平成22年度　戦略的大学連携支援事業　活動報告書

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軽量水素吸蔵合金の開発 ─3年間のまとめ─室蘭工業大学 大学院 教授 斎藤 英之■ 教育研究部会 活動報告 研究小委員会マグネシウムは比重が1.74と小さく、7.6mass%もの水素を溶解して水素化物(MgH)を作るため、軽量水素吸蔵合金の基合金として期待されている.しかしながら、水素との反応速度が遅く、また高温でのみ水素と反応するため、水素吸蔵合金として実用化するには表面反応速度の向上と水素吸蔵放出温度の低下が求められている.マグネシウムにニッケルを添加しMg-Ni合金とすることは有効であることが知られているが、ニッケル添加量および微細組織と水素化特性との関係は調べられていなかった。そこで本研究ではまずニッケル添加量の比較的少ない亜共晶Mg-Ni合金とニッケル添加量を増加させた過共晶Mg-Ni合金を作製し、ニッケル含有量および微細組織と水素化特性の変化を調べることを目的とした。次に、水素との表面での反応速度の向上を目指し、高速気流中における衝撃力を利用したハイブリダイゼーション法に着目し、この装置を用いて合金粉末に機械的衝撃処理を施し、表面処理による水素化特性の変化を調べた。これと平行して、水素との熱力学的な平衡反応の改善を目的として、第3元素を添加したMg-Ni合金を作製し、水素化特性を調べた。これらの実験結果を総合して軽量かつ高性能な水素吸蔵合金の開発を目指した。これにより作製した水素吸蔵合金をタンクに充填して水素吸蔵合金タンクを作製し、水素燃料電池システムに接続して水素を供給することを目的とした。 鋼鉄製密閉ルツボを用いて亜共晶、共晶あるいは過共晶Mg-Ni合金を作製し、熱処理を施して微細組織を調整した。作製した合金塊をやすりで切削してこれらの合金粉末を作成した.試料粉末の形状およびの試料中の微細組織をSEM観察するとともに、X線回折法により結晶構造を調べた。また、ハイブリダイゼーション法によりこの試料粉末に衝撃力を与えて球形化するとともに、ニッケル微粒子を粉末表面にコーティングした。これらの合金粉末は自動PCT測定装置を用いて水素吸収速度を測定するとともに水素吸蔵特性を調べ、水素化特性を評価した。本研究で合金粉末の表面改質に用いたハイブリダイゼーション装置の概略図を図1に示す。この装置は高速回転するブレードのついたローター、ステーター、および循環回路で構成される。装置内に投入された試料は反時計方向に高速回転するブレードから衝撃を受け、ブレードが起こす気流により循環経路を通って装置内に戻り、再びブレードから衝撃を受ける。これにより粒子を球形化することや、衝撃力によって粒子表面に他の粒子をたたきつけることで成膜化することができる.ハイブリダイザーによりNiコーティングを行った試料は、自動PCT測定装置を用いて水素吸蔵特性を調べ、水素吸収速度を評価した.図2はニッケル添加量の少ない亜共晶Mg-14.8Mass%Ni合金のSEM研究の目的1研究成果3研究実施方法2図1 ハイブリダイゼーションシステムの模式図図2 亜共晶Mg-14.8mass%Ni合金のSEM組織写真連携推進委員会 活動報告教育研究部会 活動報告大学運営部会 活動報告地域連携部会 活動報告評価委員会77

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