DE10162232A1 - Wasserstoffspeicherungs-Legierung mit einer Laves-Phase und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Wasserstoffspeicherungs-Legierung mit einer Laves-Phase und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number
DE10162232A1
DE10162232A1 DE10162232A DE10162232A DE10162232A1 DE 10162232 A1 DE10162232 A1 DE 10162232A1 DE 10162232 A DE10162232 A DE 10162232A DE 10162232 A DE10162232 A DE 10162232A DE 10162232 A1 DE10162232 A1 DE 10162232A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
hydrogen storage
storage alloy
alloy
laves phase
ferrovanadium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE10162232A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuhiro Aoki
Takaaki Miyaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Steel Works Ltd
Original Assignee
Japan Steel Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2000217187A priority Critical patent/JP2002030371A/ja
Priority to US10/012,497 priority patent/US6787103B2/en
Application filed by Japan Steel Works Ltd filed Critical Japan Steel Works Ltd
Priority to DE10162232A priority patent/DE10162232A1/de
Publication of DE10162232A1 publication Critical patent/DE10162232A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/0005—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
    • C01B3/001—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
    • C01B3/0031—Intermetallic compounds; Metal alloys; Treatment thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C22/00—Alloys based on manganese
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/383—Hydrogen absorbing alloys
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S420/00—Alloys or metallic compositions
    • Y10S420/90—Hydrogen storage

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

Erfindungsgemäß wird eine Wasserstoffspeicherungs-Legierung auf Ti-Zr-Mn-V-Fe-Basis, die ausgezeichnete Wasserstoff-Absorptions- und -Abgabeeigenschaften aufweist, bei niedrigen Kosten erhalten. Es wird eine Legierung der allgemeinen Formel DOLLAR A Ti¶1-x¶Zr¶x¶Mn¶w-y-z¶V¶y¶Fe¶z¶ DOLLAR A worin 0 x 0,5; 0 < y 0,6; 0 < z 0,2 und 1,8 w 2,2, DOLLAR A hergestellt unter Verwendung von Ferrovanadium (eine Legierung aus V und Fe) als einem der Ausgangsmaterialien. Der Sauerstoff-Gehalt der Legierung ist auf 5000 ppm oder weniger begrenzt. Durch Verwendung von billigem Ferrovanadium kann leicht eine Wasserstoffspeicherungs-Legierung mit ausgezeichneten Wasserstoff-Absorptions- und -Abgabe- bzw. -Freigabeeigenschaften hergestellt werden. Außerdem kann der Gehalt an Sauerstoff-Verunreinigung, der die Eigenschaften in nachteiliger Weise beeinflusst, leicht begrenzt werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung beruht auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2000-217 187, auf deren Inhalt hier ausdrücklich Bezug genommen wird.
    • Hintergrund der Erfindung 1. Anwendungsgebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wasserstoffspeicherungs- Legierung, die eine Vanadin enthaltende Laves-Phase aufweist.
    • 2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
  • In jüngster Zeit ist die Wasserstoffenergie als neue Energie in den Mittelpunkt des Interesses gerückt und die Entwicklung einer Wasserstoffspeicherungs- Legierung, die reversibel Wasserstoff absorbiert und wieder abgibt (freisetzt) wird auf verschiedenen Gebieten stark gefördert, beispielsweise auf dem Gebiet der Wasserstoffspeicherung, der Wärmepumpen, der Bedienungselemente (Aktuatoren) und der Elektroden für Akkumulatoren. Unter den Wasserstoffspeicherungs-Legierungen hat eine solche auf Ti-Zr-Mn-V-Basis eine große Wasserstoff-Wiederaufladungs-Kapazität und sie weist ausgezeichnete Legierungseigenschaften auf.
  • Üblicherweise, wird zur Herstellung der Legierung ein Verfahren angewendet, bei dem Metalle in elementarer Form als Ausgangsmaterialien verwendet werden, der Mengenanteil derselben zum Zeitpunkt des Schmelzens eingestellt wird und das Ausgangsmaterial hauptsächlich unter Anwendung eines Ar- Lichtbogen-Schmelzverfahrens oder eines Hochfrequenzinduktions-Schmelzverfahrens in einer Kokille zum Schmelzen gebracht wird. Außerdem wird nach der Herstellung der Legierung eine Hochtemperatur-Wärmebehandlung über einen langen Zeitraum hinweg durchgeführt, um die Legierungseigenschaften zu verbessern.
  • Bei der oben genannten Wasserstoffspeicherungs-Legierung auf Ti-Zr-Mn-V- Basis beeinflusst der Sauerstoff-Gehalt der Ausgangsmaterialien, insbesondere des Vanadins, drastisch die Wasserstoff-Absorptions- und -Abgabe-Eigenschaften. Wenn der Sauerstoff-Gehalt groß ist, nimmt die Wasserstoffabsorptionsmenge der Legierung ab. Da jedoch Vanadin üblicherweise einen relativ hohen Sauerstoff-Gehalt von 10 000 ppm oder mehr aufweist, können die gewünschten Eigenschaften nicht erzielt werden, wenn das Vanadin direkt als Ausgangsmaterial für die Herstellung der Wasserstoffspeicherungs-Legierung verwendet wird. Daher ist eine Sauerstoff-Verminderungs-Behandlung erforderlich. Als Folge davon steigen die Legierungsherstellungskosten und es tritt das Problem auf, dass die Realisierung eines die Legierung enthaltenden Systems verhindert wird.
  • Darüber hinaus erhöht auch die Wärmebehandlung, die nach der Herstellung der Legierung durchgeführt werden muss, die Produktionskosten und die Produktionsdauer. Dies kann ferner zu einer Oxidation der Legierung führen, wodurch die Eigenschaften beeinträchtigt (verschlechtert) werden, und es tritt somit auch das Problem auf, dass die Handhabung schwierig ist.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Im Hinblick auf die oben genannten Umstände besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine Ti-Zr-Mn-V-Fe-Wasserstoffspeicherungs-Legierung mit ausgezeichneten Wasserstoff-Absorptions- und -Abgabe- bzw. -Freisetzungs-Eigenschaften durch Optimierung der Komponenten zur Verfügung zu stellen. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Wasserstoffspeicherungs-Legierung anzugeben, mit dessen Hilfe die Legierung bei niedrigen Kosten auf wirksame Weise hergestellt werden kann.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung werden die Probleme gelöst durch eine Wasserstoffspeicherungs-Legierung, die eine Laves-Phase aufweist, dargestellt durch die allgemeine Formel:

    Ti1-xZrxMnw-y-zVyFez

    worin 0 ≤ x ≤ 0,5; 0 < y ≤ 0,6; 0 < z ≤ 0,2; und 1,8 ≤ w ≤ 2,2.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung die Wasserstoffspeicherungs-Legierung mit einer Laves-Phase gemäß dem ersten Aspekt, in der der Sauerstoff-Gehalt 5 000 ppm oder weniger beträgt.
  • Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Wasserstoffspeicherungs-Legierung, die eine Laves-Phase aufweist, bei dem die Wasserstoffspeicherungs-Legierung gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung hergestellt wird unter Verwendung von Ferrovanadium (einer Legierung aus Vanadin und Eisen) als einem der Ausgangsmaterialien.
  • Gemäß einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Wasserstoffspeicherungs-Legierung, die eine Laves-Phase aufweist, gemäß dem dritten Aspekt, wobei der Sauerstoff-Gehalt des Ferrovanadiums 4000 ppm oder weniger beträgt.
  • Gemäß einem fünftem Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Wasserstoffspeicherungs-Legierung mit einer Laves-Phase gemäß dem dritten oder vierten Aspekt, bei dem die geschmolzenen Ausgangsmaterialien schnell abgeschreckt und sich verfestigen (erstarren) gelassen werden.
  • Nachstehend wird das Atom-Verhältnis gemäß der vorliegenden Erfindung oder dgl. näher erläutert.
    • Atomverhältnis bzw. Atomverhältniszahl der Legierung Ti: Atomverhältnis (Atomverhältniszahl) 0,5 bis 1,0
  • Da Titan ein Element ist, das die Wasserstoffabsorptions-Menge erhöhen kann, wird es als eine wesentliche Komponente zugegeben. Um jedoch den oben genannten Effekt sicher erzielen zu können, sollte das Atomverhältnis (die Atomverhältniszahl) 0,5 oder mehr betragen. Wenn es dagegen in einer Menge von mehr als 1,0 zugegeben wird, nimmt der Wasserstoffdissoziationsdruck ab. Deshalb wird das Atomverhältnis (die Atomverhältniszahl) auf einen Wert in dem Bereich von 0,5 bis 1,0 eingestellt.
    • Zr: Atomverhältnis (Atomverhältniszahl) 0,5 oder weniger
  • Da Zirkonium ein Element ist, mit dem der Wasserstoffgleichgewichts-Dissoziationsdruck eingestellt werden kann, wird es gegebenenfalls zugesetzt. Wenn es jedoch in einem Atomverhältnis (einer Atomverhältniszahl) von mehr als 0,5 zugesetzt wird, nimmt der Wasserstoffgleichgewichts-Dissoziationsdruck ab. Deshalb wird die Obergrenze des Atomverhältnisses (der Atomverhältniszahl) auf 0,5 eingestellt.
    • Mn: Atomverhältnis (Atomverhältniszahl) 1,0 bis weniger als 2,2
  • Da Mangan ein Element ist, mit dem die Hydrierungs-Reaktionstemperatur gesenkt werden kann, wird es als wesentliche Komponente zugegeben. Um den oben genannten Effekt jedoch sicher zu erzielen, sollte das Atomverhältnis (die Atomverhältniszahl) 1,0 oder mehr betragen. Wenn es dagegen in einem Atomverhältnis von 2,2 oder mehr zugegeben wird, nimmt die Hysterese zu. Deshalb wird das Atomverhältnis (die Atomverhältniszahl) auf einen Wert in dem Bereich von 1,0 bis weniger als 2,2 eingestellt.
    • V: Atomverhältnis (Atomverhältniszahl) 0,6 oder weniger
  • Da Vanadin ein Element ist, welches die Wasserstoffabsorptionsmenge erhöhen kann, wird es als wesentliche Komponente zugegeben. Wenn es jedoch in einem Atomverhältnis (einer Atomverhältniszahl) von mehr als 0,6 zugegeben wird, nimmt die Reaktionsgeschwindigkeit ab. Deshalb wird die Obergrenze des Atomverhältnisses (der Atomverhältniszahl) auf 0,6 eingestellt.
    • Fe: Atomverhältnis (Atomverhältniszahl) 0,2 oder weniger
  • Da Eisen ein Element ist, das zum Zeitpunkt der Verwendung von Ferrovanadium darin enthalten ist, wird es als eine wesentliche Komponente zugegeben. Wenn es jedoch in einem Atomverhältnis (einer Atomverhältniszahl) von mehr als 0,2 zugegeben wird, steigt der Wasserstoffgleichgewichts-Dissoziationsdruck. Deshalb wird die Obergrenze des Atomverhältnisses (der Atomverhältniszahl) auf 0,2 festgelegt.
    • Sauerstoff-Verunreinigung: 5000 ppm oder weniger
  • Der in einer Wasserstoffspeicherungs-Legierung als Verunreinigung enthaltene Sauerstoff beeinflusst das Wasserstoff-Absorptions- und -Abgabevermögen. Wenn die Sauerstoffmenge groß ist, werden das Wasserstoff-Absorptions- und -Abgabevermögen schlechter. Deshalb ist die darin enthaltene Sauerstoffmenge vorzugsweise so gering wie möglich. Unter Berücksichtigung der industriellen Anwendbarkeit beträgt der Sauerstoff-Gehalt vorzugsweise 5000 ppm oder weniger und besonders bevorzugt 1000 ppm oder weniger.
    • Laves-Phase
  • Da eine erfindungsgemäße Wasserstoffspeicherungs-Legierung eine Laves- Phasen-Struktur aufweist, wird als Folge der Laves-Struktur ein hoher Wasserstoffabsorptions-Effekt erzielt.
    • Verwendung von Ferrovanadium
  • Da die erfindungsgemäße Legierung als Folge einer zweckmäßigen Komponenteneinstellung (einschließlich des Eisens) gute Wasserstoff-Absorptions- und -Abgabe-Eigenschaften aufweist, kann Ferrovanadium als Ausgangsmaterial verwendet werden. Da Ferrovanadium bei niedrigen Kosten hergestellt werden kann, verglichen mit Vanadin als Einzelmetall, kann die gewünschte Wasserstoffspeicherungs-Legierung auf wirksame Weise bei niedrigen Kosten hergestellt werden. Als Ferrovanadium kann beispielsweise ein solches verwendet werden, das Vanadin in einem Massenanteil von 80 bis 85% und Eisen im wesentlichen als Rest enthält. Außerdem ist es erwünscht, dass das Ferrovanadium den als Verunreinigung enthaltenen Sauerstoff in einer auf 4000 ppm oder weniger begrenzten Menge enthält. Besonders bevorzugt enthält das Ferrovanadium den Sauerstoff in einer Menge von nicht mehr als 3000 ppm. Entsprechend der Begrenzung des Sauerstoff-Gehaltes kann der Sauerstoff-Gehalt einer Wasserstoffspeicherungs-Legierung, die mit Ferrovanadium als Ausgangsmaterial hergestellt wird, ausreichend gesenkt werden, sodass der nachteilige Effekt auf die Wasserstoff-Absorptions- und -Abgabe-Eigenschaften eliminiert werden kann.
    • Schnelle Verfestigung
  • Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Wasserstoffspeicherungs- Legierung werden die Ausgangsmaterialien, deren Komponenten eingestellt worden sind, aufgeschmolzen und schnell abgeschreckt und sich verfestigen (erstarren) gelassen.
  • Durch Herstellung der Wasserstoffspeicherungs-Legierung durch Abschrecken und Verfestigen (Erstarren) beispielsweise durch Walzenabschreckung, können die Plateau-Eigenschaften und die Hysterese-Eigenschaften dramatisch verbessert werden, sodass der Wasserstoff-Speicherungs- und -Transport- Wirkungsgrad verbessert werden können. Bei dem konventionellen Herstellungsverfahren wird das Abkühlen zum Zeitpunkt der Herstellung einer Legierung durch natürliches Abkühlen oder durch Abkühlen mit Wasser durchgeführt. Dagegen kann erfindungsgemäß der oben genannte Effekt durch Abschrecken und Verfestigen (Erstarrenlassen) bei einer höheren Abkühlungsgeschwindigkeit als bei dem konventionellen Verfahren erzielt werden. Bezüglich der Abkühlungsgeschwindigkeit kann eine Abkühlungsgeschwindigkeit von 100°C/s oder mehr angewendet werden und außerdem kann eine Abkühlungsgeschwindigkeit von 103°C/s oder mehr als eine bevorzugte Ausführungsform angewendet werden.
  • Im Falle der Zugabe von Zirkonium kann insbesondere die Segregation des Zirkoniums in der Legierung verhindert werden, sodass das Problem der Zunahme der Plateau-Abschrägung als Folge der Zirkonium-Segregation gelöst werden kann.
  • Das oben genannte Verfahren zum schnellen Verfestigen (Erstarren) unterliegt keinen speziellen Beschränkungen und es können verschiedene Verfahren angewendet werden, mit denen die gewünschte Abkühlungsgeschwindigkeit erzielt werden kann. Beispielsweise können angewendet werden ein Gaszerstäubungs-Verfahren, ein Zentrifugen-Verfahren, ein Rotations-Eintauch- Jetting-Verfahren, ein Walzenabschreckungs-Verfahren oder dgl.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Erfindungsgemäß wird eine Wasserstoffspeicherungs-Legierung vorzugsweise erhalten durch Abmessung der jeweiligen Ti-, Zr-, Mn-, Fe-V-Komponenten- Materialien, sodass sie in dem erfindungsgemäßen Atomverhältnis vorliegen, durch Aufschmelzen derselben unter Anwendung eines üblichen Verfahrens und schnelle Verfestigung (Erstarrung) durch Anwendung des Walzenabschreckungs-Verfahrens oder dgl., wie vorstehend angegeben.
  • Bei dem konventionellen Verfahren wird nach der Herstellung einer Wasserstoffspeicherungs-Legierung ein Homogenisierungs-Verfahren durch Erhitzen der Legierung auf eine hohe Temperatur zur Homogenisierung der Komponenten angewendet, wohingegen erfindungsgemäß ein ausreichender Homogenisierungs-Effekt erzielt wird durch die oben genannte schnelle Verfestigung (Erstarrung), sodass die fertige Legierung erhalten werden kann, ohne dass eine Homogenisierung erforderlich ist, wie sie bei dem konventionellen Verfahren durchgeführt wird. Die fertige Legierung liegt in einem solchen Zustand vor, dass sie für die angestrebte Verwendung eingesetzt werden kann, ohne dass eine Wärmebehandlung oder dgl. erforderlich ist.
  • Die erhaltene Wasserstoffspeicherungs-Legierung wird erforderlichenfalls unter Anwendung eines mechanischen Verfahrens oder dgl. pulverisiert zur Herstellung einer pulverförmigen Wasserstoffspeicherungs-Legierung. Das Pulverisierungs-Verfahren unterliegt keiner speziellen Beschränkung und es kann ein beliebiges Verfahren, beispielsweise ein bekanntes Verfahren, angewendet werden.
  • Die Wasserstoffspeicherungs-Legierung in der Pulverform kann für den gewünschten Anwendungszweck so wie sie erhalten wird oder nach einer Formgebung eingesetzt werden. Die Verwendung der erfindungsgemäß erhaltenen Wasserstoffspeicherungs-Legierung unterliegt keiner speziellen Beschränkung und sie kann für verschiedene Anwendungszwecke eingesetzt werden, in denen das Wasserstoff-Absorptions- und -Freigabe-Phänomen ausgenutzt wird. Beispielsweise kann sie in einer Wärmepumpe eines Wärmetransport-Systems oder eines Tiefkühl-Systems, in einem Wasserstoffspeicherungs-System oder dgl. verwendet werden. Durch Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten Wasserstoffspeicherungs-Legierung in diesen Systemen kann der System- Wirkungsgrad dramatisch verbessert werden.
    • Beispiele
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Beispiels im Vergleich mit den Vergleichsbeispielen näher erläutert.
    • Erfindungsgemäße Ausführungsform
  • Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Legierung Ti0,7Zr0,3Mn1,4V0,5Fe0,1 werden die elementaren Substanzen Ti, Zr und Mn und Ferrovanadium (etwa 85 Massenprozent V, etwa 15 Massenprozent Fe und etwa 0,3 Massenprozent O) als Ausgangsmaterialien verwendet. Es wurde eine Wasserstoffspeicherungs- Legierung hergestellt durch Aufschmelzen der Ausgangsmaterialien unter Anwendung eines Ar-Lichtbogenschmelz-Verfahrens und Abschrecken und Verfestigen desselben unter Verwendung einer einzelnen Walze (durchschnittliche Abkühlungsgeschwindigkeit 104°C/s).
  • Bei der Wasserstoffdruck-Zusammensetzungs-Isothermenkurven-Messung (PCT-Kurven-Messung) und der Komponenten-Analysen der Legierung wurde gefunden, dass das Wasserstoff-Wiedeaufladungsvermögen bei 40°C etwas weniger als 100 cm3/g betrug und dass die in der Legierung enthaltene Sauerstoffmenge 0,146 Massenprozent betrug. Die Legierungs-Ausgangsmaterialkosten bei der Herstellung der Wasserstoffspeicherungs-Legierung wurden um etwa 90% verringert, verglichen mit dem Fall der Verwendung von metallischem Vanadin. Außerdem wurde festgestellt, dass ausgezeichnete Wasserstoffabsorptions- und -abgabe-Eigenschaften erzielt werden können.
    • Vergleichsbeispiel 1
  • Zur Herstellung der Legierung mit der Zusammensetzung Ti0,7Zr0,3Mn1,4V0,5Fe0,1 wurden für alle Komponenten elementare Substanzen verwendet. Es wurde eine Wasserstoffspeicherungs-Legierung erhalten durch Aufschmelzen der Ausgangsmaterialien unter Anwendung eines Ar-Lichtbogenschmelzens und Abschrecken und Verfestigen(Erstarren)lassen desselben unter Verwendung einer einzelnen Walze. Die in dem V enthaltene Sauerstoffmenge betrug zu diesem Zeitpunkt 14 000 ppm. Bei der Wasserstoffdruck- Zusammensetzungs-Isothermenkurven-Messung und der Komponenten-Analyse der Legierung wurde gefunden, dass die Wasserstoffwiederaufladungs- Kapazität bei 40°C etwa 100 cm3/g betrug und dass die enthaltene Sauerstoffmenge 0,260 Massenprozent betrug. In dem Vergleichsbeispiel 1 stiegen die Legierungs-Herstellungskosten drastisch an.
    • Vergleichsbeispiel 2
  • Zur Herstellung der Legierung mit der Zusammensetzung Ti0,7Zr0,3Mn1,4V0,5Fe0,1 wurden für alle Komponenten elementare Substanzen verwendet. Es wurde eine Wasserstoffspeicherungs-Legierung erhalten durch Aufschmelzen der Ausgangsmaterialien unter Anwendung eines Ar- Lichtbogenschmelzens und Anwendung einer Wärmebehandlung in der Ar- Atmosphärs für 24 h bei 1100°C. Das Ergebnis der Wasserstoffdruck- Zusammensetzungs-Isothermenkurven-Messung bestätigte, dass eine ausreichende Wasserstoff-Wiederaufladungs-Kapazität nicht gewährleistet werden kann als Folge eines starken Gefälles der Plateauabschrägung und der niedrigen Wärmebehandlungs-Temperatur im Vergleich zu der Legierung, die nach dem Einzelwalzen-Abschreckungs- und -Verfestigungs-Verfahren hergestellt worden ist.
    • Vergleichsbeispiel 3
  • Zur Herstellung der Legierung mit der Zusammensetzung Ti0,7Zr0,3Mn1,4V0,5Fe0,1 wurden als Ausgangsmaterialien elementare Substanzen von Ti, Zr und Mn und Ferrovanadium verwendet. Durch Aufschmelzen der Ausgangsmaterialien unter Anwendung des Hochfrequenz-Inuktionsschmelzens und durch Abschrecken und Verfestigen (Erstarren) derselben unter Verwendung einer einzelnen Walze wurden Wasserstoffspeicherungs-Legierungen erhalten, die 0,8 Massenprozent und 0,3 Massenprozent Sauerstoff enthielten. Bei der Wasserstoffdruck-Zusammensetzungs-Isothermenkurven-Messung wurde festgestellt, dass die Legierung, die eine Sauerstoffmenge von 0,8 Massenprozent enthielt, eine Wasserstoff-Wiederaufladungs-Kapazität bei 40°C aufwies, die um etwa 10 cm3/g geringer war und einen erhöhten Plateaudruck aufwies.
  • Wie oben erläutert, können bei der erfindungsgemäßen Wasserstoffspeicherungs-Legierung, die eine Laves-Phase aufweist, dargestellt durch die allgemeine Formel:

    Ti1-xZrxMnw-y-zVyFez

    worin 0 ≤ x ≤ 0,5; 0 < y ≤ 0,6; 0 < z ≤ 0,2; und 1,8 ≤ w ≤ 2,2,
    ausgezeichnete Wasserstoff-Absorptions- und -Abgabe-Eigenschaften erzielt werden durch geeignete Einstellung der Komponenten. Durch Anwendung der Komponenten-Einstellung kann eine Wasserstoffspeicherungs-Legierung unter Verwendung von verhältnismäßig billigem Ferrovanadium hergestellt werden.
  • Durch Einstellung des Sauerstoff-Gehaltes des Ferrovanadiums auf einen Wert von nicht mehr als 4000 ppm (vorzugsweise von nicht mehr als 3000 ppm) kann aus billigen Ausgangsmaterialien eine Wasserstoffspeicherungs-Legierung mit einem niedrigen Sauerstoff-Gehalt hergestellt werden, sodass eine Wasserstoffspeicherungs-Legierung mit ausgezeichneten Wasserstoff- Absorptions- und -Abgabe-Eigenschaften bei niedrigen Kosten hergestellt werden kann.

Claims (12)

1. Wasserstoffspeicherungs-Legierung mit einer Laves-Phase, gekennzeichnet durch die allgemeine Formel

Ti1-xZrxMnw-y-zVyFez

worin 0 ≤ x ≤ 0,5; 0 < y ≤ 0,6; 0 < z ≤ 0,2; und 1,8 ≤ w ≤ 2,2.
2. Wasserstoffspeicherungs-Legierung nach Anspruch 1, in der der Sauerstoff-Gehalt nicht mehr als 5000 ppm beträgt.
3. Verfahren zur Herstellung einer Wasserstoffspeicherungs-Legierung mit einer Laves-Phase, dargestellt durch die allgemeine Formel

Ti1-xZrxMnw-y-zVyFez

worin 0 ≤ x ≤ 0,5; 0 < y ≤ 0,6; 0 < z ≤ 0,2; und 1,8 ≤ w ≤ 2,2,
bei dem die Wasserstoffspeicherungs-Legierung aus einer Vanadin und Eisen umfassenden Legierung als eines der Ausgangsmaterialien hergestellt wird.
4. Verfahren zur Herstellung einer Wasserstoffspeicherungs-Legierung, die eine Laves-Phase aufweist, nach Anspruch 3, in dem die genannte, Vanadin und Eisen umfassende Legierung Ferrovanadium ist, dessen Sauerstoff-Gehalt nicht mehr als 4000 ppm beträgt.
5. Verfahren zur Herstellung einer Wasserstoffspeicherungs-Legierung, die eine Laves-Phase aufweist, nach Anspruch 3, in dem die aufgeschmolzenen Ausgangsmaterialien schnell abgeschreckt und verfestigt (erstarren gelassen) werden.
6. Verfahren zur Herstellung einer Wasserstoffspeicherungs-Legierung, die eine Laves-Phase aufweist, nach Anspruch 3, in dem Titan, Zirkonium, Mangan und Ferrovanadium getrennt als Ausgangsmaterialien bereitgestellt werden und die genannten Ausgangsmaterialien durch Ar-Lichtbogenschmelzen aufgeschmolzen und zu der Wasserstoffspeicherungs-Legierung integriert werden.
7. Verfahren zur Herstellung einer Wasserstoffspeicherungs-Legierung, die eine Laves-Phase aufweist, nach Anspruch 3, in dem das Ferrovanadium 80 bis 85 Massenprozent Vanadin und Eisen im wesentlichen als Rest enthält.
8. Verfahren zur Herstellung einer Wasserstoffspeicherungs-Legierung, die eine Laves-Phase aufweist, nach Anspruch 5, in dem das geschmolzene Material mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von etwa 104°C/s schnell abgeschreckt wird.
9. Verfahren zur Herstellung einer Wasserstoffspeicherungs-Legierung mit einer Laves-Phase, dargestellt durch die allgemeine Formel
Ti1-xZrxMnw-y-zVyFez
worin 0 ≤ x ≤ 0,5; 0 < y ≤ 0,6; 0 < z ≤ 0,2; und 1,8 ≤ w ≤ 2,2,
wobei das genannte Herstellungsverfahren die folgenden Stufen umfasst:
getrennte Bereitstellung von Titan, Zirkonium und Mangan als Ausgangsmaterialien;
Bereitstellung von Ferrovanadium als weiterem Ausgangsmaterial;
integrales Schmelzen von Titan, Zirkonium, Mangan und Ferrovanadium; und
Abschrecken und Verfestigen (Erstarrenlassen) der geschmolzenen Ausgangsmaterialien.
10. Verfahren zur Herstellung einer Wasserstoffspeicherungs-Legierung, die eine Laves-Phase aufweist, nach Anspruch 9, bei dem der Sauerstoff-Gehalt des Ferrovanadiums nicht mehr als 4000 ppm beträgt.
11. Verfahren zur Herstellung einer Wasserstoffspeicherungs-Legierung, die eine Laves-Phase aufweist, nach Anspruch 9, bei dem das Ferrovanadium 80 bis 85 Massenprozent Vanadin und Eisen im wesentlichen als Rest enthält.
12. Verfahren zur Herstellung einer Wasserstoffspeicherungs-Legierung, die eine Laves-Phase aufweist, nach Anspruch 9, bei dem das geschmolzene Material mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von etwa 104°C/s schnell abgeschreckt wird.
DE10162232A 2000-07-18 2001-12-18 Wasserstoffspeicherungs-Legierung mit einer Laves-Phase und Verfahren zu ihrer Herstellung Ceased DE10162232A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000217187A JP2002030371A (ja) 2000-07-18 2000-07-18 ラーベス相水素吸蔵合金および該合金の製造方法
US10/012,497 US6787103B2 (en) 2000-07-18 2001-12-12 Hydrogen storage alloy having laves phase and production method therefor
DE10162232A DE10162232A1 (de) 2000-07-18 2001-12-18 Wasserstoffspeicherungs-Legierung mit einer Laves-Phase und Verfahren zu ihrer Herstellung

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000217187A JP2002030371A (ja) 2000-07-18 2000-07-18 ラーベス相水素吸蔵合金および該合金の製造方法
DE10162232A DE10162232A1 (de) 2000-07-18 2001-12-18 Wasserstoffspeicherungs-Legierung mit einer Laves-Phase und Verfahren zu ihrer Herstellung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10162232A1 true DE10162232A1 (de) 2003-07-10

Family

ID=28676022

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10162232A Ceased DE10162232A1 (de) 2000-07-18 2001-12-18 Wasserstoffspeicherungs-Legierung mit einer Laves-Phase und Verfahren zu ihrer Herstellung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6787103B2 (de)
JP (1) JP2002030371A (de)
DE (1) DE10162232A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112030054A (zh) * 2020-09-09 2020-12-04 中南大学 一种TiZrMnFe四元吸气合金材料及其制备方法和应用
CN117286378A (zh) * 2023-09-27 2023-12-26 承德天大钒业有限责任公司 一种TiMnV基储氢合金及其制备方法与应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0210659A (ja) * 1988-06-28 1990-01-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 水素吸蔵合金の製造法
DE19916614A1 (de) * 1998-05-21 1999-12-02 Toyota Motor Co Ltd Wasserstoffabsorbierende Legierung
DE10108654A1 (de) * 2000-02-22 2001-09-13 Japan Steel Works Ltd Verfahren zum Herstellen von Wasserstoffspeicherlegierungen

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3210381C1 (de) * 1982-03-20 1983-05-19 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart Legierung zum Speichern von Wasserstoff
DE3411011C2 (de) * 1984-03-24 1986-04-03 GfE Gesellschaft für Elektrometallurgie mbH, 4000 Düsseldorf Verfahren zur Herstellung einer titanenthaltenden Wasserstoffspeicherlegierung
KR920010422B1 (ko) * 1987-05-15 1992-11-27 마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤 수소흡수저장전극 및 그 제조법
US5490970A (en) * 1988-06-28 1996-02-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of producing hydrogen-storing alloy and electrode making use of the alloy
US5281390A (en) * 1988-06-28 1994-01-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of producing hydrogen-storing alloy and electrode making use of the alloy
JPH06228687A (ja) * 1993-01-29 1994-08-16 Daido Steel Co Ltd 水素吸蔵合金とその製造方法
US5552246A (en) * 1994-03-14 1996-09-03 Hong; Kuochih Materials for hydrogen storage, hydride electrodes and hydride batteries
US5695530A (en) * 1994-03-14 1997-12-09 Hong; Kuochih Method for making high charging efficiency and fast oxygen recombination rechargeable hydride batteries
JPH0949034A (ja) * 1995-08-10 1997-02-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 水素吸蔵合金の製造方法
JPH11106847A (ja) * 1997-10-02 1999-04-20 Imura Zairyo Kaihatsu Kenkyusho:Kk 水素吸蔵合金の製造方法、その合金及びその合金を用いた電極
US6626323B2 (en) * 2002-02-21 2003-09-30 Energy Conversion Devices, Inc. Vane heat transfer structure

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0210659A (ja) * 1988-06-28 1990-01-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 水素吸蔵合金の製造法
DE19916614A1 (de) * 1998-05-21 1999-12-02 Toyota Motor Co Ltd Wasserstoffabsorbierende Legierung
DE10108654A1 (de) * 2000-02-22 2001-09-13 Japan Steel Works Ltd Verfahren zum Herstellen von Wasserstoffspeicherlegierungen

Also Published As

Publication number Publication date
US20020046788A1 (en) 2002-04-25
US6787103B2 (en) 2004-09-07
JP2002030371A (ja) 2002-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3621121C2 (de)
DE3033503C2 (de) Titan-Eisen-Legierung für die Speicherung von Wasserstoff und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE2133103A1 (de) Sich in der Hitze erholende Leigierung
DE112007000673T5 (de) Magnesiumlegierung mit hoher Festigkeit und hoher Zähigkeit und Verfahren zu deren Herstellung
DE3035433A1 (de) Ferromagnetische amorphe legierung
DE3852092T2 (de) Hochfester Titanwerkstoff mit verbesserter Duktilität und Verfahren zur Herstellung dieses Werkstoffs.
DE2706214A1 (de) Magnetlegierung auf eisen-chrom- kobalt-basis mit spinodaler zersetzung
DE3438547C2 (de) Wärmebehandlungsverfahren für vorlegierte, zweiphasige Wolframpulver
DE1935676A1 (de) Gesinterte austenitisch-ferritische Chromnickelstahllegierung
DE19814441B4 (de) Permanentmagnet-Material und Verbundmagnet
WO2021094560A1 (de) Sphärisches pulver zur fertigung von dreidimensionalen objekten
EP0232772A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines pulverförmigen amorphen Materials unter Vornahme eines Mahlprozesses
DE10313037B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Wasserstoffspeicherlegierung
DE2244092A1 (de) Nickel-magnesium-vorlegierung
DE10162232A1 (de) Wasserstoffspeicherungs-Legierung mit einer Laves-Phase und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE69218109T2 (de) Verdichtete und verfestigte Wirkstoffe aus Aluminium-Legierung
DE2913071C2 (de) Magnetlegierung auf Eisen-Chrom-Kobalt-Basis mit spinodaler Zersetzung
DE60300068T2 (de) Metallschaum und Verfahren zu seiner Herstellung
DE10108654C2 (de) Verfahren zum Herstellen von Wasserstoffspeicherlegierungen
DE1291127B (de) Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung hochtemperaturbestaendiger Mo- oder W-Legierungen
DE69411483T2 (de) Katalysatorwerkstoff gegründet auf einer Titan-Kupferlegierung und Verfahren zu seiner Herstellung
DE69220324T2 (de) Hochfeste Legierung auf Aluminumbasis mit hoher Zähigkeit
DE10201679B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Legierungswerkstoffes zur Speicherung von Wasserstoff
DE925276C (de) Verschleissfeste Werkstoffe
DE3411011A1 (de) Verfahren zur herstellung einer titanenthaltenden wasserstoffspeicherlegierung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection