JPH10245648A - 水素吸蔵合金 - Google Patents
水素吸蔵合金Info
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- JPH10245648A JPH10245648A JP4831397A JP4831397A JPH10245648A JP H10245648 A JPH10245648 A JP H10245648A JP 4831397 A JP4831397 A JP 4831397A JP 4831397 A JP4831397 A JP 4831397A JP H10245648 A JPH10245648 A JP H10245648A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｔｉ−Ｎｉ−Ａｌ系合金において、充分な水
素吸放出特性が得られる合金組成を明らかにする。 【解決手段】 本発明に係る水素吸蔵合金は、一般式Ｔ
ｉＮｉxＡｌy(ｘ＝０.８〜１.２、ｙ＝０.７〜１.２)、
或いは一般式Ｔｉ(ＮｉxＡｌy)1-zＭz(ｘ＝０.８〜１.
２、ｙ＝０.７〜１.２、ｚ＝０〜０.２、ＭはＶ、Ｃ
ｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、又はＲＥ)で表わ
され、Ｃ１４型ラーベス相構造を有している。
素吸放出特性が得られる合金組成を明らかにする。 【解決手段】 本発明に係る水素吸蔵合金は、一般式Ｔ
ｉＮｉxＡｌy(ｘ＝０.８〜１.２、ｙ＝０.７〜１.２)、
或いは一般式Ｔｉ(ＮｉxＡｌy)1-zＭz(ｘ＝０.８〜１.
２、ｙ＝０.７〜１.２、ｚ＝０〜０.２、ＭはＶ、Ｃ
ｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、又はＲＥ)で表わ
され、Ｃ１４型ラーベス相構造を有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素貯蔵システ
ム、ヒートポンプ、アクチュエータ、ニッケル水素電池
等に用いられる水素吸蔵合金に関し、特に、良好な水素
吸放出特性を有する新規な水素貯蔵合金に関するもので
ある。
ム、ヒートポンプ、アクチュエータ、ニッケル水素電池
等に用いられる水素吸蔵合金に関し、特に、良好な水素
吸放出特性を有する新規な水素貯蔵合金に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来より、水素吸蔵合金として、ランタ
ン・ニッケル(ＬａＮｉ5)系合金等の２元合金や、これ
を多成分化した擬２元合金が知られており、例えば水素
吸蔵システム等に広く応用されている。又、希土類元素
(Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、
Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｎ)の複数種
の混合物であるミッシュメタル(Ｍｍ)と、Ｎｉ、Ｍｎ、
Ａｌ等の金属元素とからなるＡＢ5型水素吸蔵合金が開
発され、例えばニッケル水素電池の負極材料として用い
られている。
ン・ニッケル(ＬａＮｉ5)系合金等の２元合金や、これ
を多成分化した擬２元合金が知られており、例えば水素
吸蔵システム等に広く応用されている。又、希土類元素
(Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、
Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｎ)の複数種
の混合物であるミッシュメタル(Ｍｍ)と、Ｎｉ、Ｍｎ、
Ａｌ等の金属元素とからなるＡＢ5型水素吸蔵合金が開
発され、例えばニッケル水素電池の負極材料として用い
られている。
【０００３】ところで、水素吸蔵合金を水素貯蔵システ
ム等に応用する場合、水素吸蔵合金の重量やコストが問
題となり、これらの点で、従来より知られている水素吸
蔵合金は充分に満足し得るものとは言えなかった。
ム等に応用する場合、水素吸蔵合金の重量やコストが問
題となり、これらの点で、従来より知られている水素吸
蔵合金は充分に満足し得るものとは言えなかった。
【０００４】これに対し、一般式Ｔｉ3ＮｉxＡｌ
1-x(０.００５≦ｘ≦０.３)、或いはＴｉ3 -xＮｉxＡｌ
(０.００５≦ｘ≦０.３)で表わされる水素吸蔵合金が知
られている(特開平５６−１６６３５５号)。該水素吸蔵
合金は、その構成元素として、比較的軽量であって、且
つ安価に入手出来るＴｉ、Ａｌ及びＮｉを用いており、
重量及びコストの点で優れている。
1-x(０.００５≦ｘ≦０.３)、或いはＴｉ3 -xＮｉxＡｌ
(０.００５≦ｘ≦０.３)で表わされる水素吸蔵合金が知
られている(特開平５６−１６６３５５号)。該水素吸蔵
合金は、その構成元素として、比較的軽量であって、且
つ安価に入手出来るＴｉ、Ａｌ及びＮｉを用いており、
重量及びコストの点で優れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記一
般式で表わされる従来の水素吸蔵合金においては、水素
吸放出特性の点で充分に満足しうるものとは言えなかっ
た。本発明の目的は、Ｔｉ−Ｎｉ−Ａｌ系合金におい
て、充分な水素吸放出特性が得られる合金組成を明らか
にすることである。
般式で表わされる従来の水素吸蔵合金においては、水素
吸放出特性の点で充分に満足しうるものとは言えなかっ
た。本発明の目的は、Ｔｉ−Ｎｉ−Ａｌ系合金におい
て、充分な水素吸放出特性が得られる合金組成を明らか
にすることである。
【０００６】
【課題を解決する為の手段】本発明に係る第１の水素吸
蔵合金は、一般式ＴｉＮｉxＡｌy(ｘ＝０.８〜１.２、
ｙ＝０.７〜１.２)で表わされ、Ｃ１４型ラーベス相構
造を有するものである。これまでに、一般式ＴｉＮｉx
Ａｌy(ｘ＝０.８〜１.２、ｙ＝０.７〜１.２)で表わさ
れる合金の水素吸放出能力は確認されていなかったが、
本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、該合金の水素吸放
出能力を初めて定量的に確認したものである。
蔵合金は、一般式ＴｉＮｉxＡｌy(ｘ＝０.８〜１.２、
ｙ＝０.７〜１.２)で表わされ、Ｃ１４型ラーベス相構
造を有するものである。これまでに、一般式ＴｉＮｉx
Ａｌy(ｘ＝０.８〜１.２、ｙ＝０.７〜１.２)で表わさ
れる合金の水素吸放出能力は確認されていなかったが、
本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、該合金の水素吸放
出能力を初めて定量的に確認したものである。
【０００７】又、本発明に係る第２の水素吸蔵合金は、
一般式Ｔｉ(ＮｉxＡｌy)1-zＭz(ｘ＝０.８〜１.２、ｙ
＝０.７〜１.２、ｚ＝０〜０.２、ＭはＶ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、又はＲＥ)で表わされ、
Ｃ１４型ラーベス相構造を有するものである。該水素吸
蔵合金は、上記第１の水素吸蔵合金のＮｉ若しくはＡｌ
の一部をＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、又
はＲＥ(希土類元素の１種若しくは複数種の混合物)で置
換したものである。これによって、母相中に第２相が析
出し、該析出相によって水素吸蔵合金の活性化が促進さ
れる。
一般式Ｔｉ(ＮｉxＡｌy)1-zＭz(ｘ＝０.８〜１.２、ｙ
＝０.７〜１.２、ｚ＝０〜０.２、ＭはＶ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、又はＲＥ)で表わされ、
Ｃ１４型ラーベス相構造を有するものである。該水素吸
蔵合金は、上記第１の水素吸蔵合金のＮｉ若しくはＡｌ
の一部をＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、又
はＲＥ(希土類元素の１種若しくは複数種の混合物)で置
換したものである。これによって、母相中に第２相が析
出し、該析出相によって水素吸蔵合金の活性化が促進さ
れる。
【０００８】尚、上記第１或いは第２の水素吸蔵合金の
溶湯を１００℃／秒以上の速度で急冷することによっ
て、合金組織が均質化され、サイクル寿命が向上する。
溶湯を１００℃／秒以上の速度で急冷することによっ
て、合金組織が均質化され、サイクル寿命が向上する。
【０００９】
【発明の効果】本発明に係る水素吸蔵合金は、重量及び
コストの点のみならず、水素吸放出特性の点においても
優れている。
コストの点のみならず、水素吸放出特性の点においても
優れている。
【００１０】
【発明の実施の形態】第１実施例 組成がＴｉＮｉxＡｌy(ｘ＝０.６〜１.４、ｙ＝０.６〜
１.４)となる様に、Ｔｉ、Ｎｉ、及びＡｌの粉末を秤量
混合し、これによって得られる組成比の異なる各混合物
をアーク溶解法によって溶融せしめた後、真空雰囲気下
で、１０５０℃、８時間の熱処理を施した。これによっ
て得られた各合金塊を粉砕して、合金粉末を作製し、各
合金粉末を反応容器に夫々充填して、１５０℃で３時間
の真空排気を行なった。その後、各反応容器に４０ａｔ
ｍの水素ガスを導入し、初期活性化を行ない、その際の
水素吸収量を夫々測定した。その結果を下記表１に示
す。
１.４)となる様に、Ｔｉ、Ｎｉ、及びＡｌの粉末を秤量
混合し、これによって得られる組成比の異なる各混合物
をアーク溶解法によって溶融せしめた後、真空雰囲気下
で、１０５０℃、８時間の熱処理を施した。これによっ
て得られた各合金塊を粉砕して、合金粉末を作製し、各
合金粉末を反応容器に夫々充填して、１５０℃で３時間
の真空排気を行なった。その後、各反応容器に４０ａｔ
ｍの水素ガスを導入し、初期活性化を行ない、その際の
水素吸収量を夫々測定した。その結果を下記表１に示
す。
【００１１】
【表１】
【００１２】表１から明らかな様に、ｘが０.８〜１.２
の範囲であって、且つｙが０.７〜１.２の範囲におい
て、他の範囲よりも水素吸収量が著しく増大している。
これは、他の範囲では、水素吸収能力を有しない副相が
増加し、完全なＣ１４型ラーベス相構造が得られないた
めと考えられる。
の範囲であって、且つｙが０.７〜１.２の範囲におい
て、他の範囲よりも水素吸収量が著しく増大している。
これは、他の範囲では、水素吸収能力を有しない副相が
増加し、完全なＣ１４型ラーベス相構造が得られないた
めと考えられる。
【００１３】又、表１から明らなか様に、ｘが０.９〜
１.１の範囲であって、且つｙが０.８〜１.２の範囲に
おいて、０.４(Ｈ／Ｍ)を越える高い水素吸収量が得ら
れている。更に、ｘが０.９〜１.１の範囲であって、且
つｙが１.０〜１.１の範囲において、０.８(Ｈ／Ｍ)を
越える極めて高い水素吸収量が得られており、これらの
範囲が望ましいことがわかる。
１.１の範囲であって、且つｙが０.８〜１.２の範囲に
おいて、０.４(Ｈ／Ｍ)を越える高い水素吸収量が得ら
れている。更に、ｘが０.９〜１.１の範囲であって、且
つｙが１.０〜１.１の範囲において、０.８(Ｈ／Ｍ)を
越える極めて高い水素吸収量が得られており、これらの
範囲が望ましいことがわかる。
【００１４】第２実施例 組成がＴｉ(Ｎｉ1.0Ａｌ1.0)0.9Ｍ0.1(ＭはＶ、Ｃｒ、
Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、又はＲＥ)で表わされ
る水素吸蔵合金を、第１実施例と同様の条件で作製し、
第１実施例と同様の条件で、初期活性化特性を測定し
た。又、第１実施例の水素吸蔵合金についても、同様に
初期活性化特性を測定した。これらの結果を下記表２に
示す。又、表２をグラフ化して図１に示す。
Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、又はＲＥ)で表わされ
る水素吸蔵合金を、第１実施例と同様の条件で作製し、
第１実施例と同様の条件で、初期活性化特性を測定し
た。又、第１実施例の水素吸蔵合金についても、同様に
初期活性化特性を測定した。これらの結果を下記表２に
示す。又、表２をグラフ化して図１に示す。
【００１５】
【表２】
【００１６】表２及び図１から明らかな様に、Ｎｉ若し
くはＡｌの一部をＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、
Ｚｎ、又はＲＥで置換した水素吸蔵合金においては、何
れも約３時間で水素吸収量が飽和状態に達しているのに
対し、元素置換のない水素吸蔵合金においては、４時間
が経過しても飽和状態に達していない。これは、元素置
換によって、水素吸蔵合金の母相中に第２相が析出し、
該析出相によって水素吸蔵合金の活性化が促進されるか
らである。
くはＡｌの一部をＶ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、
Ｚｎ、又はＲＥで置換した水素吸蔵合金においては、何
れも約３時間で水素吸収量が飽和状態に達しているのに
対し、元素置換のない水素吸蔵合金においては、４時間
が経過しても飽和状態に達していない。これは、元素置
換によって、水素吸蔵合金の母相中に第２相が析出し、
該析出相によって水素吸蔵合金の活性化が促進されるか
らである。
【００１７】第３実施例 ＴｉＮｉＡｌ合金を、第１実施例と同様の条件で２サン
プル作製し、一方のサンプルには、ロール急冷法によっ
て、約１０００℃／ｍｉｎの急冷を施した(急冷合金)。
尚、他方のサンプルの冷却速度は通常の約３０℃／ｍｉ
ｎである(通常合金)。そして、急冷合金と通常合金の夫
々についてサイクル特性の測定を行なった。測定におい
ては、先ずサンプルの温度を０℃に保持して３０分間の
真空排気の後、１５ａｔｍの水素ガスを３０分間印加し
て、水素を吸収させる処理を１サイクルとした。これら
の結果を下記表３に示す。又、表３をグラフ化して図２
に示す。
プル作製し、一方のサンプルには、ロール急冷法によっ
て、約１０００℃／ｍｉｎの急冷を施した(急冷合金)。
尚、他方のサンプルの冷却速度は通常の約３０℃／ｍｉ
ｎである(通常合金)。そして、急冷合金と通常合金の夫
々についてサイクル特性の測定を行なった。測定におい
ては、先ずサンプルの温度を０℃に保持して３０分間の
真空排気の後、１５ａｔｍの水素ガスを３０分間印加し
て、水素を吸収させる処理を１サイクルとした。これら
の結果を下記表３に示す。又、表３をグラフ化して図２
に示す。
【００１８】
【表３】
【００１９】表３及び図２から明らかなように、急冷合
金は、通常合金に比べて水素吸収量の低下が緩やかとな
っており、サイクル特性が向上している。これは、水素
吸蔵合金を溶湯の状態から急冷することによって、組織
が均質化され、水素吸放出時に発生する合金格子の歪み
が緩和されるためと考えられる。
金は、通常合金に比べて水素吸収量の低下が緩やかとな
っており、サイクル特性が向上している。これは、水素
吸蔵合金を溶湯の状態から急冷することによって、組織
が均質化され、水素吸放出時に発生する合金格子の歪み
が緩和されるためと考えられる。
【００２０】上記実施の形態の説明は、本発明を説明す
るためのものであって、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の形態に限らず、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。
るためのものであって、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の形態に限らず、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。
【図１】本発明に係る水素吸蔵合金の元素置換による効
果を表わすグラフである。
果を表わすグラフである。
【図２】本発明に係る水素吸蔵合金の急冷による効果を
表わすグラフである。
表わすグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米津 育郎 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 西尾 晃治 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 一般式ＴｉＮｉxＡｌy(ｘ＝０.８〜１.
２、ｙ＝０.７〜１.２)で表わされ、Ｃ１４型ラーベス
相構造を有する水素吸蔵合金。 - 【請求項２】 一般式Ｔｉ(ＮｉxＡｌy)1-zＭz(ｘ＝０.
８〜１.２、ｙ＝０.７〜１.２、ｚ＝０〜０.２、Ｍは
Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、又はＲＥ)
で表わされ、Ｃ１４型ラーベス相構造を有する水素吸蔵
合金。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載された合金
の溶湯を１００℃／秒以上の速度で急冷してなる水素吸
蔵合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04831397A JP3443270B2 (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | 水素吸蔵合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04831397A JP3443270B2 (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | 水素吸蔵合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10245648A true JPH10245648A (ja) | 1998-09-14 |
| JP3443270B2 JP3443270B2 (ja) | 2003-09-02 |
Family
ID=12799936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04831397A Expired - Fee Related JP3443270B2 (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | 水素吸蔵合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3443270B2 (ja) |
-
1997
- 1997-03-03 JP JP04831397A patent/JP3443270B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3443270B2 (ja) | 2003-09-02 |
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