塑性加工が水素貯蔵材料の速度論と熱力学に与える影響:結晶粒界と格子欠陥の重要性
固体水素貯蔵は有望なエネルギー貯蔵法だが、水素の吸脱着速度の遅さや高い脱水素温度が実用化の障壁となっている。本レビューは、塑性加工技術を水素貯蔵材料の性能向上に適用した最近の進歩をまとめている。対象材料はTiFe系金属間化合物、Ti-V系、Ti-Mg系などのチタン合金、LaNi5、ニオブ、パラジウム、高エントロピー合金、マグネシウムおよびMg系材料などである。高圧ねじり加工、等チャネル角押込み加工、高速鍛造、累積折り曲げ鍛造、集中的冷間圧延などの加工法により、格子欠陥の導入、結晶粒微細化、結晶粒界密度の増加が促進され、水素貯蔵速度論、活性化、耐空性が向上する。これらの技術は、室温での水素貯蔵…
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フィン付き正弦波コルゲートチューブリアクターにおける水素貯蔵性能最適化の数値的研究
金属水素化物(MH)システムは固体状態での水素貯蔵に有望であるが、充填速度は水素化物層の低い熱伝導率と吸収時の大量の発熱に律速されている。この熱的ボトルネックを水素化物体積を犠牲にせずに解決することが、MHリアクター設計における中心的な課題である。本研究では、横方向フィンと正弦波コルゲート伝熱管を組み合わせた統合熱強化戦略を提案する。これは、コルゲート形状の境界層破壊効果とフィンの拡張された伝熱表面積を組み合わせたものである。多孔質媒体フレームワーク内で3次元過渡数値モデルを開発し、異なるフィン配置を備えた直管およびコルゲート管リアクターを比較する。コルゲート管入口半径、フィン長、フィン傾斜…
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水素分離・貯蔵用管状鋼鉄金属水素化物貯蔵容器の包括的な設計と構造検証
- MnTiVFeZrベース合金を用いた金属水素化物貯蔵容器で、重量水素貯蔵容量0.992 ± 0.016 wt.%を達成
- 3MPaの低圧運転条件で構造設計を最適化し、STN EN 13322-2規格に基づく実験的強度検証を実施
- ANSYS 2025 R2 Static StructuralおよびANSYS CFXを用いた数値シミュレーションにより構造・熱管理設計を検証
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新規2次元斜方晶窒化ホウ素同素体における水素貯蔵:密度汎関数理論からの洞察
- 新規2次元斜方晶B2N2(o-B2N2)単層を水素貯蔵媒体としてDFTおよびAIMDで評価した理論研究が発表された
- Li修飾o-B2N2は理論重量容量15.12 wt%、実用条件下(充電30 atm/25°C、放出3 atm/100°C)で10.99 wt%を達成
- Li吸着原子は400Kでクラスター化せず分散、各Li+中心は最大5分子のH2を可逆吸着する
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地下水素貯蔵:技術、地質学的形成、および将来の見通しの包括的レビュー
- 地下水素貯蔵(UHS)の4つの地質学的形成(塩空洞、ライニング岩石空洞、枯渇炭化水素貯留層、塩水帯水層)を比較した包括的レビューが発表された
- 塩空洞は60~180barの圧力下で年間6~12サイクルの運用が可能で高い注入性と純度維持を実現するが、設置場所が限定される
- 枯渇炭化水素貯留層はTWh規模の貯蔵容量と既存インフラを活用できる利点を持つ
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