In-situ measurement of average and local structures of hydrogen absorbing alloys using synchrotron radiation X-rays

放射光X線を利用した水素貯蔵合金の平均構造および局所構造のその場観察

町田 晃彦; 綿貫 徹; 片山 芳則; 榊 浩司*; Kim, H.*; 中村 優美子*

Machida, Akihiko; Watanuki, Tetsu; Katayama, Yoshinori; Sakaki, Koji*; Kim, H.*; Nakamura, Yumiko*

水素吸蔵合金は水素燃料電池自動車や定置型エネルギー貯蔵システムなどに利用する水素貯蔵材料として期待され、その実用化に向けた研究が広く行われている。水素吸蔵状態は通常水素圧力下で実現されるため、水素吸蔵状態あるいは水素吸蔵放出過程の研究にはその場測定が必要である。我々は水素吸蔵・放出過程の構造変化の研究を行うために、SPring-8の原子力機構ビームラインBL22XUにおいて、水素雰囲気下その場観察の装置を構築した。本装置では水素圧が平衡になった状態、および非平衡の状態における放射光X線回折実験による平均構造の変化に加えて、大型2次元検出器と高エネルギーX線を利用したX線全散乱実験を実施し、二体分布関数解析による局所構造の変化についても測定が可能である。

Hydrogen absorbing alloys are widely investigated because they are considered as potential hydrogen storage materials for several applications including fuel cell vehicles as well as stationary energy storage system. The hydrogen absorbing states of materials usually arise under the pressurized hydrogen gas environment. Hence, in-situ measurement is necessary to investigate the hydrogen absorbing states as well as hydrogen absorption/desorption processes. We have investigated structural changes of hydrogen absorbing alloys on hydrogen absorption / desorption processes using an in-situ X-ray diffraction measurement setup installed at BL22XU in SPring-8. By using a large area detector and high energy X-ray about 70 keV, we are capable of performing X-rays total scattering experiments to obtain the atomic pair distribution function, and can investigate the change in both average and local structures.