Surface modification effects on hydrogen absorption property of a hydrogen storage alloy by short pulse laser irradiation

阿部 浩之; 下村 拓也; 徳平 真之介*; 島田 幸洋*; 竹仲 佑介*; 古山 雄太*; 西村 昭彦; 内田 裕久*; 大道 博行; 大島 武

Proceedings of 7th International Congress on Laser Advanced Materials Processing (LAMP 2015) (Internet), 4 Pages, 2015/08

短パルスレーザー(ナノ秒,フェムト秒)を水素吸蔵合金表面層に照射し、水素吸蔵能向上を目指す表面改質実験を行った。レーザー条件をパルス幅100fsec、エネルギー0.2-3.4mJ/pulseとして、水素吸蔵合金LaNiAl合金に照射することで表面の局所構造を変化させ、この吸蔵合金の初期水素吸蔵反応とレーザー照射との相関について調べた。その結果、フルエンスで2.0mJ/cm付近でのレーザー照射したサンプルは未照射サンプルに比べ、1.5-3.0倍水素吸蔵初期反応速度が速くなり水素吸蔵能が向上することを見いだした。これによりレーザー照射は水素吸蔵材料の表面改質に有効であると結論づけられる。

Hydrogen up-take in noble gas implanted W

永田 晋二*; 山本 春也; 徳永 和俊*; 土屋 文*; 藤 健太郎*; 四竃 樹男*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 242(1-2), p.553 - 556, 2006/01

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2005.08.068

イオン注入は、材料表面の結晶構造・微細構造を変化させるとともに水素の吸蔵特性にも影響を与える。本研究では、単結晶金属へのガスイオン大量照射によりつくられる多孔質表面層における水素捕捉・放出機構について調べた。実験では、通常では水素をほとんど吸蔵しないタングステン(W)について、種々のイオン種(He, Ne, Ar, Kr, Xe)、加速エネルギーでイオン注入を行い表面構造,組成変化と水素捕捉・放出挙動への影響を調べた。実験の結果、イオン照射した試料表面層では、酸化物を伴った多孔質層の形成され、高濃度に水素が捕捉されることがわかった。また、水素の加熱再放出測定の結果から多孔質層における水素の捕捉は酸化物によるものではなく、注入ガスにより形成されたバブル,ブリスター,格子歪との相互作用が関係していることが明らかになった。

Improvement of hydrogen absorption rate of Pd by ion irradiation

阿部 浩之; 内田 裕久*; 東 順人*; 上殿 明良*; Chen, Z. Q.*; 伊藤 久義

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 206(1-4), p.224 - 227, 2003/05

https://doi.org/10.1016/S0168-583X(03)00734-1

パラジウム(Pd)は水素の吸放出反応により超高純度水素精製として利用されてきた。本研究ではこのPdの水素吸放出過程について、従来よりその応答性が良くなるように、イオン照射による表面改質についての研究を行った。イオン照射技術は表面改質としては良く知られている技術であり、Pdに対してその水素吸収能の向上を試みた。照射イオンは H, He, Arを用い、イオンビームエネルギー30350keV、照射量は0110/cmまで行った。その結果、イオン照射したPdは未照射に比べ、数倍吸収速度が向上した。この効果は、イオン入射エネルギーに依存することから、イオン照射により生成される欠陥の深さ方向の欠陥密度との関係によるものと考えられる。Pd表面層に生成された欠陥層は水素化物の核形成や成長に寄与し、水素吸収速度を高めていると推測できる。

炭素鋼の低合金鋼化によるカソード反応速度抑制の可能性検討; 研究概要

明石 正恒*; 深谷 祐一*; 朝野 英一*

JNC TJ8400 2000-014, 22 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-014.pdf:0.75MB

普通鋼(SM50B)、耐侯性鋼(SMA490AW)、5%Ni鋼の研磨材表面における水素発生反応挙動は鋼種による差は確認されなかった。上記3鋼種に500、1000時間の水蒸気酸化処理を施し、さび層を付与した。さび層は、普通鋼では外層がヘマタイト(Fe2O3)主体、内層はマグネタイト(Fe3O4)主体、耐侯性鋼は外層はヘマタイト(Fe2O3)主体、内層はCrが濃縮したマグネタイト(Fe3O4)主体、5%Ni鋼では3層構造で外層がヘマタイト(Fe2O3)主体、中間層はマグネタイト(Fe3O4)でいづれもAlが低濃度で混入し、内層若干Alが濃縮した高濃度Ni主体の層であった。このさび層付与の3鋼種のカソード分極曲線は、さび層なしの研磨試験片と比べてTafel勾配は変わらないが、反応を水素発生反応と仮定した時の交換電流密度は大きく増大した。いずれの鋼種も表面がマグネタイト主体のさび層で覆われた場合は、カソード反応が加速され、その腐食反応が加速された。

Annual report of the Osaka Laboratory for Radiation Chemistry, Japan Atomic Energy Research Institute, No.29; April 1,1995 - March 31,1996

光量子科学センター

JAERI-Review 97-004, 62 Pages, 1997/03

JAERI-Review-97-004.pdf:1.83MB

本報告書は、大阪支所において平成7年度に行われた研究活動をまとめたものである。主な研究題目は、レーザー有機化学反応の研究と放射線加工技術の基礎研究であり、本報告書では以下の研究活動について詳細に述べる。レーザー光による物質変換、レーザー光による高分子の表面化学反応、放射線による微細加工、放射線による金属微粒子の合成、線量測定および照射施設の運転・管理。

傾斜濃度Fe-Si合金の沸騰濃硫酸中耐食試験

二川 正敏; 小貫 薫; 井岡 郁夫; 中島 隼人; 清水 三郎; 栗木 良郎*; 名越 正泰*

材料と環境, 46(10), p.669 - 674, 1997/00

http://joi.jlc.jst.go.jp/JST.Journalarchive/jcorr1991/46.669

熱化学水素製造法IS(Iodine-Sulfur)プロセスは、腐食性の強い硫酸及びヨウ素化合物を扱う過酷なプロセス環境を構成する。鉄硅素合金は硫酸中でシリカ皮膜の造成により耐食性を発現できることが知られている。耐食性は合金中の硅素濃度に依存し、硅素濃度が増すに従って耐食性は向上するが、脆化する。硅素濃度が基材で3wt%,表面で14wt%である表層傾斜組成珪素鉄合金をCVD表面改質処理によって試作した。改質材について95wt%硫酸沸騰中で最大300時間腐食後、腐食減量、SEM観察、EPMA元素分析等により耐食性評価を行った。改質材は、腐食減量では12wt%以上の珪素を含む珪素鉄合金と同等の耐食性を発現したが、表面観察結果では300時間後にシリカ皮膜のブレークアウェイが粒界に沿って見られた。粒界には改質処理過程で生じた微小き裂が存在した。

高分子材料の表面改質

鈴木 伸武; 河西 俊一

放射線科学, 39(9), p.337 - 343, 1996/00

レーザーを用いた高分子の表面改質について研究の現状をまとめ、解説した。まず、高出力の紫外光を発振することができるエキシマレーザーを用いた場合に期待される化学反応の特徴をまとめ、それらを高分子の表面改質に応用した時の従来法との比較を述べた。次にレーザー光化学反応を利用した表面改質、レーザーアブレーションを用いた表面改質の研究現状について解説した。さらに、旧大阪支所で行った光増感剤によるフッ素系高分子の表面改質の反応機構と技術的な特徴を紹介した。

レーザー化学反応を利用した高分子プロセッシング

河西 俊一

EMC: electro magnetic compatibility: solution technology: 電磁環境工学情報, 0(90), p.24 - 29, 1995/10

エキシマレーザーの特徴を利用することによって、従来では困難であった高分子の表面改質などのプロセッシングが容易にかつ高度に行われるようになる。本解説では、リソグラフィへの応用の期待から多くの研究が行われたレーザーアブレーションについてこれまでの研究と最近の真空紫外レーザーや極短パルスレーザーによる研究例を紹介した。また、大阪支所の研究成果を中心にフッ素樹脂の表面改質へのレーザーの応用について解説した。

Annual report of the Osaka Laboratory for Radiation Chemistry, Japan Atomic Energy Research Institute, No.27; April 1, 1993-March 31, 1994

大阪支所

JAERI-Review 95-002, 62 Pages, 1995/03

JAERI-Review-95-002.pdf:1.81MB

本報告書は、大阪支所において、平成5年度に行われた研究活動をまとめたものである。主な研究題目はエキシマレーザー光照射による高付加価値化合物の合成、高励起状態からの化学反応、高機能性付与のための高分子表面改質、電子線照射による重合反応、線照射による金属微粒子の合成および線量測定の研究などである。

Chemical reactions induced by Ar-ion impact of titanium surfaces in CO and NO atmospheres

山本 博之; 馬場 祐治; 佐々木 貞吉

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 100, p.179 - 182, 1995/00

https://doi.org/10.1016/0168-583X(95)00192-1

COおよびNO雰囲気下(10Pa)でTi表面に対しAr照射を行い、照射後の表面についてXPSを用いて表面組成比および化学状態の解析を行った。この結果、NO雰囲気下でAr照射した場合には、得られた表面組成比O/TiはN/Tiの約5倍であり、酸化物(TiO)生成が窒化物(TiN)生成に対して支配的であることが明らかとなった。これは各々の化合物の生成自由エネルギーによる傾向と一致しており、NO雰囲気下における化合物生成が熱化学反応により支配されることが明らかとなった。一方CO雰囲気下では、照射後の表面組成比C/TiはO/Tiの約2倍となり、炭化物(TiC)生成が支配的となった。これは熱化学反応による傾向とは一致せず、これらの化合物生成にCOの吸着構造、あるいは照射中のC原子の表面偏析等、熱化学反応以外の効果が大きく影響することが明らかとなった。