JPH04210446A - 水素貯蔵用材料 - 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】

［０００１，］

【産業上の利用分野】この発明は、水素と可逆的に反応
して、水素を吸蔵、放出する水素貯蔵用材料に関するも
のである。 ［０００２］

【従来の技術】周知のように、水素貯蔵材料は、水素と
可逆的に反応して、反応熱の出入りを伴って水素を吸蔵
、放出する性質を有している。この化学反応を利用して
水素を貯蔵、運搬する技術の実用化が図られており、さ
らに反応熱を利用して、熱貯蔵、熱輸送システムなどを
構築する技術の開発、実用化が進められている。 ［０００３］各種用途の実用化においては、水素貯蔵材
料の特性を一層向上させる必要があり、例えば、水素貯
蔵量の増加、原料の低摩化、プラトー特性の改善などが
大きな課題として挙げられている。従来、水素貯蔵用材
料としては、Ｌａ　−Ｎｉ　、Ｍｇ　−Ｎｉ　、Ｔｉ　
−Ｆｅ　、Ｍ鳳−Ｎｉ　、Ｔｉ−Ｃｒなどが開発、提唱
されており、上記した各種用途への応用、実用化が図ら
れている。 ［０００４］

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した水素
貯蔵用材料は、Ｍｇ−Ｎｉを除いて、いずれも２００ｃ
ｃ／ｇ程度の水素吸蔵量を示すにすぎず、水素貯蔵材料
として使用するには、水素吸蔵量が少ないという欠点を
有している。また、Ｍｇ＝Ｎ！は、４００ｃｃ／ｇ程度
の水素吸蔵量を示すものの、水素吸蔵・放出反応が遅く
、しかも、３５０℃以上の温度でなければ、スムーズに
水素の吸蔵・放出ができないなどの欠点がある。 ［０００５］さらに、上記材料以外では、■は、常温で
、４００　ｃ　ｃ　／　ｇ程度の水素を吸蔵することが
知られている。しかし、■は、大きな水素吸蔵量を示す
にも拘らず、有効に吸蔵・放出できる水素量は、常温で
２００ｃ　ｃ　／　ｇ程度に過ぎず、その他は水素と化
合した固溶相として残存するため、効率が悪いという欠
点を有している。しかも、■は材料として高価であり、
これを用いた水素貯蔵材料は、原料費が嵩み、実用性に
欠ける欠点もある。 ［０００６１この発明は、上記課題を解決することを基
本的な目的とし、安価な材料を用いて、水素吸蔵量が多
く、しかも有効な水素吸蔵・放出板が多くて効率のよい
水素貯蔵材料を提供することを目的とするものである。 ［０００７１

【課題を解決するための手段１上記課題を解決するため
、本願発明のうち第１の発明は、一般式ＴｉｘＣｒ２−
ｖＭＯマで表わされる組成を有することを特徴とするも
のである。 ただし、式中、Ｘ、　Ｙは、０．８≦Ｘ≦１．２、　　
ＯくＹ≦１．　０［０００８１また、第２の発明は、一
般式ＴｉｘＣｒｚ−ｙ−ｚＭｏｖＦｅｘで表わされる組
成を有することを特徴とするものである。 ただし、式中、Ｘ、Ｙ、Ｚは、０．８≦Ｘ≦１．２、　
　０＜Ｙ、ｚ≦１．０［０００９］ 【作用】すなわち、本願発明のうち第１．の発明によれ
ば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏを組成成分とするので、安価な材
料で水素貯蔵材料を構成することができる。しかも、第
１の発明は、Ｔｉ−Ｃｒ材料のＣｒを、Ｍｏで一部置換
した構成からなり、水素吸蔵量が飛躍的に増大するとと
もに、水素の有効吸蔵・放出量が増加して、効率が向上
する。 ［００１０１ここで、Ｔｉの組成比Ｘを限定した理由を
述べると、Ｘが１．２を超えると、プラトー性が悪化し
、また、０．８未満では、初期活性化が困難になるとと
もに、水素吸蔵量が低下して実用的ではなくなるため上
記範囲に定めた。 ［００１１１また、Ｍｏの組成比Ｙは、１．０を超える
と、Ｙの増加とともに、水素吸蔵量および水素放出量が
ともに低下するために、前記範囲とする。なお、同様の
理由で、さらに、Ｍｏの組成比Ｙを０．　６以下とする
のが望ましく、また、置換による効果を十分に得るため
に、０．２以上とするのが望ましい。 ［００１２１次に、第２の発明によれば、Ｔｉ　、Ｃｒ
、Ｍｏ、Ｆｅを組成成分とするので、材料費をさらに低
減することができる。そして、得られた水素貯蔵材料は
、Ｔｉ−Ｃｒ材料のＣｒを、ＭｏおよびＦｅで一部また
は全部置換した構成からなり、第１の発明と同様に、水
素吸蔵量、水素の有効吸蔵・放出量が増大して、効率が
向上する。 ［００１３］ここで、第２の発明でも、第１の発明と同
様の理由によってＴｉの組成比Ｘ、Ｍｏの組成比Ｙを前
記範囲に定めた。また、Ｆｅの組成比Ｚも、組成比Ｙと
同様の理由によって、その範囲を定めたものである。な
お、ＭｏおよびＦｅの合算した組成比Ｘ＋Ｙは、組成比
Ｘ、　Ｙの上限を定めたのと同様の理由によって、１．
５以下とするのが望ましい。また、組成比Ｙ、Ｚは、−
上記範囲限定理由と同様の理由によって、さらに、０．
２＜Ｙ、　　Ｚ≦０．６の範囲に限定するのが望ましい
。 ［００１４１

【実施例】以下に、この発明の実施例（発明材）を、本
発明の範囲外の比較材と比較しつつ、説明する。Ｔｉ、
Ｃｒ、Ｎ・ｉｏ、Ｆｅ、Ｖの各成分原料を、それそ゛れ
秤量して、表１に示す組成となるように配合した。二の
酬合物を、アーク式真空溶解装置のるつぼ内に収納し、
高純度Ａ「ガス雰囲気下でアーク溶解し、装置内で室温
まで冷却して）４固させた。得られた合金は、大気中で
、１００〜２００メツシユに粉砕し、て測定試料とし、
各試料５ｇを、高圧法金属水素化物製造装置内のステン
レス鋼製反応容器内に封入した。 ［００１５］なお、上記試料を用いて水素吸蔵・放出特
性を測定する前の処理として、活性化処理を行った。す
なわち、前記反応容器内を減圧（約１０−２ｍｍＨｇ）
排気しながら、５０℃にて約１時間加熱して脱ガスした
後、同温度で、４０Ｋｇｆ　／ｃｍ”圧の高純度水素を
導入し、次いで、−４０℃まで冷却した。このような処
理によって試料はただちに水素を吸蔵し始め、３０分後
には、水素の吸蔵が完了した。さらに、容器を５０℃に
加熱しながら排気して、前記試料から水素を放出させた
。これらの処理を複数回繰返して活性化処理を終了した
。 ［００１６］次に、各試料の水素吸蔵・放出特性を測定
した。すなわち、容器温度を一４０℃に降下させ、容器
内に５０Ｋｇｆ　／ｃｍ−圧の高純度水素を導入し、試
料を水素化することによって水素を吸蔵させた。各試料
の水素吸蔵量を測定し、その結果を表１に示した。なお
、上記測定では、水素吸蔵の速さを合わせて評価した。 ［００１７］１−記のようにして水素を各試料に吸蔵さ
せた後、反応容器温度を前記−・１０℃に保持したまま
で、容器内を排気して、０．　　ＩＫｇｆ　／ｃｍ２　
の圧力まで減圧した。この減圧によって、各試料から水
素が放出された。 測定した水素放出量は、表１に示した。なお、水素放出
の速さも合わせて評価し、前記水素吸蔵の速さと総合し
て、反応速度として、その評価を表１に示した。なお、
水素吸蔵量に対し、有効に放出された水素放出量の比（
百分率）を、効率として示した。 ［００１８］

【表１】 但し、表中の反応速度欄で、◎は非常に良好、×は不良
を示す。また、■は、他の試料と異なり、２０℃にて水
素の吸蔵・放出を行って、それぞれ水素量の測定を行っ
たものである。 ［００１９］表１から明らかなように、本発明材はいず
れも（Ｎｏ、１〜５）、水素吸蔵量が、比較材６のＴ１
Ｃｒ２よりも大幅に増加しており（約１．６〜１−１８
倍）、また、有効に放出される水素量も、Ｔｉ　Ｃｒ２
よりも非常に多いとい・う結果が得らねた。また発明材
の水素吸蔵量は、比較材７のＶに比べれば若干少ないも
のの、水素放出量の点では、発明材は、比較材７と遜色
がないか、かえって優れているものもあり、有効な水素
放出量は、高価なＶ以上であるといえる。また、発明材
の反応速度は、いずれも非常に良好であるのに対し、■
の反応速度は、遅くて不良であった。以上のように、発
明材は、水素吸蔵量、有効水素放出頃、反応速度のいず
れの点においても優れた特性を有しており、しかも、材
料費は、■よりも遥かに妖魔であった。 ［００２ＯＮ 【発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、
Ｔｉ−Ｃｒ合金のＣｒを、Ｎ・１０またはＮｉｏ、Ｆｅ
で、部または全部置換して構成したので、以下の優れた
緒特性が得られる効果がある。すなわち、 （１）水素貯蔵量が大幅に増加する　（〜３５０ｃｃ／
ｇ）。 （２）吸蔵・放出可能な水素量が多い（〜３００ｃｃ／
ｇ）。 （３）金属原料が安価である。 （４）反応が速い。 （５）初期活性化に優れている。 したがって、本願発明によれば、低いコス１〜と優れた
特性とにより各種用途への実用化が可能になる効果があ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】 0
1. 【請求項１】一般式Ｔｉ＿ＸＣｒ＿２＿−＿ＹＭｏ＿
   Ｙで表わされる組成を有することを特徴とする水素貯蔵
   用材料ただし、 式中、Ｘ、Ｙは、０．８≦Ｘ≦１．２、０＜Ｙ≦１．０
2. 【請求項２】一般式Ｔｉ＿ＸＣｒ＿２＿−＿Ｙ＿−＿Ｚ
   Ｍｏ＿ＹＦｅ＿Ｚで表わされる組成を有することを特徴
   とする水素貯蔵用材料ただし、 式中、Ｘ、Ｙ、Ｚは、０．８≦Ｘ≦１．２、０＜Ｙ，Ｚ
   ≦１．０