JPS6379701A - 水素吸蔵合金を用いた成形体の動作方法 - 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、水素吸蔵合金を用いた成形体に関するもので
あり、アクチュエータなどを中心とする速い反応速度を
実現する用途に対応するものである。

従来の技術 水素吸蔵合金は、水素の貯蔵・輸送・精製、ヒートポン
プや蓄熱などの熱利用、アクチュエータなどの多くの用
途へ、その展開が図られている。

通常、ＬａＮｌ５、Ｔ　Ｉ　Ｆ　ｅｘＴ　Ｉ　Ｍｎ１．
５、ＭｇｚＮｌなどの水素吸蔵合金は水素吸蔵・放出を
繰り返すことによって微粉化することが知られている。

したがって従来、水素吸蔵合金の成形体を作成しても成
形体が水素吸蔵・放出の繰り返しによって崩れるという
問題があった。

一方、水素吸蔵合金の水素吸蔵・放出反応の反応速度は
これまで必ずしも満足できるものでは無く速い反応速度
の実現と容易な水素吸蔵合金の水素吸蔵・放出反応の制
御が強く望まれていた。

発明が解決しようとする問題点 本発明は水素吸蔵合金を成形体にすることによって水素
吸蔵合金の水素吸蔵・放出反応を安定でかつ速い反応速
度や容易な制御を実現しようとするものである。すなわ
ち水素吸蔵・放出を繰り返し行なっても崩れない成形体
を得るとともに前記成形体に直接電気を通電して水素吸
蔵・放出反応が行なえる成形体を得ることを目的とする
。

問題点を解決するための手段 本発明は粉末状でその表面を水素ガスが透過可能な金属
によって被覆した水素吸蔵合金と、少なくとも前記水素
吸蔵合金よりも電気抵抗の高い材料を混合したものを一
定の形試に成形したことを特徴とする水素吸蔵合金を用
いた成形体である。

作用 水素吸蔵材料の表面を水素ガスが透過可能な金Ｉ！を届
で被覆して成形体とすることによっつで取扱い容易で、
かつ水素吸蔵・放出反応を制御し易くなる。

実施例 以下、本発明の実施例について説明する。

まず本発明の水素吸蔵合金を用いた成形体の一実施例に
ついて説明する。水素吸蔵合金としてＺｒ１゜（、Ｍｎ
ｌ、　１５ｃｒ０．５Ｎ＋、、３５合金を使用した。こ
の合金の水素平衡圧力は、１４０℃で１ｋｇ／ｃｍ２．
２００℃で４ｋｇ／ｃｍ２．２５０℃で１０．５　ｋ　
ｇ／ｃｍ２である。この合金を１００ミクロン以下の粒
径に粉砕し、さらにこの合金粉末を通常の銅の無電解メ
ッキ法によって被覆した。この合金粉末表面への銅の被
覆量は、全体の２０重量パーセントとした。

このようにして得た水素吸蔵合金粉末と、水素吸蔵合金
よりも電気抵抗の高い材料として市販の１００ミクロン
以下のアルミナ粉末を、水素吸蔵合金粉末に対し２５重
量パーセント均質に混合しプレス成形法によって厚さ約
２ミリの板試の成形体を得た。この水素吸蔵合金成形体
は、通常の水素ガスによる水素吸蔵・放出反応を繰り返
し行なっても形が崩れることなく安定して水素吸蔵・放
出反応ができることを確認した。

つぎにこの水素吸蔵合金成形体直接電気を通電し、通電
電気量によっての成形体自体を発させ、水素吸蔵・放出
反応を行なった結果について説明する。

水素吸蔵・放出反応を行なうために密閉が可能なステン
レス製の容器を準備した。そしてこの容器内の圧力が検
出できるように圧力計を設けた。

この容器内に先の水素吸蔵合金成形体を入れた。

なお、この水素吸蔵合金成形体は両端から通電のための
銅の電極リード板を挟みこんだ構成にし、水素吸蔵合金
成形体の温度が検知できるように熱電対式温度計を設け
た。そしてこの容器内を真空にし、その後水素ガスを導
入し吸蔵合金中の水素ガス濃度が低温時でプラトーのほ
ぼ満杯になるように調整した。

このようにして、外部電源から水素吸蔵合金成形体にパ
ルス電流を流した。この時水素吸蔵合金成形体は発熱に
より短時間に温度が上昇し水素放出反応が起こり容器内
の圧力が上昇した。つぎに通電を停止″すると、放熱に
より水素吸蔵合金成形体は温度が下降し水素吸蔵反応と
なり容器内の圧力が下降した。この通電電気量による水
素吸蔵・放出反応をおこなう方法をこれまでの気体や液
体を用いて加熱・冷却し反応する場合と反応速度で比較
した。すなわち、目的の温度まで加熱・冷却を行なった
時いかに素早く水素吸蔵・放出反応により所定の水素平
衡圧力に達するかという点を比較した。

その結果、本実施例の水素放出反応に要した時間は約５
秒、同じく水素吸蔵反応は約１ｐ秒であった。そして本
実施例では加熱・冷却を繰り返し水素吸蔵・放出反応を
約１ｏｏｏｏ回行なったが反応は非常に安定しており再
現性に優れていた。その後容器内の水素吸蔵合金成形体
を外部に取り出してみたが成形体に崩れなどの異常は見
られなかった。

これに対し、これまでの気体や液体を用いた場合の反応
速度は加熱と冷却をいかに効率よく行なっても本実施例
の１０〜１２倍の時間を要した。

また同様の比較を水素吸蔵合金成形体に直接電気を通電
し、通電電気量によって水素吸蔵合金の水素吸蔵・放出
反応を行なうのではなく、電気ヒータと水素吸蔵合金を
接触させ電気ヒータを加熱した場合についても行なった
。

その結果この場合は約２〜３倍の時間を要した。

これは電気ヒータによる間接加熱に起因する熱応答性の
低下や熱容量の増大が原因と思われる。

割合などについて調べた。

このような方法にすることにより、極めて速い反応速度
を実現することが可能となった。またそれと同時に水素
吸蔵合金の水素吸蔵・放出反応の制御が容易になった。

この場合、通電電気量によって直接水素吸蔵合金の水素
吸蔵・放出方法を行なう上で、優れた成形体を得るため
に特に以下に示すような要件を満たすことが好ましい。

なお、使用する水素吸蔵合金として水素吸蔵合金の１ｋ
ｇ／ｃｍ２の水素平衡圧力を示す温度が５０℃〜３５０
℃の材料を選ぶ。つまり、１ｋｇ／。ｍ２の水素平衡圧
力を示す温度が５０℃以下では水素平衡圧力が高過ぎる
ため、通電する電気量での制御がやや困難であり、逆に
３５０℃以上の材料は消費電力や安全性の点で避けた方
がよい。

また、水素吸蔵合金の粉末表面を被覆する多孔質の金属
層は銅またはニッケルがよい。

さらに、これらの被膜の形成方法としては蒸着法、スパ
ッタ法、ディップ法、溶射法などがあるが工業的にはメ
ッキ法特に無電解メッキ法が有効である。

また、水素吸蔵合金よりも電気抵抗の高い材料としては
１００ミクロン以下の粒径、線径である粉末状もしくは
繊維状であり、好ましくは電気絶縁性を有していること
が適当である０例えば、シリカ、アルミナ、マグネシア
、ベリリアなどの金属酸化物あるいはそれらの複合酸化
物、窒化珪素や窒化チタンなどの窒化物、炭化珪素など
の炭化物、ポリイミドやフッ素樹脂などの有機高分子な
どがよい。これらは、抵抗値を調整する作用とともに成
形体の崩れに対してもそれを防止する作用がある。さら
に、延性・展性に優れた粉末状もしくは繊維状の金属の
混入が成形体の寿命を向上する点で効果がある。その金
属成分としてはＺｎ。

Ｃｕ％Ｎｌ、Ｃｏ、Ｃｒより選ばれた少なくとも１種で
あることが好ましい。

発明の効果 本発明の水素吸蔵合金を用いた形成体は水素吸蔵合金を
直接通電によって加熱し水素吸蔵・放出反応を行なうた
め、これまでにない速い反応速度が達成できる。また、
水素吸蔵・放出反応を電気的に行なうことによって反応
の制御が極めて容易にできる。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面を水素ガスが透過可能な金属によって被覆し
   た粉末状水素吸蔵合金と、少なくとも前記水素吸蔵合金
   よりも電気抵抗の高い材料を混合したものを成形したこ
   とを特徴とする水素吸蔵合金を用いた成形体。
2. （２）延性・展性に優れた粉末状もしくは繊維状の金属
   を加えて混合したものを成形したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の水素吸蔵合金を用いた成形体。
3. （３）水素吸蔵合金の粒径が１００ミクロン以下であり
   、その粉末表面を被覆する金属は銅またはニッケルの多
   孔質であることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
   は第２項記載の水素吸蔵合金を用いた成形体。
4. （４）水素吸蔵合金よりも電気抵抗の高い材料が１００
   ミクロン以下の粒径を有する粉末状もしくは１００ミク
   ロン以下の線形を有する繊維状であり、好ましくは電気
   絶縁性を有していることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項または第２項記載の水素吸蔵合金を用いた成形体。
5. （５）延性・展性に優れた粉末状もしくは繊維状の金属
   はＺｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒより選ばれた少なくと
   も１種であることを特徴とする特許請求の範囲第２項記
   載の水素吸蔵合金を用いた成形体。
6. （６）１ｋｇ／ｃｍ＾２の水素平衡圧力を示す温度が５
   ０℃〜３５０℃である水素吸蔵合金材料を使用する特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の水素吸蔵合金を用
   いた成形体。