CN100443610C - 储氢合金 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种储氢合金。并且特别地，根据本发明的储氢合金具有高达7的最大储氢量与金属比例，并且具有轻微的迟滞现象。根据本发明的储氢合金为一ABW型态合金，并且表示成化学式：Lm(NiXAlyMoz)，并且其中4.7≤W≤5.3，Lm是一富镧混合稀土金属并且包含镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)以及钕(Nd)，Ni为镍，Al为铝，Mo为钼，w＝x+y+z，x、y以及z分别为一摩尔数。

Description

储氢合金
技术领域
本发明关于一种储氢合金(Hydrogen storage alloy)，并且特别地，本发明关于具有高达7的最大储氢量与金属比例(Hydrogen-to-metalratio)，并且具有轻微的迟滞现象(Hysteresis)的储氢合金。
背景技术
在能储存氢并且释放氢的储氢合金发现之后，针对储氢合金的应用已有大量的研究持续进行。
早期发展的LaNi5合金，其优点在于储存大量的氢，请参考日本专利申请案公开号51-13934。然而，镧(La)元素相当昂贵，并且当重复储氢/放氢循环时极易破裂成细小的合金块，在接触到碱性或酸性溶液时极易腐蚀。
为了克服上述问题，混合稀土金属(Misch metal，以下以缩写“Mm”简称)的使用遂被提出，其中部分镧元素由铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)或其它稀土金属(Rare earth metal)所取代。或者，LaNi5储氢合金被提出采用，其中部分镍(Ni)元素由例如钴(Co)、铝(Al)、锰(Mn)或其它类似的元素所取代。相关前案请参考日本专利申请案公开号53-4918、54-64014、60-250558、61-91862以及61-233969。
通过对储氢合金先前技术的了解，即可看出当下仍须一种高储氢容量的储氢合金成分。
发明内容
本发明的一目的是提供一种储氢合金，并且特别地，根据本发明的储氢合金具有高达7的最大储氢量与金属比例，并且具有轻微的迟滞现象。
为了达到上述目的，根据本发明的一较佳具体实施例的储氢合金，其是一ABW型态合金，并且表示成化学式为：Lm(NixAlyMoz)，其中4.7≤W≤5.3，Lm是一富镧混合稀土金属(La-rich misch metal)并且包含镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)以及钕(Nd)，Ni为镍，Al为铝，Mo为钼，w＝x+y+z，x、y以及z分别为一摩尔数，并且0＜z＜0.5，4.3＜x＜5.0，0≤y＜0.5。
于一具体实施例中，x落于从4.3至5.0的一范围内，y落于从0至0.5的一范围内，并且z落于从0至0.5的一范围内。
于一具体实施例中，当镧占Lm的70至90wt.％(重量百分比)的量，铈占Lm的5至25wt.％的量，并且镨加上钕占Lm的15wt.％或小于Lm的15wt.％的量时，该储氢合金的一平台放氢压力于室温下小于或等于0.5Mpa(5大气压)。
于另一具体实施例中，当镧占Lm的50至70wt.％的量，铈占Lm的25至45wt.％的量，并且镨加上钕占Lm的10wt.％或小于Lm的10wt.％的量时，该储氢合金的一平台放氢压力于室温下小于或等于1Mpa(10大气压)。
根据本发明提供的储氢合金，该储氢合金具有高达7的最大储氢量与金属比例(H/M)。“H/M”即意味着储氢容量，也就是说，H/M等于7即代表储氢合金每单位晶格(Lattice unit)可储存7个氢原子。并且，该储氢合金具有轻微的迟滞现象，以利充填该储氢合金的储氢装置能平稳地执行吸氢/放氢的化学反应(可逆反应)。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附附图得到进一步的了解。
附图说明
图1是本发明的实施案例一的储氢合金经吸氢/放氢测试程序所得PCT特性曲线图。
图2是本发明的实施案例二的储氢合金经吸氢/放氢测试程序所得PCT特性曲线图。
图3是本发明的实施案例三的储氢合金经吸氢/放氢测试程序所得PCT特性曲线图。
图4是本发明的实施案例四的储氢合金经吸氢/放氢测试程序所得PCT特性曲线图。
具体实施方式
本发明提供一种储氢合金，并且特别地，该储氢合金具有一轻微的迟滞现象，并且具有高达7的一最大储氢量与金属比例(H/M)。
根据本发明的一较佳具体实施例的储氢合金，其是一ABW型态合金，并且表示成化学式如下：
Lm(NixAlyMoz)，并且
其中4.7≤W≤5.3，Lm是一富镧混合稀土金属(La-rich misch metal)并且包含镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)以及钕(Nd)，w＝x+y+z，x、y以及z分别为一摩尔数。
于一具体实施例中，x落于从4.3至5.0的一范围内，y落于从0至0.5的一范围内，并且z落于从0至0.5的一范围内。
于一具体实施例中，当镧占Lm的70至90wt.％(重量百分比)的量，铈占Lm的5至25wt.％的量，并且镨加上钕占Lm的15wt.％或小于Lm的15wt.％的量时，该储氢合金的一平台放氢压力(Plateau desorption pressure)于室温下条约大于0.1Mpa。也就是说，采用上述储氢合金的设备，其适用压力像在小于或等于0.5Mpa的情形。
于另一具体实施例中，当镧占Lm的50至70wt.％的量，铈占Lm的25至45wt.％的量，并且镨加上钕占Lm的10wt.％或小于Lm的10wt.％的量时，该储氢合金的一平台放氢压力于室温下约大于0.5Mpa(5大气压)。也就是说，采用上述储氢合金的设备，其适用压力在小于或等于1Mpa(10大气压)的情形。
以下将详述关于本发明的多个实施案例，以充分解说本发明的特征、精神、优点以及应用上的简便性。
实施案例一
实施案例一的储氢合金，其是一AB4.90型态合金，并且表示成化学式如下：
Lm(Ni4.7Mo0.2)，并且
其中镧占Lm的70至90wt.％的量，铈占Lm的5至25wt.％的量，并且镨加上钕占Lm的15wt.％或小于Lm的15wt.％的量。
请参阅图1，该图是实施案例一的储氢合金经过吸氢、放氢测试程序，所得压力-成分-恒温(Pressure-composition-isotherm，PCT)特性曲线。上述测试环境处于25℃的恒温下。
如图1所示，关于实施案例一的储氢合金的PCT特性曲线，明显地，无论是吸氢曲线或是放氢曲线，皆呈现平台区域(Plateau region)。实施案例一的储氢合金的平台放氢压力约等于0.35Mpa。需注意的是，与先前技术不同之处，实施案例一的储氢合金的最大储氢量与金属比例(H/M)等于7。此外，实施案例一的储氢合金平台吸氢压力约等于1.5Mpa(15大气压)，足以证实实施案例一的储氢合金的PCT特性曲线其迟滞现象轻微。图1所显示的迟滞现象，尚属正常现象。
实施案例二
实施案例二的储氢合金，其是一AB5.10型态合金，并且表示成化学式如下：
Lm(Ni4.7Al0.2Mo0.2)，并且
其中镧占Lm的70至90wt.％的量，铈占Lm的5至25wt.％的量，并且镨加上钕占Lm的15wt.％或小于Lm的15wt.％的量。
请参阅图2，该图实施案例二的储氢合金经过吸氢、放氢测试程序，所得PCT特性曲线。上述测试环境处于25℃的恒温下。
如图2所示，关于实施案例二的储氢合金的PCT特性曲线，明显地，无论是吸氢曲线或是放氢曲线，皆呈现平台区域。其中，实施案例二的储氢合金的平台放氢压力约等于0.25Mpa(2.5大气压)。需注意的是，与先前技术不同之处，实施案例二的储氢合金的最大储氢量与金属比例(H/M)等于7。此外，实施案例二的储氢合金平台吸氢压力约等于0.7Mpa(7大气压)，足以证实实施案例二的储氢合金的PCT特性曲线其迟滞现象更加轻微。图2显示的迟滞现象，与图1所显示的迟滞现象相较下，有更显著的改善。
实施案例三
实施案例三的储氢合金，其是一AB4.90型态合金，并且表示成化学式如下：
Lm(Ni4.7Mo0.2)，并且
其中镧占Lm的50至70wt.％的量，铈占Lm的25至45wt.％的量，并且镨加上钕占Lm的10wt.％或小于Lm的10wt.％的量。
请参阅图3，该图是实施案例三的储氢合金经过吸氢、放氢测试程序，所得PCT特性曲线。上述测试环境处于25℃的恒温下。
如图3所示，关于实施案例三的储氢合金的PCT特性曲线，明显地，无论是吸氢曲线或是放氢曲线，皆呈现平台区域。其中，实施案例三的储氢合金的平台放氢压力约等于0.75Mpa(7.5大气压)。需注意的是，与先前技术不同之处，实施案例三的储氢合金的最大储氢量与金属比例(H/M)等于7。此外，实施案例三的储氢合金平台吸氢压力约等于3Mpa(30大气压)，足以证实实施案例三的储氢合金的PCT特性曲线其迟滞现象轻微。图3所显示的迟滞现象，尚属正常现象。
实施案例四
实施案例四的储氢合金，其是一AB5.1型态合金，并且表示成化学式如下：
Lm(Ni4.7Al0.2Mo0.2)，并且
其中镧占Lm的50至70wt.％的量，铈占Lm的25至45wt.％的量，并且镨加上钕占Lm的10wt.％或小于Lm的10wt.％的量。
请参阅图4，该图实施案例四的储氢合金经过吸氢、放氢测试程序，所得PCT特性曲线。上述测试环境处于25℃的恒温下。
如图4所示，关于实施案例四的储氢合金的PCT特性曲线，明显地，无论是吸氢曲线或是放氢曲线，皆呈现平台区域。其中，实施案例四的储氢合金的平台放氢压力约等于0.7Mpa(7大气压)。需注意的是，与先前技术不同之处，实施案例四的储氢合金的最大储氢量与金属比例(H/M)等于7。此外，实施案例四的储氢合金平台吸氢压力约等于2Mpa(20大气压)，足以证实实施案例四的储氢合金的PCT特性曲线其迟滞现象更加轻微。图4显示的迟滞现象，与图3所显示的迟滞现象相较下，有更显著的改善。
通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭示的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利保护范围内。

Claims (3)

1、一种储氢合金，该储氢合金具有一轻微的迟滞现象，该储氢合金并且具有高达7的一最大储氢量与金属比例，其特征在于，该储氢合金为一ABW型态合金并且表示成化学式如下：
Lm(NixAlyMoz)，并且
其中4.7≤W≤5.3，Lm是一富镧混合稀土金属，并且包含镧、铈、镨以及钕，Ni为镍，Al为铝，Mo为钼，w＝x+y+z，x、y以及z分别为一摩尔数，并且0＜z＜0.5，4.3＜x＜5.0，0＜y＜0.5。
2、如权利要求1所述的储氢合金，其特征在于，当镧占Lm的70至90重量％的量，铈占Lm的5至25重量％的量，并且镨加上钕占Lm的15重量％或小于Lm的15重量％的量时，该储氢合金的一平台放氢压力于室温下小于或等于0.5Mpa。
3、如权利要求1所述的储氢合金，其特征在于，当镧占Lm的50至70重量％的量，铈占Lm的25至45重量％的量，并且镨加上钕占Lm的10重量％或小于Lm的10重量％的量时，该储氢合金的一平台放氢压力于室温下小于或等于1Mpa。
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氢中杂质CO对LaNi5，LaNi4.7Al0.3，MlNi4.5Al0.5合金PCT特性的影响. 桑革，涂铭旌，闫康平，李全安，陈云贵.中国稀土学报，第18卷第2期. 2000
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