JPH0210210B2 - - Google Patents
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Classifications
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02E60/32—Hydrogen storage
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は水素吸蔵用多元系合金に関し、詳細に
は、多量の水素を吸蔵して水素化物に変化し得る
と共に、わずかの加熱で容易に且つすみやかに水
素を放出する、水素の放出圧が小さく且つ水素の
吸蔵圧と放出圧の差（即ちヒステリシス）の小さ
い希土類金属系の水素吸蔵用多元系合金に関する
ものである。 水素は資源的な制限がなく燃焼生成物がクリー
ンであること、輸送や貯蔵が容易であること等か
ら、化石燃料に代る新しいエネルギー源として注
目されている。 しかし水素は常温で気体でありしかも液体温度
が極めて低いので、貯蔵技術の開発が重要とな
る。この貯蔵方法として近年注目されているが、
金属に水素を吸蔵させ金属水素化物として貯蔵す
るという方法である。 又金属による水素の吸蔵・放出反応は、発熱・
吸熱を伴う可逆反応であり、このときの水素の吸
蔵・放出圧力は温度に依存するので、このことを
利用して、冷暖房装置あるいは熱エネルギー圧
力（又は機械）エネルギー変換装置などに応用す
る研究も進められている。 この様な水素吸蔵材料として要求される性質と
しては、安価で資源的に豊富であること、活
性化が容易で水素吸蔵量が大きいこと、室温
（〜10℃）付近でも10Kgｆ／cm2、Ｇ以下の適当な
水素吸蔵・放出平衡圧を有し、吸蔵・放出反応が
夫々速やかに進行すること、等が挙げられる。 ところで代表的な水素吸蔵用合金としては、例
えばMg−Ni系合金やFe−Ti系合金等が知られ
ている。これらの合金は水素の吸蔵・放出反応が
可逆的であり、水素吸蔵量も大きいが、水素吸
蔵・放出反応の速度が遅く且つ活性化も容易とは
言えず、しかもヒステリシスが大きい等、実用上
種々の問題があつた。 本発明者等は上記の様な状況に鑑み、前記の様
な諸特性を備えた水素吸蔵用合金を開発すべく
種々研究を進めてきた。その結果、La、ニツケ
ル、アルミニウム及び後述の諸金属Mtより構成
される特定の四元系合金は上記諸性質をすべて具
備しており、水素吸蔵用合金として極めて有用な
ものであることを見出し、ここに本発明を完成す
るに至つた。 即ち本発明に係る水素吸蔵用多元系合金の構成
とは、下記一般式〔〕で示される多元系合金よ
りなるところに要旨が存在する。 RNi5-xAlyMtz ……〔〕 式中、ＲはLa、MtはSn、Si、Mn、Zn、Fe、
Cu及びCrよりなる群から選択される１種以上の
元素、ｘは0.01〜2.0の正数、ｙは0.01〜2.0の正
数、ｚは0.2以下の正数であり、5.0＜（５−ｘ＋
ｙ＋ｚ）≦5.2の関係を満たす。 ところでLaNi5等を代表とする希土類合金は排
熱回収用ヒートボンプとしても利用されている
が、この種の用途においては多岐に亘る排熱温度
に応じて水素の解離圧を調整する必要があつた。
その為LaNi5系合金におけるNi又はLaの一部を
Al、Ag、Cu、Fe、Mn、Cr等の第８元素で置換
することによつて解離圧を調整する技術が開発さ
れ、特にAlは、置換量をわずかに変化させるだ
けでも解離圧を大大きく変えることができ、しか
も水素吸蔵量も殆んど減少しないことが確認され
ている。しかし第３元素としてAlを含む合金
（LaNi5-kAlk，La1-hNi5Alh）では、Al量によつ
て解離圧とヒステリシスが一元的に決まつてくる
為、実用化するときの自由度が小さい。殊にヒー
トポンプ用として用いる場合水素吸蔵・放出曲線
のヒステリシスは極めて重要であり、これが大き
いと、水素の吸蔵又は放出操作時に吸蔵用合金又
はその水素化物をより大きな温度差で加熱又は冷
却するか、あるいはより大きな圧力差で水素の加
圧又は減圧を行なわなければならず、装置の効率
が悪化する。その為、水素吸蔵能力及び水素化反
応熱を実用規模で有効に活用する為には、ヒステ
リシスを小さくする必要がある。 本発明はこうした状況のもとで、特にRNi5-k
Alk系合金（ＲはLaを示す）の有する優れた特性
（特に解離圧が低いという特性）を保持しつつ、
そのヒステリシスを小さくして実用性を高めよう
とするものであつて、基本的には上記３元系合金
に第４元素としてSn、Si、Cr、Mn、Fe、Zn及
びCuよりなる群から選択される１種以上の元素
（Mt）を特定量配合し、前記〔〕式の要件を満
たす様に合金成分比率を調整することによつて目
的を達成することができる。尚前記〔〕式にお
いてサフイツクスを前述の様に定めた理由は次の
通りである。 ｘ：0.01〜2.0 ｘが0.01未満では解離圧を低下させ、且つヒス
テリシスを小さくするという効果が現われない。
一方ｘが2.0を越えるとＲ及びNiの量が相対的に
少なくなりすぎる為、吸蔵水素の放出が困難にな
り、高温加熱又はこれに減圧を組合せなければ吸
蔵水素を放出することができなくなる。 ｙ：0.01〜2.0 ｙが0.01未満ではAlの絶対量が不足する為解離
圧を十分に低下させることができず、一方2.0を
越えるとＲ及びNiの量が相対的に少なくなりす
ぎる為、吸蔵水素量が減少し吸蔵水素の放出が困
難になる。 ｘ：0.2以下の正数 MtはAlによつてもたらされる低レベルの解離
圧を維持しつつヒステリシスを小さくする為に不
可欠の成分であるが、0.2を越えると水素吸蔵量
が減少したりあるいは水素吸蔵・放出曲線のプラ
トー域が２段状になる傾向が現われる。 5.0＜（５−ｘ＋ｙ＋ｚ）≦5.2 ｘ＝ｙで且つｙ≧ｚ 合金の組成が上式の関係を満たす範囲（即ち
RNi5合金におけるNiの一部をAlで置換し且つ該
Al量に対し等量以下のMtを加えたもの）では、
合金の水素吸蔵圧・放出圧が水素吸蔵用として適
した広い範囲にわたつて変化させる利点があり、
しかもヒステリシスも小さくなるというすぐれた
特性を有している。 本発明に係る４元系合金の基本的な構造は、
LaNi5等と同様の六方晶系の金属間化合物である
と考えられるが、何れにしてもLaNi5-xAlx系の
合金に比べて、水素吸蔵・放出時のヒステリシス
が小さいので、水素吸蔵用合金としての水素吸蔵
能力及び水素の吸蔵・放出に伴う発熱及び吸熱を
有効に活用することができる。しかもこの合金は
活性化が極めて容易であり、大量の水素を高密度
で吸蔵し得ると共に水素の吸蔵・放出反応が元全
に可逆的に行なわれ、且つ吸蔵・放出を何回繰り
返しても合金自体の劣化は実質的に認められず長
期間の使用に耐え、更には酸素、窒素、アルゴ
ン、炭酸ガス等の吸蔵ガス中に含まれる不純物の
影響を殆んど受けない等、数多くの特長を有して
いる。加えて本発明の４元系水素吸蔵合金は、ミ
ツシユメタル（Mm）を用いたMmNi5-xAlx-yBy
系の合金に比べて解離圧が小さく、100℃付近に
おいても10Kgｆ／cm2・Ｇ以下の低い水素吸蔵・放
出平衡圧を有しているため、操業の安全性向上及
び設備費の低減といつた極めて実用的な利益を亨
受することができる。しかして例えばMmAi4.7
Al0.3Co0.1合金の場合100℃における水素吸蔵・放
出圧は20Kgｆ／cm2・Ｇにもなり、かかる高圧に備
えて設備の肉厚等を大きめに設計しなければなら
ない等、設備費がかさむと共に、高圧である為安
全対策についても十分に配慮しなければならない
が、本発明ではこうした問題も著しく軽減するこ
とができる。 更にミツシユメタルは、それ自身を構成する希
土類金属元素の種類や組成比を一定に調整したも
のでなく天然の混合物である為に組成が一定でな
く、従つてこれを用いた水素吸蔵合金の特性も不
安定とならざるを得ない。しかし本発明では配合
金属としてLa単品を選択しているので、高レベ
ルで且つ安定した品質の水素吸蔵合金を確実に得
ることができる。 ちなみに本発明合金の最大の特徴であるヒステ
リシスについて従来の３元系合金と比較すると、
例えばLaNi4.7Al0.3合金の80℃におけるヒステリ
シスは約1.05気圧であるのに対し、同温度におけ
る本発明合金のそれはLaNi4.7Al0.3Sn0.05で約0.58
気圧、LaNi4.7Al0.3Si0.05で約0.69気圧を示し、従
来合金に比べて約５割〜３割程度小さくなつてい
る。しかもLaNi4.7Al0.3合金の80℃における水素
吸蔵圧（Pa）は4.56気圧、水素放出圧（Pd）は
3.51気圧であるのに対し、同温度における
LaNi4.7Al0.3Cr0.05の（Pa）は3.80気圧、（Pd）は
3.08気圧、LaNi4.7Al0.3Sn0.05の（Pa）は3.48気
圧、（Pd）は2.90気圧であつて何れも上記３元系
合金に比べて水素吸蔵・放出圧は低くなつてお
り、この傾向は他の第４元素であるSi、Mn、
Zn、Fe、Cuを用いた場合でも同様であつた。 本発明に係る４元系合金は公知の種々の方法に
よつて製造することができるが、最も好ましいの
はアーク溶融法である。即ち前記一般式〔〕の
要件を満たす様に、粉末状又は適当な成形体状
（棒状等）のランタン、ニツケル、アルミニウム
及びMt成分を混合した後任意の形状にプレス成
形し、これをアーク溶融炉に装入して不活性雰囲
気下で溶融混合し放冷することによつて容易に得
ることができる。尚使用に当つては、表面積を増
加して吸蔵・放出反応速度を高める為、粉末状で
使用するのがよい。またこの合金は、合金充填系
をロータリーポンプ等で減圧し、80℃程度に加熱
して脱ガスを行なつた後、水素の吸蔵・放出を唯
１回行なうだけで活性化することができる。尚水
素の放出は系内を吸引して負圧にすることによつ
て容易に行なわれる。 この合金を用いた水素の吸蔵即ち水素化物の形
成は、上記合金粉末を適当な容器に充填した後、
室温下系内に水素を封入し40Kg／cm2程度の水素圧
を印加することによつて行なわれるが、本発明の
合金であればこの吸蔵操作を室温下数分以内とい
う極めて短時間で済ませることができる。これに
対し汎用のTi−Fe合金の場合、室温下50Kg／cm2
程度の水素圧の印加では水素の吸蔵は殆んど起こ
らず、従つてこの程度の条件では活性化も不可能
である。その為吸蔵操作には約400〜500℃程の高
温処理が必要になると共に、活性化に当つてはこ
の様な厳しい吸蔵操作を数回繰り返す必要があ
り、この様な問題はTi−Ni合金やMg−Ni合金
の場合も実質的に同じである。 合金水素化物からの水素の放出は、室温で充填
容器内を常圧に戻すだけでも進行するが、水素の
放出を短時間で効率良く進める為には、系内を常
温以上に加温するか減圧にしあるいは両者を組合
せて行なうのがよい。何れにしても本発明の合金
であれば、従来公知の合金（Ti−Fe、Ti−Ni、
La−Ni、Mm−Ni、Mg−Ni系及びLaNi5-xAlx
系合金等）に比べて、水素の吸蔵・放出を極めて
容易にしかも高速で行なうことができる。 次に本発明の実施例を示す。 実施例 １ 市販のランタン、ニツケル、アルミニウム及び
Mt（Sn、Si、Mn、Fe、Cr、Cuの一種）を、原
子比がLa：Ni：Al：Mt＝１：4.7：0.3：0.05と
なる様に採取し、高真空アーク熔融炉内の鋼製る
つぼに装入する。炉内を高純度Ar雰囲気とした
後約2000℃に加熱して溶解し、次いで放冷して
LaNi4.7Al0.3Sn0.05、LaNi4.7Al0.3Si0.05、LaNi4.7
Al0.3Zn0.05、LaNi4.7Al0.3Mn0.05、LaNi4.7Al0.3
Fe0.05、LaNi4.7Al0.3Cr0.05及びLaNi4.7Al0.3Cu0.05
なる組成の４元系合金を得、夫々1100℃で８時間
焼なましを行なつた。 上記で得た各合金を粉砕（100メツシユ全通）
した後、各3.0gをステンレス製の水素吸蔵・放出
反応容器に充填し、該容器内を排気装置によつて
減圧下80℃以下の温度に加熱して脱ガスを行なつ
た。次いで純度99.99％の水素を導入して器内の
水素圧を40Kg／cm2以下に保持すると直ちに水素の
吸蔵が起こり、短時間で飽和状態に達した。その
後再び排気すると水素は短時間で放出し、この操
作で活性化が完了した。 活性化された上記各合金充填系に、室温以上の
温度にて純度99.99％の水素を40Kg／cm2以下の圧
力で導入して水素を吸蔵させ、次いで水素吸蔵量
が飽和した後容器を加温及び／若しくは減圧して
吸蔵水素の放出を行ない、各４元系合金の水素解
離圧−組成等曲線の関係を求めた。 その一例としてLaNi4.7Al0.3Sn0.05−Ｈ系につい
て圧力の対数−水素組成比で表わしたのが第１図
（実線）、同じくLaNi4.7Al0.3Si0.05−Ｈ系について
示したのが第２図（実線）であり、上の曲線は水
素吸蔵線、下の曲線は水素放出線である。また第
１図の鎖線は、比較合金（LaNi4.7Al0.3）の水素
吸蔵・解離圧−組成等温線図である。この図から
も明らかな様に、本発明の合金は比較合金に比べ
てヒステリシスが改善されている。 また第１表は、上記各合金の水素吸蔵量、80℃
における水素化物の解離圧、及び80℃における水
素吸蔵圧力（Pa）と水素放出圧力（Pd）の比
（Pa／Pd）を一括して示したものであり、本発明
の合金（No.２〜９）は比較合金（No.１）に比べて
Pa／Pdが小さく、水素解離圧も低い。 【表】
は、多量の水素を吸蔵して水素化物に変化し得る
と共に、わずかの加熱で容易に且つすみやかに水
素を放出する、水素の放出圧が小さく且つ水素の
吸蔵圧と放出圧の差（即ちヒステリシス）の小さ
い希土類金属系の水素吸蔵用多元系合金に関する
ものである。 水素は資源的な制限がなく燃焼生成物がクリー
ンであること、輸送や貯蔵が容易であること等か
ら、化石燃料に代る新しいエネルギー源として注
目されている。 しかし水素は常温で気体でありしかも液体温度
が極めて低いので、貯蔵技術の開発が重要とな
る。この貯蔵方法として近年注目されているが、
金属に水素を吸蔵させ金属水素化物として貯蔵す
るという方法である。 又金属による水素の吸蔵・放出反応は、発熱・
吸熱を伴う可逆反応であり、このときの水素の吸
蔵・放出圧力は温度に依存するので、このことを
利用して、冷暖房装置あるいは熱エネルギー圧
力（又は機械）エネルギー変換装置などに応用す
る研究も進められている。 この様な水素吸蔵材料として要求される性質と
しては、安価で資源的に豊富であること、活
性化が容易で水素吸蔵量が大きいこと、室温
（〜10℃）付近でも10Kgｆ／cm2、Ｇ以下の適当な
水素吸蔵・放出平衡圧を有し、吸蔵・放出反応が
夫々速やかに進行すること、等が挙げられる。 ところで代表的な水素吸蔵用合金としては、例
えばMg−Ni系合金やFe−Ti系合金等が知られ
ている。これらの合金は水素の吸蔵・放出反応が
可逆的であり、水素吸蔵量も大きいが、水素吸
蔵・放出反応の速度が遅く且つ活性化も容易とは
言えず、しかもヒステリシスが大きい等、実用上
種々の問題があつた。 本発明者等は上記の様な状況に鑑み、前記の様
な諸特性を備えた水素吸蔵用合金を開発すべく
種々研究を進めてきた。その結果、La、ニツケ
ル、アルミニウム及び後述の諸金属Mtより構成
される特定の四元系合金は上記諸性質をすべて具
備しており、水素吸蔵用合金として極めて有用な
ものであることを見出し、ここに本発明を完成す
るに至つた。 即ち本発明に係る水素吸蔵用多元系合金の構成
とは、下記一般式〔〕で示される多元系合金よ
りなるところに要旨が存在する。 RNi5-xAlyMtz ……〔〕 式中、ＲはLa、MtはSn、Si、Mn、Zn、Fe、
Cu及びCrよりなる群から選択される１種以上の
元素、ｘは0.01〜2.0の正数、ｙは0.01〜2.0の正
数、ｚは0.2以下の正数であり、5.0＜（５−ｘ＋
ｙ＋ｚ）≦5.2の関係を満たす。 ところでLaNi5等を代表とする希土類合金は排
熱回収用ヒートボンプとしても利用されている
が、この種の用途においては多岐に亘る排熱温度
に応じて水素の解離圧を調整する必要があつた。
その為LaNi5系合金におけるNi又はLaの一部を
Al、Ag、Cu、Fe、Mn、Cr等の第８元素で置換
することによつて解離圧を調整する技術が開発さ
れ、特にAlは、置換量をわずかに変化させるだ
けでも解離圧を大大きく変えることができ、しか
も水素吸蔵量も殆んど減少しないことが確認され
ている。しかし第３元素としてAlを含む合金
（LaNi5-kAlk，La1-hNi5Alh）では、Al量によつ
て解離圧とヒステリシスが一元的に決まつてくる
為、実用化するときの自由度が小さい。殊にヒー
トポンプ用として用いる場合水素吸蔵・放出曲線
のヒステリシスは極めて重要であり、これが大き
いと、水素の吸蔵又は放出操作時に吸蔵用合金又
はその水素化物をより大きな温度差で加熱又は冷
却するか、あるいはより大きな圧力差で水素の加
圧又は減圧を行なわなければならず、装置の効率
が悪化する。その為、水素吸蔵能力及び水素化反
応熱を実用規模で有効に活用する為には、ヒステ
リシスを小さくする必要がある。 本発明はこうした状況のもとで、特にRNi5-k
Alk系合金（ＲはLaを示す）の有する優れた特性
（特に解離圧が低いという特性）を保持しつつ、
そのヒステリシスを小さくして実用性を高めよう
とするものであつて、基本的には上記３元系合金
に第４元素としてSn、Si、Cr、Mn、Fe、Zn及
びCuよりなる群から選択される１種以上の元素
（Mt）を特定量配合し、前記〔〕式の要件を満
たす様に合金成分比率を調整することによつて目
的を達成することができる。尚前記〔〕式にお
いてサフイツクスを前述の様に定めた理由は次の
通りである。 ｘ：0.01〜2.0 ｘが0.01未満では解離圧を低下させ、且つヒス
テリシスを小さくするという効果が現われない。
一方ｘが2.0を越えるとＲ及びNiの量が相対的に
少なくなりすぎる為、吸蔵水素の放出が困難にな
り、高温加熱又はこれに減圧を組合せなければ吸
蔵水素を放出することができなくなる。 ｙ：0.01〜2.0 ｙが0.01未満ではAlの絶対量が不足する為解離
圧を十分に低下させることができず、一方2.0を
越えるとＲ及びNiの量が相対的に少なくなりす
ぎる為、吸蔵水素量が減少し吸蔵水素の放出が困
難になる。 ｘ：0.2以下の正数 MtはAlによつてもたらされる低レベルの解離
圧を維持しつつヒステリシスを小さくする為に不
可欠の成分であるが、0.2を越えると水素吸蔵量
が減少したりあるいは水素吸蔵・放出曲線のプラ
トー域が２段状になる傾向が現われる。 5.0＜（５−ｘ＋ｙ＋ｚ）≦5.2 ｘ＝ｙで且つｙ≧ｚ 合金の組成が上式の関係を満たす範囲（即ち
RNi5合金におけるNiの一部をAlで置換し且つ該
Al量に対し等量以下のMtを加えたもの）では、
合金の水素吸蔵圧・放出圧が水素吸蔵用として適
した広い範囲にわたつて変化させる利点があり、
しかもヒステリシスも小さくなるというすぐれた
特性を有している。 本発明に係る４元系合金の基本的な構造は、
LaNi5等と同様の六方晶系の金属間化合物である
と考えられるが、何れにしてもLaNi5-xAlx系の
合金に比べて、水素吸蔵・放出時のヒステリシス
が小さいので、水素吸蔵用合金としての水素吸蔵
能力及び水素の吸蔵・放出に伴う発熱及び吸熱を
有効に活用することができる。しかもこの合金は
活性化が極めて容易であり、大量の水素を高密度
で吸蔵し得ると共に水素の吸蔵・放出反応が元全
に可逆的に行なわれ、且つ吸蔵・放出を何回繰り
返しても合金自体の劣化は実質的に認められず長
期間の使用に耐え、更には酸素、窒素、アルゴ
ン、炭酸ガス等の吸蔵ガス中に含まれる不純物の
影響を殆んど受けない等、数多くの特長を有して
いる。加えて本発明の４元系水素吸蔵合金は、ミ
ツシユメタル（Mm）を用いたMmNi5-xAlx-yBy
系の合金に比べて解離圧が小さく、100℃付近に
おいても10Kgｆ／cm2・Ｇ以下の低い水素吸蔵・放
出平衡圧を有しているため、操業の安全性向上及
び設備費の低減といつた極めて実用的な利益を亨
受することができる。しかして例えばMmAi4.7
Al0.3Co0.1合金の場合100℃における水素吸蔵・放
出圧は20Kgｆ／cm2・Ｇにもなり、かかる高圧に備
えて設備の肉厚等を大きめに設計しなければなら
ない等、設備費がかさむと共に、高圧である為安
全対策についても十分に配慮しなければならない
が、本発明ではこうした問題も著しく軽減するこ
とができる。 更にミツシユメタルは、それ自身を構成する希
土類金属元素の種類や組成比を一定に調整したも
のでなく天然の混合物である為に組成が一定でな
く、従つてこれを用いた水素吸蔵合金の特性も不
安定とならざるを得ない。しかし本発明では配合
金属としてLa単品を選択しているので、高レベ
ルで且つ安定した品質の水素吸蔵合金を確実に得
ることができる。 ちなみに本発明合金の最大の特徴であるヒステ
リシスについて従来の３元系合金と比較すると、
例えばLaNi4.7Al0.3合金の80℃におけるヒステリ
シスは約1.05気圧であるのに対し、同温度におけ
る本発明合金のそれはLaNi4.7Al0.3Sn0.05で約0.58
気圧、LaNi4.7Al0.3Si0.05で約0.69気圧を示し、従
来合金に比べて約５割〜３割程度小さくなつてい
る。しかもLaNi4.7Al0.3合金の80℃における水素
吸蔵圧（Pa）は4.56気圧、水素放出圧（Pd）は
3.51気圧であるのに対し、同温度における
LaNi4.7Al0.3Cr0.05の（Pa）は3.80気圧、（Pd）は
3.08気圧、LaNi4.7Al0.3Sn0.05の（Pa）は3.48気
圧、（Pd）は2.90気圧であつて何れも上記３元系
合金に比べて水素吸蔵・放出圧は低くなつてお
り、この傾向は他の第４元素であるSi、Mn、
Zn、Fe、Cuを用いた場合でも同様であつた。 本発明に係る４元系合金は公知の種々の方法に
よつて製造することができるが、最も好ましいの
はアーク溶融法である。即ち前記一般式〔〕の
要件を満たす様に、粉末状又は適当な成形体状
（棒状等）のランタン、ニツケル、アルミニウム
及びMt成分を混合した後任意の形状にプレス成
形し、これをアーク溶融炉に装入して不活性雰囲
気下で溶融混合し放冷することによつて容易に得
ることができる。尚使用に当つては、表面積を増
加して吸蔵・放出反応速度を高める為、粉末状で
使用するのがよい。またこの合金は、合金充填系
をロータリーポンプ等で減圧し、80℃程度に加熱
して脱ガスを行なつた後、水素の吸蔵・放出を唯
１回行なうだけで活性化することができる。尚水
素の放出は系内を吸引して負圧にすることによつ
て容易に行なわれる。 この合金を用いた水素の吸蔵即ち水素化物の形
成は、上記合金粉末を適当な容器に充填した後、
室温下系内に水素を封入し40Kg／cm2程度の水素圧
を印加することによつて行なわれるが、本発明の
合金であればこの吸蔵操作を室温下数分以内とい
う極めて短時間で済ませることができる。これに
対し汎用のTi−Fe合金の場合、室温下50Kg／cm2
程度の水素圧の印加では水素の吸蔵は殆んど起こ
らず、従つてこの程度の条件では活性化も不可能
である。その為吸蔵操作には約400〜500℃程の高
温処理が必要になると共に、活性化に当つてはこ
の様な厳しい吸蔵操作を数回繰り返す必要があ
り、この様な問題はTi−Ni合金やMg−Ni合金
の場合も実質的に同じである。 合金水素化物からの水素の放出は、室温で充填
容器内を常圧に戻すだけでも進行するが、水素の
放出を短時間で効率良く進める為には、系内を常
温以上に加温するか減圧にしあるいは両者を組合
せて行なうのがよい。何れにしても本発明の合金
であれば、従来公知の合金（Ti−Fe、Ti−Ni、
La−Ni、Mm−Ni、Mg−Ni系及びLaNi5-xAlx
系合金等）に比べて、水素の吸蔵・放出を極めて
容易にしかも高速で行なうことができる。 次に本発明の実施例を示す。 実施例 １ 市販のランタン、ニツケル、アルミニウム及び
Mt（Sn、Si、Mn、Fe、Cr、Cuの一種）を、原
子比がLa：Ni：Al：Mt＝１：4.7：0.3：0.05と
なる様に採取し、高真空アーク熔融炉内の鋼製る
つぼに装入する。炉内を高純度Ar雰囲気とした
後約2000℃に加熱して溶解し、次いで放冷して
LaNi4.7Al0.3Sn0.05、LaNi4.7Al0.3Si0.05、LaNi4.7
Al0.3Zn0.05、LaNi4.7Al0.3Mn0.05、LaNi4.7Al0.3
Fe0.05、LaNi4.7Al0.3Cr0.05及びLaNi4.7Al0.3Cu0.05
なる組成の４元系合金を得、夫々1100℃で８時間
焼なましを行なつた。 上記で得た各合金を粉砕（100メツシユ全通）
した後、各3.0gをステンレス製の水素吸蔵・放出
反応容器に充填し、該容器内を排気装置によつて
減圧下80℃以下の温度に加熱して脱ガスを行なつ
た。次いで純度99.99％の水素を導入して器内の
水素圧を40Kg／cm2以下に保持すると直ちに水素の
吸蔵が起こり、短時間で飽和状態に達した。その
後再び排気すると水素は短時間で放出し、この操
作で活性化が完了した。 活性化された上記各合金充填系に、室温以上の
温度にて純度99.99％の水素を40Kg／cm2以下の圧
力で導入して水素を吸蔵させ、次いで水素吸蔵量
が飽和した後容器を加温及び／若しくは減圧して
吸蔵水素の放出を行ない、各４元系合金の水素解
離圧−組成等曲線の関係を求めた。 その一例としてLaNi4.7Al0.3Sn0.05−Ｈ系につい
て圧力の対数−水素組成比で表わしたのが第１図
（実線）、同じくLaNi4.7Al0.3Si0.05−Ｈ系について
示したのが第２図（実線）であり、上の曲線は水
素吸蔵線、下の曲線は水素放出線である。また第
１図の鎖線は、比較合金（LaNi4.7Al0.3）の水素
吸蔵・解離圧−組成等温線図である。この図から
も明らかな様に、本発明の合金は比較合金に比べ
てヒステリシスが改善されている。 また第１表は、上記各合金の水素吸蔵量、80℃
における水素化物の解離圧、及び80℃における水
素吸蔵圧力（Pa）と水素放出圧力（Pd）の比
（Pa／Pd）を一括して示したものであり、本発明
の合金（No.２〜９）は比較合金（No.１）に比べて
Pa／Pdが小さく、水素解離圧も低い。 【表】
第１，２図は、本発明合金の水素吸蔵・解離圧
−組成等曲線図を従来合金のそれと対比して示す
図である。
−組成等曲線図を従来合金のそれと対比して示す
図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 下記一般式〔〕で示されることを特徴とす
る水素吸蔵用多元系合金。 RNi5-xAlyMtz ……［］ 式中、ＲはLa、MtはSn、Si、Mn、Zn、Fe、
Cu及びCrよりなる群から選択される１種以上の
元素、ｘは0.01〜2.0の整数、ｙは0.01〜2.0の整
数、ｚは0.2以下の整数であり、ｘ＝ｙでｙ≧ｚ
の関係を満たし且つ5.0＜（５−ｘ＋ｙ＋ｚ）≦5.2
の関係を満たす。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57101186A JPS58217655A (ja) | 1982-06-11 | 1982-06-11 | 水素吸蔵用多元系合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57101186A JPS58217655A (ja) | 1982-06-11 | 1982-06-11 | 水素吸蔵用多元系合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58217655A JPS58217655A (ja) | 1983-12-17 |
| JPH0210210B2 true JPH0210210B2 (ja) | 1990-03-07 |
Family
ID=14293943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57101186A Granted JPS58217655A (ja) | 1982-06-11 | 1982-06-11 | 水素吸蔵用多元系合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58217655A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59211543A (ja) * | 1983-05-16 | 1984-11-30 | Kubota Ltd | 混合系水素吸収材 |
| JPS612269A (ja) * | 1984-06-14 | 1986-01-08 | Toshiba Corp | 金属酸化物・水素電池 |
| JPS60230950A (ja) * | 1984-05-01 | 1985-11-16 | Japan Metals & Chem Co Ltd | Ｓｎ含有水素貯蔵材料 |
| JPH03247735A (ja) * | 1990-02-23 | 1991-11-05 | Nippon Yakin Kogyo Co Ltd | 希土類金属―ニッケル系水素吸蔵合金および水素吸蔵用材料 |
-
1982
- 1982-06-11 JP JP57101186A patent/JPS58217655A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58217655A (ja) | 1983-12-17 |
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