JPS63162830A - 水素吸蔵合金構造体及びその製造方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は超微粒子、特にアーク熱源を用いて製造した水
素吸蔵合金超微粒子よりなる水素吸蔵合金構造体及びそ
の製造方法に関する。

［従来の技術］ 従来、水素吸蔵合金構造体は粗粒粉をそのまま容器に充
填するか、または比較的微細な粉末にして固化する、あ
るいはスパッタ蒸着などで基板上に薄膜化したものが用
いられている。

［発明が解決しようとする問題点］ 水素吸蔵合金の粗粒粉を容器に充填し、水素を吸収・放
出せしめる場合、水素の吸収・放出をくり返すとき合金
粉は微粉に崩壊し水素通路管に目づまりを生じたり、水
素吸収特性の劣化を招いたりする。水素吸蔵合金の比較
的微細な粉末を成形固化した構造体は水素の吸収・放出
をくり返すとき合金粉はさらに微粉化し、その際に生ず
る構造体の膨張あるいは収縮がくり返されて構造体を崩
壊せしめ、構造体の役目を果さなくなる。また薄膜構造
体では水素の吸収・放出のくり返しによる構造体の崩壊
は生じないが、生膜速度が遅いため実用的な水素吸収容
量を得ることは困難である。

本発明は水素の吸収・放出のくり返しによる水素吸蔵合
金の微粉化による劣化、構造体の崩壊などがなく、かつ
実用的に十分な水素を吸収する容■を持つ水素吸蔵合金
構造体及びその製造方法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 水素吸蔵合金は水素の吸収・放出により崩壊し微粉化す
ることはよく知られている。この微粉化の進行を調査し
た結果、平均粒径が約５０μｍの１ａＮｉ５粉末を水素
吸収・放出を１００回繰り返したとき平均粒径７μｍに
微粉化し、それ以上くり返しても粒径の変化は認められ
なかった。このことにより出発粉末の平均粒径を１０μ
ｍ以下にしておけば水素の吸収・放出のくり返しによる
合金の微粉化及び成形固化構造体の崩壊を防げると結論
された。しかし、水素雰囲気中で微粉化した合金粉末を
大気中に取り出すと急速に表面酸化し水素吸蔵合金とし
ての特性が失なわれ、大気中での構造体の製作は困難で
ある。本発明は微粉末の製造を無酸化雰囲気中で行なう
ことにより得られた水素吸蔵合金及びその製造方法を提
供するものである。

即ち、真空チャンバー内をアルゴン水素雰囲気とし、電
極と母材との間にアークを生じさせて超微粒子を発生さ
せ、前記真空チャンバー内に設けたフィルター内にキャ
リアガスにより運ばれた超微粒子を捕集し、該超微粒子
を真空グローボックス内で混合し、金網に塗布し乾燥し
たものを大気中に取り出して冷間プレスにより固化し、
固化層の上面を含む全面に銅粉末をバインダで塗布・乾
燥した後、アルゴン雰囲気中で焼成してなる水素吸蔵合
金構造体とその製造方法である。

そして、水素吸蔵合金構造体の合金露出面あるいは構造
体全面を水素透過性のある物質で被覆１ノでもよい。

［実　施　例］ 本発明の詳細を水素アルカリ２次電池用水素電極を実施
例として説明する。

第２図は本発明の水素吸蔵合金構造体を製造するのに用
いた装置の概略を示す図である。第２図において、１は
真空チャンバー、２はトーチ、３はタングステン電極で
あり、冷却水Ｗ１により冷却されている。４は水冷銅ル
ツボであり、冷却水Ｗ２により冷ｒＪ］されている。５
は母材、６はガスノズルを示す。７はガス通路、８は吸
引カバー、９は吸引ノズルを示す。１０は水冷銅ルツボ
４を絶縁するための絶縁カバーである。１１はルツボ昇
降橢であり、これにより電極間距離を操作する。

１２はフィルターであり、キャリアガスＧ１によって運
ばれてくる超微粒子をこのフィルターで捕える。１３〜
１５がゲートバルブである。１６は循環ポンプであり、
チャンバー１内のガスを循環させる。１７は真空ポンプ
、１８はガスボンベである。

まず、真空ポンプ１５によって真空チャンバー１内を真
空排気侵、アルゴン水素雰囲気とする。

ゲートバルブ１５を閉じた後に、循環ポンプ１６により
、チャンバー１内のガスを循環させる。その後、タング
ステン電極３と母材５との間にアークを生じさせる。発
生した超微粒子は、ガスノズル６より送られ、ガス通路
７によって水冷銅ルツボ４の周囲を吹き上げるキャリア
ガスＧ１に乗り、吸引カバー８、吸引ノズル９内を運ば
れてゆき、フィルター１２に捕えられる。

超微粒子をフィルター１２で捕えた後ガスＧ１は、循環
ポンプ１６により再び、シールドガスＧ２、キャリアガ
スＧ１として用いられる。

本装置で、母材として事前にＬａＮｉ５組成の超微粒子
を生成することが確認された原子％でＬａ２１．５％、
Ｎｉ７８．５％の組成に混合した組成物をアーク溶解・
蒸発させてフィルター１２にＬａＮｉ５の超微粒子を捕
集した。この超微粒子の平均直径は１．５μｍであった
。

この超微粒子を真空グローボックス内で、超微粒子の中
量の１０％のテフロンバインダーと混合・、　　し、１
００メツシユのＮｉ金網に９５η／　ｃｉの割合で塗布
し、乾燥した。この塗布体を大気中に取り出して冷間プ
レスを用いて６５Ｋｇ／ｃｒＡの圧力で十分固化し、こ
の固化層の上面を含む全面に銅粉末をテフロンバインダ
ーで約０．１１１１Ｉ１１厚さに塗布・乾燥した後、ア
ルゴン雰囲気中にて３３０℃で１０分間焼成し機械に安
定な構造体を製作した。

この構造体の１　ｃｉを水素吸蔵電極として第１図に示
すごとき水素−アルカリ二次電池を構成した。

第１図において、２１は本発明による水素吸蔵合金粉末
構造体よりなる負電極、２２は酸化ニッケルよりなる正
電極で、負電極２１と正電極２２の間にポリスチロール
よりなるスペーサー２３をはさんで、ステンレス又は、
真鍮などよりなる上下の容器２４．２５の中に収容され
ている。前記容器２４と２５とを樹脂などの絶縁物２６
で接着する。

本発明の水素吸蔵電極（Ａ）を用いた二次電池の放電容
量は、４３ｍＡｈｒ、すなわち４５０ｍＡｈｒ／　ｇで
ＮｉＣｄ２次電池の４８０ｍＡｈｒ／ｌ：匹敵する。こ
の水素−アルカリ２次電池の充放電を繰り返し、放電容
量が３ＱｍＡｈｒに低下するまでの繰返し数と、通常の
水素貯蔵合金ＬａＮｉ５粉末を焼結して製作した負電極
（Ｂ）を用いた放電容ｆｆ１４８ｍΔｈｒ電池の繰り返
し数を第１表に示す。　　　　　第１表 第１表より、Ｂに比較してＡの方が遥かに長寿命である
ことが分る。

実施例ではＬ　ａ　Ｎ　Ｉ　ｓを用いた水素吸蔵電極を
説明したが、合金としてはＬａＮｉ５に限定されずＴ１
Ｎｉ系、ＶＮｔ系、Ｎｉ−Ｚｒ系、ＦｅＴｌ系、　Ｍｇ
２Ｎ　ｉ及びその他の合金系に適用でき、用途としては
水素分離膜、触媒などに適用できる。

なお、水素吸蔵合金構造体の合金露出面あるいは構造体
全面を水素透過性のある物質で被覆してもよい。

［発明の効果１ 本発明により水素吸蔵合金構造体は十分な水素吸収能が
ありかつ水素の吸収・放出のくり返しにより崩壊しない
構造体を提供することができ、アルカリ二次電池の負１
１４ｉに適用すると、極めて長寿命のものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の水素吸蔵合金構造体を負電極として用
いた二次電池の構成図、第２図は本発明の水素吸蔵合金
構造体を製造するのに用いたｉ置の概略図である。 １・・・真空チャンバー、３・・・タングステン電極、
５・・・母材、１２・・・フィルター、２２・・・水素
吸蔵合金構造体の負電極、Ｇ１・・・キャリアガス。 第１図 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　水素吸蔵合金超微粒子を真空、水素または不活
   性雰囲気中で成形してなることを特徴とする水素吸蔵合
   金構造体。
2. （２）　水素吸蔵合金構造体の合金露出面あるいは構造
   体全面を水素透過性のある物質で被覆した特許請求の範
   囲第１項記載の水素吸蔵合金構造体。
3. （３）　真空チャンバー内をアルゴン水素雰囲気とし、
   電極と母材との間にアークを生じさせて超微粒子を発生
   させ、前記真空チャンバー内に設けたフィルター内にキ
   ャリアガスにより運ばれた超微粒子を捕集し、該超微粒
   子を真空グローボックス内で混合し、金網に塗布し乾燥
   したものを大気中に取り出して冷間プレスにより固化し
   、固化層の上面を含む全面に銅粉末をバインダで塗布・
   乾燥した後、アルゴン雰囲気中で焼成することを特徴と
   する水素吸蔵合金構造体の製造方法。