JP5174188B2 - ドープされた水素貯蔵材料 - Google Patents
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Description
MgxByMzHn
によるドープされた水素貯蔵材料であって、
式中、
(i)x/yの比は、0.15〜1.5の範囲内であり、
(ii)zは、0.005〜0.35の範囲内であり、
(iii)x+y+zは、1に等しく、
(iv)Mは、選択されたSc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、CuおよびZnの群から選択される1種または複数の金属であり、
(v)nは、4y以下であり、
ここで、x/yは、0.5に等しくなく、少なくとも一部が非晶質であるドープされた水素貯蔵材料を提供する。
a)ドープされた水素貯蔵材料から水素を脱離することによって、ドープされた水素貯蔵材料を脱水素化して、水素ガスおよび部分的に脱水素化されたドープされた水素貯蔵材料を得るステップであって、得られる部分的に脱水素化されたドープされた水素貯蔵材料が、ドープされた水素貯蔵材料に貯蔵することができる原子状水素の最大量の少なくとも10原子%、特に少なくとも30原子%、より特定すると50原子%を含む、ステップ;ならびに
b)部分的に脱水素化されたドープされた水素貯蔵材料を水素含有ガスと接触させることによって、部分的に脱水素化されたドープされた水素貯蔵材料を水素化して、水素を可逆的に貯蔵して少なくとも部分的に再水素化されたドープされた水素貯蔵材料を得るステップ
を含む方法に関する。
MgxByMzHn (1)
を有するドープされた水素貯蔵材料を提供する。
本発明を以下の非限定的な実施例によって説明する。
特許文献2に記載されている「ウェッジ」成長法を用いて薄膜サンプルを調製した。
材料の特性決定
一般式Mg0.16B0.81Ti0.03を有するサンプルを、X線回折(XRD)を用いて分析した。Mg(BH4)2は、2種の結晶構造:低温では六方構造;および高温では斜方晶構造を有する。六方晶構造から斜方晶結晶構造への転移は、162℃(435K)で起こる(非特許文献3を参照されたい)。本発明による調製されたドープされた水素貯蔵材料の結晶化挙動を調査するために、2個のサンプルを調製した。第1サンプルを150℃(423K)の温度までアニールして、六方晶構造の形成を誘導した。第2サンプルを210℃(483K)までアニールして、斜方晶結晶構造の形成を誘導した。両方のサンプルを、2θが16.7〜49.1の積分範囲にわたってジェネラル領域検出器(GADS)を用いて3600秒間積分されるXRD、Bruker D8(λCu(1.541nm))を用いて分析した。光源アームを11度に設定し、検出器を25度に設定して、約1mm2のスポットサイズにした。
脱水素化測定
マグネシウム含有薄膜、ホウ素含有薄膜、チタン含有薄膜を、微小電気機械(MEMS)素子アレイに堆積させ、薄膜材料のライブラリからの温度脱離実験を実施した。昇温脱離法を23Ks−1の速度で高真空チャンバー(1.3×10−12bar)内で実施した。水素分圧を、サンプルから20mmの位置にある四重極型質量分析計を用いて測定した。
脱水素化および再水素化実験
実施例1において特性決定したサンプルを、さらなる水素取り込みが観察されなくなるまで水素化した。23Ks−1の速度にて高真空チャンバー内で実施される昇温脱離法によって、水素化物サンプルを第2ステップにおいて脱水素化した。水素分圧を、サンプルから20mmの位置にある四重極型質量分析計を用いて測定した。脱水素化を595℃の温度で中断して、23Ks−1の速度で室温まで冷却した。この段階において、水素貯蔵材料は、貯蔵することができる原子状水素の最大量の約50原子%を依然として含んでいた。原子状水素の最大量は、熱脱離分析によって決定した。
Claims (8)
- 一般式:
MgxByMzHn
によるドープされた水素貯蔵材料であって、
式中、
(i)x/yの比は、0.48〜0.70の範囲内であり、かつ0.49〜0.51を除く範囲内であり、
(ii)zは、0.005〜0.35の範囲内であり、
(iii)x+y+zは、1に等しく、
(iv)Mは、選択されたSc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、CuおよびZnの群から選択される1種または複数の金属であり、
(v)nは、4y以下であり、
ここで、少なくとも一部が非晶質であるドープされた水素貯蔵材料。 - 少なくとも90%、さらになおより好ましくは95%が非晶質である、請求項1に記載のドープされた水素貯蔵材料。
- zが、0.005〜0.1、好ましくは0.02〜0.07の範囲内である、請求項1または2に記載のドープされた水素貯蔵材料。
- Mが、Tiおよび/またはNi、好ましくはTiである、請求項1から3のいずれか一項に記載のドープされた水素貯蔵材料。
- yが、0.5〜0.85の範囲内である、請求項1から4のいずれか一項に記載のドープされた水素貯蔵材料。
- x/yの比が、0.15〜0.7の範囲内である、請求項1から5のいずれか一項に記載のドープされた水素貯蔵材料。
- 水素を貯蔵するための、請求項1から6のいずれか一項に記載のドープされた水素貯蔵材料の使用。
- 請求項1から6のいずれか一項に記載のドープされた水素貯蔵材料を用いて水素を可逆的に脱離および/または吸収する方法であって、
a)ドープされた水素貯蔵材料から水素を脱離することによって、ドープされた水素貯蔵材料を脱水素化して、水素ガスおよび部分的に脱水素化されたドープされた水素貯蔵材料を得るステップであって、得られる部分的に脱水素化されたドープされた水素貯蔵材料が、ドープされた水素貯蔵材料に貯蔵することができる原子状水素の最大量の少なくとも10原子%、特に少なくとも30原子%、より特定すると少なくとも50原子%を含む、ステップ;ならびに
b)部分的に脱水素化されたドープされた水素貯蔵材料を水素含有ガスと接触させることによって、部分的に脱水素化されたドープされた水素貯蔵材料を水素化して、水素を可逆的に貯蔵して少なくとも部分的に再水素化されたドープされた水素貯蔵材料を得るステップ
を含む方法。
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