JPS5938292B2 - 鉄−チタン−炭素三元系水素貯蔵用材料 - Google Patents
鉄−チタン−炭素三元系水素貯蔵用材料Info
- Publication number
- JPS5938292B2 JPS5938292B2 JP57056683A JP5668382A JPS5938292B2 JP S5938292 B2 JPS5938292 B2 JP S5938292B2 JP 57056683 A JP57056683 A JP 57056683A JP 5668382 A JP5668382 A JP 5668382A JP S5938292 B2 JPS5938292 B2 JP S5938292B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- alloy
- hydrogen storage
- storage material
- iron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は所定の温度及び水素ガス圧下で多量の水素を貯
蔵し、しかも若干の加熱又は水素ガスの減圧或いはその
両方の操作により、容易に水素を放出することのできる
Ｔｉｆ’ｅ系水素貯蔵用材料に関する。
蔵し、しかも若干の加熱又は水素ガスの減圧或いはその
両方の操作により、容易に水素を放出することのできる
Ｔｉｆ’ｅ系水素貯蔵用材料に関する。
将来のクリーンエネルギーシステムにおいて水素は二次
エネルギーの中核をなすと思われるが、その中で水素の
貯蔵及び輸送形態として高圧ガス、液体水素、さらに金
属水素化物による固形化が挙げられる。
エネルギーの中核をなすと思われるが、その中で水素の
貯蔵及び輸送形態として高圧ガス、液体水素、さらに金
属水素化物による固形化が挙げられる。
このうち安全性及び取扱い易さから金属水素化物を利用
する方法が注目されている。そ乙の理由として、（１）
単位積当りの水素貯蔵密度が高く気体水素の１０００倍
以上を有し、また液体水素のそれと同程度である、（２
）水素の貯蔵に高圧容器を必要とせず、従って耐圧や水
素脆性の点では問題はない、（３）金属水素化物は熱力
学的に安定であるために液体水素のように蒸発による損
失はなく長時間の貯蔵が可能である。
する方法が注目されている。そ乙の理由として、（１）
単位積当りの水素貯蔵密度が高く気体水素の１０００倍
以上を有し、また液体水素のそれと同程度である、（２
）水素の貯蔵に高圧容器を必要とせず、従って耐圧や水
素脆性の点では問題はない、（３）金属水素化物は熱力
学的に安定であるために液体水素のように蒸発による損
失はなく長時間の貯蔵が可能である。
（４）金属水素化物の解離圧はほぼ一定であり、解離温
度を決めれば一定圧の水素ガスが得られる、などが挙げ
られる。従って、金属水素化物を利用した水素貯蔵容器
をはじめ燃料電池、内燃式エンジン用燃料ボンベはもと
より、水素精製装置、冷暖房器、コンプレッサ、冷凍器
に至るまで幅広い用途が考えられており、安全性の向上
、装置の簡略化、特性の向上などの面で従来のものに比
べて多くの利点を有する。このように、水素の貯蔵及び
輸送形態として金属水素化物による水素の固形化が注目
を浴びているが、水素貯蔵用材料として実用化されるた
めには、（１）活性化が容易であること、（２）可逆的
に水素を吸収・放出できる量（水素貯蔵量）が多いこと
（３）水素吸収及び放出速度が速いこと、（４）室温近
傍での金属水素化物の生成平衡圧や解離平衡圧が数気圧
であること、（５）水素の吸収・放出のくり返しによる
合金性能の劣化が少ないこと、（６）安価であること、
などが挙げられ、従来より種々の水素貯蔵用材料が提案
されてきた。
度を決めれば一定圧の水素ガスが得られる、などが挙げ
られる。従って、金属水素化物を利用した水素貯蔵容器
をはじめ燃料電池、内燃式エンジン用燃料ボンベはもと
より、水素精製装置、冷暖房器、コンプレッサ、冷凍器
に至るまで幅広い用途が考えられており、安全性の向上
、装置の簡略化、特性の向上などの面で従来のものに比
べて多くの利点を有する。このように、水素の貯蔵及び
輸送形態として金属水素化物による水素の固形化が注目
を浴びているが、水素貯蔵用材料として実用化されるた
めには、（１）活性化が容易であること、（２）可逆的
に水素を吸収・放出できる量（水素貯蔵量）が多いこと
（３）水素吸収及び放出速度が速いこと、（４）室温近
傍での金属水素化物の生成平衡圧や解離平衡圧が数気圧
であること、（５）水素の吸収・放出のくり返しによる
合金性能の劣化が少ないこと、（６）安価であること、
などが挙げられ、従来より種々の水素貯蔵用材料が提案
されてきた。
これらのうち水素貯蔵特性や合金コストの面から現在実
用化の最短距離にあるものきして、米国特許第３５１６
２３２号のＴｉＦｅ合金が挙げられるが、この合金は酸
化膜や窒化膜あるいは水素ガス中の不純物による表面被
膜が強固に形成されるために合金の活性化が困難で、活
性化のためにはたとえば合金を粉砕後数十気圧の水素中
で２５０〜４５０℃に加熱しなければならない。また室
温における金属水素化物形成のための平衡圧がかなり高
い。また、従来ＴｉＦｅの活性化を高め、金属水素化物
形成のための平衡圧を下げる方法として鉄の約２０係を
マンガンで置換する方法が知られているが、この方法で
は水素放出時の残留水素量が多くなり、水素放出量が減
少するという欠点を生じる。
用化の最短距離にあるものきして、米国特許第３５１６
２３２号のＴｉＦｅ合金が挙げられるが、この合金は酸
化膜や窒化膜あるいは水素ガス中の不純物による表面被
膜が強固に形成されるために合金の活性化が困難で、活
性化のためにはたとえば合金を粉砕後数十気圧の水素中
で２５０〜４５０℃に加熱しなければならない。また室
温における金属水素化物形成のための平衡圧がかなり高
い。また、従来ＴｉＦｅの活性化を高め、金属水素化物
形成のための平衡圧を下げる方法として鉄の約２０係を
マンガンで置換する方法が知られているが、この方法で
は水素放出時の残留水素量が多くなり、水素放出量が減
少するという欠点を生じる。
本発明の目的は上記のＴｉＦｅ合金の欠点を改善し、実
用的な水素貯蔵用材料を提供することにある。本発明者
らはＴｉＦｅ合金の欠点を改善し、実用化を促進すべく
種々の研究を重ねた結果、ＴｉＦｅ合金の一部を炭素で
置換し、さらにＴｉに対するＦｅの原子比を若干減少し
たＴｉＦｅｘＣｙ合金（ただしＸ及びｙはそれぞれＴｉ
に対するＦｅ及びＣの原子比で０．８≦Ｘ≦１．０及び
ｏ＜ｙ≦０．１０）がＴｉＦｅ合金の欠点を著しく改善
し水素貯蔵材料として極めて優れていること、及び式中
のｙの増大に伴い金属水素化物の形成は容易となるがｙ
が約０．１０以上になると金属水素化物形成後の室温に
おける分解水素量は除々に減少すること、従ってｙがｏ
＜ｙ≦０．１０’（好ましくは０．０２≦ｙ≦０．０６
）の範囲における水素貯蔵特性が最も優れていることを
見出し本発明を完成した。
用的な水素貯蔵用材料を提供することにある。本発明者
らはＴｉＦｅ合金の欠点を改善し、実用化を促進すべく
種々の研究を重ねた結果、ＴｉＦｅ合金の一部を炭素で
置換し、さらにＴｉに対するＦｅの原子比を若干減少し
たＴｉＦｅｘＣｙ合金（ただしＸ及びｙはそれぞれＴｉ
に対するＦｅ及びＣの原子比で０．８≦Ｘ≦１．０及び
ｏ＜ｙ≦０．１０）がＴｉＦｅ合金の欠点を著しく改善
し水素貯蔵材料として極めて優れていること、及び式中
のｙの増大に伴い金属水素化物の形成は容易となるがｙ
が約０．１０以上になると金属水素化物形成後の室温に
おける分解水素量は除々に減少すること、従ってｙがｏ
＜ｙ≦０．１０’（好ましくは０．０２≦ｙ≦０．０６
）の範囲における水素貯蔵特性が最も優れていることを
見出し本発明を完成した。
本発明は水素と反応して金属水素化合物を形成する水素
貯蔵用材料において、該水素貯蔵用材料が一般式ＴｉＦ
ｅＣ（式中Ｘ及びｙはそれぞれＴｉに対するＦｅ及びＣ
の原子比で、０．８≦Ｘ≦１．０及びｏ＜ｙ≦０．１０
）で表わされる組成を有する鉄一チタン一炭素三元系水
素貯蔵用材料に存する。
貯蔵用材料において、該水素貯蔵用材料が一般式ＴｉＦ
ｅＣ（式中Ｘ及びｙはそれぞれＴｉに対するＦｅ及びＣ
の原子比で、０．８≦Ｘ≦１．０及びｏ＜ｙ≦０．１０
）で表わされる組成を有する鉄一チタン一炭素三元系水
素貯蔵用材料に存する。
本発明の水素貯蔵用材料に水素を作用させると、室温で
ＴｉＦｅＸＣ，Ｈ２（式中Ｘ及びｙはそれぞれＴｉに対
するＦｅ及びＣの原子比で、０．８≦Ｘ≦１．０及び０
〈ｙ≦０．１０、２はＴｉに対するＨの原子比で約２．
２以下の数）で表される金属水素化物となり、これは新
規な金属水素化物で室温近傍で水素圧を変化させると容
易に形成あるいは分解させることができ、しかも合金の
単位重量当りの水素貯蔵量はＴｉＦｅ合金よりも多い。
ＴｉＦｅＸＣ，Ｈ２（式中Ｘ及びｙはそれぞれＴｉに対
するＦｅ及びＣの原子比で、０．８≦Ｘ≦１．０及び０
〈ｙ≦０．１０、２はＴｉに対するＨの原子比で約２．
２以下の数）で表される金属水素化物となり、これは新
規な金属水素化物で室温近傍で水素圧を変化させると容
易に形成あるいは分解させることができ、しかも合金の
単位重量当りの水素貯蔵量はＴｉＦｅ合金よりも多い。
本発明のＴｉＦｅＣ合金（０．８≦Ｘ≦１．０，０＜ｙ
≦０．１０）は本発明者らがはじめて開発した新規なも
のであり、（１）高温高圧水素中での活性化処理をせず
に室温で金属水素化物を形成し、ｙの増大とともに金属
水素化物を形成するまでの待ち時間は短くなる、（２）
室温における金属水素化物の生成平衡圧や解離平行圧が
Ｘの減少とともに低下する、（３）水素の吸収・放出速
度が速い、（４）水素の吸収・放出をくり返しても性能
は劣化しない、（５）比較的安価である、などの水素貯
蔵材料として優れた特性を有している。
≦０．１０）は本発明者らがはじめて開発した新規なも
のであり、（１）高温高圧水素中での活性化処理をせず
に室温で金属水素化物を形成し、ｙの増大とともに金属
水素化物を形成するまでの待ち時間は短くなる、（２）
室温における金属水素化物の生成平衡圧や解離平行圧が
Ｘの減少とともに低下する、（３）水素の吸収・放出速
度が速い、（４）水素の吸収・放出をくり返しても性能
は劣化しない、（５）比較的安価である、などの水素貯
蔵材料として優れた特性を有している。
以下実施例に基き本発明をさらに具体的に説明する。
実施例
ＴｉＦｅＣ？．Ｇ４，Ｔｌｆ’ Ｅ６．ｇｌｃ？．６４
及びＴｉＦｅ合金をそれぞれアーク溶解には溶製したの
ち大気中で１００〜２００メッシュに粉砕した。
及びＴｉＦｅ合金をそれぞれアーク溶解には溶製したの
ち大気中で１００〜２００メッシュに粉砕した。
各合金２ｇをステンレス製オートクレープ（内容積８ｃ
ｃ）中に封入し、排気したのち室温で純度９９．９９９
９９係の水素を導入し、水素圧下４０ｋｇ／ｄに保持し
た。第１図はこの加圧保持したＴｉＦｅＣＯＯ４合金及
びＴｉＦｅ合金における２０℃でのオートクレープ内の
圧力低下より求めた水素吸収量の時間的変化を示したも
のである。
ｃ）中に封入し、排気したのち室温で純度９９．９９９
９９係の水素を導入し、水素圧下４０ｋｇ／ｄに保持し
た。第１図はこの加圧保持したＴｉＦｅＣＯＯ４合金及
びＴｉＦｅ合金における２０℃でのオートクレープ内の
圧力低下より求めた水素吸収量の時間的変化を示したも
のである。
この結果から、Ｃを含む試料は高温での活性化処理をす
ることなしに室温で容易に水素と反応して金属水素化物
を形成し、またその速度Ｃの多いものほど速くなること
が明らかとなった。次にＴｉＦｅＣ？．。
ることなしに室温で容易に水素と反応して金属水素化物
を形成し、またその速度Ｃの多いものほど速くなること
が明らかとなった。次にＴｉＦｅＣ？．。
４及びＴｉｆ’ＥＯ．９ｌＣＯ，Ｏ４合金において室温
で水素を吸収させてから排気する操作を１０回くり返し
たのち、両合金の水素吸収及び水素放出平衡曲線を求め
た。
で水素を吸収させてから排気する操作を１０回くり返し
たのち、両合金の水素吸収及び水素放出平衡曲線を求め
た。
第２図はその結果の一部であり、−０一及び一Ｅはそれ
ぞれ２０果ＣにおけるＴｉＦｅＣ６Ｏ４合金及びＴＩＦ
ｅ？，ＧＩＣＯ。Ｏ４合金の水素放出平衡圧曲線を表わ
す。この結果からＴｉＦｅＣ系合金のＴｉに対するＦｅ
の原子比が減少すると水素放出平衡圧は低下し、さらに
水素貯蔵量はＴｔＦｅＣＯ．。４では合金１ｇ当り２０
０ＣＣ（標準状態の水素に換算して）であるのに対し、
ＴＩＦｅＯ．ｇ４ＣＯ，。
ぞれ２０果ＣにおけるＴｉＦｅＣ６Ｏ４合金及びＴＩＦ
ｅ？，ＧＩＣＯ。Ｏ４合金の水素放出平衡圧曲線を表わ
す。この結果からＴｉＦｅＣ系合金のＴｉに対するＦｅ
の原子比が減少すると水素放出平衡圧は低下し、さらに
水素貯蔵量はＴｔＦｅＣＯ．。４では合金１ｇ当り２０
０ＣＣ（標準状態の水素に換算して）であるのに対し、
ＴＩＦｅＯ．ｇ４ＣＯ，。
４では２２０ＣＣ（標準状態の水素に換算して）に増加
することが明らかとなった。
することが明らかとなった。
また水素吸収平衡圧についても同様な傾向を示した。本
発明者らは水素貯蔵用材料の実用化を促進するために現
在その最短距離にあるＴｉＦｅ合金に着目し前述のＴｉ
Ｆｅ合金の欠点を改善した鉄一チタン一炭素三元系合金
を開発した。
発明者らは水素貯蔵用材料の実用化を促進するために現
在その最短距離にあるＴｉＦｅ合金に着目し前述のＴｉ
Ｆｅ合金の欠点を改善した鉄一チタン一炭素三元系合金
を開発した。
その結果、本発明により活性化処理は著しく容易になっ
たこと、さらに室温近傍での金属水素化物の生成平衡圧
や解離平衡圧が改善されたこと、のみならず水素貯蔵量
も２００〜２４０ｃｃとＴｉＦｅ合金よりも増加した。
本発明による合点を用いると、７Ｎｍ３の水素ガスの貯
蔵に必要な合金量は重量３２幻、体積５２９０ｉである
。
たこと、さらに室温近傍での金属水素化物の生成平衡圧
や解離平衡圧が改善されたこと、のみならず水素貯蔵量
も２００〜２４０ｃｃとＴｉＦｅ合金よりも増加した。
本発明による合点を用いると、７Ｎｍ３の水素ガスの貯
蔵に必要な合金量は重量３２幻、体積５２９０ｉである
。
このことはＴｉＦｅ合金を用いた場合に比べて１０％の
合金節減がなり、活性化処理の簡略化による合金取扱い
易さや、さらに水素吸収平衡圧の低下による水素吸収の
容易さなど多くの利点を有する。
合金節減がなり、活性化処理の簡略化による合金取扱い
易さや、さらに水素吸収平衡圧の低下による水素吸収の
容易さなど多くの利点を有する。
第１図はＴｉＦｅｃＯ，Ｏ＋合金及びＴｉｆ’ｅ合金の
水素吸収量の時間的変化を示す図、第２図はＴＩＦｅｃ
Ｏ．Ｏ４合金及びＴｉＦｅＯ，９ｌｃＯＯ４合金の水素
放出平衡圧曲線を示す図である。
水素吸収量の時間的変化を示す図、第２図はＴＩＦｅｃ
Ｏ．Ｏ４合金及びＴｉＦｅＯ，９ｌｃＯＯ４合金の水素
放出平衡圧曲線を示す図である。
Claims (1)
- １ 水素と反応して金属水素化合物を形成する水素貯蔵
用材料において、該水素貯蔵用材料が一般式ＴｉＦｅ＿
ｘＣ＿ｙ（式中ｘ及びｙはそれぞれＴｉに対するＦｅ及
びＣの原子比で、０．８≦ｘ≦１００及び０＜ｙ≦０．
１０）で表わされる組成を有することを特徴とする鉄−
チタン−炭素三元系水素貯蔵用材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57056683A JPS5938292B2 (ja) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | 鉄−チタン−炭素三元系水素貯蔵用材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57056683A JPS5938292B2 (ja) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | 鉄−チタン−炭素三元系水素貯蔵用材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58174537A JPS58174537A (ja) | 1983-10-13 |
| JPS5938292B2 true JPS5938292B2 (ja) | 1984-09-14 |
Family
ID=13034226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57056683A Expired JPS5938292B2 (ja) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | 鉄−チタン−炭素三元系水素貯蔵用材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5938292B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2423089A (en) * | 2005-02-11 | 2006-08-16 | Rolls Royce Plc | Beta titanium eutectoid alloys |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51114315A (en) * | 1975-04-02 | 1976-10-08 | Hitachi Ltd | A method of activating a material for storing hydrogen gas |
-
1982
- 1982-04-07 JP JP57056683A patent/JPS5938292B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58174537A (ja) | 1983-10-13 |
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