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Study of container using hybrid technique for sulfuric acid decomposition of thermochemical water-splitting iodine-sulfur process

ハイブリッド技術を用いた熱化学水素製造ISプロセスの硫酸分解器用容器構造体の研究

井岡 郁夫; 岩月 仁; 栗木 良郎*; 川井 大輔*; 横田 博紀*; 久保 真治; 稲垣 嘉之; 坂場 成昭

Ioka, Ikuo; Iwatsuki, Jin; Kuriki, Yoshiro*; Kawai, Daisuke*; Yokota, Hiroki*; Kubo, Shinji; Inagaki, Yoshiyuki; Sakaba, Nariaki

熱化学水素製造法ISプロセスは、大規模かつ経済性の高い水素製造法の候補の一つとして研究開発が進められている。ISプロセスの硫酸を蒸発・ガス化し、熱分解する工程の腐食環境は過酷であり、その環境に耐える機器材料にはセラミックスが用いられている。本研究は、脆性材料であるセラミックスに代わり、表面改質技術を用いて耐硫酸性と延性を兼ね備えるハイブリッド材料の開発を狙いとしている。プラズマ溶射技術とレーザー溶融処理技術の組み合わせより試作したハイブリッド材料試験片は、95%沸騰硫酸中で腐食速度0.01mm/yと良好な耐食性を示した。これは、表面に形成させた高Si濃度の耐食層が硫酸環境で酸化し、接液面にSiO$$_2$$層が生成したためと考えられる。さらに、本技術による容器の製作性を確認するため、溶接部、面取り部、曲面と容器形状要素を有する容器状構造体を試作したところ、表面に形成させた耐食層に剥離等の欠陥は認められなかった。このことから、硫酸に耐食性を有し、容器形状に施工可能な表面改質手法の基本技術を確証した。

A thermochemical water-splitting iodine-sulfur processes (IS process) is one of candidates for the large-scale production of hydrogen with high cost performance. Severe corrosive environment which is thermal decomposition of sulfuric acid exists in the IS process. A hybrid material with the corrosion-resistance and the ductility was made by a plasma spraying and laser treatment. The specimen had excellent corrosion resistance in the condition of 95 mass% boiling sulfuric acid. This was attributed to the formation of SiO$$_2$$ on the surface. To confirm the production characteristics of a container using the hybrid material, the container which has a welded part, a chamfer, a curved surface was experimentally made. There was no detachment in the plasma spraying and laser treated layer of the container after the laser treatment. It was confirmed that the construction of the container with high corrosion resistance in sulfuric acid was possible in the hybrid technique.

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