JP4452831B2 - 水素吸蔵方法及び水素吸蔵体 - Google Patents
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Description
(1)水素吸蔵体として、多孔質炭素材料を利用したので、エネルギー密度の向上を図ることができ、しかも軽量な水素吸蔵体を得る事ができる。特に、カーボンナノチューブビーズを利用することで、密に絡み合ったカーボンナノチューブ間のスペースが、毛細管としての役割を果たし非常に多量の水を吸収するができるから、この水を氷結して形成したハイドレートの微結晶内に多量の水素を吸蔵させることができる。
発明者らは、カーボンナノチューブ内に水を含ませ氷結して、その氷中に水素を吸蔵させる研究開発過程において、まず、本来疎水性であるカーボンナノチューブの親水性を向上させる研究を行っていた。具体的には、カーボンナノチューブを酸化処理して表面に親水基であるOH基を生成させるものである。
この実施例の水素吸蔵方法は、次のとおりである。上記カーボンナノチューブビーズを完全に乾燥させ、水にTHFを加えてなる溶液に浸してこの溶液を吸収させる。そして、カーボンナノチューブビーズから気泡が出なくなったら、カーボンナノチューブビーズを溶液から取り出し、カーボンナノチューブ表面の水分を拭き取る。これにより、氷結後にカーボンナノチューブビーズが有する微細孔の表面が凍結して水素が微細孔に入りにくくなることを防止する。
以上が、本発明に係る水素吸蔵方法及び水素吸蔵体の実施例であるが、本発明の作用、特徴等は次のとおりである。
(1)試料であるカーボンナノチューブビーズを完全に乾燥させ、溶液(H2O+THF)内に浸してこの溶液を吸収させる。
(2)炭素材料から気泡が出なくなったら試料を溶液から取り出して試料表面の水分を拭き取り、‐10℃程度の冷凍庫で1日冷凍する。
(3)試料容器を恒温槽内に入れて、この試料容器内に炭素材料を入れ、恒温槽内で液体窒素で冷やしながら脱気とHe導入を数回繰り返す。
(5)蓄圧器に予め決めた圧力の水素を導入し、圧力が安定したら試料容器へ水素を開放する。
(6)開放後、圧力が平衡に達したら、圧力値を記録する。
Claims (9)
- 水にテトラヒドロフランを加えた溶液を、多孔質炭素材料に吸収させて、氷点下の温度に冷却しハイドレートの微結晶を作り、120〜200気圧で水素分子を前記ハイドレートの中に吸蔵させることを特徴とする水素吸蔵方法。
- 前記多孔質炭素材料として、カーボンナノチューブ又は活性炭を使用することを特徴とする請求項1記載の水素吸蔵方法。
- 前記多孔質炭素材料として、カーボンナノチューブを凝集させて形成したカーボンナノチューブビーズを使用することを特徴とする請求項1記載の水素吸蔵方法。
- 前記カーボンナノチューブビーズを、直径0.5mm−50mmとすることを特徴とする請求項3記載の水素吸蔵方法。
- 水素を吸蔵する多孔質炭素材料から成る水素吸蔵体であって、
前記水素を吸蔵する多孔質炭素材料は、カーボンナノチューブが互いに絡まりあって形成される空隙を有するものであり、
前記空隙には、水にテトラヒドロフランを加えた溶液が充填され、該溶液が氷結されて形成されるハイドレートの微結晶内に120〜200気圧で水素分子が吸蔵できることを特徴とする水素吸蔵体。 - 水素を吸蔵するカーボンナノチューブの塊りを有する水素吸蔵体であって、
前記水素を吸蔵するカーボンナノチューブの塊りは、カーボンナノチューブを凝集させて形成され、カーボンナノチューブが互いに絡まりあって形成される空隙を有し、
前記空隙には、水にテトラヒドロフランを加えた溶液が充填され、該溶液が氷結されて形成されるハイドレートの微結晶内に水素分子が吸蔵できることを特徴とする水素吸蔵体。 - 水素を吸蔵するカーボンナノチューブビーズを有する水素吸蔵体であって、
前記水素を吸蔵するカーボンナノチューブビーズは、カーボンナノチューブを凝集させて形成され、カーボンナノチューブが互いに絡まりあって形成される空隙を有し、
前記空隙には、水にテトラヒドロフランを加えた溶液が充填され、該溶液が氷結されて形成されるハイドレートの微結晶内に水素分子が吸蔵できることを特徴とする水素吸蔵体。 - 前記水素を吸蔵するカーボンナノチューブビーズは、直径20nm−60nmの多層カーボンナノチューブと、テトラヒドロフランと、蒸留水又はエタノールとを混ぜてペースト状にし、それを球状に成型して凝集させて、直径0.5mm−50mmのビーズ状に形成されたものであることを特徴とする請求項7記載の水素吸蔵体。
- 前記水素を吸蔵するカーボンナノチューブビーズは、直径50−500nmのマクロ孔を有する多孔質であることを特徴とする請求項7又は8記載の水素吸蔵方法。
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