JPS63430A - チタン−ジルコニウム−クロム−鉄系水素吸蔵合金 - Google Patents
チタン−ジルコニウム−クロム−鉄系水素吸蔵合金Info
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- JPS63430A JPS63430A JP61142748A JP14274886A JPS63430A JP S63430 A JPS63430 A JP S63430A JP 61142748 A JP61142748 A JP 61142748A JP 14274886 A JP14274886 A JP 14274886A JP S63430 A JPS63430 A JP S63430A
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Classifications
-
- 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
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］
本発明はチタン−ジルコニウム−クロム−鉄（Ｔｉ−Ｚ
ｒ−Ｃｒ−Ｆｅ）系水素吸蔵合今に関する。
ｒ−Ｃｒ−Ｆｅ）系水素吸蔵合今に関する。
［従来の技術］
水素吸蔵合金を実用化するために要求される性質として
は■安価であること；■活性化が容易であること；■水
素吸蔵能力に優れていること：■ヒステリシスが小さい
こと；■明瞭なプラトーを有することなどを挙げること
ができ、これまで種々の水素吸蔵合金が提唱されてきた
。
は■安価であること；■活性化が容易であること；■水
素吸蔵能力に優れていること：■ヒステリシスが小さい
こと；■明瞭なプラトーを有することなどを挙げること
ができ、これまで種々の水素吸蔵合金が提唱されてきた
。
例えば、Ｌａ −Ｎ ｉ、Ｍｇ −Ｎ ｉ、Ｔ ｉ −
Ｆ ｅ、Ｍｍ−Ｎｉ、Ｔｉ−Ｃｒ等の合金が提唱されて
いる。これらの合金のうちでＭｇ−Ｎｉ合金は水素化物
の形態で熱的に非常に安定であり、該合金中に吸蔵され
ている水素を放出するためには高温まで加熱しなければ
ならない、Ｔｉ−Ｆｅ合金は初期活性化が非常に困難な
合金であり、該合金を活性化するためには、例えば合金
を粉砕後、数十気圧の水素中で２５０〜４５０℃に加熱
しなければならない。
Ｆ ｅ、Ｍｍ−Ｎｉ、Ｔｉ−Ｃｒ等の合金が提唱されて
いる。これらの合金のうちでＭｇ−Ｎｉ合金は水素化物
の形態で熱的に非常に安定であり、該合金中に吸蔵され
ている水素を放出するためには高温まで加熱しなければ
ならない、Ｔｉ−Ｆｅ合金は初期活性化が非常に困難な
合金であり、該合金を活性化するためには、例えば合金
を粉砕後、数十気圧の水素中で２５０〜４５０℃に加熱
しなければならない。
また、Ｍｍ−Ｎｉ合金は大きなヒステリシスを有してお
り、Ｌａ−Ｎｉ合金は金属原料が非常に高価である等の
欠点を有している。それ故、上述の合金はいずれも水素
吸蔵合金として要求される上述の性質を充分に具備して
いるとは言い難い。
り、Ｌａ−Ｎｉ合金は金属原料が非常に高価である等の
欠点を有している。それ故、上述の合金はいずれも水素
吸蔵合金として要求される上述の性質を充分に具備して
いるとは言い難い。
本発明の水素吸蔵合金の母合金は特公昭５７−５７４０
３号公報に開示されているチタンークロム（Ｔｉ−Ｃｒ
）合金であり、この合金は一３０″Ｃ以下の低温下で水
素吸蔵能力に非常に優れた合金であることにより、単に
水素を貯蔵するための合金としてばかりでなく、低温下
での熱機関として利用することにより、冷凍庫向ヒート
ポンプ用水素吸蔵合金としても大きな期待が寄せられて
いる。
３号公報に開示されているチタンークロム（Ｔｉ−Ｃｒ
）合金であり、この合金は一３０″Ｃ以下の低温下で水
素吸蔵能力に非常に優れた合金であることにより、単に
水素を貯蔵するための合金としてばかりでなく、低温下
での熱機関として利用することにより、冷凍庫向ヒート
ポンプ用水素吸蔵合金としても大きな期待が寄せられて
いる。
［発明が解決しようとする問題点］
しかし、Ｔ ｉ −Ｃｒ合金は比較的水素吸蔵量が多い
ものの残留水素量も多く、プラト一部での水素放出量が
水素吸蔵量の６割程度と少なく、ρ１えばヒートポンプ
等への熱機関として実用化する場合には大きな問題点と
なる。
ものの残留水素量も多く、プラト一部での水素放出量が
水素吸蔵量の６割程度と少なく、ρ１えばヒートポンプ
等への熱機関として実用化する場合には大きな問題点と
なる。
また、Ｔｉ−Ｃｒ合金は材料コストが他の水素吸蔵合金
、例えばＣａ−Ｎｉ、Ｔｉ−Ｆｅ合金等に比べ高く、ま
た、Ｔｉ−Ｃｒ合金は鋳放し材においては、プラト一部
での平坦性が悪く、プラトー特性を改善するためには１
１００℃以上の高温で長Ｊ１間にわたる均貧化熱処理を
施さなければならないなど、材料費及び製造費の高騰等
を伴い、実用化を妨げているのが現状である。
、例えばＣａ−Ｎｉ、Ｔｉ−Ｆｅ合金等に比べ高く、ま
た、Ｔｉ−Ｃｒ合金は鋳放し材においては、プラト一部
での平坦性が悪く、プラトー特性を改善するためには１
１００℃以上の高温で長Ｊ１間にわたる均貧化熱処理を
施さなければならないなど、材料費及び製造費の高騰等
を伴い、実用化を妨げているのが現状である。
従って、本発明の目的は上述のＴｉ−Ｃｒ合金の有する
問題点を解決し、実用価値の高い水素吸蔵合金を提供す
るにある。
問題点を解決し、実用価値の高い水素吸蔵合金を提供す
るにある。
［問題点を解決するための手段］
本発明者らは上述のＴ ｉ −Ｃｒ合金の欠点を改善し
、実用化を促進すべく種々の研究を重ねた結果、Ｔｉ−
Ｃｒ合金のＴｉの一部をＺ「で、Ｃｒの一部を鉄で置換
し、更にＣｒ＋Ｆｅに対するＴｉ＋Ｚｒの原子比を若干
変化させることによって上述の問題点を解決できること
を見出し、本発明ご完成するに至った。
、実用化を促進すべく種々の研究を重ねた結果、Ｔｉ−
Ｃｒ合金のＴｉの一部をＺ「で、Ｃｒの一部を鉄で置換
し、更にＣｒ＋Ｆｅに対するＴｉ＋Ｚｒの原子比を若干
変化させることによって上述の問題点を解決できること
を見出し、本発明ご完成するに至った。
従って、本発明は水素と反応して金属水素化物を形成す
る水素吸蔵合金において、水素吸蔵合金が一般式 ％式％ （式中、ｘ、ｙ及び２はそれぞれ０．７≦Ｘ≦１．２、
ｏ＜ｙ≦０．４．０＜ｚ≦１、Ｏ） で表される組成を有することを特徴とするチタン−ジル
コニウム−クロム−鉄系水素吸蔵合金ひ提供するにある
。
る水素吸蔵合金において、水素吸蔵合金が一般式 ％式％ （式中、ｘ、ｙ及び２はそれぞれ０．７≦Ｘ≦１．２、
ｏ＜ｙ≦０．４．０＜ｚ≦１、Ｏ） で表される組成を有することを特徴とするチタン−ジル
コニウム−クロム−鉄系水素吸蔵合金ひ提供するにある
。
［作 用］
上述の一般式で表されるＴｉ−Ｚｒ−Ｃｒ−Ｆｅ系水素
吸蔵合金はＴ ｉ −Ｃｒ合金の有する欠点を著しく改
善し、水素吸蔵合金として極めて優れた実用価値の高い
ものである。
吸蔵合金はＴ ｉ −Ｃｒ合金の有する欠点を著しく改
善し、水素吸蔵合金として極めて優れた実用価値の高い
ものである。
上述の一般式におけるｘ、ｙ及び２の量比限定理由を以
下に記載する。すなわち、 Ｔｉ Ｚｒ Ｃｒ 、ａ−ｚ Ｆｅ２で示されるよ
うにＸ−Ｙ ｙＩ Ｔ ｉ −Ｃｒ合金中のＣｒの一部をＦｅで置換するこ
とにより、Ｃｒよりコストの安いフェロクロム（Ｆ ｅ
Ｃｒ）を用いることができ、Ｔ ｉ Ｃｒに比べ大幅に
材料コストを低下させることができる。更に、Ｆｅによ
る置換は材料費を低減するばかりでなく、水素化時のプ
ラト一部での平坦性の改善、水素吸蔵量及びプラト一部
での水素吸収・放出量の増大にも大きく寄与する。
下に記載する。すなわち、 Ｔｉ Ｚｒ Ｃｒ 、ａ−ｚ Ｆｅ２で示されるよ
うにＸ−Ｙ ｙＩ Ｔ ｉ −Ｃｒ合金中のＣｒの一部をＦｅで置換するこ
とにより、Ｃｒよりコストの安いフェロクロム（Ｆ ｅ
Ｃｒ）を用いることができ、Ｔ ｉ Ｃｒに比べ大幅に
材料コストを低下させることができる。更に、Ｆｅによ
る置換は材料費を低減するばかりでなく、水素化時のプ
ラト一部での平坦性の改善、水素吸蔵量及びプラト一部
での水素吸収・放出量の増大にも大きく寄与する。
しかし、２の値が１．０を超えると、水素化物の安定性
が減少し、水素を吸収させるためには高圧を必要とする
か、または極低温を必要とするために実用的でなくなる
。
が減少し、水素を吸収させるためには高圧を必要とする
か、または極低温を必要とするために実用的でなくなる
。
また、Ｘの値が減少すると、それに伴ってプラトー性が
徐々に改善されるが、逆に水素吸蔵量が減少する。それ
故、Ｘの値が１．２を超える場合にはプラトー性が許容
できないものとなる。また×が０．７未満では水素吸蔵
量の低下が著しく実用的でなくなる。
徐々に改善されるが、逆に水素吸蔵量が減少する。それ
故、Ｘの値が１．２を超える場合にはプラトー性が許容
できないものとなる。また×が０．７未満では水素吸蔵
量の低下が著しく実用的でなくなる。
次に、Ｔｉの一部をＺｒ″′ｃ互換することにより、Ｔ
１ＣｒＦｅに比べ、更に水素吸蔵量を増大させることが
できる６更に、Ｚｒによる置換はＣｒのＦｅによる置換
により生じた水素化物の不安定性くすなわち、プラトー
圧が上昇する）分安定化させ、］”ｉＣｒのそれとほぼ
同程度が、あるいは低下させることができる。
１ＣｒＦｅに比べ、更に水素吸蔵量を増大させることが
できる６更に、Ｚｒによる置換はＣｒのＦｅによる置換
により生じた水素化物の不安定性くすなわち、プラトー
圧が上昇する）分安定化させ、］”ｉＣｒのそれとほぼ
同程度が、あるいは低下させることができる。
しかし、ｙの値が大きくなると、水素化物はより安定に
なり、水素吸蔵圧を低下させることができるが、一方で
、プラト一部の平坦性が著しく劣化する。従って、ｙの
値が０．４を超えると、水素吸蔵合金としての実用性に
欠ける。
なり、水素吸蔵圧を低下させることができるが、一方で
、プラト一部の平坦性が著しく劣化する。従って、ｙの
値が０．４を超えると、水素吸蔵合金としての実用性に
欠ける。
従って、上述の一般式中のｘ、ｙ及び２の値がそれぞれ
０．７≦ｘ≦１．２、Ｏ＜ｙ≦０．４、及び０くｚ≦１
．０の範囲内にある場合に、水素吸蔵特性が最も優れて
いる。
０．７≦ｘ≦１．２、Ｏ＜ｙ≦０．４、及び０くｚ≦１
．０の範囲内にある場合に、水素吸蔵特性が最も優れて
いる。
［実 施 例］
以下に実施例を挙げ、本発明の水素吸蔵合金を更に説明
する。
する。
割１１
市販のＴｉ、Ｃｒ純度約６０％のフェロクロム合金及び
Ｚ「純度的８０％のフェロジルコニウム合金を用いて、
下記の第１表に示す如き組成となるように分取した。上
記２種の材料を用いて調合できない組成のものについて
は純Ｚ「、純Ｃｒ及び純Ｆｅを添加することによって調
合した。
Ｚ「純度的８０％のフェロジルコニウム合金を用いて、
下記の第１表に示す如き組成となるように分取した。上
記２種の材料を用いて調合できない組成のものについて
は純Ｚ「、純Ｃｒ及び純Ｆｅを添加することによって調
合した。
第１表の組成を有する調合品をそれぞれＡ「ガス雰囲気
中でアーク溶解にて溶製し、大気中で１００〜２００メ
ツシユに粉砕した。
中でアーク溶解にて溶製し、大気中で１００〜２００メ
ツシユに粉砕した。
得られた合金５ｇをそれぞれ水素吸収・放出型測定装置
内のステンレス鋼製反応容器に封入し、減圧下２０℃で
脱ガス処理を行なった１次に、２０℃にて、純度９９．
９９９９９％の水素を導入し、水素圧を４０に＃ｆ／ｃ
ｍ２に保持すると、数分で水素の吸収が起こった。吸収
完了後、２０℃にて再度脱ガス処理を行ない活性化処理
を完了した。
内のステンレス鋼製反応容器に封入し、減圧下２０℃で
脱ガス処理を行なった１次に、２０℃にて、純度９９．
９９９９９％の水素を導入し、水素圧を４０に＃ｆ／ｃ
ｍ２に保持すると、数分で水素の吸収が起こった。吸収
完了後、２０℃にて再度脱ガス処理を行ない活性化処理
を完了した。
次に、温度を一４０℃まで降下し、水素圧４０ｋｙｆ／
ｃ＋ｓ’まで水素を吸収させる。吸収完了後、温度を２
０℃まで上昇し、脱ガス処理を行ない、水素を放出させ
た０以上の吸放出処理を１０回程度反復した後、−４０
℃にて水素吸収量及び放出壁を測定し、圧力−組成−等
温線図を作成した。
ｃ＋ｓ’まで水素を吸収させる。吸収完了後、温度を２
０℃まで上昇し、脱ガス処理を行ない、水素を放出させ
た０以上の吸放出処理を１０回程度反復した後、−４０
℃にて水素吸収量及び放出壁を測定し、圧力−組成−等
温線図を作成した。
第１表には圧力−組成−等温線図から得られた、プラト
一部における水素吸・放出量及びプラトー因子（Δ１（
ＩＰ／Δ（Ｈ／Ｍ）］を併記する。
一部における水素吸・放出量及びプラトー因子（Δ１（
ＩＰ／Δ（Ｈ／Ｍ）］を併記する。
上述の第１表から明らかなようにＦｅの添加により水素
吸収量及び水素放出壁は比較材として記載しているＴ１
Ｃｒ１．ａに比べて大幅な増加を示している。また、本
発明の合金は一４０℃の低温下においても、水素の吸収
・放出速度が室温におけるＣａＮｉ５の吸収・放出速度
に勝るとも劣らない値を示し、また、金属材料として純
Ｃｒ及び純２「より廉価なフェロクロム（Ｐ ｅＣｒ）
及びフェロジルコニウム（Ｆ ｅＺ ｒ）を使用してい
るために材料コストを低減することができた。
吸収量及び水素放出壁は比較材として記載しているＴ１
Ｃｒ１．ａに比べて大幅な増加を示している。また、本
発明の合金は一４０℃の低温下においても、水素の吸収
・放出速度が室温におけるＣａＮｉ５の吸収・放出速度
に勝るとも劣らない値を示し、また、金属材料として純
Ｃｒ及び純２「より廉価なフェロクロム（Ｐ ｅＣｒ）
及びフェロジルコニウム（Ｆ ｅＺ ｒ）を使用してい
るために材料コストを低減することができた。
次に、図について説明する０図は本発明材Ｔ ｉｏ、ｔ
Ｚ ｒｏ、＋ｃ ｒｔ、ｓＦ ｅｏ、ｉ（Ｄ ）とＴ
ｉｏ、ｙＺ ｒｏ、２ｃ ｒｔ 、３ Ｆ ｅｏ、ｓ（
Ｅ ）及び比較材Ｔ ｉＣｒｏ 、ｓ（Ｆ ）の圧力−
組成−等温線図である。
Ｚ ｒｏ、＋ｃ ｒｔ、ｓＦ ｅｏ、ｉ（Ｄ ）とＴ
ｉｏ、ｙＺ ｒｏ、２ｃ ｒｔ 、３ Ｆ ｅｏ、ｓ（
Ｅ ）及び比較材Ｔ ｉＣｒｏ 、ｓ（Ｆ ）の圧力−
組成−等温線図である。
図は本発明材のプラト一部での平坦性は大きく改善され
ており、また、プラト一部での水素吸収・放出壁も大幅
に増加することを示している。上述のようにＴ ｉＣｒ
ｌ 、ｓの一部をＦｅで、またＴｉの一部をＺ「で、更
に（Ｔｉ＋Ｚｒ）の旦を変化させることにより、母合金
であるＴ１Ｃｒ１．ｓに比べ、活性化特性、ヒステリシ
ス及び水素吸収・放出速度を損なうことなく、水素吸蔵
量、放出量及びプラト一部での平坦性を大幅に改善でき
ることを鎖国は示している。
ており、また、プラト一部での水素吸収・放出壁も大幅
に増加することを示している。上述のようにＴ ｉＣｒ
ｌ 、ｓの一部をＦｅで、またＴｉの一部をＺ「で、更
に（Ｔｉ＋Ｚｒ）の旦を変化させることにより、母合金
であるＴ１Ｃｒ１．ｓに比べ、活性化特性、ヒステリシ
ス及び水素吸収・放出速度を損なうことなく、水素吸蔵
量、放出量及びプラト一部での平坦性を大幅に改善でき
ることを鎖国は示している。
［発明の効果］
Ｔ ｉ −Ｃｒ合金を母合金としてＴｉをＦｅで、また
、ＣｒをＦｅで置換することにより製造した本発明の水
素吸蔵合金は母合金の優れた緒特性、すなわち（ｉ）活
性化が容易である； （ｉｉ） −４０℃の低温下においても、水素の吸収・
放出速度が速い； （ｉｉｉ）ヒステリシスが小さい； 等を損なうことなく、更に次の点を大幅に改善し、より
実用性を向上することができた。すなわち、（ｉ）良好
なプラトー領域を示す； （ｉｉ）プラト一部での水素吸収・放出量が多い；（ｉ
ｉｉ）材料コストを大幅に低減できる：（ｉｖ）多量の
水素吸蔵量を示す。
、ＣｒをＦｅで置換することにより製造した本発明の水
素吸蔵合金は母合金の優れた緒特性、すなわち（ｉ）活
性化が容易である； （ｉｉ） −４０℃の低温下においても、水素の吸収・
放出速度が速い； （ｉｉｉ）ヒステリシスが小さい； 等を損なうことなく、更に次の点を大幅に改善し、より
実用性を向上することができた。すなわち、（ｉ）良好
なプラトー領域を示す； （ｉｉ）プラト一部での水素吸収・放出量が多い；（ｉ
ｉｉ）材料コストを大幅に低減できる：（ｉｖ）多量の
水素吸蔵量を示す。
（Ｖ）成分比を変化させることにより水素吸蔵圧を自由
に操作できる。
に操作できる。
図は本発明材Ｔ ｉｏ、ｙＺ ｒｏ、１ｃ ｒｌ 、ｓ
Ｆ ｅｏ、ｓ（Ｄ ）とＴ ！ｏ、ｔＺ ｒ、、２Ｃｒ
ｌ、＊Ｆ ｅｏ−ｓ（Ｅ ）と及び比較材Ｔ ｉＣｒｌ
、ａ（Ｆ ）の圧力−組成−等温線図である。 特許出願人 株式会社日本製鋼所 代 理 人 曽 我 道 照 ｉ、＝（
嘗・ｈ、−５弓１ ・と； 平イ夛【〒Ｊ＜ｆｆｉ圧 ｋｇ／Ｃｍ”手続補正書！自
発Ｊ 昭和６１年 ８４４ 日
Ｆ ｅｏ、ｓ（Ｄ ）とＴ ！ｏ、ｔＺ ｒ、、２Ｃｒ
ｌ、＊Ｆ ｅｏ−ｓ（Ｅ ）と及び比較材Ｔ ｉＣｒｌ
、ａ（Ｆ ）の圧力−組成−等温線図である。 特許出願人 株式会社日本製鋼所 代 理 人 曽 我 道 照 ｉ、＝（
嘗・ｈ、−５弓１ ・と； 平イ夛【〒Ｊ＜ｆｆｉ圧 ｋｇ／Ｃｍ”手続補正書！自
発Ｊ 昭和６１年 ８４４ 日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 水素と反応して金属水素化物を形成する水素吸蔵合金に
おいて、 水素吸蔵合金が一般式 Ｔｉ＿ｘ＿−＿ｙＺｒ＿ｙＣｒ＿１＿．＿８＿−＿ｚＦ
ｅ＿ｚ（式中、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれ０．７≦ｘ≦１
．２、０＜ｙ≦０．４、０＜ｚ≦１．０） で表される組成を有することを特徴とするチタン−ジル
コニウム−クロム−鉄系水素吸蔵合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61142748A JPS63430A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | チタン−ジルコニウム−クロム−鉄系水素吸蔵合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61142748A JPS63430A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | チタン−ジルコニウム−クロム−鉄系水素吸蔵合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63430A true JPS63430A (ja) | 1988-01-05 |
| JPH0225973B2 JPH0225973B2 (ja) | 1990-06-06 |
Family
ID=15322662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61142748A Granted JPS63430A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | チタン−ジルコニウム−クロム−鉄系水素吸蔵合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63430A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5517425A (en) * | 1991-09-30 | 1996-05-14 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Method of discriminating equilibrium characteristics of hydrogen absorbing alloys |
-
1986
- 1986-06-20 JP JP61142748A patent/JPS63430A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5517425A (en) * | 1991-09-30 | 1996-05-14 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Method of discriminating equilibrium characteristics of hydrogen absorbing alloys |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0225973B2 (ja) | 1990-06-06 |
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