新しいマグネシウム基合金と金属間化合物の水素吸放出特性

新型镁基合金及金属间化合物的吸放氢性能

基本信息

批准号：
01F00056
负责人：
山口正治
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01F00056/
关键词：
水素吸蔵合金水素吸放出と微細組織 Ti_3Al 熱電材料 Zn_4Sb_3 薄膜

项目摘要

(1)金属間化合物の水素吸放出特性の評価および、新たに見出した(2)熱電化合物の特性評価について報告する。(1)C15構造を有するMg-Cu-Ni系合金および、bcc構造を基礎とする構造を有するTi_3Al基合金を用いた研究過程で、水素吸放出に及ぼす微細組織の影響は、試料作製や合金溶製法の熱履歴、水素の吸蔵法に依存する微細組織の変化である。Ti_3Al合金は約3wt.%もの水素を吸蔵する水素吸蔵合金として着目されているが、これまで400℃以下では水素を放出しないと報告されていた。しかし、我々は127℃で水素を放出することを見出した。Ti_3Al合金に127℃で水素を吸蔵させると3つの水素化物を形成する。水素原子と金属原子との比をH/Mとすると、H/M〜0.5のβ水素化物(β_H)とH/M〜1.0のγ水素化物(γ_H)を形成し、γ_Hは更にH/Mの低い順にγ_<H1>とγ_<H2>に分類できる。可逆的な相変態はβ_Hとγ_<H1>との間で起こり、その相変態の可逆性により水素の吸蔵・放出も可逆的となる。一度、γ_<H2>まで水素を吸蔵するとγ_<H1>→β_H相変態は起こらず、水素放出曲線にプラトーが現れなくなる。γ_<H2>は高水素圧力下で急激に、あるいは水素吸蔵温度を室温まで下げ水素化することにより、容易に形成する。また、Ti_3Al試料を粉砕して水素化に用いても、可逆的なβ_H-γ_<H1>相変態は起こらなくなる。一方、多くの双晶がβ_Hへの水素化過程で形成され、これはβ_Hへの相変態が変位を伴う相変態であることを示唆している。β_H-γ_<H1>相変態もγ_Hの表面起伏より同様の相変態であり、それら変位の連続性が水素化物相変態、つまり水素吸蔵・放出の容易性に重要な役割を果たす。(2)スパッタにより作製したZn_4Sb_3薄膜の熱電特性を明らかにした。主な成果は、薄膜化することにより出力因子をバルクとほぼ等しく保ったまま、熱伝導率を減少させることにより、性能指数を向上させることに成功したことである。

我们将报告（1）金属间化合物吸氢和放氢性能的评估和（2）新发现的热电化合物性能的评估。 (1)在使用C15结构的Mg-Cu-Ni合金和基于bcc结构的Ti_3Al基合金的研究过程中，在样品制备和合金中研究了显微组织对吸放氢的影响这是微观结构的变化，取决于熔化过程的热历史和储氢方法。 Ti_3Al合金作为储氢合金一直受到人们的关注，它可以储存约3wt.%的氢，但此前有报道称其在400℃以下的温度下不会释放氢。然而，我们发现它在127°C时会释放氢气。当Ti_3Al合金在127℃时吸氢时，形成三个氢化物。当氢原子与金属原子之比为H/M时，形成H/M～0.5的β氢化物(β_H)和H/M～1.0的γ_H，且γ_H进一步随H/M的增加而增大。按递减顺序可分为γ_<H1>和γ_<H2>。 β_H和γ_<H1>之间发生可逆相变，这种相变的可逆性也使得氢气的吸附和脱附可逆。一旦氢被吸收到γ_<H2>，则不会发生γ_<H1>→β_H相变，并且氢释放曲线中不再出现平台。 γ_<H2>很容易在高氢压力下突然形成，或者通过将储氢温度降低至室温进行氢化而容易形成。而且，即使将Ti_3Al样品粉碎并用于氢化，也不会发生可逆的β_H-γ_<H1>相变。另一方面，在加氢生成β_H的过程中形成了许多孪晶，表明向β_H的相变是伴随位移的相变。 β_H-γ_<H1>相变与γ_H的表面起伏类似，这些位移的连续性对氢化物相变，即氢吸附和脱附的容易程度起着重要作用。 (2)阐明了溅射法制备的Zn_4Sb_3薄膜的热电性能。主要结果是，通过使薄膜更薄，我们成功地通过降低热导率来提高品质因数，同时保持功率因数几乎与本体相同。