JP2010029837A - 水素貯蔵材料及びその製造方法 - Google Patents

水素貯蔵材料及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2010029837A
JP2010029837A JP2008210227A JP2008210227A JP2010029837A JP 2010029837 A JP2010029837 A JP 2010029837A JP 2008210227 A JP2008210227 A JP 2008210227A JP 2008210227 A JP2008210227 A JP 2008210227A JP 2010029837 A JP2010029837 A JP 2010029837A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
channel
hydrogen storage
nanopore
storage material
hydrogen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008210227A
Other languages
English (en)
Inventor
Cheng-Si Tsao
正熙 曹
Meisho Yo
明昇 余
Yi-Ren Tzeng
怡仁 曽
Cheng-Yu Wang
誠佑 王
Hsiu-Chu Wu
秀珠 呉
Tsui-Yun Chung
翠芸 鍾
Chun-Ching Chien
俊清 簡
Li-Fu Lin
立夫 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Nuclear Energy Research
Original Assignee
Institute of Nuclear Energy Research
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Nuclear Energy Research filed Critical Institute of Nuclear Energy Research
Publication of JP2010029837A publication Critical patent/JP2010029837A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/0005—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
    • C01B3/001—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
    • C01B3/0078—Composite solid storage mediums, i.e. coherent or loose mixtures of different solid constituents, chemically or structurally heterogeneous solid masses, coated solids or solids having a chemically modified surface region
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/0005—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
    • C01B3/001—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
    • C01B3/0021—Carbon, e.g. active carbon, carbon nanotubes, fullerenes; Treatment thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/0005—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
    • C01B3/001—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
    • C01B3/0026—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes characterised by the uptaking medium; Treatment thereof of one single metal or a rare earth metal; Treatment thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C01B32/354—After-treatment
    • C01B32/378—Purification
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249953—Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]
    • Y10T428/249954—With chemically effective material or specified gas other than air, N, or carbon dioxide in void-containing component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249953—Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]
    • Y10T428/24996—With internal element bridging layers, nonplanar interface between layers, or intermediate layer of commingled adjacent foam layers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249953—Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]
    • Y10T428/249975—Void shape specified [e.g., crushed, flat, round, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249953—Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]
    • Y10T428/249978—Voids specified as micro

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

【課題】高水素貯蔵容量の水素貯蔵材料と、その簡単で低コストの製造方法の提供。
【解決手段】本発明は高容量の水素貯蔵材料を提供し、それはマイクロ孔構造体中にメソ孔チャネルと、それと接続されたフラクタルネットワークのナノ孔チャネルとが形成され、且つこの二種類のチャネルがいずれもマイクロ孔と接続され、並びに該メソ孔チャネルと該ナノ孔チャネル及びそれらに接続されたマイクロ孔に金属粒子が形成されている。また、本発明は、該マイクロ孔構造体に対する酸化反応を利用してマイクロ孔に接続されたメソ孔チャネルとフラクタルネットワークのナノ孔チャネルを形成し、及びこの二種類のチャネルと、それに接続されたマイクロ孔により、水素分子を解離させて水素原子となす金属粒子堆積の担体を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は一種の水素貯蔵材料に係り、特に、マイクロ孔材料を酸化して異なるサイズのチャネルを形成し、これにより、水素分子を解離させて水素原子となす金属粒子を、相互に接続されたチャネルと、該チャネルに接続されたマイクロ孔に付着させることができる、高い水素貯蔵容量の水素貯蔵材料とその製造方法に関する。
エネルギー資源は現代国家の工業化の重要な原動力であり、化石エネルギー資源を二世紀にわたり使用した後、人類は現在、エネルギー資源の欠乏と地球規模の気候変化の問題に直面しており、水素は将来のエネルギー資源として有望な選択項である。１９７０年代のオイルショック発生以降、先進国は代替エネルギー開発に力を注ぎ、水素エネルギーは特に注目されている。なぜなら、水素は水由来で無尽蔵であり、水素ガスをエネルギー原料とすると、その産物は水蒸気だけであり、二酸化炭素等の温室効果ガスを発生せず、環境保護に符合するハイパワーエネルギー資源であるためである。
しかし、水素ガスは一般に気体の水素分子形式で自然界に存在し、このため、保存と運輸の技術上、相当に大きな挑戦があり、如何に妥当に水素ガスの保存と運輸の制限を克服するかが、水素ガスをエネルギー資源とした経済発展の主要な鍵となる。水素の密度は非常に小さく、更に、安全を考慮すると、その保存はずっと頭を悩ませる問題であった。水素は、気体、液体、或いは固体化合物の三種類の形態を用いて保存できる。例えば水素ガスは圧縮後に加圧ボンベ内に保存でき、気体の圧縮或いは液化は金のかかる過程であり、且つ保存する高圧力容器は公共安全の問題を発生し、このため定期的にその安全を検査する必要がある。
もう一種類の保存の方式は液体保存の方式であり、一般に、水素分子の正常な沸点は摂氏零下２５３度であり、液化の過程では圧縮と冷却が必要で、このため多くのエネルギー資源を消耗せざるを得ず、生産のコストがアップする。温度が非常に低いため、液体水素の保存には特殊な低温装置が必要で、あるものは２層絶縁され、外層には液体窒素が保存され、水素ガスの蒸発を減少する。もう一つの問題は蒸発した水素ガスの排出であり、これも妥当に処理する必要がある。
このほか注目を浴びている方式は固体方式の保存であり、すなわち、水素ガスを金属水化物或いは炭素材料の表面に吸着させることで保存する。固体での保存の最大の長所は安全であり、また、便利であることである。これにより、各国はいかに固体材料の水素貯蔵量をアップするかの研究に力を注いでいる。周知の技術では、水素貯蔵能力アップの方式の大半は、如何に貯蔵材料の特殊表面積（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ；ＳＳＡ）の研究に集中している。また、非特許文献１及び２には室温に置かれた多孔材料中に遷移金属をドープし、スピルオーバープロセスにより室温水素貯蔵量を増加するという、発展の潜在力を具えた方式が開示されている。
Y.W.Li, R.T.Yang, J. Am. Chem. Soc. 128, 8135(2006) Y.W.Li, R.T.Yang, J. Phys. Chem. C111,11086(2007)
本発明は高い水素貯蔵量の水素貯蔵材料とその製造方法を提供することを目的とし、また、この製造方法は、製造工程が簡易化されて生産コストを節約できる方法であるものとする。
ある実施例において、本発明の提供する水素貯蔵材料は、
水素を吸着可能なマイクロ孔体であって、該マイクロ孔体内には複数のマイクロ孔があり、且つ少なくとも一つのメソ孔チャネルがあり、該メソ孔チャネルは複数のフラクタルネットワークのナノ孔チャネルに接続され、該ナノ孔チャネルは更に複数のマイクロ孔に連通する、上記マイクロ孔体と、
金属粒子であって、少なくとも一つの該メソ孔チャネル及び又はナノ孔チャネルのチャネル壁とこれらチャネルに接続されたマイクロ孔に形成された、上記金属粒子と、
を包含する。
別の実施例において、本発明の提供する水素貯蔵材料の製造方法は、
（ａ）複数のマイクロ孔を具えたマイクロ孔体を提供するステップ、
（ｂ）該マイクロ孔体を酸化して該マイクロ孔体内に少なくとも一つのメソ孔チャネル及び該メソ孔チャネルに接続された複数のフラクタルネットワークのナノ孔チャネルを形成し、各ナノ孔チャネルは複数のマイクロ孔に連通させるステップ、
（ｃ）該マイクロ孔体内の少なくとも一つのメソ孔チャネル及び又はナノ孔チャネルのチャネル壁及び少なくとも一つのメソ孔チャネル及び又はナノ孔チャネルに接続されたマイクロ孔に複数の金属粒子を形成するステップ、
を有する。
本発明の提供する水素貯蔵材料とその製造方法は、マイクロ孔構造を利用して酸化反応によりマイクロ孔と接続されたメソ孔チャネルとフラクタルネットワークのナノ孔チャネルを形成し、これにより水素分子を解離させて水素原子となす金属粒子堆積の担体を提供する。本発明の水素貯蔵材料は水素貯蔵量を増加でき、このほか、酸化のプロセスを利用して高い水素貯蔵量の構造を製造することにより、製造工程を簡易化すると共に生産コストを節約できる長所を有する。
図１は本発明の水素貯蔵材料の顕微表示図である。該水素貯蔵材料２は水素ガスを吸着可能なマイクロ孔体２０を具え、該マイクロ孔体２０内には少なくとも一つのメソ孔チャネル２１があり、該メソ孔チャネル２１は更に、複数のフラクタルネットワークのナノ孔チャネル２２に接続され、該ナノ孔チャネル２２は更に複数のマイクロ孔２３に連通する。本実施例では、該ナノ孔チャネル２２の直径は２ｎｍより大きく、該マイクロ孔２３のサイズは２ｎｍより小さい。このほか、該メソ孔チャネル２１の直径サイズは３ｎｍより大きい。該マイクロ孔体の材料は活性炭とされ得るが、これに限定されるわけではない。
図１に示されるように、該メソ孔チャネル及び該ナノ孔チャネルには更に複数の金属粒子が形成される。その作用は水素分子を解離させて水素原子となし、該水素原子を該メソ孔チャネル、フラクタルネットワークのナノ孔チャネル及びこれらチャネルに連通するマイクロ孔に吸着させることにある。本実施例では、該金属粒子は白金（Ｐｔ）とされるが、これに限定されるわけではない。本発明により水素貯蔵材料は室温下で水素原子を吸着する特性を有する。
図２は本発明の水素貯蔵材料の製造方法のフローチャートである。本実施例中、この製造方法３は以下のステップを有する。まず、ステップ３０において、複数のマイクロ孔を具えたマイクロ孔体を提供する。このマイクロ孔体は活性体を選択可能であるが、これに限定されるわけではない。続いて、ステップ３１において、該マイクロ孔体を酸化する。本実施例では、該マイクロ孔体の酸化の方式は酸洗の方式を利用し、該マイクロ孔体を酸性液体中に浸漬し、該酸性液体と該マイクロ孔体に反応を発生させて、該マイクロ孔体内に、少なくとも一つのメソ孔チャネル及び該メソ孔チャネルに接続された複数のフラクタルネットワークのナノ孔チャネルを形成し、各ナノ孔チャネルは複数のマイクロ孔に連通させる。このステップにおいて、酸化の過程を通して一部のナノ孔チャネルを酸化してその直径を増し、これによりチャネル直径が比較的大きいメソ孔チャネルを形成する。最後に、ステップ３２において、該マイクロ孔体内の少なくとも一つのメソ孔チャネル及び又はナノ孔チャネルのチャネル壁及び少なくとも一つのメソ孔チャネル及び又はナノ孔チャネルに接続されたマイクロ孔に複数の金属粒子を形成する。
以下に、一つの実施例を挙げて説明するが、それは商業上購入可能な活性炭をマイクロ孔体の基材となす。該マイクロ孔体はナノ孔チャネルを有し、そのフラクタル次元が３．０程度とされる。該マイクロ孔体のメソ孔チャネルはほとんど無く、これによりＸ線小角散乱測定不能である。マイクロ孔体内のメソ孔チャネル数量を増加するため、マイクロ孔体は１０００ｍＬの酸洗溶液で、加熱板上で約摂氏１５０度の条件下で１２０分間酸洗する。そのうち、該酸洗溶液は８Ｍ ＨＮＯ3 （６０．０ｍＬ）及び２Ｍ Ｈ2 ＳＯ4 （１１．１ｍＬ）を含有する。前述の酸洗の過程で不純物を除去でき官能基（炭酸結合を含む）を生成でき、並びに５０％を超える炭酸積を除去でき、これにより該マイクロ孔体内にメソ孔チャネルと、少なくとも一つのメソ孔チャネルに接続された複数のフラクタルネットワークのナノ孔チャネルを形成でき、各ナノ孔チャネルは更に複数のマイクロ孔に連通させられる（図１の構造）。
続いて、洗浄し乾燥後の酸化マイクロ孔体を金属成分を含有する触媒前駆塩（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｓｔ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ ｓａｌｔ； Ｈ2 ＰｔＣｌ6 ・６Ｈ2 Ｏ，１ｇ）、エチレングリコール（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ５０ｍｌ）、及び酸性亜硫酸水素ナトリウム（１０％ ＮａＨＳＯ3，１ｍＬ）を含有するｐＨ値が４［水酸化ナトリウム（４Ｎ，１ｍＬ）で調節］の還元溶液中に浸し、並びに加熱板上で摂氏約１３０度で１２０分間反応させ、白金（Ｐｔ）粒子をメソ孔チャネルとナノ孔チャネル及びこれらと連通するマイクロ孔に付着させる。
図３を参照されたい。該図は活性炭と酸化後の活性炭、及び市販の白金（Ｐｔ）粒子を付着させた活性炭（Ｓｔｒｅａｍ Ｃｈｅｍｉｃａｌ， Ｉｎｃ．）の孔チャネルのＸ線小角散乱測定結果グラフである。図３から分かるように、未酸化の活性炭はフラクタルネットワークのナノ孔チャネル（直径約２．１ｎｍ）及びマイクロ孔（粒径約１．３ｎｍ）で構成され、メソ孔チャネルは少なすぎるためにＸ線小角散乱測定不能である。一方、酸化後の活性炭は、ナノ孔チャネル直径が３．２ｎｍに拡張され、マイクロ孔の粒径は約０．９２ｎｍである。酸化反応の後に形成されるメソ孔チャネルは、その直径が約３６．８ｎｍである。本実施例では、未酸化の活性炭は酸化後に大体３５％の体積比のナノ孔チャネルが酸化されてチャネル幅が広がり、メソ孔チャネルを形成する。市販の白金（Ｐｔ）粒子を付着させた活性炭は少量のナノ孔チャネルとマイクロ孔を有するだけで、メソ孔チャネルを有さない。
このほか、図４を参照されたい。該図は金属粒子を具えた酸化活性炭及び未酸化活性炭の常温及び圧力６９ｂａｒでの、Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ検証の重量分析法により獲られた水素貯蔵量と時間の関係図である。該図より分かるように、市販の白金（Ｐｔ）粒子を付着させた活性炭の水素貯蔵量は１．３ｗｔ％程度である。未酸化の活性炭は白金付着の後の水素貯蔵量は３．４ｗｔ％程度である。図３の孔構造を比較すると、この水素貯蔵量の増加は未酸化の活性炭のマイクロ孔とナノ孔チャネルが市販の白金（Ｐｔ）粒子を付着させた活性炭より高いことによることが分かる。反対に、本発明の酸化後の活性炭は白金付着の後の水素貯蔵量が５．７ｗｔ％まで増加する。これから分かるように、メソ孔チャネルの数量の増加は水素貯蔵量を明らかに改善及びアップさせる。
本発明の水素貯蔵材料の顕微表示図である。 本発明の水素貯蔵材料の製造方法のフローチャートである。 活性炭と酸化後の活性炭、及び市販の白金（Ｐｔ）粒子を付着させた活性炭（Ｓｔｒｅａｍ Ｃｈｅｍｉｃａｌ， Ｉｎｃ．）の孔チャネルのＸ線小角散乱測定結果図である。 金属粒子を具えた酸化活性炭及び未酸化活性炭の常温及び圧力６９ｂａｒでの、Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ検証の重量分析法により獲られた水素貯蔵量と時間の関係図である。
符号の説明
２ 水素貯蔵材料
２０ マイクロ孔体
２１ メソ孔チャネル
２２ フラクタルネットワークのナノ孔チャネル
２３ マイクロ孔
２４ 金属粒子
３ 水素貯蔵材料の製造方法
３０〜３２ ステップ

Claims (15)

  1. 水素貯蔵材料において、
    水素を吸着可能なマイクロ孔体であって、該マイクロ孔体内には複数のマイクロ孔、及び、少なくとも一つのメソ孔チャネルがあり、該メソ孔チャネルは複数のナノ孔チャネルに接続され、該ナノ孔チャネルは更に少なくとも一つのマイクロ孔に連通する、上記マイクロ孔体と、
    金属粒子であって、少なくとも一つの該メソ孔チャネル及び又はナノ孔チャネルのチャネル壁とこれらチャネルに接続されたマイクロ孔に形成された、上記金属粒子と、
    を包含することを特徴とする、水素貯蔵材料。
  2. 請求項１記載の水素貯蔵材料において、該金属粒子が水素分子を解離させて水素原子となすことを特徴とする、水素貯蔵材料。
  3. 請求項１記載の水素貯蔵材料において、該ナノ孔チャネルの直径が２ｎｍより大きいことを特徴とする、水素貯蔵材料。
  4. 請求項１記載の水素貯蔵材料において、該マイクロ孔が２ｎｍより小さいことを特徴とする、水素貯蔵材料。
  5. 請求項１記載の水素貯蔵材料において、該メソ孔チャネルの直径が３ｎｍより大きいことを特徴とする、水素貯蔵材料。
  6. 請求項１記載の水素貯蔵材料において、該マイクロ孔体の材料が室温下で水素原子を吸着する特性を具備することを特徴とする、水素貯蔵材料。
  7. 請求項１記載の水素貯蔵材料において、該複数のナノ孔チャネルがフラクタルネットワーク状態で分布することを特徴とする、水素貯蔵材料。
  8. 請求項１記載の水素貯蔵材料において、該少なくとも一つのメソ孔チャネル、該マイクロ孔、及び該ナノ孔チャネルは酸化反応により形成されたことを特徴とする、水素貯蔵材料。
  9. 水素貯蔵材料の製造方法において、
    （ａ）複数のマイクロ孔を具えたマイクロ孔体を提供するステップ、
    （ｂ）該マイクロ孔体を酸化して該マイクロ孔体内に少なくとも一つのメソ孔チャネル及び該メソ孔チャネルに接続された複数のナノ孔チャネルを形成し、各ナノ孔チャネルは少なくとも一つのマイクロ孔に連通させるステップ、
    （ｃ）該マイクロ孔体内の少なくとも一つのメソ孔チャネル及び又はナノ孔チャネルのチャネル壁及び少なくとも一つのメソ孔チャネル及び又はナノ孔チャネルに接続されたマイクロ孔に複数の金属粒子を形成するステップ、
    を有することを特徴とする、水素貯蔵材料の製造方法。
  10. 請求項９記載の水素貯蔵材料の製造方法において、該金属粒子が水素分子を解離させて水素原子となすことを特徴とする、水素貯蔵材料。
  11. 請求項９記載の水素貯蔵材料において、該ナノ孔チャネルの直径が２ｎｍより大きいことを特徴とする、水素貯蔵材料の製造方法。
  12. 請求項９記載の水素貯蔵材料の製造方法において、該マイクロ孔が２ｎｍより小さいことを特徴とする、水素貯蔵材料の製造方法。
  13. 請求項９記載の水素貯蔵材料の製造方法において、該メソ孔チャネルの直径が３ｎｍより大きいことを特徴とする、水素貯蔵材料の製造方法。
  14. 請求項９記載の水素貯蔵材料の製造方法において、該マイクロ孔体の材料が室温下で水素原子を吸着する特性を具備することを特徴とする、水素貯蔵材料の製造方法。
  15. 請求項９記載の水素貯蔵材料の製造方法において、該複数のナノ孔チャネルがフラクタルネットワーク状態で分布することを特徴とする、水素貯蔵材料の製造方法。
JP2008210227A 2008-07-25 2008-08-19 水素貯蔵材料及びその製造方法 Pending JP2010029837A (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW097128453A TWI369246B (en) 2008-07-25 2008-07-25 High capacity hydrogen sotrage material and method of making the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010029837A true JP2010029837A (ja) 2010-02-12

Family

ID=41213827

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008210227A Pending JP2010029837A (ja) 2008-07-25 2008-08-19 水素貯蔵材料及びその製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7927693B2 (ja)
EP (1) EP2147895A1 (ja)
JP (1) JP2010029837A (ja)
TW (1) TWI369246B (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI400195B (zh) * 2010-01-08 2013-07-01 Iner Aec Executive Yuan 儲氫結構形成方法
US20140194282A1 (en) * 2013-01-07 2014-07-10 Ovonic Battery Company, Inc. Metal hydride alloy with catalytic particles
TWI500574B (zh) * 2013-05-03 2015-09-21 Inst Nuclear Energy Res Atomic Energy Council 侷限金屬奈米粒子結構及其形成方法
US10381170B2 (en) * 2017-03-29 2019-08-13 GM Global Technology Operations LLC Microporous and hierarchical porous carbon

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0822721B2 (ja) * 1986-01-17 1996-03-06 シラキユ−ズ．ユニバ−シテイ 金属援用炭素による水素の低温貯蔵方法及びその装置
JP2006056750A (ja) * 2004-08-20 2006-03-02 Shinshu Univ 多孔質炭素材料およびその製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6596055B2 (en) * 2000-11-22 2003-07-22 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrogen storage using carbon-metal hybrid compositions
JP2007519165A (ja) * 2003-07-16 2007-07-12 キュンウォン エンタープライズ コ．エルティーディー． 燃料電池の電極触媒用ナノ構造金属‐カーボン複合体及びその製造方法
BRPI0414788B1 (pt) * 2003-09-26 2015-12-22 3M Innovative Properties Co método de preparar um sistema de catalisador, e, sistemas de catalisador heterogêneo, e de proteção respiratória
JP2007001826A (ja) * 2005-06-24 2007-01-11 Hitachi Ltd 金属酸化物材料とその製造方法及びその利用
PL1923423T3 (pl) * 2006-11-14 2013-11-29 Sa Minera Catalano Aragonesa Proces wprowadzania dodatków do włókien syntetycznych, włókien sztucznych i polimerów o specjalnych własnościach

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0822721B2 (ja) * 1986-01-17 1996-03-06 シラキユ−ズ．ユニバ−シテイ 金属援用炭素による水素の低温貯蔵方法及びその装置
JP2006056750A (ja) * 2004-08-20 2006-03-02 Shinshu Univ 多孔質炭素材料およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI369246B (en) 2012-08-01
US20100021714A1 (en) 2010-01-28
EP2147895A1 (en) 2010-01-27
US7927693B2 (en) 2011-04-19
TW201004698A (en) 2010-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lee et al. Recent advances in preparations and applications of carbon aerogels: A review
Zhong et al. Formic acid‐based liquid organic hydrogen carrier system with heterogeneous catalysts
Bhadra et al. MOF-derived carbonaceous materials enriched with nitrogen: preparation and applications in adsorption and catalysis
Lale et al. Boron nitride for hydrogen storage
Ming et al. Room‐temperature sustainable synthesis of selected platinum group metal (PGM= Ir, Rh, and Ru) nanocatalysts well‐dispersed on porous carbon for efficient hydrogen evolution and oxidation
Zhao et al. 1D N-doped hierarchically porous hollow carbon tubes derived from a supramolecular template as metal-free electrocatalysts for a highly efficient oxygen reduction reaction
Mehrizi et al. A review on recent advances in hollow spheres for hydrogen storage
Mao et al. Hierarchical mesoporous metal–organic frameworks for enhanced CO2 capture
Jin et al. A novel CAU-10-H MOF membrane for hydrogen separation under hydrothermal conditions
Xian et al. A novel carbonized polydopamine (C‐PDA) adsorbent with high CO2 adsorption capacity and water vapor resistance
Figueiredo et al. Synthesis and functionalization of carbon xerogels to be used as supports for fuel cell catalysts
WO2016054400A1 (en) Materials and methods for the electrochemical reduction of carbon dioxide
Sano et al. Hydrogen storage in porous single-walled carbon nanohorns dispersed with Pd–Ni alloy nanoparticles
Figueiredo Nanostructured porous carbons for electrochemical energy conversion and storage
Merin et al. Biomass‐derived activated carbon for high‐performance supercapacitor electrode applications
JP2010029837A (ja) 水素貯蔵材料及びその製造方法
He et al. Hydrogen storage in hierarchical nanoporous silicon–carbon nanotube architectures
JPWO2009157404A1 (ja) 多孔質炭素材およびその製造方法
US20100247424A1 (en) Hydrogen storage in nanoporous inorganic networks
CA3208408A1 (en) Integrated direct air capture and electrochemical reduction of carbon dioxide
Zhang et al. Pure H 2 production through hollow fiber hydrogen‐selective MFI zeolite membranes using steam as sweep gas
Zhang et al. Self-assembly of CNH nanocages with remarkable catalytic performance
Wang et al. Metal‐Free Electrocatalysts for Oxygen Reduction to Hydrogen Peroxide
Tian et al. Heteroatom-doped noble carbon-tailored mixed matrix membranes with ultrapermeability for efficient CO 2 separation
Huang et al. Single atomic Cu-Anchored 2D covalent organic framework as a nanoreactor for CO2 capture and in-situ conversion: A computational study

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101117

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101130

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110426