成果報告書詳細
管理番号20130000000466
タイトル平成23年度-平成24年度成果報告書 水素先端科学基礎研究事業 水素先端科学基礎研究 水素雰囲気下におけるゴム材料研究
公開日2013/10/29
報告書年度2011 - 2012
委託先名NOK株式会社
プロジェクト番号P06026
部署名新エネルギー部
和文要約件名:平成23-24年度 成果報告書 水素先端科学基礎研究事業 水素先端科学基礎研究「水素雰囲気下におけるゴム材料研究」

本研究は,これまで本事業で得られた基礎研究成果および開発したOリング高圧水素耐久試験機を活用して,高圧水素用デバイスに適用可能なシール材料およびシール設計技術の実用化研究を九州大学,産業技術総合研究所・水素材料先端科学研究センター 水素高分子材料研究チームの西村伸TLと連携して実施した.実施項目と得られた成果を以下に要約する.1. ブリスタ発生・成長挙動の可視化 ゴム内部に発生するブリスタ破壊現象の発生・成長過程を可視化することで,その生成メカニズムを明らかにし,ブリスタ発生を低減する条件を絞り込んだ.2. 高圧水素ガス環境下におけるゴムOリングのガス透過挙動高圧水素ガス下でのガスの溶解・拡散現象を明らかにした.結果,高圧水素ガス透過による漏洩量の概算が可能となった.3. 平面固定シールの設計指針の検討と提示 Oリング溝設計が与えるOリングの破壊への影響を明らかにした.結果,Oリングの非破壊範囲を絞り込み平面固定シール設計への指針の提示が可能となった.4. 円筒面固定シールの設計指針の検討 Oリング溝設計及びバックアップリング構成(材質,枚数)が与えるOリングの破壊への影響について検討を行い,はみ出し破壊を防止できるバックアップリングを用いたシール構成を提示した.5. Oリングの長期シール耐久性評価 Oリングの高圧水素ガスの5,500加減圧サイクルにおけるシール耐久性を評価し,試験した条件下でシール耐久性を維持することを実験により明らかにした.
英文要約Title: Final Report (FY2013-FY2014) Fundamental Research Project on Advanced Hydrogen Science “A study of rubber materials in hydrogen environment”

We have studied about rubber material engineering and seal designing for high-pressure hydrogen in order to apply for the actual use in the near future. This research is a joint research on rubber material for high-pressure hydrogen seal with Prof. Nishimura who is a leader of Hydrogen Polymer Team on Kyushu University and the Research Center for Hydrogen Industrial Use and Storage (HYDROGENIUS) of National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST). The conducted terms and obtained results can be summarized as follows: 1. A visualization study of blister initiation behavior with gas decompression. Due to observe the process of blistering initiation and generation inside of a rubber O-ring, a mechanism of fracture was clarified and blistering degradation conditions were proposed. 2. A permeability of high-pressure hydrogen gas. High-pressure hydrogen gas solubility-diffusivity mechanisms were evaluated by estimating amount of gas permeation leakage with multiple classification analysis. 3. Static Seal designing for high-pressure hydrogen seal. The fracture maps influenced by O-ring groove design like as squeezing and filling ratio was able to show the suitable sealing designing for static flat seal. 4. Cylindrical seal designing for high-pressure hydrogen seal. In order to prevent an overflow fracture of O-ring, the fracture phenomena influenced by O-ring groove or backup-ring designs were investigated. 5. A long-term sealing durability evaluation. A long-term sealing durability test for 5,500 pressure-cycles was carried out. The sealing ability of O-ring was maintained by 5,500 cycle durability test from a viewpoint of mechanical strength change.
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