水素吸蔵評価

外観・仕様測定サンプル

外観・特長

水素吸蔵合金評価装置 PCTM-7000

  • 対流の影響を避け、試料の装着を容易にするため、試料容器を最上部に配置したユニークな磁気浮上系を採用
  • 磁気浮上の剛性が小さいので、電子秤の最小表示目盛(0.1mg)まで安定して表示可能
  • 試料中の水素重量を常時モニターでき、結晶性水素化物の状態で残留している水素の量が検出できる
  • 吸蔵・放出圧力を設定する方式で、万一バルブからの微量な漏れがあっても測定結果に影響しない
  • 測定条件(試料重量~3g、最高設定温度400℃、設定圧力0~7MPa、最小表示重量0.1mg)
  • パソコン制御により、完全な自動計測の実現
2005年日本応用磁気学会 新技術・新製品賞受賞

仕様

試料重量 ~3g
試料容器サイズ 内径20mm 深さ45mm 有効体積7cc
最小重量読み取り値 0.1mg
補正後の測定精度 ±1mg(100%水素雰囲気)
設定圧力範囲 0~7MPa
設定温度範囲 室温~400℃
許容周囲温度範囲 18~30℃
真空ポンプ メカニカルロータリーポンプ 到達真空度0.13Pa(ポンプ単体)
外形寸法、重量 幅520mm 高さ1600mm 奥行き500mm 重量約70kg
電源 AC100V 50/60Hz 600W
パソコン DELL製デスクトップ+液晶モニター

論文

本装置が実際に使用された研究事例
Engineering the Mg-Mg2Ni eutectic transformation to produce improved hydogen storage alloys
「INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY 34 (2009) 7686-7691」
K.Nogita, S.Ockert, J.Pierce, M.C.Greaves, C.M.Gourlay, A.K.Dahle

http://www.cinvestav.edu.mx/saltillo/energia/SMH2009/Version.pdf
本装置の測定技術に関する発表論文
磁気浮上支持による高精度水素吸蔵量測定装置の開発
「燃料電池」Vol.4 No.2(2004)
金沢大学自然計測応用研究センター 山田外史
有限会社テクノシステム 船津常正
磁気浮上技術を応用した水素吸蔵量測定装置~高温でも精度良く水素の吸蔵・放出・残量が測定可能~
「まぐね」第28巻8号(2004)
有限会社テクノシステム 船津常正

詳細

装置のブロック図実際の捜査画面(クリックで拡大表示)
例えば、2gのMg2Niは3MPa、310℃で約3.3%、66mgの水素を吸蔵する。一方、装置で使用した電子秤の最小秤量値は0.1mgであり、浮上状態の安定を実現できれば、かなりの精度で水素吸蔵を測定できることになる。加熱ヒーターと試料部を最上部に配置することで、浮力・対流の影響も最小限に押さえられる。また、浮上のための電磁石・永久磁石・構成部品類・水素吸蔵合金・吸蔵水素量を一括して測る方式なので、秤量対象をできるだけ軽く、簡易にする必要がある。以上の条件に対して最適と思われる1軸制御、永久磁石反発形の浮上方式を採用した。永久磁石形状・位置関係の決定のため、永久磁石間吸引反発力計算プログラムを開発し、永久磁石の形状を設計した。
本装置で使用しているネオジウム磁石も一種の水素吸蔵合金であり、そのままでは高圧水素雰囲気中では使えない。そのため、特殊なシール方式を開発した。高圧水素雰囲気中では、浮上対体に働く浮力・対流誤差は相当な値になる。真空域~7MPa、25~400℃の範囲で、浮力・対流補正を行うため、応答曲面法による補正式を作成しプログラム化することで、浮力・対流誤差を±1mg程度に押さえることが可能になった。測定時に試料は浮上していて、直接内部の温度を測れない。そこで圧力、試料温度に対して必要な加熱設定温度も応答曲面法により求めることで、試料内部の温度設定誤差を±3℃以内を実現した。