JPS597774B2 - チタン−クロム−マンガン系水素吸蔵用合金 - Google Patents

チタン−クロム−マンガン系水素吸蔵用合金

Info

Publication number
JPS597774B2
JPS597774B2 JP57014130A JP1413082A JPS597774B2 JP S597774 B2 JPS597774 B2 JP S597774B2 JP 57014130 A JP57014130 A JP 57014130A JP 1413082 A JP1413082 A JP 1413082A JP S597774 B2 JPS597774 B2 JP S597774B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydrogen
hydrogen storage
alloy
pressure
release
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
Application number
JP57014130A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS58133340A (ja
Inventor
泰章 大角
啓介 小黒
博 鈴木
明彦 加藤
孝雄 杉岡
敏明 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP57014130A priority Critical patent/JPS597774B2/ja
Publication of JPS58133340A publication Critical patent/JPS58133340A/ja
Publication of JPS597774B2 publication Critical patent/JPS597774B2/ja
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • 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

Landscapes

  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はチタン系の水素吸蔵用合金に関し、詳細には水
素による活性化が極めて容易で、水素化物の形態で多量
の水素を極めてすみやかに吸蔵でき、しかも水素の吸蔵
圧と放出圧の差即ちヒステリシスが極めて小さく、わず
かの加熱で容易且つすみやかに水素を放出するチタン−
クロム−マンガン系水素吸蔵用合金に関するものである
水素は資源的な制限がなくクリーンであること輸送及び
貯蔵が容易であること等の理由から、化石燃料に代る新
しいエネルギー源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いから、
その貯蔵技術の開発が重要となる。
この貯蔵法としては、水素を金属Oど吸蔵させ金属水素
化物として貯蔵する方法が最近注目を集めている。また
金属による水素の吸蔵、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し或は吸収されること、
及び水素の吸蔵。放出圧力が温度に依存すること、を利
用して、冷暖房装置や熱エネルギー=圧力(機械)エネ
ルギー変換装置等−\の応用研究も進められている。こ
の様な水素吸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、放出平
衡圧を有し、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、等が挙げられる。ところでこの種の水素吸蔵材料
としては例えはLaNi5やFeTi等が知られており
、これらの合金は水素の吸蔵、放出反応が可逆的であり
水素吸蔵量も大きいか、水素吸蔵、放出反応の速度が遅
く且つ活性化が容易とは言えす、しかもヒステリシスが
大きい等の欠点があり、実用上の大きな問題とされてい
た。
本発明者等は上記の様な事情に着目し、従来の水素吸蔵
用合金の有する特長を保留しつつ前述の様な欠点を解消
すべく研究を進めてきた。
その結果、チタン、クロムおよびマンガンより構成され
る合金が上記の条件を具備し、従来の合金に比べて極め
て有用であることを見出し、発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の要旨は、一般式 Til+XCr2−YMny (式中、X,yは夫々 0 ( XrO.4およびo<
y=1である。
但し、X,yともにOを除《o )で示される水素吸蔵
用合金に存する。
一般にチタンとクロムは、Cl4型構造を形成 −する
TiCr2なる金属間化合物となることが知られている
が、この合金一水素系の水素吸蔵,放出圧が高く、例え
は、−78℃で約0.2気圧、20℃で約50気圧であ
る。
そこで、クロムの一部をマンガン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われている。す
なわち、TiCr2− YMnyで示される合金におい
て、yを0〜1(但しOを含まない)の範囲で調整する
ことが行われる。
しかしながら、これらの合金は、いずれも活性化のため
に高温による −脱ガス操作が必要である上に水素とし
ては高圧水素を要すると共に水素の純度の影響を受け易
く、しかも水素吸蔵圧と水素放出圧の差、すなわちヒス
テリシスが大きくなる。例えば、TiCrMnの組成の
合金では、真空下450℃で加熱脱ガスをした後、60
気圧の水素を加圧するという苛酷な操作を数回くり返さ
ないと活性化しない。しかも、水素吸蔵圧が−10℃で
約30気圧であるのに対し水素放出圧が約10気圧であ
り、ヒステリシスは約20気圧もある。その為水素の吸
蔵.放出を行なうに当っては、水素吸蔵用合金又はその
金属水素化物を大きな温度差で加熱又は冷却するか、或
は大きな圧力差で水素加圧又は減圧を行なわなければな
らず、せっかくの水素貯蔵能力や水素化反応熱も有効に
利用することができない。本発明者らは一般式TiCr
2−YMnyで示される合金において、チタンをさらに
増加することによって水素による活性化を極めて容易に
し、多量の水素を極めてすみやかに吸蔵するとともに水
素吸蔵,放出圧のヒステリシスを大巾に減少させること
を見出し本発明をなすに至ったものである。
本発明の水素吸蔵用合金は、Ti,Cr及びMnよりな
る三元系合金でTil+ XCr2− YMnyの一般
式で表わすことができる。但し式中Xは0〜0.4の範
囲の数、yはO〜1の範囲の数であり、X,yともに0
を除く。ここでXが0.4を越えると吸蔵水素の放出が
困難となり、高温加熱或は真空加熱(又は若干の減圧加
熱)の条件下でなけれは水素の放出が行われなくなる。
またyが1を越えると水素吸蔵,放出圧のヒステリシス
が大きくなる。本発明の水素吸蔵用合金においては、一
般式に示される様にチタンの増加により、例えばTit
.3CrMnにおける水素吸蔵圧と放出圧との差、すな
わち吸蔵圧が約3.0気圧の時、放出圧は約2.5気圧
で、ヒステリシスは約0.5気圧となり、チタンが増加
されていない従来の合金TiCrMnに比して約1/4
0に減少する。
しかも、本発明の合金、は減圧II、250℃で加熱脱ガ
スするだけで、40気圧の水素を加圧すると直ちにすみ
やかに水素を吸蔵し、活性化が完丁するのである。本発
明合金の製造法は何ら制限されず公知の方法をすべて適
用できるが、最も好ましいのはアーク溶融法である。
即ちTi,Cr及びMnなど各元素を秤取して混合した
後任意の形状にプレス成形し、次いでこれをアーク溶融
炉に装入して不活性雰囲気で加熱溶融することにより容
易に製造することができる。この様にして得た水素吸蔵
用合金は、表面積を拡大し水素吸蔵能力を高める為に粉
末状にして使用するのがよい。この様にして得た粉末状
の水素吸蔵用合金は極めて容易に活性化することができ
、活性化後は大量の水素を比較的低い温度及び圧力で急
速に吸蔵”し且つ放出する。
例えば上記合金粉末を適当な容器に充填し、減圧下25
0℃以下の温度で脱ガス処理して活性化を行なった後、
−10℃以上の温度で水素を封入し例えば4’ 0kg
/Ctil以下の水素圧を印加することにより、数分以
内でほぼ飽和状態まで水素を吸蔵させることができる。
またこの金属水素化物からの水素の放出は、該水素化物
を−10℃以上に加熱するかわずかに減圧し或は双方を
組み合わせて実施することにより、短時間で効率良く行
なうことができる。本発明のチタン−クロム−マンガン
系水素吸蔵用合金は概略以上の様に構成されており、後
述する実施例でも明らかにする如《水素吸蔵材料として
要求される諸性能を全て具備するものであり、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
比べて大幅に改善されている。
しかもこの合金は活性化が極めて容易であり、大量の水
素を極めてすみやかに密度高く吸蔵し得ると共に水素の
吸蔵.放出反応が完全に可逆的に行なわれ、吸蔵と放出
を何回繰り返しても合金自体の劣化は実質的に認められ
ず、更には酸素,窒素,アルゴン,炭酸ガスの様な不純
ガスによる影響が殆んどない等の諸特性を有しており、
理想的な水素吸蔵用材料と言うことができる。従って本
来の水素貯蔵材料としての用途はもとより、水素吸蔵.
放出反応に伴う反応熱を利用する他の用途に対しても卓
越した効果を発揮する。次に本発明の実施例を示す。
実施例 1 市販のTi,Cr及びMnを原子数比でTi:Cr:M
n= 1.2: 1.2: 0.8となる様に分取し、
これを高真空アーク溶融炉の銅製るつぼ内に装入し、炉
内を高純度アルゴン雰囲気とした後、約2000℃で加
熱溶解し放冷してTil,2Cr]−,2Mn0,Bよ
りなる組成の合金を製造した。
この合金を1100℃で8時間熱処理を行った。得られ
た合金を100〜120メッシュに粉砕して、その50
′?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の250℃で脱ガスを
行った。
次いで器内に純度99.999%の水素を導入し水素圧
を40kg/CrA以下に保持すると直ちに水素の吸蔵
が起こった。水素の吸蔵が完了した後再び排気して水素
の放出を行い、活性化処理を完了した。この反応容器を
一定温度に維持した恒温槽に浸漬し、導入水素量と圧力
変化を測定し圧力ー組成等温線を作成した。第1図は−
10℃における圧力ー組成等温線(細実線)であり、力
ーヴ1が吸蔵時、力ーヴ2が放出時の曲線である。点線
で示したのは、比較例として、TiCrl.2MnO.
sの組成を有する従来の水素吸蔵用合金の圧力ー組成等
温線でありカーヴ3は吸蔵時、力ーヴ4は放出時を夫々
示している。同図から明らかなように、本発明の水素吸
蔵用合金の水素吸蔵量は大きく、良好なプラト一域を示
している。
また、本発明の合金は上記の比較例に比べてヒステリシ
スが大巾に改善されている。尚比較例で示したTiCr
L2Mn?,3合金の活性化には真空下、高温度での脱
ガスと高圧の水素印加圧が必要であり、しかもほぼ完全
に活性化するためには数回の水素吸蔵,放出操作が必要
であった。実施例 2市販のTi,Cr及びMnを原子
比でTi;Cr:Mn= 1.4: 1.2: 0.8
となる様に分取し、これを高真空アーク溶融炉の銅製る
つぼ内に装入し、炉内を高純度アルゴン雰囲気とした後
、約2000℃で加熱溶解し放冷してTiL4Crl.
2Mn4Bよりなる組成の合金を製造した。
この合金を1100℃で8時間熱処理を行った。得られ
た合金を100〜120メッシュに粉砕して、その5.
01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の250℃で脱ガスを
行った。
次いで器内に純度99.999%の水素を導入し、水素
圧を40kg/CtfL以下に保持すると直ちに水素の
吸蔵が起こった。水素の吸蔵が完了した後再び排気して
水素の放出を行い、活性化処理を完丁した。この反応容
器を一定温度に維持した恒温槽に浸漬し、導入水素量と
圧力変化を測定し、−10℃における圧カー組成等温線
(太実線)5を得た。
カーヴ5は吸蔵時及び放出時の両曲線が重なるため、一
つの曲線で示している。同図から明らかなように、本発
明の水素吸蔵用合金の水素吸蔵量は大きくプラト一域は
実施例1より多少狭くはなるがなお良好であり、ヒステ
リシスは全くない。実験例合金の製造および測定方法は
、実施例1,2と同様に行った。
第1図において、2点鎖線で示したカーヴ6はTil.
6Crl.2MnO,3で示される特許請求の範囲外の
多量のTiを含む水素吸蔵用合金の圧力ー組成等温線で
ある。力ーヴ6は実施例2に記した合金と同様に吸蔵時
および放出時の両曲線を1本で示している。同図から明
らかなようにTil.6Crl,2Mn(,,8の組成
を有する合金は、水素を吸蔵して安定な金属水素化物を
形成するため放出し得る水素量が極端に減少し、プラト
一域が殆んどない。従って、特許請求の範囲外の多量の
Tiを含む合金は、水素吸蔵量としては同等であるけれ
ども、放出量が非常に少なく、水素吸蔵用合金として最
も重要な特性であるプラト一域がないため、水素吸蔵用
合金として価値がない。以上により明らかなように、本
発明の合金は、従来の合金に比べ、水素吸蔵,放出量は
ほとんど変化することなく、活性化,水素吸蔵,放出速
度および水素吸蔵,放出圧の差、すなわちヒステリシス
を大巾に改善された実用上極めて有用な水素吸蔵用合金
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1,2における本発明合金の−10℃で
の圧力ー組成等温線であり、比較のために比較例と実験
例のそれを併せて示してある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式 Ti_1+xCr_2−yMny (式中、x、yは夫々0<x≦0.4および0<y≦1
    である。 但し、x、yともに0を除く。)で表わされるチタン−
    クロム−マンガン系水素吸蔵用合金。
JP57014130A 1982-01-29 1982-01-29 チタン−クロム−マンガン系水素吸蔵用合金 Expired JPS597774B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57014130A JPS597774B2 (ja) 1982-01-29 1982-01-29 チタン−クロム−マンガン系水素吸蔵用合金

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57014130A JPS597774B2 (ja) 1982-01-29 1982-01-29 チタン−クロム−マンガン系水素吸蔵用合金

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58133340A JPS58133340A (ja) 1983-08-09
JPS597774B2 true JPS597774B2 (ja) 1984-02-21

Family

ID=11852546

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57014130A Expired JPS597774B2 (ja) 1982-01-29 1982-01-29 チタン−クロム−マンガン系水素吸蔵用合金

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS597774B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113148947B (zh) * 2021-03-03 2023-02-10 中国科学院江西稀土研究院 一种稀土合金储氢材料及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5462914A (en) * 1977-10-28 1979-05-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hydrogen storing metallic material

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5462914A (en) * 1977-10-28 1979-05-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hydrogen storing metallic material

Also Published As

Publication number Publication date
JPS58133340A (ja) 1983-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS58217654A (ja) チタン−クロム−バナジウム系水素吸蔵用合金
JPS626739B2 (ja)
JPS5837374B2 (ja) 水素吸蔵用ミツシユメタル−カルシウム系合金
JPS597774B2 (ja) チタン−クロム−マンガン系水素吸蔵用合金
US4421718A (en) Alloy for occlusion of hydrogen
JPS597772B2 (ja) チタン多元系水素吸蔵用合金
JPS5839218B2 (ja) 希土類金属四元系水素吸蔵用合金
JPH0471985B2 (ja)
JPH039175B2 (ja)
JPS604256B2 (ja) 水素貯蔵用合金
JPS5939493B2 (ja) チタン−コバルト多元系水素吸蔵用合金
JPH0242893B2 (ja)
JPS5841334B2 (ja) 4元系水素吸蔵用合金
JPS5950742B2 (ja) チタン四元系水素吸蔵用合金
JPH0570693B2 (ja)
JPH10121180A (ja) 水素吸蔵合金およびその製造方法
JPS58217655A (ja) 水素吸蔵用多元系合金
JPS5841333B2 (ja) 水素の吸蔵用合金
JP2002146446A (ja) 水素吸蔵合金の回復方法及び水素燃料タンク
JP4062819B2 (ja) 水素吸蔵合金およびその製造方法
JPS60103143A (ja) 水素貯蔵用材料
JPS5824498B2 (ja) バナジウム含有水素吸蔵用合金
JPS5837373B2 (ja) チタン系水素吸蔵用合金
JPS5821021B2 (ja) 水素貯蔵用合金
JPS61276945A (ja) ジルコニウム系水素吸蔵合金