JPS604256B2 - 水素貯蔵用合金 - Google Patents

水素貯蔵用合金

Info

Publication number
JPS604256B2
JPS604256B2 JP57049908A JP4990882A JPS604256B2 JP S604256 B2 JPS604256 B2 JP S604256B2 JP 57049908 A JP57049908 A JP 57049908A JP 4990882 A JP4990882 A JP 4990882A JP S604256 B2 JPS604256 B2 JP S604256B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydrogen storage
alloy
hydrogen
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
JP57049908A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS58167741A (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 JP57049908A priority Critical patent/JPS604256B2/ja
Publication of JPS58167741A publication Critical patent/JPS58167741A/ja
Publication of JPS604256B2 publication Critical patent/JPS604256B2/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
圧と放出圧の差則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水素貯蔵
用チタン系多元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
しいェネルギ−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、水素を金属に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ご圧力(機械)エネル
ギー変換装置等へ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4・さし、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ばLaNi
5が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が、
水素吸蔵・放出反応の速度が遅く且つ活性化が容易とは
言えず、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、従来の水素貯蔵
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、下記組成の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、本発明
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−y−zMnyAZ 〔式中、AはAI,Si,Zn,Ni,Fe,Cu,い
,Ca,Mg,Co,VおよびMm(ミツシユメタル)
の中から選ばれた1種からなり、x,y,zは夫々、0
<×ミ0.4,0<y≦1,0<z<0.4である。
但し、x,y,zのいずれも0を除く〕で表わされる水
素貯蔵用合金に存する。本発明の上記チタン系合金は本
発明者が始めて開発した新規な合金であり、‘1ー安価
であり、{2)広い良好なプラトー領域を有する、湖活
性化が容易であり、水素吸蔵量が大きい、{4)室温よ
り若干低い温度で水素を吸蔵し、室温で何ら熱を与える
ことなく容易に水素を放出する、‘5ー水素化物の生成
熱が小さい、佃水素の吸蔵・放出が極めて速かである、
‘7}組成比によって水素吸蔵の放出特性を連続的に変
化させることが可能であり、このことは使用目的に応じ
て適当な組成比を選択することができるなど水素貯蔵用
合金としてすぐれた特徴を有している。
本発明の水素貯蔵用合金は、Ti,Cr,Mn及びAI
,Si,Zn,Ni,Fe,Cu,La,Mg,V,C
o,Mm(ミッシュメタル)のうちいずれか一種の金属
からなる四元系合金であり、六方晶形の結晶構造を有す
る金属間化合物を形成し、一般式、Til+xCr2−
y−z−Mny舷で示される水素貯蔵用合金である。
但し、式中xは0〜0.4の範囲の数、yは0〜1の範
囲の数、zは0〜0.4の範囲の数であり、x,y,z
のいずれも0を除く。ここでxが0.4を越えると吸蔵
水素の放出が困難であり、高温加熱或は、真空加熱(又
は若干の減圧加熱)の条件下でなければ水素の放出が行
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り、zが0.4以上となる
と放出する水素が減少し、プラトー領域がな〈なる。本
発明の水素貯蔵用合金は、Ti−Cr−Mn系合金を母
合金としてCrを第四元素で置換することにより、母合
金のもつ優れた諸特性を損うことなく解離圧を大幅に低
減させることができる。
すなわち、本出願人は昭和57年1月29日付の特許出
願によって、一般式、Til+丈r2−yMny(但し
、x,yは夫々0<xSO.4および0<y≦1であり
、x,yともに0を除く)なるTi−Cr−Mn:元合
金の水素吸蔵用合金を提供した、このものは、それ迄に
公知であったTICr2−yMny(但しyは1以下で
0を含まぬ)三元合金の欠点であった活性化のために必
要な高温による脱ガス操作の必要、高圧水素の必要を夫
々なくすと共に水素の吸蔵・放出の圧力差、すなわち、
ヒステリシスを著減し且つプラトー領域も良好としたも
のであるが、本発明では前記の先行発明のCrをA元素
で更に一部置換することによって、先行発明の掲記特性
を損なわずに、解離圧を大幅に低減し実用性を改善した
のである。例えば先行発明の一つであるTi,.2Cr
MMnMは、0℃における解離圧が約20気圧であるの
に対し、上記合金を母合金としてCrをVあるいはNi
で置換した本発明の水素貯蔵用合金Ti,.2Cr,.
$M比.6Vo.o5あるいはTi…Cr,.35M〜
.6Njo.o5は、0℃における解離圧が約5気圧と
大幅に低減され、水素貯蔵用として適当な値となる。さ
らに、本発明合金は水素貯蔵用合金としての諸特性、す
なわち、水素吸蔵・放出を極めてすみやかに行い水素吸
蔵量が多く、良好なプラトー領域を示し、ヒステリシス
は全くない、と云う特性を兼備している。本発明合金の
製造法は何ら制限されず公知の方法をすべて適用できる
が、最も好ましいのはアーク溶融法である。
即ちTi,Cて,Mn及びAの各元素を秤取して混合し
た後任意の形状にプレス成形し、次いでこれをアーク溶
融炉に装入して不活性雰囲気で加熱溶融することにより
容易に製造することができる。この様にして得た水素吸
蔵用合金は、表面積を拡大し水素吸蔵能力を高める為に
粉末状にして使用するのがよい。この様にして得た粉末
状の水素吸蔵用合金は極めて容易に活性化することがで
き、活性化後は大量の水素を比較的低い温度及び圧力で
急速に吸蔵し且つ放出する。
例えば上記合金粉末を適当な客器に充填し、減圧下25
0qC以下の温度で脱ガス処理して活性化を行なった後
、0℃以上の温度で水素を封入し例えば40k9/地以
下の水素圧を印加することにより、数分以内でほぼ飽和
状態まで水素を吸蔵させることができる。またこの金属
水素化物からの水素の放出は、該水素化物を0℃以上に
加熱するかわずかに減圧し或は双方を組み合わせて実施
することにより、短時間で効率良く行なうことができる
。本発明の水素吸蔵用合金は概略以上の様に構成されて
おり、後述する実施例でも明らかにする如く水素吸蔵材
料として要求される諸性能を全て具備するものであり、
特に水素吸蔵・放出圧のヒステリシスは従釆の水素吸蔵
用合金に比べて大幅に改善されている。
しかもこの合金は活性化が極めて容易であり、大量の水
素を極めてすみやかに密度高〈吸蔵し得ると共に水素の
吸蔵・放出反応が完全に可逆的に行なわれ、吸蔵と放出
を何回繰り返しても合金自体の劣化は実質的に認められ
ず、更には酸素、窒素、アルゴン、炭素ガスの様な不純
ガスによる影響が殆んどない等の諸特性を有しており、
理想的な水素吸蔵用材料と言うことができる。従って本
来の水素貯蔵材料としての用途はもとより、水素吸蔵・
放出反応に伴う反応熱を利用する他の用途に対しても卓
越した効果を発揮する。次に本発明の実施例を示す。
(実施例 1) 市販のTi,Cr,Mn及びNiを原子数比でTi:C
r:Mn:Ni=1.2:1.35:0.6:0.05
となるように分取し、これを高真空アーク溶融炉の銅製
るつぼ内に装入し、炉内を高純度アルゴン雰囲気とした
後、約200030で加熱溶解して放冷して、Ti,.
2Cr,.35M比.6Nio.o5よりなる組成の合
金を製造した。
この合金を1000ooで8時間熱処理を行った。得ら
れた合金を100〜120メッシュに粉砕して、その5
.0夕をステンレス製水素吸蔵・放出反応器に採取し、
反応器を排気装置に接続して減圧下の250℃で脱ガス
を行った。次いで、器内に純度99.999%の水素を
導入し水素圧を40k9/仇以下に保持すると直ちに水
素の吸蔵が起こった。水素の吸蔵が完了した後、再び排
気して水素の放出と行い活性化処理を完了した。この反
応容器を一定・温度に維持した恒温槽に浸潰し、導入水
素量と圧力変化を測定し、圧力−組成等温線を作成した
第1図は0℃における圧力−組成等温線で実線による曲
線1は上記実施例のものである。この曲線1は水素吸蔵
時及び放出時の両曲線を示している。吸蔵圧及び放出圧
の差は全くみられず両曲線は一致している。一方、点線
による曲線Cで示したのは、比較例としてのTi,.2
Cr,.4Mn船の組成を有する先行発明の水素貯蔵用
合金である。図から明らかなように、本発明の水素貯蔵
用合金の水素吸蔵量は大きく良好なプラトー領域を有し
、ヒステリシスは全くない。さらに、本発明の合金は上
記の比較例に比べて解離圧が大幅に低減される。(実施
例2)〜(実施例4) 本発明の水素貯蔵用合金のうちAをAIとした場合の実
施例、例えばしTIMCr,.$M山.6NO.。
5Ti,.2Cr,.3Mn。
.6AI。.,,Ti,.2Cr,.2Mn。.6AI
。.2,Ti,.2Cr,.舷n船AIMについて(実
施例.1)と同様の操作で合金の製造、活性化処理を行
ない夫々の圧力−組成等温線の測定を行ない、第2図の
曲線2,3、及び4を得た。なお曲線5は上記組成に於
てAIを発明範囲外の0.4においた場合の実験例を示
す。なお、第2図は0℃における圧力−組成等温線であ
る。以上の実施例合金は水素吸蔵、放出圧の差、すなわ
ちヒステリシスが全くないため、水素吸蔵、放出曲線は
一曲線として示される。
同図から明らかなように、一般式Tj,.2Cr,.4
‐xM〜.6山xにおいて、AIが多くなるにつれて水
素吸蔵、放出量が減少し、プラトー領域が小さくなる。
Ti,.2Cr,.oMn船AIMの圧力−組成等温線
〔曲線5〕は、殆んど直線に近くなり、水素貯蔵用材料
としての特性に欠くことを示す。次に、AがSj,Nj
,Fe,Cu,い,Ca,Mg,Co,V及びMm(ミ
ツシュメタル)にいずれか1種より選ばれた場合の実施
例5〜20を第1表に表示する。
第 1 表〔註〕表中ヒステリシス欄に於ける◎,〇印
については、◎・・非常に良 ,○・・良好,を夫々示
す。
表より明らかなように実施例5〜20のものも水素吸蔵
量が大きいうえに吸蔵圧と解離圧とが、同一もしくは至
近してプラトー領域が良好であること及び解離圧が低い
ことを夫々示し、一方ヒステリシスについても3/4は
極めて良好、残り1′4も良好であると云う優れた結果
を示している。
以上より明らかなように、本発明の合金は、母合金であ
るTi−Cr−Mn系合金に比べ、水素吸蔵、放出量、
活性化、水素吸蔵、放出速度及び水素吸蔵、放出の差、
すなわち、ヒステリシスを殆んど損なうことなく、解離
圧が大幅に低減され、室温で何らエネルギーを与えるこ
となく水素吸蔵、放出を容易に行ない得る実用上極めて
有用な水素貯蔵用材料である。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1における本発明合金の0℃で圧力−組
成等温線であり、比較のために比較例を併せて示してあ
る。 第2図は実施例2〜4における本発明合金の0℃での圧
力−組成等温線であり、比較のため実施例を併せて示し
てある。符号の説明、1:実施例1合金の水素吸蔵およ
び放出時の圧力組成等温線、C:比較例1合金の水素吸
蔵および放出時の圧力組成等温線、2:実施例2合金の
水素吸蔵および放出時の圧力組成等温線、3:実施例3
合金の水素吸蔵および放出時の圧力組成等温線、4:実
施例4合金の水素吸蔵および放出時の圧力組成等温線、
5:実施例合金の水素吸蔵および放出時の圧力組成等温
線。第1図第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式 Ti_(_1_+_x_)Cr_(_2_−_y_−
    _z_)MnyAz〔式中、AはAl,Si,Zn,N
    i,Fe,Cu,La,Ca,Mg,Co,VおよびM
    m(ミツシユメタル)の中から選ばれた1種からなり、
    x,y,zは夫々0<x≦0.4,0<y≦1,0<z
    <0.4である。 但し、x,y,zのいずれも0を除く〕で表わされる組
    成を有する四元系合金からなる水素貯蔵用合金。
JP57049908A 1982-03-26 1982-03-26 水素貯蔵用合金 Expired JPS604256B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57049908A JPS604256B2 (ja) 1982-03-26 1982-03-26 水素貯蔵用合金

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57049908A JPS604256B2 (ja) 1982-03-26 1982-03-26 水素貯蔵用合金

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58167741A JPS58167741A (ja) 1983-10-04
JPS604256B2 true JPS604256B2 (ja) 1985-02-02

Family

ID=12844105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57049908A Expired JPS604256B2 (ja) 1982-03-26 1982-03-26 水素貯蔵用合金

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS604256B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE34588E (en) * 1987-11-17 1994-04-19 Hong; Kuochih Hydrogen storage hydride electrode materials
CN105039780A (zh) * 2014-08-21 2015-11-11 太仓钧浩自行车科技有限公司 一种山地自行车车架用的钛合金及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS58167741A (ja) 1983-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
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
JPS5830380B2 (ja) 水素貯蔵用ミツシユメタル系合金
US4400348A (en) Alloy for occlusion of hydrogen
JPS626739B2 (ja)
JPS5938293B2 (ja) チタン−クロム−バナジウム系水素吸蔵用合金
US4358432A (en) Material for hydrogen absorption and desorption
JPS604256B2 (ja) 水素貯蔵用合金
JPS61199045A (ja) 水素吸蔵合金
JPS5947022B2 (ja) 水素吸蔵用合金
JPS597772B2 (ja) チタン多元系水素吸蔵用合金
JPS5939493B2 (ja) チタン−コバルト多元系水素吸蔵用合金
JPS581040A (ja) 希土類金属四元系水素吸蔵用合金
JP2002309331A (ja) 水素吸蔵・放出材料及びその製造方法
JPS58217655A (ja) 水素吸蔵用多元系合金
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
JPS597774B2 (ja) チタン−クロム−マンガン系水素吸蔵用合金
JPH0471985B2 (ja)
JPS6048580B2 (ja) 水素貯蔵用合金
JPH10121180A (ja) 水素吸蔵合金およびその製造方法
JPH0693366A (ja) 水素吸蔵用合金
US4350673A (en) Method of storing hydrogen
JPS5837373B2 (ja) チタン系水素吸蔵用合金
JPS5950744B2 (ja) 水素貯蔵用合金