JPH0826424B2 - 水素吸蔵合金およびその製造方法 - Google Patents
水素吸蔵合金およびその製造方法Info
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- JPH0826424B2 JPH0826424B2 JP60116114A JP11611485A JPH0826424B2 JP H0826424 B2 JPH0826424 B2 JP H0826424B2 JP 60116114 A JP60116114 A JP 60116114A JP 11611485 A JP11611485 A JP 11611485A JP H0826424 B2 JPH0826424 B2 JP H0826424B2
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- 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
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、水素の貯蔵・輸送媒体、蓄熱や冷暖房用な
どのエネルギー変換媒体などを中心に機能性材料として
その応用開発が展開されている水素吸蔵合金に関するも
のであり、特に50℃以上の比較的高温領域において優れ
た特性を有する水素吸蔵合金に関するものである。
どのエネルギー変換媒体などを中心に機能性材料として
その応用開発が展開されている水素吸蔵合金に関するも
のであり、特に50℃以上の比較的高温領域において優れ
た特性を有する水素吸蔵合金に関するものである。
従来の技術 従来のボンベ方式や液体水素方式に代って水素を安全
にコンパクトに貯蔵しうる方法として、水素吸蔵合金を
使った方式が注目されている。そして、この水素吸蔵合
金は、その他にも、水素精製，圧力や、熱などのエネル
ギー変換媒体を中心に各種の応用が展開されている。
にコンパクトに貯蔵しうる方法として、水素吸蔵合金を
使った方式が注目されている。そして、この水素吸蔵合
金は、その他にも、水素精製，圧力や、熱などのエネル
ギー変換媒体を中心に各種の応用が展開されている。
水素吸蔵合金としては、例えばLaNi5,TiFe,TiMn1.5お
よびこれらを基合金とした多元系合金などが良く知られ
ている（例えば、水素エネルギーシステム研究会編「水
素エネルギー読本」（昭57.1.25），オーム社，第３
章）。
よびこれらを基合金とした多元系合金などが良く知られ
ている（例えば、水素エネルギーシステム研究会編「水
素エネルギー読本」（昭57.1.25），オーム社，第３
章）。
これらのうち、LaNi5,TiFe,TiMn1.5およびこれらを基
合金とした多元系合金は、水素貯蔵を指向しているた
め、室温付近での反応速度や水素吸蔵能などの水素貯蔵
特性は比較的優れている。しかしながら、昨今、蓄熱や
冷暖房用媒体を中心に室温より高い50〜300℃程度の温
度での使用に対する関心が高まってきた。
合金とした多元系合金は、水素貯蔵を指向しているた
め、室温付近での反応速度や水素吸蔵能などの水素貯蔵
特性は比較的優れている。しかしながら、昨今、蓄熱や
冷暖房用媒体を中心に室温より高い50〜300℃程度の温
度での使用に対する関心が高まってきた。
発明が解決しようとする問題点 これらの室温より高い50〜300℃程度の温度で使用す
る水素吸蔵合金については、これまでに知られている合
金材料では、いずれも優れた性能を有したものはなかっ
た。特に、水素吸蔵圧と放出圧のヒステリシス性能、お
よび水素吸蔵圧（および放出圧）のプラトー性能、さら
には、使用温度に適応する水素吸蔵圧（および放出圧）
の調整制御特性という点に関しては性能的に劣ってお
り、実用化の際、経済性，操作性などの点で問題であっ
た。
る水素吸蔵合金については、これまでに知られている合
金材料では、いずれも優れた性能を有したものはなかっ
た。特に、水素吸蔵圧と放出圧のヒステリシス性能、お
よび水素吸蔵圧（および放出圧）のプラトー性能、さら
には、使用温度に適応する水素吸蔵圧（および放出圧）
の調整制御特性という点に関しては性能的に劣ってお
り、実用化の際、経済性，操作性などの点で問題であっ
た。
この問題点の中でヒステリシス性能とプラトー性能に
ついて第５図によって説明する。第５図は水素吸蔵合金
の水素平衡圧と水素化物組成との関係を示す等温線（以
降Ｐ−Ｃ−Ｔ特性という）であり、実線が理想的な水素
吸蔵合金の特性、破線が従来のものの特性を示してい
る。図中のＨが従来のもののＰ−Ｃ−Ｔ特性のヒステリ
シス性能をＳがプラトー性能を評価する値であり、これ
らは実線のように共に小さい程望ましい。その理由は少
しの圧力変化で、合金中の保有水素量を大きく変化させ
ることが出来るからである。
ついて第５図によって説明する。第５図は水素吸蔵合金
の水素平衡圧と水素化物組成との関係を示す等温線（以
降Ｐ−Ｃ−Ｔ特性という）であり、実線が理想的な水素
吸蔵合金の特性、破線が従来のものの特性を示してい
る。図中のＨが従来のもののＰ−Ｃ−Ｔ特性のヒステリ
シス性能をＳがプラトー性能を評価する値であり、これ
らは実線のように共に小さい程望ましい。その理由は少
しの圧力変化で、合金中の保有水素量を大きく変化させ
ることが出来るからである。
本発明は、前記従来の水素吸蔵合金が有している問題
点である50〜300℃程度の使用温度領域での水素貯蔵特
性におけるヒステリシス性能およびプラトー性能の問題
点を改善すると共に使用温度に適した水素平衡圧力への
性能の調整を可能にし、さらには、その使用温度領域で
水素吸蔵量が大きく、水素吸蔵と放出の反応の速度が速
い水素吸蔵合金を提供することを目的とする。
点である50〜300℃程度の使用温度領域での水素貯蔵特
性におけるヒステリシス性能およびプラトー性能の問題
点を改善すると共に使用温度に適した水素平衡圧力への
性能の調整を可能にし、さらには、その使用温度領域で
水素吸蔵量が大きく、水素吸蔵と放出の反応の速度が速
い水素吸蔵合金を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 本発明は、水素吸蔵合金が一般式 Ti1-xAxMnα-y-zCryBzで示され、ＡはZrもしくは、Hfの
一種以上、ＢはFe,Co,Ni,Cu,Nb,Mo,Ta,Mg,Ca,Zn,Al,Si,
Sn,LaおよびCeからなる群から選んだ少なくとも一種以
上、ｘ＝0.42〜0.99,α＝1.5〜2.5,y＝0.2〜1.5,z＝0.0
2〜0.8でかつα−ｙ−ｚ＝0.5以上であることを特徴と
するものであり、好ましくは、α＝1.9〜2.1である。さ
らに好ましくは、ＡがZrであり、ＢがCuもしくはNiの少
なくとも一種以上であり、ｚ＝0.05〜0.4である組成を
有するものである。
一種以上、ＢはFe,Co,Ni,Cu,Nb,Mo,Ta,Mg,Ca,Zn,Al,Si,
Sn,LaおよびCeからなる群から選んだ少なくとも一種以
上、ｘ＝0.42〜0.99,α＝1.5〜2.5,y＝0.2〜1.5,z＝0.0
2〜0.8でかつα−ｙ−ｚ＝0.5以上であることを特徴と
するものであり、好ましくは、α＝1.9〜2.1である。さ
らに好ましくは、ＡがZrであり、ＢがCuもしくはNiの少
なくとも一種以上であり、ｚ＝0.05〜0.4である組成を
有するものである。
作用 本発明の水素吸蔵合金は、特性の主たる影響を及ぼす
有効合金相が、C14(MgZn2)型結晶構造を有するラーバス
相であり、その有効合金相の均質性，単一相性および結
晶格子定数などが、水素吸蔵合金としての特性と密接な
関係を有する。すなわち、均質性は、主に水素貯蔵性能
やプラトー性能を向上する上で重要であり、単一相性
は、主に水素貯蔵性能の向上に重要であり、結晶格子定
数は水素の平衡圧力特性を制御できるため、使用温度条
件への調節に対して重要である。
有効合金相が、C14(MgZn2)型結晶構造を有するラーバス
相であり、その有効合金相の均質性，単一相性および結
晶格子定数などが、水素吸蔵合金としての特性と密接な
関係を有する。すなわち、均質性は、主に水素貯蔵性能
やプラトー性能を向上する上で重要であり、単一相性
は、主に水素貯蔵性能の向上に重要であり、結晶格子定
数は水素の平衡圧力特性を制御できるため、使用温度条
件への調節に対して重要である。
本発明の水素吸蔵合金は、一般式 Ti1-xAxMnα-y-zCryBzで表わされ、少なくとも５成分以
上の元素によって構成される。この場合、ＡはTiに置換
する元素としてのZrもしくはHfの一種以上であり、Ｂは
Mn,Crに置換する元素としてのFe,Co,Ni,Cu,Nbなどの少
なくとも一種の元素である。そして、水素吸蔵合金とし
ての性能は、有効合金相であるC14型ラーバス相の一般
式で示した成分元素の種類と、その量、すなわち合金組
成によって、大きく変化するものである。
上の元素によって構成される。この場合、ＡはTiに置換
する元素としてのZrもしくはHfの一種以上であり、Ｂは
Mn,Crに置換する元素としてのFe,Co,Ni,Cu,Nbなどの少
なくとも一種の元素である。そして、水素吸蔵合金とし
ての性能は、有効合金相であるC14型ラーバス相の一般
式で示した成分元素の種類と、その量、すなわち合金組
成によって、大きく変化するものである。
例えば、Tiに対し、ZrおよびHfの量が増大すると結晶
格子定数が増大し、その配合組成に対応して水素平衡圧
力を低下させ、より高い温度で使用する合金としての性
能が良好となる。また、Mnに対し、Crは配合量に応じて
主としてヒステリシス性能を大きく改善できる。同様
に、Fe,Co,Ni,Cuなども、プラトー性能の向上や、寿命
性能の向上など、それぞれに良好な性能にするための有
効な成分である。この中で、ＢがCuである場合は、特に
本発明合金の中でもプラトー性能を改善するために効果
がある成分である。また、ＢがNiである場合は水素平衡
圧力の制御が容易になるという効果がある。
格子定数が増大し、その配合組成に対応して水素平衡圧
力を低下させ、より高い温度で使用する合金としての性
能が良好となる。また、Mnに対し、Crは配合量に応じて
主としてヒステリシス性能を大きく改善できる。同様
に、Fe,Co,Ni,Cuなども、プラトー性能の向上や、寿命
性能の向上など、それぞれに良好な性能にするための有
効な成分である。この中で、ＢがCuである場合は、特に
本発明合金の中でもプラトー性能を改善するために効果
がある成分である。また、ＢがNiである場合は水素平衡
圧力の制御が容易になるという効果がある。
ただし、すべての元素について言えることであるが、
合金組成がこれらの成分の必要量を超えると、水素吸蔵
合金としての性能は、一方の性能では良好であっても他
方の性能を低下させる結果となるため、最適な組成範囲
が重要である。
合金組成がこれらの成分の必要量を超えると、水素吸蔵
合金としての性能は、一方の性能では良好であっても他
方の性能を低下させる結果となるため、最適な組成範囲
が重要である。
また、先の一般式でのα値は、プラトー性能に密接な
関係があり有効合金相の基本であるα＝2.0が最も優れ
ているが、α値を変化することによって水素平衡圧力も
変化させることが可能である。α値を大きく変化させる
場合には、プラトー性能を低下させることのみならず、
有効合金相の単一相性も低下する結果となる。
関係があり有効合金相の基本であるα＝2.0が最も優れ
ているが、α値を変化することによって水素平衡圧力も
変化させることが可能である。α値を大きく変化させる
場合には、プラトー性能を低下させることのみならず、
有効合金相の単一相性も低下する結果となる。
このような合金組成の変化と、水素吸蔵合金としての
性能の関係を調べた結果、先に示した様な合金組成が重
用上重要であることがわかった。
性能の関係を調べた結果、先に示した様な合金組成が重
用上重要であることがわかった。
なお、それらの組成の合金を、溶解して得た後1100〜
1300℃の温度の真空中もしくは、不活性ガス中での熱処
理は、従来の熱処理に比較すると非常に高い温度であ
り、熱処理条件としては高温ではあるが本発明の合金の
ようにZrを多く含有する合金組成ではこのような条件に
することによって初めて熱処理による主としてプラトー
性能などの性能の向上を大幅に改善できることがわかっ
た。
1300℃の温度の真空中もしくは、不活性ガス中での熱処
理は、従来の熱処理に比較すると非常に高い温度であ
り、熱処理条件としては高温ではあるが本発明の合金の
ようにZrを多く含有する合金組成ではこのような条件に
することによって初めて熱処理による主としてプラトー
性能などの性能の向上を大幅に改善できることがわかっ
た。
実施例 本発明の水素吸蔵合金の製造は、アルゴンアーク溶解
法，プラズマアーク溶解法，高周波誘導加熱溶解法など
の水素吸蔵合金の一般的な製造方法で容易に行なわれ
る。
法，プラズマアーク溶解法，高周波誘導加熱溶解法など
の水素吸蔵合金の一般的な製造方法で容易に行なわれ
る。
例えば、アルゴンアーク溶解法での合金の溶解を説明
すると、まず、所定の組成になるように99.5％以上の純
度を有するTi,Zr,Mn,Cr,Cuなどの原材料を全量が約1kg
になるようにそれぞれ秤量し、アルゴンアーク溶解炉の
水冷銅鋳型にセットした。そして、炉内を真空脱気した
後、減圧アルゴン雰囲気に炉内を調整し、約５分間、ア
ークを発生させて原材料を溶解した。このような溶解操
作を４回行なった。このようにして得られた合金塊は、
比較的もろく機械的に容易に粉砕され、その一部を合金
組成や結晶性，結晶格子定数などの測定の解析用とし、
残部を水素吸蔵合金としての性能を評価するための水素
化特性測定用とした。
すると、まず、所定の組成になるように99.5％以上の純
度を有するTi,Zr,Mn,Cr,Cuなどの原材料を全量が約1kg
になるようにそれぞれ秤量し、アルゴンアーク溶解炉の
水冷銅鋳型にセットした。そして、炉内を真空脱気した
後、減圧アルゴン雰囲気に炉内を調整し、約５分間、ア
ークを発生させて原材料を溶解した。このような溶解操
作を４回行なった。このようにして得られた合金塊は、
比較的もろく機械的に容易に粉砕され、その一部を合金
組成や結晶性，結晶格子定数などの測定の解析用とし、
残部を水素吸蔵合金としての性能を評価するための水素
化特性測定用とした。
また、先の方法によって溶解した合金塊は、その後、
真空熱処理炉にセットし、各種の温度、時間を変えて真
空もしくはアルゴン雰囲気中で熱処理を行ない同様に、
解析用と、水素化特性測定用とした。
真空熱処理炉にセットし、各種の温度、時間を変えて真
空もしくはアルゴン雰囲気中で熱処理を行ない同様に、
解析用と、水素化特性測定用とした。
水素化手順は、機械的に粉砕した合金粒約30gを例え
ば、ステンレス鋼製の密閉可能な反応容器内に収納し、
内部を数10分間真空に排気後、各種の温度（50〜300℃
程度）で直接この合金粒と、市販ボンベ水素の水素ガス
とを数気圧から数10気圧の圧力で接解させ、水素吸蔵反
応を行なわせた。水素吸蔵量が飽和に達した後、今度は
合金と反応した水素化物中の水素を大気中に放出する水
素放出反応を行なった。この水素吸蔵と放出反応を10回
行なってから、それぞれ温度を変えてＰ−Ｃ−Ｔ特性を
測定した。
ば、ステンレス鋼製の密閉可能な反応容器内に収納し、
内部を数10分間真空に排気後、各種の温度（50〜300℃
程度）で直接この合金粒と、市販ボンベ水素の水素ガス
とを数気圧から数10気圧の圧力で接解させ、水素吸蔵反
応を行なわせた。水素吸蔵量が飽和に達した後、今度は
合金と反応した水素化物中の水素を大気中に放出する水
素放出反応を行なった。この水素吸蔵と放出反応を10回
行なってから、それぞれ温度を変えてＰ−Ｃ−Ｔ特性を
測定した。
このようにして得られた水素化特性の結果は、化学分
析,X線回折などの合金解析結果と対比しつつ総合的に評
価した。本発明の水素吸蔵合金の性能を説明するために
評価試験を行なった合金の中から代表的なものの性能を
以下に示し説明する。
析,X線回折などの合金解析結果と対比しつつ総合的に評
価した。本発明の水素吸蔵合金の性能を説明するために
評価試験を行なった合金の中から代表的なものの性能を
以下に示し説明する。
第１図は、本発明の合金の中から、水素平衡圧力特性
を制御できることを示す図であり一例としてTi1-xZrxMn
α-y-zCryCuz合金において、ｘを変化させ、Mn0.8Cr1.0
Cu0.2を固定した場合の合金組成と水素平衡圧力特性の
関係を示したものである。
を制御できることを示す図であり一例としてTi1-xZrxMn
α-y-zCryCuz合金において、ｘを変化させ、Mn0.8Cr1.0
Cu0.2を固定した場合の合金組成と水素平衡圧力特性の
関係を示したものである。
第１図からわかる様に、TiとZrの割合を変えるだけで
水素平衡圧力が大幅に変化することができる。これまで
の水素吸蔵合金でこのように大幅な水素平衡圧力の制御
は知られていない。したがって、使用温度に応じて平衡
圧力特性は、第１図の様にTi1-xZrxのｘ量を連続的に変
化させれば良いことがわかった。第１図の結果は、Ａを
Hfにした場合、もしくはＡをZr＋Hfにした場合でもほぼ
同様の結果を得ることができた。
水素平衡圧力が大幅に変化することができる。これまで
の水素吸蔵合金でこのように大幅な水素平衡圧力の制御
は知られていない。したがって、使用温度に応じて平衡
圧力特性は、第１図の様にTi1-xZrxのｘ量を連続的に変
化させれば良いことがわかった。第１図の結果は、Ａを
Hfにした場合、もしくはＡをZr＋Hfにした場合でもほぼ
同様の結果を得ることができた。
また、第１図に示した合金は、他の水素吸蔵合金とし
ての特性、例えば、水素吸蔵量，ヒステリシス性能，プ
ラトー性能などについても、従来の合金と比較して非常
に優れた性能を有していることがわかった。
ての特性、例えば、水素吸蔵量，ヒステリシス性能，プ
ラトー性能などについても、従来の合金と比較して非常
に優れた性能を有していることがわかった。
Ti1-xZrxMn0.8Cr1.0Cu0.2系合金の中からその一例と
して、Ti0.52Zr0.48Mn0.8Cr1.0Cu0.2合金のＰ−Ｃ−Ｔ
特性を第２図にまた、Ti0.05Zr0.95Mn0.8Cr1.0Cu0.2合
金のＰ−Ｃ−Ｔ特性を第３図にそれぞれ示す。第２図，
第３図において、図中に示したSf,Hfの値はそれぞれ各
水素化測定温度でのプラトー性能とヒステリシス性能を
表わしたものである。この場合プラトー性能（Sf）はΔ
Hx＝1.5での水素放出時の値である。評価はln（PHX＝0/
PHX＝1.5）とした。また、ヒステリシス性能はHx＝1.5
（H/M＝0.5）での水素吸蔵圧（Pa）と水素放出圧（Pd）
をln（Pa/Pd）で評価した。第２図および第３図に示し
たＰ−Ｃ−Ｔ特性の結果は、このような従来比較的高温
で使用される水素吸蔵合金の問題であった特にプラトー
特性を大幅に改善したものである。
して、Ti0.52Zr0.48Mn0.8Cr1.0Cu0.2合金のＰ−Ｃ−Ｔ
特性を第２図にまた、Ti0.05Zr0.95Mn0.8Cr1.0Cu0.2合
金のＰ−Ｃ−Ｔ特性を第３図にそれぞれ示す。第２図，
第３図において、図中に示したSf,Hfの値はそれぞれ各
水素化測定温度でのプラトー性能とヒステリシス性能を
表わしたものである。この場合プラトー性能（Sf）はΔ
Hx＝1.5での水素放出時の値である。評価はln（PHX＝0/
PHX＝1.5）とした。また、ヒステリシス性能はHx＝1.5
（H/M＝0.5）での水素吸蔵圧（Pa）と水素放出圧（Pd）
をln（Pa/Pd）で評価した。第２図および第３図に示し
たＰ−Ｃ−Ｔ特性の結果は、このような従来比較的高温
で使用される水素吸蔵合金の問題であった特にプラトー
特性を大幅に改善したものである。
なお、第２図，第３図に示した合金のＰ−Ｃ−Ｔ特性
の結果はいずれも本発明の1100〜1300℃の温度での熱処
理を行なったものである。この熱処理の結果の詳細につ
いては、一例を第４図に示して説明する。
の結果はいずれも本発明の1100〜1300℃の温度での熱処
理を行なったものである。この熱処理の結果の詳細につ
いては、一例を第４図に示して説明する。
第４図は、第２図に示したTi0.52Zr0.48Mn0.8Cr1.0Cu
0.2合金の熱処理温度条件を変化させたときの75℃にお
けるＰ−Ｃ−Ｔ特性を比較した図である。本発明の合金
は第４図に示す様に、熱処理をすることによって、主と
してプラトー性能を改善することができる。この場合の
熱処理条件と熱処理の効果は、ほぼ1100℃以上の温度が
適当であり、1300℃まで、温度に応じて適当な処理時間
を選ぶことが重要であった。そして熱処理の効果は、本
発明の合金組成で特に性能が改善できるものであった。
0.2合金の熱処理温度条件を変化させたときの75℃にお
けるＰ−Ｃ−Ｔ特性を比較した図である。本発明の合金
は第４図に示す様に、熱処理をすることによって、主と
してプラトー性能を改善することができる。この場合の
熱処理条件と熱処理の効果は、ほぼ1100℃以上の温度が
適当であり、1300℃まで、温度に応じて適当な処理時間
を選ぶことが重要であった。そして熱処理の効果は、本
発明の合金組成で特に性能が改善できるものであった。
次表は、上記の様な方法によって特性試験を行なった
本発明の合金組成の一部の例である。
本発明の合金組成の一部の例である。
これらの結果から、合金組成の最適値として次に示す
要件を満たすことが重要であることがわかった。
要件を満たすことが重要であることがわかった。
本発明は一般式Ti1-xAxMnα-y-zCryBzにおいて、 （１）ＡとしてZr,Hfは、いずれもうまくTiと置換し、
水素平衡圧特性の制御や、ヒステリシス性能の改善に効
果がある。また、ｘ値は、ｘがほぼ0.42以上の場合に、
Hf値を実用的な性能である0.15以下にすることができ
る。さらに、50℃以上の温度に対して、ｘ＝0.42〜0.99
が適当である。
水素平衡圧特性の制御や、ヒステリシス性能の改善に効
果がある。また、ｘ値は、ｘがほぼ0.42以上の場合に、
Hf値を実用的な性能である0.15以下にすることができ
る。さらに、50℃以上の温度に対して、ｘ＝0.42〜0.99
が適当である。
（２）ＢとしてFe,Co,Ni,Cu,Nb,Mo,Ta,Mg,Ca,Zn,Al,Si,
Sn,La及びCeは、いずれも、本発明の合金に必要なもの
であり、特に、これらの成分を混入した合金にすること
によって、熱処理による性能の改善がより図られやすい
ことがわかった。Ｂ成分の量Ｚは成分の差により多少異
なるもののほぼ0.02〜0.8で有効であり、それ以上の量
は、有効合金相の単一相性を低下させることが多く、水
素吸蔵合金としての水素貯蔵能を低下させる結果とな
る。
Sn,La及びCeは、いずれも、本発明の合金に必要なもの
であり、特に、これらの成分を混入した合金にすること
によって、熱処理による性能の改善がより図られやすい
ことがわかった。Ｂ成分の量Ｚは成分の差により多少異
なるもののほぼ0.02〜0.8で有効であり、それ以上の量
は、有効合金相の単一相性を低下させることが多く、水
素吸蔵合金としての水素貯蔵能を低下させる結果とな
る。
なお、Ｂとして、Cu,Niは、本発明の合金の中でも特
に優れた成分であった。
に優れた成分であった。
（３）Mn量α−ｙ−ｚの値は、0.5以上であることが必
要であり、それ以下の場合には、有効合金相の単一相性
を低下させ水素貯蔵能が低下する。
要であり、それ以下の場合には、有効合金相の単一相性
を低下させ水素貯蔵能が低下する。
（４）α値は合金の基本組成であるTi(Zr)Mn2の2.0が最
も好ましいが、水素吸蔵合金としての特性は、1.5〜2.5
が有効であり、α値が2.0より低下すると、水素平衡圧
力を低下させることができ、逆に、2.0より多くなる
と、水素平衡圧力を徐々に増大することができ、より実
用性の高い性能をこのα値を変動させることによって提
供できる。ただし、αが1.5以下、もしくは2.5以上の条
件では、水素貯蔵能が低下することや、プラトー性が低
下するため好ましくない。
も好ましいが、水素吸蔵合金としての特性は、1.5〜2.5
が有効であり、α値が2.0より低下すると、水素平衡圧
力を低下させることができ、逆に、2.0より多くなる
と、水素平衡圧力を徐々に増大することができ、より実
用性の高い性能をこのα値を変動させることによって提
供できる。ただし、αが1.5以下、もしくは2.5以上の条
件では、水素貯蔵能が低下することや、プラトー性が低
下するため好ましくない。
（５）Cr量ｙ値は、0.2〜1.5の範囲が適当である。Crは
本合金系の有効合金相の結晶性を向上させる効果および
ヒステリシス性能の向上に効果がある。Cr量が0.2以下
の場合には、これらの効果を充分に出せないため、必ず
しも性能が良好でない。また、1.5以上の場合には、水
素貯蔵能の低下が大きい。
本合金系の有効合金相の結晶性を向上させる効果および
ヒステリシス性能の向上に効果がある。Cr量が0.2以下
の場合には、これらの効果を充分に出せないため、必ず
しも性能が良好でない。また、1.5以上の場合には、水
素貯蔵能の低下が大きい。
（６）本発明の合金は1100℃以上1300℃までの温度での
真空中もしくはアルゴンガス等の不活性ガス中での熱処
理をすることによって、実用上重要な性能であるプラト
ー性能を大幅に向上できる。この場合、ほぼ1100℃では
10時間以上20時間程度、1200℃では10時間程度、1300℃
では10時間以内の条件が好ましい。
真空中もしくはアルゴンガス等の不活性ガス中での熱処
理をすることによって、実用上重要な性能であるプラト
ー性能を大幅に向上できる。この場合、ほぼ1100℃では
10時間以上20時間程度、1200℃では10時間程度、1300℃
では10時間以内の条件が好ましい。
なお、一例を先の表に示した本発明の合金は、50〜30
0℃程度の温度領域で、水素吸蔵合金として優れた性能
を有していることがわかった。
0℃程度の温度領域で、水素吸蔵合金として優れた性能
を有していることがわかった。
発明の効果 以上のべた様に、本発明の水素吸蔵合金はこれまでの
問題点であった50〜300℃程度の使用温度領域での水素
吸蔵材としての性能を大きく改善することができた。
問題点であった50〜300℃程度の使用温度領域での水素
吸蔵材としての性能を大きく改善することができた。
具体的には、プラトー性能とヒステリシス性能を従来
この温度領域では見られない程向上することができた。
また、本発明の合金によって、温度に対応して水素平衡
圧力を自由に調整することが可能となった。さらには、
水素吸蔵量が大きく、水素の吸蔵，放出反応の速度も充
分に速い合金材料を提供することができた。
この温度領域では見られない程向上することができた。
また、本発明の合金によって、温度に対応して水素平衡
圧力を自由に調整することが可能となった。さらには、
水素吸蔵量が大きく、水素の吸蔵，放出反応の速度も充
分に速い合金材料を提供することができた。
従って、本発明の水素吸蔵合金は、蓄熱や冷暖房，温
度センサー，水素貯蔵など、主に50〜300℃前後の温度
領域で使用する水素吸蔵合金として最適である。
度センサー，水素貯蔵など、主に50〜300℃前後の温度
領域で使用する水素吸蔵合金として最適である。
第１図から第４図は本発明の一実施例の水素吸蔵合金の
特性図、第５図は水素吸蔵合金の性能を評価するための
Ｐ−Ｃ−Ｔ特性を示す模式図である。
特性図、第５図は水素吸蔵合金の性能を評価するための
Ｐ−Ｃ−Ｔ特性を示す模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩城 勉 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−68702（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−41741（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】水素吸蔵合金が一般式Ti1-xAxMnα-y-zCry
Bzで表わされ、ＡはZrもしくはHfの１種以上、ＢはFe,C
o,Ni,Cu,Nb,Mo,Ta,Mg,Ca,Zn,Al,Si,Sn,La及びCeからな
る群から選んだ少なくとも１種以上、ｘ＝0.42〜0.99,
α＝1.5〜2.5,y＝0.2〜1.5,z＝0.02〜0.8でかつα−ｙ
−ｚ＝0.5以上であることを特徴とする水素吸蔵合金。 - 【請求項２】α＝1.9〜2.1である特許請求の範囲第１項
記載の水素吸蔵合金。 - 【請求項３】ＡがZrであり、ＢがCuもしくはNiの少なく
とも１種以上であり、ｚ＝0.05〜0.4である特許請求の
範囲第１項または第２項記載の水素吸蔵合金。 - 【請求項４】一般式Ti1-xAxMnα-y-zCryBzで表わされ、
ＡはZrもしくはHfの１種以上、ＢはFe,Co,Ni,Cu,Mo,Ta,
Mg,Ca,Zn,Al,Si,Sn,La及びCeからなる群から選んだ少な
くとも１種以上、ｘ＝0.42〜0.99,α＝1.5〜2.5,y＝0.2
〜1.5,z＝0.02〜0.8でかつα−ｙ−ｚ＝0.5以上である
合金を溶解後、1100〜1300℃の温度の真空中もしくは不
活性ガス中で熱処理して得ることを特徴とする水素吸蔵
合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60116114A JPH0826424B2 (ja) | 1985-05-29 | 1985-05-29 | 水素吸蔵合金およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60116114A JPH0826424B2 (ja) | 1985-05-29 | 1985-05-29 | 水素吸蔵合金およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61272340A JPS61272340A (ja) | 1986-12-02 |
| JPH0826424B2 true JPH0826424B2 (ja) | 1996-03-13 |
Family
ID=14679037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60116114A Expired - Fee Related JPH0826424B2 (ja) | 1985-05-29 | 1985-05-29 | 水素吸蔵合金およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0826424B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63282226A (ja) * | 1987-05-13 | 1988-11-18 | Japan Steel Works Ltd:The | 水素吸蔵合金 |
| JPS63286547A (ja) * | 1987-05-18 | 1988-11-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 水素吸蔵合金 |
| JPH01108341A (ja) * | 1987-10-20 | 1989-04-25 | Sanyo Electric Co Ltd | 水素吸蔵合金 |
| US4849205A (en) * | 1987-11-17 | 1989-07-18 | Kuochih Hong | Hydrogen storage hydride electrode materials |
| JP2775380B2 (ja) * | 1993-07-13 | 1998-07-16 | 株式会社日本製鋼所 | 水素貯蔵材料 |
| CN113148947B (zh) * | 2021-03-03 | 2023-02-10 | 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 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5468702A (en) * | 1977-11-11 | 1979-06-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Material for preserving hydrogen |
| JPS6141741A (ja) * | 1984-08-02 | 1986-02-28 | Daido Steel Co Ltd | 水素吸蔵合金 |
-
1985
- 1985-05-29 JP JP60116114A patent/JPH0826424B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61272340A (ja) | 1986-12-02 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |