JPS58181701A - 水素貯蔵用金属材料の取り扱い方法 - Google Patents

水素貯蔵用金属材料の取り扱い方法

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JPS58181701A
JPS58181701A JP57063727A JP6372782A JPS58181701A JP S58181701 A JPS58181701 A JP S58181701A JP 57063727 A JP57063727 A JP 57063727A JP 6372782 A JP6372782 A JP 6372782A JP S58181701 A JPS58181701 A JP S58181701A
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良夫 森脇
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孝治 蒲生
Nobuyuki Yanagihara
伸行 柳原
Tsutomu Iwaki
勉 岩城
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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、水素貯蔵用金属材料を収納した容器から、水
素貯蔵用金属材料を取り出す方法や保存する方法に係わ
る取り扱い方法に関するものである。
水素貯蔵用金属材料を容器から取り出す際や保存する際
に特に重要な点は、安全でしかも水素貯蔵性能を劣化さ
せないことである。本発明は、これらの点を満足させる
効果的な取り扱い方法を提供するものである。
水素貯蔵用金属材料は、水素の貯蔵や輸送手段としての
用途や、蓄熱、冷暖房などのエネルギー変換手段として
の用途などが考えられており、LaNi5 、 TiF
e 、 Mg2Ni 、 TiMn、5などの金属材料
が良く知られている。
一般的には、これらの水素貯蔵用金属材料を耐圧容器内
に収納し、必要な温度のもとて水素ガス圧力を印加する
ことによって金属水素化物を形成して水素を貯蔵し、水
素を取り出すときは逆に周囲条件を変えることにより金
属水素化物から水素を分離させる。この水素貯蔵用金属
材料を以下簡単のために金属水素化物として記し、水素
化前の状態も含めるものとする。
容器内に収納された金属水素化物は、水素化と脱水素化
を多く繰り返すことによって、水素貯蔵性能が徐々に低
下する。そのため金属水素化物を容器から取り出して性
能が回復する様に再生処理が必要な場合がある。また容
器に収納した金属水素化物を別の容器に移し変えること
や、容器の異常等によって金属水素化物を容器外に取り
出し、再充てんする操作や、そのまま保存することなど
も考えられる。
したがって本発明で言う取り扱い方法とは、金属水素化
物を収納した容器から取り出すこと、容器から容器への
移動、再生、再利用、保存など一切の行為を含むものと
する。
この取り扱い方法に関して従来は充分な検討がなされた
例は少なく、一般的に不活性ガスで置換する方法が、よ
く用いられていた。また、特願昭66−146792号
  に見られる様に、金属水素化物と反応しない液体で
被覆する方法などが提案されてきた。
金属水素化物は水素化と脱水素化を繰り返すことによっ
て数10μm以下の微粉末になりやすく、壕だ金属水素
化物特有の構成元素からくる化学的な反応性の強さが関
係して、前記のような取り出し、移動、再生などの際に
空気中にさらされると容易に酸化する。そして、その酸
化の程度は金属水素化物の種類や、粉末粒度、酸素との
接触状態、残存水素量などによって全く異なり、条件に
よっては、空気に触れただけで容易に酸化するものもあ
る。また保存の際にも空気に触れると徐々に酸化する。
金属水素化物が酸化物になると、水素貯蔵性能が大幅に
低下し、また、酸化過程で酸素との反応熱によって高温
度になるなどの安全上の問題が発生する。しだがって前
記の種々の取り扱い時に酸化を防止する有効な方法が望
まれていた。
そこで、この酸化を防止、抑制する方法として窒素ガス
やアルゴンガスなどの不活性ガスを金属水素化物を収納
した容器内に導き、不活性ガスで容器内を置換し、空気
と金属水素化物との接触を遮断した形で取り出し、保存
する方法や、不活性ガス雰囲気中で一定時間放置後、徐
々に空気中に取り出す方法などが一般的に用いられてき
た。しかし、この方法においては、完全に遮断するには
装置が複雑で大型化したり、作業能率が低下するという
問題や、酸化防止を完全に防ぐことができないなどの欠
点を有゛していた。
また、別の方法として、前記のように容器内の金属水素
化物に、これと反応しない液体を導入し金属水素化物表
面をその液体で被覆した後、液体と共に金属水素化物を
取り出し、保存する方法も提案された。この液体による
方法は、酸化防止の点、安全性の点ではかなり有効な方
法であるが、再生時、再利用時などに、表面に被覆した
液体を金属水素化物と分離する必要がある。
本発明はこれら従来法の問題点を解決し、安全で、かつ
性能劣化のない効果的な取り扱い方法を提供するもので
ある。すなわち本発明は、金属水素化物を収納容器から
取り出す前に、適当な温度で、好ましくは真空排気等を
行ない、脱水素化処理をまず行い、その後炭酸ガス単独
、炭酸ガスと不活性ガスとの混合ガスを好ましくは金属
材料を冷却しつつ2 ”V/c、#以上の圧力まで導入
し、金属水素化物粉末の表面を炭酸ガスの吸着反応によ
り被覆した後、その状態を保持しつつ、容器外の大気中
または非酸化性雰囲気中に取り出すことを特徴とするも
のである。そしてその状態を保持して保存するものであ
る。
本発明は、従来の方法が不活性ガスなどの気体又は金属
水素化物に対して安定な液体で酸素と遮断し酸化を防止
していたのに対し、炭酸ガスによる金属水素化物表面へ
の吸着被膜を形成させるといρ全く新規な方法によるも
のである。
金属水素化物を水素化と脱水素化を繰り返していくと、
一般的に微粉末化して行くことが知られている。本発明
者らは、水素ガス中の不純物ガスが金属水素化物におよ
ぼす影響を調べる一連の研究の中で、水素ガス中の多く
の不純物が非常に良く金属水素化物に吸着されるという
知見を得た。
すなわち、TiFe(1,7Mn、)、、 、 LaN
i5 、 TiMny、6などの代表的な金属水素化物
材料が不純物ガス中で、とくに炭酸ガスと、−酸化炭素
ガスに対し強い吸着性能を有するのである。その他の水
素ガス中の不純物である窒素ガス、酸素ガス、メタンガ
ス等は合金の種類や条件によっても多少異なるものの、
相対的に先の炭酸ガス、−酸化炭素ガスと比較すれば吸
着性能は弱いものであった。金属水素化物粉末に水素ガ
ス中の不純物ガスが吸着される場合には、化学吸着と物
理吸着の両方が予想され、吸着の仕方は不純物ガスの種
類によって異なると判断される。この金属水素化物粉末
への吸着が容易な炭酸ガス、−酸化炭素を用いてさらに
検討した結果、炭酸ガスは単独でもあるいは窒素やアル
ゴンなどの不活性ガスとの混合ガスにおいても、金属水
素化物粉末の表面に吸着被膜を容易に形成することがわ
かった。この吸着被膜のために金属水素化物粉末を大気
中に露出したり、長期間放置したりした場合でも、空気
中の酸素との反応性も非常に少なく、発熱現象もなく、
安全に取り扱うことができるのである。
この炭酸ガスによる吸着被膜を一度形成した金属水素化
物の水素吸蔵性能は大きく低下し、水素化等も容易に進
まなくなるが、吸着によって形成されだ被膜は、簡単な
処理で容易に除去され、再度水素貯蔵用金属材料として
利用することが可能である。すなわち、炭酸ガスによっ
て形成された被膜は、粉末表面への物理的な吸着である
ため、例えば粉末を加熱しながら真空排気すれば容易に
除去することが確認された。
一方、−酸化炭素について炭酸ガスと同様な検討を進め
たが、一度形成した吸着被膜は、炭酸ガス程効率よく除
去できない点で水素吸蔵性能が低下する。また毒性が強
いため取扱上、安全性の観点から問題が多く、利用価値
が少ない。
またその他のガス成分による金属水素化物への吸着被膜
による取り出しの場合には、被膜形成が不十分であるこ
とや、被膜除去の困難さ、性能劣化、安全性などの点で
ガス成分の種類によって問題点も様々であるがいずれも
有効でない。
なお、本発明の方法において、炭酸ガスの吸着被膜を有
効に形成するためには、炭酸ガス又は不活性ガスと炭酸
ガスの混合ガスを金属水素化物を収納した容器に導入す
る際に、完全に吸着被膜を形成させるために2 KF/
ca以トの加圧状態゛まで導入し、少なくとも30分以
上、その状態で保持することが好ましい。
また本発明の方法は、多くの金属水素化物の中でも特に
、微粉化しやすく、かつ酸素に対する反応性が強いT1
とMnを主成分とするMgZn2u Ti−Mn系水素
貯蔵用合金に対”して、安全でかつ、水素貯蔵能力など
の性能劣化の殆んど無い有効な方法であることがわかっ
た。もちろん、Ti−Fe系合金や、La −Ni系合
金などその他の各種水素貯蔵用合金に対しても同様に有
効な方法である。
以下、本発明の実施例について説明する。
金属水素化物材料として、一般的に良く知らT1ている
LaN15. TlFe O,9MnO,I + Ti
Mn +、 5の3千1の合金を選び、図に示す様な構
造の容器にそハぞれ充填した。金属水素化物1は、ステ
ンレス鋼製配圧容器2とステンレス鋼製蓋3の中に、空
間率が約60係になるように充填しである。蓋3は固定
1月ボルト4によって容器2の鍔部に固定され、気密性
が確保されている。また蓋に固定されたステンレス鋼製
バイブロには、真空ロバルブ6と水素ロバルブ7を、ま
たステンレス鋼製・(イブ8には、吸着用ガスロバルブ
9を取り付けた構造になっている。
まず、容器内に金属水素化物1を充填し、固定用ポルト
4で容器内を気密な状態に保ち、その後パルプ6のみ開
き、容器内を真空排気した。そして、次に)・ルブ了の
みを開き、市販水素ボンベより約4o気圧まで水素を印
加し、水素化反応を行なった。水素化反応を終了したら
パルプ6のみを開き、金属水素化物中の水素を約大気圧
になるまで放出し脱水素化反応を行なった。この水素化
と脱水素化の繰り返しを各合金共100回行った。
このようにした金属水素化物を、大気中に取り出すこと
にした。そこで、真空ロバルプ6のみを開き、容器内が
110−3m7nH程度になるまで真空排気し、脱水素
化処理を充分性なった後、吸着用ガスロバルブ9のみを
開き、炭酸ガスボンベから送られた炭酸ガスを徐々に容
器内に導入した。この場合の印加圧力は2 ′に!/c
a (abs )であり、2にり1ca(abs)の圧
力下で30分放置させた。そして、固定用ボルト4をゆ
るめ、容器内を大気に開放し、金属水素化物を容器外に
取り出した。この時いずれの合金も発火等の異常は認め
られなかった。
このようにして取り出した3種の合金をその後3o日間
大気中に放置した後、性能劣化を起こしていないかどう
か確認するために、それぞれの合金を600℃に加熱し
ながら真空排気して、吸着被膜を除去し、その後水素化
特性測定装置による圧力−組成−等温線図などを調べた
。比較のために取り出し前の初期性能も調べた。また従
来方法として炭酸ガスを導入しないで不活性ガス(窒素
ガス)を印加した場合についても合わせて調べた。
得られたデータの中から各合金の水素放出能の比較を次
表に示す。
(注)表中の数値(チ)は取り出し前の放出水素量を各
合金共100%とした時の比較量(%)で示した。(温
度は2o℃と一定)表に示す結果から、本発明の方法は
取り出し前の放出量に対して98チ以上と性能劣化の殆
んどないことがわかる。なお従来法で示した方法では、
放置なしに回収後の結果だけでも3種の合金共、大幅に
性能が低下していることがわかる。
また、先の説明では、吸着被膜を形成する手段として用
いた炭酸ガスは単独のものであったが、これ以外にも、
窒素やアルゴンなどの不活性ガスと炭酸ガスを混合した
混合ガスについても同様に検討した。その結果でも、特
に混合ガスによる差異は見出せなかった。
実施例では、各試料を大気中に取り出して大気中で放置
しだが、これとは別に、炭酸ガス、窒素ガス、アルゴン
ガスなどの非酸化性雰囲気中に取り出し、さらにその状
態で放置しておけばさらに効果がある。
まだ炭酸ガス単独または炭酸ガスと不活性ガスの混合ガ
スを導入する時に、金属水素化物を冷却しておくと、炭
酸ガスの吸着がより効果的に進み安定な被膜を形成させ
、酸化反応を抑制するよう保護する上で有効であった。
以上のように、本発明によれば、水素貯蔵用金属材料の
性能を殆んど低下させることなく、安全に収納容器から
取り出すことができ、まだ長期間の保存もできる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例に用いた装置の構成図である。 1・・・・・・金属水素化物粉末、2・・・・・・容器
、3・・・・・・蓋、4・・・・・・固定用ボルト、6
.8・・・・・・パイプ、6・・・・・・真空ロバルプ
、7・・・・・・水素ロバルプ、9・・・・・・吸着用
ガスロパルブ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名4

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)水素を吸蔵させた水素貯蔵用金属材料を容器内で
    脱水素化処理した後、炭酸ガス単独または炭酸ガスと不
    活性ガスの混合ガスを接触させ、前記金属材料の表面を
    炭酸ガスで保護した状態、で大気中または非酸化性雰囲
    気中に取り出すと〜 とを特徴とする水素貯蔵用金属材料の取り扱い方法。
  2. (2)前記金属材料に対して炭酸ガスまたは炭酸ガスと
    不活性ガスの混合ガスを印加する圧力を2五り/c4以
    上に保持した特許請求の範囲第1項記載の水素貯蔵用金
    属材料の取り扱い方法。
JP57063727A 1982-04-15 1982-04-15 水素貯蔵用金属材料の取り扱い方法 Granted JPS58181701A (ja)

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