JP3000680B2 - 水素貯蔵用材料 - Google Patents
水素貯蔵用材料Info
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- JP3000680B2 JP3000680B2 JP2410143A JP41014390A JP3000680B2 JP 3000680 B2 JP3000680 B2 JP 3000680B2 JP 2410143 A JP2410143 A JP 2410143A JP 41014390 A JP41014390 A JP 41014390A JP 3000680 B2 JP3000680 B2 JP 3000680B2
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- hydrogen
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、水素と可逆的に反応
して、水素を吸蔵、放出する水素貯蔵用材料に関するも
のである。
して、水素を吸蔵、放出する水素貯蔵用材料に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、水素貯蔵材料は、水素と
可逆的に反応して、反応熱の出入りを伴って水素を吸
蔵、放出する性質を有している。この化学反応を利用し
て水素を貯蔵、運搬する技術の実用化が図られており、
さらに反応熱を利用して、熱貯蔵、熱輸送システムなど
を構築する技術の開発、実用化が進められている。
可逆的に反応して、反応熱の出入りを伴って水素を吸
蔵、放出する性質を有している。この化学反応を利用し
て水素を貯蔵、運搬する技術の実用化が図られており、
さらに反応熱を利用して、熱貯蔵、熱輸送システムなど
を構築する技術の開発、実用化が進められている。
【０００３】各種用途の実用化においては、水素貯蔵材
料の特性を一層向上させる必要があり、例えば、水素貯
蔵量の増加、原料の低廉化、プラトー特性の改善などが
大きな課題として挙げられている。従来、水素貯蔵用材
料としては、Ｌa −Ｎi、Ｍg −Ｎi 、Ｔi −Ｆe 、Ｍm
−Ｎi 、Ｔi −Ｃr などが開発、提唱されており、上
記した各種用途への応用、実用化が図られている。
料の特性を一層向上させる必要があり、例えば、水素貯
蔵量の増加、原料の低廉化、プラトー特性の改善などが
大きな課題として挙げられている。従来、水素貯蔵用材
料としては、Ｌa −Ｎi、Ｍg −Ｎi 、Ｔi −Ｆe 、Ｍm
−Ｎi 、Ｔi −Ｃr などが開発、提唱されており、上
記した各種用途への応用、実用化が図られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した水素
貯蔵用材料は、Ｍg −Ｎi を除いて、いずれも２００ｃ
ｃ／ｇ程度の水素吸蔵量を示すにすぎず、水素貯蔵材料
として使用するには、水素吸蔵量が少ないという欠点を
有している。また、Ｍｇ−Ｎi は、４００ｃｃ／ｇ程度
の水素吸蔵量を示すものの、水素吸蔵・放出反応が遅
く、しかも、３５０℃以上の温度でなければ、スムーズ
に水素の吸蔵・放出ができないなどの欠点がある。
貯蔵用材料は、Ｍg −Ｎi を除いて、いずれも２００ｃ
ｃ／ｇ程度の水素吸蔵量を示すにすぎず、水素貯蔵材料
として使用するには、水素吸蔵量が少ないという欠点を
有している。また、Ｍｇ−Ｎi は、４００ｃｃ／ｇ程度
の水素吸蔵量を示すものの、水素吸蔵・放出反応が遅
く、しかも、３５０℃以上の温度でなければ、スムーズ
に水素の吸蔵・放出ができないなどの欠点がある。
【０００５】さらに、上記材料以外では、Ｖは、常温
で、４００ｃｃ／ｇ程度の水素を吸蔵することが知られ
ている。しかし、Ｖは、大きな水素吸蔵量を示すにも拘
らず、有効に吸蔵・放出できる水素量は、常温で２００
ｃｃ／ｇ程度に過ぎず、その他は水素と化合した固溶相
として残存するため、効率が悪いという欠点を有してい
る。しかも、Ｖは材料として高価であり、これを用いた
水素貯蔵材料は、原料費が嵩み、実用性に欠ける欠点も
ある。
で、４００ｃｃ／ｇ程度の水素を吸蔵することが知られ
ている。しかし、Ｖは、大きな水素吸蔵量を示すにも拘
らず、有効に吸蔵・放出できる水素量は、常温で２００
ｃｃ／ｇ程度に過ぎず、その他は水素と化合した固溶相
として残存するため、効率が悪いという欠点を有してい
る。しかも、Ｖは材料として高価であり、これを用いた
水素貯蔵材料は、原料費が嵩み、実用性に欠ける欠点も
ある。
【０００６】この発明は、上記課題を解決することを基
本的な目的とし、安価な材料を用いて、水素吸蔵量が多
く、しかも有効な水素吸蔵・放出量が多くて効率のよい
水素貯蔵材料を提供することを目的とするものである。
本的な目的とし、安価な材料を用いて、水素吸蔵量が多
く、しかも有効な水素吸蔵・放出量が多くて効率のよい
水素貯蔵材料を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願発明のうち第１の発明は、一般式ＴｉXＣｒ2-Y
ＭｏYで表わされる組成を有することを特徴とするもの
である。ただし、式中、Ｘ、Ｙは、０．８≦Ｘ≦１．
２、０．２≦Ｙ≦１．０
め、本願発明のうち第１の発明は、一般式ＴｉXＣｒ2-Y
ＭｏYで表わされる組成を有することを特徴とするもの
である。ただし、式中、Ｘ、Ｙは、０．８≦Ｘ≦１．
２、０．２≦Ｙ≦１．０
【０００８】また、第２の発明は、一般式ＴｉXＣｒ2-Y
ＭｏYＦｅzで表わされる組成を有することを特徴とする
ものである。ただし、式中、Ｘ、Ｙ、Ｚは、０．８≦Ｘ
≦１．２、０．２≦Ｙ≦１．０，０＜Ｚ≦１．０
ＭｏYＦｅzで表わされる組成を有することを特徴とする
ものである。ただし、式中、Ｘ、Ｙ、Ｚは、０．８≦Ｘ
≦１．２、０．２≦Ｙ≦１．０，０＜Ｚ≦１．０
【０００９】
【作用】すなわち、本願発明のうち第１の発明によれ
ば、Ｔi 、Ｃr 、Ｍo を組成成分とするので、安価な材
料で水素貯蔵材料を構成することができる。しかも、第
１の発明は、Ｔi −Ｃr 材料のＣr を、Ｍo で一部置換
した構成からなり、水素吸蔵量が飛躍的に増大するとと
もに、水素の有効吸蔵・放出量が増加して、効率が向上
する。
ば、Ｔi 、Ｃr 、Ｍo を組成成分とするので、安価な材
料で水素貯蔵材料を構成することができる。しかも、第
１の発明は、Ｔi −Ｃr 材料のＣr を、Ｍo で一部置換
した構成からなり、水素吸蔵量が飛躍的に増大するとと
もに、水素の有効吸蔵・放出量が増加して、効率が向上
する。
【００１０】ここで、Ｔi の組成比Ｘを限定した理由を
述べると、Ｘが１．２を超えると、プラトー性が悪化
し、また、０．８未満では、初期活性化が困難になると
ともに、水素吸蔵量が低下して実用的ではなくなるため
上記範囲に定めた。
述べると、Ｘが１．２を超えると、プラトー性が悪化
し、また、０．８未満では、初期活性化が困難になると
ともに、水素吸蔵量が低下して実用的ではなくなるため
上記範囲に定めた。
【００１１】また、Ｍｏの組成比Ｙは、水素の吸蔵量を
飛躍的に増大させるために０．２以上とするが、一方、
１．０を越えると、Ｙの増加とともに、水素吸蔵量およ
び水素放出量がともに低下するために、前記範囲とす
る。なお、同様の理由で、さらに、Ｍｏの組成比Ｙを
０．６以下とするのが望ましい。
飛躍的に増大させるために０．２以上とするが、一方、
１．０を越えると、Ｙの増加とともに、水素吸蔵量およ
び水素放出量がともに低下するために、前記範囲とす
る。なお、同様の理由で、さらに、Ｍｏの組成比Ｙを
０．６以下とするのが望ましい。
【００１２】次に、第２の発明によれば、Ｔi 、Ｃr 、
Ｍo 、Ｆe を組成成分とするので、材料費をさらに低減
することができる。そして、得られた水素貯蔵材料は、
Ｔi −Ｃr 材料のＣr を、Ｍo およびＦe で一部または
前部置換した構成からなり、第１の発明と同様に、水素
吸蔵量、水素の有効吸蔵・放出量が増大して、効率が向
上する。
Ｍo 、Ｆe を組成成分とするので、材料費をさらに低減
することができる。そして、得られた水素貯蔵材料は、
Ｔi −Ｃr 材料のＣr を、Ｍo およびＦe で一部または
前部置換した構成からなり、第１の発明と同様に、水素
吸蔵量、水素の有効吸蔵・放出量が増大して、効率が向
上する。
【００１３】ここで、第２の発明でも、第１の発明と同
様の理由によってＴｉの組成比Ｘ、Ｍｏの組成比Ｙを前
記範囲に定めた。また、Ｆｅの組成比Ｚも、組成比Ｙと
同様の理由によって、その範囲を定めたものである。な
お、ＭｏおよびＦｅの合算した組成比Ｙ＋Ｚは、組成比
Ｙ、Ｚの上限を定めたのと同様の理由によって、１．５
以下とするのが望ましい。また、組成比Ｙ、Ｚは、上記
範囲限定理由と同様の理由によって、さらに、０．２＜
Ｙ，Ｚ≦０．６の範囲に限定するのが望ましい。
様の理由によってＴｉの組成比Ｘ、Ｍｏの組成比Ｙを前
記範囲に定めた。また、Ｆｅの組成比Ｚも、組成比Ｙと
同様の理由によって、その範囲を定めたものである。な
お、ＭｏおよびＦｅの合算した組成比Ｙ＋Ｚは、組成比
Ｙ、Ｚの上限を定めたのと同様の理由によって、１．５
以下とするのが望ましい。また、組成比Ｙ、Ｚは、上記
範囲限定理由と同様の理由によって、さらに、０．２＜
Ｙ，Ｚ≦０．６の範囲に限定するのが望ましい。
【００１４】
【実施例】以下に、この発明の実施例（発明材）を、本
発明の範囲外の比較材と比較しつつ、説明する。Ｔi 、
Ｃr 、Ｍo 、Ｆe 、Ｖの各成分原料を、それぞれ秤量し
て、表１に示す組成となるように配合した。この配合物
を、アーク式真空溶解装置のるつぼ内に収納し、高純度
Ａr ガス雰囲気下でアーク溶解し、装置内で室温まで冷
却して凝固させた。得られた合金は、大気中で、１００
〜２００メッシュに粉砕して測定試料とし、各試料５ｇ
を、高圧法金属水素化物製造装置内のステンレス鋼製反
応容器内に封入した。
発明の範囲外の比較材と比較しつつ、説明する。Ｔi 、
Ｃr 、Ｍo 、Ｆe 、Ｖの各成分原料を、それぞれ秤量し
て、表１に示す組成となるように配合した。この配合物
を、アーク式真空溶解装置のるつぼ内に収納し、高純度
Ａr ガス雰囲気下でアーク溶解し、装置内で室温まで冷
却して凝固させた。得られた合金は、大気中で、１００
〜２００メッシュに粉砕して測定試料とし、各試料５ｇ
を、高圧法金属水素化物製造装置内のステンレス鋼製反
応容器内に封入した。
【００１５】なお、上記試料を用いて水素吸蔵・放出特
性を測定する前の処理として、活性化処理を行った。す
なわち、前記反応容器内を減圧（約１０−２mmＨｇ）排
気しながら、５０℃にて約１時間加熱して脱ガスした
後、同温度で、４０Kgf／cm2圧の高純度水素を導入し、
次いで、−４０℃まで冷却した。このような処理によっ
て試料はただちに水素を吸蔵し始め、３０分後には、水
素の吸蔵が完了した。さらに、容器を５０℃に加熱しな
がら排気して、前記試料から水素を放出させた。これら
の処理を複数回繰返して活性化処理を終了した。
性を測定する前の処理として、活性化処理を行った。す
なわち、前記反応容器内を減圧（約１０−２mmＨｇ）排
気しながら、５０℃にて約１時間加熱して脱ガスした
後、同温度で、４０Kgf／cm2圧の高純度水素を導入し、
次いで、−４０℃まで冷却した。このような処理によっ
て試料はただちに水素を吸蔵し始め、３０分後には、水
素の吸蔵が完了した。さらに、容器を５０℃に加熱しな
がら排気して、前記試料から水素を放出させた。これら
の処理を複数回繰返して活性化処理を終了した。
【００１６】次に、各試料の水素吸蔵・放出特性を測定
した。すなわち、容器温度を−４０℃に降下させ、容器
内に５０Kgf／cm2圧の高純度水素を導入し、試料を水素
化することによって水素を吸蔵させた。各試料の水素吸
蔵量を測定し、その結果を表１に示した。なお、上記測
定では、水素吸蔵の速さを合わせて評価した。
した。すなわち、容器温度を−４０℃に降下させ、容器
内に５０Kgf／cm2圧の高純度水素を導入し、試料を水素
化することによって水素を吸蔵させた。各試料の水素吸
蔵量を測定し、その結果を表１に示した。なお、上記測
定では、水素吸蔵の速さを合わせて評価した。
【００１７】上記のようにして水素を各試料に吸蔵させ
た後、反応容器温度を前記−４０℃に保持したままで、
容器内を排気して、０．１Kgf／cm2の圧力まで減圧し
た。この減圧によって、各試料から水素が放出された。
測定した水素放出量は、表１に示した。なお、水素放出
の速さも合わせて評価し、前記水素吸蔵の速さと総合し
て、反応速度として、その評価を表１に示した。なお、
水素吸蔵量に対し、有効に放出された水素放出量の比
（百分率）を、効率として示した。
た後、反応容器温度を前記−４０℃に保持したままで、
容器内を排気して、０．１Kgf／cm2の圧力まで減圧し
た。この減圧によって、各試料から水素が放出された。
測定した水素放出量は、表１に示した。なお、水素放出
の速さも合わせて評価し、前記水素吸蔵の速さと総合し
て、反応速度として、その評価を表１に示した。なお、
水素吸蔵量に対し、有効に放出された水素放出量の比
（百分率）を、効率として示した。
【００１８】
【表１】 但し、表中の反応速度欄で、◎は非常に良好、×は不良
を示す。また、Ｖは、他の試料と異なり、２０℃にて水
素の吸蔵・放出を行って、それぞれ水素量の測定を行っ
たものである。
を示す。また、Ｖは、他の試料と異なり、２０℃にて水
素の吸蔵・放出を行って、それぞれ水素量の測定を行っ
たものである。
【００１９】表１から明らかなように、本発明材はいず
れも（Ｎｏ．１〜５）、水素吸蔵量が、比較材６のＴi
Ｃr2よりも大幅に増加しており（約１．６〜１．８
倍）、また、有効に放出される水素量も、Ｔi Ｃr2より
も非常に多いという結果が得られた。また発明材の水素
吸蔵量は、比較材７のＶに比べれば若干少ないものの、
水素放出量の点は、発明材は、比較材７と遜色がない
か、かえって優れているものもあり、有効な水素放出量
は、高価なＶ以上であるといえる。また、発明材の反応
速度は、いずれも非常に良好であるのに対し、Ｖの反応
速度は、遅くて不良であった。以上のように、発明材
は、水素吸蔵量、有効水素放出量、反応速度のいずれの
点においても優れた特性を有しており、しかも、材料費
は、Ｖよりも遥かに低廉であった。
れも（Ｎｏ．１〜５）、水素吸蔵量が、比較材６のＴi
Ｃr2よりも大幅に増加しており（約１．６〜１．８
倍）、また、有効に放出される水素量も、Ｔi Ｃr2より
も非常に多いという結果が得られた。また発明材の水素
吸蔵量は、比較材７のＶに比べれば若干少ないものの、
水素放出量の点は、発明材は、比較材７と遜色がない
か、かえって優れているものもあり、有効な水素放出量
は、高価なＶ以上であるといえる。また、発明材の反応
速度は、いずれも非常に良好であるのに対し、Ｖの反応
速度は、遅くて不良であった。以上のように、発明材
は、水素吸蔵量、有効水素放出量、反応速度のいずれの
点においても優れた特性を有しており、しかも、材料費
は、Ｖよりも遥かに低廉であった。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
Ｔi −Ｃr 合金のＣr を、Ｍo またはＭo 、Ｆe で、一
部または全部置換して構成したので、以下の優れた諸特
性が得られる効果がある。すなわち、 （１）水素貯蔵量が大幅に増加する（〜３５０ｃｃ／
ｇ）。 （２）吸蔵・放出可能な水素量が多い（〜３００ｃｃ／
ｇ）。 （３）金属原料が安価である。 （４）反応が速い。 （５）初期活性化に優れている。 したがって、本願発明によれば、低いコストと優れた特
性とにより各種用途への実用化が可能になる効果があ
る。
Ｔi −Ｃr 合金のＣr を、Ｍo またはＭo 、Ｆe で、一
部または全部置換して構成したので、以下の優れた諸特
性が得られる効果がある。すなわち、 （１）水素貯蔵量が大幅に増加する（〜３５０ｃｃ／
ｇ）。 （２）吸蔵・放出可能な水素量が多い（〜３００ｃｃ／
ｇ）。 （３）金属原料が安価である。 （４）反応が速い。 （５）初期活性化に優れている。 したがって、本願発明によれば、低いコストと優れた特
性とにより各種用途への実用化が可能になる効果があ
る。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−78403（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−88516（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 一般式ＴｉXＣｒ2-YＭｏYで表わされる
組成を有することを特徴とする水素貯蔵用材料 ただし、式中、Ｘ、Ｙは、０．８≦Ｘ≦１．２、０．２
≦Ｙ≦１．０ - 【請求項２】 一般式ＴｉXＣｒ2-Y-zＭｏYＦｅzで表わ
される組成を有することを特徴とする水素貯蔵用材料 ただし、式中、Ｘ、Ｙ、Ｚは、０．８≦Ｘ≦１．２、
０．２≦Ｙ≦１．０，０＜Ｚ≦１．０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2410143A JP3000680B2 (ja) | 1990-12-13 | 1990-12-13 | 水素貯蔵用材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2410143A JP3000680B2 (ja) | 1990-12-13 | 1990-12-13 | 水素貯蔵用材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04210446A JPH04210446A (ja) | 1992-07-31 |
| JP3000680B2 true JP3000680B2 (ja) | 2000-01-17 |
Family
ID=18519350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2410143A Expired - Fee Related JP3000680B2 (ja) | 1990-12-13 | 1990-12-13 | 水素貯蔵用材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3000680B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002212663A (ja) * | 2001-01-17 | 2002-07-31 | Japan Steel Works Ltd:The | 高容量水素吸蔵合金とその製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5288516A (en) * | 1976-01-20 | 1977-07-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Metallic material for storing hydrogen |
| JPS5678403A (en) * | 1980-12-01 | 1981-06-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Metallic material for storing hydrogen |
-
1990
- 1990-12-13 JP JP2410143A patent/JP3000680B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04210446A (ja) | 1992-07-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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