JP7207685B2 - Hydrogen storage material, method for producing hydrogen storage material, and method for producing hydrogen storage alloy - Google Patents

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特許法第30条第2項適用 ・刊行物名 「第4回 日本金属学会 水素化物に関わる次世代学術・応用展開研究会講演要旨集」 発行日 平成29年11月16日 ・研究集会名 第4回 日本金属学会 水素化物に関わる次世代学術・応用展開研究会 開催場所 沖縄産業支援センター 中ホール 開催日 平成29年11月16日Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act ・Publication name: “The 4th Japan Institute of Metals and Materials Next-Generation Academic and Application Development Research Meeting on Hydrides” Publication date: November 16, 2017 ・Study meeting name: No. 4th Japan Institute of Metals, Japan Institute of Metals and Materials Next-Generation Academic and Application Development Study Group on Hydride Venue Okinawa Industry Support Center Middle Hall Date November 16, 2017

本発明は、低コスト化を実現することができる水素吸蔵材等に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hydrogen storage material and the like that can realize cost reduction.

水素は、多様な一次エネルギー源から様々な方法で製造可能な二次エネルギーである。水素を用いたエネルギーシステムは、高いエネルギー効率、低い環境負荷等の効果を期待できることから、将来的に実用化(商業化)が期待されている。 Hydrogen is a secondary energy that can be produced in various ways from a variety of primary energy sources. An energy system using hydrogen is expected to be put into practical use (commercialization) in the future because it can be expected to have effects such as high energy efficiency and low environmental load.

水素の体積当たりのエネルギー密度は、天然ガスの1/3程度と低い。そのため、水素を輸送・貯蔵する際には、水素の高密度化が求められる。水素吸蔵合金は、合金表面にて水素分子を解離させて、該合金内に水素を原子状に蓄えることができる。例えば、特許文献1~3には、LaNi、TiFe、SrAl等の水素吸蔵合金が記載されている。また、非特許文献1には、AlCuの水素化物について記載されている。 The energy density per volume of hydrogen is as low as about one-third that of natural gas. Therefore, when transporting and storing hydrogen, it is required to increase the density of hydrogen. A hydrogen storage alloy can store hydrogen atoms in the alloy by dissociating hydrogen molecules on the surface of the alloy. For example, Patent Documents 1 to 3 describe hydrogen storage alloys such as LaNi 5 , TiFe and SrAl 2 . In addition, Non-Patent Document 1 describes a hydride of Al 2 Cu.

特開昭51-13934号公報(1976年2月3日公開)Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-13934 (published on February 3, 1976) 米国特許第3922872号明細書(1975年12月2日公開)U.S. Pat. No. 3,922,872 (published Dec. 2, 1975) 特開2001-262266号公報(2001年9月26日公開)Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-262266 (published on September 26, 2001)

H. Saitoh et. al., APL Materials 1, 032113(2013)H. Saitoh et. al., APL Materials 1, 032113 (2013)

しかしながら、特許文献1~3に記載の水素吸蔵合金は、水素の吸収・放出特性に優れている一方で、チタン、希土類元素等のレアメタルを含むことからコスト面の課題を有している。非特許文献1に記載のAlCuは、ベースメタル(汎用金属)のみを使用している。ベースメタルとは、埋蔵量、生産量、使用量が多い金属のことであり、鉄・銅・亜鉛・錫・アルミニウム等を意味する。しかし、AlCuの水素化物は、高圧下でのみ安定であるとともに、その水素吸蔵量が1質量パーセント程度と比較的少ない。そのため、水素貯蔵材料として使用することは難しい。 However, while the hydrogen storage alloys described in Patent Documents 1 to 3 are excellent in hydrogen absorption/desorption characteristics, they contain rare metals such as titanium and rare earth elements, so they have cost issues. Al 2 Cu described in Non-Patent Document 1 uses only a base metal (general-purpose metal). Base metals are metals with large reserves, production volumes, and usage volumes, and include iron, copper, zinc, tin, aluminum, and the like. However, hydrides of Al 2 Cu are stable only under high pressure, and their hydrogen storage capacity is relatively small at about 1% by mass. Therefore, it is difficult to use it as a hydrogen storage material.

本発明の一態様は、このような現状に鑑み、従来公知の水素吸蔵合金と同等の水素吸蔵特性(高い重量水素密度)を備えながらも低コスト化を実現することができる、水素吸蔵材、水素化水素吸蔵材の製造方法、および水素吸蔵合金の製造方法を提供することを目的とする。 In view of the current situation, one aspect of the present invention is a hydrogen storage material that can realize cost reduction while having hydrogen storage characteristics (high gravimetric hydrogen density) equivalent to those of conventionally known hydrogen storage alloys. An object of the present invention is to provide a method for producing a hydrogen hydride storage material and a method for producing a hydrogen storage alloy.

上記の課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討した結果、水素化し難いベースメタルからなる或る特定の合金が水素吸蔵特性を有することを見出し、本発明を完成させるに至った。また、本発明者らは、水素化し難い、ベースメタルおよび卑近な金属(比較的安価かつ高埋蔵量の金属)からなる或る特定の合金が水素吸蔵特性を有することも見出した。すなわち、本発明は、以下の発明を含むものである。なお、従来の水素吸蔵合金は、水素化し易い金属と水素化し難い金属とを組み合わせて製造されることが一般的であったが、本発明の一態様によれば、水素化し難い金属を組み合わせて水素吸蔵合金を低コストに製造することができる。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have made intensive studies, and as a result, have found that a specific alloy composed of a base metal that is difficult to hydrogenate has hydrogen storage properties, and have completed the present invention. We have also found that certain alloys of base metals and common metals (relatively cheap, high reserve metals) that are difficult to hydrogenate have hydrogen storage properties. That is, the present invention includes the following inventions. Conventional hydrogen storage alloys are generally produced by combining metals that are easily hydrogenated and metals that are difficult to hydrogenate. A hydrogen storage alloy can be manufactured at low cost.

〔1〕下記組成式(1)および(2)で示される合金(但し不可避不純物を含有することを許容する)のいずれか1つ以上を含むことを特徴とする水素吸蔵材:
AlFe(1-x) ・・・(1)
AlMn(1-y) ・・・(2)
(ここで、xは0.70以上0.80以下、yは0.60以上0.70以下である)。
[1] A hydrogen storage material characterized by containing one or more of alloys represented by the following compositional formulas (1) and (2) (provided that inevitable impurities are allowed to be contained):
AlxFe (1-x) ( 1)
Al y Mn (1-y) (2)
(Here, x is 0.70 or more and 0.80 or less, and y is 0.60 or more and 0.70 or less).

〔2〕アルミニウムおよび鉄を含む第1の合金、並びにアルミニウムおよびマンガンを含む第2の合金のいずれか1つ以上を含み、上記第1の合金は、Al13Fe型の結晶構造を有する結晶相およびAl2.8Fe型の結晶構造を有する結晶相のいずれか1つ以上の結晶相を有し、上記第2の合金は、Cr4.5(Cr0.56Al0.44Al12型の結晶構造を有する結晶相を有することを特徴とする水素吸蔵材。 [2] Contains one or more of a first alloy containing aluminum and iron and a second alloy containing aluminum and manganese, wherein the first alloy is a crystal having an Al 13 Fe 4 type crystal structure and a crystal phase having an Al 2.8 Fe type crystal structure, and the second alloy is Cr 4.5 (Cr 0.56 Al 0.44 ) 9 A hydrogen storage material characterized by having a crystal phase having an Al 12 type crystal structure.

〔3〕〔1〕または〔2〕に記載の水素吸蔵材に、水素が吸蔵されていることを特徴とする、水素化水素吸蔵材。 [3] A hydrogen hydride storage material, characterized in that the hydrogen storage material according to [1] or [2] stores hydrogen therein.

〔4〕上記〔1〕または〔2〕に記載の水素吸蔵材に、加圧および加熱条件下で水素を吸蔵させる工程を含む、水素化水素吸蔵材の製造方法。 [4] A method for producing a hydrogen storage material, comprising the step of causing the hydrogen storage material according to [1] or [2] to absorb hydrogen under pressure and heating conditions.

〔5〕合金化した場合に水素吸蔵特性を有する合金となる組成比にて、異種の難水素化金属の粉末を混合してなる混合粉末を、水素雰囲気下で、加圧および加熱する工程を含む、水素吸蔵合金の製造方法。 [5] A step of pressurizing and heating, in a hydrogen atmosphere, a mixed powder obtained by mixing powders of different types of difficult-to-hydrogenate metals at a compositional ratio that provides an alloy having hydrogen storage properties when alloyed. A method for producing a hydrogen storage alloy, comprising:

本発明の一態様によれば、アルミニウムと、鉄およびマンガンのうちいずれかと、を主原料として製造可能でありながら、従来公知の水素吸蔵合金と同等の水素吸蔵特性(高い重量水素密度)を有する水素吸蔵材を提供することができる。よって本発明の一態様は、水素吸蔵技術において低コスト化を実現できるという効果を奏する。 According to one aspect of the present invention, it can be manufactured using aluminum and any one of iron and manganese as main raw materials, and has the same hydrogen storage characteristics (high gravimetric hydrogen density) as conventionally known hydrogen storage alloys. A hydrogen storage material can be provided. Therefore, one embodiment of the present invention has an effect of realizing cost reduction in the hydrogen storage technology.

本発明の実施形態1における水素吸蔵材の水素化反応過程を、放射光X線を用いて観察した結果の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of the result of observing the hydrogenation reaction process of the hydrogen storage material in Embodiment 1 of the present invention using synchrotron radiation X-rays. (a)は、本発明の実施形態1における合金水素化物について、放射光X線を用いて粉末X線回折測定をすることにより得られるX線回折パターンの一例を示す図であり、(b)は、上記X線回折パターンにおける回折ピークについて示す表である。(a) is a diagram showing an example of an X-ray diffraction pattern obtained by powder X-ray diffraction measurement using synchrotron radiation X-rays for the alloy hydride in Embodiment 1 of the present invention; is a table showing diffraction peaks in the X-ray diffraction pattern. 本発明の実施形態1における、水素吸蔵後の水素吸蔵合金の常圧での水素放出温度を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the hydrogen release temperature at normal pressure of the hydrogen storage alloy after hydrogen storage in Embodiment 1 of the present invention. (a)は、本発明の実施形態2における水素吸蔵材について、放射光X線を用いて粉末X線回折測定をすることにより得られるX線回折パターンの一例を示す図であり、(b)は、上記水素吸蔵材の水素化反応過程を、放射光X線を用いて観察した結果の一例を示す図である。(a) is a diagram showing an example of an X-ray diffraction pattern obtained by powder X-ray diffraction measurement using synchrotron radiation X-rays for the hydrogen storage material according to Embodiment 2 of the present invention; [ Fig. 2] Fig. 2 is a diagram showing an example of the result of observing the hydrogenation reaction process of the hydrogen storage material using synchrotron radiation X-rays. 本発明の実施形態2における合金水素化物について、放射光X線を用いて粉末X線回折測定をすることにより得られるX線回折パターンの一例を示す図であり、(b)は、上記X線回折パターンにおける回折ピークについて示す表である。FIG. 4 is a diagram showing an example of an X-ray diffraction pattern obtained by powder X-ray diffraction measurement using synchrotron radiation X-rays for the alloy hydride in Embodiment 2 of the present invention, and (b) is the X-ray 4 is a table showing diffraction peaks in a diffraction pattern; 本発明の実施形態2における、水素吸蔵後の水素吸蔵合金の常圧での水素放出温度を示す図である。FIG. 5 is a graph showing the hydrogen release temperature at normal pressure of the hydrogen storage alloy after hydrogen storage in Embodiment 2 of the present invention.

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の記載は発明の趣旨をより良く理解させるためのものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「A~B」は、「A以上(Aを含みかつAより大きい)B以下(Bを含みかつBより小さい)」を意味する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. The following description is for better understanding of the gist of the invention, and does not limit the invention unless otherwise specified. In addition, unless otherwise specified in this specification, "A to B" representing a numerical range means "A or more (including A and greater than A) and B or less (including B and less than B)".

以下の説明においては、本発明の実施の形態における水素吸蔵材等の説明に先立って、本発明の知見について概略的に説明する。 In the following description, the findings of the present invention will be briefly described before describing the hydrogen storage material and the like in the embodiments of the present invention.

(発明の知見の概略的な説明)
一般的に水素吸蔵合金は、水素と反応し易い(水素化し易い)金属元素と、水素と反応し難い(水素化し難い)金属元素との組み合わせから構成される金属間化合物であり、そのような金属元素の組み合わせに基づく水素吸蔵合金の開発指針が知られている。なお、水素と反応し難い金属元素とは、1万気圧以下の圧力および室温の条件下で、以下のような性質を示す金属元素を指す。すなわち、水素(H)と金属(M)との元素比(H/M)が0.5より大きくなるような金属水素化物のギブスエネルギーよりも、金属単体と水素とが共存している状態のギブスエネルギーの方が常に相対的に小さくなる金属元素を指す。
(Brief description of the findings of the invention)
In general, a hydrogen storage alloy is an intermetallic compound composed of a combination of a metal element that easily reacts with hydrogen (easily hydrogenated) and a metal element that does not easily react with hydrogen (hardly hydrogenates). Development guidelines for hydrogen storage alloys based on combinations of metal elements are known. In addition, the metal element which hardly reacts with hydrogen refers to a metal element which exhibits the following properties under the conditions of a pressure of 10,000 atmospheres or less and room temperature. That is, the Gibbs energy of a metal hydride in which the element ratio (H/M) of hydrogen (H) and metal (M) is greater than 0.5 It refers to a metallic element whose Gibbs energy is always relatively small.

これまで、合金を構成する元素の一部にベースメタルを含む水素吸蔵合金が報告されている(例えば、特許文献2,3に記載のTiFe,SrAl)。ベースメタルは、水素と反応し難い金属元素(以下、難水素化金属と称することがある)に分類されるため、従来、ベースメタルのみから形成される水素吸蔵合金は実現不可能と考えられてきた。 Hydrogen storage alloys containing base metals as part of the elements constituting the alloy have been reported so far (for example, TiFe and SrAl 2 described in Patent Documents 2 and 3). Since base metals are categorized as metal elements that are difficult to react with hydrogen (hereinafter sometimes referred to as difficult-to-hydrogenate metals), it has been conventionally considered impossible to create a hydrogen-absorbing alloy formed only from base metals. rice field.

近年、ベースメタルである、アルミニウムおよび銅の合金(AlCu)が、10万気圧、800℃の条件下で水素化物を形成することが報告されている(非特許文献1参照)。しかし、この水素化物は、前述のように、高圧下でのみ安定であり水素吸蔵量も十分ではないことから、水素貯蔵材料としては性能不足であった。また、非特許文献1には、AlCuの水素化反応の機構について、AlCu型の結晶構造中のアルミニウム8個からなる反四角柱(上面と底面とが互いにねじれているもの)のねじれが解放される際の、各種の原子の動きが水素化反応を実現していると記載されている。 In recent years, it has been reported that an alloy of aluminum and copper (Al 2 Cu), which is a base metal, forms a hydride under conditions of 100,000 atmospheres and 800° C. (see Non-Patent Document 1). However, as described above, this hydride is stable only under high pressure and does not have a sufficient hydrogen storage capacity, and thus has insufficient performance as a hydrogen storage material. In addition, Non-Patent Document 1 describes the mechanism of the hydrogenation reaction of Al 2 Cu . Various atomic motions upon release of the torsion are described as effecting the hydrogenation reaction.

よって、上記メカニズムに基づいて、ベースメタルのみから形成される水素吸蔵合金を探索する指針が考えられる。この場合、ベースメタルのみから形成され、かつAlCu型構造を有する合金の中から水素吸蔵合金を探索することが一般的である。しかし、非特許文献1による報告の後、そのような構造を有する水素吸蔵合金に関する報告は見受けられず、さらには、ベースメタルのみから形成された水素吸蔵合金に関する報告も皆無である。それゆえ、当業者であれば、難水素化金属に分類されるベースメタルのみから構成される金属間化合物を水素吸蔵合金として用いることは困難であると考えることが通常であった。 Therefore, based on the above mechanism, a guideline for searching for a hydrogen storage alloy formed only from a base metal can be considered. In this case, it is common to search for hydrogen storage alloys among alloys formed only from base metals and having an Al 2 Cu type structure. However, after the report by Non-Patent Document 1, there has been no report on a hydrogen storage alloy having such a structure, and there is also no report on a hydrogen storage alloy formed only from a base metal. Therefore, those skilled in the art normally thought that it would be difficult to use, as a hydrogen storage alloy, an intermetallic compound composed only of a base metal that is classified as a difficult-to-hydrogenate metal.

そのような状況の中、本発明者らは、新しい視点での材料開発を行うべく、ベースメタルおよび難水素化金属から構成される多種多様な金属間化合物の水素化反応について詳細に調査した。具体的には、上記金属間化合物の水素化反応について、高エネルギー放射光を用いて各種の条件で、その場観察を繰り返した。その結果、本発明者らは、驚くべきことに、従来の概念では水素吸蔵合金として機能するとは全く予想できないアルミニウム-鉄系合金およびアルミニウム-マンガン系合金が水素吸蔵特性を有し得ることを見出した。そして、放射光実験(その場観察)を繰り返すことにより、上記合金が水素吸蔵特性を有する条件を決定し本発明を完成するに至った。なお、このような検討は、高い技術および経験を有した専門家が、綿密な計画に基づいて得られたデータを詳細に解析することにより初めて可能となるものである。 Under such circumstances, the present inventors have investigated in detail the hydrogenation reactions of various intermetallic compounds composed of base metals and difficult-to-hydrogenate metals in order to develop materials from a new viewpoint. Specifically, the hydrogenation reaction of the intermetallic compound was repeatedly observed in situ under various conditions using high-energy synchrotron radiation. As a result, the present inventors surprisingly found that aluminum-iron-based alloys and aluminum-manganese-based alloys, which cannot be expected to function as hydrogen storage alloys according to conventional concepts, can have hydrogen storage properties. rice field. By repeating synchrotron radiation experiments (in-situ observation), the inventors have determined the conditions under which the above alloy has hydrogen storage properties, and have completed the present invention. It should be noted that such a study is only possible when a highly skilled and experienced expert analyzes the data obtained based on a meticulous plan in detail.

本発明の一態様におけるアルミニウム-鉄系合金を例示して説明すると、以下のことがわかった。すなわち、アルミニウム-鉄系合金における特定の結晶相が水素吸蔵特性を有することがわかった。具体的には、上記結晶相は、Al13Fe型の結晶構造を有する結晶相およびAl2.8Fe型の結晶構造を有する結晶相である。例えば、高温高圧下で水素を供給することにより、これらの結晶相を含む合金に水素を吸蔵させることができる。アルミニウム-鉄系合金が上記結晶相を含む組成範囲として、該合金の組成式をAlFe(1-x)とすると、0.70≦x≦0.80の範囲が挙げられる。 When the aluminum-iron alloy in one aspect of the present invention is illustrated and explained, the following has been found. That is, it was found that a specific crystal phase in an aluminum-iron alloy has a hydrogen storage property. Specifically, the crystal phases are a crystal phase having an Al 13 Fe 4 type crystal structure and a crystal phase having an Al 2.8 Fe type crystal structure. For example, by supplying hydrogen under high temperature and high pressure, the alloy containing these crystal phases can occlude hydrogen. As a compositional range in which the aluminum-iron alloy contains the crystal phase, a range of 0.70≦x≦0.80 is given, where the compositional formula of the alloy is Al x Fe (1−x) .

そして、上記アルミニウム-鉄系合金を水素化すると、上記Al13Fe型の結晶構造およびAl2.8Fe型の結晶構造はいずれも、別の結晶構造に変化することがわかった。また、水素化前の結晶構造が上記Al13Fe型またはAl2.8Fe型のいずれであっても、この水素化後の結晶構造は同じであることがわかった。上記のアルミニウム-鉄系合金自体は公知のものであるが、該合金が水素吸蔵特性を有することは予想すらされていなかった。そのため、上記のような水素化後の結晶構造を有する水素化物(合金水素化物)は従来知られておらず、上記の知見は、本発明者らが初めて見出した極めて意外性の高い知見である。 It was also found that when the aluminum-iron alloy is hydrogenated, both the Al 13 Fe 4 type crystal structure and the Al 2.8 Fe type crystal structure change to different crystal structures. It was also found that the crystal structure after hydrogenation was the same regardless of whether the crystal structure before hydrogenation was the Al 13 Fe 4 type or Al 2.8 Fe type. Although the above aluminum-iron alloys are known per se, it was not even expected that the alloys would possess hydrogen storage properties. Therefore, a hydride (alloy hydride) having a crystal structure after hydrogenation as described above has not been known in the past, and the above findings are highly unexpected findings that the present inventors have discovered for the first time. .

〔実施形態1〕
本発明の一実施形態について、図面を用いて以下に説明する。
[Embodiment 1]
One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

<水素吸蔵材>
本発明者らが見出した、水素吸蔵特性を有する組成のアルミニウム-鉄系合金は、アルミニウムおよび鉄を含み、水素吸蔵合金として利用することができる。
<Hydrogen storage material>
The aluminum-iron alloy having a composition having hydrogen storage properties, which the present inventors have discovered, contains aluminum and iron and can be used as a hydrogen storage alloy.

本実施形態における水素吸蔵材は、上記アルミニウム-鉄系合金を含む、水素吸蔵に用いられる材料のことを意味する。上記水素吸蔵材は、水素化し難いベースメタルであるアルミニウムと鉄とを組み合わせて、水素化し易い合金を作るという独創的な方法により得られる。本実施形態における水素吸蔵材は、アルミニウム-鉄系合金を含む水素吸蔵合金からなるものであっても、また該水素吸蔵合金と他の物質(例えば従来公知の他の水素吸蔵合金など)との組み合わせからなるものであってもよい。 The hydrogen storage material in this embodiment means a material used for hydrogen storage, including the aluminum-iron alloy. The above-mentioned hydrogen storage material is obtained by an original method of combining aluminum and iron, which are base metals which are difficult to hydrogenate, to form an alloy which is easily hydrogenated. The hydrogen storage material in the present embodiment may be made of a hydrogen storage alloy containing an aluminum-iron alloy, or a combination of the hydrogen storage alloy and other substances (for example, other conventionally known hydrogen storage alloys). It may consist of a combination.

(組成および結晶構造)
本実施形態における水素吸蔵材が含む合金(水素吸蔵合金)は、Al13Fe型の結晶構造を有する結晶相(以下、第1の結晶相と称することがある)およびAl2.8Fe型の結晶構造を有する結晶相(以下、第2の結晶相と称することがある)のいずれか1つ以上の結晶相を有する。
(composition and crystal structure)
The alloy (hydrogen storage alloy) contained in the hydrogen storage material in the present embodiment includes a crystal phase having an Al 13 Fe 4 type crystal structure (hereinafter sometimes referred to as a first crystal phase) and an Al 2.8 Fe type It has one or more crystal phases having a crystal structure of (hereinafter sometimes referred to as a second crystal phase).

また、本実施形態における水素吸蔵材は、下記組成式(1)で示される水素吸蔵合金を含む:AlFe(1-x) ・・・(1)(ここで、xは0.70以上0.80以下であり、好ましくは0.73以上0.78以下である)。なお、本発明の水素吸蔵合金の組成は、不可避不純物を含有することを許容する。 Further, the hydrogen storage material in this embodiment includes a hydrogen storage alloy represented by the following compositional formula (1): Al x Fe (1-x) (1) (where x is 0.70 or more 0.80 or less, preferably 0.73 or more and 0.78 or less). The composition of the hydrogen storage alloy of the present invention is allowed to contain unavoidable impurities.

本実施形態における水素吸蔵材に含まれる水素吸蔵合金は、上記組成式(1)中のxが0.75以上0.78以下の範囲の組成ではAl13Fe型の結晶構造を有する結晶相が形成される。また、上記組成式(1)中のxが0.70以上0.75未満の範囲の組成では、Al2.8Fe型の結晶構造を有する結晶相が形成される。このことは、X線回折測定法を用いて実験的に確認できる。また、アルミニウム-鉄の二元系合金状態図を参照して理解することもできる。なお、本実施形態における水素吸蔵材は、上記水素吸蔵合金を含んでいればよい。上記結晶相は熱力学的に平衡(安定)な相として形成されていなくともよく、そのため、上記組成式(1)中のxは0.70以上0.80以下の範囲であればよい。また、後述のように本実施形態における水素吸蔵合金はAl13Fe型の結晶構造を有することが好ましいため、上記組成式(1)中のxは0.73以上0.78以下の範囲であることが好ましい。 The hydrogen storage alloy contained in the hydrogen storage material in the present embodiment has a crystal phase having an Al 13 Fe 4 type crystal structure when x in the composition formula (1) is in the range of 0.75 or more and 0.78 or less. is formed. Moreover, in the composition in which x in the composition formula (1) is in the range of 0.70 or more and less than 0.75, a crystal phase having an Al 2.8 Fe type crystal structure is formed. This can be confirmed experimentally using X-ray diffraction measurements. It can also be understood with reference to an aluminum-iron binary alloy phase diagram. In addition, the hydrogen storage material in this embodiment should just contain the said hydrogen storage alloy. The crystal phase does not have to be formed as a thermodynamically balanced (stable) phase, so x in the composition formula (1) may be in the range of 0.70 or more and 0.80 or less. Further, as described later, the hydrogen storage alloy in the present embodiment preferably has an Al 13 Fe 4 type crystal structure, so x in the composition formula (1) is in the range of 0.73 or more and 0.78 or less. Preferably.

なお、本実施形態における水素吸蔵合金は、水素を吸蔵した場合、Al13Fe型またはAl2.8Fe型の結晶構造から変化した水素化後の結晶構造を有する。この水素化後の水素吸蔵合金から水素を放出させることにより、上記第1の結晶相または第2の結晶相を有する水素吸蔵合金に戻る。ここで、水素の放出処理後のX線回折パターンは、歪みが残存すること等の影響により回折ピークの幅が広がっていることがある。しかし、回折ピークの幅が広がっても、回折ピーク位置を特定できる場合がある。そのため、水素の放出処理後に被測定物のX線回折測定を行うことにより、被測定物が、本実施形態の水素吸蔵合金に該当するか否か判定することができる。なお、回折ピークの広がりが著しくなり、回折ピーク位置の特定が困難な場合がある。この場合は、組成分析により被測定物が本実施形態の水素吸蔵合金に該当するか否か判定することができる。 The hydrogen storage alloy in this embodiment has a crystal structure after hydrogenation that is changed from the Al 13 Fe 4 type or Al 2.8 Fe type crystal structure when hydrogen is occluded. By releasing hydrogen from the hydrogen-absorbing alloy after hydrogenation, it returns to the hydrogen-absorbing alloy having the first crystal phase or the second crystal phase. Here, in the X-ray diffraction pattern after the hydrogen release treatment, the width of the diffraction peak may be broadened due to the influence of residual distortion. However, even if the width of the diffraction peak is widened, the diffraction peak position can sometimes be identified. Therefore, it is possible to determine whether or not the object to be measured corresponds to the hydrogen storage alloy of the present embodiment by performing X-ray diffraction measurement of the object to be measured after the hydrogen release process. In some cases, the diffraction peak spreads significantly, making it difficult to specify the diffraction peak position. In this case, it is possible to determine whether or not the object to be measured corresponds to the hydrogen storage alloy of this embodiment by composition analysis.

上記組成式(1)中のxの値は、Al13Fe型またはAl2.8Fe型の結晶構造を有する結晶相が形成される範囲で任意に設定されてよく、設定したxの値に基づく原子比となるようにアルミニウムおよび鉄を混合して上記合金を製造すればよい。 The value of x in the composition formula (1) may be arbitrarily set within a range in which a crystal phase having an Al 13 Fe 4 type or Al 2.8 Fe type crystal structure is formed, and the set value of x The above alloy may be produced by mixing aluminum and iron so that the atomic ratio is based on.

なお、本実施形態における水素吸蔵合金は、上記第1の結晶相および第2の結晶相のいずれか1つ以上を含んでいればよく、該水素吸蔵合金における上記第1の結晶相および第2の結晶相の含有率(存在割合)は特に限定されない。本実施形態の水素吸蔵合金は、上記第1の結晶相または第2の結晶相を含んでいれば、水素吸蔵特性を有するためである。 It should be noted that the hydrogen storage alloy in the present embodiment only needs to contain one or more of the first crystal phase and the second crystal phase, and the hydrogen storage alloy includes the first crystal phase and the second crystal phase. is not particularly limited. This is because the hydrogen storage alloy of the present embodiment has hydrogen storage properties if it contains the first crystal phase or the second crystal phase.

本実施形態における水素吸蔵合金は、上述のxが0.70以上0.80以下の範囲内の組成において、該合金中の大部分が上記第1の結晶相若しくは第2の結晶相のいずれかでの状態となり得る。また、本実施形態における水素吸蔵合金は、上述のxが0.70以上0.80以下の範囲内の組成において、上記第1の結晶相および第2の結晶相が共存しているとともに他の結晶相は存在していない状態となり得る。なお、本実施形態における水素吸蔵合金は、上記第1の結晶相および第2の結晶相以外の結晶相を含んでいてもよい。 The hydrogen storage alloy in the present embodiment has a composition in which x is in the range of 0.70 or more and 0.80 or less, and the majority of the alloy is either the first crystal phase or the second crystal phase. can be in the state of Further, in the hydrogen storage alloy of the present embodiment, the first crystal phase and the second crystal phase coexist in a composition in which x is in the range of 0.70 or more and 0.80 or less, and other A crystalline phase may be absent. The hydrogen storage alloy in this embodiment may contain crystal phases other than the first crystal phase and the second crystal phase.

本実施形態における水素吸蔵材は、上記組成式(1)中のxが0.75以上0.78以下の範囲の組成であることがより一層好ましい。これは、上記第1の結晶相は、上記第2の結晶相よりも水素吸蔵特性に優れるためである。本実施形態における水素吸蔵合金は、Al0.76Fe0.24という組成からなる二元合金であることがより好ましい。この場合、水素吸蔵特性を比較的高くすることができ、本実施形態における水素吸蔵材は、例えば、典型的な水素吸蔵合金の1つであるTiFeと同等の重量水素密度を有する。Al0.76Fe0.24という組成の上記二元合金は公知(例えば、Acta Cryst.誌、1955年、8巻、P.43)の物質ではあるが、この二元合金が水素吸蔵特性を有することは予想すらされていなかった。 More preferably, the hydrogen storage material of the present embodiment has a composition in which x in the composition formula (1) is in the range of 0.75 or more and 0.78 or less. This is because the first crystalline phase is superior in hydrogen storage characteristics to the second crystalline phase. More preferably, the hydrogen storage alloy in this embodiment is a binary alloy having a composition of Al 0.76 Fe 0.24 . In this case, the hydrogen storage property can be made relatively high, and the hydrogen storage material in this embodiment has, for example, a gravimetric hydrogen density equivalent to that of TiFe, which is one of typical hydrogen storage alloys. Although the above binary alloy with the composition Al 0.76 Fe 0.24 is a known material (e.g. Acta Cryst., 1955, Vol. I wasn't even expected to have it.

(その他の元素)
本実施形態における水素吸蔵材、および該水素吸蔵材が含む合金は、原料、製造工程における使用器具、等から不可避に混入し得る不純物を含有することを許容する。すなわち、水素吸蔵材は、例えば組成分析をした場合に、不可避不純物が検出されることがあってよく、該不可避不純物を除いた残部の組成が、上述の範囲内となっていればよい。不可避不純物の一例としては、アルミニウムおよび鉄に含まれる炭素、窒素、酸素、硫黄等の元素が挙げられる。
(other elements)
The hydrogen storage material and the alloy contained in the hydrogen storage material in this embodiment are allowed to contain impurities that may inevitably be mixed in from raw materials, tools used in the manufacturing process, and the like. That is, the hydrogen storage material may contain unavoidable impurities, for example, when the composition is analyzed, and the composition of the remainder after removing the unavoidable impurities should be within the above range. Examples of unavoidable impurities include elements such as carbon, nitrogen, oxygen, and sulfur contained in aluminum and iron.

また、本実施形態における水素吸蔵材は、アルミニウムおよび鉄とは異なる異種元素を含有する場合、上記第1の結晶相または第2の結晶相を形成する組成範囲(上記組成式(1)におけるxの範囲)が変動することが考えられる。上記水素吸蔵材は、上記第1の結晶相または第2の結晶相が形成することを妨げない範囲(種類、量)の異種元素を含有することが許容される。本実施形態における水素吸蔵材は、該異種元素および不可避不純物を除いた残部の組成が、上述の範囲内となっていればよい。 Further, when the hydrogen storage material in the present embodiment contains a dissimilar element different from aluminum and iron, the composition range for forming the first crystal phase or the second crystal phase (x range) may fluctuate. The hydrogen storage material is allowed to contain the heteroelement within a range (kind and amount) that does not prevent the formation of the first crystal phase or the second crystal phase. In the hydrogen storage material of the present embodiment, the composition of the remainder excluding the foreign elements and inevitable impurities should be within the above range.

なお、本実施形態の水素吸蔵材は、上記第1の結晶相または上記第2の結晶相を含んでいればよく、上記組成式(1)におけるxの範囲外の組成であっても構わない。 The hydrogen storage material of the present embodiment may contain the first crystal phase or the second crystal phase, and may have a composition outside the range of x in the composition formula (1). .

(組成分析方法)
本実施形態の水素吸蔵材は、例えば、以下のような方法にて組成を分析することができる。測定対象の試料を、テクノビットなどの樹脂に包埋する。次いで、ダイヤモンドスラリーなどを用いて断面を表面研磨する。得られた研磨断面について、走査型電子顕微鏡のEDS(エネルギー分散型X線分光器)またはWDS(角度分散型X線分光器)を用いて、組成分析を行う。組成分析の結果、装置に起因する誤差を考慮したうえで、試料の組成が上述の組成式(1)におけるxの範囲内である場合、該試料は本実施形態の水素吸蔵材であると同定することができる。このとき、試料は水素を吸蔵していてもよく、水素を吸蔵していなくてもよい。また、試料が本実施形態の合金を含む水素吸蔵材である場合、上記研磨断面に存在する合金相の組成が上述の組成式(1)におけるxの範囲内であるか否かを判定すればよい。
(Composition analysis method)
The composition of the hydrogen storage material of this embodiment can be analyzed, for example, by the following method. A sample to be measured is embedded in a resin such as Technovit. Next, the cross section is surface-polished using diamond slurry or the like. The resulting polished cross section is subjected to composition analysis using an EDS (energy dispersive X-ray spectrometer) or WDS (angle dispersive X-ray spectrometer) of a scanning electron microscope. As a result of the composition analysis, if the composition of the sample is within the range of x in the above composition formula (1) after considering the error caused by the apparatus, the sample is identified as the hydrogen storage material of this embodiment. can do. At this time, the sample may or may not occlude hydrogen. Further, when the sample is a hydrogen storage material containing the alloy of the present embodiment, if it is determined whether the composition of the alloy phase present in the polished cross section is within the range of x in the above composition formula (1) good.

なお、上記の組成分析の方法は一例である。本実施形態の水素吸蔵材の組成を分析することができればよく、方法は特に限定されない。例えば、EPMA(電子線マイクロアナライザ)、ICP発光分光分析法(高周波誘導結合プラズマ発光分光法)等の方法を用いてもよい。 In addition, the method of said composition analysis is an example. The method is not particularly limited as long as the composition of the hydrogen storage material of the present embodiment can be analyzed. For example, methods such as EPMA (electron probe microanalyzer) and ICP emission spectrometry (high frequency inductively coupled plasma emission spectrometry) may be used.

<水素吸蔵材の製造方法>
本実施形態における水素吸蔵材の製造方法の一例について説明すれば、以下のとおりである。
<Method for producing hydrogen storage material>
An example of the method for producing the hydrogen storage material according to this embodiment will be described below.

先ず、所定の比率になる様に秤量したアルミニウムの金属粉末および鉄の金属粉末を混合することにより、混合粉末を調製する。原料としての上記アルミニウムの金属粉末および鉄の金属粉末は、例えば3Nの純度であってよく、市販のものを用いてよい。次いで、上記混合粉末を加熱することにより溶解する。この加熱に用いる装置として、例えば、電気炉、赤外線集光炉、等を用いることができる。例えば、加熱温度は1200℃~1250℃であり、加熱時間は30秒~1分である。なお、上記条件は具体例であって、上記第1の結晶相または第2の結晶相を有する合金を製造することができればよく、具体的な条件(加熱温度・時間、粉末の粒度、混合方法、等)は特に限定されない。 First, a mixed powder is prepared by mixing metal powder of aluminum and metal powder of iron weighed so as to have a predetermined ratio. The metal powder of aluminum and the metal powder of iron as raw materials may have a purity of 3N, for example, and may be commercially available. Then, the mixed powder is melted by heating. As a device used for this heating, for example, an electric furnace, an infrared light collecting furnace, or the like can be used. For example, the heating temperature is 1200° C. to 1250° C. and the heating time is 30 seconds to 1 minute. In addition, the above conditions are specific examples, and it is sufficient if an alloy having the first crystal phase or the second crystal phase can be produced. Specific conditions (heating temperature / time, powder particle size, mixing method , etc.) is not particularly limited.

次いで、上記混合粉末が溶解して得られる融液を凝固させることにより、アルミニウム-鉄系合金を得ることができる。 Next, by solidifying the melt obtained by melting the mixed powder, an aluminum-iron alloy can be obtained.

なお、アルミニウムおよび鉄の原料は粉末に限定されない。原料の形状として、例えば、小片またはフレークであってもよい。 In addition, the raw materials of aluminum and iron are not limited to powders. The raw material may be in the form of, for example, small pieces or flakes.

(使用形態)
上記アルミニウム-鉄系合金は、粒径が1mm以下となるように微細化されて用いられてもよい。本実施形態における水素吸蔵材は、微細化されたアルミニウム-鉄系合金を水素吸蔵合金として含んでいてもよい。この場合、水素吸蔵合金の表面積を大きくすることができるため好ましい。なお、本発明の一態様における水素吸蔵材が含む水素吸蔵合金の形態(大きさ、形状、等)は、特に限定されるものではない。
(Usage form)
The above aluminum-iron alloy may be used after being refined to have a grain size of 1 mm or less. The hydrogen storage material in this embodiment may contain a finely divided aluminum-iron alloy as a hydrogen storage alloy. In this case, the surface area of the hydrogen storage alloy can be increased, which is preferable. The form (size, shape, etc.) of the hydrogen storage alloy contained in the hydrogen storage material in one aspect of the present invention is not particularly limited.

<水素化>
本実施形態の水素吸蔵材の水素化について、図1を用いて以下に説明する。図1は、本実施形態における水素吸蔵材の水素化反応過程を、放射光X線を用いて観察した結果の一例を示す図である。
<Hydrogenation>
Hydrogenation of the hydrogen storage material of this embodiment will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing an example of the result of observing the hydrogenation reaction process of the hydrogen storage material in this embodiment using synchrotron radiation X-rays.

先ず、本実施形態における水素吸蔵材を、高圧発生装置内に収容する。そして、水素吸蔵材を7万気圧以上の高圧に加圧する。加圧は、例えば室温の状態で行ってもよく、必要に応じて室温よりも低温または高温の状態で行ってもよい。また、加圧速度は、水素吸蔵性能に格別の影響を及ぼさないため、任意に設定することができる。上記高圧発生装置としては、公知の装置を用いることができる。そのような装置として、例えばキュービック型マルチアンビル装置が挙げられる。高圧発生装置内にて、所定の圧力に到達した後、水素吸蔵材を水素流体中670℃以上に加熱する。水素吸蔵材を高温高圧の状態にて水素流体中に保持することにより、水素吸蔵材へ水素を吸蔵させる(水素吸蔵工程)。 First, the hydrogen storage material of this embodiment is placed in the high pressure generator. Then, the hydrogen storage material is pressurized to a high pressure of 70,000 atmospheres or higher. Pressurization may be performed, for example, at room temperature, or may be performed at a temperature lower or higher than room temperature, if necessary. Moreover, the pressurization speed can be set arbitrarily because it does not particularly affect the hydrogen storage performance. A known device can be used as the high pressure generator. Such devices include, for example, cubic-type multi-anvil devices. After reaching a predetermined pressure in the high-pressure generator, the hydrogen storage material is heated to 670° C. or higher in a hydrogen fluid. By holding the hydrogen storage material in the hydrogen fluid at high temperature and high pressure, the hydrogen storage material is made to store hydrogen (hydrogen storage step).

上記水素吸蔵工程にて本実施形態の水素吸蔵材に水素を吸蔵させることにより、水素を含有する水素吸蔵材(以下、「水素化水素吸蔵材」と称することがある)を製造することができる。水素の吸蔵に要する時間は、水素吸蔵材の組成と温度および圧力の条件とに依存するが、温度が高いほど反応時間が短縮される。また、圧力を高くするとともに反応温度を上げると、水素化反応が速やかに進行することが期待できる。 By causing the hydrogen storage material of the present embodiment to store hydrogen in the hydrogen storage step, a hydrogen storage material containing hydrogen (hereinafter sometimes referred to as "hydrogen storage material") can be produced. . The time required for hydrogen storage depends on the composition of the hydrogen storage material and the conditions of temperature and pressure, but the higher the temperature, the shorter the reaction time. Moreover, it can be expected that the hydrogenation reaction proceeds rapidly when the pressure is increased and the reaction temperature is raised.

本実施形態における水素吸蔵材の水素化反応について、放射光X線を用いてその場観察した結果を以下に説明する。ここでは、Al0.76Fe0.24の組成の水素吸蔵材を用いている。また、9万気圧、670℃の条件下にて、放射光X線を用いてX線回折(XRD)パターンを測定している。XRDパターンの測定は、水素化処理前、並びに、水素化処理開始後30秒、60秒、90秒、および120秒にてそれぞれ行った。 The results of in situ observation of the hydrogenation reaction of the hydrogen storage material in this embodiment using synchrotron radiation X-rays will be described below. Here, a hydrogen storage material having a composition of Al 0.76 Fe 0.24 is used. Also, the X-ray diffraction (XRD) pattern is measured using synchrotron X-rays under conditions of 90,000 atmospheres and 670°C. The XRD patterns were measured before the hydrogenation treatment and 30 seconds, 60 seconds, 90 seconds and 120 seconds after the start of the hydrogenation treatment.

なお、このような放射光X線を用いたその場観察では、試料の一部分のみを観察していることから、反応が短時間で進行しているように見える。しかし、試料全体を水素化するには数十分以上の時間が必要となる。 In situ observation using such synchrotron radiation X-rays, only a portion of the sample is observed, so the reaction appears to proceed in a short period of time. However, several tens of minutes or more are required to hydrogenate the entire sample.

図1に示すように、水素吸蔵前の状態における水素吸蔵材のXRDパターン(図1における最下段のパターン)は、図中、黒塗り四角印にて示す回折ピークを有する。これは、Al13Fe型の結晶構造のXRDパターンに対応している。なお、高温高圧下にて放射光X線を用いて測定することにより得られるXRDパターンは、常温常圧の状態におけるXRDパターンとはピーク位置および形状が多少異なり得る。 As shown in FIG. 1, the XRD pattern of the hydrogen storage material before hydrogen absorption (pattern at the bottom in FIG. 1) has diffraction peaks indicated by black squares in the figure. This corresponds to the XRD pattern of the Al 13 Fe 4 type crystal structure. The XRD pattern obtained by measurement using synchrotron radiation X-rays under high temperature and pressure conditions may differ slightly in peak position and shape from the XRD pattern at room temperature and normal pressure.

水素化処理開始後の経過時間が長くなるにつれて、図1における最下段のXRDパターンから最上段のXRDパターンに向かって順に、XRDパターンが変化していることがわかる。このXRDパターンの変化は、水素吸蔵材への水素の固溶および水素化による結晶構造の変化に対応している。このことからわかるように、図1における最上段のXRDパターンは、本実施形態における水素吸蔵材が水素化されて形成される合金水素化物(合金が水素化した状態)の結晶構造を示している。本実施形態における合金水素化物のXRDパターンは、図中、黒塗り丸印にて示す回折ピークを有する。 It can be seen that as the elapsed time after the start of the hydrogenation treatment increases, the XRD patterns change in order from the lowest XRD pattern to the highest XRD pattern in FIG. This change in the XRD pattern corresponds to a change in crystal structure due to solid solution of hydrogen in the hydrogen storage material and hydrogenation. As can be seen from this, the uppermost XRD pattern in FIG. 1 shows the crystal structure of the alloy hydride (state in which the alloy is hydrogenated) formed by hydrogenating the hydrogen storage material in this embodiment. . The XRD pattern of the alloy hydride in this embodiment has diffraction peaks indicated by black circles in the figure.

本実施形態における合金水素化物は、大気中に取り出した場合に、空気中の酸素や水分と反応することなく、安定な状態で保管することができる。 The alloy hydride in this embodiment can be stored in a stable state without reacting with oxygen or moisture in the air when it is taken out into the atmosphere.

<合金水素化物>
水素を含有する本実施形態の水素吸蔵材は、上記のようにして形成される合金水素化物を含む。合金水素化物の一例として、Al0.76Fe0.24の組成の合金を9万気圧、750℃、2時間の条件で水素化して得られた合金水素化物について、以下に説明する。
<Alloy hydride>
The hydrogen storage material of this embodiment containing hydrogen includes the alloy hydride formed as described above. As an example of the alloy hydride, an alloy hydride obtained by hydrogenating an alloy having a composition of Al 0.76 Fe 0.24 under conditions of 90,000 atmospheres, 750° C., and 2 hours will be described below.

上記合金水素化物を、常温常圧下で粉末X線回折測定した結果について説明する。粉末X線回折測定は、放射光X線を用いる方法で行った。 The result of powder X-ray diffraction measurement of the above alloy hydride under normal temperature and normal pressure will be described. Powder X-ray diffraction measurement was performed by a method using synchrotron radiation X-rays.

図2の(a)は、本実施形態における水素化水素吸蔵材について、放射光X線を用いて粉末X線回折測定をすることにより得られるX線回折パターンの一例を示す図である。図2の(b)は、上記X線回折パターンにおける回折ピークについて示す表である。測定は以下のように行った。先ず、上記合金水素化物を乳鉢で約15分すりつぶした。次いで、得られた粉末を内径1mmのカプトンキャピラリーに充填した。大型放射光施設SPring-8のビームラインBL22XUにて、放射光X線を用いて測定を行った。具体的には、入射X線エネルギー69.668keV、ビームサイズ200μmの条件で放射光X線を上記キャピラリーに照射することにより、粉末X線回折測定を行った。 FIG. 2(a) is a diagram showing an example of an X-ray diffraction pattern obtained by powder X-ray diffraction measurement using synchrotron radiation X-rays for the hydrogen hydride storage material of the present embodiment. FIG. 2(b) is a table showing diffraction peaks in the X-ray diffraction pattern. Measurements were performed as follows. First, the alloy hydride was ground in a mortar for about 15 minutes. The resulting powder was then packed into a Kapton capillary with an inner diameter of 1 mm. Measurements were performed using synchrotron radiation X-rays at the beamline BL22XU of SPring-8, a large synchrotron radiation facility. Specifically, powder X-ray diffraction measurement was performed by irradiating the capillary with synchrotron X-rays under the conditions of an incident X-ray energy of 69.668 keV and a beam size of 200 μm.

図2の(a)、(b)に示すように、本実施形態における合金水素化物は、放射光X線を用いて粉末X線回折測定をした場合に、4.64Å、3.79Å、2.19Å、および1.98Åの格子面間隔dに対応する回折ピークを少なくとも含むX線回折パターンを示す。 As shown in (a) and (b) of FIG. 2, the alloy hydride in the present embodiment has 4.64 Å, 3.79 Å, 2 19 Å and 1.98 Å, showing X-ray diffraction patterns containing at least diffraction peaks corresponding to lattice spacings d of 1.98 Å.

(誤差について)
上記の方法において、回折角および該回折角から計算される格子面間隔dは、合金の組成、不純物の種類・量、等の影響によって変動し得る。そのため、格子面間隔d(回折ピークの位置)は、±2%の誤差を許容する。一般的には、誤差は、±1%以下の範囲内に収まる。
(About errors)
In the above method, the diffraction angle and the lattice spacing d calculated from the diffraction angle may vary depending on the composition of the alloy, the type and amount of impurities, and the like. Therefore, the lattice spacing d (the position of the diffraction peak) allows an error of ±2%. Generally, the error falls within ±1% or less.

(判定)
未知の試料(被検査物)について、該被検査物が、本実施形態における合金水素化物または該合金水素化物を含む水素化水素吸蔵材に該当するか否かを判定する場合について考える。この場合、例えば、上述した方法を用いて上記被検査物の粉末X線回折を測定した結果が、上述の合金水素化物の回折パターンと一致する、または該回折パターンを含むか否かを判定する。なお、この判定において、上述のように誤差が許容される。
(judgement)
Consider the case of determining whether or not an unknown sample (object to be inspected) is an alloy hydride or a hydrogen hydride storage material containing the alloy hydride in the present embodiment. In this case, for example, it is determined whether the result of measuring the powder X-ray diffraction of the test object using the method described above matches the diffraction pattern of the alloy hydride described above or includes the diffraction pattern. . In this determination, an error is allowed as described above.

粉末X線回折の測定結果が、上述の合金水素化物の回折パターンと一致する場合、上記被検査物は、本実施形態の合金水素化物に該当すると同定することができる。また、上述の合金水素化物の回折パターンを含む場合、本実施形態の水素化水素吸蔵材に該当すると同定することができる。また、上記の方法は一例であって、その他の方法にてX線回折測定を行うことにより、被検査物が本実施形態における合金水素化物または該合金水素化物を含む水素化水素吸蔵材であるか否かを判定することも勿論可能である。 If the measurement result of powder X-ray diffraction matches the diffraction pattern of the alloy hydride described above, the inspection object can be identified as corresponding to the alloy hydride of the present embodiment. In addition, if it contains the diffraction pattern of the above alloy hydride, it can be identified as corresponding to the hydrogenated hydrogen storage material of the present embodiment. The above method is only an example, and the object to be inspected is the alloy hydride of the present embodiment or a hydrogen hydride storage material containing the alloy hydride by performing X-ray diffraction measurement by another method. Of course, it is also possible to determine whether or not.

(組成分析)
また、被検査物が本実施形態における合金水素化物または水素化水素吸蔵材であるか否かは、前述した組成分析方法を用いて組成を分析した結果に基づいて判定することもできる。具体的には、被検査物そのもの、または被検査物が含む合金の組成が、下記組成式(1)の条件を満足するか否かを判定する。条件を満足する場合、該被検査物は、本実施形態における合金水素化物または水素化水素吸蔵材に該当すると同定することができる;
AlFe(1-x) ・・・(1)
(ここで、xは0.70以上0.80以下である)。
(composition analysis)
Whether or not the object to be inspected is the alloy hydride or the hydrogen hydride storage material in this embodiment can also be determined based on the result of composition analysis using the above-described composition analysis method. Specifically, it is determined whether or not the composition of the object to be inspected itself or the alloy contained in the object to be inspected satisfies the condition of the following composition formula (1). If the conditions are satisfied, the test object can be identified as being an alloy hydride or hydrogen hydride storage material in this embodiment;
AlxFe (1-x) ( 1)
(Here, x is 0.70 or more and 0.80 or less).

<合金水素化物の製造方法>
本実施形態の合金水素化物の製造方法の一例について以下に説明する。先ず、水素吸蔵材を圧力媒体に封入して、該圧力媒体を高圧発生装置に収容する(収容工程)。高圧発生装置は、例えばキュービック型マルチアンビル装置を使用できる。次いで、上記高圧発生装置内にて、上記水素吸蔵材を加圧および加熱するとともに、上記圧力媒体内に水素流体を供給して、上記水素吸蔵材を水素化する(水素化工程)。上記水素化工程では、本実施形態のアルミニウム-鉄系合金の水素化を好適に進行させるために、以下のような条件であることが好ましい。すなわち、7万気圧以上の加圧条件とすることが好ましい。また、670℃以上の加熱条件とすることが好ましい。加熱時間は、0.5h以上であることが好ましい。
<Method for producing alloy hydride>
An example of the method for producing the alloy hydride of the present embodiment will be described below. First, the hydrogen storage material is enclosed in a pressure medium, and the pressure medium is accommodated in the high pressure generator (accommodation step). A high pressure generator can be, for example, a cubic multi-anvil device. Next, in the high-pressure generator, the hydrogen storage material is pressurized and heated, and a hydrogen fluid is supplied into the pressure medium to hydrogenate the hydrogen storage material (hydrogenation step). In the above hydrogenation step, the following conditions are preferred in order to favorably advance the hydrogenation of the aluminum-iron alloy of the present embodiment. That is, it is preferable to set the pressurization condition to 70,000 atmospheres or more. Moreover, it is preferable to set the heating condition to 670° C. or higher. The heating time is preferably 0.5 hours or more.

<有利な効果>
本実施形態における水素吸蔵材の水素放出特性について、図3を用いて説明する。図3は、水素吸蔵後の水素吸蔵合金の常圧での水素放出温度を示す図である。ここでは、Al0.76Fe0.24という組成の水素吸蔵合金を用いた。
<advantageous effect>
Hydrogen release characteristics of the hydrogen storage material in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing the hydrogen release temperature at normal pressure of the hydrogen storage alloy after hydrogen absorption. Here, a hydrogen storage alloy with a composition of Al 0.76 Fe 0.24 was used.

図3に示すように、水素化処理後の上記水素吸蔵合金を常圧下で加熱して、水素放出プロファイルの測定を行ったところ、約140℃で水素の放出と重量減少が開始することが確認された。そして、約200℃で約2.2質量%の水素放出が確認された。このことから、本実施形態における水素吸蔵材は、LaNi(約1.3質量%)、TiFe(約1.8質量%)のような水素吸蔵合金と同等の性能を有することがわかる。 As shown in FIG. 3, the hydrogen storage alloy after the hydrogenation treatment was heated under normal pressure, and the hydrogen release profile was measured. was done. At about 200° C., hydrogen release of about 2.2% by mass was confirmed. From this, it can be seen that the hydrogen storage material in this embodiment has performance equivalent to hydrogen storage alloys such as LaNi 5 (approximately 1.3% by mass) and TiFe (approximately 1.8% by mass).

以上に説明したように、本実施形態における水素吸蔵材は、従来の水素吸蔵合金の探索指針では全く検討されてこなかった材料を用いて実現された発明である。該水素吸蔵材は、安価な原材料(ベースメタル)のみからなるとともに、優れた水素吸蔵能を有する。すなわち、上記水素吸蔵材は、生産量が多く極めて安価なアルミニウムおよび鉄からなり、LaNi、TiFeのような水素吸蔵合金と同等の重量水素密度を有している。 As described above, the hydrogen storage material of the present embodiment is an invention realized by using materials that have not been considered at all in the conventional search guidelines for hydrogen storage alloys. The hydrogen storage material is made only of inexpensive raw materials (base metals) and has excellent hydrogen storage capacity. That is, the hydrogen storage material is made of aluminum and iron, which are produced in large quantities and are extremely inexpensive, and has a gravimetric hydrogen density equivalent to that of hydrogen storage alloys such as LaNi 5 and TiFe.

アルミニウムおよび鉄は極めて卑近な材料であり、本発明の一態様における水素吸蔵材は、例えば、LaNi、TiFeのような水素吸蔵合金に比べて、原材料コストを数分の一とすることができる。そのため、コスト面で非常に有利である。本発明の一態様における水素吸蔵材の用途の一例としては、水素貯蔵タンク等が挙げられる。水素貯蔵タンクは、季節間(季節単位)でエネルギーの貯蔵および利用を行うための燃料電池システム、並びに水素ステーション等に好適に用いられる。 Aluminum and iron are very common materials, and the hydrogen storage material in one aspect of the present invention can reduce the raw material cost to a fraction of that of hydrogen storage alloys such as LaNi 5 and TiFe. . Therefore, it is very advantageous in terms of cost. An example of the application of the hydrogen storage material in one aspect of the present invention is a hydrogen storage tank. Hydrogen storage tanks are suitably used in fuel cell systems for storing and using energy seasonally (seasonally), hydrogen stations, and the like.

〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について、図面に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、本実施形態にて説明すること以外のことについては、格別の記載が無い限り、前記実施形態1にて説明したことと同様であり、説明を省略する。
[Embodiment 2]
Another embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that, unless otherwise specified, other aspects than those described in this embodiment are the same as those described in Embodiment 1, and descriptions thereof will be omitted.

本実施形態では、本発明の一態様における水素吸蔵材が含有する水素吸蔵合金であるアルミニウム-マンガン系合金について説明する。 In this embodiment, an aluminum-manganese alloy, which is a hydrogen storage alloy contained in the hydrogen storage material according to one aspect of the present invention, will be described.

図4の(a)は、本実施形態におけるアルミニウム-マンガン系合金を含む水素吸蔵材について粉末X線回折測定をすることにより得られるX線回折パターンの一例を示す図である。図4の(a)に示すように、本実施形態におけるアルミニウム-マンガン系合金は、Cr4.5(Cr0.56Al0.44Al12型の結晶構造を有する結晶相を有する。なお、本実施形態における水素吸蔵合金は、水素を吸蔵した場合、Cr4.5(Cr0.56Al0.44Al12型の結晶構造から変化した水素化後の結晶構造を有する。この水素化後の水素吸蔵合金から水素を放出させることにより、上記Cr4.5(Cr0.56Al0.44Al12型の結晶構造を有する結晶相を有する水素吸蔵合金に戻る。水素の放出処理後に被測定物のX線回折測定を行うことにより、被測定物が、本実施形態の水素吸蔵合金に該当するか否か判定することができる。なお、回折ピークの広がりが著しくなり、回折ピーク位置の特定が困難な場合がある。この場合は、組成分析により被測定物が本実施形態の水素吸蔵合金に該当するか否か判定することができる。 FIG. 4(a) is a diagram showing an example of an X-ray diffraction pattern obtained by powder X-ray diffraction measurement of a hydrogen storage material containing an aluminum-manganese alloy according to this embodiment. As shown in FIG. 4(a), the aluminum-manganese alloy in this embodiment has a crystal phase having a Cr 4.5 (Cr 0.56 Al 0.44 ) 9 Al 12 type crystal structure. The hydrogen storage alloy in this embodiment has a crystal structure after hydrogenation that is changed from the Cr 4.5 (Cr 0.56 Al 0.44 ) 9 Al 12 type crystal structure when hydrogen is occluded. By releasing hydrogen from the hydrogen-absorbing alloy after hydrogenation, it returns to the hydrogen-absorbing alloy having a crystal phase having the above-mentioned Cr 4.5 (Cr 0.56 Al 0.44 ) 9 Al 12 type crystal structure. By performing X-ray diffraction measurement of the object to be measured after the hydrogen releasing process, it is possible to determine whether or not the object to be measured corresponds to the hydrogen storage alloy of the present embodiment. In some cases, the diffraction peak spreads significantly, making it difficult to specify the diffraction peak position. In this case, it is possible to determine whether or not the object to be measured corresponds to the hydrogen storage alloy of this embodiment by composition analysis.

また、本実施形態における水素吸蔵材は、下記組成式(2)で示される水素吸蔵合金(但し不可避不純物を含有することを許容する)を含む;AlMn(1-y) ・・・(2)(ここで、yは0.60以上0.70以下であり、好ましくは0.61以上0.67以下である)。 Further, the hydrogen storage material in the present embodiment contains a hydrogen storage alloy represented by the following compositional formula (2) (however, it is allowed to contain inevitable impurities): Al y Mn (1-y) ( 2) (where y is 0.60 or more and 0.70 or less, preferably 0.61 or more and 0.67 or less).

本実施形態における水素吸蔵材に含まれる水素吸蔵合金は、上記組成式(2)中のyが0.60以上0.70以下の範囲の組成でCr4.5(Cr0.56Al0.44Al12型の結晶構造を有する結晶相が形成される。このことは、X線回折測定法を用いて実験的に確認できる。なお、本実施形態における水素吸蔵材は、上記水素吸蔵合金を含んでいればよい。上記結晶相は熱力学的に平衡(安定)な相として形成されていなくともよく、そのため、上記組成式(2)中のyは0.60以上0.70以下の範囲であればよい。また、本実施形態における水素吸蔵材に含まれる水素吸蔵合金は、例えば5質量%以下のMn3.85Al11の合金を含有していてもよく、その他の未知の構造を有する相を含有していてもよい。 The hydrogen storage alloy contained in the hydrogen storage material in the present embodiment has a composition in which y in the composition formula (2) is in the range of 0.60 or more and 0.70 or less, and is Cr 4.5 (Cr 0.56 Al 0.60) . 44 ) A crystalline phase with a crystal structure of the 9 Al 12 type is formed. This can be confirmed experimentally using X-ray diffraction measurements. In addition, the hydrogen storage material in this embodiment should just contain the said hydrogen storage alloy. The crystalline phase does not have to be formed as a thermodynamically balanced (stable) phase, so y in the compositional formula (2) may be in the range of 0.60 or more and 0.70 or less. In addition, the hydrogen storage alloy contained in the hydrogen storage material in the present embodiment may contain, for example, an alloy of Mn3.85Al11 of 5 % by mass or less, and may contain other phases having unknown structures. may be

上記水素吸蔵合金は、Cr4.5(Cr0.56Al0.44Al12型の結晶構造を有する相が生成しやすいことが好ましいため、上記組成式(2)中のyは0.61以上0.67以下の範囲であることが好ましい。 Since it is preferable that a phase having a Cr 4.5 (Cr 0.56 Al 0.44 ) 9 Al 12 type crystal structure is likely to form in the hydrogen storage alloy, y in the composition formula (2) is 0 It is preferably in the range of 0.61 or more and 0.67 or less.

上記組成式(2)中のyの値は、Cr4.5(Cr0.56Al0.44Al12型の結晶構造を有する結晶相が形成される範囲で任意に設定されてよく、設定したyの値に基づく原子比となるようにアルミニウムおよびマンガンを混合して上記合金を製造すればよい。 The value of y in the composition formula (2) may be set arbitrarily within a range in which a crystal phase having a Cr 4.5 (Cr 0.56 Al 0.44 ) 9 Al 12 type crystal structure is formed. , aluminum and manganese may be mixed so as to have an atomic ratio based on the set value of y to produce the above alloy.

本実施形態の水素吸蔵材、および該水素吸蔵材が含む合金は、前記実施形態1にて説明したことと同様に、不純物を含有することを許容するとともに、組成を分析することができる。そして、前記実施形態1にて説明したことと同様の製造方法にて製造することができるとともに、同様の水素化方法を用いて水素化することができる。 The hydrogen storage material and the alloy contained in the hydrogen storage material of this embodiment are allowed to contain impurities, and their compositions can be analyzed in the same manner as described in the first embodiment. Then, it can be produced by a production method similar to that described in the first embodiment, and can be hydrogenated by using a similar hydrogenation method.

本実施形態における水素吸蔵材の製造方法の一例を以下に説明する。すなわち、所定の比率になる様に秤量したアルミニウムの金属粉末およびマンガンの金属粉末を混合することにより、混合粉末を調製する。原料としての上記アルミニウムの金属粉末およびマンガンの金属粉末は、例えば3Nの純度であってよく、市販のものを用いてよい。次いで、上記混合粉末を加熱することにより、固相反応により合金を作製する。この加熱に用いる装置として、例えば、電気炉、赤外線集光炉、等を用いることができる。例えば、加熱温度は780℃~810℃であり、加熱時間は3h~6hである。次いで、上記混合粉末が固相反応した後に合金を室温まで冷却することで、アルミニウム-マンガン系合金を得ることができる。なお、上記条件は具体例であって、上記Cr4.5(Cr0.56Al0.44Al12型の結晶構造を有する結晶相を有する合金を製造することができればよく、具体的な条件(加熱温度・時間、粉末の粒度、混合方法、等)は特に限定されない。 An example of the method for producing the hydrogen storage material according to this embodiment will be described below. That is, a mixed powder is prepared by mixing metal powder of aluminum and metal powder of manganese weighed so as to have a predetermined ratio. The metal powder of aluminum and the metal powder of manganese used as raw materials may have a purity of 3N, for example, and may be commercially available. Then, by heating the mixed powder, an alloy is produced by a solid phase reaction. As a device used for this heating, for example, an electric furnace, an infrared light collecting furnace, or the like can be used. For example, the heating temperature is 780° C. to 810° C., and the heating time is 3 hours to 6 hours. Then, after the mixed powder undergoes a solid phase reaction, the alloy is cooled to room temperature to obtain an aluminum-manganese alloy. The above conditions are specific examples, and it is sufficient if an alloy having a crystal phase having the above Cr 4.5 (Cr 0.56 Al 0.44 ) 9 Al 12 type crystal structure can be produced. Conditions (heating temperature/time, particle size of powder, mixing method, etc.) are not particularly limited.

また、本実施形態における水素吸蔵材の水素化は、例えば、水素吸蔵材をキュービック型マルチアンビル装置内に収容して、9万気圧、670℃の条件下にて、水素流体中に保持することにより行うことができる。また、本実施形態における水素吸蔵材は、4万気圧、430℃の条件下でも水素化することが確認されている。 Further, the hydrogenation of the hydrogen storage material in this embodiment is carried out, for example, by housing the hydrogen storage material in a cubic-type multi-anvil apparatus and holding it in a hydrogen fluid under conditions of 90,000 atmospheres and 670°C. It can be done by Further, it has been confirmed that the hydrogen storage material in this embodiment is hydrogenated even under conditions of 40,000 atmospheres and 430°C.

本実施形態の合金水素化物の製造方法では、水素化工程を以下のような条件で行うことが好ましい。すなわち、5万気圧以上の加圧条件、および510℃以上の加熱条件とすることが好ましい。加熱時間は、3h以上であることが好ましい。なお、本明細書において、加熱時間とは、加熱条件の温度(製造時における設定温度)に到達してから、当該温度にて保持する時間のことを意味する。 In the method for producing an alloy hydride of the present embodiment, it is preferable to perform the hydrogenation step under the following conditions. That is, it is preferable to set a pressurization condition of 50,000 atmospheres or more and a heating condition of 510° C. or more. The heating time is preferably 3 hours or longer. In the present specification, the term "heating time" refers to the time from reaching the temperature of the heating conditions (set temperature at the time of production) to maintaining the temperature.

本実施形態における水素吸蔵材の水素化反応について放射光X線を用いてその場観察した結果を、図4の(b)を用いて以下に説明する。図4の(b)は、上記水素吸蔵材の水素化反応過程を、放射光X線を用いて観察した結果の一例を示す図である。ここでは、AlMnの組成の合金を含む水素吸蔵材を用いている。また、9万気圧、670℃の条件下にて、放射光X線を用いてX線回折(XRD)パターンを測定している。XRDパターンの測定は、加熱前の室温の状態、加熱後水素化処理前、水素化処理開始後10分、20分、30分、40分、および610分、並びに冷却後の室温状態、にてそれぞれ行った。 The results of in situ observation of the hydrogenation reaction of the hydrogen storage material in this embodiment using synchrotron radiation X-rays will be described below with reference to FIG. 4(b). FIG. 4(b) is a diagram showing an example of the result of observing the hydrogenation reaction process of the hydrogen storage material using synchrotron radiation X-rays. Here, a hydrogen storage material containing an alloy with a composition of Al 2 Mn is used. Also, the X-ray diffraction (XRD) pattern is measured using synchrotron X-rays under conditions of 90,000 atmospheres and 670°C. XRD patterns were measured at room temperature before heating, before hydrogenation after heating, 10 minutes, 20 minutes, 30 minutes, 40 minutes, and 610 minutes after starting hydrogenation, and at room temperature after cooling. each went.

図4の(b)に示すように、水素吸蔵前の状態における水素吸蔵材のXRDパターン(図4の(b)における最下段のパターン)は、図中、黒塗り三角印にて示す回折ピークを有する。約56keV付近のメインピークは、Cr4.5(Cr0.56Al0.44Al12型の結晶構造のXRDパターン(回折角19°付近)に対応している。水素化処理開始後の経過時間が長くなるにつれて、図4の(b)における下方のXRDパターンから上方のXRDパターンに向かって順に、XRDパターンが変化していることがわかる。このXRDパターンの変化は、水素吸蔵材への水素の固溶および水素化による結晶構造の変化に対応している。このことからわかるように、図4の(b)における最上段のXRDパターンは、本実施形態における水素吸蔵材が水素化されて形成される合金水素化物の結晶構造を示している。本実施形態における合金水素化物のXRDパターンは、図中、黒塗り丸印にて示す回折ピークを有する。 As shown in FIG. 4(b), the XRD pattern of the hydrogen storage material in the state before hydrogen absorption (pattern at the bottom in FIG. 4(b)) shows diffraction peaks indicated by black triangles in the figure. have The main peak near about 56 keV corresponds to the XRD pattern of the Cr 4.5 (Cr 0.56 Al 0.44 ) 9 Al 12 type crystal structure (diffraction angle near 19°). It can be seen that the XRD pattern changes in order from the lower XRD pattern toward the upper XRD pattern in FIG. This change in the XRD pattern corresponds to a change in crystal structure due to solid solution of hydrogen in the hydrogen storage material and hydrogenation. As can be seen from this, the uppermost XRD pattern in FIG. 4(b) shows the crystal structure of the alloy hydride formed by hydrogenating the hydrogen storage material in this embodiment. The XRD pattern of the alloy hydride in this embodiment has diffraction peaks indicated by black circles in the figure.

水素を含有する本実施形態の水素吸蔵材は、上記のようにして形成される合金水素化物を含む。合金水素化物の一例として、AlMnの組成の合金を9万気圧、670℃、610分の条件で水素化して得られた合金水素化物について、以下に説明する。 The hydrogen storage material of this embodiment containing hydrogen includes the alloy hydride formed as described above. As an example of the alloy hydride, an alloy hydride obtained by hydrogenating an alloy having a composition of Al 2 Mn under conditions of 90,000 atmospheres, 670° C., and 610 minutes will be described below.

上記合金水素化物を、常温常圧下で粉末X線回折測定した結果について説明する。粉末X線回折測定は、放射光X線を用いる方法で行った。具体的には、大型放射光施設SPring-8のビームラインBL22XUにて、放射光X線を用いて測定を行った。入射X線の波長0.496406Å(入射X線エネルギー:24.976keV)、ビームサイズ100μmの条件とした。 The result of powder X-ray diffraction measurement of the above alloy hydride under normal temperature and normal pressure will be described. Powder X-ray diffraction measurement was performed by a method using synchrotron radiation X-rays. Specifically, the measurements were performed using synchrotron X-rays at the beamline BL22XU of SPring-8, a large synchrotron radiation facility. The conditions were an incident X-ray wavelength of 0.496406 Å (incident X-ray energy: 24.976 keV) and a beam size of 100 μm.

図5の(a)、(b)に示すように、本実施形態における合金水素化物は、放射光X線を用いて粉末X線回折測定をした場合に、5.92Å、2.70Å、2.14Å、2.12Å、2.02Åの格子面間隔dに対応する回折ピークを少なくとも含むX線回折パターンを示す。 As shown in (a) and (b) of FIG. 5, the alloy hydride in this embodiment has 5.92 Å, 2.70 Å, 2 1 shows an X-ray diffraction pattern containing at least diffraction peaks corresponding to lattice spacings d of 0.14 Å, 2.12 Å and 2.02 Å.

上記の方法において、回折角および該回折角から計算される格子面間隔dは、合金の組成、不純物の種類・量、等の影響によって変動し得る。そのため、格子面間隔d(回折ピークの位置)は、±2%の誤差を許容する。一般的には、誤差は、±1%以下の範囲内に収まる。 In the above method, the diffraction angle and the lattice spacing d calculated from the diffraction angle may vary depending on the composition of the alloy, the type and amount of impurities, and the like. Therefore, the lattice spacing d (the position of the diffraction peak) allows an error of ±2%. Generally, the error falls within ±1% or less.

本実施形態における合金水素化物は、大気中に取り出した場合に、空気中の酸素や水分と反応することなく、安定な状態で保管することができる。また、前記実施形態1にて説明したことと同様の方法を用いて、被検査物が本実施形態における合金水素化物または該合金水素化物を含む水素化水素吸蔵材であるか否かを判定することができる。 The alloy hydride in this embodiment can be stored in a stable state without reacting with oxygen or moisture in the air when it is taken out into the atmosphere. Also, using the same method as described in the first embodiment, it is determined whether or not the object to be inspected is the alloy hydride of the present embodiment or a hydrogen hydride storage material containing the alloy hydride. be able to.

本実施形態における水素吸蔵材の水素放出特性について、図6を用いて説明する。図6は、本実施形態における水素吸蔵後の水素吸蔵合金の常圧での水素放出温度を示す図である。ここでは、AlMnの組成の水素吸蔵合金を用いた。 Hydrogen release characteristics of the hydrogen storage material in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing the hydrogen release temperature at normal pressure of the hydrogen storage alloy after hydrogen storage in this embodiment. Here, a hydrogen storage alloy with a composition of Al 2 Mn was used.

図6に示すように、水素化処理後の上記水素吸蔵合金を常圧下で加熱して、水素放出プロファイルの測定を行ったところ、約150℃で水素の放出と重量減少が開始することが確認された。そして、約2.5質量%の水素放出が確認された。このように、本発明の一態様によれば、アルミニウムとマンガンとを主原料として製造可能でありながら、従来公知の水素吸蔵合金と同等の水素吸蔵特性(高い重量水素密度)を有する水素吸蔵材を提供することができる。 As shown in FIG. 6, the hydrogen storage alloy after the hydrogenation treatment was heated under normal pressure, and the hydrogen release profile was measured. was done. Approximately 2.5% by mass of hydrogen release was confirmed. As described above, according to one aspect of the present invention, a hydrogen storage material that can be manufactured using aluminum and manganese as main raw materials and that has hydrogen storage properties (high gravimetric hydrogen density) equivalent to those of conventionally known hydrogen storage alloys. can be provided.

〔実施形態3〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、本実施形態にて説明すること以外のことについては、格別の記載が無い限り、上記実施形態1および実施形態2にて説明したことと同様であり、説明を省略する。
[Embodiment 3]
Other embodiments of the invention are described below. It should be noted that unless otherwise specified, other than what is explained in this embodiment is the same as that explained in the first and second embodiments, and the explanation will be omitted.

前記実施形態1および実施形態2では、予め作製した水素吸蔵合金を水素化することにより、合金水素化物を製造していた。これに対して、本実施形態では、水素吸蔵合金の製造と水素化とを同じ工程中にて行う方法について説明する。 In Embodiments 1 and 2, an alloy hydride is produced by hydrogenating a prefabricated hydrogen storage alloy. In contrast, in the present embodiment, a method of manufacturing a hydrogen storage alloy and hydrogenating it in the same process will be described.

従来、金属の水素化物と別の金属を混合し、水素雰囲気中でボールミルする方法で、水素を含む水素吸蔵合金を製造する方法が知られている。この場合、水素化された水素吸蔵合金を1ステップで製造することができる。一方で、本発明の一態様における水素吸蔵材は、水素化し難い原料のみからなる水素吸蔵合金を含む。 Conventionally, there has been known a method of producing a hydrogen-containing hydrogen-absorbing alloy by mixing a metal hydride with another metal and subjecting the mixture to ball milling in a hydrogen atmosphere. In this case, a hydrogenated hydrogen storage alloy can be produced in one step. On the other hand, the hydrogen storage material in one aspect of the present invention includes a hydrogen storage alloy made only of raw materials that are difficult to hydrogenate.

ここで、アルミニウムとクロムとからなるAl-Cr系合金について、高温高圧の条件下(600℃、9万気圧)において、Crの水素化反応が生じるとともに合金水素化物が生成し得ることが報告されている。しかし、この場合、水素化反応が生じるためには高温高圧の条件が必要である。そのため、水素化装置への負担が比較的大きい。また、消費エネルギーを低減することが難しい。 Here, it has been reported that in an Al--Cr alloy composed of aluminum and chromium, under high-temperature and high-pressure conditions (600° C., 90,000 atmospheres), a hydrogenation reaction of Cr occurs and an alloy hydride can be produced. ing. However, in this case, high temperature and high pressure conditions are necessary for the hydrogenation reaction to occur. Therefore, the load on the hydrogenation apparatus is relatively large. Moreover, it is difficult to reduce energy consumption.

本発明の一態様における水素吸蔵合金(Al-Fe系合金、Al-Mn系合金)について、水素を含む状態の水素吸蔵合金を1ステップで製造する方法は知られていない。 Regarding the hydrogen storage alloy (Al--Fe alloy, Al--Mn alloy) according to one aspect of the present invention, there is no known method for producing a hydrogen-containing hydrogen storage alloy in one step.

本発明者らは、鋭意検討の結果、異種の難水素化金属を混合してなる混合粉末を、水素雰囲気下で、高温高圧の状態とすることにより、本発明の一態様における水素吸蔵合金を製造可能であることを見出した。本実施形態の水素吸蔵合金の製造方法は、合金化した場合に水素吸蔵特性を有する合金となる組成比にて、異種の難水素化金属の粉末を混合してなる混合粉末を、水素雰囲気下で、加圧および加熱する工程を含む。 As a result of intensive studies, the present inventors have found that a mixed powder obtained by mixing different types of difficult-to-hydrogenate metals is placed in a high-temperature and high-pressure state in a hydrogen atmosphere to produce a hydrogen-absorbing alloy according to one aspect of the present invention. We have found that it is possible to manufacture In the method for producing a hydrogen storage alloy according to the present embodiment, a mixed powder obtained by mixing powders of different types of difficult-to-hydrogenate metals at a composition ratio that forms an alloy having hydrogen storage properties when alloyed is prepared in a hydrogen atmosphere. , including the steps of pressurizing and heating.

本実施形態の水素吸蔵合金の製造方法によれば、上記異種の難水素化金属がAlおよびFeである場合、ベースメタルのみからなるAl-Fe系合金を含む水素化水素吸蔵材を1ステップで製造することができる。そのため、消費エネルギーの低減および低コスト化を図ることができる。 According to the method for producing a hydrogen-absorbing alloy of the present embodiment, when the different types of difficult-to-hydrogenate metals are Al and Fe, the hydrogen-absorbing material containing an Al—Fe alloy consisting only of base metals can be produced in one step. can be manufactured. Therefore, energy consumption can be reduced and costs can be reduced.

また、上記異種の難水素化金属がAlおよびMnである場合、Al-Mn系合金を含む水素化水素吸蔵材を、比較的低い圧力条件にて1ステップで製造できることがわかった。そのため、水素化装置への負担を低減し、消費エネルギーを低減することができる。その結果、低コスト化を図ることができる。 It was also found that when the different metals that are difficult to hydrogenate are Al and Mn, a hydrogen hydride storage material containing an Al—Mn alloy can be produced in one step under relatively low pressure conditions. Therefore, it is possible to reduce the load on the hydrogenation device and reduce the energy consumption. As a result, cost reduction can be achieved.

なお、本発明者らが見出した本実施形態における水素吸蔵合金の製造方法は、難水素化金属からなる水素吸蔵合金を製造する場合に、広く一般に適用することができる。例えば、AlCuを主成分とする合金(非特許文献1参照)の製造に適用することもできる。 The method for producing a hydrogen-absorbing alloy according to the present embodiment discovered by the present inventors can be widely and generally applied to the production of a hydrogen-absorbing alloy composed of a metal that is difficult to be hydrogenated. For example, it can be applied to manufacture of an alloy containing Al 2 Cu as a main component (see Non-Patent Document 1).

アルミニウム-鉄系合金である水素吸蔵合金を対象として、以下に説明する。 A hydrogen storage alloy, which is an aluminum-iron alloy, will be described below.

本実施形態の水素吸蔵合金の製造方法では、上記混合粉末(異種の金属)の組成比は、Al:Fe=x:(1-x)である(ここで、xは0.70以上0.80以下であり、好ましくは0.73以上0.78以下である)。なお、上記混合粉末の組成は、不可避不純物を含有することを許容する。具体的には、本実施形態の水素吸蔵合金の製造方法は、以下の工程を含む。 In the method for producing a hydrogen-absorbing alloy according to the present embodiment, the composition ratio of the mixed powder (dissimilar metals) is Al:Fe=x:(1-x) (where x is 0.70 to 0.70). 80 or less, preferably 0.73 or more and 0.78 or less). The composition of the mixed powder is allowed to contain unavoidable impurities. Specifically, the method for producing a hydrogen storage alloy according to this embodiment includes the following steps.

上記混合粉末を調製し、該混合粉末を圧力媒体に封入する。そして、該圧力媒体を高圧発生装置に収容する(収容工程)。次いで、上記高圧発生装置内にて、上記圧力媒体を介して上記混合粉末を加圧する(加圧工程)。次いで、加圧された状態の上記圧力媒体を上記混合粉末の合金化が進行する温度となるように加熱するとともに、上記圧力媒体内に水素流体を供給して(媒体内にて水素を発生させて)、1ステップにて合金水素化物を製造する(水素化物製造工程)。 The mixed powder is prepared, and the mixed powder is enclosed in a pressure medium. Then, the pressure medium is stored in the high pressure generator (accommodation step). Next, the mixed powder is pressurized through the pressure medium in the high pressure generator (pressurization step). Next, the pressurized pressure medium is heated to a temperature at which alloying of the mixed powder proceeds, and a hydrogen fluid is supplied into the pressure medium (hydrogen is generated in the medium). ) to produce an alloy hydride in one step (hydride production process).

上記加圧工程における圧力は、例えば9万気圧以上である。上記水素化物製造工程における温度は、例えば670℃~750℃であり、該工程において、例えば金属原子1個あたり水素原子1個以上の比率となるような量の水素を供給する。好ましくは、金属原子1個あたり水素原子3個以上の比率となるような量の水素を供給する。 The pressure in the pressurizing step is, for example, 90,000 atmospheres or more. The temperature in the hydride production step is, for example, 670° C. to 750° C. In this step, hydrogen is supplied in such an amount that the ratio is, for example, one hydrogen atom per one metal atom. Preferably, hydrogen is supplied in an amount such that there is a ratio of 3 or more hydrogen atoms per metal atom.

これにより、水素を吸蔵した状態の本実施形態における水素吸蔵合金(合金水素化物)を得ることができる。 As a result, the hydrogen-absorbing alloy (alloy hydride) of the present embodiment in which hydrogen is occluded can be obtained.

また、本実施形態の水素吸蔵合金の製造方法では、アルミニウム-マンガン系合金である水素吸蔵合金を対象とする場合、上記加圧工程における圧力が4万気圧であっても合金水素化物を製造することができる。上述のAl-Cr系合金に比べてかなり緩やかな条件にて水素化反応を進行させることができる。 In addition, in the method for producing a hydrogen-absorbing alloy according to the present embodiment, when the target is a hydrogen-absorbing alloy that is an aluminum-manganese alloy, the alloy hydride is produced even if the pressure in the pressurizing step is 40,000 atmospheres. be able to. The hydrogenation reaction can proceed under much milder conditions than the Al—Cr alloy described above.

すなわち、アルミニウム-マンガン系合金を製造する場合、上記加圧工程における圧力は、例えば4万気圧以上である。上記水素化物製造工程における温度は、例えば430℃~500℃である。該工程において、例えば金属原子1個あたり水素原子1個以上の比率となるような量の水素を供給する。好ましくは、金属原子1個あたり水素原子3個以上の比率となるような量の水素を供給する。 That is, when manufacturing an aluminum-manganese alloy, the pressure in the pressurizing step is, for example, 40,000 atmospheres or more. The temperature in the hydride production step is, for example, 430°C to 500°C. In this step, hydrogen is supplied in an amount such that, for example, the ratio is one or more hydrogen atoms per one metal atom. Preferably, hydrogen is supplied in an amount such that there is a ratio of 3 or more hydrogen atoms per metal atom.

〔実施形態4〕
本発明の一態様における水素吸蔵材は、前記実施形態1および実施形態2で説明した合金を1種類含むことに限定されず、複数種類含んでいてもよい。すなわち、本発明の一態様における水素吸蔵材は、前述のアルミニウム-鉄系合金、アルミニウム-マンガン系合金のうちいずれか1つ以上を含むようになっていてもよい。この場合、水素吸蔵材は、各種の上記水素吸蔵合金と他の物質(例えば従来公知の他の水素吸蔵合金など)との組み合わせからなるものであってもよい。
[Embodiment 4]
The hydrogen storage material in one aspect of the present invention is not limited to containing one type of the alloy described in Embodiments 1 and 2, and may contain a plurality of types. That is, the hydrogen storage material in one aspect of the present invention may contain one or more of the aforementioned aluminum-iron alloy and aluminum-manganese alloy. In this case, the hydrogen storage material may be a combination of the various hydrogen storage alloys described above and other substances (for example, other conventionally known hydrogen storage alloys).

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be modified in various ways within the scope of the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. is also included in the technical scope of the present invention.

〔実施例〕
本発明の一実施例について、以下に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
〔Example〕
An embodiment of the invention is described below. In addition, the present invention is not limited to the following examples.

(水素吸蔵合金)
以下の手順に沿って、水素吸蔵合金を製造した。先ず、アルミニウムの小片と、鉄の小片またはマンガンの小片とを、原子比で所定の組成比となるように秤量して混合した。混合した試料を、赤外線集光炉を用いて、1200℃~1250℃(鉄の場合)または780℃~810℃(マンガンの場合)に加熱して、所定の組成のアルミニウム-鉄系合金またはアルミニウム-マンガン系合金を作製した。
(Hydrogen storage alloy)
A hydrogen storage alloy was produced according to the following procedure. First, small pieces of aluminum and small pieces of iron or manganese were weighed and mixed so as to have a predetermined composition ratio in terms of atomic ratio. The mixed sample is heated to 1200° C. to 1250° C. (in the case of iron) or 780° C. to 810° C. (in the case of manganese) using an infrared concentrator to obtain an aluminum-iron alloy or aluminum of a predetermined composition. - A manganese-based alloy was produced.

(水素化方法)
所定の組成比にて作製した合金をそれぞれ合金試料とした。この合金試料を、キュービック型マルチアンビル装置を用いて水素化した。キュービック型マルチアンビル装置は公知の装置であるため、具体的な構成についての説明は省略する。キュービック型マルチアンビル装置を用いて、上記合金試料を高温高圧下にて保持して水素化処理を行った。具体的な水素化条件については表を用いて後述する。
(Hydrogenation method)
An alloy sample was prepared using a predetermined composition ratio. This alloy sample was hydrogenated using a cubic-type multi-anvil apparatus. Since the cubic-type multi-anvil device is a known device, a detailed description of the configuration will be omitted. Using a cubic-type multi-anvil apparatus, the above alloy sample was held under high temperature and high pressure and subjected to hydrogenation treatment. Specific hydrogenation conditions will be described later using tables.

(評価)
水素化処理後、装置の温度・圧力を常温・常圧として試料を回収した。回収された試料について粉末X線回折測定を行い、水素吸蔵した状態の水素吸蔵合金が得られているか否かをXRDパターンに基づいて判定した。水素吸蔵した状態の水素吸蔵合金が得られている試料を○と評価し、得られていない試料を×と評価した。
(evaluation)
After the hydrogenation treatment, the temperature and pressure of the apparatus were set to normal temperature and normal pressure, and the sample was collected. The recovered sample was subjected to powder X-ray diffraction measurement, and it was determined based on the XRD pattern whether or not a hydrogen-absorbing alloy in a hydrogen-absorbing state was obtained. A sample in which a hydrogen-absorbing alloy in a hydrogen-absorbing state was obtained was evaluated as ◯, and a sample in which a hydrogen-absorbing alloy was not obtained was evaluated as x.

<実施例1>
原子比でアルミニウム:鉄=76:24の組成となるようにアルミニウム-鉄系合金(Al0.76Fe0.24合金)を作製した。作製した合金を、キュービック型マルチアンビル装置を用いて、室温で6~9万気圧に加圧した。加圧が終了した後、試料を505~750℃まで7~9分で加熱し、0.5~8時間保持した。その後、試料を取り出して、水素化の有無を調査した。結果を表1に示す。
<Example 1>
An aluminum-iron alloy (Al 0.76 Fe 0.24 alloy) was prepared so as to have a composition of aluminum:iron=76:24 in atomic ratio. The prepared alloy was pressurized to 60,000 to 90,000 atmospheres at room temperature using a cubic-type multi-anvil apparatus. After pressurization was completed, the sample was heated to 505-750° C. in 7-9 minutes and held for 0.5-8 hours. After that, the sample was taken out and examined for the presence or absence of hydrogenation. Table 1 shows the results.

Figure 0007207685000001
Figure 0007207685000001

表1のNo.1~12に示すように、7万気圧以上、かつ670℃以上の条件にて、0.5時間以上の水素化を行うことにより、本発明の一態様における合金水素化物が生成した。その一方で、6万気圧の加圧条件にて、505~670℃の加熱温度で2時間保持して水素化処理を行ったNo.13~16の比較例では、水素化反応が進行しなかった。 No. in Table 1. 1 to 12, the alloy hydride according to one aspect of the present invention was produced by hydrogenation for 0.5 hours or longer under conditions of 70,000 atmospheres or higher and 670° C. or higher. On the other hand, under the pressurization condition of 60,000 atm, No. 2 was subjected to hydrogenation by holding at a heating temperature of 505 to 670° C. for 2 hours. In Comparative Examples 13 to 16, the hydrogenation reaction did not proceed.

<実施例2>
アルミニウムと鉄との組成比が、原子比で73:27~78:22となる様に秤量し、アルミニウム-鉄系合金を作製した。作製した合金を、キュービック型マルチアンビル装置を用いて、室温で6~10万気圧に加圧した。加圧が終了した後、試料を670℃に8分で加熱、または750℃に9分で加熱し、2~24時間保持した。その後、試料を取り出して、水素化の有無を調査した。結果を表2に示す。
<Example 2>
An aluminum-iron alloy was prepared by weighing so that the composition ratio of aluminum and iron was 73:27 to 78:22 in terms of atomic ratio. The prepared alloy was pressurized to 60,000 to 100,000 atmospheres at room temperature using a cubic-type multi-anvil apparatus. After pressurization was completed, the sample was heated to 670° C. in 8 minutes or 750° C. in 9 minutes and held for 2-24 hours. After that, the sample was taken out and examined for the presence or absence of hydrogenation. Table 2 shows the results.

Figure 0007207685000002
Figure 0007207685000002

表2のNo.17~25に示すように、アルミニウムと鉄との組成比が、原子比で73:27~78:22と変化しても、本発明の一態様における合金水素化物が生成した。その一方で、6万気圧の加圧条件にて、670℃の加熱温度で2時間保持して水素化処理を行ったNo.26の比較例では、水素化反応が進行しなかった。 No. in Table 2. 17 to 25, even when the composition ratio of aluminum and iron varied from 73:27 to 78:22 in terms of atomic ratio, alloy hydrides according to one embodiment of the present invention were produced. On the other hand, no. In Comparative Example 26, the hydrogenation reaction did not proceed.

<実施例3(前記実施形態2の実施例)>
アルミニウムとマンガンとの組成比が、原子比で8:5(61:39)または2:1(66:34)となる様に秤量し、アルミニウム-マンガン系合金を作製した。作製した合金を、キュービック型マルチアンビル装置を用いて、室温で3~9万気圧に加圧した。加圧が終了した後、試料を430℃~820℃に加熱し、水素流体中(水素雰囲気下)で3~13時間保持した。水素化処理の後、試料を室温まで冷却し、室温の状態で常圧まで減圧して試料を回収した。回収した試料について水素化の有無を調査した。結果を表3に示す。
<Example 3 (Example of Embodiment 2)>
Aluminum-manganese alloys were prepared by weighing so that the composition ratio of aluminum and manganese was 8:5 (61:39) or 2:1 (66:34) in atomic ratio. The prepared alloy was pressurized to 30,000 to 90,000 atmospheres at room temperature using a cubic-type multi-anvil apparatus. After pressurization was completed, the sample was heated to 430° C. to 820° C. and held in a hydrogen fluid (under a hydrogen atmosphere) for 3 to 13 hours. After the hydrogenation treatment, the sample was cooled to room temperature, and the pressure was reduced to normal pressure at room temperature to recover the sample. The presence or absence of hydrogenation was investigated for the recovered sample. Table 3 shows the results.

Figure 0007207685000003
Figure 0007207685000003

表3のNo.31~36に示すように、アルミニウムとマンガンとの組成比が、原子比で8:5または2:1と変化しても、本発明の一態様における合金水素化物が生成した。その一方で、3万気圧の加圧条件および820℃で13時間の加熱条件にて水素化処理を行ったNo.37の比較例、並びに、4万気圧の加圧条件および585℃で4時間の加熱条件にて水素化処理を行ったNo.38の比較例では、水素化反応が進行しなかった。 No. in Table 3. As shown in 31 to 36, alloy hydrides according to one aspect of the present invention were formed even when the composition ratio of aluminum and manganese was changed to 8:5 or 2:1 in terms of atomic ratio. On the other hand, no. Comparative Example No. 37, and No. 37, which was subjected to hydrogenation under a pressurization condition of 40,000 atmospheres and a heating condition of 585° C. for 4 hours. In Comparative Example 38, the hydrogenation reaction did not proceed.

<実施例4(前記実施形態3の実施例)>
アルミニウムの粉末と鉄の粉末とを原子比で75:25となる様に秤量し、メノウ乳鉢を用いて混合することにより、混合粉末を調製した。この混合粉末を、キュービック型マルチアンビル装置を用いて室温で9万気圧に加圧した。9万気圧までの加圧が終了した後、試料を670℃まで8分で加熱し、水素流体中(水素雰囲気下)で2時間保持した。水素化処理の後、試料を室温まで冷却し、室温の状態で常圧まで減圧して試料を回収した。回収した試料について粉末X線回折測定を行ったところ、水素吸蔵した状態の水素吸蔵合金が得られていることが確認された。
<Example 4 (Example of Embodiment 3)>
A mixed powder was prepared by weighing aluminum powder and iron powder in an atomic ratio of 75:25 and mixing them using an agate mortar. This mixed powder was pressurized to 90,000 atmospheres at room temperature using a cubic-type multi-anvil apparatus. After completion of pressurization to 90,000 atmospheres, the sample was heated to 670° C. in 8 minutes and held in a hydrogen fluid (under a hydrogen atmosphere) for 2 hours. After the hydrogenation treatment, the sample was cooled to room temperature, and the pressure was reduced to normal pressure at room temperature to recover the sample. When powder X-ray diffraction measurement was performed on the recovered sample, it was confirmed that a hydrogen-absorbing alloy in a hydrogen-absorbing state was obtained.

また、アルミニウムの粉末とマンガンの粉末とを原子比で67:33となる様に秤量し、メノウ乳鉢を用いて混合することにより、混合粉末を調製した。この混合粉末を、キュービック型マルチアンビル装置を用いて室温で4万気圧に加圧した。4万気圧までの加圧が終了した後、試料を470℃まで5分で加熱し、水素流体中(水素雰囲気下)で14時間保持した。水素化処理の後、試料を室温まで冷却し、室温の状態で常圧まで減圧して試料を回収した。回収した試料について粉末X線回折測定を行ったところ、水素吸蔵した状態の水素吸蔵合金が得られていることが確認された。 Further, a mixed powder was prepared by weighing aluminum powder and manganese powder in an atomic ratio of 67:33 and mixing them using an agate mortar. This mixed powder was pressurized to 40,000 atmospheres at room temperature using a cubic-type multi-anvil apparatus. After completion of pressurization up to 40,000 atmospheres, the sample was heated to 470° C. in 5 minutes and held in a hydrogen fluid (under a hydrogen atmosphere) for 14 hours. After the hydrogenation treatment, the sample was cooled to room temperature, and the pressure was reduced to normal pressure at room temperature to recover the sample. When powder X-ray diffraction measurement was performed on the recovered sample, it was confirmed that a hydrogen-absorbing alloy in a hydrogen-absorbing state was obtained.

本発明の水素吸蔵材による水素吸蔵の方法は、例えば、燃料電池システム用の水素貯蔵手段として使用することができる。 The method of absorbing hydrogen using the hydrogen absorbing material of the present invention can be used, for example, as hydrogen storage means for fuel cell systems.

Claims (5)

下記組成式(1)および(2)で示される合金(但し不可避不純物を含有することを許容する)のいずれか1つ以上を含む水素化材であって、
下記組成式(1)で示される合金は、7万気圧以上の加圧条件、670℃以上の加熱条件、および0.5h以上の加熱時間条件にて水素化可能であり、
下記組成式(2)で示される合金は、5万気圧以上の加圧条件、510℃以上の加熱条件、および3h以上の加熱時間条件にて水素化可能である、ことを特徴とする水素材:
AlFe(1-x) ・・・(1)
AlMn(1-y) ・・・(2)
(ここで、xは0.70以上0.80以下、yは0.60以上0.70以下である)。
A hydrogenated material containing at least one of the alloys represented by the following compositional formulas (1) and (2) (allowing to contain inevitable impurities),
The alloy represented by the following composition formula (1) can be hydrogenated under pressure conditions of 70,000 atmospheres or more, heating conditions of 670 ° C. or more, and heating time conditions of 0.5 hours or more,
The alloy represented by the following compositional formula (2) can be hydrogenated under pressure conditions of 50,000 atmospheres or more, heating conditions of 510 ° C. or more, and heating time conditions of 3 hours or more . Material:
AlxFe (1-x) ( 1)
Al y Mn (1-y) (2)
(Here, x is 0.70 or more and 0.80 or less, and y is 0.60 or more and 0.70 or less).
前記合金が水素化された合金水素化物を含むことを特徴とする、請求項1に記載の水素化材2. A hydrogenating material according to claim 1 , characterized in that said alloy comprises a hydrogenated alloy hydride . 請求項1に記載の水素材に、加圧および加熱条件下で水素を供給することにより、前記合金を水素化させる工程を含む、水素化材の製造方法。 A method for producing a hydrogenated material , comprising the step of hydrogenating the alloy by supplying hydrogen to the hydrogenated material according to claim 1 under pressurized and heated conditions. 合金水素化物の製造方法であって、 A method for producing an alloy hydride,
下記組成式(1)を満たす組成比にてアルミニウムおよび鉄の粉末を混合してなる混合粉末(但し不可避不純物を含有することを許容する)を、水素雰囲気下で、9万気圧以上の加圧条件、670℃以上の加熱条件にて、加圧および加熱する工程を含む、合金水素化物の製造方法: A mixed powder obtained by mixing aluminum and iron powders in a composition ratio that satisfies the following composition formula (1) (however, it is allowed to contain unavoidable impurities) is pressurized at 90,000 atmospheres or more in a hydrogen atmosphere. A method for producing an alloy hydride, including a step of pressurizing and heating under a heating condition of 670 ° C. or higher:
Al Al x FeFe (1-x)(1-x) ・・・(1) ... (1)
(ここで、xは0.70以上0.80以下である)。 (Here, x is 0.70 or more and 0.80 or less).
合金水素化物の製造方法であって、 A method for producing an alloy hydride,
下記組成式(2)を満たす組成比にてアルミニウムおよびマンガンの粉末を混合してなる混合粉末(但し不可避不純物を含有することを許容する)を、水素雰囲気下で、4万気圧以上の加圧条件、430℃以上の加熱条件にて、加圧および加熱する工程を含む、合金水素化物の製造方法: A mixed powder obtained by mixing aluminum and manganese powders in a composition ratio that satisfies the following composition formula (2) (however, it is allowed to contain unavoidable impurities) is pressurized at 40,000 atmospheres or more in a hydrogen atmosphere. A method for producing an alloy hydride, including a step of pressurizing and heating under a heating condition of 430 ° C. or higher:
Al Al y MnMn (1-y)(1-y) ・・・(2) ... (2)
(ここで、yは0.60以上0.70以下である)。 (Here, y is 0.60 or more and 0.70 or less).
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