JPS61250135A - 水素吸蔵合金 - Google Patents
水素吸蔵合金Info
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- JPS61250135A JPS61250135A JP60087604A JP8760485A JPS61250135A JP S61250135 A JPS61250135 A JP S61250135A JP 60087604 A JP60087604 A JP 60087604A JP 8760485 A JP8760485 A JP 8760485A JP S61250135 A JPS61250135 A JP S61250135A
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- JP
- Japan
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- hydrogen
- alloy
- pressure
- hydrogen storage
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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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は原素吸蔵用合金に関し、特に産業プラントから
の排熱として十分存在し得る利用温度範囲100〜25
0℃、水素圧力1〜30気圧で金属水素化物を形成し、
その水素の吸蔵圧と放出圧の差。
の排熱として十分存在し得る利用温度範囲100〜25
0℃、水素圧力1〜30気圧で金属水素化物を形成し、
その水素の吸蔵圧と放出圧の差。
即ちヒステリシスの極めて小さい有用なる水素吸蔵合金
に関するものである。
に関するものである。
(従来の技術)
水素は原料が水で資源的な制約がないこと、クリーンで
あること、輸送・貯蔵が可能であること。
あること、輸送・貯蔵が可能であること。
自然の循環を乱さないこと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。
ネルギー源として注目されている。
しかし、水素は常温において気体であり、かつ液化温度
が極めて低いので、これを貯蔵する技術の開発が従来大
きな課題罠なっている。上記課題を解決する一つの方法
として水素を金属水素化物の形で貯蔵する方法が注目さ
れている。この方法は、150気圧の市販水素ボンベの
2割以下の容積。
が極めて低いので、これを貯蔵する技術の開発が従来大
きな課題罠なっている。上記課題を解決する一つの方法
として水素を金属水素化物の形で貯蔵する方法が注目さ
れている。この方法は、150気圧の市販水素ボンベの
2割以下の容積。
あるいは液体水素の8割以下の容積で同重量の水素を貯
蔵することができるため、容器がコンパクトとなシ、安
全性や取扱い易さの点で極めて優れている。
蔵することができるため、容器がコンパクトとなシ、安
全性や取扱い易さの点で極めて優れている。
さて、水素を金属水素化物の形で吸蔵し、次に放出する
に適した材料が水素吸蔵合金であり、かかる合金の水素
吸蔵・放出の可逆反応に伴う反応熱の発生または吸収を
利用して蓄熱装置、ヒートポンプ、熱エネルギー−機械
エネルギー変換装置などの広範な応用システムの開発が
期待されている0 かかる水素吸蔵材料として要求される性質としては、 1)安価であり、資源的に豊富であること。
に適した材料が水素吸蔵合金であり、かかる合金の水素
吸蔵・放出の可逆反応に伴う反応熱の発生または吸収を
利用して蓄熱装置、ヒートポンプ、熱エネルギー−機械
エネルギー変換装置などの広範な応用システムの開発が
期待されている0 かかる水素吸蔵材料として要求される性質としては、 1)安価であり、資源的に豊富であること。
2)活性化が容易で、水素吸蔵量が大きいこと。
3)使用温度において好適な水素吸蔵・放出平衡圧を具
有し、吸蔵圧と放出圧との差であるヒステリシスが小さ
いこと。
有し、吸蔵圧と放出圧との差であるヒステリシスが小さ
いこと。
4)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。
きいこと。
などが挙げられる。
ところで、従来の金属または水素吸蔵合金の中で高温領
域で利用され、水素吸蔵量が多いことで知られているも
のとしては、マグネシウム系合金がある。また特公昭5
9−38293号により、高温領域で利用できる新規な
チタン系水素吸蔵合金が提案されている。前記特公昭5
9−38293号記載の合金は、一般式がTixCr2
−アVアで示されるチタン−クロム−バナジウム系水素
吸蔵用合金であり、式中x、yはそれぞれ0.8≦X≦
1.4およびO〈y<2である0この合金は水素吸蔵・
放出の温度範囲100〜250℃、水素圧力1〜40気
圧で金属水素化物を形成し、水素吸蔵量が比較的大きい
という特性を有する合金である0 (発明が解決しようとする問題点) 前記マグネシウム系合金としてマグネシウム−ニッケル
系合金、マグネシウム−銅系合金が知られており、これ
らの合金は焼結しやすく、このため反応速度の低下が見
られるなどの欠点があり、実用上大きな問題が残ってい
た0また前記特公昭59−38293号記載の合金は熱
貯蔵用として利用する水素吸蔵用合金の最も重要な特性
である吸蔵圧と放出圧との差、即ちヒステリシスが極め
て大きいという問題がいぜんとして残されていた0(問
題点を解決するための手段) 本発明は、前記合金の有する特性をさらに向上させ、合
金の利用温度範囲100〜250℃、水素圧力1〜30
気圧で金属水素化物を形成し、その水素吸蔵圧と放出圧
との差であるヒステリシスを小さくした合金を提供する
ことを目的とするものであシ、特許請求の範囲記載の合
金を提供することによって前記目的を達成することがで
きるOすカわち本発明合金は、示性式がTikCr2−
tv!IIAnで示されることを特徴とする水素吸蔵用
合金であり、式中人はコバルト、銅、ニオブ、希土類元
素、ジルコニウムのなかから選ばれるいずれか少くとも
1mの元素ヲ示シ、0.8≦に≦1.4 、 Q(z(
2゜0<m<2.0<n≦0.2であ′す、2.0≦2
−t+m+n≦2.2なる関係を満足するものである0
次に本発明の詳細な説明する0 本発明者らは、前記特公昭59−38293号記載の合
金TixOr 2 □Vy中のTi、Or、Vのうちい
ずれか1部を前述のAなる金属で置換するかもしくは合
金全体に僅量添加させて水素吸蔵用合金の特性変化の推
移を研究したところ、全く予期に反して水素吸蔵圧と放
出圧との差であるヒステリシスを大幅に減少することを
新規に知見して本発明を完成した。
域で利用され、水素吸蔵量が多いことで知られているも
のとしては、マグネシウム系合金がある。また特公昭5
9−38293号により、高温領域で利用できる新規な
チタン系水素吸蔵合金が提案されている。前記特公昭5
9−38293号記載の合金は、一般式がTixCr2
−アVアで示されるチタン−クロム−バナジウム系水素
吸蔵用合金であり、式中x、yはそれぞれ0.8≦X≦
1.4およびO〈y<2である0この合金は水素吸蔵・
放出の温度範囲100〜250℃、水素圧力1〜40気
圧で金属水素化物を形成し、水素吸蔵量が比較的大きい
という特性を有する合金である0 (発明が解決しようとする問題点) 前記マグネシウム系合金としてマグネシウム−ニッケル
系合金、マグネシウム−銅系合金が知られており、これ
らの合金は焼結しやすく、このため反応速度の低下が見
られるなどの欠点があり、実用上大きな問題が残ってい
た0また前記特公昭59−38293号記載の合金は熱
貯蔵用として利用する水素吸蔵用合金の最も重要な特性
である吸蔵圧と放出圧との差、即ちヒステリシスが極め
て大きいという問題がいぜんとして残されていた0(問
題点を解決するための手段) 本発明は、前記合金の有する特性をさらに向上させ、合
金の利用温度範囲100〜250℃、水素圧力1〜30
気圧で金属水素化物を形成し、その水素吸蔵圧と放出圧
との差であるヒステリシスを小さくした合金を提供する
ことを目的とするものであシ、特許請求の範囲記載の合
金を提供することによって前記目的を達成することがで
きるOすカわち本発明合金は、示性式がTikCr2−
tv!IIAnで示されることを特徴とする水素吸蔵用
合金であり、式中人はコバルト、銅、ニオブ、希土類元
素、ジルコニウムのなかから選ばれるいずれか少くとも
1mの元素ヲ示シ、0.8≦に≦1.4 、 Q(z(
2゜0<m<2.0<n≦0.2であ′す、2.0≦2
−t+m+n≦2.2なる関係を満足するものである0
次に本発明の詳細な説明する0 本発明者らは、前記特公昭59−38293号記載の合
金TixOr 2 □Vy中のTi、Or、Vのうちい
ずれか1部を前述のAなる金属で置換するかもしくは合
金全体に僅量添加させて水素吸蔵用合金の特性変化の推
移を研究したところ、全く予期に反して水素吸蔵圧と放
出圧との差であるヒステリシスを大幅に減少することを
新規に知見して本発明を完成した。
次に本発明合金において、成分組成を限定する理由を説
明する0 本発明合金において、kが1.4よシ大きいと熱力学的
に不均化が生起しやすく、高温にならないと解離しない
TiH2が生成するため、吸蔵水素の放出が困難となり
、高QIICするか、もしくは減圧あるいは真空下での
加熱によらなければ円滑な水素放出が達成できなく11
kが0.8よシ小さいと活性化が極めて困難となるので
、0.8≦に≦1.4の範囲内にする必要がある。また
tおよびmがそれぞれ2以上のときは吸蔵した水素が殆
んど放出されなくなるので、それぞれo<t<z 、Q
(m〈2にする必要がある。nが0.2よシ大きいと水
素吸蔵量が減少し、さらに水素吸蔵・放出曲線における
プラトー域が2段状になったシ、ヒステリシスが大きく
なる傾向が現われるのでOwn≦0゜2にする必要があ
る。
明する0 本発明合金において、kが1.4よシ大きいと熱力学的
に不均化が生起しやすく、高温にならないと解離しない
TiH2が生成するため、吸蔵水素の放出が困難となり
、高QIICするか、もしくは減圧あるいは真空下での
加熱によらなければ円滑な水素放出が達成できなく11
kが0.8よシ小さいと活性化が極めて困難となるので
、0.8≦に≦1.4の範囲内にする必要がある。また
tおよびmがそれぞれ2以上のときは吸蔵した水素が殆
んど放出されなくなるので、それぞれo<t<z 、Q
(m〈2にする必要がある。nが0.2よシ大きいと水
素吸蔵量が減少し、さらに水素吸蔵・放出曲線における
プラトー域が2段状になったシ、ヒステリシスが大きく
なる傾向が現われるのでOwn≦0゜2にする必要があ
る。
次に2.0≦2−2+m+n≦2.2の範囲内にする必
要のある理由を説明する0 前記(2−z+m+n)が2.0未満のときには吸蔵さ
れた水素の放出が困難となり、高温にするかもしくは減
圧あるいは真空下での加熱によらなければ円滑な水素の
放出が達成できなくなり、一方(2−z+m+n)が2
.2より大きいと、活性化が極めて困難になるので2.
0≦2−t+m+n≦2.2にする必要がある。
要のある理由を説明する0 前記(2−z+m+n)が2.0未満のときには吸蔵さ
れた水素の放出が困難となり、高温にするかもしくは減
圧あるいは真空下での加熱によらなければ円滑な水素の
放出が達成できなくなり、一方(2−z+m+n)が2
.2より大きいと、活性化が極めて困難になるので2.
0≦2−t+m+n≦2.2にする必要がある。
本発明合金において、t=m +nでかつm≧nのとき
には、前記特公昭59−38293号記載の合金である
TiXCr2□■アのOr及び/又はVの一部がAなる
金属によって置換され、かつVの原子数に五の原子数が
等しいか、もしくは少ない場合の合金であシ、以下の実
施例中第1表試料−4.第2表試料rklOに示すよう
にとステリシスが小さくなる。
には、前記特公昭59−38293号記載の合金である
TiXCr2□■アのOr及び/又はVの一部がAなる
金属によって置換され、かつVの原子数に五の原子数が
等しいか、もしくは少ない場合の合金であシ、以下の実
施例中第1表試料−4.第2表試料rklOに示すよう
にとステリシスが小さくなる。
また本発明合金において、t=m、m≧n、Qくn≦0
.2のときには、2.0<2−4+m+n≦2.2すな
わち2.0 < 2 + n≦2.2となり、以下の実
施例の第1表の試料Na1〜3.第2表の試料歯6〜9
に示すようにヒステリシスが小さくなる0ところで、本
発明合金において、Aなる金属がTiXCr2−アvy
合金のOr及び/又はVの一部と置換する場合はバナジ
ウムと同様にチタンおよびクロムとTier2型の六方
晶を形成する金属化合物となる◇また、前記入なる金属
がTixG 2−yVア合金に添加される場合は、その
構造は不明であるが、添加量が少量の場合は、基本的に
はTier2型の金属化合物である。上記2つの典型的
な例のはか、前記Aなる金属がTiXCr2−アVアの
一部と置換している場合と、この合金に添加されている
場合の両方に跨る範囲も当然に存在する。
.2のときには、2.0<2−4+m+n≦2.2すな
わち2.0 < 2 + n≦2.2となり、以下の実
施例の第1表の試料Na1〜3.第2表の試料歯6〜9
に示すようにヒステリシスが小さくなる0ところで、本
発明合金において、Aなる金属がTiXCr2−アvy
合金のOr及び/又はVの一部と置換する場合はバナジ
ウムと同様にチタンおよびクロムとTier2型の六方
晶を形成する金属化合物となる◇また、前記入なる金属
がTixG 2−yVア合金に添加される場合は、その
構造は不明であるが、添加量が少量の場合は、基本的に
はTier2型の金属化合物である。上記2つの典型的
な例のはか、前記Aなる金属がTiXCr2−アVアの
一部と置換している場合と、この合金に添加されている
場合の両方に跨る範囲も当然に存在する。
ところで、前記特公昭59−38293号記載のTiX
Cr2−アvyで示される合金では水素吸蔵圧と放出圧
の差、即ちヒステリシスが著しく大きくなる0例えば、
Ti1.2 ”1.2 Vo、sの組成の合金では、水
素吸蔵圧が150℃で約22気圧、水素放出圧が約4気
圧であり、ヒステリシスは約18気圧もある。
Cr2−アvyで示される合金では水素吸蔵圧と放出圧
の差、即ちヒステリシスが著しく大きくなる0例えば、
Ti1.2 ”1.2 Vo、sの組成の合金では、水
素吸蔵圧が150℃で約22気圧、水素放出圧が約4気
圧であり、ヒステリシスは約18気圧もある。
ヒステリシスが大きいことは、水素吸蔵・放出操作をす
るために、水素吸蔵用合金もしくは金属水素化物をよシ
大きな温度差で加熱、冷却するか、あるいは大きな圧力
差で水素を加圧、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い0 前記Aなる金属の存在により、本発明合金の140℃に
おける水素吸蔵圧と放出圧の差、IEちヒステリシスは
、例えばAが置換型のTi1.20r、2■0.77
Zr01O!!では約5.5気圧、Aが添加型のTi1
.2Cr4.2vo、8zro、。3では約6気圧であ
り、ジルコニウムが置換ないし添加されていない従来の
合金に比べてヒステリシスが約1/3以下に減少した0
本発明のTiX0r2−yV、 ItCAなる金属を置
換および/または添加した合金は、l’1xOr2−ア
Vアに比べて、水素放出圧は殆んど変化することなく、
水素吸蔵圧のみを低減してヒステリシスを小さくするた
め特に有益である。全属人の働きの詳細は明確ではない
が、金jIAの量が多くなると合金の水素吸蔵量が減少
し、水素吸蔵・放出圧が全体的にやや低くなる。しかし
ながら、大方晶の結晶形を有する範囲では全属人単独で
の水素吸蔵は現出しないため特に問題はない0従って、
大方晶形を維持するために、TiX0r2−tV、An
合金においてnは0<n≦0.2 K限定されるのであ
る。
るために、水素吸蔵用合金もしくは金属水素化物をよシ
大きな温度差で加熱、冷却するか、あるいは大きな圧力
差で水素を加圧、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い0 前記Aなる金属の存在により、本発明合金の140℃に
おける水素吸蔵圧と放出圧の差、IEちヒステリシスは
、例えばAが置換型のTi1.20r、2■0.77
Zr01O!!では約5.5気圧、Aが添加型のTi1
.2Cr4.2vo、8zro、。3では約6気圧であ
り、ジルコニウムが置換ないし添加されていない従来の
合金に比べてヒステリシスが約1/3以下に減少した0
本発明のTiX0r2−yV、 ItCAなる金属を置
換および/または添加した合金は、l’1xOr2−ア
Vアに比べて、水素放出圧は殆んど変化することなく、
水素吸蔵圧のみを低減してヒステリシスを小さくするた
め特に有益である。全属人の働きの詳細は明確ではない
が、金jIAの量が多くなると合金の水素吸蔵量が減少
し、水素吸蔵・放出圧が全体的にやや低くなる。しかし
ながら、大方晶の結晶形を有する範囲では全属人単独で
の水素吸蔵は現出しないため特に問題はない0従って、
大方晶形を維持するために、TiX0r2−tV、An
合金においてnは0<n≦0.2 K限定されるのであ
る。
次に本発明合金の製造方法を述べる0
本発明合金を製造するには従来知られているチタン多元
系水素吸蔵合金の製造方法によることができるが、アー
ク溶融法によることが最も好適である。次にアーク溶融
法による本発明合金の製造方法を述べると、Ti 、
Or 、 Vおよび金MAの元素をそれぞれ秤量して混
合した後、任意の形状にプレス成形し、この成形体をア
ーク溶融炉に装入して不活性雰囲気下で加熱溶融し、炉
内で凝固させて室温まで冷却した後炉外に取出す。この
取出した合金を均質にするためこの合金を真空にするこ
とのできる容器内に装入し10 Torr以下の高
“真空雰囲気中で1000〜1100℃、8時間以上炉
中に保持した後、真空容器を炉外に取出し放冷するか、
または真空容器を水中に投入して冷却する。
系水素吸蔵合金の製造方法によることができるが、アー
ク溶融法によることが最も好適である。次にアーク溶融
法による本発明合金の製造方法を述べると、Ti 、
Or 、 Vおよび金MAの元素をそれぞれ秤量して混
合した後、任意の形状にプレス成形し、この成形体をア
ーク溶融炉に装入して不活性雰囲気下で加熱溶融し、炉
内で凝固させて室温まで冷却した後炉外に取出す。この
取出した合金を均質にするためこの合金を真空にするこ
とのできる容器内に装入し10 Torr以下の高
“真空雰囲気中で1000〜1100℃、8時間以上炉
中に保持した後、真空容器を炉外に取出し放冷するか、
または真空容器を水中に投入して冷却する。
その後合金の表面積を拡大して水素吸蔵能力を高めるた
め、破砕して粒状にする。
め、破砕して粒状にする。
次に本発明を実施例について説明する。
実施例1゜
市販のTl + Cr I V + Zrを適量秤取し
、これを高真空アーク溶融炉の銅製ルツボ内に装入し、
炉内を99.99%Ar雰囲気とした後約2000 ℃
に加熱溶融して約4Orの下記の原子数組成のボタン状
合金塊4mをそれぞれ製造した。
、これを高真空アーク溶融炉の銅製ルツボ内に装入し、
炉内を99.99%Ar雰囲気とした後約2000 ℃
に加熱溶融して約4Orの下記の原子数組成のボタン状
合金塊4mをそれぞれ製造した。
Ti1.2 ”rl、 2 vo、 8 zrO,03
Ti1.2 Orl2 vo、s Zro、asTil
、2 Orl、2 vo、8 Zr0.1Tit、2
Cr1.2 vO,77Z”Q、03各ボタン状試料
をそれぞれ石英管内に装入し、ロータリーポンプを用い
てIF2Torrの真空下で加熱炉内で1100℃、8
時間保持した後、試料を常温の水中に投入して急冷する
均質熱処理を施した。その後−100メツシユに粉砕し
て、水素の吸蔵・放出特性を調べた。
Ti1.2 Orl2 vo、s Zro、asTil
、2 Orl、2 vo、8 Zr0.1Tit、2
Cr1.2 vO,77Z”Q、03各ボタン状試料
をそれぞれ石英管内に装入し、ロータリーポンプを用い
てIF2Torrの真空下で加熱炉内で1100℃、8
時間保持した後、試料を常温の水中に投入して急冷する
均質熱処理を施した。その後−100メツシユに粉砕し
て、水素の吸蔵・放出特性を調べた。
合金の活性化ならびに水素の吸蔵・放出量の測定方法を
第1図に示す原理図について説明する。
第1図に示す原理図について説明する。
ステンレス製水素吸蔵・放出反応器10には、前記粉砕
した15grの水素吸蔵合金試料12が収納されており
、前記反応器10はパルプ14を経てリザーバー16に
連結されている。リザーバー16はパルプ18を経て水
素ポンベ20に、またパルプ22を経てロータリ一式真
空ポンプ24に連結されている。パルプ14とリザーバ
ー16との間に圧力変換器26.デジタル圧力指示計2
8が配設されている。
した15grの水素吸蔵合金試料12が収納されており
、前記反応器10はパルプ14を経てリザーバー16に
連結されている。リザーバー16はパルプ18を経て水
素ポンベ20に、またパルプ22を経てロータリ一式真
空ポンプ24に連結されている。パルプ14とリザーバ
ー16との間に圧力変換器26.デジタル圧力指示計2
8が配設されている。
反応器lOを真空ポンプ24に接続して1O−2T O
rrの真空下140℃で脱気した。次に反応器10を常
温水で冷却しながら純度99.999%、圧力30気圧
の水素を器内に導入して水素の吸蔵を開始させた。水素
の吸蔵が略完了した後、再び140℃で真空脱気した後
常温水で冷却しながら、水素加圧する操作を活性化が完
了するまで繰り返した。
rrの真空下140℃で脱気した。次に反応器10を常
温水で冷却しながら純度99.999%、圧力30気圧
の水素を器内に導入して水素の吸蔵を開始させた。水素
の吸蔵が略完了した後、再び140℃で真空脱気した後
常温水で冷却しながら、水素加圧する操作を活性化が完
了するまで繰り返した。
次に水素吸蔵・放出量を以下の如く測定した〇反応器1
0を140℃に保持した後真空ポンプ24を運転し、パ
ルプ14.22を開いてリザーバー16と反応器10内
を真空にした後パルプ14゜22を閉じる。パルプ18
を開いてリザーバー16に数気圧の水素を導入し、パル
プ18を閉じ、その圧力Pt1と雰囲気温度T1を測定
する。次いでパルプ14を開き、リザーバー内の水素を
反応器10へ導入し、試料が水素を吸蔵して平衡圧にな
ったときの圧力pe1を測定する。パルプ14を閉じパ
ルプ18を開いてリザーバー16内の水素圧を数気圧増
加させ、パルプ18を閉じその圧力Pt2と雰囲気温度
T2を測定する。パルプ14を開いて反応器10に新た
な水素を導入し、試料がさらに水素を吸蔵して平衡圧に
なったときの圧力Pa2を測定する。この操作をPtn
(nは繰シ返し回数)がおよそ40気圧になるまで繰り
返す。n回目の水素吸蔵量は次の要領で算出される。
0を140℃に保持した後真空ポンプ24を運転し、パ
ルプ14.22を開いてリザーバー16と反応器10内
を真空にした後パルプ14゜22を閉じる。パルプ18
を開いてリザーバー16に数気圧の水素を導入し、パル
プ18を閉じ、その圧力Pt1と雰囲気温度T1を測定
する。次いでパルプ14を開き、リザーバー内の水素を
反応器10へ導入し、試料が水素を吸蔵して平衡圧にな
ったときの圧力pe1を測定する。パルプ14を閉じパ
ルプ18を開いてリザーバー16内の水素圧を数気圧増
加させ、パルプ18を閉じその圧力Pt2と雰囲気温度
T2を測定する。パルプ14を開いて反応器10に新た
な水素を導入し、試料がさらに水素を吸蔵して平衡圧に
なったときの圧力Pa2を測定する。この操作をPtn
(nは繰シ返し回数)がおよそ40気圧になるまで繰り
返す。n回目の水素吸蔵量は次の要領で算出される。
圧力P2体積V、水素ガスの絶対温度で、水素ガスのモ
ル数M、気体定数R1理想気体から実在水素ガスへの補
正係数2(圧力、温度の関数)とすると、 P V = MZRT ・・・・
・・・−・・・・・・・ (1)の関係がある。これを
利用してn回目のリザーバーの水素圧Ptn l pe
nと反応器の水素圧Pg (n−Q vP、ユおよびそ
れぞれの測定時の雰囲気温度Tn。
ル数M、気体定数R1理想気体から実在水素ガスへの補
正係数2(圧力、温度の関数)とすると、 P V = MZRT ・・・・
・・・−・・・・・・・ (1)の関係がある。これを
利用してn回目のリザーバーの水素圧Ptn l pe
nと反応器の水素圧Pg (n−Q vP、ユおよびそ
れぞれの測定時の雰囲気温度Tn。
’[’n+1e反応器の温度Tr (413°K)から
n回目の吸蔵水素量を求めることができる。
n回目の吸蔵水素量を求めることができる。
リザーバー16にPtnの圧力を導入した状態で反応器
10(内部空間容積v1)とりザーバ−16(内容積V
2)の中にある水素ガスM□モルは式(2)となる〇 次にパルプ14を開き、合金試料12が新たに水素ΔM
nモル(H2分子換算)吸蔵して平衡圧P。n!/c達
したとき、上記M1モルの水素量は反応器10とリザー
バー16の中で次の通りに存在している。
10(内部空間容積v1)とりザーバ−16(内容積V
2)の中にある水素ガスM□モルは式(2)となる〇 次にパルプ14を開き、合金試料12が新たに水素ΔM
nモル(H2分子換算)吸蔵して平衡圧P。n!/c達
したとき、上記M1モルの水素量は反応器10とリザー
バー16の中で次の通りに存在している。
+ΔMn・・・・・・ (3)
従って、n回目に合金試料12に吸蔵された水素量ΔM
nモルは式(2) 、 (3)を等しいとおいて次の通
り計算される。
nモルは式(2) 、 (3)を等しいとおいて次の通
り計算される。
式(4)を用いて各回の水素吸蔵量を算出し、水素平衡
圧と合金の水素吸蔵量との関係を得ることができる。水
素放出量の測定はリザーバー16と反応器10がはぼ4
0気圧の平衡水素圧になった時から開始する。バルブ1
4を閉じ、パルプ22を開き、リザーバー16内の水素
圧を数気圧減圧してパルプ22を閉じる。圧力と雰囲気
温度を測定する。次いでバルブ14を開き反応器10内
の水素をリザーバー16に導入し、合金試料に吸蔵され
た水素を一部放出させ、平衡になった圧力を測定する。
圧と合金の水素吸蔵量との関係を得ることができる。水
素放出量の測定はリザーバー16と反応器10がはぼ4
0気圧の平衡水素圧になった時から開始する。バルブ1
4を閉じ、パルプ22を開き、リザーバー16内の水素
圧を数気圧減圧してパルプ22を閉じる。圧力と雰囲気
温度を測定する。次いでバルブ14を開き反応器10内
の水素をリザーバー16に導入し、合金試料に吸蔵され
た水素を一部放出させ、平衡になった圧力を測定する。
この操作を反応器、10が真空になるまで繰り返す。水
素放出量の算出は上記吸蔵の場合の算出方法に準する。
素放出量の算出は上記吸蔵の場合の算出方法に準する。
水素放出における水素平衡圧と合金の水素放出量との関
係を得ると七ができる。
係を得ると七ができる。
このようKして等温における平衡水素圧カー組成の関係
を求めて、その結果を第1表に示す。同表中試料−5は
公知組成材料(特公昭59−38293号記載の合金)
であり、この試料に対応する本発明合金は宛1,2,3
.4である。また、1例として試料1’lhlの平衡水
素圧−組成等混線を第2図に示す。点線で示したのは、
T11.2Or1.2vo、8の組成を有する比較材の
合金の平衡水素圧−組成等温線である。第1表および第
2図から明らかなように、本発明合金は比較材に比べて
ヒステリシスが大幅に改善されている。又比較材に比べ
て、水素放出圧は殆んど変化なく、水素吸蔵圧が低減し
ているので、比較材の圧力特性から大きくずれることが
ないから、金属水素化物反応装置の設計に有利である。
を求めて、その結果を第1表に示す。同表中試料−5は
公知組成材料(特公昭59−38293号記載の合金)
であり、この試料に対応する本発明合金は宛1,2,3
.4である。また、1例として試料1’lhlの平衡水
素圧−組成等混線を第2図に示す。点線で示したのは、
T11.2Or1.2vo、8の組成を有する比較材の
合金の平衡水素圧−組成等温線である。第1表および第
2図から明らかなように、本発明合金は比較材に比べて
ヒステリシスが大幅に改善されている。又比較材に比べ
て、水素放出圧は殆んど変化なく、水素吸蔵圧が低減し
ているので、比較材の圧力特性から大きくずれることが
ないから、金属水素化物反応装置の設計に有利である。
尚、比較材では、活性化にはよシ高圧の水素加圧が必要
である。
である。
実施例2゜
市販のTi 、 Or 、 V 、 Co 、 Cu
、 La 、 Nbを適量秤取し、実施例1と同じ方法
で下記の原子数組成の合金を溶製した。
、 La 、 Nbを適量秤取し、実施例1と同じ方法
で下記の原子数組成の合金を溶製した。
Ti1.2Cr1.2vO08C00,05”il、2
C”1.2 vo、s cue、05Ti1,2 C
r1,2 vOoII ”aO,05Ti1.2 Cr
1.2 ■0.+1 Nb00O5Ti1.2 Crt
、2 vO075La00O5このようKして得られた
ボタン状試料をロータリーポンプにより10 Tor
rの真空下で1100 tl::。
C”1.2 vo、s cue、05Ti1,2 C
r1,2 vOoII ”aO,05Ti1.2 Cr
1.2 ■0.+1 Nb00O5Ti1.2 Crt
、2 vO075La00O5このようKして得られた
ボタン状試料をロータリーポンプにより10 Tor
rの真空下で1100 tl::。
8時間保持後、常温の水中に投入して急冷する均質熱処
理を施し、次いで一100メツシュに粉砕して活性化処
理を行った。次に140℃における水素吸蔵・放出量を
実施例1と同じ方法で測定し等温における平衡水素圧−
組成の関係を求めた。これらの結果を第2表に示す。同
表中の試料Na1lは公知組成材料(特公昭59−38
293号記載の合金)であシ、この試料に対応する本発
明合金は−6゜7.8,910である0また、1例とし
て試料翫8の平衡水素圧−組成等混線を第3図に示す。
理を施し、次いで一100メツシュに粉砕して活性化処
理を行った。次に140℃における水素吸蔵・放出量を
実施例1と同じ方法で測定し等温における平衡水素圧−
組成の関係を求めた。これらの結果を第2表に示す。同
表中の試料Na1lは公知組成材料(特公昭59−38
293号記載の合金)であシ、この試料に対応する本発
明合金は−6゜7.8,910である0また、1例とし
て試料翫8の平衡水素圧−組成等混線を第3図に示す。
点線で示したのは、”1.2 ”rl、2 vo、8の
組成を有する比較材の合金の平衡水素圧−組成等温線で
ある0第2表および第3図から明らかなように、本発明
合金は比較材に比べてヒステリシスが大幅に改善されて
いる。又比較材に比べて、水素放出圧は殆んど変化なく
、水素吸蔵圧が低減しているので、比較材の圧力特性か
ら大きくずれることが表いから、金属水素化物反応装置
の設計に有利である。
組成を有する比較材の合金の平衡水素圧−組成等温線で
ある0第2表および第3図から明らかなように、本発明
合金は比較材に比べてヒステリシスが大幅に改善されて
いる。又比較材に比べて、水素放出圧は殆んど変化なく
、水素吸蔵圧が低減しているので、比較材の圧力特性か
ら大きくずれることが表いから、金属水素化物反応装置
の設計に有利である。
尚、比較材では、活性化にはより高圧の水素加圧が必要
である0 (本発明の効果) 本発明合金は上述の緒特性を有することから、本発明合
金を使用することにより下記の如き効果を挙げることが
できる。
である0 (本発明の効果) 本発明合金は上述の緒特性を有することから、本発明合
金を使用することにより下記の如き効果を挙げることが
できる。
■ 平衡水素圧は、100〜250℃の温度範囲内で、
1〜30気圧の範囲にあるので取シ扱い易く、産業プラ
ントからの工業排熱を利用することができる。
1〜30気圧の範囲にあるので取シ扱い易く、産業プラ
ントからの工業排熱を利用することができる。
■ 水素の吸蔵圧と放出圧の差、即ちヒステリシス例従
来合金に比べ小さいので、水素吸蔵能力や水素化反応熱
を有効に利用することができる。
来合金に比べ小さいので、水素吸蔵能力や水素化反応熱
を有効に利用することができる。
■′活゛性化は140℃以下の真空脱気、30気圧以下
の水素加圧によシ容易に行うことができ、従来合金に比
べ活性化の温度、水素圧を低減することができる。
の水素加圧によシ容易に行うことができ、従来合金に比
べ活性化の温度、水素圧を低減することができる。
■ 水素の吸蔵・放出速度は大きく、従来合金と同等で
ある。
ある。
■ 水素の吸蔵・放出を何回繰シ返しても合金自体の劣
゛化は実質的に′f1gめられない。
゛化は実質的に′f1gめられない。
■ 酸′素、窒素、アルゴン、炭酸ガスなどの不純ガス
による影響は少ない。
による影響は少ない。
本発明合金は、以上の通り水素吸蔵材料として要求され
る諸性能を殆んど具備しており、特に平衡水素圧のヒス
テリシス、活性化の温度、水素圧は、従来の水素吸蔵合
金に比べ大幅に改善されている@本発明合金は、活性化
が極めて容易で大量の水素を密度高く吸蔵し得、且つヒ
ステリシスが小さく、水素の吸蔵・放出反応が100〜
250℃の温度範囲、水素圧力1〜30気圧で完全に可
逆的に行なわれるなど、水素吸蔵用合金として数々の優
れた特長を有している@従って、本発明合金は、水素貯
蔵材料としての用途、水素吸蔵・放出反応に伴う反応熱
を利用する排熱、地熱などの熱貯蔵システムや熱を機械
エネルギーに変換して利用するコンプレッサーなどのエ
ネルギー変換システム応用分野への用途々どに卓越した
効果を発揮する。
る諸性能を殆んど具備しており、特に平衡水素圧のヒス
テリシス、活性化の温度、水素圧は、従来の水素吸蔵合
金に比べ大幅に改善されている@本発明合金は、活性化
が極めて容易で大量の水素を密度高く吸蔵し得、且つヒ
ステリシスが小さく、水素の吸蔵・放出反応が100〜
250℃の温度範囲、水素圧力1〜30気圧で完全に可
逆的に行なわれるなど、水素吸蔵用合金として数々の優
れた特長を有している@従って、本発明合金は、水素貯
蔵材料としての用途、水素吸蔵・放出反応に伴う反応熱
を利用する排熱、地熱などの熱貯蔵システムや熱を機械
エネルギーに変換して利用するコンプレッサーなどのエ
ネルギー変換システム応用分野への用途々どに卓越した
効果を発揮する。
第1図は本発明合金の活性化並びに水素の吸蔵・放出量
の測定方法の説明図、第2図は本発明合金1の合金と比
較材の合金の平衡水素圧−組成等温線図、第3図は本発
明合金2の合金と比較材の合金の平衡水素圧−組成等混
線図である。 10・・・反応器、12・・・水素吸蔵用合金試料、1
4・・・パルプ、16−・・リザーバー、18・・・パ
ルプ、20・・・水素ボンベ、22・・・パルプ、24
・・・ロータリ一式真空ポンプ、26・・・圧力変換器
、28・・・デジタル圧力指示計。 特許出願人 日本冶金工業株式会社 代 埋 人 弁理士 村 1) 政 油量
弁理士 秦 野 拓 也昏勧鰻璽l
の測定方法の説明図、第2図は本発明合金1の合金と比
較材の合金の平衡水素圧−組成等温線図、第3図は本発
明合金2の合金と比較材の合金の平衡水素圧−組成等混
線図である。 10・・・反応器、12・・・水素吸蔵用合金試料、1
4・・・パルプ、16−・・リザーバー、18・・・パ
ルプ、20・・・水素ボンベ、22・・・パルプ、24
・・・ロータリ一式真空ポンプ、26・・・圧力変換器
、28・・・デジタル圧力指示計。 特許出願人 日本冶金工業株式会社 代 埋 人 弁理士 村 1) 政 油量
弁理士 秦 野 拓 也昏勧鰻璽l
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、原子数組成比が下記の示性式で示される水素吸蔵合
金。 Ti_kCr_2_−_lV_mA_n 但し、式中 Aはコバルト、銅、ニオブ、希土類元素、 ジルコニウムのなかから選ばれるいずれか少くとも1種
の元素であり、0.8≦k≦1.4、0<l<2、0<
m<2、0<n≦0.2、2.0≦2−l+m+n≦2
.2である。 2、l=m+n、m≧nである特許請求の範囲第1項記
載の合金。 3、l=m、m≧nである特許請求の範囲第1項記載の
合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60087604A JPS61250135A (ja) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | 水素吸蔵合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60087604A JPS61250135A (ja) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | 水素吸蔵合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61250135A true JPS61250135A (ja) | 1986-11-07 |
JPH0477061B2 JPH0477061B2 (ja) | 1992-12-07 |
Family
ID=13919574
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60087604A Granted JPS61250135A (ja) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | 水素吸蔵合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61250135A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998014627A1 (fr) * | 1996-10-03 | 1998-04-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Alliage absorbant l'hydrogene et procede de preparation de ce dernier |
WO2000058529A1 (en) * | 1999-03-29 | 2000-10-05 | Tohoku Techno Arch Co., Ltd. | Alloy for hydrogen storage, method for absorption and release of hydrogen using the alloy, and hydrogen fuel cell using the method |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4716304B2 (ja) * | 2000-10-02 | 2011-07-06 | 株式会社 東北テクノアーチ | 水素吸蔵合金の吸放出方法および水素吸蔵合金並びに該方法を用いた燃料電池 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5938293A (ja) * | 1982-08-26 | 1984-03-02 | Suminobu Kato | 油性剤およびその組成物 |
-
1985
- 1985-04-25 JP JP60087604A patent/JPS61250135A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5938293A (ja) * | 1982-08-26 | 1984-03-02 | Suminobu Kato | 油性剤およびその組成物 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998014627A1 (fr) * | 1996-10-03 | 1998-04-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Alliage absorbant l'hydrogene et procede de preparation de ce dernier |
US6153032A (en) * | 1996-10-03 | 2000-11-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Hydrogen-absorbing alloy and process for preparing the same |
CN1080320C (zh) * | 1996-10-03 | 2002-03-06 | 丰田自动车株式会社 | 贮氢合金及其制造方法 |
WO2000058529A1 (en) * | 1999-03-29 | 2000-10-05 | Tohoku Techno Arch Co., Ltd. | Alloy for hydrogen storage, method for absorption and release of hydrogen using the alloy, and hydrogen fuel cell using the method |
US6835490B1 (en) | 1999-03-29 | 2004-12-28 | Tohoku Techno Arch Co., Ltd. | Alloy for hydrogen storage, method for absorption and release of hydrogen using the alloy, and hydrogen fuel cell using the method |
KR100605535B1 (ko) * | 1999-03-29 | 2006-07-28 | 토호쿠 테크노 아르크 코포레이션 리미티드 | 수소흡장합금 및 그 합금을 이용한 수소의 흡방출방법 및그 흡방출방법을 이용한 수소연료전지 |
US7094493B2 (en) | 1999-03-29 | 2006-08-22 | Tohoku Techno Arch Co., Ltd. | Hydrogen storage metal alloy, method for absorption and release of hydrogen using the said alloy and hydrogen fuel battery using the said method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0477061B2 (ja) | 1992-12-07 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |