| 研究課題/領域番号 |
18K03580
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
山内 有二 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (80312388)
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| 研究分担者 |
越崎 直人 北海道大学, 工学研究院, 特任教授 (40344197)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | サブミクロン球状化により水素吸収・脱離特性変化 / Pdの水素吸収量が増加 / Pd中に新水素捕獲サイトが形成 |
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| 研究実績の概要 |
今年度は液中レーザー溶融法を用いたサブミクロン球状パラジウム(Pd)粒子の作製や当該作製条件の最適化を試み、最適な条件で作成したサブミクロン球状Pd粒子の低圧下における水素吸収・脱離特性を評価した。
濃度200 wppmのPd(平均サイズ100 nm)溶液にNd:YAGレーザー(波長：355 nm、パルス幅：7 ns)を用いて、溶媒、レーザーのフルエンス、照射時間を変更してパルスレーザーを照射した。走査型電子顕微鏡により得た試料表面画像をもとに最適条件を得た。最適条件でレーザーを照射して作製したサブミクロン球状Pd粒子と原料Pd粒子を試料とし、水素吸蔵・抽出特性の理解のため水素吸収・脱離特性を調べた。
得られたレーザー照射の最適条件は溶媒：エタノール、フルエンス：166 mJ pulse-1 cm-2、照射時間：25分であり、直径1～10 micrometerの球状粒子を作製することができた。作製したサブミクロン球状Pd粒子と原料Pd粒子の水素脱離スペクトルを調べた結果、原料Pdでは590Kに単一のピークを有するスペクトルが得られたのに対し、サブミクロン球状Pdでは、450K、540K、620Kにピークが現れた。レーザー照射によるサブミクロン球状化により新たな水素捕捉サイトが形成したと考えられる。水素圧力2.0e-4 Pa、吸収温度373Kの水素吸収実験を行った結果、原料Pd粒子に比べ、吸収実験後のサブミクロン球状Pd粒子の水素量が多くなった。
サブミクロン球状化により、Pdの水素脱離・吸収特性が大きく変化することが分かった。
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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
サイズ分布があるが、サブミクロン球状Pd粒子を作成でき、低圧下における水素吸収・脱離特性の評価ができたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
より平均サイズが小さいPd粒子を原料とし、サブミクロン球状Pd粒子サイズの均質化を図る。
また、高水素圧力下における水素吸蔵・抽出特性の評価を開始する。本件についてはすでに新しい装置を製作中であり、近日中に当該特性の評価が可能になる見通しである。
さらにパラメータを変化させてサブミクロン球状Pd試料を作成し、水素吸蔵・抽出特性を評価するとともに、水素吸蔵・抽出実験を繰り返し行い、それら特性の安定性についても評価する。
得られた知見からPd製水素同位体吸蔵体の作製条件の最適化を図る。
一方でPd以外の水素同位体吸蔵体についても、サブミクロン球状化をベースに、水素吸蔵・抽出特性の評価と改良を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
現在製作中の高圧下における水素吸蔵・抽出特性評価装置に組み込む予定であった2台の圧力計について、当初想定していた金額よりも安価な機器を入手できたため。次年度の物品費として、当該装置の改良のための物品費も使用する予定である。
また、新たなパラジウム原料が当初想定額よりも高額であるとともに、系統的なデータを取得する必要があるため、次年度以降に物品費や分析費(その他経費に計上)として多く使用する予定である。
得られた知見について次年度以降に複数回成果報告する予定であり、当初計画より旅費を多く使用する。
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