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口頭

Irradiation effects on hydriding characteristics of metal hydride

大貫 駿*; 阿部 浩之; 松村 義人*; 内田 裕久*

no journal, , 

水素吸蔵合金はNi-MH電池の陰極材料等、広く利用されているが、さらなる性能向上のために、より高い水素吸収速度を持つ合金開発が要求されている。そこでわれわれはイオンビームにより水素吸蔵合金の水素吸収速度を改善することを試みてきた。本研究では、電子線照射及び、イオンビーム照射を行ったLa-Ni系水素吸蔵合金の水素吸収速度変化を測定した。試料としては、LaNi$$_{5-x}$$Al$$_{x}$$合金を使用し、JAEAの2MVコッククロフトウォルトン型電子線加速器及びTIARA(高崎イオン照射研究施設)の400kVイオン注入装置を利用し電子及びイオンを照射した。La-Ni系合金の照射と未照射の水素吸収速度をジーベルツ装置及び電気化学的実験装置を用いて測定した。その結果、電子及びイオン照射合金は未照射材料に比べ、水素吸収速度が数倍速くなり、水素吸蔵特性が改善することがわかった。

口頭

水素吸蔵合金の水素吸蔵速度に対する電子線照射の効果

大貫 駿*; 阿部 浩之; 松村 義人*

no journal, , 

水素吸蔵合金は水素貯蔵材料,電池材料,アクチュエーター材料などへの応用が期待されている。しかし、実用化には水素吸収・放出速度の向上や水素吸蔵量の多い合金開発などの課題がある。この中でも水素吸蔵量は合金の種類によって可能な最大量が決まってしまうが、水素吸放出速度は、材料の表面状態に非常に敏感であるため表面を改質することで能力向上が図られると考えられている。そこで、表面改質の手法として知られている電子線照射技術を用いて、実用材料である希土類系合金LaNi$$_{4.6}$$Al$$_{0.4}$$の水素吸放出速度の向上を試みた。電子線照射条件はエネルギー2MV,フルエンス8.28$$times$$10$$^{12}$$cm$$^{-2}$$とし、水素吸蔵実験は電気化学的手法にて実施した。また構造解析にはX線回折装置(XRD)、表面組成分析には電子線プローブマイクロアナライザ(EPMA)を用いた。水素吸収速度測定の結果、照射サンプルは未照射サンプルに比べ数倍吸収速度が速くなることがわかった。これによりLaNi系合金について電子線照射実験による表面改質が有効であることが判明した。

口頭

Irradiation effects on hydrogen absorption rate of metal hydride

大貫 駿*; 阿部 浩之; 松村 義人*; 内田 裕久*

no journal, , 

ニッケル水素電池に使用する水素吸蔵合金には速い水素吸蔵速度が求められている。この水素吸蔵速度の向上においては、表面改質が有効な手法であると考えられる。これまで表面エッチングとして、アルカリ処理,コーティング,フッ化処理などによる表面改質がなされている。本研究では水素吸蔵合金LaNi$$_{4.6}$$Al$$_{0.4}$$に高エネルギー荷電粒子線(電子線,イオンビーム)照射を実施し、その合金表面に与える効果を評価検討した。イオン照射は350keVカリウムイオン照射、電子線照射は1$$sim$$2MeVのエネルギーの電子線照射を実施した。水素吸蔵速度は、開放型一層式セルを用いて電気化学的に測定した。結晶構造解析にはX線回折装置(XRD)を用いた。その結果、電子線・イオンビーム照射により表面近傍の構造が乱れることで表面反応が促進され、結果として表面改質が生じ、水素吸蔵速度を速めるという影響を与えることがわかった。

口頭

実用水素吸蔵合金の水素化速度変化に関する電子線/イオン照射効果

阿部 浩之; 大貫 駿*; 松村 義人*; 内田 裕久*; 大島 武

no journal, , 

水素吸蔵合金は近年ハイブリッドカー(HV: Hybrid Vehicle)に搭載しているバッテリー(Ni-MH電池)の陰極材料等や乾電池として既に市場に出回っている。現在、電池能力のさらなる性能向上が要求されているが、その一つに、より高い水素吸収速度を持つ合金開発がある。水素吸蔵における反応速度(レスポンス)の良さは、その合金表面の状態に大きく依存することから、これまで、イオン照射による水素吸蔵能力向上を報告してきた。そこで、本研究は水素吸蔵実用材料について、イオン照射だけでなく電子線照射についても実施し、水素吸蔵合金の水素吸収速度を改善することを試みた。その結果、電子及びイオン照射合金は未照射試料に比べ、水素吸収速度が数倍速くなり、水素吸蔵特性が改善することがわかった。これによりLa-Ni系合金において、電子線照射あるいはイオン照射による材料表面改質が有効であることが判明した。

口頭

電子・イオン照射効果による水素吸蔵合金の吸蔵能変化

阿部 浩之; 大貫 駿*; 松村 義人*; 大島 武

no journal, , 

より高機能な水素吸蔵合金材料の開発を目指して、表面近傍の欠陥導入が吸蔵能に及ぼす効果を調べた。これまでイオン照射による吸蔵反応速度の向上を報告してきたが、本研究ではイオン照射に比べ容易かつ廉価な電子線照射を実施し、水素吸蔵合金の水素化速度を改善することを試みた。電子線は1$$sim$$2MeVまでを照射し、照射量は$$sim$$10$$^{17}$$/cm$$^{2}$$を実施した。その結果、未照射サンプルに比べ、水素化速度は2倍速くなり水素吸蔵反応速度の改善が見られた。したがってイオン照射だけでなく電子線照射においても、材料表面改質が有効であることが判明した。

口頭

Irradiation treatment effects on hydrogen storage alloy

大貫 駿*; 篠原 義明*; Sutrisna, F.*; 内海 倫明*; 内田 裕久*; 松村 義人*; 阿部 浩之

no journal, , 

ニッケル水素電池にも利用されている水素吸蔵材料は、その充放電能力向上のために速い応答を持つ材料開発が望まれている。その一つには材料の表面改質が挙げられ、荷電粒子線照射による表面改質が有効な手法であると考えられる。本研究では、水素吸蔵合金LaNi$$_{4.6}$$Al$$_{0.4}$$に2MeV、照射量1$$times$$10$$^{17}$$cm$$^{-2}$$の電子線照射を実施し、真空中照射,大気中照射という条件が合金表面に与える効果を評価検討した。未照射材料に比べ、2電子線照射材料の方で、水素吸蔵反応速度がおよそ4倍向上することがわかり、さらに真空中での照射材料が大気中照射に比べ、2倍の吸蔵能向上が見られた。XRDやXPSにて表面分析を行った結果、大気照射材料では酸化物層が表面に形成されることから、吸蔵能が真空中照射の方が大気中照射に比べ、優れているということが判明した。

口頭

Improvement of hydride characteristics in hydrogen storage La-Ni based alloy

阿部 浩之; 大貫 駿*; 篠原 義明*; Sutrisna, F.*; 内海 倫明*; 松村 義人*; 大島 武

no journal, , 

La-Ni系水素吸蔵合金は、昨今のハイブリッドカーの電源に代表されるニッケル水素バッテリー(Ni-MH)の負極材として利用されている。これら材料の新規開発や電池としての能力向上の研究開発が急務となっており、本研究では既存材料について水素吸蔵能向上の研究を行っている。従来、吸蔵能向上はケミカルエッチングなどに頼ってきたが、LaNi$$_{4.6}$$Al$$_{0.4}$$合金について水素吸蔵の初期反応速度(充電放電)に着目し、水素が材料表面に敏感なことから、イオン照射(Kイオン)による表面改質を試みた。Kイオン照射を350keV, 1$$times$$10$$^{14}$$$$sim$$1$$times$$10$$^{16}$$cm$$^{-2}$$の照射量の範囲で行った結果、イオン照射を施していない未照射サンプルよりも初期水素吸蔵速度が速くなり(充電反応)、水素吸蔵能が向上することが判明した。

口頭

Irradiation treatment effects on hydrogen storage alloy

徳平 真之介*; 大貫 駿*; 内田 裕久*; 松村 義人*; 阿部 浩之

no journal, , 

水素吸蔵合金の水素吸収速度について、電子ビーム照射による影響を調べた。LaNi$$_{4.6}$$Al$$_{0.4}$$水素吸蔵合金に、2Paの低真空中または大気中において1または2MeVのエネルギーで電子ビームを1$$times$$10$$^{17}$$e$$^{-}$$/cm$$^{2}$$照射した。その結果、エネルギー2MeVでかつ大気中照射の場合が最も水素吸収速度が速くなっていることが判明した。またX線光電子スペクトルおよびX線回折パターンから、大気中照射した試料表面に導電性酸化物が形成していることが判明した。これらの結果は、電子ビーム照射によってサンプル表面に形成された導電性酸化物が水素吸収速度の向上に関与していることを示唆している。

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