【材料】水素ガスバリア性の高い粘土膜プラスチック複合材料を開発　−航空機・ロケット・車用の水素タンクに応用可能−

独立行政法人 産業技術総合研究所コンパクト化学プロセス研究センター材料
プロセッシングチーム 蛯名 武雄 研究チーム長と、国立大学法人 九州工業大学
大学院 工学研究院 機械知能工学研究系 宇宙工学部門 米本 浩一 教授および
独立行政法人 国立高等専門学校機構津山工業高等専門学校電子制御工学科
奥山 圭一准教授は、粘土膜「クレーストR」と炭素繊維強化プラスチック(CFRP)を
積層することにより、水素ガスバリア性および耐久性に優れた水素タンク用複合材料を開発した。

開発した複合材料は粘土膜とCFRPを積層し高温高圧で加工したものであり、
従来のアルミニウムや高密度樹脂をガスバリアライナーとして用いるものよりも
構造が簡単で信頼性が高い。
現在、基礎試験データの蓄積にあたっているが、材料の変形等に対する耐久性
試験結果も良好であった。

本複合材料は、優れた水素ガスバリア性を活かして航空機・ロケット・車用の軽量
水素タンクなどに応用可能である。
本成果の詳細は、5月18日から米国ロングビーチで開催される先端材料技術国際会議で発表する。

本複合材料は、貯蔵容器の軽量化が一層求められるような自動車用水素ガスタンクや
燃料電池容器、可搬式の液体水素貯蔵設備等への幅広い適用が可能である。
本複合材料を積極的に活用し、水素貯蔵部における長期間に渡るガスリークを低減
させることによって、水素ガスのロスを低減できる。省エネルギーにもつながり低環境
負荷プロセスの構築に寄与できると期待される。

（長文の為、一部抜粋して掲載いたしました。詳細はソースをご覧下さい）
ソース：http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2008/pr20080516/pr20080516.html
画像：
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2008/pr20080516/fig1.jpg
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2008/pr20080516/fig2.jpg

産業総合研究所　プレスリリース　2008年5月16日

バスガスバフバフ

リサイクル性は悪そうだな・・・

おまえらこれの意味がわかるか
決定的に重要なんだよ。
次世代シャトルの設計に失敗したのはこの素材が作れなかったため、過重量で失敗した。
これで次世代シャトルへの道が開ける。

＞独立行政法人産業技術総合研究所
＞コンパクト化学プロセス研究センター材料プロセッシングチーム研究チーム長

寿限無寿限無・・・・・・・・・

sugeee!!
量産も容易そうだし

これでまた一歩ガンダムの実用化に近づいた
次はガンダリウム合金の開発

ガンプラの素材に採用予定です。

これはすごいな、水素ガスの量産はすぐにでも出来るだろうから
次世代エネルギーとして本格的に使われるの遠い話ではないな

>>5
おまえこの程度でそんなこと言ってたら巨大企業の構成員に宅配便が出せないぞ、




と宛名書きバイトの俺がいってみる。

鉄製タンクより軽いあとは耐圧が鉄並かだな。
液体水素にはデュワー瓶があるしな。

>>10 俺のところは子会社の名前が長すぎで物が届かない。

凄い発明だね
特許出願は　手抜かりないように願います
パクリ専門の国ばかりだからね

Ｈ２Ａのペイロードちったぁ上がるんかな？

産業技術総合研究所ってぼかりすで始めて耳にした、多様な研究してるな

めちゃ軽そう

>>16
要は圧縮焼成したカーボンとセラミックスと樹脂な訳だから、重量的には判らんよ？

マツダの水素ロータリーと組み合わせてみたいな

水素脆化を起こしにくいのかな？

ガス配管で低圧水素ならば、漏れなど気にする必要なし。
これは高圧だからこそ必要な技術

硫化水素防止技術かと思った

もっと話題になっていい発明だと思うんだけど

>>4
確かに、米国がスペースシャトル後継機「ベンチャースター」の実証機
開発に失敗したのも、炭素繊維複合の極低温タンクが作れなかったことが最大の原因だったはず。

ttp://ja.wikipedia.org/wiki/X-33_%28%E8%88%AA%E7%A9%BA%E6%A9%9F%29

粘土というのは意外だね

水素入れたら粘土層にクラック入るんと違うんか

>>23
F-35をマッハ1でも飛ばせられないロッキードに、そもそも次世代スペースシャトルがつくれるわけねーだろｗ

ワッフル！ワッフル！

>>24

簡単に言うと、粘土のところを水素が遠回りするんだ。
そうなると丸い粒より平たい形の天然物の方がよかったり（迷路を通るような感じで）。
考え方としては昔からあるが、粘土と樹脂がくっつかなくて隙間があくと（密着しないと）、そこから壊れて全体の強度が出ないところが難しいんだと思う。

この素材を使うと５気圧の水素ボンベで年に0.01%しか水素が逃げないんだってよ！
すごいね！

水素自動車の量産実用化にめどがつくか？

これって、実用化したらスペースシャトルの軽量化や運用のコストダウンが
可能になるってことなの？

>>31
水素脆化でぐぐれ。
石油中心の現在のエナジー戦略マップを日本超有利に塗り替える画期的な発明。

特許ベースでは辛酸をなめさせられてるが
ビジネスモデル化に強い日本が逆転満塁ホームラン

>>31
水素脆化
水素原子は小さいため、他の物質の原子の間をすり抜けてすばやく物質中に拡散していく。
金属が水素を多く吸収すると機械的特性が変化し、割れやすくなる。
燃料電池は水素を貯蔵する必要があるが、水素脆化によって構造材料が
割れやすくなる問題がある。


水素単体でのストックって、結構難しいんだな・・・・
つーか、チタンも腐食させてしまうんだ・・・

水素帯電させてタンクを逆に帯電させて閉じ込めよう
取り出し方は分からんが

>>29
５気圧じゃあねえ

材料としては優秀であっても、タンクの形に整形・製造する技術、バルブ部分との
接合方法など、問題はたくさんあるのでは？

mazdaとBMWにｷﾀｰな技術なのではなかろうか
なにげに

>>37

まーまー。
それは、まず材料が出てきてから初めて比較できる話でしょ？
これから色々検討されていく中で新しい選択肢が出来た事は
素直に称えようぜ。
工夫すればなんとかなるよきっと。

>>36
はやく350気圧のときのデータが欲しいよね

H2O(氷）の膜を内装にしたボンベじゃだめ？

個人的褒め称えカキコ

>>40
＞これは長さ5メートル、直径1メートル、圧力50気圧の水素タンクにおいてリーク量が年0.01パーセントに相当するバリア性である。

50気圧て書いてあるけど？

>>38
インフラが整えばいいがさてはて、政府が動くかどうか･･･
トヨタが水素に手を出してないからなぁ･･･

こりゃすごい
水素脆性がなくなるタンク？

すごい発明ジャン

一方、ロシアは個体燃料を使った

とりあえず今試験してる水素ステーションの35MPaには耐えてもらわないとな、

まぁ、ぶっちゃけ車ぐらいでかい乗り物なら燃料電池より
普通にリチウムイオン電池使ったほうがいいんですけどね^^^^^

>>47
約３万５千気圧ﾜﾛﾀｗ
それなんて大量破壊兵器？

>>48
１気圧＝0.1MPa
35MPa＝350気圧

>>49
SI単位履修し直してくる

>37
基本的には混ざり物入りのCFRPだから、成形については従来のノウハウが応用可能かと。
強度やバルブとの接続に不安があるにしても、最悪ライナーとして使えば事足りるし。

350て水素タンクじゃ標準タイプじゃない？
試作している高圧は700気圧程度
日常温度での水素の最大圧力は８００気圧程度。（液体水素と同じ密度になる）
３５０気圧が対した圧じゃないと思う奴がいるだろうけど、
海底なら水面下約3.5Kmの深海で受ける圧力に換算されるでしょう。

＞ハーバー・ボッシュ法は、鉄を主体とした触媒上で水素と窒素を
＞500℃、1000気圧付近の超臨界流体状態で直接反応させ、
＞N2 + 3H2 → 2NH3 の反応によってアンモニアを生産する方法である。

やっぱ、３５０気圧では驚かないお。

>>53
そのプラントを車載して衝突事故でも危険のないようにできるならそうだな。

>>53
お魚さんはスゴイ。そんな高温・高圧を使わずにアンモニアを作っている。
というか、あれはゴミ・排泄物だっけー。

>>55
＞アンモニア ： 生産と用途
＞現在ではアンモニアの工業生産はハーバー・ボッシュ法によるものが一般的である。
＞水素と窒素を鉄触媒存在下 20 MPa、500℃ で反応させると、
＞N2 + 3H2 → 2NH3 の反応によってアンモニアが生成する。・・・

ちょっとはずかしくないか。ほとんど力ずくだな。魚以下だよな。

>>56

この生産方法がどれだけ偉大な発明か分からないお前の方がはずかしいよ。

>>56
みたいなヤツがこの板に存在する事の方が難解だ

>>55陸の根瘤菌とか窒素同化細菌に、
まず感謝すべし

>>52
スキューバの空気タンクが150~200気圧。

ちなみに滅多に無いが破裂に巻き込まれると死ぬ。（普通はタンクは定期検査の義務があるからないが）

これ、案外、盲点だったんじゃないか？
重たいボンベや配管が順次置き換わるかも。
古河電工のプレフラキみたいに(カナフレックスという名前のもあるか)。

難航してたGXロケットに使えるかな

>>62
軽くて丈夫な水素タンク作れなかったのが失敗の大きな原因だったよね。

GXロケットは水素ちゃうやろ

水素貯蔵合金で高圧タンクの壁を作れば問題は解決する。
何せ高圧で合金に水素を貯蔵させるんだから一定量以上は浸透しない。

>>65
脆くしてどうする

ポリエチレンのような素材はだめなんか？

>>66
硬い＝脆い。柔らかい＝柔軟性がある。
同時に実現することは両方の素材を合成すれば可能。
刀とかそうでしょ。通過しにくい素材と高圧に耐える素材を組み合わせ
タンクを作ればいいんだろうけど、とてつもなく金がかかりすぎるだろうね。

タンクに必要なのは硬さでも柔らかさでもなく粘りじゃね？

光って割れなければバリアとは認めんぞ

タイトル訳分からなさすぎ吹いたｗ

今は2000気圧タンクの時代
それでも脆化の心配が不要なら心強い

>>72
2000気圧だと多少は小さくなるけど、水素分子サイズが影響し始めてあまり小さくならないんだよね。
700気圧に対して密度1.5倍ってのは努力に見合うと考えていいのでしょうか？
p=RT/(Vm-b)-a/Vm^2より、温度は300Kで密度と必要な圧力を計算すると・・・

密度(kg/m^3)　　必要な圧力(気圧)　
8.15e-3　　　　　1.0
　　0.1　　　　　　1.2
　　1　　　　　　　12.4
　　10　　　　　　135.9
　　21.85　　　　　350.0　←350気圧タンク
　　30　　　　　　　559.5
　　34.2　　　　　　700.8　←700気圧タンク
　　40　　　　　　　954.4
　　50　　　　　　1684.5
　　52.75　　　　　2005.9←2000気圧でも、密度は700気圧の1.5倍
　　60　　　　　　　3436
　　70　　　　　　12190
　　75　　　　　　369005
　　75.185　　23433879

>>73
ちなみに液体水素の密度は70kg/m^3くらい。

難しいことはよく分からないけど、これで宇宙往還機建造の実現に
一歩近づいたってこと？

>>73
密度比ってなにか影響ある？
タンク容量・占有空間のメリットが大きいと思うけど？

>>75
X-33のこと？
開発中止してるし、とりあえず当分はアレスにしちゃうと決めちゃったしねえ。
とりあえず普通の液体水素ロケットに使われて実績積んだら再開するかもね。
Ares-Vも打ち上げ能力が10トン強不足とかいう話だし、それを埋めるための技術として
使われる可能性もあるのでは・・・エンジン以外は新規設計だし。

という期待はちょっと間に合わないか。

つーか、その式通用すんの？
PV＝一定
700m3を放熱させながら圧縮して1m3に詰めたら単純に700気圧密度700倍じゃねーの？

>>76
密度1．5倍＝容積2/3
それと2000気圧を実現するためのタンク重量増とか安全性確保とか圧搾に必要なエネルギーとかが見合うかどうかと言う話。
700→2000気圧で1/3になるなら期待しちゃうけど、そうはいかないようだという話。これなら液体水素で頑張ってみるべぇになるかも。

>>78
高圧環境下ではPV=一定が通用しないよ。
「ファンデルワールスの状態方程式」でググれ。
>>73は計算上の値だしファンデルワールス式も所詮近似式らしいので、
数千気圧の超高圧あたりはずれてると思うが、必要圧力が跳ね上がるのは同じ。

>>80
なるほど
でもその質量はどこへ消えるんだろうか・・・・？
出かけるから後で見てみる

>>73
一部訂正、1気圧の時の密度を一桁まちがえた（＾＾；）
ついでに、単純に圧力と密度が比例（圧力と体積が反比例）するとして計算したときの値とのずれを併記。
液体水素密度あたりからは信用できない気がするのでカット。

密度(kg/m^3)　圧力(気圧)　　理想気体とのずれ
　　0.0815　　　　1.0　　　　　　　1.0
　　0.1　　　　　　1.2　　　　　　　1.002
　　1　　　　　　　12.4　　　　　　　1.01
　　10　　　　　　135.9　　　　　　1.10
　　21.85　　　　　350.0　　　　　1.30 ←350気圧タンク
　　30　　　　　　　559.5　　　　　1.51
　　34.2　　　　　　700.8　　　　　1.66　←700気圧タンク、既に理想気体の2倍弱
　　40　　　　　　　954.4　　　　　1.94
　　50　　　　　　1684.5　　　　　2.73
　　52.75　　　　　2005.9　　　　3.09　←2000気圧でも、密度は700気圧の1.5倍
　　60　　　　　　　3436　　　　　4.65
　　70　　　　　　12190　　　　　14.14　←液体水素相当密度

>>81
質量は消えないよ。単に圧力の割りに圧縮できないと言うだけ。
帰ってからゆっくり考えていってね！

あげ