JPS59183196A

JPS59183196A - 金属水素化物用容器

Info

Publication number: JPS59183196A
Application number: JP58058115A
Authority: JP
Inventors: Koji Gamo; 孝治蒲生; Yoshio Moriwaki; 良夫森脇; Tadayasu Mitsumata; 光亦　忠泰
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-04-01
Filing date: 1983-04-01
Publication date: 1984-10-18

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】産業上の利用分野本発明は、クリープで無尽蔵なエネルギー媒体である水
素の貯蔵、輸送用として、あるいは反応熱を利用した加
熱、冷却用として使用される金属水素化物の収納容器に
関する。

従来例の構成とその問題点従来、水素を貯蔵する方法として、高圧ガス水素や液体
水素による方法があるが、高圧ガス水素は重い耐圧容器
全必要とし、液体水素は極低温液体を取り扱うため、蒸
発によるガス損失や安全性の面で問題がある。

これらの問題点を解決する手段として、水素の固形化す
なわち金属水素化物として貯蔵する方法が提案されてい
る。ところが、この金属水素化物は、水素の吸蔵・放出
を繰り返すと、殆んど平均粒径数μｍ以下の粉末寸で微
粉化される。このように粉末状金属水素化物は、水素吸
蔵・放出に伴う結晶格子の膨張、吸縮や水素吸蔵時の水
素印加圧および容器の撮動、衝撃などにより・％に容器
の下部になる程、微粉末層が密゛になり、固結化現象を
生じる。その結果、水素の拡散速度が遅くなり、水素の
吸蔵・放出時間が長くかかると共に、水素吸蔵量自体も
著しく減少する。また固結化粉末は、容器の壁に異常な
圧力を及ぼし、容器を破壊する危険もある。粉末化した
金属水素化物は、熱伝導率が小さく、水素化−脱水素化
反応に伴う反応熱を除去しにくいため、この点からも水
素の吸蔵・放出に時間がかかる。

そこで・前記の欠点を改善するために、今まで多孔質で
通気性のある無機あるいは有機の充てん物を、金属水素
化物内に介在させることが提案されて因る（特開昭５１
−１６２７９号公報）。

しかし、これらの充てん物ぽよる改良は、それは属水素
化物の熱伝、導性が充分改良されず、反応熱や周囲から
の熱の移動効率が非常に悪いこと、および多孔質材の中
まで金属水素化物粉末が侵入し固結化防止の用をなさな
−ことにあることがわかった。

発明の目的本発明は、前記水素の拡散、水素の吸蔵・放出速度、吸
蔵水素量の劣化、さらに熱伝導性などの問題を同時に解
決して、構造が簡単で、製造コストが安い、経済的な金
属水素化物用容器全提供することを目的とする。

発明の構成本発明は可逆的に水素を吸蔵し、放出する金属水素化物
の充てん層の間に、粒状の銅あるいは銅合金を介在させ
、粉粒状の水素吸蔵用金属材料の層を相互に分離、隔離
する構成をとるものである。

一般に、金属水素化物は、水素を充分吸蔵した状態で、
約１５〜３０チ体積が膨張し、逆に放出した時は、吸縮
して元の体積に戻る。この作用の繰り返しで、合金粒は
徐々に微粉化し、熱伝導性が悪くなると同時に、合金自
体の重力と、吸蔵時の印加水素圧のため、容器の下部が
固結化する。

一方、銅や銅合金粉を内在させた場合・これらは水素化
しないため、微粉化せず、最初の粒径の１寸である７し
たが−で、固結化することはない。

また、金属水素化物粉体の熱伝導率が０，２〜ｏｙ７Ｗ
／ｍ・０にであるのに対して、銅や銅合金の熱伝導率は
、２ｏＯ〜４ｏＯＷ／ｍ・０に程度で、約２５０〜２０
００倍も改善することができる。

したがって、銅や銅合金粒子を、金属水素化物粉体層の
間に介在させれば、水素の吸蔵・放出速度が改善され、
水素化の繰９返しによる吸蔵水素量の低下も起こらない
。

実施例の説明以下、実施例とともに本発明の詳細について説明する。

第１図ＶＣおいて、１は肉厚１０ｍｍのアルミニウム製
水素貯蔵容器で、内部に水素吸蔵・放出用材料としての
金属水素化物２および介在物としての銅粒子３を収納し
ている。空間部を満たしている水素ガス４は、順に水素
ガス出入管５、開閉バルブ６．１＝−よび金属水素化物
粉末の流出防止用の多孔質材フメルタ−７を通って出入
りする。

金属水素化物用材料としては、市販のチタンとマンガン
を周込て、高周波誘導加熱炉によって製造したＴｉＭｎ
ｔ、ｓ　合金約４２ｋｇ’ｊｚ用いた。まず、このＴｉ
Ｍｎｔ、ｓ合金を、平均長径２〜３ｃｍｒｎの無定形粒
状に粉砕し、これを熱伝導性の改良と固結化防止用の平
均粒径２叫の粒子的１０　ｋｇ　（約体積比１、ｏ％）
と混合し、第１図の容器内に収納した。

ＴｉＭｎ１．ｓ合金に水素を吸蔵される前に、あらかじ
め容器内を油回転ポンプで約１時間排気し、その後、２
０℃で約３０気圧の水素を印加して水素化した。水素の
吸蔵は、水素印加と同時に起こり、　　　　　　□約４
０分で完了した。この後、バルブ６を大気に開放するこ
とにより、吸蔵した約７　ｍ’の水素を放出させた。以
上の水素化と脱水素化の反応を繰り返し、水素化速度お
よび水素貯蔵量の変化を測定した。なお、これらの測定
は、容器全体ｉ２０℃の水槽内に入ｆ′Ｌおこなった。

本発明の容器Ａの効果を調べるため、従来の無機物から
なる多孔体を充てんした容器Ｂ１内部に金属水素化物以
外何も充てんしない容器Ｃについても同様の条件で測定
した。次表に、水素化−脱水素化を２回、１０００回お
よび２０００回繰り返した時の水素吸蔵量（Ｈ２・ｔ／
合金・ｋｐ　）、水素放出量（Ｈ２・ｔ／合金、に９）
および水素放出量の劣化率を示す。

表から、本発明の容器を使用した場合、他に比較して、
水素放出量の劣化が非常に少なＡことかわかる。この原
因としては、微粉化による金属水素化物粉末の固結化が
防止されたこと、熱伝導性が悪くならなかったこと、お
よび銅粒が不純物ガスによる金属水素化物自身の劣化を
防ぐような何らかの触媒作用を有していたことなどが考
えられる。この触媒作用の確認のため、アルミニウム粒
を同体積内在した容器につ因ても同様の測定を行なった
が、顕著な改善効果は得られなかった。

第２図に前記３種類の容器一ついて、水素化−回脱水素化１００００時の２０℃での水素放出速度り特性を示した。同図に見られるように、本発明の容器Ａ
は、約４０分で利用可能な水素量の約１００％に相当す
る約７ｍ゛の水素を放出したが、容器Ｂでは、同時間で
約６５％、容器Ｃでは、約４５チしか放出しなかった。

このように、本発明の容器Ａが従来型のＢ、　　Ｃと比
べて水素の放出速度が著しく速い理由は、熱伝導率が金
属水素化物の約２５０〜２０００倍も良好な銅粒子が、
反応熱や外部熱の移動に大きく貢献しているためであり
、−また銅粒子の粒径が金属水素化物粉末の固結化を防
止するために適当であるからである。

また、上記測定を終了後、各容器の底部の金属水素化物
粉末の状態を調べた結果、Ａはほとんど固結化現象は見
られなかったが、Ｂは幾分固くなっており、Ｃは容易に
破砕しぇなり程度まで固まってｌＡた。

容器の内部に介在させる物質として、銅あるいは銅合金
の粒子が有効な理由は、（１）熱伝導率が大きい、ｅ）
水素と反応しない、（３）容易に破砕されない・（４）
水素ガス中の不純物によって、金属水素化物が被毒・さ
れることを妨げるような触媒作用を有するなどである。

銅合金としては、前記の理由に該当するものならなんで
も良く、例えば、銅−アルミニウム、銅−コバルト、銅
−ニノケル、銅−亜鉛などである。

銅あるいは銅合金粉の金属水素化物に対する体積割合α
（７０１％）につｂて、α＝３以下であると、従来型で
ある前記Ｃと比べ、顕著な効果が見られず、例えば、第
２図に示したのと同様の測定で、４０分後の水素放出量
は約７ｏ％に寸で低下する。一方、α二５０以、上では
、容器内部に占める金属水素化物の量が少なくなって、
容器上部の空間部分も含めて考えると、従来の高圧ガス
水素容器を使用した場合と、体積的にほぼ同等となり金
属水素化物利用の利点が著しく少なくなる。

また、介在物の粒径（ｄ　ｍｍ　）については、ｄ＝　
０．１　ｍｍ以下であれば、銅粒子間の間隙が小さくな
って、固結化防止の効果がうすれ、水素放出量や水素放
出速度の劣化改善の効果が小さくなる。

例えば、ｄ−〇、１脳の場合、第２図における測定で、
４０分後の水素放出率は約７８チまで低下したー一方、
ｄ＝１５ｇ１以上であると、容器内部に占める空隙部が
大きくなって、金属水素化物の使用による体積減少の効
果がうすれ、また小粒に比べ、銅の表面積が減少するた
め、前記触媒的作用の効果が少なくなる。

実施例では、金属水素化物用材料として、ＴｉＭｎ　ｌ
、ｓ合金を用いたが、Ｔｉ−Ｆａ系合金など、他の合金
を用いてもよい□ただし、少なくともＴ１とＭｎｉ含む
Ｃ１４型結晶構造を有するＴｉ−Ｍｎ系合金は水素放出
速度の点で、特に優れて１７−また。−ｉた、回倒では
容器として、水素の貯蔵・輸送用のもの？示したが、本
発明は当然、水素化−脱水素化反応熱を使用する容器に
適用しても効果は大きい。

発明の効果以上のように、本発明によれば、金属水素化物を多数回
繰り返し使用しても、水素の吸蔵・放出量や水素吸蔵・
放出速度の劣化が少なく、また、固結化しないため・容
器の破壊が全くなく安全である。さらに、従来品よりも
構造が簡単であるため、原材料費、製造費が安くなり、
経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の金属水素化物用容器の一実施例の縦断
面図、第２図は水素放出速度特性の比較を示す図である
。１・・・・アルミニウム製水素貯蔵容器、２・・・・・
・金属水素化物粉末、３・・・・・銅粒子、４・・・・
・多孔質材フメルター。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）密閉可能な容器内に、水素を吸蔵して金属水素化
物となる金属単体または合金の粉粒体を充てんするとと
もに、前記光てん層内に熱伝導性が良好な粒状の銅ある
いは銅合金を分散させたことを特徴とする金属水素化物
用容器。
（２）前記粒状の銅あるいは銅合金の前記金属水素化物
に対する体積が３〜３０％である特許請求の範囲第１項
記載の金属水素化物用容器。
（３）前記粒状の銅あるいは銅合金の平均粒径が０．１
〜１５咽である特許請求の範囲第１項または第２項記載
の金属水素化物容器。