JP2000096178A - 水素吸蔵合金 - Google Patents
水素吸蔵合金Info
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- JP2000096178A JP2000096178A JP10288720A JP28872098A JP2000096178A JP 2000096178 A JP2000096178 A JP 2000096178A JP 10288720 A JP10288720 A JP 10288720A JP 28872098 A JP28872098 A JP 28872098A JP 2000096178 A JP2000096178 A JP 2000096178A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】Ｖ基相を有する水素吸蔵合金を複合相化し、水
素放出能力を向上させた合金を提供する。 【解決手段】Ｖ、Ｔｉ、ＺｒおよびＭ（Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｍｏ、Ｎｂから選ばれる少なくとも１種）から構成
されるＶ基相およびＺｒ基相の２相を主基相とすること
を特徴とする水素吸蔵合金。各相での水素吸蔵放出特性
が異なり、各相の界面付近での水素の濃度勾配が生じて
吸蔵・放出が促進される。その結果実用条件での水素吸
蔵能に優れるとともに、放出能にも優れた合金となる。
素放出能力を向上させた合金を提供する。 【解決手段】Ｖ、Ｔｉ、ＺｒおよびＭ（Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｍｏ、Ｎｂから選ばれる少なくとも１種）から構成
されるＶ基相およびＺｒ基相の２相を主基相とすること
を特徴とする水素吸蔵合金。各相での水素吸蔵放出特性
が異なり、各相の界面付近での水素の濃度勾配が生じて
吸蔵・放出が促進される。その結果実用条件での水素吸
蔵能に優れるとともに、放出能にも優れた合金となる。
Description
【０００１】
【発明が属する分野】本発明は、水素の吸蔵・放出を可
逆的におこなえる水素吸蔵合金に関する。
逆的におこなえる水素吸蔵合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、Ｖ基相を持つ水素吸蔵合金につい
ては、合金の結晶が体心立方格子を主とする複合組織を
基本とした合金が報告されている。特開平６−９３３６
６号公報には、Ｖ（４２〜６７モル％）−Ｔｉ（３３〜
４７モル％）−Ｆｅ（２．５〜１４モル％）組成の水素
吸蔵合金が開示されており、この合金は水素の吸蔵性に
は優れるが、水素の放出性は必ずしも十分ではない。
ては、合金の結晶が体心立方格子を主とする複合組織を
基本とした合金が報告されている。特開平６−９３３６
６号公報には、Ｖ（４２〜６７モル％）−Ｔｉ（３３〜
４７モル％）−Ｆｅ（２．５〜１４モル％）組成の水素
吸蔵合金が開示されており、この合金は水素の吸蔵性に
は優れるが、水素の放出性は必ずしも十分ではない。
【０００３】特開平９−４９０４６号公報、特開平６−
２２８６９９号公報で開示される水素吸蔵合金はＶ−Ｔ
ｉ−Ｎｉ系のもので、水素吸蔵合金電極とすることを目
的としている。Ｖ−Ｔｉ−Ｎｉ合金は、Ｎｉを必須元素
としているが水素放出能力が充分ではない。このよう
に、従来の水素吸蔵合金は水素の放出平衡圧が低すぎる
ために水素を放出しにくいという不具合がある。
２２８６９９号公報で開示される水素吸蔵合金はＶ−Ｔ
ｉ−Ｎｉ系のもので、水素吸蔵合金電極とすることを目
的としている。Ｖ−Ｔｉ−Ｎｉ合金は、Ｎｉを必須元素
としているが水素放出能力が充分ではない。このよう
に、従来の水素吸蔵合金は水素の放出平衡圧が低すぎる
ために水素を放出しにくいという不具合がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、Ｖ基相を有する水素吸蔵合金を
適切な合金組成で複合相化して合金全体として平衡圧を
向上させて水素放出能力を向上させた合金を提供するこ
とを目的とする。
鑑みてなされたもので、Ｖ基相を有する水素吸蔵合金を
適切な合金組成で複合相化して合金全体として平衡圧を
向上させて水素放出能力を向上させた合金を提供するこ
とを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは従来使用さ
れていないＺｒをＶ−Ｔｉ系合金組成に加えることで、
合金中にＶ基相に加えてＺｒ基相を形成した複合基相の
合金を形成した。この複合基相の合金は水素の吸蔵と共
に放出量も増加することを見いだし、本発明に至った。
れていないＺｒをＶ−Ｔｉ系合金組成に加えることで、
合金中にＶ基相に加えてＺｒ基相を形成した複合基相の
合金を形成した。この複合基相の合金は水素の吸蔵と共
に放出量も増加することを見いだし、本発明に至った。
【０００６】本発明の水素吸蔵合金は、Ｖ、Ｔｉ、Ｚｒ
およびＭ（Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｎｂから選ばれる
少なくとも１種）から構成されるＶ基相およびＺｒ基相
の２相を主基相とすることを特徴とする。ここでＶ基相
およびＺｒ基相の体積割合がＶ基相１に対してＺｒ基相
が０．１から０．４であるのが好ましい。てＺｒ基相を
０．１から０．４としたのは、０．１より少ないとＺｒ
基相の作用が不十分でありその効果が見いだせない。ま
た、０．４より多いと水素吸蔵量の低下をきたす。
およびＭ（Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｎｂから選ばれる
少なくとも１種）から構成されるＶ基相およびＺｒ基相
の２相を主基相とすることを特徴とする。ここでＶ基相
およびＺｒ基相の体積割合がＶ基相１に対してＺｒ基相
が０．１から０．４であるのが好ましい。てＺｒ基相を
０．１から０．４としたのは、０．１より少ないとＺｒ
基相の作用が不十分でありその効果が見いだせない。ま
た、０．４より多いと水素吸蔵量の低下をきたす。
【０００７】また、Ｖ基相の組成をＶxＴｉyＺｒzＭaと
したとき、ｘ、ｙ、ｚおよびａの原子比は、ｘ＋ｙ＋ｚ
＋ａ＝１としたとき、０．４５＜ｘ＜０．８５、０．１
＜ｙ＜０．２５、０．０００１＜ｚ＜０．０２５、０．
００５＜ａ＜０．３であるのが好ましい。ｘ、ｙ、ｚお
よびａの原子比を前記した原子比範囲としたのは高い水
素吸蔵を示すと共にＶ基ｂｃｃ相と共存できる相を得る
ためである。
したとき、ｘ、ｙ、ｚおよびａの原子比は、ｘ＋ｙ＋ｚ
＋ａ＝１としたとき、０．４５＜ｘ＜０．８５、０．１
＜ｙ＜０．２５、０．０００１＜ｚ＜０．０２５、０．
００５＜ａ＜０．３であるのが好ましい。ｘ、ｙ、ｚお
よびａの原子比を前記した原子比範囲としたのは高い水
素吸蔵を示すと共にＶ基ｂｃｃ相と共存できる相を得る
ためである。
【０００８】さらに、Ｚｒ基相の組成をＺｒZＴｉYＶX
ＭAとしたとき、Ｚ、Ｙ、Ｘ、およびＡの原子比は、Ｚ
＋Ｙ＋Ｘ＋Ａ＝１としたとき、０．３＜Ｚ＜０．６、
０．１５＜Ｙ＜０．４５、０．１５＜Ｘ＜０．２５、
０．０２＜Ａ＜０．０５であるのが好ましい。Ｚ、Ｙ、
Ｘ、およびＡの原子比を前記した原子比範囲としたのは
高い水素吸蔵を示すＶ基相とＺｒ基相の主たる２相を得
るためである。
ＭAとしたとき、Ｚ、Ｙ、Ｘ、およびＡの原子比は、Ｚ
＋Ｙ＋Ｘ＋Ａ＝１としたとき、０．３＜Ｚ＜０．６、
０．１５＜Ｙ＜０．４５、０．１５＜Ｘ＜０．２５、
０．０２＜Ａ＜０．０５であるのが好ましい。Ｚ、Ｙ、
Ｘ、およびＡの原子比を前記した原子比範囲としたのは
高い水素吸蔵を示すＶ基相とＺｒ基相の主たる２相を得
るためである。
【０００９】また、本発明の水素吸蔵合金は、１８〜２
４重量％のＴｉ、６〜８重量％のＺｒ、４８〜７０重量
％のＶおよび６〜２０重量％のＭとからなる用にするの
が好ましい。Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ及びＭの元素の組成範囲を
前記した組成範囲としたのは高い水素吸蔵を示すＶ基相
とＺｒ基相の主たる２相を得るためである。
４重量％のＴｉ、６〜８重量％のＺｒ、４８〜７０重量
％のＶおよび６〜２０重量％のＭとからなる用にするの
が好ましい。Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ及びＭの元素の組成範囲を
前記した組成範囲としたのは高い水素吸蔵を示すＶ基相
とＺｒ基相の主たる２相を得るためである。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の水素吸蔵合金は、Ｔｉ、
Ｚｒ、ＶおよびＭ（銅、コバルト、ニッケル、モリブデ
ン、ニオブから選ばれる少なくとも１種）とからなる元
素組成で構成される。少なくとも、Ｔｉが１８〜２４重
量％、Ｚｒが６〜８重量％、Ｖが４８〜７０重量％の範
囲で、さらに銅、コバルト、ニッケル、モリブデン、ニ
オブから選ばれる少なくとも１種を６〜２０重量％を有
する組成とすることで、主相のＶ基相と副相のＺｒ基相
とが形成でき、両相の界面で水素量の勾配が形成され好
適な放出特性を示す水素吸蔵合金が形成できる。
Ｚｒ、ＶおよびＭ（銅、コバルト、ニッケル、モリブデ
ン、ニオブから選ばれる少なくとも１種）とからなる元
素組成で構成される。少なくとも、Ｔｉが１８〜２４重
量％、Ｚｒが６〜８重量％、Ｖが４８〜７０重量％の範
囲で、さらに銅、コバルト、ニッケル、モリブデン、ニ
オブから選ばれる少なくとも１種を６〜２０重量％を有
する組成とすることで、主相のＶ基相と副相のＺｒ基相
とが形成でき、両相の界面で水素量の勾配が形成され好
適な放出特性を示す水素吸蔵合金が形成できる。
【００１１】この水素吸蔵合金は、結晶構造が体心立方
格子であるＶ基相の主相とＺｒ基相の副相とからなる２
相で構成され、その両者の割合がＶ基相１に対してＺｒ
基相が０．１〜０．４で構成される。この合金の結晶構
造は、ＺｒのＶ相への溶解分散性が低いためＶ基相とＺ
ｒ主成分とするＺｒ基相とに多元化する。この際Ｚｒ基
相の量を特定することにより両者の界面付近で水素の濃
度勾配が生じて水素の吸蔵のみならず放出特性も向上さ
せることができる。
格子であるＶ基相の主相とＺｒ基相の副相とからなる２
相で構成され、その両者の割合がＶ基相１に対してＺｒ
基相が０．１〜０．４で構成される。この合金の結晶構
造は、ＺｒのＶ相への溶解分散性が低いためＶ基相とＺ
ｒ主成分とするＺｒ基相とに多元化する。この際Ｚｒ基
相の量を特定することにより両者の界面付近で水素の濃
度勾配が生じて水素の吸蔵のみならず放出特性も向上さ
せることができる。
【００１２】本発明の水素吸蔵合金は、所定の組成の合
金元素を鋳造することにより、Ｖ基相（Ｖを主構成成分
とする相）とＺｒ基相（Ｚｒを主構成成分とする相）と
が形成できる。この２つの相が形成されることにより両
者の界面付近で水素の濃度勾配が生じ水素の放出量を多
くすることができる。形成されるＺｒ基相の量がＶ基相
１に対して０．１より少ないと合金の多元化による界面
の形成ができないので水素の放出量の向上が望めないの
で好ましくない。また、Ｚｒ基相の量がＶ基相１に対し
て０．４を超えて存在してもその効果の向上が望めない
ので好ましくない。なお、Ｖ基相の組成をＶxＴｉyＺｒ
zＭaとしたとき、ｘ、ｙ、ｚおよびａの原子比は、ｘ＋
ｙ＋ｚ＋ａ＝１としたとき、０．４５＜ｘ＜０．８５、
０．１＜ｙ＜０．２５、０．０００１＜ｚ＜０．０２
５、０．００５＜ａ＜０．３であるのが好ましい。
金元素を鋳造することにより、Ｖ基相（Ｖを主構成成分
とする相）とＺｒ基相（Ｚｒを主構成成分とする相）と
が形成できる。この２つの相が形成されることにより両
者の界面付近で水素の濃度勾配が生じ水素の放出量を多
くすることができる。形成されるＺｒ基相の量がＶ基相
１に対して０．１より少ないと合金の多元化による界面
の形成ができないので水素の放出量の向上が望めないの
で好ましくない。また、Ｚｒ基相の量がＶ基相１に対し
て０．４を超えて存在してもその効果の向上が望めない
ので好ましくない。なお、Ｖ基相の組成をＶxＴｉyＺｒ
zＭaとしたとき、ｘ、ｙ、ｚおよびａの原子比は、ｘ＋
ｙ＋ｚ＋ａ＝１としたとき、０．４５＜ｘ＜０．８５、
０．１＜ｙ＜０．２５、０．０００１＜ｚ＜０．０２
５、０．００５＜ａ＜０．３であるのが好ましい。
【００１３】さらに、Ｚｒ基相の組成をＺｒZＴｉYＶX
ＭAとしたとき、Ｚ、Ｙ、Ｘ、およびＡの原子比は、Ｚ
＋Ｙ＋Ｘ＋Ａ＝１としたとき、０．３＜Ｚ＜０．６、
０．１５＜Ｙ＜０．４５、０．１５＜Ｘ＜０．２５、
０．０２＜Ａ＜０．０５であるのが好ましい。
ＭAとしたとき、Ｚ、Ｙ、Ｘ、およびＡの原子比は、Ｚ
＋Ｙ＋Ｘ＋Ａ＝１としたとき、０．３＜Ｚ＜０．６、
０．１５＜Ｙ＜０．４５、０．１５＜Ｘ＜０．２５、
０．０２＜Ａ＜０．０５であるのが好ましい。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を具体的に説明する。 （実施例）以下に示すＮｏ．１とＮｏ．６およびＮｏ．
１０およびＮｏ．１１の配合組成（組成は原子比を示
す。）の合計８種類の合金素材をアーク溶解によりそれ
ぞれ溶湯とし、これらの溶湯を鋳造して合金とした。
１０およびＮｏ．１１の配合組成（組成は原子比を示
す。）の合計８種類の合金素材をアーク溶解によりそれ
ぞれ溶湯とし、これらの溶湯を鋳造して合金とした。
【００１５】Ｎｏ．１ Ｔｉ24Ｚｒ8Ｍｏ8Ｖ60 Ｎｏ．２ Ｔｉ24Ｚｒ8Ｃｕ8Ｖ60 Ｎｏ．３ Ｔｉ24Ｚｒ8Ｃｏ8Ｖ60 Ｎｏ．４ Ｔｉ24Ｚｒ8Ｎｉ8Ｖ60 Ｎｏ．５ Ｔｉ24Ｚｒ8Ｍｏ20Ｖ48 Ｎｏ．６ Ｔｉ24Ｚｒ6Ｍｏ6Ｖ70 比較例 Ｎｏ．１０ Ｔｉ32Ｚｒ8Ｖ60 Ｎｏ．１１ Ｔｉ24Ｚｒ16Ｖ60 得られた各合金のＶ基相とＺｒ基相の組成を表１に示
す。
す。
【００１６】
【表１】 表１に示した各合金の水素吸蔵・放出量を測定した結果
を図１に示す。図１に示したように比較例はＶ基相とＺ
ｒ基相を有してもＭを含まず本発明の組成範囲でない場
合には、水素の吸蔵能はあるが放出量が非常に少ない。
一方、本発明の実施例１では放出量が約１Ｈ／Ｍと高
く、他の実施例においても０．７Ｈ／Ｍ以上の水素放出
量を示し、良好な水素吸蔵・放出特性を有することが分
かる。
を図１に示す。図１に示したように比較例はＶ基相とＺ
ｒ基相を有してもＭを含まず本発明の組成範囲でない場
合には、水素の吸蔵能はあるが放出量が非常に少ない。
一方、本発明の実施例１では放出量が約１Ｈ／Ｍと高
く、他の実施例においても０．７Ｈ／Ｍ以上の水素放出
量を示し、良好な水素吸蔵・放出特性を有することが分
かる。
【００１７】参考までにＮｏ．１組成の本発明の水素吸
蔵合金の顕微鏡写真による金属組織を図２に、Ｎｏ．１
１の比較例の水素吸蔵合金の顕微鏡写真による金属組織
を図３に示す。
蔵合金の顕微鏡写真による金属組織を図２に、Ｎｏ．１
１の比較例の水素吸蔵合金の顕微鏡写真による金属組織
を図３に示す。
【００１８】
【発明の作用および効果】従来のＶ基相の体心立方格子
が単相合金は水素吸蔵能には優れるが、水素放出特性は
充分ではなかった。本発明の水素吸蔵合金によれば、体
心立方格子の相を複合化することによって、各相での水
素吸蔵放出特性が異なり、各相の界面付近での水素の濃
度勾配が生じて吸蔵・放出が促進される。その結果実用
条件での水素吸蔵能に優れるとともに、放出能にも優れ
た合金となる。
が単相合金は水素吸蔵能には優れるが、水素放出特性は
充分ではなかった。本発明の水素吸蔵合金によれば、体
心立方格子の相を複合化することによって、各相での水
素吸蔵放出特性が異なり、各相の界面付近での水素の濃
度勾配が生じて吸蔵・放出が促進される。その結果実用
条件での水素吸蔵能に優れるとともに、放出能にも優れ
た合金となる。
【図１】実施例および比較例の合金の水素吸蔵・放出量
を示す棒グラフである。
を示す棒グラフである。
【図２】実施例１の合金の組織を示す写真図である。
【図３】比較例１１の合金の組織を示す写真図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１０年１２月２８日（１９９８．１２．
２８）
２８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
Claims (4)
- 【請求項１】Ｖ、Ｔｉ、ＺｒおよびＭ（Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｍｏ、Ｎｂから選ばれる少なくとも１種）から構成
されるＶ基相およびＺｒ基相の２相を主基相とすること
を特徴とする水素吸蔵合金。 - 【請求項２】前記Ｖ基相および前記Ｚｒ基相の体積割合
が該Ｖ基相１に対して該Ｚｒ基相が０．１から０．４で
ある請求項１記載の水素吸蔵合金。 - 【請求項３】前記Ｖ基相の組成をＶxＴｉyＺｒzＭaとし
たとき、ｘ、ｙ、ｚおよびａの原子比は、ｘ＋ｙ＋ｚ＋
ａ＝１としたとき、０．４５＜ｘ＜０．８５、０．１＜
ｙ＜０．２５、０．０００１＜ｚ＜０．０２５、０．０
０５＜ａ＜０．３であり、 前記Ｚｒ基相の組成をＺｒZＴｉYＶXＭAとしたとき、
Ｚ、Ｙ、Ｘ、およびＡの原子比は、Ｚ＋Ｙ＋Ｘ＋Ａ＝１
としたとき、０．３＜Ｚ＜０．６、０．１５＜Ｙ＜０．
４５、０．１５＜Ｘ＜０．２５、０．０２＜Ａ＜０．０
５である請求項１記載の水素吸蔵合金。 - 【請求項４】１８〜２４重量％の前記Ｔｉ、６〜８重量
％の前記Ｚｒ、４８〜７０重量％の前記Ｖおよび６〜２
０重量％の前記Ｍとからなる請求項１記載の水素吸蔵合
金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10288720A JP2000096178A (ja) | 1998-09-26 | 1998-09-26 | 水素吸蔵合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10288720A JP2000096178A (ja) | 1998-09-26 | 1998-09-26 | 水素吸蔵合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000096178A true JP2000096178A (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=17733822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10288720A Pending JP2000096178A (ja) | 1998-09-26 | 1998-09-26 | 水素吸蔵合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000096178A (ja) |
-
1998
- 1998-09-26 JP JP10288720A patent/JP2000096178A/ja active Pending
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