JPS58135101A - 水素貯蔵物質およびその製造方法 - Google Patents

水素貯蔵物質およびその製造方法

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JPS58135101A
JPS58135101A JP57013124A JP1312482A JPS58135101A JP S58135101 A JPS58135101 A JP S58135101A JP 57013124 A JP57013124 A JP 57013124A JP 1312482 A JP1312482 A JP 1312482A JP S58135101 A JPS58135101 A JP S58135101A
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alloy
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Hoki Haba
方紀 羽場
Nobuyuki Yoshioka
信行 吉岡
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な水素貯蔵物質に関するものである。” 
               。
本出願人は特願昭56−70200号明細書において四
配位Si格子とこれを取り巻< 5iHxの殻とからな
る水素含有珪素物質に関する発明を開示したが、この物
質は高い水素吸菫能カ、取扱いの容易性、軽量であるこ
となどの点で非常に優れた水素貯蔵物質である。そして
この水素含有珪素物質は10−2〜100 Torrの
水素圧下で珪素面にスノそタリングすることKよって製
造されるものである。しかしながらこのような製法は工
業的製法としては装置の複雑なこと、あるいは操業条件
の制御の困難なことなどから満足なものではない。
また水素発生後に生ずる珪素法に水素を吸蔵させるため
Kは多大の電力を要するプラズマ条件を与えなければな
らない(%願昭56−114404号)。
本発明者等は上記水素貯蔵物質に代わる工業的に有利に
製造することのできる水素貯蔵物質を得るべく多くの研
究を重ねた結果、微細な珪素粒子表面を珪素と合金を作
りかつ水素原子を選択的に溶解透過することのできる金
属で被覆することにより工業的製造に適した水素貯蔵物
質の得られることを見出して本発明を完成した。
従って本発明の目的は工業的に有利に製造することので
きる水素貯蔵物質を提供する・ことである。
また本発明の目的はこのような水素貯蔵物質の工業的製
造方法を提供することである。
一般にPt、、Pa等の金属またはこれらの金属を主体
とする合金が水素を容易に溶解透過することはよく知ら
れている。またこれらの金属またはその合金は空気中で
も酸化されず、この合金によって被覆された水素吸蔵粒
子中に酸素、窒素またはCO郷が溶解することはない。
しかしながらこれらの金属は非常に高価であるので工業
的にはできる1壊り使用量を少なくしてしかも水素吸蔵
の効率を高めることが必要である。そこで本発明者等は
種々研究を行い、微細な珪素粒子表面をPt、・Pd等
の金属で被覆し珪素粒子表面でこれらの金属と珪素との
合金層を形成させることkより工業的製造に遺しかつ水
素吸蔵能力の高い水素貯蔵物質を得て本発明を完成した
すなわち、本発明による水素貯蔵物質は本質的に300
メツシユ以下の粒径を有する珪素粒子を核として、その
表面gPt、Pd等の酸化に対して抵抗性があり水素を
溶解透過し珪素と合金を作ることのできる金属の水溶性
化合物を被覆し、次いで窒素ガスまたは水素ガス気流中
で加熱して珪素粒子面に厚さ数ntn−数10nmの該
金属と珪素との原子比が1以とである 合金層を形成さ
せズなるもめである。本発明による水素貯蔵物質の粒子
の構造は第1図に示す通りである。1は内部に5x−8
tの三次元網目構造を持った例えば径約1μの珪素粒子
であり、2はこの珪素粒子を被覆しているPi等の金属
に富む該金属と珪素との合金層1例えばPi 2siま
たはPt2Si層である。第2図はこの粒子の一部分を
拡大して示したもので、水素分子は分子径が小さくかつ
pt等の金属により原子化されるので合金層2を容易に
通過するが。
酸素分子または一酸化炭素分子は分子径が大きくかつ原
子化されないので合金@2を通過することができないた
めに、珪素粒子1には水素だけが拡散透過してSi:H
xの形で粒子内部に吸蔵される。
例えば温度200C以下、水素圧150気圧以下で水素
を吸蔵させる場合には、先づ粒子表面の合金層の触媒的
作用により水素分子が原子化される。
こうして生成された水素原子は粉子の合金層を拡散通過
して内部の5i−81網目構造の空隙内に入りSi:H
x の形で@蔵される。このことかられかるよう−1合
金層は水素を選択的に通過させるので例えばGo 2 
+H2の演合ガス(水性ガス)から水素だけを選択的に
吸蔵させることができる◎従って従来の金属水素化合物
による水素吸蔵の場合に高純度の水素ガスを必要として
いたのと比較して、本発明によれば水素純度に制限が無
い点で極めて有利である6また高い水素吸蔵効率を得る
ためKは300メツシユ以下の珪素粒子でよいができる
だけ粒径の小さいことが好ましく、%に1μ以下の粒子
が好ましい。
本発明による水素貯蔵物質は次のよ5Kして製造される
:PtまたはPa  等の珪素合金形成金属を0.1〜
1重量慢となるよ5Kした濃度のptまたはPd等の水
溶性化合物1例えばH2ptcj6の水溶液に湿潤性改
良のためのフッ化水素酸を少量添加した水溶液に、30
0メツシュ全通の珪素粉末を充分に分散させる。得られ
るスラリーの固形分は約50〜70重1饅である。よく
分散させた後に、1201:’で充分な水分を除去し、
次いで窒素、水素または窒素+水素混合気線中で脱水物
を200 tll’に加熱して完全に乾燥する。次に同
じ雰囲気中で400〜900Cに約10分間加熱して粒
子の表面に合金層を形成させる。このときに合金層の組
成は該金属と珪素の原子比が1よりも小さい合金が生成
しないように加熱温度および加熱時間を制御することが
必要である。合金層の形成が完了した後、同じ雰囲気下
で室温に冷却し、貯蔵する。こうして得られた粉末を圧
力容器に入れ。
温度200C以下、水素圧150気圧以下で水素を吸蔵
させる。このためには例えば特願1856−11440
4号の装置を使用することができる6本発明による水素
貯蔵物質を製造するための装置の一例を第3図に示す。
同図において電気炉3に収容したインコネル製反応釜4
(100φ龍)内に珪素粉末と堪化白金酸水溶液とから
なるスラリー5を装入し、攪拌器6でかきまぜなから窒
素雰囲気中で120tl’に加熱する。反応釜にはノ2
ルプ7および8を介してそれぞれN2ガスおよびN2ガ
スを導入し、温度を200cに上げてスラリーを完全に
脱水乾燥する。このスラリー乾燥中は・Zルプ10を閉
ぢ、パルプ9を開放して排気する。
また攪拌機の軸受には水を循環させて過熱を防ぐ。
スラリーの乾燥を終了したときに、攪拌翼を引き上げ(
点で表わしである)、パルプ9を閉ぢ、ノζルプ10を
開放し1反応釜の内容物を480cに加熱して珪素と白
金の合金化を行わせる。この反応中はコールドトラップ
11を介しパルプ12よりロータリーポンプで吸引しな
がら反応釜に(H2十N2)混合ガスが絶えず供給され
るようVCする。
合金化反応終了後に反応釜を開放し製品を取り出す・第
3図νCはノZツチ式の装置を示したが連続的に製造す
る方式も採用できることはいうまでもない。
本発明の水素貯蔵物質の製法において、珪素粒子を被覆
する合金層の組成は金属の稲類1反応温度、反応時間に
密接な関係があり、本発明者等の実験結果をまとめると
第11B!および第2表の通りである。この実験におい
て珪素粉末表面において形成される合金1のうち大部分
を占める合金組成層を主合金層と呼び残りの小部分を占
める合金組成層を側合金層と呼ぶが、一般に反応温度が
低い場合には主合金層の方が側合金層よりもPt、Pd
等に富む合金が得られるが1反応源度が高くなるにつれ
てPi(またはPd):Siの原子比が小さくなり両会
金層の組成が等しくなることがわかった。
従ってできるだけPtやPdK富む合金層を得るためK
は反応温度はより低いことが望ましい。また反応時−を
長くするときにもpt(またはPa):Siの原子比の
低下がみとめられるので、反応時間は珪素粉末表面を充
分に被覆しかつできるだけPt。
pa@<富む合金層の得られるよ5に選択することが必
要である。この反応温度および反応時間の選択は第1表
および第2表のデータに基づいて行うことができる。
第1表 反応温度  反応時間  主合金層組成  副台金層組
成400     5      Pt5Sx    
 Pt2Si00    10      Pt2Si
00 700      1 900       5          #第2t
! 反応温度  反応時間  主合金層組成 側合金層組成
(C)  (分) 400     10     P d 3 S i 
    P d 2 S 1600         
                1700     
      Pa2St     PdSi本発明によ
る水素貯蔵物質は粒子表面が耐酸化性合金層で被覆され
ているので特殊な貯蔵容器を必要とせずかつ耐候性に優
れており、この合金層は選択的に水素原子を通過させる
ので水素以外のガスを含むガス、例えば水性ガスまたは
粗製水素ガスを水素吸蔵に使用できるので工業的製造に
有利であり、また本発明による水素貯蔵物質は従来公知
の金属水素化合物よりも軽量でしかも水素吸蔵能が大き
いという利点がある。
以下の実施例によって本発明を更に具体的に説明する。
実施例1 粒度300メツシユ以下の珪素粉末100#を。
α5%塩化白金酸水溶液とフッ酸(56s溶液)との混
合物(90:10)82ccIC導入し、よくかきまぜ
てスラリーにする(固形分53%)。こうして得たスラ
リーを第3図に示した装置の反応釜に入れ、窒素ガス雰
囲気中で攪拌機(10r、p、m・)により120Cで
20時間以上かきまぜ珪素粉末への環化白金酸の被覆を
行う。次に反応釜の温度を200CK上げ(N2+H2
)混合ガス(7:3)を導入しかきまぜながら(5r*
p−m−)  10時間以上乾燥する。乾燥後、上記混
合ガスを導入しながら300Cまでは100C/hrで
そして300〜450Cまでは250tll’/hrで
反応釜を加熱し、450Cに10分間保つ。続いて上記
混合ガス雰囲気のままで10Or/hrの冷却速度で室
温まで冷却し、 PisSi−PtzSx合金層で被覆
された珪素粉末を得た。
こうして得られた珪素粉末は200tl’、150気圧
の水素雰囲気中で水素を吸蔵することができるが、Ti
FeやMgNi等の従来公知の水素貯蔵物質と比較して
、第6表かられかるよ5に、水素貯蔵物質の単位重量当
りの水素吸蔵量は増大しており、輸送、保管等において
極めて有利である6第3表 Txll’e   t   200   ’4.0  
  20実施例2〜5 実施例1と同様にして第4表に示した量のPt。
(H2PtCl4の0.獅゛水溶液)およびPd(H2
PdC/4のα5%水溶液)を用いて珪素粉末に合金層
被覆を施こし、第4欄に示す水素貯蔵量を有する水素貯
蔵物質を得た・ 第4表 2  0.3  4θo54 30・8   ’l    82 4  0.5   ioo   48 5  141   II    78
【図面の簡単な説明】
第1図は本発11による水素貯蔵物質の粒子の構造を示
す図であり、第2図はその一部分の拡大図であり、第3
図は本発明による水素貯蔵物質の製(ほか3名)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、水素を原子化し溶解透過することのできる全域と珪
    素との合金よりなり、紋金属と珪素との原子比が1以上
    である合金層を表面に有する珪素粉末よりなる水素貯蔵
    物質・ 2、粒径300メツシユ以下の珪素粒子表面を。 酸化抵抗性で水素を溶解透過しかつ珪素と合金を作るこ
    とのできる金属の水溶性化合物で被覆し、次いで窒素ガ
    スまたは水素ガス気流中で400〜900Cで5〜10
    分間加熱して珪素粒子表面に厚さ数nr =F 10 
    nmの該金属と珪素との原子比が1以上である合金層を
    形成することを特徴とする水素貯蔵物τ1の製造方法。
JP57013124A 1982-01-29 1982-01-29 水素貯蔵物質およびその製造方法 Granted JPS58135101A (ja)

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