2021 年度研究成果報告書

積層型超格子構造を有するLaMgNi系合金における水素吸蔵特性の解明

研究課題

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研究課題/領域番号	19K05051
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分26040:構造材料および機能材料関連
研究機関	東北大学
研究代表者	河野龍興東北大学, 金属材料研究所, 特任教授 (70417103)
研究期間 (年度)	2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード	水素エネルギー / 水素吸蔵合金 / ニッケル水素電池
研究成果の概要	LaNi3系合金では水素を吸蔵するとアモルファス化するため、水素は多量に吸蔵するものの放出しないという欠点を有していた。その特性を改善すべくMgをLaサイトに置換することにより結晶構造の崩れを抑制し、La-Mg-NiX（X-3-3.5）で高い水素吸蔵特性を示すことを見出した。更にこの結晶粒内に急冷法により平行連晶を発現させることによって、更に水素吸蔵特性性が向上することが明らかとなった。また更にNiサイトの一部をCoで置換した合金組成では、水素吸蔵量も増大することが明らかとなった。また結晶構造解析から、合金のＣ軸長は25Åで六方晶の超格子構造を有していることが明らかとなった。
自由記述の分野	水素エネルギー
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究の結果は、水素吸蔵合金の吸蔵特性は熱力学的なパラメータのみでは説明することはできないということを示している。つまり従来の定説であった水素吸蔵合金における安定性逆転の法則に従うのではなく、結晶構造及び結晶の微細構造の揺らぎが吸蔵特性を支配しているのではないかと推測され、構造のパラメータの存在が非常に大きいと考えられる。また熱力学的ファクターの値がAB5系の場合とほぼ同様であるのが非常に興味深い点でもあり、今後の更なる課題は，この超格子構造が水素吸蔵・放出特性に及ぼす影響について解明することにある。今後はそれらの早急なる解明を行うべく研究を加速していきたいと考えている。