熱化学水素製造ISプロセスのためのプラズマ溶射レーザー処理を用いたハイブリッド材料の開発

Development of hybrid material using plasma spraying for thermo-chemical hydrogen production IS process

岩月 仁 ; 井岡 郁夫  ; 栗木 良郎*; 久保 真治  ; 稲垣 嘉之

Iwatsuki, Jin; Ioka, Ikuo; Kuriki, Yoshiro*; Kubo, Shinji; Inagaki, Yoshiyuki

熱化学法ISプロセスは、原料となる水とヨウ素や硫黄の複数の化学反応を組み合わせることによって、外部に有害物質を排出せずに、1000度以下の熱で水素と酸素を製造することができる水素製造法である。本プロセスで用いる機器は厳しい腐食環境に曝されるが、最も過酷なのは、硫酸を蒸発分解する過程である。本環境における材料の耐食性を向上させるため、耐食性を有する材料と加工性・強度に優れた構造材料を複合化したハイブリッド材料の開発を行っている。本材は、母材とする汎用耐食金属の表面に、プラズマ溶射レーザー処理を用いて、硫酸環境において優れた耐食性を示すシリコン(Si)を皮膜として形成させたものである。試作した試験片を用い、硫酸濃度が47wt%, 95wt%の沸騰硫酸環境における腐食試験を実施した。47wt%硫酸沸騰環境の試験結果では、時間経過と共に腐食速度の減少が認められた。これは、Si層皮膜が硫酸に酸化され、耐食性が向上したものと思われる。95wt%硫酸沸騰環境の試験結果では、腐食速度が0.1mm/y未満と良好な耐食性が認められた。

JAEA has pursued the development of a thermochemical water-splitting iodine-sulfur process (IS process) to realize hydrogen production systems for high temperature gas cooled reactors. The IS process is a chemical process to produce hydrogen and oxygen from water by combining chemical reactions of iodine (I) and sulfur (S). One of important tasks is to develop corrosion-resistant structural materials because the process uses very corrosive chemicals such as sulfuric acid. A surface reforming technique forming a corrosion-proof coating was introduced to develop a material which is provided with workability, strength, and corrosion resistance. Specimens was fabricated using a silicon plasma spraying, which were examined for corrosion resistance in sulfuric acid solution, concentrations of 47wt% and 95wt%, at temperature of the boiling points. Test results showed the technique is promising to improve corrosion resistance in such harsh environment.