水素吸蔵合金のマイクロ構造変化のオンサイト可視化および容器変形現象の解明

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24760619
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 化工物性・移動操作・単位操作
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 齋藤 泰洋 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50621033)
• 研究協力者: 川上 理亮 高砂熱学工業株式会社 ; 奥村 真彦 東北大学, 大学院工学研究科, 大学院生
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 水素吸蔵合金 / マイクロX線CT / Mm-Ni / Ti-Fe / 微粉化

研究概要

水素吸蔵合金の貯蔵タンクの安全性を検討するため，水素の吸放出にともない容器壁面に生じるひずみおよび微視的な充填構造の変化を評価した．水素の繰り返し吸放出にともない容器の底部に発現する応力が増加することを示し，局所充填率の測定から合金粒子が底部に集中することを示した．Ｘ線コンピュータ断層撮影法を用いた充填層の構造変化の観察により，レアアースを用いないＴｉ－Ｆｅ系合金とＭｍ－Ｎｉ系合金において微粉化の傾向がそれぞれ異なることを示した．さらに，Ｍｍ－Ｎｉ系合金に対し，粒径分布の画像処理プログラムを開発し，水素の吸放出前後において粒径が減少することを示した．

研究成果

• [雑誌論文] Pulverization Mechanism of Hydrogen Storage Alloys on Microscale Packing Structure (2012)
  • 著者名/発表者名: Okumura, M., A. Ikado, Y. Saito, H. Aoki, T. Miura and Y. Kawakami
  • 雑誌名: Int. J. Hydrogen Energy 巻: 37 ページ: 10715–10723
  • DOI: 10.1016/j.ijhydene.2012.04.061
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of Wall Stress Development and Packing Ratio Distribution in the Metal Hydride Reactor (2012)
  • 著者名/発表者名: Okumura, M., K. Terui, A. Ikado, Y. Saito, M. Shoji, Y. Matsushita, H. Aoki, T. Miura and Y. Kawakami
  • 雑誌名: Int. J. Hydrogen Energy 巻: 37 ページ: 6686–6693
  • DOI: 10.1016/j.ijhydene.2012.01.097
  • 査読あり
• [学会発表] 水素吸蔵合金の利用を目指した充填層解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 齋藤泰洋,奥村真彦,松下洋介,青木秀之
  • 学会等名: 自動車技術会伝熱技術部門委員会企画シンポジウム『省エネを支える伝熱技術』
  • 発表場所: 東京,日本
  • 年月日: 2014-02-14
• [学会発表] Three-dimensional Observation of Hydro- gen Storage Alloy in Packed Bed and Its Property (2013)
  • 著者名/発表者名: Okumura, M., Y. Saito, Y. Matsushita, H. Aoki, Y. Kawakami and K. Taki
  • 学会等名: Int. Symp. EcoTopia Sci. 2013
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 20131213-15
• [学会発表] 水素吸蔵合金の微粉化現象に関するプロセス解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 齋藤泰洋
  • 学会等名: 第2回水素貯蔵材料・水素エネルギーシステムに関する研究会
  • 発表場所: 小国,日本
  • 年月日: 2013-05-17
• [学会発表] 水素吸蔵合金を用いた水素貯蔵容器内の充填状態変化と応力発現の検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 川上理亮,奥村真彦,齋藤泰洋,青木秀之
  • 学会等名: 空気調和・衛生工学会東北支部第2回学術・技術報告会
  • 発表場所: 仙台,日本
  • 年月日: 2013-03-12
• [学会発表] An Investigation of the Stress Distribution Changes on the Thick Wall Vessel of Hydrogen Storage Alloys (2012)
  • 著者名/発表者名: Okumura, M., A. Ikado, Y. Saito, H. Aoki and Y. Kawakami
  • 学会等名: Int. Symp. Metal-Hydrogen Syst. 2012
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20121021-26
• [学会発表] Multi-scale Investigation of Segregation of Hydrogen Storage Alloys Bed (2012)
  • 著者名/発表者名: Okumura, M., A. Ikado, Y. Saito, H. Aoki and Y. Kawakami
  • 学会等名: Int. Conf. Clean Energy 2012
  • 発表場所: Quebec, Canada
  • 年月日: 20120910-12
• [学会発表] 水素吸蔵合金におけるプロセス解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 齋藤泰洋
  • 学会等名: 水素貯蔵材料・水素エネルギーシステムに関する研究会
  • 発表場所: つくば,日本
  • 年月日: 2012-07-26
• [備考]
  • URL: http://www.che.tohoku.ac.jp/~tranpo/
• [備考] International Symposium on EcoTopia Science 2013, Outstanding Presentation Award, 12月15日(2013) 受賞歴
• [備考] 空気調和・衛生工学会東北支部 第2回学術・技術報告会,優秀発表奨励賞, 5月22日(2013) 受賞歴