JP4267418B2 - 水素吸蔵合金の成形体の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、水素吸蔵合金を所定の形状に成形した水素吸蔵合金の成形体に関する。

水素を貯蔵する方法として、水素吸蔵合金を用いる方法が知られている。水素吸蔵合金を用いる際には、通常は、反応が速やかに進行するように、水素吸蔵合金を粉砕して、水素吸蔵合金と水素とが接触する表面積を大きく確保している。しかしながらこのような粉体状の水素吸蔵合金を容器内に充填して用いる場合には、水素貯蔵のために用いる過程で水素吸蔵合金粉末が容器内で偏在したり、水素吸蔵合金粉末が容器から流出するなどの不都合が生じる可能性がある。上記のような不都合を防止するためには、粉体状にした水素吸蔵合金を、さらに成形体に加工することが望ましいと考えられる。このように、容器内に収納する水素吸蔵合金を成形体とするならば、水素吸蔵合金の粉末が流動しないため、容器内で水素吸蔵合金粉末の密度が不均一となることもない。すなわち、水素吸蔵の動作を行なう際に、水素吸蔵合金において密度が高い領域の膨張率が高くなり、容器に望ましくない負荷が掛かることがない。

特許文献１には、水素吸蔵合金粉末の成形体として、水素吸蔵用電極が開示されている。この水素吸蔵用電極は、水素吸蔵合金粉末を不活性ガス中で微粒化処理し、その後、真空または不活性ガス中あるいは還元雰囲気中で加熱して、水素吸蔵合金を焼結させることによって作製される。

特開２００２−７５３４１号公報

水素吸蔵合金粉末は、水素の吸蔵と放出の動作を繰り返すと、さらに微粒子化するという性質を有しているため、上記のように焼結によって成形体を形成した場合には、水素吸蔵の動作をその後行なうことで成形体内で微粒子化が進行する。このように微粒子化が進行すると、成形体全体が膨張し、成形体の構造を維持することが次第に困難になる可能性があり、成形体の耐久性上、好ましくない。成形後の微粒子化を防止できる程度に、焼結前に充分に水素吸蔵合金を微粒子化しておく方法も考えられるが、このように極めて小さい粒径となるように微粒子化するためには、煩雑な製造工程を伴うことになる。

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、水素吸蔵と放出の動作を繰り返しても、水素吸蔵合金の微粒子化の進行による耐久性の低下を充分に抑えられる水素吸蔵合金の成形体を製造することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、水素吸蔵合金の成形体の製造方法であって、
（ａ）粉体状の水素吸蔵合金を用意する工程と、
（ｂ）前記粉体状の水素吸蔵合金に対して、所定の軟化温度を有する接合剤を添加して、接合剤添加水素吸蔵合金を形成する工程と、
（ｃ）前記接合剤添加水素吸蔵合金に対して水素ガスを供給して、該接合剤添加水素吸蔵合金中の前記水素吸蔵合金を活性化し、該水素吸蔵合金を構成する粒子をさらに微粒子化する工程と、
（ｄ）前記（ｃ）工程と同時に、あるいは前記（ｃ）工程の後に、前記接合剤添加水素吸蔵合金を前記軟化温度に昇温させて、その後前記軟化温度未満に降温させる工程と
を備えることを要旨とする。

以上のように構成された本発明の水素吸蔵合金の成形体の製造方法によれば、活性化することによって予め微粒子化させた水素吸蔵合金を、接合剤を用いて互いに固着させ、成形しているため、成形体を形成後に水素吸蔵と放出の動作を繰り返しても、水素吸蔵合金粒子がさらに微粒子化するのを抑え、成形体の構造が次第に崩れるのを防止することができる。したがって、水素吸蔵合金の成形体の耐久性を向上させることができる。

本発明の水素吸蔵合金の成形体の製造方法において、
前記（ａ）工程で用意する粉体状の水素吸蔵合金を構成する粒子の平均粒径は、５００〜１０００μｍであることとしても良い。

このような粒径とすることで、成形前の粉体状の水素吸蔵合金の取り扱いが容易となる。

また、本発明の水素吸蔵合金の成形体の製造方法において、さらに、
（ｅ）前記（ｃ）工程および前記（ｄ）工程に先立って、前記接合剤添加水素吸蔵合金を、所定の形状の容器内に充填する工程を備えることとしても良い。

このような構成とすれば、容器内に粉体を充填する作業は極めて容易であると共に、活性化した成形体を容器内に収納する必要がないことにより、製造工程を簡素化することが可能となる。

上記した本発明の水素吸蔵合金の成形体の製造方法において、
前記所定の形状の容器は、内部に、金属部材により形成される三次元構造である伝熱部を備え、
前記（ｅ）工程は、前記容器内で前記伝熱部が形成する空間に、前記接合剤添加水素吸蔵合金を充填することとしても良い。

このような構成とすれば、水素吸蔵合金と伝熱部との間の密着性が高まることにより、水素吸蔵合金と伝熱部との間の熱交換効率を高めることができる。また、このような製造方法によれば、伝熱部に固着した水素吸蔵合金の成形体を容易に製造することができる。

本発明の水素吸蔵合金の成形体の製造方法において、
前記接合剤は、融点が５００℃以下である低融点金属であり、
前記（ｄ）工程は、前記接合剤添加水素吸蔵合金を、前記融点以上の温度に昇温させる工程であることとしても良い。

あるいは、本発明の水素吸蔵合金の成形体の製造方法において、
前記接合剤は、熱硬化性樹脂であり、
前記（ｄ）工程は、前記接合剤添加水素吸蔵合金を、前記熱硬化性樹脂が熱硬化する温度に昇温させることとしても良い。

このように、接合剤として低融点金属あるいは熱硬化性樹脂を用いる場合には、加熱処理によって接合剤を溶融させて、水素吸蔵合金の粒子同士を固着させる動作を、容易に行なうことができる。

本発明の水素吸蔵合金の成形体の製造方法において、
（ｆ）前記（ｃ）工程および前記（ｄ）工程に代えて、前記水素吸蔵合金の成形体に水素ガスを吸蔵させる際に設定される水素ガスの供給圧よりも高い圧力の水素ガスを、前記接合剤添加水素吸蔵合金に対して供給することによって、前記水素吸蔵合金を活性化し、該活性化によって生じる熱によって前記接合剤添加水素吸蔵合金を前記軟化温度に昇温させる工程を備えることとしても良い。

あるいは、本発明の水素吸蔵合金の成形体の製造方法において、
前記水素吸蔵合金は、水素圧力と温度によって決まる水素吸蔵合金の水素吸蔵量を表わす圧力−組成等温線図において、第１の水素化物を生成する組成範囲である第１のプラトー領域と、前記第１の水素化物よりも含有する水素の割合が高い第２の水素化物を生成する組成範囲である第２のプラトー領域とから成る２段階のプラトー領域を示す性質を備え、
（ｇ）前記（ｃ）工程および前記（ｄ）工程に代えて、前記接合剤添加水素吸蔵合金に対して水素ガスを供給することによって、前記第１の水素化物および第２の水素化物を生成させて前記水素吸蔵合金を活性化し、該活性化によって生じる熱によって前記接合剤添加水素吸蔵合金を前記軟化温度に昇温させる工程を備えることとしても良い。

これらの製造方法によれば、水素吸蔵合金を活性化により微粒子化する動作と、水素吸蔵合金を成形する動作とを、同時に行なうことができるため、製造工程を簡素化することができる。

本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、水素吸蔵合金の成形体や、水素貯蔵タンクなどの形態で実現することが可能である。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．水素吸蔵合金の成形体の製造方法：
Ｂ．効果：
Ｃ．第２実施例：
Ｄ．第３実施例：
Ｅ．第４実施例：
Ｆ．変形例

Ａ．水素吸蔵合金の成形体の製造方法：
図１は、本実施例の水素吸蔵合金の成形体の製造方法を表わす工程図である。水素吸蔵合金の成形体を製造する際には、まず、粉状水素吸蔵合金を用意する（ステップＳ１００）。ここで用いる水素吸蔵合金としては、従来知られる種々の合金を用いることができる。例えば、マグネシウムを主成分とするＭｇＮｉ系や、ＭｇＮｉＭ系（Ｍは、Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｂｅ）や、ＭｇＣａ系の合金を用いることができる。あるいは、カルシウムおよびニッケルを主成分とするＣａＮｉ系やＣａＭｍＮｉ系（Ｍｍは、希土類金属の混合物であるミッシュメタル）の合金を用いることとしても良い。また、ランタンおよびニッケルを主成分とするＬａＮｉ系やＬａＮｉＣｏ系の合金を用いることとしても良い。また、チタンを主成分とするＴｉＦｅ系、ＴｉＦｅＭｎ系、ＴｉＦｅＭｎＺｒ系、ＴｉＦｅＭｎＺｒＡｌ系、ＴｉＣｒ系、ＴｉＣｒＶ系、ＴｉＣｏ系の合金を用いることとしても良い。本実施例では、ＴｉＣｒＶ系の合金を用いている。ステップＳ１００では、上記水素吸蔵合金を均一に粉砕して、構成粒子の平均粒径が５００〜１０００μｍである粉状水素吸蔵合金を用意している。

次に、上記粉状水素吸蔵合金に、成形体を形成するための接合剤として用いるロウ材を添加する（ステップＳ１１０）。ここで用いるロウ材は、所定の温度に昇温させると軟化して、水素吸蔵合金粉末同士を接着させることができるものである。なお、ここでは、ロウ材が軟化する軟化温度が、完成した水素吸蔵合金の成形体に水素を吸蔵させる際に水素吸蔵合金が昇温する温度よりも充分に高くなるように、用いるロウ材の種類を選択している。本実施例では、軟化温度（溶融温度）が３５０℃であるアルミニウムロウを用いており、ステップＳ１１０では、このアルミニウムロウを、粉状水素吸蔵合金の重量に対して、１％の割合で加えている。なお、ステップＳ１１０で添加するロウ材は、粉状水素吸蔵合金と充分に均一に混合することが望ましく、上記粉状水素吸蔵合金よりも粒径の小さな微粒子状態で添加することが望ましい。

次に、上記ロウ材を添加した粉状水素吸蔵合金を、所定の容器内に充填する（ステップＳ１２０）。ここで用いる容器は、水素吸蔵合タンクの外壁を構成するためのものであり、例えばステンレス鋼製の耐圧容器を用いることができる。

ロウ材を添加した粉状水素吸蔵合金を容器内に充填した後、粉状水素吸蔵合金の活性化処理を行なう（ステップＳ１３０）。活性化処理とは、水素吸蔵合金が可逆的に水素吸蔵・放出を行なう活性な状態となるように、実際に水素貯蔵のために用いるのに先立って、水素吸蔵合金を高温脱気したり高圧水素と反応させて水素化する処理をいう。本実施例では、活性化処理として、粉状水素吸蔵合金を充填した容器を冷却して１０℃に維持しながら、１ＭＰａに加圧した水素ガスを１時間供給する動作を、２〜３回繰り返して行なっている。この活性化処理の条件は、用いる水素吸蔵合金の種類に応じて、適宜設定することができる。このような活性化処理を行なって水素化することで、粉状水素吸蔵合金を構成する粒子はさらに微粒子化して、粒子の平均粒径が１０〜３０μｍとなる。このように微粒子化が進行すると、粉状水素吸蔵合金では新生面（酸化被膜によって覆われていない面であって、水素の吸蔵および放出に関わることができる面）が生じ、比表面積が大きくなる。

活性化処理を行なうと、次に加熱処理を行なって（ステップＳ１４０）、水素吸蔵合金の成形体を完成する。加熱処理では、ロウ材が軟化温度となるように、ロウ材を添加した粉状水素吸蔵合金を加熱する。本実施例では、粉状水素吸蔵合金を充填した容器全体を、３５０℃に加熱する処理を２時間行なっている。なお、加熱処理の時間は、溶融温度がより低いロウ材を用いる場合には、より短い時間を設定しても差し支えない。このようにロウ材が軟化温度となるように加熱を行なってロウ材を軟化させると、軟化したロウ材は周囲にある微粒子化した水素吸蔵合金粒子同士を接着させる。これによって、容器内に充填された粉状水素吸蔵合金全体が、容器内部の形状に応じた形状の成形体となる。

図２は、水素吸蔵合金の成形体を製造する際の各工程の様子を模式的に表わす説明図である。図２（Ａ）は、ステップＳ１００で用意する粉状水素吸蔵合金を構成する水素吸蔵合金の粒子を表わす。そして、この水素吸蔵合金の粒子がステップＳ１３０での水素化によって微粒子化する様子を、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）に示す。図２（Ｄ）は、ステップＳ１４０の加熱処理によって、水素吸蔵合金の微粒子同士がロウ材によって接着されて、成形体化した様子を表わす。

このように、ロウ材を添加した粉状水素吸蔵合金を容器内に充填して成形体にすることで、水素吸蔵合金の成形体を備える水素貯蔵タンクを製造することができる。水素貯蔵タンクを完成するには、上記成形体を内部に備える容器の開口部において、水素ガスを給排するための開閉弁や圧力調整弁を設けて、容器全体を密閉構造とすればよい。水素を貯蔵するためにこの水素貯蔵タンクに対して１ＭＰａの圧力で水素ガスを供給すると、本実施例で用いたＴｉＣｒＶ系の水素吸蔵合金は、水素の吸蔵と共に発熱してロウ材の軟化温度である３５０℃よりも低い１００℃程度まで昇温する。

Ｂ．効果：
以上のように構成された本実施例の水素吸蔵合金の成形体の製造方法によれば、活性化処理を行なって粉状水素吸蔵合金を微粒子化した後に、ロウ材を用いて粉状水素吸蔵合金を成形しているため、成形体を形成後に水素吸蔵と放出の動作を繰り返すことによって、水素吸蔵合金粒子がさらに微粒子化するのを抑えることができる。したがって、成形体の構造が次第に崩れてしまうのを防止することができ、水素吸蔵合金の成形体の耐久性を向上させることができる。

また、本実施例の水素吸蔵合金の成形体の製造方法によれば、ロウ材を添加した粉状水素吸蔵合金を容器内に充填してから、加熱処理によって容器内で成形体を形成するため、成形体を容器内に収納する必要がなく、製造工程を簡素化することができる。ここで、活性化処理を行なった後は、活性化した状態を維持するために、水素吸蔵合金を空気に晒さないように取り扱う必要がある。本実施例の水素吸蔵合金の成形体の製造方法によれば、粉状水素吸蔵合金を充填した容器に水素ガスを供給して活性化処理を行なった後は、容器内を還元雰囲気に維持しておけば良く、成形体の取り扱いは極めて容易である。これに対して、成形体の形成を先に行なうと、成形体を還元雰囲気に維持しつつ容器内に収納する動作は、極めて煩雑となるが、本実施例ではこのような不都合がない。

また、活性化処理による微粒子化に先立って、粉状水素吸蔵合金にロウ材を添加しておくため、活性化処理の後にロウ材を添加する場合のように、ロウ材を添加する動作によって、水素吸蔵合金が存在する還元雰囲気が損なわれる可能性がない。したがって、微粒子化した粉状水素吸蔵合金から成形体を形成する際に、酸化被膜のない新生面を維持することができ、水素吸蔵性能の高い成形体を得ることができる。

さらに、本実施例では、粉状水素吸蔵合金から成形体を形成する際にロウ材を用いているため、水素吸蔵合金を焼結させて成形体を形成する場合に比べて、成形のための加熱温度をより低く設定することができる。したがって、水素吸蔵合金の成形体の製造工程を、より簡素化することができる。また、このように加熱温度がより低いことにより、加熱処理に先立って粉状水素吸蔵合金を容器内に充填する場合には、容器を構成する材料の選択の自由度を増すことができる。

Ｃ．第２実施例：
図３は、第２実施例の水素吸蔵合金の成形体の製造方法を表わす工程図である。図３において、ステップＳ２００からステップＳ２２０までの工程は、図１のステップＳ１００からステップＳ１２０間での工程と同様の工程であり、詳しい説明は省略する。ここで、本実施例では、ステップＳ２００においてＴｉＣｒＭｎ系の合金を粉状水素吸蔵合金として用意している。また、ステップＳ２１０で粉状水素吸蔵合金に添加するロウ材としては、軟化温度（溶融温度）が１５０℃であるハンダを用いている。用いるロウ材は、完成した水素貯蔵合金の成形体に水素を貯蔵する際に水素吸蔵合金が昇温する温度に比べて、軟化温度が充分に高い（例えば５０℃程度高い）ものを選択すればよい。

ステップＳ２２０で、ロウ材を添加した粉状水素吸蔵合金を容器内に充填すると、次に、粉状水素吸蔵合金の活性化処理を行なうことにより粉状水素吸蔵合金を昇温させて（ステップＳ２３０）、水素吸蔵合金の成形体を完成する。水素吸蔵時に発熱する水素吸蔵合金では、一般に、水素ガスの供給圧を高くするほど水素吸蔵合金はより高い温度にまで昇温する。そのため、本実施例では、完成した水素吸蔵合金の成形体に水素を吸蔵させる際の水素ガスの供給圧よりも高い圧力で水素を供給することによって、ロウ材の軟化温度にまで水素吸蔵合金を昇温させ、活性化処理と加熱処理とを同時に行なっている。本実施例では、ステップＳ２３０において、粉状水素吸蔵合金を充填した容器に対して、５２ＭＰａの圧力で水素ガスを供給している。これによって、粉状水素吸蔵合金において微粒子化が進行すると共に、ロウ材を添加した粉状水素吸蔵合金は約１５０℃に昇温し、ロウ材が軟化して容器内で成形体が形成される。

このように、ロウ材を添加した粉状水素吸蔵合金を容器内に充填して成形体にすることで、水素吸蔵合金の成形体を備える水素貯蔵タンクを製造することができる。水素を貯蔵するためにこの水素貯蔵タンクに対して３５ＭＰａの圧力で水素ガスを供給すると、本実施例で用いたＴｉＣｒＭｎ系の水素吸蔵合金は、水素の吸蔵と共に発熱してロウ材の軟化温度である１５０℃よりも低い１００℃程度まで昇温する。

第２実施例の水素吸蔵合金の成形体の製造方法によれば、第１実施例と同様の効果に加えて、活性化処理と加熱処理とを同時に行なうことで製造工程を簡素化する効果を得ることができる。

なお、用いる水素吸蔵合金の種類によっては、活性化処理の際に水素ガスの供給圧をより高くする必要がある場合も考えられる。このような高圧水素を供給すると、活性化処理時の水素吸蔵合金が高温になりすぎる場合には、活性化処理時に水素吸蔵合金の冷却を行なっても良い。水素貯蔵時の供給水素圧よりも高い圧力で水素ガスを供給して活性化処理を行なうことで、水素吸蔵合金の温度がロウ材の軟化温度以上になれば、活性化処理と、加熱処理による成形体形成とを同時に行なうことができる。

Ｄ．第３実施例：
第３実施例の水素吸蔵合金の成形体の製造方法は、図３に示した第２実施例の水素吸蔵合金の成形体の製造方法と同様の製造工程を備えているため、第２実施例と異なる点についてだけ説明を行なう。この第３実施例では、図３のステップＳ２００で、水素圧力と温度によって決まる水素吸蔵合金の水素吸蔵量を表わした圧力−組成等温線図において２段階のプラトー領域を示す性質を備える水素吸蔵合金の粉末を用意している。具体的には、ＴｉＣｒＶ系の水素吸蔵合金を用いている。図４は、２段階のプラトー領域を有する圧力−組成等温線図の概要を示す説明図である。図４に示すように、２段階のプラトー領域のうち、第１のプラトー領域は、β相水素化物を生成する領域であり、第２のプラトー領域は、上記β相水素化物よりも含有する水素の割合が高いγ相水素化物を生成する領域である。このような水素吸蔵合金では、初期の活性化処理を行なうときには、上記２種類の水素化物が順次生成されるが、活性化処理の後に水素を吸蔵させる際にはγ相水素化物が形成されにくくなり（第２のプラトー領域が消失し）、水素吸蔵量が減少するという性質を有している。このように吸蔵可能な水素量が減少すると、所定の圧力で水素を供給するときに、水素吸蔵合金が達する温度が活性化処理時に比べてより低くなる。なお、上記のように圧力−組成等温線図において２段階のプラトー領域を示す性質を備える水素吸蔵合金としては、本実施例で用いているＴｉＣｒＶ系の水素吸蔵合金の他に、例えばＴｉＦｅ系の合金を挙げることができる。

また、本実施例では、ステップＳ２１０で粉状水素吸蔵合金に添加するロウ材として、軟化温度（溶融温度）が２５０℃であるアルミニウムロウを用いている。用いるロウ材は、水素吸蔵合金を活性化処理する時に水素吸蔵合金が達する温度で軟化可能なものを選択すればよい。

上記のようなロウ材を添加した粉状水素吸蔵合金を容器内に充填した後（ステップＳ２２０）、ステップＳ２３０の活性化処理として、１ＭＰａの圧力で水素ガスを供給する。これによって、粉状水素吸蔵合金において微粒子化が進行すると共に、ロウ材を添加した粉状水素吸蔵合金は約２５０℃に昇温し、ロウ材が軟化して容器内で成形体が形成される。

このように、ロウ材を添加した粉状水素吸蔵合金を容器内に充填して成形体にすることで、水素吸蔵合金の成形体を備える水素貯蔵タンクを製造することができる。この水素貯蔵タンクに水素を貯蔵する際に、供給水素圧を１ＭＰａにすると、本実施例の水素吸蔵合金は、活性化処理時に達した温度よりも低い温度であって、ロウ材の軟化温度である２５０℃よりも低い１００℃程度まで昇温する。

以上のように構成された第３実施例の水素吸蔵合金の成形体の製造方法によれば、第２実施例と同様の効果を得ることができる。さらに、第２実施例に比べて、活性化処理時の水素圧を低く設定できるという効果を奏する。

なお、上記実施例では、水素貯蔵時の供給水素圧と同じ水素圧で活性化処理を行なったが、貯蔵時の供給水素圧よりも高い水素圧で活性化処理を行なうこととしても差し支えない。水素吸蔵合金が、活性化処理時にはより多くの水素を吸蔵し、より高い温度にまで昇温する性質を利用することで、活性化処理と、加熱処理による成形体形成とを同時に行なうことができる。

Ｅ．第４実施例：
第４実施例の水素吸蔵合金の成形体の製造方法は、図１に示した第１実施例の水素吸蔵合金の成形体の製造方法と同様の製造工程を備えているため、第１実施例と異なる点のみを説明する。

第４本実施例では、ステップＳ１００で用意する粉状水素吸蔵合金として、ＴｉＣｒＭｎ系の合金を用いており、ステップＳ１１０で粉状水素吸蔵合金に添加するロウ材として、軟化温度が１５０℃であるハンダを用いている。また、本実施例では、ステップＳ１２０において、ロウ材を添加した粉状水素吸蔵合金を充填する容器として、容器の内壁面に接するように配設され、アルミニウム製の波板状部材によって形成される伝熱フィンを、内部に配設した容器を用いている。このような容器の構成の概略を図５に示す。

さらに、本実施例では、ステップＳ１１０において、粉状水素吸蔵合金にロウ材を添加する動作に加えて、アルミニウムフィン上にもロウ材を配設する動作を行なう。アルミニウムフィン上にロウ材を配設する動作は、例えば、粉状水素吸蔵合金に添加するロウ材と同程度の大きさの粒子となるように、アルミニウムフィン上にロウ材を吹き付けることとすればよい。また、上記のように、本実施例ではロウ材としてハンダを用いているため、ステップＳ１４０の加熱処理では、粉状水素吸蔵合金を充填した容器全体を、ロウ材の軟化温度である１５０℃にまで加熱している。

このように、ロウ材を添加した粉状水素吸蔵合金を容器内に充填して成形体にすることで、内部に水素吸蔵合金の成形体と伝熱フィンとを備える水素貯蔵タンクを製造することができる。この水素貯蔵タンクに水素を貯蔵する際に、供給水素圧を１ＭＰａにすると、本実施例の水素吸蔵合金は、活性化処理時に達したロウ材の軟化温度である１５０℃よりも低い１００℃程度まで昇温する。

第４実施例の水素吸蔵合金の成形体の製造方法によれば、第１実施例と同様の効果を奏することができる。さらに、活性化処理後の水素吸蔵合金と伝熱フィンとがロウ材によって固着されるため、水素吸蔵合金と伝熱フィンとの間の伝熱性が向上するという効果が得られる。したがって、水素貯蔵タンクに水素を貯蔵する際には、水素吸蔵合金で発生した熱が、伝熱フィンを介して外部に放出されやすくなり、水素吸蔵の動作を促進することが可能となる。特に、本実施例では、ロウ材として金属材料を用いているため、水素吸蔵合金と伝熱フィンとの間に介在するロウ材によっても、良好に伝熱が行なわれる。

本実施例では、容器内に図５に示すような伝熱フィンを配設しているが、この伝熱フィンは、異なる形状としても良い。図５のように容器内壁面だけに接するのではなく、例えば、容器内部をセル状の空間に区切るように、アルミニウム板で容器内部に仕切りを設けることとしても良い。あるいは、容器内すなわち水素貯蔵タンク内に冷媒流路を設ける場合には、この冷媒流路に接するように伝熱フィンを設けることとしても良い。フィン状に限らず、アルミニウム部材のように伝熱性に優れた金属部材によって、三次元構造である伝熱部を容器内に設けることとすればよい。

また、本実施例では、伝熱フィン上にもロウ材を配設したが、粉状水素吸蔵合金に添加するロウ材だけで充分に粉状水素吸蔵合金と伝熱フィンとを固着可能であるならば、伝熱フィン上にはロウ材を配設しないこととしても良い

Ｆ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

Ｆ１．変形例１：
上記第１ないし第４実施例では、粉状水素吸蔵合金を成形するために、アルミニウムロウやハンダなどのロウ材を用いたが、異なる種類の接合剤を用いることとしても良い。金属以外の材料、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を、接合剤として用いることもできる。熱硬化性樹脂を用いる場合には、成形のための加熱処理において、接合剤を添加した粉状水素吸蔵合金を、熱硬化製樹脂の硬化温度にまで昇温させればよい。また、製造した水素貯蔵タンクに水素を貯蔵する際には、水素吸蔵合金が昇温する温度が、硬化温度よりも低くなるように条件を設定すればよい。このように、水素吸蔵時に水素吸蔵合金が昇温する温度よりも高い軟化温度を示すと共に、水素雰囲気下で安定であり、水素吸蔵合金やタンク容器と反応しない接合剤であれば、同様に用いることが可能である。なお、容器の耐熱温度を考慮して、接合剤の軟化温度は５００℃以下であることが望ましい。

Ｆ２．変形例２：
また、上記第１ないし第４実施例では、粉状水素吸蔵合金に添加するロウ材の割合を、粉状水素吸蔵合金の重量の１％としたが、添加する接合剤の割合は、異なる値としても良い。用いる水素吸蔵合金における水素吸蔵時の膨張量が小さいほど、接合剤によって成形体を維持しやすくなるため、加える接合剤の割合をより少なくすることが可能となる。また、用いる粉状水素吸蔵合金の活性化処理による微粒子化の程度によっても、成形体を維持するために必要な接合剤の量は異なってくる。そのため、加える接合剤の割合は、充分に成形体を維持可能な量であって、接合剤によって水素吸蔵合金表面が覆われる程度が許容範囲となるように、用いる水素吸蔵合金および接合剤の種類の組み合わせ等に応じて適宜設定すればよい。例えば、粉状水素吸蔵合金の重量に対して、０．５〜１．２％とすることが望ましい。

Ｆ３．変形例３：
また、上記第１ないし第４実施例では、最初に用意する粉状水素吸蔵合金を構成する粒子の平均粒径を、５００〜１０００μｍとし、活性化処理に伴う微粒子化によって平均粒径を１０〜３０μｍとしているが、異なる粒径としても良い。用いる水素吸蔵合金の種類によっては、活性化処理によってより小さな粒子にまで微粒子化しやすいものもある。そのため、より小さな粒子にまで微粒子化できる種類の水素吸蔵合金を用いる場合には、最初に用意する粉状水素吸蔵合金の平均粒径を、より小さく、例えば２００μｍ程度としても良い。あるいは、活性化処理によって微粒子化しにくい水素吸蔵合金を用いる場合には、最初に用意する粉状水素吸蔵合金の粒径をより大きくしても良い。活性化処理後の粒子の大きさの１０〜１００倍程度の粒径となるように、最初用意する粉状水素吸蔵合金の粒径を設定しておけば、水素化に伴う微粒子化によって、充分な新生面を形成させることができる。また、加熱処理に伴って、接合剤によって粉状水素吸蔵合金同士を固着させて成形体を形成する動作を良好に行なうことができる。

Ｆ４．変形例４：
また、上記第１ないし第４実施例では、接合剤を添加した粉状水素吸蔵合金を、水素貯蔵タンクの外壁を構成する耐圧容器内に充填してそのまま成形体に加工したが、異なる構成としても良い。例えば、冷媒流路を内部に形成する熱交換器を構成する容器内に、接合剤を添加した粉状水素吸蔵合金を充填し、この容器内で成形後、成形体を備える熱交換器を、所定の耐圧容器内に収納して、水素貯蔵タンクを製造することとしても良い。

本実施例の水素吸蔵合金の成形体の製造方法を表わす工程図である。 水素吸蔵合金の成形体を製造する際の各工程の様子を模式的に表わす説明図である。 第２実施例の水素吸蔵合金の成形体の製造方法を表わす工程図である。 ２段階のプラトー領域を有する圧力−組成等温線図の概要を示す説明図である。 アルミフィンを内部に配設した容器の概略構成を示す説明図である。

Claims (9)

1. 水素吸蔵合金の成形体の製造方法であって、
   粉体状の水素吸蔵合金を用意する第１の工程と、
   前記粉体状の水素吸蔵合金に対して、所定の軟化温度を有する接合剤を添加して、接合剤添加水素吸蔵合金を形成する第２の工程と、
   前記接合剤添加水素吸蔵合金を、所定の形状の容器内に充填する第３の工程と、
   前記容器内に充填した前記接合剤添加水素吸蔵合金に対して水素ガスを供給して、該接合剤添加水素吸蔵合金中の前記水素吸蔵合金を活性化し、該水素吸蔵合金を構成する粒子をさらに微粒子化する第４の工程と、
   前記第４の工程と同時に、あるいは前記第４の工程の後に、前記接合剤添加水素吸蔵合金を前記軟化温度に昇温させて、その後前記軟化温度未満に降温させる第５の工程と
   を備える水素吸蔵合金の成形体の製造方法。
2. 請求項１記載の水素吸蔵合金の成形体の製造方法であって、
   前記第１の工程で用意する水素吸蔵合金を構成する粒子の平均粒径は、５００〜１０００μｍである
   水素吸蔵合金の成形体の製造方法。
3. 請求項１または２記載の水素吸蔵合金の成形体の製造方法であって、
   前記所定の形状の容器は、内部に、金属部材により形成される三次元構造である伝熱部を備え、
   前記第３の工程は、前記容器内で前記伝熱部が形成する空間に、前記接合剤添加水素吸蔵合金を充填する
   水素吸蔵合金の成形体の製造方法。
4. 請求項１ないし３いずれか記載の水素吸蔵合金の成形体の製造方法であって、
   前記接合剤は、融点が５００℃以下である低融点金属であり、
   前記第５の工程は、前記接合剤添加水素吸蔵合金を、前記融点以上の温度に昇温させる工程である
   水素吸蔵合金の成形体の製造方法。
5. 請求項１ないし４いずれか記載の水素吸蔵合金の成形体の製造方法であって、
   前記第４の工程および前記第５の工程に代えて、前記水素吸蔵合金の成形体に水素ガスを吸蔵させる際に設定される水素ガスの供給圧よりも高い圧力の水素ガスを、前記接合剤添加水素吸蔵合金に対して供給することによって、前記水素吸蔵合金を活性化し、該活性化によって生じる熱によって前記接合剤添加水素吸蔵合金を前記軟化温度に昇温させる第６の工程を備える
   水素吸蔵合金の成形体の製造方法。
6. 請求項１ないし４いずれか記載の水素吸蔵合金の成形体の製造方法であって、
   前記水素吸蔵合金は、水素圧力と温度によって決まる水素吸蔵合金の水素吸蔵量を表わす圧力−組成等温線図において、第１の水素化物を生成する組成範囲である第１のプラトー領域と、前記第１の水素化物よりも含有する水素の割合が高い第２の水素化物を生成する組成範囲である第２のプラトー領域とから成る２段階のプラトー領域を示す性質を備え、
   前記第４の工程および前記第５の工程に代えて、前記接合剤添加水素吸蔵合金に対して水素ガスを供給することによって、前記第１の水素化物および第２の水素化物を生成させて前記水素吸蔵合金を活性化し、該活性化によって生じる熱によって前記接合剤添加水素吸蔵合金を前記軟化温度に昇温させる第７の工程を備える
   水素吸蔵合金の成形体の製造方法。
7. 水素吸蔵合金の成形体の製造方法であって、
   粉体状の水素吸蔵合金を用意する第１の工程と、
   前記粉体状の水素吸蔵合金に対して、熱硬化性樹脂から成る接合剤を添加して、接合剤添加水素吸蔵合金を形成する第２の工程と、
   前記接合剤添加水素吸蔵合金を、所定の形状の容器内に充填する第３の工程と、
   前記容器内に充填した前記接合剤添加水素吸蔵合金に対して水素ガスを供給して、該接合剤添加水素吸蔵合金中の前記水素吸蔵合金を活性化し、該水素吸蔵合金を構成する粒子をさらに微粒子化する第４の工程と、
   前記第４の工程と同時に、あるいは前記第４の工程の後に、前記接合剤添加水素吸蔵合金を前記熱硬化性樹脂が熱硬化する温度に昇温させて、その後前記熱硬化する温度未満に降温させる第５の工程と
   を備える水素吸蔵合金の成形体の製造方法。
8. 水素吸蔵合金の成形体であって、
   請求項１ないし７いずれか記載の水素吸蔵合金の成形体の製造方法により製造した成形体。
9. 水素を貯蔵するための水素貯蔵タンクであって、
   請求項１ないし６いずれか記載の水素吸蔵合金の成形体の製造方法により製造した水素吸蔵合金の成形体を備え、
   前記水素吸蔵合金の成形体が前記軟化温度よりも低い温度となるように、前記水素貯蔵タンクに水素を貯蔵する動作を行なう
   水素貯蔵タンク。

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