非可燃性水素混合ガスの要求と過信

MIM脱脂焼結で、水素ガスを使いたくなる要求は２つであろう。

①炭素Cを減少させたい。C＋H→CxHy（炭化水素、メタン等）

②酸素Oを減少させたい。O+H→H2O（水）

【アルゴン・水素混合ガスを使った実験*1】方法：ワンステップバインダー（3STD系）による脱脂焼結炉からの排出ガスを質量分析した実験。結論：水素100％とAr100％の反応強度が同じ程度に高い。水素100％による脱脂焼結品のC％が0.006％に減少する。一方、Ar75％水素25％混合ガスを使った脱脂焼結品のC％は、0.64％であった。これは、Ar100％の脱脂焼結体C％が0.32％であるので、水素混合がC％減少目的であれば逆効果であることを示唆している。  　

論文の表３をグラフ化した。焼結体の炭素量は水素100％が最小で少しでもアルゴンが混合されると炭素量が増加していく。理由は不明とされているが、質量分析の結果から、水素100％の時は、低温250～500℃でほとんど炭化水素に変換されるが、アルゴン混入量が増えると反応の山の高さが低く裾野が広くなり、さらに高温側にシフトしていく。アルゴン100％の時はCH4（メタン）が支配的になる。加熱脱脂完了後、1000℃近傍でCO反応が起こる。*1：PIM international誌、2010年1号Spring-P43

【珈琲ブレイ句】 水素は可燃性ガスなので、不活性ガス類と混ぜて非可燃性にして使うものがあります。その量は、窒素・水素混合ガスで、5.5％未満（計算値）、アルゴン・水素混合ガスで、3.1％（計算値）です。実験でもこの非可燃性水素混合ガスを使いますが、期待通りの効果が確認できないので使わなくなるのです。その理由は、上記論文が示す通り水素に不活性ガスが混入すると、炭素残留量は増加することが原因だと思われます。したがって、非可燃性ガスの数％の水素含有量では炭化水素化効果が期待できない可能性が高いのです（酸素は減少するけど）。炭素低減目的で、水素を使うなら「水素100％を使うという覚悟」が必要でしょう。また、最近のMIM Like AM（BJT、MEX）の焼結炉では非可燃性水素混合ガスが使われていますが、過信しない方がよいかもしれません。

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