Improvement of hydrogen absorption characteristics of Pd using irradiation of heavey ions

重イオンビーム照射によるPdの水素吸蔵特性改質

阿部 浩之; 青根 茂雄*; 森本 亮*; 内田 裕久*; 大島 武

Abe, Hiroshi; Aone, Shigeo*; Morimoto, Ryo*; Uchida, Hirohisa*; Oshima, Takeshi

これまでに、パラジウム(水素吸蔵材料)について、重イオン照射により欠陥導入させることで表面構造が乱れ、それにより表面改質効果が生じ、水素吸蔵能向上が見込まれることを見いだしている。本研究ではその表面状態についてさらに詳細な知見を得るため、表面仕事関数測定により電子状態を調べ、初期水素吸蔵反応速度との相関関係を調べた。照射イオンはNイオン,Crイオン,Agイオン,Xeイオン照射を実施し、ドーズ量は1010cmとした。水素吸蔵反応速度測定により、イオン照射したPdは未照射Pdに比べ反応速度が310倍速くなることを確認し、仕事関数測定ではイオン照射のドーズ量の増加に伴い、仕事関数値が負側へシフトすることが判明した。これより、イオン照射により表面構造が乱され、表面電子状態が不安定になった結果、水素原子が取り込まれやすい状態となり、初期水素吸蔵反応速度が速くなったと結論できる。

The introduction of vacancies in Pd was found to be effective for an increase in the initial hydrogen absorption rate in a previous study. Also, it was reported that the initial hydrogen absorption rate depends strongly on the surface conditions of metals. Heavy ions with keV ranges can create severe damage and high densities of vacancy near the surface of materials. As well known, the formation of hydride phases can be facilitated by the presence of vacancy because vacancy acts as hydrogen trapping site to form hydrides. Thus, the hydrogen absorption characteristics of Pd may be improved by the irradiation of heavy ions. As a result, the initial hydrogen absorption rate increased due to ion irradiation, and the value became 310 times higher than un-irradiated Pd.