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Laser doping effects of hydrogen storage metals for selective hydrogen permeation

储氢金属的激光掺杂对选择性氢渗透的影响

基本信息

批准号：
21K14453
负责人：
中川祐貴
金额：
$ 3万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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

项目摘要

水素吸蔵金属のチタンの表面改質による水素吸蔵温度改善を目的として、有機溶媒中や窒素雰囲気中で純チタンに波長532 nmのナノ秒パルスレーザー照射を行った。アセトン中で純チタン粉末に非集光での照射を行うと少量のTiCが生成し、レーザー照射によりCがドープされることが分かった。また、1回目の水素吸蔵温度は未照射のチタンと同様に400℃以上であった。水素化・脱水素化による活性化処理後の2回目の吸蔵温度を評価したところ、未照射のチタンでは吸蔵温度が170℃と低温化した。また、アセトン中でレーザー照射した試料は260℃, 380℃の2段階で水素を吸蔵した。次に、ガス環境チャンバーを用いて、窒素ガス中で純チタンペレットへの集光照射を行ったところ、照射部ではアブレーションによる表面酸化被膜の除去やTiNx層の生成を観測できた。また、未照射のチタンペレットとレーザー照射したペレットの1回目の水素吸蔵温度は400℃以上であったが、活性化処理後の2回目の水素吸蔵温度は、未照射材では200℃程度であり、レーザー照射材は150℃であった。つまり、レーザー照射材は未照射のチタンよりも低い吸蔵温度を示した。これはTiNx層による表面改質効果によるものと考えられる。この他に、FeとBN粒子の水素雰囲気ミリングによりナノ複合材料を作製し、加熱TEMその場観察を行うことで、加熱と電子線照射によるFeへのBやNのドープの有無について検証した。1000℃までの加熱処理のみでは窒化物と推測される回折ピークが観られたが、加熱TEMその場観察(加熱と電子線照射)ではNが顕著に放出されることが分かり、Feの窒化やホウ化は生じていないと考えられる。

The surface modification of water absorption metal is aimed at improving the temperature of water absorption. In organic solvent, the surface of water absorption metal is irradiated at wavelength of 532 nm. In the case of pure titanium powder, a small amount of TiC is produced without light collection. The absorption temperature of water in the first cycle is above 400℃ without irradiation. The absorption temperature of the second cycle after hydration and dehydration was evaluated, and the absorption temperature of the second cycle without irradiation was 170℃. The sample was irradiated at 260℃ and 380℃ for 2-stage moisture absorption. In addition, the surface acidification coating and the formation of TiNx layer were measured in the light collection irradiation part of the pure TiNx layer. The water absorption temperature of the first cycle of the irradiated material is above 400℃. The water absorption temperature of the second cycle of the activated material is above 200 ℃. The irradiated material is below 150℃. The radiation material is not irradiated, and the absorption temperature is low. TiNx layer surface modification In this regard, Fe and BN particles in the water element separation, heating TEM field observation, heating and electron beam irradiation, Fe and BN particles in the presence or absence of chemical evidence. The heat treatment at 1000℃ was carried out in the presence of nitrogen and iron.