JPH01264901A - 水素吸蔵合金貯蔵器 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、水素を高密度、安全かつ迅速に吸蔵−放出し
うる水素吸蔵用金属材料の水素吸蔵合金貯蔵器に関する
ものである。

［従来の技術］ 近年、水素をある種の金属あるいは合金に吸蔵させて金
属水素化物という形で貯蔵、輸送したり、水素の分離、
精製に利用したり、ヒートポンプ。

熱の貯蔵などに利用する方法が提案されている。この金
属水素化物をつ（る合金としてはＬａＮｉ５．ＣａＮｉ
５．Ｍｇ２Ｎｉ、ＦｅＴｉなどが代表的である。

水素吸蔵合金を用いたシステムで重要なポイントは、水
素の吸蔵−放出速度を増大させることである。この吸蔵
−放出速度を大きくするためには、水素め吸蔵において
は合金充填層内における反応熱を効率良く水素吸蔵合金
充填容器の外部に取り除き、又水素を放出する際には外
部から合金充填層内へ熱を効率よく供給しなければなら
ない。

このため水素吸蔵合金の熱伝導率改善と、微粉化防止の
ためこれまで種々の開発がなされてきた。

合金粉末に被覆を行う方法、合金粉末充填容器に多数の
フィンをもうけ合金粉末との接触面積を増大させる方法
、ＡＩなどの高熱伝導製の発泡金属の空隙に水素吸蔵合
金粉末を充填し、加圧、焼成してペレット化する方法（
特開昭５５−１２６１９９号公報）、水素吸蔵合金粉末
にＣｕ、ＡＩなどの金属粉末を添加、混合し、圧縮体あ
るいは焼結体とする方法（特開昭５５−９０４０１号公
報）、また同様に、水素吸蔵合金粉末にＣｕ、Ｎｉ　、
Ａ、Ｑなどの金属粉末を添加、混合し、活性化処理をし
て水素を合金中に吸蔵させた状態でｃｏ、ｓｏ２などで
合金表面を不活性化（被毒作用）し、その後プレス成形
、焼結する方法（特開昭５６−１０９８０２号公報）な
ど、合金充填層内の熱伝導率の改善方法がある。

これらの方法のうち、ペレットなどの水素吸蔵合金成形
体を作製した場合、成形体自体の熱伝導率は良くなるが
、水素吸蔵合金を容器に充填する際にそのまま充填して
いたのでは、成形体と容器との接触が不十分で成形体の
性能を十分に生かしきれない。

溶解した金属を容器の形状にそうように成形し、容器に
充填後活性化する方法がある（特開昭５８−２２０１号
公報）。この場合には、溶解した金属をインゴットのま
ま切断して成形したものであり、十分に活性化するまで
に長時間を要し、また容器に大きな応力をあたえる。

容器内壁と水素吸蔵合金粉末との熱の授受を改善した例
として、容器である伝熱体と水素吸蔵合金粉末とを一体
に加圧成形した方法がある（特開昭６２−１９６５００
号公報）。この場合は、容器外壁からの熱が水素吸蔵合
金成形体に迅速に伝わるが、一体型成形装置の構造が複
雑であり、汎用の装置を利用することができない。また
プレスしているだけであるので水素の吸蔵放出を繰り返
すうちに、水素吸蔵合金成形体の一部が剥離することは
避けられない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上記の点に鑑みてなされるもので、その目的
は簡単な製造行程で製造できる水素吸蔵合金成形体と、
水素吸蔵合金保持容器内壁が密着性良く充填されている
水素吸蔵合金貯蔵器を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、水素吸蔵合金成形体を充填した水素吸蔵合金
貯蔵器を種々検討した結果開発した水素吸蔵合金貯蔵器
で、水素吸蔵合金成形体が充填され、成形体と外郭を構
成する容器の内壁の間隙に熱伝導性の良好な金属細片が
充填しである水素吸蔵合金貯蔵器である。

また、水素吸蔵合金の成形体の複数個を用い、その間隙
にも熱伝導性の良好な金属細片が充填しである構造もと
れる。

以上の水素吸蔵合金貯蔵器は、熱伝導性の良好な材料で
作られた水素吸蔵合金を保持する容器本体と、熱伝導性
の良好な金属細片及び水素吸蔵合金成形体とが伝熱的に
密着している水素吸蔵合金貯蔵器であり、この水素吸蔵
合金貯蔵器の作製方法を以下に詳しく述べる。

水素吸蔵合金を予め水素吸蔵合金を保持する容器より若
干小さめに成形し、この成形体を水素吸蔵合金を保持す
る容器に入れ、前記容器の内壁と水素吸蔵合金成形体の
間隙に、熱伝導性の良好な金属細片を充填することによ
り、水素吸蔵合金と水素吸蔵合金を保持する容器を極め
て密着性良く充填させることで、水素吸蔵合金の水素吸
蔵放出特性に悪影響を及ぼさない水素吸蔵合金貯蔵器を
作製出来る。

また、水素吸蔵合金を予め水素吸蔵合金を保持する容器
より若干小さめに成形した後、この成形体を水素吸蔵合
金を保持する容器に入れ、前記容器の内壁と水素吸蔵合
金成形体の間隙に熱伝導性の良好な金属細片を充填し、
容器ごと加熱する方法でもよい。

さらに、水素吸蔵合金を予め水素吸蔵合金を保持する容
器より若干小さめに成形し、この水素吸蔵合金成形体に
活性化処理を行い、水素吸蔵合金成形体の体積膨張を行
わせた後、この成形体を水素吸蔵合金を保持する容器に
入れ、前記容器の内壁と水素吸蔵合金成形体の間隙に熱
伝導性の良好な金属細片を充填し、容器ごと加熱する方
法を用いて水素吸蔵合金貯蔵器を作製することが出来る
。

以上の水素吸蔵合金貯蔵器により、前記の課題を解決し
た。また水素吸蔵合金貯蔵器は、活性化前または活性化
後の水素吸蔵合金の成形体の複数個を用い、その間隙に
熱伝導性の良好な金属細片を充填し、さらに水素吸蔵合
金を保持する容器ごと加熱することでも作製する事が出
来る。

本発明に用いられる水素吸蔵り金の原料は、これまで水
素貯蔵用として用いられている水素吸蔵合金であればど
の様なものであっても良い。例えばＬａ−Ｎｉ系合金、
Ｍｍ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ　−Ｔｉ系合金、ＴＩ−Ｐｖｉ
ｎ系合金、Ｍｇ−Ｎｉ系合金などのＭｇ系合金などを挙
げることが出来゛る。

成形体を作る方法は後述する。

本発明において水素吸蔵合金を保持する容器の内壁と、
水素吸蔵合金成形体の間に充填する熱伝導性の良好な金
属細片としては、金属粉末または金属箔または短冊状等
の金属片を単独あるいは混合して用いられる。

その材料としては、ＡΩ、Ｃｕ、Ｎｉ等が挙げられる。

熱伝導性の良好な金属細片の水素吸蔵合金に対する比率
としては、余分な熱容量を増加させないために５０νｔ
％以下が望ましい。

本発明の水素吸蔵合金の充填方法より作製した水素吸蔵
合金貯蔵器において、容器の内壁と水素吸蔵合金成形体
が極めて密着性よく接続され、さらにその後水素吸蔵を
可能とするための合金の活性化による体積膨張により、
より密着性は増大することが出来る。

水素吸蔵のための活性化によって、水素吸蔵合金成形体
は体積膨張するが、−度体積膨張した成形体はその後の
水素放出によっても体積の収縮はほとんど生ぜず、容器
との密着性は良好に保たれる。

しかし水素吸蔵合金の容器と成形体との間隙がほとんど
ない場合には、成形体は十分に膨張できないために水素
吸蔵量はかえって減少し、逆に間が開き過ぎている場合
にも容器壁と成形体の密着性が十分でなく、熱伝導性が
悪くなり水素吸蔵放出速度が遅くなる。

このため、水素吸蔵合金成形体の水素吸蔵量を減少させ
ないように、水素吸蔵合金成形体の膨張を利用する事が
肝要であり、容器と成形体の間は、望ましくは水素吸蔵
合金成形体の膨張量の５０％以上９８％以下の間隔で設
置する事が望ましい。

間隙に充填する熱伝導性の良好な金属細片が粉末または
短冊状等の金属片の場合は、容器にこれら金属細片を充
填した時に、これら金属細片のみかけ密度が小さく、成
形体活性化時の体積膨張をこれら金属細片が吸収する度
合が大きいので、見かけ上は空間を空ける必要は特にな
い。

水素吸蔵合金成形体と容器の間に、本発明のように熱伝
導性の良好な金属細片を入れない場合でも、水素吸蔵合
金成形体の活性化時の体積膨張を利用して、成形体を容
器壁に密着性良く充填することが出来るが、この場合は
、成形体と容器壁の間隔を約０．１〜１ｍ＋ｓの精度で
合わせる必要がある。

以下に例を用いて説明する。

例えば、管の内径の直径が３０市の管を水素吸蔵合金を
保持する容器に用いる場合、直径が２９ｍｍになる金型
を作製し、水素吸蔵合金成形体を製造する。

その後水素吸蔵合金成形体の加熱や活性化の過程を経る
と、水素吸蔵合金成形体の直径は１１程度変化する。こ
の変化量によって、水素吸蔵−放出速度及び水素吸蔵−
放出特性が変化する。

最適な水素吸蔵合金成形体の直径の変化量を０．１ｍ＋
ｓのオーダーで規定することは難しく、水素吸蔵合金成
形体の直径を０．５Ｗ程度増減させるため、成形体作製
用の金型を何度も作り替える必要も生じる。

また逆に、水素吸蔵合金成形体の直径の変化量が確定し
た場合、その成形体の膨張後の直径に見合うように前も
って保持容器の内径を決定し、その保持する容器を特別
注文で作製しなければならないという制限を受ける。

一方で本発明の場合、熱伝導性の良好な金属細片の充填
量を変えることで、幅広い範囲の大きさの水素吸蔵合金
成形体と容器を用いることか出来る。また、本発明の場
合、水素吸蔵合金成形体と容器の間に充填される金属細
片があることで、水素吸蔵合金成形体が体積膨張によっ
て容器の内壁へ圧力を及ぼしても、容器の内壁への圧力
が緩和され、安全性が高い。

本発明による水素吸蔵合金成形体の充填方法により作製
した水素吸蔵合金貯蔵器を第１図に基いて説明する。

第１図ａ−１は水素吸蔵合金成形体貯蔵器の横断面図で
あり、図中の１は水素吸蔵合金を保持する容器、２は熱
伝導性の良好な金属細片、３は水素吸蔵合金成形体を示
す。

またこの貯蔵器の縦断面図を第１図ａ−２に示す。６は
水素吸蔵放出用バルブを示す。水素吸蔵合金成形体は、
例えばアーク溶解により溶製した合金を、１００−程度
に粉砕し、これに銅、スズ。

ニッケルなどの粉末や比較的融点の低い合金の粉末など
のバインダーを加えて良く混合した後、成形機にて所定
の大きさに成形する。加熱などの操作を行う場合もある
。

成形体は容器より若干小さめのもので、形状としては、
円柱状、直方体、立方体１球状等の成形体が作製出来る
。水素の通り道としての穴や熱媒管が通る穴が空いてい
る成形体も作製することが出来る。

ドーナツ型の水素吸蔵合金成形体の場合をｂ−１図に示
す。図中４は成形体中央の穴を示す。

水素吸蔵合金成形体の中央の穴の中に熱媒を通すことも
でき、この場合中央の穴の容器壁と水素吸蔵合金成形体
の間隙にも、熱伝導性の良好な金属細片を充填する事が
出来る。この場合をｂ−２図、ｂ−３図に示す。

本発明に従い水素吸蔵合金貯蔵器を作製する手順を述べ
ると、充填物として金属粉末など粒子状の物を用いる場
合は、水素吸蔵合金成形体の容器の中央に設置した後、
それらを容器と成形体の間に流し込む。

この場合には、金属粉末層中に空隙が出来るが、成形体
外表面と容器内壁とが、加熱を行う場合には加熱により
密着され、その後の活性化で成形体が体積膨張した際に
さらに粉は押しつぶされ、微小な空隙が残る。これが水
素導入放出時の通路として役立つことになる（第１図ａ
−１）。このため高価な水素導入放出用の焼結管を用い
なくてもすむ場合もある。

また充填物として用いる熱伝導性の良好な金属細片が金
属箔の場合には、成形体を充填する前に容器の内壁にそ
って、金属箔を重ねて容器中に設置し、その後成形体を
入れる。尚、金属箔の合わせ目において少し隙間５を開
けておけば、水素導入放出用の空隙になり、水素導入放
出用の焼結管を使用しないで済む（第１図Ｃ）。

また、金属箔の合わせ目に金属粉末を充填すれば、容器
と成形体の密着性をさらに良くすることが出来る（第１
図ｄ）。

また、容器に成形体を充填する際に、水素吸蔵合金の成
形体の複数個を用い、その間隙に熱伝導性の良好な金属
細片を充填することもでき、容器にマクロな高熱伝導率
の骨格を形成することが出来る。また、骨格を形成する
ものが金属細片の圧縮されたものであり、水素を通過せ
しめることができ、ポーラスなフィンを容器に付設した
場合と同様な効果が期待出来る（第１図ｅ）。

本発明の貯蔵器と、従来の成形体の充填方法を用いた容
器を熱媒中に入れ、水素の吸蔵放出速度を比較した結果
、本発明の貯蔵器を用いた場合の方が速度は１０倍以上
速くなった。

これは従来の容器の場合、成形体と容器壁との密着性が
十分でなく、熱媒からの熱移動速度が遅いのに対し、本
発明の貯蔵器の場合、成形体と容器の間に高熱伝導性の
金属体か充填されていることで、容器壁と水素吸蔵合金
成形体が熱伝導性の良好な金属細片を介して接続され、
さらに水素吸蔵合金の吸蔵量を減少させない範囲で水素
吸蔵合金成形体の体積膨張により、水素吸蔵合金成形体
と保持容器内壁との密着が十分良くなり、熱媒２冷媒か
らの熱移動速度が極めて速くなったためと考えられる。

また本発明の別の水素吸蔵合金の充填方法より作製した
水素吸蔵合金貯蔵器は、水素吸蔵合金を予め水素吸蔵合
金を保持する容器より若干小さめに成形し、この成形体
を水素吸蔵合金を保持する容器に入れ、前記容器の内壁
と水素吸蔵合金成形体の間隙に、熱伝導性の良好な金属
細片を充填した後、容器ごと加熱することで製作した水
素吸蔵合金貯蔵器である。

すなわち、本発明は第１図ｆに示したように容器全体を
加熱し、容器内壁と成形体及びその間の金属を焼結する
ものである。

加熱温度は高すぎると、容器の内壁と水素吸蔵合金成形
体の間の充填物が水素吸蔵合金成形体と反応し、水素吸
蔵ユが１割以上減少する。一方温度が低すぎると、容器
の内壁と水素吸蔵合金成形体の間の充填物が十分に焼結
しないため、容器内壁と成形体とを効果的に結合する力
が小さい。このため加熱温度は、充填物の融点の３００
℃以下の温度よりも高く、融点以下が望ましい。

上記の方法より製作した水素吸蔵合金貯蔵器において、
容器の内壁と水素吸蔵合金成形体が加熱により極めて密
着性よく接続され、さらにその後水素吸蔵を可能とする
ための合金の活性化による体積膨張により、より密着性
は増大することが出来る。

本発明の貯蔵器と、従来の成形体の充填方法を用いて製
作した貯蔵器を熱媒中に入れ、水素の吸蔵放出速度を比
較した結果、本発明の貯蔵器を用いた場合の方が速度は
１５倍以上速くなった。

これは従来の貯蔵器の場合、成形体と容器壁との密着性
が十分でなく、熱媒からの熱移動速度が遅いのに対し、
本発明の貯蔵器の場合、成形体と容器の間に高熱伝導性
の金属体が充填され、容器全体が加熱されることで容器
内壁と水素吸蔵合金成形体が熱伝導性の良好な金属細片
を介して接続され、さらに水素吸蔵合金の吸蔵量を減少
させない範囲で水素吸蔵合金成形体の体積膨張により、
水素吸蔵合金成形体と容器内壁との密着が十分良くなり
、熱媒、冷媒からの熱移動速度が極めて速（なったため
と考えられる。

本発明の他の水素吸蔵合金の充填方法より製作された水
素吸蔵合金貯蔵器は、水素吸蔵合金を予め水素吸蔵合金
保持容器より若干小さめに成形し、この水素吸蔵合金成
形体に活性化処理を行い、水素吸蔵合金成形体の体積膨
張を行わせた後、この成形体を水素吸蔵合金を保持する
容器に入れ、前記容器の内壁と水素吸蔵合金成形体の間
隙に熱伝導性の良好な金属細片を充填し、容器ごと加熱
することで作製した水素吸蔵合金貯蔵器である。

本発明の貯蔵器と、従来の成形体の充填方法を用いて製
作した貯蔵器を熱媒中に入れ、水素の吸蔵放出速度を比
較した結果、本発明の貯蔵器を用いた場合の方が速度は
１５倍以上速くなった。

これは従来の容器の場合、成形体と容器壁との密着性が
十分でなく、熱媒からの熱移動速度が遅いのに対し、本
発明の貯蔵器の場合、活性化処理を行い、水素吸蔵合金
成形体の体積膨張を行わせた後、この成形体を水素吸蔵
合金を保持する容器に入れ、前記容器の内壁と水素吸蔵
合金成形体の間隙に熱伝導性の良好な金属細片を充填し
、容器ごと加熱することで、容器内壁と水素吸蔵合金成
形体が熱伝導性の良好な金属細片を介して接続され、水
素吸蔵合金成形体と容器内壁との密着が十分良くなり、
熱媒、冷媒からの熱移動速度が極めて速くなったためと
考えられる。

上記の方法により作製した貯蔵器は、活性化後の体積膨
張した水素吸蔵合金成形体を用いるところに特徴がある
。すなわち、活性化後の成形体を水素吸蔵合金を保持す
る容器に入れ、容器の内壁と水素吸蔵合金成形体の間隙
に熱伝導性の良好な金属細片を充填し、容器ごと加熱し
、再び水素吸蔵合金成形体を活性化させるが、再び活性
化した水素吸蔵合金成形体は体積膨張しない。

すなわち、水素吸蔵合金成形体は活性化操作により一度
膨張しているため水素吸蔵量の減少はなく、容器の内壁
と水素吸蔵合金成形体の間隙の熱伝導性の良好な金属細
片が加熱により焼結され、水素吸蔵合金成形体と容器内
壁との密着が十分良くなり、熱媒、冷媒からの熱移動速
度を向上させている。

すなわち、予め活性化を行っていない水素吸蔵合金成形
体を水素吸蔵合金を保持する容器に入れ、前記容器の内
壁と水素吸蔵合金成形体の間隙に熱伝導性の良好な金属
細片を充填した後、容器ごと加熱することで作製した水
素吸蔵合金貯蔵器は、水素による活性化後に、水素吸蔵
合金成形体によっては十分に体積膨張できないため、水
素吸蔵圧が上昇し水素吸蔵合金の特性が若干変化する場
合があるが、容器の内壁と水素吸蔵合金成形体の密着性
は極めて高い。

一方で、予め活性化を行った水素吸蔵合金成形体を水素
吸蔵合金を保持する容器に入れ、前記容器の内壁と水素
吸蔵合金成形体の間隙に熱伝導性の良好な金属細片を充
填した後、容器ごと加熱することで作製した水素吸蔵合
金貯蔵器は、水素吸蔵量は十分であるが、容器の内壁と
水素吸蔵合金成形体の密着性は、予め活性化を行ってい
ない水素吸蔵合金成形体を水素吸蔵合金を保持する容器
に入れ、前記容器の内壁と水素吸蔵合金成形体の間隙に
熱伝導性の良好な金属細片を充填した後、容器ごと加熱
することで作製した水素吸蔵合金貯蔵器に劣る。

成形体を水素吸蔵合金を保持する容器に入れ、前記容器
の内壁と水素吸蔵合金成形体の間隙に熱伝導性の良好な
金属細片を充填し、水素吸蔵を可能とするための合金の
活性化による体積膨張により、より密着性は増大するこ
とで作製した水素吸蔵合金貯蔵器は、水素吸蔵合金を保
持する容器ごと加熱しないので、予め活性化を行ってい
ない水素吸蔵合金成形体を水素吸蔵合金を保持する容器
に入れ、前記容器の内壁と水素吸蔵合金成形体の間隙に
熱伝導性の良好な金属細片を充填した後、容器ごと加熱
することで作製した水素吸蔵合金貯蔵器及び予め活性化
を行った水素吸蔵合金成形体を、水素吸蔵合金を保持す
る容器に入れ、前記器の内壁と水素吸蔵合金成形体の間
隙に熱伝導性の良好な金属細片を充填した後、容器ごと
加熱することで作製した水素吸蔵合金貯蔵器に比較して
、簡単な工程ですみ製造上のコストも安価であるが、容
器の内壁と水素吸蔵合金成形体の密着性は若干劣る。

［実　施　例］ 実施例　１゜ Ｆｅ　、　Ｔｉ　、　Ｍｆｌｌ（Ｃｅ：５０．　　Ｌａ
：３０．　Ｎｄ＋１５゜Ｐｒ：４．他１．各重量％含有
）をアーク溶解炉で溶解し、Ｆ　ｅ　Ｔ　ｉ　　　Ｍ　
ｍ　　　（数字はＦＱに対０．９５　　０．０８ するそれぞれの原子の原子比）合金を溶製した。

これをｌｏｏｍ程度に粉砕し、これに１０廂程度の電解
銅粉を３０重量％加えて良く混合した。成形機にて直径
１８關、厚み約１０ｍｍの成形体を約４　ｔｏｎ／ｃシ
の圧力で作製し、次いで真空中で８５０℃で４時間焼結
した。

この成形体を２個、内径１８．９ｍｍ、長さ５ｃｍの銅
製の水素吸蔵合金を保持する容器に充填する。その際、
水素吸蔵合金を保持する容器と成形体の間隙に銅箔（厚
さ：　０．１５ｍｍ、容器の円周方向：６ｃｍ。

容器の軸方向：４ｃｍ）を差し込み充填物とした。

このような充填方法により作製した円筒状の水素吸蔵合
金貯蔵器を、８０℃で真空排気−３０ａｔｎ＋のＨ２条
件で活性化操作を行い、水素の吸蔵と放出速度の検討を
行った。

この水素吸蔵合金貯蔵器の８０℃、　３０ｋｇ／ｃ−の
水素圧力での吸蔵の状態は、第２図のＡ１．ｌｌｌＯ℃
、大気圧放出の状態は同図中のＡ２であった。尚、同図
中の実線は吸蔵率、点線は放出率を示した。

比較例として、粉末の同試料及び金属箔を導入しない成
形体のみを入れた容器の場合は、それぞれ、第２図中の
Ｂｌ、Ｂ２．ＣＩ、Ｃ２であった。

第２図より明らかなように、本発明による成形体と容器
の間隙に銅箔を入れることより作製した水素吸蔵合金貯
蔵器の場合のＡＩ、Ａ２は、比較容器の水素の吸蔵放出
の時間変化Ｂｌ、　　Ｂ２゜ＣＩ、Ｃ２に比べて、吸蔵
速度、放出速度が大幅に向上した。

これはＢｌ、Ｂ２．ＣＩ、Ｃ２の場合、水素吸蔵合金粉
末あるいは成形体と、容器壁との密着性が十分でなく、
熱媒、冷媒からの熱移動速度が遅いのに対し、ＡＩ、Ａ
２の場合水素吸蔵合金成形体自体の高熱伝導性に加えて
、成形体と容器の間に熱伝導性の良い金属体が充填され
、水素吸蔵合金成形体と容器壁との密着が十分となり、
熱媒からの熱移動速度が極めて速くなったものと考えら
れる。

この場合の水素吸蔵合金成形体の膨張率は６６％であり
、比較例の粉末の同試料及び金属箔を導入しないペレッ
トのみの場合と比べて、水素吸蔵量は３％程度減少した
。

実施例　２ 実施例１と同様な方法で作製したＦｅＴｉＭｍ系合金の
成形体を直径１８．９ｍｍ、長さ５ｃｍの銅製の円筒の
水素吸蔵合金を保持する容器に充填した。

その際、水素吸蔵合金を保持する容器と成形体の間に銅
粉末（１００メツシユ程度）を充填した。この様に作製
した水素吸蔵合金貯蔵器を、８０℃で真空排気−３０ａ
ｔａ＋　Ｈ２の条件で活性化操作を行い、水素の吸蔵と
放出速度の検討を行った。

この水素吸蔵合金貯蔵器の８０℃、　３０ｋｇ／ｃｄの
水素圧力での吸蔵の状態は第２図のＤｌ、８０℃、大気
圧放出の状態は同図中のＤ２であった。

第２図より明らかなように、本発明による成形体と容器
の間隙に銅粉末を充填することで、作製した水素吸蔵合
金貯蔵器の場合のＤＩ、Ｄ２は、実施例１で示した比較
例のＢｌ、　Ｂ２．　ＣＩ。

Ｃ２に比べて、吸蔵速度、放出速度が大幅に向上してい
た。

これは水素吸蔵合金成形体自体の高熱伝導性に加えて、
成形体と容器の間に高熱伝導性の金属体が充填され、水
素吸蔵合金成形体と容器壁との密着が十分となり、熱媒
からの熱移動速度が極めて速くなったものと考えられる
。

この場合の水素吸蔵合金成形体の膨張率は６２％であり
、比較例の粉末の同試料及び金属粉あるいは金属箔を導
入しない成形体のみの場合と比べて、水素吸蔵量は３％
程度減少した。

実施例　３ 実施例１と同様な方法で作製したＦｅＴｉＭｍ系合金の
成形体を、成形体を１個充填したあとて銅粉末を充填し
これを２回繰り返して第１図ｅに示すような充填構造で
、直径１８．９ｍｍ、長さ５ｃｍの銅製の円筒の水素吸
蔵合金貯蔵器を作製した。

以下実施例２と同様の方法で水素吸蔵放出速度を測定、
比較した。

その結果、実施例２と同様に水素吸蔵放出速度は１０倍
以上速くなった。

実施例　４ 原料にＬａＮｉ５合金を用いて実施例１と同様な方法で
成形体を作製した。前記成形体を直径１８．９＋ａｍ、
長さ５印の銅製の円筒の水素吸蔵合金貯蔵器に、実施例
２と同様の充填方法を用いて貯蔵器を作製した後、同様
の測定方法で水素吸蔵放出速度を測定、比較した。

その結果、実施例２と同様に水素吸蔵放出速度は１０倍
以上速くなった。

実施例　５ 実施例１と同様な方法で作製したＦｅＴｉＭｍ系合金の
成形体を直径１８．９ｍｍ、長さ５ｃｍの銅製の円筒の
水素吸蔵合金を保持する容器に充填した。

その際、水素吸蔵合金を保持する容器と成形体の間隙に
銅箔（厚さ：　０．１５１１１１＠％容器の円周方向：
６ｃｍ、容器の軸方向：４ｃｍ）を差し込み充填物とし
た。

そしてこの容器を真空中８５０℃で焼結した。このよう
に作製した水素吸蔵合金貯蔵器を８０℃で真空排気−３
０ａｔｎ＋のＨ２条件で活性化操作を行い、水素の吸蔵
と放出速度の検討を行った。

この水素吸蔵合金貯蔵器の８０℃、　３０ｋｇ／ａｌｔ
の水素圧力での吸蔵の状態は第３図のＡ１．８０℃、大
気圧放出の状態は同図中のＡ２であった。尚、同図中の
実線は吸蔵率、点線は放出率を示した。

比較例として、粉末の同試料及び金属箔を導入しない成
形体のみの場合は、それぞれ、第３図中のＢｌ、Ｂ２．
ＣＩ、Ｃ２であった。

第３図より明らかなように、本発明による成形体と容器
の間隙に銅箔を入れることにより、作製した水素吸蔵合
金貯蔵器の場合のＡｌ、Ａ２は、比較容器の水素の吸蔵
放出の時間変化Ｂｌ、　　Ｂ２゜ＣＩ、Ｃ２に比べて、
吸蔵速度、放出速度が大幅に向上した。

これはＢｌ、Ｂ２．ＣＩ、Ｃ２の場合、水素吸蔵合金粉
末あるいは成形体と、容器壁との密着性が十分でなく、
熱媒、冷媒からの熱移動速度が遅いのに対し、ＡＩ、Ａ
２の場合水素吸蔵合金成形体自体の高熱伝導性に加えて
、成形体と容器の間に熱伝導性の良い金属体が充填され
、加熱されていることで、水素吸蔵合金成形体と容器壁
との密着が十分となり、熱媒からの熱移動速度が極めて
速くなったものと考えられる。

この場合の水素吸蔵合金成形体の膨張率は６６％であり
、比較例の粉末の同試料及び金属箔を導入しない成形体
のみの場合と比べて、水素吸蔵量は３％程度減少した。

実施例　６ 実施例１と同様な方法で作製したＦｅＴｉＭｍ系合金の
成形体を直径１８．９１１１＋ｓ、長さ５ｃｍの銅製の
円筒の水素吸蔵合金保持容器に充填した。その際、水素
吸蔵合金を保持する容器と成形体の間に銅粉末（１００
メツシユ程度）を充填した。

そしてこの容器を真空中８５０℃で焼結した。この様に
作製した水素吸蔵合金貯蔵器を、８０℃で真空排気−３
０ａｔｍ　Ｈ２の条件で活性化操作を行い、水素の吸蔵
と放出速度の検討を行った。

この水素吸蔵合金貯蔵器の８０℃、　３０ｋｇ／ｃｄの
水素圧力での吸蔵の状態は第３図のＤｌ、８０℃、大気
圧放出の状態は同図中のＤ２であった。

第３図より明らかなように、本発明による成形体と容器
の間隙に銅粉末を充填することで作製した水素吸蔵合金
貯蔵器の場合のＤＩ、Ｄ２は、実施例１で示した比較例
のＢｌ、Ｂ２．ＣＩ、Ｃ２に比べて、吸蔵速度、放出速
度が大幅に向上していた。

これは水素吸蔵合金成形体自体の高熱伝導性に加えて、
成形体と容器の間に高熱伝導性の金属体が充填され、加
熱されていることで、水素吸蔵合金成形体と容器壁との
密着が十分となり、熱媒がらの熱移動速度が極めて速く
なったものと考えられる。

この場合の水素吸蔵合金成形体の膨張率は６２％であり
、比較例の粉末の同試料及び金属粉あるいは金属箔を導
入しない成形体のみ場合と比べて、水素膜蔵置は３％程
度減少した。

実施例　７ 実施例１と同様な方法で、ＦｅＴｉＭｍ系合金を原料に
用いて、成形機にて直径１８ｍｍ、厚み約１０ｍｍの成
形体を約４ｔｏｎ／ｃｄの圧力で作製し、その後焼結し
ないまま成形体を直径１８．９ｍｍ、長さ５ｃＩＩ＋の
銅製の円筒の水素吸蔵合金を保持する容器に充填した。

その際、水素吸蔵合金を保持する容器と成形体の間に銅
粉末（１００メツシユ程度）を充填した。そしてこの容
器を真空中８５０℃で焼結した。

この様に作製した水素吸蔵合金貯蔵器を、８０℃で真空
排気−３０ａｔｍ　Ｈ２の条件で活性化操作を行い、水
素の吸蔵と放出速度の検討を行った。

その結果、実施例６と同様に水素吸蔵放出速度は１５倍
以上速くなった。充填後容器ごと焼結する場合には、水
素吸蔵合金成形体を焼結しないまま充填し、その後容器
ごと焼結する事によって、焼結した水素吸蔵合金成形体
と同等の性能を発揮する事が出来る。

実施例　８ 実施例１と同様な方法で作製したＦｅＴｉ〜１ｍ系合金
の成形体を、成形体を、１個充填したあとで銅粉末を充
填し、これを２回繰り返して第１図ｅに示すような充填
構造で、直径１８．９ｍｍ、長さ５ｃｍの銅製の円筒の
水素吸蔵合金貯蔵器を作製した。

以下実施例６と同様の方法で保持容器ごと加熱し、活性
化処理を行った後で、水素吸蔵放出速度を測定、比較し
た。

その結果、実施例６と同様に水素吸蔵放出速度は１５倍
以上速くなった。

実施例　９ 原料にＬａＮｉ５合金を用いて実施例１と同様な方法で
成形体を作製した。前記成形体を直径１８．９ｍｍ、長
さ５ｃｍの銅製の円筒の水素吸蔵合金を保持する容器に
、実施例６と同様の充填方法を用いて貯蔵器を作製した
後、同様の測定方法で水素吸蔵放出速度を測定、比較し
た。

その結果、実施例６と同様に水素吸蔵放出速度は１５倍
以上速くなった。

実施例　１０ 実施例１と同様な方法で作製したＦｅＴｉＭｍ系合金の
成形体を直径２２ｍ＋＊、長さ５ｃｍのステンレス製の
円筒の水素吸蔵合金を保持する容器に充填する。８０℃
で真空排気−３０ａｔｍのＨ２条件で活性化操作を行い
、活性化処理終了後、−旦水素吸蔵合金成形体を取り出
し、直径１８．９ｍ＋ｉ、長さ５ｃｍの銅製の円筒の水
素吸蔵合金を保持する容器に充填した。

その際、水素吸蔵合金を保持する容器と成形体の間隙に
銅箔（厚さ：　０．０５ｍＩＩｌｓ容器の円周方向：６
ｃｍ、容器の軸方向：４ｃ＋ｎ）を差し込み充填とした
。そしてこの容器を真空中８５０℃で焼結した。

このように作製した水素吸蔵合金貯蔵器を８０℃で真空
排気−３０ａｔ１１のＨ２条件で再び活性化操作を行い
、水素の吸蔵と放出速度の検討を行った。

この水素吸蔵合金保持容器の８０℃、　３０ｋｇ／ｃｄ
の水素圧力での吸蔵の状態は第４図のＡ１．８０℃、大
気圧放出の状態は同図中のＡ２であった。尚、同図中の
実線は吸蔵率２点線は放出率を示した。

比較例として、粉末の同試料及び金属箔を導入しない成
形体のみの場合は、それぞれ、第４図中のＢｌ、Ｂ２．
ＣＩ、Ｃ２であった。

第４図より明らかなように、本発明による成形体と容器
の間隙に銅箔を入れた場合のＡＩ、　Ａ２は、比較容器
の水素の吸蔵放出の時間変化Ｂｌ。

Ｂ２．ＣＩ、Ｃ’２に比べて、吸蔵速度、放出速度が大
幅に向上した。

これはＢｌ、Ｂ２．ＣＩ、Ｃ２の場合、水素吸蔵合金粉
末あるいは成形体と、容器壁との密着性が十分でなく、
熱媒、冷媒からの熱移動速度か遅いのに対し、ＡＩ、Ａ
２の場合水素吸蔵合金成形体自体の高熱伝導性に加えて
、成形体と容器の間に熱伝導性の良い金属体が充填され
、加熱されていることで、水素吸蔵合金成形体と容器壁
との密着が十分となり、熱媒からの熱移動速度が極めて
速くなったものと考えられる。

この場合の水素吸蔵合金成形体の膨張率は１００％であ
り、比較例の粉末の同試料及び金属箔を導入しない成形
体のみの場合と比べて、水素吸蔵量は同等であった。

実施例　１１ 実施例１と同様な方法で作製したＦｅＴｉＭｍ系合金の
成形体を直径２２１．長さ５ｃｍのステンレス製の円筒
の水素吸蔵合金を保持する容器に充填した。８０℃で真
空排気−３０ａｔｍのＨ２条件で活性化操作を行い、活
性化処理終了後、−旦水素吸蔵合金成形体を取り出し、
直径１８．９ｍ＋ｓ、長さ５ｃｍの銅製の円筒の水素吸
蔵合金を保持する容器に充填した。

その際、水素吸蔵合金を保持する容器と成形体の間隙に
銅粉末（１００メツシユ程度）を充填した。

そしてこの容器を真空中８５０℃で焼結した。

このように作製した水素吸蔵合金貯蔵器を８０℃で真空
排気−３０ａｔｆｆｌのＨ２条件で再び活性化操作を行
い、水素の吸蔵と放出速度の検討を行った。

この水素吸蔵合金貯蔵器の８０℃、　３０ｋｇ／ｃシの
水素圧力での吸蔵の状態は第４図のＤｌ、８０℃、大気
圧放出の状態は同図中のＤ２であった。

第４図より明らかなように、本発明による成形体と容器
の間隙に銅粉末を充填した場合のＤＩ。

Ｄ２は、実施例１で示した比較例のＢｌ、Ｂ２゜ＣＩ、
Ｃ２に比べて、吸蔵速度、放出速度が大幅に向上してい
た。

これは水素吸蔵合金成形体自体の高熱伝導性に加えて、
成形体と容器の間に高熱伝導性の金属体が充填され、加
熱されていることで、水素吸蔵合金成形体と容器壁との
密着が十分となり、熱媒からの熱移動速度が極めて速く
なったものと考えられる。

この場合の水素吸蔵合金成形体の膨張率は１００％であ
り、比較例の粉末の同試料及び金属粉あるいは金属箔を
導入しない成形体のみの場合と比べて、水素吸蔵量は同
等であった。

実施例　１２ 実施例１と同様な方法で作製したＦｅＴｉＭｍ系合金の
成形体を、活性化処理を行った後で、成形体を１個充填
した後で銅粉末を充填し、これを２回繰り返して第１図
ｅに示すような充填構造で、直径１８．９ｍｍ、長さ５
ｃｍの銅製の円筒の水素吸蔵合金貯蔵器を作製した。

以下実施例１１と同様の方法で、保持容器ごと加熱し、
再活性化処理を行った後で、水素吸蔵放出速度を測定、
比較した。

その結果、実施例１１と同様に水素吸蔵放出速度は１５
倍以上速くなった。

実施例　１３ 原料にＬａＮｉ５合金を用いて実施例１と同様な方法で
成形体を作製した。活性化処理を行った後で、前記成形
体を直径１８．９ｍｍ、長さ５ｃｍの銅製の円筒の水素
吸蔵合金保持容器に実施例１１と同様の充填方法を用い
て貯蔵器を作製した後、同様の測定方法で水素吸蔵放出
速度を測定、比較した。

その結果、実施例１１と同様に水素吸蔵放出速度は１５
倍以上速くなった。

［発明の効果］ 上記のように水素吸蔵合金成形体を容器に充填する際に
、容器の内壁と成形体の間に熱伝導の良好な金属細片を
充填し、焼結することで、成形体が極めて密着性良く充
填された水素吸蔵合金貯蔵器を用いることにより、熱の
移動が極めて速くなり、水素を迅速に吸蔵、放出するこ
とが出来る。

また、水素吸蔵合金貯蔵器の製造工程も比較的簡単で、
低コストであり、実用的な水素吸蔵、精製装置、アクチ
ュエーターなどのシステムへの多大な貢献が期待出来る
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における水素吸蔵合金成形体の充填方法
を示した説明図で、ａ−１，ｂ−１゜ｂ−２，ｃ、ｄは
水素吸蔵合金成形体貯蔵器の横断面図、ａ−２，ｂ−３
，ｅは水素吸蔵合金成形体貯蔵器の縦断面図、第２図〜
第４図はいずれも本発明による水素吸蔵合金成形体貯蔵
器及び比較例における水素の吸蔵、放出の時間変化を示
した図表である。 １：水素吸蔵合金を保持する容器 ２：熱伝導性の良好な金属細片 ３：水素吸蔵合金成形体 ４：ドーナツ型水素吸蔵合金成形体の穴５：隙間 ６：水素吸蔵放出バルブ ７：ヒーター ８：焼結炉 代　理　人　　弁理士　　茶野木　立　火弟１図 第２図 手続補正口（自発） 昭和６３年６月１５日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水素吸蔵合金成形体を充填し、前記成形体と外郭を
   構成する容器の内壁の間隙に熱伝導性の良好な金属細片
   を充填してなる水素吸蔵合金貯蔵器。 ２、水素吸蔵合金成形体の複数個を用い、その間隙に熱
   伝導性の良好な金属細片を充填してなる請求項１に記載
   された水素吸蔵合金貯蔵器。