JPH0797655A - 水素吸蔵合金 - Google Patents
水素吸蔵合金Info
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Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
実用的な範囲内の水素吸蔵合金を提供する。 【構成】 一般式:Ti 1-x Zr x Mn2-y-zVyNizで
表わされ、x、y及びzは夫々、0≦x≦0.4、0≦
y≦0.6、0<z≦0.5である水素吸蔵合金。
Description
放出することが可能な水素吸蔵合金に関するものであ
る。
素圧力−組成(水素吸収量)等温曲線で評価される。水素
圧力−組成等温線(P−C−T特性曲線)は、図4(A)
に示す如く、勾配の急な水素固溶領域(α相)及び金属水
素化合物領域(β相)を有すると共に、両者の間に挟まれ
た平坦なプラトー領域を有している。ところで、水素吸
蔵合金は、水素貯蔵材料としての利用の他、二次電池用
電極材料、冷凍システム用機能材料等への応用が積極的
に進められている。この様な用途の合金材料に要求され
る性質として、安価で資源的に豊富であること、活
性化が容易で水素吸収量が大きいこと、室温付近(1
5〜25℃前後)で適当な水素吸収・放出平衡圧力を有
し、吸収・放出サイクルのヒステリシスが小さいこと、
水素吸収・放出反応が可逆的であり、その速度が大き
いこと、プラトー領域の幅が広く且つ平坦であること
(水素吸収量の変化に対する平衡水素圧力の変化率が極
めて小さいこと)等が挙げられる。
が開発されている(特公昭56-5292号、特公昭58-3025
号)。又、Tiの一部をZrで置換すると共に、Mnの
一部をVで置換したTi−Zr−Mn−V合金が知られ
ている。
−Zr−Mn−V合金においては、水素放出(解離)時と
水素吸収時でP−C−T特性が大きなヒステリシスを有
し、プラトー領域における水素解離圧力と水素吸収圧力
の差が大きい問題があった。特に水素貯蔵用の水素吸蔵
合金は、水素充填時の圧力と水素取出し時の圧力の差が
出来るだけ小さいことが望ましく、図4(A)の如くヒ
ステリシスが小さい場合は、水素充填圧力に対して僅か
に低い圧力で水素を取り出すことが出来る。しかし、図
4(B)に示す如くヒステリシスが大きくなると、取出
し圧力が大きく低下し、水素充填時の圧力と水素取出し
時の圧力の差が大きくなる。
て水素の充填及び取出しを行なう際、ヒステリシスが小
さい場合は、水素充填時の圧力が大気圧よりも僅かに大
きくなる程度まで温度を下げたとしても、水素吸放出時
の圧力は大気圧を上回って、水素の取出しが可能であ
る。しかし、図4(B)に示す如くヒステリシスが大き
くなると、水素吸放出時の圧力が大気圧よりも低下し
て、水素の取出しが不可能となる。
用システムに用いる場合、ヒステリシスが増大すること
によって、設計上の制約が大きくなる問題がある。一
方、実用上の要請から、平衡水素圧力を室温付近で略1
〜10atmの範囲に設定する必要がある。
且つ平衡水素圧力が実用的な範囲内の水素吸蔵合金を提
供することである。
は、一般式:Ti1-XZrXMn2-y-zVyNizで表わさ
れ、x、y及びzは夫々、0≦x≦0.4、0≦y≦0.
6、0<z≦0.5である。
水素圧力を低下させ、且つプラトー領域の幅を広くする
ことが出来る。しかし、置換量xが0.4を越えると、
平衡水素圧力が1atm(大気圧)よりも低くなって、水
素の取出しが困難となる。そこで、Zrの置換量xは0
≦x≦0.4の範囲に設定される。又、Mnの一部をV
で置換することによって、平衡水素圧力を低下させるこ
とが出来る。しかし、置換量yが0.6を越えると、プ
ラトー領域の幅が非常に狭くなる。そこで、Vの置換量
yは0≦y≦0.6の範囲に設定される。
よって、ヒステリシスの低減が可能である。しかし、置
換量zが0.5をこえると、水素吸収量が急激に低減す
る。そこで、Niの置換量zは0<z≦0.5の範囲に
設定される。
シスが小さく、且つ平衡水素圧力が実用的な範囲内に設
定される。
V及びNiの置換量の限定について、その根拠を詳述す
る。Ti1-XZrXMn2-yVy合金においては、平衡水素
圧力Pと置換量x及びyとの間に下記数1の関係式が成
り立つことが知られている。ここで、a、b、cは実験
的に決定される定数である。
タとして図2に示す如き直線関係が得られる。尚、図2
は25℃の場合の関係である。ここで、解離平衡水素圧
力を実用的な範囲1〜10atmに限定するためには、
lnPとyの直線関係は図2中の四角形ABDFの領域
内に成立する必要がある。従って、x及びyの範囲は下
記数2で表わされる。
Vyで表わされる水素吸蔵合金において、Vの置換量y
を変化させたときのプラトー領域の幅を実験によって求
め、グラフ化したものである。図示の如くVの置換量y
の増大に伴ってプラトー領域の幅が狭くなっており、実
用上、限度となるプラトー幅(ΔX>0.5H/M)を考
慮すると、yの上限値は0.6に設定することが望まし
い。そこで、Vの置換量yは0≦y≦0.6の範囲に設
定するのである。このとき、lnPとyの直線関係は図
2中にハッチングを施した領域内に成立することにな
る。
ラフである。図示の如く、Ti0.9Zr0.1Mn1.7-zV
0.3Niz合金においては、プラトー領域の中心における
平衡水素吸収圧力Paと平衡水素解離圧力Pdの比の対
数値で定義されるヒステリシスln(Pa/Pd)は、N
iの置換量zが増大するにつれて徐々に低下している。
越えると、水素吸収量が急激に低下することになる。そ
こで、Niの置換量zは、0<z≦0.5の範囲に限定
するのである。
Niz合金(0≦x≦0.4、0≦y≦0.6、0<z≦
0.5)と、本発明に該当しない合金の性能比較試験につ
いて説明する。
度98%)を秤量して、下記表1のA〜Dに示す本発明
の組成比を有する複数種類の粉末混合体を調合し、これ
らの粉末混合体をプレス成形した後、Arガス雰囲気下
でアーク溶解し、更に真空下、1050℃にて8時間の
熱処理を施して、ボタン状合金鋳塊A〜Dを得た。 本発明に該当しない合金 同様にして、表1のE〜Hに示す組成比の粉末混合体を
プレス成形した後、Arガス雰囲気下でアーク溶解し、
更に真空下、1050℃にて8時間の熱処理を施して、
本発明の組成範囲外にある組成のボタン状合金鋳塊E〜
Hを得た。
合金鋳塊を夫々、粒径100μm以下に粉砕した後、そ
の内の5.0gを採取し、これをステンレス容器に封入
した。更に活性化処理として、80℃にてロータリポン
プによる真空排気を30分間行なった後、0℃にて10
〜20atmの水素加圧、脱気を4回繰り返した。その
後、公知のジーベルツ装置を用いて、各試料の圧力−組
成等温特性(P−C−T曲線)を測定した。そして、各試
料のヒステリシスln(Pa/Pd)と水素吸収量を求め
た。
合金(試料A〜D)においては、本発明に該当しないNi
置換量0の合金(試料E、G)に比べて、ヒステリシスが
大幅に低減している。又、Niの置換量が本発明の範囲
外にある合金(試料F、H)に比べて、水素吸収量が大き
く増大している。
プレス成形した後、Arガス雰囲気下でアーク溶解し、
更に熱処理及び活性化処理を施して、Niの置換量が0
の試料Iと、本発明のNi置換量を有する3種類の試料
J〜Lを作製した。そして、各試料の0℃におけるヒス
テリシスln(Pa/Pd)と平衡水素吸収圧力Paを求
めた。この結果を下記表2に示す。
大に伴ってヒステリシスが低減しているが、吸収時の平
衡水素圧力Paは、Niの置換量が0のときの値と殆ど
変化していない。このことから、Niの置換量の増大に
伴って、解離時の平衡水素圧力が上昇して吸収時の平衡
水素圧力に近づくことが明らかである。
ば、ヒステリシスが低減するため、水素貯蔵用合金とし
ては、水素充填圧力と同程度の圧力で水素の取出しが可
能であり、又、水素放出圧力が大気圧と等しくなる限度
まで水素放出時の温度を下げることが出来る。更に、冷
凍システム用の合金としては、冷熱の低温度化を図るこ
とが出来る等の利点がある。更に又、吸収時の平衡水素
圧力が一定のまま、解離時の平衡水素圧力が上昇してヒ
ステリシスが低減するため、合金設計が容易である。
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。
吸収量の変化を表わすグラフである。
を示すグラフである。
すグラフである。
−C−T線図である。
は、一般式:Ti 1-x Zr x Mn2-y-zVyNizで表わさ
れ、x、y及びzは夫々、0≦x≦0.4、0≦y≦0.
6、0<z≦0.5である。
V及びNiの置換量の限定について、その根拠を詳述す
る。Ti 1-x Zr x Mn2-yVy合金においては、平衡水素
圧力Pと置換量x及びyとの間に下記数1の関係式が成
り立つことが知られている。ここで、a、b、cは実験
的に決定される定数である。
で表わされる水素吸蔵合金において、Vの置換量yを変
化させたときのプラトー領域の幅を実験によって求め、
グラフ化したものである。図示の如くVの置換量yの増
大に伴ってプラトー領域の幅が狭くなっており、実用
上、限度となるプラトー幅(ΔX>0.5H/M)を考慮
すると、yの上限値は0.6に設定することが望まし
い。そこで、Vの置換量yは0≦y≦0.6の範囲に設
定するのである。このとき、lnPとyの直線関係は図
2中にハッチングを施した領域内に成立することにな
る。
Niz合金(0≦x≦0.4、0≦y≦0.6、0<z≦
0.5)と、本発明に該当しない合金の性能比較試験につ
いて説明する。
Claims (1)
- 【請求項1】 一般式:Ti1-XZrXMn2-y-zVyNi
zで表わされ、x、y及びzは夫々、0≦x≦0.4、0
≦y≦0.6、0<z≦0.5である水素吸蔵合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24342093A JP3322458B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 水素吸蔵合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24342093A JP3322458B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 水素吸蔵合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0797655A true JPH0797655A (ja) | 1995-04-11 |
| JP3322458B2 JP3322458B2 (ja) | 2002-09-09 |
Family
ID=17103610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24342093A Expired - Fee Related JP3322458B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 水素吸蔵合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3322458B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001234261A (ja) * | 2000-02-22 | 2001-08-28 | Japan Steel Works Ltd:The | 水素吸蔵合金の製造方法 |
| KR100958417B1 (ko) * | 2009-09-25 | 2010-05-18 | 김병관 | 비화학양론비를 갖는 수소저장합금 |
-
1993
- 1993-09-30 JP JP24342093A patent/JP3322458B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001234261A (ja) * | 2000-02-22 | 2001-08-28 | Japan Steel Works Ltd:The | 水素吸蔵合金の製造方法 |
| KR100958417B1 (ko) * | 2009-09-25 | 2010-05-18 | 김병관 | 비화학양론비를 갖는 수소저장합금 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3322458B2 (ja) | 2002-09-09 |
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