JPS5841334B2 - ４元系水素吸蔵用合金 - Google Patents
４元系水素吸蔵用合金Info
- Publication number
- JPS5841334B2 JPS5841334B2 JP56027704A JP2770481A JPS5841334B2 JP S5841334 B2 JPS5841334 B2 JP S5841334B2 JP 56027704 A JP56027704 A JP 56027704A JP 2770481 A JP2770481 A JP 2770481A JP S5841334 B2 JPS5841334 B2 JP S5841334B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- hydrogen storage
- pressure
- alloy
- release
- Prior art date
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- Expired
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は水素吸蔵用合金に関し、より詳細には水素化物
の形態で大量の水素を吸蔵でき、しかもわずかの加熱で
容易に、かつ速やかに水素を放出でき、その水素吸蔵圧
と水素放出圧の差、即ちヒステリシスが極めて小さい水
素吸蔵用合金に関する。
の形態で大量の水素を吸蔵でき、しかもわずかの加熱で
容易に、かつ速やかに水素を放出でき、その水素吸蔵圧
と水素放出圧の差、即ちヒステリシスが極めて小さい水
素吸蔵用合金に関する。
近年、水素は資源的な制限がなくクリーンであること、
輸送、貯蔵が容易であること等から化石燃料に代る新し
いエネルギーとして注目されている。
輸送、貯蔵が容易であること等から化石燃料に代る新し
いエネルギーとして注目されている。
しかし、水素は常温で気体であり、しかも液化温度が極
めて低温であるために、その貯蔵技術の開発が重要とな
る。
めて低温であるために、その貯蔵技術の開発が重要とな
る。
この貯蔵方法として注目されているのが、金属に水素を
吸蔵させ金属水素化物として貯蔵する方法である。
吸蔵させ金属水素化物として貯蔵する方法である。
又、金属と水素の吸蔵放出反応は可逆的であり、反応に
伴って相当量の反応熱が発生吸収され、水素の吸蔵放出
圧力は温度に依存することを利用して冷暖房装置あるい
は熱エネルギー◇圧力（機械）エネルギー変換装置など
に応用する研究が行なわれている。
伴って相当量の反応熱が発生吸収され、水素の吸蔵放出
圧力は温度に依存することを利用して冷暖房装置あるい
は熱エネルギー◇圧力（機械）エネルギー変換装置など
に応用する研究が行なわれている。
かかる水素吸蔵材料として要求される性質としては、安
価かつ資源的に豊富であること、活性化が容易で水素吸
蔵量が大きいこと、室温付近で適当な水素吸蔵放出圧を
有し、吸蔵放出のヒステリシスが小さいこと、水素吸蔵
放出反応が可逆的であり、その速度が大きいことなどが
あげられる。
価かつ資源的に豊富であること、活性化が容易で水素吸
蔵量が大きいこと、室温付近で適当な水素吸蔵放出圧を
有し、吸蔵放出のヒステリシスが小さいこと、水素吸蔵
放出反応が可逆的であり、その速度が大きいことなどが
あげられる。
代表的な公知の水素吸蔵材料としては、例えばＬａＮｉ
、ＦｅＴｉが知られている。
、ＦｅＴｉが知られている。
これらの合金は水素吸蔵放出反応が可逆的であり、水素
吸蔵量も大きいが、水素吸蔵放出反応の速度が遅く、活
性化が容易とは云えず、しかもヒステリシスが大きい等
の欠点があり、実用上大きな問題であった。
吸蔵量も大きいが、水素吸蔵放出反応の速度が遅く、活
性化が容易とは云えず、しかもヒステリシスが大きい等
の欠点があり、実用上大きな問題であった。
発明者等は、これら従来の水素吸蔵用合金の欠点を解消
すべく研究した結果、希土類金属（Ｒで示ス）、ニッケ
ル、アルミニウム、コバルトカラ形成される特定組成の
合金が上記諸条件を具備し、従来の合金に比べて極めて
有用であることを見出し、本発明を完成するに至った。
すべく研究した結果、希土類金属（Ｒで示ス）、ニッケ
ル、アルミニウム、コバルトカラ形成される特定組成の
合金が上記諸条件を具備し、従来の合金に比べて極めて
有用であることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は一般式ＲＮＬ、−ｘＡｌｘｃｏｙで示さ
れる合金において、０．０１≦Ｘ≦２．０． Ｏ＜ｙ≦
０．２であることを特徴とする４元系水素吸蔵用合金で
ある。
れる合金において、０．０１≦Ｘ≦２．０． Ｏ＜ｙ≦
０．２であることを特徴とする４元系水素吸蔵用合金で
ある。
尚、本発明において希土類金属は単一金属の場合のみな
らず、混合金属ミツシュメタル（Ｍｍ）を含む。
らず、混合金属ミツシュメタル（Ｍｍ）を含む。
ミツシュメタルは一般にランタン２５〜３０重量％とセ
リウム４０〜５０重量％を主成分としてプラセオジウム
、ネオジウム、サマリウム、ガ下リニウム等を含み、微
量の不純物を有する混合金属である。
リウム４０〜５０重量％を主成分としてプラセオジウム
、ネオジウム、サマリウム、ガ下リニウム等を含み、微
量の不純物を有する混合金属である。
一般に希土類金属とニッケルはＣａＣｕ５型の六方晶を
形成する、ＲＮｉ、なる金属化合物となることが知られ
ているが、ＬａＮｉ５以外のものは室温付近での水素吸
蔵放出圧が高い。
形成する、ＲＮｉ、なる金属化合物となることが知られ
ているが、ＬａＮｉ５以外のものは室温付近での水素吸
蔵放出圧が高い。
例えばＭｒｎＮ ｔ ＝。では２０〜４０気圧、ＣｅＮ
ｉ５やＳｍＮｉ、５では４０〜８０気圧である。
ｉ５やＳｍＮｉ、５では４０〜８０気圧である。
そこでニッケルの一部をアルミニウムで置換することに
より水素吸蔵放出圧を低減させることが行なわれる。
より水素吸蔵放出圧を低減させることが行なわれる。
即ち、ＲＮｉ、−ｘＡｌｘなる合金のＸを０．０１〜２
．０の範囲で調整する。
．０の範囲で調整する。
更に好ましくはＸは０．１〜１．０である。
しかしながら、これらの合金では水素吸蔵圧と水素放出
圧の差、即ちヒステリシスが大きくなる。
圧の差、即ちヒステリシスが大きくなる。
例えば、Ｍｍ Ｎ ｉ ４．７ＡＩ□、３の組成の合金
では、３０℃において水素吸蔵圧は約１３気圧、水素放
出圧は約７気圧であり、そのヒステリシスは約６気圧も
ある。
では、３０℃において水素吸蔵圧は約１３気圧、水素放
出圧は約７気圧であり、そのヒステリシスは約６気圧も
ある。
ヒステリシスが大きいことは、水素吸蔵放出の操作をす
るために、水素吸蔵用合金もしくはその金属水素化物を
より大きな圧力差で水素加圧減圧しなければならず、水
素貯蔵能力、水素化反応熱を有効に利用することができ
なくなる。
るために、水素吸蔵用合金もしくはその金属水素化物を
より大きな圧力差で水素加圧減圧しなければならず、水
素貯蔵能力、水素化反応熱を有効に利用することができ
なくなる。
本発明者等はコバルトを合金特性の改良剤とすることを
見出した。
見出した。
即ち、一般式ＲＮｉ５−ｘＡｌｘＣｏｙで示される合金
において、０．０１≦Ｘ≦２．０、ｏ＜ｙ≦０．２であ
ることを特徴とする４元系水素吸蔵用合金を得たのであ
る。
において、０．０１≦Ｘ≦２．０、ｏ＜ｙ≦０．２であ
ることを特徴とする４元系水素吸蔵用合金を得たのであ
る。
本発明４元系水素吸蔵用合金の構造は、基本的にはＲＮ
ｉ５型であるが、コバルトが一部ニッケル、アルミニウ
ムと置換したり、ニッケルとコバルトが結合して希土類
金属と金属化合物を形成していると推考される。
ｉ５型であるが、コバルトが一部ニッケル、アルミニウ
ムと置換したり、ニッケルとコバルトが結合して希土類
金属と金属化合物を形成していると推考される。
コバルトの添加により、水素吸蔵放出圧の差ヒステリシ
スは著しく小さくなり、ＭｍＮ ｉ ４．７ Ａ ｌ
ｏ、ａＣＯＯ６Ｉでは３０℃においては約３気圧であっ
た。
スは著しく小さくなり、ＭｍＮ ｉ ４．７ Ａ ｌ
ｏ、ａＣＯＯ６Ｉでは３０℃においては約３気圧であっ
た。
又、コバルトの添加のない合金に比べて、水素吸蔵圧は
殆んど変化することなく、水素放出圧のみが増圧してヒ
ステリシスを小さくするため、金属水素化物反応装置の
設計上有益である。
殆んど変化することなく、水素放出圧のみが増圧してヒ
ステリシスを小さくするため、金属水素化物反応装置の
設計上有益である。
コバルトの働きの詳細は不明である。
しかしながらＲＮｉ、型の金属化合物の結晶構造に微妙
な変化を与えるのは確実である。
な変化を与えるのは確実である。
ＲＮｉ、−ｘＡｌｘＣｏｙにおいて、ｙが０．２を越え
るとＲＮ １５型の金属化合物を形成しなくなるので、
コバルトの量は限定される。
るとＲＮ １５型の金属化合物を形成しなくなるので、
コバルトの量は限定される。
本発明の４元系水素吸蔵用合金を製造するに当っては、
公知の各種方法を採用できるが、好ましくは強光熔融法
を採用できる。
公知の各種方法を採用できるが、好ましくは強光熔融法
を採用できる。
即ち、希土類金属、ニッケル、アルミニウム、コバルト
の各成分を分取して混合した後、任意の形状にプレス成
形し次いでこの成形物を弧光熔融炉に装入し、不活性雰
囲気下で加熱熔融し放冷することにより容易に製造でき
る。
の各成分を分取して混合した後、任意の形状にプレス成
形し次いでこの成形物を弧光熔融炉に装入し、不活性雰
囲気下で加熱熔融し放冷することにより容易に製造でき
る。
得られた水素吸蔵用合金は、その表面積を増大するため
通常粉末の形態で使用する。
通常粉末の形態で使用する。
本発明の４元系水素吸蔵用合金は、極めて容易に活性化
でき、活性化後は大量の水素を容易に且つ急速に吸蔵及
び放出できる。
でき、活性化後は大量の水素を容易に且つ急速に吸蔵及
び放出できる。
活性化は合金をロータリーポンプで減圧下、８０℃に加
熱して脱ガスを行ない、次いで水素を吸蔵及び放出する
操作を唯一回行なうことにより実施される。
熱して脱ガスを行ない、次いで水素を吸蔵及び放出する
操作を唯一回行なうことにより実施される。
この水素の吸蔵放出操作、金属水素化物の形成は合金粉
末を適当な容器に充填、脱ガス操作のあと、室温で水素
を封入し、２０ｋｇ／−以下の水素圧を印加することに
より行なわれる。
末を適当な容器に充填、脱ガス操作のあと、室温で水素
を封入し、２０ｋｇ／−以下の水素圧を印加することに
より行なわれる。
このように、本発明４元系水素吸蔵用合金は水素印加が
２０に１１ｉＩ／ｅｒａ以下という低圧で、しかも室温
で数分以内の極めて短時間に行ない得る。
２０に１１ｉＩ／ｅｒａ以下という低圧で、しかも室温
で数分以内の極めて短時間に行ない得る。
この金属水素化物からの水素の放出は、室温で上記容器
を開放するだけでも行ない得る。
を開放するだけでも行ない得る。
しかしながら、金属水素化物を室温以上に加熱するか、
減圧することにより、短時間に且つ効率よく水素を放出
する。
減圧することにより、短時間に且つ効率よく水素を放出
する。
本発明の水素吸蔵用合金は従来の合金に比べて極めて容
易に活性化でき、活性化後水素吸蔵放出は高速で行なえ
る。
易に活性化でき、活性化後水素吸蔵放出は高速で行なえ
る。
更に、本発明の４元系水素吸蔵用合金は、水素吸蔵放出
が完全に可逆的に行なわれ、吸蔵放出を何度繰返しても
合金自体の劣化は実質的に認められず、従って長期に亘
る使用が可能である。
が完全に可逆的に行なわれ、吸蔵放出を何度繰返しても
合金自体の劣化は実質的に認められず、従って長期に亘
る使用が可能である。
また酸素、窒素、アルゴン、炭酸ガス等吸蔵ガス中の不
純物による影響は殆んど認められない。
純物による影響は殆んど認められない。
このように本発明４元系水素吸蔵用合金は、始めて開発
された新規な合金にして、水素吸蔵材料として要求され
る諸性質を全て具備するものであリ、特に水素吸蔵放出
圧のヒステリシスは従来の水素吸蔵用合金に比べて大巾
に改善され、水素吸蔵用合金としての水素貯蔵能力、水
素吸蔵放出反応に伴う反応熱を有効に利用することがで
きるのである。
された新規な合金にして、水素吸蔵材料として要求され
る諸性質を全て具備するものであリ、特に水素吸蔵放出
圧のヒステリシスは従来の水素吸蔵用合金に比べて大巾
に改善され、水素吸蔵用合金としての水素貯蔵能力、水
素吸蔵放出反応に伴う反応熱を有効に利用することがで
きるのである。
しかも、水素吸蔵放出反応の活性化が極めて容易であり
、大量の水素を密度高く吸蔵し得ると共に、室温付近の
温度で水素の吸蔵放出を行なうことができ、水素吸蔵放
出を繰返しても水素吸蔵用合金の性能劣化はない、実用
上極めて有用な水素吸蔵材料となるのである。
、大量の水素を密度高く吸蔵し得ると共に、室温付近の
温度で水素の吸蔵放出を行なうことができ、水素吸蔵放
出を繰返しても水素吸蔵用合金の性能劣化はない、実用
上極めて有用な水素吸蔵材料となるのである。
実施例 １
ミツシュメタル、ニッケル、アルミニウム、コバルトを
原子数比でＭｍ：Ｎｉ ：Ａｌ ：Ｃｏ−１： ４．７
：０．３：０．１ となるように分取し、これを高
真空アーク溶解炉の銅製ルツボに装入し、炉内を高純度
アルゴン雰囲気とした後、約２，０００℃に加熱溶融し
放冷してＭｍＮ ｉ４．７Ａ ｌｏ、３Ｃｏｏ、１なる
組成の合金を得た。
原子数比でＭｍ：Ｎｉ ：Ａｌ ：Ｃｏ−１： ４．７
：０．３：０．１ となるように分取し、これを高
真空アーク溶解炉の銅製ルツボに装入し、炉内を高純度
アルゴン雰囲気とした後、約２，０００℃に加熱溶融し
放冷してＭｍＮ ｉ４．７Ａ ｌｏ、３Ｃｏｏ、１なる
組成の合金を得た。
得られた合金を１２０メツシユに粉砕し、その５．０ｇ
をステンレス製水素吸蔵、放出反応器に採取し、反応器
を排気装置に接続して、減圧下８０℃に加熱して脱ガス
を行った。
をステンレス製水素吸蔵、放出反応器に採取し、反応器
を排気装置に接続して、減圧下８０℃に加熱して脱ガス
を行った。
次いで室温で純度９９．９９９％の水素を導入し、器内
の水素圧を１０ｋｇ／ｃｎｊ以下に保持すると直ちに水
素の吸蔵が認められ、水素の吸蔵が完了した後、再び排
気を行って水素の放出を完了させた。
の水素圧を１０ｋｇ／ｃｎｊ以下に保持すると直ちに水
素の吸蔵が認められ、水素の吸蔵が完了した後、再び排
気を行って水素の放出を完了させた。
この合金はこの操作で活性化が完了した。
この反応器を一定温度に維持した恒温水槽に浸漬し、導
入水素量と圧力変化から合金と水素の組成を計算し、圧
力−組成等温線を作成した。
入水素量と圧力変化から合金と水素の組成を計算し、圧
力−組成等温線を作成した。
第１図は３０℃における圧力−組成等温線であり、土が
水素吸蔵時、下が水素放出時である。
水素吸蔵時、下が水素放出時である。
図から明らかなように合金の水素吸蔵量は大きく、良好
なプラトー域を示している。
なプラトー域を示している。
プラトー域の中心点の水素吸蔵圧と水素放出圧の比をヒ
ステリシス指数を求めた所、１．２０であった。
ステリシス指数を求めた所、１．２０であった。
この圧力−組成等温線を各種温度で作成し、プラトー域
中心点での圧力と温度の関係を、圧力の対数−絶対温度
の逆数で表わしたのが第２図である。
中心点での圧力と温度の関係を、圧力の対数−絶対温度
の逆数で表わしたのが第２図である。
やはり上の直線が水素吸蔵圧、下の直線が水素放出圧で
ある。
ある。
く比較例〉
Ｍｍ：Ｎｉ：Ａｌ＝１：４．７：０．３の比になるよう
に各金属を分取し、実施例１と同様の方法で圧力一温度
の関係を求めた。
に各金属を分取し、実施例１と同様の方法で圧力一温度
の関係を求めた。
その結果は第２図に示しである。
３０℃における。ヒステリシス指数は１．８６であった
。
。
第１図は本発明４元系水素吸蔵用合金の実施例の圧力−
組成等温線図、第２図は同じく比較例と共に表わした圧
力一温度線図である。
組成等温線図、第２図は同じく比較例と共に表わした圧
力一温度線図である。
Claims (1)
- １ 希土類金属（Ｒで示す）、ニッケル、アルミニウム
とコバルトから形成される一般式ＲＮｉ５ｘＡ ｌ ｘ
Ｃｏ ｙで示される合金において、０１０１≦Ｘ≦２
．０．Ｑ＜ｙ≦０．２であることを特徴とする４元系水
素吸蔵用合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56027704A JPS5841334B2 (ja) | 1981-02-26 | 1981-02-26 | ４元系水素吸蔵用合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56027704A JPS5841334B2 (ja) | 1981-02-26 | 1981-02-26 | ４元系水素吸蔵用合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57140848A JPS57140848A (en) | 1982-08-31 |
| JPS5841334B2 true JPS5841334B2 (ja) | 1983-09-12 |
Family
ID=12228368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56027704A Expired JPS5841334B2 (ja) | 1981-02-26 | 1981-02-26 | ４元系水素吸蔵用合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5841334B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4744946A (en) * | 1982-02-09 | 1988-05-17 | Japan Metals And Chemicals Co., Ltd. | Materials for storage of hydrogen |
| NL8303630A (nl) * | 1983-10-21 | 1985-05-17 | Philips Nv | Elektrochemische cel met stabiele hydridevormende materialen. |
| JPS60250558A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 密閉形アルカリ蓄電池 |
| JPH0685323B2 (ja) * | 1990-06-18 | 1994-10-26 | 古河電池株式会社 | 水素吸蔵電極 |
-
1981
- 1981-02-26 JP JP56027704A patent/JPS5841334B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57140848A (en) | 1982-08-31 |
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