【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2023.05.24】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22UT1011
利用課題名 / Title
アンモニア燃焼における表面反応の解明
利用した実施機関 / Support Institute
東京大学
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）その他/Others（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
アンモニア・酸素富化火炎、窒化鉄,電子顕微鏡/Electron microscopy,X線回折/X-ray diffraction,高品質プロセス材料/ High quality process materials
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
鈴木 雄二
所属名 / Affiliation
東京大学
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
王 道遠,馮 沛杰,李 敏赫
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
UT-203：粉末X線回折装置
UT-301：多機能走査型X線光電子分光分析装置(XPS)
UT-858：電子顕微鏡
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
アンモニア・酸素富化火炎による鉄系試験片の窒化の効果を評価するため，EDS及びWDSを装備する電子顕微鏡を利用して試験片断面の観察及び元素濃度の定量分析を行った．
実験 / Experimental
アンモニア・酸素富化火炎を用いて耐熱性ステンレス鋼SUS310S製試験片の表面を窒化させ，試験片の断面をワイヤソーでカットした後，鏡面研磨した．電子顕微鏡（JSM-6610LV Oxford X-max50 + Energy 250）を用いて断面の観察を行い，EDSによる元素の同定およびWDSによる元素濃度の定量計測を行なった．
結果と考察 / Results and Discussion
図1に電子顕微鏡で撮影した試験片断面の微細構造を示す． 試験片表面に約50 µm深さの窒化層の形成を確認した．また，図2と表１に，表面より深さ方向30 µmの位置において，加速電圧20 kV，吸収電流6 nA，倍率90000倍の条件下で計測したWDSスペクトルおよび質量濃度算出結果を示す．窒素原子のピークが検出されていることがわかる．WDSの標準サンプル（55 Standards - SN11384 and higher - Si3N4）により補正した窒素原子の質量濃度は，9.85%である．以上の結果より，アンモニア火炎によるステンレス表面の窒化効果が確認できた．
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1. Cross-section of the SUS310S sample.
Fig. 2. WDS spectrum.
Table 1. Mass fraction measured by WDS and EDS.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
P. Feng, M. Lee, D. Wang, and Y. Suzuki, “Ammonia Thermal Decomposition on Stainless Steel,” International Journal of Hydrogen Energy, 2023. (under review)D. Wang, M. Lee, and Y. Suzuki, “Nitriding Effects of Ammonia Flames on Iron-based Metal Walls,” Journal of Ammonia Energy, 2023. (under review)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- D. Wang, M. Lee, and Y. Suzuki, “Nitriding Effects of Ammonia Flames on Metal Walls Under Different Surface Temperatures,” 1st Symposium on Ammonia Energy, Cardiff, UK, Sep. 1-2, (2022).
- D. Wang, M. Lee, and Y. Suzuki, “Nitriding Effects of Ammonia Flames on Iron-based Metal Walls,” 39th International Symposium on Combustion (Combustion 2022), Vancouver, Canada, Jul. 24-29, (2022), Work-in-Progress Poster, 1P114.
- 王 道遠, 李 敏赫, 鈴木 雄二, “アンモニア火炎による窒化現象における金属壁面温度の影響,” 第60回燃焼シンポジウム, 東京, 2022年11月21日-24日, B214.
- 馮 沛杰, 李 敏赫, 鈴木 雄二, “金属表面におけるアンモニア熱分解反応と窒化の相互作用,” 日本機械学会熱工学コンファレンス2022, 東京, 2022年10月8日-9日, H134.
- 王 道遠, 李 敏赫, 鈴木 雄二, “アンモニア火炎による金属壁面の窒化に関する研究,” 第59回日本伝熱シンポジウム, 岐阜, 2022年5月18日-20日, A333.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件