JPS583940A - バナジウム含有水素吸蔵用合金 - Google Patents

バナジウム含有水素吸蔵用合金

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JPS583940A
JPS583940A JP10205181A JP10205181A JPS583940A JP S583940 A JPS583940 A JP S583940A JP 10205181 A JP10205181 A JP 10205181A JP 10205181 A JP10205181 A JP 10205181A JP S583940 A JPS583940 A JP S583940A
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pressure
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JP10205181A
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Yasuaki Osumi
河合重征
Hiroshi Suzuki
金子三樹男
Shigemasa Kawai
大角泰章
Mikio Kaneko
鈴木博
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Sekisui Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水素吸蔵用合金に関し、より詳細には水素化物
の形態で多量の水素を吸蔵でき、しかもわずかの加熱で
容易に、かつ速やかに水素を放出でき、その水素の吸蔵
圧と放出圧の差、即ちヒステリシスの極めて小さい新規
にして有−1= 用なる水素吸蔵用合金に関するものである。
水素は資源的な制限がなくクリーンであること、輸送、
貯蔵が容易なこと等から化石燃料に代る新しいエネルギ
ー源として注目されている。
しかし、水素は常温で気体であり、しかも液化温度が極
めて低温であるために、その貯蔵技術の開発が重要とな
る。この貯蔵方法として近年注目されているのが、金属
に水素を吸蔵させ金属水素化物として貯蔵する方法であ
る。
又、金属と水素の吸蔵放出反応は可逆的であり、反応に
伴って相当量の反応熱が発生吸収され、水素の吸蔵放出
圧力は温度に依存すること研究が行なわれている。
かかる水素吸蔵材料として要求される性質としては、安
価かつ資源的に豊富であること、活性化が容易で水素吸
蔵量が大きいこと、室温付近で適当な水素吸蔵成田平衡
圧を有し吸蔵成田のヒステリシスが小さいこと、水索吸
蔵放出反2− 応が可逆的であり、その速度が太さいことなどがあげら
れる。
代表的な公知の水素吸蔵月利としては、例えlI′ft
、 a N 1s、FeTiなどの合金が知られてイル
これらの合金は水素の吸蔵放出反応が可逆的であり、水
素吸蔵量も大きいが、水素吸蔵放出反応の速度が遅く、
活性化が容易とは云えず、しかもヒステリシスが太きい
等の欠点があり、実用上大きな問題があった。
発明者らはこれら従来の水素吸蔵用合金の欠点を解消す
べく研究した結果、希土類金属、ニッケル、アルミニウ
ム及びバナジウムより構成。
される合金が上記条件を具備し、従来の合金に比べて極
めて有用である事を見出し、発明を完成するに至った。
即ち、不発り1はRNi5−αAtα系合金において(
Rは希土類を示す)一部をバナジウムで置換すること、
もしくはバナジウムを化学量論組成以上に添加すること
に着目してなされたものであり、本発明の要旨は一般式
R”5xAtyVz3− (式中Rは希土類金属を表わし、X * Y r Zは
それぞれ、0.01≦X≦2.0,0.01≦y≦2゜
0 ; 0 (z≦0.1及び5.0≦5.0−x十y
+z≦5.1の条件を満足する。)で示さnるバナジク
ム含有水累吸蔵用合金に存する。
本発明においては、希土類金属(8)としては希土類の
単一金属のみならず、混合金属ミツシュメタル(Mm)
をも含まれる。上記ミツシュメタル(Mm)は一般にラ
ンタン25〜30重市%。
セリツム40〜50重量%を主成分としてプラくン、−
1゜ セオジム、ネオジム、+jマリウム、がトリク1ム曹゛
等を含み、さらに微量の不純物を含む混合金属であり、
市販品として安価に入手出来る。
一般に希土類金属(R)とニッケルは、CaCu5型の
六方晶を形成するRNi5なる金属化合物となることが
知られているが、LaNi5以外のものは室温付近での
水素吸蔵放出圧が高く、例えばMmNi5では20〜4
0気圧、CeNi5や5mNi5では40〜80気圧で
ある。そこでニッケルの一部をアルミニウムで置換する
ことに4− より水素吸蔵放出圧を低減させることが行なわれる。
即ち、RNi5−αA/、αで示される合金において、
αを0.01〜2.0の範囲好ましくは0.1〜1.0
の範囲で調整することが行われる。しかしながら、これ
らの合金では水素吸蔵圧と水素放出圧の差、即ちヒステ
リシスが大きくなる。例えば、MmN i 4,7 A
to、a の組成の合金では、水素吸蔵圧が30℃で約
13気圧、水素放出圧が約7気圧であり、ヒステリシス
は約6気圧もある。ヒステリシスが大きいことは、水素
吸蔵、放出の操作をするために、水素吸蔵用合金もしく
はその金属水素化物をより大きな温度差で加熱、冷却す
るか、あるいはより大きな圧力差で水素加圧、減圧しな
ければならず、水素貯蔵能力、水素化反応熱を有効に利
用することができない。
本発明者らは一般式RNi5−0AAαで示される合金
において、−GNI:バナジウムで置換すること、もし
くは/<ナジクム1に添加して非化学量5− 論組成としたものが、水素吸蔵・放出圧のヒステリシス
を大巾に減少させる事を晃出し、glJ記一般式RNi
5−8AtyV、で表わされる合金を発明するに至った
ものである。式中Xは0.01〜2.0の範囲の数、y
は0.01〜2.0の範囲の数2はO〜0.1の範囲の
数(似し、0は除く)であり、5.0≦5− x + 
y 十z≦5.1なる関係が成立する。
バナジウムがRNi5−αAtα合金の一部と置換する
場合はアルミニウムと同様に希土類金属とRNis型の
六方晶を形成する金属化合物になり、一般式RN 15
−z AtY Vzにおいてx = y +z1すなわ
ち5−x十y+z=5なる関係が成立する。
又、バナジウムがRNi5−αAtα合金に添加される
場合には、その添加量が少量である場合には基本的には
RNjs型の金属化合物である。
この場合は一般式RN i 5−X Aty Vzにお
いてX=yなる関係が成立し、2はO〜0.1の範囲の
数(@し0は除く)であるので5−0<5  x十6一 y十z≦5.1となる。上記の2つの典型的な例の他ニ
、バナジウムがRNis−aALaの一部と置換してい
る場合と、該合金に添加されている場合の両方に跨る範
囲も当然に存在する。
バナジウムの存在により、本発明合金の30°Cにおけ
る水素吸蔵・放出圧の差、即ちヒステリシスは例えばM
mN i 4.s ALo4Vo、tでは約0.8気圧
、MmN i 4.7 A/、0,3 VO,tでは約
2気圧であり、バナジウムが置換ガいしは添加されてい
ない従来の合萱に比べて、ヒステリシスが半分以下に減
少した。後者の例の様にRNis−αAノα合金のバナ
ジウムが添加された合金の場合には、水素の放出圧はほ
とんど変らずに吸蔵圧のみが低くなることによりヒステ
リシスが小さくなるので特にイイ益である。バナジウム
の効果については明確ではないが、バナジウムはそれ単
独で水素を吸1改し極めて安定な固溶体を形成し容易に
水素を放出l−ない。そのためノ(ナジクムの晰が多く
なると合金の水素吸放出量が減少する。しかしながら六
方晶の結晶形を自する範囲ではバ7一 ナジウム単独での水素吸蔵は現出しないため、特に問題
はない。従って六方晶形を維持するたV)に、RNis
−XAtyvz合金において2は0〜0.1の範囲の数
(イ目し0は除く)に限定されるのである。
本発明の水素吸蔵用合金は名成分の俊属を所定組成分量
分収し、混合し、溶解することにより製造することがで
きる。各成分金属を溶解する場合、融点範囲が600°
C〜1,900°Cと巾広いため、先にバナジウムを除
いたIJk分を溶解した後バナジウムを加えて再溶解し
たり、あるいはバナジウムを除いた金属の融液にバナジ
ウムの粉末又は小塊を加え、固−液相間の反応によって
所定の合金を製造することが出来る。水素吸蔵用合金は
反応を速やかに進行させるため通常、粉末の形態で用い
られる。
上述の方法で製造した水素吸蔵用合金は、密封容器に封
入後説ガスした後、室温で10気圧前後の水素を加圧す
ることにより、即座に水素との反応が開始し、しかもそ
の水素吸蔵反応は8− 数分間の極めて短時間に終了し、次いで真空脱ガスする
という、1回の水素吸蔵放出操作だけで活性化できる。
このように不発明水素吸蔵用合金は、始めて開発された
新規な合金にして、水素吸蔵材料として要求される諸性
質を全て具備するものであり、特に水素吸蔵放出圧のヒ
ステリシスは従来の水素吸蔵用合金に比べて大巾に改善
され、水素吸蔵用合金としての水素貯蔵能力、水素吸蔵
放出反応に伴う反応熱を有効に利用することができるの
である。
しかも、水素吸蔵放出反応の活性化が極めて容易であり
、大桁の水素を密度高く吸蔵し得ると共に、室温付近の
温度で水素の吸蔵放出を行々うことができ、水素の吸蔵
放出を繰返しても水素吸蔵用合金の性能劣化はない、医
用上極めて有用な水素吸蔵材料となるのである。
実施例1 市販のミンシュメタル、ニッケル、アルミニウム、バナ
ジウム’rMm:Ni:A4:V=1:4.59− :0.4:0,1となる様に分収し、これを高純度アル
ミナルツボ中で真空溶解した。組成の均質化を計るため
溶解操作を数回繰返した。1すられた合金を分析したと
ころ組成はMmN j 4.5 At0.4V0.1で
あることがW1必された。
この合金を100〜120メツシユに粉砕して、約5p
ri精秤して密封反応容器に封入した。密封反応容器を
真空吸引して脱ガスを行なった後、密封反応容器に純度
99.999%の水素を導入して20Kll/−に加圧
した所、室温で直ちに水素吸蔵反応を開始した。充分に
水素を吸蔵した後、再び真空吸引した。合金の活性化は
1回の水素吸蔵放出でほぼ完全に行えた。
この密封反応容器を一定温度に維持した恒温水槽に浸漬
し、導入水素量と圧力変化を測定し圧力−組成等温線を
作成した。第1図は30℃における圧力−組成曲線であ
り、上が吸蔵時、下が放出時の曲線である、同図から、
明らかなように合金の水素吸蔵量は大きく、良好なプラ
p、トー域を示している。
10− この圧カー#11戊等温線を各種温度で作成l−、プラ
トー域中心点での圧力と温度の関係を、圧力の対数−絶
対温度の逆数で表わしたのが第2図である。やはり上が
水素吸蔵反応時、下が水素放出反応時の直線である。
点線で示したのは、MmN i 4.5 Ato sの
組成を有する水素吸蔵用合金の圧力一温度線図である。
第2図から明らかなように、本発明の水素吸蔵用合金は
上記の比較例に比べてヒステリシスが大巾に改善されて
いる。尚比較例で示したMmN i 4,5 Ato、
s合金の活性化にはより高圧の水素印加が必要であす、
シかもほぼ完全に活性化するためには2〜3回の水素吸
放出が必要であった0 実施例2 組成MmN i 4.7 A7o、sVo、tなる水素
吸蔵用合金を実施例1と同様に製造し活性化した。この
水素吸蔵用合金の圧力一温度の関係は第3図に示される
比較例は組成MmN i 4.7ALo、3なる水素吸
蔵用合金である。
第3図より明らかなように、本発明合金のヒ変化なく、
水素吸蔵圧が低減しているので、比較例の圧力特性から
太きくずれることがないから、金属水素化物反応装置の
設計に有利である。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1における本発明合金の30℃における
圧力−組成曲線、第2図は同実施例の合金及び比較例の
合金の圧力一温度線図、第3図は実施例20合金及び比
較例の合金の圧力一温度線図である。 ヤ 15!J 物  (4ト拝)ヒ)       30’Cオ 2 
図 (yI−)・to3

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、一般式 RNis□At、V。 (式中Rは希土類金属を表わし%  xl Y r z
    はそれぞれ、0.01≦X≦2.0,0.01≦y≦2
    ゜0.0〈z≦01及び5.0≦5.Ox+y十z≦5
    .1の条件を満足する。) で示されるバナジウム含有水素吸蔵用合金。 2、 x = y −) zの条件を満足する特許請求
    の範囲第1項記載のバナジクム含猷水素吸蔵用合金。 3、x=yの条件を満足する特許請求の範囲第1項記載
    のバナジウム含有水素吸蔵用合金。
JP10205181A 1981-06-29 1981-06-29 バナジウム含有水素吸蔵用合金 Expired JPS5824498B2 (ja)

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JPS5824498B2 JPS5824498B2 (ja) 1983-05-21

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5648336A (en) * 1979-09-22 1981-05-01 Canon Inc Feeding device of paper
JPS6043451A (ja) * 1983-08-15 1985-03-08 Daido Steel Co Ltd 水素精製特性に優れた水素貯蔵用材料
JPS6070154A (ja) * 1983-09-27 1985-04-20 Japan Metals & Chem Co Ltd 水素貯蔵材料

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5648336A (en) * 1979-09-22 1981-05-01 Canon Inc Feeding device of paper
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JPS6070154A (ja) * 1983-09-27 1985-04-20 Japan Metals & Chem Co Ltd 水素貯蔵材料

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