短パルスレーザー照射による水素吸蔵合金の表面改質効果

阿部 浩之; 下村 拓也; 菖蒲 敬久; 徳平 真之介*; 宮下 敦巳; 西村 昭彦; 大道 博行; 内田 裕久*

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これまで、水素吸蔵材料の吸蔵能の改善は、化学処理、メカニカルアロイング、及び、メカニカルグラインディングによる表面改質により行われてきた。他方、我々は荷電粒子照射による表面改質が、水素吸蔵能の向上に有効であることを提案してきた。本研究では、表層部にGPaレベルの圧力波を生成することで類似の表面改質効果が期待できる短パルスレーザー照射により、水素吸蔵機能向上の可能性を探った。AB5型水素吸蔵合金であるLaNiAlペレットに対して0.23.4mJ/pulseのフェムト秒レーザーを照射した。照射後、電気化学的手法による水素吸蔵特性測定、SPring-8/BL22XUにおける表面応力歪み測定、及び、XPSによる表面から深さ方向の元素分析を行った。その結果、レーザー照射による水素吸蔵特性の向上が見出された。一方、表面合金表面層には歪みが残留しており、不均質な表面構造状態であることが判明した。さらに最表面層では原子配列が乱れていること、及び、希土類酸化物が生成していることが明らかになった。以上の結果は、レーザー照射によって導入された原子配列の乱れと希土類酸化物が水素吸蔵能を改善させており、レーザー照射技術が水素吸蔵能向上の効果的な手段となり得ることを示唆している。