JPS6043451A - 水素精製特性に優れた水素貯蔵用材料 - Google Patents

水素精製特性に優れた水素貯蔵用材料

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JPS6043451A
JPS6043451A JP58148063A JP14806383A JPS6043451A JP S6043451 A JPS6043451 A JP S6043451A JP 58148063 A JP58148063 A JP 58148063A JP 14806383 A JP14806383 A JP 14806383A JP S6043451 A JPS6043451 A JP S6043451A
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hydrogen
hydrogen storage
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rare earth
storage material
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JP58148063A
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Takasumi Shimizu
孝純 清水
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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    • 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

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】 この発明は、水素の吸蔵・放出に使用される水素貯蔵用
材料に関し、とくに希土類元素(R)−ニッケル(Ni
)系の水素貯蔵用材料であって、水素の吸蔵拳放出が良
好であると共に、放出された水素の純度が高く水素の精
製機itが著しいという優れた特徴を有する水素貯蔵用
材料に関するものである。
一般に、この種の水素貯蔵用材料は、アルミナ、マグネ
シア、カルシア等の耐火物から作製されたるつぼ中で高
周波誘導式やアーク式の溶解炉によって溶製される。そ
して、溶製・した材料を粉砕して一定の大きさ以下の粉
末とし、この粉末を容器に詰めた後容器中に水素を供給
して前記水素を吸蔵させ、必要に応して適宜放出させる
ようにしている。
このような水素の吸蔵・放出において、水素貯蔵用材料
は水素を選択的に吸蔵し、かつ放出するため、吸蔵後放
出された水素中には不純物がほとんど含まれず、放出水
素の純度が高いことが期待される。そこで、本発明者は
このような観点から水素貯蔵用材料に対する水素の吸蔵
・放出実験を行ったところ、希土類元素(R)−ニッケ
ル(Ni)系の水素貯蔵用材料の場合において、放出水
素中にメタン(CH4)が増加する傾向にあることを確
認した。
本発明者は、上記のメタン増加の現象についてさらに原
因を種々検討したところ、メタンを構成する炭素源は水
素貯蔵用材料中に含まれる炭素であることを確かめた。
そして、この水素貯蔵用材料中の炭素は溶解原料より混
入するものであり、完全になくすことはほとんど不可能
である。
この発明は、上述した放出水素中においてメタンが増加
するのを防ぐことを目的としてなされたもので、このよ
うなメタンの生成をなくし、放出水素中にメタンおよび
その他の不純物がほとんど含まれず、純度の高い水素が
得られる水素貯蔵用材料を提供することを目的とするも
のである。
すなわち、この発明による水素貯蔵用材料は、一般式:
RNi5− xAxByで表わされ、Rは希土類元素の
うちの1種または2種以上の元素、AはA文、St 、
Cr、Fe、Mn、Co。
Cu、Ca、Mgのうちの1種または2種以上の元素、
Bは炭素と容易に結合して安定な炭化物を形成する元素
のうちの1種または2種以上の元素であり、O<x≦2
 、0 、 o<y≦0.5の範囲にあって、水素の吸
蔵および放出水素の純化が実現されるようにしたことを
特徴とし、とくにその一実施態様において、炭素と容易
に結合して安定 ′な炭化物を形成する元素が、Tt、
Z r 、 Hf 。
V、Nb、Taのうちの1種または2種以上の元素であ
り、前記元素によって炭化物の固定をはかるようにした
ことを特徴としている。
この発明による水素貯蔵用材ネ:lは、希土類元素(R
)−ニッケル(Ni)系のものであるか、この系の材料
において、希土類元素(R)とニッケル(Ni)は、C
aCu5型の六方晶を形成し、RNi5で表わされる金
属間化合物を形成する。
この場合、’LaNi5以外のものは室温付近での水素
の吸蔵・放出圧力が高く、例えばMmNi5では20−
40気圧、SmNi5では40〜80気圧である。そこ
で、この発明による水素貯蔵用材料では、Niの一部を
特定の元素、すなわち、AJj、St、Cr、Fe、M
n、Co、Cu。
Ca、Mgのうちの1種または2種以上の元素で置換す
ることによって、水素の吸蔵・放出圧力を調整し、より
実用的な水素貯蔵用材料が得られるようにした。そして
、この場合における水素の吸蔵・放出圧力は、上記した
置換元素の種類のみならず、その量によっても調整しう
るものであるため、置換元素の種類および量についても
規制する必要があり、この発明による水素貯蔵用材料で
は、一般式:RNiジーxAxByであられされるうち
Aで置換元素の種類を代用させ、Xで置換元素の量を特
定することとした。
さらに、前述したように、希土類元素(R)−ニッケル
(Ni)系水素貯蔵用材料を溶製するに際し、その溶解
原料より混入する炭素が水素貯蔵用材料中に含まれ、こ
の炭素が吸蔵水素と結合してメタンを生成するので、こ
の発明の水素貯蔵用材料では上記炭素を固定するために
、炭素と容易に結合して安定な炭化物を形成する元素、
すなわち、とくに望ましくはT E + Z r + 
Hf * v+Nb、Taのうちの1種または2種以」
二の元素を適量添加することとした。この場合、前記一
般式:RNir−xAxByであられされるうちBで添
加元素の種類を代用させ、Xで添加量を特定することと
した。
そこで、一般式: RN +5− xAxByにおいて
、Aは前述のとおりAM、Si、Cr、Fe。
Mn、Co、Cu、Ca、Mgcy)うち(7)1種ま
たは2種以上の元素であり、Bは前述のとおりとくにT
i 、Zr、Hf、V、Nb、Taのうちの1種または
2種以上の元素が好ましいが、置換元素Aの量は0<x
≦2.0、より好ましくは0.01≦X≦1.0であり
、添加元素Bの量はo<y≦0.5とした。すなわち、
Xが2.0を超えると希土類元素(R)−ニッケル(N
i)系の基本的な結晶型がくずれ、水素の吸蔵および放
出が困難となるため、0<x≦2.0とし、より望まし
くは0.O1≦X≦1.0とするのがよく、この範囲と
することによって水素の吸蔵−放出圧力を著しく低下さ
せることができる。また、yか大きくなると、RNi5
で表わされる六方晶の金属間化合物が形成されなくなり
、しかも炭化物を形成しないフリーな状態の金属が析出
して、水素の放出が非常に困難となるので、o<y≦0
.5とした。
さらに、一般式中におけるRは前述のように希土類元素
であり、希土類元素の単体および合金(ミツシュメタル
(M m )を含む合金)からなるものである。
さらにまた、この発明による水素貯蔵用材料は800〜
1100℃の範囲で熱処理することがより望ましい。す
なわち、熱処理を施すことによって結晶の均質性を増し
、プラトー域の平坦性を良くするという効果が得られる
ためであるが、800°Cよりも低いと均質化が不十分
となり、110て 0°Cよりも高いと部分的に溶解する危険がある628
00〜1100℃とするのがより望ましい。
以下、実施例について説明する。
表に示す組成の水素貯蔵用材料を高周波誘導方式の溶解
炉内でアルゴン雰囲気中において溶製したのち粉砕し、
粉末の粒径を1mm以下にそろえたのちステンレス鋼製
容器内に詰めた。次に、前記容器を排気装置に接続して
脱ガスを行ったのち、当該容器中に水素を加圧供給して
前記粉末中に水素を吸蔵させた。次いで、汐付図に示す
圧力−組成等温線での1点(すなわち0.5H/Mの点
)のところまで水素を放出し、その時点での放出水素中
のメタン分析をガスクロマトグラフにより実施した。な
お、吸蔵に使用した水素ガスは工業用4級水素であり、
メタン量は0.2〜0.3ppmのものである、この結
果を同じく表に示す。
表に示すように、炭化物形成元素を含有しない比較材(
No、 1〜3)ではいずれも放出水素中のメタン含有
量が多く、水素純度の著しい向上が得られなかったのに
対し、炭化物形成元素を含有する本発明材(No、 4
〜12)ではいずれも放出水素中のメタン含有量が少な
く、ガスクロマトグラフの検出下限(o、xppm)以
下であり、吸蔵水素の著しい純化が実現され、この場合
全体として水素純度は99.9999%以上となった。
以上説明してきたように、この発明による水素貯蔵用材
料は、一般式: RN is −xAxByで表わされ
、Rは希土類元素のうちの1種または2種以上の元素、
AはAM、St 、Cr、Fe。
Mn、Co 、Cu、Ca、Mg+7)うちの1種また
は2種以上の元素、Bは炭素と容易に結合して安定な炭
化物を形成する元素のうちの1種または2種以上の元素
であり、O<x≦2 、0 、 O(4≦0.5の範囲
にあるものであるから、水素貯蔵用材料に要求される特
性、例えば、活性化が容易であって水素吸蔵量が大で元
ること、室温付近で適当な水素の吸蔵働放出平衡圧を有
していること、水素吸蔵放出反応が可逆的でありかつ反
応速度が大きいこと、1G(旧入手が容易でかつ安価で
あること、などの諸要求特性を十分に満足するものであ
ると同時に、当該材料の溶製時に溶解原料より炭素が混
入したとしても、前記炭素と容易に結合して安定な炭化
物を形成する元素を適量含有しているため、上記混入炭
素を固定することかできるので、放出水素中にメタンガ
ス等の炭化水素系のガスが含有されるのを防ぐことが可
能であり、放出水素の純度を著しく高めることができ、
水素貯蔵用材料に期待される水素の純度向上を確実に実
現することが可能であるという工業的価値大なる非畠に
優れた効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
添伺図は水素貯蔵用材料の圧力−組成等温線図である。 特許出願人 大同特殊鋼株式会社 代理人弁理士 小 塩 豊 組成(1−1/M)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) −1ift式: RN t 5− xAxBy
    で表わされ、Rは希土類元素のうちの1種または2種以
    上の元素、AはAll、Si 、Cr、Fe、Mn。 Go、Cu、Ca、Mg+y)うち(7)1種または2
    種以上の元素、Bは炭素と容易に結合して安定な炭化物
    を形成する元素のうちの1種または2種以上の元素であ
    り、O<x≦2.0.0<y≦0.5の範囲にあること
    を特徴とする水素貯蔵用材ネ1゜
  2. (2)炭素と容易に結合して安定な炭化物を形成する元
    素が、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Taのうちの1種
    または2種以上の元素である特許請求の範囲第(1)項
    記載の水素貯蔵用材料。
JP58148063A 1983-08-15 1983-08-15 水素精製特性に優れた水素貯蔵用材料 Granted JPS6043451A (ja)

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