| 研究課題/領域番号 |
15K06424
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
稲垣 祐次 九州大学, 工学研究院, 助教 (10335458)
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| 研究分担者 |
河江 達也 九州大学, 工学研究院, 准教授 (30253503)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 水素吸蔵 / 水晶振動子マイクロバランス |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、低温における物質の水素吸蔵・放出特性の評価法の開発を目的としている。水素貯槽に最適な物質の探索という意味でも、より広範な温度領域で評価が可能な手法に利点があるが、加えて、我々は水素の量子性に起因した物性にも注目している。従って、ここでいう低温とは、液体窒素、液体ヘリウム温度領域までを想定しており、従来のジーベルツ法による評価は不可能である。そこで我々は機械的振動法に着目して研究開発を実施している。
既に初年度では、Vibrating wire（VW）法による評価法を確立するこに成功している。VW法は金属細線の固有振動数の変化から水素吸蔵を検知する手法であり、従って、測定温度範囲を選ばず、しかもリアルタイムに水素吸蔵・放出過程をモニターできることを実証した。
続いて、次年度では、上記VW法における課題を克服できる新しい手法の開発に着手した。VW法では測定試料が金属細線に限られる為、非金属や粉末状試料では実施できない。更には、試料の形状的に表面積が限られる為、特に低温で測定する場合、測定時間の著しい増大が問題となっていた。
そこで金属、非金属を問わず、また、試料の形状にも左右されない新しい手法として、水晶振動を利用した検知法の開発をスタートした。これは水晶表面に固着させた試料の水素吸蔵による質量変化を利用するもので、室温でのテストでは、非常に高感度かつ定量的に水素吸蔵を検知できることがわかった。加えてメガヘルツ帯の高周波が利用可能となったことからネットワークアナライザを用いた高速測定も可能となった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画通り、初年度のvibrating wireによる研究開発を経て、次年度では水晶振動子を用いた研究開発をスタートさせた。現在までに得られている結果にネガティブな側面はなく、今後の低温測定実施に向けて非常に期待できるものであることから、おおむね順調に進展していると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
最終年度では、前年度でテスト用に開発した水晶振動子マイクロバランス（QCM）を低温用インサートに組み込む。その為、液体ヘリウム温度まで自在に可変なインサートの設計、製作を早期に実現させる。また、QCMへの試料マウント法についても、いくつかアイデアがあり、最適化を計り、低温測定へ向けた準備を完了する。後半では、金属、非金属を問わず、また試料形状も表面積の増大が見込めるナノ粒子系まで含めて様々な試料について測定を実施し、本研究開発による手法を確立する。得られた成果は随時、学術雑誌等で公表していく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
従来から所持していた真空計を流用していたが、想定していたものより更に高精度の真空計が必要となった。その時点で残金不足であった為、購入を次年度に見合わせることにした。
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| 次年度使用額の使用計画 |
上述の通り、次年度使用額を高精度真空計の購入資金として補充して使用する。
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