JP2005306724A - 水素貯蔵材料およびその製造方法、水素吸蔵方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 水素放出開始温度と水素放出ピーク温度を低温化させた水素貯蔵材料とその製造方法、水素吸蔵方法を提供する。
【解決手段】 水素貯蔵材料は、金属水素化物と金属アミド化合物との混合物および反応物を有し、金属種を少なくとも２種以上とした。例えば、金属水素化物として水素化リチウムを、金属アミド化合物としてマグネシウムアミドおよびカルシウムアミドを用いる。
【選択図】 なし

Description

本発明は、燃料電池等の燃料として用いられる水素を発生させる水素貯蔵材料およびその製造方法、水素貯蔵材料から水素を放出させた後の水素吸蔵方法に関する。

ＮＯ_ＸやＳＯ_Ｘ等の有害物質やＣＯ_２等の温室効果ガスを出さないクリーンなエネルギー源として燃料電池の開発が盛んに行われており、既に幾つかの分野で実用化されている。この燃料電池技術を支える重要な技術として、燃料電池の燃料となる水素を貯蔵する技術がある。水素の貯蔵形態としては、高圧ボンベによる圧縮貯蔵や液体水素化させる冷却貯蔵、水素貯蔵物質による貯蔵等が知られている。

これらの水素貯蔵形態の中で、水素貯蔵物質による貯蔵は、分散貯蔵や輸送の点で有利である。水素貯蔵物質としては、水素貯蔵率の高い材料、つまり水素貯蔵物質の単位重量または単位体積あたりの水素貯蔵量が高い材料、低い温度で水素の吸収／放出が行われる材料、良好な耐久性を有する材料が望まれる。

公知の水素貯蔵物質としては、希土類系、チタン系、バナジウム系、マグネシウム系等を中心とする金属材料、金属アラネード（例えば、ＮａＡｌＨ_４やＬｉＡｌＨ_４）等の軽量無機化合物、カーボン等が挙げられる。また、例えば、下式（１）で示されるリチウム窒化物を用いた水素貯蔵方法も報告されている（例えば、非特許文献１、２参照）。
Ｌｉ_３Ｎ＋２Ｈ_２＝Ｌｉ_２ＮＨ＋ＬｉＨ＋Ｈ_２＝ＬｉＮＨ_２＋２ＬｉＨ …（１）

ここで、Ｌｉ_３Ｎによる水素の吸収は１００℃程度から開始し、２５５℃、３０分で９．３質量％の水素吸収が確認されている。また、吸収された水素の放出特性としては、ゆっくり加熱することによって２００℃弱で６．３質量％、３２０℃以上で３．０質量％と、二段階のステップを経ることが報告されている。すなわち、上記（１）式の右辺部分に相当する下式（２）の反応は２００℃弱で進行し始め、上記（１）式の左辺部分に相当する下式（３）の反応は約３２０℃で進行し始めることが示されている。
ＬｉＮＨ_２＋２ＬｉＨ→Ｌｉ_２ＮＨ＋ＬｉＨ＋Ｈ_２↑ …（２）
Ｌｉ_２ＮＨ＋ＬｉＨ→Ｌｉ_３Ｎ＋Ｈ_２↑ …（３）

しかしながら、上記（１）式に示されるリチウム窒化物は、水素放出開始温度および水素放出ピーク温度が高いという問題がある。
Ruff, O. , and Goerges, H., Berichte der Deutschen ChemischenGesellschaft zu Berlin，Vol.44, 502-6(1911) Ping Chen et al., Interaction of hydrogen with metalnitrides andimides, NATURE Vol.420, 21 NOVEMBER 2002, p302〜304

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、水素放出開始温度と水素放出ピーク温度の低い水素貯蔵材料を提供することを目的とする。また本発明はこのような水素貯蔵材料の製造方法を提供することを目的とする。さらに本発明はこのような水素貯蔵材料から水素を放出させた後の水素貯蔵率を高めるための水素吸蔵方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点によれば、金属水素化物と金属アミド化合物との混合物および反応物を有し、これらの金属種が少なくとも２種以上であることを特徴とする水素貯蔵材料、が提供される。

この水素貯蔵材料においては、前記混合物および反応物は、水素吸放出能を高める触媒をさらに含んでいることが好ましい。この触媒として、Ｂ，Ｃ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｋ，Ｉｒ，Ｎｄ，Ｌａ，Ｃａ，Ｖ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｒｕ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｒ，ＨｆおよびＡｇから選ばれた１種もしくは２種以上の化合物、または水素貯蔵合金、を用いることが好ましい。また、この触媒の担持量は、前記金属水素化物と金属アミド化合物との混合物および反応物の０．１質量％以上２０質量％以下とすることが好ましい。

さらに、本発明の水素貯蔵材料においては、金属水素化物として水素化リチウム（ＬｉＨ）を用い、金属アミド化合物として少なくともマグネシウムアミド（Ｍｇ（ＮＨ_２）_２）、カルシウムアミド（Ｃａ（ＮＨ_２）_２）の単体またはこれらの混合物を含むものを用いることが好ましい。さらにまた、本発明の水素貯蔵材料においては、前記混合物および反応物は、メカニカルミリング処理によりナノ構造化・組織化されていることが好ましい。

本発明の第２の観点によれば、上記水素貯蔵材料の製造方法が提供される、すなわち、全体で２種以上の金属を成分として含む、金属水素化物と金属アミド化合物とを、不活性ガス雰囲気下もしくは水素ガス雰囲気下または不活性ガスと水素ガスとの混合ガス雰囲気下において混合する工程と、
前記混合工程においてさらに水素吸放出能を高める触媒物質をさらに加えることによって前記触媒を被処理物に担持させる工程、または前記混合工程後に得られる被処理物と水素吸放出能を高める触媒物質とを混合することによって前記被処理物に前記触媒物質を担持させる工程、または前記混合工程前に前記金属水素化物と金属アミド化合物の少なくとも一方に水素吸放出能を高める触媒物質を担持させる工程、のいずれかの工程と、
を有することを特徴とする水素貯蔵材料の製造方法、が提供される。

このような水素貯蔵材料の製造方法において、前記金属水素化物と金属アミド化合物の混合工程における雰囲気圧力は大気圧以上とすることが好ましい。また、金属水素化物は水素化リチウムであり、金属アミド化合物はマグネシウムアミドであることが好ましい。さらに、触媒物質として、前述したように、Ｂ，Ｃ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｋ，Ｉｒ，Ｎｄ，Ｌａ，Ｃａ，Ｖ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｒｕ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｒ，ＨｆおよびＡｇから選ばれた１種もしくは２種以上の化合物、または水素貯蔵合金を用いることが好ましい。

本発明の第３の観点によれば、このような製造方法により製造されたことを特徴とする水素貯蔵材料、が提供される。

本発明の第４の観点によれば、上述した水素貯蔵材料の製造方法により製造された水素貯蔵材料から水素を放出させた後の材料に対し、加圧水素ガス雰囲気において水素を吸蔵させることを特徴とする水素吸蔵方法、が提供される。

この水素吸蔵方法においては、加圧水素ガス雰囲気の圧力を４ＭＰａ以上とすることが好ましい。また、水素を吸蔵させるための反応温度を８０℃以上とすることが好ましい。

本発明によれば、水素発生温度および水素放出ピーク温度を従来よりも大きく下げた水素貯蔵材料を得ることができる。また、この水素貯蔵材料から水素を放出させた後の材料を高い水素貯蔵率で再生することができる。つまり、水素放出率の低下を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の水素貯蔵材料は、金属水素化物と金属アミド化合物との混合物および反応物を有し、これらの金属種が少なくとも２種以上である。具体的には、（１）金属水素化物を構成する金属と、金属アミド化合物を構成する金属とが異種である場合、（２）金属成分の異なる複数種の金属水素化物を含む場合、（３）金属成分の異なる複数種の金属アミド化合物を含む場合、が挙げられる。

好適な一例は、水素放出温度の低温化のみを考慮すると、金属水素化物が、金属水素化物の中では分解温度が低いという性質を有する水素化リチウム（ＬｉＨ）であり、金属アミド化合物が、少なくとも、水素化リチウム（ＬｉＨ）より低温で分解しアンモニア（ＮＨ_３）を生成するマグネシウムアミド（Ｍｇ（ＮＨ_２）_２）、カルシウムアミド（Ｃａ（ＮＨ_２）_２）の単体またはこれらの混合物を含む、という組み合わせが好ましい。

なお、後述する実施例１および実施例３を比較するとわかるように、金属アミド化合物を単独（単成分）で用いる場合、金属アミド化合物を構成する金属元素の原子量が重くなるにつれて、水素貯蔵率が低下する。そこで、最も軽量であるリチウムアミド（ＬｉＮＨ_２）と低温化のためのマグネシウムアミド（Ｍｇ（ＮＨ_２）_２）やカルシウムアミド（Ｃａ（ＮＨ_２）_２）を組み合わせて使用することが、実用的に好ましい。

水素化リチウム（ＬｉＨ）と、リチウムアミド（ＬｉＮＨ_２）およびマグネシウムアミド（Ｍｇ（ＮＨ_２）_２）とを用いてなる水素貯蔵材料の場合において、各物質が当量となるように配合する場合は、下式（４）のように、各物質を組み合わせて用いればよい。なお、この式（４）においては、ａ＝ｂ＋２ｃとすることが好ましい。また、当量から外れたリチウムイミド（例えば、Ｌｉ_２．２ＮＨ）を用いることも差し支えないが、その場合には、使用原料の単位質量当たりの水素貯蔵量が減少する。
ａＬｉＨ＋ｂＬｉＮＨ_２＋ｃＭｇ（ＮＨ_２）_２ →
ａＨ_２＋（ｂ＋ｃ）Ｌｉ_２ＮＨ＋ｃＭｇＮＨ …（４）

水素化リチウム（ＬｉＨ）とマグネシウムアミド（Ｍｇ（ＮＨ_２）_２）を用いてなる水素貯蔵材料の場合には、下式（５）または下式（６）のように各物質を組み合わせることが好ましい。これにより、水素貯蔵率を高めることができる。
８ＬｉＨ＋３Ｍｇ（ＮＨ_２）_２→８Ｈ_２＋４Ｌｉ_２ＮＨ＋Ｍｇ_３Ｎ_２ …（５）
１２ＬｉＨ＋３Ｍｇ（ＮＨ_２）_２→１２Ｈ_２＋４Ｌｉ_３Ｎ＋Ｍｇ_３Ｎ_２ …（６）

このような金属水素化物と金属アミド化合物との混合物および反応物は、メカニカルミリング処理によりナノ構造化・組織化されていることが好ましい。このメカニカルミリング処理は、少量生産の場合には、遊星型ボールミル等を用いることで行うことができ、大量生産の場合には、先に発明者らが特願２００４−０３６９６７号において開示した種々の混合／粉砕方法、例えば、ローラーミル、内外筒回転型ミル、アトライター、インナーピース型ミル、気流粉砕型ミル等を用いて行うことができる。

金属水素化物と金属アミド化合物との混合物および反応物を得るための、金属水素化物と金属アミド化合物の混合／粉砕処理は、不活性ガス（例えば、アルゴンガス、窒素ガス）雰囲気下、もしくは水素ガス雰囲気下、または不活性ガスと水素ガスとの混合ガス雰囲気下において行う。このとき、雰囲気圧力（ガス圧力）を大気圧以上とすることが好ましい。これにより、明確な理由は不明であるが、混合／粉砕処理後の混合物および反応物からの水素放出量が増加する。

金属水素化物と金属アミド化合物との混合物および反応物は、水素吸放出能を高める触媒を含むことが好ましい。好適な触媒は、Ｂ，Ｃ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｋ，Ｉｒ，Ｎｄ，Ｌａ，Ｃａ，Ｖ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｒｕ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｒ，ＨｆおよびＡｇから選ばれた１種もしくは２種以上の化合物、または水素貯蔵合金である。

このような触媒の担持量は、金属水素化物と金属アミドとの混合物および反応物の０．１質量％以上２０質量％以下とすることが好ましい。触媒担持量が０．１質量％未満の場合には、水素発生反応促進の効果が得られず、２０質量％を超えると逆に金属水素化物等の反応物質どうしの反応を阻害したり、単位質量あたりの水素貯蔵率が目減りすることとなる。

金属水素化物と金属アミド化合物との混合物および反応物に、水素吸放出能を有する触媒物質を担持させる方法としては、以下の３つの方法のいずれかが用いられる。すなわち、（ａ）金属水素化物と金属アミド化合物を混合、粉砕する際に触媒物質を加えることにより、被処理物（つまり、金属水素化物、金属アミド化合物、これらの混合物、これらの反応物）に担持させる方法、（ｂ）金属水素化物と金属アミド化合物を混合、粉砕することによって得られる被処理物と触媒物質とを混合することによって被処理物に触媒物質を担持させる方法、（ｃ）金属水素化物と金属アミド化合物を混合、粉砕する前に、金属水素化物と金属アミド化合物の少なくとも一方に水素吸放出能を有する触媒物質を混合粉砕処理等により担持させる方法、のいずれか用いられる。

このようにして製造された水素貯蔵材料から水素を放出させた後の材料に、水素を吸蔵させる方法としては、その材料を加圧水素ガス雰囲気にさらす方法が用いられ、その際の加圧水素ガス雰囲気の圧力は４ＭＰａ以上とすることが好ましい。加圧水素ガス雰囲気の圧力が４ＭＰａ未満の場合には水素化が進み難く、未反応の材料が残ってしまって水素貯蔵率が低下するおそれがある。一方、加圧水素ガス雰囲気の圧力は１５ＭＰａ以下とすることが好ましい。これは、水素吸蔵を行うために用いる容器に大きな耐圧性が求められることとなり、工業的に好ましくないからである。

また、水素吸蔵処理時の温度は８０℃以上とすることが好ましい。これは、水素吸蔵処理温度が８０℃未満の場合には、水素化が進み難く、未反応の材料が残ってしまって水素貯蔵率が低下するおそれがある。なお、水素吸蔵処理温度は３００℃以下とすることが好ましい。３００℃を超える温度での水素吸蔵処理では、吸蔵処理に必要とする熱量が大きくなり、工業的に好ましくない。

次に、本発明の実施例と比較例について説明する。

（各種金属アミドの調製）
例えば、マグネシウムアミド（Ｍｇ（ＮＨ_２）_２）は、１ｇの水素化マグネシウム（ＭｇＨ_２）を高純度アルゴングローブボックス内で高クロム鋼製のミル容器（内容積：２５０ｍｌ）に投入した後、このミル容器内を真空排気し、続いて下式（７）のモル比以上となるように、かつ、ミル容器内が０．４ＭＰａ以下（絶対圧）となるように、ミル容器内に所定量のアンモニアガスを導入した後にミル容器を封止し、次いでこれを室温、大気雰囲気下、２５０ｒｐｍの回転数で所定時間ミリング処理することにより、調製した。ミリング処理後のミル容器から反応ガス中の水素量やＸＲＤ測定により各種金属アミドの生成を確認した。リチウムアミド、カルシウムアミドについても、同様にして調製した。なお、各金属アミドの調製に使用した原料は、表１に示す通りである。
ＭｇＨ_２＋２ＮＨ_３（ｇ）→ Ｍｇ（ＮＨ_２）_２＋２Ｈ_２（ｇ）…（７）

（実施例１〜９）
表２に、以下に説明する実施例１〜９および比較例１・２の出発原料の配合組成を示す。水素化リチウム（ＬｉＨ）、水素化マグネシウム（ＭｇＨ_２）、リチウムアミド（ＬｉＮＨ_２）、マグネシウムアミド（Ｍｇ（ＮＨ_２）_２）、カルシウムアミド（Ｃａ（ＮＨ_２）_２）から選ばれた所定の原料を、表２に示すように２種類以上の金属元素が含まれる所定の組成となるように、かつ、実施例１〜７については三塩化チタン（ＴｉＣｌ_３）が出発原料の金属成分の合計モル量の１．０ｍｏｌ％となるように、それぞれ高純度アルゴングローブボックス中で計量し、高クロム鋼製のバルブ付ミル容器に投入した。続いて、このミル容器内を真空排気した後、高純度水素ガスを１ＭＰａ導入し、遊星型ボールミル装置（Ｆｒｉｔｓｃｈ社製，Ｐ−５）を用いて、室温、大気雰囲気下、２５０ｒｐｍの回転数で２時間、ミリング処理した。ミリング後の試料は、ミル容器内を真空排気してアルゴンガスを充填した後、高純度アルゴングローブボックス中で取り出した。

（比較例１・２）
金属水素化物と金属アミド化合物とが１種の金属を含むように、比較例１では水素化リチウム（ＬｉＨ）とリチウムアミド（ＬｉＮＨ_２）とを、比較例２では水素化マグネシウム（ＭｇＨ_２）とマグネシウムアミド（Ｍｇ（ＮＨ_２）_２）とを、それぞれ表２に示す所定の組成となるように、かつ、三塩化チタン（ＴｉＣｌ_３）が出発原料の金属成分の合計モル量の１．０ｍｏｌ％となるように、高純度アルゴングローブボックス中で計量し、高クロム鋼製のバルブ付ミル容器に投入した。続いて、このミル容器内を真空排気した後、高純度水素ガスを１ＭＰａ導入し、遊星型ボールミル装置を用いて、室温、大気雰囲気下、２５０ｒｐｍの回転数で２時間、ミリング処理した。ミリング後の試料は、ミル容器内を真空排気してアルゴンガスを充填した後、高純度アルゴングローブボックス中で取り出した。

（試料評価）
上述のようにして作製した試料を、高純度アルゴングローブボックス内に設置されたＴＧ−ＭＡＳＳ装置（熱重量・質量分析装置）を用い、昇温速度を５℃／分として昇温し、その際の各試料からの脱離ガスを採取して分析を行った。

（水素吸蔵特性の測定）
実施例８に係る試料をＳＵＳ製容器に充填し、２００℃、真空雰囲気で１２時間保持することにより、水素放出処理を行った。この水素放出処理後の試料を高純度アルゴングローブボックス内で取り出し、２個の耐圧容器にそれぞれ同量を秤量して充填した。続いて、各耐圧容器内を真空排気した後、一方の耐圧容器には高純度水素ガスを内圧が１０ＭＰａとなるように導入し、２００℃で１２時間保持することにより水素吸蔵処理を行った（以下、こうして得られた水素貯蔵材料を「実施例１０」とする）。また、他方の耐圧容器には高純度水素ガスを内圧が３ＭＰａとなるように導入し、２００℃で１２時間保持することにより水素吸蔵処理を行った（以下、こうして得られた水素貯蔵材料を「実施例１１」とする）。こうして作製した実施例１０・１１の試料について、高純度アルゴングローブボックス内に設置されたＴＧ−ＭＡＳＳ装置を用い、昇温速度を５℃／分として昇温し、その際の各試料からの脱離ガスを採取して分析を行った。

（ＰＣＴ測定）
実施例８に係る試料をＳＵＳ製容器に充填し、２００℃、真空雰囲気で１２時間保持することにより、水素放出処理を行った。この水素放出処理後の試料を高純度アルゴングローブボックス内で取り出し、２個の耐圧容器にそれぞれ同量を秤量して充填した。続いて、各耐圧容器内を真空排気した後、一方の耐圧容器を２００℃に保持し、その内圧が１ＭＰａ〜９ＭＰａとなるように、適宜、高純度水素ガスを導入し、所定の圧力におけるＰＣＴ測定を行った（こうして最終的に得られた試料を「実施例１２」とする）。また、他方の耐圧容器を１５０℃に保持し、その内圧が１ＭＰａ〜９ＭＰａとなるように、適宜、高純度水素ガスを導入し、所定の圧力におけるＰＣＴ測定を行った（こうして最終的に得られた試料を「実施例１３」とする）。なお、各耐圧容器とも、各圧力下における平衡待ち時間は１時間とした。

（水素吸蔵開始温度測定）
実施例８に係る試料をＳＵＳ製容器に充填し、２００℃、真空雰囲気で１２時間保持することにより、水素放出処理を行った。この水素放出処理後の試料を高純度アルゴングローブボックス内で取り出し、２個の耐圧容器にそれぞれ同量を秤量して充填した。続いて、各耐圧容器内を真空排気した後、一方の耐圧容器を１０ＭＰａに保持し、室温から２００℃までの水素吸蔵量を測定した（こうして最終的に得られた試料を「実施例１４」とする）。また、他方の耐圧容器を３ＭＰａに保持し、室温から２００℃までの水素吸蔵量を測定した（こうして最終的に得られた試料を「実施例１５」とする）。

（結果）
図１にＴＧ−ＭＡＳＳ装置による昇温に伴う脱離水素ガスの放出スペクトル、つまり、温度と水素放出強度の関係を示す説明図を示す。なお、図１の特性線ａは実施例１を、特性線ｂは実施例８を、特性線ｃは実施例９を、特性線ｄは比較例１を、特性線ｅは比較例２を、それぞれ示している。また、表２には各試料の理論水素貯蔵率（ｍａｓｓ％）と、水素ガスの放出スペクトル曲線のピーク温度（℃）（以下「水素放出ピーク温度」という）を併記した。

図１より、実施例１の水素放出ピーク温度は２０９℃、実施例９の水素放出ピーク温度は１８９℃であり、比較例１の場合の２３９℃や比較例２の場合の３１７℃と比較して、水素放出ピーク温度が低温化することが確認された。また、表２に示されるように、実施例２〜８でも、水素放出ピーク温度は、比較例１より低温化することが確認された。

図２にＴＧ−ＭＡＳＳ装置によるＴＧ曲線、つまり、温度と熱重量減少率（ｗｔ％）の関係を示すグラフを示す。なお、図２のＴＧ曲線ｆは実施例８を、ＴＧ曲線ｇは実施例１０を、ＴＧ曲線ｈは実施例１１をそれぞれ示している。この図２に示されるように、実施例８の重量減少率は７．２ｗｔ％となり、理論水素貯蔵率とほぼ等しいことが確認された。また、実施例８に係る試料を水素放出処理した後に１０ＭＰａの水素ガス雰囲気下で水素吸蔵処理して得られる実施例１０では、その重量減少率が６．９ｗｔ％となり、理論水素貯蔵率とほぼ等しいことが確認された。これに対し、水素吸蔵処理の水素ガス圧力が３ＭＰａの実施例１１の場合には重量減少率が４．８ｗｔ％となった。

図３に、実施例８に係る試料を水素放出処理した後に、所定温度で水素ガス圧力を変化させた場合の、水素吸蔵量と水素ガス圧力との関係を示すグラフを示す。この図３より、水素吸蔵処理の温度が２００℃である実施例１２の水素吸蔵量は約６．５ｍａｓｓ％であり、理論水素量に近い水素を吸蔵することが確認された。また、水素吸蔵処理の温度が１５０℃の実施例１３の水素吸蔵量は約４．１ｍａｓｓ％であった。

図４に、実施例８に係る試料を水素放出処理した後に、室温から２００℃において水素ガス圧力を変化させた場合の、吸蔵温度と水素吸蔵量の関係を示すグラフを示す。この図４より、水素吸蔵圧力が１０ＭＰａである実施例１４の水素の吸蔵開始温度は８０℃であることが確認された。一方、水素吸蔵圧力が３ＭＰａである実施例１５の水素の吸蔵開始温度は１００℃であることが確認された。

本発明の水素貯蔵材料およびその製造方法ならびに水素吸蔵方法は、水素と酸素を燃料として発電する燃料電池等およびその運転に好適である。

昇温温度と水素放出強度との関係を示す線図。 昇温温度と重量減少率との関係を示すグラフ。 水素吸蔵量と吸蔵圧力との関係を示すグラフ。 水素吸蔵温度と水素吸蔵量との関係を示すグラフ。

Claims (14)

1. 金属水素化物と金属アミド化合物との混合物および反応物を有し、これらの金属種が少なくとも２種以上であることを特徴とする水素貯蔵材料。
2. 水素吸放出能を高める触媒をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の水素貯蔵材料。
3. 前記水素吸放出能を有する触媒が、Ｂ，Ｃ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｋ，Ｉｒ，Ｎｄ，Ｌａ，Ｃａ，Ｖ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｒｕ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｒ，ＨｆおよびＡｇから選ばれた１種もしくは２種以上の化合物、または水素貯蔵合金であることを特徴とする請求項２に記載の水素貯蔵材料。
4. 前記触媒の担持量が、前記金属水素化物と金属アミド化合物との混合物および反応物の０．１質量％以上２０質量％以下であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の水素貯蔵材料。
5. 前記金属水素化物は水素化リチウムであり、前記金属アミド化合物は少なくともマグネシウムアミド、カルシウムアミドの単体またはこれらの混合物を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の水素貯蔵材料。
6. 前記混合物および反応物がメカニカルミリング処理によりナノ構造化・組織化されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水素貯蔵材料。
7. 全体で２種以上の金属を成分として含む、金属水素化物と金属アミド化合物とを、不活性ガス雰囲気下もしくは水素ガス雰囲気下または不活性ガスと水素ガスとの混合ガス雰囲気下において混合する工程と、
   前記混合工程においてさらに水素吸放出能を高める触媒物質をさらに加えることによって前記触媒を被処理物に担持させる工程、または前記混合工程後に得られる被処理物と水素吸放出能を高める触媒物質とを混合することによって前記被処理物に前記触媒物質を担持させる工程、または前記混合工程前に前記金属水素化物と金属アミド化合物の少なくとも一方に水素吸放出能を高める触媒物質を担持させる工程、のいずれかの工程と、
   を有することを特徴とする水素貯蔵材料の製造方法。
8. 前記金属水素化物と金属アミド化合物を混合処理する際の雰囲気圧力を大気圧以上とすることを特徴とする請求項７に記載の水素貯蔵材料の製造方法。
9. 前記金属水素化物は水素化リチウムであり、前記金属アミド化合物はマグネシウムアミドであることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の水素貯蔵材料の製造方法。
10. 前記触媒物質は、Ｂ，Ｃ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｋ，Ｉｒ，Ｎｄ，Ｌａ，Ｃａ，Ｖ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｒｕ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｒ，ＨｆおよびＡｇから選ばれた１種もしくは２種以上の化合物、または水素貯蔵合金であることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の水素貯蔵材料の製造方法。
11. 請求項７から請求項１０のいずれかの水素貯蔵材料の製造方法により製造されたことを特徴とする水素貯蔵材料。
12. 請求項７から請求項１０のいずれかの水素貯蔵材料の製造方法により製造された水素貯蔵材料から水素を放出させた後の材料に対し、加圧水素ガス雰囲気において水素を吸蔵させることを特徴とする水素吸蔵方法。
13. 前記加圧水素ガス雰囲気の圧力を４ＭＰａ以上とすることを特徴とする請求項１２に記載の水素吸蔵方法。
14. 前記水素を吸蔵させるための反応温度を８０℃以上とすることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の水素吸蔵方法。

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