JPS63282243A - 水素吸蔵合金の脱炭法 - 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） この発明は、水素吸蔵合金に含まれる微量の炭素を除去
する水素吸蔵合金の脱炭法に関する。

〔従来の技術〕

水素吸蔵合金（以下、単に合金と略称する。）は、水素
の貯蔵あるいは水素の精製等に使用されており、ＨＩＩ
ＮＬ系（Ｈｎ＋はミツシュメタルを表わす。

以下同様）、Ｔｌｎ系、ＴＬ　Ｆ＠系、さ系、ｔ％Ｎｉ
系合金などが知られている。

ところが、これらの合金中には、０．０１〜０．２重量
％程度の炭素が固溶状態で含まれており、合金から放出
される水素中に、この炭素が水素と反応して生じたメタ
ンが混入する不都合があった。

このような不都合を解決する方法として、ＭＩＩＮＬ系
合金中に炭化物を形成しゃすいＴＬ、Ｚｒ等の元素を添
加し、炭素を炭化物として合金中に固溶し、水素との反
応を阻止するようにしたものがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、この方法では、合金中に含まれる炭素の
全量を炭化物とすることはできず、実際の水素１！顎な
どの際には、依然として水素中にメタンがかなりの濃度
で混入することがあった。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明では、合金を水素雰囲気中で熱処理することに
より、合金中の炭素をメタンとして除去するようにし、
合金中の炭素をほぼ完全に除去するようにした。

この発明の脱炭法は、合金を水素雰囲気中で熱処理する
ものである。

合金としては、）４ａＮ＝系、ＴＬＨｎ系、Ｔｈ　Ｆｅ
系、ｋ系、１％　Ｎｊ系など特に限定されることなく、
水素吸蔵合金を有するものはすべて用いられる。この合
金の形状は塊状、粉末状のいずれでもよいが、水素との
反応性などの点から粒径１〜５ＩＭ程度の粉末が好まし
い。粒径が１顕未満となると、合金の酸化、窒化の可能
性が生じて不都合となる。

このような合金を熱処理炉内に収容し、炉内をまず不活
性雰囲気とする。これは、炉内を真空排気するかアルゴ
ン等の不活性ガスを導入することによって行われ、好ま
しくは真空排気と不活性ガス導入を交互に数回繰り返す
ことが好ましい。これにより合金表面に吸着されている
空気が取り除かれる。

ついで、熱処理炉内を水素雰囲気とする。ここで使用さ
れる水素としては純度の高いものが好ましく、不純物と
しては、酸素が１０ｐｐｍ＋以下、窒素が１０ｐｐＩｌ
以下、水が　１ｏｏｐｐ…以下でかつＰｉ素と水との合
計が１００１＋Ｉ）ｌ　４３下であることが望ましい。

炉内に導入する水素けは、理論的には合金１モル当り０
．１重量％の炭素が含まれているとすると必要水素■は
１モルとなるが、反応速度の点から理論量の数倍必要と
なる。また、加圧した水素を用いることも反応性の点で
好ましく、また炉の一端から他端に水素を流すことも好
ましい。

ついで、熱処理炉内の湿度を上げ、水素雰囲気中で熱処
理を行う。熱処理温度は３００〜１１００℃程度とされ
る。３００℃未満では脱炭が十分に行われず、１１００
℃を越えると合金自体の熱劣化が生じて好ましくない。

通常は、８００〜１１００℃の範囲とすればよい。熱処
理時間は２〜５０時間程度とされるが、これ以上として
もよく、長時間加熱することが脱炭素の点からは好まし
い。

この熱処理により、合金中の炭素は次式の反応によりメ
タンとなり、合金より除去される。

Ｃ＋２８２→ＣＨ４ 熱処理後、炉内を真空排気するか不活性ガスを導入して
不活性雰囲気とし、冷却する。

熱処理を終えた合金は、その表面が清浄となって、反応
性に富む状態となっているので不活性雰囲気中で保存す
る必要がある。

このような熱処理によって、例えば合金中の炭素岱が０
．１重耐％から０．０１重量％以下に減少し、脱炭素が
行われる。

この水素雰囲気での熱処理は、また合金製造時のアニー
リング処理の際に同時に行うこともできる。一般に合金
の製造は、溶解炉で合金を溶製し、得られたインゴット
を粗粉砕し、アニーリング処理し、さらに粉砕後活性化
処理することによって行われる。アニーリング処理は、
合金粗間を不活性雰囲気下に置き、９００〜１１００℃
の温度で８時間以上加熱処理するもので、合金の結晶の
均質化を計るものである。このアニーリング処理の際に
、水素を導入し、水素雰囲気中で加熱処理を行えばアニ
ーリング処理と脱炭処理とが同時に行えて好適である。

〔実施例〕

・使用合金；　ＨｍＮｉ　　　Ｈｎ　　　１００９　。

４．５　０．５ 平均粒径１Ｍ ・処理条件：１．熱処理炉内に合金を収容し、炉内を真
空排気、アルゴン導入を交 互に２回行い不活性雰囲気とする。

２、水素を流す。

流１！Ｅｌ　１．２リットル／分 水素純度：０２　　　１１１ｐ１１１ Ｎ　２　　　４Ｄｌ）Ｉ Ｈ２０３８，８ＤＩ）ｆｆｉ ＣＨａ　　Ｏ，１１）ｌ）ｍ ３、炉内温度を上げ、９５０℃で６時 間保持する。

４、熱処理終了後、不活性雰囲気と し合金から水素を除去する。

５、常温まで冷却後、大気開放し、 ただちに不活性雰囲気中で保存す る。

第１図は、この熱処理時の開始からの炉内温度変化と流
通後の水素中のメタン濃度変化を示すもので、熱処理初
期段階でかなりの量のメタンが生成し、その後減少して
いる。この熱処理により、熱処理前の合金の炭素濃度が
０．１３重恒％であったものが熱処理後にｏ、ｏｉ　ｇ
量％以下に低下したことが化学分析により確められた。

第２図は、この熱処理合金を活性化処理したものを使用
し、純度９９．９９％の水素を吸蔵させ、合金から放出
される水素中のメタン濃度と放出率との関係を示したも
のである。ここで放出率とは、合金からの水素の放出量
を全放出量で割った百分率である。このグラフより、水
素雰囲気での熱処理を施したものでは、約５％の放出率
でメタン濃度が０．０１　ｐｐｍ以下となり、未処理合
金に比べてメタンｍ度が格段に低下することがわかる。

〔発明の効果） 以上説明したように、この発明の脱炭法は合金を水素雰
囲気中で熱処理するものであるので、合金中に含まれる
炭素がメタンとして除去され、炭素含有率の極めて低い
合金を得ることができる。

このため、この脱炭法によって得られた合金を使用して
水素の精製、貯蔵等を行った場合、合金から放出される
水素にはメタンがほとんど含まれず、精製水素がメタン
で汚染されることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の脱炭法における熱処理条件と流通水素
中のメタン濃度との関係を示すグラフ、第２図は本発明
の脱炭法で得られた合金を用いて水素の吸蔵、放出を行
った時の放出水素中のメタン濃度と放出率どの関係を示
すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水素吸蔵合金を水素雰囲気中で熱処理することを特徴と
   する水素吸蔵合金の脱炭法。