Mechanism and control of hydrogen storage and supply reactions under inner stress field induced by nano-interface with immiscible metals

难混溶金属纳米界面诱导内应力场储供氢反应机理及控制

• 批准号: 21H01744
• 负责人: 浅野 耕太
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01744/
• 关键词: エネルギー関連材料; 水素貯蔵材料; ナノ構造制御; 構造解析

本研究では、再生可能エネルギー導入拡大に向けて、電力の安全・安定供給に利用する高水素密度かつ低材料コストの水素貯蔵材料を創製する。貴金属、ランタノイドおよび希少遷移金属の使用から脱却し、MgH2およびYH3といった水素の高密度貯蔵に有望である金属水素化物の課題であった高い反応温度を低下させるべく、非混合性の異種金属との複合化をナノスケールで進める。金属水素化物の熱力学的な安定性を制御する鍵は、構造のひずみあるいは変化にあり、ナノスケール化による界面または表面の原子配列に起因した内部応力の発生を利用する。研究代表者ら独自の材料創製法を駆使することで、それらの界面および表面の構造、形状にバリエーションをもたせ、熱力学的安定性の評価と先端的構造解析およびシミュレーション技術を併せることで、目的とする材料と水素の反応温度低下を実現する。2021年度はMg-Mn系薄膜合金試料を用いた水素吸蔵放出反応評価により、Mgサイズのナノスケール化により起こるMgH2の不安定化は低温ほど顕著になり、常温付近では最大で2.5桁程度の水素放出圧力の上昇が示唆された。粉体合金試料についてMgとMnの混合状態を調べた結果、メカニカルアロイング法による機械的混合に起因して、Mn中のMgは平べったい形状をもち、さらなるサイズ縮小が必要であることが分かった。2022年度はこれまでに試作した合金試料の水素吸蔵放出反応性評価を進め、特に金属溶湯脱成分法によるバルク体について、Mgサイズの縮小化に力を入れた。具体的には前駆合金の組成を工夫してMg溶湯に浸透させる際にMgが成長して粗大化することを妨げた。その結果これまでになく大幅な水素化物相の不安定化を示す兆候が得られた。引き続き各材料創製法を駆使して試料を試作し、その水素吸蔵放出性評価を実施していく。

In this study, it is possible that the power supply is safe and stable for the use of high water density, low water density, low water content, low water content, high water density, high water density, low water density, high water density, high water density, low water density, high water density, low It is hoped that metal and metal transfer materials can be removed by the use of metal removal, MgH2, YH3, water, water The stability of metal hydration mechanics is used to control the stability of metal hydrates, to control the stability of metal hydration mechanics, to control the stability of metal hydration mechanics, to control the stability of metal hydration mechanics, to control the stability of metal hydration mechanics, to control the stability of metal hydration mechanics, to control the stability of metal hydration mechanics, to control the stability of metal hydration mechanics. The research representative uses the material method alone to create the surface, the shape, the stability of the mechanics, and the stability of the mechanics. the analysis results show that the temperature of the material is low and the temperature is low. In 2021, Mg-Mn thin film alloy materials use water absorption to release anti-thermal stress, Mg thermal stability, low temperature stability, low temperature temperature, room temperature, maximum temperature, 2.5 yard water release force and so on. Powder alloy materials Mg Mn mixed state test results, powder alloy test results, mechanical mixing test results, powder alloy test results, Mg test results, powder alloy test results, powder In the year 2022, the water absorption rate of the alloy material was improved, and the metal dissolution method was used to reduce the temperature of the alloy in 2022. In the year 2022, the water absorption rate of the alloy material was improved, and the metal dissolution method was used to reduce the temperature of the alloy. The specific pre-alloy composition makes it possible for Mg to soak through the growth of the Mg, so as to increase the size of the alloy. The results showed that there was a significant increase in the instability of the hydration phase, indicating that the symptoms were severe. In this paper, we introduce the method of each material to make the material work, the water absorption, the release, the application of the material.

项目成果

カールスルーエ工科大学(ドイツ)

卡尔斯鲁厄理工学院（德国）

• 发表时间: 2022

Development of Nanostructured Mg Hydride for Hydrogen Storage

用于储氢的纳米结构氢化镁的开发

• 发表时间: 2021
• 作者: K. Asano;Y. Lu;H. Schreuders;V. Charbonnier;H. Kim;K. Sakaki;H. Enoki;Y. Nakamura;E. Akiba;B. Dam
• 通讯作者: B. Dam

ナノスケールで微細化したMg-Fe系複合体の水素吸蔵放出反応

纳米级Mg-Fe复合材料的吸放氢反应

• 发表时间: 2022
• 作者: 浅野耕太;Yeon Beom Jeong;和田武;加藤秀実
• 通讯作者: 加藤秀実

デルフト工科大学(オランダ)

代尔夫特理工大学（荷兰）

• 发表时间: 2019

Stability of Zirconium-Substituted Face-Centered Cubic Yttrium Hydride

锆取代面心立方氢化钇的稳定性

• DOI: 10.1021/acs.inorgchem.1c02333
• 发表时间: 2021
• 期刊: Inorganic Chemistry
• 影响因子: 4.6
• 作者: Kataoka Riki;Asano Kohta;Sakaki Kouji;Kitta Mitsunori;Tada Kohei;Kiyobayashi Tetsu;Ozaki Hiroyuki;Takeichi Nobuhiko;Hayashi Shigenobu;Kimura Toru;Kamegawa Atsunori
• 通讯作者: Kamegawa Atsunori