JP2023134157A - 水素吸蔵材およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】水素を吸蔵または放出するためのコストを削減する【解決手段】本発明の一態様の水素吸蔵材は、組成式でＡｌｘＭｎ１－ｘＨｙで表され、上記ｘが０．１以上かつ０．５以下である水素化物を含む。【選択図】なし
Description
特許法第３０条第２項適用申請有り ・ウェブサイトのアドレス ｈｔｔｐｓ：／／ｃｏｎｆｉｔ．ａｔｌａｓ．ｊｐ／ｇｕｉｄｅ／ｅｖｅｎｔ／ｊｉｍ２０２１ａｕｔｕｍｎ／ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ／ｌｉｓｔ 掲載日 令和３年８月３１日 ・研究集会名 日本金属学会２０２１年秋期（第１６９回）講演大会 開催場所 オンライン開催 開催日 令和３年９月１７日 ・刊行物名 「第６２回高圧討論会講演要旨集高圧力の科学と技術 第３１巻（２０２１年）特別号」 発行日 令和３年１０月１０日 発行所 日本高圧力学会 ・研究集会名 日本高圧力学会第６２回高圧討論会 開催場所 アクリエひめじ 開催日 令和３年１０月１８日
本発明は、水素吸蔵材およびその製造方法に関する。
水素は、多様な一次エネルギー源から様々な方法で製造可能な二次エネルギーである。水素を用いたエネルギーシステムは、高いエネルギー効率、低い環境負荷等の効果を期待できることから、将来的に実用化（商業化）が期待されている。
水素の体積当たりのエネルギー密度は、天然ガスの１／３程度と低い。そのため、水素を輸送および貯蔵する際には、水素の高密度化が求められる。水素吸蔵合金は、合金表面にて水素分子を解離させて、該合金内に水素を原子状に蓄えることができる。例えば、特許文献１には、組成式で、ＡｌｘＭｎ１－ｘ（ｘは０．７０以上０．８０以下）、または、ＡｌｙＭｎ１－ｙ（ｙは０．６０以上０．７０以下）で示される水素吸蔵材が開示されている。
ここで、水素吸蔵材では、水素を吸蔵するためのコストを削減するために、水素を吸蔵するための圧力を低くすることが求められている。また、吸蔵した水素を放出して回収するためのコストを削減するために、吸蔵した水素を放出させるための温度をより低くすることが求められている。
本発明の一態様は、水素を吸蔵または放出するためのコストを削減することができる水素吸蔵材およびその製造方法を実現することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る水素吸蔵材は、組成式でＡｌｘＭｎ１－ｘＨｙで表され、前記ｘが０．１以上かつ０．５以下である水素化物を含む。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る水素吸蔵材の製造方法は、原子比でＭｎの量がＡｌの量に対して１～９倍となるようにＡｌおよびＭｎを秤量し、秤量したＡｌとＭｎとを混合して混合物を作製する混合物作製工程と、前記混合物を０．５ＧＰａ～２ＧＰａの圧力、１０００℃～１１００℃の温度で固相反応させてＡｌ－Ｍｎ合金を作製する固相反応工程と、前記Ａｌ－Ｍｎ合金を０．５ＧＰａ～１０ＧＰａの圧力下で水素化させる水素化工程と、を含む。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る水素吸蔵材の製造方法は、原子比でＭｎの量がＡｌの量に対して１～９倍となるようにＡｌおよびＭｎを秤量し、秤量したＡｌとＭｎとを混合して混合物を作製する混合物作製工程と、前記混合物を２０００℃～３０００℃の温度でアーク溶解させてＡｌ－Ｍｎ合金を作製するアーク溶解工程と、前記Ａｌ－Ｍｎ合金を０．５ＧＰａ～１０ＧＰａの圧力下で水素化させる水素化工程と、を含む。
本発明の一態様によれば、水素を吸蔵または放出するためのコストを削減することができる。
〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。なお、以下の記載は発明の趣旨をより良く理解させるためのものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「Ａ～Ｂ」は、「Ａ以上Ｂ以下」を意味する。
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。なお、以下の記載は発明の趣旨をより良く理解させるためのものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「Ａ～Ｂ」は、「Ａ以上Ｂ以下」を意味する。
以下の説明においては、本発明の実施形態における水素吸蔵材等の説明に先立って、本発明の知見について概略的に説明する。本発明者らは、組成式でＡｌｘＭｎ１－ｘＨｙで表され、上記ｘが０．１以上かつ０．５以下である水素化物を新たに発見した。そして、本発明者らは、当該水素化物が、ＡｌｘＭｎ１－ｘＨｙで表され、上記ｘが０．５よりも大きい水素化物に比べて、水素を放出する温度が低い、または、低い圧力で水素化させることができるという知見を得て本発明を完成させた。以下に、本発明の水素吸蔵材について詳細に説明する。
本実施形態における水素吸蔵材は、組成式でＡｌｘＭｎ１－ｘＨｙで表され、上記ｘが０．１以上かつ０．５以下である水素化物（以下では、Ａｌ－Ｍｎ水素化物と称する）を含む。なお、本発明の一態様の水素吸蔵材は、上記Ａｌ－Ｍｎ水素化物のみによって構成されてもよい。本発明のＡｌ－Ｍｎ水素化物は、以下に説明するように、ｈｃｐ（hexagonal close packed）構造またはｆｃｃ（face centered cubic）構造であってもよい。
＜ｈｃｐ構造＞
本発明の一態様の上記Ａｌ－Ｍｎ水素化物は、ｈｃｐ構造であってもよい。以下の説明では、ｈｃｐ構造であるＡｌ－Ｍｎ水素化物をｈｃｐ構造水素化物と称して説明する。ｈｃｐ構造水素化物は、当該ｈｃｐ構造水素化物から水素を放出する温度（以下では水素放出温度とも称する）が１７５℃以下である。当該水素放出温度は、特許文献１に開示された水素吸蔵材の水素放出温度である約１９０℃を下回っており、水素を放出するためのコストを削減させることができる。なお、本明細書において、「水素放出温度」を、水素を吸蔵した水素吸蔵材を室温から所定の昇温速度で昇温させたときに、水素の放出量がピークとなる温度として定義する。
本発明の一態様の上記Ａｌ－Ｍｎ水素化物は、ｈｃｐ構造であってもよい。以下の説明では、ｈｃｐ構造であるＡｌ－Ｍｎ水素化物をｈｃｐ構造水素化物と称して説明する。ｈｃｐ構造水素化物は、当該ｈｃｐ構造水素化物から水素を放出する温度（以下では水素放出温度とも称する）が１７５℃以下である。当該水素放出温度は、特許文献１に開示された水素吸蔵材の水素放出温度である約１９０℃を下回っており、水素を放出するためのコストを削減させることができる。なお、本明細書において、「水素放出温度」を、水素を吸蔵した水素吸蔵材を室温から所定の昇温速度で昇温させたときに、水素の放出量がピークとなる温度として定義する。
本発明の一態様のｈｃｐ構造水素化物では、上記ｘが０．１以上かつ０．２以下であってもよい。この場合、水素放出温度が１２５℃以下になるため、水素を放出するためのコストをさらに削減させることができる。
＜ｆｃｃ構造＞
本発明の一態様の上記Ａｌ－Ｍｎ水素化物は、ｆｃｃ構造であってもよい。以下の説明では、ｆｃｃ構造であるＡｌ－Ｍｎ水素化物をｆｃｃ構造水素化物と称して説明する。ｆｃｃ構造水素化物は、下記で説明するＡｌ－Ｍｎ合金に水素を吸蔵させてＡｌ－Ｍｎ水素化物を生成するための圧力（以下では水素吸蔵圧力とも称する）を０．５～３ＧＰａとすることができる。当該水素吸蔵圧力は、特許文献１に開示された水素吸蔵材における水素吸蔵圧力である約５ＧＰａを下回っており、水素を吸蔵させるためのコストを削減させることができる。
本発明の一態様の上記Ａｌ－Ｍｎ水素化物は、ｆｃｃ構造であってもよい。以下の説明では、ｆｃｃ構造であるＡｌ－Ｍｎ水素化物をｆｃｃ構造水素化物と称して説明する。ｆｃｃ構造水素化物は、下記で説明するＡｌ－Ｍｎ合金に水素を吸蔵させてＡｌ－Ｍｎ水素化物を生成するための圧力（以下では水素吸蔵圧力とも称する）を０．５～３ＧＰａとすることができる。当該水素吸蔵圧力は、特許文献１に開示された水素吸蔵材における水素吸蔵圧力である約５ＧＰａを下回っており、水素を吸蔵させるためのコストを削減させることができる。
（Ａｌ－Ｍｎ水素化物の製造方法）
次に、本実施形態におけるＡｌ－Ｍｎ水素化物の製造方法について説明する。本実施形態におけるＡｌ－Ｍｎ水素化物は、混合物作製工程と、Ａｌ－Ｍｎ合金作製工程と、水素化工程とを含む。
次に、本実施形態におけるＡｌ－Ｍｎ水素化物の製造方法について説明する。本実施形態におけるＡｌ－Ｍｎ水素化物は、混合物作製工程と、Ａｌ－Ｍｎ合金作製工程と、水素化工程とを含む。
混合物作製工程では、まず、原子比でＭｎの量がＡｌの量に対して１～９倍となるようにＡｌおよびＭｎを秤量する。その後、秤量したＡｌとＭｎとを混合し、混合物を作製する。ＡｌとＭｎとの混合方法は、特に限定されるものではなく、例えば、乳鉢を用いて混合してもよい。
Ａｌ－Ｍｎ合金作製工程は、混合物作製工程で作製したＡｌとＭｎとの混合物を合金化させてＡｌとＭｎとの合金（以下では、Ａｌ－Ｍｎ合金と称する）を作製する工程である。ＡｌとＭｎとの混合物を合金化させる方法は、高圧固相反応法（固相反応工程）またはアーク溶解法（アーク溶解工程）のいずれかの方法によって行うことができる。
高圧固相反応法は、高温かつ高圧の条件下で混合物を固相反応させて、混合物を合金化する方法である。本実施形態では、０．５ＧＰａ～２ＧＰａの圧力、１０００℃～１１００℃の温度でＡｌとＭｎとの混合物を固相反応させることにより、Ａｌ－Ｍｎ合金を作製することができる。固相反応させる時間は、３分～１時間とすることができる。固相反応は、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。
アーク溶解法は、アーク溶解炉を用いて混合物を高温に加熱することにより混合物を溶解させ、溶融体を急冷することにより、混合物を合金化する方法である。本実施形態では、２０００℃～３０００℃の温度でＡｌおよびＭｎを溶解させ、溶融体を急冷することにより、Ａｌ－Ｍｎ合金を作製することができる。なお、ＡｌとＭｎとを十分に合金化させるために、上記工程を複数回行ってもよい。また、アーク溶解は、アルゴンガス雰囲気下で行うことが好ましい。
水素化工程は、Ａｌ－Ｍｎ合金作製工程において作製したＡｌ－Ｍｎ合金に水素を吸蔵させてＡｌ－Ｍｎ合金を水素化させることにより、上記Ａｌ－Ｍｎ水素化物を作製する工程である。
本研究者らは、水素化工程における圧力によって、得られるＡｌ－Ｍｎ水素化物の構造が変化することを見出した。具体的には、Ａｌ－Ｍｎ合金を６ＧＰａ～１０ＧＰａの圧力で水素化させた場合、ｈｃｐ構造のＡｌ－Ｍｎ水素化物（すなわち、ｈｃｐ構造水素化物）が得られ、０．５ＧＰａ～３ＧＰａの圧力で水素化させた場合、ｆｃｃ構造のＡｌ－Ｍｎ水素化物（すなわち、ｆｃｃ構造水素化物）が得られる。水素化処理は、６５０℃～８００℃の温度で行うことが好ましい。また、水素化処理を行う時間は、特に限定されるものではないが、例えば、１時間～１５時間とすることができる。
なお、上記ｘが０．５のＡｌ－Ｍｎ合金を９ＧＰａ～１０ＧＰａの圧力で水素化させた場合には、後述する実施例において説明するように、構造が未知の水素化物が得られる。以降では、当該構造が未知の水素化物を未知構造水素化物と称する。未知構造水素化物は、ＭｏをＸ線源とするＸＲＤ測定によって得られるプロファイルにおいて、少なくとも２θ＝１４．４°～１４．６°、１６．９°～１７．１°、２０．５°～２０．７°、３１．８°～３２．０°のいずれかの位置にピークを有する。未知構造水素化物の水素放出温度は、ｈｃｐ構造水素化物と同様に、特許文献１に開示された水素吸蔵材における水素放出温度である約１９０℃を下回っている。
以上のように、本発明の水素吸蔵材は、組成式でＡｌｘＭｎ１－ｘＨｙで表され、上記ｘが０．１以上かつ０．５以下である水素化物を含む。これにより、特許文献１に開示された水素吸蔵材よりも水素放出温度が低くなっている、または、特許文献１に開示された水素吸蔵材よりも水素吸蔵圧力が低くなっている。その結果、本発明の水素吸蔵材は、水素を吸蔵または放出するためのコストを削減することができる。なお、上記ｘが０．１未満の場合、水素放出温度が高くなってしまうため好ましくない。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明の一実施例について以下に説明する。本実施例では、以下に示す実施例１～６の水素吸蔵材を作製した。
（実施例１）
実施例１の水素吸蔵材は、以下のようにして作製した。まず、ＡｌおよびＭｎの粉末を原子比でＡｌ：Ｍｎ＝３：７となるように秤量し、乳鉢を用いて混合した。混合した混合物を、圧力１ＧＰａ、１０５０℃の条件で固相反応させ、常温常圧下に取り出すことにより、Ａｌ－Ｍｎ合金を作製した。作製したＡｌ－Ｍｎ合金をキュービックアンビル型高圧装置にセットし、圧力９ＧＰａ、７５０℃の条件で約２時間水素化し、その後室温まで冷却した後に常圧まで減圧することにより実施例１の水素吸蔵材を作製した。実施例１の水素吸蔵材は、組成式でＡｌｘＭｎ１－ｘＨｙで表され、ｘが０．３の水素化物である。
実施例１の水素吸蔵材は、以下のようにして作製した。まず、ＡｌおよびＭｎの粉末を原子比でＡｌ：Ｍｎ＝３：７となるように秤量し、乳鉢を用いて混合した。混合した混合物を、圧力１ＧＰａ、１０５０℃の条件で固相反応させ、常温常圧下に取り出すことにより、Ａｌ－Ｍｎ合金を作製した。作製したＡｌ－Ｍｎ合金をキュービックアンビル型高圧装置にセットし、圧力９ＧＰａ、７５０℃の条件で約２時間水素化し、その後室温まで冷却した後に常圧まで減圧することにより実施例１の水素吸蔵材を作製した。実施例１の水素吸蔵材は、組成式でＡｌｘＭｎ１－ｘＨｙで表され、ｘが０．３の水素化物である。
実施例１の水素吸蔵材に対して、ＭｏをＸ線源としてＸＲＤ測定を行った。ＸＲＤ測定によって得られたプロファイルを図１に示す。図１に示すように、実施例１の水素吸蔵材は、ＸＲＤプロファイル上に現れたブラッグピークが格子体積ｖ＝２６．４７Å３のｈｃｐ構造のユニットセルで指数付けが可能であった。すなわち、実施例１の水素吸蔵材は、ｈｃｐ構造のＡｌ－Ｍｎ水素化物を含んでいた。
次に、実施例１の水素吸蔵材を常圧下で加熱することにより水素を放出する温度を確認する水素放出実験を行った。水素放出実験は、熱天秤-質量分析装置を用いて、試料をＨｅフロー雰囲気で室温から昇温速度１０℃／分で加熱することにより行った。実施例１の水素吸蔵材に対して行った水素放出実験の結果を図２に示す。図２において、縦軸としてのＨ２
＋イオン強度は、水素吸蔵材から放出される水素量に相当する。図２に示すように実施例１の水素吸蔵材は、水素放出温度が約１７１℃であった。また、実施例１の水素吸蔵材は、熱天秤を用いた水素放出時の重量減少量測定の結果から算出した結果、吸蔵水素量が１．０９ｗｔ％であった。
（実施例２）
実施例２の水素吸蔵材は、出発材料のＡｌとＭｎとの原子比率をＡｌ：Ｍｎ＝２：８とした以外は、実施例１の水素吸蔵材と同様にして作製した。実施例２の水素吸蔵材は、組成式でＡｌｘＭｎ１－ｘＨｙで表され、ｘが０．２の水素化物である。
実施例２の水素吸蔵材は、出発材料のＡｌとＭｎとの原子比率をＡｌ：Ｍｎ＝２：８とした以外は、実施例１の水素吸蔵材と同様にして作製した。実施例２の水素吸蔵材は、組成式でＡｌｘＭｎ１－ｘＨｙで表され、ｘが０．２の水素化物である。
図３は、実施例２の水素吸蔵材に対して実施例１と同様の方法で行ったＸＲＤ測定によって得られたプロファイルである。図３に示すように、実施例２の水素吸蔵材は、ＸＲＤプロファイル上に現れたブラッグピークが格子体積ｖ＝２７．２７Å３のｈｃｐ構造のユニットセルで指数付けが可能であった。すなわち、実施例２の水素吸蔵材は、ｈｃｐ構造のＡｌ－Ｍｎ水素化物を含んでいた。
図４は、実施例２の水素吸蔵材に対して実施例１と同様の方法で行った水素放出実験の結果を示すグラフである。図４に示すように、実施例２の水素吸蔵材の水素放出温度は１２５℃であった。また、実施例２の水素吸蔵材は、熱天秤を用いた水素放出時の重量減少量測定の結果から算出した結果、吸蔵水素量が０．７６ｗｔ％であった。
（実施例３）
実施例３の水素吸蔵材は、出発材料のＡｌとＭｎとの原子比率をＡｌ：Ｍｎ＝１：９とした以外は、実施例１の水素吸蔵材と同様にして作製した。実施例３の水素吸蔵材は、組成式でＡｌｘＭｎ１－ｘＨｙで表され、ｘが０．１の水素化物である。
実施例３の水素吸蔵材は、出発材料のＡｌとＭｎとの原子比率をＡｌ：Ｍｎ＝１：９とした以外は、実施例１の水素吸蔵材と同様にして作製した。実施例３の水素吸蔵材は、組成式でＡｌｘＭｎ１－ｘＨｙで表され、ｘが０．１の水素化物である。
図５は、実施例３の水素吸蔵材に対して実施例１と同様の方法で行ったＸＲＤ測定によって得られたプロファイルである。図５に示すように、実施例３の水素吸蔵材は、ＸＲＤプロファイル上に現れたブラッグピークが格子体積ｖ＝２６．５６Å３のｈｃｐ構造のユニットセルで指数付けが可能であった。すなわち、実施例３の水素吸蔵材は、ｈｃｐ構造のＡｌ－Ｍｎ水素化物を含んでいた。
図６は、実施例３の水素吸蔵材に対して実施例１と同様の方法で行った水素放出実験の結果を示すグラフである。図６に示すように、実施例３の水素吸蔵材の水素放出温度は９５℃であった。また、実施例３の水素吸蔵材は、熱天秤を用いた水素放出時の重量減少量測定の結果から算出した結果、吸蔵水素量が０．９８ｗｔ％であった。
（実施例４）
実施例４の水素吸蔵材は、出発材料のＡｌとＭｎとの原子比率をＡｌ：Ｍｎ＝４：６とした以外は、実施例１の水素吸蔵材と同様にして作製した。実施例４の水素吸蔵材は、組成式でＡｌｘＭｎ１－ｘＨｙで表され、ｘが０．４の水素化物である。
実施例４の水素吸蔵材は、出発材料のＡｌとＭｎとの原子比率をＡｌ：Ｍｎ＝４：６とした以外は、実施例１の水素吸蔵材と同様にして作製した。実施例４の水素吸蔵材は、組成式でＡｌｘＭｎ１－ｘＨｙで表され、ｘが０．４の水素化物である。
図７は、実施例４の水素吸蔵材に対して実施例１と同様の方法で行ったＸＲＤ測定によって得られたプロファイルである。図７に示すように、実施例４の水素吸蔵材は、ＸＲＤプロファイル上に現れたブラッグピークが格子体積ｖ＝２７．３９Å３のｈｃｐ構造のユニットセルで指数付けが可能であった。すなわち、実施例４の水素吸蔵材は、ｈｃｐ構造のＡｌ－Ｍｎ水素化物を含んでいた。
図８は、実施例４の水素吸蔵材に対して実施例１と同様の方法で行った水素放出実験の結果を示すグラフである。図８に示すように、実施例４の水素吸蔵材の水素放出温度は１５７℃であった。
（実施例５）
実施例５の水素吸蔵材は、以下のようにして作製した。まず、ＡｌおよびＭｎの小片を原子比で３：７となるように秤量して混合した。混合した混合物を、アーク溶解炉を用いて２０００℃以上まで加熱し溶融させ溶融体を作製し、その後、溶融体を急冷した。溶融および急冷の一連の操作を４回繰り返すことにより、Ａｌ－Ｍｎ合金のインゴットを作製した。作製したインゴットをメノウ乳鉢ですりつぶして粉末化し、得られた粉末を直径１ｍｍ、高さ０．４ｍｍのペレットに整形した。その後、作製したペレットをキュービックアンビル型高圧装置にセットし、圧力１ＧＰａ、温度７５０℃の条件で約１時間水素化し、その後室温まで冷却した後に常圧まで減圧することにより実施例５の水素吸蔵材を作製した。実施例５の水素吸蔵材は、組成式でＡｌｘＭｎ１－ｘＨｙで表され、ｘが０．３の水素化物である。
実施例５の水素吸蔵材は、以下のようにして作製した。まず、ＡｌおよびＭｎの小片を原子比で３：７となるように秤量して混合した。混合した混合物を、アーク溶解炉を用いて２０００℃以上まで加熱し溶融させ溶融体を作製し、その後、溶融体を急冷した。溶融および急冷の一連の操作を４回繰り返すことにより、Ａｌ－Ｍｎ合金のインゴットを作製した。作製したインゴットをメノウ乳鉢ですりつぶして粉末化し、得られた粉末を直径１ｍｍ、高さ０．４ｍｍのペレットに整形した。その後、作製したペレットをキュービックアンビル型高圧装置にセットし、圧力１ＧＰａ、温度７５０℃の条件で約１時間水素化し、その後室温まで冷却した後に常圧まで減圧することにより実施例５の水素吸蔵材を作製した。実施例５の水素吸蔵材は、組成式でＡｌｘＭｎ１－ｘＨｙで表され、ｘが０．３の水素化物である。
図９は、実施例５の水素吸蔵材に対して、大型放射光施設SPring-8 BL14B1において白色Ｘ線を用いたエネルギー分散法により測定されたデータのＸ軸を、Mo線源を用いて測定した場合の回折角２θに変換して示したプロファイルである。図９に示すように、実施例５の水素吸蔵材は、ｆｃｃ構造であった。
図１０は、実施例５の水素吸蔵材に対して実施例１と同様の方法で行った水素放出実験の結果を示すグラフである。図１０に示すように、実施例５の水素吸蔵材は、２４１℃および２８５℃において水素放出量のピークが見られた。
（実施例６）
実施例６の水素吸蔵材は、出発材料のＡｌとＭｎとの原子比率をＡｌ：Ｍｎ＝１：１とした点、および、圧力９ＧＰａ、温度７５０℃の条件で約１４時間水素化した点を除いて、実施例５の水素吸蔵材と同様にして作製した。実施例１の水素吸蔵材は、組成式でＡｌｘＭｎ１－ｘＨｙで表され、ｘが０．５の水素化物である。
実施例６の水素吸蔵材は、出発材料のＡｌとＭｎとの原子比率をＡｌ：Ｍｎ＝１：１とした点、および、圧力９ＧＰａ、温度７５０℃の条件で約１４時間水素化した点を除いて、実施例５の水素吸蔵材と同様にして作製した。実施例１の水素吸蔵材は、組成式でＡｌｘＭｎ１－ｘＨｙで表され、ｘが０．５の水素化物である。
図１１は、実施例６の水素吸蔵材に対して実施例５と同様の方法で行ったＸＲＤ測定によって得られたプロファイルである。なお、図１１には、ペレット形状の実施例６の水素吸蔵材に対して測定位置を変えてＸＲＤ測定を行った結果を示している。具体的には、図１１において（ａ）～（ｅ）として示しているプロファイルは、ペレット形状の一方の底面からの距離がそれぞれ０ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．２０ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．３５ｍｍの測定位置でＸＲＤ測定を行うことによって得られたプロファイルである。
図１１に示すように、実施例６の水素吸蔵材では、既知のＡｌ－Ｍｎ水素化物であるＡｌ２ＭｎＨ３由来のブラッグピーク、および、水素を含まない合金相であるＡｌ０．４５Ｍｎ０．５５由来のブラッグピークに加え、図１１に丸印で示す位置に構造が未知の物質由来のブラッグピークが観察された。特に、図１１に（ａ）～（ｅ）として示すすべてのプロファイルにおいて、２θ＝１４．４°～１４．６°の位置に、構造が未知の物質由来のブラッグピークが観察された。
図１２は、実施例６の水素吸蔵材に対して実施例１と同様の方法で行った水素放出実験の結果を示すグラフである。図１２に示すように、実施例６の水素吸蔵材は、約１８０℃において水素放出量のピークが見られた。
図１３は、実施例１～６の水素吸蔵材、従来公知の水素吸蔵材であるＡｌ２ＭｎＨ３、およびマンガン水素化物ＭｎＨについて、出発材料のＡｌとＭｎとの原子比率をＡｌ：Ｍｎ＝ｘ：１－ｘとしたときのｘの値を横軸とし、水素放出温度を縦軸としてプロットしたグラフである。なお、図１３では、実施例５の水素吸蔵材の水素放出温度を２４１℃としてプロットしている。図１３に示すように、９ＧＰａの圧力で水素化させた実施例１～４および６の水素吸蔵材は、従来公知のＡｌ２ＭｎＨ３に比べて水素放出温度が低かった。特に、上記ｘの値が０．２である実施例２の水素吸蔵材、および、上記ｘの値が０．１である実施例３の水素吸蔵材では、水素放出温度が１３０℃以下であった。
Claims (8)
- 組成式でＡｌｘＭｎ１－ｘＨｙで表され、前記ｘが０．１以上かつ０．５以下である水素化物を含む、水素吸蔵材。
- 前記水素化物は、ｈｃｐ構造である、請求項１に記載の水素吸蔵材。
- 前記ｘが０．１以上かつ０．２以下である、請求項２に記載の水素吸蔵材。
- 前記水素化物は、ｆｃｃ構造である、請求項１に記載の水素吸蔵材。
- 原子比でＭｎの量がＡｌの量に対して１～９倍となるようにＡｌおよびＭｎを秤量し、秤量したＡｌとＭｎとを混合して混合物を作製する混合物作製工程と、
前記混合物を０．５ＧＰａ～２ＧＰａの圧力、１０００℃～１１００℃の温度で固相反応させてＡｌ－Ｍｎ合金を作製する固相反応工程と、
前記Ａｌ－Ｍｎ合金を０．５ＧＰａ～１０ＧＰａの圧力下で水素化させる水素化工程と、を含む水素吸蔵材の製造方法。 - 原子比でＭｎの量がＡｌの量に対して１～９倍となるようにＡｌおよびＭｎを秤量し、秤量したＡｌとＭｎとを混合して混合物を作製する混合物作製工程と、
前記混合物を２０００℃～３０００℃の温度でアーク溶解させてＡｌ－Ｍｎ合金を作製するアーク溶解工程と、
前記Ａｌ－Ｍｎ合金を０．５ＧＰａ～１０ＧＰａの圧力下で水素化させる水素化工程と、を含む水素吸蔵材の製造方法。 - 前記水素化工程において、６ＧＰａ～１０ＧＰａの圧力で水素化させる、請求項５または６に記載の水素吸蔵材の製造方法。
- 前記水素化工程において、０．５ＧＰａ～３ＧＰａの圧力で水素化させる、請求項５または６に記載の水素吸蔵材の製造方法。
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