JP4500534B2 - 水素貯蔵材料および水素発生方法 - Google Patents
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Description
Li3N+2H2=Li2NH+LiH+H2=LiNH2+2LiH …(1)
LiNH2+2LiH→Li2NH+LiH+H2↑ …(2)
Li2NH+LiH→Li3N+H2↑ …(3)
Ping Chen et al., Interaction of hydrogen with metalnitrides and imides, NATURE Vol.420, 21 NOVEMBER 2002, p302〜304
ここで、金属水素化物は、所定の機械的粉砕処理により微細化されていることが好ましい。また、金属水素化物は、金属水素化物とアンモニアによる水素発生反応を促進させる触媒機能物質を担持していることが好ましい。触媒機能物質としては、B、C、Mn、Fe、Co、Ni、Pt、Pd、Rh、Li、Na、Mg、K、Ir、Nd、La、Ca、V、Ti、Cr、Cu、Zn、Al、Si、Ru、Mo、W、Ta、Zr、Hf、Agから選ばれた1種または2種以上の金属またはその化合物またはその合金、あるいは水素貯蔵合金が好適に用いられる。触媒機能物質の担持量は金属水素化物の0.1質量%以上20質量%以下とすることが好ましい。
このような水素発生方法においては、水素発生率を高めるために、金属水素化物とアンモニアを反応容器内に封入し、この反応容器内の金属水素化物を攪拌または粉砕しながら、金属水素化物とアンモニアとを反応させて水素を発生させることが好ましい。
本発明に係る水素貯蔵材料は、金属水素化物(固体)とアンモニア(NH3;ガス)により構成され、これらの反応により水素を発生させる。ここで、金属水素化物としては、水素化リチウム(LiH)が好適に用いられ、この場合の水素発生反応は下式(4)で示される。この下式(4)の反応は室温でも開始するために、従来は困難であった室温近辺の低い温度での水素貯蔵材料から水素の取り出しを行うことができる。
LiH+NH3(g)→LiNH2+H2↑ ・・・(4)
2LiNH2→Li2NH+NH3 ・・・(5)
MgH2+2NH3(g)→Mg(NH2)2+2H2 ・・・(6)
実施例1〜4;
表1(実施例1〜4)に示すように、LiH(純度95%、シグマ・アルドリッチ社製)、または触媒機能物質として三塩化チタン(TiCl3;シグマ・アルドリッチ社製)が添加されたLiHを、高純度アルゴン(Ar)グローブボックス中でSUS製のバルブ付き試料容器に、約0.3g投入した。ここで、実施例1のLiHは試薬瓶から取り出した試薬そのものである。実施例2のLiHは、遊星型ボールミル装置(Fritsch社製、P−5型)を用いて、試薬瓶から取り出した試薬1gをArグローブボックス中で高クロム鋼製ミル容器(内容積;250ml)に入れ、室温・大気雰囲気下、250rpmで2時間ミリング(粉砕)処理したものである。実施例3は、試薬瓶から取り出したLiHとTiCl3とを、Arグローブボックス中で、メノウ乳鉢を用いて短時間混合したものである。実施例4は、実施例2と同様に、試薬瓶から取り出したLiHとTiCl3とを遊星型ボールミル装置を用いてミリング処理したものである。
実施例5の組成は表1に示す。試薬瓶から取り出したLiHを、Arグローブボックス中で、高クロム鋼製ミル容器(排気/封止を行えるように改造したもの)に入れ、その後にミル容器内を排気して、ミル容器内に所定量のNH3(g)を導入し、ミル容器を封止した。これを、250rpmで30分間、ミリング(粉砕)処理した。ミリング処理後のミル容器内から反応ガスをサンプリングして、ガスクロマトグラフによる組成分析を行った。また、ミリング処理後のミル容器内の粉末をXRDにより同定した。
Claims (9)
- 主成分が水素化リチウムである金属水素化物とアンモニアにより構成され、これらの反応により水素が発生することを特徴とする水素貯蔵材料。
- 前記金属水素化物は、所定の機械的粉砕処理により微細化されていることを特徴とする請求項1に記載の水素貯蔵材料。
- 前記金属水素化物は、前記金属水素化物とアンモニアによる水素発生反応を促進させる触媒機能物質を担持していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の水素貯蔵材料。
- 前記触媒機能物質は、B、C、Mn、Fe、Co、Ni、Pt、Pd、Rh、Li、Na、Mg、K、Ir、Nd、La、Ca、V、Ti、Cr、Cu、Zn、Al、Si、Ru、Mo、W、Ta、Zr、Hf、Agから選ばれた1種または2種以上の金属またはその化合物またはその合金、あるいは水素貯蔵合金であることを特徴とする請求項3に記載の水素貯蔵材料。
- 前記触媒機能物質の担持量は、前記金属水素化物の0.1質量%以上20質量%以下であることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の水素貯蔵材料。
- 主成分が水素化リチウムである金属水素化物とアンモニアとを反応させることにより水素を発生させることを特徴とする水素発生方法。
- 前記金属水素化物として所定の触媒機能物質を担持したものを用いることを特徴とする請求項6に記載の水素発生方法。
- 前記触媒機能物質は、B、C、Mn、Fe、Co、Ni、Pt、Pd、Rh、Li、Na、Mg、K、Ir、Nd、La、Ca、V、Ti、Cr、Cu、Zn、Al、Si、Ru、Mo、W、Ta、Zr、Hf、Agから選ばれた1種または2種以上の金属またはその化合物またはその合金、あるいは水素貯蔵合金であることを特徴とする請求項7に記載の水素発生方法。
- 前記金属水素化物とアンモニアを反応容器内に封入し、前記反応容器内の金属水素化物を攪拌または粉砕しながら、前記金属水素化物とアンモニアとを反応させて水素を発生させることを特徴とする請求項6から請求項8のいずれか1項に記載の水素発生方法。
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