JPH11264041A - 水素吸蔵合金 - Google Patents
水素吸蔵合金Info
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- JPH11264041A JPH11264041A JP6666198A JP6666198A JPH11264041A JP H11264041 A JPH11264041 A JP H11264041A JP 6666198 A JP6666198 A JP 6666198A JP 6666198 A JP6666198 A JP 6666198A JP H11264041 A JPH11264041 A JP H11264041A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣａサイトをＣａＮｉ5 型より多量に含む組
成を有し、前述した水素との安定性が高すぎて水素を放
出し難い問題を改善し、かつ低価格、軽量で、しかも可
逆的に水素を吸蔵・放出できる量をさらに増大した水素
吸蔵合金を提供を提供しようとするものである。 【解決手段】 下記一般式（Ｉ）で表される合金を含む
ことを特徴とする。 Ｃａ1-a Ｍｇa （Ｎｉ1-x Ｍx ）z …（Ｉ） ただし、ＭはＣｏ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｓ
ｎ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，ＢおよびＰか
ら選ばれる少なくとも１つの元素、ａ，ｘおよびｚはそ
れぞれ０＜ａ＜０．５、０＜ｘ≦０．８、２＜ｚ＜４．
５として規定される。
成を有し、前述した水素との安定性が高すぎて水素を放
出し難い問題を改善し、かつ低価格、軽量で、しかも可
逆的に水素を吸蔵・放出できる量をさらに増大した水素
吸蔵合金を提供を提供しようとするものである。 【解決手段】 下記一般式（Ｉ）で表される合金を含む
ことを特徴とする。 Ｃａ1-a Ｍｇa （Ｎｉ1-x Ｍx ）z …（Ｉ） ただし、ＭはＣｏ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｓ
ｎ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，ＢおよびＰか
ら選ばれる少なくとも１つの元素、ａ，ｘおよびｚはそ
れぞれ０＜ａ＜０．５、０＜ｘ≦０．８、２＜ｚ＜４．
５として規定される。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、水素貯蔵用機器や
冷暖房用ヒートポンプ装置等に用いられる水素吸蔵合金
に関する。
冷暖房用ヒートポンプ装置等に用いられる水素吸蔵合金
に関する。
【０００２】
【従来の技術】水素吸蔵合金は、エネルギー源としての
水素を安全かつ容易に貯蔵できる材料であり、新しいエ
ネルギー変換および貯蔵用材料として非常に注目されて
いる。機能性新素材としての水素吸蔵合金の応用分野
は、水素の貯蔵・輸送、熱の貯蔵・輸送、熱−機械エネ
ルギーの変換、水素の分離・精製、水素同位体の分離、
水素を活物質とした電池、合成化学における触媒、温度
センサなどの広範囲に亘って提案されている。
水素を安全かつ容易に貯蔵できる材料であり、新しいエ
ネルギー変換および貯蔵用材料として非常に注目されて
いる。機能性新素材としての水素吸蔵合金の応用分野
は、水素の貯蔵・輸送、熱の貯蔵・輸送、熱−機械エネ
ルギーの変換、水素の分離・精製、水素同位体の分離、
水素を活物質とした電池、合成化学における触媒、温度
センサなどの広範囲に亘って提案されている。
【０００３】特に、水素の貯蔵・輸送、熱の貯蔵・輸送
に用いられ水素吸蔵合金は、固体である合金中にそれぞ
れ固有の温度、圧力条件で水素を可逆的に吸蔵・放出で
きることが不可欠である。このような用途を実現するた
めの水素吸蔵合金の重要な条件は、（１）可逆的に水素
を吸蔵・放出できる量が多いこと、（２）水素の吸蔵・
放出の繰り返しによる合金性能の劣化が少ないこと、
（３）活性化が容易であること、および（４）合金コス
トが安価であること、等が挙げられ、従来より種々の水
素吸蔵合金が提案されている。
に用いられ水素吸蔵合金は、固体である合金中にそれぞ
れ固有の温度、圧力条件で水素を可逆的に吸蔵・放出で
きることが不可欠である。このような用途を実現するた
めの水素吸蔵合金の重要な条件は、（１）可逆的に水素
を吸蔵・放出できる量が多いこと、（２）水素の吸蔵・
放出の繰り返しによる合金性能の劣化が少ないこと、
（３）活性化が容易であること、および（４）合金コス
トが安価であること、等が挙げられ、従来より種々の水
素吸蔵合金が提案されている。
【０００４】前述した条件のうち、活性化の容易さや合
金コストの観点から実用に供し得る水素吸蔵合金として
は特公昭４９−３４３１５号公報、特開昭５３−１４１
９３号公報に開示されたＣａＮｉ5 合金が知られてい
る。しかしながら、この水素吸蔵合金は比較的熱的に不
安定であるという問題があった。このため、特公平３−
３８３２７号公報、特公平３−７５６１８号公報にはＣ
ａＮｉ5 合金のＮｉの一部を他の元素で置換することに
より前記熱的な不安定性を改善することが開示されてい
る。
金コストの観点から実用に供し得る水素吸蔵合金として
は特公昭４９−３４３１５号公報、特開昭５３−１４１
９３号公報に開示されたＣａＮｉ5 合金が知られてい
る。しかしながら、この水素吸蔵合金は比較的熱的に不
安定であるという問題があった。このため、特公平３−
３８３２７号公報、特公平３−７５６１８号公報にはＣ
ａＮｉ5 合金のＮｉの一部を他の元素で置換することに
より前記熱的な不安定性を改善することが開示されてい
る。
【０００５】しかしながら、ＣａＮｉ5 をベースとする
水素吸蔵合金は可逆的に水素を吸蔵・放出する量に限界
があり、この特性をさらに向上するという要望に対応す
ることができないという問題がある。
水素吸蔵合金は可逆的に水素を吸蔵・放出する量に限界
があり、この特性をさらに向上するという要望に対応す
ることができないという問題がある。
【０００６】一方、Ｃａ−Ｎｉ系金属間化合物はＣａＮ
ｉ5 型以外にも多数存在する。Mat.Res. Bull., 15, (1
980) 275 には、ＣａをＣａＮｉ5 型よりも多量に含む
金属間化合物、例えばＣａＮｉ2 ，ＣａＮｉ3 、または
Ｃａの一部をＭｇで置換したＣａ1-x Ｍｇx Ｎｉ2 系合
金が報告されている。前者の金属間化合物は、ＣａＮｉ
5 型より常温付近で多量の水素を吸蔵する特性を有す
る。
ｉ5 型以外にも多数存在する。Mat.Res. Bull., 15, (1
980) 275 には、ＣａをＣａＮｉ5 型よりも多量に含む
金属間化合物、例えばＣａＮｉ2 ，ＣａＮｉ3 、または
Ｃａの一部をＭｇで置換したＣａ1-x Ｍｇx Ｎｉ2 系合
金が報告されている。前者の金属間化合物は、ＣａＮｉ
5 型より常温付近で多量の水素を吸蔵する特性を有す
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
金属間化合物（水素吸蔵合金）は水素との安定性が高す
ぎて水素を放出し難いという問題がある。後者の水素吸
蔵合金は、水素吸蔵量が減少するという問題がある。し
たがって、いずれの水素吸蔵合金も水素貯蔵用機器や冷
暖房用ヒートポンプ装置等に実用化するに至っていな
い。
金属間化合物（水素吸蔵合金）は水素との安定性が高す
ぎて水素を放出し難いという問題がある。後者の水素吸
蔵合金は、水素吸蔵量が減少するという問題がある。し
たがって、いずれの水素吸蔵合金も水素貯蔵用機器や冷
暖房用ヒートポンプ装置等に実用化するに至っていな
い。
【０００８】本発明は、ＣａサイトをＣａＮｉ5 型より
多量に含む組成を有し、前述した水素との安定性が高す
ぎて水素を放出し難い問題を改善し、かつ低価格、軽量
で、しかも可逆的に水素を吸蔵・放出できる量をさらに
増大した水素吸蔵合金を提供しようとするものである。
多量に含む組成を有し、前述した水素との安定性が高す
ぎて水素を放出し難い問題を改善し、かつ低価格、軽量
で、しかも可逆的に水素を吸蔵・放出できる量をさらに
増大した水素吸蔵合金を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる水素吸蔵
合金は、下記一般式（Ｉ）で表される合金を含むことを
特徴とするものである。 Ｃａ1-a Ｍｇa （Ｎｉ1-x Ｍx ）z …（Ｉ） ただし、ＭはＣｏ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｓ
ｎ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，ＢおよびＰか
ら選ばれる少なくとも１つの元素、ａ，ｘおよびｚはそ
れぞれ０＜ａ＜０．５、０＜ｘ≦０．８、２＜ｚ＜４．
５として規定される。
合金は、下記一般式（Ｉ）で表される合金を含むことを
特徴とするものである。 Ｃａ1-a Ｍｇa （Ｎｉ1-x Ｍx ）z …（Ｉ） ただし、ＭはＣｏ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｓ
ｎ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，ＢおよびＰか
ら選ばれる少なくとも１つの元素、ａ，ｘおよびｚはそ
れぞれ０＜ａ＜０．５、０＜ｘ≦０．８、２＜ｚ＜４．
５として規定される。
【００１０】本発明に係わる別の水素吸蔵合金は、下記
一般式（II）で表される合金を含むことを特徴とするも
のである。 Ｃａ1-a-b Ｍｇa Ｒb （Ｎｉ1-x Ｍx ）z …（II） ただし、ＲはＹを含む希土類元素から選ばれる少なくと
も１つの元素、ＭはＣｏ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａ，Ｚ
ｎ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｂおよ
びＰから選ばれる少なくとも１つの元素、ａ，ｂ，ｘお
よびｚはそれぞれ０＜ａ＜０．５、０＜ｂ≦０．５、０
＜ｘ≦０．８、２＜ｚ＜４．５として規定される。
一般式（II）で表される合金を含むことを特徴とするも
のである。 Ｃａ1-a-b Ｍｇa Ｒb （Ｎｉ1-x Ｍx ）z …（II） ただし、ＲはＹを含む希土類元素から選ばれる少なくと
も１つの元素、ＭはＣｏ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａ，Ｚ
ｎ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｂおよ
びＰから選ばれる少なくとも１つの元素、ａ，ｂ，ｘお
よびｚはそれぞれ０＜ａ＜０．５、０＜ｂ≦０．５、０
＜ｘ≦０．８、２＜ｚ＜４．５として規定される。
【００１１】本発明に係わるさらに別の水素吸蔵合金
は、下記一般式（III ）で表される合金を含むことを特
徴とするものである。 Ｃａ1-a-b-c Ｍｇa Ｒb Ｔc （Ｎｉ1-x Ｍx ）z …（III ） ただし、ＲはＹを含む希土類元素から選ばれる少なくと
も１つの元素、ＴはＴｉおよびＺｒから選ばれる少なく
とも１つの元素、ＭはＣｏ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａ，
Ｚｎ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｂお
よびＰから選ばれる少なくとも１つの元素、ａ，ｂ，
ｃ，ｘおよびｚはそれぞれ０＜ａ＜０．５、０≦ｂ≦
０．５、０＜ｃ≦０．３、０＜ｘ≦０．８、２＜ｚ＜
４．５として規定される。
は、下記一般式（III ）で表される合金を含むことを特
徴とするものである。 Ｃａ1-a-b-c Ｍｇa Ｒb Ｔc （Ｎｉ1-x Ｍx ）z …（III ） ただし、ＲはＹを含む希土類元素から選ばれる少なくと
も１つの元素、ＴはＴｉおよびＺｒから選ばれる少なく
とも１つの元素、ＭはＣｏ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａ，
Ｚｎ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｂお
よびＰから選ばれる少なくとも１つの元素、ａ，ｂ，
ｃ，ｘおよびｚはそれぞれ０＜ａ＜０．５、０≦ｂ≦
０．５、０＜ｃ≦０．３、０＜ｘ≦０．８、２＜ｚ＜
４．５として規定される。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる水素吸蔵合
金（１）−（３）を詳細に説明する。 （１）水素吸蔵合金 この水素吸蔵合金は、下記一般式（Ｉ）で表される合金
を含む。
金（１）−（３）を詳細に説明する。 （１）水素吸蔵合金 この水素吸蔵合金は、下記一般式（Ｉ）で表される合金
を含む。
【００１３】 Ｃａ1-a Ｍｇa （Ｎｉ1-x Ｍx ）z …（Ｉ） ただし、ＭはＣｏ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｓ
ｎ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，ＢおよびＰか
ら選ばれる少なくとも１つの元素、ａ，ｘおよびｚはそ
れぞれ０＜ａ＜０．５、０＜ｘ≦０．８、２＜ｚ＜４．
５として規定される。
ｎ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，ＢおよびＰか
ら選ばれる少なくとも１つの元素、ａ，ｘおよびｚはそ
れぞれ０＜ａ＜０．５、０＜ｘ≦０．８、２＜ｚ＜４．
５として規定される。
【００１４】前記Ｍｇの量（ａ）を前記範囲にすること
によって、高い水素吸蔵量を維持しつつ、水素を放出し
難いという問題を改善することができる。Ｍｇの量
（ａ）が０．５を超えると、水素吸蔵量が著しく低下す
る恐れがある。より好ましいＭｇの量（ａ）は、０．１
≦ａ≦０．４であり、さらに好ましいＭｇの量（ａ）は
０．１５≦ａ≦０．３５である。
によって、高い水素吸蔵量を維持しつつ、水素を放出し
難いという問題を改善することができる。Ｍｇの量
（ａ）が０．５を超えると、水素吸蔵量が著しく低下す
る恐れがある。より好ましいＭｇの量（ａ）は、０．１
≦ａ≦０．４であり、さらに好ましいＭｇの量（ａ）は
０．１５≦ａ≦０．３５である。
【００１５】前記Ｎｉの置換元素であるＭは、Ｃｏ，Ｍ
ｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃ
ｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，ＢおよびＰから選ばれる少なくと
も１つの元素である。このようなＭの置換により、水素
吸蔵合金の水素吸蔵・放出速度等の吸蔵・放出特性を向
上できるとともに、サイクル特性を改善することができ
る。これは、前記Ｍの置換により水素吸蔵合金の吸蔵・
放出が容易になることに起因するものと推定される。前
記Ｍの置換量（ｘ）が０．８を超えると、水素吸蔵量が
低下する恐れがある。より好ましい前記Ｍの置換量
（ｘ）は、０．０２≦ｘ≦０．５である。
ｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃ
ｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，ＢおよびＰから選ばれる少なくと
も１つの元素である。このようなＭの置換により、水素
吸蔵合金の水素吸蔵・放出速度等の吸蔵・放出特性を向
上できるとともに、サイクル特性を改善することができ
る。これは、前記Ｍの置換により水素吸蔵合金の吸蔵・
放出が容易になることに起因するものと推定される。前
記Ｍの置換量（ｘ）が０．８を超えると、水素吸蔵量が
低下する恐れがある。より好ましい前記Ｍの置換量
（ｘ）は、０．０２≦ｘ≦０．５である。
【００１６】特に、ＭとしてＣｏを用いることが好まし
い。Ｃｏの置換は、水素の吸蔵・放出における可逆性が
良好になり、サイクル特性が大幅に改善される。また、
水素の吸蔵・放出曲線におけるプラトーの傾きが小さく
なり、吸蔵時と放出時のヒステリシスの低減等により静
的な水素吸蔵特性も改善することが可能になる。Ｃｏの
置換量をｘ１、他の置換元素Ｍの置換量をｘ２とした時
（ｘ１＋ｘ２＝ｘ）、Ｃｏの置換量（ｘ１）は０．０１
≦ｘ１≦０．５にすることが好ましい。Ｃｏの置換量
（ｘ１）を０．０１未満にすると、Ｃｏの置換による前
記効果を十分に達成することが困難になる。一方、Ｃｏ
の置換量（ｘ１）が０．５を超えると水素吸蔵量の低下
を招くとともに、合金コストが高くなる恐れがある。よ
り好ましいＣｏの置換量（ｘ１）は０．０２≦ｘ１≦
０．３５（ｘ１＋ｘ２＝ｘは０．０２≦ｘ≦０．５）で
ある。
い。Ｃｏの置換は、水素の吸蔵・放出における可逆性が
良好になり、サイクル特性が大幅に改善される。また、
水素の吸蔵・放出曲線におけるプラトーの傾きが小さく
なり、吸蔵時と放出時のヒステリシスの低減等により静
的な水素吸蔵特性も改善することが可能になる。Ｃｏの
置換量をｘ１、他の置換元素Ｍの置換量をｘ２とした時
（ｘ１＋ｘ２＝ｘ）、Ｃｏの置換量（ｘ１）は０．０１
≦ｘ１≦０．５にすることが好ましい。Ｃｏの置換量
（ｘ１）を０．０１未満にすると、Ｃｏの置換による前
記効果を十分に達成することが困難になる。一方、Ｃｏ
の置換量（ｘ１）が０．５を超えると水素吸蔵量の低下
を招くとともに、合金コストが高くなる恐れがある。よ
り好ましいＣｏの置換量（ｘ１）は０．０２≦ｘ１≦
０．３５（ｘ１＋ｘ２＝ｘは０．０２≦ｘ≦０．５）で
ある。
【００１７】前記（Ｃａ，Ｍｇ）と（Ｎｉ，Ｍ）の比
（ｚ）が２を超えた場合は、水素吸蔵合金の水素吸蔵・
放出速度等の吸蔵・放出特性を向上できる。しかしなが
ら、ｚが４．５以上になると水素吸蔵合金の水素サイト
が減少して水素吸蔵量が低下する恐れがある。より好ま
しいｚは、３≦ｚ≦４、さらに好ましいＺは３≦ｚ≦
３．８である。
（ｚ）が２を超えた場合は、水素吸蔵合金の水素吸蔵・
放出速度等の吸蔵・放出特性を向上できる。しかしなが
ら、ｚが４．５以上になると水素吸蔵合金の水素サイト
が減少して水素吸蔵量が低下する恐れがある。より好ま
しいｚは、３≦ｚ≦４、さらに好ましいＺは３≦ｚ≦
３．８である。
【００１８】前記水素吸蔵合金において、Ｃ，Ｎ，Ｏ，
Ｆ，Ｓ等の不純物元素を含むことを許容する。これらの
不純物の水素吸蔵合金中の含有量は、１重量％以下にす
ることが好ましい。
Ｆ，Ｓ等の不純物元素を含むことを許容する。これらの
不純物の水素吸蔵合金中の含有量は、１重量％以下にす
ることが好ましい。
【００１９】以上説明したように本発明の水素吸蔵合金
（１）は、前記一般式（Ｉ）で表される合金を含むた
め、水素吸蔵合金の水素吸蔵・放出速度等の吸蔵・放出
特性が向上され、かつ軽量で水素吸蔵量が増大され、し
かもサイクル特性が改善される。
（１）は、前記一般式（Ｉ）で表される合金を含むた
め、水素吸蔵合金の水素吸蔵・放出速度等の吸蔵・放出
特性が向上され、かつ軽量で水素吸蔵量が増大され、し
かもサイクル特性が改善される。
【００２０】（２）水素吸蔵合金 この水素吸蔵合金は、下記一般式（II）で表される合金
を含む。 Ｃａ1-a-b Ｍｇa Ｒb （Ｎｉ1-x Ｍx ）z …（II） ただし、ＲはＹを含む希土類元素から選ばれる少なくと
も１つの元素、ＭはＣｏ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａ，Ｚ
ｎ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｂおよ
びＰから選ばれる少なくとも１つの元素、ａ，ｂ，ｘお
よびｚはそれぞれ０＜ａ＜０．５、０＜ｂ≦０．５、０
＜ｘ≦０．８、２＜ｚ＜４．５として規定される。
を含む。 Ｃａ1-a-b Ｍｇa Ｒb （Ｎｉ1-x Ｍx ）z …（II） ただし、ＲはＹを含む希土類元素から選ばれる少なくと
も１つの元素、ＭはＣｏ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａ，Ｚ
ｎ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｂおよ
びＰから選ばれる少なくとも１つの元素、ａ，ｂ，ｘお
よびｚはそれぞれ０＜ａ＜０．５、０＜ｂ≦０．５、０
＜ｘ≦０．８、２＜ｚ＜４．５として規定される。
【００２１】前記Ｍｇの量（ａ）を前記範囲にすること
によって、高い水素吸蔵量を維持しつつ、水素を放出し
難いという問題を改善することができる。Ｍｇの量
（ａ）が０．５を超えると、水素吸蔵量が著しく低下す
る恐れがある。より好ましいＭｇの量（ａ）は、０．１
≦ａ≦０．４であり、さらに好ましいＭｇの量（ａ）は
０．１５≦ａ≦０．３５である。
によって、高い水素吸蔵量を維持しつつ、水素を放出し
難いという問題を改善することができる。Ｍｇの量
（ａ）が０．５を超えると、水素吸蔵量が著しく低下す
る恐れがある。より好ましいＭｇの量（ａ）は、０．１
≦ａ≦０．４であり、さらに好ましいＭｇの量（ａ）は
０．１５≦ａ≦０．３５である。
【００２２】前記Ｒは、Ｙを含む希土類元素から選ばれ
る少なくとも１つの元素である。このような希土類元素
のうち、水素吸蔵合金の低コスト化を図る観点から、Ｌ
ａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄから選ばれる少なくとも１つの元
素を用いることが好ましく、特に希土類元素の混合物で
あるミッシュメタル、例えばＣｅがリッチなＭｍ、Ｌａ
がリッチなＬｍを用いることがより好ましい。
る少なくとも１つの元素である。このような希土類元素
のうち、水素吸蔵合金の低コスト化を図る観点から、Ｌ
ａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄから選ばれる少なくとも１つの元
素を用いることが好ましく、特に希土類元素の混合物で
あるミッシュメタル、例えばＣｅがリッチなＭｍ、Ｌａ
がリッチなＬｍを用いることがより好ましい。
【００２３】前記Ｃａの一部を前記Ｒで置換することに
より、水素吸蔵量を減少させることなく、水素の吸蔵・
放出時の平行圧力を適切な値に制御できるとともに、サ
イクル特性を改善することができる。ただし、Ｒの置換
量（ｂ）が０．５を超えると水素吸蔵合金の比重が大き
くなり、水素の貯蔵・輸送に適用する際の軽量化のメリ
ットが低下する恐れがある。より好ましいＲの置換量
（ｂ）は、０＜ｂ≦０．３である。
より、水素吸蔵量を減少させることなく、水素の吸蔵・
放出時の平行圧力を適切な値に制御できるとともに、サ
イクル特性を改善することができる。ただし、Ｒの置換
量（ｂ）が０．５を超えると水素吸蔵合金の比重が大き
くなり、水素の貯蔵・輸送に適用する際の軽量化のメリ
ットが低下する恐れがある。より好ましいＲの置換量
（ｂ）は、０＜ｂ≦０．３である。
【００２４】前記ＣａのＭｇ及びＲによる置換におい
て、前記Ｍｇの量（ａ）と前記Ｒの量（ｂ）の和（ａ＋
ｂ）は０．６以下、より好ましくは０．５以下にするこ
とが望ましい。
て、前記Ｍｇの量（ａ）と前記Ｒの量（ｂ）の和（ａ＋
ｂ）は０．６以下、より好ましくは０．５以下にするこ
とが望ましい。
【００２５】前記Ｎｉの置換元素であるＭは、Ｃｏ，Ｍ
ｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃ
ｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，ＢおよびＰから選ばれる少なくと
も１つの元素である。このようなＭの置換により、水素
吸蔵合金の水素吸蔵・放出速度等の吸蔵・放出特性を向
上できるとともに、サイクル特性を改善することができ
る。これは、前記Ｍの置換により水素吸蔵合金の吸蔵・
放出が容易になることに起因するものと推定される。前
記Ｍの置換量（ｘ）が０．８を超えると、水素吸蔵量が
低下する恐れがある。より好ましい前記Ｍの置換量
（ｘ）は、０．０２≦ｘ≦０．５である。
ｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃ
ｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，ＢおよびＰから選ばれる少なくと
も１つの元素である。このようなＭの置換により、水素
吸蔵合金の水素吸蔵・放出速度等の吸蔵・放出特性を向
上できるとともに、サイクル特性を改善することができ
る。これは、前記Ｍの置換により水素吸蔵合金の吸蔵・
放出が容易になることに起因するものと推定される。前
記Ｍの置換量（ｘ）が０．８を超えると、水素吸蔵量が
低下する恐れがある。より好ましい前記Ｍの置換量
（ｘ）は、０．０２≦ｘ≦０．５である。
【００２６】特に、ＭとしてＣｏを用いることが好まし
い。Ｃｏの置換は、水素の吸蔵・放出における可逆性が
良好になり、サイクル特性が大幅に改善される。また、
水素の吸蔵・放出曲線におけるプラトーの傾きが小さく
なり、吸蔵時と放出時のヒステリシスの低減等により静
的な水素吸蔵特性も改善することが可能になる。Ｃｏの
置換量をｘ１、他の置換元素Ｍの置換量をｘ２とした時
（ｘ１＋ｘ２＝ｘ）、Ｃｏの置換量（ｘ１）は０．０１
≦ｘ１≦０．５にすることが好ましい。Ｃｏの置換量
（ｘ１）を０．０１未満にすると、Ｃｏの置換による前
記効果を十分に達成することが困難になる。一方、Ｃｏ
の置換量（ｘ１）が０．５を超えると水素吸蔵量の低下
を招くとともに、合金コストが高くなる恐れがある。よ
り好ましいＣｏの置換量（ｘ１）は０．０２≦ｘ１≦
０．３５（ｘ１＋ｘ２＝ｘは０．０２≦ｘ≦０．５）で
ある。
い。Ｃｏの置換は、水素の吸蔵・放出における可逆性が
良好になり、サイクル特性が大幅に改善される。また、
水素の吸蔵・放出曲線におけるプラトーの傾きが小さく
なり、吸蔵時と放出時のヒステリシスの低減等により静
的な水素吸蔵特性も改善することが可能になる。Ｃｏの
置換量をｘ１、他の置換元素Ｍの置換量をｘ２とした時
（ｘ１＋ｘ２＝ｘ）、Ｃｏの置換量（ｘ１）は０．０１
≦ｘ１≦０．５にすることが好ましい。Ｃｏの置換量
（ｘ１）を０．０１未満にすると、Ｃｏの置換による前
記効果を十分に達成することが困難になる。一方、Ｃｏ
の置換量（ｘ１）が０．５を超えると水素吸蔵量の低下
を招くとともに、合金コストが高くなる恐れがある。よ
り好ましいＣｏの置換量（ｘ１）は０．０２≦ｘ１≦
０．３５（ｘ１＋ｘ２＝ｘは０．０２≦ｘ≦０．５）で
ある。
【００２７】前記（Ｃａ，Ｍｇ，Ｒ）と（Ｎｉ，Ｍ）の
比（ｚ）が２を超えた場合は、水素吸蔵合金の水素吸蔵
・放出速度等の吸蔵・放出特性を向上できる。しかしな
がら、ｚが４．５以上になると水素吸蔵合金の水素サイ
トが減少して水素吸蔵量が低下する恐れがある。より好
ましいｚは、３≦ｚ≦４、さらに好ましいＺは３≦ｚ≦
３．８である。
比（ｚ）が２を超えた場合は、水素吸蔵合金の水素吸蔵
・放出速度等の吸蔵・放出特性を向上できる。しかしな
がら、ｚが４．５以上になると水素吸蔵合金の水素サイ
トが減少して水素吸蔵量が低下する恐れがある。より好
ましいｚは、３≦ｚ≦４、さらに好ましいＺは３≦ｚ≦
３．８である。
【００２８】前記水素吸蔵合金において、Ｃ，Ｎ，Ｏ，
Ｆ，Ｓ等の不純物元素を含むことを許容する。これらの
不純物の水素吸蔵合金中の含有量は、１重量％以下にす
ることが好ましい。
Ｆ，Ｓ等の不純物元素を含むことを許容する。これらの
不純物の水素吸蔵合金中の含有量は、１重量％以下にす
ることが好ましい。
【００２９】以上説明したように本発明の水素吸蔵合金
（２）は、前記一般式（II）で表される合金を含むた
め、水素吸蔵合金の水素吸蔵・放出速度等の吸蔵・放出
特性がより一層向上され、かつ軽量で水素吸蔵量が増大
され、しかもサイクル特性が改善される。
（２）は、前記一般式（II）で表される合金を含むた
め、水素吸蔵合金の水素吸蔵・放出速度等の吸蔵・放出
特性がより一層向上され、かつ軽量で水素吸蔵量が増大
され、しかもサイクル特性が改善される。
【００３０】（３）水素吸蔵合金 この水素吸蔵合金は、下記一般式（III ）で表される合
金を含む。 Ｃａ1-a-b-c Ｍｇa Ｒb Ｔc （Ｎｉ1-x Ｍx ）z …（III ） ただし、ＲはＹを含む希土類元素から選ばれる少なくと
も１つの元素、ＴはＴｉおよびＺｒから選ばれる少なく
とも１つの元素、ＭはＣｏ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａ，
Ｚｎ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｂお
よびＰから選ばれる少なくとも１つの元素、ａ，ｂ，
ｃ，ｘおよびｚはそれぞれ０＜ａ＜０．５、０≦ｂ≦
０．５、０＜ｃ≦０．３、０＜ｘ≦０．８、２＜ｚ＜
４．５として規定される。
金を含む。 Ｃａ1-a-b-c Ｍｇa Ｒb Ｔc （Ｎｉ1-x Ｍx ）z …（III ） ただし、ＲはＹを含む希土類元素から選ばれる少なくと
も１つの元素、ＴはＴｉおよびＺｒから選ばれる少なく
とも１つの元素、ＭはＣｏ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａ，
Ｚｎ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｂお
よびＰから選ばれる少なくとも１つの元素、ａ，ｂ，
ｃ，ｘおよびｚはそれぞれ０＜ａ＜０．５、０≦ｂ≦
０．５、０＜ｃ≦０．３、０＜ｘ≦０．８、２＜ｚ＜
４．５として規定される。
【００３１】前記Ｒは、Ｙを含む希土類元素から選ばれ
る少なくとも１つの元素である。このような希土類元素
のうち、水素吸蔵合金の低コスト化を図る観点から、Ｌ
ａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄから選ばれる少なくとも１つの元
素を用いることが好ましく、特に希土類元素の混合物で
あるミッシュメタル、例えばＣｅがリッチなＭｍ、Ｌａ
がリッチなＬｍを用いることがより好ましい。ただし、
この水素吸蔵合金においては、前記Ｒは必須な成分では
ない。
る少なくとも１つの元素である。このような希土類元素
のうち、水素吸蔵合金の低コスト化を図る観点から、Ｌ
ａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄから選ばれる少なくとも１つの元
素を用いることが好ましく、特に希土類元素の混合物で
あるミッシュメタル、例えばＣｅがリッチなＭｍ、Ｌａ
がリッチなＬｍを用いることがより好ましい。ただし、
この水素吸蔵合金においては、前記Ｒは必須な成分では
ない。
【００３２】前記Ｃａの一部を前記Ｒで置換することに
より、水素吸蔵量を減少させることなく、水素の吸蔵・
放出時の平行圧力を適切な値に制御できるとともに、サ
イクル特性を改善することができる。ただし、Ｒの置換
量（ｂ）が０．５を超えると水素吸蔵合金の比重が大き
くなり、水素の貯蔵・輸送に適用する際の軽量化のメリ
ットが低下する恐れがある。より好ましいＲの置換量
（ｂ）は、０＜ｂ≦０．３である。
より、水素吸蔵量を減少させることなく、水素の吸蔵・
放出時の平行圧力を適切な値に制御できるとともに、サ
イクル特性を改善することができる。ただし、Ｒの置換
量（ｂ）が０．５を超えると水素吸蔵合金の比重が大き
くなり、水素の貯蔵・輸送に適用する際の軽量化のメリ
ットが低下する恐れがある。より好ましいＲの置換量
（ｂ）は、０＜ｂ≦０．３である。
【００３３】ただし、この水素吸蔵合金においては前記
Ｒは必須な成分ではない。前記Ｔは、ＴｉおよびＺｒか
ら選ばれる少なくとも１つの元素であり、この元素でＣ
ａの一部をさらに置換することにより水素吸蔵合金の水
素吸蔵量を顕著に減少させることなく、水素放出速度等
の特性向上や水素吸蔵・放出に伴う水素吸蔵合金の微粉
化抑制を図ることが可能になる。前記Ｔの置換量（ｃ）
が０．３を超えると、前記効果が低減されるばかりか、
容量低下を招く恐れがある。
Ｒは必須な成分ではない。前記Ｔは、ＴｉおよびＺｒか
ら選ばれる少なくとも１つの元素であり、この元素でＣ
ａの一部をさらに置換することにより水素吸蔵合金の水
素吸蔵量を顕著に減少させることなく、水素放出速度等
の特性向上や水素吸蔵・放出に伴う水素吸蔵合金の微粉
化抑制を図ることが可能になる。前記Ｔの置換量（ｃ）
が０．３を超えると、前記効果が低減されるばかりか、
容量低下を招く恐れがある。
【００３４】前記ＣａのＭｇ、ＲおよびＴによる置換に
おいて、前記Ｍｇの量（ａ）と前記Ｒの量（ｂ）と前記
Ｔの量（ｃ）の和（ａ＋ｂ＋ｃ）は０．６以下、より好
ましくは０．５以下にすることが望ましい。
おいて、前記Ｍｇの量（ａ）と前記Ｒの量（ｂ）と前記
Ｔの量（ｃ）の和（ａ＋ｂ＋ｃ）は０．６以下、より好
ましくは０．５以下にすることが望ましい。
【００３５】前記Ｎｉの置換元素であるＭは、Ｃｏ，Ｍ
ｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃ
ｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，ＢおよびＰから選ばれる少なくと
も１つの元素である。このようなＭの置換により、水素
吸蔵合金の水素吸蔵・放出速度等の吸蔵・放出特性を向
上できるとともに、サイクル特性を改善することができ
る。これは、前記Ｍの置換により水素吸蔵合金の吸蔵・
放出が容易になることに起因するものと推定される。前
記Ｍの置換量（ｘ）が０．８を超えると、水素吸蔵量が
低下する恐れがある。より好ましい前記Ｍの置換量
（ｘ）は、０．０２≦ｘ≦０．５である。
ｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃ
ｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，ＢおよびＰから選ばれる少なくと
も１つの元素である。このようなＭの置換により、水素
吸蔵合金の水素吸蔵・放出速度等の吸蔵・放出特性を向
上できるとともに、サイクル特性を改善することができ
る。これは、前記Ｍの置換により水素吸蔵合金の吸蔵・
放出が容易になることに起因するものと推定される。前
記Ｍの置換量（ｘ）が０．８を超えると、水素吸蔵量が
低下する恐れがある。より好ましい前記Ｍの置換量
（ｘ）は、０．０２≦ｘ≦０．５である。
【００３６】特に、ＭとしてＣｏを用いることが好まし
い。Ｃｏの置換は、水素の吸蔵・放出における可逆性が
良好になり、サイクル特性が大幅に改善される。また、
水素の吸蔵・放出曲線におけるプラトーの傾きが小さく
なり、吸蔵時と放出時のヒステリシスの低減等により静
的な水素吸蔵特性も改善することが可能になる。Ｃｏの
置換量をｘ１、他の置換元素Ｍの置換量をｘ２とした時
（ｘ１＋ｘ２＝ｘ）、Ｃｏの置換量（ｘ１）は０．０１
≦ｘ１≦０．５にすることが好ましい。Ｃｏの置換量
（ｘ１）を０．０１未満にすると、Ｃｏの置換による前
記効果を十分に達成することが困難になる。一方、Ｃｏ
の置換量（ｘ１）が０．５を超えると水素吸蔵量の低下
を招くとともに、合金コストが高くなる恐れがある。よ
り好ましいＣｏの置換量（ｘ１）は０．０２≦ｘ１≦
０．３５（ｘ１＋ｘ２＝ｘは０．０２≦ｘ≦０．５）で
ある。
い。Ｃｏの置換は、水素の吸蔵・放出における可逆性が
良好になり、サイクル特性が大幅に改善される。また、
水素の吸蔵・放出曲線におけるプラトーの傾きが小さく
なり、吸蔵時と放出時のヒステリシスの低減等により静
的な水素吸蔵特性も改善することが可能になる。Ｃｏの
置換量をｘ１、他の置換元素Ｍの置換量をｘ２とした時
（ｘ１＋ｘ２＝ｘ）、Ｃｏの置換量（ｘ１）は０．０１
≦ｘ１≦０．５にすることが好ましい。Ｃｏの置換量
（ｘ１）を０．０１未満にすると、Ｃｏの置換による前
記効果を十分に達成することが困難になる。一方、Ｃｏ
の置換量（ｘ１）が０．５を超えると水素吸蔵量の低下
を招くとともに、合金コストが高くなる恐れがある。よ
り好ましいＣｏの置換量（ｘ１）は０．０２≦ｘ１≦
０．３５（ｘ１＋ｘ２＝ｘは０．０２≦ｘ≦０．５）で
ある。
【００３７】前記（Ｃａ，Ｍｇ，Ｒ，Ｔ）と（Ｎｉ，
Ｍ）の比（ｚ）が２を超えた場合は、水素吸蔵合金の水
素吸蔵・放出速度等の吸蔵・放出特性を向上できる。し
かしながら、ｚが４．５以上になると水素吸蔵合金の水
素サイトが減少して水素吸蔵量が低下する恐れがある。
より好ましいｚは、３≦ｚ≦４、さらに好ましいＺは３
≦ｚ≦３．８である。
Ｍ）の比（ｚ）が２を超えた場合は、水素吸蔵合金の水
素吸蔵・放出速度等の吸蔵・放出特性を向上できる。し
かしながら、ｚが４．５以上になると水素吸蔵合金の水
素サイトが減少して水素吸蔵量が低下する恐れがある。
より好ましいｚは、３≦ｚ≦４、さらに好ましいＺは３
≦ｚ≦３．８である。
【００３８】前記水素吸蔵合金において、Ｃ，Ｎ，Ｏ，
Ｆ，Ｓ等の不純物元素を含むことを許容する。これらの
不純物の水素吸蔵合金中の含有量は、１重量％以下にす
ることが好ましい。
Ｆ，Ｓ等の不純物元素を含むことを許容する。これらの
不純物の水素吸蔵合金中の含有量は、１重量％以下にす
ることが好ましい。
【００３９】以上説明したように本発明の水素吸蔵合金
（３）は、前記一般式（III ）で表される合金を含むた
め、水素吸蔵合金の水素吸蔵・放出速度等の吸蔵・放出
特性が著しく向上され、かつ軽量で水素吸蔵量が増大さ
れ、しかもサイクル特性がさらに改善される。
（３）は、前記一般式（III ）で表される合金を含むた
め、水素吸蔵合金の水素吸蔵・放出速度等の吸蔵・放出
特性が著しく向上され、かつ軽量で水素吸蔵量が増大さ
れ、しかもサイクル特性がさらに改善される。
【００４０】前述した水素吸蔵合金（１）−（３）を製
造するには、例えば各元素を秤量し、不活性ガス雰囲
気、例えばアルゴンガス雰囲気で高周波誘導溶解し、目
的組成の合金インゴットを得る方法が採用される。ま
た、得られた合金を溶湯急冷法またはガスアトマイズ法
等により超急冷することにより合金の均質性を高めるこ
とも可能である。この他、ＣａＮｉ5 系，Ｃａ2 Ｎｉ7
系，ＣａＮｉ3 系，ＣａＮｉ2 系，ＲＮｉ5 系，Ｒ2 Ｎ
ｉ7 系，ＲＮｉ3 系，ＲＮｉ2 系，Ｍｇ2 Ｎｉ系および
ＭｇＮｉ2 系等の母合金を高周波誘導溶解により予め作
製し、これら母合金を目的組成になるように秤量し、溶
解して合金インゴットを作製してもよい。このような方
法により作製した合金は、真空もしくは不活性雰囲気下
で３００℃以上、融点未満の温度で０．１〜５００時間
熱処理を施してもよい。
造するには、例えば各元素を秤量し、不活性ガス雰囲
気、例えばアルゴンガス雰囲気で高周波誘導溶解し、目
的組成の合金インゴットを得る方法が採用される。ま
た、得られた合金を溶湯急冷法またはガスアトマイズ法
等により超急冷することにより合金の均質性を高めるこ
とも可能である。この他、ＣａＮｉ5 系，Ｃａ2 Ｎｉ7
系，ＣａＮｉ3 系，ＣａＮｉ2 系，ＲＮｉ5 系，Ｒ2 Ｎ
ｉ7 系，ＲＮｉ3 系，ＲＮｉ2 系，Ｍｇ2 Ｎｉ系および
ＭｇＮｉ2 系等の母合金を高周波誘導溶解により予め作
製し、これら母合金を目的組成になるように秤量し、溶
解して合金インゴットを作製してもよい。このような方
法により作製した合金は、真空もしくは不活性雰囲気下
で３００℃以上、融点未満の温度で０．１〜５００時間
熱処理を施してもよい。
【００４１】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を詳細に説明
する。 （実施例１）Ｃａ（Ｎｉ，Ｃｏ）5 ，ＣａＮｉ2 および
ＭｇＮｉ2 の各母合金をＣａ1-a Ｍｇa （Ｎｉ0.95Ｃｏ
0.05）z ［ただし、ａ＝０．０５〜０．５５，ｚ＝２．
７〜３．７］の組成になるように秤量し、アルゴン雰囲
気下の高周波誘導炉で溶解することにより複数種の合金
インゴットを作製した。これらのインゴットを０．５Ｍ
Ｐａのアルゴンガス雰囲気下、９００℃で３時間の熱処
理を施した。得られた各インゴットを３００μｍ以下に
なるように粉砕し、水素吸蔵合金粉末を作製した。
する。 （実施例１）Ｃａ（Ｎｉ，Ｃｏ）5 ，ＣａＮｉ2 および
ＭｇＮｉ2 の各母合金をＣａ1-a Ｍｇa （Ｎｉ0.95Ｃｏ
0.05）z ［ただし、ａ＝０．０５〜０．５５，ｚ＝２．
７〜３．７］の組成になるように秤量し、アルゴン雰囲
気下の高周波誘導炉で溶解することにより複数種の合金
インゴットを作製した。これらのインゴットを０．５Ｍ
Ｐａのアルゴンガス雰囲気下、９００℃で３時間の熱処
理を施した。得られた各インゴットを３００μｍ以下に
なるように粉砕し、水素吸蔵合金粉末を作製した。
【００４２】各水素吸蔵合金粉末について、ジーベンツ
法（ＪＩＳ Ｈ７２０１）に基づいて３０℃で１０気圧
未満の水素圧下にて圧力−組成等温線を測定し、有効水
素吸蔵量（ＪＩＳ Ｈ７００３；水素吸蔵合金用語）を
求めた。その結果を図１に示す。なお、有効水素吸蔵量
は水素吸蔵合金の重量あたりの水素量（重量％）で示し
た。
法（ＪＩＳ Ｈ７２０１）に基づいて３０℃で１０気圧
未満の水素圧下にて圧力−組成等温線を測定し、有効水
素吸蔵量（ＪＩＳ Ｈ７００３；水素吸蔵合金用語）を
求めた。その結果を図１に示す。なお、有効水素吸蔵量
は水素吸蔵合金の重量あたりの水素量（重量％）で示し
た。
【００４３】図１から明らかなように有効水素吸蔵量が
得られる合金組成は、（Ｃａ，Ｍｇ）と（Ｎｉ，Ｃｏ）
の比ｚに対して最適なＭｇ量（ａ）が存在することがわ
かる。ｚの値が大きくなると、最適なＭｇ量（ａ）が小
さくなる傾向を示す。
得られる合金組成は、（Ｃａ，Ｍｇ）と（Ｎｉ，Ｃｏ）
の比ｚに対して最適なＭｇ量（ａ）が存在することがわ
かる。ｚの値が大きくなると、最適なＭｇ量（ａ）が小
さくなる傾向を示す。
【００４４】また、有効水素吸蔵量と水素吸蔵・放出の
サイクル特性の両者が向上される合金組成の範囲は、Ｍ
ｇ量（ａ）が０．１≦ａ≦０．４であり、（Ｃａ，Ｍ
ｇ）と（Ｎｉ，Ｃｏ）の比ｚが３≦ｚ≦４、さらに好ま
しくはＭｇ量（ａ）が０．１５≦ａ≦０．３５であり、
（Ｃａ，Ｍｇ）と（Ｎｉ，Ｃｏ）の比ｚが３≦ｚ≦３．
８であることがわかる。
サイクル特性の両者が向上される合金組成の範囲は、Ｍ
ｇ量（ａ）が０．１≦ａ≦０．４であり、（Ｃａ，Ｍ
ｇ）と（Ｎｉ，Ｃｏ）の比ｚが３≦ｚ≦４、さらに好ま
しくはＭｇ量（ａ）が０．１５≦ａ≦０．３５であり、
（Ｃａ，Ｍｇ）と（Ｎｉ，Ｃｏ）の比ｚが３≦ｚ≦３．
８であることがわかる。
【００４５】（実施例２〜１２および比較例１，２）所
定の母合金および元素を下記表１の組成になるように秤
量し、アルゴン雰囲気下の高周波誘導炉で溶解すること
により複数種の合金インゴットを作製した。これらのイ
ンゴットをアルゴンガス雰囲気下、９００℃で３時間の
熱処理を施した。得られた各インゴットを３００μｍ以
下になるように粉砕しすることにより１３種の水素吸蔵
合金粉末を作製した。
定の母合金および元素を下記表１の組成になるように秤
量し、アルゴン雰囲気下の高周波誘導炉で溶解すること
により複数種の合金インゴットを作製した。これらのイ
ンゴットをアルゴンガス雰囲気下、９００℃で３時間の
熱処理を施した。得られた各インゴットを３００μｍ以
下になるように粉砕しすることにより１３種の水素吸蔵
合金粉末を作製した。
【００４６】次いで、以下に説明する図２に示す温度ス
キャンニング式水素吸蔵放出特性評価装置を用いて水素
吸蔵合金の評価を行った。水素ボンベ１は、配管２を通
して試料容器３に連結されている。前記配管２は、途中
で分岐され、その分岐配管４の端部は真空ポンプ５に連
結されている。圧力計６は、前記分岐配管４からさらに
分岐された配管部分取付けられている。前記水素ボンベ
１と前記試料容器３の間の配管２部分には、前記ボンベ
１側から第１、第２のバルブ７1 、７2 が介装されてい
る。蓄圧容器８は、前記第１、第２のバルブ７1 、７2
間の前記配管２部分に連結されている。前記真空ポンプ
５と前記圧力計６の間の前記分岐配管４部分には、第３
バルブ７3 が介装されている。ヒータ９は、前記試料容
器３に付設されている。熱電対１０は、前記試料容器３
内に挿入されている。コンピュータ１１により制御され
る温度コントローラ１２は、前記熱電対１０および前記
ヒータ９に接続され、前記熱電対１０からの検出温度に
基づいて前記ヒータ９の温度調節を行うようになってい
る。前記コンピュータ１１で制御されるレコーダ１３
は、前記圧力計６および前記温度コントローラ１２に接
続されている。
キャンニング式水素吸蔵放出特性評価装置を用いて水素
吸蔵合金の評価を行った。水素ボンベ１は、配管２を通
して試料容器３に連結されている。前記配管２は、途中
で分岐され、その分岐配管４の端部は真空ポンプ５に連
結されている。圧力計６は、前記分岐配管４からさらに
分岐された配管部分取付けられている。前記水素ボンベ
１と前記試料容器３の間の配管２部分には、前記ボンベ
１側から第１、第２のバルブ７1 、７2 が介装されてい
る。蓄圧容器８は、前記第１、第２のバルブ７1 、７2
間の前記配管２部分に連結されている。前記真空ポンプ
５と前記圧力計６の間の前記分岐配管４部分には、第３
バルブ７3 が介装されている。ヒータ９は、前記試料容
器３に付設されている。熱電対１０は、前記試料容器３
内に挿入されている。コンピュータ１１により制御され
る温度コントローラ１２は、前記熱電対１０および前記
ヒータ９に接続され、前記熱電対１０からの検出温度に
基づいて前記ヒータ９の温度調節を行うようになってい
る。前記コンピュータ１１で制御されるレコーダ１３
は、前記圧力計６および前記温度コントローラ１２に接
続されている。
【００４７】前記各水素吸蔵合金を前述した図２の試料
容器３（雰囲気温度２５℃）内に収納した。第１バルブ
７1 を閉じ、第２、第３のバルブ７2 、７3 を開き、真
空ポンプ５を作動して前記配管２および分岐配管４、蓄
圧容器８および試料容器３内の空気を排気した。前記第
２、第３のバルブ７2 、７3 を閉じた後、第１バルブ７
1 を開いて水素ボンベ１から水素を供給して前記配管２
および分岐配管４、蓄圧容器８内を水素置換した。つづ
いて、第１バルブ７1 を閉じ、この時点で圧力計６が示
す系内の圧力から導入した水素量を算出した。ひきつづ
き、第２バルブ７2 を開き、水素を前記試料容器３内に
供給し、温度を熱電対１０でモニターした。その後、前
記試料容器３内の温度が一定の速度で昇温するようにコ
ンピュータ１１および温度コントローラ１２で制御し、
その制御信号を受けたヒータ９を用いて温度をスキャン
させた。この時の前記容器３内の圧力変化を圧力計６に
より検出してそれをレコーダ１３で記録した。
容器３（雰囲気温度２５℃）内に収納した。第１バルブ
７1 を閉じ、第２、第３のバルブ７2 、７3 を開き、真
空ポンプ５を作動して前記配管２および分岐配管４、蓄
圧容器８および試料容器３内の空気を排気した。前記第
２、第３のバルブ７2 、７3 を閉じた後、第１バルブ７
1 を開いて水素ボンベ１から水素を供給して前記配管２
および分岐配管４、蓄圧容器８内を水素置換した。つづ
いて、第１バルブ７1 を閉じ、この時点で圧力計６が示
す系内の圧力から導入した水素量を算出した。ひきつづ
き、第２バルブ７2 を開き、水素を前記試料容器３内に
供給し、温度を熱電対１０でモニターした。その後、前
記試料容器３内の温度が一定の速度で昇温するようにコ
ンピュータ１１および温度コントローラ１２で制御し、
その制御信号を受けたヒータ９を用いて温度をスキャン
させた。この時の前記容器３内の圧力変化を圧力計６に
より検出してそれをレコーダ１３で記録した。
【００４８】以上、前記試料容器３内に一定量の水素の
導入を開始してから１時間後までの各水素吸蔵合金中に
吸蔵された水素量（Ｈ／Ｍ）を前記容器３内の圧力変化
の検出により測定した。これらの結果を、水素吸蔵速度
（Ｈ／Ｍ・ｈ-1）として下記表１に併記する。
導入を開始してから１時間後までの各水素吸蔵合金中に
吸蔵された水素量（Ｈ／Ｍ）を前記容器３内の圧力変化
の検出により測定した。これらの結果を、水素吸蔵速度
（Ｈ／Ｍ・ｈ-1）として下記表１に併記する。
【００４９】
【表１】
【００５０】（実施例１３〜２２および比較例３，４）
所定の各元素を下記表２に示すの組成になるように秤量
し、アルゴン雰囲気下の高周波誘導炉で溶解することに
より複数種の合金インゴットを作製した。続いて、これ
らのインゴットを溶融し、これら溶湯をアルゴン雰囲気
中、１５ｍ／ｓｅｃの周速度で回転する銅ロールの表面
に滴下して急冷することにより合金薄帯をそれぞれ作製
した。得られた各合金薄帯を１００μｍ以下になるよう
に粉砕することにより１２種の水素吸蔵合金粉末を作製
した。
所定の各元素を下記表２に示すの組成になるように秤量
し、アルゴン雰囲気下の高周波誘導炉で溶解することに
より複数種の合金インゴットを作製した。続いて、これ
らのインゴットを溶融し、これら溶湯をアルゴン雰囲気
中、１５ｍ／ｓｅｃの周速度で回転する銅ロールの表面
に滴下して急冷することにより合金薄帯をそれぞれ作製
した。得られた各合金薄帯を１００μｍ以下になるよう
に粉砕することにより１２種の水素吸蔵合金粉末を作製
した。
【００５１】各水素吸蔵合金粉末について、ジーベンツ
法（ＪＩＳ Ｈ７２０１）に基づいて３０℃で１０気圧
未満の水素圧下にて圧力−組成等温線を測定し、有効水
素吸蔵量（ＪＩＳ Ｈ７００３；水素吸蔵合金用語）を
求めた。その結果を下記表２に示す。なお、有効水素吸
蔵量は水素吸蔵合金中の金属原子１個あたりの水素原子
数（Ｈ／Ｍ）で示した。
法（ＪＩＳ Ｈ７２０１）に基づいて３０℃で１０気圧
未満の水素圧下にて圧力−組成等温線を測定し、有効水
素吸蔵量（ＪＩＳ Ｈ７００３；水素吸蔵合金用語）を
求めた。その結果を下記表２に示す。なお、有効水素吸
蔵量は水素吸蔵合金中の金属原子１個あたりの水素原子
数（Ｈ／Ｍ）で示した。
【００５２】また、各水素吸蔵合金について、ＪＩＳ
Ｈ７２０３で規定された方法により水素移動量変化率が
６０％になるサイクル数を寿命とした。ここで、水素移
動量変化率とは試験対象である水素吸蔵合金の水素吸蔵
反応終了時の水素濃度から水素放出反応終了時の水素濃
度を差し引いた値（水素移動量）を求め、試験開始時の
前記水素移動量に対する繰り返し反応後の水素移動量の
比を意味する。ただし、前記試験における水素吸蔵時は
４５℃で１０分間、水素放出時は１２０℃で１０分間と
した。この結果を下記表２に併記する。
Ｈ７２０３で規定された方法により水素移動量変化率が
６０％になるサイクル数を寿命とした。ここで、水素移
動量変化率とは試験対象である水素吸蔵合金の水素吸蔵
反応終了時の水素濃度から水素放出反応終了時の水素濃
度を差し引いた値（水素移動量）を求め、試験開始時の
前記水素移動量に対する繰り返し反応後の水素移動量の
比を意味する。ただし、前記試験における水素吸蔵時は
４５℃で１０分間、水素放出時は１２０℃で１０分間と
した。この結果を下記表２に併記する。
【００５３】
【表２】
【００５４】前記表１、表２から明らかなようにＣａ
1-a Ｍｇa （Ｎｉ1-x Ｍx ）z 、Ｃａ1-a-b Ｍｇa Ｒb
（Ｎｉ1-x Ｍx ）z およびＣａ1-a-b-c Ｍｇa Ｒb Ｔc
（Ｎｉ1-x Ｍx ）z にて表される実施例２〜２２の水素
吸蔵合金は比較例１〜４の水素吸蔵合金に比べて水素吸
蔵速度、有効水素吸蔵量およびサイクル寿命のいずれに
おいても優れていることがわかる。
1-a Ｍｇa （Ｎｉ1-x Ｍx ）z 、Ｃａ1-a-b Ｍｇa Ｒb
（Ｎｉ1-x Ｍx ）z およびＣａ1-a-b-c Ｍｇa Ｒb Ｔc
（Ｎｉ1-x Ｍx ）z にて表される実施例２〜２２の水素
吸蔵合金は比較例１〜４の水素吸蔵合金に比べて水素吸
蔵速度、有効水素吸蔵量およびサイクル寿命のいずれに
おいても優れていることがわかる。
【００５５】（実施例２３〜２８）所定の各元素を下記
表３に示すの組成になるように秤量し、アルゴン雰囲気
下の高周波誘導炉で溶解することにより６種の合金イン
ゴットを作製した。つづいて、これらのインゴットを溶
融し、これら溶湯をアルゴン雰囲気中、１５ｍ／ｓｅｃ
の周速度で回転する銅ロールの表面に滴下して急冷する
ことにより合金薄帯をそれぞれ作製した。得られた各合
金薄帯を１００μｍ以下になるように粉砕することによ
り６種の水素吸蔵合金粉末を作製した。各水素吸蔵合金
粉末について、実施例１３〜２２と同様な方法により有
効水素吸蔵量およびサイクル寿命を評価した。これらの
結果を下記表３に併記する。
表３に示すの組成になるように秤量し、アルゴン雰囲気
下の高周波誘導炉で溶解することにより６種の合金イン
ゴットを作製した。つづいて、これらのインゴットを溶
融し、これら溶湯をアルゴン雰囲気中、１５ｍ／ｓｅｃ
の周速度で回転する銅ロールの表面に滴下して急冷する
ことにより合金薄帯をそれぞれ作製した。得られた各合
金薄帯を１００μｍ以下になるように粉砕することによ
り６種の水素吸蔵合金粉末を作製した。各水素吸蔵合金
粉末について、実施例１３〜２２と同様な方法により有
効水素吸蔵量およびサイクル寿命を評価した。これらの
結果を下記表３に併記する。
【００５６】
【表３】
【００５７】前記表３から明らかなようにＮｉを所定量
のＣｏで置換した実施例２４〜２８の水素吸蔵合金は、
Ｎｉの置換元素としてＣｏを使用しない実施例２３の水
素吸蔵合金に比べてサイクル寿命をより一層向上できる
ことがわかる。
のＣｏで置換した実施例２４〜２８の水素吸蔵合金は、
Ｎｉの置換元素としてＣｏを使用しない実施例２３の水
素吸蔵合金に比べてサイクル寿命をより一層向上できる
ことがわかる。
【００５８】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、Ｃ
ａサイトをＣａＮｉ5 型より多量に含む組成を有し、従
来の水素との安定性が高すぎて水素を放出し難い問題を
改善し、かつ低価格、軽量で、しかも可逆的に水素を吸
蔵・放出できる量をさらに増大した水素吸蔵合金を提供
できる。したがって、本発明の水素吸蔵合金は水素貯蔵
用機器や冷暖房用ヒートポンプ装置等に有効に利用でき
る等顕著な効果を奏する。
ａサイトをＣａＮｉ5 型より多量に含む組成を有し、従
来の水素との安定性が高すぎて水素を放出し難い問題を
改善し、かつ低価格、軽量で、しかも可逆的に水素を吸
蔵・放出できる量をさらに増大した水素吸蔵合金を提供
できる。したがって、本発明の水素吸蔵合金は水素貯蔵
用機器や冷暖房用ヒートポンプ装置等に有効に利用でき
る等顕著な効果を奏する。
【図１】本発明に係わる水素吸蔵合金の３０℃での有効
水素吸蔵量とＭｇ量（ａ）および（Ｃａ，Ｍｇ）と（Ｎ
ｉ，Ｃｏ）の比ｚの関係を示す図。
水素吸蔵量とＭｇ量（ａ）および（Ｃａ，Ｍｇ）と（Ｎ
ｉ，Ｃｏ）の比ｚの関係を示す図。
【図２】本発明の実施例に用いられる温度スキャンニン
グ式水素吸蔵放出特性評価装置を示す概略図。
グ式水素吸蔵放出特性評価装置を示す概略図。
１…水素ボンベ、 ３…試料容器、 ５…真空ポンプ、 ６…圧力計、 ９…ヒータ、 １１…コンピュータ、 １２…温度コントローラ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲葉 隆道 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝川崎事業所内 (72)発明者 山本 雅秋 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝川崎事業所内
Claims (3)
- 【請求項１】 下記一般式（Ｉ）で表される合金を含む
ことを特徴とする水素吸蔵合金。 Ｃａ1-a Ｍｇa （Ｎｉ1-x Ｍx ）z …（Ｉ） ただし、ＭはＣｏ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｓ
ｎ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，ＢおよびＰか
ら選ばれる少なくとも１つの元素、ａ，ｘおよびｚはそ
れぞれ０＜ａ＜０．５、０＜ｘ≦０．８、２＜ｚ＜４．
５として規定される。 - 【請求項２】 下記一般式（II）で表される合金を含む
ことを特徴とする水素吸蔵合金。 Ｃａ1-a-b Ｍｇa Ｒb （Ｎｉ1-x Ｍx ）z …（II） ただし、ＲはＹを含む希土類元素から選ばれる少なくと
も１つの元素、ＭはＣｏ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａ，Ｚ
ｎ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｂおよ
びＰから選ばれる少なくとも１つの元素、ａ，ｂ，ｘお
よびｚはそれぞれ０＜ａ＜０．５、０＜ｂ≦０．５、０
＜ｘ≦０．８、２＜ｚ＜４．５として規定される。 - 【請求項３】 下記一般式（III ）で表される合金を含
むことを特徴とする水素吸蔵合金。 Ｃａ1-a-b-c Ｍｇa Ｒb Ｔc （Ｎｉ1-x Ｍx ）z …（III ） ただし、ＲはＹを含む希土類元素から選ばれる少なくと
も１つの元素、ＴはＴｉおよびＺｒから選ばれる少なく
とも１つの元素、ＭはＣｏ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｇａ，
Ｚｎ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｂお
よびＰから選ばれる少なくとも１つの元素、ａ，ｂ，
ｃ，ｘおよびｚはそれぞれ０＜ａ＜０．５、０≦ｂ≦
０．５、０＜ｃ≦０．３、０＜ｘ≦０．８、２＜ｚ＜
４．５として規定される。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6666198A JPH11264041A (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | 水素吸蔵合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6666198A JPH11264041A (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | 水素吸蔵合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11264041A true JPH11264041A (ja) | 1999-09-28 |
Family
ID=13322320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6666198A Pending JPH11264041A (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | 水素吸蔵合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11264041A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003089833A (ja) * | 2001-09-19 | 2003-03-28 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 水素吸蔵合金およびその製造方法 |
| WO2003072838A1 (en) * | 2002-02-27 | 2003-09-04 | Hera, Hydrogen Storage Systems Inc. | Ca, Mg AND Ni CONTAINING ALLOYS, METHOD FOR PREPARING THE SAME AND USE THEREOF FOR GAS PHASE HYDROGEN STORAGE |
| US7811957B2 (en) | 2002-06-25 | 2010-10-12 | Alicja Zaluska | Type of catalytic materials based on active metal-hydrogen-electronegative element complexes involving hydrogen transfer |
-
1998
- 1998-03-17 JP JP6666198A patent/JPH11264041A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003089833A (ja) * | 2001-09-19 | 2003-03-28 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 水素吸蔵合金およびその製造方法 |
| WO2003072838A1 (en) * | 2002-02-27 | 2003-09-04 | Hera, Hydrogen Storage Systems Inc. | Ca, Mg AND Ni CONTAINING ALLOYS, METHOD FOR PREPARING THE SAME AND USE THEREOF FOR GAS PHASE HYDROGEN STORAGE |
| US7811957B2 (en) | 2002-06-25 | 2010-10-12 | Alicja Zaluska | Type of catalytic materials based on active metal-hydrogen-electronegative element complexes involving hydrogen transfer |
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