JPH0867501A - 金属水素化物の活性化のためのプロセス - Google Patents
金属水素化物の活性化のためのプロセスInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 設備が簡易に構成でき、また金属による有効
性の変化がない、金属水素化物の活性化のためのプロセ
スを提供する。 【構成】 電池のような用途のための水素化物の形成に
有用な金属は好ましくは水素化／脱水素化プロセスによ
り活性化される。このプロセスは電気化学的セル内で金
属／金属水素化物電極のポテンシャルを繰り返し移行す
ることを含んでいる。このプロセスにより従来の手段に
より活性化することが困難であった水素−貯蔵材料を活
性化することができる。
性の変化がない、金属水素化物の活性化のためのプロセ
スを提供する。 【構成】 電池のような用途のための水素化物の形成に
有用な金属は好ましくは水素化／脱水素化プロセスによ
り活性化される。このプロセスは電気化学的セル内で金
属／金属水素化物電極のポテンシャルを繰り返し移行す
ることを含んでいる。このプロセスにより従来の手段に
より活性化することが困難であった水素−貯蔵材料を活
性化することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は金属水素化物に関
し、特にこのような水素化物を含むプロセスに関するも
のである。
し、特にこのような水素化物を含むプロセスに関するも
のである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】金属水素化物は様々な
工業用途に使用されている。このような用途は多くある
ものの、最も顕著なものは電池における金属水素化物の
使用である。例えば、二次ニッケル−金属水素化物電池
は、陰極において、ランタン・ニッケル水素化物（また
は合金変態）または他の金属間水素化物を使用してい
る。エネルギー蓄積および伝達を含む様々な他の使用が
述べられている。用途に関係なしに、準備における重大
な工程は、水素化物となる元素、合金、金属間化合物、
またはこれらの混合物（本明細書では一般的に「金属
類」と称する）の活性化である。活性化は金属が水素と
反応する速度、または水素が金属間に組み入れられる範
囲を増大し、これにより金属をエネルギー蓄積およびエ
ネルギー伝達の用途に有用なものとなる。
工業用途に使用されている。このような用途は多くある
ものの、最も顕著なものは電池における金属水素化物の
使用である。例えば、二次ニッケル−金属水素化物電池
は、陰極において、ランタン・ニッケル水素化物（また
は合金変態）または他の金属間水素化物を使用してい
る。エネルギー蓄積および伝達を含む様々な他の使用が
述べられている。用途に関係なしに、準備における重大
な工程は、水素化物となる元素、合金、金属間化合物、
またはこれらの混合物（本明細書では一般的に「金属
類」と称する）の活性化である。活性化は金属が水素と
反応する速度、または水素が金属間に組み入れられる範
囲を増大し、これにより金属をエネルギー蓄積およびエ
ネルギー伝達の用途に有用なものとなる。
【０００３】活性化は、１）最終の所望の用途において
材料の働きと干渉する傾向の還元可能な面の酸化物の除
去、２）体積における増大から生じる粒子サイズの縮
小、これは金属粒子を破断する、３）金属または金属の
表面の化学的組成および／または構造における変化、の
結果であると考えられている。よって、活性化は、表面
面積を増大し、並びにおそらくは金属および／または金
属の表面の化学的組成および／または構造を変えるもの
と考えられており、これらのいずれの組み合わせによっ
て水素との反応速度がより高まり、電池または水素貯蔵
のような用途のための材料の操作を高める。
材料の働きと干渉する傾向の還元可能な面の酸化物の除
去、２）体積における増大から生じる粒子サイズの縮
小、これは金属粒子を破断する、３）金属または金属の
表面の化学的組成および／または構造における変化、の
結果であると考えられている。よって、活性化は、表面
面積を増大し、並びにおそらくは金属および／または金
属の表面の化学的組成および／または構造を変えるもの
と考えられており、これらのいずれの組み合わせによっ
て水素との反応速度がより高まり、電池または水素貯蔵
のような用途のための材料の操作を高める。
【０００４】金属水素化物を活性化するための方法は、
１）高温および／または高圧における水素ガスによる水
素化、２）化学的水素化のための試薬による水素化、
３）フッ化水素酸水または熱水酸化カリウムのような試
薬によるエッチング、４）電気化学的陽極酸化、並びに
５）既存の金属酸化物電極の電池サイクリングを含んで
いる。このような方法は、適切な設備のために比較的大
きな費用を必要とし、また活性化される金属に依存して
それらの有効性が変化する。よって、代替えの方法が非
常に望まれている。
１）高温および／または高圧における水素ガスによる水
素化、２）化学的水素化のための試薬による水素化、
３）フッ化水素酸水または熱水酸化カリウムのような試
薬によるエッチング、４）電気化学的陽極酸化、並びに
５）既存の金属酸化物電極の電池サイクリングを含んで
いる。このような方法は、適切な設備のために比較的大
きな費用を必要とし、また活性化される金属に依存して
それらの有効性が変化する。よって、代替えの方法が非
常に望まれている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】金属水素化物の活性化
は、所望の活性化の程度が得られるまで、金属をパルス
処理法で複数の回数だけ漸増的に水素化および脱水素化
することにより達成される。金属は、交互に水素化力と
脱水素化力を金属に加えることによりパルス処理され
る。金属は、この金属が、短い時間間隔で、水素を金属
内に導入する、水素化ポテンシャルのような水素化力を
受けることで水素化される。金属は次いで、短い時間間
隔で、熱力学的に十分に金属の外に水素を動かす、脱水
素化ポテンシャルのような脱水素化力を受ける。このパ
ルス処理のサイクルは次いで、金属が所望の程度に活性
化されるまで複数の回数だけ繰り返される。本発明の目
的のためには、パルス処理のサイクルにおける力はいず
れかの順序で、つまり、水素化力に続く脱水素化力ある
いはその逆で加えられる。
は、所望の活性化の程度が得られるまで、金属をパルス
処理法で複数の回数だけ漸増的に水素化および脱水素化
することにより達成される。金属は、交互に水素化力と
脱水素化力を金属に加えることによりパルス処理され
る。金属は、この金属が、短い時間間隔で、水素を金属
内に導入する、水素化ポテンシャルのような水素化力を
受けることで水素化される。金属は次いで、短い時間間
隔で、熱力学的に十分に金属の外に水素を動かす、脱水
素化ポテンシャルのような脱水素化力を受ける。このパ
ルス処理のサイクルは次いで、金属が所望の程度に活性
化されるまで複数の回数だけ繰り返される。本発明の目
的のためには、パルス処理のサイクルにおける力はいず
れかの順序で、つまり、水素化力に続く脱水素化力ある
いはその逆で加えられる。
【０００６】金属が活性化される程度は、パルス処理の
サイクルにおける個々のパルスの持続時間、パルス間の
切り替え時間、並びにこのようなパルス処理サイクルの
数に依存する。この点に関し、金属が各パルス処理サイ
クルにおいてある顕著な程度に、つまり少なくともその
全体の容量の約１パーセントの１／１０あるがその全体
の容量の約１０％より多くなく、水素化されることが好
ましい。この目的を達成するため、各サイクルにおける
個々の水素化力のパルスと脱水素化力のパルスの時間は
金属毎に異なるが、典型的には約１０から１０００秒で
ある。プロセス処理の見地からは、水素化のパルスの時
間が脱水素化のパルスの時間と同じであることが有利で
ある。
サイクルにおける個々のパルスの持続時間、パルス間の
切り替え時間、並びにこのようなパルス処理サイクルの
数に依存する。この点に関し、金属が各パルス処理サイ
クルにおいてある顕著な程度に、つまり少なくともその
全体の容量の約１パーセントの１／１０あるがその全体
の容量の約１０％より多くなく、水素化されることが好
ましい。この目的を達成するため、各サイクルにおける
個々の水素化力のパルスと脱水素化力のパルスの時間は
金属毎に異なるが、典型的には約１０から１０００秒で
ある。プロセス処理の見地からは、水素化のパルスの時
間が脱水素化のパルスの時間と同じであることが有利で
ある。
【０００７】金属は多くの異なる方法で水素化力と脱水
素化力を受ける。これらの力の例は水素圧力、化学的な
酸化（例えばＯ2 ）および還元薬（例えばホウ水素化物
（ｂｏｒｏｈｙｄｒｉｄｅ））、並びに電気化学ポテン
シャルを含んでいる。好ましい実施の形態では、金属は
電極に作られる。電極は次いで水性の電気化学的セル内
に位置される。セルは還元ポテンシャルと酸化ポテンシ
ャルの間で移行される。セルは非常に速い速度、例えば
１０3 Ｖ／秒あるいはそれ以上で、１つのポテンシャル
から他に変化することによって移行される。還元ポテン
シャルは熱力学的に金属内に水素のネットフラックス
（ｎｅｔ ｆｌｕｘ）を生じるのに十分なものである。
酸化ポテンシャルは金属の外に水素のネットフラックス
を生じるのに熱力学的に十分なものである。
素化力を受ける。これらの力の例は水素圧力、化学的な
酸化（例えばＯ2 ）および還元薬（例えばホウ水素化物
（ｂｏｒｏｈｙｄｒｉｄｅ））、並びに電気化学ポテン
シャルを含んでいる。好ましい実施の形態では、金属は
電極に作られる。電極は次いで水性の電気化学的セル内
に位置される。セルは還元ポテンシャルと酸化ポテンシ
ャルの間で移行される。セルは非常に速い速度、例えば
１０3 Ｖ／秒あるいはそれ以上で、１つのポテンシャル
から他に変化することによって移行される。還元ポテン
シャルは熱力学的に金属内に水素のネットフラックス
（ｎｅｔ ｆｌｕｘ）を生じるのに十分なものである。
酸化ポテンシャルは金属の外に水素のネットフラックス
を生じるのに熱力学的に十分なものである。
【０００８】金属がこれらのポテンシャルを受けるポテ
ンシャルと時間の長さは、結果として得られる金属水素
化物の形成反応の自由エネルギーおよび金属の腐食また
は水素ガス放出のような他の反応の自由エネルギーに依
存して変化する。選択されたポテンシャルは、所望の方
向においてこれらの反応を行わせるのに熱力学的に十分
なものである。
ンシャルと時間の長さは、結果として得られる金属水素
化物の形成反応の自由エネルギーおよび金属の腐食また
は水素ガス放出のような他の反応の自由エネルギーに依
存して変化する。選択されたポテンシャルは、所望の方
向においてこれらの反応を行わせるのに熱力学的に十分
なものである。
【０００９】例えば、等モル濃度部のジルコニウム（Ｚ
ｒ）、クロム（Ｃｒ）並びにニッケル（Ｎｉ）からなる
電極は電気化学的セル内に配置され（３０重量％のＫＯ
Ｈ水溶液の電解液内に、基準電極として同様に使用され
る、従来のＮｉＯＯＨ／Ｎｉ（ＯＨ）2 対極ととも
に）、また約−１．２５Ｖから約−１．８Ｖの水素化ポ
テンシャル（還元ポテンシャルとも称する）が約１０か
ら約１０００秒だけ加えられる。電極には次いで、約−
０．４Ｖから約−１．２Ｖの脱水素化ポテンシャル（酸
化ポテンシャルとも称する）が約１０から１０００秒だ
け加えられる。水素化ポテンシャルから脱水素化ポテン
シャルに、あるいは脱水素化ポテンシャルから水素化ポ
テンシャルに切り換える時間は、約０秒から約２０００
秒である。パルス処理されたサイクルは複数の回数だけ
繰り返される。
ｒ）、クロム（Ｃｒ）並びにニッケル（Ｎｉ）からなる
電極は電気化学的セル内に配置され（３０重量％のＫＯ
Ｈ水溶液の電解液内に、基準電極として同様に使用され
る、従来のＮｉＯＯＨ／Ｎｉ（ＯＨ）2 対極ととも
に）、また約−１．２５Ｖから約−１．８Ｖの水素化ポ
テンシャル（還元ポテンシャルとも称する）が約１０か
ら約１０００秒だけ加えられる。電極には次いで、約−
０．４Ｖから約−１．２Ｖの脱水素化ポテンシャル（酸
化ポテンシャルとも称する）が約１０から１０００秒だ
け加えられる。水素化ポテンシャルから脱水素化ポテン
シャルに、あるいは脱水素化ポテンシャルから水素化ポ
テンシャルに切り換える時間は、約０秒から約２０００
秒である。パルス処理されたサイクルは複数の回数だけ
繰り返される。
【００１０】安定な金属水素化物を形成する金属類は一
般的に知られている。典型的には、このような金属類は
ニッケルを含有した金属化合物である。材料の他の成分
は種々の基準により選択される。典型的には、このよう
な金属類は、一般的にはＡＢ5 とＡＢ2 の材料、但しＡ
とＢは少なくとも２つの異なる金属成分を指す、の金属
間化合物と称されるものを含んでいる。他の金属成分は
これらの金属間材料内に組み込むことができる。Ｚｒ−
Ｃｒ−Ｎｉ金属システム（つまり、ＺｒＣｒ2- x Ｎｉx
但し０．５＜ｘ＜２）は、本発明のプロセスを使用して
金属水素化物を形成するために活性化される材料の一例
として挙げられる。この金属システムは他の従来の活性
化プロセスを使用して容易に活性化させることができな
い。本プロセスにより活性化される他の金属類の例は、
Ｐｄ、Ｚｒ7 Ｎｉ10、Ｔｉ2-x Ｎｉx （０＜ｘ＜１）、
Ｚｒ1-x Ａx ＣｒＮｉ（０＜ｘ＜０．５；Ａ＝Ｔｉ，Ｈ
ｆ）、ＬａＮｉ5 、Ａx Ｂy Ｃz （ｘ＜０．８、ｙ＜
０．８、ｚ＞０．２およびｘ＋ｙ＋ｚ＝１；Ａ＝Ｔｉ，
Ｚｒ，Ｈｆ、Ｂ＝Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｕ，
Ｍｏ、；Ｃ＝Ｎｉ，Ｐｄ）、並びにＭｍＮｉ3.5 Ａｌ
0.8 Ｃｏ0.7 （Ｍｍはミッシュメタル、希土類の混合物
を表す）を含んでいる。本プロセスは、他の従来のプロ
セスにより容易に活性化できないこれらの材料を活性化
するために特に有用なものである。本プロセスはまた、
金属類を活性化するために単独で、あるいは金属類の活
性化のための他の技術と組み合わせて使用される。
般的に知られている。典型的には、このような金属類は
ニッケルを含有した金属化合物である。材料の他の成分
は種々の基準により選択される。典型的には、このよう
な金属類は、一般的にはＡＢ5 とＡＢ2 の材料、但しＡ
とＢは少なくとも２つの異なる金属成分を指す、の金属
間化合物と称されるものを含んでいる。他の金属成分は
これらの金属間材料内に組み込むことができる。Ｚｒ−
Ｃｒ−Ｎｉ金属システム（つまり、ＺｒＣｒ2- x Ｎｉx
但し０．５＜ｘ＜２）は、本発明のプロセスを使用して
金属水素化物を形成するために活性化される材料の一例
として挙げられる。この金属システムは他の従来の活性
化プロセスを使用して容易に活性化させることができな
い。本プロセスにより活性化される他の金属類の例は、
Ｐｄ、Ｚｒ7 Ｎｉ10、Ｔｉ2-x Ｎｉx （０＜ｘ＜１）、
Ｚｒ1-x Ａx ＣｒＮｉ（０＜ｘ＜０．５；Ａ＝Ｔｉ，Ｈ
ｆ）、ＬａＮｉ5 、Ａx Ｂy Ｃz （ｘ＜０．８、ｙ＜
０．８、ｚ＞０．２およびｘ＋ｙ＋ｚ＝１；Ａ＝Ｔｉ，
Ｚｒ，Ｈｆ、Ｂ＝Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｕ，
Ｍｏ、；Ｃ＝Ｎｉ，Ｐｄ）、並びにＭｍＮｉ3.5 Ａｌ
0.8 Ｃｏ0.7 （Ｍｍはミッシュメタル、希土類の混合物
を表す）を含んでいる。本プロセスは、他の従来のプロ
セスにより容易に活性化できないこれらの材料を活性化
するために特に有用なものである。本プロセスはまた、
金属類を活性化するために単独で、あるいは金属類の活
性化のための他の技術と組み合わせて使用される。
【００１１】
【詳細な説明】水素吸収（水素化）／脱離（脱水素化）
の用途に使用されるのに適切な金属類は、水素化力と脱
水素化力の間のパルス処理を複数回数行うことによっ
て、より大きな水素吸収および脱離の速度で活性化され
る。元素、合金、並びに金属間材料を含む典型的な金属
類は、このような変換に利用される。このような金属類
の例は、Ｐｄ、Ｚｒ7 Ｎｉ10、ＺｒＣｒ2-x Ｎｉx 、Ｚ
ｒ1-x Ａx ＣｒＮｉ、Ｔｉ2-x Ｎｉx 、ＬａＮｉ5 、Ａ
x Ｂy Ｃz 、並びにＭｍＮｉ3.5 Ａｌ0.8 Ｃｏ0.7であ
る。基本的には、発明の工程を有利にするために、金属
は、（１）約２０気圧またはこれより低い水素蒸気圧で
（反応温度において）水素化物を形成する能力があり、
また（２）反応温度（通常は約２３℃）において少なく
とも１０-16ｃｍ2 ／秒の有効な化学的な水素拡散率を
有したものでなければならない。有用なこの種の材料の
サブセットは、酸化ニッケル／金属水素化物電池に利用
したときに起電力を生成する水素化物に対応する金属類
を含んでいる。
の用途に使用されるのに適切な金属類は、水素化力と脱
水素化力の間のパルス処理を複数回数行うことによっ
て、より大きな水素吸収および脱離の速度で活性化され
る。元素、合金、並びに金属間材料を含む典型的な金属
類は、このような変換に利用される。このような金属類
の例は、Ｐｄ、Ｚｒ7 Ｎｉ10、ＺｒＣｒ2-x Ｎｉx 、Ｚ
ｒ1-x Ａx ＣｒＮｉ、Ｔｉ2-x Ｎｉx 、ＬａＮｉ5 、Ａ
x Ｂy Ｃz 、並びにＭｍＮｉ3.5 Ａｌ0.8 Ｃｏ0.7であ
る。基本的には、発明の工程を有利にするために、金属
は、（１）約２０気圧またはこれより低い水素蒸気圧で
（反応温度において）水素化物を形成する能力があり、
また（２）反応温度（通常は約２３℃）において少なく
とも１０-16ｃｍ2 ／秒の有効な化学的な水素拡散率を
有したものでなければならない。有用なこの種の材料の
サブセットは、酸化ニッケル／金属水素化物電池に利用
したときに起電力を生成する水素化物に対応する金属類
を含んでいる。
【００１２】金属水素化物に対する水素の蒸気圧は、
Ｅ．Ｌ．ＨｕｓｔｏｎおよびＥ．Ｄ．Ｓａｎｄｒｏｃｋ
のＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｏｎ Ｍ
ｅｔａｌｓ、７４の第４３５−４４３頁（１９８０）あ
るいはＬ．Ｓｃｈｌａｐｂａｃｈ編集のＴｏｐｉｃｓ
ｉｎ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、６３、Ｓｐｒ
ｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ、Ｂｅｒｌｉｎ、１９８８の
ような参考文献を利用することができ、これらを本明細
書中に組み入れる。この場合において、化学的な水素拡
散率のデータは、Ｌ．Ｓｃｈｌａｐｂａｃｈ編集のＴｏ
ｐｉｃｓ ｉｎＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、６
３、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ、Ｂｅｒｌｉｎ、
１９８８からの情報から十分正確に決定される。一般的
には、金属類内における水素の自己拡散速度は測定され
る。しかしながら、Ｍ−ＭＨx システムは通常は変数ｘ
を備えた単一相よりはむしろ２層であるので、化学的な
拡散速度は測定された量よりも数桁だけ大きい。測定さ
れた値は実際の値より小さいので、１０-16 ｃｍ2 ／秒
よりも大きな測定された拡散率を備えた金属類は基準を
満足することは明らかである。測定された自己拡散速度
が所望の値よりも小さい場合には、しかしながら、温度
を高めることにより速度を増大することが可能である。
Ｅ．Ｌ．ＨｕｓｔｏｎおよびＥ．Ｄ．Ｓａｎｄｒｏｃｋ
のＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｏｎ Ｍ
ｅｔａｌｓ、７４の第４３５−４４３頁（１９８０）あ
るいはＬ．Ｓｃｈｌａｐｂａｃｈ編集のＴｏｐｉｃｓ
ｉｎ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、６３、Ｓｐｒ
ｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ、Ｂｅｒｌｉｎ、１９８８の
ような参考文献を利用することができ、これらを本明細
書中に組み入れる。この場合において、化学的な水素拡
散率のデータは、Ｌ．Ｓｃｈｌａｐｂａｃｈ編集のＴｏ
ｐｉｃｓ ｉｎＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、６
３、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ、Ｂｅｒｌｉｎ、
１９８８からの情報から十分正確に決定される。一般的
には、金属類内における水素の自己拡散速度は測定され
る。しかしながら、Ｍ−ＭＨx システムは通常は変数ｘ
を備えた単一相よりはむしろ２層であるので、化学的な
拡散速度は測定された量よりも数桁だけ大きい。測定さ
れた値は実際の値より小さいので、１０-16 ｃｍ2 ／秒
よりも大きな測定された拡散率を備えた金属類は基準を
満足することは明らかである。測定された自己拡散速度
が所望の値よりも小さい場合には、しかしながら、温度
を高めることにより速度を増大することが可能である。
【００１３】上述した活性化プロセスにおいては、上記
した金属類のような水素化可能な金属類が使用される。
本プロセスは迅速且つ繰り返して金属に、金属が水素化
および脱水素化のいずれかを生ずるのに熱力学的に十分
である、化学的ポテンシャルを加えるようにしたもので
ある。これはパルス処理のサイクルで交互に金属を水素
化と脱水素化し、またこのサイクルを複数の回数だけ繰
り返すことにより行われる。各パルス処理のサイクルに
おいて金属は漸増的に水素化される。例えば、１つのパ
ルス処理のサイクルにより金属はある程度、つまり金属
の全体の容量の少なくとも約０．１％だけ水素化され
る。しかしながら、１つのパルス処理のサイクルは金属
をその全体の容量の約１０％より多くは水素化しない。
金属に水素化と脱水素化の力によりパルス処理を繰り返
すことにより、所望の効果が得られる。
した金属類のような水素化可能な金属類が使用される。
本プロセスは迅速且つ繰り返して金属に、金属が水素化
および脱水素化のいずれかを生ずるのに熱力学的に十分
である、化学的ポテンシャルを加えるようにしたもので
ある。これはパルス処理のサイクルで交互に金属を水素
化と脱水素化し、またこのサイクルを複数の回数だけ繰
り返すことにより行われる。各パルス処理のサイクルに
おいて金属は漸増的に水素化される。例えば、１つのパ
ルス処理のサイクルにより金属はある程度、つまり金属
の全体の容量の少なくとも約０．１％だけ水素化され
る。しかしながら、１つのパルス処理のサイクルは金属
をその全体の容量の約１０％より多くは水素化しない。
金属に水素化と脱水素化の力によりパルス処理を繰り返
すことにより、所望の効果が得られる。
【００１４】好ましい実施の形態では、所望の水素化と
脱水素化の化学的なポテンシャルは室温において電気化
学的に加えられる。金属を水素化と脱水素化するための
適当な電気化学的なポテンシャルは、水性の電気化学的
セルのためのネルンストの方程式を使用して、金属水素
化物の水素蒸気圧から決定される。
脱水素化の化学的なポテンシャルは室温において電気化
学的に加えられる。金属を水素化と脱水素化するための
適当な電気化学的なポテンシャルは、水性の電気化学的
セルのためのネルンストの方程式を使用して、金属水素
化物の水素蒸気圧から決定される。
【００１５】
【数１】 上式において、ＰH2は水素化物の水素蒸気圧であり、ｐ
Ｈは電解液の水素イオン濃度の負の対数であり、さらに
Ｅ0 は水性環境における標準ポテンシャルである。
Ｈは電解液の水素イオン濃度の負の対数であり、さらに
Ｅ0 は水性環境における標準ポテンシャルである。
【００１６】よって、ｐＨが１０の水性の電気化学的セ
ル内における１気圧の水素蒸気圧を持った金属水素化物
のための、標準の水素電極に対して測定された−０．５
９１ボルトよりも小さい印加されたポテンシャル（Ｅ）
は、水素化を起こすために熱力学的に十分なものであ
り、また−０．５９１ボルトよりも大きい印加されたポ
テンシャル（Ｅ）は、脱水素化を起こすために熱力学的
に十分なものである。水素化の速度は水素化のポテンシ
ャルがより負になればより増大し、また脱水素化の速度
は脱水素化のポテンシャルがより正になればより増大す
る。よって、水素ガス発生あるいは金属の腐食のような
副反応を顕著な範囲において防止しつつ、水素化のポテ
ンシャルはできるだけ負に、また脱水素化のポテンシャ
ルはできるだけ正にすることが望まれる。典型的に１時
間以上である、金属を十分に水素化／脱水素化するのに
必要な時間に対して短時間の期間、例えば１分より短い
時間でポテンシャルが印加されることが好ましい。ま
た、ポテンシャルは複数の回数の水素化と脱水素化のポ
テンシャルの間で迅速に切り替えられることが好まし
い。
ル内における１気圧の水素蒸気圧を持った金属水素化物
のための、標準の水素電極に対して測定された−０．５
９１ボルトよりも小さい印加されたポテンシャル（Ｅ）
は、水素化を起こすために熱力学的に十分なものであ
り、また−０．５９１ボルトよりも大きい印加されたポ
テンシャル（Ｅ）は、脱水素化を起こすために熱力学的
に十分なものである。水素化の速度は水素化のポテンシ
ャルがより負になればより増大し、また脱水素化の速度
は脱水素化のポテンシャルがより正になればより増大す
る。よって、水素ガス発生あるいは金属の腐食のような
副反応を顕著な範囲において防止しつつ、水素化のポテ
ンシャルはできるだけ負に、また脱水素化のポテンシャ
ルはできるだけ正にすることが望まれる。典型的に１時
間以上である、金属を十分に水素化／脱水素化するのに
必要な時間に対して短時間の期間、例えば１分より短い
時間でポテンシャルが印加されることが好ましい。ま
た、ポテンシャルは複数の回数の水素化と脱水素化のポ
テンシャルの間で迅速に切り替えられることが好まし
い。
【００１７】好ましい実施の形態においては、水溶液中
の３０重量％のＫＯＨ（ｐＨ＝１４．８）の電解液を含
む電気化学的セル内において、ＺｒＣｒＮｉで作った電
極が作業電極として使用され、また従来のＮｉＯＯＨ／
Ｎｉ（ＯＨ）2 （ニッケル）電極が対極として使用され
た。この電解液における標準の水素電極に対するニッケ
ル電極のポテンシャルは約＋０．３８５Ｖである。よっ
て、ニッケル電極に対する測定された水素化／脱水素化
のポテンシャルの電圧は次式で与えられる。
の３０重量％のＫＯＨ（ｐＨ＝１４．８）の電解液を含
む電気化学的セル内において、ＺｒＣｒＮｉで作った電
極が作業電極として使用され、また従来のＮｉＯＯＨ／
Ｎｉ（ＯＨ）2 （ニッケル）電極が対極として使用され
た。この電解液における標準の水素電極に対するニッケ
ル電極のポテンシャルは約＋０．３８５Ｖである。よっ
て、ニッケル電極に対する測定された水素化／脱水素化
のポテンシャルの電圧は次式で与えられる。
【００１８】
【数２】 活性化がこのような電気化学的セル内で実行されたとき
には、セルは再組み立てすることなく、このような活性
化プロセスの後に直接的に電池として使用することがで
きる。しかしながら、活性化セルから材料が取り除か
れ、水で洗浄され、乾燥され、並びに活性化の損失なし
に他の電解液内に作り直すことが望ましい。同様に、活
性化された材料が水素ガスとの反応のためにシステム内
に移送された場合には、材料はそれが水素化される前に
再度活性化する必要はない。
には、セルは再組み立てすることなく、このような活性
化プロセスの後に直接的に電池として使用することがで
きる。しかしながら、活性化セルから材料が取り除か
れ、水で洗浄され、乾燥され、並びに活性化の損失なし
に他の電解液内に作り直すことが望ましい。同様に、活
性化された材料が水素ガスとの反応のためにシステム内
に移送された場合には、材料はそれが水素化される前に
再度活性化する必要はない。
【００１９】ＺｒＣｒＮｉシステム内の水素蒸気圧は、
材料の水素含量に依存して、約０．０１から約１気圧で
ある。−１．２５Ｖないしそれより低い（より負であ
る）水素化ポテンシャルは、１気圧のＰH2および１４．
８のｐＨを使用して式（２）におけるＥmeasを解くこと
により選択される。これは、水素を金属内に動かすため
に必要なポテンシャルであり、金属内の水素含量は最大
値に近い。約−１．２Ｖまたは大きい（より負）の脱水
素化ポテンシャルは、０．０１気圧のＰH2を使用して式
（２）におけるＥmeans を解くことにより選択される。
これは、金属内の水素の濃度がその最小値に近いときに
金属から水素を動かすために必要とされるポテンシャル
である。好ましい実施の形態においては、先に述べた電
気化学的セル内の電圧を約５０秒間約−１．７Ｖ（ニッ
ケル電極に対して）の還元（水素化）ポテンシャルに保
持することにより金属電極は活性化される。電圧は次い
で、約５０秒間−１Ｖ（ニッケル電極に対して）の酸化
（脱水素化）ポテンシャルに移行される。このサイクル
は金属が所望の程度まで活性化されるまで繰り返され
る。ＺｒＣｒＮｉ電極を完全に活性化させるために、こ
のサイクルが、少なくとも約１時間から３６時間ないし
それ以上連続して繰り返される。典型的には、ＺｒＣｒ
Ｎｉシステムは所望のプロセスを使用して約８から約２
４時間で活性化される。これらの状況下では、金属がサ
イクル毎に水素化および脱水素化される範囲は全体の可
能なものの約１％より少ない。
材料の水素含量に依存して、約０．０１から約１気圧で
ある。−１．２５Ｖないしそれより低い（より負であ
る）水素化ポテンシャルは、１気圧のＰH2および１４．
８のｐＨを使用して式（２）におけるＥmeasを解くこと
により選択される。これは、水素を金属内に動かすため
に必要なポテンシャルであり、金属内の水素含量は最大
値に近い。約−１．２Ｖまたは大きい（より負）の脱水
素化ポテンシャルは、０．０１気圧のＰH2を使用して式
（２）におけるＥmeans を解くことにより選択される。
これは、金属内の水素の濃度がその最小値に近いときに
金属から水素を動かすために必要とされるポテンシャル
である。好ましい実施の形態においては、先に述べた電
気化学的セル内の電圧を約５０秒間約−１．７Ｖ（ニッ
ケル電極に対して）の還元（水素化）ポテンシャルに保
持することにより金属電極は活性化される。電圧は次い
で、約５０秒間−１Ｖ（ニッケル電極に対して）の酸化
（脱水素化）ポテンシャルに移行される。このサイクル
は金属が所望の程度まで活性化されるまで繰り返され
る。ＺｒＣｒＮｉ電極を完全に活性化させるために、こ
のサイクルが、少なくとも約１時間から３６時間ないし
それ以上連続して繰り返される。典型的には、ＺｒＣｒ
Ｎｉシステムは所望のプロセスを使用して約８から約２
４時間で活性化される。これらの状況下では、金属がサ
イクル毎に水素化および脱水素化される範囲は全体の可
能なものの約１％より少ない。
【００２０】次に本発明に有用な例示的な条件の例を説
明する。
明する。
【実施例１】等モル濃度量のＺｒ，Ｃｒ、およびＮｉを
１グラムの金属混合物ＺｒＣｒＮｉを準備するために化
合した。金属類をゲッターされたアルゴン流下でアーク
炉内で一緒に溶融した。得られた金属粒を裏返し、また
その均質度を高めるために３回再溶融した。次いで金属
粒を空気雰囲気中ですりつぶし、また約５３ミクロンな
いしそれより小さい粒子サイズにふるいにかけた。
１グラムの金属混合物ＺｒＣｒＮｉを準備するために化
合した。金属類をゲッターされたアルゴン流下でアーク
炉内で一緒に溶融した。得られた金属粒を裏返し、また
その均質度を高めるために３回再溶融した。次いで金属
粒を空気雰囲気中ですりつぶし、また約５３ミクロンな
いしそれより小さい粒子サイズにふるいにかけた。
【００２１】次いで、粉末の３００ｍｇを２つのＮｉメ
ッシュ・スクリーンの間で１／２インチのダイを使用し
て６，０００ｋｇの力で加圧した材料から、電極を作成
した。ＺｒＣｒＮｉ電極を２つの１．５平方インチのＮ
ｉＯＯＨ／Ｎｉ（ＯＨ）2 対極の間に位置することによ
り電気化学的セルを組み立てた。ポリプロピレンのセパ
レータ材料を各電極の間に挿入した。各電極を、ＫＯＨ
水溶液（３０重量％）の電解液溶液を含む、開口したビ
ーカー内に配置した。
ッシュ・スクリーンの間で１／２インチのダイを使用し
て６，０００ｋｇの力で加圧した材料から、電極を作成
した。ＺｒＣｒＮｉ電極を２つの１．５平方インチのＮ
ｉＯＯＨ／Ｎｉ（ＯＨ）2 対極の間に位置することによ
り電気化学的セルを組み立てた。ポリプロピレンのセパ
レータ材料を各電極の間に挿入した。各電極を、ＫＯＨ
水溶液（３０重量％）の電解液溶液を含む、開口したビ
ーカー内に配置した。
【００２２】電気化学的セルは次の条件下で電気的にパ
ルス処理された。セルは最初に５０秒間−１ボルトのポ
テンシャルを受けた。ポテンシャルは次いで−１．７ボ
ルトに移行し、そこで５０秒保持された。１つのサイク
ルを完了するために、ポテンシャルは次いで−１ボルト
のポテンシャルに戻された。サイクルは２４時間連続し
て繰り返された。これらの例において、電圧移行の変化
は少なくとも１０3 Ｖ／秒であった。
ルス処理された。セルは最初に５０秒間−１ボルトのポ
テンシャルを受けた。ポテンシャルは次いで−１．７ボ
ルトに移行し、そこで５０秒保持された。１つのサイク
ルを完了するために、ポテンシャルは次いで−１ボルト
のポテンシャルに戻された。サイクルは２４時間連続し
て繰り返された。これらの例において、電圧移行の変化
は少なくとも１０3 Ｖ／秒であった。
【００２３】上記したＺｒＣｒＮｉのパルス活性化に次
いで、光散乱による粒子サイズの分析によれば全体の粒
子サイズに顕著な減縮はなかった。いくつかの物理的な
特性解析技術によれば、粒子表面上の金属はＣｒの減損
があり、また非活性化のＺｒＣｒＮｉに対してＺｒ含量
が減じていた。粒子の表面は同様に酸化されたＺｒを含
んでいた。結果的に、活性化されたＺｒＣｒＮｉの表面
は非活性化の材料に比べてＮｉリッチであった。活性化
されたＺｒＣｒＮｉの磁化率は、金属水素化物を形成す
るものであると知られているアモルファスＺｒx Ｎｉ
1-x （ｘ＜０．２）のものと類似した磁化率を備えた強
磁性成分を示した。本出願人は特定の理論を支持する意
図はないが、本出願人は、１）アモルファスＺｒx Ｎｉ
1-x 面が水素を高速度で運搬することができる腐食防止
層として機能しており、および／または２）パルス活性
化がバルク金属内の核となるサイトを増大して、これに
より金属が水素化および脱水素化される速度が増大し
た、ものであると考える。
いで、光散乱による粒子サイズの分析によれば全体の粒
子サイズに顕著な減縮はなかった。いくつかの物理的な
特性解析技術によれば、粒子表面上の金属はＣｒの減損
があり、また非活性化のＺｒＣｒＮｉに対してＺｒ含量
が減じていた。粒子の表面は同様に酸化されたＺｒを含
んでいた。結果的に、活性化されたＺｒＣｒＮｉの表面
は非活性化の材料に比べてＮｉリッチであった。活性化
されたＺｒＣｒＮｉの磁化率は、金属水素化物を形成す
るものであると知られているアモルファスＺｒx Ｎｉ
1-x （ｘ＜０．２）のものと類似した磁化率を備えた強
磁性成分を示した。本出願人は特定の理論を支持する意
図はないが、本出願人は、１）アモルファスＺｒx Ｎｉ
1-x 面が水素を高速度で運搬することができる腐食防止
層として機能しており、および／または２）パルス活性
化がバルク金属内の核となるサイトを増大して、これに
より金属が水素化および脱水素化される速度が増大し
た、ものであると考える。
【００２４】
【実施例２】実施例１において、ＺｒＣｒＮｉ電極を活
性化した後に、電極は同じ電気化学的セル内で、電池電
極としてサイクル処理され、つまり、電極は１０ｍＡの
定電流で１３時間充電され、次いで電圧が１Ｖになるま
で１０ｍＡの定電流で放電された。パルス−活性化され
た電極は最初の電池サイクルでは２７２ｍＡ−ｈ／ｇの
容量を生じた。実施例１での説明のように準備された、
電池サイクル以外では活性化しない他の電極、１５電池
サイクルの後に２１０ｍＡ−ｈ／ｇの容量を生じた。
性化した後に、電極は同じ電気化学的セル内で、電池電
極としてサイクル処理され、つまり、電極は１０ｍＡの
定電流で１３時間充電され、次いで電圧が１Ｖになるま
で１０ｍＡの定電流で放電された。パルス−活性化され
た電極は最初の電池サイクルでは２７２ｍＡ−ｈ／ｇの
容量を生じた。実施例１での説明のように準備された、
電池サイクル以外では活性化しない他の電極、１５電池
サイクルの後に２１０ｍＡ−ｈ／ｇの容量を生じた。
【００２５】このテストに次いで、両電極について、放
電の速度を５ｍＡから５０ｍＡに増大して電池サイクル
処理がなされた。図１に示したように、パルス−活性化
された電極は全ての放電速度において顕著により高い容
量を有しており、パルス−活性化された材料が従来の電
池サイクルにより活性化された電極と比べて速度能力が
増進することが実証された。
電の速度を５ｍＡから５０ｍＡに増大して電池サイクル
処理がなされた。図１に示したように、パルス−活性化
された電極は全ての放電速度において顕著により高い容
量を有しており、パルス−活性化された材料が従来の電
池サイクルにより活性化された電極と比べて速度能力が
増進することが実証された。
【００２６】
【実施例３】種々の材料で作られた電極が組み立てら
れ、また実施例１で説明した電気化学的セル内でパルス
活性化された。電気化学的セルはこれらの材料で作られ
た電極を含み、次いで従来の電池サイクル処理がされ
た。これらの電極が作られた材料は下記に示した。最初
の電池サイクルで生じた容量（ｍＡ−ｈｒ／ｇ）は各材
料の次に括弧で示した。材料は、Ｚｒ7 Ｎｉ10（１４
２）、ＺｒＣｒ1.1 Ｎｉ0.9（３５０）、ＺｒＣｒ1.2
Ｎｉ0.8 （３２７）、Ｚｒ0.8 Ｔｉ0.2 ＣｒＮｉ（３３
６）、Ｚｒ0.7 Ｔｉ0.3 ＣｒＮｉ（３１１）、Ｚｒ0.9
Ｈｆ0.1 ＣｒＮｉ（２６０）、Ｚｒ0.21Ｖ0.42Ｎｉ0.37
（２８０）、ＺｒＶＮｉ（２７０）、ＬａＮｉ5 （３２
０）、並びにＴｉ3 Ｎｉ2 （２５０）である。これらの
材料のそれぞれは従来の電池サイクルにより活性化され
た材料に比べてより高い容量を示した。例えば、電池サ
イクルで活性化されたＺｒ7 Ｎｉ10は約５０ｍＡ−ｈｒ
／ｇの容量を有していた。
れ、また実施例１で説明した電気化学的セル内でパルス
活性化された。電気化学的セルはこれらの材料で作られ
た電極を含み、次いで従来の電池サイクル処理がされ
た。これらの電極が作られた材料は下記に示した。最初
の電池サイクルで生じた容量（ｍＡ−ｈｒ／ｇ）は各材
料の次に括弧で示した。材料は、Ｚｒ7 Ｎｉ10（１４
２）、ＺｒＣｒ1.1 Ｎｉ0.9（３５０）、ＺｒＣｒ1.2
Ｎｉ0.8 （３２７）、Ｚｒ0.8 Ｔｉ0.2 ＣｒＮｉ（３３
６）、Ｚｒ0.7 Ｔｉ0.3 ＣｒＮｉ（３１１）、Ｚｒ0.9
Ｈｆ0.1 ＣｒＮｉ（２６０）、Ｚｒ0.21Ｖ0.42Ｎｉ0.37
（２８０）、ＺｒＶＮｉ（２７０）、ＬａＮｉ5 （３２
０）、並びにＴｉ3 Ｎｉ2 （２５０）である。これらの
材料のそれぞれは従来の電池サイクルにより活性化され
た材料に比べてより高い容量を示した。例えば、電池サ
イクルで活性化されたＺｒ7 Ｎｉ10は約５０ｍＡ−ｈｒ
／ｇの容量を有していた。
【００２７】市販のサブミクロンＰｄ粉末を同様に電極
として構成し、実施例１で説明した技術を再度利用し
た。電極は次いで実施例１で述べたようにパルス活性化
され、また２００ｍＡ−ｈｒ／ｇｍの容量が得られた。
として構成し、実施例１で説明した技術を再度利用し
た。電極は次いで実施例１で述べたようにパルス活性化
され、また２００ｍＡ−ｈｒ／ｇｍの容量が得られた。
【００２８】
【実施例４】実施例１で説明したように準備されたＺｒ
ＣｒＮｉ電極を含む電気化学的セルは、種々の条件下
で、これらの条件の電極性能への効果を調べるために、
パルス処理による活性化サイクルを受けた。特に、水素
化ポテンシャル（サンプルａ−ｄ）、脱水素化ポテンシ
ャル（サンプルｅ−ｋ）、サンプルが特定のポテンシャ
ルを受ける時間の間隔（サンプルｌ−ｎ）、１つのポテ
ンシャルから他への変化速度（サンプルｏ−ｑ）並びに
電極がパルス処理された全体の時間（サンプルｒ−ｕ）
が変えられた。変化の「移行（ステップ）」速度は電圧
における１０００Ｖ／秒の速度であり速い変化である。
これらの条件並びにそれらの３５ｍＡの放電電流におけ
る電極容量に関する効果は、下の表１にまとめた。一般
的には、２００ｍＡ−ｈｒ／ｇまたはそれより高い容量
は満足な電極性能のために望ましい。
ＣｒＮｉ電極を含む電気化学的セルは、種々の条件下
で、これらの条件の電極性能への効果を調べるために、
パルス処理による活性化サイクルを受けた。特に、水素
化ポテンシャル（サンプルａ−ｄ）、脱水素化ポテンシ
ャル（サンプルｅ−ｋ）、サンプルが特定のポテンシャ
ルを受ける時間の間隔（サンプルｌ−ｎ）、１つのポテ
ンシャルから他への変化速度（サンプルｏ−ｑ）並びに
電極がパルス処理された全体の時間（サンプルｒ−ｕ）
が変えられた。変化の「移行（ステップ）」速度は電圧
における１０００Ｖ／秒の速度であり速い変化である。
これらの条件並びにそれらの３５ｍＡの放電電流におけ
る電極容量に関する効果は、下の表１にまとめた。一般
的には、２００ｍＡ−ｈｒ／ｇまたはそれより高い容量
は満足な電極性能のために望ましい。
【００２９】
【表１】
【実施例５】実施例１の処理により活性化されたＺｒＣ
ｒＮｉの３６９ｍｇのサンプルをセルから取り除き、水
で洗浄し真空乾燥した。この材料を、室温でのＨ2 ガス
吸収の測定のために熱重量測定器内に装填した。空気を
排出した後、Ｈ2 ガスが４６気圧の圧力まで加えられ
た。５分の間にサンプルは水素を１．２重量％だけ吸収
した。別の熱重量実験においては、サンプルから数回だ
け水素ガスを加えおよび取り除くことにより活性化され
たＺｒＣｒＮｉの他のサンプル３６９ｍｇは、５分の間
に０．４５重量％の水素を吸収しただけであった。
ｒＮｉの３６９ｍｇのサンプルをセルから取り除き、水
で洗浄し真空乾燥した。この材料を、室温でのＨ2 ガス
吸収の測定のために熱重量測定器内に装填した。空気を
排出した後、Ｈ2 ガスが４６気圧の圧力まで加えられ
た。５分の間にサンプルは水素を１．２重量％だけ吸収
した。別の熱重量実験においては、サンプルから数回だ
け水素ガスを加えおよび取り除くことにより活性化され
たＺｒＣｒＮｉの他のサンプル３６９ｍｇは、５分の間
に０．４５重量％の水素を吸収しただけであった。
【図１】本発明のプロセスにより活性化されるＺｒＣｒ
Ｎｉ電極、並びに従来の電池のサイクル処理により活性
化されるＺｒＣｒＮｉ電極の容量対放電速度のグラフで
ある。
Ｎｉ電極、並びに従来の電池のサイクル処理により活性
化されるＺｒＣｒＮｉ電極の容量対放電速度のグラフで
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーク トーマス マッコーマック アメリカ合衆国 07901 ニュージャーシ ィ，サミット，ニュー イングランド ア ヴェニュー 96 (72)発明者 ドナルド ウインスロウ マーフィー アメリカ合衆国 08812 ニュージャーシ ィ，グリーン ブルック，グリーンブライ アー ロード ９ (72)発明者 ブリジェシュ ヴヤス アメリカ合衆国 07059 ニュージャーシ ィ，ウォーレン，トール オークス ドラ イヴ ４
Claims (22)
- 【請求項１】 金属に水素化力のパルスと脱水素化力の
パルスを交互に加えることを含み、水素化力と脱水素化
力のそれぞれ組み合わせをパルス処理のサイクルと称
し、金属は複数の回数だけパルス処理のサイクルを受
け、各パルス処理のサイクルは金属をその水素化物の容
量の少なくとも約１パーセントの１／１０であるがその
水素化物の容量の約１０％より多くなく活性化するのに
十分な時間の周期である、金属を活性化するプロセス。 - 【請求項２】 水素化力が水素化ポテンシャルであり、
脱水素化力が脱水素化ポテンシャルである、請求項１記
載のプロセス。 - 【請求項３】 水素化力および脱水素化力が電気化学的
ポテンシャルである、請求項２記載のプロセス。 - 【請求項４】 金属がＺｒＣｒ2-x Ｎｉx 、但し０．５
＜ｘ＜２、Ｐｄ、Ｚｒ7 Ｎｉ10、ＬａＮｉ5 、Ｔｉ2-x
Ｎｉx 、但し０＜ｘ＜１、Ｚｒ1-x Ｔｉx ＣｒＮｉ、但
し０＜ｘ＜０．５、Ｚｒ1-x Ｈｆx ＣｒＮｉ、但し０＜
ｘ＜０．５、Ａx Ｂy Ｃz 但しｘ＜０．８、ｙ＜０．
８、ｚ＞０．２およびｘ＋ｙ＋ｚ＝１およびＡはＴｉ、
Ｚｒ、またはＨｆ、ＢはＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、
Ｃｕ、またはＭｏ、およびＣはＮｉまたはＰｄ、並びに
ＭｎＮｉ3.5 Ａｌ0.8 Ｃｏ0.7 からなるグループから選
ばれる、請求項１記載のプロセス。 - 【請求項５】 金属がＺｒＣｒ2-x Ｎｉx 、但し０．５
＜ｘ＜２、Ｐｄ、Ｚｒ7 Ｎｉ10、ＬａＮｉ5 、Ｔｉ2-x
Ｎｉx 、但し０＜ｘ＜１、Ｚｒ1-x Ｔｉx ＣｒＮｉ、但
し０＜ｘ＜０．５、Ｚｒ1-x Ｈｆx ＣｒＮｉ、但し０＜
ｘ＜０．５、Ａx Ｂy Ｃz 但しｘ＜０．８、ｙ＜０．
８、ｚ＞０．２およびｘ＋ｙ＋ｚ＝１およびＡはＴｉ、
Ｚｒ、またはＨｆ、ＢはＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、
Ｃｕ、またはＭｏ、およびＣはＮｉまたはＰｄ、並びに
ＭｎＮｉ3.5 Ａｌ0.8 Ｃｏ0.7 からなるグループから選
ばれる、請求項３記載のプロセス。 - 【請求項６】 金属が一般式ＺｒＣｒ2-x Ｎｉx 、但し
ｘは約０．５から約２である金属間組成である、請求項
３記載のプロセス。 - 【請求項７】 金属が一般式Ｔｉ2-x Ｎｉx 、但しｘは
約０から約１である金属間組成である、請求項３記載の
プロセス。 - 【請求項８】 金属が一般式Ｚｒ1-x Ａx ＣｒＮｉ、但
しｘは約０から約０．５であり、ＡはＴｉとＨｆからな
るグループから選ばれる金属間組成である、請求項３記
載のプロセス。 - 【請求項９】 金属が一般式Ａx Ｂy Ｃz 但しｘは約
０．８より小さく、ｙは約０．８より小さく、およびｚ
は約０．２より大きく、およびＡはＴｉ、Ｚｒ、および
Ｈｆからなるグループから選ばれ、ＢはＶ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、およびＭｏからなるグループか
ら選ばれ、並びにＣはＮｉとＰｄからなるグループから
選ばれる、金属間組成である、請求項３記載のプロセ
ス。 - 【請求項１０】 水素化ポテンシャルが少なくとも熱力
学的に十分に水素を金属内に動かすものであり、脱水素
化ポテンシャルが少なくとも熱力学的に十分に水素を金
属から動かすものである、請求項２記載のプロセス。 - 【請求項１１】 約３０重量％のＫＯＨを含む水溶液内
における既存のニッケル電極に対して、水素化ポテンシ
ャルが約−１．２５Ｖから約−１．８Ｖであり、脱水素
化ポテンシャルが約−０．４Ｖから約−１．２Ｖであ
る、請求項３記載のプロセス。 - 【請求項１２】 約３０重量％のＫＯＨを含む水溶液内
における既存のニッケル電極に対して、水素化ポテンシ
ャルが約−１．２５Ｖから約−１．８Ｖであり、脱水素
化ポテンシャルが約−０．４Ｖから約−１．２Ｖであ
る、請求項５記載のプロセス。 - 【請求項１３】 金属が水素化ポテンシャル・パルスを
約１０から約１０００秒受け、また金属が脱水素化ポテ
ンシャル・パルスを約１０から約１０００秒受け、また
パルス処理のサイクルが金属を所望の程度に活性化する
のに十分な時間の周期で連続して繰り返される、請求項
１１記載のプロセス。 - 【請求項１４】 金属が水素化ポテンシャル・パルスを
約１０から約１０００秒受け、また金属が脱水素化ポテ
ンシャル・パルスを約１０から約１０００秒受け、また
パルス処理のサイクルが金属を所望の程度に活性化する
のに十分な時間の周期で連続して繰り返される、請求項
１２記載のプロセス。 - 【請求項１５】 金属を活性化するのに十分な時間の周
期が約１から約３６時間である、請求項１３記載のプロ
セス。 - 【請求項１６】 金属を活性化するのに十分な時間の周
期が約１から約３６時間である、請求項１４記載のプロ
セス。 - 【請求項１７】 電池内の電極に挿入する金属または金
属水素化物電極を形成するための工程を含み、金属電極
または金属水素化物電極が金属を水素化力のパルスと脱
水素化力のパルスを交互に加えることにより活性化さ
れ、水素化力と脱水素化力のそれぞれ組み合わせをパル
ス処理のサイクルと称し、金属は複数の回数だけパルス
処理のサイクルを受け、各パルス処理のサイクルは金属
をその水素化物の容量の少なくとも約１パーセントの１
／１０であるがその水素化物の容量の約１０％より多く
なく活性化するのに十分な時間の周期である、バッテリ
ーの組立のためのプロセス。 - 【請求項１８】 水素化力が電気化学的ポテンシャルで
ある、請求項１７記載のプロセス。 - 【請求項１９】 金属がＺｒＣｒ2-x Ｎｉx 、但し０．
５＜ｘ＜２、Ｐｄ、Ｚｒ7 Ｎｉ10、ＬａＮｉ5 、Ｔｉ
2-x Ｎｉx 、但し０＜ｘ＜１、Ｚｒ1-x ＴｉxＣｒＮ
ｉ、但し０＜ｘ＜０．５、Ｚｒ1-x Ｈｆx ＣｒＮｉ、但
し０＜ｘ＜０．５、Ａx Ｂy Ｃz 但しｘ＜０．８、ｙ＜
０．８、ｚ＞０．２およびｘ＋ｙ＋ｚ＝１およびＡはＴ
ｉ、Ｚｒ、またはＨｆ、ＢはＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｃｕ、またはＭｏ、およびＣはＮｉまたはＰｄ、並
びにＭｎＮｉ3.5 Ａｌ0.8 Ｃｏ0.7からなるグループか
ら選ばれる、請求項１８記載のプロセス。 - 【請求項２０】 約３０重量％のＫＯＨを含む水溶液内
における既存のニッケル電極に対して、水素化ポテンシ
ャルが約−１．２５Ｖから約−１．８Ｖであり、脱水素
化ポテンシャルが約−０．４Ｖから約−１．２Ｖであ
る、請求項１９記載のプロセス。 - 【請求項２１】 金属が水素化ポテンシャル・パルスを
約１０から約１０００秒受け、また金属が脱水素化ポテ
ンシャル・パルスを約１０から約１０００秒受け、また
パルス処理のサイクルが金属を所望の程度に活性化する
のに十分な時間の周期で連続して繰り返される、請求項
２０記載のプロセス。 - 【請求項２２】 金属を活性化するために十分な時間間
隔が約１時間から約３６時間である請求項２１記載のプ
ロセス。
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