成果報告書詳細
管理番号100011789
タイトル*平成19年度中間年報 水素先端科学基礎研究事業 水素材料先端科学に関する研究開発
公開日2009/3/6
報告書年度2007 - 2007
委託先名国立大学法人九州大学 独立行政法人産業技術総合研究所
プロジェクト番号P06026
部署名燃料電池・水素技術開発部
和文要約以下本編抜粋:(1)「高圧水素物性の基礎研究」1.研究開発の内容及び成果平成19年度の研究成果は、主に水素物性に関する既存のデータの調査と整理における成果、測定すべき物性値に適応した測定法の決定とそれに基づく測定装置の製作、そして実測による物性値データの取得に関する準備が整い、1MPa未満の予備実験により測定原理の確認と装置の健全性を確認し、平成20年度の100MPaまでの測定準備ができたことである。比熱などの熱量的性質や粘性係数および熱伝導率などの輸送性質は,ノーマル水素とパラ水素で値が異なることが知られているが,実測値が十分ではないこと、およびオルソ-パラ水素の転換速度や物性値に対するパラ水素濃度の依存性について実測による確認が必要であることを指摘した。1PVTデータの測定装置の開発および状態方程式の作成平成19年度初めに納入された装置を用いて1MPa未満の窒素、ヘリウムのPVT測定を行い、既存のデータと比較検討して測定装置の動作の健全性および精度を確認した。水素について60°C、1MPaまでの範囲でPVTデータを取得し、この圧力範囲では正確とされるYoungloveの状態式から計算される密度と0.1%以内で一致する結果を得た。100MPaまでの水素のPVTを安全に測定が可能とするため遠隔操作システムを導入し、高圧水素PVT測定装置を開発した。これにより平成20年度は100MPa、200°Cまでの圧力、温度範囲の測定を行うことにより、従来実測データが得られていない条件下のPVTデータを整備するとともにデータベースの充実を図る。平成21年度に導入予定の磁気式密度計用シンカー密度の高精度校正技術を開発し、10ppmの不確かさで正しく測定できることを確認した。
英文要約(1)Hydrogen Thermophysical Properties Team The literature survey, the development of experimental apparatus and the measurements have been done. The findings are summarized as follows: (1) The thermal conductivity and viscosity of normal and para-hydrogen differ from each other, and in addition, the conversion rate between ortho and para has not been well understood. (2) Currently available isobaric specific heats differ from each other depending on differences among existing equations of state. (3) The experimentally measured viscosity and thermal conductivity differ from those predicted by Enskog theory especially in the region of higher pressure and higher temperature. (4) A database for thermodynamic and transport properties of normal and para hydrogen has been developed and will be ready for public distribution in the near future. (5) Preliminary measurements of PVT have been done at 60°C and below 1MPa for nitrogen, helium and hydrogen. The measured data for hydrogen agree with Younglove's EOS within an error of 0.1%. (6) Viscosity measurements have been conducted with the capillary method below 1MPa and 200°C for nitrogen, helium and hydrogen. The data for hydrogen below 100°C agree with the existing data. However, the data deviate from Enskog theory above 150°C. (7) The transient short-hot-wire method has been examined numerically for measurements of thermal conductivity of hydrogen. The obtained numerical results are useful for the practical design of the experimental apparatus. (8) The solubility of hydrogen in water has been measured using a dissolved hydrogen meter. The data in the low pressure region agrees with the values predicted by Henry's law. (2)Hydrogen Fatigue Fracture Team In order to ensure the reliability of hydrogen energy system, the effect of hydrogen on materials strength, what is called hydrogen embrittlement has been being investigated. In FY2007, two visualization techniques of hydrogen were established by SIMS and hydrogen microprint technique. The nanoscopic technique of visualizing the slip localization was also established by AFM. It was clarified that the fatigue crack growth rate was accelerated at a very low frequency of 0.0015 Hz even in the austenitic stainless steel JIS SUS316L. The upper limit of fatigue crack growth acceleration was found out in the low alloy steel JIS SCM435 and the low carbon steel SGP. Considering the stress condition of actual parts, the fatigue crack threshold for steels with small crack and the fatigue strength under variable stress have been being accumulated and the influence of fretting on the fatigue properties was investigated. A new method for measuring the hydrogen content in the steel was established and the relationship between tensile strength and hydrogen content was clarified. The study on O-ring was started. Analyzing the mechanisms of blister fracture of O-ring provided the creation principle of the blister-resisting O-ring.
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