JPH06108186A - 水素吸蔵用合金部材 - Google Patents

水素吸蔵用合金部材

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JPH06108186A
JPH06108186A JP4256183A JP25618392A JPH06108186A JP H06108186 A JPH06108186 A JP H06108186A JP 4256183 A JP4256183 A JP 4256183A JP 25618392 A JP25618392 A JP 25618392A JP H06108186 A JPH06108186 A JP H06108186A
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JP
Japan
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hydrogen storage
hydrogen
alloy
storage alloy
alloy member
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Withdrawn
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JP4256183A
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English (en)
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Toru Ogasawara
徹 小笠原
Shinichi Tanioka
真一 谷岡
Tsuyoshi Morishita
強 森下
Yoshinori Taio
良則 對尾
Tsutomu Shimizu
勉 清水
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】水素吸蔵用合金の微粉化を抑制すると共に、初
期活性化処理にかかる時間をなるべく短縮し、且つ初期
活性化処理の直後から高い水素吸蔵速度を示す様な水素
吸蔵用合金部材を提供する。 【構成】水素吸蔵用合金粒子を多数集結させることによ
り形成される水素吸蔵用合金部材であって、水素吸蔵用
合金粒子のまわりに、バインダーとして機能するMgと
遷移金属との化合物を分布させた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水素吸蔵用合金粒子を
多数集結させることにより形成される水素吸蔵用合金部
材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、重油、ガソリンなどの化石燃料の
使用による大気汚染及び地球温暖化が、環境問題として
大きく取り上げられる様になってきており、化石燃料に
代わるクリーンなエネルギー源として水素が注目を集め
ている。そして最近、水素を貯蔵しておくことができる
水素吸蔵用合金が特に関心を持たれる様になってきてい
る。
【0003】この水素吸蔵用合金は、金属の水素化・解
離の現象を応用して水素の貯蔵、運搬及びエネルギー変
換を行うものであり、例えば特公昭59−50744号
公報に開示されている様に、Zr、Ti等の遷移金属の
化合物が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の様な水素吸蔵用
合金は、水素の吸蔵・放出を行う際に膨張・収縮を繰り
返すが、その際に生じる歪みエネルギーによってクラッ
クが発生し、従来例の場合、数回〜数100回程度の水
素吸蔵・放出で、約15μm以下の微粉末になってしま
うという微粉化現象が生じていた。このようにして水素
吸蔵用合金の微粉化が生じると、熱伝導性が悪化して吸
蔵効率が悪化するのみでなく、微粉化した合金粉末がフ
イルタを通して飛散し、環境を汚染し、且つ装置に混入
して悪影響を及ぼすという問題があった。また、きわめ
て少ない水素吸蔵・放出回数によって水素吸蔵用合金と
しての機能が失われてしまうので、これから得られる水
素燃料単価も高価になり、実用性の乏しいものであっ
た。
【0005】従って、水素吸蔵用合金においては、その
微粉化をいかに抑制するかが、実用化を図る上での重要
な技術的解決課題となっている。
【0006】このような問題を改善する方法としては、
例えば特開昭63−310936号公報に開示されてい
る様に、水素吸蔵用合金粒子のまわりに、延伸性のよい
金属(Al等)を被覆し、この金属の伸縮により水素吸
蔵用合金の膨張収縮時の応力を緩和することが知られて
いる。また、本願出願人が、既に出願している特願昭3
−87319号には、多孔質体から成る水素吸蔵用合金
にMgを溶融含浸させることにより、Mgの少ない添加
量で、水素吸蔵用合金の膨張収縮時の応力を緩和するこ
とを可能とする技術が示されている。
【0007】しかしながら、上記の従来例は、水素吸蔵
用合金の微粉化を抑制するという点では大きな効果を示
すが、これとは別に以下の様な問題点があった。
【0008】一般に、水素吸蔵用合金を実際に水素貯蔵
用に使用する際には、水素の吸脱蔵を容易にするため
に、合金表面からH2 O、CO、CO2 など、水素の出
入りを阻害する吸着ガスを除去する初期活性化と呼ばれ
る処理が行われる。この初期活性化処理とは、具体的に
は、水素吸蔵用合金を加熱し、真空引きをして吸着ガス
を除去する脱気の工程と、所定の高圧中で合金に水素を
吸入させる水素印加の工程とを繰り返すものである。こ
の初期活性化処理は、その処理にかかる時間が短い程作
業効率が良いわけであるが、上記の従来例においては、
実用的な温度及び圧力の条件、例えば100°C前後で
脱気を行い、1MPa程度の圧力で水素を吸入させると
いった条件で活性化処理を行った場合、活性化処理に数
時間から数10時間という長い時間がかかるという問題
点があった。また、初期活性化処理を行った後には、水
素貯蔵合金は、即座に最大の水素吸蔵速度を示すことが
望ましいが、上記の従来例においては、初期活性化処理
を施した直後には、まだ水素吸蔵速度が遅く、作業効率
が悪いという問題点もあった。
【0009】従って、本発明は、上述した課題に鑑みて
なされたものであり、その目的とするところは、水素吸
蔵用合金の微粉化を抑制すると共に、初期活性化処理に
かかる時間をなるべく短縮し、且つ初期活性化処理の直
後から高い水素吸蔵速度を示す様な水素吸蔵用合金部材
を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するために、本発明の水素吸蔵用合金部材は、
水素吸蔵用合金粒子を多数集結させることにより形成さ
れる水素吸蔵用合金部材であって、前記水素吸蔵用合金
粒子のまわりに、バインダーとして機能するMgと遷移
金属との化合物を分布させたことを特徴としている。
【0011】また、この発明に係わる水素吸蔵用合金部
材において、前記遷移金属は、NiまたはCuの内の少
なくとも一方であることを特徴としている。
【0012】また、この発明に係わる水素吸蔵用合金部
材において、前記水素吸蔵用合金粒子は、TiFe系合
金、TiMn系合金、ZrFeCr系合金、LaNi5
系合金、MmNi5 系合金の内のいずれかから成ること
を特徴としている。
【0013】
【作用】以上の様に、この発明に係わる水素吸蔵用合金
部材は構成されているので、バインダーとしてのMgと
遷移金属の化合物が伸縮することにより、水素吸蔵用合
金の膨張収縮時の応力を緩和し、水素吸蔵用合金の微粉
化を防止することができる。
【0014】また、バインダーにMgと遷移金属の化合
物を使用することにより、3d軌道電子を持つ遷移金属
が触媒の作用を示し、水素吸蔵用合金に対して、水素分
子の解離を促進させる様に働くので、初期活性化処理を
容易にし、且つ活性化処理の直後から水素の大きな吸蔵
放出速度を得ることができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について、添付
図面を参照して詳細に説明する。 (第1の実施例)まず、図1に示す様な手順により、水
素吸蔵用合金であるTi0.64Zr0.36Mn0.8 CrCu
0.2 粉末に、バインダとしてMg−33.3at%Ni
(化学式:Mg2 Ni)粉末を添加し、HIP処理(熱
間静水圧加圧燒結)を施すことで複合化し、水素吸蔵用
合金部材の試料を作成した。なお、at%とは、アトミ
ックパーセントを示す。
【0016】この複合化合金(水素吸蔵用合金部材)に
以下の様な条件で活性化処理を施した。
【0017】(活性化条件) 加熱脱気(80°C×60min )→水素ガス印加(1MP
a ×60min ,室温) 繰り返し回数…2回 上記の様な活性化処理を施した後の水素吸蔵用合金部材
の水素吸蔵速度を示したものが、図1の曲線aである。
この図を見ると、本実施例の水素吸蔵用合金部材の水素
吸蔵速度は、活性化処理の直後においてもきわめて高い
値を示していることが分かる。また、この水素吸蔵用合
金部材は、1000回以上の吸蔵放出サイクルを経て
も、90%以上の有効水素移動量が得られ、微粉化に対
する耐久性もきわめて高いことが実証された。
【0018】なお、図1における曲線cは、従来の純M
gを添加した水素吸蔵用合金の水素吸蔵速度を示したも
のであるが、この従来の水素吸蔵用合金では、活性化処
理直後の吸蔵速度が、本実施例に比較して低く、十分な
初期活性が得られていないことが分かる。 (第2の実施例)第1の実施例と同様に、図1に示す様
な手順により、水素吸蔵用合金であるTi0.64Zr0.36
Mn0.8 CrCu0.2 粉末に、バインダとしてMg−3
3.3at%Cu(化学式:Mg2 Cu)粉末を添加
し、HIP処理(熱間静水圧加圧燒結)を施すことで複
合化し、水素吸蔵用合金部材の試料を作成した。なお、
at%とは、アトミックパーセントを示す。
【0019】この複合化合金(水素吸蔵用合金部材)に
以下の様な第1の実施例と同様の条件で活性化処理を施
した。
【0020】(活性化条件) 加熱脱気(80°C×60min )→水素ガス印加(1MP
a ×60min ,室温) 繰り返し回数…2回 上記の様な活性化処理を施した後の水素吸蔵用合金部材
の水素吸蔵速度を示したものが、図1の曲線bである。
この図を見ると、本実施例の水素吸蔵用合金部材の水素
吸蔵速度は、第1の実施例と略同様に、活性化処理の直
後においてもきわめて高い値を示していることが分か
る。また、この水素吸蔵用合金は、1000回以上の吸
蔵放出サイクルを経ても、90%以上の有効水素移動量
が得られ、微粉化に対する耐久性もきわめて高いことが
実証された。
【0021】なお、上記の第1及び第2の実施例におい
ては、バインダーとしてMgを使用しているが、これ
は、Mgが軽量、安価で且つ軟化点が低く、展性に富ん
でおり、水素吸蔵時において水素吸蔵用合金が膨張する
際に、この膨張による応力を吸収緩和し、微粉化を防止
する様に作用するからである。また、Mgに遷移金属を
添加するのは、3d軌道電子を持つ遷移金属を、水素の
分子の解離を促進させる触媒として働かせるためであ
る。
【0022】このように、上記の実施例においては、バ
インダーとしてMgと遷移金属の化合物を使用すること
により、水素吸蔵用合金の微粉化を防止し、且つ活性化
処理を容易化することを実現している。ただし、遷移金
属は、添加量が多い程触媒としての機能は高くなるが、
逆に添加量が多いとMgをもろくさせる性質を有してい
る。そのため、水素吸蔵用合金の微粉化を防止する機能
と、活性化処理を容易にする機能を合わせ持たせるため
には、Mgに遷移金属を適量だけ添加することが必要で
あるが、その量は、アトミックパーセントで、33.3
パーセント以下程度である。
【0023】なお、本発明は、その主旨を逸脱しない範
囲で上記実施例を修正または変形したものに適用可能で
ある。
【0024】例えば上記実施例においては、Mgに添加
する遷移金属としてNiとCuを使用しているが、これ
らの金属は、水素吸蔵用合金を製造する場合に、コスト
的に妥当なものとして選ばれたものであり、コスト的に
許されるならば、他の遷移金属を使用しても、同様の効
果が得られる。
【0025】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の水素吸蔵用
合金部材によれば、バインダーとしてのMgと遷移金属
の化合物が伸縮することにより、水素吸蔵用合金の膨張
収縮時の応力を緩和し、水素吸蔵用合金の微粉化を防止
することができる。
【0026】また、バインダーにMgと遷移金属の化合
物を使用することにより、3d軌道電子を持つ遷移金属
が触媒の作用を示し、水素吸蔵用合金に対して、水素分
子の解離を促進させる様に働くので、初期活性化処理を
容易にし、且つ活性化処理の直後から水素の大きな吸蔵
放出速度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる水素吸蔵用合金部材の作成手順
を示した図である。
【図2】水素吸蔵用合金部材の活性化処理直後の水素吸
蔵速度を示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 對尾 良則 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 清水 勉 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水素吸蔵用合金粒子を多数集結させるこ
    とにより形成される水素吸蔵用合金部材であって、前記
    水素吸蔵用合金粒子のまわりに、バインダーとして機能
    するMgと遷移金属との化合物を分布させたことを特徴
    とする水素吸蔵用合金部材。
  2. 【請求項2】 前記遷移金属は、NiまたはCuの内の
    少なくとも一方であることを特徴とする請求項1に記載
    の水素吸蔵用合金部材。
  3. 【請求項3】 前記水素吸蔵用合金粒子は、TiFe系
    合金、TiMn系合金、ZrFeCr系合金、LaNi
    5 系合金、MmNi5 系合金の内のいずれかから成るこ
    とを特徴とする請求項1に記載の水素吸蔵用合金部材。
JP4256183A 1992-09-25 1992-09-25 水素吸蔵用合金部材 Withdrawn JPH06108186A (ja)

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JP4256183A JPH06108186A (ja) 1992-09-25 1992-09-25 水素吸蔵用合金部材

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6682609B1 (en) * 1994-07-22 2004-01-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Hydrogen absorbing alloy, method of surface modification of the alloy, negative electrode for battery and alkaline secondary battery
JP2011521179A (ja) * 2008-05-15 2011-07-21 コミサリア ア レネルジー アトミック エ オ ゼネルジー アルテルナティブ 金属水素化物を用いた水素タンクの製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6682609B1 (en) * 1994-07-22 2004-01-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Hydrogen absorbing alloy, method of surface modification of the alloy, negative electrode for battery and alkaline secondary battery
JP2011521179A (ja) * 2008-05-15 2011-07-21 コミサリア ア レネルジー アトミック エ オ ゼネルジー アルテルナティブ 金属水素化物を用いた水素タンクの製造方法
US9045334B2 (en) 2008-05-15 2015-06-02 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Method for manufacturing a hydrogen tank with metal hydrides

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