JPS5836661B2 - 水素貯蔵用合金 - Google Patents

水素貯蔵用合金

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JPS5836661B2
JPS5836661B2 JP55018103A JP1810380A JPS5836661B2 JP S5836661 B2 JPS5836661 B2 JP S5836661B2 JP 55018103 A JP55018103 A JP 55018103A JP 1810380 A JP1810380 A JP 1810380A JP S5836661 B2 JPS5836661 B2 JP S5836661B2
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JP
Japan
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alloy
hydrogen storage
tife
hydrogen
present
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JP55018103A
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English (en)
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JPS56116848A (en
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孝治 蒲生
勉 岩城
敏夫 山下
良夫 森脇
伸行 柳原
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial 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)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水素貯蔵用合金として、一般的に良く知られ
ているTiFe合金を、4元系以上の多元系合金にする
ことによって、活性化条件、水素の?蔵、放出速度など
の特性の改善を図り、水素の貯蔵、輸送での実用的な合
金材料を提供するものである。
Ti Fe系合金は、代表的な水素貯蔵用合金として
、従来から一般的に良く知られている。
Ti−Fe系合金の基本となる合金相は、原子比1:1
のTiFeで示される金属間化合物である。
このTiFe合金は水素貯蔵用合金としていくつかの特
長を持つものであるが、反面次に示す様な欠点も有して
いる。
すなわち、初期水素化が非常に困難であり、加熱脱ガス
処理等が必要なことや、水素との反応速度が極端に遅い
などの問題点を有する。
例えば、初期水素化での反応が完全に終了するまでに3
〜10週間程度の期間が必要であり、2回目以後の場合
でも、L a N ir,系や、TiMn系合金に比べ
れば数倍〜数10倍の時間を要する。
そこでこのようなTiFe合金の欠点を改善する方法と
して、TiFe合金に新たな添加元素を加える3元系合
金の検討が国内外で行なわれ、TIFe,7 Mno,
2, TIFe.gCOo。
1 ,TiFe Or TiFeO.gOu
1,0.9 0.1 2 T iF e Mo T s F e 6
g V 6 。1などの合金が、0.9 0.1
? 効果ある材料として報告されている。
一方本発明者らはTt Oo95 Zr O.05 F
e p Tt (,,98Hf,),02FeなどのT
iにZr.Hfを置換させた3元系合金が有効であるこ
とを見出している。
しかしながら、これらの3元系合金は、一方では、Ti
Fe2元合金の欠点である水素化の困難さ、水素との反
応速度の点ではかなり改善が図られたが、他方では、水
素貯蔵能力を低下させるものや、プラトー圧力の平坦性
を悪くするものもあり、必ずしもすべてにわたって満足
な特性を有するものではない。
本発明は、Tiの一部をZr=Hfまたは両者の合金で
置換し、またFeの一部をOr.Ou.Oo.Mo.V
.Ni.NbおよびMnよりなる群から選択された1種
の金属または2種以上の金属の合金で置換した下記の一
般式で表される4元系以上の合金とすることにより、上
記の問題点を解消するものである。
x,y,zは、式の係数であり、X y Y * Zの
各々の望ましい値はx=o.01〜o.i , y=0
.85〜1.1 5 , z=0.0 1〜0.1であ
る。
本発明の合金は、Ti側への添加元素の置換と、Fe側
への添加元素の置換との両方を行ったものであり、両方
への置換を行うことによって次のような効果を得ること
が可能となった。
すなわち、一方のみの置換では、置換させる元素の添加
量をかなり多くしなければ、添加効果が得られなかった
ものが、本発明のように、Ti側とFe側の両方に置換
することによって各々の添加量を半減させても同等の添
加効果が得られる。
また、両方に少量ずつ添加することによって、TiFe
本来の有効合金相を結晶的にほとんどくずさないで維持
させることができるため、プラトー圧力の平坦性や、水
素貯蔵能力を低下させることがないなどの効果がある。
従来では、Ti側またはFe側のいずれか一方に第3元
素を添加させるものであったため、合金の結晶性、均一
性にアンバランスが生じ、プラトー圧力の平坦性や、水
素貯蔵能力に関して必ずしも満足すべきものではなかっ
た。
本発明の合金は、TiFe合金のTiの一部をTiとよ
く置換する少量のZr.Hfで置換し、Feの一部をF
eとよく置換する少量の元素、Or.Ou.Oo−Mo
.V.Ni −Nb.Mnなどで置換させたものであり
、有効合金相の結晶性、均一性が優れたものである。
したがって、プラトー圧力の平坦性や水素貯蔵能力が3
元系合金より改善され、かつ初期水素化を容易にし、反
応速度の改善を図ることができる。
本発明の合金は前記の一般式で表されるものであるが、
ここで置換元素A,Bおよび式の係数X.y−zについ
て説明する。
Tiと置換する元素Aとしては、Zr.HfがうまくT
iと置換される点で有効であり、その他の元素は固溶し
なかったり、他の化合物を作ったりするこめに適当では
ない。
同様のことが、Feと置換する元素B6こついても言え
、Or.Ou.Co.Mo.V,Ni.Nb.Mnは比
較的容易に置換され有効であるが、その他の元素は適当
ではない。
一方、X値、Z値はともに増大させると水素化は容易に
なり、反応速度も増大する傾向を示すが、合金の結晶性
、均一性が悪くなり、プラトー圧力の平坦性や水素貯蔵
能力が低下する傾向にある。
したがって特性の点から見れば、置換量において最適範
囲が存在し、個々の置換元素A,Hによって厳密には多
少の差異があるものの、本合金系のX値および2はとも
に0.01〜0.1の範囲が適当である。
X値およびZ値が0.1を超える合金組戊になると、有
効合金相とは別の合金相ができたり、また有効合金相で
あるTiFe合金の結晶性が悪くなるという結果がX線
回折等Oこより観察され、水素化特性の試験でも、プラ
トー圧力の平坦性が悪くなり、また水素貯蔵能力も低下
する。
逆に、X値およびZ値が0.01以下の合金組成では、
初期水素化条件および水素との反応速度の点で、殆んど
改善の効果がない。
次にy値は、基本的Oこ、Til原子とFel原子の組
或であるy=1が最も合金組威として良いが、y=Q,
85〜1.15の組或範囲においては、殆んど90%以
上の割合でTiFeの有効合金相を得られることが実験
的に確認され、この組戒範囲では、水素貯蔵用合金とし
ての特性もTiFeに近い値を示すことから、y=0.
85〜1.15が有効である。
y値が0.84以下および、1.16以上Oこなると、
有効合金相とは別の合金相の割合が多くなり、水素吸蔵
放出特性も著しく低下し、水素貯蔵用合金としては、特
性上からまた実用面からも有用なものではない。
ここで本発明の合金の特性例を次表に示す。
?の特性表は、本発明による合金の水素化特性の一例で
あり、合金1gあたりの吸蔵.放出水素量と初期水素化
所要時間について示したものである。
この特性表から、本発明の合金は、TiFe本来の優れ
た水素貯蔵特性を維持しつつ、かつ初期水素化条件も、
加熱脱ガス処理などしないで、1〜100時間程度と、
TiFeの5倍以上に所要時間を短縮できるものである
さらに、本発明の合金は水素の吸蔵、放出での反応速度
も、従来のTiFe合金より数倍速くなっており、各種
用途への展開がさらに容易になる。
なお、本発明の合金の特性例として、 TiO.98zrO.02FeO.98Or0.02お
よびTi Zr Fe V Mn
合金の0。
98 0。02 0。95 0.0B
0.02水素化物の水素解離平衡圧カー水素化物組
戒等温線図をそれぞれ第1図(こaおよびbで示した。
また第2図のc.d.eはそれぞれ従来の合金Ti
Zr Fe−TiFeO,gMo。
10.95 0.05 ””eO.95■0.05の特性を示す。
本発明の合金の製造は、TiFe合金の製造と同様に、
アーク溶解法や高周波溶解法のような方法で、容易に均
質な単一相合金を得ることができる。
そして、この合金を水素化する場合には、製造された合
金塊を機械的に数朋角程度に粉砕し、例えば、ステンレ
ス鋼製の密閉可能容器に収納し、内部を室温下で真空ポ
ンプ等で脱ガスし、その後水素ガスを約30気圧程度容
器6こ充填すれば、室温のもと容易に水素を吸蔵しはじ
め、水素化を行うことができる。
このように、水素化条件を容易にし、反応速度も改善さ
れた本発明の合金は、水素貯蔵特性6こも優れており、
今後実用的な水素貯蔵用合金として、各種用途への展開
が図れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の合金の水素化物の水素解離平衡圧カー
水素化物組戒等温線図、第2図は従来の合金の水素化物
の同様の特性を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一般式Ti1−XAxFe,−2Bz(ただし,A
    はZr.Hfまたは両者の合金を表し、BはOr.Ou
    −Co −Mo .V.Ni .NbおよびMnより
    なる群から選択される1種の金属または2種以上の金属
    からなる合金を表す)で示され、x.y.zの値が各々
    x=o.01〜0.1 , y=Q,85〜1.15,
    z=0.01〜0.1である水素貯蔵用合金。
JP55018103A 1979-09-07 1980-02-15 水素貯蔵用合金 Expired JPS5836661B2 (ja)

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JP55018103A JPS5836661B2 (ja) 1980-02-15 1980-02-15 水素貯蔵用合金
US06/184,173 US4370163A (en) 1979-09-07 1980-09-04 Hydrogen storage alloy and process for making same
DE3033503A DE3033503C2 (de) 1979-09-07 1980-09-05 Titan-Eisen-Legierung für die Speicherung von Wasserstoff und Verfahren zu ihrer Herstellung

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JPS597772B2 (ja) * 1981-12-04 1984-02-21 工業技術院長 チタン多元系水素吸蔵用合金
JPH02200755A (ja) * 1989-01-31 1990-08-09 Nippon Steel Corp 水素吸蔵用金属材料

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