JP4745569B2 - 炭素材料への水素吸蔵方法 - Google Patents
炭素材料への水素吸蔵方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4745569B2 JP4745569B2 JP2001290764A JP2001290764A JP4745569B2 JP 4745569 B2 JP4745569 B2 JP 4745569B2 JP 2001290764 A JP2001290764 A JP 2001290764A JP 2001290764 A JP2001290764 A JP 2001290764A JP 4745569 B2 JP4745569 B2 JP 4745569B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- carbon material
- graphite
- carbon
- immersed
- 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
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭素材料への水素吸蔵方法に関する。吸蔵などの方法により水素が容易に得られれば、このような水素は、化石燃料を用いる場合に発生が不可避なCO2ガスやCOガスのゼロエミッションを実現でき、クリーンエネルギーとして有望な燃料電池に使用することができる。
【0002】
【従来の技術】
従来、炭素材料への水素吸蔵方法として、数10〜数100気圧の高圧の負荷状態にして炭素材料に水素を吸蔵させる高圧法や、アルカリ金属を水素のドープ剤として用いるアルカリ金属ドープ法が知られている。アルカリ金属ドープ法では、水素をドーピングしたリチウム金属によりグラファイト層間を拡大し、この層間に水素を吸蔵させて、グラファイト中に約20重量%の水素を吸蔵することが可能である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の高圧法は、高温・高圧条件の実現のため大型で複雑な吸蔵装置が必要となり、特に水素の大量生産の実現可能性という点で実用的ではない。また、アルカリ金属ドープ法は、これに用いるリチウムなどのアルカリ金属が高イオン化傾向を有するなど反応性が高く、水素の吸蔵過程中に確実に化学的安定性を保つことが難しい。さらに、このようなドープ剤が必要であるためグラファイト単独による吸蔵方法に比べ工程が複雑になり実用的でない。
【0004】
上記問題点に鑑み、本発明は、簡易で実用性の高い方法により、炭素材料に対して水素を吸蔵させることを課題としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、純水中に浸漬させた炭素材料に超音波を照射することにより炭素材料に水素を吸蔵させている。純水中に浸漬させた炭素材料に超音波を照射すると無数の気泡が生じて炭素材料の周囲が局所的に高温・高圧環境となる。そして、このような環境下で励起されてラジカル化した水素が生じ、炭素材料に対して吸蔵され易くなるのである。
【0006】
この場合、照射に用いる超音波の周波数は20kHz以上であることが望ましい。高周波数であるほど水素の活性化が向上するのである。
【0007】
さらに、これらの場合、水素を吸蔵させる炭素材料の形状は、焼結グラファイト棒、焼結グラファイト板、パウダー状カーボンナノチューブ、パウダー状グラファイトナノファイバ、棒状グラファイトナノファイバまたは板状グラファイトナノファイバなどが好ましい。特に、カーボンナノチューブは、炭素6員環を主構造としたらせん構造で形成された内部が空洞の円筒形状をもち、極めて微細な、同心円状に円筒が配置された多重構造の黒鉛繊維から成り、近年生成機構が解明されつつあり、その生成を特定長さに制御すれば水素の吸蔵度も制御し得るものである。また、グラファイトナノファイバは、グラフェンシートが小さな断片に切れて積層した中実であり、例えば、截頭円錐形状を有する結晶が積層されてなる円柱状構造を有し、その中心に貫通空隙が存在する構造である。
【0008】
また、上記のようにして炭素材料に吸蔵される水素を、水を起源として由来するものとすれば、炭素材料に対する水素吸蔵を低コストで実現できるのでこのような方法は高い実用性が期待できる。
【0009】
また、さらに、上記の炭素材料に対する水素吸蔵は、簡易な超音波照射により行われ、常温常圧条件下の反応を実現することが可能である。なお、この常温常圧条件とは、0〜30℃及び1気圧のものとする。
【0010】
【発明の実施の形態】
炭素材料を種々の形態で用意し、純水中に浸漬させた状態で通常の超音波発生装置により所定の周波数の超音波を一定時間照射する。
【0011】
この場合に用いる炭素材料は、焼結グラファイト棒、焼結グラファイト板、パウダー状カーボンナノチューブ、パウダー状グラファイトナノファイバ、棒状グラファイトナノファイバまたは板状グラファイトナノファイバなどである。また、上記の炭素材料に対する水素の吸蔵を顕著に得るために、照射する超音波の周波数は20KHz以上であることが望ましい。
【0012】
超音波照射後の炭素材料への水素の吸蔵量は、昇温脱離法(TDS)、熱重量測定法(TG)、示差熱分析(DTA)、燃焼法などの方法による測定により評価でき、これにより、下記[実施例]に示すように、常温常圧条件下の超音波照射により種々の炭素材料サンプルに一定量以上の水素を吸蔵していることがわかる。
【0013】
【実施例】
[実施例1]パウダー状のグラファイトナノファイバ(以下、GNFとも言う。)を約1000℃のアニール温度で約1時間真空アニール処理を行った後、純水に浸漬した状態で、超音波発生装置により420KHzの超音波を常温常圧条件下で3時間照射した。
【0014】
その後、このパウダー状GNFサンプルとして5.168mgを熱重量測定器(DTG60H)により、キャリアガスにアルゴンガスを用い、加熱速度10℃/min、ホールド温度1000℃条件で測定したところ、図1のグラフに示す測定結果が得られた。図外の標準アルゴンガスと比較分析したところ、パウダー状GNFサンプル中に水素が含まれていることが判明した。この水素は、上記の超音波照射時に吸蔵されたものである。なお、図1のグラフでは、左縦軸は熱重量測定値、右縦軸は示差熱分析値を示し、示差熱分析を併用した。
【0015】
また、上記のパウダー状GNFサンプルを昇温脱離法により測定したところ、図2に示す測定結果が得られた。図外の標準と比較分析したところ、パウダー状GNFサンプル中に水素が含まれていることが判明した。この水素は、上記の超音波照射時に吸蔵されたものである。
【0016】
また、上記のパウダー状GNFサンプルとして8mgを燃焼法により測定したところ、図3に示す測定結果が得られた。この水素は、上記の超音波照射時に吸蔵されたものである。また図3の水素含有量の積分値より上記サンプル中に水素が約2.6重量%含有されていることがわかる。
【0017】
[実施例2]焼結グラファイト板を純水に浸漬した状態で、超音波発生装置により420KHzの超音波を常温常圧条件下で3時間照射した。その後、この焼結グラファイト板サンプルとして所定量を燃焼法により測定したところ下記[表1]に示す結果が得られた。
【0018】
【表1】
【0019】
この水素は、上記の超音波照射時に吸蔵されたものである。
【0020】
[実施例3]グラファイトナノファイバ(以下、GNFとも言う。)を純水に浸漬した状態で、超音波発生装置により20KHzの超音波を常温常圧条件下で3時間照射した。その後、このGNFサンプルとして所定量を燃焼法により測定したところ下記[表2]に示す結果が得られた。
【0021】
【表2】
【0022】
この水素は、上記の超音波照射時に吸蔵されたものである。
【0023】
[実施例2]と[実施例3]とを比較すると、照射する超音波の周波数が小さくてもGNF形状の炭素材料の方が水素の吸蔵量が大きく、グラファイトナノファイバが水素吸蔵材料として高い実用性を有していることがわかる。
【0024】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明方法を用いて、常温常圧条件下で純水中に浸漬させた状態のグラファイトナノファイバなどの炭素材料に超音波を照射することにより、炭素材料のみを用いて簡便に水素を吸蔵させることができる。
大重量の炭素材料を用いれば、この炭素材料に吸蔵される水素は一定量以上となり水素吸蔵法として実用的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】熱重量測定法によるパウダー状GNFサンプル中の水素含有を示すグラフ
【図2】昇温脱離法によるパウダー状GNFサンプル中の水素含有を示すグラフ
【図3】燃焼法によるパウダー状GNFサンプル中の水素含有を示すグラフ
Claims (5)
- 純水中に浸漬させた炭素材料に超音波を照射して該炭素材料に水素を吸蔵させることを特徴とする炭素材料への水素吸蔵方法。
- 前記超音波は20kHz以上の周波数を有することを特徴とする請求項1に記載の炭素材料への水素吸蔵方法。
- 前記炭素材料は、焼結グラファイト棒、焼結グラファイト板、パウダー状カーボンナノチューブ、パウダー状グラファイトナノファイバ、棒状グラファイトナノファイバまたは板状グラファイトナノファイバであることを特徴とする請求項1または2に記載の炭素材料への水素吸蔵方法。
- 前記炭素材料に吸蔵される水素は、前記炭素材料を浸漬させた純水を起源として由来することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の炭素材料への水素吸蔵方法。
- 前記水素の吸蔵は、0〜30℃及び1気圧の条件下で行われることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の炭素材料への水素吸蔵方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001290764A JP4745569B2 (ja) | 2001-09-25 | 2001-09-25 | 炭素材料への水素吸蔵方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001290764A JP4745569B2 (ja) | 2001-09-25 | 2001-09-25 | 炭素材料への水素吸蔵方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003095601A JP2003095601A (ja) | 2003-04-03 |
JP4745569B2 true JP4745569B2 (ja) | 2011-08-10 |
Family
ID=19113020
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001290764A Expired - Fee Related JP4745569B2 (ja) | 2001-09-25 | 2001-09-25 | 炭素材料への水素吸蔵方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4745569B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4710048B2 (ja) * | 2003-04-21 | 2011-06-29 | 国立大学法人愛媛大学 | 水素発生装置および水素発生方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0368791A (ja) * | 1989-08-04 | 1991-03-25 | Canon Inc | 水素貯蔵体への水素吸蔵方法および装置 |
JPH05245470A (ja) * | 1992-03-06 | 1993-09-24 | Rikagaku Kenkyusho | 水和電子の生成方法 |
JPH1149505A (ja) * | 1997-07-28 | 1999-02-23 | Itai Chikuro Kk | 炭材の超音波活性化方法 |
JP2001009462A (ja) * | 1990-08-01 | 2001-01-16 | Ryoda Sato | アーク処理装置及びアーク処理した水 |
JP2001074723A (ja) * | 1999-08-31 | 2001-03-23 | Toyota Motor Corp | 固体材料表面の水素分布可視化方法 |
JP2001200383A (ja) * | 2000-01-18 | 2001-07-24 | Toichi Chikuma | 水素吸蔵装置 |
JP2001220101A (ja) * | 2000-02-09 | 2001-08-14 | Toyota Motor Corp | 水素吸蔵方法及び水素吸蔵装置 |
-
2001
- 2001-09-25 JP JP2001290764A patent/JP4745569B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0368791A (ja) * | 1989-08-04 | 1991-03-25 | Canon Inc | 水素貯蔵体への水素吸蔵方法および装置 |
JP2001009462A (ja) * | 1990-08-01 | 2001-01-16 | Ryoda Sato | アーク処理装置及びアーク処理した水 |
JPH05245470A (ja) * | 1992-03-06 | 1993-09-24 | Rikagaku Kenkyusho | 水和電子の生成方法 |
JPH1149505A (ja) * | 1997-07-28 | 1999-02-23 | Itai Chikuro Kk | 炭材の超音波活性化方法 |
JP2001074723A (ja) * | 1999-08-31 | 2001-03-23 | Toyota Motor Corp | 固体材料表面の水素分布可視化方法 |
JP2001200383A (ja) * | 2000-01-18 | 2001-07-24 | Toichi Chikuma | 水素吸蔵装置 |
JP2001220101A (ja) * | 2000-02-09 | 2001-08-14 | Toyota Motor Corp | 水素吸蔵方法及び水素吸蔵装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003095601A (ja) | 2003-04-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Moussa et al. | Hollow core@ mesoporous shell boron nitride nanopolyhedron-confined ammonia borane: A pure B–N–H composite for chemical hydrogen storage | |
JP5835787B2 (ja) | ミクロポーラス炭素系材料、ミクロポーラス炭素系材料の製造方法及びミクロポーラス系炭素材料を用いた水素吸蔵方法 | |
WO2001017900A1 (fr) | Materiau carbone destine au stockage d'hydrogene et procede de preparation, element de pile et pile a combustible | |
JP2010509169A (ja) | 陰極酸化アルミニウムテンプレートを用いたリチウム添加シリカナノチューブの製造方法および貯蔵体としての用途 | |
JP4986101B2 (ja) | 水素貯蔵材料およびその製造方法 | |
US20060153752A1 (en) | Hydrogen condensate and method of generating heat therewith | |
JP2006035174A (ja) | 水素吸蔵物及びその製造と利用 | |
JP4745569B2 (ja) | 炭素材料への水素吸蔵方法 | |
JPH03193601A (ja) | 水素貯蔵体 | |
US7014952B2 (en) | Hydrogen-storing carbonaceous material and method for producing the same, hydrogen-stored carbonaceous material and method for producing the same and battery and fuel cell using hydrogen-stored carbonaceous material | |
US7008725B2 (en) | Hydrogen-storing carbonaceous material and method for producing the same, hydrogen-stored carbonaceous material and method for producing the same and battery and fuel cell using hydrogen-stored carbonaceous material | |
JP2001039706A (ja) | 水素吸臓材料の製造方法 | |
JP5302043B2 (ja) | 水素貯蔵複合材料 | |
JP2001316104A (ja) | 水素吸蔵用炭素質材料およびその製造方法、水素吸蔵炭素質材料およびその製造方法、水素吸蔵炭素質材料を用いた電池ならびに水素吸蔵炭素質材料を用いた燃料電池 | |
JP2008239367A (ja) | 水素貯蔵材料の製造方法 | |
EP1638885A2 (en) | Field-assisted gas storage materials and fuel cells comprising the same | |
JP2011079689A (ja) | 水素貯蔵材料およびその使用方法 | |
US7037622B2 (en) | Carbonaceous material for hydrogen storage and method for preparation thereof, carbonaceous material having hydrogen absorbed therein and method for preparation thereof, cell and fuel cell using carbonaceous material having hydrogen absorbed therein | |
JP2001302223A (ja) | 水素吸蔵用炭素質材料およびその製造方法、水素吸蔵炭素質材料およびその製造方法、水素吸蔵炭素質材料を用いた電池ならびに水素吸蔵炭素質材料を用いた燃料電池 | |
JP2005082447A (ja) | 水素貯蔵用金属窒化物 | |
JP2003095602A (ja) | 炭素材料への水素吸蔵方法 | |
WO2006003475A1 (en) | A gas storage material, a method of gas storage, a process for manufacturing gas storage material and applications thereof | |
US7014951B2 (en) | Carbonaceous material for hydrogen storage, and method for preparation thereof, carbonaceous material having hydrogen absorbed therein and method for preparation thereof, cell and fuel cell using carbonaceous material having hydrogen absorbed therein | |
JP2023110536A (ja) | 水素吸蔵材料及びその製造方法、並びに、水素吸蔵方法 | |
RU2176981C2 (ru) | Поглотитель водорода на основе углерода |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20070518 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20070518 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080626 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110127 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110208 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110408 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110426 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110512 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140520 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4745569 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |