侵入型元素を固溶させた4族および5族金属中の水素分布の観察

固溶体中含间隙元素的第4族和第5族金属中氢分布的观察

• 批准号: 18760492
• 负责人: 本間 啓史
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760492/
• 关键词: 水素透過膜; 酸素; 格子膨張; バナジウム

4族および5族金属は比較的安価かつ資源が豊富で、水素の溶解度や拡散係数の大きく、水素透過材料への応用が期待される。透過膜は使用時の差圧に耐えうる強度や水素吸収に伴う変形を抑制する形状安定性が必要である。水素吸収に伴う透過膜の変形は、水素原子の格子間への侵入に伴う格子の膨張や使用環境下での熱膨張に起因する。そこで侵入型元素を固溶させることにより、水素吸収に伴う変形を抑制できるか否かを検討した。水素原子1個による格子定数変化よりも侵入型原子1個による格子定数変化が大きい方が有効だと考えられる。また、侵入型元素の500℃付近および室温における固溶限や元素1原子あたりの格子定数変化の割合を考慮し、Ta-O系に着目した。分圧真空計を取り付けた超高真空排気系、高純度ガス導入系および試料加熱部からなる装置を用い、酸素を試料中に固溶させた。この際の酸素の固溶量はガス圧力にて調整した。その後、同じ装置内に高純度の水素ガスを導入し、試料中に水素を吸収させた。Ta-0 においては酸素を3%吸収させたものと酸素を吸収させていないものとで水素吸収前後での機械的性質を比較した。この際、メンブレンリアクターの作動温度付近の500℃で700torrの水素に接触させ、両者ともに吸収した水素量はTaH_<0.7>と同程度であり、機械的性質にについても両者ともに延性が失われていた。X線回折測定の結果、両者ともに水素化物が形成しており、酸素の有無による水素吸収前後での機械的性質の違いは明確ではなかった。また、5族と4族の違いについて考慮すると、機械的性質や水素化物析出、体積膨張に対する効果は4族の方が大きいと考える。4族は酸素の拡散係数が小さく、実験室レベルで酸素を含む試料を作るには、気体吸収法以外の方法を検討する必要がある。

Group 4 metals and Group 5 metals have relatively high safety and abundant resources, high solubility of hydrogen and high dispersion coefficients, and high expectations for the use of hydrogen permeable materials. When using the permeable membrane, it is necessary to have poor pressure resistance, strength, water absorption, shape suppression, and shape stability. The absorption of hydrogen is caused by the deformation of the permeable membrane and the intrusion of hydrogen atoms into the lattice, which is caused by the expansion of the lattice and the thermal expansion under the use environment.そこでIntrusion type element をsolid solution させることにより, water absorption にassociated with う変shaped をinhibition できるか不かを検した. Hydrogen atom 1 によるlattice fixed number change よりも intrusion type atom 1 によるlattice fixed number change が大きいsquareがeffective だとtestえられる.また, the intrusive element is close to room temperature at 500℃ and has a solid solution limit of 1 atom. The partial pressure vacuum gauge is used for the ultra-high vacuum exhaust system, the high-purity gas introduction system is used for the sample heating part, and the acid element is used for the solid solution in the sample. The amount of dissolved acid and the amount of acid in the solution are adjusted according to the pressure. After that, high-purity hydrogen is introduced into the device and absorbed into the sample. Ta-0 においては acid element を 3% absorption させたものと acid element を absorption させていないものとでwater absorption での mechanical properties を comparison した.この记、メンブレンリアクターのThe operating temperature is close to 500℃, 700torr, the water element is in contact, the water is inhaled The water content is the same as TaH_<0.7>, and the mechanical properties are the same as the ductility. The results of the X-ray refractory measurement were used to determine the formation of hydration compounds, the presence or absence of hydration, and the mechanical properties of the hydration before and after absorption.また、Group 5 and 4 のviolation いについて consider すると, mechanical properties やhydrogenate precipitation, volume expansion に対する effect は 4 方が大きいと考える. The coefficient of dispersion of group 4 acetate is small, the sample containing the acetate of the group 4 is small, and the method other than the body absorption method is necessary.