JPH04323341A - 水素貯蔵性合金 - Google Patents
水素貯蔵性合金Info
- Publication number
- JPH04323341A JPH04323341A JP11534891A JP11534891A JPH04323341A JP H04323341 A JPH04323341 A JP H04323341A JP 11534891 A JP11534891 A JP 11534891A JP 11534891 A JP11534891 A JP 11534891A JP H04323341 A JPH04323341 A JP H04323341A
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- Japan
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- hydrogen
- hydrogen storage
- storage alloy
- alloy
- alloys
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- Pending
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は水素を高密度にしかも容
易に吸蔵し得る実用的な水素貯蔵性合金に関する。
易に吸蔵し得る実用的な水素貯蔵性合金に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来から、金属周期律表の３
−５族の遷移金属元素など、多数の元素が水素と金属性
化合物を形成する元素があることが知られている。これ
らの金属水素化合物の例としてＬａＨ３ 、ＣｅＨ３
、ＴｉＨ２ 、ＺｒＨ２ 、ＶＨ、ＮｂＨなどがあり、
金属原子１個とは最大３個の原子比率で水素原子が固体
金属内に吸収され結合する。この１対３の比は、液体水
素と同程度以上の水素密度に相当する。そして、これら
の単体金属材料は水素雰囲気中において、それぞれの材
料に固有の水素との反応条件（温度、及び圧力）を有し
ている。 つまり、温度、又は圧力、あるいはその両方の条件を変
化させることによって、水素を吸収させたり、放出させ
たりすることが可能であり、これら単体金属は水素を高
密度に貯蔵する材料として期待できるものである。また
近年では、単体金属に比べて、貯蔵量、取扱い等の性能
の点でさらに利用しやすいように、合金化によって改良
が重ねられている。その例として、Ｔｉ系合金、即ちＦ
ｅＴｉ、Ｔｉ（又はＺｒ）−Ｎｉ系合金、及び希土類系
合金、即ちＲＮｉ５ 、ＲＣｏ５ （Ｒは希土類金属：
Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ・・・）が知られている。
−５族の遷移金属元素など、多数の元素が水素と金属性
化合物を形成する元素があることが知られている。これ
らの金属水素化合物の例としてＬａＨ３ 、ＣｅＨ３
、ＴｉＨ２ 、ＺｒＨ２ 、ＶＨ、ＮｂＨなどがあり、
金属原子１個とは最大３個の原子比率で水素原子が固体
金属内に吸収され結合する。この１対３の比は、液体水
素と同程度以上の水素密度に相当する。そして、これら
の単体金属材料は水素雰囲気中において、それぞれの材
料に固有の水素との反応条件（温度、及び圧力）を有し
ている。 つまり、温度、又は圧力、あるいはその両方の条件を変
化させることによって、水素を吸収させたり、放出させ
たりすることが可能であり、これら単体金属は水素を高
密度に貯蔵する材料として期待できるものである。また
近年では、単体金属に比べて、貯蔵量、取扱い等の性能
の点でさらに利用しやすいように、合金化によって改良
が重ねられている。その例として、Ｔｉ系合金、即ちＦ
ｅＴｉ、Ｔｉ（又はＺｒ）−Ｎｉ系合金、及び希土類系
合金、即ちＲＮｉ５ 、ＲＣｏ５ （Ｒは希土類金属：
Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ・・・）が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これら単体金
属材料はいくつかの欠点を有している。例えば上記の金
属水素化合物の多くは、金属と水素の結合力が大きいの
で、水素を吸収、放出する条件は、通常利用するのに困
難なほど高い温度範囲である。例えばＴｉ（チタン）、
Ｚｒ（ジルコニウム）については常圧付近で水素吸収を
開始するには約４００℃以上の加熱が必要であり、水素
を放出には約６００℃以上の加熱が要求される。
属材料はいくつかの欠点を有している。例えば上記の金
属水素化合物の多くは、金属と水素の結合力が大きいの
で、水素を吸収、放出する条件は、通常利用するのに困
難なほど高い温度範囲である。例えばＴｉ（チタン）、
Ｚｒ（ジルコニウム）については常圧付近で水素吸収を
開始するには約４００℃以上の加熱が必要であり、水素
を放出には約６００℃以上の加熱が要求される。
【０００４】一方、改良された合金についても同様で、
ＦｅＴｉ合金などは、水素吸収させるにはなお４００℃
以上の加熱を比較的長時間行わなければならないなどの
操作条件が必要となり、利用しにくいものである。また
、水素吸収及び水素放出の操作条件が最も容易な金属材
料としてＲＮｉ５ 、ＲＣｏ５ （Ｒは希土類金属：Ｌ
ａ、Ｃｅ、Ｓｍ・・・）等の希土類元素の合金が知られ
ているが、これらの材料は、そもそも生産量が少ない希
土類金属を用いた合金であり、非常に高価であって実用
的ではない。以上のように従来の水素貯蔵性合金は、取
扱いが不便であり、また高価であるなどの問題があり実
用的でなかった。また、これら従来の合金においては、
吸収、放出を可逆的に行うことができる水素貯蔵量が実
用的に不足していたという問題があった。
ＦｅＴｉ合金などは、水素吸収させるにはなお４００℃
以上の加熱を比較的長時間行わなければならないなどの
操作条件が必要となり、利用しにくいものである。また
、水素吸収及び水素放出の操作条件が最も容易な金属材
料としてＲＮｉ５ 、ＲＣｏ５ （Ｒは希土類金属：Ｌ
ａ、Ｃｅ、Ｓｍ・・・）等の希土類元素の合金が知られ
ているが、これらの材料は、そもそも生産量が少ない希
土類金属を用いた合金であり、非常に高価であって実用
的ではない。以上のように従来の水素貯蔵性合金は、取
扱いが不便であり、また高価であるなどの問題があり実
用的でなかった。また、これら従来の合金においては、
吸収、放出を可逆的に行うことができる水素貯蔵量が実
用的に不足していたという問題があった。
【０００５】
【課題を解決する為の手段】本発明は、水素の吸収、放
出に高圧、高温などの厳しい条件を必要とせずに、かつ
大量に水素を吸収することができる実用的な水素貯蔵性
合金を提供することを目的としている。即ち、本発明の
水素貯蔵性合金は、次式Ｔｉ（Ｃｏ１−ｘ Ｎｉｘ ）
２−ｙ Ｍｙ （式中、ｘ及びｙは０．３≦ｘ≦０．６
、０≦ｙ≦０．３の範囲内の数であり、ＭはＶ、Ｍｎ、
Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｍｏの群から選ばれたいずれ
かの金属元素。）で示される組成で表されることを特徴
とするものである。
出に高圧、高温などの厳しい条件を必要とせずに、かつ
大量に水素を吸収することができる実用的な水素貯蔵性
合金を提供することを目的としている。即ち、本発明の
水素貯蔵性合金は、次式Ｔｉ（Ｃｏ１−ｘ Ｎｉｘ ）
２−ｙ Ｍｙ （式中、ｘ及びｙは０．３≦ｘ≦０．６
、０≦ｙ≦０．３の範囲内の数であり、ＭはＶ、Ｍｎ、
Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｍｏの群から選ばれたいずれ
かの金属元素。）で示される組成で表されることを特徴
とするものである。
【０００６】この合金が水素を吸収して形成した水素化
物は、単位重量あたりの水素貯蔵量が多く、また、数十
℃の温度及び数気圧の圧力条件において、すみやかにし
かも多量に水素を放出するものである。以下にその実施
例を示す。
物は、単位重量あたりの水素貯蔵量が多く、また、数十
℃の温度及び数気圧の圧力条件において、すみやかにし
かも多量に水素を放出するものである。以下にその実施
例を示す。
【０００７】
【実施例】式、Ｔｉ（Ｃｏ１−ｘ Ｎｉｘ ）２−ｙ
Ｍｙ において、ｘ＝０．３、ｙ＝０、つまり金属原子
Ｍはなし、のときの合金について表１のＣに、また、ｘ
＝０．４、ｙ＝０．１、Ｍ＝Ｖ（バナジウム）としたと
きの合金について表１のＤに、ｘ＝０．５、ｙ＝０．２
、Ｍ＝Ｍｎ（マンガン）としたときの合金について表１
のＥに、夫々水素放出量値を示す。本合金の作製は、通
常のアーク溶解炉を用いて行った。つまり、それぞれ各
組成比になるように、市販のＴｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ、Ｍ
ｎの純金属を用いてアーク溶解し、３０ｇ程度のボタン
型サンプルを得た。
Ｍｙ において、ｘ＝０．３、ｙ＝０、つまり金属原子
Ｍはなし、のときの合金について表１のＣに、また、ｘ
＝０．４、ｙ＝０．１、Ｍ＝Ｖ（バナジウム）としたと
きの合金について表１のＤに、ｘ＝０．５、ｙ＝０．２
、Ｍ＝Ｍｎ（マンガン）としたときの合金について表１
のＥに、夫々水素放出量値を示す。本合金の作製は、通
常のアーク溶解炉を用いて行った。つまり、それぞれ各
組成比になるように、市販のＴｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ、Ｍ
ｎの純金属を用いてアーク溶解し、３０ｇ程度のボタン
型サンプルを得た。
【０００８】得られた合金を機械的に粉砕して粒度約１
２０メッシュ程度にふるい分けた。この中で５ｇの合金
を採取し、真空かつ高圧に耐え得るステンレス製反応容
器に入れた。この反応容器を排気装置に接続し、ロータ
リーポンプで真空に引いた。このときの真空度は０．１
Ｔｏｒｒ程度であった。この真空引きと同時に、さらに
脱ガス操作を完全に行うために反応容器を２００℃に加
熱して、１時間程度保持した。ただし、この２００℃脱
水素化操作は第１回目だけ行い、２回目以降の脱水素化
操作は室温で行った。次いで室温で純度９９．９９９９
％の水素を導入し反応容器内の水素圧を５０ｋｇ／ｃｍ
２ に保持すると、直ちに合金に対する水素の吸収が認
められた。 水素の吸収操作を完了後、再び排気を行って上記水素の
放出操作を行った。ここまでの操作を水素活性化１回と
し、以後水素吸収させて、放出させて２回目とした。水
素を放出させたとき、その放出量を、容器内水素圧力で
換算して求めた。この放出量（貯蔵量）は活性化の回数
に従って除々に増加し、ある回数で一定値を示す。本発
明の水素貯蔵性合金について、この水素貯蔵量の一定値
を、表１に記す。またこの活性化作業を公知の水素貯蔵
性合金ＦｅＴｉ、ＬａＮｉ５ についても上記と同様に
行い、水素放出量を求め比較した。これらの値を表１の
Ａ、及びＢに示す。尚、ＦｅＴｉ合金は、脱水素時に４
００℃に加熱した。他はすべて室温データである。
２０メッシュ程度にふるい分けた。この中で５ｇの合金
を採取し、真空かつ高圧に耐え得るステンレス製反応容
器に入れた。この反応容器を排気装置に接続し、ロータ
リーポンプで真空に引いた。このときの真空度は０．１
Ｔｏｒｒ程度であった。この真空引きと同時に、さらに
脱ガス操作を完全に行うために反応容器を２００℃に加
熱して、１時間程度保持した。ただし、この２００℃脱
水素化操作は第１回目だけ行い、２回目以降の脱水素化
操作は室温で行った。次いで室温で純度９９．９９９９
％の水素を導入し反応容器内の水素圧を５０ｋｇ／ｃｍ
２ に保持すると、直ちに合金に対する水素の吸収が認
められた。 水素の吸収操作を完了後、再び排気を行って上記水素の
放出操作を行った。ここまでの操作を水素活性化１回と
し、以後水素吸収させて、放出させて２回目とした。水
素を放出させたとき、その放出量を、容器内水素圧力で
換算して求めた。この放出量（貯蔵量）は活性化の回数
に従って除々に増加し、ある回数で一定値を示す。本発
明の水素貯蔵性合金について、この水素貯蔵量の一定値
を、表１に記す。またこの活性化作業を公知の水素貯蔵
性合金ＦｅＴｉ、ＬａＮｉ５ についても上記と同様に
行い、水素放出量を求め比較した。これらの値を表１の
Ａ、及びＢに示す。尚、ＦｅＴｉ合金は、脱水素時に４
００℃に加熱した。他はすべて室温データである。
【０００９】
【表１】
【００１０】表１から明らかなように、公知のＦｅＴｉ
合金、ＬａＮｉ５ 合金に比べて、本発明の式Ｔｉ（Ｃ
ｏ１−ｘ Ｎｉｘ ） ２−ｙＭｙ で表される合金は
水素活性化が比較的容易に行え、かつ室温において水素
吸収量が大きいものであり、水素貯蔵性合金として優秀
な性能を有するものである。
合金、ＬａＮｉ５ 合金に比べて、本発明の式Ｔｉ（Ｃ
ｏ１−ｘ Ｎｉｘ ） ２−ｙＭｙ で表される合金は
水素活性化が比較的容易に行え、かつ室温において水素
吸収量が大きいものであり、水素貯蔵性合金として優秀
な性能を有するものである。
【００１１】
【効果】以上のように、本発明の水素貯蔵性合金は、従
来の水素貯蔵性合金に比べて、水素活性化が容易であり
、かつ室温で大量の水素を貯蔵することができるもので
あり、実用上極めて有用である。
来の水素貯蔵性合金に比べて、水素活性化が容易であり
、かつ室温で大量の水素を貯蔵することができるもので
あり、実用上極めて有用である。
Claims (1)
- 【請求項１】 式、Ｔｉ（Ｃｏ１−ｘ Ｎｉｘ ）２
−ｙＭｙ （式中、ｘ及びｙは０．３≦ｘ≦０．６、０
≦ｙ≦０．３の範囲内の数であり、ＭはＶ、Ｍｎ、Ｆｅ
、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｍｏの群から選ばれたいずれかの
金属元素。）で示される組成で表されることを特徴とす
る水素貯蔵性合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11534891A JPH04323341A (ja) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | 水素貯蔵性合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11534891A JPH04323341A (ja) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | 水素貯蔵性合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04323341A true JPH04323341A (ja) | 1992-11-12 |
Family
ID=14660302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11534891A Pending JPH04323341A (ja) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | 水素貯蔵性合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04323341A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113235055A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-08-10 | 杭州电子科技大学 | 一种Ni-Mn-Ti基多元合金靶材及其制备方法和薄膜 |
-
1991
- 1991-04-18 JP JP11534891A patent/JPH04323341A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113235055A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-08-10 | 杭州电子科技大学 | 一种Ni-Mn-Ti基多元合金靶材及其制备方法和薄膜 |
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