JPH0474845A - 水素吸蔵合金 - Google Patents
水素吸蔵合金Info
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- JPH0474845A JPH0474845A JP19112590A JP19112590A JPH0474845A JP H0474845 A JPH0474845 A JP H0474845A JP 19112590 A JP19112590 A JP 19112590A JP 19112590 A JP19112590 A JP 19112590A JP H0474845 A JPH0474845 A JP H0474845A
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Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
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、熱駆動型冷凍システムまたはアクチュエータ
ー等に用いる水素吸蔵合金に関するものである。
ー等に用いる水素吸蔵合金に関するものである。
(ロ)従来技術
化石資源枯渇によるエネルギー事情の悪化及び炭酸ガス
による地球温暖化現象の顕在化等の環境問題により、現
在の石油、電力を中心とするエネルギーシステムの代替
として資源的に無尽蔵、かつクリーンな水素を用いたエ
ネルギーシステムが有望視され、種々の水素エネルギー
技術開発が盛んに行われている。
による地球温暖化現象の顕在化等の環境問題により、現
在の石油、電力を中心とするエネルギーシステムの代替
として資源的に無尽蔵、かつクリーンな水素を用いたエ
ネルギーシステムが有望視され、種々の水素エネルギー
技術開発が盛んに行われている。
この中で、とりわけ大量の反応熱を伴って水素を大量に
吸収・放出する水素吸蔵合金材料の開発は、水素エネギ
ーシステム要素技術である水素の貯蔵、輸送及び熱・機
械エネルギー変換用の機能材料として極めて重要である
。
吸収・放出する水素吸蔵合金材料の開発は、水素エネギ
ーシステム要素技術である水素の貯蔵、輸送及び熱・機
械エネルギー変換用の機能材料として極めて重要である
。
ところで、上記の水素吸放出に伴う反応熱を利用する熱
駆動型冷凍システムや、水素圧力を利用するアクチュエ
ーターに用いる水素吸蔵合金に於ては、その平衡水素圧
力は高いほうがよいが、安全上の面から常温で5〜20
atmの範囲であることが必要である。また、特に熱駆
動型冷凍システムにおいては、システムの構成上必用不
可欠である冷却水に用いる市水の温度が20〜35℃で
あることから、平衡水素圧力は20〜35℃の範囲内で
10atm程度が適当である。また実用上、水素吸収量
は1,0w15以上が好ましく、プラトーの幅が0.5
wt%以上であり、更に合金が容易に活性化されること
も必要である。
駆動型冷凍システムや、水素圧力を利用するアクチュエ
ーターに用いる水素吸蔵合金に於ては、その平衡水素圧
力は高いほうがよいが、安全上の面から常温で5〜20
atmの範囲であることが必要である。また、特に熱駆
動型冷凍システムにおいては、システムの構成上必用不
可欠である冷却水に用いる市水の温度が20〜35℃で
あることから、平衡水素圧力は20〜35℃の範囲内で
10atm程度が適当である。また実用上、水素吸収量
は1,0w15以上が好ましく、プラトーの幅が0.5
wt%以上であり、更に合金が容易に活性化されること
も必要である。
公知の水素吸蔵合金の中で、水素吸収量の面から熱駆動
型冷凍システム、あるいはアクチュエーターに適した合
金として、例えば特公昭59−7774、特公昭60−
4256、特公昭61−59389に示されるTi−C
r系合金が挙げられる。しかし、熱駆動型冷凍システム
用として、あるいはアクチュエーター用として、平衡圧
力、水素吸収量、プラトーの幅、活性化の容易さのいず
れの特性についても優れた合金系は今だ開示されていな
い。
型冷凍システム、あるいはアクチュエーターに適した合
金として、例えば特公昭59−7774、特公昭60−
4256、特公昭61−59389に示されるTi−C
r系合金が挙げられる。しかし、熱駆動型冷凍システム
用として、あるいはアクチュエーター用として、平衡圧
力、水素吸収量、プラトーの幅、活性化の容易さのいず
れの特性についても優れた合金系は今だ開示されていな
い。
(ハ)蔦発明が解決しようとする課題
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであって、熱駆
動型冷凍システム及びアクチュエーターに対して要求さ
れる平衡水素圧力(常温で5〜2Oatmの範囲)、優
れた水素吸収量(1,0w15以上)とプラトーの幅(
Q、5wt%以上)、及び活性化の容易さを備えた水素
吸蔵合金材料を提供することを目的とする。
動型冷凍システム及びアクチュエーターに対して要求さ
れる平衡水素圧力(常温で5〜2Oatmの範囲)、優
れた水素吸収量(1,0w15以上)とプラトーの幅(
Q、5wt%以上)、及び活性化の容易さを備えた水素
吸蔵合金材料を提供することを目的とする。
(ニ)課題を解決するための手段
このため本発明の水素吸蔵合金は、組成が、Ti Cr
XM n yM zで表され9MはV、 Y、 Nb
。
XM n yM zで表され9MはV、 Y、 Nb
。
Ta、Zrまたは希土類の一種あるいは混合物からなり
、且つ 1.3≦x十y+z≦2.2. 03≦X/
(Y+Z)≦6.0,2.O≦(X+Y)/Z≦20で
あることを特徴とする。
、且つ 1.3≦x十y+z≦2.2. 03≦X/
(Y+Z)≦6.0,2.O≦(X+Y)/Z≦20で
あることを特徴とする。
(ホ)作用
大量の水素吸収量を持つ水素吸蔵合金であるTi −C
’r−Mn3元合金は常温で50atm以上の高い平衡
圧力を持つ。このためMnに対し、平衡水素圧力を大き
く低下させる効果を持つV、 Y、Nb、Ta、Zrま
たは希土類元素の一種あるいは混合物、特にYにより置
換し、水素吸収量及びプラトーの幅を各々1 w t%
以上、 0. 5wt%以上に維持するために組成比
を調整することにより、熱駆動型冷凍システム、あるい
はアクチュエーターに対して要求される平衡水素圧力(
常温で5〜20atmの範囲入浸れた水素吸収量(1,
0w15以上)とプラトーの輻(0,5wt%以上)、
及び活性化の容易さを兼ね備えた水素吸蔵合金を得るこ
とができる。
’r−Mn3元合金は常温で50atm以上の高い平衡
圧力を持つ。このためMnに対し、平衡水素圧力を大き
く低下させる効果を持つV、 Y、Nb、Ta、Zrま
たは希土類元素の一種あるいは混合物、特にYにより置
換し、水素吸収量及びプラトーの幅を各々1 w t%
以上、 0. 5wt%以上に維持するために組成比
を調整することにより、熱駆動型冷凍システム、あるい
はアクチュエーターに対して要求される平衡水素圧力(
常温で5〜20atmの範囲入浸れた水素吸収量(1,
0w15以上)とプラトーの輻(0,5wt%以上)、
及び活性化の容易さを兼ね備えた水素吸蔵合金を得るこ
とができる。
なお組成式がT i Cr xM n yM zで表さ
れる合金において、x+y+zの値が1.3未満、ある
いは2.2より大きいと水素吸収量が1. 0wt%未
満となり実用には不十分であX/ (Y+Z)の値が0
.3未満であるとヒステリシスが大きくなるため実用に
は不十分である。また、X/ (Y+2)お値が6.O
より大きいとプラトーの幅が0.5wt%未満となり実
用には不十分である。
れる合金において、x+y+zの値が1.3未満、ある
いは2.2より大きいと水素吸収量が1. 0wt%未
満となり実用には不十分であX/ (Y+Z)の値が0
.3未満であるとヒステリシスが大きくなるため実用に
は不十分である。また、X/ (Y+2)お値が6.O
より大きいとプラトーの幅が0.5wt%未満となり実
用には不十分である。
また、(X+Y)/Zが2.0未満では平衡圧力が5.
Oatm未満と低くなり過ぎ、(x+y)/Zの値が2
0より大きくなると平衡圧力が20atmより高くなり
過ぎ、共に上記の要求を満たさない。
Oatm未満と低くなり過ぎ、(x+y)/Zの値が2
0より大きくなると平衡圧力が20atmより高くなり
過ぎ、共に上記の要求を満たさない。
(へ)実施例
〈実施例〉
所定量のTi、Cr、V、Y、Nb、Ta、Zr、Mn
または希土類の一種あるいは混合物の粉末混合体をプレ
スした後、アルゴンアーク溶解炉にてこれを溶解し、第
1図のA−Eに示す本発明の水素rvkR合金に係る組
成のボタン状合金鋳塊を得た。尚、ここで用いた合金原
料T’ + Cr T V、Y、Nb、Ta、Zr、M
nは99,9%の純度を持つ。
または希土類の一種あるいは混合物の粉末混合体をプレ
スした後、アルゴンアーク溶解炉にてこれを溶解し、第
1図のA−Eに示す本発明の水素rvkR合金に係る組
成のボタン状合金鋳塊を得た。尚、ここで用いた合金原
料T’ + Cr T V、Y、Nb、Ta、Zr、M
nは99,9%の純度を持つ。
〈比較例〉
実施例と同様にして、所定量のTi、Cr、Mn、Cu
粉末混合体をプレスした後、アルゴンアーク溶解炉にて
これを溶解し、第1図のF−Gに示す、公知の水素吸蔵
合金(特公昭59−7774、特公昭6O−4256)
の組成を持つボタン状合金鋳塊を得た。尚、ここで用い
た合金原料はいずれも99.9%の純度を持つ。
粉末混合体をプレスした後、アルゴンアーク溶解炉にて
これを溶解し、第1図のF−Gに示す、公知の水素吸蔵
合金(特公昭59−7774、特公昭6O−4256)
の組成を持つボタン状合金鋳塊を得た。尚、ここで用い
た合金原料はいずれも99.9%の純度を持つ。
以上のようにして得たW及びJfJllに係る合金鋳塊
を100メツシユ程度に粉砕し、水素化平衡特性試験に
供した。これらの試験に先立ち活性化処理を行ったとこ
ろ、Yにより置換した合金は常温での真空排気及び10
atmの水素加圧により容易に水素吸収を開始させるこ
とができた。
を100メツシユ程度に粉砕し、水素化平衡特性試験に
供した。これらの試験に先立ち活性化処理を行ったとこ
ろ、Yにより置換した合金は常温での真空排気及び10
atmの水素加圧により容易に水素吸収を開始させるこ
とができた。
また、他の置換元素による合金も80℃での真空排気及
び常温、10atmの水素加圧により容易に水素吸収を
開始させることができた。水素化平衡特性試験は、公知
のジーベルツ装置を用いた圧力−水素吸収量等温線図の
測定により行った。
び常温、10atmの水素加圧により容易に水素吸収を
開始させることができた。水素化平衡特性試験は、公知
のジーベルツ装置を用いた圧力−水素吸収量等温線図の
測定により行った。
以上の特性試験の結果を対比して、第1図に示す。また
、寒^男及び塩較5に係る合金の特性試験結果から代表
例として、Aで示すTiCrM n o、 aV o
++金合金実線)、及びFで示すTiCrMno、my
金合金破線)の平衡水素圧力と水素吸収量の関係を第2
図に示す。
、寒^男及び塩較5に係る合金の特性試験結果から代表
例として、Aで示すTiCrM n o、 aV o
++金合金実線)、及びFで示すTiCrMno、my
金合金破線)の平衡水素圧力と水素吸収量の関係を第2
図に示す。
第1図及び第2図より、本発明による水素吸蔵合金は常
温で平衡圧力が5atm以上20atm以下、水素吸収
量が1.0wt%以上、かつプラトーの幅が0,5wt
%以上であり、熱駆動型冷熱システムあるいはアクチュ
エーター用水素吸蔵合金として要求される特性を満足す
ることが認められる。
温で平衡圧力が5atm以上20atm以下、水素吸収
量が1.0wt%以上、かつプラトーの幅が0,5wt
%以上であり、熱駆動型冷熱システムあるいはアクチュ
エーター用水素吸蔵合金として要求される特性を満足す
ることが認められる。
一方、比較例で示される水素吸蔵合金は、水素吸収量、
プラトーの幅に関しては要求される特性を満足するが、
常温での平衡水素圧力が20atm以上の高圧となるた
め上記の要求される特性を満足しないため実用には適さ
ないことが分かる。
プラトーの幅に関しては要求される特性を満足するが、
常温での平衡水素圧力が20atm以上の高圧となるた
め上記の要求される特性を満足しないため実用には適さ
ないことが分かる。
次に1組成比と水素吸収量の関係を調べるために実施例
に示す本発明の水素吸蔵合金のうちMがVである場合の
T i Cr xM n YV zについて、X+y+
zの値に対する水素吸収量を第3図に示した。同図より
、x+y+zの値が1.3未満、もしくは2.2より大
きければ、1.0wt%の水素吸収量を維持できなくな
り実用には不十分であることが分かる。また、X/ (
Y+Z)の値が03未満であると、ヒステリシスが大き
くなるため(吸収・放出圧力の自然対数値で1以上)実
用には不十分である。
に示す本発明の水素吸蔵合金のうちMがVである場合の
T i Cr xM n YV zについて、X+y+
zの値に対する水素吸収量を第3図に示した。同図より
、x+y+zの値が1.3未満、もしくは2.2より大
きければ、1.0wt%の水素吸収量を維持できなくな
り実用には不十分であることが分かる。また、X/ (
Y+Z)の値が03未満であると、ヒステリシスが大き
くなるため(吸収・放出圧力の自然対数値で1以上)実
用には不十分である。
次に、組成比とプラトーの幅の関係を調べるために実施
例に示す本発明の水素吸蔵合金のうちMがVである場合
のT i CrxMnvVzについてX/ (Y+Z)
の値に対するプラトーの幅を第4図に示した。同図より
、X/ (Y+Z)の値が6゜0より大きければ0,5
wt%のプラトーの幅を維持できなくなり、実用には不
十分であることが分かる。
例に示す本発明の水素吸蔵合金のうちMがVである場合
のT i CrxMnvVzについてX/ (Y+Z)
の値に対するプラトーの幅を第4図に示した。同図より
、X/ (Y+Z)の値が6゜0より大きければ0,5
wt%のプラトーの幅を維持できなくなり、実用には不
十分であることが分かる。
次に、組成比と平衡水素圧力の関係を調べるために実施
例に示す本発明の水素吸蔵合金のうちMが■である場合
のT i Cr xM n YV Zについて(X+Y
)/Zの値に対する平衡水素圧力を第5図に示した。同
図より、(X+Y)/Zの値が2゜0未満、もしくは2
0より大きければ、常温での平衡水素圧力が5atm未
満、もしくは20atmより大きくなるため、実用には
不十分であることが分かる。
例に示す本発明の水素吸蔵合金のうちMが■である場合
のT i Cr xM n YV Zについて(X+Y
)/Zの値に対する平衡水素圧力を第5図に示した。同
図より、(X+Y)/Zの値が2゜0未満、もしくは2
0より大きければ、常温での平衡水素圧力が5atm未
満、もしくは20atmより大きくなるため、実用には
不十分であることが分かる。
特に、熱駆動型冷凍システム用材料として用途を制限す
る場合には、平衡圧力が常温で10atm程度が適当で
あるため(X+Y)/Zの値が20以上、8.0以下で
あることが望ましいことが分かる。
る場合には、平衡圧力が常温で10atm程度が適当で
あるため(X+Y)/Zの値が20以上、8.0以下で
あることが望ましいことが分かる。
尚、置換元素MがV以外の場合も同様の結果を得た。
以上のように、本発明の水素吸蔵合金は熱駆動型冷凍シ
ステムあるいはアクチュエーターに対して要求される平
衡水素圧力(20〜35℃で20atm以下)、優れた
水素吸収量(1,0wt%以上)とプラトー幅(0,5
wt%以上)、活性化の容易さを兼ね備えた優れた特性
を持つ。
ステムあるいはアクチュエーターに対して要求される平
衡水素圧力(20〜35℃で20atm以下)、優れた
水素吸収量(1,0wt%以上)とプラトー幅(0,5
wt%以上)、活性化の容易さを兼ね備えた優れた特性
を持つ。
(ト)
鬼0発明の効果
本発明の水素吸蔵合金により、初めて、実用的な熱駆動
型冷凍システム及びアクチュエーターが可能となり、水
素エネルギーシステムの要素技術確立に対する寄与は極
めて大きい。
型冷凍システム及びアクチュエーターが可能となり、水
素エネルギーシステムの要素技術確立に対する寄与は極
めて大きい。
第1図は、本発明の水素吸蔵合金と従来の水素吸蔵合金
の特性を対比する対比図、第2図は、本発明の水素吸蔵
合金のWに係るT1Cr+、mMn、、、V。18合金
、及び従来の水素吸蔵合金であるよ較りに係るT iC
r M n o、 at金合金平衡水素圧力と水素吸収
量の関係を示す関係図、第3図は、本発明の水素吸蔵合
金の寒A男に係るTiCr 1M n yV z合金に
おける、X+Y+Z(7)値と水素吸収量の関係を示す
関係図、第4図は、本発明の水素吸蔵合金の火^Lに係
るTiCrxMnyV2合金における、X/ (Y+Z
)の値とプラトー幅の関係を示す関係図、第5図は、本
発明の水素吸蔵合金の実施例に係るTiCrzMn工V
2合金における、 (X+Y)/Zの値と平衡水素圧力
の関係を示す関係図である。
の特性を対比する対比図、第2図は、本発明の水素吸蔵
合金のWに係るT1Cr+、mMn、、、V。18合金
、及び従来の水素吸蔵合金であるよ較りに係るT iC
r M n o、 at金合金平衡水素圧力と水素吸収
量の関係を示す関係図、第3図は、本発明の水素吸蔵合
金の寒A男に係るTiCr 1M n yV z合金に
おける、X+Y+Z(7)値と水素吸収量の関係を示す
関係図、第4図は、本発明の水素吸蔵合金の火^Lに係
るTiCrxMnyV2合金における、X/ (Y+Z
)の値とプラトー幅の関係を示す関係図、第5図は、本
発明の水素吸蔵合金の実施例に係るTiCrzMn工V
2合金における、 (X+Y)/Zの値と平衡水素圧力
の関係を示す関係図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)一般式:TiCr_XMn_YM_Z、MはV、
Y、Nb、Ta、Zrまたは希土類元素の一種あるいは
混合物からなり、1.3≦X+Y+Z≦2.2、0.3
≦X/(Y+Z)≦6.0、2.0≦(X+Y)/Z≦
20であることを特徴とする水素吸蔵合金。(2)Mが
Yであることを特徴とする、特許請求範囲第1項に記載
の水素吸蔵合金。 (3)熱駆動型冷凍システムに利用され、2.0≦(X
+Y)/Z≦8.0であることを特徴とする特許請求第
1項に記載の水素吸蔵金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19112590A JPH0474845A (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | 水素吸蔵合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19112590A JPH0474845A (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | 水素吸蔵合金 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0474845A true JPH0474845A (ja) | 1992-03-10 |
Family
ID=16269287
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19112590A Pending JPH0474845A (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | 水素吸蔵合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0474845A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0734171A (ja) * | 1993-07-23 | 1995-02-03 | Daido Steel Co Ltd | 高容量水素吸蔵合金 |
US7108757B2 (en) * | 2003-08-08 | 2006-09-19 | Ovonic Hydrogen Systems Llc | Hydrogen storage alloys providing for the reversible storage of hydrogen at low temperatures |
CN113148947A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-07-23 | 中国科学院江西稀土研究院 | 一种稀土合金储氢材料及其制备方法 |
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1990
- 1990-07-18 JP JP19112590A patent/JPH0474845A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0734171A (ja) * | 1993-07-23 | 1995-02-03 | Daido Steel Co Ltd | 高容量水素吸蔵合金 |
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