JPH03193601A - 水素貯蔵体 - Google Patents
水素貯蔵体Info
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野］
本発明は、水素貯蔵体に関するもので、特に効率よく、
短時間で水素を貯蔵させることができる水素貯蔵体に関
するものである。
短時間で水素を貯蔵させることができる水素貯蔵体に関
するものである。
従って本発明は、水素精製・回収装置、ヒートポンプ、
水素貯蔵器、アクチュエータ、常温核融合装置等に広く
適用可能なものである。
水素貯蔵器、アクチュエータ、常温核融合装置等に広く
適用可能なものである。
近年、水素貯蔵合金等の水素貯蔵体は、未来のクリーン
エネルギー源となる水素（軽水素）燃料の貯蔵タンクと
してのみならず、蓄電池や自動車、家財などへの実用化
に向は注目され始めている。その水素貯蔵体の使用形態
としては、粉体を容器に充填したり、粉末をマイクロカ
プセル化やバインダーでペレット化する等の前処理を施
して圧縮成形したり、多孔金属体に金属水素化物粒子を
付着させる等の方法がとられている。
エネルギー源となる水素（軽水素）燃料の貯蔵タンクと
してのみならず、蓄電池や自動車、家財などへの実用化
に向は注目され始めている。その水素貯蔵体の使用形態
としては、粉体を容器に充填したり、粉末をマイクロカ
プセル化やバインダーでペレット化する等の前処理を施
して圧縮成形したり、多孔金属体に金属水素化物粒子を
付着させる等の方法がとられている。
このような形態がとられる理由としては、一般に水素貯
蔵体の結晶格子は１０〜２５％の範囲で水素（軽水素）
の吸脱により体積の膨張・収縮を起こすからである。す
なわち、バルク状の水素貯蔵合金が水素イオンを吸・脱
着する性質を利用して例えば蓄電池として充・放電を繰
り返すと、水素貯蔵体の膨張・収縮に伴う脆性に応じ、
微細なひび割れや、微粉化現象、形状変化、吸・脱着特
性の劣化が生じるからである。
蔵体の結晶格子は１０〜２５％の範囲で水素（軽水素）
の吸脱により体積の膨張・収縮を起こすからである。す
なわち、バルク状の水素貯蔵合金が水素イオンを吸・脱
着する性質を利用して例えば蓄電池として充・放電を繰
り返すと、水素貯蔵体の膨張・収縮に伴う脆性に応じ、
微細なひび割れや、微粉化現象、形状変化、吸・脱着特
性の劣化が生じるからである。
このように水素貯蔵・放出に伴う水素貯蔵合金構造体の
変形や崩壊を防止するために例えば特開昭６３−１６２
８８４号公報にはあらかじめ水素貯蔵・放出による粉末
化の限界程度（数μ程度）の粒径を持つ水素貯蔵合金を
用いることが示されている。
変形や崩壊を防止するために例えば特開昭６３−１６２
８８４号公報にはあらかじめ水素貯蔵・放出による粉末
化の限界程度（数μ程度）の粒径を持つ水素貯蔵合金を
用いることが示されている。
一方、水素貯蔵体を利用した例として１９８９年３月に
英国サザンブトン大学のＭａｒｔｉｎ Ｆｌｅｉｓｃｈ
ｍａｎｎ教授と米国ユタ大学５ｔａｎＬｅｙ Ｐｏｎ５
教授とのグループと、米国ブリガムヤング大学５ｔｅｖ
ｅｎ Ｅ、Ｊｏｎｅｓ教授が発表したいわゆる常温核融
合が脚光を浴びている（例えばｒ Ｓ、Ｅｌｏｎｅｓ
ｅｔ、ａｌ、Ｎａｔｕｒｅ ３３８（１９８９） ７３
７ Ｊに示されている）。この常温核融合は原理的に重
水と少量の金属塩を溶かした溶液中に、陽極を白金また
は金、陰極を水素貯蔵能力を持つパラジウム（Ｐｄ）ま
たはチタン（Ｔｉ）とした電極を浸して、電気分解を行
なう方法である。そして高温プラズマをとじこめる従来
の核融合の方式と比べ非常に簡便であるために、注目さ
れているのである。常温核融合を生じさせるときの陰極
には主に板状乃至ロッド状のパラジウムまたはチタンが
使われ、電気分解を行った結果として重水素がこの電極
としてのＰｄやＴｉ中に貯蔵され、核融合が起こると考
えられている。またこのような反応を起こすには電極内
に多くの水素貯蔵を行わせなければならない。常温核融
合で用いられる水素貯蔵体は、従来の水素貯蔵体と異な
り、バルク状のものが使われる。これは、常温核融合で
は水素と同じ化学的性質の重水素を連続的に吸蔵させる
だけで、吸蔵・放出を繰り返すような一般的な水素備蓄
用の水素貯蔵体の用い方をしないからである。
英国サザンブトン大学のＭａｒｔｉｎ Ｆｌｅｉｓｃｈ
ｍａｎｎ教授と米国ユタ大学５ｔａｎＬｅｙ Ｐｏｎ５
教授とのグループと、米国ブリガムヤング大学５ｔｅｖ
ｅｎ Ｅ、Ｊｏｎｅｓ教授が発表したいわゆる常温核融
合が脚光を浴びている（例えばｒ Ｓ、Ｅｌｏｎｅｓ
ｅｔ、ａｌ、Ｎａｔｕｒｅ ３３８（１９８９） ７３
７ Ｊに示されている）。この常温核融合は原理的に重
水と少量の金属塩を溶かした溶液中に、陽極を白金また
は金、陰極を水素貯蔵能力を持つパラジウム（Ｐｄ）ま
たはチタン（Ｔｉ）とした電極を浸して、電気分解を行
なう方法である。そして高温プラズマをとじこめる従来
の核融合の方式と比べ非常に簡便であるために、注目さ
れているのである。常温核融合を生じさせるときの陰極
には主に板状乃至ロッド状のパラジウムまたはチタンが
使われ、電気分解を行った結果として重水素がこの電極
としてのＰｄやＴｉ中に貯蔵され、核融合が起こると考
えられている。またこのような反応を起こすには電極内
に多くの水素貯蔵を行わせなければならない。常温核融
合で用いられる水素貯蔵体は、従来の水素貯蔵体と異な
り、バルク状のものが使われる。これは、常温核融合で
は水素と同じ化学的性質の重水素を連続的に吸蔵させる
だけで、吸蔵・放出を繰り返すような一般的な水素備蓄
用の水素貯蔵体の用い方をしないからである。
しかしながら水素貯蔵体として微粉末を用いた場合に水
素の貯蔵・放出に伴う水素貯蔵合金構造体の変形・崩壊
を防止することはできるが、水素貯蔵に要する時間およ
び効率を十分改善するには至っていなかった。さらに常
温核融合反応を起こさせる場合のようにバルク状の水素
貯蔵体を電極に用いて水素貯蔵体中に過剰な水素を貯蔵
させる場合には重水素の貯蔵速度が遅いために実用的な
水素貯蔵容量を得るまでかなりの時間がかかることが、
この常温核融合用電極の前準備としては非常に障害とな
っていた。
素の貯蔵・放出に伴う水素貯蔵合金構造体の変形・崩壊
を防止することはできるが、水素貯蔵に要する時間およ
び効率を十分改善するには至っていなかった。さらに常
温核融合反応を起こさせる場合のようにバルク状の水素
貯蔵体を電極に用いて水素貯蔵体中に過剰な水素を貯蔵
させる場合には重水素の貯蔵速度が遅いために実用的な
水素貯蔵容量を得るまでかなりの時間がかかることが、
この常温核融合用電極の前準備としては非常に障害とな
っていた。
このため、より短時間で効率よくしかも高濃度に水素貯
蔵を行わせることが可能な水素貯蔵体が望まれていた。
蔵を行わせることが可能な水素貯蔵体が望まれていた。
本発明は上述した従来技術の課題を解決すべ（なされた
ものであり、水素貯蔵体への水素の貯蔵を短時間で効率
よく水素貯蔵を行わせることが可能な水素貯蔵体を提供
することを目的とする。
ものであり、水素貯蔵体への水素の貯蔵を短時間で効率
よく水素貯蔵を行わせることが可能な水素貯蔵体を提供
することを目的とする。
また本発明では常温核融合電極として高濃度に短時間で
水素貯蔵を行わせることが可能な水素貯蔵体を提供する
ことにある。
水素貯蔵を行わせることが可能な水素貯蔵体を提供する
ことにある。
なお、本発明においての水素とは特に断わらないかぎり
軽水素１重水素、トリチウムおよびそれらの混合ガスを
も示すものとする。
軽水素１重水素、トリチウムおよびそれらの混合ガスを
も示すものとする。
〔課題を解決するための手段Ｊ
本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので
、その第１の形態では、平均粒径２００Å以下の水素貯
蔵材でなる超微粒子を含むことを特徴とする。
、その第１の形態では、平均粒径２００Å以下の水素貯
蔵材でなる超微粒子を含むことを特徴とする。
また、本発明の第２の形態では、その超微粒子を水素貯
蔵材でなる母材上に堆積してなることを特徴とする。
蔵材でなる母材上に堆積してなることを特徴とする。
〔作 用〕
本発明では、平均粒径２００Å以下の水素貯蔵材の超微
粒子を用いて水素貯蔵体を構成することにより、水素の
吸蔵速度ないしは吸蔵効率を向上することができる。
粒子を用いて水素貯蔵体を構成することにより、水素の
吸蔵速度ないしは吸蔵効率を向上することができる。
なお、そのような超微粒子を作製するにあたっては、粒
径コントロールが容易で、１００Å以下でも再現性が良
好なことから、ガス中蒸発法、スパッタリング法が好ま
しく用いられる。
径コントロールが容易で、１００Å以下でも再現性が良
好なことから、ガス中蒸発法、スパッタリング法が好ま
しく用いられる。
本発明は鋭意研究を重ねた結果成し得たものである。本
発明を完成するにあたり、従来の常温核融合反応に用い
る水素貯蔵体電極への水素貯蔵状態を調べる実験を行っ
た結果、重水素はかなりの時間をかけて電気分解による
貯蔵を行わねば十分に貯蔵されないことがわかった。第
２図は常温核融合装置の一例に係る電気分解セルであり
、定電圧電源３により、容器４内の重水と少量の金属塩
の添加物とから成る電解液５中へ、陽極７と水素貯蔵体
から成る陰極６とを浸し、両極に５■の定電圧を印加し
て電気分解を行なう。この際、陰極６に４ｍｍφのパラ
ジウムロッドを用い、電解液５に少量の金属塩として０
．１モルのＬｉ０Ｄと重水を用いた。ＰｄやＬａＮｉ５
などの水素貯蔵材は水素の貯蔵に伴い、その構造がαか
らβに転移することが知られている。よってこのα−β
の転移状況を調べることによって水素貯蔵の状態を知る
ことができる。先に重水を電気分解することにより重水
素の貯蔵を行った水素貯蔵体をＸ線回折により測定を行
ったところ、パラジウムロッドの表面が１５０時間経過
後では（α＋β）の混合相であったのに対し、４５０時
間経過後では十分に重水素を貯蔵した根拠となるβ相の
ピークが確認された。つまり、１５０時間程度では重水
素の貯蔵は、まだ不充分であることがわかった。このよ
うに水素貯蔵体が水素を十分に貯蔵した状態となるには
非常に長い時間を要することがわかった。本発明におい
てはこのような水素貯蔵効率の改善を行うため鋭意研究
を重ねた結果、平均粒径２００Å以下の水素貯蔵材でな
る超微粒子を含む水素貯蔵体とすることで非常に貯蔵効
率を上げることができることがわかった。
発明を完成するにあたり、従来の常温核融合反応に用い
る水素貯蔵体電極への水素貯蔵状態を調べる実験を行っ
た結果、重水素はかなりの時間をかけて電気分解による
貯蔵を行わねば十分に貯蔵されないことがわかった。第
２図は常温核融合装置の一例に係る電気分解セルであり
、定電圧電源３により、容器４内の重水と少量の金属塩
の添加物とから成る電解液５中へ、陽極７と水素貯蔵体
から成る陰極６とを浸し、両極に５■の定電圧を印加し
て電気分解を行なう。この際、陰極６に４ｍｍφのパラ
ジウムロッドを用い、電解液５に少量の金属塩として０
．１モルのＬｉ０Ｄと重水を用いた。ＰｄやＬａＮｉ５
などの水素貯蔵材は水素の貯蔵に伴い、その構造がαか
らβに転移することが知られている。よってこのα−β
の転移状況を調べることによって水素貯蔵の状態を知る
ことができる。先に重水を電気分解することにより重水
素の貯蔵を行った水素貯蔵体をＸ線回折により測定を行
ったところ、パラジウムロッドの表面が１５０時間経過
後では（α＋β）の混合相であったのに対し、４５０時
間経過後では十分に重水素を貯蔵した根拠となるβ相の
ピークが確認された。つまり、１５０時間程度では重水
素の貯蔵は、まだ不充分であることがわかった。このよ
うに水素貯蔵体が水素を十分に貯蔵した状態となるには
非常に長い時間を要することがわかった。本発明におい
てはこのような水素貯蔵効率の改善を行うため鋭意研究
を重ねた結果、平均粒径２００Å以下の水素貯蔵材でな
る超微粒子を含む水素貯蔵体とすることで非常に貯蔵効
率を上げることができることがわかった。
物質はいろいろな特性（磁気的特性、電気的特性など）
を有しているが、この物質を小さ（してい（と元の固体
物質の特性と全く異なった特性を示すようになることが
知られており、このような状態を与える粒子を「超微粒
子」と呼んで一般的な粒子と区別している。−船釣にほ
ぼ０．１μｍ程度の大きさの粒子までは、固体物質の特
性とそれほど大きな変化はないが、さらに微細な粒子に
なるとある大きさから、大きな粒子とは異なった性質が
顕著となるような限界があると考えられている。それら
の性質の変化は物質の体積が非常に小さくなるために表
われる体積効果および表面積の増大に伴う表面効果など
によって起こると考えられており、本発明において水素
の貯蔵効率が太き（改善される現象もこれらの効果が関
与しているためではないかと考えられる。
を有しているが、この物質を小さ（してい（と元の固体
物質の特性と全く異なった特性を示すようになることが
知られており、このような状態を与える粒子を「超微粒
子」と呼んで一般的な粒子と区別している。−船釣にほ
ぼ０．１μｍ程度の大きさの粒子までは、固体物質の特
性とそれほど大きな変化はないが、さらに微細な粒子に
なるとある大きさから、大きな粒子とは異なった性質が
顕著となるような限界があると考えられている。それら
の性質の変化は物質の体積が非常に小さくなるために表
われる体積効果および表面積の増大に伴う表面効果など
によって起こると考えられており、本発明において水素
の貯蔵効率が太き（改善される現象もこれらの効果が関
与しているためではないかと考えられる。
また特に本発明による水素貯蔵体を電極として用いる場
合には超微粒子による効果で電解電極の過電圧を下げる
ことができ、水素発生以外の余分な副反応を押えること
ができ効率よく水素の発生を行わしめることができる。
合には超微粒子による効果で電解電極の過電圧を下げる
ことができ、水素発生以外の余分な副反応を押えること
ができ効率よく水素の発生を行わしめることができる。
さらに表面効果により表面での水素貯蔵反応が行う確率
が増加するためより効率よく水素貯蔵を行わせることが
できると考えられる。
が増加するためより効率よく水素貯蔵を行わせることが
できると考えられる。
以下図面を用いて本発明を説明する。
第３図および第４図は本発明の水素貯蔵体として利用さ
れる超微粒子を得るための代表的な装置構成の概略を示
したものである。第３図の装置はガス中蒸発法を利用し
たものでこの装置は超微粒子生成室１２、超微粒子堆積
室１４およびこの２室を接続する縮小拡大ノズル１３か
ら構成されている。
れる超微粒子を得るための代表的な装置構成の概略を示
したものである。第３図の装置はガス中蒸発法を利用し
たものでこの装置は超微粒子生成室１２、超微粒子堆積
室１４およびこの２室を接続する縮小拡大ノズル１３か
ら構成されている。
１１は不活性ガスであるＡｒガスの導入系、１６は排気
系である。１０は超微粒子生成室１２に配置された超微
粒子の原料となる水素貯蔵材の蒸発源５９は試料８であ
る母材を載置して回転する試料ステージである。また、
１５は超微粒子の堆積の開始／終了を行って堆積厚を制
御するためのシャッタである。
系である。１０は超微粒子生成室１２に配置された超微
粒子の原料となる水素貯蔵材の蒸発源５９は試料８であ
る母材を載置して回転する試料ステージである。また、
１５は超微粒子の堆積の開始／終了を行って堆積厚を制
御するためのシャッタである。
かかる装置を用い、母材８をステージ９にセットし、排
気系１６で装置内を真空度１０−’Ｔｏｒｒ台になるま
で排気し、不活性ガスを超微粒子生成室１２に導入する
。縮小拡大ノズル１３の径は５ｍｍφ程度、縮小拡大ノ
ズル１３と母材８間の距離は２００＋＋＋ｍ程度とする
ことが望ましい。
気系１６で装置内を真空度１０−’Ｔｏｒｒ台になるま
で排気し、不活性ガスを超微粒子生成室１２に導入する
。縮小拡大ノズル１３の径は５ｍｍφ程度、縮小拡大ノ
ズル１３と母材８間の距離は２００＋＋＋ｍ程度とする
ことが望ましい。
次にカーボン製るつぼ等の蒸発源ｌＯよりパラジウムな
どの水素貯蔵材を蒸発させて生成した超微粒子をノズル
１３より吹き出させ、母材８上に堆積させる。
どの水素貯蔵材を蒸発させて生成した超微粒子をノズル
１３より吹き出させ、母材８上に堆積させる。
また第４図はスパッタ法を利用したスパッタ用超微粒子
堆積用真空装置の概略を示したものである。この装置の
構成は第３図の装置の超微粒子生成質１２内にあったる
つぼの蒸発源ｌＯの代わりに、スパッタ用の超微粒子の
原料となる水素貯蔵材のターゲットを用いたものであり
第３図と同様の部分には同じ番号を付けている。堆積方
法は排気系Ｉ６で装置内真空度を１０−’Ｔｏｒｒ台に
なるまで排気し、不活性ガスであるＡｒガス１１を超微
粒子生成室Ｉ２に導入する。このとき縮小拡大ノズル１
３の径は、４ｍｍφ程度、縮小拡大ノズル１３と母材８
間の距離は１５０ｍｍ程度とすることが望ましい。スパ
ッタリングはＤＣスパッタによって４インチφのターゲ
ット１７に対し電圧を印加し、生成した超微粒子を母材
８に堆積させる。
堆積用真空装置の概略を示したものである。この装置の
構成は第３図の装置の超微粒子生成質１２内にあったる
つぼの蒸発源ｌＯの代わりに、スパッタ用の超微粒子の
原料となる水素貯蔵材のターゲットを用いたものであり
第３図と同様の部分には同じ番号を付けている。堆積方
法は排気系Ｉ６で装置内真空度を１０−’Ｔｏｒｒ台に
なるまで排気し、不活性ガスであるＡｒガス１１を超微
粒子生成室Ｉ２に導入する。このとき縮小拡大ノズル１
３の径は、４ｍｍφ程度、縮小拡大ノズル１３と母材８
間の距離は１５０ｍｍ程度とすることが望ましい。スパ
ッタリングはＤＣスパッタによって４インチφのターゲ
ット１７に対し電圧を印加し、生成した超微粒子を母材
８に堆積させる。
これらの装置および方法を用いて超微粒子を有する水素
貯蔵体を形成することができるが、これらの装置および
方法でな（でも超微粒子を再現性よく形成でき、容易に
粒径のコントロールが可能な装置および方法であればい
ずれも利用することができる。第３図、第４図で生成す
る超微粒子の粒径のコントロールは超微粒子生成室１２
に導入するガス流量によって行うことができる。この場
合ガス流量を低くするほど粒径を小さ（することができ
る。導入するガスは不活性ガスであればＡｒ以外でもよ
い。
貯蔵体を形成することができるが、これらの装置および
方法でな（でも超微粒子を再現性よく形成でき、容易に
粒径のコントロールが可能な装置および方法であればい
ずれも利用することができる。第３図、第４図で生成す
る超微粒子の粒径のコントロールは超微粒子生成室１２
に導入するガス流量によって行うことができる。この場
合ガス流量を低くするほど粒径を小さ（することができ
る。導入するガスは不活性ガスであればＡｒ以外でもよ
い。
超微粒子および超微粒子の堆積を行う母材に用いる水素
貯蔵材としては、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｍｇ
。
貯蔵材としては、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｍｇ
。
Ｌａなどの単金属の他、ＬＡＮ１ｓ、Ｌａ＋ −１１Ａ
ｌｌＮ８ （Ａ：Ｔｌ、Ｙ。
ｌｌＮ８ （Ａ：Ｔｌ、Ｙ。
Ｃｅ ） ＋ ＬａＮ ｌ ｓ −ｙ Ｂ ｙ （Ｂ
： Ａ １ ＋ Ｃｒ ＋ Ｍ ｎ ＋ Ｇ ｏ ＋
Ｃｕ ） ＋ Ｌａ ｘ Ｎ ｓ −ｙ Ｂ ｙ （Ｂ
：Ａｔ、 Ｉｎ）などの希土類合金ＴｉＦｅ、Ｔ１Ｎ
ｉ、ＴｉＪｉ、Ｔ１Ｎｉ・Ｔ １ ｚ Ｎ ｌ ｌ Ｔ
ｘ Ｎ １ ｓ ｒ Ｔ ｉ ！ −Ｘ ＭＯＸ Ｎ
１１ Ｔ １ ＋ −＊ Ｚｒ ｎ Ｍ ＊ （Ｍ
： Ｖ ＋ Ｃｒ ｔ ＭＯ！Ｍｎ）などのチタン系合
金、（：ａＮｉｓ、 Ｃａ、＋ −ｘＮｉｓ、 ＭｇＮ
ｉ。
： Ａ １ ＋ Ｃｒ ＋ Ｍ ｎ ＋ Ｇ ｏ ＋
Ｃｕ ） ＋ Ｌａ ｘ Ｎ ｓ −ｙ Ｂ ｙ （Ｂ
：Ａｔ、 Ｉｎ）などの希土類合金ＴｉＦｅ、Ｔ１Ｎ
ｉ、ＴｉＪｉ、Ｔ１Ｎｉ・Ｔ １ ｚ Ｎ ｌ ｌ Ｔ
ｘ Ｎ １ ｓ ｒ Ｔ ｉ ！ −Ｘ ＭＯＸ Ｎ
１１ Ｔ １ ＋ −＊ Ｚｒ ｎ Ｍ ＊ （Ｍ
： Ｖ ＋ Ｃｒ ｔ ＭＯ！Ｍｎ）などのチタン系合
金、（：ａＮｉｓ、 Ｃａ、＋ −ｘＮｉｓ、 ＭｇＮ
ｉ。
Ｍｇｘ”＋ ＭｇｚＣｕ、 Ｐｄ系合金などが使用可能
である。
である。
また、母材形状としては針状形、ロッド形、板状形など
に限られず、超微粒子を堆積させやす（、また水素貯蔵
を行わせやすく、電極に用い易い形状であればよい。さ
らに、水素貯蔵体のバルク状部分と、超微粒子の堆積体
の材料は同種であっても異種材料であってもよい。水素
貯蔵量が多いＬａＮｉ５なとの化合物水素貯蔵材を超微
粒子にすると、その粒子の組成が化学量論組成からずれ
てしまうため、特に超微粒子を別種の水素貯蔵材を用い
ることが有効である。また母材は水素貯蔵材と他の材料
を組み合わせたものであってもよい。
に限られず、超微粒子を堆積させやす（、また水素貯蔵
を行わせやすく、電極に用い易い形状であればよい。さ
らに、水素貯蔵体のバルク状部分と、超微粒子の堆積体
の材料は同種であっても異種材料であってもよい。水素
貯蔵量が多いＬａＮｉ５なとの化合物水素貯蔵材を超微
粒子にすると、その粒子の組成が化学量論組成からずれ
てしまうため、特に超微粒子を別種の水素貯蔵材を用い
ることが有効である。また母材は水素貯蔵材と他の材料
を組み合わせたものであってもよい。
超微粒子の堆積厚は、母材表面を被覆するに十分な厚み
でしかも母材から剥離、脱落しない厚みとすることが必
要で、そのような厚みとしては好ましくは０．２μｍ以
上１００μｍ以下、より好ましくは１μｍ以上ｌＯμｍ
以下である。
でしかも母材から剥離、脱落しない厚みとすることが必
要で、そのような厚みとしては好ましくは０．２μｍ以
上１００μｍ以下、より好ましくは１μｍ以上ｌＯμｍ
以下である。
水素貯蔵体の超微粒子なバルク状の母材の水素貯蔵体表
面に堆積させたが、本発明は、これに限られることな（
、そのような超微粒子の使用態様を適宜定め得るのは勿
論である。例えば水素発生器として用いる場合には、ガ
ラス、 ＳＬ、 ＧａＡｓ、金属体等の母体となる基体
、もしくは金属膜を形成してなる基体上に超微粒子を形
成した電極形態とすることができる。水素貯蔵器として
は、超微粒子粉体を高分子結着剤に分散し、マイクロカ
プセル化もしくはペレット状にして従来より利用された
形態とすることもできる。また、上記高分子結着剤中に
分散せしめたものをフレキシブル基体上に塗布すること
により形態自由度、の高い電極を作製することができる
。さらに、超微粒子粉体を容器に充填することで水素貯
蔵量の高い水素精製・回収装置用水素貯蔵体を得ること
ができる。
面に堆積させたが、本発明は、これに限られることな（
、そのような超微粒子の使用態様を適宜定め得るのは勿
論である。例えば水素発生器として用いる場合には、ガ
ラス、 ＳＬ、 ＧａＡｓ、金属体等の母体となる基体
、もしくは金属膜を形成してなる基体上に超微粒子を形
成した電極形態とすることができる。水素貯蔵器として
は、超微粒子粉体を高分子結着剤に分散し、マイクロカ
プセル化もしくはペレット状にして従来より利用された
形態とすることもできる。また、上記高分子結着剤中に
分散せしめたものをフレキシブル基体上に塗布すること
により形態自由度、の高い電極を作製することができる
。さらに、超微粒子粉体を容器に充填することで水素貯
蔵量の高い水素精製・回収装置用水素貯蔵体を得ること
ができる。
前述した装置を利用して水素貯蔵体を製造し行った本発
明の実施例を以下に説明する。
明の実施例を以下に説明する。
〈実施例１〉
本実施例では超微粒子の形成装置として第３図のガス中
蒸発装置を用いて次のように行った。
蒸発装置を用いて次のように行った。
母材として４ｍｍφ、長さ１０ｃｍのパラジウムロッド
８を用い、ステージ９にセットした。また、蒸発源ｌＯ
にパラジウムをセットした。その後、排気系１６で装置
内を真空度１０−’Ｔｏｒｒ台になるまで排気し、Ａｒ
ガスを超微粒子生成室１２に８０３ＣＣＭ導入した。こ
のとき、超微粒子生成室１２の圧力は８×１０−”Ｔｏ
ｒｒ、超微粒子堆積室１４の圧力は３ Ｘ １０−’Ｔ
ｏｒｒ、縮小拡大ノズル１３の径は５ｍｍφ、縮小拡大
ノズル１３と試料８間の距離は２００ｍｍとした。
８を用い、ステージ９にセットした。また、蒸発源ｌＯ
にパラジウムをセットした。その後、排気系１６で装置
内を真空度１０−’Ｔｏｒｒ台になるまで排気し、Ａｒ
ガスを超微粒子生成室１２に８０３ＣＣＭ導入した。こ
のとき、超微粒子生成室１２の圧力は８×１０−”Ｔｏ
ｒｒ、超微粒子堆積室１４の圧力は３ Ｘ １０−’Ｔ
ｏｒｒ、縮小拡大ノズル１３の径は５ｍｍφ、縮小拡大
ノズル１３と試料８間の距離は２００ｍｍとした。
次に蒸発源１０よりパラジウムＰｄを蒸発させて生成し
たＰｄの超微粒子をノズル１３より吹き出させ、母材上
に堆積させた。
たＰｄの超微粒子をノズル１３より吹き出させ、母材上
に堆積させた。
このときのＰｄ超微粒子は、粒径１００〜４００人で平
均粒径は２００人であることが電界電子放射形の走査電
子顕微鏡（ＦＥ−３ＥＭ ）で確認された。堆積厚は約
３μｍに条件設定した。得られた試料に真空中で４００
〜５００℃で熱処理を施し、超微粒子の密着性を良くし
た。
均粒径は２００人であることが電界電子放射形の走査電
子顕微鏡（ＦＥ−３ＥＭ ）で確認された。堆積厚は約
３μｍに条件設定した。得られた試料に真空中で４００
〜５００℃で熱処理を施し、超微粒子の密着性を良くし
た。
こうして作成した水素貯蔵体は第１図に示した構造を有
し、バルク状の水素貯蔵材であるＰｄの母材１と、それ
に堆積した水素貯蔵材であるＰｄの超微粒子２より成り
、これを電極として用いた。
し、バルク状の水素貯蔵材であるＰｄの母材１と、それ
に堆積した水素貯蔵材であるＰｄの超微粒子２より成り
、これを電極として用いた。
この電極を第２図の陰極６として設置し、電解を行なっ
た。標準的な電解液５としては０．１ｍｏＩ２／βのＬ
ｉ０Ｄの重水溶液を用い、陽極７としては０．５”φの
白金線を使用して、印加電圧を５ｖに一定させ、電流密
度的９０ｍＡ／ｃｍ”の条件下で１５０時間電解を行っ
た。
た。標準的な電解液５としては０．１ｍｏＩ２／βのＬ
ｉ０Ｄの重水溶液を用い、陽極７としては０．５”φの
白金線を使用して、印加電圧を５ｖに一定させ、電流密
度的９０ｍＡ／ｃｍ”の条件下で１５０時間電解を行っ
た。
電解後、Ｘ線分析によるバルク状の水素貯蔵体の構造解
析と四重種型質量分析法により、吸収されている重水素
の濃度分析を行った。重水素濃度の分析のために、試料
を石英セルに入れ、室温でＩ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒま
でセル内を真空排気したのち、４”Ｃ／ｍｉｎの昇温速
度でヒーターにより試料を昇温しつつ、５５０℃まで上
昇させた。そして２時間その温度を維持し、脱離ガスの
分析を行った。重水素はｍ／ｅ＝４のビークを測定し、
その積算量を求めた。
析と四重種型質量分析法により、吸収されている重水素
の濃度分析を行った。重水素濃度の分析のために、試料
を石英セルに入れ、室温でＩ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒま
でセル内を真空排気したのち、４”Ｃ／ｍｉｎの昇温速
度でヒーターにより試料を昇温しつつ、５５０℃まで上
昇させた。そして２時間その温度を維持し、脱離ガスの
分析を行った。重水素はｍ／ｅ＝４のビークを測定し、
その積算量を求めた。
〈比較例１〉
実施例１において、パラジウム超微粒子の堆積を行なわ
なかった以外は、実施例１と同様の処理・分析を行った
。これを比較例１とする。
なかった以外は、実施例１と同様の処理・分析を行った
。これを比較例１とする。
こうしてイオンビークの積算量は、比較例１を１．０と
して規格化し、単位体積当たりのイオンビーク積算量を
相対比較して実施例の積算量を示すことができる。後述
の第１表はその結果であり、表よりパラジウムの超微粒
子よりなる堆積体を積層することで、従来の約１／３程
度の短時間のうちに重水素の貯蔵が十分に行われ、Ｘ線
分析でも本実施例では重水素を貯蔵したことを示すβ相
が十分に検出されることがわかった。
して規格化し、単位体積当たりのイオンビーク積算量を
相対比較して実施例の積算量を示すことができる。後述
の第１表はその結果であり、表よりパラジウムの超微粒
子よりなる堆積体を積層することで、従来の約１／３程
度の短時間のうちに重水素の貯蔵が十分に行われ、Ｘ線
分析でも本実施例では重水素を貯蔵したことを示すβ相
が十分に検出されることがわかった。
〈実施例２〉
実施例１におけるＰｄロッドの代わりに、バルク状の水
素貯蔵合金としてＬａＮｉ５の１０”Ｘ １００” ｘ
３ｅａａａｔの板を用いた。さらにパラジウム超微粒子
の堆積体の代わりにチタン超微粒子をｌａＮ ｉ ｓ板
上に第４図のスパッタ用超微粒子堆積用真空装置を。
素貯蔵合金としてＬａＮｉ５の１０”Ｘ １００” ｘ
３ｅａａａｔの板を用いた。さらにパラジウム超微粒子
の堆積体の代わりにチタン超微粒子をｌａＮ ｉ ｓ板
上に第４図のスパッタ用超微粒子堆積用真空装置を。
使用して堆積した。
超微粒子成形において、スパッタ用のターゲットにＴｉ
を用いた。
を用いた。
堆積方法は排気系１６で装置内真空度を１０”’Ｔｏｒ
ｒ台になるまで排気し、Ａｒガスｉｉを超微粒子生成室
１２に１１００５ＣＣ導入した。このとき超微粒子生成
室１２の圧力は０．８Ｔｏｒｒ 、超微粒子堆積室１４
の圧力は８ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒ、縮小拡大ノズル１
３の径は、４ｍｍφ、縮小拡大ノズル１３と試料８間の
距離は１５０ｍｍとした。スパッタリングはＤＣスパッ
タによって４インチφのＴｉターゲット１７に対し印加
電圧−９００Ｖ、投入電力３６０Ｗの条件下で行ない、
生成したＴｉ超微粒子を試料８に約５μｍ堆積させた。
ｒ台になるまで排気し、Ａｒガスｉｉを超微粒子生成室
１２に１１００５ＣＣ導入した。このとき超微粒子生成
室１２の圧力は０．８Ｔｏｒｒ 、超微粒子堆積室１４
の圧力は８ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒ、縮小拡大ノズル１
３の径は、４ｍｍφ、縮小拡大ノズル１３と試料８間の
距離は１５０ｍｍとした。スパッタリングはＤＣスパッ
タによって４インチφのＴｉターゲット１７に対し印加
電圧−９００Ｖ、投入電力３６０Ｗの条件下で行ない、
生成したＴｉ超微粒子を試料８に約５μｍ堆積させた。
このときのＴｉ超微粒子は粒径４０〜２００人で平均粒
径は８０人であることがＦＥ−ＳＥＭで確認された。試
料は真空中で５００〜７００℃で熱処理を施した。
径は８０人であることがＦＥ−ＳＥＭで確認された。試
料は真空中で５００〜７００℃で熱処理を施した。
く比較例２〉
実施例２においてチタン超微粒子の堆積を行なわなかっ
た以外は実施例２と同様の処理・分析を行った。これを
比較例２とする。
た以外は実施例２と同様の処理・分析を行った。これを
比較例２とする。
実施例２、比較例２のイオンビークの積算量を実施例１
、比較例１と同様に相対比較した。第１表にその結果を
示したが、表より超微粒子の堆積体を積層することで、
実施例１と比較例１との相対比較と同様、比較例２に対
して比較例１の方が短時間のうちに重水素の貯蔵が十分
に行なわれ、Ｘ線分析でも十分に重水素を貯蔵したこと
を示すβ相が多く検出されることがわかった。
、比較例１と同様に相対比較した。第１表にその結果を
示したが、表より超微粒子の堆積体を積層することで、
実施例１と比較例１との相対比較と同様、比較例２に対
して比較例１の方が短時間のうちに重水素の貯蔵が十分
に行なわれ、Ｘ線分析でも十分に重水素を貯蔵したこと
を示すβ相が多く検出されることがわかった。
第 １ 表
〈実施例３〉
次に堆積させる超微粒子の大きさに伴う水素貯蔵効率の
違いを示す。
違いを示す。
実施例１においての超微粒子生成室１２へのＡｒガス導
入量を２０．５０．１００．１５０．２００ ＳＣＣＭ
と変えた以外は実施例１と同様の実験を行った。このと
きのＰｄ超微粒子の平均粒径は１００人、１７０人、２
００人、２５０人、２８０人であった。
入量を２０．５０．１００．１５０．２００ ＳＣＣＭ
と変えた以外は実施例１と同様の実験を行った。このと
きのＰｄ超微粒子の平均粒径は１００人、１７０人、２
００人、２５０人、２８０人であった。
電解後、〈実施例１〉において四重種型質量分析法によ
り吸収されている重水素の濃度分析を行ったと同様の方
法で、重水素イオンビーク積算量を求めた。各平均粒径
での重水素イオンビーク積算量を、実施例１の結果を１
．０として規格化し、第２表に示す。表かられかるよう
に超微粒子の平均粒径が２００Å以下で重水素の貯蔵量
が急激に増加している。
り吸収されている重水素の濃度分析を行ったと同様の方
法で、重水素イオンビーク積算量を求めた。各平均粒径
での重水素イオンビーク積算量を、実施例１の結果を１
．０として規格化し、第２表に示す。表かられかるよう
に超微粒子の平均粒径が２００Å以下で重水素の貯蔵量
が急激に増加している。
第 ２ 表
以上のように、バルク状水素貯蔵材（母材）上に水素貯
蔵材の超微粒子からなる堆積体を積層し、電気分解によ
り重水素貯蔵を速める電極を提供することで、手間があ
まりかからず、バルク体そのものが使える実用的な水素
貯蔵容量をもつ電極を短期間の処理で得られた。
蔵材の超微粒子からなる堆積体を積層し、電気分解によ
り重水素貯蔵を速める電極を提供することで、手間があ
まりかからず、バルク体そのものが使える実用的な水素
貯蔵容量をもつ電極を短期間の処理で得られた。
なお、前記実施例では重水素を吸蔵させる場合について
述べたが、軽水素の貯蔵体としても本発明が有効である
のは言うまでもない。
述べたが、軽水素の貯蔵体としても本発明が有効である
のは言うまでもない。
〔発明の効果Ｊ
以上説明したように、本発明によれば水素の貯蔵を短時
間で効率よく、高濃度に貯蔵することができる水素貯蔵
体を得ることができた。
間で効率よく、高濃度に貯蔵することができる水素貯蔵
体を得ることができた。
第１図は本発明水素貯蔵体の一実施例を示す模式的断面
図、 第２図は本実施例を適用可能な電解装置の概略図、 第３図は超微粒子の作製原理と堆積方法とを示すための
真空装置の概略図、 第４図は超微粒子の他の作製原理と堆積方法とをを示す
ための真空装置の概略図である。 １・・・バルク状の水素貯蔵材、 ２・・・水素貯蔵材の超微粒子、 ３・・・定電圧電源、 ４・・・容器、 ５・・・電解液、 ６・・・陰極、 ７・・・陽極、 ８・・・試料、 ９・・・試料ステージ、 ｌＯ・・・蒸発源、 １１・・・導入ガス（Ａｒ）、 １２・・・超微粒子生成室、 １３・・・ノズル、 １４・・・超微粒子堆積室、 １５・・・シャッタ、 １６・・・排気系、 １７・・・ターゲット。 第 図
図、 第２図は本実施例を適用可能な電解装置の概略図、 第３図は超微粒子の作製原理と堆積方法とを示すための
真空装置の概略図、 第４図は超微粒子の他の作製原理と堆積方法とをを示す
ための真空装置の概略図である。 １・・・バルク状の水素貯蔵材、 ２・・・水素貯蔵材の超微粒子、 ３・・・定電圧電源、 ４・・・容器、 ５・・・電解液、 ６・・・陰極、 ７・・・陽極、 ８・・・試料、 ９・・・試料ステージ、 ｌＯ・・・蒸発源、 １１・・・導入ガス（Ａｒ）、 １２・・・超微粒子生成室、 １３・・・ノズル、 １４・・・超微粒子堆積室、 １５・・・シャッタ、 １６・・・排気系、 １７・・・ターゲット。 第 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）平均粒径２００Å以下の水素貯蔵材でなる超微粒子
を含むことを特徴とする水素貯蔵体。 ２）平均粒径２００Å以下の水素貯蔵材でなる超微粒子
を、水素貯蔵材でなる母材上に堆積してなることを特徴
とする水素貯蔵体。 ３）前記超微粒子と前記母材とが異なる水素貯蔵材でな
ることを特徴とする請求項２に記載の水素貯蔵体。 ４）前記超微粒子がＰｄで形成されていることを特徴と
する請求項２または３に記載の水素貯蔵法。 ５）前記超微粒子がＰｄで形成されており、前記母材が
ＬａＮｉ＿５で形成されていることを特徴とする請求項
３に記載の水素貯蔵体。 ６）前記母材上に堆積している超微粒子の堆積厚が０．
２μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求
項２または３に記載の水素貯蔵体。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP23904290A JP3164579B2 (ja) | 1989-09-13 | 1990-09-11 | 水素貯蔵体 |
| DE69006989T DE69006989T2 (de) | 1989-09-13 | 1990-09-13 | Wasserstoffspeicherkörper. |
| EP90117692A EP0417802B1 (en) | 1989-09-13 | 1990-09-13 | Hydrogen storage body |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP1-235763 | 1989-09-13 | ||
| JP23576389 | 1989-09-13 | ||
| JP23904290A JP3164579B2 (ja) | 1989-09-13 | 1990-09-11 | 水素貯蔵体 |
Publications (2)
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| JPH03193601A true JPH03193601A (ja) | 1991-08-23 |
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Family
ID=26532315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23904290A Expired - Fee Related JP3164579B2 (ja) | 1989-09-13 | 1990-09-11 | 水素貯蔵体 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0417802B1 (ja) |
| JP (1) | JP3164579B2 (ja) |
| DE (1) | DE69006989T2 (ja) |
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| US5376474A (en) * | 1993-02-05 | 1994-12-27 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Hydrogen-absorbing alloy for a negative electrode and manufacturing method therefor |
| EP0652601B1 (en) * | 1993-10-08 | 1999-08-18 | Sanyo Electric Co. Ltd | Method for evaluating hydrogen-absorbing alloys for electrode. |
| DE4439782B4 (de) * | 1993-11-05 | 2005-07-28 | Sanyo Electric Co., Ltd., Moriguchi | Behälter, der mit einer Anzahl von Pulvern von wasserstoffabsorbierenden Legierungen gepackt ist, und Formkörper |
| FR2715508B1 (fr) * | 1994-01-21 | 1996-03-29 | Renata Ag | Générateur électrochimique primaire ou secondaire à électrode nanoparticulaire. |
| FR2729249A1 (fr) * | 1995-01-11 | 1996-07-12 | David Fabrice | Procede de preparation des dechets trities en vue de traitement et dispositif de traitement. |
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| CN106629591A (zh) * | 2015-11-04 | 2017-05-10 | 北京有色金属研究总院 | 一种镁基氢化物复合储热材料 |
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Family Cites Families (1)
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-
1990
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- 1990-09-13 EP EP90117692A patent/EP0417802B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-13 DE DE69006989T patent/DE69006989T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| EP0417802A1 (en) | 1991-03-20 |
| DE69006989T2 (de) | 1994-06-23 |
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| JP3164579B2 (ja) | 2001-05-08 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |