより，現在用いられている高価な貴金属Pd膜を代替することができる．安価な水素貯蔵タンクや水素透過・分離膜が実現することにより，燃料電池などの水素エネルギーシステム全体の低コスト化を実現し，クリーンな水素エネルギー社会の実現に寄与することができる．また，本研究課題で得られた水素同位体用遮蔽膜の実現により，核融合炉の原料である重水素・三重水素の漏出を抑制することができる．
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