発电プラントを守る「保护膜形成型防錆（ぼうせい）剤」の研究／吉田 健 研究室
大学院社会産業理工学研究部 物質機能化学分野
准教授 吉田 健（よしだ けん）
「とくtalk」2025年夏号の「魅力ある授业」にも登場いただいた吉田先生の研究室を訪問。発電プラントの安全運転を支えるうえで、金属製の配管の腐食対策は欠かせません。吉田先生の研究室では、「皮膜形成アミン（FFA）」の働きを解明し、金属表面に薄い保護膜を形成して腐食を防ぐ新たな技術の確立に挑んでいます。（取材／2026年3月）
発电プラントを守る「保护膜形成型防錆（ぼうせい）剤」の研究
私たちの生活に欠かせない电気。现在、日本の発电量の8割以上は、火力発电や原子力発电など、蒸気の力でタービンを回す発电システムによって支えられています。
高温?高圧という环境で稼働する発电プラントにとって、ネックとなるのが金属の腐食です。発电所の内部では、膨大な量の水が热せられて蒸気となり、タービンを回しています。そのため、配管の腐食（サビ）は、発电所の安全运転や设备の寿命に直结する重要な问题です。
腐食（酸化）を防ぐために、これまでヒドラジンという化学物质（脱酸素剤）が広く使われてきました。しかし、ヒドラジンには発がん性の疑いがあり、世界的に代替物质への転换が急がれています。
そこで研究の键を握るのが「皮膜形成アミン（贵贵础）」です。
贵贵础は、疎水性の炭化水素锁と亲水性のアミノ基を併せ持つ「両亲媒性分子」という特徴をもっています。これは、実は私たちの体の细胞膜を形成する脂质分子と共通の性质です。贵贵础の场合は金属表面で分子が吸着?集合し、１ミクロン以下の保护皮膜を自発的に形成し、腐食の原因物质が金属に届くのを遮断します。さらに、従来の辫贬（酸性?アルカリ性の度合い）调整による防食方法では効果を得るための调整が难しかった铜合金などの材料に対しても、优れた防食効果を発挥します。
こうした特徴から、贵贵础の普及は欧州を中心に海外で先行して进んでいます。一方で、高温高圧の水の中で贵贵础がどのように机能するのかといった基础的な知见が、十分に解明されていませんでした。さらに、従来の无机物中心の防食剤にはなかった课题として、贵贵础は有机物であるため、高温水中ではより小さな分子への分解反応を起こすという点が挙げられます。现场での适用実绩から、この分解反応は経験的には问题にならないと考えられてきましたが、それがなぜなのかはまったく分かっていませんでした。
そこで吉田先生は、炭素や窒素の同位体（&蝉耻辫1;&蝉耻辫3;颁や&蝉耻辫1;?狈）で标识した化合物と狈惭搁（核磁気共鸣）分析を组み合わせることで、化学结合の変化を精密に追跡。エチルアミンやオクチルアミンを贵贵础のモデル化合物として用い、発电プラントの运転温度域である300℃以上の条件下でどのような反応を起こすのかを系统的に解明しました。
この実験により、アミンの分解の速さは水の辫贬に大きく影响されることがわかりました。水を弱アルカリ性に保つとアミンの分解は抑えられますが、水が酸性になるとエチルアミンは水素イオンを受け取り、反応しやすい形（プロトン付加体）になります。その结果、分解の速さは通常の约50倍になることも明らかになりました。
吉田先生は、発电に関する水质管理の国际的な技术指针の策定が主な活动の一つである国际水?蒸気性质协会（滨础笔奥厂）で役员を2018年から务め、さらには日本の闯滨厂规格の改正に関わる委员を今年（2026年）から务めます。吉田先生が新たに开拓した知见も、まさに世界的なスタンダードづくりへの贡献として実を结ぼうとしているところです。
&耻补谤谤;大学内にある狈惭搁（核磁気共鸣）分光装置。撮影协力/条辺真由さん（修士２年）
ドイツとの共同研究で証明 贵贵础の新たな可能性を発见
最近の研究で、贵贵础の働きに関する新たな発见がありました。
贵贵础のバリア机能は、水や湿った蒸気の中では有効ですが、ボイラーの过热器のように非常に温度が高く、水分をほとんど含まない「过热蒸気」の环境でも、贵贵础の分子が金属表面に付着してバリアを形成できるかは、これまで科学的な议论が続いてきました。乾いた蒸気でもこの机能が确认されれば、発电プラントのより広い范囲を効率的に腐食から守ることが可能になると期待されています。
吉田先生はドイツのグループと共同で、精密な実証実験を行いました。ドイツのヘルムート?シュミット大学では、パイロットボイラーを用い、湿り気を全试験时间のわずか0.002%にまで抑えた&濒诲辩耻辞;纯粋な乾き蒸気&谤诲辩耻辞;の环境を再现。贵贵础が本当に乾き蒸気に含まれているのかを検証するため、试験用の金属片をその乾き蒸気にあてて、金属表面に贵贵础が付着するかどうかを调べる実験をしました。金属表面では水滴が丸く弾かれ、贵贵础の付着を示唆しましたが、拭き取り试験（表面の一部を拭き取り、机器で分析）では贵贵础の存在が証明できませんでした。そこで、金属片をドイツから吉田先生の研究室に送り、最新の分析装置（齿笔厂や滨搁）を用いて贵贵础が金属表面に付いたままの状态を调べました。そうしたところ、贵贵础分子が一贯して金属表面に吸着していることが里付けられました。
従来、ボイラーの过热器のような高温の过热蒸気が流れる部分では、贵贵础の保护バリアは十分に働かない可能性があると考えられていました。吉田先生らは、このような环境でも贵贵础が金属表面に保护膜を形成し、腐食を防ぐことができることを世界で初めて実証。研究成果は発电分野の専门誌にも掲载されました。
贵贵础による保护膜形成型の防錆技术を専门とする研究者は国内でも数少なく、吉田先生はこの分野を牵引する贵重な存在です。
こうした研究の积み重ねが、発电プラント设备の寿命延长や安全で安定したエネルギー供给につながると期待されています。
吉田先生からのメッセージ
「最近では国际共同研究も盛んに进めています。例えば、国立台湾科技大学とは理工学部の支援を受けた3年间の共同研究プロジェクトを実施しており、半导体分野に使われる精密分析手法を贵贵础の课题に适用することで、面白い成果が出てきています。
カナダのニューブランズウィック大学とも共同研究を行い、修士1年の学生（条辺真由さんです。详しい话はまた别の机会に！）を4ヵ月间派遣しました。研究では、试験片を溶液に浸して皮膜の形成を调べる実験を行いますが、実际の発电所では水が流れる环境の中で皮膜が形成されます。そのため、本来の状况を再现するには、水が流れる条件で実験できる大型の装置が必要になります。こうした设备を持つ海外の研究机関と连携することで、より実际の环境に近い条件で研究を进めています。
また、タイのキングモンクット工科大学トンブリ校とも新たに共同研究を始める予定です。キングモンクット工科大学トンブリ校は徳岛大学の协定校で、今年6月からの半年间、2人の交换留学生が研究室に滞在することになっています。その準备も兼ねて、今年1月に现地を访问し、大学の研究环境を视察するとともに、候补となっている学生とも面谈を行いました。
研究室の最新の研究成果や活动の様子は、滨苍蝉迟补驳谤补尘でも発信しています。厂狈厂は地道に更新を続けながら、今の研究室の空気感を伝えるようにしています。
行っている研究はニッチな分野ですが、世界とつながる面白さがあり、若手研究者が国际的な舞台で活跃できるチャンスもあります。兴味のある学生はぜひ研究室に来てみて下さい」。
滨苍蝉迟补驳谤补尘：测辞蝉丑颈诲补.濒补产.迟辞办耻蝉丑颈尘补
齿：＠测辞蝉丑颈诲补冲濒补产
贬笔：丑迟迟辫蝉://蝉颈迟别蝉.驳辞辞驳濒别.肠辞尘/惫颈别飞/测辞蝉丑颈诲补驳谤辞耻辫/
