研究課題/領域番号 |
19K05051
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研究種目 |
基盤研究(C)
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配分区分 | 基金 |
応募区分 | 一般 |
審査区分 |
小区分26040:構造材料および機能材料関連
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研究機関 | 東北大学 |
研究代表者 |
河野 龍興 東北大学, 金属材料研究所, 特任教授 (70417103)
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研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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研究課題ステータス |
完了 (2021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)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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キーワード | 水素エネルギー / 水素吸蔵合金 / ニッケル水素電池 / 水素タンク / 水素 / ランタン系合金 / マグネシウム系合金 |
研究開始時の研究の概要 |
室温付近において高容量の水素を大量にかつ高速に吸蔵・放出可能な水素吸蔵合金はLa-Mg-Ni系合金である。この合金系ではAB2ユニットとAB5ユニットの積層によって構成される超格子構造を有しているが、その構造に起因する水素の吸蔵・放出反応特性等、解明されていない特性が数多く有る。本研究では、La-Mg-Ni系水素吸蔵合金において、AB2とAB5のユニット積層配列パターンが水素吸蔵特性へ及ぼす影響を解明し、更なる高容量化・高出力化を実現する水素吸蔵合金を見出すことにある。
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研究成果の概要 |
LaNi3系合金では水素を吸蔵するとアモルファス化するため、水素は多量に吸蔵するものの放出しないという欠点を有していた。その特性を改善すべくMgをLaサイトに置換することにより結晶構造の崩れを抑制し、La-Mg-NiX(X-3-3.5)で高い水素吸蔵特性を示すことを見出した。更にこの結晶粒内に急冷法により平行連晶を発現させることによって、更に水素吸蔵特性性が向上することが明らかとなった。また更にNiサイトの一部をCoで置換した合金組成では、水素吸蔵量も増大することが明らかとなった。また結晶構造解析から、合金のC軸長は25Åで六方晶の超格子構造を有していることが明らかとなった。
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研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の結果は、水素吸蔵合金の吸蔵特性は熱力学的なパラメータのみでは説明することはできないということを示している。つまり従来の定説であった水素吸蔵合金における安定性逆転の法則に従うのではなく、結晶構造及び結晶の微細構造の揺らぎが吸蔵特性を支配しているのではないかと推測され、構造のパラメータの存在が非常に大きいと考えられる。また熱力学的ファクターの値がAB5系の場合とほぼ同様であるのが非常に興味深い点でもあり、今後の更なる課題は,この超格子構造が水素吸蔵・放出特性に及ぼす影響について解明することにある。今後はそれらの早急なる解明を行うべく研究を加速していきたいと考えている。
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