MmNi5系水素吸蔵合金の水素吸放出速度に及ぼす拡散係数および粒子条件の影響

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本研究では，MmNi5系水素吸蔵合金における水素の吸放出について拡散係数の水素濃度依存性，粒径分布および粒子形状を考慮した水素化・脱水素化反応モデルを構築した．MmNi5系水素吸蔵合金に純水素を吸放出させたときの水素吸放出量および吸放出速度の実験結果と有限要素法を用いた解析結果との比較を行い，拡散係数および粒子条件が水素吸放出速度に及ぼす影響を検討した，実験より決定した拡散係数を用い，かつ一定と仮定して解析を行った場合，解析結果と実験値は良好に一致した．また，拡散係数の水素濃度依存性を考慮した場合，水素吸放出量および吸放出速度の解析結果は考慮しない場合と比較して大きく変わらないことが示された．ただし，放出の場合，考慮しない場合よりも解析結果は実験値と良好に一致した，そのため，MmNi5系水素吸蔵合金における水素の拡散係数はLaNi5と同様に水素濃度依存性があると推測できた．粒径分布を考慮した場合，平均粒径を用いた解析よりも反応完了までの時間が増大し，粒径の大きな粒子に全体の水素吸放出量が依存することが示された．そのため，水素吸放出量測定試験により水素の拡散係数を推算する場合，粒径分布を考慮することは重要である．粒子形状を考慮した場合，粒子が同じ投影面積を持つとき，扁平率が大きくなるにしたがい，反応が速やかに進行することが示された．また，立方体粒子は球体および楕円体粒子と比較してさらに反応が速やかに進行することが示された．そのため，粒子形状を球体と仮定して得られた拡散係数は実際の拡散係数よりも大きな値になると推測できた．
社団法人　化学工学会の論文

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