JPH04187503A - マグネシウム系水素貯蔵材及びその製造方法 - 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〉 本発明はマグネシウム系水素貯蔵材及びその製造方法に
関し、更に詳細には、初期活性が高く、軽量で、且つ重
量当たりの水素貯蔵量が大きいマグネシウム系水素貯蔵
材及びその製造方法に関する。

〈従来の技術〉 近年、タリンエネルギーとして、水素が脚光を浴び、そ
の貯蔵、運搬方法について種々研究が進められている。

しかしながら、現在のところ、水素を貯蔵する技術とし
ては高圧ボンベ又は液体水素による方法に依存している
のが実状である。

また金属水素化物を利用して、水素を貯蔵する技術が開
発されており、例えば作業性に優れた希土類金属−遷移
金属系合金又は安価なＴ１−遷移金属系合金の開発が主
に行なわれている。

しかしながら、希土類金属を含む合金では、重量当りの
水素貯蔵量が小さく、高価であるという欠点があり、ま
たＴ１系合金では活性が小さく、水素の貯蔵、放出を繰
り返すと、微粉化が生し、水素貯蔵には適さないという
欠点がある。

一方マグネシウム金属は、軽量であり、水素貯蔵量の大
きな金属であることが知られているが、水素放出温度が
高く、特に活性が低いために水素を貯蔵させる場合、高
温高圧下にて行なわなくてはならないという欠点がある
。そこで、このような欠点を改善するために、マグネシ
ウム−遷移金属系合金についても提案されているが、重
量当りの水素貯蔵量が不十分であるのが実状である。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明の目的は、軽量で、重量当りの水素貯蔵量が大き
く、水素化速度が早く、且つ安価で高活性なマグネシウ
ム系水素貯蔵材及びその製造方法を提供することにある
。

〈課題を解決するための手段〉 本発明によれば、マグネシウム金属を溶解させてなるア
ンモニア溶液から析出させて得られる高活性マグネシウ
ム金属を含有するマグネシウム系水素貯蔵材が提供され
る。

また本発明によれば、マグネシウム金属蒸気とアンモニ
アガスとを混合し冷却した後、昇温して、マグネシウム
金属を溶解させてなるアンモニア溶液を得、次いで、揮
発性物質を排気除去することにより、高活性マグネシウ
ム金属を析出させることを特徴とするマグネシウム系水
素貯蔵材の製造方法が提供される。

以下本発明を更に詳細に説明する。

本発明のマグネシウム系水素貯蔵材は、マグネシウム金
属を溶解させてなるアンモニア溶液から析出させて得ら
れる高活性マグネシウム金属を必須の成分として含み、
好ましくは、該高活性マグネシウム金属１００ｇ当りの
水素貯蔵量が３〜７．６ｇである高活性マグネシウム金
属を含有する。

前記高活性マグネシウム金属は、粒状若しくは微粒子状
であるのが好ましく、水素化が表面反応律速の点からも
粒径は小さいほうが望ましい。

本発明のマグネシウム系水素貯蔵材では、高活性マグネ
シウム金属をそのまま水素貯蔵材として用いることがで
きるが、該高活性マグネシウム金属を、更に高活性化す
るために、例えば高活性マグネシウム金属を、活性炭担
体上に担持させたり、またニッケル、コバルト、銅及び
これらの混合物から成る群より選択される金属粉上に、
前記高活性マグネシウム金属を析出させたり、更には前
記金属粉を活性炭に担持されてなる金属担持活性炭上に
、前記高活性マグネシウム金属を析出させたりすること
ができる。この際前記活性炭は、平均粒径２０〜５０μ
であるのが好ましく、また前記金属粉の粒径は０．０２
〜０．１μであるのが望ましい。前記金属粉を用いる場
合には、高活性マグネシウムを析出させて、マグネシウ
ム−ニッケル、マグネシウム−コバルト又はマグネシウ
ム−銅等の二元系合金とするのが最も好ましい。

本発明において、水素貯蔵材である前記高活性マグネシ
ウム金属を製造するには、まず、マグネシウム金属を溶
解させてなるアンモニア溶液を調製する。該アンモニア
溶液は、例えば、マグネシウム金属蒸気を、アンモニア
ガスと混合し、好ましくは一１９６℃以下、特に好まし
くは−１４６〜−１９６℃の温度に冷却し、共縮合した
後、好ましくは−７８〜−３３，４℃の温度に５〜ユＯ
分間かけて昇温することにより得ることができる。

この際前記マグネシウム金属蒸気とアンモニアガスとの
配合割合は、金属の分散性を向上させるために、１：１
０〜１５であるのが好ましく、またアンモニアガスを過
剰にして、１：５０−１００とすることもできる。

次に得られたマグネシウム金属を溶解させてなるアンモ
ニア溶液から高活性マグネシウム金属を析出させるには
、前記マグネシウム金属を溶解させてなるアンモニア溶
液から、揮発性物質を排気除去することにより行うこと
ができる。また該排気除去する前に、例えばテトラヒド
ロフラン等の有機溶媒を、好ましくは、前記マグネシウ
ム金属を溶解させてなるアンモニア溶液１００重量部に
対して１．０００〜３０００重量部添加し、３０〜６０
分間かけて撹拌混合することもできる。該排気除去は、
公知の例えばロータリーポンプ等により行って、好まし
くは高活性マグネシウムを２〜ｌｏｇ／時間の速度で析
出させるのが望ましい。

また高活性マグネシウム金属を活性炭担体上に担持させ
るには、例えば前記マグネシウム金属を溶解させてなる
アンモニア溶液に、活性炭を添加、混合後、揮発性物質
を排気除去し、好ましくは高活性マグネシウムを５〜Ｌ
ｏｇ／時間の速度で活性炭上に担持させれば良い。この
際活性炭の仕込み量は、前記溶液中に存在するマグネシ
ウム金属に対し、２０〜５０倍量の範囲であるのが望ま
しい。

更に前記金属粉上に高活性マグネシウム金属を析出させ
るには、例えば前記マグネシウム金属を溶解させてなる
アンモニア溶液に、ニッケル、コバルト、銅及びこれら
の混合物から成る群より選択される前記金属粉を添加、
混合後、揮発性物質を排気除去し、好ましくは、高活性
マグネシウムを２〜Ｌｏｇ／時間の速度で、前記金属粉
上に析出させれば良い。この際前記金属粉の仕込み量は
、前記溶液中に存在するマグネシウム金属に対して０．
０１〜０．１倍量の範囲であるのが好ましい。

更にまた、前記金属粉を活性炭に担持させてなる金属担
持活性炭上に、高活性マグネシウム金属を析出させるに
は、例えば、予め含浸法等の公知の方法により、前記金
属粉を活性炭に担持させ、次いで前記マグネシウム金属
を溶解させてなるアンモニア溶液に前記金属担持活性炭
を添加、混合後、揮発性物質を排気除去し、好ましくは
高活性マグネシウムを５〜１０ｇ／時間の速度で析出さ
せれば良い。この際前記金属粉の配合量は、活性炭１０
０重量部に対して、１〜１０重量部であるのが好ましく
、また、前記金属担持活性炭の仕込み量は、前記溶液中
に存在するマグネシウム金属に対して、０．５〜１０倍
量の範囲であるのが望ましい。更に前記活性炭及び／又
は金属粉を用いて水素貯蔵材を調製する場合においても
、テトラヒドロフラン等の有機溶媒を使用して行うこと
ができる。

〈発明の効果〉 本発明のマグネシウム系水素貯蔵材は、特定の高活性マ
グネシウム金属を含有するので、高活性であり、重量当
りの水素貯蔵量が大きく、しかも水素化速度が早く、且
つ従来の希土類系水素吸蔵合金に比して安価で軽量であ
る。また本発明の製造方法では、前記特定の高活性マグ
ネシウム金属を含むマグネシウム系水素貯蔵材を容易に
得ることができる。

〈実施例〉 以下本発明を実施例及び比較例により、更に詳細に説明
するが本発明はこれらに限定されるものではない。

去膚目１ マグネシウムの蒸発源としてタングステンヒーターを備
えたガラス製の反応装置を用い、反応系を１０−５Ｔｏ
ｒｒ以下に排気後、反応装置を液体窒素に浸漬し、冷却
した。その後、マグネシウム蒸発用ヒーターに電流を流
して０．３ｇのマグネシウムを３０分間かけて蒸発させ
、同時にアンモニアガスを６ｇ／時間で導入しながら、
装置し液体窒素で一１９６℃に冷却しつづけた。反応終
了後、５分間で装置を一７８℃まで昇温し、マグネシウ
ム金属を溶解させてなるアンモニア溶液を得、これに脱
水、精製したテトラヒドロフラン溶媒１０ｇを加え、十
分撹拌することによって、マグネシウム液体アンモニア
テトラヒドロフラン溶液を得た。次いで得られた溶液か
ら揮発性物質を排気により除去し、５ｇ／時間の速度で
平均粒径０．０３μのマグネシウム金属微粒子を析出さ
せ、０．２５ｇのマグネシウム系水素貯蔵材を得た。

得られたマグネシウム系水素貯蔵材を、ガラス製定容装
置に仕込み、２００℃、４００Ｔｏｒｒの条件下、水素
反応速度を測定した９その結果を第１図に示す。

比較例１ 平均粒径５μの市販のマグネシウム粉について、実施例
１と同様に水素反応速度を測定したところ反応は全く起
こらなかった。その結果を第１図に示す。

実施例２ 実施例１と同様に調製したマグネシウム液体アンモニア
溶液２０ｃｃに、平均粒径５０μの活性炭を１．５ｇ加
え、良く混合した後、揮発性物質を排気により除去し、
５ｇ／時間の速度で平均粒径０．０２μのマグネシウム
金属微粒子を析出させ、１．６ｇのマグネシウム系水素
貯蔵材を得た。得られたマグネシウム系水素貯蔵材につ
いて、実施例１と同様に水素反応速度を測定した。その
結果を第１図に示す。

夫胤叢ｌコニ 実施例１と同様に調製したマグネシウム液体アンモニア
溶液２０ｃｃに、平均粒径０．０２μのニッケル０．０
２ｇ（実施例３）、平均粒径０．０４μのコバルト０．
０１７５ｇ　（実施例４）又は平均粒径ｏ、０５μの銅
０．０１８ｇ　（実施例５）を夫々添加混合後、揮発性
物質を排気により除去し、５ｇ／時間の速度で平均粒径
０．０３μのマグネシウム金属微粒子を夫々の金属表面
に析出させてマグネシウム系水素貯蔵材を得た。得られ
たマグネシウム系水素貯蔵材の量は、実施例３で０．４
０ｇ、実施例４で０．３５ｇ、実施例５で０．３６ｇで
あった。夫々の水素貯蔵材について、実施例１と同様に
水素反応速度を測定した。その結果を第２図に示す。

末り叢且二立 平均粒径ｏ、０２μのニッケル０．０２１ｇ（実施例６
）、平均粒径０．０４μのコバルト０．０１９ｇ　（実
施例７）又は平均粒径０．０５μの銅０．０２０ｇ　（
実施例８）を夫々含浸法により、平均粒径５０μの活性
炭に担持させ、夫々２ｇの金属が担持された活性炭を得
た。次いで得られた夫々の金属が担持された活性炭を、
実施例１と同様に調製したマグネシウム液体アンモニア
溶液２０ｃｃに添加混合した後、揮発性物質を排気によ
り除去し、５ｇ／時間の速度で平均粒径０．０２μのマ
グネシウム金ｇｉＬ微粒子を、夫々の金属が担持された
活性炭上に析出させて、マグネシウム系水素貯蔵材を得
た。得られたマグネシウム系水素貯蔵材の量は、実施例
６で２．１ｇ、実施例７で１．９ｇ、実施例８で２．０
ｇであった。

夫々の水素貯蔵材について、実施例１と同様に水素反応
速度を測定した。その結果を第３図に示す。

第１，２及び３図の結果より、高活性マグネシウム金属
を含む本発明のマグネシウム系水素貯蔵材は、特に高活
性を示し、重量当りの水素貯蔵量も大きいことが判った
。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１、実施例２で得られたマグネシウム系
水素貯蔵材及び比較例１のマグネシウムの水素化反応速
度を示すクラブ、第２図は実施例３、実施例４及び実施
例５で得られたマグネシウム系水素貯蔵材の水素化反応
速度を示すグラフ、第３図は実施例６、実施例７及び実
施例８で得られたマグネシウム系水素貯蔵材の水素化反
応速度を示すグラフである。 特許出願人　　三徳金属工業株式会社 代理人弁理士　　酒　　井　　　　　−同　　　　　　
　兼　　　坂　　　　　　　真岡　　　　　　　兼　　
　坂　　　　　　　繁俳ｔ　１呵（ｈｒ） 第１図 １．０　、　　　　　　　　　　。 ；　　　　　　　　　　　　　　１ 「　　　　　　　　　　１ □ へ　　　に 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）マグネシウム金属を溶解させてなるアンモニア溶液
   から析出させて得られる高活性マグネシウム金属を含有
   するマグネシウム系水素貯蔵材。 ２）前記高活性マグネシウム金属を活性炭担体上に担持
   させてなることを特徴とする請求項１記載のマグネシウ
   ム系水素貯蔵材。 ３）ニッケル、コバルト、銅及びこれらの混合物から成
   る群より選択される金属粉上に、前記高活性マグネシウ
   ム金属を析出させてなることを特徴とする請求項１記載
   のマグネシウム系水素貯蔵材。 ４）ニッケル、コバルト、銅及びこれらの混合物から成
   る群より選択される金属粉を活性炭に担持させてなる金
   属担持活性炭上に、前記高活性マグネシウム金属を析出
   させてなることを特徴とする請求項１記載のマグネシウ
   ム系水素貯蔵材。 ５）マグネシウム金属蒸気とアンモニアガスとを混合し
   冷却した後、昇温して、マグネシウム金属を溶解させて
   なるアンモニア溶液を得、次いで揮発性物質を排気除去
   することにより、高活性マグネシウム金属を析出させる
   ことを特徴とするマグネシウム系水素貯蔵材の製造方法
   。