JPH11116219A - 水素貯蔵体とその製法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 軽量かつ低圧力で貯蔵が可能な水素吸蔵体と
その製法を提供する。 【解決手段】 鉄、ニッケル、コバルトまたはパラジウ
ム、またはその合金を含んだ有機化合物を原料とした化
学的気相成長法によって生成したチューブ状グラファイ
トを水素吸蔵体として用いる。チューブ状グラファイト
の一端はグラファイトによって閉じられ、他端は遊離し
た金属により蓋をされている。チューブ状グラファイト
の内部は、遊離した金属微粒子により複数の空間に仕切
られているので、チューブを粉砕することで両端部が金
属微粒子により蓋をされたチューブ状グラファイトを得
ることができる。
その製法を提供する。 【解決手段】 鉄、ニッケル、コバルトまたはパラジウ
ム、またはその合金を含んだ有機化合物を原料とした化
学的気相成長法によって生成したチューブ状グラファイ
トを水素吸蔵体として用いる。チューブ状グラファイト
の一端はグラファイトによって閉じられ、他端は遊離し
た金属により蓋をされている。チューブ状グラファイト
の内部は、遊離した金属微粒子により複数の空間に仕切
られているので、チューブを粉砕することで両端部が金
属微粒子により蓋をされたチューブ状グラファイトを得
ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水素ガスを貯蔵するた
めの材料、特に軽量な材料である炭素を主とした複合物
質からなる水素貯蔵体とその製法に関する。
めの材料、特に軽量な材料である炭素を主とした複合物
質からなる水素貯蔵体とその製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】水素ガスは、燃やしても水蒸気になるだ
けで、酸化窒素や炭酸ガス等の有害あるいは温室効果を
持つような物質を生成しないことから、クリーンエネル
ギーのホープとされている。また、電気エネルギーは、
貯蔵が大変難しいことから、夜間等の大量の余剰電気エ
ネルギーを使って水の電気分解を行い、水素の形でエネ
ルギーを貯蔵することが行われている。このように、水
素ガスは、エネルギーサイクルの中で重要な位置を占め
る物質として大きな期待がかけられている。
けで、酸化窒素や炭酸ガス等の有害あるいは温室効果を
持つような物質を生成しないことから、クリーンエネル
ギーのホープとされている。また、電気エネルギーは、
貯蔵が大変難しいことから、夜間等の大量の余剰電気エ
ネルギーを使って水の電気分解を行い、水素の形でエネ
ルギーを貯蔵することが行われている。このように、水
素ガスは、エネルギーサイクルの中で重要な位置を占め
る物質として大きな期待がかけられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな水素ガスを貯蔵するためにはいま一段の工夫が必要
である。従来の水素ガスの貯蔵には、水素を丈夫な金属
容器中に例えば１５０気圧といった高圧をかけて詰め込
む方法と、マイナス２６０℃以下の低温にして液体状態
にして貯蔵する方法とが多く用いられてきている。この
うち高圧にして貯蔵する方法は、丈夫な容器が必要なた
め、必然的に重い金属容器を使わざるを得ず、そのため
運搬には大変不便であるが、低温装置がいらないことか
ら現在殆どこの方法で運搬・供給が行われている。一
方、低温で液化して貯蔵する方法は、内部を十分断熱で
きる容器と冷却のための大がかりな装置が必要であるた
め、持ち運びや移動が極めて困難である。
うな水素ガスを貯蔵するためにはいま一段の工夫が必要
である。従来の水素ガスの貯蔵には、水素を丈夫な金属
容器中に例えば１５０気圧といった高圧をかけて詰め込
む方法と、マイナス２６０℃以下の低温にして液体状態
にして貯蔵する方法とが多く用いられてきている。この
うち高圧にして貯蔵する方法は、丈夫な容器が必要なた
め、必然的に重い金属容器を使わざるを得ず、そのため
運搬には大変不便であるが、低温装置がいらないことか
ら現在殆どこの方法で運搬・供給が行われている。一
方、低温で液化して貯蔵する方法は、内部を十分断熱で
きる容器と冷却のための大がかりな装置が必要であるた
め、持ち運びや移動が極めて困難である。
【０００４】圧力のことだけを考えるならば、最近研究
が進んでいる水素吸蔵合金によって圧力を高くすること
なく、水素ガスを貯蔵することができるが、水素吸蔵合
金自体、鉄や遷移金属からなる、かなり重い合金であっ
て、圧力が低くなったからといって全体で軽くなるとは
言えない。安全にかつ軽量な水素貯蔵法が開発されれ
ば、水素燃料自動車など大きな技術的飛躍が期待でき
る。
が進んでいる水素吸蔵合金によって圧力を高くすること
なく、水素ガスを貯蔵することができるが、水素吸蔵合
金自体、鉄や遷移金属からなる、かなり重い合金であっ
て、圧力が低くなったからといって全体で軽くなるとは
言えない。安全にかつ軽量な水素貯蔵法が開発されれ
ば、水素燃料自動車など大きな技術的飛躍が期待でき
る。
【０００５】本発明は、このような従来の課題を解決す
るものであり、できるだけ大量の水素ガスを、軽量で運
搬しやすく、かつ低圧力で貯蔵することのできる水素貯
蔵体とその製法を提供することを目的とする。圧力が高
くなければ、容器の強度を小さくすることができ、結果
として軽量な容器が使用できることになる。
るものであり、できるだけ大量の水素ガスを、軽量で運
搬しやすく、かつ低圧力で貯蔵することのできる水素貯
蔵体とその製法を提供することを目的とする。圧力が高
くなければ、容器の強度を小さくすることができ、結果
として軽量な容器が使用できることになる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、炭素原子の６員環が網状につながったグ
ラファイトシートが円筒状に巻いてでき、端部が５員環
によりまたは金属微粒子により閉じられた微細なチュー
ブ状の物質を水素貯蔵体として用いるものである。近年
では、グラファイトナノチューブと呼ばれる物質が、炭
素を電極としたアーク放電等で形成されることが知られ
ている。この物質はグラファイトのシートが円筒状に丸
まって閉じた形をしており、その両端が、炭素原子５員
環を含む構造によって閉じられた籠状分子である。生成
過程でこの籠の中に金属微粒子を取り込んだものも実際
に見いだされている。すなわち籠の中の空間は容器とな
りうることが分かる。さらに最近では、籠の中にアルゴ
ンガスを閉じこめたという結果が報告されている（サイ
エンス２７７巻１９９７年８月１５日号９３３ペー
ジ）。このようなグラファイトチューブの少なくとも一
端を水素の通りやすい物質で閉じてやれば、可逆的にチ
ューブ内に水素を閉じこめることができる。そのための
蓋として用いる物質として、鉄、コバルト、ニッケル、
パラジウムまたはその合金が用いられる。このような金
属で端を閉じたグラファイトチューブを作るためには化
学的気相成長法が適している。
に、本発明は、炭素原子の６員環が網状につながったグ
ラファイトシートが円筒状に巻いてでき、端部が５員環
によりまたは金属微粒子により閉じられた微細なチュー
ブ状の物質を水素貯蔵体として用いるものである。近年
では、グラファイトナノチューブと呼ばれる物質が、炭
素を電極としたアーク放電等で形成されることが知られ
ている。この物質はグラファイトのシートが円筒状に丸
まって閉じた形をしており、その両端が、炭素原子５員
環を含む構造によって閉じられた籠状分子である。生成
過程でこの籠の中に金属微粒子を取り込んだものも実際
に見いだされている。すなわち籠の中の空間は容器とな
りうることが分かる。さらに最近では、籠の中にアルゴ
ンガスを閉じこめたという結果が報告されている（サイ
エンス２７７巻１９９７年８月１５日号９３３ペー
ジ）。このようなグラファイトチューブの少なくとも一
端を水素の通りやすい物質で閉じてやれば、可逆的にチ
ューブ内に水素を閉じこめることができる。そのための
蓋として用いる物質として、鉄、コバルト、ニッケル、
パラジウムまたはその合金が用いられる。このような金
属で端を閉じたグラファイトチューブを作るためには化
学的気相成長法が適している。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、微細なチューブ状グラファイトであって、そのチュ
ーブの両端が金属で閉じられているか、または片側が金
属で他の片側がグラファイトによって閉じられた内部空
間を有する水素貯蔵体であり、大量の水素ガスを、軽量
で運搬しやすく、かつ低圧力で貯蔵することができる。
は、微細なチューブ状グラファイトであって、そのチュ
ーブの両端が金属で閉じられているか、または片側が金
属で他の片側がグラファイトによって閉じられた内部空
間を有する水素貯蔵体であり、大量の水素ガスを、軽量
で運搬しやすく、かつ低圧力で貯蔵することができる。
【０００８】本発明の請求項２に記載の発明は、内部空
間が、金属の微粒子によって複数の空間に仕切られてい
ることを特徴とする請求項１記載の水素貯蔵体であり、
大量の水素ガスを、軽量で運搬しやすく、かつ低圧力で
貯蔵することができる。
間が、金属の微粒子によって複数の空間に仕切られてい
ることを特徴とする請求項１記載の水素貯蔵体であり、
大量の水素ガスを、軽量で運搬しやすく、かつ低圧力で
貯蔵することができる。
【０００９】本発明の請求項３に記載の発明は、内部空
間が、直径が０．２ｎｍ以上１００ｎｍ以下で、長さが
１００ｎｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする
請求項１または２記載の水素貯蔵体であり、できるだけ
大量の水素ガスを、軽量で運搬しやすく、かつ比較的低
い圧力で貯蔵することができる。
間が、直径が０．２ｎｍ以上１００ｎｍ以下で、長さが
１００ｎｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする
請求項１または２記載の水素貯蔵体であり、できるだけ
大量の水素ガスを、軽量で運搬しやすく、かつ比較的低
い圧力で貯蔵することができる。
【００１０】本発明の請求項４に記載の発明は、金属
が、ニッケル、コバルト、鉄、パラジウムまたはこれら
金属の合金であることを特徴とする請求項１または２ま
たは３記載の水素貯蔵体であり、水素が比較的通りやす
く、かつチューブを構成している炭素と強固に固着して
チューブの蓋として機能することができる。
が、ニッケル、コバルト、鉄、パラジウムまたはこれら
金属の合金であることを特徴とする請求項１または２ま
たは３記載の水素貯蔵体であり、水素が比較的通りやす
く、かつチューブを構成している炭素と強固に固着して
チューブの蓋として機能することができる。
【００１１】本発明の請求項５に記載の発明は、金属を
含む有機化合物を原料とし、化学的気相成長法（気相堆
積法）によって、両端が金属で閉じられているか、また
は片側が金属で他の片側がグラファイトで閉じられた微
細なチューブ状グラファイトからなる水素貯蔵体を製造
するための製法であり、両端が閉じられた微細なチュー
ブ状グラファイトを比較的容易に製造することができ
る。
含む有機化合物を原料とし、化学的気相成長法（気相堆
積法）によって、両端が金属で閉じられているか、また
は片側が金属で他の片側がグラファイトで閉じられた微
細なチューブ状グラファイトからなる水素貯蔵体を製造
するための製法であり、両端が閉じられた微細なチュー
ブ状グラファイトを比較的容易に製造することができ
る。
【００１２】本発明の請求項６に記載の発明は、ニッケ
ル、コバルト、鉄およびパラジウムの中から選ばれた１
つまたは複数の金属を含む有機化合物を、蒸気として５
５０℃から９５０℃の間の選ばれた温度で熱分解反応さ
せることにより、両端が金属で閉じられているか、また
は片側が金属で他の片側がグラファイトで閉じられた微
細なチューブ状グラファイトからなる水素貯蔵体を製造
するための製法であり、金属を含む有機化合物の熱分解
反応を効率的に行うことができ、両端が閉じられた微細
なチューブ状グラファイトを比較的容易に製造すること
ができる。
ル、コバルト、鉄およびパラジウムの中から選ばれた１
つまたは複数の金属を含む有機化合物を、蒸気として５
５０℃から９５０℃の間の選ばれた温度で熱分解反応さ
せることにより、両端が金属で閉じられているか、また
は片側が金属で他の片側がグラファイトで閉じられた微
細なチューブ状グラファイトからなる水素貯蔵体を製造
するための製法であり、金属を含む有機化合物の熱分解
反応を効率的に行うことができ、両端が閉じられた微細
なチューブ状グラファイトを比較的容易に製造すること
ができる。
【００１３】本発明の請求項７に記載の発明は、金属を
含む有機化合物の熱分解反応を真空中において行うこと
を特徴とする請求項５または６記載の水素貯蔵体を製造
するための製法であり、金属を含む有機化合物の熱分解
反応を簡便に効率的に行うことができ、両端が閉じられ
た微細なチューブ状グラファイトを比較的容易に製造す
ることができる。
含む有機化合物の熱分解反応を真空中において行うこと
を特徴とする請求項５または６記載の水素貯蔵体を製造
するための製法であり、金属を含む有機化合物の熱分解
反応を簡便に効率的に行うことができ、両端が閉じられ
た微細なチューブ状グラファイトを比較的容易に製造す
ることができる。
【００１４】本発明の請求項８に記載の発明は、生成し
たチューブ状グラファイトをさらに機械的に砕くことを
特徴とする請求項５または６または７記載の水素貯蔵体
を製造するための製法であり、チューブ状グラファイト
の内部が複数の空間に仕切られている場合に、１本のチ
ューブ状グラファイトを機械的に砕くことにより、両端
が閉じられた複数の微細なチューブ状グラファイトを製
造することができる。
たチューブ状グラファイトをさらに機械的に砕くことを
特徴とする請求項５または６または７記載の水素貯蔵体
を製造するための製法であり、チューブ状グラファイト
の内部が複数の空間に仕切られている場合に、１本のチ
ューブ状グラファイトを機械的に砕くことにより、両端
が閉じられた複数の微細なチューブ状グラファイトを製
造することができる。
【００１５】以下、本発明の実施の形態を図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１６】（実施の形態１）図１は本発明の水素貯蔵
体の製造方法を示す模式図である。図１において、まず
原料であるニッケルフタロシアニン粉末１を石英ボート
２に入れ、これを一端を閉じた十分長い石英反応管３の
中に収容する。この石英反応管３の他方の端を封板によ
り封じてそこに真空排気装置６を取り付け、石英反応管
３の内部を真空にする。次に、石英反応管３の内部を真
空引きしながら、原料加熱用電気炉４および熱分解用電
気炉５によって石英反応管３を加熱する。まず、石英反
応管３の中央部を熱分解用電気炉５によって８００℃ま
で加熱し、この温度が安定した後、原料加熱用電気炉４
により原料のニッケルフタロシアニン１を４００℃に加
熱する。原料が加熱されると、蒸気となって石英反応管
３の中央に拡散していく。石英反応管３の中央部は、熱
分解用電気炉５により８００℃に加熱されて十分高い温
度になっているので、原料の蒸気は熱分解を始める。こ
の熱分解の詳細な過程は明確ではないが、金属（この場
合にはニッケル）が遊離し微粒子を作る。このニッケル
微粒子は、炭素がチューブ状グラファイトとなる触媒の
役割をする。１時間の反応で直径が０．３μｍ、長さ１
００μｍ程度のファイバ状のものが石英反応管３の内壁
に成長堆積した。この物質は、ラマン散乱測定、エック
ス線回折測定、電子顕微鏡観察などの方法で調べたとこ
ろ、ニッケル微粒子を内包したチューブ状グラファイト
１０であることが分かった。
体の製造方法を示す模式図である。図１において、まず
原料であるニッケルフタロシアニン粉末１を石英ボート
２に入れ、これを一端を閉じた十分長い石英反応管３の
中に収容する。この石英反応管３の他方の端を封板によ
り封じてそこに真空排気装置６を取り付け、石英反応管
３の内部を真空にする。次に、石英反応管３の内部を真
空引きしながら、原料加熱用電気炉４および熱分解用電
気炉５によって石英反応管３を加熱する。まず、石英反
応管３の中央部を熱分解用電気炉５によって８００℃ま
で加熱し、この温度が安定した後、原料加熱用電気炉４
により原料のニッケルフタロシアニン１を４００℃に加
熱する。原料が加熱されると、蒸気となって石英反応管
３の中央に拡散していく。石英反応管３の中央部は、熱
分解用電気炉５により８００℃に加熱されて十分高い温
度になっているので、原料の蒸気は熱分解を始める。こ
の熱分解の詳細な過程は明確ではないが、金属（この場
合にはニッケル）が遊離し微粒子を作る。このニッケル
微粒子は、炭素がチューブ状グラファイトとなる触媒の
役割をする。１時間の反応で直径が０．３μｍ、長さ１
００μｍ程度のファイバ状のものが石英反応管３の内壁
に成長堆積した。この物質は、ラマン散乱測定、エック
ス線回折測定、電子顕微鏡観察などの方法で調べたとこ
ろ、ニッケル微粒子を内包したチューブ状グラファイト
１０であることが分かった。
【００１７】図２はこのようにして生成されたチューブ
状グラファイト１０の断面構造を模式的に示している。
図２において、１１は一端が閉じられた多層に積層され
たグラファイトシートである。１２はニッケル微粒子
で、１２ａは生成したチューブ状グラファイトの根元に
ある円錐状のもので、この微粒子がチューブの他端の蓋
になっている。１２ｂはチューブ状グラファイトの中間
に内包されたもので、実際の形は所々くびれた棒状ない
しは楕円体状であり、このような複数の微粒子が点在し
てチューブ内部を複数の空間に仕切っている。
状グラファイト１０の断面構造を模式的に示している。
図２において、１１は一端が閉じられた多層に積層され
たグラファイトシートである。１２はニッケル微粒子
で、１２ａは生成したチューブ状グラファイトの根元に
ある円錐状のもので、この微粒子がチューブの他端の蓋
になっている。１２ｂはチューブ状グラファイトの中間
に内包されたもので、実際の形は所々くびれた棒状ない
しは楕円体状であり、このような複数の微粒子が点在し
てチューブ内部を複数の空間に仕切っている。
【００１８】このようにして生成されたチューブ状グラ
ファイトを集め、水素吸蔵量測定装置を用いて実際に水
素がチューブ内に入るかどうかを調べた。その結果、室
温でははっきりしないが、２００℃では水素が吸蔵され
ることが分かった。すなわち体積の分かった容器中で試
料を２００℃で１０気圧の水素雰囲気で１０００秒保持
した後、圧力を保ったまま室温まで温度を下げた。次い
で雰囲気の水素を排気し、容器を真空に封じて温度を２
００℃に上げたところ、容器内の圧力が上昇した。この
気体は質量分析から水素であることが知られた。容器自
体からの気体放出はほとんどないことから、この圧力上
昇はチューブ状グラファイトの中から出てきたものとし
か考えられない。容器の圧力上昇から推定したチューブ
状グラファイトの中に閉じこめられた水素の圧力は約３
気圧相当と見積もられた。
ファイトを集め、水素吸蔵量測定装置を用いて実際に水
素がチューブ内に入るかどうかを調べた。その結果、室
温でははっきりしないが、２００℃では水素が吸蔵され
ることが分かった。すなわち体積の分かった容器中で試
料を２００℃で１０気圧の水素雰囲気で１０００秒保持
した後、圧力を保ったまま室温まで温度を下げた。次い
で雰囲気の水素を排気し、容器を真空に封じて温度を２
００℃に上げたところ、容器内の圧力が上昇した。この
気体は質量分析から水素であることが知られた。容器自
体からの気体放出はほとんどないことから、この圧力上
昇はチューブ状グラファイトの中から出てきたものとし
か考えられない。容器の圧力上昇から推定したチューブ
状グラファイトの中に閉じこめられた水素の圧力は約３
気圧相当と見積もられた。
【００１９】以上のように、本実施の形態１によれば、
原料としてニッケルフタロシアニン粉末を用い、真空雰
囲気中において加熱蒸発させて、８００℃で熱分解反応
させて、一端がグラファイトで閉じられ、他端がニッケ
ルで閉じられたチューブ状グラファイトからなる水素貯
蔵体を製造することができる。
原料としてニッケルフタロシアニン粉末を用い、真空雰
囲気中において加熱蒸発させて、８００℃で熱分解反応
させて、一端がグラファイトで閉じられ、他端がニッケ
ルで閉じられたチューブ状グラファイトからなる水素貯
蔵体を製造することができる。
【００２０】なお、チューブ状グラファイトの構造は、
内部空間が、直径が０．２ｎｍ以上１００ｎｍ以下で、
長さが１００ｎｍ以上１００μｍ以下の範囲が良好な水
素貯蔵効果が得られた。
内部空間が、直径が０．２ｎｍ以上１００ｎｍ以下で、
長さが１００ｎｍ以上１００μｍ以下の範囲が良好な水
素貯蔵効果が得られた。
【００２１】（実施の形態２）実施の形態１に準じて各
種の金属を含む有機化合物を用いて、チューブ状グラフ
ァイトの生成を試みた結果、ニッケルの他、鉄、コバル
トおよびパラジウムの有機化合物を用いたときにチュー
ブ状グラファイトの生成が見られた。これら金属の熱分
解反応温度は、５５０℃から９５０℃の間で、より好ま
しくは、鉄では５５０℃から７５０℃、ニッケルでは６
００℃から８５０℃、コバルトでは６５０℃から９５０
℃、パラジウムでは６００℃から９００℃の選ばれた温
度の領域で分解反応させることによりチューブ状グラフ
ァイトを生成することができる。この反応の際の雰囲気
は真空、不活性ガスまたは還元性のガスのいずれでも可
能であるが、真空が簡便であり好ましい。
種の金属を含む有機化合物を用いて、チューブ状グラフ
ァイトの生成を試みた結果、ニッケルの他、鉄、コバル
トおよびパラジウムの有機化合物を用いたときにチュー
ブ状グラファイトの生成が見られた。これら金属の熱分
解反応温度は、５５０℃から９５０℃の間で、より好ま
しくは、鉄では５５０℃から７５０℃、ニッケルでは６
００℃から８５０℃、コバルトでは６５０℃から９５０
℃、パラジウムでは６００℃から９００℃の選ばれた温
度の領域で分解反応させることによりチューブ状グラフ
ァイトを生成することができる。この反応の際の雰囲気
は真空、不活性ガスまたは還元性のガスのいずれでも可
能であるが、真空が簡便であり好ましい。
【００２２】これらの物質を用いて水素吸蔵の効果を調
べたところ、いずれにおいてもニッケルと同様に水素吸
蔵効果が観測されたが、コバルトではその量が少なく、
また吸蔵が観測される温度が高いことが分かった。一
方、パラジウムでは吸蔵量も多く、また吸蔵が観測され
る温度も低いことが分かった。パラジウムとニッケルの
有機物を混合して用いた場合、合金微粒子を含んだチュ
ーブ状グラファイトが生成され、これは吸蔵特性がニッ
ケル、パラジウムそれぞれ単独の場合の中間的な性質を
示した。すなわち合金でも可能なことを示している。
べたところ、いずれにおいてもニッケルと同様に水素吸
蔵効果が観測されたが、コバルトではその量が少なく、
また吸蔵が観測される温度が高いことが分かった。一
方、パラジウムでは吸蔵量も多く、また吸蔵が観測され
る温度も低いことが分かった。パラジウムとニッケルの
有機物を混合して用いた場合、合金微粒子を含んだチュ
ーブ状グラファイトが生成され、これは吸蔵特性がニッ
ケル、パラジウムそれぞれ単独の場合の中間的な性質を
示した。すなわち合金でも可能なことを示している。
【００２３】（実施の形態３）実施の形態１に示した方
法によって生成したチューブ状グラファイトを乳鉢で軽
く粉砕した後、同じく実施の形態１で行ったと同様にし
て水素吸蔵の測定を行った。その結果、推定された吸蔵
量は約３気圧程度とほぼ同様であったが、吸蔵に要する
時間は６００秒程度であった。これは、途中に複数のニ
ッケル微粒子が点在する長いチューブでは、内部全体に
水素が吸蔵されるには何箇所かの金属を通り抜ける必要
があるため、平衡圧力に至るまでの時間が長くなるのに
対して、粉砕によって短くなったチューブでは、水素が
通り抜けなければならない金属微粒子の数が少なくなっ
たためである。すなわち、生成したチューブ状グラファ
イトをさらに機械的に砕くことによって、最初１本のチ
ューブであったものをいくつかに分割することができ、
中間に金属微粒子を内包したチューブが、あたかも両端
に金属の蓋をもったチューブのようになる。これによっ
て水素の吸蔵速度を大きくすることができる。
法によって生成したチューブ状グラファイトを乳鉢で軽
く粉砕した後、同じく実施の形態１で行ったと同様にし
て水素吸蔵の測定を行った。その結果、推定された吸蔵
量は約３気圧程度とほぼ同様であったが、吸蔵に要する
時間は６００秒程度であった。これは、途中に複数のニ
ッケル微粒子が点在する長いチューブでは、内部全体に
水素が吸蔵されるには何箇所かの金属を通り抜ける必要
があるため、平衡圧力に至るまでの時間が長くなるのに
対して、粉砕によって短くなったチューブでは、水素が
通り抜けなければならない金属微粒子の数が少なくなっ
たためである。すなわち、生成したチューブ状グラファ
イトをさらに機械的に砕くことによって、最初１本のチ
ューブであったものをいくつかに分割することができ、
中間に金属微粒子を内包したチューブが、あたかも両端
に金属の蓋をもったチューブのようになる。これによっ
て水素の吸蔵速度を大きくすることができる。
【００２４】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、炭素と
いう軽量な材料を用い、一端が金属で他端がグラファイ
トで閉じられた、または両端が金属で閉じられた微細な
チューブ状グラファイトを水素吸蔵体として利用するの
で、水素の貯蔵・運搬・供給に便利なシステム構築が可
能となるとともに、水素利用の応用範囲を広げることに
大きく寄与することができる。
いう軽量な材料を用い、一端が金属で他端がグラファイ
トで閉じられた、または両端が金属で閉じられた微細な
チューブ状グラファイトを水素吸蔵体として利用するの
で、水素の貯蔵・運搬・供給に便利なシステム構築が可
能となるとともに、水素利用の応用範囲を広げることに
大きく寄与することができる。
【図１】本発明の実施の形態における水素吸蔵体の製造
方法を示す模式図
方法を示す模式図
【図２】本発明の実施の形態における水素吸蔵体の断面
模式図
模式図
１ ニッケルフタロシアニン（原料） ２ 石英ボート ３ 石英反応管 ４ 原料加熱用電気炉 ５ 熱分解用電気炉 ６ 真空排気装置 １０ チューブ状グラファイト １１ グラファイトシート １２ ニッケル（金属）微粒子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田 尾 本 昭 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 微細なチューブ状グラファイトであっ
て、そのチューブの両端が金属で閉じられているか、ま
たは片側が金属で他の片側がグラファイトによって閉じ
られた内部空間を有する水素貯蔵体。 - 【請求項２】 内部空間が、金属の微粒子によって複数
の空間に仕切られていることを特徴とする請求項１記載
の水素貯蔵体。 - 【請求項３】 内部空間が、直径が０．２ｎｍ以上１０
０ｎｍ以下で、長さが１００ｎｍ以上１００μｍ以下で
あることを特徴とする請求項１または２記載の水素貯蔵
体。 - 【請求項４】 金属が、ニッケル、コバルト、鉄、パラ
ジウムまたはこれら金属の合金であることを特徴とする
請求項１または２または３記載の水素貯蔵体。 - 【請求項５】 金属を含む有機化合物を原料とし、化学
的気相成長法によって、両端が金属で閉じられている
か、または片側が金属で他の片側がグラファイトで閉じ
られた微細なチューブ状グラファイトからなる水素貯蔵
体を製造するための製法。 - 【請求項６】 ニッケル、コバルト、鉄およびパラジウ
ムの中から選ばれた１つまたは複数の金属を含む有機化
合物を、蒸気として５５０℃から９５０℃の間の選ばれ
た温度で熱分解反応させることにより、両端が金属で閉
じられているか、または片側が金属で他の片側がグラフ
ァイトで閉じられた微細なチューブ状グラファイトから
なる水素貯蔵体を製造するための製法。 - 【請求項７】 金属を含む有機化合物の熱分解反応を真
空中において行うことを特徴とする請求項５または６記
載の水素貯蔵体を製造するための製法。 - 【請求項８】 生成したチューブ状グラファイトをさら
に機械的に砕くことを特徴とする請求項５または６また
は７記載の水素貯蔵体を製造するための製法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28232197A JP4043562B2 (ja) | 1997-10-15 | 1997-10-15 | 水素貯蔵体とその製法 |
| US09/575,366 US6510672B1 (en) | 1997-10-15 | 2000-05-22 | Tubular graphite body capable of storing hydrogen gas and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28232197A JP4043562B2 (ja) | 1997-10-15 | 1997-10-15 | 水素貯蔵体とその製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11116219A true JPH11116219A (ja) | 1999-04-27 |
| JP4043562B2 JP4043562B2 (ja) | 2008-02-06 |
Family
ID=17650897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28232197A Expired - Fee Related JP4043562B2 (ja) | 1997-10-15 | 1997-10-15 | 水素貯蔵体とその製法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6510672B1 (ja) |
| JP (1) | JP4043562B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999056870A1 (en) * | 1998-05-01 | 1999-11-11 | Osaka Gas Company Limited | Gas-occluding material and method for occluding gas |
| JP2001089116A (ja) * | 1999-09-16 | 2001-04-03 | Osaka Gas Co Ltd | 金属内包炭素複合体およびその製造方法 |
| JP2001302224A (ja) * | 2000-04-21 | 2001-10-31 | Japan Science & Technology Corp | 水素貯蔵体とその製造方法 |
| JP2002228097A (ja) * | 2000-11-22 | 2002-08-14 | Air Products & Chemicals Inc | 水素ガスの可逆的収着方法及び貯蔵方法 |
| JP2004261739A (ja) * | 2003-03-03 | 2004-09-24 | Toyota Motor Corp | 水素吸蔵複合材料 |
| JP2005306729A (ja) * | 2001-03-27 | 2005-11-04 | Canon Inc | 複数のカーボンファイバーの製造方法、これを用いた電子放出素子、電子源、画像形成装置の製造方法、及び、２次電池の負極と水素吸蔵体 |
| JP2006008425A (ja) * | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Osaka Gas Co Ltd | 先端ドーム形状の鉄成分内包ナノスケールカーボンチューブ、それを含む炭素質材料、その製造法、及び該炭素質材料を含む電子放出材料 |
| JP2007145713A (ja) * | 2001-10-01 | 2007-06-14 | Rosseter Holdings Ltd | 短尺ナノチューブ |
| JP2011190172A (ja) * | 2003-09-03 | 2011-09-29 | Honda Motor Co Ltd | 一次元炭素ナノ構造体の製造方法 |
| JP2016510300A (ja) * | 2013-01-22 | 2016-04-07 | エムセデ テクノロジーズ ソシエテ ア レスポンサビリテ リミティー | カーボンナノ構造を生成する方法および装置 |
| JP2019006674A (ja) * | 2018-08-23 | 2019-01-17 | エムセデ テクノロジーズ ソシエテ ア レスポンサビリテ リミティー | カーボンナノ構造を生成する方法および装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100376477C (zh) * | 2005-03-18 | 2008-03-26 | 清华大学 | 一种碳纳米管阵列生长装置及多壁碳纳米管阵列的生长方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1391996A (en) * | 1918-11-14 | 1921-09-27 | Gen Electric | Control for electric furnaces and the like |
| US4020273A (en) * | 1975-11-26 | 1977-04-26 | Celanese Corporation | Vertical pyrolysis furnace for use in the production of carbon fibers |
-
1997
- 1997-10-15 JP JP28232197A patent/JP4043562B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-05-22 US US09/575,366 patent/US6510672B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999056870A1 (en) * | 1998-05-01 | 1999-11-11 | Osaka Gas Company Limited | Gas-occluding material and method for occluding gas |
| JP2001089116A (ja) * | 1999-09-16 | 2001-04-03 | Osaka Gas Co Ltd | 金属内包炭素複合体およびその製造方法 |
| JP2001302224A (ja) * | 2000-04-21 | 2001-10-31 | Japan Science & Technology Corp | 水素貯蔵体とその製造方法 |
| JP2002228097A (ja) * | 2000-11-22 | 2002-08-14 | Air Products & Chemicals Inc | 水素ガスの可逆的収着方法及び貯蔵方法 |
| JP2005306729A (ja) * | 2001-03-27 | 2005-11-04 | Canon Inc | 複数のカーボンファイバーの製造方法、これを用いた電子放出素子、電子源、画像形成装置の製造方法、及び、２次電池の負極と水素吸蔵体 |
| JP2007145713A (ja) * | 2001-10-01 | 2007-06-14 | Rosseter Holdings Ltd | 短尺ナノチューブ |
| JP2004261739A (ja) * | 2003-03-03 | 2004-09-24 | Toyota Motor Corp | 水素吸蔵複合材料 |
| JP2011190172A (ja) * | 2003-09-03 | 2011-09-29 | Honda Motor Co Ltd | 一次元炭素ナノ構造体の製造方法 |
| JP2006008425A (ja) * | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Osaka Gas Co Ltd | 先端ドーム形状の鉄成分内包ナノスケールカーボンチューブ、それを含む炭素質材料、その製造法、及び該炭素質材料を含む電子放出材料 |
| JP2016510300A (ja) * | 2013-01-22 | 2016-04-07 | エムセデ テクノロジーズ ソシエテ ア レスポンサビリテ リミティー | カーボンナノ構造を生成する方法および装置 |
| JP2019006674A (ja) * | 2018-08-23 | 2019-01-17 | エムセデ テクノロジーズ ソシエテ ア レスポンサビリテ リミティー | カーボンナノ構造を生成する方法および装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4043562B2 (ja) | 2008-02-06 |
| US6510672B1 (en) | 2003-01-28 |
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