| 研究課題/領域番号 |
21K04662
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26030:複合材料および界面関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
信太 祐二 北海道大学, 工学研究院, 助教 (80446450)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 水素透過 / レーザードーピング / ステンレス鋼 / 水素ガスバリア / レーザー照射 / 不純物ドーピング / ガスバリア / 表面改質 / 不純物層 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，金属中の不純物ドープ層内で水素の動きが抑制されるというユニークな現象を利用し，薄膜コーティングに代わる新しい水素ガスバリア機能強化法の開発を目指す．不純物をドープする手法として液中レーザードーピングを用いる．対象とする材料として，水素容器材として広く使われているステンレス鋼を用いる．具体的には以下の2点を目的とする．
1. 水素ガスバリア機能が最も向上する液中レーザードーピングの最適条件の解明
2. ミクロな視点からのアプローチによる水素ガスバリア機能が向上する機構の解明
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| 研究成果の概要 |
本研究では，エタノールに浸したステンレス鋼にパルスレーザー照射し，これにより表面直下に炭素をドープすることで水素（重水素）透過の抑制を試みた．レーザーのフルエンスと照射時間を適切に選ぶことにより透過を抑制することができた．透過減少の理由として，炭素ドープにより表層の水素溶解度が低下することが示唆された．また，673K（400℃）に保持するとドープした炭素が移動（拡散）してしまい，透過抑制効果が下がってしまうことが分かった．したがって，実用の上では比較的低温で使用することが好ましいと考えられる．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
水素利用が広まる中で水素の漏洩を抑制する技術の需要が増している．このような技術として，水素透過の小さい材料を薄膜として水素容器表面にコーティングする手法が主流となっている．いっぽう，コーティング膜は剥離やクラックなどの潜在的な弱点を有する．本研究は，炭素ドープにより金属表面そのものを水素が侵入しづらい性質に変えることができる技術である．そのため，コーティング法と組み合わせて使うことでコーティング法の弱点を補完し，水素の漏洩をさらに抑制する技術として期待できる．
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