高温硫酸環境下で耐食性を維持する表面酸化皮膜構造の構築

Design of surface oxide film structure that maintain corrosion resistance under high temperature sulfuric acid environment

広田 憲亮  

Hirota, Noriaki

熱化学水素製造法ISプロセスでは、硫酸の高温腐食が問題となっている。この問題を解決するため、硫酸分解器には耐熱・耐食セラミックスである炭化ケイ素(SiC)が利用されている。しかし、脆いSiCを実用プラントで使用することは、突発的な衝撃によるクラック発生に伴う分解器の余寿命予測の困難さや、SiCを製造する際の焼結炉の寸法制約上、大型化が難しいといった課題が残る。本論文では、化学的緻密化法を用いた緻密な酸化皮膜の形成とアルミニウム添加による合金組成の改善により、-AlOを形成することで、高温硫酸環境において十分な耐食性と長期耐久性を達成した2種類の表面酸化皮膜を用いた耐食金属材料の開発について述べる。

In the Iodine Sulfur process (IS process) for a thermochemical hydrogen production method, sulfuric acid's high-temperature corrosion is a problematic. To solve this problem, the sulfuric acid decomposer utilizes on silicon carbide (SiC), which is a heat-resistant and corrosion resistant ceramic. However, using brittle SiC in practical plants remains a challenge due to difficulties in predicting decomposer lifespan caused by sudden impact-induced cracks and restrictions on upscaling component size due to furnace limitations in SiC production. This paper discusses the development of corrosion resistant metallic materials using two kinds of surface oxide films on metals, achieving sufficient corrosion resistance and long-term durability in high-temperature sulfuric acid environments through formation of a dense oxide film using a chemical densified coating and alloy compositional improvements with added aluminum, ultimately involving -AlO