JPH07286224A - 水素貯蔵材料 - Google Patents
水素貯蔵材料Info
- Publication number
- JPH07286224A JPH07286224A JP6104315A JP10431594A JPH07286224A JP H07286224 A JPH07286224 A JP H07286224A JP 6104315 A JP6104315 A JP 6104315A JP 10431594 A JP10431594 A JP 10431594A JP H07286224 A JPH07286224 A JP H07286224A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- hydrogen storage
- occluding material
- hydrogen occluding
- storage material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 常温で優れた水素吸蔵特性を示す水素貯蔵材
料を提供する。 【構成】 化学式がＴｉ1-xＡx（Ｍｎ1-yＢy）zで、結
晶構造が正立方晶構造である水素貯蔵材料。 ただし、
０＜ｘ＜０．５、０＜ｙ＜０．５、０．８≦ｚ≦１．２
であり、Ｖは、Ａ，Ｂの両方からは選択しない。 【効果】 常温で速やかに水素の吸蔵、放出がなされ、
さらに優れた水素吸蔵量を有する水素貯蔵材料が得られ
る。
料を提供する。 【構成】 化学式がＴｉ1-xＡx（Ｍｎ1-yＢy）zで、結
晶構造が正立方晶構造である水素貯蔵材料。 ただし、
０＜ｘ＜０．５、０＜ｙ＜０．５、０．８≦ｚ≦１．２
であり、Ｖは、Ａ，Ｂの両方からは選択しない。 【効果】 常温で速やかに水素の吸蔵、放出がなされ、
さらに優れた水素吸蔵量を有する水素貯蔵材料が得られ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水素を高密度でしかも
常温にて可逆的に吸蔵・放出することができる水素貯蔵
材料に関する。
常温にて可逆的に吸蔵・放出することができる水素貯蔵
材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】水素貯蔵材料は、常温、常圧下で液体水
素の水素密度と同等かあるいはそれ以上の密度で水素を
貯蔵できる材料であり、これまでの液化水素あるいは高
圧ボンベ方式のように極低温あるいは高圧力での貯蔵を
必要としない優れた水素貯蔵方式である。さらに、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おり、この
反応を利用して水素を貯蔵、運搬する技術の実用化が図
られている。さらには、この反応熱を利用した熱貯蔵、
熱輸送システムを構築する技術の開発、実用化も進めら
れている。水素貯蔵材料を用いたこれらのシステムが実
用化されるか否かは、その水素貯蔵材料の性能、とりわ
け経済性の観点から考えれば水素吸蔵量が大きく影響す
るものと考えられる。
素の水素密度と同等かあるいはそれ以上の密度で水素を
貯蔵できる材料であり、これまでの液化水素あるいは高
圧ボンベ方式のように極低温あるいは高圧力での貯蔵を
必要としない優れた水素貯蔵方式である。さらに、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おり、この
反応を利用して水素を貯蔵、運搬する技術の実用化が図
られている。さらには、この反応熱を利用した熱貯蔵、
熱輸送システムを構築する技術の開発、実用化も進めら
れている。水素貯蔵材料を用いたこれらのシステムが実
用化されるか否かは、その水素貯蔵材料の性能、とりわ
け経済性の観点から考えれば水素吸蔵量が大きく影響す
るものと考えられる。
【０００３】これまでに、水素貯蔵材料として、Ｌａ−
Ｎｉ，Ｍｇ−Ｎｉ，Ｔｉ−Ｆｅ，Ｍｍ−Ｎｉ，Ｔｉ−Ｍ
ｎ合金（ＴｉＭｎ1.5）やこれらの元素を多元化した合
金が開発、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。しかし、上記した水素貯蔵
材料のうち、Ｍｇ−Ｎｉ合金を除き、いずれもその水素
吸蔵量は最大で２００cc/gであり、高圧水素ボンベの水
素貯蔵密度と同程度である。また、上記水素貯蔵材料に
おける反応熱量を見ても、従来の熱貯蔵、熱輸送システ
ムで得られる熱量と同程度である。したがって、水素貯
蔵材料の合金コストがまだ高いことを考慮すれば、こら
れの水素貯蔵合金を用いたシステムは、従来のシステム
と比べて経済性の点で必ずしも優位であるとは言い難
い。一方、Ｍｇ−Ｎｉ合金は、４００cc/gと優れた水素
吸蔵量を示すが、水素吸蔵・放出反応が遅く、また、３
５０℃以上の高温でなければスムーズに水素の吸収・放
出ができないなどの欠点を有しており、実用性に劣って
いる。本発明は、上記事情を背景としてなされたもので
あり、常温で可逆的に速やかに水素を吸蔵・放出でき、
しかも従来材に比べて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。
Ｎｉ，Ｍｇ−Ｎｉ，Ｔｉ−Ｆｅ，Ｍｍ−Ｎｉ，Ｔｉ−Ｍ
ｎ合金（ＴｉＭｎ1.5）やこれらの元素を多元化した合
金が開発、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。しかし、上記した水素貯蔵
材料のうち、Ｍｇ−Ｎｉ合金を除き、いずれもその水素
吸蔵量は最大で２００cc/gであり、高圧水素ボンベの水
素貯蔵密度と同程度である。また、上記水素貯蔵材料に
おける反応熱量を見ても、従来の熱貯蔵、熱輸送システ
ムで得られる熱量と同程度である。したがって、水素貯
蔵材料の合金コストがまだ高いことを考慮すれば、こら
れの水素貯蔵合金を用いたシステムは、従来のシステム
と比べて経済性の点で必ずしも優位であるとは言い難
い。一方、Ｍｇ−Ｎｉ合金は、４００cc/gと優れた水素
吸蔵量を示すが、水素吸蔵・放出反応が遅く、また、３
５０℃以上の高温でなければスムーズに水素の吸収・放
出ができないなどの欠点を有しており、実用性に劣って
いる。本発明は、上記事情を背景としてなされたもので
あり、常温で可逆的に速やかに水素を吸蔵・放出でき、
しかも従来材に比べて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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】すなわち本発明の水素
貯蔵材料は、化学式が下記一般式からなり、かつ、結晶
構造が正方晶構造を有することを特徴とする。 一般式：Ｔｉ1-xＡx（Ｍｎ1-yＢy）z Ａ：Ｚｒ，Ｖの一種以上 Ｂ：Ｖ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｍｍの
一種以上 ただし、０＜ｘ＜０．５、０＜ｙ＜０．５、０．８≦ｚ
≦１．２であり、Ｖは、Ａ，Ｂの両方からは選択しな
い。
貯蔵材料は、化学式が下記一般式からなり、かつ、結晶
構造が正方晶構造を有することを特徴とする。 一般式：Ｔｉ1-xＡx（Ｍｎ1-yＢy）z Ａ：Ｚｒ，Ｖの一種以上 Ｂ：Ｖ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｍｍの
一種以上 ただし、０＜ｘ＜０．５、０＜ｙ＜０．５、０．８≦ｚ
≦１．２であり、Ｖは、Ａ，Ｂの両方からは選択しな
い。
【０００５】
【作用】本発明の合金は、三元系以上の組成の合金であ
り、Ｔｉ、Ｍｎを基本元素として結晶構造が正方晶構造
であることを特徴としている。そして、結晶構造を正方
晶構造とすることによって、水素吸蔵量を飛躍的に増大
させることが可能となったものである。
り、Ｔｉ、Ｍｎを基本元素として結晶構造が正方晶構造
であることを特徴としている。そして、結晶構造を正方
晶構造とすることによって、水素吸蔵量を飛躍的に増大
させることが可能となったものである。
【０００６】ここで、Ｚｒ、Ｖの添加は、水素吸蔵量を
減少させることなしに、水素化特性における平衡解離圧
を自由に調整することが可能となる。しかし、過剰に添
加すると、平衡解離圧が著しく減少して、水素放出させ
るために３００℃以上の高温に高めなければならず、容
易に吸収・放出させることができる水素量が減少する。
このため、Ｚｒ、Ｖの添加量を０．５未満に限定した。
減少させることなしに、水素化特性における平衡解離圧
を自由に調整することが可能となる。しかし、過剰に添
加すると、平衡解離圧が著しく減少して、水素放出させ
るために３００℃以上の高温に高めなければならず、容
易に吸収・放出させることができる水素量が減少する。
このため、Ｚｒ、Ｖの添加量を０．５未満に限定した。
【０００７】また、Ｍｎの一部をＶ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｍｍで置換しても同様の効果が
得られる。これらの金属の置換は、正方晶構造の格子定
数を微妙に変化させ、それにともない平衡解離圧特性を
精度よく調整することが可能となる。また、水素化特性
としての圧力組成等温線図（Ｐ−Ｃ−Ｔ線図）のプラト
ー特性やヒステリシス特性の改善に寄与する。しかし、
置換金属の過剰の添加は、正方晶構造を他の結晶に変化
させ、これに伴って、正方晶構造の持つ大きな水素吸蔵
量の特徴を減少させてしまう。従って、ｙの範囲を０．
５未満に抑えた。
ｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｍｍで置換しても同様の効果が
得られる。これらの金属の置換は、正方晶構造の格子定
数を微妙に変化させ、それにともない平衡解離圧特性を
精度よく調整することが可能となる。また、水素化特性
としての圧力組成等温線図（Ｐ−Ｃ−Ｔ線図）のプラト
ー特性やヒステリシス特性の改善に寄与する。しかし、
置換金属の過剰の添加は、正方晶構造を他の結晶に変化
させ、これに伴って、正方晶構造の持つ大きな水素吸蔵
量の特徴を減少させてしまう。従って、ｙの範囲を０．
５未満に抑えた。
【０００８】ｚの値は、基本的には化学量論比に従って
２にすることによって均一な正方晶構造が得られ、その
結果、水素吸蔵量も大きな値を示す。しかし、置換元素
によっては、必ずしも化学量論比組成でなくとも均一な
正方晶構造が得られ、水素吸蔵量もさらに大きな値とな
る。従って、ｚの範囲として０．８から１．２の範囲に
定めた。
２にすることによって均一な正方晶構造が得られ、その
結果、水素吸蔵量も大きな値を示す。しかし、置換元素
によっては、必ずしも化学量論比組成でなくとも均一な
正方晶構造が得られ、水素吸蔵量もさらに大きな値とな
る。従って、ｚの範囲として０．８から１．２の範囲に
定めた。
【０００９】
【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。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銅製ル
ツボ内に収納し、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。さらに溶解
後、合金の組成を均質化させること、さらに発明材では
正方晶単相にすることを目的として、Ａｒガス雰囲気下
において１２００℃の任意の温度にて、１０時間程度の
熱処理を施した。熱処理後の発明材は、粉末Ｘ線回折測
定による構造解析から、いずれも正方晶単相であること
が確認された。
発明の範囲外の比較材と比較しつつ説明する。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銅製ル
ツボ内に収納し、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。さらに溶解
後、合金の組成を均質化させること、さらに発明材では
正方晶単相にすることを目的として、Ａｒガス雰囲気下
において１２００℃の任意の温度にて、１０時間程度の
熱処理を施した。熱処理後の発明材は、粉末Ｘ線回折測
定による構造解析から、いずれも正方晶単相であること
が確認された。
【００１０】これらの合金は、大気中で、５０〜２００
メッシュに粉砕して測定試料とし、各試料５ｇを、水素
吸収・放出量測定装置内のステンレス鋼製反応容器内に
封入した。なお、上記試料を用いて水素吸収・放出特性
を測定する前処理として、初期活性化処理を行った。す
なわち、前記反応容器内を１５０℃に保持したまま、１
時間真空脱ガス処理を行い、その後、反応容器温度を２
０℃まで降下させ、４０kgf/cm2の高純度水素を導入し
た。本発明材の試料は、このような操作によりただちに
水素を吸収し始めた。水素吸収完了後、容器を２００℃
に加熱しながら真空排気し、前記試料から水素を放出さ
せ、初期活性化処理を完了させた。次に、反応容器を再
び４０℃に保持し、５０kgf/cm2まで加圧し水素を吸収
させ、その水素吸蔵量を測定した。その結果は、本発明
材および比較材の水素吸蔵量として表１に示した。以上
の実施例のように、本発明材は、特別な活性化処理を施
すことなく、簡単な操作により水素を吸蔵させることが
でき、また、いずれも従来材に比べ、著しく大きな吸蔵
量を示しており、優れた水素吸蔵材料であることが確認
された。
メッシュに粉砕して測定試料とし、各試料５ｇを、水素
吸収・放出量測定装置内のステンレス鋼製反応容器内に
封入した。なお、上記試料を用いて水素吸収・放出特性
を測定する前処理として、初期活性化処理を行った。す
なわち、前記反応容器内を１５０℃に保持したまま、１
時間真空脱ガス処理を行い、その後、反応容器温度を２
０℃まで降下させ、４０kgf/cm2の高純度水素を導入し
た。本発明材の試料は、このような操作によりただちに
水素を吸収し始めた。水素吸収完了後、容器を２００℃
に加熱しながら真空排気し、前記試料から水素を放出さ
せ、初期活性化処理を完了させた。次に、反応容器を再
び４０℃に保持し、５０kgf/cm2まで加圧し水素を吸収
させ、その水素吸蔵量を測定した。その結果は、本発明
材および比較材の水素吸蔵量として表１に示した。以上
の実施例のように、本発明材は、特別な活性化処理を施
すことなく、簡単な操作により水素を吸蔵させることが
でき、また、いずれも従来材に比べ、著しく大きな吸蔵
量を示しており、優れた水素吸蔵材料であることが確認
された。
【００１１】
【表１】
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の水素貯蔵
材料によれば、ＴｉＭｎの一部を他の元素で置換した正
方晶構造からなるので、特別な活性化処理を必要とする
ことなく常温で優れた水素吸蔵特性が得られ、水素貯蔵
材料を使用したシステムを経済的かつ実用的に構築する
ことが可能となった。
材料によれば、ＴｉＭｎの一部を他の元素で置換した正
方晶構造からなるので、特別な活性化処理を必要とする
ことなく常温で優れた水素吸蔵特性が得られ、水素貯蔵
材料を使用したシステムを経済的かつ実用的に構築する
ことが可能となった。
Claims (1)
- 【請求項１】 化学式が下記一般式からなり、かつ、結
晶構造が正方晶構造を有することを特徴とする水素貯蔵
材料 一般式：Ｔｉ1-xＡx（Ｍｎ1-yＢy）z Ａ：Ｚｒ，Ｖの一種以上 Ｂ：Ｖ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｍｍの
一種以上 ただし、０＜ｘ＜０．５、０＜ｙ＜０．５、０．８≦ｚ
≦１．２であり、Ｖは、Ａ，Ｂの両方からは選択しな
い。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6104315A JPH07286224A (ja) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | 水素貯蔵材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6104315A JPH07286224A (ja) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | 水素貯蔵材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07286224A true JPH07286224A (ja) | 1995-10-31 |
Family
ID=14377509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6104315A Pending JPH07286224A (ja) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | 水素貯蔵材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07286224A (ja) |
-
1994
- 1994-04-20 JP JP6104315A patent/JPH07286224A/ja active Pending
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