JP2003277037A

JP2003277037A - 水素貯蔵用多孔質活性炭およびその製造方法

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Publication number: JP2003277037A
Application number: JP2002081238A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Kawai; 泰明河合; Yoshitsugu Kojima; 由継小島
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2003-10-02

Abstract

(57)【要約】【課題】常温における水素吸蔵量が大きく、かつ常温
において可逆的に水素を吸蔵・放出することができる水
素貯蔵材料を提供する。また、その水素貯蔵材料を簡便
に製造する方法を提供する。【解決手段】水素貯蔵材料を、炭素と水素との化学結
合により水素を吸蔵することができる水素貯蔵用多孔質
活性炭とする。すなわち、本来の物理吸着に加えて化学
吸着により水素を吸蔵することのできる水素貯蔵用多孔
質活性炭を水素貯蔵材料とする。また、その水素貯蔵用
多孔質活性炭の製造方法を、多孔質活性炭原料を準備す
る原料準備工程と、前記多孔質活性炭原料を水素雰囲気
にて機械的粉砕処理する機械的粉砕処理工程とを含んで
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水素貯蔵材料に関
し、詳しくは、水素貯蔵用多孔質活性炭およびその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】水素エネルギーは、例えば、電気自動車
用電源等に利用される燃料電池を始めとして、様々な用
途への利用が期待されている。水素エネルギーを実用化
するためには、水素を安全に貯蔵・輸送する技術が重要
となる。水素を貯蔵する技術として、例えば、水素を高
圧で圧縮したり、また低温で液化してボンベ等の容器に
充填する方法や、水素を吸蔵・放出可能な材料を容器に
充填しておき、その材料に水素を吸蔵させて貯蔵する方
法がある。ここで、水素を吸蔵・放出可能な材料として
は、例えば、所定の条件下で気体の水素を水素化物とい
う固体の形で吸蔵する水素吸蔵合金が知られている。ま
た、最近では、水素を吸着して吸蔵する炭素材料が注目
されている。水素を吸蔵できる炭素材料の一例として、
例えば、特開２００１−３０２２２４号公報には、グラ
ファイトを微粒化しナノ構造とすることで、グラファイ
トの結晶層間に水素を吸蔵させた水素貯蔵体が示されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、グラフ
ァイトを微粒化しナノ構造化するためには、上記公報に
記載されているように長時間の機械的粉砕処理が必要と
なる。また、グラファイトそのものには、水素吸蔵能が
ほとんどない。そのため、上記ナノ構造化したものであ
っても、その水素貯蔵量は充分とはいえない。さらに、
グラファイトの結晶層間に吸蔵された水素を放出させる
ためには、加熱や電極反応等を行う必要がある。すなわ
ち、常温では可逆的に水素を吸蔵・放出させることは困
難である。

【０００４】本発明は、上記実状を鑑みてなされたもの
であり、常温における水素吸蔵量が大きく、かつ常温に
おいて可逆的に水素を吸蔵・放出することができる水素
貯蔵材料を提供することを課題とする。また、その水素
貯蔵材料を簡便に製造する方法を提供することを課題と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の水素貯蔵用多孔
質活性炭は、炭素と水素との化学結合により水素を吸蔵
することができることを特徴とする。すなわち、本発明
の多孔質活性炭は、水素を化学吸着により吸蔵し得るも
のである。

【０００６】比表面積が大きく、水素吸蔵能を有する活
性炭は、炭素原子が平面的に連なった層、いわゆるグラ
フェンが１枚単独で、あるいは極めて少ない数で積層し
て、それぞればらばらに存在した構造を有する。そし
て、各グラフェン間に存在する空間に水素分子が入り込
むことで、水素が活性炭に吸蔵される。換言すれば、各
々のグラフェンの表面に水素が物理的に吸着すること
で、水素が活性炭に吸蔵される。本発明の多孔質活性炭
は、上記物理吸着に加え、水素を化学的に吸着すること
ができるものである。本発明の多孔質活性炭における水
素吸蔵のメカニズムは明らかではないが、グラフェンを
構成する炭素原子と、水素原子とが、共有結合に近い結
合により結びつくことで、水素が吸着されると考えられ
る。例えば、不規則に存在するグラフェンにひびや割れ
等の何らかの欠陥が生じると、その欠陥部位に水素が結
びつき易くなると考えられる。そして、その欠陥部位が
多いほど水素との反応性は高くなり、炭素−水素の化学
結合により多くの水素が吸着されると考えられる。

【０００７】このように、本発明の多孔質活性炭は、物
理吸着に加え化学吸着により水素を吸蔵することができ
るため、水素吸蔵量の大きな水素貯蔵材料となる。ま
た、後の実施例で詳しく説明するが、常温においても可
逆的に水素を吸蔵・放出することのできる水素貯蔵材料
となる。

【０００８】本発明の水素貯蔵用多孔質活性炭は、以下
に示す本発明の製造方法により簡便に製造することがで
きる。すなわち、本発明の水素貯蔵用多孔質活性炭の製
造方法は、多孔質活性炭原料を準備する原料準備工程
と、前記多孔質活性炭原料を水素雰囲気にて機械的粉砕
処理する機械的粉砕処理工程とを含んで構成される。

【０００９】比表面積の大きな活性炭は、上述したよう
に、グラフェンが不規則に存在する構造を有し、水素吸
蔵能を有する。このような活性炭に機械的粉砕処理を施
すと、グラフェンは破壊され微細化するとともに、グラ
フェンにひびや欠けが生じる。つまり、水素が結合し易
いグラフェンの端面が多く現れるため、水素との反応性
が高まると考えられる。したがって、多孔質活性炭原料
を水素雰囲気にて機械的粉砕処理することで、炭素−水
素の化学結合が生成し、より水素吸蔵量の大きな多孔質
活性炭となる。また、多孔質活性炭原料の結晶構造で
は、グラフェンが不規則に存在し、グラフェン間の空間
も多い。このため、機械的粉砕処理によりグラフェンを
破壊することは容易であり、短時間の処理で水素吸蔵量
の大きな材料を得ることができる。

【００１０】また、本発明の水素貯蔵装置は、容器と、
該容器に収容された水素貯蔵材料とを含む水素貯蔵装置
であって、前記水素貯蔵材料は、炭素と水素との化学結
合により水素を吸蔵することができる多孔質活性炭を含
むことを特徴とする。すなわち、上記本発明の水素貯蔵
用多孔質活性炭を用いた水素貯蔵装置である。本発明の
水素貯蔵用多孔質活性炭を容器に収容することで、常温
で使用でき、水素貯蔵量の大きな装置となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の水素貯蔵用多孔質
活性炭、その製造方法およびそれを用いた水素貯蔵装置
を詳細に説明する。なお、説明する実施形態は一実施形
態にすぎず、本発明の水素貯蔵用多孔質活性炭、その製
造方法およびそれを用いた水素貯蔵装置は、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。

【００１２】〈水素貯蔵用多孔質活性炭〉本発明の水素
貯蔵用多孔質活性炭は、炭素と水素との化学結合により
水素を吸蔵することができるものである。炭素と水素と
の化学結合により水素を吸蔵可能かどうかは、例えば、
多孔質活性炭を電子顕微鏡により観察して確認すること
ができる。上述したように、水素はグラフェンの欠陥構
造に化学吸着して安定すると考えられる。そのため、電
子顕微鏡によりグラフェンに欠陥が生じていることが観
察された場合、その多孔質活性炭は水素を化学吸着する
ことができると判断できる。また、多孔質活性炭原料を
水素雰囲気にて機械的粉砕処理して製造した多孔質活性
炭の場合には、処理後の多孔質活性炭を空気に触れない
ようにして熱重量分析（ＴＧ）、示差熱分析（ＤＴ
Ａ）、脱離質量分析（ＴＤＳ）等を行い、その昇温脱離
特性を調べることにより確認することができる。

【００１３】本発明の水素貯蔵用多孔質活性炭は、その
比表面積が特に限定されるものではない。より水素吸蔵
量を大きくするという観点から、比表面積を１０００ｍ
²／ｇ以上２５００ｍ²／ｇ以下とすることが望ましい。
なお、比表面積を２０００ｍ²／ｇ以上とするとより好
適である。本明細書では、比表面積としてＢＥＴ式吸着
法により測定した値を採用する。具体的には、測定する
多孔質活性炭をサンプル管に入れ、Ｎ₂とＨｅとの混合
ガスを流してＮ₂を吸着させる。そして、多孔質活性炭
のＮ₂吸着量を熱伝導度セルにより検出し、ＢＥＴ理論
で仮定するような吸着等温線から多孔質活性炭の比表面
積を算出する方法である。

【００１４】また、本発明の水素貯蔵用多孔質活性炭
は、その製造方法が特に限定されるものではない。例え
ば、多孔質活性炭原料を水素雰囲気にて機械的粉砕処理
することにより製造された態様を採用することができ
る。後の本発明の製造方法において詳しく説明するが、
多孔質活性炭原料を水素雰囲気にて機械的粉砕処理する
ことで、グラフェンにひびや割れ等の欠陥が生じ、その
欠陥部位であるグラフェンの端部に水素原子が結合し
て、炭素−水素の化学結合が生成する。

【００１５】〈水素貯蔵装置〉本発明の水素貯蔵装置
は、容器と、該容器に収容された水素貯蔵材料とを含む
水素貯蔵装置であって、前記水素貯蔵材料は、炭素と水
素との化学結合により水素を吸蔵することができる多孔
質活性炭を含むものである。

【００１６】容器は、高圧等の条件で使用できるもので
あれば、特に限定されるものではない。通常用いられる
耐圧容器、ボンベ等種々の容器を使用すればよい。そし
て、容器に上記水素貯蔵材料を充填し、圧力等を所定の
条件に調整することにより水素を吸蔵・放出させればよ
い。

【００１７】〈水素貯蔵用多孔質活性炭の製造方法〉本
発明の水素貯蔵用多孔質活性炭の製造方法は、原料準備
工程と機械的粉砕処理工程とを含む。以下、順に説明す
る。

【００１８】（１）原料準備工程本工程は、多孔質活性炭原料を準備する工程である。使
用する多孔質活性炭原料は特に限定されるものではな
い。比表面積が大きい市販の活性炭の他、例えば、炭素
質物質とアルカリ金属水酸化物とを重量比で１：１〜１
０の割合で混合した原料混合物を、所定の温度で加熱し
て製造したものを用いることができる。ここで、炭素質
物質には、植物の炭化物、石炭コークス、石油コークス
等を用いることができる。賦活剤としてのアルカリ金属
水酸化物には、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水
酸化リチウム等を用いることができる。また、加熱する
温度は、６００〜８００℃程度とすればよい。得られた
多孔質活性炭原料は、水洗してアルカリ分を除去して用
いることが望ましい。多孔質活性炭原料は、その比表面
積が特に限定されるものではないが、水素吸蔵量のより
大きな多孔質活性炭を製造するという観点から、比表面
積が１０００ｍ²／ｇ以上のものを使用することが望ま
しい。

【００１９】多孔質活性炭原料は、各種ガスや水分を吸
着する能力が高い。したがって、後の機械的粉砕処理を
行う前に、予め吸着されたガスや水分を除去しておくこ
とが望ましい。このような観点から、本工程は、多孔質
活性炭原料を真空あるいは不活性ガス雰囲気にて２００
℃以上の温度で加熱処理する加熱処理工程を含む態様と
することが望ましい。多孔質活性炭原料を上記条件にて
加熱処理を行うことにより、多孔質活性炭原料に吸着さ
れたガスや水分を除去することができる。

【００２０】（２）機械的粉砕処理工程本工程は、準備された多孔質活性炭原料を水素雰囲気に
て機械的粉砕処理する工程である。上記多孔質活性炭原
料を機械的粉砕処理を行う処理装置に収容し、水素雰囲
気にて機械的粉砕処理を行う。機械的粉砕処理は、水素
の圧力を０．１ＭＰａ以上とした水素雰囲気で行うこと
が望ましい。特に、多孔質活性炭原料と水素との反応性
をより高めるという観点から、０．３ＭＰａ以上とする
と好適である。なお、機械的粉砕処理の際には、多孔質
活性炭原料を収容した容器内部の温度が高温になること
を考慮し、容器から水素を漏れ難くするという理由か
ら、水素の圧力を約１ＭＰａ以下とすることが望まし
い。また、機械的粉砕処理を行う前に、反応場を所定の
水素圧の水素雰囲気としておくことが望ましい。予め、
水素雰囲気としておくことで、多孔質活性炭原料のグラ
フェン間に存在する空間に水素分子が入り込み、水素が
グラフェン間に物理吸着される。グラフェン間に水素が
存在することで、後の機械的粉砕処理によるグラフェン
の凝集が抑制され、比表面積の減少が抑制される。使用
する水素の純度は、特に限定されるものではないが、多
孔質活性炭原料と水素との反応性をより高めるという観
点から９９．９９９％以上とすることが望ましい。

【００２１】機械的粉砕処理は、その方法が特に限定さ
れるものではない。既に公知となっっている遊星ボール
ミル、振動ボールミル、ジェットミル、ハンマーミル等
を使用して行えばよい。また、処理の条件は、使用する
装置や、処理する多孔質活性炭原料の量等を考慮して、
適宜決定すればよい。粉砕エネルギーとしては、重力加
速度の２〜５倍（２〜５Ｇ）程度が望ましい。例えば、
２ｇの多孔質活性炭原料を遊星ボールミルで機械的粉砕
処理を行う場合には、１〜５時間程度処理を行えばよ
い。なお、粉砕用ボールの量は処理容器の体積の１／４
〜１／２程度とすることが望ましい。

【００２２】上記機械的粉砕処理に使用する装置は、そ
の材質が特に限定されるものではないが、例えば、クロ
ム鋼やステンレス鋼等の鋼製の装置を使用することが望
ましい。具体的には、多孔質活性炭原料を収容する容器
や、粉砕用ボール等を鋼製のものとすることが望まし
い。機械的粉砕処理を行うと、多孔質活性炭原料を収容
した容器内部の温度は上昇する。例えば、鋼製の容器や
鋼製の粉砕用ボール等を使用すると、それらに含まれる
鉄と多孔質活性炭原料の炭素とにより、ＦｅＣ、Ｆｅ₂
Ｃ等の炭化物が生成すると考えられる。この炭化物の作
用は明らかではないが、上述したグラフェンと水素との
反応を促進させ、製造される多孔質活性炭の水素吸蔵量
を増加させる役割を果たすと考えられる。

【００２３】また、多孔質活性炭原料を収容する容器や
粉砕用ボール等は、機械的粉砕処理を行う前に、予め真
空あるいは不活性ガス雰囲気にて加熱処理しておくこと
が望ましい。加熱処理を施すことで、容器等に吸着され
た各種ガスや水分を除去することができる。さらに、機
械的粉砕処理を行っている間は、処理装置を保温するこ
とが望ましい。上述したように、機械的粉砕処理を行う
と容器内部の温度は上昇する。また、グラフェンと水素
との反応は温度が高いほど進行し易いと考えられる。し
たがって、機械的粉砕処理により発生する温度を有効に
利用することで、グラフェンと水素との反応を促進する
ことができる。具体的には、例えば、シリカやセラミッ
クスファイバー製の断熱材を容器の外側に巻き付ける等
の手法により処理装置を保温すればよい。

【００２４】

【実施例】上記実施の形態に基づいて、本発明の水素貯
蔵用多孔質活性炭を種々製造し、その水素吸蔵量および
放出量を測定した。以下、水素貯蔵用多孔質活性炭の製
造およびそれらの水素吸蔵・放出量の測定結果について
説明する。

【００２５】〈水素貯蔵用多孔質活性炭の製造〉（１）＃１１の多孔質活性炭多孔質活性炭原料としてスーパー活性炭Ｍ３０（大阪ガ
スケミカル社製、比表面積約３２００ｍ²／ｇ）を使用
し、機械的粉砕処理装置として遊星ボールミルＰー５
（フリッチェ社製）を使用した。まず、スーパー活性炭
Ｍ３０の２ｇをステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製の容器
（体積３５０ｍｌ、耐圧約１ＭＰａ）に入れ、不活性ガ
ス雰囲気にて２００℃の温度で１時間加熱処理した。次
いで、容器内を水素圧が約０．３ＭＰａの水素雰囲気に
して、機械的粉砕処理を５時間行った。水素はその純度
が９９．９９９９９％のものを使用した。機械的粉砕処
理は、直径８ｍｍのクロム鋼製粉砕用ボールを２５０ｇ
使用し、粉砕エネルギーを５Ｇとして行った。得られた
多孔質活性炭の比表面積を上述した方法で測定した結
果、２０００ｍ²／ｇであった。この多孔質活性炭を＃
１１の多孔質活性炭とした。

【００２６】（２）＃１２の多孔質活性炭上記（１）に説明した＃１１の多孔質活性炭の製造にお
いて、多孔質活性炭原料をスーパー活性炭ＭＳＣ３０
（関西熱化学社製、比表面積約３４００ｍ²／ｇ）に変
更した以外は、上記＃１１の多孔質活性炭と同様に製造
した。得られた多孔質活性炭の比表面積は２２００ｍ²
／ｇであった。この多孔質活性炭を＃１２の多孔質活性
炭とした。

【００２７】（３）＃１３の多孔質活性炭上記（１）に説明した＃１１の多孔質活性炭の製造にお
いて、機械的粉砕処理装置の容器および粉砕用ボールを
ともにジルコニア製のものに変更した以外は、上記＃１
１の多孔質活性炭と同様に製造した。得られた多孔質活
性炭の比表面積は２０００ｍ²／ｇであった。この多孔
質活性炭を＃１３の多孔質活性炭とした。

【００２８】（４）＃２１の水素貯蔵材料上記（１）に説明した＃１１の多孔質活性炭の製造にお
いて、多孔質活性炭原料を人造黒鉛であるメソカーボン
マイクロビーズ（大阪ガス社製）に変更した以外は、上
記＃１１の多孔質活性炭と同様に製造した。得られた水
素貯蔵材料を＃２１の水素貯蔵材料とした。

【００２９】（５）＃２２の水素貯蔵材料上記（１）に説明した＃１１の多孔質活性炭の製造にお
いて、多孔質活性炭原料をグラファイト粉末（和光純薬
工業社製）に変更した以外は、上記＃１１の多孔質活性
炭と同様に製造した。得られた水素貯蔵材料を＃２２の
水素貯蔵材料とした。

【００３０】（６）＃２３の水素貯蔵材料上記（１）に説明した＃１１の多孔質活性炭の製造にお
いて、機械的粉砕処理をアルゴン雰囲気で行った。アル
ゴンガスの圧力は約０．３ＭＰａとした。それ以外は、
上記＃１１の多孔質活性炭と同様に製造した。得られた
水素貯蔵材料を＃２３の水素貯蔵材料とした。

【００３１】（７）＃２４の水素貯蔵材料上記（１）に説明した＃１１の多孔質活性炭の製造にお
いて、機械的粉砕処理をアルゴンと水素との混合ガス雰
囲気で行った。混合ガスにおける水素の体積割合は２０
％であり、混合ガスの圧力を約０．３ＭＰａとした。そ
れ以外は、上記＃１１の多孔質活性炭と同様に製造し
た。得られた水素貯蔵材料を＃２４の水素貯蔵材料とし
た。

【００３２】〈水素吸蔵量および放出量の測定〉（ａ）機械的粉砕処理後における水素吸蔵量および水素
放出量の測定製造した上記＃１１、＃１２の多孔質活性炭と＃２１、
＃２２の水素貯蔵材料との水素吸蔵・放出量を、ＰＣＴ
特性測定装置（鈴木商館社製）を用いて測定した。測定
は常温である２５℃付近にて行った。水素吸蔵・放出量
の測定結果を表１に示す。なお、表１には、機械的粉砕
処理前後の容器内における水素圧力の変化も併せて示
す。

【００３３】

【表１】

【００３４】機械的粉砕処理前後の水素圧力の変化から
見積もると、本発明の多孔質活性炭である＃１１および
＃１２の多孔質活性炭の水素吸蔵量は約３．５ｗｔ％と
なった。つまり、＃１１および＃１２の多孔質活性炭は
多くの水素を吸蔵した。一方、グラファイトを使用した
＃２１および＃２２の水素貯蔵材料の水素吸蔵量は、同
様に水素圧力の変化から見積もると、それぞれ２．６３
ｗｔ％、２．２０ｗｔ％となった。グラファイトは本来
水素吸蔵能を有さないため、機械的粉砕処理した場合で
あっても水素吸蔵量は充分なものではない。次に、水素
放出量を測定したところ、上記いずれの多孔質活性炭も
水素放出量は０ｗｔ％であった。このことから、上記吸
蔵された水素は、化学吸着によるものが支配的であると
考えられる。つまり、本発明の＃１１および＃１２の多
孔質活性炭では、水素吸蔵能を有する多孔質活性炭原料
を機械的粉砕処理することにより、グラフェンを構成す
る炭素原子と水素原子との熱反応による化学結合により
水素が吸着されたため、水素吸蔵量が大きくなったと考
えられる。このように、本発明の多孔質活性炭は、本来
の物理吸着に加え化学吸着により水素を吸蔵することが
できるため、水素吸蔵量の大きな水素貯蔵材料となるこ
とが確認された。

【００３５】（ｂ）物理吸着による水素吸蔵・放出量の
測定上記製造したすべての多孔質活性炭および水素貯蔵材料
について、物理吸着による水素吸蔵量および水素放出量
を測定した。上記（ａ）で水素吸蔵・放出量を測定した
＃１１、＃１２の多孔質活性炭と＃２１、＃２２の水素
貯蔵材料は、測定後に０．１３Ｐａ程度まで真空引きを
３０分間行った後、再度水素加圧（１〜１．４ＭＰａ）
を行って水素吸蔵・放出量を測定した。＃１１の多孔質
活性炭については、この測定を２回行った。それ以外の
＃１３の多孔質活性炭および＃２３、＃２４の水素貯蔵
材料についても、上記（ａ）と同様に水素吸蔵・放出量
を測定し（結果は省略する）、その後に０．１３Ｐａ程
度まで真空引きを３０分間行ってから水素吸蔵・放出量
を測定した。なお、多孔質活性炭等の水素貯蔵材料を一
旦真空下に置くことで、製造過程において物理吸着によ
り吸蔵された水素は、吸引されて取り除かれると考えら
れる。したがって、本測定では、化学吸着のみの水素が
吸蔵された状態での物理吸着による水素吸蔵・放出量が
測定される。上記水素吸蔵・放出量の測定結果を表２に
示す。なお、表２には、＃１１の多孔質活性炭の原料で
あるスーパー活性炭Ｍ３０の測定値も併せて示す。

【００３６】

【表２】

【００３７】表２に示すように、多孔質活性炭の原料で
あるスーパー活性炭Ｍ３０の水素吸蔵・放出量は、それ
ぞれ０．１ｗｔ％以下であった。これに対し、多孔質活
性炭原料を水素雰囲気にて機械的粉砕処理を行った本発
明の多孔質活性炭である＃１１〜＃１３の多孔質活性炭
は、いずれも水素吸蔵量が０．２ｗｔ％以上となり、多
くの水素を吸蔵していることがわかる。また、水素放出
量も比較的大きな値となった。一方、グラファイトを使
用した＃２１、＃２２の水素貯蔵材料や、水素雰囲気以
外で機械的粉砕処理を行った＃２３、＃２４の水素貯蔵
材料の水素吸蔵量は、０．０６ｗｔ％以下と小さい値と
なった。＃１１〜＃１３の多孔質活性炭では、各グラフ
ェン間に存在する空間に水素を吸蔵できることに加え、
グラフェンを構成する炭素原子と水素原子との化学結合
により水素を吸蔵できるため、水素吸蔵量が大きくなっ
たと考えられる。なお、＃１１の多孔質活性炭の２回目
の測定では、水素吸蔵量および放出量は若干低下したも
のの、他の水素貯蔵材料と比較した場合、水素吸蔵量お
よび放出量は値は充分大きいことがわかる。このよう
に、本発明の多孔質活性炭は、常温においても、可逆的
に水素を吸蔵・放出することが可能であることが確認さ
れた。

【００３８】また、＃１１の多孔質活性炭と＃１３の多
孔質活性炭との水素吸蔵・放出量を比較すると、機械的
粉砕処理を鋼製の容器および粉砕用ボールを使用して行
った＃１１の多孔質活性炭の水素吸蔵・放出量の方が大
きくなった。これは、機械的粉砕処理中に、容器等の材
質中の鉄が多孔質活性炭原料の炭素と結びついて炭化物
が生成され、この炭化物によりグラフェンと水素との反
応が促進されたためと考えられる。

【００３９】以上より、本発明の多孔質活性炭は、物理
吸着に加え化学吸着により水素を吸蔵することができる
ため、水素吸蔵量が大きく、常温においても可逆的に水
素を吸蔵・放出することが可能な水素貯蔵材料であるこ
とが確認できた。

【００４０】（ｃ）機械的粉砕処理時間と水素吸蔵量と
の関係上記＃１１の多孔質活性炭の製造方法において、機械的
粉砕処理の処理時間を２、８、２３、５０時間とそれぞ
れ変更して、さらに４種類の多孔質活性炭を製造した。
製造された各多孔質活性炭について上記（ａ）と同様に
水素吸蔵・放出量を測定し（結果は省略する）、その後
に０．１３Ｐａ程度まで真空引きを３０分間行ってから
水素吸蔵・放出量を測定した。各多孔質活性炭の機械的
粉砕処理時間に対する水素吸蔵量を図１に示す。なお、
図１には、上記＃１１の多孔質活性炭（処理時間５時
間）および多孔質活性炭原料であるスーパー活性炭Ｍ３
０（処理時間０時間）における水素吸蔵量の値も併せて
示す。図１より、機械的粉砕処理を２時間行うことによ
り水素吸蔵量は０．２５ｗｔ％を超えることがわかる。
つまり、多孔質活性炭原料を使用した本発明の製造方法
によれば、短時間の機械的粉砕処理により、水素吸蔵量
の大きな多孔質活性炭を製造することができることが確
認できた。

【００４１】

【発明の効果】本発明の水素貯蔵用多孔質活性炭は、炭
素と水素との化学結合により水素を吸蔵することができ
るものである。物理吸着に加えて化学吸着により水素を
吸蔵することができるため、水素吸蔵量の大きな水素貯
蔵材料となる。また、常温においても可逆的に水素を吸
蔵・放出することのできる水素貯蔵材料となる。また、
本発明の水素貯蔵用多孔質活性炭の製造方法は、原料準
備工程と機械的粉砕処理工程とを含んで構成される。本
発明の製造方法によれば、上記本発明の多孔質活性炭を
簡便に製造することができる。さらに、本発明の水素貯
蔵装置は、上記本発明の多孔質活性炭を含んで構成する
ことにより、常温で使用でき、水素貯蔵量の大きな装置
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】各多孔質活性炭の機械的粉砕処理時間に対す
る水素吸蔵量を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3E072 EA01 4G040 AA32 AA36 4G046 HA01 HA05 HB05 HC14 5H027 AA02 BA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素と水素との化学結合により水素を吸
蔵することができる水素貯蔵用多孔質活性炭。
【請求項２】比表面積が１０００ｍ²／ｇ以上２５０
０ｍ²／ｇ以下である請求項１に記載の水素貯蔵用多孔
質活性炭。
【請求項３】多孔質活性炭原料を水素雰囲気にて機械
的粉砕処理することにより製造された請求項１に記載の
水素貯蔵用多孔質活性炭。
【請求項４】容器と、該容器に収容された水素貯蔵材
料とを含む水素貯蔵装置であって、前記水素貯蔵材料は、炭素と水素との化学結合により水
素を吸蔵することができる多孔質活性炭を含むことを特
徴とする水素貯蔵装置。
【請求項５】多孔質活性炭原料を準備する原料準備工
程と、前記多孔質活性炭原料を水素雰囲気にて機械的粉砕処理
する機械的粉砕処理工程とを含む水素貯蔵用多孔質活性
炭の製造方法。
【請求項６】前記多孔質活性炭原料は、比表面積が１
０００ｍ²／ｇ以上である請求項５に記載の水素貯蔵用
多孔質活性炭の製造方法。
【請求項７】前記機械的粉砕処理は、水素の圧力を
０．１ＭＰａ以上とした水素雰囲気で行う請求項５に記
載の水素貯蔵用多孔質活性炭の製造方法。
【請求項８】前記機械的粉砕処理工程で使用する水素
は、その純度が９９．９９９％以上のものである請求項
５に記載の水素貯蔵用多孔質活性炭の製造方法。
【請求項９】前記機械的粉砕処理は、鋼製の装置を使
用して行う請求項５に記載の水素貯蔵用多孔質活性炭の
製造方法。
【請求項１０】前記原料準備工程は、前記多孔質活性
炭原料を真空あるいは不活性ガス雰囲気にて２００℃以
上の温度で加熱処理する加熱処理工程を含む請求項５に
記載の水素貯蔵用多孔質活性炭の製造方法。