JP2002030360A

JP2002030360A - 水素吸蔵物質成形体の製造方法

Info

Publication number: JP2002030360A
Application number: JP2000220596A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Nishijima; 大貴西嶋; Taketoshi Minohara; 雄敏蓑原; Tomoyoshi Ueki; 智善上木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2002-01-31

Abstract

(57)【要約】【課題】泡を積極的に生成することにより、水素拡散通
路となる気孔を水素吸蔵物質成形体の内部に効果的に形
成することができる水素吸蔵物質成形体の製造方法を提
供する。【解決手段】水素吸蔵性及び水素放出性をもつ水素吸蔵
物質１０と水素吸蔵物質を結着可能な結着剤１２とを主
要成分とする混合材料１を用意する準備工程と、混合材
料１を成形して水素吸蔵物質成形体２を形成する成形工
程とを含む水素吸蔵物質成形体の製造方法である。成形
工程では、泡を生成させて水素吸蔵物質成形体２の内部
に多数の気孔３を形成する。結着剤１２が水素を発泡す
る性質を有することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水素吸蔵合金等の水
素吸蔵物質を主要成分とする水素吸蔵物質成形体の製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６３−１４７８０１号公報（１９
８８年公開）には、水素吸蔵合金と樹脂とが混合された
混合材料を冷間プレス金型で冷間プレスすることによ
り、水素吸蔵物質成形体を形成する技術が開示されてい
る。この公報技術によれば、水素吸蔵合金の粉末の周囲
に空間が存在するため、水素吸蔵−水素放出が繰り返さ
れても、水素吸蔵合金の微粉末化が起こりにくいと記載
されている。この公報技術に係る実施例によれば、水素
吸蔵物質成形体の空隙率は２０％、２５％であると記載
されている。

【０００３】また特開平８−１０９４０２号公報（１９
９６年公開）には、水素吸蔵合金の粉末とＰＴＦＥ等の
フッ化樹脂系のバインダとが混合された混合材料を加圧
成形することにより、水素吸蔵合金の粉末同士をバイン
ダで結着した水素吸蔵物質成形体を形成する技術が開示
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した前者の公報技
術においては、樹脂は、水素吸蔵合金粉末の粒子を保持
する作用を狙っているものであり、成形の際に積極的に
泡を生成するものではない。また、上記した後者の公報
技術においても、バインダは、水素吸蔵合金粉末の粒子
を保持する作用を狙っているものであり、成形の際に積
極的に泡を生成するものではない。

【０００５】本発明は上記した実情に鑑みてなされたも
のであり、泡を積極的に生成することにより、水素拡散
通路となる気孔を水素吸蔵物質成形体の内部に効果的に
形成することができる水素吸蔵物質成形体の製造方法を
提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る水素吸蔵物
質成形体の製造方法は、水素吸蔵性及び水素放出性をも
つ水素吸蔵物質と水素吸蔵物質を結着可能な結着剤とを
主要成分とする混合材料を用意する準備工程と、混合材
料を成形して水素吸蔵物質成形体を形成する成形工程と
を含む水素吸蔵物質成形体の製造方法において、成形工
程では、泡を生成させて水素吸蔵物質成形体の内部に多
数の気孔を形成することを特徴とするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明方法によれば、泡を生成さ
せるため、水素吸蔵物質成形体の内部に多数の気孔が形
成される。このため、水素吸蔵及び水素放出の際に水素
拡散通路となる通路が水素吸蔵物質成形体の内部に良好
に形成され、よって水素吸蔵及び水素放出が効果的に行
われる。更に水素吸蔵物質成形体の内部に気孔が形成さ
れているため、水素吸蔵物質成形体の緩衝性が高まり、
水素吸蔵物質成形体が膨張したとき、膨張圧が効果的に
吸収され、また、水素吸蔵物質成形体に外力が作用した
とき、膨水素吸蔵物質成形体の損傷が抑えられる。

【０００８】本発明に係る水素吸蔵物質としては、水素
吸蔵性及び水素放出性を有するものである。代表的な水
素吸蔵物質としては水素吸蔵合金があげられる。代表的
な水素吸蔵合金としては、水素と反応して金属水素化物
となる合金があげられる。例えば、水素吸蔵合金として
は、Ｆｅ−Ｔｉ−Ｚｒ系、Ｆｅ−Ｔｉ−Ｍｎ系、Ｌａ−
Ｎｉ系、Ｌａ−Ｎｉ−Ａｌ系、Ｔｉ−Ｍｎ系、Ｔｉ−Ｆ
ｅ系、Ｔｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系、Ｔｉ−Ｃｒ−Ｖ系、Ｍｍ−
Ｎｉ−Ａｌ系、Ｍｍ−Ｎｉ−Ｆｅ系、Ｍｍ−Ｎｉ−Ａｌ
−Ｃｏ−Ｍｎ−Ｆｅ系、Ｌｍ−Ｎｉ系、Ｍｇ−Ｆｅ系、
Ｍｇ−Ｎｉ系、Ｃａ−Ｎｉ系等の公知の水素吸蔵合金の
少なくとも一種を採用できる。Ｍｍはミッシュメタルを
意味する。Ｌｍはランタンリッチのミッシュメタルを意
味する。具体的には水素吸蔵合金はＴｉ₂₅Ｃｒ₄₀Ｖ₃₅、
ＭｍＮｉ_4.2Ａｌ_0.1Ｃｏ_0.3Ｍｎ₀ _.25Ｆｅ_0.15等があげ
られる。なお水素吸蔵合金は上記したものに限定される
ものではない。

【０００９】本発明に係る水素吸蔵合金等の水素吸蔵物
質は粒子状とすることができる。この場合には、粒子の
粒径としては、結着剤と混ぜる前において、例えば５〜
２０００μｍ、なかでも７５〜１０００μｍ、殊に１５
０〜８００μｍを採用できるが、これらに限定されるも
のではない。

【００１０】本発明に係る結着剤は水素吸蔵合金等の水
素吸蔵物質を結合できるものであれば良い。代表的な結
着剤としては、例えばゴム系や樹脂系があげられ、水素
等のガスを放出するガス放出性があるものを採用できる
が、水素等のガスを放出するガス放出性がないものでも
よい。後者の場合には、発泡剤を混合材料に別途添加す
ることが好ましい。

【００１１】水素吸蔵合金等の水素吸蔵物質は、水素の
吸蔵・放出をそれぞれ１回行うことを１サイクルとし、
サイクルを繰り返すことにより水素吸蔵合金等の水素吸
蔵物質を活性化させる活性化処理が行われることが多
い。前記したように結着剤が水素放出性を有するもので
あれば、成形の際に放出された水素が水素吸蔵合金等の
水素吸蔵物質に直ちに吸蔵されるため、水素吸蔵合金等
の水素吸蔵物質の初期活性化処理を迅速に行うことがで
き、従来から行っている活性化処理を低減または省略す
ることができる。

【００１２】本発明に係る混合材料は、水素吸蔵合金等
の水素吸蔵物質と結着剤とを含むものである。混合材料
における水素吸蔵合金等の水素吸蔵物質と結着剤との混
合割合は、適宜選択できる。水素吸蔵合金等の水素吸蔵
物質を１００ｗｔ％としたとき、外部添加で結着剤を５
〜１００ｗｔ％添加することができる。外部添加で１０
％ｗｔとは、水素吸蔵合金等の水素吸蔵物質を１００ｗ
ｔ％としたとき、結着剤を外部添加で１００％ｗｔ添加
し、全体として１１０ｗｔ％（１００＋１０）とするこ
とを意味する。本発明においては、水素吸蔵合金等の水
素吸蔵物質を１００％ｗｔとしたとき、結着剤を外部添
加で、例えば、０．５〜７０ｗｔ％、１〜５０ｗｔ％、
５〜４０ｗｔ％、７〜２０ｗｔ％添加することができ
る。換言すれば、水素吸蔵合金等の水素吸蔵物質を１０
０％としたとき、外部添加で結着剤を配合する量をαと
すれば、αの上限値としては例えば１００ｗｔ％、８０
ｗｔ％、７０ｗｔ％、６０ｗｔ％、５０ｗｔ％、４０ｗ
ｔ％、３０ｗｔ％、２０ｗｔ％が例示され、αの下限値
としては例えば５ｗｔ％、８ｗｔ％、１０ｗｔ％、１２
ｗｔ％が例示されるが、これらに限定されるものではな
い。

【００１３】準備工程では、水素吸蔵合金等の水素吸蔵
物質と結着剤とを主要成分とする混合材料を用意する。
水素吸蔵物質と結着剤とが分散されるように、水素吸蔵
合金等の水素吸蔵物質と結着剤とを均一に混練すること
が好ましい。

【００１４】成形工程では、混合材料を成形して水素吸
蔵物質成形体を形成する。成形の際に、泡を生成させ
て、水素吸蔵物質成形体の内部に多数の気孔を形成す
る。従って混合材料は例えば発泡剤も含むことができ
る。また後述の実施例のように結着剤が発泡性をもつも
のを採用でき、場合によっては、ガス管を混合材料に挿
入し、ガス管からガス（例えば水素ガス）を混合材料に
供給することにしても良い。

【００１５】水素吸蔵物質成形体における気孔率（体積
比）は、水素吸蔵物質成形体の種類や用途等に応じて適
宜選択できるものの、例えば、３〜９０％、１０〜６０
％、１５〜５０％を採用できる。従って、水素吸蔵物質
成形体における気孔率としては、上限値が９０％、８０
％、７０％、６０％、５０％、４０％を適宜選択でき、
下限値が３％、５％、７％、９％、１０％を適宜選択で
きる。

【００１６】発泡率で表現すると、発泡率は例えば１．
２〜５０倍、１．８〜４０倍、２〜２０倍に設定でき
る。故に発泡率の上限値としては、５０倍、４０倍、３
０倍、２０倍等を採用でき、発泡率の下限値としては、
１．２倍、１．４倍、１．６倍、２倍、４倍等を採用で
きるが、これらに限定されるものではない。発泡倍率と
は（発泡後の体積／発泡前の体積）を意味する。

【００１７】水素吸蔵物質成形体における気孔の平均径
は、水素吸蔵物質成形体の用途や種類等に応じて適宜選
択でき、例えば２〜１６μｍ、５〜３０μｍにすること
ができるが、これらに限定されるものではない。気孔の
平均径は水素吸蔵物質の粒子の平均径よりも小さい場合
でも良いし、大きい場合でも良いし、同じ程度でも良
い。

【００１８】水素吸蔵物質成形体に形成される気孔は、
連続気孔の割合が多い場合でも、独立気孔が割合が多い
場合でも良い。連続気孔の割合が多い場合には、水素吸
蔵速度、水素放出速度を高め得るが、水素吸蔵合金等の
水素吸蔵物質が微粉化すると、水素吸蔵物質成形体から
こぼれやすくなる。独立気孔の割合が多い場合には、水
素吸蔵速度、水素放出速度は低いものの、水素吸蔵合金
等の水素吸蔵物質が微粉化しても、水素吸蔵物質成形体
からこぼれにくい。これらの事情を考慮して連続気孔の
割合、独立気孔の割合を設定することができる。

【００１９】本発明では、泡を生成するにあたっては、
次の形態を次の採用することができる。

【００２０】（１）混合材料が発泡性成分を含有してお
り、成形工程では、混合材料に含有されている発泡性成
分を発泡させることにより、水素吸蔵物質成形体の内部
に多数の気孔を形成する形態を採用することができる。
発泡で放出されるガスとしては水素が好ましいが、これ
に限定されるものではなく、要するに気孔を形成できれ
ば他の種のガスでもよい。発泡で放出されるガスが水素
であれば、発泡で放出された水素ガスが水素吸蔵合金等
の水素吸蔵物質に早期に吸蔵されるため、水素吸蔵合金
等の水素吸蔵物質の初期活性化を図ることができ、水素
吸蔵合金等の水素吸蔵物質の被毒を早期に抑制できる利
点が得られる。

【００２１】（２）混合材料における発泡性成分は、結
着剤とする形態を採用することができる。この場合に
は、結着剤は水素吸蔵合金等の水素吸蔵物質を結合する
結合機能の他に、成形の際に泡を生成する発泡機能を有
する。

【００２２】（３）混合材料における発泡性成分は、水
素吸蔵物質成形体の成形の際に水素を放出する形態を採
用することができる。発泡性成分から放出された水素
は、水素吸蔵合金等の水素吸蔵物質に吸蔵され易い。本
発明者による試験によれば、このように水素吸蔵物質成
形体の成形の際に発泡性成分から放出された水素は、水
素吸蔵合金等の水素吸蔵物質に吸蔵され易い。その理由
は、現時点では明確ではないものの、発泡性成分から放
出された発泡直後の水素は、活性であり、水素吸蔵合金
等の水素吸蔵物質に吸蔵され易いものと推察される。

【００２３】（４）成形工程では、混合材料をタンク等
の容器の中空室内に注入し、容器の中空室内で水素吸蔵
物質成形体を形成する形態を採用することができる。こ
の場合には容器の内部に混合材料を注入すれば、水素吸
蔵物質成形体を短時間のうちに簡便に形成することがで
き、生産性が良好である。容器の材質は強度を考慮すれ
ば、炭素鋼、合金鋼、アルミ合金、チタン合金、銅合金
などの金属が好ましいが、水素吸蔵に伴う膨張を吸収す
る性能が気孔により確保されれば、硬質樹脂でも良い。
代表的な容器としては燃料電池の燃料ガスを貯蔵する水
素貯蔵容器があげられる。

【００２４】水素吸蔵物質は一般的には水素吸蔵に伴い
体積が増加する。この場合には次の利点が得られる。即
ち、容器の中空室内に水素吸蔵物質成形体が配置されて
いる場合には、水素吸蔵物質成形体は、発泡により生成
された気孔を含むため、外力や膨張に対して緩衝性を有
している。従って、容器内に配置された水素吸蔵合金等
の水素吸蔵物質が膨張したときであっても、膨張に基づ
く膨張圧が緩和され、容器の壁体の損傷が抑制される。

【００２５】（模式的形態）水素吸蔵合金等の水素吸蔵
物質の粒子と発泡性をもつ結着剤と含む混合材料を用い
た場合の形態を図１（Ａ）〜（Ｄ）に模式的に示す。ま
ず、図１（Ａ）に模式的に示すように、水素吸蔵性及び
水素放出性をもつ多数の水素吸蔵合金等の水素吸蔵物質
の粒子１０と結着剤１２とを混練して主要成分とした混
合材料１を用意する。そして、図１（Ｂ）に模式的に示
すように、この混合材料１を成形して水素吸蔵物質成形
体２を成形する。このように水素吸蔵物質成形体２を成
形するとき、結着剤１２から反応によりガス（例えば水
素ガス）が放出される。放出されたガスにより多数の微
細な気孔３が水素吸蔵物質成形体２の内部に分散して形
成される。図１（Ｃ）に示すように、発泡固化に伴い結
着剤１２からのガス（例えば水素ガス）の放出が続くた
め、水素吸蔵物質成形体２において気孔３が次第に成長
する。水素吸蔵合金等の水素吸蔵物質の粒子１０が気孔
３に接触したり、気孔３内に収容されたりすることが好
ましい。気孔３を介しての粒子１０の水素吸蔵性及び水
素放出性が向上するためである。

【００２６】水素吸蔵合金等の水素吸蔵物質で形成され
た粒子１０は、気孔３と共に結着剤１２により保持され
ている。このため、外力が水素吸蔵物質成形体２に作用
したとしても、気孔３が緩衝作用を発揮し、水素吸蔵合
金等の水素吸蔵物質の粒子１０の破損は抑制される。ま
た、水素吸蔵合金等の水素吸蔵物質の粒子１０は結着剤
１２により保持されているため、振動や外力等が水素吸
蔵物質成形体２に作用したとしても、水素吸蔵合金等の
水素吸蔵物質の粒子１０が過剰に落下することは抑制さ
れる。

【００２７】発泡固化の際に、結着剤１２から放出され
たガスが水素である場合には、放出された水素ガスは、
水素吸蔵合金等の水素吸蔵物質の粒子１０に速やかに吸
蔵される。即ち、結着剤１２から発生した反応直後の水
素ガスが水素吸蔵合金等の水素吸蔵物質の粒子１０に吸
蔵され、水素吸蔵合金等の水素吸蔵物質の粒子１０の初
期活性を行い得る。

【００２８】使用の際には、水素吸蔵・水素放出の繰り
返しにより、水素吸蔵合金等の水素吸蔵物質の粒子１０
の膨張、収縮が繰り返されて微粉化されることがある。
このように粒子１０が微粉化される場合であっても、微
粉化された粒子１０は気孔３内から落下せぬように結着
剤１２により保持されているため、水素吸蔵合金等の水
素吸蔵物質の粒子１０が落下することは抑制される。従
って水素吸蔵合金の粒子１０による水素吸蔵能力の低下
を抑制できる。なお、図１（Ａ）〜図１（Ｄ）はあくま
でも発明概念を模式的に示したものであり、多数の気孔
３は互いに連通している連通孔である。

【００２９】

【実施例】以下、実施例を図２〜図６を参照して試験例
と共に説明する。

【００３０】本実施例においては、水素吸蔵性及び水素
放出性をもつ粒子状をなす多数の水素吸蔵合金（水素吸
蔵物質）と結着剤とを主要成分とする混合材料を用意し
た。水素吸蔵合金はＴｉ−Ｃｒ−Ｖ合金（組成式：Ｔｉ
₂₅Ｃｒ₄₀Ｖ₃₅）とした。混練前の水素吸蔵合金の平均粒
径は１５０〜８００μｍ程度とした。結着剤は、水素放
出性を有するものであり、室温硬化型の二液型発泡結着
材を用いた。二液型発泡結着材は２成分系のシリコーン
ゴムであり、数式１に示すようにシロキサン結合（Ｓｉ
Ｒ₂Ｏ）_nを有するペースポリマーを主要成分とする液状
またはペースト状の結着主材と、硬化触媒（Ｐｔまたは
Ｓｎ化合物）を主要成分とする結着硬化材とを含む。

【００３１】

【数１】

【００３２】二液型発泡結着材は、固化反応によりゴム
状弾性体を生成すると共に、固化反応により水素を放出
する脱水素型のものである。固化速度は結着硬化材の
量、温度等により調整することができる。具体的には、
結着主材と結着硬化材（ＰｔまたはＳｎ化合物）との混
合により、縮合反応が起こり、副生成物としての水素ガ
スを放出する。

【００３３】本実施例では、水素吸蔵合金と結着主材と
を混練機により混練して１次混練物を形成した。更に１
次混練物と結着硬化材とを混合しながら、図１に示す金
属製の高圧容器１００（１０００ｃｃ）の内部に充填し
た。本実施例では、水素吸蔵合金を１００ｗｔ％に対し
て外付けで結着材を２０ｗｔ％添加した。

【００３４】上記した混練物を高圧容器１００内に充填
した後に、素早く高圧容器１００の内部を密閉した。高
圧容器１００内で結着材が発泡固化し、気孔３をもつと
共に水素吸蔵合金の粒子１０を結着剤１２で結着した水
素吸蔵物質成形体２が高圧容器１００内で形成された。
発泡固化の際には、結着剤１２から水素ガスの泡が放出
されるため、水素吸蔵物質成形体２の内部に多数の気孔
３が分散状態に形成される。大部分の気孔３は三次元的
に連続している連続孔である。本実施例では水素吸蔵物
質成形体２の気孔率は５〜２０％であった。発泡倍率は
２〜２０倍であった。水素吸蔵物質成形体２において
は、結着剤１２が３次元的に架設されており、水素吸蔵
合金の粒子１０を保持している。

【００３５】なお、成形の際に結着剤１２から放出され
た水素ガスは、水素吸蔵合金の粒子１０に吸蔵されたも
のと推察される。

【００３６】このように製造した水素吸蔵物質成形体２
について活性化処理を行ない、水素吸蔵割合の変化を求
めた。この場合には、水素吸蔵操作及び水素放出操作を
１回ずつ行い、これを活性化処理の１回とし、何回も繰
り返して行った。

【００３７】水素吸蔵操作…１０気圧,０℃ 水泡放出操作…０．５気圧,８０℃ 図３の横軸は活性化処理の回数を示し、図３の縦軸は水
素吸蔵割合（％）を示す。水素吸蔵割合が１００％であ
るとは、水素吸蔵合金の粒子の集合体が結着剤で結合さ
れることなく、粒子間に隙間を形成しつつ集合している
状態のときの水素吸蔵量を意味する。従って図３の縦軸
で示される水素吸蔵割合（％）は、上記した場合を１０
０％としたときの相対値である。図３の◆で示される特
性線Ｓ１から理解できるように、本実施例では、活性化
処理回数が少ないときであっても、水素吸蔵割合が８０
％を超えており、水素吸蔵割合がかなり高い。具体的に
は、活性化処理回数が１回目から、水素吸蔵割合が８０
％を超えており、水素吸蔵割合が高い。

【００３８】図３の■で示される特性線Ｓ２から理解で
きるように、比較例１では、活性化処理回数が少ないと
きには、水素吸蔵割合が実質的に０％であり、活性化処
理回数が１５回を超えたあたりから、水素吸蔵割合が次
第に高くなる。本実施例においては、図３に示す試験結
果によれば、活性化処理の回数が少ないときであって
も、水素吸蔵割合が高くなる。この比較例１は、スチレ
ン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を主要成分とするＳＢＲ
水溶性結着剤を用いた場合である。

【００３９】また、水素吸蔵物質成形体２における発泡
倍率と吸蔵速度割合との関係を求め、この結果を図４に
示す。図４の横軸は水素吸蔵物質成形体２の発泡倍率
（倍）を示し、縦軸は水素吸蔵物質成形体２の吸蔵速度
割合（％）を示す。図４に示すように、発泡倍率が増加
するにつれて水素吸蔵物質成形体２における吸蔵速度割
合（％）が増加する。その理由は、発泡倍率が高いた
め、水素吸蔵物質成形体２の内部に水素拡散通路が多数
形成され、水素吸蔵及び水素放出が良好となるため、ま
た、結着剤１２から放出された直後の水素ガスは活性で
あり、水素吸蔵合金の粒子１０に吸蔵されるとこれを初
期活性化し、水素吸蔵合金の粒子１０を被毒から効果的
に保護できるためであると推察される。図４に示すよう
に、発泡倍率が１０倍のとき吸蔵速度割合が９０倍％程
度となる。発泡倍率が２０倍のとき吸蔵速度割合が１０
０％となる。

【００４０】吸蔵速度の測定装置は、試料容器である高
圧容器１００、蓄圧容器、圧力計、恒温槽、温度計を含
む。そして、高圧容器１００（容積：５５ｃｃ）に封入
されている活性化処理済みの水素吸蔵物質成形体２を８
０℃で３０分間真空脱気した。真空を原点として圧力計
を調整し、高圧容器を０℃にて保持した。蓄圧容器（５
０ｃｃ）に１０ｋｇｆ／ｃｍ²の水素加圧した後、バル
ブ操作により高圧容器１００に水素を供給して水素加圧
操作を行う。水素加圧操作の開始から、水素が平衡する
までの時間を測定し、これを吸蔵速度とした。吸蔵速度
割合（％）は、結着剤が配合されていない同一重量の水
素吸蔵合金の粉末の集合体の吸蔵速度を１００％とした
とき、これに対する相対割合として求めた。

【００４１】また、結着材添加量と水素吸蔵物質成形体
２の吸蔵速度割合との関係を求め、この結果を図５に示
す。図５の横軸は外付けの結着材添加量（ｗｔ％）を示
し、縦軸は吸蔵速度割合（％）を示す。図４に示すよう
に、外付けの結着材添加量が増加するにつれて吸蔵速度
割合（％）が増加する。その理由は、結着材添加量が多
いときには、発泡成形で放出される水素ガスの量が多
く、水素吸蔵物質成形体２において水素拡散通路が多数
形成されているため、また、結着剤１２から放出された
水素ガスが水素吸蔵物質成形体２の水素吸蔵合金に直ち
に吸蔵され、水素吸蔵合金が良好に初期活性化されるた
めと推察される。図５から理解できるように、外付けの
結着材添加量が１０ｗｔ％のとき吸蔵速度割合が９０％
程度となり、外付けの結着材添加量が１５ｗｔ％のとき
吸蔵速度割合が９８％程度となり、外付けの結着材添加
量が１８％ｗｔ，２０ｗｔ％のときには、吸蔵速度割合
が１００％となる。更に比較例２は、結着剤としてスチ
レン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）水溶性結着剤を用い、
外付けとして５ｗｔ％添加して水素吸蔵物質成形体を形
成し、これを同様に試験したところ、図５に示すよう
に、吸蔵速度割合が８５％程度であり、あまり良好では
なかった。

【００４２】また、水素吸蔵物質成形体２における活性
化回数と水素吸蔵割合と発泡倍率との関係を求め、この
結果を図６に示す。図６の横軸は活性化回数（回：サイ
クル）を示し、縦軸は水素吸蔵物質成形体２の水素吸蔵
割合（％）を示し、◆印は発泡倍率２０倍、■印は発泡
倍率１０倍、▲印は発泡倍率５倍、×印は発泡倍率２倍
をそれぞれ示す。図６に示すように、同じ水素吸蔵割合
を得るにあたり、発泡倍率が低いときには活性化回数を
多く必要とし、発泡倍率が高いときには活性化回数は少
なくて済む。即ち、図６に示すように、９０％程度の水
素吸蔵割合を得るにあたり、発泡倍率が２倍のときには
活性化回数を６〜７回必要とし、発泡倍率が１０倍のと
きには活性化回数は３回は必要とされ、発泡倍率が２０
倍のときには活性化回数は２回で足りる。殊に、発泡倍
率が２０倍のときには、活性化回数１回だけで８８％近
くの水素吸蔵割合が得られた。このように発泡倍率が高
いと活性化回数が少なくて済むことは、発泡倍率が高い
と発泡成形時に生成した水素ガス量が多く、水素吸蔵物
質成形体に水素拡散通路が多数形成されること、また、
発泡成形の際に結着剤１２から放出された直後の水素ガ
スは活性化されており、このため水素吸蔵合金の初期活
性化に有効であり、これにより活性化回数の低減に有効
であるためと推察される。

【００４３】（そのほか）上記した実施例では、結着剤
２から水素ガスを放出して発泡成形し気孔３を形成する
ことにしているが、これに限らず、発泡剤を混合材料に
別途配合し、結着剤２から放出される水素ガスと、発泡
剤からのガスとの双方を併用して気孔３を形成すること
にしても良い。上記した実施例では、Ｔｉ−Ｃｒ−Ｖ合
金として組成式Ｔｉ₂₅Ｃｒ₄₀Ｖ₃₅のものを採用している
が、これに限られるものではない。

【００４４】上記した実施例はあくまでも例示であり、
上記した実施例に記載した語句、部材の修飾語句は、一
部であっても各請求項に記載することができるものであ
る。その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施例の
み限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で
適宜変更できるものである。

【００４５】（付記）上記した記載から次の技術的思想
も把握できる。（付記項１）水素吸蔵性及び水素放出性をもつ多数の水
素吸蔵物質と、水素吸蔵物質を係合する結着剤とを含む
水素吸蔵物質成形体において、水素吸蔵物質成形体は発
泡により生成された気孔を含むことを特徴とする水素吸
蔵物質成形体。（付記項２）水素吸蔵性及び水素放出性をもつ水素吸蔵
物質と水素吸蔵物質を結着可能な結着剤とを主要成分と
する混合材料を用意する準備工程と、混合材料を成形し
て水素吸蔵物質成形体を形成する成形工程とを含む水素
吸蔵物質成形体の製造方法において、成形工程では、水
素ガスを含む泡を形成することにより、前記水素吸蔵物
質成形体の内部に多数の気孔を形成することを特徴とす
る水素吸蔵物質成形体の製造方法。水素ガスは、混合材
料から放出しても良いし、あるいは、ガス管等を挿入し
ガス管等を介して水素ガスを供給することにしても良
い。（付記項３）水素吸蔵性及び水素放出性をもつ水素吸蔵
物質と水素吸蔵物質を結着可能な結着剤とを主要成分と
する混合材料を用意する準備工程と、混合材料を成形し
て水素吸蔵物質成形体を形成する成形工程とを含む水素
吸蔵物質成形体の製造方法において、成形工程では、発
泡固化させることにより、前記水素吸蔵物質成形体の内
部に多数の気孔を形成することを特徴とする水素吸蔵物
質成形体の製造方法。（付記項４）各請求項、各付記項において、気孔と接触
している水素吸蔵物質、気孔内に配置されている水素吸
蔵物質を含むことを特徴とする水素吸蔵物質成形体の製
造方法。（付記項５）各請求項、各付記項において、水素吸蔵物
質は水素吸蔵合金であることを特徴とする水素吸蔵合金
成形体の製造方法。（付記項６）水素吸蔵性及び水素放出性をもつ水素吸蔵
合金等の水素吸蔵物質と前記水素吸蔵物質を結着可能な
結着剤とを主要成分とする混合材料を用意する準備工程
と、前記混合材料を容器内に注入成形して容器内で水素
吸蔵物質成形体を形成する成形工程とを含む水素吸蔵物
質収容容器の製造方法において、前記成形工程では、泡
を生成させて前記水素吸蔵物質成形体の内部に多数の気
孔を形成することを特徴とする水素吸蔵物質収容容器の
製造方法。

【００４６】

【発明の効果】本発明方法によれば、泡を生成させて水
素吸蔵物質成形体の内部に多数の気孔を形成する。この
ように泡を生成させるため、水素吸蔵物質成形体の内部
に多数の気孔が形成され、効率よく水素吸蔵物質成形体
を製造することができる。

【００４７】本発明方法によれば、水素吸蔵及び水素放
出の際に水素拡散通路となる通路が水素吸蔵物質成形体
の内部に良好に形成され、水素吸蔵及び水素放出を効果
的に行うことができる。更に水素吸蔵物質成形体の内部
に気孔が形成されているため、水素吸蔵物質成形体の緩
衝性が高まり、水素吸蔵物質成形体が膨張したとき、膨
張が効果的に吸収され、また、水素吸蔵物質成形体に外
力が作用したとき、水素吸蔵物質成形体の損傷が抑えら
れる。

【００４８】本発明方法によれば、混合材料が発泡性成
分を含有している場合には、成形工程では、混合材料の
発泡性成分を発泡させることにより、水素吸蔵物質成形
体の内部に多数の気孔を形成することができる。この場
合には混合材料が発泡性成分を含有しているため、発泡
剤を別途添加せずとも良い。

【００４９】本発明方法によれば、混合材料における発
泡性成分が成形の際に水素を放出するものである場合に
は、放出された水素ガスを水素吸蔵合金等の水素吸蔵物
質に速やかに吸蔵させることができ、水素吸蔵物質の初
期活性を速やかに行うことができる。従って本来的な活
性化処理の低減または省略を図ることができる。

【００５０】本発明方法によれば、成形工程では、混合
材料を容器の中空室内に注入し、容器の中空室内で水素
吸蔵物質成形体を形成する場合には、注入操作で水素吸
蔵物質成形体を形成することができるため、製造が簡便
で済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】水素吸蔵物質成形体を製造する過程を模式的に
示す模式断面図である。

【図２】混合材料を容器の内部に注入する状態を模式的
に示す構成図である。

【図３】活性化処理の回数と水素吸蔵割合との関係を示
すグラフである。

【図４】発泡倍率と水素吸蔵速度割合との関係を示すグ
ラフである。

【図５】結着剤添加量と水素吸蔵速度割合との関係を示
すグラフである。

【図６】活性化回数と水素吸蔵割合との関係を示すグラ
フである。

【符号の説明】

図中、１は混合材料、１０は粒子、１２は結着剤、２は
水素吸蔵物質成形体、３は気孔を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上木智善愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3E072 EA10 4G040 AA02 AA32 AA43 4G066 AA02B AA28D AB18D BA25 CA38 DA04 FA03 FA18 FA20 4K018 BC30 BD07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水素吸蔵性及び水素放出性をもつ水素吸蔵
物質と前記水素吸蔵物質を結着可能な結着剤とを主要成
分とする混合材料を用意する準備工程と、前記混合材料
を成形して水素吸蔵物質成形体を形成する成形工程とを
含む水素吸蔵物質成形体の製造方法において、前記成形工程では、泡を生成させて前記水素吸蔵物質成
形体の内部に多数の気孔を形成することを特徴とする水
素吸蔵物質成形体の製造方法。
【請求項２】請求項１において、前記混合材料は発泡性
成分を含有しており、前記成形工程では、前記混合材料
の発泡性成分を発泡させることにより、前記水素吸蔵物
質成形体の内部に多数の気孔を形成することを特徴とす
る水素吸蔵物質成形体の製造方法。
【請求項３】請求項１または請求項２において、前記混
合材料における発泡性成分は前記結着剤であることを特
徴とする水素吸蔵物質成形体の製造方法。
【請求項４】請求項１〜請求項３の少なくともいずれか
一項において、前記混合材料における発泡性成分は成形
の際に水素を放出することを特徴とする水素吸蔵物質成
形体の製造方法。
【請求項５】請求項１〜請求項４の少なくともいずれか
一項において、前記成形工程では、前記混合材料を容器
の中空室内に注入し、前記容器の中空室内で前記水素吸
蔵物質成形体を形成することを特徴とする水素吸蔵物質
成形体の製造方法。