JPS58167740A - チタン四元系水素吸蔵用合金 - Google Patents

チタン四元系水素吸蔵用合金

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JPS58167740A
JPS58167740A JP57049584A JP4958482A JPS58167740A JP S58167740 A JPS58167740 A JP S58167740A JP 57049584 A JP57049584 A JP 57049584A JP 4958482 A JP4958482 A JP 4958482A JP S58167740 A JPS58167740 A JP S58167740A
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titanium
pressure
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JP57049584A
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JPS5950742B2 (ja
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Yasuaki Osumi
大角 泰章
Hiroshi Suzuki
博 鈴木
Akihiko Kato
明彦 加藤
Keisuke Oguro
小黒 啓介
Yoichi Mizuno
陽一 水野
Yoshio Imamura
今村 嘉男
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Toyobo Co Ltd
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Toyobo Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

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  • 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】 本発明はチ17@元系O水swam舎壺に関し、”11
−には、水素による活性化が極めて賽晶で水素化物O滲
態で多量o**を躯めてすみ中かに吸蔵で自、しかも水
嵩onyx圧とm出任O羞即ちヒステgvxが観めて小
さ(、わずtP0加熱で春&lりすみ中かに水素を故出
すゐチ#/II元系水!1@[*用金金に関するもので
ある。
水嵩拡資源的な制限がなくり曽−ンであること、輪la
′JILび貯Il!が審晶であること等011自から、
化石燃1IRIK代ゐ新しいエネルギー源として注量さ
れている。
しかし京素紘當温で気体であシ、しか%液化温度が極め
て低いから、その貯lll!技術OII殉が重要と1に
島、ζO貯1llI法としては、水素を金属に吸蔵1せ
金属水素化物として貯蔵する方法が最近柱間を集めてい
番、★九壺属によみ水素o*ya・放出反応は回遊的で
あ)、反応に伴って相轟量O反応S**鉋し戚−は吸収
されること、及び水素の啜麿・腋出圧力が温度に依存す
ること、食料用して、冷暖房装置中熱エネルギーを圧力
(機械)エネルギー変換鋏置啼へO応M研賓も進められ
てい為。
仁011M11水素@蔵材料に要求される性質としては
、■安価で資源的に豊富であること、■活性化が審墨で
水II吸蔵量が大暑いこと、0璽温付近で適当な水素9
1蔵・放出平衝圧會有し、吸蔵・放出のヒステyszス
が小さいこと、■水素吸蔵・放出反応が可逆的であシそ
の速度が大きいこと、等が挙げられる。
ところでこの−の水素91]Il!材料としては例えば
LaNI、中y@’rt等が知られておplこれらの合
金紘水素O吸蔵・放出反応が可逆的であり水素qllW
R量も大きいが、水素吸蔵・放出反応の速度が運〈且つ
活性化が答易と轢嘗えず、しかもヒステIFXが大きい
等の欠点が69、集用上の大きな開開とされてい友。
本発明者等は上記O橡な事111KIIIL、従来の水
素吸蔵用合金の有すゐ特長を保留しつつ前述の橡な欠点
を解消すべ(研賓會進めて1良、その結果、丁1.ν・
及びMIlを、ベース合金組成としとれに特@0壺属元
素を適量3会すれば、上記〇−釣にかなう優れた水素*
*特性O舎壺が得られるrとと會知〉、蝕に本発明を兜
成した。
即ち本発明は、一般式がTiFsl−xMm、ム1で示
されるチzyai5e系水素吸蔵舎金に関するもので、
式中人はムg*c’rV及びzrよ)な小群から選択畜
れるl−以上の元素を示し、X”001〜0、易、y−
o、ot−o、s、露≦O0!(但しot除く)で1つ
これらO関係が1.・≦(1−x+y+1)≦1.!を
満足する様に調整したところに要旨が存在する。
一般KTiijFsとC@Cj!alの立方晶tp成し
てTiF・とtp、tたF@、MllとTiF6.−。
M■1の金属開化合物となシ、いずれも水素吸蔵性能を
発揮することが曹認されている。しかしながらこれらの
合金は、何れも活性化の為に高温、高圧【要すると鈎に
水素純度の影響を受は易く、しかも水素吸蔵圧と水素放
出圧の差障ちヒステリVスが大きい1例えばTiF・・
、8Mm0.11の合金では、水素吸蔵圧が慕O℃で約
17気圧であるのに財し水II放出圧は約9気圧であシ
、ヒステu V)Lfl約8気圧%ある。その為水素の
吸蔵・放出を行なうKallkつて扛、水素**用合金
又はその金属水素化−を大111に温度差で加熱又は冷
却すゐか、或いは大きな圧力差で水素加圧又紘減圧!行
なわなければならず、せっかくの水素貯蔵能力や水素化
反応熱も有効に活用することがで亀ない。
ところが上記T量F@1−aMmaO@を前記金属Aで
置換したp或いは金属A’l追加すると、ヒステ1VX
t大幅に減少畜せゐことができる仁とが分かった。即ち
本発明O水素**用合金は、TI。
1・盈びMllよ)なる三元系合金に前記金属Al置換
的若しくは追加的に配合したもので、TIF・1−、M
論、A、〇一般式で表わす仁とができる。但し式中X嬬
@、01 NO,1、yは6.01〜0.11はO1!
以下(O1除く)であp、これらは1.0≦(l−冨+
1+1)≦1. l o関係!満足する%Oとする。こ
ヒで菫又はyがaSt越えゐと吸蔵水素の放出が困難K
t)、高温加熱或いは真空加熱(又蝶若干O減圧加熱)
O条件下でなければスムーズな放出が行なわれなくなる
。また1が・、!を越え為と合壺O水素@蔵量が減少し
た9水素啜蔵・放出圧−纏Oプラトー域が鵞段状になる
領内が現われゐ、tたM嬬yよC%小さいことが好宜し
く、xツyであると@exO好ましい範s蝶・〜0.1
(但しOは除<)Omimlである。
上記x*y*mo好遍範l1Thら、TIP@1−、M
lm。
合金0−atを金属ムで置換する場合は、TlF・1−
8M1l、ム、においてKm(Y+K)、y≧IO関係
が成立し、(1−4+7+冨)=1となる。tたTIF
・トー11台金に金属jlll加する場合は、’rty
@l−、Mm、a、においてX =7 、7≧1の関係
が成立し、薦は0−0.1(Ot除く)でああから、こ
れらOM係は1.0<(1−x+y+1≦1.1となぁ
尚上記では金属Al置換的に加える場合と追加的に加え
る場合OA型的な例會示し九が、これらの両者にまたが
る範囲で金属A1に加えることも勿論可能でああ。
このようKT S F @ 1− @ M n @合金
に適量の金属Al加えることによって合金の活性化が極
めて春晶と1に為0例え社丁僅1・。、ρ& @ 0.
2合金線水素圧4O−h−、81S℃での水素化反応時
聞が約soo分である%0−IIX1丁僅F@&、M+
ao、!to、oi金企ては約80分と1k〉、水素化
反応時間はペース合金O約Jfo以下Kmlallれ、
活性化が極めて審易となあ。
こO橡に71ν・1 + @ M ml @合金に適量
の金属Al加克ることによって、例えばTiF・os”
og金合金ヒステリシスが前述O如く約8気圧であるも
のが、T I F @ (LB M * t t s 
V o、o r、合金で約8気圧、TiF・08”0.
1ムl O,06合金で豹!気圧となり、ヒステリシス
はペース合金04以下に低減すみ。
本発明合金の製造法は何ら−aiiれず公知の方法【す
べて適用できるが、最も好ましいのはアーク廖融法であ
る。即ちTI 、F・、Mal及び金属Aの各元素會秤
取して混合した後任意O形状にプレjE*lIL、次い
でこれをアーク溶融炉に装入して不活性ws気で加熱濤
融することくよp春墨に製造すゐことができ為、ζロー
にして得たチタン四元系水素吸蔵用金金轄、i+uin
t拡大し水素吸蔵材料を高める為に粉末状にして使用す
るのがよい。
こ0111KしてIIた粉末状O*Va啜蔵月吸蔵は極
めて春品に活性化することがで自、活洩化徴は大量の水
素會比較的低い温度及び圧力で急速に吸蔵し且つ放出す
る0例えば上記合金粉末を適量な春鰺に充填し、減圧下
!OO℃以下の温度で脱Iス処壊して活性化會行なった
後、富島以上の温度で水素を対人し例えば30−/♂以
下の水素圧を印加す為ことによp、数分以内でほぼ簡和
状m壕で水1It−吸]I!させることかでik!、ま
たこの金属水素化物からの水嵩の放出はご該水素化物を
寵温以上に加熱すゐかわずかに減圧し或いは双方1組み
合わせて寮施することにより、短時間で効率良く行なう
ことができる。
本発明0?JIン!I5e系水素吸蔵用合金は概略以上
(IIIKIllgされてお9、後述する貝施例でも明
らかにする如く水素吸蔵材料として要求宴れゐ諸性能を
全て真個するものであり、特に水素吸蔵・放出圧のヒス
テリシス扛従来の水素I%ll!用合金に比べて大幅に
改普されている。しかもこの合金に活性化が極めて春易
であり、大量の水素tW度高く吸蔵し得ると共に水素0
11111!・放出反応が完全に可逆的に行なわれ、1
1薦と放出會何回締)返しても合金画体の劣化は突貫的
KINめられず、更には酸*  ii*、アルゴン、炭
酸ガスO橡な不純ガスによる影響が殆んどない等OII
特性を有してお)、lll1v3t*票吸蔵用材料と嘗
うことがで暑る。
従って本来の水素@腋材料としてO用途はtとよ〉、水
素91IE・放出反応に伴う反応熱!利用す為他O用造
に賞しても卓越した効果を発拝すゐ。
次に本発明の寮施偶會示す。
突施例1 市I!O丁l、F・2M11び金属五成分會原子数比で
丁’:F”:Mll:ム−1! @Ll : Q、! 
:ooiと1に為橡に分取し、これ會高真空アータ躊―
炉の鋼製るつは内に一人し、炉内を高純度ムtSS気と
し*後、約!O・・℃で加熱濤解し放冷してT I F
 @ o s M * o gム東・6よaする親戚O
合金tIl造した。
得られた各合金管■lメツVユ金遥に粉砕し、′そ4D
6.@fをステンレス製本素吸蔵・放出反応−に裸取し
、ILrhIIIt紳気瞭置に接続して装圧下0璽温に
て脱Iスを訂なった6次いで炉内に純度11.111寿
O水素管導入し水素圧t 8011v’s−以下E11
つと、寵温で直ちに水素0111mが起ζつえ。
水lm011m!が完了した後再び排気して水素の放出
1行ない、活性住処IIt完了した。その後部反応5e
ca度−1119940水素を室温以上の温度、10 
Kv’ts以下の圧力で導入し、水素の**1行なった
0次いで行なわれる水素の放出は、反応器O加熱域いは
減圧又はこれらを組み合わせ為ととによって行なう。
上記の方法で夫々のチタン四元系水素am合金の水素化
反応時開と水素吸蔵濃度との関係を求めえ、その−例と
して’ll”Iν・O,il”0!”(LO5について
活性化時の水素化反応曲線管示し九のが111111で
あp、点線で示した比較例は、TIハ。、。
Mll(L!()組w1.を有す為三元系水素吸蔵合金
を用い良場合の活性化時の水嵩化反応曲線である。
第1閣からも明らかなIIIIK本発明の合金は、比較
例に示した従来の水素吸蔵用合金に比べて活性□較例O
従来t)*’a@蔵用合金に比べて活性化−の水素化反
応が大幅に短線され、活性化が極めて賽易となる。
T IF @ e 1Mm o、t mV (LOh 
−H系について圧カー組成等温線O閾係會表わしたOが
第411である。
第411からも明らかな様に本発明O合金は、比較例の
従来合金(T j F @ o、 @ M 110 !
 )に比べてヒステ@VXが大幅に改曽されている。
尚これらの合金の水素吸蔵量は何れも11−1!重量%
であシ、従来合金(09重量%)に比べて高いことが確
認された。
【図面の簡単な説明】
第1.s図は本発明に係るチタン四元系水嵩吸蔵用合金
と従東合金OWk性化時O水素化反応時間と水素am濃
度の関係を示すダツツであゐ、また第鵞、4Iilは本
発明に係るチタン四兄系水wa吸票用舎壺と従来合金の
水素91蔵・放出に)!ばす圧カー組IKO関係★示す
ダツツである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (13一般式がT I F ” 1−xM a y A
     m テ示”!tLAjと會特徴とするチタン西元系水
    嵩吸蔵用舎金〔但し式中Aはアル道ニウム、タロム、パ
    ナVンRヒF’ルコエウムよりなる群から選択されゐ1
    11以上の元素を示し、xmO,Ot〜as、F謬o、
    ot〜os、1≦0.2(但しO食除く)で1つ1.・
    ≦(l−冨+y+m)≦1.!である〕。 IJ特許請求の範囲第1項において、X xz 7−)
     1gのときは、y≧1であるtIya兄系水素吸蔵用
    金壺。 (8)特許請求0all!l第1項において、冨−FO
    と自社、Y≧露で且つz −; 6.1(但し・を診(
    ]であ為チタン四元系水素am用合金。
JP57049584A 1982-03-26 1982-03-26 チタン四元系水素吸蔵用合金 Expired JPS5950742B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0243938A (ja) * 1988-06-16 1990-02-14 Hwt G Fuer Hydrid & Wasserstofftechnik Mbh 真空発生方法
CN106702191A (zh) * 2016-12-08 2017-05-24 钢铁研究总院 一种钛铁钇基贮氢材料和中间合金及制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0243938A (ja) * 1988-06-16 1990-02-14 Hwt G Fuer Hydrid & Wasserstofftechnik Mbh 真空発生方法
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