JPH02200724A - 水素吸蔵用金属材料の特性改善方法 - 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、水素を高密度かつ安全に吸蔵・放出しうる水
素吸蔵用金属材料の特性改善のための方法に関するもの
である。

（従来の技術） 近隼、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くる合金としてはＬａＮｉ　　　
ＣａＮｉ５．Ｍｇ２Ｎｉ、ＦｅＴｉ５″ などが代表的である。そのなかで、ＦｅＴｉ合金は安価
で水素吸蔵量も多く、最も大きな期待が寄せられている
。

しかし、ＦｅＴｉ合金は活性化処理（水素を最初に合金
に吸わせる操作）に高温（４００℃）、高圧（ＧＯ気圧
）、長時間（１週間程度）を要することが知られていた
。

本発明者らは、先に活性化処理を容易にしたＦｅＴｉＭ
ｍ系水素吸蔵用金属材料を開発した（特公昭６１−０４
７２１６号公報）。Ｍｍとは、希土類元素を表し、Ｌａ
、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｙなどの単体で用いられる
こともあるが、多くは混合物で、−股部にＣｅが約５０
％、Ｌａが約３０％、Ｎｄが約１５％、Ｐｒが約４％、
他約１％の混合物（ミツシュメタル）であり、前述の混
合物として合金に添加されることが多い。

前記ＦｅＴｉＭｍ系水素吸蔵用金属材料は、Ｔｉ　をＦ
ｅに対して原子数比で０．９〜１．０５、ＭｌｌをＦＯ
に対して原子数比で０．０１５〜０．１からなる組成で
ある。

この合金は、室温で２．５〜７時間と非常に迅速に活性
化でき、さらに水素吸蔵量、プラトー性も良好である。

一方で、ＦｒＴｉ合金と同じく、常温ではｌｏｋｇ／ｃ
シ程度の水素吸蔵平衡圧であるため、常温でｌｏｋｇ／
ｅ−程度の水素圧で迅速に水素吸蔵を行うのは困難であ
った。

水素吸蔵合金を用いた水素貯蔵容器にかかる水素圧力が
１．　Ｏｋｇ　／　ｃｄ以七となると、法律的に種々の
制約があり、１０ｋｇ／ｅ−未満の水素圧力で使用され
る容器及びそれを用いたシステムでは、制約が少なくな
る。このため、より低い水素圧力で迅速な水素吸蔵がｉ
ｉＪ能であるＦｅＴｉＭｍＣｏ系水累吸蔵合金を開発し
Ｃきた（特公昭［ｉ２−５８９３９号公報）。

（発明が解決しようとする課題） 本発明のト１的は、」二足のＦｅＴｉＭｒｎＣｏ系水素
吸蔵合金の重水素吸蔵合金特性の向上を図り、プラトー
性が優れた水素吸蔵用金属材料となるだめの特性改善方
法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、）　ｅ　１１Ｔ　ｉ　ｙＲＥ　Ｍ　ｚ　Ｃｏ
ｘ　　（式中、Ｘ＋　　５’＋　　Ｚは何れも原子数比
で、０．０１≦ｘ≦０．２．０．９０≦ｙ≦１．０５、
ＲＥＶは希土類元素で０．０１５≦ｚ≦０．１である。

）で表される組成の合金を、真空または不活性ガス雰囲
気中で、９００℃〜１１００℃で熱処理を行うことを特
徴とする水素吸蔵用金属材料の特性改善方法である。

本発明の特性改善方法により、前述の ＦｅＴｆＲＥＭＣｏ系水素吸蔵用金属材料を、史にプラ
トー性が優れた性能を持つように特性を改善できる。

本発明で対象となる合金は、Ｆ　ｅ　１−）Ｌ　Ｔ　ｔ
　。

ＲＥＭ　　Ｃｏ　　（、式中、０．旧≦ｘ≦０．２．０
．９０≦ｘ ｙ≦１２０５、ＲＥＭはＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ。

Ｓｎ、Ｙなどの希土類元素の１種または２種以上を示１
，０．０１５≦ｚ≦Ｉ）、１　、ただしいずれも数字は
原子数比）で表される組成を１−ｉ−１−る水素吸蔵用
金属材料である。

第１図は、熱処理条件を変えることで、合金のプラトー
性がどの様に変化するかを示す。プラトー性は、以下の
式（１）で定義した。

ｄΩｎ　（Ｐ　ｄ）　／　ｄ　（１−１／Ｍ）　　　　
　（１）Ｐｄはプラトーを示す部分の水素解離圧、（Ｈ
／　Ｍ　）は水素吸蔵量を示し、Ｈは水素原子の個数、
Ｍは合金原子の個数を示す。

熱処理時においては、合金の雰囲気は、真空または不活
性ガスとする。これは熱処理中の合金の酸化を防止する
ためである。不活性ガスとしては、Ａ、ｒ、Ｈｅなどを
用いる。

真空中で熱処理時間を１０時間として、熱処理温度が１
０００℃の場合には、熱処理を行わない前記合金と比べ
、プラトー性は向上している。熱処理ｌＨ度が９００℃
よりも低くなると、熱処理の効果が少なくな一〕だ。

また、１０００℃よりも高い温度で熱処理を行−フだ場
合、熱処理時間は短くなるが、１１００℃に、超えろ温
度で熱処理を行っても、はとんどそれ以上の熱処理時間
の短縮か認められなかった。このため、熱処理の温度範
囲は９００℃〜１１００℃が適している。

（実　施　例） 合金溶製の原料としでは、純度９９．９％の電解鉄、９
９．７〜９９４Ｂ％のスポンジチタン、９８％のＲＥＭ
（Ｃｅ：約５０％、　Ｌａ：約３０％、　Ｎｄ：約１５
％、Ｐｒ：約４０６、他：約１％）、９９％程度のＣＯ
を用いた。

原Ｔ比でＦｅを（１−ｘ）　、Ｔｉをｙ値として０、！
’１０〜！、０５、ＲＥＭを２値として、０．０１５〜
０．１、Ｃｏをｙ値とし、て０１以下となるように秤量
し、水冷銅ルツボを有するアルゴニ・アーク炉で溶解し
、ｒ　ｅ　ｉ　□Ｔ　ｌ　、　ＲＥ　Ｍ　、ＣＯＸを製
造した。

この・うち数個のボタン状溶解試料片を真空中で、８０
０℃〜１２００℃で熱処理を行った。ボタン状の合金試
料は空気雰囲気下で、振動ミルで粉砕し、ＧＯ〜１５０
メ・ｌシュの粒度のものを特性試験に供した。

第１表に作製したＦ　ｅ、−、Ｔ　ｉｙＲＥＭ７．Ｃｏ
８合金の元素分析値、及び活性化後の合金の３０℃にお
ける水素圧１ｏｋｇ／（・♂以下での水素吸蔵量、プラ
トー性、水素解ｍ　！ｒ衡正圧力示しまた。

また、比較例を第２表に示し、た。

この表に示されるように、本熱処理方法を行った合金が
、比較試料に対ｊ７て、更にプラト−性がよくなっ′Ｃ
いることが認められる。

第２図に、Ｆ　ｅ　　　　Ｔ　ｉ　　　　ＲＥＭ、口２
Ｃｏ、２００．８０　　　１．０ の５０℃における圧力組成等温線図を示した。熱処理前
の曲線（鎖線）をａ、熱処理後の曲！ｉＩ！（実線）を
ｂとする。

熱処理条件は、真空中１０００℃、１０時間である。

熱処置後に、プラトー性が良くなっていることか判る。

／′ （発明の効果） 」−ル己のよう１こ、Ｆ　ｅ、−、Ｔ　ｉ、ＲＥＭ、、
Ｃｏ、〜金の特徴である活性化操作が容品で、安価であ
〕、水素吸蔵量が大きく、１０ｋｇ／ｅ−以下の水素圧
で迅速に水素吸蔵が可能であることに加えて、不老明の
特性改善方法を用いることにより、更にプラトー性が優
れた水素吸蔵用金属祠料となるため、て用件、経済性の
面で多大な効果をもたらすものフあるから、産業界に寄
与するところが極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｆｅ、−、Ｔｉ、ＲＥＭ２Ｃｏ、合金つ熱処
理条件を変えて製造した合金のプラトーを及び最大水素
吸蔵量を示した図表、第２図に、”　ｅＯ，８０”　’
１．ＯＲＥＭＯ，０２ｃｏ０．２０の５０℃におする圧
力組成等温線図である。 代 理 人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｆｅ＿１＿−＿ｘＴｉ＿ｙＲＥＭ＿ｚＣｏ＿ｘ（式中、
   ｘ、ｙ、ｚは何れも原子数比で、０．０１≦ｘ≦０．２
   、０．９０≦ｙ≦１．０５、ＲＥＭは希土類元素で０．
   ０１５≦ｚ≦０．１である。）で表される組成の合金を
   、真空または不活性ガス雰囲気中で、９００℃〜１１０
   ０℃で熱処理を行うことを特徴とする水素吸蔵用金属材
   料の特性改善方法。