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森山 和広*; 村木 啓太*; 柿間 博武*; 阿部 浩之; 内田 裕久*
no journal, ,
水素吸蔵合金の水素吸収反応過程において、合金表面の状態は非常に重要である。通常、水素吸蔵合金の表面上には酸化被膜や水酸化被膜が形成され、その結果、気相反応では水素分子,電気化学反応では水分子の解離が著しく阻害され、水素吸収速度が低下することが知られている。過去に合金表面へKOH, LiOH, NaOHによるアルカリ処理やフッ化水素処理などといった化学処理や、電子線照射により表面改質が図られることを見いだしている。今回、La
, Ceといった、金属イオンによるイオン照射を実施し、合金表面改質を試みるとともに、照射及びKOHによるアルカリ処理が水素吸蔵材料であるMmNi
の初期水素吸収速度に与える影響を調べた。その結果、金属イオン照射に加えKOH処理されたMmNi材料は未照射材料に比べ、吸蔵開始1分の時点で300倍以上の機能性向上を示すことがわかった。これは、照射直後のMmNiは表面活性な状態で、真空の照射後に大気にさらされることで表面に酸化膜が形成され、その後のKOH処理により表面酸化皮膜中に侵入したカリウム原子が水素と表面との解離を促すことにより反応が促進され、吸蔵能の向上につながったためと考えられる。
森山 和広*; 村木 啓太*; 岸本 雅彦*; 阿部 浩之; 原木 岳史*; 内田 裕久*
no journal, ,
水素吸蔵合金の材料表面改質の手法として、電子線照射をとりあげ、電子線の照射雰囲気がMmNi
系水素吸蔵合金の電気化学的水素吸収放出特性に及ぼす影響について調べた。それぞれの照射雰囲気(大気,真空中,Heガス雰囲気中)と水素吸収速度の関係を比較すると、未照射サンプルと比べ大気中照射、真空中照射の順で水素吸収速度が向上した。しかし、He雰囲気中照射では水素吸収速度が、未照射と比べ変化が見られなかった。照射サンプル表面層のXPS分析を行った結果、大気中と真空中照射サンプルではLaとCeの酸化物が表面層にランダムに形成されており、これら酸化物層が水素吸収速度に寄与している可能性が示唆された。
徳平 真之介*; 森山 和広*; 阿部 浩之; 内田 裕久*
no journal, ,
水素吸蔵合金の電気化学的水素反応は、合金試料の表面状態によって異なるため、表面状態をコントロールすることは非常に重要である。本研究では、表面改質を目的に、電子線照射が水素吸蔵の初期反応速度へ及ぼす影響について調べた。その結果、未照射に比べ、電子線照射サンプルの方が水素吸蔵初期反応速度が5倍速くなる結果が得られた。XPS測定を行ったところ、LaOとCeOの酸化物が表面層に形成されていることがわかり、これら希土類元素の酸化物層によって水素吸蔵反応が促進させられたと考えられる。
阿部 浩之; 森山 和広*; 徳平 真之介*; 内田 裕久*; 大島 武
no journal, ,
イオン照射によって材料表面改質させることで、水素吸蔵能の向上を図った。本研究では、水素吸蔵能として初期水素吸蔵反応速度に着目し、単色プロトンビーム照射と多段のエネルギーでプロトン照射した場合について比較した。サンプルは実用材料(MHバッテリーの負極材)等に利用されているミッシュメタルを用い、プロトンのエネルギーは30, 100, 350keVとした。その結果、単色プロトンビームを5.0
10
cm
照射した場合、未照射に比べ2
4倍の初期水素吸蔵反応速度の向上が見られた。さらに、30, 100, 350keVプロトンビームを単色ビームとトータルドーズを合わせ(それぞれ、2.010, 1.510, 1.510cm)て多段照射した場合、単色エネルギー照射に比べ2倍程度吸蔵速度が向上することが見いだされた。このことから、単色エネルギーによる特定深部への高濃度欠陥導入より、多段エネルギーを用いた表面からある程度の厚さを持った欠陥層を形成する方が初期水素吸蔵反応速度の向上に有効であることが示唆された。
阿部 浩之; 森山 和広*; 村木 啓太*; 柿間 博武*; 内田 裕久*
no journal, ,
水素吸蔵材料(合金)の表面では大気中において酸化被膜や水酸化被膜が形成される。その結果、気相反応では水素分子の解離が、液相反応では水分子の解離が著しく阻害され、水素吸収速度が低下することが一般的に知られている。そのため、水素吸蔵材料の水素吸収反応において表面がどのような状態であるかが重要になってくる。本研究では、KOHによるアルカリ処理とイオン照射(La, Ce)による表面処理が水素吸蔵材料の初期水素吸収速度に及ぼす影響を調べた。希土類イオン照射により活性化した表面は酸化被膜が形成されるが、アルカリ処理を施すことで、表面に形成した酸化被膜中にカリウム原子が侵入し、これが水素の解離を促すことによって、反応が促進されることが明らかとなった。照射量が一定量を超える希土類イオン照射とその後のアルカリ処理を組み合わせることで、吸蔵能向上が得られることが判明した。