JPH0524843B2

JPH0524843B2 -

Info

Publication number: JPH0524843B2
Application number: JP63091655A
Authority: JP
Inventors: Taichi Saito; Ryoichi Suzuki
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-04-15
Filing date: 1988-04-15
Publication date: 1993-04-09
Also published as: JPH01264901A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、水素を高密度、安全かつ迅速に吸蔵
−放出しうる水素吸蔵用金属材料の水素吸蔵合金
貯蔵器に関するものである。

［従来の技術］近年、水素をある種の金属あるいは合金に吸蔵
させて金属水素化物という形で貯蔵、輸送した
り、水素の分離，精製に利用したり、ヒートポン
プ，熱の貯蔵などに利用する方法が提案されてい
る。この金属水素化物をつくる合金としては
LaNi₅，CaNi₅，Mg₂Ni，FeTiなどが代表的で
ある。

水素吸蔵合金を用いたシステムで重要なポイン
トは、水素の吸蔵−放出速度を増大させることで
ある。この吸蔵−放出速度を大きくするために
は、水素の吸蔵においては合金充填層内における
反応熱を効率良く水素吸蔵合金充填容器の外部に
取り除き、又水素を放出する際には外部から合金
充填層内へ熱を効率よく供給しなければならな
い。

このため水素吸蔵合金の熱伝導率改善と、微粉
化防止のためこれまで種々の開発がなされてき
た。合金粉末に被覆を行う方法、合金粉末充填容
器に多数のフインをもうけ合金粉末との接触面積
を増大させる方法、Alなどの高熱伝導製の発泡
金属の空隙に水素吸蔵合金粉末を充填し、加圧，
焼成してペレツト化する方法（特開昭55−126199
号公報）、水素吸蔵合金粉末にCu，Alなどの金属
粉末を添加，混合し、圧縮体あるいは焼結体とす
る方法（特開昭55−90401号公報）、また同様に、
水素吸蔵合金粉末にCu、Ni、Alなどの金属粉末
を添加，混合し、活性化処理をして水素を合金中
に吸蔵させた状態でCO、SO₂などで合金表面を
不活性化（被毒作用）し、その後プレス成形，焼
結する方法（特開昭56−109802号公報）など、合
金充填層内の熱伝導率の改善方法がある。

これらの方法のうち、ペレツトなどの水素吸蔵
合金成形体を作製した場合、成形体自体の熱伝導
率は良くなるが、水素吸蔵合金を容器に充填する
際にそのまま充填していたのでは、成形体と容器
との接触が不十分で形成体の性能を十分に生かし
きれない。

溶解した金属の容器の形状にそうように成形
し、容器に充填後活性化する方法がある（特開昭
58−2201号公報）。この場合には、溶解した金属
をインゴツトのまま切断して成形したものであ
り、十分に活性化するまでに長時間を要し、また
容器に大きな応力をあたえる。

容器内壁と水素吸蔵合金粉末との熱の授受を改
善した例として、容器である伝熱体と水素吸蔵合
金粉末とを一体に加圧成形した方法がある（特開
昭62−196500号公報）。この場合は、容器外壁か
らの熱が水素吸蔵合金成形体に迅速に伝わるが、
一体型成形装置の構造が複雑であり、汎用の装置
を利用することができない。またプレスしている
だけであるので水素の吸蔵放出を繰り返すうち
に、水素吸蔵合金成形体の一部が剥離することは
避けられない。

［発明が解決しようとする課題］本発明は、上記の点に鑑みてなされるもので、
その目的は簡単な製造行程で製造できる水素吸蔵
合金成形体と、水素吸蔵合金保持容器内壁が密着
性良く充填されている水素吸蔵合金貯蔵器を提供
するものである。

［課題を解決するための手段］本発明は、水素吸蔵合金成形体を充填した水素
吸蔵合金貯蔵器を種々検討した結果開発した水素
吸蔵合金貯蔵器で、水素吸蔵合金成形体が充填さ
れ、成形体と外郭を構成する容器の間隙に熱伝導
性の良好な金属細片が充填してある水素吸蔵合金
貯蔵器である。

また、水素吸蔵合金の成形体の複数個を用い、
その間隙にも熱伝導性の良好な金属細片が充填し
てある構造もとれる。

以上の水素吸蔵合金貯蔵器は、熱伝導性の良好
な材料で作られた水素吸蔵合金を保持する容器本
体と、熱伝導性の良好な金属細片及び水素吸蔵合
金成形体とが伝熱的に密着している水素吸蔵合金
貯蔵器であり、この水素吸蔵合金貯蔵器の作製方
法を以下に詳しく述べる。

水素吸蔵合金を予め水素吸蔵合金を保持する容
器より若干小さめに成形し、この成形体を水素吸
蔵合金を保持する容器に入れ、前記容器の内壁と
水素吸蔵合金成形体の間隙に、熱伝導性の良好な
金属細片を充填することにより、水素吸蔵合金と
水素吸蔵合金を保持する容器を極めて密着性良く
充填させることで、水素吸蔵合金の水素吸蔵放出
特性に悪影響を及ぼさない水素吸蔵合金貯蔵器を
作製出来る。

また、水素吸蔵合金を予め水素吸蔵合金を保持
する容器より若干小さめに成形した後、この成形
体を水素吸蔵合金を保持する容器に入れ、前記容
器の内壁と水素吸蔵合金成形体の間隙に熱伝導性
の良好な金属細片を充填し、容器ごと加熱する方
法でもよい。

さらに、水素吸蔵合金を予め水素吸蔵合金を保
持する容器より若干小さめに成形し、この水素吸
蔵合金成形体に活性化処理を行い、水素吸蔵合金
成形体の体積膨張を行わせた後、この成形体を水
素吸蔵合金を保持する容器に入れ、前記容器の内
壁と水素吸蔵合金成形体の間隙に熱伝導性の良好
な金属細片を充填し、容器ごと加熱する方法を用
いて水素吸蔵合金貯蔵器を作製することが出来
る。

以上の水素吸蔵合金貯蔵器により、前記の課題
を解決した。また水素吸蔵合金貯蔵器は、活性化
前または活性化後の水素吸蔵合金の成形体の複数
個を用い、その間隙に熱伝導性の良好な金属細片
を充填し、さらに水素吸蔵合金を保持する容器ご
と加熱することでも作製する事が出来る。

本発明に用いられる水素吸蔵合金の原料は、こ
れまで水素貯蔵用として用いられている水素吸蔵
合金であればどの様なものであつても良い。例え
ばLa−Ni系合金、Mm−Ni系合金、Fe−Ti系合
金、Ti−Mn系合金、Mg−Ni系合金などのMg
系合金などを挙げることが出来る。成形体を作る
方法は後述する。

本発明において水素吸蔵合金を保持する容器の
内壁と、水素吸蔵合金成形体の間に充填する熱伝
導性の良好な金属細片としては、金属粉末または
金属箔または短冊状等の金属片を単独あるいは混
合して用いられる。

その材料としては、Al、Cu、Ni等が挙げられ
る。熱伝導性の良好な金属細片の水素吸蔵合金に
対する比率としては、余分な熱容量を増加させな
いために50wt％以下が望ましい。

本発明の水素吸蔵合金の充填方法より作製した
水素吸蔵合金貯蔵器において、容器の内壁と水素
吸蔵合金成形体が極めて密着性よく接続され、さ
らにその後水素吸蔵を可能とするための合金の活
性化による体積膨張により、より密着性は増大す
ることが出来る。

水素吸蔵のための活性化によつて、水素吸蔵合
金成形体は体積膨張するが、一度体積膨張した成
形体はその後の水素放出によつても体積の収縮は
ほとんど生ぜず、容器との密着性は良好に保たれ
る。

しかし水素吸蔵合金の容器と成形体との間隙が
ほとんどない場合には、成形体は十分に膨張でき
ないために水素吸蔵量はかえつて減少し、逆に間
が開き過ぎている場合にも容器壁と成形体の密着
性が十分でなく、熱伝導性が悪くなり水素吸蔵放
出速度が遅くなる。

このため、水素吸蔵合金成形体の水素吸蔵量を
減少させないように、水素吸蔵合金成形体の膨張
を利用する事が肝要であり、容器と成形体の間
は、望ましくは水素吸蔵合金成形体の膨張量の50
％以上98％以下の間隔で設置する事が望ましい。

間隙に充填する熱伝導性の良好な金属細片が粉
末または短冊状等の金属片の場合は、容器にこれ
ら金属細片を充填した時に、これら金属細片のみ
かけ密度が小さく、成形体活性化時の体積膨張を
これら金属細片が吸収する度合が大きいので、見
かけ上は空間を空ける必要は特にない。

水素吸蔵合金成形体と容器の間に、本発明のよ
うに熱伝導性の良好な金属細片を入れない場合
も、水素吸蔵合金成形体の活性化時の体積膨張を
利用して、成形体を容器壁に密着性良く充填する
ことが出来るが、この場合は、成形体と容器壁の
間隔を約0.1〜１mmの精度で合わせる必要がある。

以下に例を用いて説明する。

例えば、管の内径の直径が30mmの管を水素吸蔵
合金を保持する容器に用いる場合、直径が29mmに
なる金型を作製し、水素吸蔵合金成形体を製造す
る。

その後水素吸蔵合金成形体の加熱や活性化の過
程を経ると、水素吸蔵合金成形体の直径は１mm程
度変化する。この変化量によつて、水素吸蔵−放
出速度及び水素吸蔵−放出特性が変化する。

最適な水素吸蔵合金成形体の直径の変化量を
0.1mmのオーダーで規定することは難しく、水素
吸蔵合金成形体の直径を0.5mm程度増減させるた
め、成形体作製用の金型を何度も作り替える必要
も生じる。

また逆に、水素吸蔵合金成形体の直径の変化量
が確定した場合、その成形体の膨張後の直径に見
合うように前もつて保持容器の内径を決定し、そ
の保持する容器を特別注文で作製しなければなら
ないという制限を受ける。

一方で本発明の場合、熱伝導性の良好な金属細
片の充填量を変えることで、幅広い範囲の大きさ
の水素吸蔵合金成形体と容器を用いることが出来
る。また、本発明の場合、水素吸蔵合金成形体と
容器の間に充填される金属細片があることで、水
素吸蔵合金成形体が体積膨張によつて容器の内壁
へ圧力を及ぼしても、容器の内壁への圧力が緩和
され、安全性が高い。

本発明による水素吸蔵合金成形体の充填方法に
より作製した水素吸蔵合金貯蔵器を第１図に基い
て説明する。

第１図ａ−１は水素吸蔵合金成形体貯蔵器の横
断面図であり、図中の１は水素吸蔵合金を保持す
る容器、２は熱伝導性の良好な金属細片、３は水
素吸蔵合金成形体を示す。

またこの貯蔵器の縦断面図を第１図ａ−２に示
す。６は水素吸蔵放出用バルブを示す。水素吸蔵
合金成形体は、例えばアーク溶解により溶製した
合金を、100μｍ程度に粉砕し、これに銅，スズ，
ニツケルなどの粉末や比較的融点の低い合金の粉
末などのバインダーを加えて良く混合した後、成
形機にて所定の大きさに成形する。加熱などの操
作を行う場合もある。

成形体は容器より若干小さめのもので、形状と
しては、円柱状，直方体，立方体，球状等の成形
体が作製出来る。水素の通り道としての穴や熱媒
管が通る穴が空いている成形体も作製することが
出来る。

ドーナツ型の水素吸蔵合金成形体の場合をｂ−
１図に示す。図中４は成形体中央の穴を示す。

水素吸蔵合金成形体の中央の穴の中に熱媒を通
すこともでき、この場合中央の穴の容器壁と水素
吸蔵合金成形体の間隙にも、熱伝導性の良好な金
属細片を充填する事が出来る。この場合をｂ−２
図、ｂ−３図に示す。

本発明に従い水素吸蔵合金貯蔵器を作製する手
順を述べると、充填物として金属粉末など粒子状
の物を用いる場合は、水素吸蔵合金成形体を容器
の中央に設置した後、それらを容器と成形体の間
に流し込む。

この場合には、金属粉末層中に空隙が出来る
が、成形体外表面と容器内壁とが、加熱を行う場
合には加熱により密着され、その後の活性化で成
形体が体積膨張した際にさらに粉は押しつぶさ
れ、微小な空隙が残る。これが水素導入放出時の
通路として役立つことになる（第１図ａ−１）。
このため高価な水素導入放出用の焼結管を用いな
くてもすむ場合もある。

また充填物として用いる熱伝導性の良好な金属
細片が金属箔の場合には、成形体を充填する前に
容器の内壁にそつて、金属箔を重ねて容器中に設
置し、その後成形体を入れる。尚、金属箔の合わ
せ目において少し隙間５を開けておけば、水素導
入放出用の空隙になり、水素導入放出用の焼結管
を使用しないで済む（第１図ｃ）。

また、金属箔の合わせ目に金属粉末を充填すれ
ば、容器と成形体の密着性をさらに良くすること
が出来る（第１図ｄ）。

また、容器に成形体を充填する際に、水素吸蔵
合金の成形体の複数個を用い、その間隙に熱伝導
性の良好な金属細片を充填することもでき、容器
にマクロな高熱伝導率の骨格を形成することが出
来る。また、骨格を形成するものが金属細片の圧
縮されたものであり、水素を通過せしめることが
でき、ポーラスなフインを容器に付設した場合と
同様な効果が期待出来る（第１図ｅ）。

本発明の貯蔵器と、従来の成形体の充填方法を
用いた容器を熱媒中に入れ、水素の吸蔵放出速度
を比較した結果、本発明の貯蔵器を用いた場合の
方が速度は10倍以上速くなつた。

これは従来の容器の場合、成形体と容器壁との
密着性が十分でなく、熱媒からの熱移動速度が遅
いのに対し、本発明の貯蔵器の場合、成形体と容
器の間に高熱伝導性の金属体が充填されているこ
とで、容器壁と水素吸蔵合金成形体が熱伝導性の
良好な金属細片を介して接続され、さらに水素吸
蔵合金の吸蔵量を減少させない範囲で水素吸蔵合
金成形体の体積膨張により、水素吸蔵合金成形体
と保持容器内壁との密着が十分良くなり、熱媒、
冷媒からの熱移動速度が極めて速くなつたためと
考えられる。

また本発明の別の水素吸蔵合金の充填方法より
作製した水素吸蔵合金貯蔵器は、水素吸蔵合金を
予め水素吸蔵合金を保持する容器より若干小さめ
に成形し、この成形体を水素吸蔵合金を保持する
容器に入れ、前記容器の内壁と水素吸蔵合金成形
体の間隙に、熱伝導性の良好な金属細片を充填し
た後、容器ごと加熱することで製作した水素吸蔵
合金貯蔵器である。

すなわち、本発明は第１図ｆに示したように容
器全体を加熱し、容器内壁と成形体及びその間の
金属を焼結するものである。

加熱温度は高すぎると、容器の内壁と水素吸蔵
合金成形体の間の充填物が水素吸蔵合金成形体と
反応し、水素吸蔵量が１割以上減少する。一方温
度が低すぎると、容器の内壁と水素吸蔵合金成形
体の間の充填物が十分に焼結しないため、容器内
壁と成形体とを効果的に結合する力が小さい。こ
のため加熱温度は、充填物の融点の300℃以下の
温度よりも高く、融点以下が望ましい。

上記の方法より製作した水素吸蔵合金貯蔵器に
おいて、容器の内壁と水素吸蔵合金成形体が加熱
により極めて密着性よく接続され、さらにその後
水素吸蔵を可能とするための合金の活性化による
体積膨張により、より密着性は増大することが出
来る。

本発明の貯蔵器と、従来の成形体の充填方法を
用いて作製した貯蔵器を熱媒中に入れ、水素の吸
蔵放出速度を比較した結果、本発明の貯蔵器を用
いた場合の方が速度は15倍以上速くなつた。

これは従来の貯蔵器の場合、成形体と容器壁と
の密着性が十分でなく、熱媒からの熱移動速度が
遅いのに対し、本発明の貯蔵器の場合、成形体と
容器の間に高熱伝導性の金属体が充填され、容器
全体が加熱されることで容器内壁と水素吸蔵合金
成形体が熱伝導性の良好な金属細片を介して接続
され、さらに水素吸蔵合金の吸蔵量を減少させな
い範囲で水素吸蔵合金成形体の体積膨張により、
水素吸蔵合金成形体と容器内壁との密着が十分良
くなり、熱媒、冷媒からの熱移動速度が極めて速
くなつたためと考えられる。

本発明の他の水素吸蔵合金の充填方法より製作
された水素吸蔵合金貯蔵器は、水素吸蔵合金を予
め水素吸蔵合金保持容器より若干小さめに成形
し、この水素吸蔵合金成形体に活性化処理を行
い、水素吸蔵合金成形体の体積膨張を行わせた
後、この成形体を水素吸蔵合金を保持する容器に
入れ、前記容器の内壁と水素吸蔵合金成形体の間
隙に熱伝導性の良好な金属細片を充填し、容器ご
と加熱することで作製した水素吸蔵合金貯蔵器で
ある。

本発明の貯蔵器と、従来の成形体の充填方法を
用いて製作した貯蔵器を熱媒中に入れ、水素の吸
蔵放出速度を比較した結果、本発明の貯蔵器を用
いた場合の方が速度は15倍以上速くなつた。

これは従来の容器の場合、成形体と容器壁との
密着性が十分でなく、熱媒からの熱移動速度が遅
いのに対し、本発明の貯蔵器の場合、活性化処理
を行い、水素吸蔵合金成形体の体積膨張を行わせ
た後、この成形体を水素吸蔵合金を保持する容器
に入れ、前記容器の内壁と水素吸蔵合金成形体の
間隙に熱伝導性の良好な金属細片を充填し、容器
ごと加熱することで、容器内壁と水素吸蔵合金成
形体が熱伝導性の良好な金属細片を介して接続さ
れ、水素吸蔵合金成形体と容器内壁との密着が十
分良くなり、熱媒、冷媒からの熱移動速度が極め
て速くなつたためと考えられる。

上記の方法により作製した貯蔵器は、活性化後
の体積膨張した水素吸蔵合金成形体を用いるとこ
ろに特徴がある。すなわち、活性化後の成形体を
水素吸蔵合金を保持する容器に入れ、容器の内壁
と水素吸蔵合金成形体の間隙に熱伝導性の良好な
金属細片を充填し、容器ごとに加熱し、再び水素
吸蔵合金成形体を活性化させるが、再び活性化し
た水素吸蔵合金成形体は体積膨張しない。

すなわち、水素吸蔵合金成形体は活性化操作に
より一度膨張しているため水素吸蔵量の減少はな
く、容器の内壁と水素吸蔵合金成形体の間隙の熱
伝導性の良好な金属細片が加熱により焼結され、
水素吸蔵合金成形体と容器内壁との密着が十分良
くなり、熱媒、冷媒からの熱移動速度を向上させ
ている。

すなわち、予め活性化を行つていない水素吸蔵
合金成形体を水素吸蔵合金を保持する容器に入
れ、前記容器の内壁と水素吸蔵合金成形体の間隙
に熱伝導性の良好な金属細片を充填した後、容器
ごと加熱することで作製した水素吸蔵合金貯蔵器
は、水素による活性化後に、水素吸蔵合金成形体
によつては十分に体積膨張できないため、水素吸
蔵圧が上昇し水素吸蔵合金の特性が若干変化する
場合があるが、容器の内壁と水素吸蔵合金成形体
の密着性は極めて高い。

一方で、予め活性化を行つた水素吸蔵合金成形
体を水素吸蔵合金を保持する容器に入れ、前記容
器の内壁と水素吸蔵合金成形体の間隙に熱伝導性
の良好な金属細片を充填した後、容器ごと加熱す
ることで作製した水素吸蔵合金貯蔵器は、水素吸
蔵量は十分であるが、容器の内壁と水素吸蔵合金
成形体の密着性は、予め活性化を行つていない水
素吸蔵合金成形体を水素吸蔵合金を保持する容器
に入れ、前記容器の内壁と水素吸蔵合金成形体の
間隙に熱伝導性の良好な金属細片を充填した後、
容器ごと加熱することで作製した水素吸蔵合金貯
蔵器に劣る。

成形体を水素吸蔵合金を保持する容器に入れ、
前記容器の内壁と水素吸蔵合金成形体の間隙に熱
伝導性の良好な金属細片を充填し、水素吸蔵を可
能とするための合金の活性化による体積膨張によ
り、より密着性は増大することで作製した水素吸
蔵合金貯蔵器は、水素吸蔵合金を保持する容器ご
と加熱しないので、予め活性化を行つていない水
素吸蔵合金成形体を水素吸蔵合金を保持する容器
に入れ、前記容器の内壁と水素吸蔵合金成形体の
間隙に熱伝導性の良好な金属細片を充填した後、
容器ごと加熱することで作製した水素吸蔵合金貯
蔵器及び予め活性化を行つた水素吸蔵合金成形体
を、水素吸蔵合金を保持する容器に入れ、前記容
器の内壁と水素吸蔵合金成形体の間隙に熱伝導性
の良好な金属細片を充填した後、容器ごと加熱す
ることで作製した水素吸蔵合金貯蔵器に比較し
て、簡単な工程ですみ製造上のコストも安価であ
るが、容器の内壁と水素吸蔵合金成形体の密着性
は若干劣る。

［実施例］実施例１ Fe，Ti，Mm（Ce：50，La：30，Nd：15，
Pr：４，他１，各重量％含有）をアーク溶解炉
で溶解し、FeTi_0.95Mm_0.08（数字はFeに対するそ
れぞれの原子の原子比）合金を溶製した。

これを100μｍ程度に粉砕し、これに10μｍ程度
の電解銅粉を30重量％加えて良く混合した。成形
機にて直径18mm、厚み約10mmの成形体を約4ton／
cm²の圧力で作製し、次いで真空中で850℃で４時
間焼結した。

この成形体を２個、内径18.9mm、長さ５cmの銅
製の水素吸蔵合金を保持する容器に充填する。そ
の際、水素吸蔵合金を保持する容器と成形体の間
隙に銅箔（厚さ：0.15mm、容器の円周方向：６
cm、容器の軸方向：４cm）を差し込み充填物とし
た。

このような充填方法により作製した円筒状の水
素吸蔵合金貯蔵器を、80℃で真空排気−30atmの
H₂条件で活性化操作を行い、水素の吸蔵と放出
速度の検討を行つた。

この水素吸蔵合金貯蔵器の80℃、30Kg／cm²の水
素圧力での吸蔵の状態は、第２図のAl、80℃、
大気圧放出の状態は同図中のＡ２であつた。尚、
同図中の実線は吸蔵率、点線は放出率を示した。

比較例として、粉末の同試料及び金属箔を導入
しない成形体のみを入れた容器の場合は、それぞ
れ、第２図中のＢ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２であつ
た。

第２図より明らかなように、本発明による成形
体と容器の間隙に銅箔を入れることにより作製し
た水素吸蔵合金貯蔵器の場合のＡ１，Ａ２は、比
較容器の水素の吸蔵放出の時間変化Ｂ１，Ｂ２，
Ｃ１，Ｃ２に比べて、吸蔵速度、放出速度が大幅
に向上した。

これはＢ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２の場合、水素吸
蔵合金粉末あるいは成形体と、容器壁との密着性
が十分でなく、熱媒、冷媒からの熱移動速度が遅
いのに対し、Ａ１，Ａ２の場合水素吸蔵合金成形
体自体の高熱伝導性に加えて、成形体と容器の間
に熱伝導性の良い金属体が充填され、水素吸蔵合
金成形体と容器壁との密着が十分となり、熱媒か
らの熱移動速度が極めて速くなつたものと考えら
れる。

この場合の水素吸蔵合金成形体の膨張率は66％
であり、比較例の粉末の同試料及び金属箔を導入
しないペレツトのみの場合と比べて、水素吸蔵量
は３％程度減少した。

実施例２実施例１と同様な方法で作製したFeTiMm系
合金の成形体を直径18.9mm、長さ５cmの銅製の水
素吸蔵合金を保持する容器に充填した。

その際、水素吸蔵合金を保持する容器と成形体
の間に胴粉末（100メツシユ程度）を充填した。
この様に作製した水素吸蔵合金貯蔵器を、80℃で
真空排気−30atmH₂の条件で活性化操作を行い、
水素の吸蔵と放出速度の検討を行つた。

この水素吸蔵合金貯蔵器の80℃、30Kg／cm²の水
素圧力での吸蔵の状態は第２図のＤ１、80℃、大
気圧放出の状態は同図中のＤ２であつた。

第２図より明らかなように、本発明による成形
体と容器の間隙に銅粉末を充填することで、作製
した水素吸蔵合金貯蔵器の場合のＤ１，Ｄ２は、
実施例１で示した比較例のＢ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ
２に比べて、吸蔵速度、放出速度が大幅に向上し
ていた。

これは水素吸蔵合金成形体自体の高熱伝導性に
加えて、成形体と容器の間に高熱伝導性の金属体
が充填され、水素吸蔵合金成形体と容器壁との密
着が十分となり、熱媒からの熱移動速度が極めて
速くなつたものと考えられる。

この場合の水素吸蔵合金成形体の膨張率は62％
であり、比較例の粉末の同試料及び金属粉あるい
は金属箔を導入しない成形体のみの場合と比べ
て、水素吸蔵量は３％程度減少した。

実施例３実施例１と同様な方法で作製したFeTiMm系
合金の成形体を、成形体を１個充填したあとで銅
粉末を充填しこれを２回繰り返して第１図ｅに示
すような充填構造で、直径18.9mm、長さ５cmの銅
製の水素吸蔵合金貯蔵器を作製した。

以下実施例２と同様の方法で水素吸蔵放出速度
を測定、比較した。

その結果、実施例２と同様に水素吸蔵放出速度
は10倍以上速くなつた。

実施例４原料にLaNi₅合金を用いて実施例１と同様な方
法で成形体を作製した。前記成形体を直径18.9
mm、長さ５cmの銅製の円筒の水素吸蔵合金貯蔵器
に、実施例２と同様の充填方法を用いて貯蔵器を
作製した後、同様の測定方法で水素吸蔵放出速度
を測定、比較した。

実施例５実施例１と同様な方法で作製したFeTiMm系
合金の成形体を直径18.9mm、長さ５cmの銅製の円
筒の水素吸蔵合金を保持する容器に充填した。そ
の際、水素吸蔵合金を保持する容器と成形体の間
隙に銅箔（厚さ：0.15mm、保持容器の円周方向：
６cm、容器の軸方向：４cm）を差し込み充填物と
した。

そしてこの容器を真空中850℃で焼結した。こ
のように作製した水素吸蔵合金貯蔵器を80℃で真
空排気−30atmのH₂条件で活性化操作を行い、
水素の吸蔵と放出速度の検討を行つた。

この水素吸蔵合金貯蔵器の80℃，30Kg／cm²の水
素圧力での吸蔵の状態は第３図のＡ１、80℃、大
気圧放出の状態は同図中のＡ２であつた。尚、同
図中の実線は吸蔵率、点線は放出率を示した。

比較例として、粉末の同試料及び金属箔を導入
しない成形体のみの場合は、それぞれ、第３図中
のＢ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２であつた。

第３図より明らかなように、本発明による成形
体と容器の間隙に銅箔を入れることにより、作製
した水素吸蔵合金貯蔵器の場合のＡ１，Ａ２は、
比較容器の水素の吸蔵放出の時間変化Ｂ１，Ｂ
２，Ｃ１，Ｃ２に比べて、吸蔵速度、放出速度が
大幅に向上した。

これはＢ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２の場合、水素吸
蔵合金粉末あるいは成形体と、容器壁との密着性
が十分でなく、熱媒、冷媒からの熱移動速度が遅
いのに対し、Ａ１，Ａ２の場合水素吸蔵合金成形
体自体の高熱伝導性に加えて、成形体と容器の間
に熱伝導性の良い金属体が充填され、加熱されて
いることで、水素吸蔵合金成形体と容器壁との密
着が十分となり、熱媒からの熱移動速度が極めて
速くなつたものと考えられる。

この場合の水素吸蔵合金成形体の膨張率は66％
であり、比較例の粉末の同試料及び金属箔を導入
しない成形体のみの場合と比べて、水素吸蔵量は
３％程度減少した。

実施例６実施例１と同様な方法で作製したFeTiMm系
合金の成形体を直径18.9mm、長さ５cmの銅製の円
筒の水素吸蔵合金保持容器に充填した。その際、
水素吸蔵合金を保持する容器と成形体の間に銅粉
末（100メツシユ程度）を充填した。

そしてこの容器を真空中850℃で焼結した。こ
の様に作製した水素吸蔵合金貯蔵器を、80℃で真
空排気−30atmH₂の条件で活性化操作を行い、
水素の吸蔵と放出速度の検討を行つた。

この水素吸蔵合金貯蔵器の80℃、30Kg／cm²の水
素圧力での吸蔵の状態は第３図のＤ１、80℃、大
気圧放出の状態は同図中のＤ２であつた。

第３図より明らかなように、本発明による成形
体と容器の間隙に銅粉末を充填することで作製し
た水素吸蔵合金貯蔵器の場合のＤ１，Ｄ２は、実
施例１で示した比較例のＢ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２
に比べて、吸蔵速度，放出速度が大幅に向上して
いた。

これは水素吸蔵合金成形体自体の高熱伝導性に
加えて、成形体と容器の間に高熱伝導性の金属体
が充填され、加熱されていることで、水素吸蔵合
金成形体と容器壁との密着が十分となり、熱媒か
らの熱移動速度が極めて速くなつたものと考えら
れる。

この場合の水素吸蔵合金成形体の膨張率は62％
であり、比較例の粉末の同試料及び金属粉あるい
は金属箔を導入しない成形体のみ場合と比べて、
水素吸蔵量は３％程度減少した。

実施例７実施例１と同様な方法で、FeTiMm系合金を
原料に用いて、成形機にて直径18mm、厚み約10mm
の成形体を約4ton／cm²の圧力で作製し、その後焼
結しないまま成形体を直径18.9mm、長さ５cmの銅
製の円筒の水素吸蔵合金を保持する容器に充填し
た。

その際、水素吸蔵合金を保持する容器と成形体
の間に銅粉末（100メツシユ程度）を充填した。
そしてこの容器を真空中850℃で焼結した。

この様に作製した水素吸蔵合金貯蔵器を、80℃
で真空排気−30atmH₂の条件で活性化操作を行
い、水素の吸蔵と放出速度の検討を行つた。

その結果、実施例６と同様に水素吸蔵放出速度
は15倍以上速くなつた。充填後容器ごと焼結する
場合には、水素吸蔵合金成形体を焼結しないまま
充填し、その後容器ごと焼結する事によつて、焼
結した水素吸蔵合金成形体と同等の性能を発揮す
る事が出来る。

実施例８実施例１と同様な方法で作製したFeTiMm系
合金の成形体を、成形体を、１個充填したあとで
銅粉末を充填し、これを２回繰り返して第１図ｅ
に示すような充填構造で、直径18.9mm、長さ５cm
の銅製の円筒の水素吸蔵合金貯蔵器を作製した。

以下実施例６と同様の方法で保持容器ごと加熱
し、活性化処理を行つた後で、水素吸蔵放出速度
を測定，比較した。

その結果、実施例６と同様に水素吸蔵放出速度
は15倍以上速くなつた。

実施例９原料にLaNi₅合金を用いて実施例１と同様な方
法で成形体を作製した。前記成形体を直径18.9
mm、長さ５cmの銅製の円筒の水素吸蔵合金を保持
する容器に、実施例６と同様の充填方法を用いて
貯蔵器を作製した後、同様の測定方法で水素吸蔵
放出速度を測定，比較した。

実施例 10 実施例１と同様な方法で作製したFeTiMm系
合金の成形体を直径22mm，長さ５cmのステンレス
製の円筒の水素吸蔵合金を保持する容器に充填す
る。80℃で真空排気−30atmのH₂条件で活性化
操作を行い、活性化処理終了後、一旦水素吸蔵合
金成形体を取り出し、直径18.9mm、長さ５cmの銅
製の円筒の水素吸蔵合金を保持する容器に充填し
た。

その際、水素吸蔵合金を保持する容器と成形体
の間隙に銅箔（厚さ：0.05mm、容器の円周方向：
６cm、容器の軸方向：４cm）を差し込み充填とし
た。そしてこの容器を真空中850℃で焼結した。

このように作製した水素吸蔵合金貯蔵器を80℃
で真空排気−30atmのH₂条件で再び活性化操作
を行い、水素の吸蔵と放出速度の検討を行つた。

この水素吸蔵合金保持容器の80℃、30Kg／cm²の
水素圧力での吸蔵の状態は第４図のＡ１、80℃、
大気圧放出の状態は同図中のＡ２であつた。尚、
同図中の実線は吸蔵率、点線は放出率を示した。

比較例として、粉末の同試料及び金属箔を導入
しない成形体のみの場合は、それぞれ、第４図中
のＢ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２であつた。

第４図より明らかなように、本発明による成形
体と容器の間隙に銅箔を入れた場合のＡ１，Ａ２
は、比較容器の水素の吸蔵放出の時間変化Ｂ１，
Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２に比べて、吸蔵速度，放出速度
が大幅に向上した。

この場合の水素吸蔵合金成形体の膨張率は100
％であり、比較例の粉末の同試料及び金属箔を導
入しない成形体のみの場合と比べて、水素吸蔵量
は同等であつた。

実施例 11 実施例１と同様な方法で作製したFeTiMm系
合金の成形体を直径22mm、長さ５cmのステンレス
製の円筒の水素吸蔵合金を保持する容器に充填し
た。80℃で真空排気−30atmのH₂条件で活性化
操作を行い、活性化処理終了後、一旦水素吸蔵合
金成形体を取り出し、直径18.9mm、長さ５cmの銅
製の円筒の水素吸蔵合金を保持する容器に充填し
た。

その際、水素吸蔵合金を保持する容器と成形体
の間隙に銅粉末（100メツシユ程度）を充填した。
そしてこの容器を真空中850℃で焼結した。

この水素吸蔵合金貯蔵器の80℃，30Kg／cm²の水
素圧力での吸蔵の状態は第４図のＤ１、80℃、大
気圧放出の状態は同図中のＤ２であつた。

第４図より明らかなように、本発明による成形
体と容器の間隙に銅粉末を充填した場合のＤ１，
Ｄ２は、実施例１で示した比較例のＢ１，Ｂ２，
Ｃ１，Ｃ２に比べて、吸蔵速度、放出速度が大幅
に向上していた。

これは水素吸蔵合金成形体自体の高熱伝導性に
加えて、成形体と容器の間に熱伝導性の金属体が
充填され、加熱されていることで、水素吸蔵合金
成形体と容器壁との密着が十分となり、熱媒から
の熱移動速度が極めて速くなつたものと考えられ
る。

この場合の水素吸蔵合金成形体の膨張率は100
％であり、比較例の粉末の同試料及び金属粉ある
いは金属箔を導入しない成形体のみの場合と比べ
て、水素吸蔵量は同等であつた。

実施例 12 実施例１と同様な方法で作製したFeTiMm系
合金の成形体を、活性化処理を行つた後で、成形
体を１個充填した後で銅粉末を充填し、これを２
回繰り返して第１図ｅに示すような充填構造で、
直径18.9mm、長さ５cmの銅製の円筒の水素吸蔵合
金貯蔵器を作製した。

以下実施例11と同様の方法で、保持容器ごと加
熱し、再活性化処理を行つた後で、水素吸蔵放出
速度を測定，比較した。

その結果、実施例11と同様に水素吸蔵放出速度
は15倍以上速くなつた。

実施例 13 原料にLaNi₅合金を用いて実施例１と同様な方
法で成形体を作製した。活性化処理を行つた後
で、前記成形体を直径18.9mm、長さ５cmの銅製の
円筒の水素吸蔵合金保持容器に実施例11と同様の
充填方法を用いて貯蔵器を作製した後、同様の測
定方法で水素吸蔵放出速度を測定，比較した。

［発明の効果］以上のように水素吸蔵合金成形体を容器に充填
する際に、容器の内壁と成形体の間に熱伝導の良
好な金属細片を充填し、焼結することで、成形体
が極めて密着性良く充填された水素吸蔵合金貯蔵
器を用いることにより、熱の移動が極めて速くな
り、水素を迅速に吸蔵、放出することが出来る。

また、水素吸蔵合金貯蔵器の製造工程を比較的
簡単で、低コストであり、実用的な水素吸蔵，精
製装置，アクチユエーターなどのシステムへの多
大な貢献が期待出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による水素吸蔵合金成形体の充
填方法を示した説明図で、ａ−１，ｂ−１，ｂ−
２，ｃ，ｄは水素吸蔵合金成形体貯蔵器の横断面
図、ａ−２，ｂ−３，ｅは水素吸蔵合金成形体貯
蔵器の縦断面図、第２図〜第４図はいずれも本発
明による水素吸蔵合金成形体貯蔵器及び比較例に
おける水素の吸蔵，放出の時間変化を示した図表
である。１……水素吸蔵合金を保持する容器、２……熱
伝導性の良好な金属細片、３……水素吸蔵合金成
形体、４……ドーナツ型水素吸蔵合金成形体の
穴、５……隙間、６……水素吸蔵放出バルブ、７
……ヒーター、８……焼結炉。

Claims

【特許請求の範囲】１水素吸蔵合金成形体を充填し、前記成形体と
外郭を構成する容器の内壁の間隙に熱伝導性の良
好な金属細片を充填してなる水素吸蔵合金貯蔵
器。２水素吸蔵合金成形体の複数個を用い、その間
隙に熱伝導性の良好な金属細片を充填してなる請
求項１に記載された水素吸蔵合金貯蔵器。