JPS60118601A - 水素貯蔵物質とその製法 - Google Patents

水素貯蔵物質とその製法

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JPS60118601A
JPS60118601A JP58225354A JP22535483A JPS60118601A JP S60118601 A JPS60118601 A JP S60118601A JP 58225354 A JP58225354 A JP 58225354A JP 22535483 A JP22535483 A JP 22535483A JP S60118601 A JPS60118601 A JP S60118601A
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大吉 昭
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  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、水素を金石することの可能な新規な例えばR
uTe1で示されるような大部分がアモルファス状態で
あシ、他に結晶質を含む金属カルコゲン化合物からなる
水素貯蔵物質とその製法に関し、更に詳しくは層状構造
を形成しその層間に多量の水素を金石させることが可能
な金属カルコゲン化合物とその製法に関するものである
〔従来技術〕
水素は原料資源の入手に制限がないこと、肩書な廃棄物
を生じないこと、輸送や貯蔵が比較的容易なことなどの
点から石油や石炭等の化石燃料に代るべき新しいエネル
ギー源として注目されつつある。そして将来における水
素の多量使用および用途の多様化に対応した水素の安全
かつ経済的な工業的輸送・貯蔵技術の開発が期待されて
いる。
水素を工業的規模で輸送・貯蔵する方法のうちで水素を
金属水素化物の形で固形化する方法が特に注目されてお
り、余@電力により水を電解して水素を製造し、こうし
て得られた水素を金属水素化物の形で固形化貯蔵し、必
要に応じて金属水素化物から水嵩を取り出してエネルギ
ー源として用いる方法が試みられている3、例えば、米
国特許第4216274号公報、同4242315号に
おける如きLaN1.のような希土類遷移金属化合物や
あるいはEP9646A、EP11602Aにおけるカ
ff1lき′l″1−1i’ cを水素と化合させる方
法があるが、このような従来の金°属化合物ではC)水
嵩の貯蔵・放出の皐偵り返しサイクルの途中でこれらの
水素化物が被験して微粉化する;■これらの金属化合物
は盾廿が大きく輸送や取扱いに不便である一〇水素の吸
蔵・放出をくり返すことにより微粉化する:(A)来月
的な金属水素化物の水素貯蔵m+12%11J後と少な
いなどの欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明者等は従来の水嵩化合物の上記のような諸欠点を
Mしない水嵩化合物を種々研究した結果、金属カルコゲ
ナイドが先ず大部分がアモルファス状態であり他に結晶
質の微量を含む層状構造を肩しているものあるいはアモ
ルファス状態、または結晶質のみであっても層状構造を
有しているものを圧力下の水素雰囲気中にさらすと、水
素は層間に多量に吸蔵させることができ、また90℃に
加熱すると水素が容易に放出されることを知り、微量の
結晶質を含むアモルファス金属カルコゲン化合物が水素
貯蔵物質として従来のものと比較して極めて有利なもの
であることを見出して本発明を完成した。
本発明の目的は必要によシ水素を簡単に取り出すことが
可能でかつ常態で安定、取扱いの容易々アモルファスお
よび/または結晶質金属カルコゲン化合物を水素貯蔵用
材料として提供しまたその製法を提供するものである3
、 〔発明の概要〕 すなわち、本発明は、層状構造を有するアモルファスお
よび/または結晶質カルコゲン化合物からなる水素貯蔵
物質を第1の発明とし、Men(Co)mで示される金
属カルボニル化合物(Me=Ru+Os。
Fe、Ni 、 C6、Mnを示す)と(ER)tで示
されル有機カルコゲン(E=S −S @ 、 T e
 * R”CHH* C!H1l * C3H? *C
,H,を示す)とを還流条件下で反応させ式[Me(E
”R)2”(CO)t)nで示される分子量がおよそ1
万程度のカルコゲン架橋形高分子錯体を生成せしめ次い
でこれを温湿熱処理して大部分がアモルファス金属カル
コゲン化合物とすることからなる水素貯蔵物質の製法を
第2の発明とするものである。
本発明でいつ人′i(r、分がアモルファス金属カルコ
ゲン化合物とは、 Men (CO)m+ n (ER)2−+I:Me(
ER)2(Co)2 )n+ (m−2n ) (Co
)あるいは Men(Co)n+n/2(E’R)、 + n/2(
E’R)t −+[MeER−E’R−(Co )t 
]n+ (m−2n ) (Co )によって得られる
カルコゲン配位子架橋型の高分子鉛体をいう。上の反応
は、アルゴン雰囲気中で例えばベンゼン、トルエン、テ
カリン、ヘキサンのような両物質を溶解する溶媒を用い
攪拌しながら60〜200℃の温度でおよそ6時間反応
させることにより得られる。
なお、Ma=Fe、Ru、Re、Oa+Ni+Co、M
nなどであり、またE I Ii’=SISelTel
 R=CH,ic、H,。
C,H?IC,H,を指し、n=10〜230の値であ
る。
このようにして取得した高分子錯体の分子量、分解温度
および分析結果を第1表に示し、また1例としてRu(
Co)+t と(S e C5Hs )*と(T o 
−CaHs hの反応過程および生成物を赤外吸収スペ
クトルに工り調べた結果を第2表および第1図に示す0
尚、第1図は、反応の経時変化に伴なって生ずる新しい
吸収ピークの出現とピークの消滅を説明するために重ね
て示している。
なお、Rで示される置換基の炭素数が大きく々るに従っ
て、得られる錯体の分子量は小さくなる傾向がみられた
ま九、この高分子錯体の熱重量分析および示差熱分析を
行つ友ところ次のような熱分解反応が起っていること、
化合物■と■は粉末X−線回析から微量の結晶質を含む
アモルファス状態であることが認められた。
」 また化合物I 、 11および■の電気伝導度測定を行
った結果、化合物■は総て金属伝導例えばRLIS14
+Rui’+4の場合Iは夫々2.9X107および1
.03×107Ω−、,71け7.7 X 10Sおよ
び8.85x105Ω−、、J[[け1.78および1
.16Ω・−を示し絶縁物である化合物IIC比較して
107倍にも伝導度が同上した〇ま友500℃の加熱処
理により最終生成化合物■は、水素吸蔵・放出能を示す
ことが判った0このような傾向ないしは現象は本発明の
すべての化合物に同じように与られた。
化合物■を高圧示差熱天秤を開いて20−の水嵩圧力下
常温で水素を吸蔵させたところ、発熱を伴いなから吸蔵
がすすみ重鉦増加の挙動を確認した。−万、このものを
今度は水嵩圧力を0吻−とし呈温から徐々に温度を上昇
させたところ90℃で吸熱反応により吸蔵した水素が放
出された。
さらに5上述の如き操作を繰返して水素の吸蔵、放出反
応を反復させたところ同様の挙動を安定的に示し、吸蔵
される水素量は重量増から換算したところ、2.6〜4
1蓋チであった。
−また化合物■のEXAF S (Extended 
Xray AbaorptHon Fj7ne 5tr
ucture)から構造解析食性ったところ、この金属
カルコゲンは層状構造を有していることが確認された3
、 水素が化合物■の層状M造の層間に入ったときには層間
が押し拡げられこれか外的には発熱反応として現れ、反
対に層間が水素を放出すると層間距離が戻って安定化し
吸熱反応として現れるものと考えられ、このことは高圧
示差熱天秤での水素吸蔵放出における発熱・吸熱反応と
一致しているOI料面からみた場合、例えばp’as2
などは安価でありかつ多量に存在する物質であり、特性
の良い金属水素化物(これはだツシュメタルのような高
価な元素を使用することが要求されている)を使用する
ことを要しない非常に優れた水素貯蔵物質である。
また、室温で水素を吸蔵させたのちは高圧を維持してお
く必要はなく、また90℃程度という手頃な温度での操
作(このことは熱管理上装置のメンテナンスも楽になる
)によp容易に水素を取り出すことが可能で、従来の水
素ガスボンベの代替が可能であるばかりでなく一\将来
ケミカルヒートボングへの応用も考えられる。
〔発明の実施例〕
以下実施例によって本発明を説明する。
実施例 1 250 mlのミロフラスコに攪拌器、還流冷却器、A
rガス導入管をとりつけ、シュシンクチューブ法により
2133fのRum(co )+tと2.o46PのT
6C6H,および70m1のベンゼンを加え速流条件下
80℃で6時間攪拌した。反応終了後沈澱剤としてn−
ペンタンを加え攪拌したところ粉末状沈澱物が生成した
。これをAr気流中でろ過しn−ペンタンで洗浄後減圧
乾燥しくR1(Te−C6H1)t(Co )t ’J
 ’a体4.53f(収率8o%)を得た。このものの
分子量、分解温度、元素分析結果を第1表46として示
した。
次に、生成した錯体をAr気流中で5 [10℃、2時
間加熱してR,Te、の微量の結晶質を含むアモルファ
ス金属カルコゲン化合物3)を得た。
実施例 2 2.046fのT e C6H,を使用する代りに1.
023rのTeC6H,と0.5453 fノsc、H
,を用いて実施例1の操作を繰返したところ 1:Ru(TeCaHs)(SCaH,)(Co)2]
錯体2.09r(11180%)を得た。この錯体の特
性を第1表に示し1(Jj61 D )o 次イテ錯体
をAr気流中で500u、2時間加熱RuTe5の微量
の結晶質を含むアモルファス金属カルコゲン化合物6f
を得た。
実施例 6 Rlls (CO)+tとT e C6H,の代りに5
.036fのFe。
(co)tと5.275 y o Sc、uBを用いた
ほかは実施例1の操作を繰返した。
[−Fe(SCsL)t(CO)Jn 7−92 S’
 (収率80%)を得た。この錯体の物性を第1表(腐
8)に示した3、久いでこの錯体をAr気流中500℃
、2時間加熱し2.889のFeS2アモルファス金属
カルコゲン化合物を得た。
実施例 4 実施例1〜3で得たアモルファス金属カルコゲン化合物
の水素吸蔵・放出特性を高圧示差熱天秤(理学電機製、
高圧TG−DTA水素型)を水素子求めた。具体的な手
法は次の通りである。
100mfの試料を水素圧20 ’9/、の雰囲気中に
置き室温で吸蔵させたところ大きな発熱ピークを示し、
次のように重量が2〜6.5mf増加して水素の吸蔵を
確認した。
重量増加M:(重量%) RuTo、 2.3 Ru’l’o3 、 3. [] F(1823,5 次に水素圧をo kg、<イとし、10℃4上の昇温プ
ログラムで試f1を加熱したところ90℃で大きな吸熱
ピークがあシ水素を放出した。。
試料を室温に戻し20 ”9/、の水素圧を加えて同4
;f−の試験を2[)回繰返したところ、ピーク高さ、
型別増加挙動に対する再現性が高く信頼のおける結果で
あることが確認できた。
この模様を第2図に示すと共に第6表に水素ガスボンベ
との性能比較結果を示した。
第 6 表 本発明 ボンベ入シ水素 (Fe St ) 貯蔵圧力(気圧) 1 15[] 〃容&1:(/−) 5 39 ! 水素D″(kg) 0.6 0.6容器重険(kg
) 10 51 Fed、正味:K(kg) 17.1 −全重量(kl
?) 27.7 51.6〔発明の効果〕 以上の結果から明らかに読みとれるように本発明の水素
貯蔵物質は極めて優れたものであることが認められる。
【図面の簡単な説明】
第1図は反応の進行に伴い変化するIR吸収スペクトル
(CO伸縮振動)を説明するチャート、第2図は水素貯
蔵物質の水素吸蔵・放出の挙動を熱:fi:f+を分析
(al、示差熱分析(bl、水素圧力(clの点からモ
デル的に示したグラフである。 イI?理人 弁理士 木 村 三 朗 第1図 A数cm−1 第2図 力

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1) 層状構造を有する金属カルコゲン化合物力λら
    なる水素貯蔵物質、。 (2) 金属カルコゲン化合物として周期律表第■属金
    属とカルコゲンとを組合せた化合物を使用する特許請求
    の範囲第1項記載の水素貯蔵物質。 (31RuT@2 、 RnSe2 、 pes、 、
     Ni51 、 CoS、 、 MnS、および1lu
    Tesの群から選ばれた金跣カルコゲン化合物を使用す
    る特許請求の範囲第1謂記載の水$貯蔵物質。 (4) 一般式Men(CO)mで示される金属カルボ
    ニル化合物(Me=Ru、03.Fe、Ni、Cg、M
    llを示す)とn(RE)tで示される有機カルコゲy
     (R=CH,、、C2+1. 。 C,II、 、 C6H,、E=S 、 Sp 、 T
    oを示す)とを両者v情fする溶媒中で反応させ、式(
    Me (RFI: )t (Co )z 3 n で示
    される分子量かおよそ1万程度のカルコゲン架橋形高分
    子錯体を生成せし7め次いでこれを高温熱処理して金属
    カルコゲン化合物とすることからなる水素貯蔵物質の製
    法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994021756A2 (de) * 1993-03-24 1994-09-29 Iradj Hessabi Verfahren zum sicheren transport gefährlicher flüssigkeiten und gase
JP2008287928A (ja) * 2007-05-15 2008-11-27 Mitsubishi Chemicals Corp RuTe2を含む燃料電池用触媒と、この燃料電池用触媒を用いた燃料電池用電極材料及び燃料電池
JP5217434B2 (ja) * 2005-06-23 2013-06-19 三菱化学株式会社 燃料電池、その触媒及びその電極

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JP2008287928A (ja) * 2007-05-15 2008-11-27 Mitsubishi Chemicals Corp RuTe2を含む燃料電池用触媒と、この燃料電池用触媒を用いた燃料電池用電極材料及び燃料電池

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