JPH07252577A - 水素吸蔵材料 - Google Patents
水素吸蔵材料Info
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- JPH07252577A JPH07252577A JP6040061A JP4006194A JPH07252577A JP H07252577 A JPH07252577 A JP H07252577A JP 6040061 A JP6040061 A JP 6040061A JP 4006194 A JP4006194 A JP 4006194A JP H07252577 A JPH07252577 A JP H07252577A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
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- Powder Metallurgy (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、水素吸蔵合金の容易な流動を行わ
せることが可能な水素吸蔵材料を提供する。 【構成】 ２種類以上の水素吸蔵合金を混合して得られ
る水素吸蔵材料であって、平均粒径が１ミクロン以上２
０ミクンロ以下である希土類系水素吸蔵合金と、前記水
素吸蔵合金と組成が異なり平均粒径が６０ミクロン以上
２００ミクロン以下である希土類系水素吸蔵合金または
チタン系水素吸蔵合金を混合してなることを特徴とす
る。６０ミクロン以上２００ミクロン以下である水素吸
蔵合金の割合が全体に対して、０．２≦Ｘ≦０．７であ
ることを特徴とする。 【効果】 本発明の容器を用いることにより、振動を用
いた水素吸蔵放出装置を高効率に運転できることより、
水素吸蔵合金貯蔵装置、水素精製装置、アクチュエータ
ーなどのシステムをコンパクトにし設備費低減が期待で
きる。
せることが可能な水素吸蔵材料を提供する。 【構成】 ２種類以上の水素吸蔵合金を混合して得られ
る水素吸蔵材料であって、平均粒径が１ミクロン以上２
０ミクンロ以下である希土類系水素吸蔵合金と、前記水
素吸蔵合金と組成が異なり平均粒径が６０ミクロン以上
２００ミクロン以下である希土類系水素吸蔵合金または
チタン系水素吸蔵合金を混合してなることを特徴とす
る。６０ミクロン以上２００ミクロン以下である水素吸
蔵合金の割合が全体に対して、０．２≦Ｘ≦０．７であ
ることを特徴とする。 【効果】 本発明の容器を用いることにより、振動を用
いた水素吸蔵放出装置を高効率に運転できることより、
水素吸蔵合金貯蔵装置、水素精製装置、アクチュエータ
ーなどのシステムをコンパクトにし設備費低減が期待で
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水素吸蔵合金を用いた
ヒートポンプ、水素貯蔵装置、水素精製装置、アクチュ
エーターなどに用いられる、水素を完全に吸蔵−放出し
得る水素吸蔵材料に関するものである。特にヒートポン
プ用として優れた性能を有しかつ通常２０ミクロン以下
の微粉として存在する希土類系水素吸蔵合金を含む水素
吸蔵材料を対象とする。
ヒートポンプ、水素貯蔵装置、水素精製装置、アクチュ
エーターなどに用いられる、水素を完全に吸蔵−放出し
得る水素吸蔵材料に関するものである。特にヒートポン
プ用として優れた性能を有しかつ通常２０ミクロン以下
の微粉として存在する希土類系水素吸蔵合金を含む水素
吸蔵材料を対象とする。
【０００２】
【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。金属水素
化物をつくる合金のうち−２０℃〜３００℃において水
素を吸蔵−放出できる合金としてＬａＮｉ5 ，ＣａＮｉ
5，Ｍｇ2 Ｎｉ，ＦｅＴｉなどが代表的なものである。
これらの合金は特に水素吸蔵合金と呼ばれる。水素吸蔵
合金は、水素の吸蔵−放出を迅速に行わせるため、表面
積を増やすため通常粉末状で用いられる。
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。金属水素
化物をつくる合金のうち−２０℃〜３００℃において水
素を吸蔵−放出できる合金としてＬａＮｉ5 ，ＣａＮｉ
5，Ｍｇ2 Ｎｉ，ＦｅＴｉなどが代表的なものである。
これらの合金は特に水素吸蔵合金と呼ばれる。水素吸蔵
合金は、水素の吸蔵−放出を迅速に行わせるため、表面
積を増やすため通常粉末状で用いられる。
【０００３】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
り、水素の吸蔵−放出速度を増大させるためには、水の
吸蔵においては合金充填層内における反応熱を効率よく
水素吸蔵合金充填容器の外部へ取り除き、又、水素を放
出する際には外部から合金充填層内へ反応熱に相当する
熱を効率よく供給しなければならない。
イントは、水素の吸蔵−放出速度を増大させることであ
り、水素の吸蔵−放出速度を増大させるためには、水の
吸蔵においては合金充填層内における反応熱を効率よく
水素吸蔵合金充填容器の外部へ取り除き、又、水素を放
出する際には外部から合金充填層内へ反応熱に相当する
熱を効率よく供給しなければならない。
【０００４】このため水素吸蔵合金を保持する容器は図
４に示すように、水素吸蔵合金保持容器１中に容器内熱
媒管４４を設けその中に熱媒を流し、水素吸蔵合金２の
発熱、吸熱の熱を除去し、水素化反応、脱水素化反応を
促進し、水素をフィルター３を通して迅速な吸蔵−放出
を行っている。
４に示すように、水素吸蔵合金保持容器１中に容器内熱
媒管４４を設けその中に熱媒を流し、水素吸蔵合金２の
発熱、吸熱の熱を除去し、水素化反応、脱水素化反応を
促進し、水素をフィルター３を通して迅速な吸蔵−放出
を行っている。
【０００５】また、図５に示すように、水素吸蔵合金保
持容器１の外側の容器外熱媒管５に熱媒を流し、水素吸
蔵合金２の発熱、吸熱の熱を除去し、水素化反応、脱水
素化反応を促進し、水素をフィルター３を通して迅速な
吸蔵−放出を行っている。
持容器１の外側の容器外熱媒管５に熱媒を流し、水素吸
蔵合金２の発熱、吸熱の熱を除去し、水素化反応、脱水
素化反応を促進し、水素をフィルター３を通して迅速な
吸蔵−放出を行っている。
【０００６】水素吸蔵合金は、水素の吸蔵時に金属粉末
の体積が１５〜３０％程度膨張するため、水素吸蔵−放
出に伴い合金の膨張収縮が起こるとともに、合金の微粉
化も進行するため、容器下部において微粉末が厚密化し
やすく、容器に非常に大きい応力がかかることが指摘さ
れていた。
の体積が１５〜３０％程度膨張するため、水素吸蔵−放
出に伴い合金の膨張収縮が起こるとともに、合金の微粉
化も進行するため、容器下部において微粉末が厚密化し
やすく、容器に非常に大きい応力がかかることが指摘さ
れていた。
【０００７】以上のことより、水素吸蔵合金を充填する
容器に対して、水素吸蔵合金の熱伝導率改善、微粉化防
止、合金の膨張収縮時の容器に対する応力の緩和を目的
に、これまで種々の開発がなされてきた。
容器に対して、水素吸蔵合金の熱伝導率改善、微粉化防
止、合金の膨張収縮時の容器に対する応力の緩和を目的
に、これまで種々の開発がなされてきた。
【０００８】合金充填層の熱伝導改善の方法として、
（１）容器内に多数のフィン付き熱媒管を縦横に配置し
て、合金粉末との接触面積を増大させるという容器構造
を改善する方法、（２）Ａｌなどの高熱伝導性の発泡金
属の空隙に水素吸蔵合金粉末を充填し、加圧、焼成して
ペレット化する方法（特開昭５５−１２６１９９号公報
参照）、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号公報参照）、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５
６−１０９８０２号公報参照）、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（特開昭６
２−１９６５００号公報参照）など、粉末の圧縮成形体
による合金粉末充填層の熱伝導率の改善による方法、
（３）合金粉末を外部より容器を貫通するシャフトを用
いて撹拌し、流動化させることにより伝熱を良好にする
方法（特開昭６０−６０４００号公報参照）、本発明者
らによって行われた、外部から振動を与えることにより
容器内部の水素吸蔵合金粉末を振動流動させ、容器内部
の熱媒管表面と水素吸蔵合金粉末との熱交換を著しく促
進させる方法（特開平４−１６０００１号公報参照）な
どがある。
（１）容器内に多数のフィン付き熱媒管を縦横に配置し
て、合金粉末との接触面積を増大させるという容器構造
を改善する方法、（２）Ａｌなどの高熱伝導性の発泡金
属の空隙に水素吸蔵合金粉末を充填し、加圧、焼成して
ペレット化する方法（特開昭５５−１２６１９９号公報
参照）、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号公報参照）、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５
６−１０９８０２号公報参照）、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（特開昭６
２−１９６５００号公報参照）など、粉末の圧縮成形体
による合金粉末充填層の熱伝導率の改善による方法、
（３）合金粉末を外部より容器を貫通するシャフトを用
いて撹拌し、流動化させることにより伝熱を良好にする
方法（特開昭６０−６０４００号公報参照）、本発明者
らによって行われた、外部から振動を与えることにより
容器内部の水素吸蔵合金粉末を振動流動させ、容器内部
の熱媒管表面と水素吸蔵合金粉末との熱交換を著しく促
進させる方法（特開平４−１６０００１号公報参照）な
どがある。
【０００９】合金の微粉化防止を行う方法としては、前
記（２）の方法による成形体にする方法、合金に第三成
分を加えて微粉化しにくい合金をつくる方法や急冷によ
るアモルファス水素吸蔵合金をつくる方法などの冶金学
的な改善が提案されている。
記（２）の方法による成形体にする方法、合金に第三成
分を加えて微粉化しにくい合金をつくる方法や急冷によ
るアモルファス水素吸蔵合金をつくる方法などの冶金学
的な改善が提案されている。
【００１０】合金の膨張収縮時の容器に対する応力を緩
和する方法としては、水素ガスを透過し水素吸蔵合金は
透過しない弾性を有する多孔体を容器中に設置する方法
（特開昭５７−９４１９８号公報参照）や、前記（３）
の合金を流動化させる方法などが提案されている。
和する方法としては、水素ガスを透過し水素吸蔵合金は
透過しない弾性を有する多孔体を容器中に設置する方法
（特開昭５７−９４１９８号公報参照）や、前記（３）
の合金を流動化させる方法などが提案されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】容器内に多数のファン
付き熱媒管を縦横に配置して、合金粉末との接触面積を
増大させるという容器構造を改善する（１）の方法で
は、熱交換器が高価となり投資回収年が長くなるのでコ
ストの問題があった。また、Ａｌなどの高熱伝導性の発
泡金属の空隙に水素吸蔵合金粉末を充填し、加圧、焼成
してペレット化する方法などの粉末の圧縮成形体による
合金粉末充填層の熱伝導率の改善による（２）の方法で
は、ペレット化する際にバインダーが必要で、この量が
２０〜３０％くらいであるため発生する反応熱の一部が
バインダーの顕熱に取られる。従って、熱を有効に利用
できないという問題がある。（３）の方法の内、合金粉
末を外部より容器を貫通するシャフトを用いて撹拌し、
流動化させることにより伝熱を良好にする方法では、容
器外部から容器内部に向かってシャフトを貫通させるた
め、シャフトと容器のすり合わせ部分ではどうしても水
素の漏れが起こるという問題があった。
付き熱媒管を縦横に配置して、合金粉末との接触面積を
増大させるという容器構造を改善する（１）の方法で
は、熱交換器が高価となり投資回収年が長くなるのでコ
ストの問題があった。また、Ａｌなどの高熱伝導性の発
泡金属の空隙に水素吸蔵合金粉末を充填し、加圧、焼成
してペレット化する方法などの粉末の圧縮成形体による
合金粉末充填層の熱伝導率の改善による（２）の方法で
は、ペレット化する際にバインダーが必要で、この量が
２０〜３０％くらいであるため発生する反応熱の一部が
バインダーの顕熱に取られる。従って、熱を有効に利用
できないという問題がある。（３）の方法の内、合金粉
末を外部より容器を貫通するシャフトを用いて撹拌し、
流動化させることにより伝熱を良好にする方法では、容
器外部から容器内部に向かってシャフトを貫通させるた
め、シャフトと容器のすり合わせ部分ではどうしても水
素の漏れが起こるという問題があった。
【００１２】また、外部から振動を与え、熱交換を著し
く促進させる特開平４−１６０００１号公報の方法で
は、外部から振動を与えることにより、保持容器内部の
水素吸蔵合金が流動し、保持容器内部の熱媒管と激しく
接触することで水素吸蔵合金の保有する熱量が熱媒管中
の媒体に迅速に移動し、著しく伝熱が促進されるが、こ
の際に使用する水素吸蔵合金の粉化特性により、水素吸
蔵合金の流動が妨げられ、伝熱の効果が減少するという
問題があった。以上のような振動による水素吸蔵合金の
流動が抑制されることを避けるためには、水素吸蔵合金
の流動を容易ならしめる水素吸蔵材料が要求される。
く促進させる特開平４−１６０００１号公報の方法で
は、外部から振動を与えることにより、保持容器内部の
水素吸蔵合金が流動し、保持容器内部の熱媒管と激しく
接触することで水素吸蔵合金の保有する熱量が熱媒管中
の媒体に迅速に移動し、著しく伝熱が促進されるが、こ
の際に使用する水素吸蔵合金の粉化特性により、水素吸
蔵合金の流動が妨げられ、伝熱の効果が減少するという
問題があった。以上のような振動による水素吸蔵合金の
流動が抑制されることを避けるためには、水素吸蔵合金
の流動を容易ならしめる水素吸蔵材料が要求される。
【００１３】本発明は、経済性、熱効率性、安全性を兼
ね備え、外部から振動を与えることにより、水素吸蔵合
金粉末と伝熱管表面の熱交換を著しく促進させる方法に
対して、更に水素吸蔵合金の容易な流動を行わせること
が可能な水素吸蔵材料を提供することを目的とする。
ね備え、外部から振動を与えることにより、水素吸蔵合
金粉末と伝熱管表面の熱交換を著しく促進させる方法に
対して、更に水素吸蔵合金の容易な流動を行わせること
が可能な水素吸蔵材料を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、水素吸蔵合金の粒径に制限を加えることに
より保持容器内部の水素吸蔵合金の流動を容易ならしめ
ることを特徴とするものであり、その要旨とするところ
は下記のとおりである。すなわち、２種類以上の水素吸
蔵合金粉末を混合して得られる水素吸蔵材料である。更
に、平均粒径が１ミクロン以上２０ミクロン以下である
希土類系水素吸蔵合金と、前記希土類系水素吸蔵合金と
組成が異なり平均粒径が６０ミクロン以上２００ミクロ
ン以下である希土類系水素吸蔵合金を混合してなること
を特徴する。また、平均粒径が１ミクロン以上２０ミク
ロン以下である希土類系水素吸蔵合金と、平均粒径が６
０ミクロン以上２００ミクロン以下であるチタン系水素
吸蔵合金を混合してなることを特徴とする。
決するため、水素吸蔵合金の粒径に制限を加えることに
より保持容器内部の水素吸蔵合金の流動を容易ならしめ
ることを特徴とするものであり、その要旨とするところ
は下記のとおりである。すなわち、２種類以上の水素吸
蔵合金粉末を混合して得られる水素吸蔵材料である。更
に、平均粒径が１ミクロン以上２０ミクロン以下である
希土類系水素吸蔵合金と、前記希土類系水素吸蔵合金と
組成が異なり平均粒径が６０ミクロン以上２００ミクロ
ン以下である希土類系水素吸蔵合金を混合してなること
を特徴する。また、平均粒径が１ミクロン以上２０ミク
ロン以下である希土類系水素吸蔵合金と、平均粒径が６
０ミクロン以上２００ミクロン以下であるチタン系水素
吸蔵合金を混合してなることを特徴とする。
【００１５】特に、平均粒径が１ミクロン以上２０ミク
ロン以下である希土類系水素吸蔵合金と、前記希土類系
水素吸蔵合金と組成が異なり平均粒径が６０ミクロン以
上２００ミクロン以下である希土類系水素吸蔵合金との
和に対して、平均粒径が６０ミクロン以上２００ミクロ
ン以下である希土類系水素吸蔵合金の割合Ｘが、０．２
≦Ｘ≦０．７であることを特徴とする。また、平均粒径
が１ミクロン以上２０ミクロン以下である希土類系水素
吸蔵合金と、平均粒径が６０ミクロン以上２００ミクロ
ン以下であるチタン系水素吸蔵合金との和に対して、平
均粒径が６０ミクロン以上２００ミクロン以下であるチ
タン系水素吸蔵合金の割合Ｘが、０．２≦Ｘ≦０．７で
あることを特徴とする。
ロン以下である希土類系水素吸蔵合金と、前記希土類系
水素吸蔵合金と組成が異なり平均粒径が６０ミクロン以
上２００ミクロン以下である希土類系水素吸蔵合金との
和に対して、平均粒径が６０ミクロン以上２００ミクロ
ン以下である希土類系水素吸蔵合金の割合Ｘが、０．２
≦Ｘ≦０．７であることを特徴とする。また、平均粒径
が１ミクロン以上２０ミクロン以下である希土類系水素
吸蔵合金と、平均粒径が６０ミクロン以上２００ミクロ
ン以下であるチタン系水素吸蔵合金との和に対して、平
均粒径が６０ミクロン以上２００ミクロン以下であるチ
タン系水素吸蔵合金の割合Ｘが、０．２≦Ｘ≦０．７で
あることを特徴とする。
【００１６】更に具体的には、平均粒径が１ミクロン以
上２０ミクロン以下である希土類系水素吸蔵合金とし
て、Ｌａ（Ｍｍ）−Ｎｉ−Ａｌ系水素吸蔵合金、６０ミ
クロン以上２００ミクロン以下である希土類系水素吸蔵
合金としてＬａ（Ｍｍ）−Ｎｉ−Ａｌ−Ｚｒであること
を特徴とする。
上２０ミクロン以下である希土類系水素吸蔵合金とし
て、Ｌａ（Ｍｍ）−Ｎｉ−Ａｌ系水素吸蔵合金、６０ミ
クロン以上２００ミクロン以下である希土類系水素吸蔵
合金としてＬａ（Ｍｍ）−Ｎｉ−Ａｌ−Ｚｒであること
を特徴とする。
【００１７】また、平均粒径が１ミクロン以上２０ミク
ロン以下である希土類系水素吸蔵合金として、Ｌａ（Ｍ
ｍ）−Ｎｉ−Ａｌ系水素吸蔵合金、６０ミクロン以上２
００ミクロン以下であるチタン系水素吸蔵合金としてＴ
ｉ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ｃｒ−Ｃｕ系水素吸蔵合金またはＴｉ
−Ｆｅ−Ｍｍ−Ｃｏ系水素吸蔵合金であることを特徴と
する。
ロン以下である希土類系水素吸蔵合金として、Ｌａ（Ｍ
ｍ）−Ｎｉ−Ａｌ系水素吸蔵合金、６０ミクロン以上２
００ミクロン以下であるチタン系水素吸蔵合金としてＴ
ｉ−Ｍｎ−Ｚｒ−Ｃｒ−Ｃｕ系水素吸蔵合金またはＴｉ
−Ｆｅ−Ｍｍ−Ｃｏ系水素吸蔵合金であることを特徴と
する。
【００１８】
【作用】水素吸蔵合金として、ヒートポンプ用などに用
いられるものに希土類系水素吸蔵合金がある。希土類系
水素吸蔵合金は、１０kg／cm2 以下の水素圧力で、水素
吸蔵量が比較的多く、水素吸蔵平衡圧と水素放出平衡圧
の差であるヒステリシスが小さく、プラトー部分が平坦
であるという優れた特性を有している。一方で非常に微
粉化しやすく、１ミクロン以下に微粉化するものであ
る。以下の説明は、このような希土類系水素吸蔵合金を
用いることを前提とする。
いられるものに希土類系水素吸蔵合金がある。希土類系
水素吸蔵合金は、１０kg／cm2 以下の水素圧力で、水素
吸蔵量が比較的多く、水素吸蔵平衡圧と水素放出平衡圧
の差であるヒステリシスが小さく、プラトー部分が平坦
であるという優れた特性を有している。一方で非常に微
粉化しやすく、１ミクロン以下に微粉化するものであ
る。以下の説明は、このような希土類系水素吸蔵合金を
用いることを前提とする。
【００１９】水素吸蔵合金粉末が、容易に水素吸蔵合金
保持容器内で流動するためには、平均粒径で６０ミクロ
ン以上２００ミクロン以下のものが必要である。平均粒
径が６０ミクロンよりも小さい粒子のみの場合には、粒
子同士の付着性が強くなり粒子の流動が妨げられる。従
って、少なくとも１種類の水素吸蔵合金は、６０ミクロ
ン以上とする必要がある。一方で平均粒径が２００ミク
ロン以上の場合は、混合する粒径が小さな他の種類の水
素吸蔵合金の粒径との差が大きくなるため、粒径の小さ
い水素吸蔵合金に対する流動性の促進効果が少なくなる
ので望ましくない。また平均粒径が１ミクロン未満の水
素吸蔵合金の場合は、流動性が非常に悪いため、望まし
くない。
保持容器内で流動するためには、平均粒径で６０ミクロ
ン以上２００ミクロン以下のものが必要である。平均粒
径が６０ミクロンよりも小さい粒子のみの場合には、粒
子同士の付着性が強くなり粒子の流動が妨げられる。従
って、少なくとも１種類の水素吸蔵合金は、６０ミクロ
ン以上とする必要がある。一方で平均粒径が２００ミク
ロン以上の場合は、混合する粒径が小さな他の種類の水
素吸蔵合金の粒径との差が大きくなるため、粒径の小さ
い水素吸蔵合金に対する流動性の促進効果が少なくなる
ので望ましくない。また平均粒径が１ミクロン未満の水
素吸蔵合金の場合は、流動性が非常に悪いため、望まし
くない。
【００２０】前記の平均粒径が１ミクロン以上２０ミク
ロン以下である水素吸蔵合金（以下ＭＨＡ２０と略記）
と、前記水素吸蔵合金と組成が異なり平均粒径が６０ミ
クロン以上の２００ミクロン以下である水素吸蔵合金
（以下ＭＨＢ６０と略記）の和である本発明の水素吸蔵
材料において、ＭＨＢ６０の割合Ｘが０．２≦Ｘ≦０．
７であれば、ＭＨＢ６０の流動がＭＨＡ２０の流動を促
進し、保持容器内部の２種以上の水素吸蔵合金よりなる
水素吸蔵材料が容易に流動することができる。Ｘ＜０．
２の場合はＭＨＢ６０の割合が少ないために、効果的に
ＭＨＡ２０の流動に影響を及ぼすことができない。Ｘ＞
０．７の場合は、流動は容易になるがＭＨＡ２０の割合
が少なくなるため水素吸蔵特性上好ましくない。ＭＨＢ
６０の密度とＭＨＡ２０の密度は近い値の方が望まし
い。値に開きがあると、密度が軽い水素吸蔵合金は、流
動により保持容器内の上部に集まり、流動を効果的に促
進することができない。
ロン以下である水素吸蔵合金（以下ＭＨＡ２０と略記）
と、前記水素吸蔵合金と組成が異なり平均粒径が６０ミ
クロン以上の２００ミクロン以下である水素吸蔵合金
（以下ＭＨＢ６０と略記）の和である本発明の水素吸蔵
材料において、ＭＨＢ６０の割合Ｘが０．２≦Ｘ≦０．
７であれば、ＭＨＢ６０の流動がＭＨＡ２０の流動を促
進し、保持容器内部の２種以上の水素吸蔵合金よりなる
水素吸蔵材料が容易に流動することができる。Ｘ＜０．
２の場合はＭＨＢ６０の割合が少ないために、効果的に
ＭＨＡ２０の流動に影響を及ぼすことができない。Ｘ＞
０．７の場合は、流動は容易になるがＭＨＡ２０の割合
が少なくなるため水素吸蔵特性上好ましくない。ＭＨＢ
６０の密度とＭＨＡ２０の密度は近い値の方が望まし
い。値に開きがあると、密度が軽い水素吸蔵合金は、流
動により保持容器内の上部に集まり、流動を効果的に促
進することができない。
【００２１】水素吸蔵材料を構成する水素吸蔵合金とし
ては、前述した希土類系のほかに、Ｔｉ系、アルカリ土
類系、Ｚｒ系、ラーベス相などの合金を用いることがで
きる。この中で６０ミクロン以上の粒径になるのは、例
えば、Ｔｉ系のＴｉＭｎ1.5や、耐微粉化性向上に効果
があるＺｒなどを添加した希土類系として、Ｍｍ0.8Ｎ
ｉ4.7 Ａｌ0.3 Ｚｒ0.2 がある。また、メッキなどによ
り水素吸蔵合金表面に被覆相を設け、平均粒径６０ミク
ロン以上にした水素吸蔵合金も用いることができる。
ては、前述した希土類系のほかに、Ｔｉ系、アルカリ土
類系、Ｚｒ系、ラーベス相などの合金を用いることがで
きる。この中で６０ミクロン以上の粒径になるのは、例
えば、Ｔｉ系のＴｉＭｎ1.5や、耐微粉化性向上に効果
があるＺｒなどを添加した希土類系として、Ｍｍ0.8Ｎ
ｉ4.7 Ａｌ0.3 Ｚｒ0.2 がある。また、メッキなどによ
り水素吸蔵合金表面に被覆相を設け、平均粒径６０ミク
ロン以上にした水素吸蔵合金も用いることができる。
【００２２】
〔実施例１〕以下、本発明の実施例について詳細に説明
する。外部から振動を与えることにより容器内部の水素
吸蔵合金粉末を振動流動させ、容器内部の伝熱管表面と
水素吸蔵合金粉末との熱交換を著しく促進させる方法の
１つとして、水素吸蔵合金保持容器１の下部に振動モー
ター７を用いた例を図２及び図３に示す。図中８は振動
伝達体、９はスプリング、１０は振動台、１１は容器抑
えを示す。
する。外部から振動を与えることにより容器内部の水素
吸蔵合金粉末を振動流動させ、容器内部の伝熱管表面と
水素吸蔵合金粉末との熱交換を著しく促進させる方法の
１つとして、水素吸蔵合金保持容器１の下部に振動モー
ター７を用いた例を図２及び図３に示す。図中８は振動
伝達体、９はスプリング、１０は振動台、１１は容器抑
えを示す。
【００２３】図１は水素吸蔵合金保持容器１の断面図で
ある。熱媒管４は水素吸蔵合金保持容器１の内部で往復
蛇行しており、熱媒管支持体３０により支えられてい
る。通常熱媒管４は水素吸蔵放出を容易にするため、伝
熱面積が大きいフィン付き熱媒管が用いられる。水素吸
蔵合金保持容器１は、内部に水素吸蔵合金２を保有し、
フィルター３を介して密閉可能な水素導入導出弁６を備
え、加熱または冷却用の熱媒が流れる熱媒管４を有して
いる。ここでは熱媒として水を用いた。図１において、
製作した水素吸蔵合金保持容器１は外径１５０mm、長さ
４５０mm、内部には水素吸蔵合金の反応熱を外部に取り
出すための熱媒管４として、直径１５．８８mmのローフ
ィンが設置されている。本実験において、振動モーター
の振動数は、６０Hzで行った。
ある。熱媒管４は水素吸蔵合金保持容器１の内部で往復
蛇行しており、熱媒管支持体３０により支えられてい
る。通常熱媒管４は水素吸蔵放出を容易にするため、伝
熱面積が大きいフィン付き熱媒管が用いられる。水素吸
蔵合金保持容器１は、内部に水素吸蔵合金２を保有し、
フィルター３を介して密閉可能な水素導入導出弁６を備
え、加熱または冷却用の熱媒が流れる熱媒管４を有して
いる。ここでは熱媒として水を用いた。図１において、
製作した水素吸蔵合金保持容器１は外径１５０mm、長さ
４５０mm、内部には水素吸蔵合金の反応熱を外部に取り
出すための熱媒管４として、直径１５．８８mmのローフ
ィンが設置されている。本実験において、振動モーター
の振動数は、６０Hzで行った。
【００２４】ＭｍＮｉ4.5 Ｍｎ0.5 とＴｉ0.8 Ｚｒ0.2
Ｍｎ0.8 Ｃｒ1.0 Ｃｕ0.2 をそれぞれ４０ vol％、６０
vol％となるように合計２０kg混合し、容器に充填し
た。水素吸蔵合金の活性化は、８０℃において、真空排
気、９kg／cm2 の水素加圧を１０回程度繰り返し行っ
た。この実験に先立ち、ＭｍＮｉ4.5 Ｍｎ0.5 とＴｉ
0.8Ｚｒ0.2 Ｍｎ0.8 Ｃｒ1.0 Ｃｕ0.2 の活性化後の粒
径を測定するため、１０ｇ程度を小型反応容器に入れ、
活性化操作を上記の操作と同様に行った。水素吸蔵量が
１．２wt％以上、水素吸蔵速度の変化がほとんどないこ
とを確認した後、反応容器から取り出し、ＭｍＮｉ4.5
Ｍｎ0.5 の平均粒径は１２ミクロン、Ｔｉ0.8Ｚｒ0.2
Ｍｎ0.8 Ｃｒ1.0 Ｃｕ0.2 は６５ミクロンであることを
確認した。粒度分布の測定は、セイシン企業（株）のレ
ーザー解析式粒度分析計を用いた。
Ｍｎ0.8 Ｃｒ1.0 Ｃｕ0.2 をそれぞれ４０ vol％、６０
vol％となるように合計２０kg混合し、容器に充填し
た。水素吸蔵合金の活性化は、８０℃において、真空排
気、９kg／cm2 の水素加圧を１０回程度繰り返し行っ
た。この実験に先立ち、ＭｍＮｉ4.5 Ｍｎ0.5 とＴｉ
0.8Ｚｒ0.2 Ｍｎ0.8 Ｃｒ1.0 Ｃｕ0.2 の活性化後の粒
径を測定するため、１０ｇ程度を小型反応容器に入れ、
活性化操作を上記の操作と同様に行った。水素吸蔵量が
１．２wt％以上、水素吸蔵速度の変化がほとんどないこ
とを確認した後、反応容器から取り出し、ＭｍＮｉ4.5
Ｍｎ0.5 の平均粒径は１２ミクロン、Ｔｉ0.8Ｚｒ0.2
Ｍｎ0.8 Ｃｒ1.0 Ｃｕ0.2 は６５ミクロンであることを
確認した。粒度分布の測定は、セイシン企業（株）のレ
ーザー解析式粒度分析計を用いた。
【００２５】実験は、容器の振動を行わせた状態で、水
素吸蔵合金を真空排気し、水素を充分除去した後、９kg
／cm2 で水素を導入した。３．５分で最大水素吸蔵量の
７０％の量に到達した。ＭｍＮｉ4.5 Ｍｎ0.5 のみの場
合は８分を要し、平均粒径の大きい水素吸蔵合金の混合
による伝熱促進効果が認められた。
素吸蔵合金を真空排気し、水素を充分除去した後、９kg
／cm2 で水素を導入した。３．５分で最大水素吸蔵量の
７０％の量に到達した。ＭｍＮｉ4.5 Ｍｎ0.5 のみの場
合は８分を要し、平均粒径の大きい水素吸蔵合金の混合
による伝熱促進効果が認められた。
【００２６】〔実施例２〕実施例１と同様の装置を用い
て、ＭｍＮｉ4.5 Ｍｎ0.5 とＭｍ0.9 Ｎｉ4.7 Ａｌ0.3
Ｚｒ0.1 をそれぞれ７０ vol％、３０ vol％となるよう
に合計２０kg混合し容器に充填した。水素吸蔵合金の活
性化は、８０℃において、真空排気、９kg／cm2 の水素
加圧を１０回程度繰り返し行った。この実験に先立ち、
ＭｍＮｉ4. 5 Ｍｎ0.5 とＭｍ0.9 Ｎｉ4.7 Ａｌ0.3 Ｚｒ
0.1 の活性化を行い、ＭｍＮｉ4.5Ｍｎ0.5 の平均粒径
は１２ミクロン、Ｍｍ0.9 Ｎｉ4.7 Ａｌ0.3 Ｚｒ0.1 は
１１５ミクロンであることを確認した。
て、ＭｍＮｉ4.5 Ｍｎ0.5 とＭｍ0.9 Ｎｉ4.7 Ａｌ0.3
Ｚｒ0.1 をそれぞれ７０ vol％、３０ vol％となるよう
に合計２０kg混合し容器に充填した。水素吸蔵合金の活
性化は、８０℃において、真空排気、９kg／cm2 の水素
加圧を１０回程度繰り返し行った。この実験に先立ち、
ＭｍＮｉ4. 5 Ｍｎ0.5 とＭｍ0.9 Ｎｉ4.7 Ａｌ0.3 Ｚｒ
0.1 の活性化を行い、ＭｍＮｉ4.5Ｍｎ0.5 の平均粒径
は１２ミクロン、Ｍｍ0.9 Ｎｉ4.7 Ａｌ0.3 Ｚｒ0.1 は
１１５ミクロンであることを確認した。
【００２７】実験は、容器の振動を行わせた状態で、水
素吸蔵合金を真空排気し、水素を充分除去した後、９kg
／cm2 で水素を導入した。２．５分で最大水素吸蔵量の
７０％の量に到達した。ＭｍＮｉ4.5 Ｍｎ0.5 のみの場
合は８分を要し、平均粒径の大きい水素吸蔵合金の混合
により伝熱促進効果が認められた。
素吸蔵合金を真空排気し、水素を充分除去した後、９kg
／cm2 で水素を導入した。２．５分で最大水素吸蔵量の
７０％の量に到達した。ＭｍＮｉ4.5 Ｍｎ0.5 のみの場
合は８分を要し、平均粒径の大きい水素吸蔵合金の混合
により伝熱促進効果が認められた。
【００２８】
【発明の効果】本発明の水素吸蔵材料を用いることで、
水素吸蔵合金の振動による流動を容易ならしめることが
可能であるため、水素吸蔵合金と熱媒管の間の伝熱量が
高くなることから、水素を迅速に吸蔵−放出できる振動
を利用した水素吸蔵−放出装置を効率的に用いることが
できるので、水素吸蔵合金貯蔵装置、水素精製装置、ア
クチュエーターなどのシステムへの多大な貢献が期待で
きる。
水素吸蔵合金の振動による流動を容易ならしめることが
可能であるため、水素吸蔵合金と熱媒管の間の伝熱量が
高くなることから、水素を迅速に吸蔵−放出できる振動
を利用した水素吸蔵−放出装置を効率的に用いることが
できるので、水素吸蔵合金貯蔵装置、水素精製装置、ア
クチュエーターなどのシステムへの多大な貢献が期待で
きる。
【図１】水素吸蔵合金保持容器の断面図。
【図２】容器下部に振動モーターを設置した水素吸蔵−
放出装置を横から見た図。
放出装置を横から見た図。
【図３】容器下部に振動モーターを設置した水素吸蔵−
放出装置を正面から見た図。
放出装置を正面から見た図。
【図４】従来の熱媒管を容器中に設けた水素吸蔵合金を
保持する容器の断面図。
保持する容器の断面図。
【図５】従来の熱媒管を容器の外部に設けた水素吸蔵合
金を保持する容器の断面図。
金を保持する容器の断面図。
１ 水素吸蔵合金保持容器 ２ 水素吸蔵合金 ３ フィルター ４ 熱媒配管 ６ 水素導入導出口弁 ７ 振動モーター ８ 振動伝達体 ９ スプリング １０ 振動台 １１ 容器抑え ３０ 熱媒管支持体 ４１ フィン ４４ 容器内熱媒配管 ５４ 容器外熱媒配管
Claims (7)
- 【請求項１】 ２種類以上の水素吸蔵合金粉末を混合し
て得られる水素吸蔵材料。 - 【請求項２】 平均粒径が１ミクロン以上２０ミクロン
以下である希土類系水素吸蔵合金と、前記希土類系水素
吸蔵合金と組成が異なり平均粒径が６０ミクロン以上２
００ミクロン以下である希土類系水素吸蔵合金を混合し
てなることを特徴する請求項１記載の水素吸蔵材料。 - 【請求項３】 平均粒径が１ミクロン以上２０ミクロン
以下である希土類系水素吸蔵合金と、平均粒径が６０ミ
クロン以上２００ミクロン以下であるチタン系水素吸蔵
合金を混合してなることを特徴とする請求項１記載の水
素吸蔵材料。 - 【請求項４】 平均粒径が１ミクロン以上２０ミクロン
以下である希土類系水素吸蔵合金と、前記希土類系水素
吸蔵合金と組成が異なり平均粒径が６０ミクロン以上２
００ミクロン以下である希土類系水素吸蔵合金との和に
対して、平均粒径が６０ミクロン以上２００ミクロン以
下である希土類系水素吸蔵合金の割合Ｘが、０．２≦Ｘ
≦０．７であることを特徴とする請求項２記載の水素吸
蔵材料。 - 【請求項５】 平均粒径が１ミクロン以上２０ミクロン
以下である希土類系水素吸蔵合金と、平均粒径が６０ミ
クロン以上２００ミクロン以下であるチタン系水素吸蔵
合金との和に対して、平均粒径が６０ミクロン以上２０
０ミクロン以下であるチタン系水素吸蔵合金の割合Ｘ
が、０．２≦Ｘ≦０．７であることを特徴とする請求項
３記載の水素吸蔵材料。 - 【請求項６】 平均粒径が１ミクロン以上２０ミクロン
以下である希土類系水素吸蔵合金として、Ｌａ（Ｍｍ）
−Ｎｉ−Ａｌ系水素吸蔵合金、６０ミクロン以上２００
ミクロン以下である希土類系水素吸蔵合金としてＬａ
（Ｍｍ）−Ｎｉ−Ａｌ−Ｚｒであることを特徴とする請
求項１，２あるいは４の何れかに記載の水素吸蔵材料。 - 【請求項７】 平均粒径が１ミクロン以上２０ミクロン
以下である希土類系水素吸蔵合金として、Ｌａ（Ｍｍ）
−Ｎｉ−Ａｌ系水素吸蔵合金、６０ミクロン以上２００
ミクロン以下であるチタン系水素吸蔵合金としてＴｉ−
Ｍｎ−Ｚｒ−Ｃｒ−Ｃｕ系水素吸蔵合金またはＴｉ−Ｆ
ｅ−Ｍｍ−Ｃｏ系水素吸蔵合金であることを特徴とする
請求項１，３あるいは５の何れかに記載の水素吸蔵材
料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6040061A JPH07252577A (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 水素吸蔵材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6040061A JPH07252577A (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 水素吸蔵材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07252577A true JPH07252577A (ja) | 1995-10-03 |
Family
ID=12570414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6040061A Withdrawn JPH07252577A (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 水素吸蔵材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07252577A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001313051A (ja) * | 2000-04-28 | 2001-11-09 | Japan Metals & Chem Co Ltd | 燃料電池用水素供給装置及び水素吸蔵方法 |
| JP2001313052A (ja) * | 2000-04-28 | 2001-11-09 | Japan Metals & Chem Co Ltd | 水素吸蔵合金の初期活性化方法 |
-
1994
- 1994-03-10 JP JP6040061A patent/JPH07252577A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001313051A (ja) * | 2000-04-28 | 2001-11-09 | Japan Metals & Chem Co Ltd | 燃料電池用水素供給装置及び水素吸蔵方法 |
| JP2001313052A (ja) * | 2000-04-28 | 2001-11-09 | Japan Metals & Chem Co Ltd | 水素吸蔵合金の初期活性化方法 |
| JP4644335B2 (ja) * | 2000-04-28 | 2011-03-02 | 日本重化学工業株式会社 | 燃料電池用水素供給装置及び水素吸蔵方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010605 |