| 研究課題/領域番号 |
17560613
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| 研究機関 | 富山大学 |
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研究代表者 |
波多野 雄治 富山大学, 水素同位体科学研究センター, 教授 (80218487)
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| 研究分担者 |
原 正憲 富山大学, 水素同位体科学研究センター, 講師 (00334714)
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| キーワード | 水素 / セラミックス / 炭化物 / 4族金属 / 5族金属 / 透過 / 溶解度 / 拡散係数 |
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| 研究概要 |
4族および5族金属の炭化物は耐摩耗性や熱力学的安定性に優れる上、一部のものは水素吸収能を有することが知られており、これら炭化物中の水素の溶解度・拡散係数等を系統的に調べることにより、水素機能性材料としての新たな用途が開けるものと考えられる。
本年度は、まず昨年度に引き続き化学量論比に近い組成を有するTiC粉末試料について、拡散係数の温度依存性を測定した。真空加熱により活性化したのち、試料温度773〜973K、水素圧力1Pa〜47kPaにおいて水素吸収実験を行い、吸収速度より拡散係数を求めた。その結果、振動数因子および活性化エネルギーとして、D_o=10-11m^2・s^<-1>、E_D=87±13kJ・mol^<-1>なる値を得た。この種の炭化物では水素は主に炭素空孔中へ溶解するが、本研究で得られた活性化エネルギーの値は、これまでに報告されている炭素の自己拡散の活性化エネルギー(208〜460kJ・mol^<-1>)に比べ著しく小さく、水素は水素-空孔クラスターとして移動するのではないと考えられる。今後、より高濃度に炭素空孔を含む試料についても同様の測定を行う予定である。なお、平衡水素濃度の圧力・温度依存性も調べたが、昨年度報告したように水素溶解挙動がジーベルツ則に従わず、得られた溶解度や溶解熱の物理的意味については検討を続けている。
また、V、Nb、Taの表面に厚さ数百nm〜数μm程度の炭化物層(V_2C、VC、Nb_2C、NbC、Ta_2C、TaC)を形成させ573〜973Kで水素吸収実験を行った。そのままの状態では水素吸収速度は小さかったが、Pd被覆を施すと純金属と同程度に速やかに水素を吸収した。従って、これら炭化物は比較的大きな水素透過能を有するが、金属に比べ水素ガス中の不純物により被毒を受けやすいと結論した。
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