JPS5822534B2 - 水素貯蔵用金属材料 - Google Patents
水素貯蔵用金属材料Info
- Publication number
- JPS5822534B2 JPS5822534B2 JP16979680A JP16979680A JPS5822534B2 JP S5822534 B2 JPS5822534 B2 JP S5822534B2 JP 16979680 A JP16979680 A JP 16979680A JP 16979680 A JP16979680 A JP 16979680A JP S5822534 B2 JPS5822534 B2 JP S5822534B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- alloy
- metal
- hydrogen storage
- xzr
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- Y02E60/327—
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、水素を高密度にしかも安全に貯蔵しうる実用
的な水素貯蔵用金属材料に関する。
的な水素貯蔵用金属材料に関する。
。従来、ある種の金属、たとえば周期律人の11.1−
■族の遷移金属は、水素と金属性の化合物を形成するこ
とが知られている。
■族の遷移金属は、水素と金属性の化合物を形成するこ
とが知られている。
これらの金属水素化合物は、たとえはLaH3,CeH
a 、T+H2t ZrH2jVH、N b 1−1の
ように表現され、金属原子1個に対して最大3個の水素
原子を固体の金属中に結合させる。
a 、T+H2t ZrH2jVH、N b 1−1の
ように表現され、金属原子1個に対して最大3個の水素
原子を固体の金属中に結合させる。
そして、これら単体金属材料はそれぞれ固有の温度、及
び圧力の水素雰囲気下で水素を吸収してこれを高密度で
保有し得、更に温度または圧力条件、あるいはそれらの
両方の条件を変化させることによって吸収水素を吐出さ
せ得るという性質を有している。
び圧力の水素雰囲気下で水素を吸収してこれを高密度で
保有し得、更に温度または圧力条件、あるいはそれらの
両方の条件を変化させることによって吸収水素を吐出さ
せ得るという性質を有している。
従って、金属水素化物を形成する金属は水素を貯蔵する
材料として使用することができる。
材料として使用することができる。
しかし、これら単体金属材料は、現在水素貯蔵法として
使われているガスボンベ方式に比較すると幾つかの欠点
を有している。
使われているガスボンベ方式に比較すると幾つかの欠点
を有している。
たとえは上記の金属水素化物の多くは金属と水素の結合
力が大きいので、水素を吸収したり、水素を吐出したり
する際に、苛酷な条件、即ち例えばTiについては常圧
付近で水素吸収を開始するには約400℃以上の加熱が
必要であり、水素吐出には約600℃以上の加熱が要求
されるという欠点をもっている。
力が大きいので、水素を吸収したり、水素を吐出したり
する際に、苛酷な条件、即ち例えばTiについては常圧
付近で水素吸収を開始するには約400℃以上の加熱が
必要であり、水素吐出には約600℃以上の加熱が要求
されるという欠点をもっている。
また幾分操作条件が緩和されたTl系合金、即ぢFeT
i、Ti(又はZr)−Cu系合金、Ti(又はZ[)
−Ni系合金でも水素吸収には、なお数100℃以上の
加熱を比較的長時間行わなければならない。
i、Ti(又はZr)−Cu系合金、Ti(又はZ[)
−Ni系合金でも水素吸収には、なお数100℃以上の
加熱を比較的長時間行わなければならない。
−力、水素吸収及び水素吐出の操作条件が最も容易な金
属材料としてRN r 5.RCO5(R二La 、
Ce 、 Sm・・・)等の希七類元素の合金が知られ
ているが、これらの材料は非常に高価であり実用的では
ない。
属材料としてRN r 5.RCO5(R二La 、
Ce 、 Sm・・・)等の希七類元素の合金が知られ
ているが、これらの材料は非常に高価であり実用的では
ない。
金属水素化物は、金属結晶の格子中に水素が侵入し結合
する状態となるので、液体水素と同程度の密度で水素を
貯蔵し、17かも固体の状態で水素を保持することがで
きるので、水素の取り出しと蓄積の速度、その方法など
が天川」的に満足な特性を備えていれは、現在のガスボ
ンベ方式、液体水素方式に取って替ることができるし、
固形化されているため安全性も極めて高い。
する状態となるので、液体水素と同程度の密度で水素を
貯蔵し、17かも固体の状態で水素を保持することがで
きるので、水素の取り出しと蓄積の速度、その方法など
が天川」的に満足な特性を備えていれは、現在のガスボ
ンベ方式、液体水素方式に取って替ることができるし、
固形化されているため安全性も極めて高い。
本発明は、前記の如き操作条件が緩和できかつ比較的安
価で実用的な水素貯蔵用金属材料を提供することを目的
とする。
価で実用的な水素貯蔵用金属材料を提供することを目的
とする。
即ち、本発明による水素貯蔵用金属材料は、比較的安価
でかつ水素吸蔵量の大きいZr、M、nの2元素を必須
成分とする合金であり、その化学組成をxZr−yMn
(但しx、yはそれぞれZr、Mnの原子%を表す)で
表したときX−35〜50.y:4Q〜65で、かつX
+y=100の関係を満足するものから成っている。
でかつ水素吸蔵量の大きいZr、M、nの2元素を必須
成分とする合金であり、その化学組成をxZr−yMn
(但しx、yはそれぞれZr、Mnの原子%を表す)で
表したときX−35〜50.y:4Q〜65で、かつX
+y=100の関係を満足するものから成っている。
まず、ZrとMnとからxZr−yMn合金を形成し、
これに常温の下、水素圧力を印加してXZr yMn水
素化物を形成させて水素を金属中に貯蔵し、貯蔵の状態
においては、xZr−yMn水素化物が形成されること
を特徴としている。
これに常温の下、水素圧力を印加してXZr yMn水
素化物を形成させて水素を金属中に貯蔵し、貯蔵の状態
においては、xZr−yMn水素化物が形成されること
を特徴としている。
本発明における各成分元素の含有量の設定理由は以下の
如くである。
如くである。
Zrの含有割合Xが60(原子%)を超えると、常温下
での水素放出能が非常に小さくなり、水素吸収(水素化
)に高温(約400℃以上)、高圧(約50Ky/i以
上)なる水素化条件を必要とする純金属Zrとその特性
が殆んど変わりなくなってしまう。
での水素放出能が非常に小さくなり、水素吸収(水素化
)に高温(約400℃以上)、高圧(約50Ky/i以
上)なる水素化条件を必要とする純金属Zrとその特性
が殆んど変わりなくなってしまう。
また35以下になると、水素吸蔵能が小さくなる。
更にXが60をこえると均質な金属間化合物あるいは固
溶体を得る事が困難となる為、水素貯蔵用金属材料とし
ての優れた特性が失われやすい。
溶体を得る事が困難となる為、水素貯蔵用金属材料とし
ての優れた特性が失われやすい。
従ってX、yの範囲は前記の範囲内に保つ必要がある。
以下に具体例を以って本発明を更に詳細に説明する。
本発明は室温下で水素圧を5〜30Kp/cTL印加し
て金属水素化物を形成させ、水素を金属水素化物の形で
貯蔵し、水素を使用する場合には室温下で圧力を減じて
金属水素化物から水素を遊離させて取り出す。
て金属水素化物を形成させ、水素を金属水素化物の形で
貯蔵し、水素を使用する場合には室温下で圧力を減じて
金属水素化物から水素を遊離させて取り出す。
本発明の水素貯蔵用金属材料の一例として次表に示す如
き組成の合金を市販のZr及びMnの純金属を用いてア
ルゴンアーク溶解し、試料を作製した。
き組成の合金を市販のZr及びMnの純金属を用いてア
ルゴンアーク溶解し、試料を作製した。
これらの合金をそれぞれ耐圧反応容器に装填した後、前
記反応容器内から空気及びその他を排出し、次いで水素
ボンベより純度約99.99%の水素を反応容器内に導
入し、5〜30Kp/iの範囲の適当な一定圧力に保ち
、室温で水素を前記組成の合金試料に吸収させた。
記反応容器内から空気及びその他を排出し、次いで水素
ボンベより純度約99.99%の水素を反応容器内に導
入し、5〜30Kp/iの範囲の適当な一定圧力に保ち
、室温で水素を前記組成の合金試料に吸収させた。
かくして観測された水素吸収開始後飽和吸収された水素
量、及び常温、常圧の下で放出された水素量の割合を測
定したところ、次表に示す如き結果が得られた。
量、及び常温、常圧の下で放出された水素量の割合を測
定したところ、次表に示す如き結果が得られた。
表からも明らかなようにxZr yMn合金は、室温
(約20℃)の下で水素を極めて容易に吸収し、水素吸
収開始までに要する時間もほとんど不要で瞬時に水素を
吸収し、水素吸収能も大きいことが認められた。
(約20℃)の下で水素を極めて容易に吸収し、水素吸
収開始までに要する時間もほとんど不要で瞬時に水素を
吸収し、水素吸収能も大きいことが認められた。
表中Fは既知のものであるが、本発明の合金A〜Eは吸
収水素量が約5%以上も大きく、かつ、水素吸収速度も
Eでは約40 c)m17g −vu’n+こ対しFで
は約200m1V &一溝’7Lと2倍以上速いことが
わかった。
収水素量が約5%以上も大きく、かつ、水素吸収速度も
Eでは約40 c)m17g −vu’n+こ対しFで
は約200m1V &一溝’7Lと2倍以上速いことが
わかった。
なお、水素吸収速度は、室温(約20℃)のもとて
の条件で測定した。
第1図はxZr ’nのXと水素吸収速度との関係を
示す。
示す。
Xが60より太きいものは、吸収速度が大きいが、水素
放出率が低下し、また合金価格も増大し、実用性の点で
好ましくない。
放出率が低下し、また合金価格も増大し、実用性の点で
好ましくない。
このように本発明は、従来のTi、Zr等の純金属材料
あるいはFeTi、Ti(又はZr)−Cu系合金、T
i(又はZr) −Ni系合金に比べ、水素吸収温度、
水素吸収圧力、水素吐出温度、及び水素吐出圧力等の操
作条件がかなり緩和でき、水素吸収および吐出速度も著
しく速くなる。
あるいはFeTi、Ti(又はZr)−Cu系合金、T
i(又はZr) −Ni系合金に比べ、水素吸収温度、
水素吸収圧力、水素吐出温度、及び水素吐出圧力等の操
作条件がかなり緩和でき、水素吸収および吐出速度も著
しく速くなる。
更に合金材料や水素ガスの純度は低くても水素貯蔵用金
属材料として同様の優れた特性を示し、また希土類元素
の合金よりも安価であるため、より実用的である。
属材料として同様の優れた特性を示し、また希土類元素
の合金よりも安価であるため、より実用的である。
また、特に本合金xZr−yMn(X−35〜60゜y
−40〜65)は水素吸収量が大きく反応速度が大きい
ため、高真空を必要とする真空管、ブララン管などの水
素ゲッター材、あるいはゲッターポンプ用材料として有
用である。
−40〜65)は水素吸収量が大きく反応速度が大きい
ため、高真空を必要とする真空管、ブララン管などの水
素ゲッター材、あるいはゲッターポンプ用材料として有
用である。
これらの用途は水素放出率の低いものの方がより好まし
い。
い。
本発明のxZr−yMn合金をX線解析等により調べた
結果、その結晶構造は六方晶系に属し、その基本構造は
大部分がラーバス(Laves)相のM g Z n
2型を形成している事および合金の結晶格子定数がa
=4.98〜5.05人、c=8.18〜8.28人の
範囲にある本発明に係る合金が水素吸蔵能と反応速度の
点で優れた特性を有することを確認した。
結果、その結晶構造は六方晶系に属し、その基本構造は
大部分がラーバス(Laves)相のM g Z n
2型を形成している事および合金の結晶格子定数がa
=4.98〜5.05人、c=8.18〜8.28人の
範囲にある本発明に係る合金が水素吸蔵能と反応速度の
点で優れた特性を有することを確認した。
第2図に本発明のxZr−yMn系合金をもとに、ラー
バス相MgZn2型の合金の結晶格子定数aと室温下初
期水素吸収量との関係を示す。
バス相MgZn2型の合金の結晶格子定数aと室温下初
期水素吸収量との関係を示す。
また第3図に同様に結晶格子定数Cと室温下、初期水素
吸収量との関係を示す。
吸収量との関係を示す。
図のように、格子定数aは4.98〜5.05人の範囲
、格子定数Cは8.18〜8.28人の範囲において、
室温下で水素を多量に吸収することがわかり、この格子
定数の範囲は、合金組成で示せば、前記の Zr−yM
nにおいて、 X−35〜60゜y二40〜65で、か
つx −1−y−100に対応することを確認した。
、格子定数Cは8.18〜8.28人の範囲において、
室温下で水素を多量に吸収することがわかり、この格子
定数の範囲は、合金組成で示せば、前記の Zr−yM
nにおいて、 X−35〜60゜y二40〜65で、か
つx −1−y−100に対応することを確認した。
本発明に係る金属材料の如くラーバス層のMg Z n
2型に属し、格子定数a、Cが各々a=4.98〜5
,05人、C=8.18〜8.28人の範囲にある合金
は、従来の純La、Ti及びZr単体金属及びFeTi
、Ti (又はZr) −Cu系、Ti(又はZr)
−Ni系合金等と比較して、著しく水素化が容易であ
り、常温下で短時間に比較的多量の水素を吸収し金属水
素化物を形成するのが特徴である。
2型に属し、格子定数a、Cが各々a=4.98〜5
,05人、C=8.18〜8.28人の範囲にある合金
は、従来の純La、Ti及びZr単体金属及びFeTi
、Ti (又はZr) −Cu系、Ti(又はZr)
−Ni系合金等と比較して、著しく水素化が容易であ
り、常温下で短時間に比較的多量の水素を吸収し金属水
素化物を形成するのが特徴である。
また上記のxZr−yMn合金水素化物は、周囲温度を
変化させることにより可逆的に水素化物の形成、分解の
過程を繰り返すから、水素を該合金中に水素化物の形で
何回でも貯蔵することができる。
変化させることにより可逆的に水素化物の形成、分解の
過程を繰り返すから、水素を該合金中に水素化物の形で
何回でも貯蔵することができる。
本発明の水素貯蔵用金属材料は、xZ r −yMnな
る2元合金で示したが、前記のx、yの範囲でxZr−
yMn合金の置換体、即ちZrあるいはMnをCrtC
u、Ni、Fe、Co、Mo、Nb、V、Ta等の第3
、第4元素等で置換した合金についても同様の優れた特
性を示すことを確認した。
る2元合金で示したが、前記のx、yの範囲でxZr−
yMn合金の置換体、即ちZrあるいはMnをCrtC
u、Ni、Fe、Co、Mo、Nb、V、Ta等の第3
、第4元素等で置換した合金についても同様の優れた特
性を示すことを確認した。
以上述べたように本発明の水素貯蔵用金属材料は、水素
の実用的な貯蔵用材料として非常に優れたものである。
の実用的な貯蔵用材料として非常に優れたものである。
第1図はxZr−yMnのXと水素吸収速度との関係を
示す図、第2図は本発明による金属材料に対してX線解
析の結果判明した結晶格子定数aと室温下での初期水素
吸収量との関係を示す図、第3図は同じく結晶格子定数
Cと室温下での初期水素吸収量との関係を示す図である
。
示す図、第2図は本発明による金属材料に対してX線解
析の結果判明した結晶格子定数aと室温下での初期水素
吸収量との関係を示す図、第3図は同じく結晶格子定数
Cと室温下での初期水素吸収量との関係を示す図である
。
Claims (1)
- 1 xZr−yM、n合金(但しx、yはそれぞれの
原子%を表す)であってX−し5〜6o、y=40〜6
−少て、かつx−)y=100である合金よりなること
を特徴とする水素貯蔵用金属」」料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16979680A JPS5822534B2 (ja) | 1980-12-01 | 1980-12-01 | 水素貯蔵用金属材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16979680A JPS5822534B2 (ja) | 1980-12-01 | 1980-12-01 | 水素貯蔵用金属材料 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP563576A Division JPS5288518A (en) | 1976-01-20 | 1976-01-20 | Metallic material for storing hydrogen |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57130677A Division JPS5839219B2 (ja) | 1982-07-26 | 1982-07-26 | 水素貯蔵用金属材料 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5677355A JPS5677355A (en) | 1981-06-25 |
JPS5822534B2 true JPS5822534B2 (ja) | 1983-05-10 |
Family
ID=15893040
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16979680A Expired JPS5822534B2 (ja) | 1980-12-01 | 1980-12-01 | 水素貯蔵用金属材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5822534B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6152336A (ja) * | 1984-08-18 | 1986-03-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水素吸蔵合金 |
JPS61276945A (ja) * | 1985-06-03 | 1986-12-06 | Nippon Yakin Kogyo Co Ltd | ジルコニウム系水素吸蔵合金 |
JPS6227534A (ja) * | 1985-07-26 | 1987-02-05 | Nippon Yakin Kogyo Co Ltd | ジルコニウム系水素吸蔵用合金 |
-
1980
- 1980-12-01 JP JP16979680A patent/JPS5822534B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5677355A (en) | 1981-06-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Osumi et al. | Hydrogen absorption-desorption characteristics of Mm Ni Al M and Mm Ni Mn M alloys (Mm misch metal) | |
JPS5839217B2 (ja) | 水素吸蔵用ミツシユメタル−ニツケル系合金 | |
US4278466A (en) | Titanium alloy composition and method for the storage of hydrogen | |
Drašner et al. | On the structural and hydrogen desorption properties of the Zr (Cr1− xNix) 2 alloys | |
US4412982A (en) | Zirconium-titanium-manganese-iron alloy characterized by ZrMn2 stoichiometry | |
US4400348A (en) | Alloy for occlusion of hydrogen | |
JPS5822534B2 (ja) | 水素貯蔵用金属材料 | |
JPS61199045A (ja) | 水素吸蔵合金 | |
US4406874A (en) | ZrMn2 -Type alloy partially substituted with cerium/praseodymium/neodymium and characterized by AB2 stoichiometry | |
JPS5848481B2 (ja) | 水素貯蔵用材料 | |
EP0248607A1 (en) | Composition for reversably absorbing and desorbing hydrogen | |
JPH0247535B2 (ja) | ||
Aoki et al. | Hydrogen absorption and desorption properties of amorphous Ti Ni and Hf Ni alloys | |
JPS6372851A (ja) | ジルコニウム系水素吸蔵用合金 | |
JPH0542489B2 (ja) | ||
JPS61250136A (ja) | チタン系水素吸蔵合金 | |
JPS581040A (ja) | 希土類金属四元系水素吸蔵用合金 | |
JPS619544A (ja) | チタン系水素吸蔵用合金 | |
JPS5839219B2 (ja) | 水素貯蔵用金属材料 | |
JPS6048580B2 (ja) | 水素貯蔵用合金 | |
JPH0693366A (ja) | 水素吸蔵用合金 | |
JP3000680B2 (ja) | 水素貯蔵用材料 | |
JPS6146537B2 (ja) | ||
Mendelsohn et al. | Hydrogen absorption in the new ternary phase LaNi4. 4B0. 6 | |
JPS583025B2 (ja) | 水素貯蔵用金属材料 |