JPH01165737A - 水素貯蔵法及び水素化物電極材料 - Google Patents

水素貯蔵法及び水素化物電極材料

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JPH01165737A JP63082893A JP8289388A JPH01165737A JP H01165737 A JPH01165737 A JP H01165737A JP 63082893 A JP63082893 A JP 63082893A JP 8289388 A JP8289388 A JP 8289388A JP H01165737 A JPH01165737 A JP H01165737A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は水素貯蔵法、水素貯蔵材料及びそれらの電気化
学用途に関する。−層詳しくは、本発明は再充電可能な
水素化物電極材料用の新規な材料の組成に関する。その
上に本発明は水素化物電極用途用の潜在的候補としての
多成分合金を決定するための簡単であるが有効な方法に
関する。
[従来の技術] 水素は重ボンベ中に室温、高圧でガスとして貯蔵するこ
とができ、また適切に断熱された容器中に超低温、低圧
で液体として貯蔵することができる。高圧貯蔵法は重大
な安全性の問題を伴い、また所定容量の容器中に比較的
少ない水素を貯蔵できるにすぎない。超低温貯蔵法は低
温液化装置に原動力を与えるために重大な電気の浪費を
伴い、また、蒸発の故に、水素を無期限に貯蔵すること
はできない。
水素を貯蔵するための好ましい方式は、水素を可逆態様
で貯蔵することのできる固体物質を用いることである。
この方法は水素化として知られている。水素化法の二側
は M(s)+1/2Hz(g)−MH(s)      
 (1)M <s >+1/2H20+ e −→M 
H(s )+ OH−(2)(式中、M(s)は固体の
水素貯蔵材料であり、M )I (s )は固体の水素
化物であり、e−は電子であり、OH−はヒドロキシル
イオンである)である6式(1)は熱エネルギーを貯蔵
するのに用いることのできる固体−気体反応法である。
他方では、式(2)は電気エネルギーを貯蔵するのに用
いることのできる電気化学反応である。両方の式におい
て、水素は蓄熱、充電の間に貯蔵され、そして放熱、放
電の間に解放される。
総ての金属合金が上記の水素化法に用いることができる
わけではない、固体−気体反応(式1)で利用できる総
ての金属合金が電気化学反応(式2)に用いることがで
きるわけではないことも事実である。例えば、米国特許
第4,160,014号に開示されている水素貯蔵材料
:Ti−Zr −Mn−Cr−V合金は、例えば蓄電池
用途に伴われる電気化学反応のようなものには容易には
適さない。水素貯蔵材料のその他の例は特公昭56−3
9694b号(特開昭55−91950号)に記載され
ており、該公報には次の組成式をもつ合金が開示されて
いる: (Vl−、T 1x)3N il−、M。
(式中、MはCr、Mn又はFeであり、X及びyは0
.05≦X≦0.8及び0≦y≦0.2によって定義さ
れる)、これらの材料はNi+Mの量を25原子%に、
Mの量を5原子%未満に、そしてT i + Vの址を
75原子%に限定している。その結果として、これらの
材料の使用で提示される潜在的な腐食の問題に加えて、
これらの材料の水素化物は周囲温度で非常に安定である
か、又はコストが高くなる。従って、これらの材料は電
気化学用途には容易には使用できない。
開発されてきている多くの水素化物材料の内で、はんの
僅かのものが電気化学的に試験されてきているにすぎな
い、そのような研究の例は米国特許第3,824,13
1号、第4.112,199号、及び第4,551,4
00号である。最初に本発明者によって発明されそして
米国特許第4.551.400号に開示されている水素
化物電極材料は、上記したその他の特許に記載されてい
る水素化物電極材料と比較して優秀な特性を持っている
。米国特許第4,551,400号に開示されている材
料は次のように分類される: (a ) T 1V2−XN iX(この場合に0.2
≦X≦1.0である); (b ) T 12−XZ rX”4−yN i、 (
この場合にO≦X≦1.50.0.6≦y≦3.50で
ある)、これはT 11−X、Z rX・V2−、・N
 i、、 (この場合に0≦X°≦0.75.0.3≦
y″≦1.75である)として書き替えることができる
; (c ) T iトXCrXV2−、N i、 (この
場合に0.2≦X≦0.75.0.2≦y≦1.0であ
る)。
これらの材料は下記のように組成が制限されている疑似
T i V zタイプの合金に全く限定されるニゲルー
プ(a):Ti=33.3原子%、V+N1=66.7
原子%; グループ(b):Ti+Zr=33.3原子%、V+N
1=66.7原子%;及び グループ(c ) : Ti+Cr= 33.3原子%
、V+N1=66.7原子%。
この制限で、これらの材料が1つ又は幾つかの欠点、殊
に高いコスト、短い寿命サイクル、及び低い容量、並び
にある場合には乏しい定格可能出力を持つようになる。
電気化学用途に適していると記載されたクラスの良好な
水素貯蔵材料は今日までのところ科学文献、並びに特許
明細書には報告されていない。特に、水素貯蔵用の並び
に水素化物電極用の水素化物材料を開発又は最適化する
ための簡単で定量的なアプローチをいかに提供するかは
開示されてきていない。その結果として、その通常の方
法は試行錯誤の方法であり、それはかなりの無駄な時間
、金銭及び人的資源の消費となる。
[発明が解決しようとする課題] 従って、最低でも次の特性を持つ良好な水素貯蔵電極材
料が必要とされる: 優秀な水素貯蔵容量; 水素酸化のための優秀な電気化学触媒:高い水素拡散速
度; 適した水素平衡圧;及び 合理的なコスト。
上記の条件に適合させるために、本発明は、熱力学、動
力学及び電気化学によって、電気化学用途に適した良好
な水素化物候補を選定する方法を提供する。−層詳しく
は、高度水素化物電極材料の組成及びそれらの製造法を
開示する。
[課題を解決するための手段] 本発明は水素貯蔵用途用及び水素化物電極用途用の、下
記の組成式によって表される材料を開示する: 組成式 %式% (式中、MはA1、Si、V、Mn、Fe、Co、Cu
、Nb、Ag、 Pd、及び稀土類金属の何れかであり
、又a、b、c、d及びXは0.1≦a≦1.4.0.
1≦b≦1.3.0.25≦C≦1.95.0.1≦d
≦1.4、 a+b+c+d=3、及び0≦X≦0.2
によって定義される):組成式: %式% (式中、MはA1、Si、Mn、Co、Cu、Fe、N
b、 Ag、Pd、及び稀土類金属の何れかであり、又
 a、b、c、d及びXは0.1≦a≦1.3.0.1
≦b≦1.2.0.1≦C≦1.3.0.2≦d≦1.
95.0.4≦a+b+c+d≦2.9、及び0≦X≦
0.2によって定義される):組成式: %式% (式中、MはA1、Si、 Cr、 Mn、 Fe、C
o、Cu、Nb、Ag、Pa、及び稀土類金属の何れか
であり、又a、b、c及びXは0.1≦a≦1.3.0
.1≦b≦1.3.0.25≦C≦1.95.0≦X≦
0.2、及び0.6≦a+b+c≦2.9によって定義
される):及び 組成式: %式% (式中、MはAI、Si、 Cr、Fe、 Co、Cu
、 Nb、Z「、A4. Pd、及び稀土類金属の何れ
かであり、又 a、b、c、d及びXは0.1≦a≦1
.6.0.1≦b≦1.6.0.1≦C≦1,7.0.
2≦d≦2.0、a十す十c+d=3、及びO≦X≦0
.2によって定義される)。
本発明によって開示される材料は不活性雰囲気下でのア
ーク溶融、誘導溶融又はプラズマ溶融によって製造され
る。本発明はその開示の材料による水素の貯蔵法も提供
する。
更に本発明は、水素貯蔵用途用及び再充電可能な水素化
物電極用途用の潜在的な多成分合金A、B、C,・・・
・を開発するための一般的な方法を開示する。この方法
は次の二工程からなる:工程1.候補の合金AILB、
Ccにその組成中に少なくとも5モル%であるが、しか
し85モル%以下、好ましくは10〜50モル%のニッ
ケル金属を含有させる; 工程2.該合金が−3,5〜−9,0Kcal/mol
Hの間、好ましくは−4,5〜−8,5Kcal/mo
lHの間の、計算された水素化物生成熱H6を持2よう
に合金A、BbC,・・・・の適切なa、b、C1・・
・・の数を設定する。Hhの計算式は次の通りである:
この場合、Hh(A)、H,(B)+cHh(C)・・
・・はそれぞれ該金属A、B、C1・・・・の水素化物
生成熱(K cal/mol H)であり、Kは合金A
aBbCc・・・・の生成熱及びA、B、C1・・・・
の水素化物の混合熱に関連した定数である。I(の値は
0.5〜−1.5 Kcal/molHの範囲内である
ことができ、概して、a+b+c+・・・・が2.3.
6に等しい場合についてはそれぞれ0,5、−0.2、
−1.5Kcal/molHである。しかしながら、実
際的な目的に対しては、Kの値は0Kcal/molH
に設定することができる。金属元素の水素化物生成熱の
値は他の文献で見いだすことができ、下記のものによっ
て例示される(単位は総てKcal/molHである)
: Mgニー9.0、Tiニー15.Q、Vニー7.0、C
rニー1.81 、Mnニー2.0、Fe:4.0、C
o:4.01Ni: 2.0、AIニー1.38、Yニ
ー27.0.Zrニー19.5、Nbニー9.0、Pd
ニー4.0、Moニー1.0、Ca: −21,0及び
稀土類金Nニー25.0゜ a+b+c+・・・・が2.3及び6以外である合金に
ついては、Kは単にゼロに設定することができ、又はそ
の処方は最も近い疑似タイプに標準化することができ、
それでその水素化物生成熱はまだ式(3)によって得る
ことができる。
本発明は、可逆的水素貯蔵用途用の水素化物として利用
することができ、そして−層特定的には電気化学用途用
の陰極活性材料として利用することのできる4つの主要
なグループの材料を開示する。
第一グループの材料はチタン、ジルコニウム、ニッケル
及びクロムを含有する。それはアルミニウム、バナジウ
ム、マンガン、鉄、コバルト、銅、ニオブ、珪素、銀、
パラジウム、又は稀土類金属のようなその他の元素(1
種又は2種以上)を含むこともできる。このグループの
合金の組成は下記の組成式によって表すことができる:
T i、Z rbN icc rdMx(式中、MはA
1、Si、■、Mn、 Fe、 Co、 Cu、Nb、
 Ag、 Pd、及び稀土類金属の何れかであり、又a
、b、c、d及びXは0.1≦a≦1.4.0.1≦b
≦1.3.0.25≦C≦1.95.0.1≦d≦16
4、a + b + c + d = 3 、及び0≦
X≦0.2によって定義される。好ましくは0.25≦
a≦1.0.0.2≦b≦1.0.0.8≦C≦1.6
及び0.3≦d≦1.0である)。
本発明の第ニゲループの材料はチタン、クロム、ジルコ
ニウム、ニッケル及びバナジウムを含有する。アルミニ
ウム、珪素、マンガン、鉄、コバルト、銅、ニオブ、銀
、パラジウム、又は稀土類金属のようなその他の元素(
1種又は2種以上)を添加することができる。このグル
ープの合金の組成は下記の組成式によって表される:T
iaCrbZrcNidV31−b−c−dMx(式中
、MはAI、 Si、 Mn、 Co、 Cu、Fe、
Nb、 Ag、 Pd、及び稀土類金属の何れかであり
、又 a、b、c、d及びXは0.1≦a≦1.3.0
.1≦b≦1.2.0.1≦C≦1.3.0,2≦d≦
1.95.0,4≦a+b+c十d≦2.9、及び0≦
X≦0.2によって定義される。好ましくは0.15≦
a≦1.0.0.15≦b≦1.0.0.2≦C≦1.
0.0.4≦d≦1.7及び1.5≦a+b+c十d≦
2.3である)。
本発明の第三グループの材料はチタン、ジルコニウム、
ニッケル及びバナジウムを含有する。アルミニウム、珪
素、マンガン、鉄、コバルト、銅、ニオブ、銀、パラジ
ウム、又は稀土類金属のようなその他の元素(1種又は
2種以上)を添加することができる。このグループの合
金の組成は下記の組成式によって表される: T i、Z rbN 1cVa−、−b−cM X(式
中、MはA1、Si、Cr、 Mn、 Fe、 Co、
Cu、Nb、Ag、 Pd、及び稀土類金属の何れかで
あり、又a、b、c及びXは0.1≦a≦1.3.0.
1≦b≦1.3.0.25≦C≦1.95.0≦X≦0
.2、及び0.6≦afb十c≦2.9によって定義さ
れる;x=0の場合には、a+b≠1及び0.24≦b
≦1.3である。好ましくは0.15≦a≦0.8.0
.2≦b≦0.8.0.5≦C≦1.5及び1.5≦a
+b+c≦2.5である)。
本発明の第四グループの材料はチタン、マンガン、ニッ
ケル及びバナジウムを含有する。アルミニウム、珪素、
鉄、コバルト、銅、ジルコニウム、ニオブ、銀、パラジ
ウム、又は稀土類金属のようなその他の元素(1種又は
2種以上)を添加することができる。このグループの合
金の組成は下記の組成式によって表される: 組成式: TiaMnbVcNidMX (式中、MはA1、Si、 Cr、Fe、Co、 Cu
、Nb、Zr、Ag、Pd及び稀土類金属の何れかであ
り、又 a、b、c、d及びXは0.1≦a≦1.6.
0.1≦b≦1,6.0.1≦C≦1.7.0.2≦d
≦2,0、a+b+c+d=3、及びO≦X≦0.2に
よって定義される。好ましくは0.5≦a≦1.3.0
.3≦b≦1.0.0.6≦C≦1.5、及び1.4≦
a+b+c≦2.7である)。
本発明は水素貯蔵用途用及び再充電可能な水素化物電極
用途用の多成分合金の組成を選定するための簡単な方法
も提供する。
水素化物電極での反応R横は、水の電気分解又は燃料電
池に用いられている電極のような電気触媒電極の反応機
構とは非常に異なっている。水素化物電極はく放電中の
)水素酸化のための及び(充電中の)水の電気分解のた
めの電気触媒として利用できるだけでなく、水素の貯蔵
及び放出のための媒体としても利用できる。これらの二
元機能の故に、幾らかの研究者は、定格可能出力を引き
上げるように水素化物tgtの表面触媒特性を改善する
ために表面コーティングを使用することを提案してきて
いる。しかしながら、このアプローチはほんの僅かの改
善を与えることができるにすぎない0表面コーティング
はほんの僅かの領域を持っているにすぎず、それで、充
電サイクル及び放電サイクルの各々の間の随伴する材料
の水素化及び脱水素化に起因して充電サイクル過程及び
放電サイクル過程の間の膨潤プロセス及び収縮プロセス
によって容易に破壊されることがある。電極の良好な定
格可能出力を保証する最良の方法は、材料物体の総ての
部分が水素貯蔵機能に加えて良好な触jXN能を持つよ
うに水素貯蔵合金の固有特性を増強することである。
本発明に従って、元素A、B、C1・・・・の合金AI
LB、Cc・・・・は合理的な定格可能出力を持つため
に少なくとも5モル%のニッケルを含有すべきであが、
合理的な水素貯蔵容量を確実にするために85モル%よ
りも多いニッケルを含有すべきではない、好ましくは、
ニッケル含有率は10〜50モル%の範囲内である。
ニッケル含有率の制限に加えて、本発明に従って、合金
は前記した水素圧及び体積(bulk)拡散速度の要件
を満たすべきである。材料AaB、C。
・・・・は−3,5〜9.0 Kcal/molHの範
囲内の計算された水素化物生成熱<mち、水素の部分的
なモルエンタルピー)、HII、を持つべきである。
好ましくは、この熱、Hh、は−4,5〜−8,5Kc
a!/molHである0合金AaBbCc・・・・の水
素化bc 物生成熱、Hh、は下記の熱力学サイクルによって計算
することができる: この場合に、Hは合金AaBbCc・・・・の生成熱で
r     abc あり、Hllは水素化物AH,BH,CH1・・・・の
混合熱であり、そして各々はそれぞれの水素化物生成熱
H(i)、即ち、H,(A>、H,(B)+cHh(C
)・・・・(単位、Kcal/molH)に関係してい
る。
a+b十C十・・・・=nの場合には、台金A、BbC
c・・・・の水素化物生成熱、Hh、がであることは上
記の熱力学サイクルから明らかである。
水素化物の混合は共通種として水素を持つ金属の混合と
考えることができる。このプロセスは、弗化物イオンが
共通種である二元弗化物の混合と類似している。弗化物
系の知識から、比較的安定な多成分水素化物を形成する
ための二元水素化物の混合熱′の値は、用いる金属に依
存して−2〜−5 Kcal/5olHであるべきであ
る。Hlを2 、5 K cal/sol Hにする。
一方、一般的には、安定な金属合金の生成熱H,は約−
6,0±3.0Kcal/+so1合金である。
H”及びHrの値を対照すれば、前記の弐3を得ること
ができる。従って、合金A、BbCc・・・・の水素化
物生成熱H6はそれによって計算することができる。
従って、前記した工程1及び2は、水素貯蔵用途用及び
水素化物電極用途用の多成分合金の組成を選定する簡単
な定量的な方法を提供するのに用いることができる。グ
ループ1〜4中のMに起因する小さな寄与を無視すれば
、水素1ヒ物生成熱は下記の式によって計算することが
できる:組成式: %式% によって表される組成を持つ第一グループの材料におけ
る合金の水素n:、 KN生成熱は式:%式% (この場合に、a+b+c+d=3> によって計算することができる。
このグループの適した合金は−3,5〜−9,0Kca
l/molH5好ましくは−4,5〜−8,5Kcal
/molHの範囲内のHb値を持つべきである。
組成式: %式% によって表される組成を持つ第ニゲループの材料におけ
る合金の水素化物生成熱は式: %式% によって計算することができる。
このグループの適した合金は−3,5〜−9,0Kca
l/u+olH1好ましくは−4,5〜 8.5Kca
l/nolHの範囲内のHb値を持つべきである。
組成式: T iaZ rbN +cV3−a−b−cM。
によって表される組成を持つ第三グループの材料におけ
る合金の水素化物生成熱は式: %式% によって計算することができる。
このグループの適した合金は−3,5〜−9,0Kca
l/molH1好ましくは−4,5〜 8.5Kcal
/molHの範囲内のHb値を持つべきである。
組成式: %式% によって表される組成を持つ第四グループの材料におけ
る合金の水素化物生成熱は式: によって計算することができる。
このグループの適した合金は−3,5〜−9,0K c
al/mol H1好ましくは−4,5〜−8,5Kc
al/+molHの範囲内のHb値を持つべきである。
本発明の多成分合金は不活性雰囲気下での誘導加熱、ア
ーク溶融又はプラズマ溶融によって製造することができ
る。−層均質な材料を得るためには一層高い温度並びに
数回の再溶@操作が有用である。少量のアルカリ金属又
はアルカリ土類金属は溶融プロセスの間の脱酸剤として
用いることができる。
気相水素を貯蔵するために、本発明の活性材料は、その
全システム中の空気が排気されてしまりた後に、7.0
〜21.1Af/c12(100〜300psi)の水
素で満たすことができる。中程度の温度100〜200
℃が水素化プロセス又は脱水素化プロセスを促進する。
水素に関してのその材料の完全な活性化を確実にするた
めに最初にその材料を粒状化して小粒子にすることが好
ましい。
電気化学用途のために、最初に、本発明の活性材料を含
有している電極を製造する。電極は下記の方法で製造す
る。(10重量%までの)純粋なニッケル、アルミニウ
ム又は銅のような結合剤を含んだ又は含まない活性材料
粉末をニッケル製グリッド上に又はニッケルメッキした
軟鋼製グリッド上に0.77〜3.1 +、7cm2(
5〜20 t、/in”)の圧力でコールドプレスする
。その生成電極を、その本体構造の強度を増強するため
に(保護雰囲気下、600〜1100℃で3〜10分間
の)焼結プロセスに会わせることができる。lit f
itに、その電極をアルカリ溶液中で、2サイクル又は
数サイクルで(陰極充電、それに続く陽極放電の)50
〜100mA/gまでの率の電流密度で電気化学的に活
性化する。これで電極は電気化学用途用のNi−陽極の
ような陽極と組み合わせる用意ができている。
実施例 1 第一グループの材料は組成式: %式% (式中、MはAI、Si、■、Mn、 Fe、 Co、
 Cu、Nb、Ag、Pd及び稀土類金属の何れかであ
り、又a、b、c、d及びXは0.1≦a≦1,4.0
.1≦b≦1.3.0.25≦C≦1.95.0.1≦
d≦1.4、a+b+c+d=3、及び0≦X≦0.2
によって定義される) によって表される。
この第一グループの組成を持つ合金を第1表に示す、適
切な菫の純粋な金属元素を秤量し、混合し、ペレットに
圧縮し、次いでアルゴン雰囲気下でアーク加熱又は誘導
加熱によって一緒に溶融した。100〜300mgの範
囲内の小さなチャンクサンプルを4MのK OH溶液中
で電気化学的に試験した。ニッケル線又はニッケル陽極
を対電極として用いた。Hg/HgO参照電極のカット
オフ電位を基準にして一700mVまで測定したこれら
の合金の100mA/gの放電率での電気化学容量を第
1表に示す、このグループの材料は高い容量、長い寿命
サイクル及び良好な定格可能出力を持っている。この第
一グループにおいては、第1表に示した材料は、前記し
たルールに従って−4,5〜−8,5Kcal/mol
Hの範囲内の計算された水素化物生成熱も示している。
実施例 2 組成式: %式% (式中、MはA1、Si、Mn、C01Cu、Fe、N
b、 Ag、Pd及び稀土類金属の何れかであり、又a
、b、c、d及びXは0.1≦a≦1.3.0.1≦b
≦1.2.0.1≦C≦1.3.0.2≦d≦1.95
.0.4≦a+b+c十d≦2.9、及び0≦X≦0.
2によって定義される)によって表される。
この第ニゲループの組成を持つ合金を実施例1で記載し
た方法に従って製造し、試験した。幾つかの実験結果を
第1表に示す。このグループの材料は高い容量、長い寿
命サイクル及び良好な定格可能出力を持っている。この
第ニゲループにおいては、第1表に列挙した材料は、前
記したルールに従って−4,5〜−8,5Kcal/a
+olHの範囲内の計算された水素化物生成熱も持って
いる。
実施例 3 組成式: %式% (式中、MはAI、 Si、 Cr、 Mn、 Fe、
 Co、Cu、Nb、Ag、Pd及び稀土類金属の何れ
かであり、又a、b、c及びXは0.1≦a≦1.3.
0.1≦b≦1.3.0.25≦C≦1.95.0≦X
≦0.2、及び0.6≦a+b+c≦2.9によって定
義される) によって表される。
このグループの組成を持つき金を実施例1で記載した方
法に従って製造し、試験した。幾つかの実験結果を第1
表に示す、この第三グループにおいては、第1表に列挙
した材料は、前記したルールに従って−4,5〜−8,
5Kcal/molHの範囲内の計算された水素化物生
成熱を持っている。
実施例 4 組成式: %式% (式中、MはA1、Si、 Cr、Fe、 Co、 C
u。
Nb、Zr、Ag、Pd及び稀土類金属の何れかであり
、又a、b、c、d及びXは0.1≦a≦1.6.0.
1≦b≦1.6.0.1≦C≦1.7.0.2≦d≦2
.0、a+b+c+d=3、及び0≦X≦0.2によっ
て定義される) によって表される。
このグループの組成を持つ合金を実施例1で記載した方
法に従って製造し、試験した。幾つがの実験結果を第1
表に示す、このグループの合金のサイクル寿命及び定格
可能出力は優秀である。この第四グループにおいては、
第1表に示した材料は、前記したルールに従って−4,
5〜−8,5Kcal/molHの範囲内の計算された
水素化物生成熱も持っている。
グループ1 : T i、Z rbN icc rdM
XT !o、aZ rt、oN !1.4c ro、a
          280  −7.27Ti  Z
r  Ni  Cr       29G  −6,5
30,40,81,40,4 ”0.5Z「1.0”1.0”0.5      ao
o  −7,23T i、5Z r04N il、3c
 rO,5290−6,52T !o、5Z ’0.6
Ni、4c rO,52フ5  −5.80”0.5”
0.8”1.2”0.5”0.1  265 −7.3
7Th乙2 : T i、C’b Z rcN ’d”
3−a−b−c−dMXTio、4”o、4ZrO,2
”O,a”1.4295 −6.43TiO,3CrO
,3ZrO,5”1.45”0.45 268 −7.
18T !0.15C’0.15Zro3N :t、o
Vo、6 310 −7.25TiO,35CrO,3
5ZrO,5”1.Ovo、8 285 −6.43T
 lo 、3Cro 、32 ro、s N I□ 、
7V t 4C(lo、t 310−7.28夢  1
  置 グループ3 : T r、Z rbN +cV3−a−
b−、M X”0.6”o、5”’1.i■o、8  
   310 −7.38TiO,7”0.6”1.3
”0.4     290 −7.47T io、7Z
 r□、4N ’1.3”0.6     280 −
6.63”0.652rO,35”1.30”0.70
   305 −6.38T io、aZ r□、8N
 ’1.3”0.6     275 −7.23Ti
□、5Zr□、5N!1.IVo、7CL104  2
50 −6.38グループ4 : T +aM nb 
V 、 N i dM X”t、o”0.s”0.6N
’0.9    280 −6.137 ’1.1”0
.5”0.5N’0.9     aoo  −6,4
0T ’1.2”0.45”0.45” 0.9   
310 −6.75T !baM ’0.39”0.3
8NiO,93315−7,03Ti   Mn   
V    Ni   Co      280 −6.
4’01.1  0.5 0.5  0.9  0.1
容ff1l)は(100mA/gでの)mAh/gであ
る。
HbはKcal/molHであり、水素化物生成熱は前
記の式4〜7から計算される。
出 願 人  クオチー ホン

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、組成式: Ti_aZr_bNi_cCr_dM_x (式中、MはAl、Si、V、Mn、Fe、Co、Cu
    、Nb、Ag、Pd、及び稀土類金属の何れかであり、
    又a、b、c、d及びxは0.1≦a≦1.4、0.1
    ≦b≦1.3、0.25≦c≦1.95、0.1≦d≦
    1.4、a+b+c+d=3、及び0≦x≦0.2によ
    って定義される); 組成式: Ti_aCr_bZr_cNi_dV_3_−_a_−
    _b_−_c_−_dM_x(式中、MはAl、Si、
    Mn、Co、Cu、Fe、Nb、Ag、Pd、及び稀土
    類金属の何れかであり、又a、b、c、d及びxは0.
    1≦a≦1.3、0.1≦b≦1.2、0.1≦c≦1
    .3、0.2≦d≦1.95、0.4≦a+b+c+d
    ≦2.9、及び0≦x≦0.2によって定義される);
    組成式: Ti_aZr_bNi_cV_3_−_a_−_b_−
    _cM_x(式中、MはAl、Si、Cr、Mn、Fe
    、Co、Cu、Nb、Ag、Pd、及び稀土類金属の何
    れかであり、又a、b、c及びxは0.1≦a≦1.3
    、0.1≦b≦1.3、0.25≦c≦1.95、0≦
    x≦0.2、及び0.6≦a+b+c≦2.9によって
    定義される);及び 組成式: Ti_aMn_bV_cNi_dM_x (式中、MはAl、Si、Cr、Fe、Co、Cu、N
    b、Zr、Ag、Pd、及び稀土類金属の何れかであり
    、又a、b、c、d及びxは0.1≦a≦1.6、0.
    1≦b≦1.6、0.1≦c≦1.7、0.2≦d≦2
    .0、a+b+c+d=3、及び0≦x≦0.2によっ
    て定義される) から成る群から選ばれた組成式で表されることを特徴と
    する、水素化物水素貯蔵用及び水素化物電極用の材料。 2、該組成式が Ti_aZr_bNi_cCr_d (式中、a、b、c及びdは0.1≦a≦1.4、0.
    1≦b≦1.3、 0.25≦c≦1.95、0.1≦
    d≦1.4、及びa+b+c+d=3によって定義され
    る) である、請求項1記載の材料。 3、該組成式が Ti_aCr_bZr_cNi_dV_3_−_a_−
    _b_−_c_−_d(式中、a、b、c及びdは0.
    1≦a≦1.3、0.1≦b≦1.2、0.1≦c≦1
    .3、0.2≦d≦1.95及び0.4≦a+b+c+
    d≦2.9によって定義される) である、請求項1記載の材料。 4、該組成式が Ti_aZr_bNi_cV_3_−_a_−_b_−
    _c(式中、a、b及びcは0.1≦a≦1.3、0.
    24≦b≦1.3、a+b≠1、0.25≦c≦1.9
    5及び0.6≦a+b+c≦2.9によって定義される
    ) である、請求項1記載の材料。 5、該組成式が Ti_aMn_bV_cNi_d (式中、a、b、c及びdは0.1≦a≦1.6、0.
    1≦b≦1.6、0.1≦c≦1.7、0.2≦d≦2
    .0及びa+b+c+d=3によって定義される) である、請求項1記載の材料。 6、該組成式が Ti_aMn_bV_cNi_dM_x (式中、MはAl、Si、Cr、Fe、Co、Cu、N
    b、Zr、Ag、Pd、及び稀土類金属の何れかであり
    、又a、b、c、d及びxは0.1≦a≦1.6、0.
    1≦b≦1.6、0.1≦c≦1.7、0.2≦d≦2
    .0、a+b+c+d=3、及び0≦x≦0.2によっ
    て定義される) である、請求項1記載の材料。 7、該組成式が Ti_aCr_aZr_cNi_dV_3_−_2_a
    _−_c_−_dM_x(式中、MはAl、Si、Mn
    、Co、Cu、Fe、Nb、Ag、Pd、及び稀土類金
    属の何れかであり、又a、c、d及びxは0.1≦a≦
    1.2、0.1≦c≦1.2、0.2≦d≦1.95、
    0.9≦2a+c+d≦2.8、及び0≦x≦0.2に
    よって定義される) である、請求項1記載の材料。 8、該組成式が Ti_aCr_bZr_1_−_a_−_bNi_dV
    _2_−_dM_x(式中、MはAl、Si、Mn、C
    o、Cu、Fe、Nb、Ag、Pd、及び稀土類金属の
    何れかであり、又a、b、d及びxは0.1≦a≦0.
    8、0.1≦b≦0.8、0.25≦d≦1.95及び
    0≦x≦0.2によって定義される) である、請求項1記載の材料。 9、該組成式が Ti_aCr_aZr_1_−_2_aNi_dV_2
    _−_dM_x(式中、MはAl、Si、Mn、Co、
    Cu、Fe、Nb、Ag、Pd、及び稀土類金属の何れ
    かであり、又a、d及びxは0.1≦a≦0.45、0
    .25≦d≦1.95及び0≦x≦0.2によって定義
    される) である、請求項8記載の材料。 10、該組成式が Ti_aCr_aZr_cNi_2_−_cV_1_−
    _2_aM_x(式中、MはAl、Si、Mn、Co、
    Cu、Fe、Nb、Ag、Pd、及び稀土類金属の何れ
    かであり、又a、c及びxは0.1≦a≦0.45、0
    .2≦c≦1.2及び0≦x≦0.2によって定義され
    る) である、請求項1記載の材料。 11、該組成式が Ti_aZr_1_._2_+_t_−_a_−_dN
    i_1_._8_−_tV_d(式中、a、d及びtは
    0.1≦a≦1.3、0.2≦d≦1.8、0≦t≦1
    .55及び0≦t−a−d≦1.2によって定義される
    )である、請求項4記載の材料。 12、該組成式が 組成式: Ti_aZr_y_−_aNi_cV_3_−_y_−
    _cM_x(式中、MはAl、Si、Cr、Mn、Fe
    、Co、Cu、Nb、Ag、Pd、及び稀土類金属の何
    れかであり、又a、c、x及びyは0.1≦a≦1.3
    、0.2≦c≦1.95、0≦x≦0.2、及び0.7
    ≦y≦1.6によって定義される) である、請求項1記載の材料。 13、該組成式が Ti_aZr_bNi_2_−_bV_1_−_a(式
    中、a及びbは0.1≦a≦0.8、0.24≦b≦1
    .2及びa+b≠1によって定義される);Ti_aZ
    r_bNi_1_−_aV_2_−_b(式中、a及び
    bは0.2≦a≦0.75、0.24≦b≦1.2及び
    a+b≠1によって定義される);及び Ti_aZr_bNi_1_−_bV_2_−_a(式
    中、a及びbは0.1≦a≦1.3、0.24≦b≦0
    .75及びa+b≠1によって定義される) から成る群から選ばれたものである、請求項1記載の材
    料。 14、該組成式が Ti_aCr_bZr_cNi_1_._9_5_−_
    tV_1_._0_5_+_t_−_a_−_b_−_
    c(式中、a、b、c及びtは0.1≦a≦1.2、0
    .1≦b≦1.2、0.1≦c≦1.2及び0≦t≦1
    .75によって定義される) である、請求項1記載の材料。 15、上記の請求項のいずれか1項に記載の材料の水素
    化物。 16、電気化学エネルギー貯蔵システム用の少なくとも
    1個の水素化物電極を含む、請求項1〜14のいずれか
    1項に記載の材料。 17、5〜85モル%のニッケルを含有する元素A、B
    、C、・・・・の多成分合金A_aB_bC_c・・・
    ・を用意する工程; 該多成分合金A_aB_bC_c・・・・について水素
    化物生成熱を計算する工程、この場合に該多成分合金A
    _aB_bC_c・・・・の該水素化物生成熱はH_h
    =(aH_h(A)+bH_h(B)+cH_h(C)
    +・・)/(a+b+c・・)+K(式中、H_h(A
    )、H_h(B)、H_h(C)・・・・はそれぞれ該
    金属A、B、C、・・・・の水素化物生成熱(単位はK
    cal/molHである)であり、Kは0.5〜−1.
    5Kcal/molHの範囲内の定数であり、概して、
    a+b+c+・・・・が2、3、6に等しい場合につい
    てはそれぞれ0.5、−0.2、−1.5Kcal/m
    olHの値を持ち、a+b+c+・・・・が2、3、6
    に等しくない場合については0Kcal/molHの値
    を持つ) によって定義されること;及び 該計算した水素化物生成熱が−3.5〜−9.0Kca
    l/molHの範囲内にあるように該多成分合金A_a
    B_bC_c・・・・の適切なa、b、c、・・・・の
    値を設定する工程、 を含むことを特徴とする、水素化物水素貯蔵及び水素化
    物電極のための多成分合金の組成を選定する方法。 18、請求項17の方法に従って製造した、水素貯蔵及
    び水素化物電極のための材料。 19、該元素A、B、C、・・・・の多成分合金A_a
    B_bC_c・・・・が10〜50モル%のニッケルを
    含有しており;また該水素化物生成熱が−3.5〜−9
    .0Kcal/molH、好ましくは−4.5〜−8.
    5Kcal/molHの範囲内にあるように該多成分合
    金A_aB_bC_c・・・・の適切なa、b、c、・
    ・・・の値を設定する、 請求項17の水素貯蔵及び水素化物電極のための多成分
    合金の組成を選定する方法。 20、請求項19の方法に従って製造した、水素貯蔵及
    び水素化物電極のための材料。
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