JPH0613401B2 - 金属水素化物の製造法 - Google Patents

金属水素化物の製造法

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JPH0613401B2
JPH0613401B2 JP61027101A JP2710186A JPH0613401B2 JP H0613401 B2 JPH0613401 B2 JP H0613401B2 JP 61027101 A JP61027101 A JP 61027101A JP 2710186 A JP2710186 A JP 2710186A JP H0613401 B2 JPH0613401 B2 JP H0613401B2
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    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C11/00Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
    • F17C11/005Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for hydrogen
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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、金属水素化物、とくに水素の貯蔵,運搬,精
製に用いる金属水素化物の製造法に関する。
従来の技術 LaNi5を代表とする希土類−Ni系,Ti-Fe系,Ti-Mn系
などの合金は、常温付近で水素を吸蔵,放出し、また、
Mg系はそれよりは高温で同じ機能を持つことが明らか
になっている。このような合金は、水素を吸蔵して金属
水素化物を形成する。この金属水素化物は水素の貯蔵,
運搬,精製など吸蔵,放出の働きをそのまゝ活用する用
途がまず考えられた。その他に、水素を吸蔵する際に発
熱をともない、放出に外部から熱を必要とするのでこれ
を利用したヒートポンプの開発も盛んに進められてい
る。その他に吸蔵,放出時の水素の圧力を利用したコン
プレッサ,電池の電極,水素の添加や脱水素の触媒,重
水素分離など多くの用途が考えられている。
金属水素化物は、すでに述べたように水素を吸蔵し、こ
れを放出する性質を持つものであり、他のガスに関して
は基本的には不活性である。したがって、たとえば、市
販のボンベ水素を、水素の出発材料とし、金属水素化物
に吸蔵せしめ、これを放出するとはじめに出てくる数%
程度の水素を除き、とくに水素の平衡解離圧を示す範囲
で取り出す水素の純度は、ボンベ水素の99.9%から
2〜3桁高純度になり、ボンベ水素中の不純物ガス成分
である窒素,酸素,炭酸ガス,一酸化炭素や水などは明
らかに減少し、高精度のガスクロマトグラフでも確認が
できない。しかしながら、一方でもとのガスにはほとん
ど含まれていないメタンの生成が認められ、高純度の水
素を得る目的に達してマイナスになることが明らかにな
った。
その原因の最も主なるものは、金属中に含まれる炭素成
分が、雰囲気中の水素と反応して形成されるようであ
る。つまり、金属水素化物が、その自身のもつ炭素と雰
囲気中の水素との反応に触媒作用を持つことがメタン形
成の主な原因であることがわかった。金属水素化物に
は、前記のように多くの合金が対象になっているが、一
般に炭素は金属中に微量含まれているので、どのような
合金を用いても、その生成量には若干の差はあるが、メ
タンの形成をさけることはほとんど不可能であるのが現
状である。
発明が解決しようとする問題点 このような問題点は、高純度の水素を得る手段として従
来のパラジウム合金膜を利用する分離法に比べて不利で
あるので、メタンの形成を抑制することは、水素の貯
蔵,運搬を含めた精製用として解決すべき大きな課題に
なってきた。
問題点を解決するための手段 そこで本発明は、いわゆる公知の手段で金属水素化物用
の合金を製造した後に、これに常温付近で水素の吸蔵を
行ない、必要ならば吸蔵,放出をくり返して塊状の合金
を粉末状の合金に変えた後に、吸蔵温度よりも高く、融
点よりも低い温度を用いて、金属水素化物を水素雰囲気
中で加熱処理するものである。
この場合に、合金はアーク溶解や高周波溶解などにより
1000度以上の温度で溶解製造されるのが通常であ
る。また、その後に場合によっては、有効合金相の均一
化により水素の吸蔵,放出特性を向上させるために、ア
ルゴー雰囲気中や真空中で加熱することが提案されてい
る。本発明は、合金製造後、あるいは好ましくは、この
ような熱処理後の合金を一たん、水素を吸蔵せしめるこ
とにより粉末状になることを利用し、粉末にしてから少
なくとも水素を含む雰囲気中で加熱する。つまり、この
加熱により合金中に含まれる炭素成分と雰囲気の水素で
メタンを形成せしめ、この反応を通常の水素吸蔵,放出
時によりも迅速に行なうことによって合金中の炭素を取
り除いて後に実用に供するものである。
作 用 合金を粉末状にして後に、しかし高温にすることにより
合金中の炭素をメタン状にして迅速に取り除く。
実施例 以下、実施例により詳述する。金属水素化物用の合金と
して、純度99.5%以上の市販の金属を用い、アルゴ
ン雰囲気アーク溶解法によってLaNi5合金とTiMn1.5合金
を製造した。これらの合金は、有効合金相の均一化を目
的に、アルゴン雰囲気中1100℃で20時間熱処理し
た。
このようにして得られた合金塊をLaNi5,TiMn1.5ともに
約100gおのおのステンレス製耐圧容器に充填し、真
空にして脱ガス後、市販の工業用水素ガスを用いて25
℃で水素の吸蔵を行なった。別の容器を用いた同じ条件
での試験で、この工程でいずれの合金も1〜100mμ
程度の粉末になっていることを確認した。
この実施例では、いわゆる密閉形に近いバッチ式をえら
んだので、LaNi5,TiMn1.5を入れたいずれの容器も平衡
解離圧が1気圧を示すまで脱水素化し、合金からほとん
どの水素はあらかじめ放出せしめた。
その後、各合金粉末を水素雰囲気中で加熱を行なった。
加熱温度として100,200,500,800℃をえ
らび、時間はいずれも5時間とした。その後室温にもど
して本願の製造工程を完了した。
このようにして得られたメタル発生器を評価するため
に、これら金属水素化物にふたたび市販の工業用水素を
吸蔵せしめ、放出時の水素ガス中のメタンの量をFID
(水素イオン化検出器)を有する高感度ガスクロマトグ
ラフィで分析を行なった。この分析法のメタン検出限昇
は0.05ppmである。また、比較のための例として、
本発明のような水素吸蔵−1部放出−加熱の工程を加え
ていないLaNi5とTiMn1.5の各合金を加えた。
まず、第1回目の放出水素ガスの分析を行なった結果、
初期において、例えば500℃5時間の水素中加熱処理
をした本発明の製造法によるLaNi5では1.5ppm,同じ
くTiMn1.5では0.4ppmであり、いずれも吸蔵水素量に対
するブリード水素ガスの割合が3%以上になるとメタン
は検出されなかった。しかし、比較の合金では、初期放
出において、LaNi5では69ppm,TiMn1.5では9.5ppm
であり、メタンの検出ができなくなるのに必要な水素は
LaNi5では約12%、TiMn1.5では約5%のブリード水素
を必要とした。図は、これらの結果のうちLaNi5につい
て本願発明の実施例と従来例を比較したものである。
つぎに、この1回目の放出時に、いずれの合金もメタン
が検出されなくなるまで水素ガスを放出した後に(この
場合は放出可能水素ガスの20%を放出した後に)25
℃で100時間放置した後に再び放出を開始し、この放
出の初期の水素ガス中に含まれるメタン量を分析した。
その結果、実施例の合金は100℃で1ppm認められた
他はいずれも検出限昇以下であったのに対して、比較の
LaNi5では、10ppm,TiMn1.5では2ppmの生成が認めら
れた。つまり、実施例では、放置時にメタンの生成はほ
とんどないことが確認できた。また、この水素放出後、
ふたたび水素の吸蔵、この放出一吸蔵を10回くり返し
た後に11回目の100時間放置後の水素の放出時に、
ふたたびメタンの分析を行なったところ、本願の合金は
100℃ではやはりLaNi5で1ppm認められた他はいずれも
放出初期からメタンの量は検出限昇以下であったのに対
して、従来例ではLaNi5,TiMn1.5とも先の場合と同様の
メタンの生成が認められた。
以上の結果から、実施例の合金とくに200℃付近以上
の温度を採用した場合には、1回目の水素の放出時に
は、若干の生成吸着していたメタンの放出が認められる
が、以後は、検出値以上のメタンは生成されず、この点
からも高純度の水素を得る手段として極めて有効な製造
法であることがわかった。これに対して比較例では、放
置時にメタンが形成されるので、放置後の水素放出時に
は常にこの点を考慮した操作が必要であることが明らか
である。
以上、本発明は、合金を製造後、水素を吸蔵せしめて塊
状から粉末状にかえ、この状態で少なくとも水素を含む
雰囲気中で加熱工程を加える金属水素化物の製造法であ
る。具体的な温度としては100℃以上、融点以下が適
当である。雰囲気は、水素を含むアルゴンでも差支えな
い。
なお、用いる温度は、用途として用いる水素の吸蔵,放
出時の温度よりは高く、また、合金が溶融すると有効な
合金相が変化する懸念があるので、融点よりは低い温度
が好ましい。合金の種類にもよるが、一般的には200
〜800℃程度が好ましい。また、本願は、当然対象と
する合金は限定されるものではない。
また、本発明の製造法による場合に、水素雰囲気とし
て、たとえば連続炉のように基本的に開放形を採用する
場合には、吸蔵した水素をそのままの状態で加熱処理し
てもよいが、いわゆる密閉状態のバッチ式の場合には、
炉の容積に対する合金量の割合にもよるが、十分水素を
吸蔵せしめた合金を密閉状態で加熱すると放出により異
常な高圧を示すことになる。したがって、吸蔵した水素
の少なくとも1部はあらかじめ放出してから加熱する
か、十分吸蔵させた合金の場合には、加熱により水素圧
が高くなるので、放出してくる水素の少なくとも大部分
を容器内から放出させて異常な圧力上昇を抑制する手段
をとることが好ましい。
発明の効果 本発明の製造法によって、合金中に存在している炭素成
分を実用の前にメタン形成により除去し、純度の高い水
素を必要とする用途に対して、メタンが含まない水素を
提供できる。
【図面の簡単な説明】
図は、本発明の一実施例の製造法で生成したLaNi5合金
での放出水素量と、水素ガス中のメタン量を、従来例の
金属水素化物と比較して示した特性図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定の金属を用いて合金を製造後に、水素
    を吸蔵せしめて粉末状の金属水素化物とし、その後水素
    を含む雰囲気中で加熱処理を行なうことを特徴とする金
    属水素化物の製造法。
  2. 【請求項2】合金に吸蔵せしめた水素の一部もしくは全
    部を放出せしめた後に水素雰囲気中で加熱処理を行なう
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の金属水素
    化物の製造法。
  3. 【請求項3】水素を含む雰囲気中での加熱時に、合金か
    ら放出される水素の少なくとも大部分は系外に放出しな
    がら加熱処理を行なうことを特徴とする特許請求の範囲
    第1項または第2項記載の金属水素化物の製造法。
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KR100446066B1 (ko) * 2002-05-21 2004-08-30 대한민국 (경상대학교 총장) 저항열을 이용한 금속수소화물의 제조방법

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