JPH11117036A - 水素吸蔵合金 - Google Patents
水素吸蔵合金Info
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- JPH11117036A JPH11117036A JP9276834A JP27683497A JPH11117036A JP H11117036 A JPH11117036 A JP H11117036A JP 9276834 A JP9276834 A JP 9276834A JP 27683497 A JP27683497 A JP 27683497A JP H11117036 A JPH11117036 A JP H11117036A
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- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
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- C01B3/0005—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
- C01B3/001—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
- C01B3/0031—Intermetallic compounds; Metal alloys; Treatment thereof
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/383—Hydrogen absorbing alloys
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 有効水素移動量の多いＶ系水素吸蔵合金を提
供する。 【解決手段】 Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒ、およびＭｏか
らなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を０．３原
子％以上５原子％以下の量で含有する体心立方構造を有
するＶ系合金からなることを特徴とする水素吸蔵合金。
供する。 【解決手段】 Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒ、およびＭｏか
らなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を０．３原
子％以上５原子％以下の量で含有する体心立方構造を有
するＶ系合金からなることを特徴とする水素吸蔵合金。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可逆的に水素を吸
蔵・放出することができ、水素エネルギー利用のために
有効な機能性材料である水素吸蔵合金に関するものであ
る。
蔵・放出することができ、水素エネルギー利用のために
有効な機能性材料である水素吸蔵合金に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、水素吸蔵合金に具備することが
望まれる性質として、活性化が容易であること、水素吸
蔵量が多いこと、水素吸蔵放出曲線のプラトー領域の幅
が広く平坦性がすぐれていること、ヒステリシスが小さ
いこと、操作温度に適した生成熱を有すること、水素の
吸蔵放出速度が大きいこと、不純物に対する被毒に強い
こと、良好な熱伝導性を持っていること等があげられ
る。この中で水素貯蔵として利用する場合に特に重要な
条件としては、実際に使用可能な実効的な水素吸蔵放出
量が多いことがあげられる。
望まれる性質として、活性化が容易であること、水素吸
蔵量が多いこと、水素吸蔵放出曲線のプラトー領域の幅
が広く平坦性がすぐれていること、ヒステリシスが小さ
いこと、操作温度に適した生成熱を有すること、水素の
吸蔵放出速度が大きいこと、不純物に対する被毒に強い
こと、良好な熱伝導性を持っていること等があげられ
る。この中で水素貯蔵として利用する場合に特に重要な
条件としては、実際に使用可能な実効的な水素吸蔵放出
量が多いことがあげられる。
【０００３】よく知られているようにＲＮｉ5系合金が
（Ｒ：Ｌａもしくはミッシュメタル）Ｎｉ−水素蓄電池
の負極物質として、比較的大きな放電容量をもつ水素吸
蔵合金として実用化されている。ＬａＮｉ5合金は、水
素吸蔵量が１．４ｗｔ％、平衡水素吸蔵放出圧が室温で
０．２〜０．３ＭＰａであり、扱い易く、室温付近で水
素を吸蔵放出することができる。また、ＬａＮｉ5合金
のコスト改善の手段として、高価なランタンの代わりに
未精製の希土類金属の混合物であるミッシュメタルを用
いることが試みられており、第三、第四、第五成分を添
加したミッシュメタル−ニッケル系多元合金が開発され
ている。ミッシュメタル−ニッケル系多元合金の水素吸
蔵量は室温で１．２〜１．５ｗｔ％程度である。これら
の合金は、ニッケル−水素化物蓄電池、水素貯蔵、輸送
容器、金属水素化物ヒートポンプなど広い分野でエネル
ギー貯蔵・変換技術の開発に利用されている。
（Ｒ：Ｌａもしくはミッシュメタル）Ｎｉ−水素蓄電池
の負極物質として、比較的大きな放電容量をもつ水素吸
蔵合金として実用化されている。ＬａＮｉ5合金は、水
素吸蔵量が１．４ｗｔ％、平衡水素吸蔵放出圧が室温で
０．２〜０．３ＭＰａであり、扱い易く、室温付近で水
素を吸蔵放出することができる。また、ＬａＮｉ5合金
のコスト改善の手段として、高価なランタンの代わりに
未精製の希土類金属の混合物であるミッシュメタルを用
いることが試みられており、第三、第四、第五成分を添
加したミッシュメタル−ニッケル系多元合金が開発され
ている。ミッシュメタル−ニッケル系多元合金の水素吸
蔵量は室温で１．２〜１．５ｗｔ％程度である。これら
の合金は、ニッケル−水素化物蓄電池、水素貯蔵、輸送
容器、金属水素化物ヒートポンプなど広い分野でエネル
ギー貯蔵・変換技術の開発に利用されている。
【０００４】また、Ｃ１４型、Ｃ１５型、Ｃ３６型結晶
構造のＡＢ2型ラーベス相合金が、水素吸蔵合金として
従来から調べられており、多くのラーベス相合金が知ら
れている。この中で水素吸蔵合金として有効なものとし
て、化学式ＴｉaＺｒ1-aＭ2（０≦ａ≦１）でＭがＭ
ｎ，Ｃｒ，Ｖ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｍｏのいずれか一種もしく
は二種以上の元素から成るものがある。特に、水素吸蔵
量が多くプラトー性のすぐれたラーベス相合金の１つと
して、Ｔｉ0.9Ｚｒ0.1Ｍｎ1.4Ｃｒ0.4Ｖ0.2合金があ
る。この合金は、水素吸蔵量が２．１ｗｔ％と多く、水
素化物の解離圧が室温付近において約０．９ＭＰａで活
性化も容易である。
構造のＡＢ2型ラーベス相合金が、水素吸蔵合金として
従来から調べられており、多くのラーベス相合金が知ら
れている。この中で水素吸蔵合金として有効なものとし
て、化学式ＴｉaＺｒ1-aＭ2（０≦ａ≦１）でＭがＭ
ｎ，Ｃｒ，Ｖ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｍｏのいずれか一種もしく
は二種以上の元素から成るものがある。特に、水素吸蔵
量が多くプラトー性のすぐれたラーベス相合金の１つと
して、Ｔｉ0.9Ｚｒ0.1Ｍｎ1.4Ｃｒ0.4Ｖ0.2合金があ
る。この合金は、水素吸蔵量が２．１ｗｔ％と多く、水
素化物の解離圧が室温付近において約０．９ＭＰａで活
性化も容易である。
【０００５】一方、体心立方構造の結晶構造であるＶ金
属またはＶＴｉＭｎのＶ系合金あるいはＶＴｉＣｒのＶ
系合金が最大水素吸蔵量がそれぞれＶ金属が３．９ｗｔ
％、Ｖ系合金が共に３．６ｗｔ％と多いことが知られて
いる。しかし、Ｖ金属の場合は、水素圧組成等温線図を
図６に示すように、プラトー性が２段となり、１段目の
プラトー圧が大気圧よりかなり低いため、実効的な水素
吸蔵・放出は２段目プラトー領域のみ利用可能で、有効
利用可能な水素吸蔵量はＶ金属あるいはＶ系合金とも
２．０ｗｔ％程度である。また、ＶＴｉＭｎのＶ系合金
あるいはＶＴｉＣｒのＶ系合金は、ともに水素吸蔵放出
にともなうサイクル特性が不良で、水素吸蔵放出サイク
ルによって急激に最大水素吸蔵量の減少が生じる。
属またはＶＴｉＭｎのＶ系合金あるいはＶＴｉＣｒのＶ
系合金が最大水素吸蔵量がそれぞれＶ金属が３．９ｗｔ
％、Ｖ系合金が共に３．６ｗｔ％と多いことが知られて
いる。しかし、Ｖ金属の場合は、水素圧組成等温線図を
図６に示すように、プラトー性が２段となり、１段目の
プラトー圧が大気圧よりかなり低いため、実効的な水素
吸蔵・放出は２段目プラトー領域のみ利用可能で、有効
利用可能な水素吸蔵量はＶ金属あるいはＶ系合金とも
２．０ｗｔ％程度である。また、ＶＴｉＭｎのＶ系合金
あるいはＶＴｉＣｒのＶ系合金は、ともに水素吸蔵放出
にともなうサイクル特性が不良で、水素吸蔵放出サイク
ルによって急激に最大水素吸蔵量の減少が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】水素吸蔵合金をいずれ
の用途に用いる場合にも使用温度において実効的な水素
吸蔵放出能が大きいことが望まれる。すなわち、水素吸
蔵合金を水素供給装置として考える場合、合金の水素平
衡圧が大気圧である１気圧以上の場合に有効に水素を放
出させることが可能である。上記のＬａＮｉ5合金は実
効的な水素吸蔵放出能である有効水素移動量が室温で
１．２ｗｔ％であり、また、ＡＢ2型として知られる種
々のラーベス相合金の中で吸蔵量が多い上記のＴｉ0.9
Ｚｒ0.1Ｍｎ1. 4Ｃｒ0.4Ｖ0.2合金は有効水素移動量が室
温で１．６ｗｔ％である。そして、最大吸蔵量の多いＶ
金属あるいはＶ系合金でも有効水素移動量は室温で２．
０ｗｔ％程度である。さらに、Ｖ系合金では、水素吸蔵
放出サイクルによって急激に水素吸蔵特性の劣化をきた
す。
の用途に用いる場合にも使用温度において実効的な水素
吸蔵放出能が大きいことが望まれる。すなわち、水素吸
蔵合金を水素供給装置として考える場合、合金の水素平
衡圧が大気圧である１気圧以上の場合に有効に水素を放
出させることが可能である。上記のＬａＮｉ5合金は実
効的な水素吸蔵放出能である有効水素移動量が室温で
１．２ｗｔ％であり、また、ＡＢ2型として知られる種
々のラーベス相合金の中で吸蔵量が多い上記のＴｉ0.9
Ｚｒ0.1Ｍｎ1. 4Ｃｒ0.4Ｖ0.2合金は有効水素移動量が室
温で１．６ｗｔ％である。そして、最大吸蔵量の多いＶ
金属あるいはＶ系合金でも有効水素移動量は室温で２．
０ｗｔ％程度である。さらに、Ｖ系合金では、水素吸蔵
放出サイクルによって急激に水素吸蔵特性の劣化をきた
す。
【０００７】このため、実際に利用可能な有効水素移動
量がより一層多く、かつサイクル寿命特性の良好な合金
の開発が望まれているのが現状である。
量がより一層多く、かつサイクル寿命特性の良好な合金
の開発が望まれているのが現状である。
【０００８】本発明は、かかる点に鑑み、有効水素移動
量が今まで以上に多く、かつサイクル寿命特性の良好な
水素吸蔵合金を提供することを目的とする。
量が今まで以上に多く、かつサイクル寿命特性の良好な
水素吸蔵合金を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、体心立方構造
のＶ金属またはＶ系合金において、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｃｒ、およびＭｏからなる群より選ばれた少なくとも一
種の元素を少量添加した水素吸蔵合金を提供する。
のＶ金属またはＶ系合金において、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｃｒ、およびＭｏからなる群より選ばれた少なくとも一
種の元素を少量添加した水素吸蔵合金を提供する。
【００１０】Ｖに対する元素添加量は、５原子％を越え
ると、最大水素吸蔵量が急激に減少し、有効水素移動量
も急激に減少するので、５原子％以内が必要量である。
また、２％以上の水素吸蔵量増大効果が現れるのが０．
３原子％であるから、非金属元素の添加量の下限は、
０．３原子％とするのがよい。
ると、最大水素吸蔵量が急激に減少し、有効水素移動量
も急激に減少するので、５原子％以内が必要量である。
また、２％以上の水素吸蔵量増大効果が現れるのが０．
３原子％であるから、非金属元素の添加量の下限は、
０．３原子％とするのがよい。
【００１１】前記添加元素の群より選ばれる少なくとも
一種の元素を添加した本発明のＶ系合金においては、Ｖ
の体心立方構造に対する添加元素の含有によって、Ｖ金
属の２段目のプラトー域に対応する金属水素化物相の安
定性が高められるので、合金化によって最大水素吸蔵量
の増加、および、水素吸蔵放出曲線の２段目のプラトー
領域の拡大による有効水素移動量の増大効果が生じ、そ
の結果、有効水素移動量の高い水素吸蔵合金を実現する
ことができる。
一種の元素を添加した本発明のＶ系合金においては、Ｖ
の体心立方構造に対する添加元素の含有によって、Ｖ金
属の２段目のプラトー域に対応する金属水素化物相の安
定性が高められるので、合金化によって最大水素吸蔵量
の増加、および、水素吸蔵放出曲線の２段目のプラトー
領域の拡大による有効水素移動量の増大効果が生じ、そ
の結果、有効水素移動量の高い水素吸蔵合金を実現する
ことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明は、結晶構造学的な考察を
加えながら新規の合金を設計し、実験を行うことにより
見いだした結果に基づくものである。
加えながら新規の合金を設計し、実験を行うことにより
見いだした結果に基づくものである。
【００１３】Ｖ金属では、水素吸蔵放出曲線において、
１段目プラトー幅と２段目プラトー幅はほぼ同じであ
り、各プラトー領域に対応する水素化物相の安定性が同
程度と考えられる。そして、上記添加元素の含有によっ
て結晶場が変化し、各水素化物相の安定性が変化するこ
とが期待された。
１段目プラトー幅と２段目プラトー幅はほぼ同じであ
り、各プラトー領域に対応する水素化物相の安定性が同
程度と考えられる。そして、上記添加元素の含有によっ
て結晶場が変化し、各水素化物相の安定性が変化するこ
とが期待された。
【００１４】ところが、実際に合金を作製して調べた結
果、添加元素の含有により最大水素吸蔵量の増加ととも
に、２段目プラトー領域を安定化して有効水素移動量の
改善に有効であることが確かめられた。さらに、水素吸
蔵放出サイクル寿命も良好で、水素吸蔵量の減少は見ら
れなかった。
果、添加元素の含有により最大水素吸蔵量の増加ととも
に、２段目プラトー領域を安定化して有効水素移動量の
改善に有効であることが確かめられた。さらに、水素吸
蔵放出サイクル寿命も良好で、水素吸蔵量の減少は見ら
れなかった。
【００１５】このように本発明による高い吸蔵放出能を
有する水素吸蔵合金によって、水素吸蔵合金利用型エネ
ルギー貯蔵・変換技術分野において性能向上が達成され
る。
有する水素吸蔵合金によって、水素吸蔵合金利用型エネ
ルギー貯蔵・変換技術分野において性能向上が達成され
る。
【００１６】以下、本発明の実施例を説明する。 （実施例１）図１は本実施例における水素吸蔵合金Ｖ
0.99Ｔｉ0.01の室温における水素圧組成等温線図であ
る。単体の純度９９．７％のバナジウム金属（Ｖ）を２
９．７２ｇ、純度９９．５％のチタン（Ｔｉ）金属を
０．２８ｇ秤量用意して、アルゴン雰囲気中アーク溶解
炉でＶ金属とＴｉ金属を一緒に溶かして合金化させた。
その際、インゴットを上下に反転させながら５回程度再
溶解して均質に合金化されるようにした。得られたボタ
ンインゴットを粉砕して水素吸蔵放出能測定用試料とし
た。
0.99Ｔｉ0.01の室温における水素圧組成等温線図であ
る。単体の純度９９．７％のバナジウム金属（Ｖ）を２
９．７２ｇ、純度９９．５％のチタン（Ｔｉ）金属を
０．２８ｇ秤量用意して、アルゴン雰囲気中アーク溶解
炉でＶ金属とＴｉ金属を一緒に溶かして合金化させた。
その際、インゴットを上下に反転させながら５回程度再
溶解して均質に合金化されるようにした。得られたボタ
ンインゴットを粉砕して水素吸蔵放出能測定用試料とし
た。
【００１７】水素吸蔵放出能試験は、水素圧組成等温線
測定によっておこなった。これは、合金との反応に関与
した水素量を求める方法で、活性化前原点法によって測
定した。まず、一定体積の系内の水素量の変化を測定前
後の圧力差、温度から求め、次に、一定温度における水
素化物の組成の変化を計算することによって、合金との
反応に関与した水素量を求めた。この方法は、水素が吸
蔵されていない状態を原点とする方法であり、試料活性
化後、高温で真空脱気することによって残留水素量を無
くしてから測定を行う方法で実施した。すなわち、活性
化は５００℃で３時間真空引きすることによって行い、
その後、水素の吸蔵放出操作を３回繰り返した後、８０
０℃で再度６時間真空脱気してから本測定を行った。
測定によっておこなった。これは、合金との反応に関与
した水素量を求める方法で、活性化前原点法によって測
定した。まず、一定体積の系内の水素量の変化を測定前
後の圧力差、温度から求め、次に、一定温度における水
素化物の組成の変化を計算することによって、合金との
反応に関与した水素量を求めた。この方法は、水素が吸
蔵されていない状態を原点とする方法であり、試料活性
化後、高温で真空脱気することによって残留水素量を無
くしてから測定を行う方法で実施した。すなわち、活性
化は５００℃で３時間真空引きすることによって行い、
その後、水素の吸蔵放出操作を３回繰り返した後、８０
０℃で再度６時間真空脱気してから本測定を行った。
【００１８】図１は、最大水素吸蔵量が４．０ｗｔ％で
あることを示すが、２段目プラトーの幅が広くかつ平坦
性も良好でＴｉの添加によって有効水素移動量の改善が
なされることが示された。この２段目プラトーの幅の増
大化によって有効水素移動量が２．１ｗｔ％となり、Ｔ
ｉ無添加のＶ金属と比べて５％程度上昇した。
あることを示すが、２段目プラトーの幅が広くかつ平坦
性も良好でＴｉの添加によって有効水素移動量の改善が
なされることが示された。この２段目プラトーの幅の増
大化によって有効水素移動量が２．１ｗｔ％となり、Ｔ
ｉ無添加のＶ金属と比べて５％程度上昇した。
【００１９】本実施例では、Ｔｉ含量が１原子％につい
て記述したが、Ｔｉ元素添加量による有効水素移動量の
増加率（％）を示すと、Ｔｉが２原子％では有効水素移
動量増加率が４％、Ｔｉが３原子％では有効水素移動量
増加率が３％、Ｔｉが４原子％では有効水素移動量増加
率が２％、Ｔｉが５原子％では有効水素移動量増加率が
１％であった。添加量が５原子％を越えると最大水素吸
蔵量が急激に減少し、有効水素移動量も急激に減少す
る。従って、添加量としては５原子％以内が必要量であ
る。
て記述したが、Ｔｉ元素添加量による有効水素移動量の
増加率（％）を示すと、Ｔｉが２原子％では有効水素移
動量増加率が４％、Ｔｉが３原子％では有効水素移動量
増加率が３％、Ｔｉが４原子％では有効水素移動量増加
率が２％、Ｔｉが５原子％では有効水素移動量増加率が
１％であった。添加量が５原子％を越えると最大水素吸
蔵量が急激に減少し、有効水素移動量も急激に減少す
る。従って、添加量としては５原子％以内が必要量であ
る。
【００２０】なお、本実施例では、純金属のＶに対して
Ｔｉ元素を添加した具体例を述べたが、体心立方構造を
有するＶ固溶体に対してＴｉ元素を添加した場合にも同
様の効果が生じる。また、本実施例では、純金属のＶに
対して添加する元素の種類はＴｉの一種類の場合につい
て述べたが、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒ、およびＭｏから
なる群より選ばれる二種以上の元素の複合添加の場合で
も最大添加量５原子％以内まで同様の効果が得られる。
Ｔｉ元素を添加した具体例を述べたが、体心立方構造を
有するＶ固溶体に対してＴｉ元素を添加した場合にも同
様の効果が生じる。また、本実施例では、純金属のＶに
対して添加する元素の種類はＴｉの一種類の場合につい
て述べたが、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒ、およびＭｏから
なる群より選ばれる二種以上の元素の複合添加の場合で
も最大添加量５原子％以内まで同様の効果が得られる。
【００２１】（実施例２）図２は本実施例における水素
吸蔵合金Ｖ0.99Ｚｒ0.01の室温における水素圧組成等温
線図である。単体の純度９９．７％のバナジウム金属
（Ｖ）を２９．４７ｇ、純度９９％のジルコニウム金属
（Ｚｒ）を０．５３ｇそれぞれ秤量し、アルゴン雰囲気
中においてアーク溶解炉でＶ金属とＺｒ金属を一緒に溶
かして合金化させた。その際、インゴットを上下に反転
させながら５回程度再溶解して均質に合金化されるよう
にした。得られたボタンインゴットを細かく加工して水
素吸蔵放出能測定用試料とした。水素吸蔵放出能試験
は、実施例１と同様活性化前原点法で水素圧組成等温線
測定によっておこなった。活性化は５００℃で３時間真
空引きすることによってできた。その後、水素の吸蔵放
出操作を３回繰り返した後、８００℃で再度６時間真空
脱気してから本測定を行った。
吸蔵合金Ｖ0.99Ｚｒ0.01の室温における水素圧組成等温
線図である。単体の純度９９．７％のバナジウム金属
（Ｖ）を２９．４７ｇ、純度９９％のジルコニウム金属
（Ｚｒ）を０．５３ｇそれぞれ秤量し、アルゴン雰囲気
中においてアーク溶解炉でＶ金属とＺｒ金属を一緒に溶
かして合金化させた。その際、インゴットを上下に反転
させながら５回程度再溶解して均質に合金化されるよう
にした。得られたボタンインゴットを細かく加工して水
素吸蔵放出能測定用試料とした。水素吸蔵放出能試験
は、実施例１と同様活性化前原点法で水素圧組成等温線
測定によっておこなった。活性化は５００℃で３時間真
空引きすることによってできた。その後、水素の吸蔵放
出操作を３回繰り返した後、８００℃で再度６時間真空
脱気してから本測定を行った。
【００２２】図２は、最大水素吸蔵量が４．０ｗｔ％で
あることを示す。２段目プラトーの幅が広く、かつ平坦
性も良好で、Ｚｒを添加することによって有効水素移動
量の改善がなされることが示された。この２段目プラト
ーの幅の増大化によって有効水素移動量が２．１ｗｔ％
となり、Ｚｒ無添加のＶ金属と比べて５％程度上昇し
た。本実施例では、Ｚｒ含量が１原子％について記述し
たが、Ｚｒ元素添加量による有効水素移動量の増加率
（％）を示すと、Ｚｒが２原子％では有効水素移動量増
加率が４％、Ｚｒが３原子％では有効水素移動量増加率
が３％、Ｚｒが４原子％では有効水素移動量増加率が２
％、Ｚｒが５原子％では有効水素移動量増加率が１％で
あった。添加量が５原子％を越えると最大水素吸蔵量が
急激に減少し、有効水素移動量も急激に減少する。従っ
て、添加量としては５原子％以内が必要量である。
あることを示す。２段目プラトーの幅が広く、かつ平坦
性も良好で、Ｚｒを添加することによって有効水素移動
量の改善がなされることが示された。この２段目プラト
ーの幅の増大化によって有効水素移動量が２．１ｗｔ％
となり、Ｚｒ無添加のＶ金属と比べて５％程度上昇し
た。本実施例では、Ｚｒ含量が１原子％について記述し
たが、Ｚｒ元素添加量による有効水素移動量の増加率
（％）を示すと、Ｚｒが２原子％では有効水素移動量増
加率が４％、Ｚｒが３原子％では有効水素移動量増加率
が３％、Ｚｒが４原子％では有効水素移動量増加率が２
％、Ｚｒが５原子％では有効水素移動量増加率が１％で
あった。添加量が５原子％を越えると最大水素吸蔵量が
急激に減少し、有効水素移動量も急激に減少する。従っ
て、添加量としては５原子％以内が必要量である。
【００２３】なお、本実施例では、純金属のＶに対して
Ｚｒ元素を添加した具体例を述べたが、体心立方構造を
有するＶ固溶体に対してＺｒ元素を添加した場合にも同
様の効果が生じる。また、本実施例では、純金属のＶに
対して添加する元素の種類はＺｒの一種類の場合につい
て述べたが、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒ、およびＭｏから
なる群より選ばれる二種以上の元素の複合添加の場合で
も最大添加量５原子％以内まで同様の効果が得られる。
Ｚｒ元素を添加した具体例を述べたが、体心立方構造を
有するＶ固溶体に対してＺｒ元素を添加した場合にも同
様の効果が生じる。また、本実施例では、純金属のＶに
対して添加する元素の種類はＺｒの一種類の場合につい
て述べたが、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒ、およびＭｏから
なる群より選ばれる二種以上の元素の複合添加の場合で
も最大添加量５原子％以内まで同様の効果が得られる。
【００２４】（実施例３）図３は本実施例における水素
吸蔵合金Ｖ0.99Ｈｆ0.01の室温における水素圧組成等温
線図である。単体の純度９９．７％のバナジウム金属
（Ｖ）を２８．９７ｇ、純度９８％のハフニウム金属
（Ｈｆ）を１．０３ｇそれぞれ秤量し、アルゴン雰囲気
中においてアーク溶解炉でＶ金属とＨｆ金属を一緒に溶
かして合金化させた。その際、インゴットを上下に反転
させながら５回程度再溶解して均質に合金化されるよう
にした。得られたボタンインゴットを細かく加工して水
素吸蔵放出能測定用試料とした。水素吸蔵放出能試験
は、実施例１と同様活性化前原点法で水素圧組成等温線
測定によっておこなった。活性化は５００℃で３時間真
空引きすることによってできた。その後、水素の吸蔵放
出操作を３回繰り返した後、８００℃で再度６時間真空
脱気してから本測定を行った。
吸蔵合金Ｖ0.99Ｈｆ0.01の室温における水素圧組成等温
線図である。単体の純度９９．７％のバナジウム金属
（Ｖ）を２８．９７ｇ、純度９８％のハフニウム金属
（Ｈｆ）を１．０３ｇそれぞれ秤量し、アルゴン雰囲気
中においてアーク溶解炉でＶ金属とＨｆ金属を一緒に溶
かして合金化させた。その際、インゴットを上下に反転
させながら５回程度再溶解して均質に合金化されるよう
にした。得られたボタンインゴットを細かく加工して水
素吸蔵放出能測定用試料とした。水素吸蔵放出能試験
は、実施例１と同様活性化前原点法で水素圧組成等温線
測定によっておこなった。活性化は５００℃で３時間真
空引きすることによってできた。その後、水素の吸蔵放
出操作を３回繰り返した後、８００℃で再度６時間真空
脱気してから本測定を行った。
【００２５】図３は、最大水素吸蔵量が４．０ｗｔ％で
あることを示す。２段目プラトーの幅が広く、かつ平坦
性も良好で、Ｈｆを添加することによって有効水素移動
量の改善がなされることが示された。この２段目プラト
ーの幅の増大化によって有効水素移動量が２．１ｗｔ％
となり、Ｈｆ無添加のＶ金属と比べて５％程度上昇し
た。本実施例では、Ｈｆ含量が１原子％について記述し
たが、Ｈｆ元素添加量による有効水素移動量の増加率
（％）を示すと、Ｈｆが２原子％では有効水素移動量増
加率が４％、Ｈｆが３原子％では有効水素移動量増加率
が３％、Ｈｆが４原子％では有効水素移動量増加率が２
％、Ｈｆが５原子％では有効水素移動量増加率が１％で
あった。添加量が５原子％を越えると最大水素吸蔵量が
急激に減少し、有効水素移動量も急激に減少する。従っ
て、添加量としては５原子％以内が必要量である。
あることを示す。２段目プラトーの幅が広く、かつ平坦
性も良好で、Ｈｆを添加することによって有効水素移動
量の改善がなされることが示された。この２段目プラト
ーの幅の増大化によって有効水素移動量が２．１ｗｔ％
となり、Ｈｆ無添加のＶ金属と比べて５％程度上昇し
た。本実施例では、Ｈｆ含量が１原子％について記述し
たが、Ｈｆ元素添加量による有効水素移動量の増加率
（％）を示すと、Ｈｆが２原子％では有効水素移動量増
加率が４％、Ｈｆが３原子％では有効水素移動量増加率
が３％、Ｈｆが４原子％では有効水素移動量増加率が２
％、Ｈｆが５原子％では有効水素移動量増加率が１％で
あった。添加量が５原子％を越えると最大水素吸蔵量が
急激に減少し、有効水素移動量も急激に減少する。従っ
て、添加量としては５原子％以内が必要量である。
【００２６】なお、本実施例では、純金属のＶに対して
Ｈｆ元素を添加した具体例を述べたが、体心立方構造を
有するＶ固溶体に対してＨｆ元素を添加した場合にも同
様の効果が生じる。また、本実施例では、純金属のＶに
対して添加する元素の種類はＨｆの一種類の場合につい
て述べたが、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒ、およびＭｏから
なる群より選ばれる二種以上の元素の複合添加の場合で
も最大添加量５原子％以内まで同様の効果が得られる。
Ｈｆ元素を添加した具体例を述べたが、体心立方構造を
有するＶ固溶体に対してＨｆ元素を添加した場合にも同
様の効果が生じる。また、本実施例では、純金属のＶに
対して添加する元素の種類はＨｆの一種類の場合につい
て述べたが、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒ、およびＭｏから
なる群より選ばれる二種以上の元素の複合添加の場合で
も最大添加量５原子％以内まで同様の効果が得られる。
【００２７】（実施例４）図４は本実施例における水素
吸蔵合金Ｖ0.99Ｃｒ0.01の室温における水素圧組成等温
線図である。単体の純度９９．７％のバナジウム金属
（Ｖ）を２９．６９ｇ、純度９９．９％のクロム金属
（Ｃｒ）を０．３１ｇそれぞれ秤量し、アルゴン雰囲気
中においてアーク溶解炉でＶ金属とＣｒ金属を一緒に溶
かして合金化させた。その際、インゴットを上下に反転
させながら５回程度再溶解して均質に合金化されるよう
にした。得られたボタンインゴットを細かく加工して水
素吸蔵放出能測定用試料とした。水素吸蔵放出能試験
は、実施例１と同様活性化前原点法で水素圧組成等温線
測定によっておこなった。活性化は５００℃で３時間真
空引きすることによってできた。その後、水素の吸蔵放
出操作を３回繰り返した後、８００℃で再度６時間真空
脱気してから本測定を行った。
吸蔵合金Ｖ0.99Ｃｒ0.01の室温における水素圧組成等温
線図である。単体の純度９９．７％のバナジウム金属
（Ｖ）を２９．６９ｇ、純度９９．９％のクロム金属
（Ｃｒ）を０．３１ｇそれぞれ秤量し、アルゴン雰囲気
中においてアーク溶解炉でＶ金属とＣｒ金属を一緒に溶
かして合金化させた。その際、インゴットを上下に反転
させながら５回程度再溶解して均質に合金化されるよう
にした。得られたボタンインゴットを細かく加工して水
素吸蔵放出能測定用試料とした。水素吸蔵放出能試験
は、実施例１と同様活性化前原点法で水素圧組成等温線
測定によっておこなった。活性化は５００℃で３時間真
空引きすることによってできた。その後、水素の吸蔵放
出操作を３回繰り返した後、８００℃で再度６時間真空
脱気してから本測定を行った。
【００２８】図４は、最大水素吸蔵量が４．０ｗｔ％で
あることを示す。２段目プラトーの幅が広く、かつ平坦
性も良好で、Ｃｒを添加することによって有効水素移動
量の改善がなされることが示された。この２段目プラト
ーの幅の増大化によって有効水素移動量が２．１ｗｔ％
となり、Ｃｒ無添加のＶ金属と比べて５％程度上昇し
た。本実施例では、Ｃｒ含量が１原子％について記述し
たが、Ｃｒ元素添加量による有効水素移動量の増加率
（％）を示すと、Ｃｒが２原子％では有効水素移動量増
加率が４％、Ｃｒが３原子％では有効水素移動量増加率
が３％、Ｃｒが４原子％では有効水素移動量増加率が２
％、Ｃｒが５原子％では有効水素移動量増加率が１％で
あった。添加量が５原子％を越えると最大水素吸蔵量が
急激に減少し、有効水素移動量も急激に減少する。従っ
て、添加量としては５原子％以内が必要量である。
あることを示す。２段目プラトーの幅が広く、かつ平坦
性も良好で、Ｃｒを添加することによって有効水素移動
量の改善がなされることが示された。この２段目プラト
ーの幅の増大化によって有効水素移動量が２．１ｗｔ％
となり、Ｃｒ無添加のＶ金属と比べて５％程度上昇し
た。本実施例では、Ｃｒ含量が１原子％について記述し
たが、Ｃｒ元素添加量による有効水素移動量の増加率
（％）を示すと、Ｃｒが２原子％では有効水素移動量増
加率が４％、Ｃｒが３原子％では有効水素移動量増加率
が３％、Ｃｒが４原子％では有効水素移動量増加率が２
％、Ｃｒが５原子％では有効水素移動量増加率が１％で
あった。添加量が５原子％を越えると最大水素吸蔵量が
急激に減少し、有効水素移動量も急激に減少する。従っ
て、添加量としては５原子％以内が必要量である。
【００２９】なお、本実施例では、純金属のＶに対して
Ｃｒ元素を添加した具体例を述べたが、体心立方構造を
有するＶ固溶体に対してＣｒ元素を添加した場合にも同
様の効果が生じる。また、本実施例では、純金属のＶに
対して添加する元素の種類はＣｒの一種類の場合につい
て述べたが、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒ、およびＭｏから
なる群より選ばれる二種以上の元素の複合添加の場合で
も最大添加量５原子％以内まで同様の効果が得られる。
Ｃｒ元素を添加した具体例を述べたが、体心立方構造を
有するＶ固溶体に対してＣｒ元素を添加した場合にも同
様の効果が生じる。また、本実施例では、純金属のＶに
対して添加する元素の種類はＣｒの一種類の場合につい
て述べたが、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒ、およびＭｏから
なる群より選ばれる二種以上の元素の複合添加の場合で
も最大添加量５原子％以内まで同様の効果が得られる。
【００３０】（実施例５）図５は本実施例における水素
吸蔵合金Ｖ0.99Ｍｏ0.01の室温における水素圧組成等温
線図である。単体の純度９９．７％のバナジウム金属
（Ｖ）を２９．４４ｇ、純度９９．９％のモリブデン金
属（Ｍｏ）を０．５６ｇそれぞれ秤量し、アルゴン雰囲
気中においてアーク溶解炉でＶ金属とＭｏ金属を一緒に
溶かして合金化させた。その際、インゴットを上下に反
転させながら５回程度再溶解して均質に合金化されるよ
うにした。得られたボタンインゴットを細かく加工して
水素吸蔵放出能測定用試料とした。水素吸蔵放出能試験
は、実施例１と同様活性化前原点法で水素圧組成等温線
測定によっておこなった。活性化は５００℃で３時間真
空引きすることによってできた。その後、水素の吸蔵放
出操作を３回繰り返した後、８００℃で再度６時間真空
脱気してから本測定を行った。
吸蔵合金Ｖ0.99Ｍｏ0.01の室温における水素圧組成等温
線図である。単体の純度９９．７％のバナジウム金属
（Ｖ）を２９．４４ｇ、純度９９．９％のモリブデン金
属（Ｍｏ）を０．５６ｇそれぞれ秤量し、アルゴン雰囲
気中においてアーク溶解炉でＶ金属とＭｏ金属を一緒に
溶かして合金化させた。その際、インゴットを上下に反
転させながら５回程度再溶解して均質に合金化されるよ
うにした。得られたボタンインゴットを細かく加工して
水素吸蔵放出能測定用試料とした。水素吸蔵放出能試験
は、実施例１と同様活性化前原点法で水素圧組成等温線
測定によっておこなった。活性化は５００℃で３時間真
空引きすることによってできた。その後、水素の吸蔵放
出操作を３回繰り返した後、８００℃で再度６時間真空
脱気してから本測定を行った。
【００３１】図５は、最大水素吸蔵量が４．０ｗｔ％で
あることを示す。２段目プラトーの幅が広く、かつ平坦
性も良好で、Ｍｏを添加することによって有効水素移動
量の改善がなされることが示された。この２段目プラト
ーの幅の増大化によって有効水素移動量が２．１ｗｔ％
となり、Ｍｏ無添加のＶ金属と比べて５％程度上昇し
た。本実施例では、Ｍｏ含量が１原子％について記述し
たが、Ｍｏ元素添加量による有効水素移動量の増加率
（％）を示すと、Ｍｏが２原子％では有効水素移動量増
加率が４％、Ｍｏが３原子％では有効水素移動量増加率
が３％、Ｍｏ原子％では有効水素移動量増加率が２％、
Ｍｏが５原子％では有効水素移動量増加率が１％であっ
た。添加量が５原子％を越えると最大水素吸蔵量が急激
に減少し、有効水素移動量も急激に減少する。従って、
添加量としては５原子％以内が必要量である。
あることを示す。２段目プラトーの幅が広く、かつ平坦
性も良好で、Ｍｏを添加することによって有効水素移動
量の改善がなされることが示された。この２段目プラト
ーの幅の増大化によって有効水素移動量が２．１ｗｔ％
となり、Ｍｏ無添加のＶ金属と比べて５％程度上昇し
た。本実施例では、Ｍｏ含量が１原子％について記述し
たが、Ｍｏ元素添加量による有効水素移動量の増加率
（％）を示すと、Ｍｏが２原子％では有効水素移動量増
加率が４％、Ｍｏが３原子％では有効水素移動量増加率
が３％、Ｍｏ原子％では有効水素移動量増加率が２％、
Ｍｏが５原子％では有効水素移動量増加率が１％であっ
た。添加量が５原子％を越えると最大水素吸蔵量が急激
に減少し、有効水素移動量も急激に減少する。従って、
添加量としては５原子％以内が必要量である。
【００３２】なお、本実施例では、純金属のＶに対して
Ｍｏ元素を添加した具体例を述べたが、体心立方構造を
有するＶ固溶体に対してＭｏ元素を添加した場合にも同
様の効果が生じる。また、本実施例では、純金属のＶに
対して添加する元素の種類はＭｏの一種類の場合につい
て述べたが、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒ、およびＭｏから
なる群より選ばれる二種以上の元素の複合添加の場合で
も最大添加量５原子％以内まで同様の効果が得られる。
Ｍｏ元素を添加した具体例を述べたが、体心立方構造を
有するＶ固溶体に対してＭｏ元素を添加した場合にも同
様の効果が生じる。また、本実施例では、純金属のＶに
対して添加する元素の種類はＭｏの一種類の場合につい
て述べたが、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒ、およびＭｏから
なる群より選ばれる二種以上の元素の複合添加の場合で
も最大添加量５原子％以内まで同様の効果が得られる。
【００３３】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、有効水
素移動量の多い水素吸蔵合金を実現することができる。
素移動量の多い水素吸蔵合金を実現することができる。
【図１】本発明における一実施例の水素吸蔵合金Ｖ0.99
Ｔｉ0.01の室温における水素圧組成等温線図
Ｔｉ0.01の室温における水素圧組成等温線図
【図２】本発明の他の実施例の水素吸蔵合金Ｖ0.99Ｚｒ
0.01の室温における水素圧組成等温線図
0.01の室温における水素圧組成等温線図
【図３】本発明の他の実施例の水素吸蔵合金Ｖ0.99Ｈｆ
0.01の室温における水素圧組成等温線図
0.01の室温における水素圧組成等温線図
【図４】本発明の他の実施例の水素吸蔵合金Ｖ0.99Ｃｒ
0.01の室温における水素圧組成等温線図
0.01の室温における水素圧組成等温線図
【図５】本発明の他の実施例の水素吸蔵合金Ｖ0.99Ｍｏ
0.01の室温における水素圧組成等温線図
0.01の室温における水素圧組成等温線図
【図６】従来例の水素吸蔵金属Ｖの室温における水素圧
組成等温線図
組成等温線図
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒ、およびＭｏか
らなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を０．３原
子％以上５原子％以下の量で含有する体心立方構造を有
するＶ系合金からなることを特徴とする水素吸蔵合金。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9276834A JPH11117036A (ja) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | 水素吸蔵合金 |
| EP98118837A EP0908415A1 (en) | 1997-10-09 | 1998-10-06 | Hydrogen storage alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9276834A JPH11117036A (ja) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | 水素吸蔵合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11117036A true JPH11117036A (ja) | 1999-04-27 |
Family
ID=17575061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9276834A Pending JPH11117036A (ja) | 1997-10-09 | 1997-10-09 | 水素吸蔵合金 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0908415A1 (ja) |
| JP (1) | JPH11117036A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009046739A (ja) * | 2007-08-22 | 2009-03-05 | Japan Steel Works Ltd:The | 高容量水素吸蔵合金 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104561719B (zh) * | 2015-02-12 | 2016-08-17 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 钒铬合金及其制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4440737A (en) * | 1982-09-20 | 1984-04-03 | Allied Corporation | Room temperature reaction of vanadium-based alloys with hydrogen |
| US4551400A (en) * | 1984-04-18 | 1985-11-05 | Energy Conversion Devices, Inc. | Hydrogen storage materials and methods of sizing and preparing the same for electrochemical applications |
| JP3626298B2 (ja) * | 1996-10-03 | 2005-03-02 | トヨタ自動車株式会社 | 水素吸蔵合金およびその製造方法 |
-
1997
- 1997-10-09 JP JP9276834A patent/JPH11117036A/ja active Pending
-
1998
- 1998-10-06 EP EP98118837A patent/EP0908415A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009046739A (ja) * | 2007-08-22 | 2009-03-05 | Japan Steel Works Ltd:The | 高容量水素吸蔵合金 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0908415A1 (en) | 1999-04-14 |
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