JP2002028483A - 水素ガス吸蔵物質 - Google Patents
水素ガス吸蔵物質Info
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- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 水素吸蔵量が多く、しかも、室温付近で水素
を容易に貯蔵し得る水素ガス吸蔵物質を提供すること。 【解決手段】 本発明に係る水素ガス吸蔵物質は、アル
カリ金属と炭素材料の反応物からなる。炭素材料が非晶
質炭素である場合には、アルカリ金属に対する非晶質炭
素のモル比は、１．３以上２６以下が好ましい。また、
炭素材料が黒鉛である場合には、アルカリ金属に対する
黒鉛のモル比は、２．７以上８未満が好ましい。
を容易に貯蔵し得る水素ガス吸蔵物質を提供すること。 【解決手段】 本発明に係る水素ガス吸蔵物質は、アル
カリ金属と炭素材料の反応物からなる。炭素材料が非晶
質炭素である場合には、アルカリ金属に対する非晶質炭
素のモル比は、１．３以上２６以下が好ましい。また、
炭素材料が黒鉛である場合には、アルカリ金属に対する
黒鉛のモル比は、２．７以上８未満が好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素ガス吸蔵物質
に関し、更に詳しくは、非晶質炭素、黒鉛などの炭素材
料とアルカリ金属との反応物からなる水素ガス吸蔵物質
に関する。
に関し、更に詳しくは、非晶質炭素、黒鉛などの炭素材
料とアルカリ金属との反応物からなる水素ガス吸蔵物質
に関する。
【０００２】
【従来の技術】黒鉛結晶は、多種類の原子、分子、イオ
ンなどの化学種（インターカラント）を層間に取り込
み、層間化合物を作ることが知られている。黒鉛層間化
合物は、使用するインターカラント又は合成条件によっ
て、黒鉛層に対するインターカラント層の周期性（ステ
ージ構造）と、インターカラント層内の構造が大きく変
化し、外観、性質の全く異なる化合物が得られるという
特徴がある。
ンなどの化学種（インターカラント）を層間に取り込
み、層間化合物を作ることが知られている。黒鉛層間化
合物は、使用するインターカラント又は合成条件によっ
て、黒鉛層に対するインターカラント層の周期性（ステ
ージ構造）と、インターカラント層内の構造が大きく変
化し、外観、性質の全く異なる化合物が得られるという
特徴がある。
【０００３】特に、アルカリ金属をインターカラントと
して取り込んだ黒鉛層間化合物は、特定の条件下で水素
と反応させると、アルカリ金属−黒鉛−水素の三元層間
化合物を生成し、生成した三元層間化合物を所定の温度
に加熱すると、水素を放出して元のアルカリ金属−黒鉛
層間化合物に戻るという性質を示す。そのため、アルカ
リ金属−黒鉛層間化合物は、水素ガス貯蔵手段、あるい
は、水素ガス濃縮手段への応用が期待されているもので
ある。
して取り込んだ黒鉛層間化合物は、特定の条件下で水素
と反応させると、アルカリ金属−黒鉛−水素の三元層間
化合物を生成し、生成した三元層間化合物を所定の温度
に加熱すると、水素を放出して元のアルカリ金属−黒鉛
層間化合物に戻るという性質を示す。そのため、アルカ
リ金属−黒鉛層間化合物は、水素ガス貯蔵手段、あるい
は、水素ガス濃縮手段への応用が期待されているもので
ある。
【０００４】水素ガス吸蔵作用を示すアルカリ金属−黒
鉛層間化合物としては、ＫＣ８、ＲｂＣ８、ＫＣ２４、
ＲｂＣ２４、ＣｓＣ２４等が知られている。これらの
内、ＫＣ８及びＲｂＣ８は、室温付近で水素を吸蔵する
高温型の化合物であり、水素を吸着することによって、
それぞれ、ＫＣ８Ｈ２／３及びＲｂＣ８Ｈ０．０５の組
成で表される三元層間化合物を形成する。一方、ＫＣ
２４、ＲｂＣ２４及びＣｓＣ２４は、液体窒素温度付近
で水素を吸蔵する低温型の化合物であり、水素を物理吸
着することによって、それぞれ、ＫＣ２４Ｈ４、ＲｂＣ
２４Ｈ４及びＣｓＣ ２４Ｈ４の組成で表される三元層間
化合物を形成する。
鉛層間化合物としては、ＫＣ８、ＲｂＣ８、ＫＣ２４、
ＲｂＣ２４、ＣｓＣ２４等が知られている。これらの
内、ＫＣ８及びＲｂＣ８は、室温付近で水素を吸蔵する
高温型の化合物であり、水素を吸着することによって、
それぞれ、ＫＣ８Ｈ２／３及びＲｂＣ８Ｈ０．０５の組
成で表される三元層間化合物を形成する。一方、ＫＣ
２４、ＲｂＣ２４及びＣｓＣ２４は、液体窒素温度付近
で水素を吸蔵する低温型の化合物であり、水素を物理吸
着することによって、それぞれ、ＫＣ２４Ｈ４、ＲｂＣ
２４Ｈ４及びＣｓＣ ２４Ｈ４の組成で表される三元層間
化合物を形成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＫＣ８及びＲｂＣ８に
代表される高温型のアルカリ金属−黒鉛層間化合物は、
水素の吸蔵を室温近傍で行うことができるので、取り扱
いが容易であるという利点がある。しかしながら、ＫＣ
８及びＲｂＣ８の水素吸蔵量（三元層間化合物の重量に
対する吸蔵水素の重量の割合）は、それぞれ、０．５０
ｗｔ％及び０．０２８ｗｔ％であり、ＬａＮｉ５に代表
される水素吸蔵合金に比して、水素吸蔵量が少ないとい
う問題がある。
代表される高温型のアルカリ金属−黒鉛層間化合物は、
水素の吸蔵を室温近傍で行うことができるので、取り扱
いが容易であるという利点がある。しかしながら、ＫＣ
８及びＲｂＣ８の水素吸蔵量（三元層間化合物の重量に
対する吸蔵水素の重量の割合）は、それぞれ、０．５０
ｗｔ％及び０．０２８ｗｔ％であり、ＬａＮｉ５に代表
される水素吸蔵合金に比して、水素吸蔵量が少ないとい
う問題がある。
【０００６】これに対し、ＫＣ２４、ＲｂＣ２４及びＣ
ｓＣ２４に代表される低温型のアルカリ金属−黒鉛層間
化合物は、高温型のアルカリ金属ー黒鉛層間化合物に比
して水素吸蔵量が多いという利点がある。特に、ＫＣ
２４の水素吸蔵量は、水素吸蔵合金とほぼ同等の値を持
つ。しかしながら、低温型のアルカリ金属−黒鉛層間化
合物は、水素の吸蔵を液体窒素温度付近で行わなければ
ならないので、実用性に乏しいという欠点がある。
ｓＣ２４に代表される低温型のアルカリ金属−黒鉛層間
化合物は、高温型のアルカリ金属ー黒鉛層間化合物に比
して水素吸蔵量が多いという利点がある。特に、ＫＣ
２４の水素吸蔵量は、水素吸蔵合金とほぼ同等の値を持
つ。しかしながら、低温型のアルカリ金属−黒鉛層間化
合物は、水素の吸蔵を液体窒素温度付近で行わなければ
ならないので、実用性に乏しいという欠点がある。
【０００７】本発明が解決しようとする課題は、水素吸
蔵量が多く、しかも、室温付近で水素を容易に貯蔵し得
る水素ガス吸蔵物質を提供することにある。
蔵量が多く、しかも、室温付近で水素を容易に貯蔵し得
る水素ガス吸蔵物質を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る水素ガス吸蔵物質は、非晶質炭素とアル
カリ金属との反応物からなり、前記アルカリ金属に対す
る前記非晶質炭素のモル比が、１．３以上２６以下であ
ることを要旨とするものである。
に本発明に係る水素ガス吸蔵物質は、非晶質炭素とアル
カリ金属との反応物からなり、前記アルカリ金属に対す
る前記非晶質炭素のモル比が、１．３以上２６以下であ
ることを要旨とするものである。
【０００９】非晶質炭素とアルカリ金属とを反応させる
と、アルカリ金属の少なくとも一部が非晶質炭素にドー
プされた反応物が得られる。これを室温において水素と
接触させると、水素ガスは、非晶質炭素の表面だけでな
く、非晶質炭素を構成する結晶子の隙間や結晶子の層間
にも吸蔵される。そのため、非晶質炭素単独の場合に比
して、水素吸蔵量が増加する。
と、アルカリ金属の少なくとも一部が非晶質炭素にドー
プされた反応物が得られる。これを室温において水素と
接触させると、水素ガスは、非晶質炭素の表面だけでな
く、非晶質炭素を構成する結晶子の隙間や結晶子の層間
にも吸蔵される。そのため、非晶質炭素単独の場合に比
して、水素吸蔵量が増加する。
【００１０】また、本発明に係る２番目の水素ガス吸蔵
物質は、黒鉛とアルカリ金属との反応物からなり、前記
アルカリ金属に対する前記黒鉛のモル比が、２．７以上
８未満であることを要旨とするものである。
物質は、黒鉛とアルカリ金属との反応物からなり、前記
アルカリ金属に対する前記黒鉛のモル比が、２．７以上
８未満であることを要旨とするものである。
【００１１】アルカリ金属に対する黒鉛のモル比が２．
７以上８未満となるように黒鉛とアルカリ金属とを反応
させると、高温型のアルカリ金属−黒鉛層間化合物と過
剰のアルカリ金属からなる混合物が得られる。これを室
温において水素と接触させると、水素ガスは、過剰のア
ルカリ金属と共に黒鉛の層間に入り込み、三元層間化合
物を形成する。そのため、従来知られている高温型のア
ルカリ金属−黒鉛層間化合物に比して、水素吸蔵量が増
加する。
７以上８未満となるように黒鉛とアルカリ金属とを反応
させると、高温型のアルカリ金属−黒鉛層間化合物と過
剰のアルカリ金属からなる混合物が得られる。これを室
温において水素と接触させると、水素ガスは、過剰のア
ルカリ金属と共に黒鉛の層間に入り込み、三元層間化合
物を形成する。そのため、従来知られている高温型のア
ルカリ金属−黒鉛層間化合物に比して、水素吸蔵量が増
加する。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて詳細に説明する。本発明に係る水素ガス吸蔵物質
は、炭素材料とアルカリ金属との反応物からなり、その
組成は、組成式ＭＣｘで表すことができる。但し、組成
式中、「Ｍ」及び「Ｃ」は、それぞれアルカリ金属及び
炭素材料を表し、「ｘ」は、アルカリ金属Ｍに対する炭
素材料Ｃのモル比を表す。
いて詳細に説明する。本発明に係る水素ガス吸蔵物質
は、炭素材料とアルカリ金属との反応物からなり、その
組成は、組成式ＭＣｘで表すことができる。但し、組成
式中、「Ｍ」及び「Ｃ」は、それぞれアルカリ金属及び
炭素材料を表し、「ｘ」は、アルカリ金属Ｍに対する炭
素材料Ｃのモル比を表す。
【００１３】ここで、アルカリ金属Ｍは、特に限定され
るものではないが、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、及びＣｓか
ら選ばれる１種又は２種以上の元素が好ましい。また、
これらのアルカリ金属Ｍは、そのすべてが炭素材料と反
応している必要はなく、少なくとも一部が炭素材料と反
応していれば良い。
るものではないが、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、及びＣｓか
ら選ばれる１種又は２種以上の元素が好ましい。また、
これらのアルカリ金属Ｍは、そのすべてが炭素材料と反
応している必要はなく、少なくとも一部が炭素材料と反
応していれば良い。
【００１４】炭素材料Ｃには、非晶質炭素又は黒鉛のい
ずれを用いても良く、特に限定されるものではない。但
し、炭素材料Ｃとして非晶質炭素を用いる場合には、モ
ル比ｘは、１．３以上２６以下が好ましい。炭素材料Ｃ
が非晶質炭素である場合において、モル比ｘが１．３未
満になると、水素吸蔵に寄与しないアルカリ金属の割合
が増加し、水素吸蔵量を低下させるので好ましくない。
また、モル比ｘが２６を超えると、高い水素吸蔵能を示
すアルカリ金属と非晶質炭素の反応物の割合が少なくな
り、水素吸蔵量を低下させるので好ましくない。
ずれを用いても良く、特に限定されるものではない。但
し、炭素材料Ｃとして非晶質炭素を用いる場合には、モ
ル比ｘは、１．３以上２６以下が好ましい。炭素材料Ｃ
が非晶質炭素である場合において、モル比ｘが１．３未
満になると、水素吸蔵に寄与しないアルカリ金属の割合
が増加し、水素吸蔵量を低下させるので好ましくない。
また、モル比ｘが２６を超えると、高い水素吸蔵能を示
すアルカリ金属と非晶質炭素の反応物の割合が少なくな
り、水素吸蔵量を低下させるので好ましくない。
【００１５】また、非晶質炭素としては、具体的には、
高分子化合物、天然高分子、及び、石油又は石炭から得
られるコークスより選ばれる１種又は２種以上の材料を
５００℃以上の温度で熱処理することにより得られたも
のを用いるのが好ましい。この場合、熱処理は、不活性
雰囲気下で行うのが好ましい。また、非晶質炭素には、
活性炭、カーボンファイバー等を用いても良い。さら
に、非晶質炭素は、これらの材料を単独で用いても良
く、あるいは、これらの内の２種以上を組み合わせて用
いても良い。
高分子化合物、天然高分子、及び、石油又は石炭から得
られるコークスより選ばれる１種又は２種以上の材料を
５００℃以上の温度で熱処理することにより得られたも
のを用いるのが好ましい。この場合、熱処理は、不活性
雰囲気下で行うのが好ましい。また、非晶質炭素には、
活性炭、カーボンファイバー等を用いても良い。さら
に、非晶質炭素は、これらの材料を単独で用いても良
く、あるいは、これらの内の２種以上を組み合わせて用
いても良い。
【００１６】一方、炭素材料Ｃとして黒鉛を用いる場合
には、モル比ｘは、２．７以上８未満が好ましい。モル
比ｘが２．７未満になると、水素吸蔵に寄与しないアル
カリ金属の割合が増加し、水素吸蔵量を低下させるので
好ましくない。また、モル比ｘが８以上になると、水素
吸蔵作用を示す高温型のアルカリ金属−黒鉛層間化合物
の割合が少なくなり、水素吸蔵量が低下するので好まし
くない。
には、モル比ｘは、２．７以上８未満が好ましい。モル
比ｘが２．７未満になると、水素吸蔵に寄与しないアル
カリ金属の割合が増加し、水素吸蔵量を低下させるので
好ましくない。また、モル比ｘが８以上になると、水素
吸蔵作用を示す高温型のアルカリ金属−黒鉛層間化合物
の割合が少なくなり、水素吸蔵量が低下するので好まし
くない。
【００１７】次に、本発明に係る水素ガス吸蔵物質の作
用について説明する。本発明に係る水素ガス吸蔵物質
は、アルカリ金属と炭素材料との反応物からなるもので
あるが、従来知られている高温型のアルカリ金属−黒鉛
層間化合物よりも高い水素吸蔵能を示す。
用について説明する。本発明に係る水素ガス吸蔵物質
は、アルカリ金属と炭素材料との反応物からなるもので
あるが、従来知られている高温型のアルカリ金属−黒鉛
層間化合物よりも高い水素吸蔵能を示す。
【００１８】例えば、活性炭に代表される非晶質炭素自
体は、本来、室温近傍において水素ガスを吸着させる作
用を有している。この場合、水素ガスは、主に非晶質炭
素の表面又は表面に形成された細孔内に吸着される。し
かしながら、この非晶質炭素とアルカリ金属とを反応さ
せて得られる反応物は、非晶質炭素単独の場合に比して
水素吸蔵量が大幅に増加する。
体は、本来、室温近傍において水素ガスを吸着させる作
用を有している。この場合、水素ガスは、主に非晶質炭
素の表面又は表面に形成された細孔内に吸着される。し
かしながら、この非晶質炭素とアルカリ金属とを反応さ
せて得られる反応物は、非晶質炭素単独の場合に比して
水素吸蔵量が大幅に増加する。
【００１９】これは、反応によってアルカリ金属の少な
くとも一部が非晶質炭素にドープされるが、ドープされ
たアルカリ金属が水素吸蔵の際の触媒として作用し、水
素ガスが、非晶質炭素の表面のみならず、非晶質炭素の
結晶子の隙間、あるいは結晶子の層間にも吸蔵されるた
めと考えられる。
くとも一部が非晶質炭素にドープされるが、ドープされ
たアルカリ金属が水素吸蔵の際の触媒として作用し、水
素ガスが、非晶質炭素の表面のみならず、非晶質炭素の
結晶子の隙間、あるいは結晶子の層間にも吸蔵されるた
めと考えられる。
【００２０】また、室温近傍において水素を吸蔵する作
用を示すアルカリ金属−黒鉛層間化合物としては、組成
式ＭＣ８で表される高温型の黒鉛層間化合物が知られて
いる。従って、炭素材料として黒鉛を用いる場合におい
て、アルカリ金属に対する黒鉛のモル比が２．７以上８
未満となるように、黒鉛とアルカリ金属とを反応させる
と、従来知られている高温型の黒鉛層間化合物と過剰の
アルカリ金属からなる混合物が得られる。
用を示すアルカリ金属−黒鉛層間化合物としては、組成
式ＭＣ８で表される高温型の黒鉛層間化合物が知られて
いる。従って、炭素材料として黒鉛を用いる場合におい
て、アルカリ金属に対する黒鉛のモル比が２．７以上８
未満となるように、黒鉛とアルカリ金属とを反応させる
と、従来知られている高温型の黒鉛層間化合物と過剰の
アルカリ金属からなる混合物が得られる。
【００２１】しかしながら、このような反応物と水素と
を反応させると、その水素吸蔵量は、反応物中に含まれ
る高温型黒鉛層間化合物の量から予想される水素吸蔵量
よりも多くなる。これは、高温型黒鉛層間化合物と過剰
のアルカリ金属からなる混合物と水素とを接触させる
と、過剰のアルカリ金属が水素と共に黒鉛の層間に取り
込まれ、新規な組成を有するアルカリ金属−黒鉛−水素
の三元黒鉛層間化合物が生成するためと考えられる。
を反応させると、その水素吸蔵量は、反応物中に含まれ
る高温型黒鉛層間化合物の量から予想される水素吸蔵量
よりも多くなる。これは、高温型黒鉛層間化合物と過剰
のアルカリ金属からなる混合物と水素とを接触させる
と、過剰のアルカリ金属が水素と共に黒鉛の層間に取り
込まれ、新規な組成を有するアルカリ金属−黒鉛−水素
の三元黒鉛層間化合物が生成するためと考えられる。
【００２２】次に、本発明に係る水素ガス吸蔵物質の製
造方法について説明する。本発明に係る水素ガス吸蔵物
質は、種々の方法により製造することができる。例え
ば、アルカリ金属と炭素材料とを混合し、これを適当な
密閉容器に真空封入した後、所定温度に所定時間加熱す
る方法により製造することができる。また、例えば、ア
ルカリ金属粉末と炭素材料とをボールミルに入れ、強制
撹拌するメカニカルアロイング法によっても製造するこ
とができる。
造方法について説明する。本発明に係る水素ガス吸蔵物
質は、種々の方法により製造することができる。例え
ば、アルカリ金属と炭素材料とを混合し、これを適当な
密閉容器に真空封入した後、所定温度に所定時間加熱す
る方法により製造することができる。また、例えば、ア
ルカリ金属粉末と炭素材料とをボールミルに入れ、強制
撹拌するメカニカルアロイング法によっても製造するこ
とができる。
【００２３】
【実施例】（実施例１）炭素材料及びアルカリ金属とし
て、それぞれ、活性炭（Ｍ３０、大阪ガスケミカル
（株）製）及びＫを用い、Ｋに対する活性炭のモル比ｘ
が、それぞれ、０、１．０９、１．３３、１．６３、
２．１７、３．２６、４、８、及び９．７７となるよう
に秤量し、これらを、それぞれアルゴン置換ドライボッ
クス（露点：−８０℃）中で混合した。
て、それぞれ、活性炭（Ｍ３０、大阪ガスケミカル
（株）製）及びＫを用い、Ｋに対する活性炭のモル比ｘ
が、それぞれ、０、１．０９、１．３３、１．６３、
２．１７、３．２６、４、８、及び９．７７となるよう
に秤量し、これらを、それぞれアルゴン置換ドライボッ
クス（露点：−８０℃）中で混合した。
【００２４】次に、これらをそれぞれステンレス製のサ
ンプルセル管（（株）鈴木商館製、外径６．３５ｍｍ）
に入れ、サンプルセル管の端にジョイントを取り付けて
封入した後、アルゴン置換ドライボックスから取り出し
た。同様に、活性炭のみを封入したサンプルセル管も用
意した。
ンプルセル管（（株）鈴木商館製、外径６．３５ｍｍ）
に入れ、サンプルセル管の端にジョイントを取り付けて
封入した後、アルゴン置換ドライボックスから取り出し
た。同様に、活性炭のみを封入したサンプルセル管も用
意した。
【００２５】次に、ジョイントを介して、サンプルセル
管を自動ＰＴＣ特性測定装置（（株）鈴木商館製）に接
続し、サンプルセル管内部を０．１３Ｐａまで真空引き
した後、ジョイントを取り外した。その後、サンプルセ
ル管を電気炉中に３００℃で２２時間放置し、Ｋと活性
炭の反応物を得た。
管を自動ＰＴＣ特性測定装置（（株）鈴木商館製）に接
続し、サンプルセル管内部を０．１３Ｐａまで真空引き
した後、ジョイントを取り外した。その後、サンプルセ
ル管を電気炉中に３００℃で２２時間放置し、Ｋと活性
炭の反応物を得た。
【００２６】得られた反応物について、それぞれ、Ｘ線
回折測定を行った。その結果、ｘ＜８である場合、反応
物は、Ｋと、Ｋがドープされた活性炭の混合物であるこ
とがわかった。また、ｘ≧８である場合、反応物は、Ｋ
がドープされた活性炭のみからなることがわかった。Ｘ
線回折パターンにおいて、活性炭特有の小角散乱は見ら
れなかったことから、Ｋは、活性炭表面の細孔内に充填
されているものと考えられる。
回折測定を行った。その結果、ｘ＜８である場合、反応
物は、Ｋと、Ｋがドープされた活性炭の混合物であるこ
とがわかった。また、ｘ≧８である場合、反応物は、Ｋ
がドープされた活性炭のみからなることがわかった。Ｘ
線回折パターンにおいて、活性炭特有の小角散乱は見ら
れなかったことから、Ｋは、活性炭表面の細孔内に充填
されているものと考えられる。
【００２７】次に、反応物が封入されたサンプルセル管
を自動ＰＴＣ特性測定装置に取り付け、室温において水
素圧４．９５ＭＰａの条件下で水素を吸蔵させた。水素
を吸蔵させた反応物（以下、これを「水素吸蔵物」とい
う。）のモル比ｘと、水素吸蔵量との関係を図１に示
す。なお、図１には、活性炭（Ｍ３０）の水素吸蔵量も
併せて示した。図１より、モル比ｘが、１．３≦ｘ≦２
６の範囲内において、水素吸蔵物の水素吸蔵量が、従来
から知られているＫＣ８Ｈ２／３より多くなっているこ
とがわかる。
を自動ＰＴＣ特性測定装置に取り付け、室温において水
素圧４．９５ＭＰａの条件下で水素を吸蔵させた。水素
を吸蔵させた反応物（以下、これを「水素吸蔵物」とい
う。）のモル比ｘと、水素吸蔵量との関係を図１に示
す。なお、図１には、活性炭（Ｍ３０）の水素吸蔵量も
併せて示した。図１より、モル比ｘが、１．３≦ｘ≦２
６の範囲内において、水素吸蔵物の水素吸蔵量が、従来
から知られているＫＣ８Ｈ２／３より多くなっているこ
とがわかる。
【００２８】また、得られた水素吸蔵物について、それ
ぞれ、Ｘ線回折測定を行った。その結果、Ｋを過剰に加
えたｘ＜８の領域であっても、ＫＨ等のピークは観察さ
れず、水素吸蔵物に起因するブロードな回折ピークのみ
が観察された。また、不活性ガス搬送加熱−熱伝導度法
により水素放出のピークを測定したところ、ＫＨは５４
０℃であるのに対し、本実施例で得られた水素吸蔵物
は、４００℃と９００℃であった。
ぞれ、Ｘ線回折測定を行った。その結果、Ｋを過剰に加
えたｘ＜８の領域であっても、ＫＨ等のピークは観察さ
れず、水素吸蔵物に起因するブロードな回折ピークのみ
が観察された。また、不活性ガス搬送加熱−熱伝導度法
により水素放出のピークを測定したところ、ＫＨは５４
０℃であるのに対し、本実施例で得られた水素吸蔵物
は、４００℃と９００℃であった。
【００２９】以上の結果は、過剰のＫを含む反応物と水
素ガスとを接触させると、過剰のＫが水素と共に活性炭
の内部（例えば、結晶子の隙間、結晶子の層間など。）
に入り込むことを示していると考えられる。
素ガスとを接触させると、過剰のＫが水素と共に活性炭
の内部（例えば、結晶子の隙間、結晶子の層間など。）
に入り込むことを示していると考えられる。
【００３０】（実施例２）炭素材料及びアルカリ金属と
して、それぞれ、黒鉛化炭素（ＭＣＭＢ２５−２８）及
びＫを用い、Ｋに対する黒鉛化炭素のモル比ｘが、それ
ぞれ、０、１．０９、２．１７、３．２６、４、５．４
３、７．８９、８、１３．０２、及び∞（すなわち、黒
鉛化炭素のみ。）となるように秤量した以外は、実施例
１と同一手順に従い、Ｋと黒鉛化炭素の反応物を得た。
して、それぞれ、黒鉛化炭素（ＭＣＭＢ２５−２８）及
びＫを用い、Ｋに対する黒鉛化炭素のモル比ｘが、それ
ぞれ、０、１．０９、２．１７、３．２６、４、５．４
３、７．８９、８、１３．０２、及び∞（すなわち、黒
鉛化炭素のみ。）となるように秤量した以外は、実施例
１と同一手順に従い、Ｋと黒鉛化炭素の反応物を得た。
【００３１】得られた反応物について、Ｘ線回折測定を
行った。その結果、ｘ＜８である場合、反応物は、Ｋ
と、高温型の黒鉛層間化合物ＫＣ８との混合物であるこ
とがわかった。一方、Ｘ≧８の場合、黒鉛層間化合物Ｋ
Ｃ８と、黒鉛化炭素の混合物であることがわかった。さ
らに、ｘ＜８である反応物について示差熱走査分析を行
ったところ、６０℃付近にカリウムの融解に対応する発
熱ピークが観察された。
行った。その結果、ｘ＜８である場合、反応物は、Ｋ
と、高温型の黒鉛層間化合物ＫＣ８との混合物であるこ
とがわかった。一方、Ｘ≧８の場合、黒鉛層間化合物Ｋ
Ｃ８と、黒鉛化炭素の混合物であることがわかった。さ
らに、ｘ＜８である反応物について示差熱走査分析を行
ったところ、６０℃付近にカリウムの融解に対応する発
熱ピークが観察された。
【００３２】次に、反応物が封入されたサンプルセル管
を自動ＰＴＣ特性測定装置に取り付け、室温において水
素圧４．９５ＭＰａの条件下で水素を吸蔵させた。得ら
れた水素吸蔵物のモル比ｘと、水素吸蔵量との関係を図
２に示す。なお、図２には、黒鉛化炭素（ＭＣＭＢ２５
−２８）の水素吸蔵量も併せて示した。図２より、モル
比ｘが、２．７≦ｘ＜８の範囲内において、水素吸蔵物
の水素吸蔵量が、従来から知られているＫＣ８Ｈ２／３
より多くなっていることがわかる。
を自動ＰＴＣ特性測定装置に取り付け、室温において水
素圧４．９５ＭＰａの条件下で水素を吸蔵させた。得ら
れた水素吸蔵物のモル比ｘと、水素吸蔵量との関係を図
２に示す。なお、図２には、黒鉛化炭素（ＭＣＭＢ２５
−２８）の水素吸蔵量も併せて示した。図２より、モル
比ｘが、２．７≦ｘ＜８の範囲内において、水素吸蔵物
の水素吸蔵量が、従来から知られているＫＣ８Ｈ２／３
より多くなっていることがわかる。
【００３３】また、得られた水素吸蔵物について、Ｃｕ
Ｋα線によるＸ線回折測定を行った。その結果、ｘ＜８
の領域においてもＫＨ等のピークは観察されなかった
が、鋭い回折線が２θ＝２２゜、３２゜付近に現れた。
また、得られた水素吸蔵物について示差熱走査分析を行
ったところ、ｘ＜８の領域でも、Ｋの融解に伴う発熱ピ
ークは観察されなかった。さらに、不活性ガス搬送加熱
−熱伝導法による水素放出のピークは、ＫＨが５４０℃
であるのに対し、本実施例で得られた水素吸蔵物は、４
００℃と９００℃であった。
Ｋα線によるＸ線回折測定を行った。その結果、ｘ＜８
の領域においてもＫＨ等のピークは観察されなかった
が、鋭い回折線が２θ＝２２゜、３２゜付近に現れた。
また、得られた水素吸蔵物について示差熱走査分析を行
ったところ、ｘ＜８の領域でも、Ｋの融解に伴う発熱ピ
ークは観察されなかった。さらに、不活性ガス搬送加熱
−熱伝導法による水素放出のピークは、ＫＨが５４０℃
であるのに対し、本実施例で得られた水素吸蔵物は、４
００℃と９００℃であった。
【００３４】以上の結果は、過剰のＫと、黒鉛層間化合
物ＫＣ８との混合物からなる反応物を水素と接触させる
と、過剰なＫが水素と共に黒鉛の層間に取り込まれ、三
元層間化合物を形成することを示していると考えられ
る。Ｘ線回折で得られたピークの詳細な解析により、こ
の三元層間化合物が、組成式ＫＣ４Ｈ０．８で表される
新規な化合物であることがわかった。
物ＫＣ８との混合物からなる反応物を水素と接触させる
と、過剰なＫが水素と共に黒鉛の層間に取り込まれ、三
元層間化合物を形成することを示していると考えられ
る。Ｘ線回折で得られたピークの詳細な解析により、こ
の三元層間化合物が、組成式ＫＣ４Ｈ０．８で表される
新規な化合物であることがわかった。
【００３５】（実施例３）メカニカルアロイング法を用
いて、黒鉛化炭素（ＭＣＭＢ２５−２８）とＬｉからな
る水素ガス吸蔵物質を作製した。すなわち、アルゴン置
換ドライボックス（露点：−８０℃）中で、黒鉛化炭素
とＬｉとをモル比で３：１の割合で秤量し、これをステ
ンレス製ミルポットに入れた。次いで、遊星ボールミル
で粉砕加速度１０．７Ｇで１２時間ミリングした。
いて、黒鉛化炭素（ＭＣＭＢ２５−２８）とＬｉからな
る水素ガス吸蔵物質を作製した。すなわち、アルゴン置
換ドライボックス（露点：−８０℃）中で、黒鉛化炭素
とＬｉとをモル比で３：１の割合で秤量し、これをステ
ンレス製ミルポットに入れた。次いで、遊星ボールミル
で粉砕加速度１０．７Ｇで１２時間ミリングした。
【００３６】このポットを自動ＰＣＴ特性測定装置
（（株）鈴木商館製）に接続し、水素吸蔵量の測定を行
った。その結果、室温、水素圧１．３０ＭＰａの条件下
で、０．８１ｗｔ％の吸蔵を確認できた。また、得られ
た水素吸蔵物について、ＣｕＫα線によるＸ線回折測定
を行ったところ、ブロードな回折線が低角側に１つ観察
されるだけで、ＬｉＨ等のピークは観察されなかった。
また、不活性ガス搬送加熱−熱伝導法による水素放出の
ピークは、ＬｉＨが１０００℃であるのに対し、本実施
例で得られた水素反応物は、２５０℃と６４０℃であっ
た。
（（株）鈴木商館製）に接続し、水素吸蔵量の測定を行
った。その結果、室温、水素圧１．３０ＭＰａの条件下
で、０．８１ｗｔ％の吸蔵を確認できた。また、得られ
た水素吸蔵物について、ＣｕＫα線によるＸ線回折測定
を行ったところ、ブロードな回折線が低角側に１つ観察
されるだけで、ＬｉＨ等のピークは観察されなかった。
また、不活性ガス搬送加熱−熱伝導法による水素放出の
ピークは、ＬｉＨが１０００℃であるのに対し、本実施
例で得られた水素反応物は、２５０℃と６４０℃であっ
た。
【００３７】（実施例４）メカニカルアロイング法を用
いて、黒鉛化炭素（ＭＣＭＢ２５−２８）とＫからなる
水素ガス吸蔵物質を作製した。すなわち、アルゴン置換
ドライボックス（露点：−８０℃）中で、黒鉛化炭素と
Ｋとをモル比で４：１の割合で秤量し、これをステンレ
ス製ミルポットに入れた。次いで、遊星ボールミルで粉
砕加速度１０．７Ｇで１２時間ミリングした。
いて、黒鉛化炭素（ＭＣＭＢ２５−２８）とＫからなる
水素ガス吸蔵物質を作製した。すなわち、アルゴン置換
ドライボックス（露点：−８０℃）中で、黒鉛化炭素と
Ｋとをモル比で４：１の割合で秤量し、これをステンレ
ス製ミルポットに入れた。次いで、遊星ボールミルで粉
砕加速度１０．７Ｇで１２時間ミリングした。
【００３８】このポットを自動ＰＣＴ特性測定装置
（（株）鈴木商館製）に接続し、水素吸蔵量の測定を行
った。その結果、室温、水素圧１．３０ＭＰａの条件下
で、０．８１ｗｔ％の吸蔵を確認できた。また、得られ
た水素吸蔵物について、ＣｕＫα線によるＸ線回折測定
を行ったところ、ブロードな回折線が低角側に１つ観察
されるだけで、ＫＨ等のピークは観察されなかった。ま
た、不活性ガス搬送加熱−熱伝導法による水素放出のピ
ークは、ＫＨが５４０℃であるのに対し、本実施例で得
られた水素吸蔵物は、４００℃と６４０℃であった。
（（株）鈴木商館製）に接続し、水素吸蔵量の測定を行
った。その結果、室温、水素圧１．３０ＭＰａの条件下
で、０．８１ｗｔ％の吸蔵を確認できた。また、得られ
た水素吸蔵物について、ＣｕＫα線によるＸ線回折測定
を行ったところ、ブロードな回折線が低角側に１つ観察
されるだけで、ＫＨ等のピークは観察されなかった。ま
た、不活性ガス搬送加熱−熱伝導法による水素放出のピ
ークは、ＫＨが５４０℃であるのに対し、本実施例で得
られた水素吸蔵物は、４００℃と６４０℃であった。
【００３９】以上、本発明の実施の形態について詳細に
説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しないで種々の改変
が可能である。
説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しないで種々の改変
が可能である。
【００４０】例えば、上記実施例では、活性炭又は黒鉛
化炭素に対して、単一のアルカリ金属を反応させた例に
ついて説明したが、活性炭又は黒鉛化炭素に対して、２
種以上のアルカリ金属を反応させても良い。また、活性
炭等の非晶質材料と黒鉛との混合物を炭素材料として用
い、これに対してアルカリ金属を反応させても良い。
化炭素に対して、単一のアルカリ金属を反応させた例に
ついて説明したが、活性炭又は黒鉛化炭素に対して、２
種以上のアルカリ金属を反応させても良い。また、活性
炭等の非晶質材料と黒鉛との混合物を炭素材料として用
い、これに対してアルカリ金属を反応させても良い。
【００４１】
【発明の効果】本発明に係る水素ガス吸蔵物質は、非晶
質炭素とアルカリ金属との反応物からなり、前記アルカ
リ金属に対する前記非晶質炭素のモル比が、１．３以上
２６以下であるので、室温付近において、多量の水素ガ
スを容易に貯蔵できるという効果がある。
質炭素とアルカリ金属との反応物からなり、前記アルカ
リ金属に対する前記非晶質炭素のモル比が、１．３以上
２６以下であるので、室温付近において、多量の水素ガ
スを容易に貯蔵できるという効果がある。
【００４２】また、本発明の２番目は、黒鉛とアルカリ
金属との反応物からなり、前記アルカリ金属に対する前
記黒鉛のモル比が、２．７以上８未満であるので、室温
付近において、多量の水素ガスを容易に貯蔵できるとい
う効果がある。
金属との反応物からなり、前記アルカリ金属に対する前
記黒鉛のモル比が、２．７以上８未満であるので、室温
付近において、多量の水素ガスを容易に貯蔵できるとい
う効果がある。
【図１】 カリウムに対する活性炭のモル比ｘと水素吸
蔵量の関係を示す図である。
蔵量の関係を示す図である。
【図２】 カリウムに対する黒鉛化炭素のモル比ｘと水
素吸蔵量の関係を示す図である。
素吸蔵量の関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 砥綿 真一 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 Ｆターム(参考） 4G040 AA46 4G046 AA08 CA04 CA06 CB03 CB08 CC10 EB13 EC03 EC05 HB01 HB07 HC03 4G066 AA02D AA04A AA04B AA05B AC06A AC07A AC08A CA38 FA34 FA37
Claims (3)
- 【請求項１】 非晶質炭素とアルカリ金属との反応物か
らなり、 前記アルカリ金属に対する前記非晶質炭素のモル比が、
１．３以上２６以下であることを特徴とする水素ガス吸
蔵物質。 - 【請求項２】 前記非晶質炭素は、高分子化合物、天然
高分子及び石油もしくは石炭から得られる生コークスよ
り選ばれる１種もしくは２種以上の材料を５００℃以上
の温度で熱処理することにより得られたもの、活性炭、
又はカーボンファイバーのいずれか１以上である請求項
１に記載の水素ガス吸蔵物質。 - 【請求項３】 黒鉛とアルカリ金属との反応物からな
り、 前記アルカリ金属に対する前記黒鉛のモル比が、２．７
以上８未満であることを特徴とする水素ガス吸蔵物質。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000212104A JP2002028483A (ja) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | 水素ガス吸蔵物質 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000212104A JP2002028483A (ja) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | 水素ガス吸蔵物質 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002028483A true JP2002028483A (ja) | 2002-01-29 |
Family
ID=18708066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000212104A Pending JP2002028483A (ja) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | 水素ガス吸蔵物質 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002028483A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011025110A1 (ko) * | 2009-08-31 | 2011-03-03 | 인하대학교 산학협력단 | 흑연분말을 함유하는 수소 저장용 소재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 수소 저장용 소재 |
| WO2011046001A1 (ja) * | 2009-10-15 | 2011-04-21 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 水素吸蔵材 |
| CN102423689A (zh) * | 2011-09-08 | 2012-04-25 | 重庆工商大学 | 一种采用高性能炭基吸附剂储存氢气的方法 |
| US8178471B2 (en) | 2003-01-31 | 2012-05-15 | Japan Science And Technology Agency | Hydrogen storage materials and process for the preparation of the same |
| JP2012106883A (ja) * | 2010-11-17 | 2012-06-07 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | 水素吸蔵材 |
| JP2012106179A (ja) * | 2010-11-17 | 2012-06-07 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | 水素吸蔵材 |
| US8323752B2 (en) | 2004-02-27 | 2012-12-04 | Japan Science And Technology Agency | Carbon-based thin film, and process for producing the same, and member using the thin film |
-
2000
- 2000-07-13 JP JP2000212104A patent/JP2002028483A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8178471B2 (en) | 2003-01-31 | 2012-05-15 | Japan Science And Technology Agency | Hydrogen storage materials and process for the preparation of the same |
| US8323752B2 (en) | 2004-02-27 | 2012-12-04 | Japan Science And Technology Agency | Carbon-based thin film, and process for producing the same, and member using the thin film |
| WO2011025110A1 (ko) * | 2009-08-31 | 2011-03-03 | 인하대학교 산학협력단 | 흑연분말을 함유하는 수소 저장용 소재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 수소 저장용 소재 |
| WO2011046001A1 (ja) * | 2009-10-15 | 2011-04-21 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 水素吸蔵材 |
| JP2011084432A (ja) * | 2009-10-15 | 2011-04-28 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | 水素吸蔵材 |
| US8980788B2 (en) | 2009-10-15 | 2015-03-17 | Jx Nippon Oil & Energy Corporation | Hydrogen storage material |
| EP2489633A4 (en) * | 2009-10-15 | 2016-06-08 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | HYDROGEN STORAGE MATERIAL |
| JP2012106883A (ja) * | 2010-11-17 | 2012-06-07 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | 水素吸蔵材 |
| JP2012106179A (ja) * | 2010-11-17 | 2012-06-07 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | 水素吸蔵材 |
| CN102423689A (zh) * | 2011-09-08 | 2012-04-25 | 重庆工商大学 | 一种采用高性能炭基吸附剂储存氢气的方法 |
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