【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.06.21】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23QS0116

利用課題名 / Title

高圧合成技術を活用したTiFeH₄相の合成

利用した実施機関 / Support Institute

量子科学技術研究開発機構 / QST

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

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）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

水素貯蔵/ Hydrogen storage,X線回折/ X-ray diffraction,放射光/ Synchrotron radiation

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)

榊 浩司

所属名 / Affiliation

産業技術総合研究所

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

Charbonnier Veronique,中平 夕貴,内海 伶那

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

齋藤 寛之

利用形態 / Support Type

（主 / Main）共同研究/Joint Research（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

QS-141：高温高圧プレス装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

これまで提案者らは定置型エネルギー貯蔵用途として、TiFe系水素吸蔵合金(B2(CsCl)型構造) の開発を進めてきた。この合金は安価な元素で構成され、水素吸蔵・放出圧力が大気圧～1 MPa近傍で取り扱いが容易で、水素吸蔵時にTiFeH₂ (H/M=1.0)を形成し、1.8wt%程度の水素を吸蔵できるため、国内外の実証プロジェクトでも使用され始めている。しかしながら、商用化に向けてさらなる高容量化、低コスト化が依然として求められている。このTiFe系合金は第一原理計算によりTiFeH₄ (H/M=2.0)の形成の可能性が示唆されている。そこで、本研究ではSPring-8のBL14B1で実験が可能な高温・高圧水素雰囲気下でのⅩ線回折その場観察技術を用いて実験的に合成された実績のないTiFeH₄相の合成に挑戦した。

実験 / Experimental

実験はSPring-8のBL14B1ビームラインに設置された180トン超高圧発生装置と加熱電源を用いた。試料は水素源とともに試料セルに封入し装置にセットした。加圧条件下で200℃以上の温度で水素源から水素を発生させることでTiFe系合金の水素化を行った。加圧過程だけでなく減圧過程においてもX線回折パターンを取得し、構造変化挙動を観察した。

結果と考察 / Results and Discussion

試料を高温高圧下で水素を吸蔵させることで、TiFeのB2相由来の回折ピークが時間経過とともに変化し、TiFeH₂相に起因した回折ピークが現れた。その後TiFeH₂相では説明できないピークの成長が確認できた。これらの大部分はTiFeH₄相で説明ができるものであるため、TiFeH₄相が実験的に合成できたと期待している。これら回折ピークは脱圧後に消滅していたことから可逆的な反応が起こったと言える。詳細については今後解析により明らかにする予定である。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

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.

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