JPH04337045A - 水素貯蔵用材料 - Google Patents
水素貯蔵用材料Info
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- JPH04337045A JPH04337045A JP13854591A JP13854591A JPH04337045A JP H04337045 A JPH04337045 A JP H04337045A JP 13854591 A JP13854591 A JP 13854591A JP 13854591 A JP13854591 A JP 13854591A JP H04337045 A JPH04337045 A JP H04337045A
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- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 85
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、水素と可逆的に反応
して、水素を吸蔵、放出する水素貯蔵用材料に関するも
のである。
して、水素を吸蔵、放出する水素貯蔵用材料に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、水素貯蔵材料は、水素と
可逆的に反応して、反応熱の出入りを伴って水素を吸蔵
、放出する性質を有している。この化学反応を利用して
水素を貯蔵、運搬する技術の実用化が図られており、さ
らに反応熱を利用して、熱貯蔵、熱輸送システムなどを
構築する技術の開発、実用化が進められている。
可逆的に反応して、反応熱の出入りを伴って水素を吸蔵
、放出する性質を有している。この化学反応を利用して
水素を貯蔵、運搬する技術の実用化が図られており、さ
らに反応熱を利用して、熱貯蔵、熱輸送システムなどを
構築する技術の開発、実用化が進められている。
【０００３】各種用途の実用化においては、水素貯蔵材
料の特性を一層向上させる必要があり、例えば、水素貯
蔵量の増加、原料の低廉化、プラトー特性の改善などが
大きな課題として挙げられている。従来、水素貯蔵用材
料としては、Ｌａ −Ｎｉ 、Ｍｇ −Ｎｉ 、Ｔｉ
−Ｆｅ 、Ｍｍ−Ｎｉ 、Ｔｉ −Ｃｒ などが開発、
提唱されており、上記した各種用途への応用、実用化が
図られている。
料の特性を一層向上させる必要があり、例えば、水素貯
蔵量の増加、原料の低廉化、プラトー特性の改善などが
大きな課題として挙げられている。従来、水素貯蔵用材
料としては、Ｌａ −Ｎｉ 、Ｍｇ −Ｎｉ 、Ｔｉ
−Ｆｅ 、Ｍｍ−Ｎｉ 、Ｔｉ −Ｃｒ などが開発、
提唱されており、上記した各種用途への応用、実用化が
図られている。
【０００４】上記した水素貯蔵用材料のうち、Ｍｇ −
Ｎｉ は、他の材料がいずれも２００ｃｃ／ｇ程度の水
素吸蔵量を示すにすぎないのに対し、４００ｃｃ／ｇ程
度の優れた水素吸蔵量を示している。しかし、水素吸蔵
・放出反応が遅く、３５０℃以上の温度でなければ、ス
ムーズに水素の吸蔵・放出ができないなどの欠点がある
。このため、水素吸蔵・放出反応が速く、しかも、より
低い温度で使用可能な材料の開発が進められており、特
公昭５９ー３８２９３号では、Ｔｉ−Ｃｒ−Ｖ合金が提
案されている。このＴｉ−Ｃｒ−Ｖ合金によれば、水素
吸蔵・放出反応が速く、しかも工業的な排熱として存在
し得る温度範囲で利用できるという利点がある。
Ｎｉ は、他の材料がいずれも２００ｃｃ／ｇ程度の水
素吸蔵量を示すにすぎないのに対し、４００ｃｃ／ｇ程
度の優れた水素吸蔵量を示している。しかし、水素吸蔵
・放出反応が遅く、３５０℃以上の温度でなければ、ス
ムーズに水素の吸蔵・放出ができないなどの欠点がある
。このため、水素吸蔵・放出反応が速く、しかも、より
低い温度で使用可能な材料の開発が進められており、特
公昭５９ー３８２９３号では、Ｔｉ−Ｃｒ−Ｖ合金が提
案されている。このＴｉ−Ｃｒ−Ｖ合金によれば、水素
吸蔵・放出反応が速く、しかも工業的な排熱として存在
し得る温度範囲で利用できるという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したＴｉ
−Ｃｒ−Ｖ合金では、プラトーの平衡圧が常圧で１５０
℃程度であり、水素の吸収・放出を行なわせるためには
、２００℃程度の高い熱源を必要とする。したがって、
上記したような排熱利用では有効な材料であるが、水素
の貯蔵、輸送などの用途に使用する場合には、高温の熱
源を用意することは現実的ではなく、実用性に欠ける問
題点がある。
−Ｃｒ−Ｖ合金では、プラトーの平衡圧が常圧で１５０
℃程度であり、水素の吸収・放出を行なわせるためには
、２００℃程度の高い熱源を必要とする。したがって、
上記したような排熱利用では有効な材料であるが、水素
の貯蔵、輸送などの用途に使用する場合には、高温の熱
源を用意することは現実的ではなく、実用性に欠ける問
題点がある。
【０００６】この発明は、上記課題を解決することを基
本的な目的とし、常温で有効に水素を吸収、放出でき、
しかも従来材に比べても優れた水素吸蔵量を示す水素貯
蔵材料を提供することを目的とするものである。
本的な目的とし、常温で有効に水素を吸収、放出でき、
しかも従来材に比べても優れた水素吸蔵量を示す水素貯
蔵材料を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本願発明の水素貯蔵材料は、一般式ＴｉｘＣｒ２−ｙ−
ｚＶｙＦｅｚで表わされる組成を有することを特徴とす
るものである。ただし、式中、ｘ、ｙ、ｚは、０．５≦
ｘ≦１．２、０＜ｙ≦１．５、０＜ｚ≦０．５、０＜ｙ
＋ｚ＜２．０である。
本願発明の水素貯蔵材料は、一般式ＴｉｘＣｒ２−ｙ−
ｚＶｙＦｅｚで表わされる組成を有することを特徴とす
るものである。ただし、式中、ｘ、ｙ、ｚは、０．５≦
ｘ≦１．２、０＜ｙ≦１．５、０＜ｚ≦０．５、０＜ｙ
＋ｚ＜２．０である。
【０００９】
【作用】すなわち、本願発明によれば、Ｔｉ 、Ｃｒ
、Ｖ、Ｆｅ の組成成分の作用により、プラトー平衡圧
が常圧となる温度は常温にまで低下し、常温で水素を有
効に吸収、放出させることができる。また、水素吸蔵量
も増大し、プラト−性も良好になるので水素の貯蔵・輸
送効率が向上する。
、Ｖ、Ｆｅ の組成成分の作用により、プラトー平衡圧
が常圧となる温度は常温にまで低下し、常温で水素を有
効に吸収、放出させることができる。また、水素吸蔵量
も増大し、プラト−性も良好になるので水素の貯蔵・輸
送効率が向上する。
【００１０】ここで、Ｔｉ の組成比ｘを限定した理由
を述べると、ｘが１．２を超えると、合金中の水素の安
定性が著しく高くなり、水素の吸収、放出を行なわせる
ために１００℃以上の高い温度の熱源が必要となり実用
的でなくなる。また、ｘが０．５未満では、初期活性化
条件として１００℃以上の温度で長時間の脱ガス処理を
必要とし、処理自体が困難になるため上記範囲に定めた
。
を述べると、ｘが１．２を超えると、合金中の水素の安
定性が著しく高くなり、水素の吸収、放出を行なわせる
ために１００℃以上の高い温度の熱源が必要となり実用
的でなくなる。また、ｘが０．５未満では、初期活性化
条件として１００℃以上の温度で長時間の脱ガス処理を
必要とし、処理自体が困難になるため上記範囲に定めた
。
【００１１】また、Ｖの組成比ｙを限定した理由を述べ
ると、Ｖの含有により水素吸蔵量が著しく高くなるもの
の、組成比ｙが１．５を超えると、Ｔｉ が上限を超え
た場合と同様に、合金中の水素の安定性が著しく高くな
り実用的ではないため、その範囲を定めた。
ると、Ｖの含有により水素吸蔵量が著しく高くなるもの
の、組成比ｙが１．５を超えると、Ｔｉ が上限を超え
た場合と同様に、合金中の水素の安定性が著しく高くな
り実用的ではないため、その範囲を定めた。
【００１２】さらに、Ｆｅ の組成比ｚを限定した理由
は、ｚが０．５を超えると、水素吸蔵量が低下し、前記
したＴｉ−Ｃｒ−Ｖ合金と同程度またはこれ以下の吸蔵
能力を有するにすぎず、十分な吸蔵量が確保できないた
めである。なお、上記ｚと水素吸蔵量との関係を実証す
るために、ｘを１、ｙを１．２に固定し、ｚをパラメー
タとした場合の水素吸蔵量を図１に示した。図１から明
らかなように、ｚが０．５を超えると、Ｆｅ を含有し
ない場合よりも水素吸蔵量が低下しており、過量のＦｅ
の含有が吸蔵能力を阻害していることを示している。
は、ｚが０．５を超えると、水素吸蔵量が低下し、前記
したＴｉ−Ｃｒ−Ｖ合金と同程度またはこれ以下の吸蔵
能力を有するにすぎず、十分な吸蔵量が確保できないた
めである。なお、上記ｚと水素吸蔵量との関係を実証す
るために、ｘを１、ｙを１．２に固定し、ｚをパラメー
タとした場合の水素吸蔵量を図１に示した。図１から明
らかなように、ｚが０．５を超えると、Ｆｅ を含有し
ない場合よりも水素吸蔵量が低下しており、過量のＦｅ
の含有が吸蔵能力を阻害していることを示している。
【００１３】
【実施例】以下に、この発明の実施例（発明材）を、本
発明の範囲外の比較材と比較しつつ、説明する。Ｔｉ
、Ｃｒ 、Ｖ、Ｆｅ の各成分原料を、それぞれ秤量し
て、表１に示す組成となるように配合した。この配合物
を、アーク式真空溶解装置のるつぼ内に収納し、高純度
Ａｒ ガス雰囲気下でアーク溶解し、装置内で室温まで
冷却して凝固させた。得られた合金は、大気中で、１０
０〜２００メッシュに粉砕して測定試料とし、各試料５
ｇを、高圧法金属水素化物製造装置内のステンレス鋼製
反応容器内に封入した。
発明の範囲外の比較材と比較しつつ、説明する。Ｔｉ
、Ｃｒ 、Ｖ、Ｆｅ の各成分原料を、それぞれ秤量し
て、表１に示す組成となるように配合した。この配合物
を、アーク式真空溶解装置のるつぼ内に収納し、高純度
Ａｒ ガス雰囲気下でアーク溶解し、装置内で室温まで
冷却して凝固させた。得られた合金は、大気中で、１０
０〜２００メッシュに粉砕して測定試料とし、各試料５
ｇを、高圧法金属水素化物製造装置内のステンレス鋼製
反応容器内に封入した。
【００１４】なお、上記試料を用いて水素吸蔵・放出特
性を測定する前の処理として、活性化処理を行った。す
なわち、前記反応容器内を減圧（約１０−２ｍｍＨｇ）
排気しながら、５０℃にて約１時間加熱して脱ガスした
後、同温度で、４０Ｋｇｆ ／ｃｍ２ 圧の高純度水素
を導入し、次いで、２０℃まで冷却した。このような処
理によって試料はただちに水素を吸蔵し始め、３０分後
には、水素の吸蔵が完了した。さらに、容器を５０℃に
加熱しながら排気して、前記試料から水素を放出させた
。これらの処理を複数回繰返して活性化処理を終了した
。
性を測定する前の処理として、活性化処理を行った。す
なわち、前記反応容器内を減圧（約１０−２ｍｍＨｇ）
排気しながら、５０℃にて約１時間加熱して脱ガスした
後、同温度で、４０Ｋｇｆ ／ｃｍ２ 圧の高純度水素
を導入し、次いで、２０℃まで冷却した。このような処
理によって試料はただちに水素を吸蔵し始め、３０分後
には、水素の吸蔵が完了した。さらに、容器を５０℃に
加熱しながら排気して、前記試料から水素を放出させた
。これらの処理を複数回繰返して活性化処理を終了した
。
【００１５】次に、各試料の水素吸蔵・放出特性を測定
した。すなわち、容器温度を２０℃に降下させ保持した
後、容器内に高純度水素を所定量導入した。試料に水素
が吸収され容器内の圧力が安定した後、容器内の水素圧
力及び定容積法を用いて試料に吸収された水素量を求め
た。再び、所定量の水素を容器に導入し、圧力の安定後
、水素圧力及び水素吸収量を求めた。以上の操作を、容
器内の圧力が５０Ｋｇｆ ／ｃｍ２ となるまで繰返し
、水素圧力−吸収量−等温曲線を求めた。各試料の水素
圧力−吸収量−等温曲線を測定し、５０Ｋｇｆ ／ｃｍ
２ の水素圧力における水素吸蔵量を表１に示す。
した。すなわち、容器温度を２０℃に降下させ保持した
後、容器内に高純度水素を所定量導入した。試料に水素
が吸収され容器内の圧力が安定した後、容器内の水素圧
力及び定容積法を用いて試料に吸収された水素量を求め
た。再び、所定量の水素を容器に導入し、圧力の安定後
、水素圧力及び水素吸収量を求めた。以上の操作を、容
器内の圧力が５０Ｋｇｆ ／ｃｍ２ となるまで繰返し
、水素圧力−吸収量−等温曲線を求めた。各試料の水素
圧力−吸収量−等温曲線を測定し、５０Ｋｇｆ ／ｃｍ
２ の水素圧力における水素吸蔵量を表１に示す。
【００１６】上記のように、水素を各試料に５０Ｋｇｆ
／ｃｍ２の圧力まで吸蔵させた後、反応容器を前記２
０℃に保持したままで、容器から所定量の水素を排出し
た。容器内の水素圧力が安定した後、容器内の圧力及び
定容積法を用いて試料から放出された水素量を求めた。 再び反応容器から所定量の水素を排出した。以上の操作
を、容器内の圧力が０．２Ｋｇｆ ／ｃｍ２ となるま
で繰返し、水素放出過程における水素圧力−吸収量−等
温曲線を求めた。上記水素放出時の水素圧力−吸収量−
等温曲線上のプラトー中心部における曲線の傾きよりプ
ラトー性を評価した。具体的には、Δ（ＬｎＰ）／Δ（
Ｈ／Ｍ）をプラトー性評価値として、表１に示した。な
お、Ｐは水素圧力、Ｈ／Ｍは試料に吸収されている水素
量（水素と金属の原子比）を示す。なお、比較材Ｎｏ．
１およびＮｏ．２では、プラト−平衡圧が常圧となるの
は発明材よりも高い温度であり、したがって、他の材料
では２０℃で水素を吸蔵させたのに対し、比較材Ｎｏ．
１およびＮｏ．２は水素の吸蔵を１００℃で行った（活
性化処理を含む）。
／ｃｍ２の圧力まで吸蔵させた後、反応容器を前記２
０℃に保持したままで、容器から所定量の水素を排出し
た。容器内の水素圧力が安定した後、容器内の圧力及び
定容積法を用いて試料から放出された水素量を求めた。 再び反応容器から所定量の水素を排出した。以上の操作
を、容器内の圧力が０．２Ｋｇｆ ／ｃｍ２ となるま
で繰返し、水素放出過程における水素圧力−吸収量−等
温曲線を求めた。上記水素放出時の水素圧力−吸収量−
等温曲線上のプラトー中心部における曲線の傾きよりプ
ラトー性を評価した。具体的には、Δ（ＬｎＰ）／Δ（
Ｈ／Ｍ）をプラトー性評価値として、表１に示した。な
お、Ｐは水素圧力、Ｈ／Ｍは試料に吸収されている水素
量（水素と金属の原子比）を示す。なお、比較材Ｎｏ．
１およびＮｏ．２では、プラト−平衡圧が常圧となるの
は発明材よりも高い温度であり、したがって、他の材料
では２０℃で水素を吸蔵させたのに対し、比較材Ｎｏ．
１およびＮｏ．２は水素の吸蔵を１００℃で行った（活
性化処理を含む）。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１から明らかなように、本発明材は、い
ずれも（Ｎｏ．４〜７）、水素吸蔵量が、比較材Ｎｏ．
１〜３よりも大幅に増加している。また、発明材のプラ
ト−性はいずれも良好であったが、比較材ではＮｏ．３
を除いてプラト−性は劣っていた。なお、比較材Ｎｏ．
３は、Ｆｅ の含有によってプラト−性は良好であるも
のの過剰なＦｅ の含有によって水素吸蔵量は大幅に低
下している。以上のように、発明材は、水素吸蔵量、プ
ラト−性のいずれの点においても優れた特性を有してい
る。 しかも、常温（２０℃）で常圧のプラト−平衡圧を示し
ており、常温における水素の吸収、放出を効率よく行う
ことができた。これに対し、比較材Ｎｏ．１およびＮｏ
．２は、前述したように、プラト−平衡圧が常圧となる
温度は常温を超えており、常温で水素を有効に吸収、排
出することは困難であった。
ずれも（Ｎｏ．４〜７）、水素吸蔵量が、比較材Ｎｏ．
１〜３よりも大幅に増加している。また、発明材のプラ
ト−性はいずれも良好であったが、比較材ではＮｏ．３
を除いてプラト−性は劣っていた。なお、比較材Ｎｏ．
３は、Ｆｅ の含有によってプラト−性は良好であるも
のの過剰なＦｅ の含有によって水素吸蔵量は大幅に低
下している。以上のように、発明材は、水素吸蔵量、プ
ラト−性のいずれの点においても優れた特性を有してい
る。 しかも、常温（２０℃）で常圧のプラト−平衡圧を示し
ており、常温における水素の吸収、放出を効率よく行う
ことができた。これに対し、比較材Ｎｏ．１およびＮｏ
．２は、前述したように、プラト−平衡圧が常圧となる
温度は常温を超えており、常温で水素を有効に吸収、排
出することは困難であった。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一般式ＴｉｘＣｒ２−ｙ−ｚＶｙ Ｆｅｚで表わされる
組成（ただし、式中、ｘ、ｙ、ｚは、０．５≦ｘ≦１．
２、０＜ｙ≦１．５、０＜ｚ≦０．５、０＜ｙ＋ｚ＜２
．０）で水素貯蔵用材料を構成したので、常温で水素の
吸収、放出を有効に行うことができるとともに、水素吸
蔵量を増大させることができ、また、プラト−性が改善
される効果がある。したがって、水素の貯蔵、運搬など
の用途に有効に利用できる効果がある。
一般式ＴｉｘＣｒ２−ｙ−ｚＶｙ Ｆｅｚで表わされる
組成（ただし、式中、ｘ、ｙ、ｚは、０．５≦ｘ≦１．
２、０＜ｙ≦１．５、０＜ｚ≦０．５、０＜ｙ＋ｚ＜２
．０）で水素貯蔵用材料を構成したので、常温で水素の
吸収、放出を有効に行うことができるとともに、水素吸
蔵量を増大させることができ、また、プラト−性が改善
される効果がある。したがって、水素の貯蔵、運搬など
の用途に有効に利用できる効果がある。
【図１】 水素吸収量に対するＦｅ 含有量の影響を
示すグラフである。
示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項１】 一般式ＴｉｘＣｒ２−ｙ−ｚＶｙ Ｆ
ｅｚで表わされる組成を有することを特徴とする水素貯
蔵用材料ただし、式中、ｘ、ｙ、ｚは、０．５≦ｘ≦１
．２、０＜ｙ≦１．５、０＜ｚ≦０．５、０＜ｙ＋ｚ＜
２．０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3138545A JP2743123B2 (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 水素貯蔵用材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3138545A JP2743123B2 (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 水素貯蔵用材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04337045A true JPH04337045A (ja) | 1992-11-25 |
| JP2743123B2 JP2743123B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=15224660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3138545A Expired - Fee Related JP2743123B2 (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 水素貯蔵用材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2743123B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998014627A1 (fr) * | 1996-10-03 | 1998-04-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Alliage absorbant l'hydrogene et procede de preparation de ce dernier |
| FR2778924A1 (fr) * | 1998-05-21 | 1999-11-26 | Toyota Motor Co Ltd | Alliage absorbant l'hydrogene a base de fer presentant une structure cubique centree |
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