JP4766414B2

JP4766414B2 - 水素吸蔵合金

Info

Publication number: JP4766414B2
Application number: JP2001240589A
Authority: JP
Inventors: 河村　　弘; 邦彦土谷; 義夫伊藤; 宗範内田
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2001-08-08
Filing date: 2001-08-08
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2021-08-08
Also published as: JP2003049230A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素吸蔵合金に関するものである。さらに詳しくは、水素の貯蔵・輸送用材料として有用なベリリウムを含有した水素吸蔵合金であって、低温度での水素吸放出が可能で、従来品に比べ水素吸蔵量を飛躍的に増大することができる新しい水素吸蔵合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、水素を貯蔵・輸送するために、金属水素化物として固形化する技術が開発されてきた。金属水素化物は金属結晶の中に水素が侵入して結合するのでその水素密度は高く、液体水素のそれ以上のもので、重量的にも水素ボンベにつめた水素ガスより有利なことが知られている。水素吸蔵合金としては、チタン系合金、ニッケル系合金、マンガン系合金、マグネシウム系合金など色々と提案されている。中でもマグネシウム系合金は密度が小さく、安価である点で開発が進められている。（特開平４−１８７５０３号公報、特開平６−２９９２７２号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の水素吸蔵合金は、水素吸蔵量が十分でなく、またＭｇ₂Ｎｉ合金は水素吸蔵量が合金全重量に対して２．０ｗｔ％以上であるが、２００℃以上の高温環境下でないと吸蔵しないという欠点があった（図１）。ベリリウム系の合金においてもＢｅ₂Ｔｉ、Ｂｅ₂Ｚｒ、Ｂｅ₂Ｖ、Ｂｅ₂Ｈｆ等が報告されているが、室温での平衡解離圧が大きく、高圧でないと水素を吸蔵しないという問題があった。本発明は、ベリリウムを含有した水素吸蔵合金であって、室温で５ＭＰａ以下でも水素が放出できる水素吸蔵合金を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の水素吸蔵合金においては、ベリリウム系合金のベリリウム及び／又は第２元素の一部を他の元素で置換することによって、従来のベリリウム系合金の問題であった室温での大きい平衡解離圧を小さくすることができる水素吸蔵合金を提供する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の作用機構について具体的に説明する。この発明は上記の課題を解決するものとして、可逆的に水素を吸蔵、放出可能なＢｅ₂Ｔｉ、Ｂｅ₂Ｚｒ、Ｂｅ₂Ｖ、Ｂｅ₂ＨｆのＢｅ及び／又は第２元素の構成元素の一部を、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｏ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｂ、Ｃｒ、Ｔｉからなる群から選択される一種の元素で置換することをその態様としている。このとき、置換により合金に導入する元素は、合金全体の原子比率で０．１〜３０ａｔｍ％、好ましくは、０．１〜２５ａｔｍ％、より好ましくは、０．１〜１５ａｔｍ％、最も好ましくは、５〜１０ａｔｍ％とする。本明細書中において、水素とは、水素同位体すなわち軽水素（Ｈ₂）、重水素（Ｄ₂）及び三重水素（Ｔ₂）のいずれであってもよい。この元素による部分置換は、水素吸蔵合金の平衡解離圧を改善し、具体的には室温における平衡解離圧を小さくし、水素吸蔵量を増大する効果も与えることができる。また、副次的な効果として、ベリリウム系合金は安定なために、幅広いプラトーを有すること、ヒステリシスが小さいこと、水素吸蔵、放出に伴う材料劣化が少なく寿命が長いこと、水素放出速度を速くできること等も挙げられる。
【０００６】
【実施例】
実施例１〜１８及び比較例１〜４
表１の実施例１〜１８並びに部分置換を行わない場合の比較例１〜４の、各々の組成となるように、各元素原料を真空アーク炉により溶解し、その溶解後、試料の均質化のために１０００℃、５時間の条件で真空において熱処理を行った。得られた合金は、大気中で４８〜７０メッシュに粉砕して測定試料とし、各試料２０ｇを、水素吸蔵・放出量測定装置内のステンレス鋼製反応容器内に封入した。なお、これらの測定試料の前処理として、初期活性化処理を行った。すなわち、前記容器内を５００℃に保持したまま、１×１０^-6Ｐａの高真空下で約６時間真空脱ガス処理を行った後、水素吸蔵量及び水素解離圧の測定を行った。
【０００７】
【表１】

【０００８】
以上の結果より、元素を一部置換したものは、水素吸蔵量及び平衡解離圧においては、同等レベルあるいは改善することができた。
【発明の効果】
以上詳しく説明した通り、この発明により、水素の貯蔵・輸送用材料として有用な、低温度での水素吸放出が可能で、水素吸収量を飛躍的に増大することができる新しい水素吸蔵合金が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による水素吸蔵合金と従来品との比較の図である。

Claims

可逆的に水素の吸蔵及び放出が可能なベリリウム系金属間化合物Ｂｅ_２Ｔｉ合金において、Ｂｅ _２Ｔｉ合金全体の原子比率で５〜３０ａｔｍ％のＮｉ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｏ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｂ及びＣｒからなる群から選択される１種の元素で置換したことを特徴とする水素吸蔵合金。
可逆的に水素の吸蔵及び放出が可能なベリリウム系金属間化合物Ｂｅ_２Ｚｒ合金において、Ｂｅ _２Ｚｒ合金全体の原子比率で５〜３０ａｔｍ％のＮｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｏ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｂ及びＣｒからなる群から選択される１種の元素で置換したことを特徴とする水素吸蔵合金。
可逆的に水素の吸蔵及び放出が可能なベリリウム系金属間化合物Ｂｅ_２Ｖ合金において、Ｂｅ _２Ｖ合金全体の原子比率で５〜３０ａｔｍ％のＮｉ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｂ及びＣｒからなる群から選択される１種の元素で置換したことを特徴とする水素吸蔵合金。
可逆的に水素の吸蔵及び放出が可能なベリリウム系金属間化合物Ｂｅ_２Ｈｆ合金において、Ｂｅ _２Ｈｆ合金全体の原子比率で５〜３０ａｔｍ％のＮｉ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｂ及びＣｒからなる群から選択される１種の元素で置換したことを特徴とする水素吸蔵合金。
可逆的に水素の吸蔵及び放出が可能なベリリウム系金属間化合物：
（Ｂｅ _２Ｍ） _１−ｘＡ _ｘ
（式中、
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｖ又はＨｆであり、
ＡはＮｉ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｏ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｃｕ，Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｂ及びＣｒからなる群から選択される１種の元素であり、ただし、ＭがＺｒの場合にＡはＺｒではなく、ＭがＶの場合にＡはＶではなく、ＭがＨｆの場合にＡはＨｆではなく、
ｘは０．０５〜０．３である）
からなる水素吸蔵合金。