金属水素分離膜のAEウェーブレット解析による構造ヘルスモニタリングと脆化機構解明

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21560731
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造・機能材料
• 研究機関: 大分工業高等専門学校
• 研究代表者: 松本 佳久 大分工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (40219522)
• 研究分担者: 湯川 宏 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教 (50293676) ; 南部 智憲 鈴鹿工業高等専門学校, 材料工学科, 准教授 (10270274)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 水素 / 新エネルギー / 燃料電池 / 金属物性 / 構造・機能材料 / 水素透過 / 水素脆化 / AE

研究概要

温度や水素圧力等の環境負荷を水素分離膜に与え,その静的膜破壊時のき裂発生・進展時の特徴をAE原波形解析にて把握した。また,各種Nb合金, V合金およびTa合金などのbcc単相水素分離膜の構造ヘルスモニタリングに本手法が適用可能であり,統合耐久性評価システムとして有効に機能することを確認した。さらに, Pd/熱拡散防止酸化物中間層/5族金属構造のパフォーマンスチューンド合金膜を提案し,構築した耐久性評価試験を行って,その推奨負荷水素圧力を提示した。

研究成果

• [雑誌論文] Hydrogen solubility and permeability of Nb-W-Mo alloy membrane (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Awakura, T. Nambu, Y. Matsumoto and H. Yukawa
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: Vol.509 ページ: 877-880
  • DOI: DOI:10.1016/j.jallcom.2010.10.133
  • 査読あり
• [雑誌論文] V-W alloy membranes for hydrogen purification (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Yukawa, T. Nambu and Y. Matsumoto
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: Vol.509 ページ: 881-884
  • DOI: DOI:10.1016/j.jallcom.2010.09.161
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ta-W Alloy for Hydrogen Permeable Membranes (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Yukawa, T. Nambu and Y. Matsumoto
  • 雑誌名: Advanced Materials for Hydrogen Energy Applications, Material Transactions 巻: Vol.52 ページ: 610-613
  • DOI: DOI:10.2320/matertrans.MA201007
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高純度水素を分離・精製するためのニオブ系固溶体合金膜の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 湯川宏,松本佳久,南部智憲
  • 雑誌名: OHM 巻: Vol.10 ページ: 2-3
  • URL: http://www.ohmsha.co.jp/ohm/201010h.htm
• [雑誌論文] Quantitative Evaluation of Hydrogen Embrittlement of Metal Membrane Detected by in-situ Small Punch Test under Hydrogen Permeation (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsumoto, H. Yukawa and T. Nambu
  • 雑誌名: Metallurgical Journal 巻: Vol.LXIII ページ: 74-78
  • URL: http://www.hutnickelisty.cz/en/index.php/fileof-numbers-and-volumes/7-yearofedition2010
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new concept for alloy design of Nb-based hydrogen permeable alloys with high hydrogen permeability and strong resistance to hydrogen embrittlement (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Yukawa, M. Morinaga, T. Nambu and Y. Matsumoto
  • 雑誌名: Materials Science Forum 巻: Vol.654-656 ページ: 2827-2830
  • DOI: DOI:10.4028/www.scientific.net/MSF.654-656.2827
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高い水素透過性と優れた耐水素脆性を両立したニオブ系固溶体合金膜の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 湯川宏,南部智憲,松本佳久
  • 雑誌名: 燃料電池 巻: Vol.10 ページ: 99-105
  • URL: http://www.fcdic.com/ja/kikanshi/VOL10-1.pdf
• [雑誌論文] 水素透過膜用Nb-W-Ta合金の水素雰囲気中における機械的性質と水素透過能 (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡邉直,湯川宏,南部智憲,松本佳久,張国興,森永正彦
  • 雑誌名: 日本金属学会誌 巻: Vol.73 ページ: 742-746
  • URL: http://www.jim.or.jp/journal/j/pdf3/73/09/742.pdf
  • 査読あり
• [雑誌論文] Alloying effects of Ru and W on the resistance to hydrogen embrittlement and hydrogen permeability of niobium (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Watanabe, H. Yukawa, T. Nambu, Y. Matsumoto, G. X. Zhang and M. Morinaga
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: Vol.477 ページ: 851-854
  • DOI: DOI:10.1016/j.jallcom.2008.10.164
  • 査読あり
• [学会発表] 5族系水素透過合金の延性-脆性遷移水素濃度解析と合金設計への展開 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松本佳久,湯川宏,南部智憲
  • 学会等名: 日本金属学会2011年秋期(第149回)大会講演概要(S4・12)
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター及びカルチャーリゾートフェストーネ
  • 年月日: 2011-11-07
• [学会発表] Design of Nb-based alloy membranes for hydrogen purification (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Yukawa, T. Nambu and Y. Matsumoto
  • 学会等名: ICCMR 10
  • 発表場所: St. Petersburg, Russia
  • 年月日: 2011-06-21
• [学会発表] Quantitative Evaluation of Hydrogen Embrittlement of Metal Membrane Detected by in-situ Small Punch Test under Hydrogen Permeation (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshihisa Matsumoto, Hiroshi Yukawa and Tomonori Nambu
  • 学会等名: 1st International Conference SSTT, Determination of Mechanical Properties of Materials by Small Punch and Other Miniature Testing Techniques
  • 発表場所: Ostrava, Czech Republic
  • 年月日: 20100831-0902
• [学会発表] Ductile-to-Brittle Transition Hydrogen Concentrations of V and Nb for Hydrogen Permeation (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsumoto, H. Yukawa and T. Nambu
  • 学会等名: Materials Science and Engineering 2010
  • 発表場所: Technische Universitat Darmstadt, Germany
  • 年月日: 20100824-26
• [学会発表] V-W Alloy Membranes for Hydrogen Purification (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Yukawa, T. Nambu, Y. Matsumoto, M. Morinaga
  • 学会等名: International Symposium "Metal-Hydrogen Systems. Fundamentals and Applications"
  • 発表場所: Chemistry Department Lomonosov Moscow State University
  • 年月日: 2010-07-19
• [学会発表] 純ニオブ膜の水素透過流束に及ぼす表面状態の影響と水素雰囲気中における引張特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大西宏幸,都甲紘千,湯川宏,南部智憲,松本佳久
  • 学会等名: 日本金属学会・日本鉄鋼協会・軽金属学会九州支部共催平成22年度合同学術講演大会講演概要集
  • 発表場所: 熊本大学工学部黒髪南キャンパス
  • 年月日: 2010-06-05
• [学会発表] 5族金属水素透過膜の延性-脆性遷移固溶水素濃度 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松本佳久,湯川宏,南部智憲
  • 学会等名: 日本金属学会・日本鉄鋼協会・軽金属学会九州支部共催平成22年度合同学術講演大会講演概要集
  • 発表場所: 熊本大学工学部黒髪南キャンパス
  • 年月日: 2010-06-05
• [学会発表] Nb, VおよびV-W水素透過膜の延性-脆性遷移固溶水素濃度 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松本佳久,湯川宏,張国興,森永正彦,南部智憲
  • 学会等名: 日本金属学会2010年春期(第146回)大会講演概要
  • 発表場所: 筑波大学筑波キャンパス
  • 年月日: 2010-03-28
• [学会発表] 優れた水素透過性能と耐水素脆性を両立させたニオブ系水素透過合金 (2010)
  • 著者名/発表者名: 湯川宏,森永正彦,南部智憲,松本佳久
  • 学会等名: 6th Int l Hydrogen & Fuel Cell Expo(FC EXPO 2010),第6回国際水素・燃料電池展
  • 発表場所: 東京ビッグサイト東展示棟,(FCA-2会場)
  • 年月日: 2010-03-04
• [学会発表] Nb-based Hydrogen Permeable Alloys with High Hydrogen Permeability and Strong Resistance to Hydrogen Embrittlement (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Yukawa, M. Morinaga, T. Nambu and Y. Matsumoto
  • 学会等名: The 3rd International Conference on Structure, Processing and Properties of Materials 2010
  • 発表場所: Dhaka, Bangladesh
  • 年月日: 2010-02-25
• [学会発表] 低水素圧力条件に特化したニオブ系水素透過膜合金の設計方法 (2009)
  • 著者名/発表者名: 嶋一成,南部智憲,松本佳久,湯川宏,張国興,森永正彦
  • 学会等名: 日本金属学会2009年秋期(第145回)大会講演概要
  • 発表場所: 京都大学吉田キャンパス
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] 水素製造・精製用非Pd系水素透過合金の設計と創製 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松本佳久
  • 学会等名: M & M研究会
  • 発表場所: サンメッセ鳥栖
  • 年月日: 2009-07-31
• [備考]
  • URL: http://www.oita-ct.ac.jp/kikai/matumoto/sub7.html
• [産業財産権] 水素分離膜,その製造方法及び水素製造装置 (2012)
  • 発明者名: 松本佳久,南部智憲,湯川宏,森永正彦,黒川英人
  • 権利者名: 国立高等専門学校機構,名古屋大学,東京瓦斯(株)
  • 産業財産権番号: 特許、特願2012-067204
  • 出願年月日: 2012-03-23
• [産業財産権] 水素分離膜及び水素分離方法 (2012)
  • 発明者名: 松本佳久,南部智憲,湯川宏,黒川英人,金子祐大
  • 権利者名: 国立高等専門学校機構,名古屋大学,東京瓦斯(株)
  • 産業財産権番号: 特許、特願2012-054650
  • 出願年月日: 2012-03-12
• [産業財産権] 水素分離膜及び水素分離装置 (2012)
  • 発明者名: 松本佳久,南部智憲,湯川宏
  • 権利者名: 国立高等専門学校機構,名古屋大学,東京瓦斯(株)
  • 産業財産権番号: 国際特許、PCT/JP2012/055766
  • 出願年月日: 2012-03-07
  • 外国
• [産業財産権] 水素分離膜 (2011)
  • 発明者名: 松本佳久,南部智憲,湯川宏,森永正彦,黒川英人
  • 権利者名: 国立高等専門学校機構,名古屋大学,東京瓦斯(株)
  • 産業財産権番号: 国際特許、PCT/JP2011/070368
  • 出願年月日: 2011-09-07
  • 外国
• [産業財産権] 水素分離膜,その製造方法及び水素製造装置 (2011)
  • 発明者名: 松本佳久,南部智憲,湯川宏,森永正彦,黒川英人
  • 権利者名: 国立高等専門学校機構,名古屋大学,東京瓦斯(株)
  • 産業財産権番号: 特許、特願2011-084665
  • 出願年月日: 2011-04-06
• [産業財産権] 水素分離膜及び水素分離装置 (2011)
  • 発明者名: 松本佳久,南部智憲,湯川宏,森永正彦,黒川英人
  • 権利者名: 国立高等専門学校機構,名古屋大学,東京瓦斯(株)
  • 産業財産権番号: 特許、特願2011-48582
  • 出願年月日: 2011-03-07
• [産業財産権] 水素分離方法及び装置 (2010)
  • 発明者名: 松本佳久,南部智憲,湯川宏,森永正彦,黒川英人
  • 権利者名: 国立高等専門学校機構,名古屋大学,東京瓦斯(株)
  • 産業財産権番号: 特許、特願2010-213773
  • 出願年月日: 2010-09-24
• [産業財産権] 水素分離膜 (2010)
  • 発明者名: 松本佳久,南部智憲,湯川宏,森永正彦,黒川英人
  • 権利者名: 国立高等専門学校機構,名古屋大学,東京瓦斯(株)
  • 産業財産権番号: 特許、特願2010-213772
  • 出願年月日: 2010-09-24
• [産業財産権] 水素分離膜および水素分離法 (2010)
  • 発明者名: 松本佳久,南部智憲,湯川宏,森永正彦,黒川英人,西井匠,白崎義則,安田勇
  • 権利者名: 国立高等専門学校機構,名古屋大学,東京瓦斯(株)
  • 産業財産権番号: 国際特許、PCT/JP2010/065788
  • 出願年月日: 2010-09-14
• [産業財産権] 5A族金属系水素分離膜を用いた水素分離システム (2010)
  • 発明者名: 松本佳久,南部智憲,森永正彦,湯川宏,安田勇,白崎義則,黒川英人,西井匠
  • 権利者名: 国立高等専門学校機構,名古屋大学,東京瓦斯(株)
  • 産業財産権番号: 特許、特願2010-007613
  • 出願年月日: 2010-01-16
• [産業財産権] 2段式水素分離型改質器 (2010)
  • 発明者名: 松本佳久,南部智憲,森永正彦,湯川宏,安田勇,白崎義則,黒川英人,西井匠
  • 権利者名: 国立高等専門学校機構,名古屋大学,東京瓦斯(株)
  • 産業財産権番号: 特許、特願2010-007516
  • 出願年月日: 2010-01-15
• [産業財産権] Nb膜,周期律表5A族金属合金膜を使用した水素分離システム (2010)
  • 発明者名: 松本佳久,南部智憲,森永正彦,湯川宏,安田勇,白崎義則,黒川英人,西井匠
  • 権利者名: 国立高等専門学校機構,名古屋大学,東京瓦斯(株)
  • 産業財産権番号: 特許、特願2010-007428
  • 出願年月日: 2010-01-15
• [産業財産権] V-W系合金膜からなる水素分離膜及び水素分離法 (2009)
  • 発明者名: 松本佳久,南部智憲,森永正彦,湯川宏,安田勇,白崎義則,黒川英人,西井匠
  • 権利者名: 国立高等専門学校機構,名古屋大学,東京瓦斯(株)
  • 産業財産権番号: 特許、特願2009-212550
  • 出願年月日: 2009-09-14
• [産業財産権] Nb-W-Mo系合金膜からなる水素分離膜及び水素分離法 (2009)
  • 発明者名: 松本佳久,南部智憲,森永正彦,湯川宏,安田勇,白崎義則,黒川英人,西井匠
  • 権利者名: 国立高等専門学校機構,名古屋大学,東京瓦斯(株)
  • 産業財産権番号: 特許、特願2009-212357
  • 出願年月日: 2009-09-14