JP2003147472A

JP2003147472A - マグネシウム系水素吸蔵合金

Info

Publication number: JP2003147472A
Application number: JP2001338145A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Aoki; 正和青木; Kazuhiko Ito; 一彦伊東; Shinichi Towata; 真一砥綿; Toshihiro Mori; 敏洋毛利; Katsushi Saito; 克史斉藤; Michiyo Kaneko; 美智代金子
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2001-11-02
Publication date: 2003-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】水素吸蔵量が大きく、かつ水素の吸蔵・放出
速度が速い水素吸蔵合金を提供する。【解決手段】水素吸蔵合金を、組成式Ｍｇ_1-(x+y)Ｎ
ｉ_xＲ_y（Ｒはイットリウム、ミッシュメタル、希土類金
属から選ばれる少なくとも１種以上：０＜ｘ＜０．３、
０＜ｙ＜０．１）で表され、観察された断面組織におい
てＭｇ晶の短軸径およびＭｇ₂Ｎｉ晶の短軸径がそれぞ
れ５μｍ以下となるマグネシウム系水素吸蔵合金とす
る。Ｍｇ晶およびＭｇ₂Ｎｉ晶が微細化されているた
め、結晶界面が増加し、水素の拡散速度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可逆的に水素を吸
蔵・放出することのできる水素吸蔵合金に関し、詳しく
は、水素吸蔵量の大きいマグネシウム系水素吸蔵合金に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、二酸化炭素の排出による地球の温
暖化等の環境問題や、石油資源の枯渇等のエネルギー問
題から、クリーンな代替エネルギーとして水素エネルギ
ーが注目されている。水素エネルギーの実用化にむけ
て、水素を安全に貯蔵・輸送する技術の開発が重要とな
る。なかでも、水素吸蔵合金は、爆発性のある水素を金
属水素化物という安全な固体の形で貯蔵できることか
ら、輸送可能な新しい貯蔵媒体として期待されている。

【０００３】例えば、マグネシウムは、軽量で、水素の
吸蔵量が大きいことから水素貯蔵材料の一つとして注目
されている。しかし、マグネシウムは、マグネシウム水
素化物中における水素拡散の活性化エネルギーが比較的
大きいため、水素の吸蔵・放出に高温を必要とし、水素
の吸蔵・放出速度も極めて遅く、実用には適さないとい
う問題を有している。このため、水素の吸蔵に触媒的な
役割を果たすニッケルや銅等を添加してマグネシウム合
金とする等、その特性の向上を図る試みが進められてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
でに開発されたマグネシウム合金の水素の吸蔵・放出速
度は、実用にはいまだ充分とはいえず、上述した問題の
解決には至っていない。

【０００５】本発明は、このような実状に鑑みてなされ
たものであり、マグネシウムの利点を生かし、水素吸蔵
量が大きく、かつ水素の吸蔵・放出速度が速い水素吸蔵
合金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】本発明のマグネシウム系
水素吸蔵合金は、組成式Ｍｇ_1-(x+y)Ｎｉ_xＲ_y（Ｒはイ
ットリウム、ミッシュメタル、希土類金属から選ばれる
少なくとも１種以上：０＜ｘ＜０．３、０＜ｙ＜０．
１）で表され、観察された断面組織においてＭｇ晶の短
軸径およびＭｇ₂Ｎｉ晶の短軸径がそれぞれ５μｍ以下
であることを特徴とする。

【０００７】本発明のマグネシウム系水素吸蔵合金は、
マグネシウムにニッケルおよびＲ（Ｒはイットリウム、
ミッシュメタル、希土類金属から選ばれる少なくとも１
種以上）を添加して合金化したものである。Ｎｉは主に
水素分子を解離させる触媒機能を果たし、Ｒは合金組織
の微細化や合金粉の焼結を抑制する役割を果たすと考え
られる。そして、合金組織は、Ｍｇ相、Ｍｇ₂Ｎｉ相、
Ｍｇ−Ｒ相、Ｒ−Ｎｉ相等の種々の相から構成され、後
に写真を示すが、その断面組織におけるＭｇ晶およびＭ
ｇ₂Ｎｉ晶の短軸径がそれぞれ５μｍ以下と小さいもの
である。つまり、晶出したＭｇ晶やＭｇ₂Ｎｉ晶が、微
粒子状や薄片状に微細化された合金組織となっている。
これらＭｇ晶およびＭｇ₂Ｎｉ晶は、水素との反応速度
が遅いと考えられる。また、合金内に拡散した水素は各
相の界面に沿って移動すると考えられる。したがって、
上記Ｍｇ晶等を微細化することによって、界面を増加さ
せ、水素の拡散速度を向上させることができ、水素をＭ
ｇ晶等に侵入し易くすることができる。また、上記Ｍｇ
晶等が微細化しているため、水素の吸蔵・放出反応に寄
与する表面積が大きくなり、Ｍｇ₂Ｎｉ、Ｒ−Ｎｉ等に
よる水素解離作用も効果的に作用し、水素の吸蔵・放出
反応が促進されると考えられる。このように、本発明の
マグネシウム系水素吸蔵合金は、マグネシウムが有する
優れた特性を生かしつつ、水素吸蔵・放出速度の大きい
合金となる。

【０００８】また、通常、水素吸蔵合金を使用する前に
は、水素を吸蔵し易い温度で高圧水素下で保持する等の
いわゆる活性化処理が行われる。そして、この活性化処
理の条件や回数等は、水素吸蔵合金により異なるもので
ある。例えば、マグネシウムの場合では、温度３５０〜
４００℃、水素圧力５ＭＰａ程度の条件下で保持し、そ
の後真空脱気するという操作を、通常１０回程度繰り返
して活性化処理される。後の実施例で明らかになったこ
とであるが、本発明のマグネシウム系水素吸蔵合金は、
この活性化処理を容易に行うことができる合金となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明のマグネシウム系水
素吸蔵合金について詳細に説明する。なお、説明する実
施形態は一実施形態にすぎず、本発明のマグネシウム系
水素吸蔵合金が下記の実施形態に限定されるものではな
い。下記実施形態を始めとして、当業者が行い得る変
更、改良等を施した種々の形態にて実施することができ
る。

【００１０】本発明のマグネシウム系水素吸蔵合金は、
組成式Ｍｇ_1-(x+y)Ｎｉ_xＲ_y（０＜ｘ＜０．３、０＜ｙ
＜０．１）で表されるものである。上述したように、Ｎ
ｉは主に水素分子を解離させる触媒機能を果たすもので
あり、合金中のＮｉの含有割合、つまり組成式における
ｘの値の範囲は０＜ｘ＜０．３とする。Ｎｉの含有割合
が０．３以上の場合には、上記触媒作用は大きくなる
が、その分だけ主構成元素であるＭｇの割合が低下する
ため、合金の水素吸蔵量が減少するからである。水素吸
蔵量を考慮した場合には、Ｎｉの含有割合を０．１以
下、すなわち、ｘの値の範囲をｘ≦０．１とすることが
望ましい。なお、Ｎｉの触媒機能を効果的に発揮させる
観点からは、Ｎｉの含有割合を０．０２以上、すなわ
ち、ｘの値の範囲を０．０２≦ｘとすることが望まし
い。また、上述したように、Ｒ（イットリウム、ミッシ
ュメタル、希土類金属から選ばれる少なくとも１種以
上）は合金組織の微細化や合金粉の焼結を抑制する役割
を果たすものであり、合金中のＲの含有割合、つまり組
成式におけるｙの値の範囲は０＜ｙ＜０．１とする。Ｒ
はその重量が大きいため、Ｒの含有割合が０．１以上の
場合には、合金の単位重量当たりの水素吸蔵量が減少す
るからである。単位重量当たりの水素吸蔵量を考慮した
場合には、Ｒの含有割合を０．０５以下、すなわち、ｙ
の値の範囲をｙ≦０．０５とすることが望ましい。な
お、Ｒの添加効果を充分に発揮させるという観点から
は、Ｒの含有割合を０．０１以上、すなわち、ｙの値の
範囲を０．０１≦ｙとすることが望ましい。

【００１１】また、本発明のマグネシウム系水素吸蔵合
金は、その断面組織においてＭｇ晶およびＭｇ₂Ｎｉ晶
の短軸径がそれぞれ５μｍ以下である。ここで、短軸径
とは、上記各結晶をそれに接する２本の平行線で挟んだ
場合の最短長さを意味する。後に写真で示すように、合
金の断面組織において、例えば、結晶の断面形状が円形
に近い場合には、短軸形は円の直径に近くなる。また、
例えば、結晶の断面形状が針状の場合には、短軸形はそ
の幅を示すものとなる。つまり、合金の断面組織におい
てＭｇ晶およびＭｇ₂Ｎｉ晶の短軸径が５μｍを超える
と、結晶が大きくなるため、各結晶界面が減少して水素
の拡散速度が遅くなり、水素の吸蔵・放出速度を向上さ
せることが困難となるのである。より水素の吸蔵・放出
速度の向上を図るためには、１μｍ以下とすることが望
ましい。なお、合金の断面組織の観察は、通常行われて
いる方法に従えばよく、例えば、光学顕微鏡、走査型電
子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察すればよい。本明細書で
は、ＳＥＭ観察による反射電子像で合金の断面組織を特
定している。

【００１２】本発明のマグネシウム系水素吸蔵合金の製
造方法は、特に限定されるものではなく、通常の合金の
製造方法、すわわち、原料となる各金属を目的の組成と
なるように混合、溶解した後、凝固させるというプロセ
スに従えばよい。合金組織は、例えば、凝固時の冷却速
度や、凝固後の熱処理等によりコントロールすることが
できる。また、合金の組成が共晶組成に近い場合は、Ｍ
ｇおよびＭｇ₂Ｎｉの初晶の晶出をある程度抑制するこ
とができる。特に、Ｍｇ晶およびＭｇ₂Ｎｉ晶を微細化
するという観点から、凝固時の冷却速度を大きくする、
つまり急冷することが望ましい。より具体的には、凝固
時の冷却速度を１０²〜１０⁵Ｋ／ｓとすることが望まし
い。このような製造方法として、鋳造法において急冷す
る方法の他、例えば、ロール急冷法、ガスアトマイズ法
等の急冷凝固法が挙げられる。

【００１３】

【実施例】上記実施形態に基づいて、本発明のマグネシ
ウム系水素吸蔵合金を種々製造した。そして、各水素吸
蔵合金について水素を吸蔵・放出させ、その吸蔵量と放
出量とを測定した。以下、製造したマグネシウム系水素
吸蔵合金および水素吸蔵量および放出量の評価について
説明する。

【００１４】（１）第１シリーズのマグネシウム系水素
吸蔵合金（ａ）水素吸蔵合金の製造組成式Ｍｇ_0.925Ｎｉ_0.025Ｎｄ_0.05で表される合金（以
下＃１１の合金と示す）と組成式Ｍｇ_0.85Ｎｉ_0.1Ｎｄ
_0.05で表される合金（以下＃１２の合金と示す）との２
種類の水素吸蔵合金を鋳造により製造した。まず、Ｍ
ｇ、Ｎｉ、Ｎｄを上記それぞれの合金組成となるように
混合し、加熱炉にて溶解した後、厚さ２ｍｍの銅金型に
流し込み急冷することにより板状のインゴットに鋳造し
た。なお、急冷は冷却速度を約１０²Ｋ／ｓとして行っ
た。得られた板状の＃１１、＃１２の各合金について粉
末法によるＸ線回折分析を行い、そのＸ線回折スペクト
ルから、＃１１、＃１２の両合金には、Ｍｇ相、Ｍｇ₂
Ｎｉ相、Ｍｇ₁₂Ｎｄ相、Ｍｇ₄ ₁Ｎｄ₅相、ＮｄＮｉ₅相が
生成していることが確認された。また、＃１１の合金の
断面組織のＳＥＭ観察による反射電子像の一例を図１に
示す。図１中、黒色で表されている結晶がＭｇ晶であ
る。図１より、＃１１の合金における断面組織には、短
軸径が１〜２μｍのＭｇ晶が観察され、Ｍｇ晶が微細化
されていることが確認できる。なお、本反射電子像では
Ｍｇ₂Ｎｉ晶とＭｇ₁₂Ｎｄ晶との区別は困難であったた
めＭｇ₂Ｎｉ晶については明らかではないが、おそらく
Ｍｇ晶と同程度の大きさであると思われる。また同様
に、＃１２の合金の断面組織の反射電子像の一例を図２
に示す。図２中、黒色で表されている結晶がＭｇ晶であ
る。図２より、＃１２の合金における断面組織には、短
軸径が０．０３〜０．５μｍのＭｇ晶が観察され、Ｍｇ
晶が極めて微細化されていることが確認できる。なお、
Ｍｇ₂Ｎｉ晶については上記＃１１の合金と同様に、Ｍ
ｇ晶と同程度の大きさであると思われる。すなわち、＃
１１および＃１２の合金は、本発明のマグネシウム系水
素吸蔵合金であることが確認できた。

【００１５】（ｂ）水素吸蔵量および放出量の測定＃１１および＃１２の両合金を活性化処理した後、水素
加圧チャンバーに入れ、温度３００℃、約１．３ＭＰａ
の水素加圧下でそれぞれ水素を吸蔵させた。活性化処理
は、３００℃、水素圧５ＭＰａ下で水素を吸蔵させた
後、真空脱気するという処理を２回繰り返すことにより
行った。また、吸蔵した水素量は、圧力−組成等温線
（ＰＣＴ線）を求めるジーベルツ法により測定した（Ｊ
ＩＳＨ７２０１−１９９１）。図３に、＃１１および
＃１２の各合金の水素吸蔵量の経時変化を示す。なお、
参考例として、同様の条件下でのマグネシウムの水素吸
蔵量の経時変化を図３に併せて示す。図３から明らかな
ように、水素の充填開始から６００秒（１０分）経過後
の水素吸蔵量は、＃１１の合金では５．２ｗｔ％、＃１
２の合金では５．４ｗｔ％となり、２．５ｗｔ％である
Ｍｇの２倍以上となった。そして、＃１１、＃１２の合
金は、ともにその水素吸蔵量が５ｗｔ％程度となるまで
に、水素の充填開始から約１００秒しか要しておらず、
水素吸蔵速度が極めて速いことがわかる。

【００１６】次に、温度を室温とした以外は、上記と同
様の条件で、＃１１、＃１２の各合金に水素を吸蔵させ
た。その場合における＃１１、＃１２の各合金の水素吸
蔵量の経時変化を図４に示す。なお、参考例として、同
様の条件下でのマグネシウムの水素吸蔵量の経時変化を
図４に併せて示す。図４から明らかなように、室温下で
のＭｇの水素吸蔵量は０．１ｗｔ以下となり、時間が経
過しても変わらないのに対し、＃１１、＃１２の各合金
の水素吸蔵量は、時間の経過とともに増加し、マグネシ
ウムの値を大幅に上回るものとなった。特に、＃１２の
合金の水素吸蔵量は、水素の充填開始から約３時間経過
後に約２．８ｗｔ％と大きくなった。

【００１７】また、上記各＃１１、＃１２の合金および
Ｍｇに最大量の水素を吸蔵させた後、３００℃の温度下
で水素の放出量を測定した。図５に、＃１１、＃１２の
合金およびマグネシウムの水素放出量の経時変化を示
す。図５から明らかなように、水素の充填開始から１２
００秒（２０分）経過後の水素放出量は、Ｍｇが０．５
ｗｔ％に過ぎなかったのに対し、＃１１の合金では５．
２ｗｔ％、＃１２の合金では４．７ｗｔ％と大きくなっ
た。そして、＃１１、＃１２の合金は、ともに水素放出
速度が速いことがわかる。

【００１８】以上より、本発明のマグネシウム系水素吸
蔵合金は、水素吸蔵量が大きく、水素吸蔵・放出速度が
速い合金であることが確認できた。また、室温という低
い温度であっても水素吸蔵量の大きな合金であることが
確認できた。なお、＃１１、＃１２の両合金は、マグネ
シウムと比較して、その活性化のための温度が低く、回
数も２回程度で充分であった。つまり、本発明のマグネ
シウム系水素吸蔵合金は、活性化処理を容易に行うこと
のできる水素吸蔵合金であることが確認できた。

【００１９】（２）第２シリーズのマグネシウム系水素
吸蔵合金（ａ）水素吸蔵合金の製造組成式Ｍｇ_0.67Ｎｉ_0.23Ｎｄ_0.1で表される合金（以下
＃２１の合金と示す）と組成式Ｍｇ_0.96Ｎｉ_0.02Ｎｄ
_0.02で表される合金（以下＃２２の合金と示す）との２
種類の水素吸蔵合金を、上記第１シリーズの合金と同様
の方法で製造した。得られた板状の＃２１、＃２２の各
合金について粉末法によるＸ線回折分析を行い、そのＸ
線回折スペクトルから、＃２１の合金には、Ｍｇ相、Ｍ
ｇ₂Ｎｉ相、Ｍｇ₁₂Ｎｄ相、Ｍｇ₄₁Ｎｄ₅相が、また、＃
２２の合金には、Ｍｇ相、Ｍｇ₂Ｎｉ相、Ｍｇ₁₂Ｎｄ相
がそれぞれ生成していることが確認された。さらに、＃
２１の合金における断面組織のＳＥＭ観察による反射電
子像では、短軸径が０．０５〜０．５μｍのＭｇ晶、お
よび短軸径が０．０５〜３０μｍのＭｇ₂Ｎｉ晶が観察
された。同様に、＃２２の合金における断面組織のＳＥ
Ｍ観察による反射電子像では、短軸径が０．０５〜３０
μｍのＭｇ晶、および短軸径が０．０５μｍ〜０．２μ
ｍのＭｇ₂Ｎｉ晶が観察された。つまり、＃２１、＃２
２の合金は、その断面組織におけるＭｇ晶やＭｇ₂Ｎｉ
晶が充分に微細化されていないことがわかる。

【００２０】（ｂ）水素吸蔵量および放出量の測定＃２１および＃２２の両合金を活性化処理した後、水素
加圧チャンバーに入れ、温度３００℃、約１．３ＭＰａ
の水素加圧下でそれぞれ水素を吸蔵させた。活性化処理
は、＃２１の合金では、３００℃、水素圧５ＭＰａ下で
水素を吸蔵させた後、真空脱気するという処理を２度繰
り返すことにより、また、＃２２の合金では、３００
℃、水素圧５ＭＰａ下で水素を吸蔵させた後、真空脱気
するという処理を７回繰り返すことにより行った。な
お、吸蔵した水素量は、第１シリーズの合金における測
定方法と同様の方法で測定した。その結果、水素の充填
開始から６００秒（１０分）経過後の水素吸蔵量は、＃
２１の合金では３．６ｗｔ％、＃２２の合金では４．５
ｗｔ％となった。また、上記各＃２１、＃２２の合金に
最大量の水素を吸蔵させた後、３００℃の温度下で水素
の放出量を測定した。その結果、水素の充填開始から１
２００秒（２０分）経過後の水素放出量は、＃２１の合
金では３．５ｗｔ％、＃２２の合金では５．１ｗｔ％と
なった。

【００２１】以上より、本第２シリーズの水素吸蔵合金
は、本発明のマグネシウム系水素吸蔵合金である第１シ
リーズの水素吸蔵合金と比較して、水素吸蔵量が小さ
く、また水素吸蔵・放出速度もそれほど向上していない
ことがわかる。

【００２２】（３）第３シリーズのマグネシウム系水素
吸蔵合金（ａ）水素吸蔵合金の製造組成式Ｍｇ_0.85Ｎｉ_0.1Ｌａ_0.05で表される合金（以下
＃３１の合金と示す）と組成式Ｍｇ_0.925Ｎｉ_0.025Ｙ
_0.05で表される合金（以下＃３２の合金と示す）との２
種類の水素吸蔵合金を単ロール急冷法により製造した。
まず、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｌａ、Ｙを上記それぞれの合金組成
となるように混合し、その混合物を一端がノズル状に加
工された石英ガラス管に入れ、単ロール液体急冷装置に
取り付けた。真空脱気した後、アルゴン雰囲気にて上記
混合物を溶解し、３０００ｒｐｍの回転速度で回転する
単ロールにノズルから吹き付けることにより、フレーク
状の合金を製造した。なお、冷却速度は約１０⁵Ｋ／ｓ
とした。得られた＃３１、＃３２の各合金について粉末
法によるＸ線回折分析を行い、そのＸ線回折スペクトル
から、＃３１の合金には、Ｍｇ相、Ｍｇ₂Ｎｉ相、Ｍｇ
₁₂Ｌａ相、Ｍｇ₁₇Ｌａ₂相、ＬａＮｉ₅相が、また、＃２
２の合金には、Ｍｇ相、Ｍｇ₂Ｎｉ相、Ｍｇ₂₄Ｙ ₅相がそ
れぞれ生成していることが確認された。さらに、＃３１
の合金における断面組織のＳＥＭ観察による反射電子像
では、短軸径が５０ｎｍ以下のＭｇ晶、および短軸径が
２００ｎｍ以下のＭｇ₂Ｎｉ晶が観察され、両者ともに
微細化されていることが確認できる。同様に、＃３２の
合金における断面組織のＳＥＭ観察による反射電子像で
は、短軸径が１μｍ以下のＭｇ晶、および短軸径が２０
０ｎｍ以下のＭｇ₂Ｎｉ晶が観察され、両者ともに微細
化されていることが確認できる。すなわち、＃３１およ
び＃３２の合金は、本発明のマグネシウム系水素吸蔵合
金であることが確認できた。

【００２３】（ｂ）水素吸蔵量および放出量の測定＃３１および＃３２の各合金に、上記第１シリーズの合
金について行ったのと同様にして、温度３００℃、約
１．３ＭＰａの水素加圧下で水素を吸蔵させた。その結
果、水素の充填開始から６００秒（１０分）経過後の水
素吸蔵量は、＃３１の合金では５．４ｗｔ％、＃３２の
合金では５．４ｗｔ％となり、２．５ｗｔ％であるＭｇ
の２倍以上の吸蔵量となった。次に、温度を室温とし
て、同様に水素を吸蔵させた。その結果、＃３１、＃３
２の各合金の水素吸蔵量は、時間の経過とともに増加
し、水素の充填開始から約３時間経過した後では、＃３
１の合金が約２．８ｗｔ％、＃３２の合金は約１．０ｗ
ｔ％となった。この値は、上記マグネシウムの値を大幅
に上回るものである。

【００２４】また、上記各＃３１、＃３２の合金に最大
量の水素を吸蔵させた後、３００℃の温度下で水素の放
出量を測定した。その結果、水素の充填開始から１２０
０秒（２０分）経過後の水素放出量は、上記Ｍｇが０．
５ｗｔ％に過ぎなかったのに対し、＃３１の合金では
４．７ｗｔ％、＃３２の合金では５．５ｗｔ％と大きく
なった。

【００２５】以上より、本発明のマグネシウム系水素吸
蔵合金は、水素吸蔵量が大きく、水素吸蔵・放出速度が
速い合金であることが確認できた。また、室温という低
い温度であっても水素吸蔵量の大きな合金であることが
確認できた。なお、＃３１、＃３２の両合金も、上記第
１シリーズの合金と同様の活性化処理で充分であった。
よって、本発明のマグネシウム系水素吸蔵合金は、活性
化処理を容易に行うことのできる水素吸蔵合金であるこ
とが確認できた。

【００２６】（４）第４シリーズのマグネシウム系水素
吸蔵合金（ａ）水素吸蔵合金の製造組成式Ｍｇ_0.85Ｎｉ_0.1Ｙ_0.025Ｎｄ_0.025で表される水
素吸蔵合金（以下＃４１の合金と示す）をガスアトマイ
ズ法により製造した。まず、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｙ、Ｎｄを上
記合金組成となるように混合し、その混合物をガスアト
マイズ用坩堝に入れ高周波溶解した。その後、溶湯出口
部に取り付けられたノズルから高圧アルゴンガスを噴射
することにより、粉末状の合金を製造した。なお、冷却
速度は約１０²Ｋ／ｓとした。＃４１の合金における断
面組織のＳＥＭ観察による反射電子像では、Ｍｇ晶、Ｍ
ｇ₂Ｎｉ晶ともに微細化されていることが確認でき、＃
４１の合金は、本発明のマグネシウム系水素吸蔵合金で
あることが確認できた。

【００２７】（ｂ）水素吸蔵量および放出量の測定＃４１の合金に、上記第１シリーズの合金について行っ
たのと同様にして、室温、約１．３ＭＰａの水素加圧下
で水素を吸蔵させた。その結果、水素の充填開始から３
時間経過後の水素吸蔵量は、３．０ｗｔ％となり、上記
マグネシウムの値を大幅に上回るものであった。これよ
り、本発明のマグネシウム系水素吸蔵合金は、室温とい
う低い温度であっても水素の吸蔵量の大きな合金である
ことが確認できた。なお、＃４１の合金も、上記第１シ
リーズの合金と同様の活性化処理で充分であった。よっ
て、本発明のマグネシウム系水素吸蔵合金は、活性化処
理を容易に行うことのできる水素吸蔵合金であることが
確認できた。

【００２８】

【発明の効果】本発明のマグネシウム系水素吸蔵合金
は、マグネシウムとニッケルとＲ（Ｒはイットリウム、
ミッシュメタル、希土類金属から選ばれる少なくとも１
種以上）とを所定の組成で合金化し、その合金組織にお
けるＭｇ晶およびＭｇ₂Ｎｉ晶が微細化されたものであ
る。Ｍｇ晶およびＭｇ₂Ｎｉ晶が微細化されているた
め、結晶界面が増加し、水素の拡散速度が向上する。ま
た、水素の吸蔵・放出反応に寄与する表面積も大きくな
り、水素の吸蔵・放出反応が促進される。したがって、
本発明のマグネシウム系水素吸蔵合金は、水素吸蔵量が
大きく、水素吸蔵・放出速度の速い合金となる。さら
に、活性化処理を容易に行うことができる合金となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】＃１１の合金の断面組織のＳＥＭ観察による
反射電子像の一例を示す。

【図２】＃１２の合金の断面組織のＳＥＭ観察による
反射電子像の一例を示す。

【図３】＃１１、＃１２の各合金およびマグネシウム
の水素吸蔵量の経時変化を示す（３００℃、水素圧１．
３ＭＰａ）。

【図４】＃１１、＃１２の各合金およびマグネシウム
の水素吸蔵量の経時変化を示す（室温、水素圧１．３Ｍ
Ｐａ）。

【図５】＃１１、＃１２の合金およびマグネシウムの
水素放出量の経時変化を示す（３００℃）。

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【手続補正書】

【提出日】平成１３年１１月６日（２００１．１１．
６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【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】

フロントページの続き (72)発明者伊東一彦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 (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 (72)発明者毛利敏洋愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者斉藤克史愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者金子美智代愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】組成式Ｍｇ_1-(x+y)Ｎｉ_xＲ_y（Ｒはイッ
トリウム、ミッシュメタル、希土類金属から選ばれる少
なくとも１種以上：０＜ｘ＜０．３、０＜ｙ＜０．１）
で表され、観察された断面組織においてＭｇ晶の短軸径
およびＭｇ₂Ｎｉ晶の短軸径がそれぞれ５μｍ以下であ
るマグネシウム系水素吸蔵合金。
【請求項２】前記組成式におけるＲは、ネオジム、イ
ットリウム、ランタンから選ばれる少なくとも１種以上
である請求項１に記載のマグネシウム系水素吸蔵合金。