JPH02301531A - 水素吸蔵合金の製造方法 - Google Patents
水素吸蔵合金の製造方法Info
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- JPH02301531A JPH02301531A JP11853289A JP11853289A JPH02301531A JP H02301531 A JPH02301531 A JP H02301531A JP 11853289 A JP11853289 A JP 11853289A JP 11853289 A JP11853289 A JP 11853289A JP H02301531 A JPH02301531 A JP H02301531A
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Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(イ)産業上の利用分野
本発明は水素を可逆的に吸蔵、放出する水素吸蔵合金の
製造方法に関する。
製造方法に関する。
(ロ)従来の技術
近年、可逆的に水素を吸蔵、放出する能力を有する水素
吸蔵合金を用いた様々な応用システムの開発が盛んに行
なわれている。例えば、水素吸蔵合金が水素を吸蔵、放
出する際に発生する反応熱を利用した蓄熱、ヒートポン
プなどの熱利用システムあるいは大量の水素を吸蔵する
能力に着目した水素貯蔵システムなどが挙げられる。
吸蔵合金を用いた様々な応用システムの開発が盛んに行
なわれている。例えば、水素吸蔵合金が水素を吸蔵、放
出する際に発生する反応熱を利用した蓄熱、ヒートポン
プなどの熱利用システムあるいは大量の水素を吸蔵する
能力に着目した水素貯蔵システムなどが挙げられる。
これらの応用システムに使用する水素吸蔵合金は、通常
粉体状であるため、このままでは伝熱速度が極めて遅く
、システムを効率よく作動させるのに障害となる。そこ
で近年、液体急冷法などにより1合金溶湯を高速回転し
ているローラー上に噴出させて、急冷凝固し、リボン状
の薄体化合金を作成する方法が、研究されている。この
方法により得られた合金は熱伝導率が粉体よりも数十倍
程度良くなり、改善される。また、水素吸放出サイクル
においても微粉化し難いという特質からその形状を維持
できる効果もあわせ持っている。
粉体状であるため、このままでは伝熱速度が極めて遅く
、システムを効率よく作動させるのに障害となる。そこ
で近年、液体急冷法などにより1合金溶湯を高速回転し
ているローラー上に噴出させて、急冷凝固し、リボン状
の薄体化合金を作成する方法が、研究されている。この
方法により得られた合金は熱伝導率が粉体よりも数十倍
程度良くなり、改善される。また、水素吸放出サイクル
においても微粉化し難いという特質からその形状を維持
できる効果もあわせ持っている。
更に、水素吸蔵合金の特性改善方法として、合金の初期
活性化特性の改善のための合金組成の多元化が試みられ
ており、例えばSi、AQ等の元素を微量に添加するこ
とにより、特性が変化、改善されることが知られている
。
活性化特性の改善のための合金組成の多元化が試みられ
ており、例えばSi、AQ等の元素を微量に添加するこ
とにより、特性が変化、改善されることが知られている
。
(ハ)発明が解決しようとする課題
しかし、これらの微量の元素を添加した合金を、急冷・
薄帯化するためには、急冷するために再度溶解する過程
があるため、微量元素の偏析、飛散等により組成変化が
生じ、微量元素の効果をうまく生かすことができなかっ
た。
薄帯化するためには、急冷するために再度溶解する過程
があるため、微量元素の偏析、飛散等により組成変化が
生じ、微量元素の効果をうまく生かすことができなかっ
た。
本発明は上記の点に鑑み成されたもので、微量の元素を
均一に混合添加することができ、また添加量を容易に制
御できる水素吸蔵合金の製造方法を提供することを目的
とするものである。
均一に混合添加することができ、また添加量を容易に制
御できる水素吸蔵合金の製造方法を提供することを目的
とするものである。
(ニ)課題を解決するための手段
本発明は液体急冷法により、水素吸蔵合金を作成する過
程において該合金の溶融体とルツボ材との反応により、
該合金に別の元素を添加するようにしたものである。そ
して、液体急冷処理前の水素吸蔵合金としては、AB5
型六方晶構造であって。
程において該合金の溶融体とルツボ材との反応により、
該合金に別の元素を添加するようにしたものである。そ
して、液体急冷処理前の水素吸蔵合金としては、AB5
型六方晶構造であって。
Aが希土類及び希土類の混合物であるMan、Caの少
なくとも1種より遭ばれ、BがV HCr HMn H
Fe HCo、 Ni、 Cu、 Zn等の第1遷移金
属元素、及びAQ。
なくとも1種より遭ばれ、BがV HCr HMn H
Fe HCo、 Ni、 Cu、 Zn等の第1遷移金
属元素、及びAQ。
Sn、 Sbの少なくとも1種より選ばれること。
更に、液体急冷処理前の水素吸蔵合金としては、AB2
型立方晶構造もしくはAB型立方晶或いは六方晶構造で
あってAがTi、Zr、Mg及び希土類の少なくとも1
種より選ばれ、BがV、 Cr、 Hn、 Fe、 C
o。
型立方晶構造もしくはAB型立方晶或いは六方晶構造で
あってAがTi、Zr、Mg及び希土類の少なくとも1
種より選ばれ、BがV、 Cr、 Hn、 Fe、 C
o。
Ni、 Cu、 Zn等の第1遷移金属元素、及びAl
、Sn。
、Sn。
sbの少なくとも1種より選ばれることとしたものであ
る。
る。
また、ルツボ材が石英、アルミナ、マグネシア、カルシ
ア等の酸化物より選ばれるとしたものである。
ア等の酸化物より選ばれるとしたものである。
(ホ)作 用
このように、液体急冷法により、水素吸蔵合金を作成す
る過程において、高周波加熱により、該合金の溶湯とル
ツボ材とが反応し、ルツボ材に含まれる別の元素が、該
合金に添加され、かつ均一に混合される。
る過程において、高周波加熱により、該合金の溶湯とル
ツボ材とが反応し、ルツボ材に含まれる別の元素が、該
合金に添加され、かつ均一に混合される。
また、蒸気圧の高い金属を添加する場合もこの金属をル
ツボ材中に含有させておけば、加熱時間と電力により、
該合金への添加量を制御できる。
ツボ材中に含有させておけば、加熱時間と電力により、
該合金への添加量を制御できる。
(へ)実施例
(実施例1)
Slを微量に含む水素吸蔵合金、すなわち組成式ZrM
n2Si、 、。6で示される水素吸蔵合金を得ること
を目的として、その水素吸蔵合金の原料金属としてZr
、Mnn粒粉末秤量したのち、これを混合し更に適当な
大きさにプレス成形し、水冷fpJ鋳型内にてアルゴン
アークにより溶解後、鋳造してZrMn2の金属鋳塊を
得た。次いで、これを5〜1511111程度の小片に
粗粉砕した。この小片状に砕いた水素吸蔵合金の原料片
を第1図に模式的に示した液体急冷装置にて、目的組成
ZrMn2Si、、。6なる水素吸蔵合金を製造する。
n2Si、 、。6で示される水素吸蔵合金を得ること
を目的として、その水素吸蔵合金の原料金属としてZr
、Mnn粒粉末秤量したのち、これを混合し更に適当な
大きさにプレス成形し、水冷fpJ鋳型内にてアルゴン
アークにより溶解後、鋳造してZrMn2の金属鋳塊を
得た。次いで、これを5〜1511111程度の小片に
粗粉砕した。この小片状に砕いた水素吸蔵合金の原料片
を第1図に模式的に示した液体急冷装置にて、目的組成
ZrMn2Si、、。6なる水素吸蔵合金を製造する。
第1図の液体急冷装置は周知のものであって、その構成
を説明すると、1は水素吸蔵合金の原料金属片の入れら
れるルツボにして、このルツボ1は石英より成る。2は
ルツボ1を加熱する高周波加熱コイル、3はアルゴンガ
ス雰囲気下(l atll)で高速回転(2000rp
m) シている銅製ローラーにして、直径300mφ、
幅40IInの大きさを有し、前記ルツボ1の閉端部に
形成した穴径1ma+φのノズル4より噴出する合金溶
湯5をリボン状に形成する働きをする。
を説明すると、1は水素吸蔵合金の原料金属片の入れら
れるルツボにして、このルツボ1は石英より成る。2は
ルツボ1を加熱する高周波加熱コイル、3はアルゴンガ
ス雰囲気下(l atll)で高速回転(2000rp
m) シている銅製ローラーにして、直径300mφ、
幅40IInの大きさを有し、前記ルツボ1の閉端部に
形成した穴径1ma+φのノズル4より噴出する合金溶
湯5をリボン状に形成する働きをする。
よって、小片状とした水素吸蔵合金の原料片を石英製ル
ツボ1の中に入れ、高純度アルゴンガス(4Nuρ)で
置換後、高周波加熱コイル2に高周波電源より2KVの
高周波を加え、60秒間加熱した。
ツボ1の中に入れ、高純度アルゴンガス(4Nuρ)で
置換後、高周波加熱コイル2に高周波電源より2KVの
高周波を加え、60秒間加熱した。
合金5が溶解した後、ルツボ1の内部をアルゴンガスで
加圧し、アルゴンガス雰囲気下で高速回転している銅製
ローラー3上に、合金溶湯を噴出させ、リボン状の水素
吸蔵合金6を得た。
加圧し、アルゴンガス雰囲気下で高速回転している銅製
ローラー3上に、合金溶湯を噴出させ、リボン状の水素
吸蔵合金6を得た。
このリボン状の水素吸蔵合金6の定量分析(ICP発光
分光分析)を行ったところ、Siの含有量は0.8wt
%であり合金組成としてはZrMnz Sxa 、 o
sであり、目的とする微量のSiが添加できたことが
確認できた。
分光分析)を行ったところ、Siの含有量は0.8wt
%であり合金組成としてはZrMnz Sxa 、 o
sであり、目的とする微量のSiが添加できたことが
確認できた。
これは高周波加熱により、該合金の溶湯とルツ゛ボ材と
が反応し、ルツボ材に含まれるSi元素が、この合金に
混入することによる。Siの混入は均一に行なわれ、合
金中に均一に混合して添加されることになる。
が反応し、ルツボ材に含まれるSi元素が、この合金に
混入することによる。Siの混入は均一に行なわれ、合
金中に均一に混合して添加されることになる。
また、このリボン状の合金ZrMn2Si。、。、の初
期活性化は容易であって、f#温での真空排気後10〜
20ata+の水素ガスを加圧することにより、合金は
容易に水素吸蔵を開始した。従来は100メツシユ以下
程度に粉砕しないとZr−Mn系合金は活性化しないが
、本発明の水素吸蔵合金ZrMn2Si、、。6はリボ
ン状のままでも活性化可能であった。
期活性化は容易であって、f#温での真空排気後10〜
20ata+の水素ガスを加圧することにより、合金は
容易に水素吸蔵を開始した。従来は100メツシユ以下
程度に粉砕しないとZr−Mn系合金は活性化しないが
、本発明の水素吸蔵合金ZrMn2Si、、。6はリボ
ン状のままでも活性化可能であった。
更に熱伝導率を測定したところ、粉体では0.5117
■・に程度であるのに対し、本発明の水素吸蔵合金(Z
rMn2Slo、oa)は10す/m−にであり、熱伝
導率が20倍程度増加し、熱伝導性が改善できたことを
確認した。
■・に程度であるのに対し、本発明の水素吸蔵合金(Z
rMn2Slo、oa)は10す/m−にであり、熱伝
導率が20倍程度増加し、熱伝導性が改善できたことを
確認した。
次に、以上の実施例により作製した水素吸蔵合金は目的
組成ZrMn25i0.。6なるものが得られるのに対
し、本発明方法によらない従来の方法により作製する水
素吸蔵合金では、満足するものが得られないことを示す
ため、その比較例1,2.3として以下の水素吸蔵合金
を作製し、その結果を検討した。
組成ZrMn25i0.。6なるものが得られるのに対
し、本発明方法によらない従来の方法により作製する水
素吸蔵合金では、満足するものが得られないことを示す
ため、その比較例1,2.3として以下の水素吸蔵合金
を作製し、その結果を検討した。
[比較例1]
実施例1と同組成に秤量した純金RFX料Zr 、 M
nと、それに予め用意されるSiの各小片を第1図の液
体急冷装置を用い溶解したところ、原料の一部が溶解せ
ずに石英製ルツボ内に残留し、目的組成のZl”Mn2
5lo、aiは作製できなかった。
nと、それに予め用意されるSiの各小片を第1図の液
体急冷装置を用い溶解したところ、原料の一部が溶解せ
ずに石英製ルツボ内に残留し、目的組成のZl”Mn2
5lo、aiは作製できなかった。
[比較例2]
前記組成に秤量した純金属原料Zr、Siの各小片をア
ーク溶解炉或いは抵抗加熱炉により溶解し、合金塊を作
製後、液体急冷法により第1図の装置を用い、石英ルツ
ボで加熱条件は実施例1と同等にして行い、リボン状の
合金を作成した。得られた合金について定量分析を行っ
たところ、合金組成ZrMn2Si、、□2なる水素吸
蔵合金となり、Siの含有量が秤量時よりも増加してい
て、目的組成のZrMn25io、。6なる水素吸蔵合
金とはならながった。
ーク溶解炉或いは抵抗加熱炉により溶解し、合金塊を作
製後、液体急冷法により第1図の装置を用い、石英ルツ
ボで加熱条件は実施例1と同等にして行い、リボン状の
合金を作成した。得られた合金について定量分析を行っ
たところ、合金組成ZrMn2Si、、□2なる水素吸
蔵合金となり、Siの含有量が秤量時よりも増加してい
て、目的組成のZrMn25io、。6なる水素吸蔵合
金とはならながった。
[比較例3コ
前記組成に秤量した純金属材料Zr 、 Mn 、 S
iの各小片をボタン状にプレス後、アーク溶解炉、或い
は抵抗加熱炉により溶解し、合金塊を作成後、液体急冷
法により第1図の装置を用い、アルミナ製ルツボでリボ
ン状の合金を作成した(加熱条件は実施例1と同じ)。
iの各小片をボタン状にプレス後、アーク溶解炉、或い
は抵抗加熱炉により溶解し、合金塊を作成後、液体急冷
法により第1図の装置を用い、アルミナ製ルツボでリボ
ン状の合金を作成した(加熱条件は実施例1と同じ)。
得られた合金について定量分析を行ったところ、合金組
成ZrMn251g、osA Q(1,03なる水素吸
蔵合金となり、アルミニウムが不純物として混入し、目
的組成のZrHn、Sio、。、なる水素吸蔵合金とは
ならなかった。
成ZrMn251g、osA Q(1,03なる水素吸
蔵合金となり、アルミニウムが不純物として混入し、目
的組成のZrHn、Sio、。、なる水素吸蔵合金とは
ならなかった。
すなわち、各比較例においては、いずれも水素吸蔵合金
の原料金属として予めSiを加えており、これらを石英
製ルツボ、あるいはアルミナ製ルツボを使用して溶解す
るのであるが、溶解が不十分であったり、出来上がった
合金内のSi含有量が所要量以上になったり、アルミニ
ウムが不純物に混入したりして目的組成とする水素吸蔵
合金を得られ難い。
の原料金属として予めSiを加えており、これらを石英
製ルツボ、あるいはアルミナ製ルツボを使用して溶解す
るのであるが、溶解が不十分であったり、出来上がった
合金内のSi含有量が所要量以上になったり、アルミニ
ウムが不純物に混入したりして目的組成とする水素吸蔵
合金を得られ難い。
これに対して、本発明実施例であれば、石英製ルツボに
純原料金属のZr 、 Mnのみを入れ、高周波加熱で
溶解し、液体急冷法によりリボン状合金を作製すると、
目的とする微少量のSi元素を添加でき、本発明の水素
吸蔵合金製造法が優れていることが判明する。
純原料金属のZr 、 Mnのみを入れ、高周波加熱で
溶解し、液体急冷法によりリボン状合金を作製すると、
目的とする微少量のSi元素を添加でき、本発明の水素
吸蔵合金製造法が優れていることが判明する。
上記の本発明実施例と各比較例1.2.3と比較を以下
の表1に示す。
の表1に示す。
次に1本発明の製造方法において、高周波溶解時の加熱
時間を変えることにより、Siの含有量を制御できるこ
とを確認したが、その結果を以下の表2に示す。
時間を変えることにより、Siの含有量を制御できるこ
とを確認したが、その結果を以下の表2に示す。
上記表2において認められる点は、加熱時間に比例して
Si含有量も増加していることである。
Si含有量も増加していることである。
(実施例2)
実施例1と同様にしてLaNi、 5io0、を目的組
成として、その原料金属のLa、Niの各粉末を用意し
、石英ルツボを用いて、液体急冷法により、急冷凝固合
金を作製した。その結果、目的組成合金を容易に作製す
ることができた。また、実施例1と同様にSiの含有量
を制御することが可能であった。
成として、その原料金属のLa、Niの各粉末を用意し
、石英ルツボを用いて、液体急冷法により、急冷凝固合
金を作製した。その結果、目的組成合金を容易に作製す
ることができた。また、実施例1と同様にSiの含有量
を制御することが可能であった。
(実施例3)
実施例1と同様にし′てTiFe(1,5iSlo、o
sを目的組成として、その原料金属のTi、Feの各粉
末を用意し、石英ルツボを用いて、液体急冷法により、
急冷凝固合金を作製した。その結果、目的組成合金を容
易に作製することができた。また実施例1と同様にSi
の含有量を制御することが可能であった。
sを目的組成として、その原料金属のTi、Feの各粉
末を用意し、石英ルツボを用いて、液体急冷法により、
急冷凝固合金を作製した。その結果、目的組成合金を容
易に作製することができた。また実施例1と同様にSi
の含有量を制御することが可能であった。
(実施例4)
実施例1と同様にしてMmNi5Cao、。、を目的組
成として、その原料金属のMm、Niの各粉末を用意し
。
成として、その原料金属のMm、Niの各粉末を用意し
。
カルシアルツボを用いて、液体急冷法により、急冷凝固
合金を作製した。その結果、目的組成合金を容易に作製
することができた。また実施例1と同様にCaの含有量
を制御することが可能であった。
合金を作製した。その結果、目的組成合金を容易に作製
することができた。また実施例1と同様にCaの含有量
を制御することが可能であった。
(実施例5)
実施例1と同様にしてCaNi、A Q。、。□を目的
組成として、その原料金属のCa、Niの各粉末を用意
し、アルミナルツボを用いて、液体急冷法により、急冷
凝固合金を作製した。その結果、目的組成合金を容易に
作製することができた。また実施例1と同様にAQの含
有量を制御することが可能であった。
組成として、その原料金属のCa、Niの各粉末を用意
し、アルミナルツボを用いて、液体急冷法により、急冷
凝固合金を作製した。その結果、目的組成合金を容易に
作製することができた。また実施例1と同様にAQの含
有量を制御することが可能であった。
(ト)発明の効果
以上の様に本発明によれば液体急冷法により、水素吸蔵
合金を作製する過程において、高周波加熱により、該合
金の溶湯とルツボ材とが反応し、ルツボ材に含まれる別
の元素が該合金に添加され、かつ均一に混合される。
合金を作製する過程において、高周波加熱により、該合
金の溶湯とルツボ材とが反応し、ルツボ材に含まれる別
の元素が該合金に添加され、かつ均一に混合される。
また、蒸気圧の高い金属を添加する場合も、ルツボ材中
に含有させておけば、加熱時間と電圧により、該合金へ
の添加量を制御できる。
に含有させておけば、加熱時間と電圧により、該合金へ
の添加量を制御できる。
従って、本発明の製造方法により、目的組成とする微量
元素添加合金を容易に作製することができる。
元素添加合金を容易に作製することができる。
また、この製造方法により得られた水素吸蔵合金は、熱
伝導率が改善され、微粉化も抑制されているため、種々
の応用システムを効率よく作動させることが可能となる
等、多くの優れた効果を奏する。
伝導率が改善され、微粉化も抑制されているため、種々
の応用システムを効率よく作動させることが可能となる
等、多くの優れた効果を奏する。
図は、本発明の水素吸蔵合金の製造方法に用いる液体急
冷装置の模式図である。 ■・・・ルツボ(ノズル)、2・・・高周波加熱コイル
、3・・・ローラー、5・・・溶融合金(溶湯)、6・
・リボン状急冷凝固合金。
冷装置の模式図である。 ■・・・ルツボ(ノズル)、2・・・高周波加熱コイル
、3・・・ローラー、5・・・溶融合金(溶湯)、6・
・リボン状急冷凝固合金。
Claims (4)
- (1)液体急冷法により、水素吸蔵合金を作成する過程
において、該合金の溶融体とルツボ材との反応により、
該合金にこのルツボ材に含まれている別の元素を添加す
ることを特徴とする水素吸蔵合金の製造方法。 - (2)液体急冷処理前の水素吸蔵合金としては、AB_
5型六方晶構造であってAが希土類、あるいは希土類の
混合物であるMm、Caの少なくとも1種より選ばれ、
BがV、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn等
の第1遷移金属元素、及びAl、Sn、Sbの少なくと
も1種より選ばれることを特徴とする請求項1記載の水
素吸蔵合金の製造方法。 - (3)液体急冷処理前の水素吸蔵合金としては、AB型
立方晶構造もしくは、AB_2型立方晶或いは、六方晶
構造であってAがTi、Zr、Mg及び希土類の少なく
とも1種より選ばれ、BがV、Cr、Hn、Fe、Co
、Ni、Cu、Zn等の第1遷移元素及びAl、Sn、
Sbの少なくとも1種より選ばれることを特徴とする請
求項1記載の水素吸蔵合金の製造方法。 - (4)ルツボ材が石英、アルミナ、マグネシア、カルシ
ア等の酸化物より選ばれることを特徴とする請求項1記
載の水素吸蔵合金の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11853289A JPH02301531A (ja) | 1989-05-15 | 1989-05-15 | 水素吸蔵合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11853289A JPH02301531A (ja) | 1989-05-15 | 1989-05-15 | 水素吸蔵合金の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02301531A true JPH02301531A (ja) | 1990-12-13 |
Family
ID=14738926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11853289A Pending JPH02301531A (ja) | 1989-05-15 | 1989-05-15 | 水素吸蔵合金の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02301531A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07247832A (ja) * | 1994-03-14 | 1995-09-26 | Japan Metals & Chem Co Ltd | 排ガス浄化用触媒の急速加熱装置 |
US5654115A (en) * | 1992-09-14 | 1997-08-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Hydrogen-absorbing alloy for battery, method of manufacturing the same, and secondary nickel-metal hydride battery |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57177942A (en) * | 1981-04-24 | 1982-11-01 | Toshiba Corp | Manufacture of material for storing hydrogen |
JPS60138036A (ja) * | 1983-12-26 | 1985-07-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超急冷ニツケル・チタン合金薄帯並びにその製造方法 |
JPS63206466A (ja) * | 1987-02-23 | 1988-08-25 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 蒸着用Fe−Si基合金 |
JPS63210269A (ja) * | 1987-02-25 | 1988-08-31 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 蒸着用コバルト基合金 |
-
1989
- 1989-05-15 JP JP11853289A patent/JPH02301531A/ja active Pending
Patent Citations (4)
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