JP3383695B2 - 水素吸蔵複合合金の製造方法 - Google Patents
水素吸蔵複合合金の製造方法Info
- Publication number
- JP3383695B2 JP3383695B2 JP29742493A JP29742493A JP3383695B2 JP 3383695 B2 JP3383695 B2 JP 3383695B2 JP 29742493 A JP29742493 A JP 29742493A JP 29742493 A JP29742493 A JP 29742493A JP 3383695 B2 JP3383695 B2 JP 3383695B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen storage
- rare earth
- alloy
- hydrogen
- transition element
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 120
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims description 114
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims description 114
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 78
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims description 78
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 38
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 57
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 44
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 30
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 29
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 28
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 claims description 14
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 11
- -1 rare earth hydride Chemical class 0.000 claims description 11
- 229910001325 element alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 6
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 4
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 229910019656 Mg2 Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000006263 metalation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003623 transition metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は水素吸蔵複合合金および
その製造方法に関する。
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】近年、重油、ガソリン等の化石燃料の使用
による大気汚染及び地球温暖化が環境問題として大きく
取り上げられるようになってきており、化石燃料に代わ
るクリーンなエネルギー源として水素が注目を集めてい
る。そして最近、水素を貯蔵しておくことができる水素
吸蔵合金が特に関心を持たれている。
による大気汚染及び地球温暖化が環境問題として大きく
取り上げられるようになってきており、化石燃料に代わ
るクリーンなエネルギー源として水素が注目を集めてい
る。そして最近、水素を貯蔵しておくことができる水素
吸蔵合金が特に関心を持たれている。
【０００３】この水素吸蔵合金は、金属の水素化、解離
の現象を応用して、水素の貯蔵、運搬及びエネルギー変
換を行なうものであるが、この様な水素吸蔵合金におい
てはその水素貯蔵量が大きいことが望ましい。これに対
して、Ｍｇは、７．６重量％の水素を吸蔵することがで
き、水素貯蔵能が高い金属として知られている。
の現象を応用して、水素の貯蔵、運搬及びエネルギー変
換を行なうものであるが、この様な水素吸蔵合金におい
てはその水素貯蔵量が大きいことが望ましい。これに対
して、Ｍｇは、７．６重量％の水素を吸蔵することがで
き、水素貯蔵能が高い金属として知られている。
【０００４】Ｍｇ系水素吸蔵金属の一例は、特開昭６３
−７２８４９号公報に記載されている。このものは、Ｍ
ｇ−Ｎｉ系合金粉末表面に所定量のＮｉ超微粒子を付着
させたものであり、Ｎｉの触媒作用によって水素の吸蔵
・放出速度を高めている。
−７２８４９号公報に記載されている。このものは、Ｍ
ｇ−Ｎｉ系合金粉末表面に所定量のＮｉ超微粒子を付着
させたものであり、Ｎｉの触媒作用によって水素の吸蔵
・放出速度を高めている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、Ｍｇ、Ｍｇ2
Ｃｕ、Ｍｇ2 Ｎｉ等のＭｇ系水素吸蔵金属の水素吸蔵・
放出温度は２５０℃以上と高い。このことは、Ｍｇ系水
素吸蔵金属を収納する貯蔵タンクにきわめて高い高温剛
性が要求されることを意味し、貯蔵タンクの重量増加に
つながるとともに、その使用場所も限定されることにな
る。すなわち、これを例えば水素エンジン自動車の燃料
供給源として使用する場合、上記貯蔵タンクの重量およ
び水素吸蔵合金自身の重量により、自動車の車体全体の
重量が増加し、燃料消費率を悪化させる原因となる。ま
た、自動車の場合は上記水素を吸蔵・放出させるための
高温の熱源を確保することが難しく、さらに、一般車両
においては、高温の熱源を使用すること自体が好ましい
ことではない。
Ｃｕ、Ｍｇ2 Ｎｉ等のＭｇ系水素吸蔵金属の水素吸蔵・
放出温度は２５０℃以上と高い。このことは、Ｍｇ系水
素吸蔵金属を収納する貯蔵タンクにきわめて高い高温剛
性が要求されることを意味し、貯蔵タンクの重量増加に
つながるとともに、その使用場所も限定されることにな
る。すなわち、これを例えば水素エンジン自動車の燃料
供給源として使用する場合、上記貯蔵タンクの重量およ
び水素吸蔵合金自身の重量により、自動車の車体全体の
重量が増加し、燃料消費率を悪化させる原因となる。ま
た、自動車の場合は上記水素を吸蔵・放出させるための
高温の熱源を確保することが難しく、さらに、一般車両
においては、高温の熱源を使用すること自体が好ましい
ことではない。
【０００６】また、上記Ｍｇはその蒸気圧が高いため
に、合金を製造しようとしても融解時に蒸発し易く、ま
た反応性が高いため合金化が難しい、という問題があ
り、合金同士を複合化する場合にはさらに難しくなる。
に、合金を製造しようとしても融解時に蒸発し易く、ま
た反応性が高いため合金化が難しい、という問題があ
り、合金同士を複合化する場合にはさらに難しくなる。
【０００７】すなわち、本発明の課題は、Ｍｇ系の水素
吸蔵金属を用いながらも、該Ｍｇの取扱いの難しさを克
服して、低温で水素を吸蔵することができる水素吸蔵複
合合金を簡単に製造することができる方法を提供するこ
とにある。
吸蔵金属を用いながらも、該Ｍｇの取扱いの難しさを克
服して、低温で水素を吸蔵することができる水素吸蔵複
合合金を簡単に製造することができる方法を提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及びその作用】本発明者
は、このような課題に対して鋭意研究した結果、Ｍｇ系
水素吸蔵金属に、希土類−遷移元素系合金と希土類水素
化物とを複合化させることにより、所期の効果が得られ
ること、また、Ｍｇを一旦水素化させた後にその脱水素
化を行なうと、低温でＭｇ蒸気が発生して複合化すべき
相手材に付着し該Ｍｇと相手材との間で拡散接合を生ず
ることを見出だし、請求項１〜６の各発明を完成したも
のである。
は、このような課題に対して鋭意研究した結果、Ｍｇ系
水素吸蔵金属に、希土類−遷移元素系合金と希土類水素
化物とを複合化させることにより、所期の効果が得られ
ること、また、Ｍｇを一旦水素化させた後にその脱水素
化を行なうと、低温でＭｇ蒸気が発生して複合化すべき
相手材に付着し該Ｍｇと相手材との間で拡散接合を生ず
ることを見出だし、請求項１〜６の各発明を完成したも
のである。
【０００９】すなわち、請求項１に係る発明は、Ｍｇ系
水素吸蔵金属と、希土類−遷移元素系合金と、希土類水
素化物とが複合されてなり、且つ上記Ｍｇ系水素吸蔵金
属と希土類−遷移元素系合金との間にＭｇ−遷移元素化
合物が生成している水素吸蔵複合合金の製造に適した方
法であって、Ｍｇ系水素吸蔵金属粉末と希土類−遷移元
素系合金粉末とを混合し、上記混合物を、上記Ｍｇ系水
素吸蔵金属粉末にＭｇ水素化物が生成し且つ上記希土類
−遷移元素系合金粉末から希土類水素化物が析出するよ
う、水素雰囲気中で加熱した後、上記Ｍｇ水素化物が脱
水素化し発生するＭｇ蒸気が上記希土類水素化物の析出
した後の希土類−遷移元素系合金粉末に付着してＭｇ粒
子を形成するよう、減圧下で加熱することにより、上記
希土類水素化物の析出した後の希土類−遷移元素系合金
粉末と上記Ｍｇ粒子との間にＭｇ−遷移元素化合物を生
成させることを特徴とする水素吸蔵複合合金の製造方法
である。
水素吸蔵金属と、希土類−遷移元素系合金と、希土類水
素化物とが複合されてなり、且つ上記Ｍｇ系水素吸蔵金
属と希土類−遷移元素系合金との間にＭｇ−遷移元素化
合物が生成している水素吸蔵複合合金の製造に適した方
法であって、Ｍｇ系水素吸蔵金属粉末と希土類−遷移元
素系合金粉末とを混合し、上記混合物を、上記Ｍｇ系水
素吸蔵金属粉末にＭｇ水素化物が生成し且つ上記希土類
−遷移元素系合金粉末から希土類水素化物が析出するよ
う、水素雰囲気中で加熱した後、上記Ｍｇ水素化物が脱
水素化し発生するＭｇ蒸気が上記希土類水素化物の析出
した後の希土類−遷移元素系合金粉末に付着してＭｇ粒
子を形成するよう、減圧下で加熱することにより、上記
希土類水素化物の析出した後の希土類−遷移元素系合金
粉末と上記Ｍｇ粒子との間にＭｇ−遷移元素化合物を生
成させることを特徴とする水素吸蔵複合合金の製造方法
である。
【００１０】当該発明において、上記混合物を水素雰囲
気中で加熱すると、上記Ｍｇ系水素吸蔵金属粉末中にＭ
ｇ水素化物が生成し始める。また、上記希土類−遷移元
素系合金粉末は、その希土類元素が水素との親和力が高
いために希土類水素化物を生成し、そのために該希土類
水素化物と、最初とは組成が異なる希土類−遷移元素系
合金とに分解することになる。
気中で加熱すると、上記Ｍｇ系水素吸蔵金属粉末中にＭ
ｇ水素化物が生成し始める。また、上記希土類−遷移元
素系合金粉末は、その希土類元素が水素との親和力が高
いために希土類水素化物を生成し、そのために該希土類
水素化物と、最初とは組成が異なる希土類−遷移元素系
合金とに分解することになる。
【００１１】そうして、当該発明においては、引き続い
て当該混合物が減圧下で加熱されるが、これにより、上
記Ｍｇ水素化物は脱水素化されてＭｇに戻る。このとき
に加熱温度がＭｇの融点以下であってもＭｇ蒸気が発生
する。これはＭｇ水素化物が水素を解離すると活性化さ
れるためと考えられる。そして、当該Ｍｇ蒸気は先に分
解生成した上記希土類−遷移元素系合金に付着してＭｇ
粒子を形成することになる。すると、加熱下におかれて
いる関係で、上記希土類−遷移元素系合金の遷移元素が
Ｍｇ粒子側に反応拡散し、この希土類−遷移元素系合金
とＭｇ粒子との界面部分にＭｇ−遷移元素化合物が生成
することになる。
て当該混合物が減圧下で加熱されるが、これにより、上
記Ｍｇ水素化物は脱水素化されてＭｇに戻る。このとき
に加熱温度がＭｇの融点以下であってもＭｇ蒸気が発生
する。これはＭｇ水素化物が水素を解離すると活性化さ
れるためと考えられる。そして、当該Ｍｇ蒸気は先に分
解生成した上記希土類−遷移元素系合金に付着してＭｇ
粒子を形成することになる。すると、加熱下におかれて
いる関係で、上記希土類−遷移元素系合金の遷移元素が
Ｍｇ粒子側に反応拡散し、この希土類−遷移元素系合金
とＭｇ粒子との界面部分にＭｇ−遷移元素化合物が生成
することになる。
【００１２】ここに、上記各粉末の粒径は５０〜５００
μｍが好適である。これよりも大きいと粒子の表面積
（反応面積）が小さくなって反応が進行し難くなり、ま
た、５０μｍよりも小さいと、表面酸化を生じ易くな
る。
μｍが好適である。これよりも大きいと粒子の表面積
（反応面積）が小さくなって反応が進行し難くなり、ま
た、５０μｍよりも小さいと、表面酸化を生じ易くな
る。
【００１３】以上のようにして得られる水素吸蔵複合合
金においては、上記Ｍｇ系水素吸蔵 金属やＭｇ−遷移元
素化合物が１００℃程度の低い温度であってもそれほど
高い圧力をかけずに水素を吸蔵する。その理由は必ずし
も明確ではないが、上記Ｍｇ系水素吸蔵金属やＭｇ−遷
移元素化合物よりも水素を吸蔵ないしは通過させるとき
のポテンシャル障壁が低い上記希土類−遷移元素系合金
と上記希土類水素化物とが、上記Ｍｇ系水素吸蔵金属や
Ｍｇ−遷移元素化合物が水素を吸蔵する際の水素の移動
を共同して仲立ちし、当該水素吸蔵における活性化エネ
ルギーを低下させているものと考えられる。
金においては、上記Ｍｇ系水素吸蔵 金属やＭｇ−遷移元
素化合物が１００℃程度の低い温度であってもそれほど
高い圧力をかけずに水素を吸蔵する。その理由は必ずし
も明確ではないが、上記Ｍｇ系水素吸蔵金属やＭｇ−遷
移元素化合物よりも水素を吸蔵ないしは通過させるとき
のポテンシャル障壁が低い上記希土類−遷移元素系合金
と上記希土類水素化物とが、上記Ｍｇ系水素吸蔵金属や
Ｍｇ−遷移元素化合物が水素を吸蔵する際の水素の移動
を共同して仲立ちし、当該水素吸蔵における活性化エネ
ルギーを低下させているものと考えられる。
【００１４】実際、後ほど実施例で詳述するが、本発明
に係る水素吸蔵複合合金の水素吸蔵における経時変化を
Ｘ線回折によって観察すると、上記希土類水素化物の組
成が水素吸蔵に伴って変化し、それに伴ってＭｇ水素吸
蔵金属やＭｇ−遷移元素化合物が水素化物に変化してい
ることが確認できた。
に係る水素吸蔵複合合金の水素吸蔵における経時変化を
Ｘ線回折によって観察すると、上記希土類水素化物の組
成が水素吸蔵に伴って変化し、それに伴ってＭｇ水素吸
蔵金属やＭｇ−遷移元素化合物が水素化物に変化してい
ることが確認できた。
【００１５】ここに、上記Ｍｇ系水素吸蔵金属には、Ｍ
ｇ単体だけでなく、Ｍｇ 2 Ｃｕ、Ｍｇ 2 Ｎｉ等のＭｇ−遷
移元素の合金が含まれる。また、上記希土類−遷移元素
系合金における希土類はＳｃ、Ｙ及びランタノド１５元
素を意味するが、Ｙが好適に採用し得る。遷移元素とし
ては、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ等が好適である。
ｇ単体だけでなく、Ｍｇ 2 Ｃｕ、Ｍｇ 2 Ｎｉ等のＭｇ−遷
移元素の合金が含まれる。また、上記希土類−遷移元素
系合金における希土類はＳｃ、Ｙ及びランタノド１５元
素を意味するが、Ｙが好適に採用し得る。遷移元素とし
ては、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ等が好適である。
【００１６】請求項２に係る発明は、上記請求項１に記
載の水素吸蔵複合合金の製造方法において、上記混合物
を水素雰囲気中で加熱する処理と減圧下で加熱する処理
とを交互に繰り返すことを特徴とする。
載の水素吸蔵複合合金の製造方法において、上記混合物
を水素雰囲気中で加熱する処理と減圧下で加熱する処理
とを交互に繰り返すことを特徴とする。
【００１７】当該発明においては、水素雰囲気中加熱処
理と減圧加熱処理との繰り返しにより、上記Ｍｇ水素化
物の生成、上記希土類−遷移元素系合金の希土類水素化
物及び最初とは組成が異なる希土類−遷移元素系合金へ
の分解、Ｍｇ蒸気の発生及び上記希土類−遷移元素系合
金への付着及びＭｇ粒子の形成、Ｍｇ−遷移元素化合物
の生成が進むことになる。
理と減圧加熱処理との繰り返しにより、上記Ｍｇ水素化
物の生成、上記希土類−遷移元素系合金の希土類水素化
物及び最初とは組成が異なる希土類−遷移元素系合金へ
の分解、Ｍｇ蒸気の発生及び上記希土類−遷移元素系合
金への付着及びＭｇ粒子の形成、Ｍｇ−遷移元素化合物
の生成が進むことになる。
【００１８】請求項３に係る発明は、上記請求項２に記
載の水素吸蔵複合合金の製造方法において、上記Ｍｇ系
水素吸蔵金属粉末と希土類−遷移元素系合金粉末とを混
合する工程と、上記水素雰囲気中加熱処理と減圧加熱処
理とを繰り返す工程との間に、上記混合物を減圧下で加
熱する前処理工程を備えていることを特徴とする。
載の水素吸蔵複合合金の製造方法において、上記Ｍｇ系
水素吸蔵金属粉末と希土類−遷移元素系合金粉末とを混
合する工程と、上記水素雰囲気中加熱処理と減圧加熱処
理とを繰り返す工程との間に、上記混合物を減圧下で加
熱する前処理工程を備えていることを特徴とする。
【００１９】当該発明においては、上記前処理工程によ
って、Ｍｇ系水素吸蔵金属粉末表面及び希土類−遷移元
素系合金粉末表面の不純物が取り除かれ、水素雰囲気中
加熱処理によるＭｇ水素化物の生成、並びに希土類−遷
移元素系合金の希土類水素化物及び最初とは組成が異な
る希土類−遷移元素系合金への分解が効率良く進むこと
になる。
って、Ｍｇ系水素吸蔵金属粉末表面及び希土類−遷移元
素系合金粉末表面の不純物が取り除かれ、水素雰囲気中
加熱処理によるＭｇ水素化物の生成、並びに希土類−遷
移元素系合金の希土類水素化物及び最初とは組成が異な
る希土類−遷移元素系合金への分解が効率良く進むこと
になる。
【００２０】請求項４に係る発明は、上記請求項１乃至
請求項３のいずれか一つに記載の水素吸蔵複合合金の製
造方法において、上記減圧加熱処理における上記混合物
の加熱温度が２００〜５００℃であることを特徴とす
る。
請求項３のいずれか一つに記載の水素吸蔵複合合金の製
造方法において、上記減圧加熱処理における上記混合物
の加熱温度が２００〜５００℃であることを特徴とす
る。
【００２１】このような温度設定にするのは、２００℃
未満であればＭｇ系水素吸蔵金属粉末及び希土類−遷移
元素系合金粉末と、水素ガスとの反応性が乏しくなり、
また５００℃を越えるような高温であればＭｇの水素化
が逆に不充分になるためである。
未満であればＭｇ系水素吸蔵金属粉末及び希土類−遷移
元素系合金粉末と、水素ガスとの反応性が乏しくなり、
また５００℃を越えるような高温であればＭｇの水素化
が逆に不充分になるためである。
【００２２】請求項５に係る発明は、上記請求項１乃至
請求項４のいずれか一つに記載の水素吸蔵複合合金の製
造方法において、上記水素雰囲気中加熱処理における上
記混合物の加熱温度が２００〜５００℃であることを特
徴とする。
請求項４のいずれか一つに記載の水素吸蔵複合合金の製
造方法において、上記水素雰囲気中加熱処理における上
記混合物の加熱温度が２００〜５００℃であることを特
徴とする。
【００２３】このような温度設定にするのは、２００℃
未満であればＭｇ水素化物の脱水素化が充分に進まず、
また、５００℃を越える高温であれば、Ｍｇ蒸気が希土
類−遷移元素系合金に付着して形成されたＭｇ粒子同士
が軟化して結合し、粉末のシンタリングを招くためであ
る。
未満であればＭｇ水素化物の脱水素化が充分に進まず、
また、５００℃を越える高温であれば、Ｍｇ蒸気が希土
類−遷移元素系合金に付着して形成されたＭｇ粒子同士
が軟化して結合し、粉末のシンタリングを招くためであ
る。
【００２４】請求項６に係る発明は、上記請求項１乃至
請求項５のいずれか一つに記載の水素吸蔵複合合金の製
造方法において、上記水素雰囲気中加熱処理を０．１〜
１０ＭＰａの圧力下で行なうことを特徴とする。
請求項５のいずれか一つに記載の水素吸蔵複合合金の製
造方法において、上記水素雰囲気中加熱処理を０．１〜
１０ＭＰａの圧力下で行なうことを特徴とする。
【００２５】このような圧力設定にするのは、これより
も低い圧力であれば上記各粉末と水素ガスとの反応性が
乏しくなり、また、これよりも高い圧力であれば取扱い
に不便になるからである。
も低い圧力であれば上記各粉末と水素ガスとの反応性が
乏しくなり、また、これよりも高い圧力であれば取扱い
に不便になるからである。
【００２６】
【発明の効果】従って、請求項１に係る発明によれば、
Ｍｇ系水素吸蔵金属粉末と希土類−遷移元素系合金粉末
との混合物を水素雰囲気中で加熱した後、減圧下で加熱
するようにしたから、Ｍｇの蒸気圧が高くその取扱いが
本来は難しいにも拘らず、これを希土類−遷移元素系合
金上で簡単に粒子化させて該希土類−遷移元素系合金の
遷移元素をＭｇ粒子側に反応拡散させ、この希土類−遷
移元素系合金とＭｇ粒子との界面部分にＭｇ−遷移元素
化合物を生成させて、所期の水素吸蔵複合合金を得るこ
とができるようになる。
Ｍｇ系水素吸蔵金属粉末と希土類−遷移元素系合金粉末
との混合物を水素雰囲気中で加熱した後、減圧下で加熱
するようにしたから、Ｍｇの蒸気圧が高くその取扱いが
本来は難しいにも拘らず、これを希土類−遷移元素系合
金上で簡単に粒子化させて該希土類−遷移元素系合金の
遷移元素をＭｇ粒子側に反応拡散させ、この希土類−遷
移元素系合金とＭｇ粒子との界面部分にＭｇ−遷移元素
化合物を生成させて、所期の水素吸蔵複合合金を得るこ
とができるようになる。
【００２７】請求項２に係る発明によれば、上記粉末の
混合物を水素雰囲気中で加熱する処理と減圧下で加熱す
る処理とを交互に繰り返すようにしたから、所期の水素
吸蔵複合合金を確実に得ることができるようになる。
混合物を水素雰囲気中で加熱する処理と減圧下で加熱す
る処理とを交互に繰り返すようにしたから、所期の水素
吸蔵複合合金を確実に得ることができるようになる。
【００２８】請求項３に係る発明によれば、Ｍｇ系水素
吸蔵金属粉末と希土類−遷移元素系合金粉末とを混合す
る工程と、水素雰囲気中加熱処理と減圧加熱処理とを繰
り返す工程との間に、上記混合物を減圧下で加熱する前
処理工程を備えているから、粉末表面の不純物を取り除
いて、水素雰囲気中加熱処理によるＭｇ水素化物の生
成、並びに希土類−遷移元素系合金の分解を効率良く進
めることができるようになる。
吸蔵金属粉末と希土類−遷移元素系合金粉末とを混合す
る工程と、水素雰囲気中加熱処理と減圧加熱処理とを繰
り返す工程との間に、上記混合物を減圧下で加熱する前
処理工程を備えているから、粉末表面の不純物を取り除
いて、水素雰囲気中加熱処理によるＭｇ水素化物の生
成、並びに希土類−遷移元素系合金の分解を効率良く進
めることができるようになる。
【００２９】請求項４に係る発明によれば、上記減圧加
熱処理における上記混合物の加熱温度を２００〜５００
℃に設定したから、Ｍｇ系水素吸蔵金属粉末及び希土類
−遷移元素系合金粉末と、水素ガスとの反応性を効率良
く進めることができるようになる。
熱処理における上記混合物の加熱温度を２００〜５００
℃に設定したから、Ｍｇ系水素吸蔵金属粉末及び希土類
−遷移元素系合金粉末と、水素ガスとの反応性を効率良
く進めることができるようになる。
【００３０】請求項５に係る発明によれば、上記水素雰
囲気中加熱処理における上記混合物の加熱温度を２００
〜５００℃に設定したから、粉末のシンタリングを招く
ことなく、Ｍｇ水素化物の脱水素化を効率良く進めるこ
とができる。
囲気中加熱処理における上記混合物の加熱温度を２００
〜５００℃に設定したから、粉末のシンタリングを招く
ことなく、Ｍｇ水素化物の脱水素化を効率良く進めるこ
とができる。
【００３１】請求項６に係る発明に係る発明によれば、
上記水素雰囲気中加熱処理を０．１〜１０ＭＰａの圧力
下で行なうようにしたから、上記各粉末と水素ガスとを
充分に反応させることができる。
上記水素雰囲気中加熱処理を０．１〜１０ＭＰａの圧力
下で行なうようにしたから、上記各粉末と水素ガスとを
充分に反応させることができる。
【００３２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００３３】−製造工程−
図１には本発明に係る水素吸蔵複合合金の製造工程が示
されている。以下、工程順にその製造方法を説明する。
されている。以下、工程順にその製造方法を説明する。
【００３４】 粉末混合
Ｍｇ系水素吸蔵金属としてのＭｇ粉末と、希土類−遷移
元素系合金粉末としてのＹＮｉ2合金粉末とを混合し
た。これらの粉末はいずれも粒径１５０μｍ以下であ
る。
元素系合金粉末としてのＹＮｉ2合金粉末とを混合し
た。これらの粉末はいずれも粒径１５０μｍ以下であ
る。
【００３５】 前処理（減圧加熱）
上記粉末の混合物を真空引き可能な加熱炉に入れ、１０
-5Torrの減圧下で４００℃に加熱した。減圧加熱時間は
０．５時間である。
-5Torrの減圧下で４００℃に加熱した。減圧加熱時間は
０．５時間である。
【００３６】 水素雰囲気中加熱処理
上記加熱炉に水素ガスを導入した。水素ガス圧は５ＭＰ
ａとし、また、炉内温度についてはそのまま４００℃に
保った。水素雰囲気中での加熱時間は１０時間である。
ａとし、また、炉内温度についてはそのまま４００℃に
保った。水素雰囲気中での加熱時間は１０時間である。
【００３７】 減圧加熱
上記加熱炉から水素ガスを排気し、真空度を再び１０-5
Torrとした。炉内温度については引き続き４００℃を保
持した。この減圧加熱時間は１時間である。
Torrとした。炉内温度については引き続き４００℃を保
持した。この減圧加熱時間は１時間である。
【００３８】 水素雰囲気中加熱処理
再び上記加熱炉に水素ガスを導入し、水素ガス圧５ＭＰ
ａで４００℃の加熱処理を１時間行なった。
ａで４００℃の加熱処理を１時間行なった。
【００３９】 上記の処理を行なった後、の処理
との処理とを交互に１０回繰り返した。
との処理とを交互に１０回繰り返した。
【００４０】なお、以上の，の各処理において、減
圧加熱における真空度は１０-5Torr以上が好適である。
圧加熱における真空度は１０-5Torr以上が好適である。
【００４１】−上記処理による混合物の変化について−
図２は上記各処理による粉末の状態を示すＸ線回折図で
ある。
ある。
【００４２】上記前処理を行なった状態では、図２
（ａ）に示すように、Ｍｇ、ＹＮｉ2のみが現れてい
る。
（ａ）に示すように、Ｍｇ、ＹＮｉ2のみが現れてい
る。
【００４３】上記水素雰囲気中加熱処理を行なった状
態では、時間の経過にしたがって、図２（ｂ），（ｃ）
に示すように、ＭｇＨ2が現れているとともに、ＹＮｉ2
が水素化してなるＹＮｉ2Ｈx が現れ、ＹＮｉ2は最終的
には図２（ｄ）に示すように、Ｙ−ＮｉとＹＨ2とに分
解している。
態では、時間の経過にしたがって、図２（ｂ），（ｃ）
に示すように、ＭｇＨ2が現れているとともに、ＹＮｉ2
が水素化してなるＹＮｉ2Ｈx が現れ、ＹＮｉ2は最終的
には図２（ｄ）に示すように、Ｙ−ＮｉとＹＨ2とに分
解している。
【００４４】上記減圧加熱を行なった状態では、図２
（ｅ）に示すように、ＭｇＨ2は脱水素化されてＭｇの
ピークが高くなっているとともにＭｇ2Ｎｉが現れてい
る。その結果、当該混合物はＭｇ、Ｙ−Ｎｉ、ＹＨ2及
びＭｇ2Ｎｉにより構成される水素吸蔵複合合金になっ
ており、ＭｇとＹ−Ｎｉとの反応によりＮｉが拡散して
Ｍｇ2Ｎｉが生成していることがわかる。
（ｅ）に示すように、ＭｇＨ2は脱水素化されてＭｇの
ピークが高くなっているとともにＭｇ2Ｎｉが現れてい
る。その結果、当該混合物はＭｇ、Ｙ−Ｎｉ、ＹＨ2及
びＭｇ2Ｎｉにより構成される水素吸蔵複合合金になっ
ており、ＭｇとＹ−Ｎｉとの反応によりＮｉが拡散して
Ｍｇ2Ｎｉが生成していることがわかる。
【００４５】上記前処理終了段階の上記混合物の粒子
状態を図３に、上記の工程終了段階のものを図４に、
それぞれ走査型電子顕微鏡写真で示す。図３において、
角が尖った粒子（例えば写真中央の逆三角形状に表れて
いるもの）がＹＮｉ2であり、角がほとんどない粒子
（例えば上記ＹＮｉ2粒子の右下に表れているもの）が
Ｍｇである。また、図４においては、比較的大きな粒子
の表面に小さな粒子が固着しているが、この表面の小さ
な粒子はＭｇであり、該Ｍｇ粒子が固着している大きな
粒子がＹ−ＮｉおよびＹＨ2である。この小さなＭｇ粒
子は、上記減圧加熱によってＭｇ蒸気が発生しこれが
Ｙ−ＮｉおよびＹＨ2粒子に付着して形成されたものと
認められる。
状態を図３に、上記の工程終了段階のものを図４に、
それぞれ走査型電子顕微鏡写真で示す。図３において、
角が尖った粒子（例えば写真中央の逆三角形状に表れて
いるもの）がＹＮｉ2であり、角がほとんどない粒子
（例えば上記ＹＮｉ2粒子の右下に表れているもの）が
Ｍｇである。また、図４においては、比較的大きな粒子
の表面に小さな粒子が固着しているが、この表面の小さ
な粒子はＭｇであり、該Ｍｇ粒子が固着している大きな
粒子がＹ−ＮｉおよびＹＨ2である。この小さなＭｇ粒
子は、上記減圧加熱によってＭｇ蒸気が発生しこれが
Ｙ−ＮｉおよびＹＨ2粒子に付着して形成されたものと
認められる。
【００４６】図５は上記小さなＭｇ粒子が固着している
Ｙ−ＮｉおよびＹＨ2粒子を粉砕してなる水素吸蔵複合
合金１を示すものである。同図において、２はＭｇ金
属、３はＹ−ＮｉおよびＹＨ2よりなる合金であり、こ
の両者の間にＭｇ2Ｎｉが形成されているものである。
Ｙ−ＮｉおよびＹＨ2粒子を粉砕してなる水素吸蔵複合
合金１を示すものである。同図において、２はＭｇ金
属、３はＹ−ＮｉおよびＹＨ2よりなる合金であり、こ
の両者の間にＭｇ2Ｎｉが形成されているものである。
【００４７】
−上記水素吸蔵複合合金の水素吸蔵特性について−
上記水素吸蔵複合合金に１００℃、５ＭＰａの条件で水
素を吸蔵させたところ当該合金は図６に示す経時変化を
示した。すなわち、ＹＨ2のピークが漸次低下している
のに伴ってＹＨ3のピークが漸次高くなっている。ま
た、Ｍｇ2Ｎｉのピークが漸次低下しているのに伴って
Ｍｇ2ＮｉＨ0.3及びＭｇ2ＮｉＨ4が現れ、後者のピーク
が漸次大きくなっている。また、Ｍｇはピークが漸次低
くなっており、これはＭｇ水素化物の生成のためと認め
られる。
素を吸蔵させたところ当該合金は図６に示す経時変化を
示した。すなわち、ＹＨ2のピークが漸次低下している
のに伴ってＹＨ3のピークが漸次高くなっている。ま
た、Ｍｇ2Ｎｉのピークが漸次低下しているのに伴って
Ｍｇ2ＮｉＨ0.3及びＭｇ2ＮｉＨ4が現れ、後者のピーク
が漸次大きくなっている。また、Ｍｇはピークが漸次低
くなっており、これはＭｇ水素化物の生成のためと認め
られる。
【００４８】図７は水素吸蔵複合合金の水素吸蔵におけ
る圧力依存性を示すものである。すなわち、１００℃、
水素ガス圧力１ＭＰａ、３ＭＰａ、５ＭＰａにおいて１
０時間保持した。水素ガス圧力が高くなるにつれて、Ｙ
Ｈ2のピークが漸次低下している一方、ＹＨ3のピークが
漸次高くなっている。また、Ｍｇ2Ｎｉのピークが漸次
低下している一方、Ｍｇ2ＮｉＨ0.3及びＭｇ2ＮｉＨ4が
現れ、後者のピークが漸次大きくなっている。また、Ｍ
ｇはピークが漸次低くなっている。
る圧力依存性を示すものである。すなわち、１００℃、
水素ガス圧力１ＭＰａ、３ＭＰａ、５ＭＰａにおいて１
０時間保持した。水素ガス圧力が高くなるにつれて、Ｙ
Ｈ2のピークが漸次低下している一方、ＹＨ3のピークが
漸次高くなっている。また、Ｍｇ2Ｎｉのピークが漸次
低下している一方、Ｍｇ2ＮｉＨ0.3及びＭｇ2ＮｉＨ4が
現れ、後者のピークが漸次大きくなっている。また、Ｍ
ｇはピークが漸次低くなっている。
【００４９】従って、図６及び図７の結果から、上記水
素吸蔵複合合金が低温で水素を吸蔵すること、しかも比
較的低い圧力で水素を吸蔵することがわかる。
素吸蔵複合合金が低温で水素を吸蔵すること、しかも比
較的低い圧力で水素を吸蔵することがわかる。
【図１】水素吸蔵複合合金の製造工程を示すブロック図
【図２】水素吸蔵複合合金の製造過程での原材料の金属
ないしは合金の変化を示すＸ線回折図
ないしは合金の変化を示すＸ線回折図
【図３】水素雰囲気中加熱処理前の粉末混合物の粒子構
造を示す顕微鏡写真
造を示す顕微鏡写真
【図４】減圧加熱及び水素雰囲気中加熱を繰り返した後
の粉末混合物の粒子構造を示す顕微鏡写真
の粉末混合物の粒子構造を示す顕微鏡写真
【図５】水素吸蔵複合合金の正面図
【図６】水素吸蔵複合合金が水素を吸蔵する際の金属な
いしは合金の経時変化を示すＸ線回折図
いしは合金の経時変化を示すＸ線回折図
【図７】水素吸蔵複合合金の水素吸蔵における圧力依存
性を示すＸ線回折図
性を示すＸ線回折図
１ 水素吸蔵複合合金
２ Ｍｇ金属
３ Ｙ−ＮｉおよびＹＨ2よりなる合金
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 藤井 博信
広島県東広島市高屋高美が丘５丁目２−
２−606
(72)発明者 折茂 慎一
広島県東広島市西条町御薗字326−202
(56)参考文献 特開 平３−240933（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B22F 1/00
C22C 1/00,1/04
Claims (6)
- 【請求項１】 Ｍｇ系水素吸蔵金属粉末と希土類−遷移
元素系合金粉末とを混合し、 上記混合物を、上記Ｍｇ系水素吸蔵金属粉末にＭｇ水素
化物が生成し且つ上記希土類−遷移元素系合金粉末から
希土類水素化物が析出するよう、水素雰囲気中で加熱し
た後、 上記Ｍｇ水素化物が脱水素化し発生するＭｇ蒸気が上記
希土類水素化物の析出した後の希土類−遷移元素系合金
粉末に付着してＭｇ粒子を形成するよう、減圧下で加熱
することにより、 上記希土類水素化物の析出した後の希土類−遷移元素系
合金粉末と上記Ｍｇ粒子との間にＭｇ−遷移元素化合物
を生成させることを特徴とする水素吸蔵複合合金の製造
方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の水素吸蔵複合合金の製
造方法において、 上記混合物を水素雰囲気中で加熱する処理と減圧下で加
熱する処理とを交互に繰り返すことを特徴とする水素吸
蔵複合合金の製造方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載の水素吸蔵複合合金の製
造方法において、 上記Ｍｇ系水素吸蔵金属粉末と希土類−遷移元素系合金
粉末とを混合する工程と、上記水素雰囲気中加熱処理と
減圧加熱処理とを繰り返す工程との間に、上記混合物を
減圧下で加熱する前処理工程を備えていることを特徴と
する水素吸蔵複合合金の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれか一つに
記載の水素吸蔵複合合金の製造方法において、 上記減圧加熱処理における上記混合物の加熱温度が２０
０〜５００℃であることを特徴とする水素吸蔵複合合金
の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれか一つに
記載の水素吸蔵複合合金の製造方法において、 上記水素雰囲気中加熱処理における上記混合物の加熱温
度が２００〜５００℃であることを特徴とする水素吸蔵
複合合金の製造方法。 - 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれか一つに
記載の水素吸蔵複合合金の製造方法において、 上記水素雰囲気中加熱処理を０．１〜１０ＭＰａの圧力
下で行なうことを特徴とする水素吸蔵複合合金の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29742493A JP3383695B2 (ja) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | 水素吸蔵複合合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29742493A JP3383695B2 (ja) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | 水素吸蔵複合合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07126774A JPH07126774A (ja) | 1995-05-16 |
| JP3383695B2 true JP3383695B2 (ja) | 2003-03-04 |
Family
ID=17846337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29742493A Expired - Fee Related JP3383695B2 (ja) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | 水素吸蔵複合合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3383695B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101247127B1 (ko) * | 2010-11-24 | 2013-03-29 | 한국세라믹기술원 | 마그네슘수소화물 분말의 제조방법 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100351413C (zh) * | 2005-12-01 | 2007-11-28 | 广州有色金属研究院 | 一种高容量稀土镁基贮氢合金制备方法 |
| CN101517789A (zh) * | 2006-09-21 | 2009-08-26 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 储氢材料，电化学活性材料，电化学电池和电子设备 |
| US9650247B2 (en) * | 2013-09-25 | 2017-05-16 | Taiheiyo Cement Corporation | Method for producing metal hydride |
-
1993
- 1993-11-01 JP JP29742493A patent/JP3383695B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101247127B1 (ko) * | 2010-11-24 | 2013-03-29 | 한국세라믹기술원 | 마그네슘수소화물 분말의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07126774A (ja) | 1995-05-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3383692B2 (ja) | 複合水素吸蔵金属部材及びその製造方法 | |
| CN1138700C (zh) | 纳米晶储氢复合材料 | |
| JPH11503489A (ja) | ナノ結晶Ｍｇ基−材料及びその水素輸送と水素貯蔵への利用 | |
| JP5273891B2 (ja) | 改質したマグネシウムベース水素貯蔵合金 | |
| US7259124B2 (en) | Hydrogen storage composite and preparation thereof | |
| Liu et al. | Mg-based nanocomposites with improved hydrogen storage performances | |
| JP2001520316A (ja) | 水素化マグネシウムの機械的グラインディングによって生成された活性化された境界面を有するナノ複合材料および水素を蓄積するための利用 | |
| JPS5918101A (ja) | 水素貯蔵用材料およびその製造方法 | |
| JP2003520130A (ja) | 水素収蔵材料 | |
| AU752500B2 (en) | Magnesium mechanical alloys for thermal hydrogen storage | |
| JP3383695B2 (ja) | 水素吸蔵複合合金の製造方法 | |
| JP2000104135A (ja) | 三元系水素吸蔵合金およびその製造方法 | |
| US6491866B1 (en) | High storage capacity, fast kinetics, long cycle-life, hydrogen storage alloys | |
| JP2001300314A (ja) | アンモニア再生型水素製造用改質触媒の製造と改質条件 | |
| CN1177075C (zh) | 一种非晶态稀土－镁基储氢合金及其制造方法 | |
| JP3394567B2 (ja) | 複合水素吸蔵合金の製造方法 | |
| JPH055137A (ja) | 水素吸蔵用合金部材およびその製造方法 | |
| JP2003193166A (ja) | Ｍｇ系水素吸蔵合金及びその製造方法 | |
| JP2003047843A (ja) | 水素貯蔵用炭素材料およびその製造方法 | |
| JP3785462B2 (ja) | 水素貯蔵合金粉末の製造方法 | |
| JP2919528B2 (ja) | 水素吸蔵合金およびその製造方法 | |
| JP3394088B2 (ja) | ＺｒＮｉ系水素吸蔵合金およびその製造方法 | |
| JPH06108186A (ja) | 水素吸蔵用合金部材 | |
| JPH10121180A (ja) | 水素吸蔵合金およびその製造方法 | |
| JPS62136547A (ja) | 水素貯蔵材料及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20021210 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071220 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081220 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091220 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |