JPH06228687A - 水素吸蔵合金とその製造方法 - Google Patents
水素吸蔵合金とその製造方法Info
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- JPH06228687A JPH06228687A JP1420893A JP1420893A JPH06228687A JP H06228687 A JPH06228687 A JP H06228687A JP 1420893 A JP1420893 A JP 1420893A JP 1420893 A JP1420893 A JP 1420893A JP H06228687 A JPH06228687 A JP H06228687A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 合金不純物に起因するガス発生を抑え、水素
ガス精製、電池への応用に有用な、高性能、高品質な水
素吸蔵合金を提供する。 【構成】 次の組成式 ＴｉａＺｒｂＮｉｃＶｄＭｅ （Ｍは、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｍｒ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｃｒ，
Ｍｍ，ＣａおよびＭｇの少くとも１種以上の元素。ａは
０〜１、ｂは０〜１、ｃは０．５〜１．８、ｄは０．１
〜１．５、ｅは０．１〜１であって、かつ、ｃ＋ｄ＋ｅ
は１．５〜２．５である）で表わされ、しかも、炭素お
よび窒素が各々０．０１重量％以下で、酸素が０．２０
重量％以下の組成を有する水素吸蔵合金。
ガス精製、電池への応用に有用な、高性能、高品質な水
素吸蔵合金を提供する。 【構成】 次の組成式 ＴｉａＺｒｂＮｉｃＶｄＭｅ （Ｍは、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｍｒ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｃｒ，
Ｍｍ，ＣａおよびＭｇの少くとも１種以上の元素。ａは
０〜１、ｂは０〜１、ｃは０．５〜１．８、ｄは０．１
〜１．５、ｅは０．１〜１であって、かつ、ｃ＋ｄ＋ｅ
は１．５〜２．５である）で表わされ、しかも、炭素お
よび窒素が各々０．０１重量％以下で、酸素が０．２０
重量％以下の組成を有する水素吸蔵合金。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、水素吸蔵合金とその
製造方法に関するものである。さらに詳しくは、水素ガ
ス精製、電池等への応用において有用な、不純物の特性
への影響の少ない高性能な水素吸蔵合金とその製造方法
に関するものである。
製造方法に関するものである。さらに詳しくは、水素ガ
ス精製、電池等への応用において有用な、不純物の特性
への影響の少ない高性能な水素吸蔵合金とその製造方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来より、水素を可逆的に吸
蔵・放出する水素吸蔵合金が知られており、Ｔｉ−Ｎｉ
系、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｖ系、Ｔｉ−Ｆｅ系等の各種の合金が
この水素吸蔵特性を有するものとして知られている。こ
のような水素吸蔵合金は多機能性を有していることから
種々の分野への応用が期待されており、実用的にもこの
水素吸蔵合金の利用法が積極的に検討されてきている。
蔵・放出する水素吸蔵合金が知られており、Ｔｉ−Ｎｉ
系、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｖ系、Ｔｉ−Ｆｅ系等の各種の合金が
この水素吸蔵特性を有するものとして知られている。こ
のような水素吸蔵合金は多機能性を有していることから
種々の分野への応用が期待されており、実用的にもこの
水素吸蔵合金の利用法が積極的に検討されてきている。
【０００３】なかでも、近年注目されているのが水素ガ
ス精製への応用と電池への利用である。前者は、次世代
エネルギーとしての水素についてその高度精製を可能と
し、新しい産業の基盤技術として注目されているもので
ある。また、後者の電池は、ニッケル、カドミウム電池
からリチウム電池へと発展してきている電池技術を革新
するものとして注目されているものである。
ス精製への応用と電池への利用である。前者は、次世代
エネルギーとしての水素についてその高度精製を可能と
し、新しい産業の基盤技術として注目されているもので
ある。また、後者の電池は、ニッケル、カドミウム電池
からリチウム電池へと発展してきている電池技術を革新
するものとして注目されているものである。
【０００４】しかしながら、これまでの水素吸蔵合金の
場合には、これらの注目分野への応用には限界があっ
た。それと言うのも、これまでの水素吸蔵合金では、合
金中の不純物が悪影響を及ぼし、たとえば精製ガスの純
度および水素吸蔵特性を低下させ、電池内部の圧力上昇
に悪影響を及ぼすことが避けられなかったからである。
特に、合金中の炭素は、メタン発生の原因となり、窒素
は、窒素ガスの発生源となり、また酸素は、吸蔵量の低
下のみならず、反応速度の低下の原因となるものであっ
た。そして、これらの炭素、窒素および酸素は、Ｔｉや
Ｚｒのような反応性に富む元素を含む場合にはその含有
量を低減することが必要であった。
場合には、これらの注目分野への応用には限界があっ
た。それと言うのも、これまでの水素吸蔵合金では、合
金中の不純物が悪影響を及ぼし、たとえば精製ガスの純
度および水素吸蔵特性を低下させ、電池内部の圧力上昇
に悪影響を及ぼすことが避けられなかったからである。
特に、合金中の炭素は、メタン発生の原因となり、窒素
は、窒素ガスの発生源となり、また酸素は、吸蔵量の低
下のみならず、反応速度の低下の原因となるものであっ
た。そして、これらの炭素、窒素および酸素は、Ｔｉや
Ｚｒのような反応性に富む元素を含む場合にはその含有
量を低減することが必要であった。
【０００５】だが、これまでの水素吸蔵合金技術におい
ては、合金中のこれらの不純物の含有量を低下させるこ
とは難しく、水素精製や電池用材料として利用するため
には不純物としての炭素、窒素等を低減した新しい水素
吸蔵合金を実現することが不可欠となっていた。この発
明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであっ
て、従来技術の欠点を解消し、水素ガス精製や電池等へ
の応用に有用な、高性能、高品質な新しい水素吸蔵合金
とそのための製造方法を提供することを目的としてい
る。
ては、合金中のこれらの不純物の含有量を低下させるこ
とは難しく、水素精製や電池用材料として利用するため
には不純物としての炭素、窒素等を低減した新しい水素
吸蔵合金を実現することが不可欠となっていた。この発
明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであっ
て、従来技術の欠点を解消し、水素ガス精製や電池等へ
の応用に有用な、高性能、高品質な新しい水素吸蔵合金
とそのための製造方法を提供することを目的としてい
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の通り
の課題を解決するものとして、水素を可逆的に吸蔵・放
出する合金であって、次の組成式 ＴｉａＺｒｂＮｉｃＶｄＭｅ （Ｍは、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｃｒ，
Ｍｍ，ＣａおよびＭｇの群より選択される少くとも１種
以上の元素を示し、ａは０〜１、ｂは０〜１、ｃは０．
５〜１．８、ｄは０．１〜１．５、ｅは０．１〜１であ
って、かつ、ｃ＋ｄ＋ｅは１．５〜２．５の数を示す）
で表わされ、かつ炭素０．０１重量％以下、窒素０．０
１重量％以下、および酸素０．２０重量％以下の元素組
成を有することを特徴とする水素吸蔵合金を提供する。
の課題を解決するものとして、水素を可逆的に吸蔵・放
出する合金であって、次の組成式 ＴｉａＺｒｂＮｉｃＶｄＭｅ （Ｍは、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｃｒ，
Ｍｍ，ＣａおよびＭｇの群より選択される少くとも１種
以上の元素を示し、ａは０〜１、ｂは０〜１、ｃは０．
５〜１．８、ｄは０．１〜１．５、ｅは０．１〜１であ
って、かつ、ｃ＋ｄ＋ｅは１．５〜２．５の数を示す）
で表わされ、かつ炭素０．０１重量％以下、窒素０．０
１重量％以下、および酸素０．２０重量％以下の元素組
成を有することを特徴とする水素吸蔵合金を提供する。
【０００７】また、この発明は、上記の合金を製造する
方法として、＜ａ＞ 所要の組成元素原料を酸化物製る
つぼに入れて高周波誘導溶解し、溶融後にＮｉ−Ｃａま
たはＮｉ−Ｍｇをその純分で２重量％以下、もしくはＭ
ｍを２重量％以下の割合で添加し、充分に混合させた後
に出湯することを特徴とする水素吸蔵合金の製造方法、
および、＜ｂ＞ 所要の組成元素原料を酸化物製るつぼ
に入れて不活性雰囲気で高周波誘導溶解し、溶融後に真
空脱ガス処理することを特徴とする水素吸蔵合金の製造
法をも提供するものである。
方法として、＜ａ＞ 所要の組成元素原料を酸化物製る
つぼに入れて高周波誘導溶解し、溶融後にＮｉ−Ｃａま
たはＮｉ−Ｍｇをその純分で２重量％以下、もしくはＭ
ｍを２重量％以下の割合で添加し、充分に混合させた後
に出湯することを特徴とする水素吸蔵合金の製造方法、
および、＜ｂ＞ 所要の組成元素原料を酸化物製るつぼ
に入れて不活性雰囲気で高周波誘導溶解し、溶融後に真
空脱ガス処理することを特徴とする水素吸蔵合金の製造
法をも提供するものである。
【０００８】
【作用】組成としては、この発明の水素吸蔵合金は、上
記の範囲にあることが必須であり、この範囲外の場合に
は、所要の水素吸蔵特性が充分に得られない。しかもま
た、上記の通り、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）および酸素
（Ｏ）については、前二者が０．０１重量％以下、酸素
（Ｏ）の場合には０．２０重量％以下とすることが必須
である。これらの要件以上のＣ，ＮおよびＯを含有する
場合には、水素精製への応用においてガス純度を低下さ
せ、さらに水素吸蔵量を低下させる。電池への応用で
は、圧力上昇をもたらすことになる。
記の範囲にあることが必須であり、この範囲外の場合に
は、所要の水素吸蔵特性が充分に得られない。しかもま
た、上記の通り、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）および酸素
（Ｏ）については、前二者が０．０１重量％以下、酸素
（Ｏ）の場合には０．２０重量％以下とすることが必須
である。これらの要件以上のＣ，ＮおよびＯを含有する
場合には、水素精製への応用においてガス純度を低下さ
せ、さらに水素吸蔵量を低下させる。電池への応用で
は、圧力上昇をもたらすことになる。
【０００９】実際、この発明による水素吸蔵合金の特性
は優れたものであって、これまでの技術からは全く予測
できないものである。このことを可能とするのは、上記
のこの発明の特徴のある製造方法である。酸化物製るつ
ぼを使用することが重要な要件の一つである。この酸化
物製るつぼとしては、Ａｌ2 Ｏ3 ，ＣａＯ，ＭｇＯ等が
使用されるが、なかでもＣａＯ，ＭｇＯが好適なものと
して使用される。
は優れたものであって、これまでの技術からは全く予測
できないものである。このことを可能とするのは、上記
のこの発明の特徴のある製造方法である。酸化物製るつ
ぼを使用することが重要な要件の一つである。この酸化
物製るつぼとしては、Ａｌ2 Ｏ3 ，ＣａＯ，ＭｇＯ等が
使用されるが、なかでもＣａＯ，ＭｇＯが好適なものと
して使用される。
【００１０】そして、上記＜ａ＞＜ｂ＞の方法として示
したように、合金の溶融後に、Ｎｉ−Ｃａ，Ｎｉ−Ｍｇ
もしくはＭｍを制御された割合で添加混合して出湯する
ことによって、あるいはアルゴン、ヘリウム、ネオン等
の不活性ガス雰囲気下において高周波誘導溶解し、溶融
後に真空脱ガス処理することによって、炭素（Ｃ）、窒
素（Ｎ）および酸素（Ｏ）の合金中への含有を極力制御
することが可能となる。
したように、合金の溶融後に、Ｎｉ−Ｃａ，Ｎｉ−Ｍｇ
もしくはＭｍを制御された割合で添加混合して出湯する
ことによって、あるいはアルゴン、ヘリウム、ネオン等
の不活性ガス雰囲気下において高周波誘導溶解し、溶融
後に真空脱ガス処理することによって、炭素（Ｃ）、窒
素（Ｎ）および酸素（Ｏ）の合金中への含有を極力制御
することが可能となる。
【００１１】以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発
明の合金とその製造法について説明する。
明の合金とその製造法について説明する。
【００１２】
【実施例】実施例１〜５ Ｔｉ0.1 Ｚｒ0.9 Ｖ0.21Ｎｉ1.13Ｍｎ0.672 Ｆｅ0.105
の組成となるように、原料を合計量３Kgに配合し、Ｃａ
ＯあるいはＭｇＯるつぼに入れ、高周波誘導炉で溶解し
た。この時、溶解は、Ａｒ（アルゴン）、１ａｔｍの雰
囲気で実施した。
の組成となるように、原料を合計量３Kgに配合し、Ｃａ
ＯあるいはＭｇＯるつぼに入れ、高周波誘導炉で溶解し
た。この時、溶解は、Ａｒ（アルゴン）、１ａｔｍの雰
囲気で実施した。
【００１３】全原料が溶解後、Ｎｉ−５％Ｍｇ合金を、
Ｍｇ量で合金重量の０．２％となる割合で添加し、溶融
後、温度調整して出湯した。また、同様な合金で、溶融
後、Ｎｉ−５％ＣａをＭｇと同様に合金重量の０．２％
となるように添加したものを溶製した。Ｍｍについても
０．５％添加したものを溶製した。
Ｍｇ量で合金重量の０．２％となる割合で添加し、溶融
後、温度調整して出湯した。また、同様な合金で、溶融
後、Ｎｉ−５％ＣａをＭｇと同様に合金重量の０．２％
となるように添加したものを溶製した。Ｍｍについても
０．５％添加したものを溶製した。
【００１４】得られた合金について不純物量を測定し
た。また、１０５０℃×５ｈｒ真空熱処理し、粉砕して
平均１００μｍ粒子とし、水素を吸蔵させ、放出した水
素中のメタン（ＣＨ4 ）の量を測定した。さらにまた、
合金粉末：Ｎｉ粉末：ポリ−４弗化エタン（重量比）＝
１：３：０．０１の割合で配合し、混練した。これを径
１３ｍｍの金型に入れ、５ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で成形
して電極とし、３０％ＫＯＨ水溶液中で放電容量を測定
した。
た。また、１０５０℃×５ｈｒ真空熱処理し、粉砕して
平均１００μｍ粒子とし、水素を吸蔵させ、放出した水
素中のメタン（ＣＨ4 ）の量を測定した。さらにまた、
合金粉末：Ｎｉ粉末：ポリ−４弗化エタン（重量比）＝
１：３：０．０１の割合で配合し、混練した。これを径
１３ｍｍの金型に入れ、５ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で成形
して電極とし、３０％ＫＯＨ水溶液中で放電容量を測定
した。
【００１５】その結果を表１に示した。不純物含量が少
なく、メタン発生を抑え、かつ放電容量の大きな合金が
実現されていることがわかる。比較例１ 表１の実施例４において、Ｍｍの添加量を３％とした合
金を溶製し、同様にその特性を評価した。表１にその結
果を示したが、不純物量、メタン発生量ともに増加し、
放電容量の低下が見られた。比較例２〜４ Ｍｇ、ＣａまたはＭｍを添加せずに実施例１〜５と同様
に合金を溶製し、その特性を評価した。表１にその結果
を示したが、不純物量、メタン発生量は増加し、放電容
量は低下した。
なく、メタン発生を抑え、かつ放電容量の大きな合金が
実現されていることがわかる。比較例１ 表１の実施例４において、Ｍｍの添加量を３％とした合
金を溶製し、同様にその特性を評価した。表１にその結
果を示したが、不純物量、メタン発生量ともに増加し、
放電容量の低下が見られた。比較例２〜４ Ｍｇ、ＣａまたはＭｍを添加せずに実施例１〜５と同様
に合金を溶製し、その特性を評価した。表１にその結果
を示したが、不純物量、メタン発生量は増加し、放電容
量は低下した。
【００１６】
【表１】
【００１７】実施例６〜９ 比較例５〜９ 表２に示した各種合金を全量３kgとなるように配合して
ＣａＯまたはＭｇＯるつぼで溶解、鋳造し、真空中、１
０００℃×５ｈｒの熱処理を行ない、３０℃の温度で水
素吸蔵量を評価した。また、合金の不純物量も評価し
た。
ＣａＯまたはＭｇＯるつぼで溶解、鋳造し、真空中、１
０００℃×５ｈｒの熱処理を行ない、３０℃の温度で水
素吸蔵量を評価した。また、合金の不純物量も評価し
た。
【００１８】その結果を表２に示した。この表２の結果
から明らかなように、この発明の合金は不純物量が少な
く、いずれも水素吸蔵量が多いことがわかる。
から明らかなように、この発明の合金は不純物量が少な
く、いずれも水素吸蔵量が多いことがわかる。
【００１９】
【表２】
【００２０】
【発明の効果】この発明により、以上詳しく説明した通
り、合金不純物によるガス発生を抑え、水素ガス精製、
電池等への応用において優れた高性能、高品質な水素吸
蔵合金が提供される。
り、合金不純物によるガス発生を抑え、水素ガス精製、
電池等への応用において優れた高性能、高品質な水素吸
蔵合金が提供される。
Claims (5)
- 【請求項１】 水素を可逆的に吸蔵・放出する合金であ
って、次の組成式 ＴｉａＺｒｂＮｉｃＶｄＭｅ （Ｍは、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｃｒ，
Ｍｍ，ＣａおよびＭｇの群より選択される少くとも１種
以上の元素を示し、ａは０〜１、ｂは０〜１、ｃは０．
５〜１．８、ｄは０．１〜１．５、ｅは０．１〜１であ
って、かつ、ｃ＋ｄ＋ｅは１．５〜２．５の数を示す）
で表わされ、かつ炭素０．０１重量％以下、窒素０．０
１重量％以下および酸素０．２０重量％以下の元素組成
を有することを特徴とする水素吸蔵合金。 - 【請求項２】 請求項１の水素吸蔵合金の製造に際し、
組成元素原料を酸化物製るつぼに入れて高周波誘導溶解
し、溶融後にＮｉ−Ｃａ、またはＮｉ−Ｍｇをその純分
で２重量％以下、もしくはＭｍを２重量％以下の割合で
添加し、充分に混合させた後に出湯することを特徴とす
る水素吸蔵合金の製造方法。 - 【請求項３】 酸化物るつぼがＣａＯまたはＭｇＯであ
る請求項２の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１の水素吸蔵合金の製造に際し、
組成元素原料を酸化物製るつぼに入れて不活性雰囲気で
高周波誘導溶解し、溶融後に真空脱ガス処理することを
特徴とする水素吸蔵合金の製造法。 - 【請求項５】 酸化物るつぼがＣａＯまたはＭｇＯであ
る請求項４の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1420893A JPH06228687A (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | 水素吸蔵合金とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1420893A JPH06228687A (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | 水素吸蔵合金とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06228687A true JPH06228687A (ja) | 1994-08-16 |
Family
ID=11854691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1420893A Pending JPH06228687A (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | 水素吸蔵合金とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06228687A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0755898A3 (en) * | 1995-07-18 | 1998-02-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Hydrogen storage alloy and electrode therefrom |
| JP2002030371A (ja) * | 2000-07-18 | 2002-01-31 | Japan Steel Works Ltd:The | ラーベス相水素吸蔵合金および該合金の製造方法 |
| JP2004506813A (ja) * | 2000-08-16 | 2004-03-04 | オヴォニック バッテリー カンパニー インコーポレイテッド | 高出力ニッケル−メタル・ハイドライド電池及びそれに用いる高出力合金／電極 |
| KR100497911B1 (ko) * | 1998-05-22 | 2005-09-30 | 에스케이 주식회사 | 지르코늄-니켈계 수소저장합금 |
-
1993
- 1993-01-29 JP JP1420893A patent/JPH06228687A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0755898A3 (en) * | 1995-07-18 | 1998-02-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Hydrogen storage alloy and electrode therefrom |
| US5738736A (en) * | 1995-07-18 | 1998-04-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Hydrogen storage alloy and electrode therefrom |
| KR100497911B1 (ko) * | 1998-05-22 | 2005-09-30 | 에스케이 주식회사 | 지르코늄-니켈계 수소저장합금 |
| JP2002030371A (ja) * | 2000-07-18 | 2002-01-31 | Japan Steel Works Ltd:The | ラーベス相水素吸蔵合金および該合金の製造方法 |
| JP2004506813A (ja) * | 2000-08-16 | 2004-03-04 | オヴォニック バッテリー カンパニー インコーポレイテッド | 高出力ニッケル−メタル・ハイドライド電池及びそれに用いる高出力合金／電極 |
| EP1315843A4 (en) * | 2000-08-16 | 2005-06-29 | Ovonic Battery Co | HIGH POWER NICKEL-METAL HYBRID BATTERIES AND HIGH POWER ALLOYS / ELECTRODES FOR THE SAME |
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