次世代水素利用技術の安全性確保のための高温水素環境における材料強度劣化現象の解明

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16H04237
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 久保田 祐信 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 教授 (50284534)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 水素脆化 / 高温 / クリープ

研究成果の概要

低炭素社会の確立に向けて，水素利用が推し進められている．本研究では，先進水素利用技術として注目されているリバーシブル燃料電池などの動作環境である高温水素中で生じる材料損傷の基礎的な評価を目的とした．
研究成果を示す．（1）600℃までの水素ガス中でクリープ試験などが実施できる試験装置を開発した，（2）高温水素中で安全に実験ができる手順を確立した，（3）常温から600℃の範囲でAr中と水素中でSUS304鋼とチタン合金の低ひずみ速度引張試験を実施し，強度特性を明らかにした，（4）600℃のAr中と水素中でSUS304鋼のクリープ試験を実施し，Ar中に比べて水素中では寿命が低下する結果を得た．

自由記述の分野

材料力学，水素脆化

研究成果の学術的意義や社会的意義

温室効果ガスの削減は世界中の国々とって大きな課題であり，CO2排出抑制策として炭素税や石油・石炭・天然ガスなどに対するエネルギー税の賦課が考えられている．このことは，企業の生産活動に対して重荷となる可能性があり，低炭素技術の確立が急務である．水素利用は低炭素化の一つの方向性であり，本研究では，高温水素中で動作するデバイスを想定し，その環境で生じる材料損傷の基礎的な研究を実施た．本研究により，高温水素中の構造材料の研究を実施する環境を世界に先駆けて確立した．水素中のクリープ寿命が低下する現象を確認し，また，高温でも水素が材料の変形挙動に影響を与えることを明らかにした．