JPS61250136A - チタン系水素吸蔵合金 - Google Patents
チタン系水素吸蔵合金Info
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- JPS61250136A JPS61250136A JP60087605A JP8760585A JPS61250136A JP S61250136 A JPS61250136 A JP S61250136A JP 60087605 A JP60087605 A JP 60087605A JP 8760585 A JP8760585 A JP 8760585A JP S61250136 A JPS61250136 A JP S61250136A
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- Japan
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- alloy
- hydrogen
- hydrogen storage
- pressure
- titanium
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- 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)
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。
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、チタン系水素吸蔵合金に関し、より詳細には
、金属水素化物の形態で多量の水素を極めて速やかに吸
蔵でき、しかもわずかの加熱で容易に、かつ速やかに水
素を放出できる安価なチタン系水素吸蔵台−金に関する
ものである。
、金属水素化物の形態で多量の水素を極めて速やかに吸
蔵でき、しかもわずかの加熱で容易に、かつ速やかに水
素を放出できる安価なチタン系水素吸蔵台−金に関する
ものである。
（従来の技術）
水素は、原料が豊富に存在する水であり、資源的な制約
がないこと、その燃焼生成物が水なのでクリーンである
こと、貯蔵・輸送が容易なことなど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。
がないこと、その燃焼生成物が水なのでクリーンである
こと、貯蔵・輸送が容易なことなど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シ、かつ液化温度が極め
て低いので、これを貯蔵する技術の開発が従来から大き
な課題となっている。この課題を解決する方式の一つと
して水素を金属水素化物の形で貯蔵する方式が注目され
ている。この方式は、１５０ ｆｉ圧の市販ボンベの２
割以下の容積、あるいは液体水素の８割以下の容積で同
重量の水素を貯蔵することができる。従って、金属水素
化物による水素の貯蔵方式は従来の方式に比べて安全性
、取扱い易さの点で極めて優れている。
て低いので、これを貯蔵する技術の開発が従来から大き
な課題となっている。この課題を解決する方式の一つと
して水素を金属水素化物の形で貯蔵する方式が注目され
ている。この方式は、１５０ ｆｉ圧の市販ボンベの２
割以下の容積、あるいは液体水素の８割以下の容積で同
重量の水素を貯蔵することができる。従って、金属水素
化物による水素の貯蔵方式は従来の方式に比べて安全性
、取扱い易さの点で極めて優れている。
さて、金属または合金と水素の吸蔵・放出反応は可逆的
で、ｓｂ、水素の貯蔵に利用されるだけでなく、反応に
伴って相当量の反応熱が発生あるいは吸収され、水素の
吸蔵・放出圧力は温度に依存することを利用して水素貯
蔵装置、水素輸送装置、水素精製装置、蓄熱装置、ヒー
トポンプ、熱エネルギー・機械エネルギー変換装置など
の広範な応用システムの開発が期待されている。
で、ｓｂ、水素の貯蔵に利用されるだけでなく、反応に
伴って相当量の反応熱が発生あるいは吸収され、水素の
吸蔵・放出圧力は温度に依存することを利用して水素貯
蔵装置、水素輸送装置、水素精製装置、蓄熱装置、ヒー
トポンプ、熱エネルギー・機械エネルギー変換装置など
の広範な応用システムの開発が期待されている。
かかる水素吸蔵材料として要求される性質としては、１
）安価でかつその資源が豊富であること、２）活性化が
容易で、水素吸蔵量が大きいこと、３）使用温度におい
て好適な水素吸蔵・放出平衡圧を有し、吸蔵圧と放出圧
との差であるヒステリシスが小さいこと、４）水素吸蔵
・放出反応が可逆的であシ、その速度が大きいことなど
が挙げられる。
）安価でかつその資源が豊富であること、２）活性化が
容易で、水素吸蔵量が大きいこと、３）使用温度におい
て好適な水素吸蔵・放出平衡圧を有し、吸蔵圧と放出圧
との差であるヒステリシスが小さいこと、４）水素吸蔵
・放出反応が可逆的であシ、その速度が大きいことなど
が挙げられる。
ところでチタン系水素吸蔵合金の中で水素吸蔵・放出特
性ならびにコストの面から実用に最も供せられるに近い
合金として、常温乃至１００℃近辺の温度領域ではＴｉ
Ｆｅ合金やＴｉＦｅ、 −４Ｍｎｚ系合金が知られて
いる。しかしながら、Ｔｉ Ｆｅ合金は、活性化すなわ
ち合金の表面にある酸化膜、吸着ガス。
性ならびにコストの面から実用に最も供せられるに近い
合金として、常温乃至１００℃近辺の温度領域ではＴｉ
Ｆｅ合金やＴｉＦｅ、 −４Ｍｎｚ系合金が知られて
いる。しかしながら、Ｔｉ Ｆｅ合金は、活性化すなわ
ち合金の表面にある酸化膜、吸着ガス。
付着水公表どの水素化を抑制する物質を破壊または除去
するために高温、高圧を必要とし、また水素の吸蔵・放
出反応の速度が遅く、水素吸蔵、放出を繰シ返している
うちに水素吸蔵量が減少し、しかもヒステリシスが大き
いなどの欠点がある。
するために高温、高圧を必要とし、また水素の吸蔵・放
出反応の速度が遅く、水素吸蔵、放出を繰シ返している
うちに水素吸蔵量が減少し、しかもヒステリシスが大き
いなどの欠点がある。
一方、ＴｉＦｅ 、−７Ｍｎｚ系合金は、室温で容易に
水素化でき、ＴｉＦｅ合金の欠点の一つとされていた活
性化の問題が改善されたものの、ＴｉＦｅ合金の鉄をＩ
ｎで置換していくと、合金の水素吸蔵量が大幅に減少す
るという欠点があシ、実用上大きな問題が残っていた。
水素化でき、ＴｉＦｅ合金の欠点の一つとされていた活
性化の問題が改善されたものの、ＴｉＦｅ合金の鉄をＩ
ｎで置換していくと、合金の水素吸蔵量が大幅に減少す
るという欠点があシ、実用上大きな問題が残っていた。
上記の問題点を解決するため、特公昭５９−５０７４２
号によりチタン４元系水素吸蔵合金が提案されている。
号によりチタン４元系水素吸蔵合金が提案されている。
前記合金は一般式がＴｉＦｅ 、 −ｘＭｎｙＡ。
で示されるチタン系水素吸蔵合金であシ、式中Ｘ＝０．
０１〜０．３．ｙ＝０．０１〜０．３．ｚ≦０．２（但
し０を除く］で且つ１．０≦（１−ｘ ＋ ７ ＋ Ｚ
）≦１．２であシ、ｘ ＝ ｙ ＋ ｚのときはＡは
Ａｚ 、 Ｚｒ。
０１〜０．３．ｙ＝０．０１〜０．３．ｚ≦０．２（但
し０を除く］で且つ１．０≦（１−ｘ ＋ ７ ＋ Ｚ
）≦１．２であシ、ｘ ＝ ｙ ＋ ｚのときはＡは
Ａｚ 、 Ｚｒ。
中から選ばれるいずれか１種以上の元素を示し、かつｙ
≧２であり、またＸ ＝ ７のときはＡはＡＪｉＣｒ
、 Ｚｒ 、 Ｖの中から選ばれるいずれか１種以上の
元素を示し、かつｙ≧ｚ、ｚ≦０．１（但し０は除く）
である。
≧２であり、またＸ ＝ ７のときはＡはＡＪｉＣｒ
、 Ｚｒ 、 Ｖの中から選ばれるいずれか１種以上の
元素を示し、かつｙ≧ｚ、ｚ≦０．１（但し０は除く）
である。
（発明が解決しようとする問題点）
可、前記の合金は、比較的安価であり、活性化が容易で
、水素貯蔵用材料として好適な平衡水素圧を有し、ヒス
テリシスも小さく、反応速度が速いという特性を有する
合金である。しかし、水素吸蔵材料として要求される性
質の中で、最も重要な水素吸蔵量が小さいことは、実用
上問題がある。
、水素貯蔵用材料として好適な平衡水素圧を有し、ヒス
テリシスも小さく、反応速度が速いという特性を有する
合金である。しかし、水素吸蔵材料として要求される性
質の中で、最も重要な水素吸蔵量が小さいことは、実用
上問題がある。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、従来の水素吸蔵合金が有する前記諸欠点なら
びに問題点を除去、解決した合金を提供することを目的
とし、特許請求の範囲記載の合金を提供することによっ
て前記目的を達成することができる。すなわち、本発明
の合金は、下記（１）〜（３）にそれぞれ記載の成分組
成を有する合金である。
びに問題点を除去、解決した合金を提供することを目的
とし、特許請求の範囲記載の合金を提供することによっ
て前記目的を達成することができる。すなわち、本発明
の合金は、下記（１）〜（３）にそれぞれ記載の成分組
成を有する合金である。
（１） 示性式Ｔｉ 、 ＋ｋ Ｆｅ 、−ｔＭｎｔ
Ｄｎで示されるチタン系水素吸蔵合金であって式中りは
ジルコニウム。
Ｄｎで示されるチタン系水素吸蔵合金であって式中りは
ジルコニウム。
バナジウムの少なくとも１種からなる元素であり、０＜
ｋ≦０．３．０＜ｌ≦０．３．０（ｎ≦０．１゜ｋ ）
ｎ ０ （２） 示性式Ｔｉ 、 ＋ｋ Ｆｅ 、−ｔＭｎｔ
Ａ！１１で示されるチタン系水素吸蔵合金であって式中
人はニオブ、希土類元素の少なくとも１種からなる元素
であシ、０≦ｋ≦０．３．０（ｔ≦ｏ、３．ｏ（ｍ≦０
．１゜（３） 示性式Ｔｉ 、 ＋ｋＦｅ 、 −，
１Ｍｎｚ ＡｙｌＤｎで示されるチタン系水素吸蔵合金
であって式中Ａはニオブ、希土類元素の少なくとも１種
からなる元素であシ、Ｄはジルコニウム、バナジウムの
少なくとも１種からなる元素であシ、０≦ｋ≦０．３．
０（ｔ≦０．３．０＜！！ｌ≦０．１．０（ｎ≦０．１
０本発明者らは、前記特公昭５９−５０７４２号記載の
合金中のチタンの含有量をさらに増加させたシ、Ｄ、Ａ
に属する元素を変化させて水素吸蔵合金の特性変化の推
移を研究した。その結果、本発明の合金は、全く予期に
反して水素吸蔵量が増大するとともに、上記の水素吸蔵
材料として要求される性質をすべて具備しており、水素
吸蔵合金として新規にして極めて有用なものであること
を見出し、ここに本発明を完成するに至った。
ｋ≦０．３．０＜ｌ≦０．３．０（ｎ≦０．１゜ｋ ）
ｎ ０ （２） 示性式Ｔｉ 、 ＋ｋ Ｆｅ 、−ｔＭｎｔ
Ａ！１１で示されるチタン系水素吸蔵合金であって式中
人はニオブ、希土類元素の少なくとも１種からなる元素
であシ、０≦ｋ≦０．３．０（ｔ≦ｏ、３．ｏ（ｍ≦０
．１゜（３） 示性式Ｔｉ 、 ＋ｋＦｅ 、 −，
１Ｍｎｚ ＡｙｌＤｎで示されるチタン系水素吸蔵合金
であって式中Ａはニオブ、希土類元素の少なくとも１種
からなる元素であシ、Ｄはジルコニウム、バナジウムの
少なくとも１種からなる元素であシ、０≦ｋ≦０．３．
０（ｔ≦０．３．０＜！！ｌ≦０．１．０（ｎ≦０．１
０本発明者らは、前記特公昭５９−５０７４２号記載の
合金中のチタンの含有量をさらに増加させたシ、Ｄ、Ａ
に属する元素を変化させて水素吸蔵合金の特性変化の推
移を研究した。その結果、本発明の合金は、全く予期に
反して水素吸蔵量が増大するとともに、上記の水素吸蔵
材料として要求される性質をすべて具備しており、水素
吸蔵合金として新規にして極めて有用なものであること
を見出し、ここに本発明を完成するに至った。
本発明の特許請求の範囲第１〜３項にそれぞれ記載する
合金の成分組成を限定する理由を以下に説明する。
合金の成分組成を限定する理由を以下に説明する。
ｋが０．３よシ大きいと熱力学的に不均化が生起しやす
く、高温にならないと解離しないＴｉｎ ２が生起する
ため水素吸蔵、放出量が少くなる。また、ｔが０．３よ
シ大きいと同様に水素吸蔵量が低下し、しかも吸蔵され
た水素の放出が困難となシ、高温にするか、もしくは減
圧あるいは真空下での加熱によらなければ円滑な水素の
放出が達成できなくなる。ｎ、ｍがそれぞれ０．１よシ
大きいと水素吸蔵量が減少したシ、吸蔵水素の放出が困
難になったシする。ｋが０．３以下のチタンと、ｎ、ｍ
がそれぞれＯ１１以下のり、Ａは水素吸蔵用として適し
た特性を維持しつつ水素吸蔵量を増大するために不可欠
の成分である。
く、高温にならないと解離しないＴｉｎ ２が生起する
ため水素吸蔵、放出量が少くなる。また、ｔが０．３よ
シ大きいと同様に水素吸蔵量が低下し、しかも吸蔵され
た水素の放出が困難となシ、高温にするか、もしくは減
圧あるいは真空下での加熱によらなければ円滑な水素の
放出が達成できなくなる。ｎ、ｍがそれぞれ０．１よシ
大きいと水素吸蔵量が減少したシ、吸蔵水素の放出が困
難になったシする。ｋが０．３以下のチタンと、ｎ、ｍ
がそれぞれＯ１１以下のり、Ａは水素吸蔵用として適し
た特性を維持しつつ水素吸蔵量を増大するために不可欠
の成分である。
ところで、本発明合金と前記特公昭５９−５０７４２号
記載の発明合金とが、Ａがジルコニウム、バナジウムの
少なくとも１種からなる元素である場合に成分組成的に
重複していないことを以下に説明する。なお、前記先行
発明合金の一般式はＴｉの原子数比は１として示されて
いるので、本発明合金と比較し易いように、本発明合金
にあってもＴｉの原子数比を１として示し、以下の如く
対比した。
記載の発明合金とが、Ａがジルコニウム、バナジウムの
少なくとも１種からなる元素である場合に成分組成的に
重複していないことを以下に説明する。なお、前記先行
発明合金の一般式はＴｉの原子数比は１として示されて
いるので、本発明合金と比較し易いように、本発明合金
にあってもＴｉの原子数比を１として示し、以下の如く
対比した。
本発明の特許請求の範囲第１項記載の合金の示性式は、
’Ｉ’ｉ１＋ｋＦｅ、−ＬＭｎｔＤｎ、、、、、、、、
、、、、、、、、−、、、、、、、、−、、、、、、、
（１１であシ、前記式（１）において各成分組成をｌ＋
にで割ると下記式（２）の如くになる。
、、、、、、、、−、、、、、、、、−、、、、、、、
（１１であシ、前記式（１）において各成分組成をｌ＋
にで割ると下記式（２）の如くになる。
ところで、
となシ、ｎ （ｋであることから、
となる。
さて、上記先行合金においては下記式（５）の条件が満
されねばならない。
されねばならない。
ｘ＝ｙのときｙ≧ｚ、ｚ≦０．１であるから１．０≦（
（１−ｘ）＋ｙ＋１＝（１＋ｚ）≦１．１・・・・・・
（５）一方、本発明合金においてはｔ≧ｎの場合前記の
如く の条件があることから、本発明合金と前記先行合金とは
成分組成上全く重複していないことが判る。
（１−ｘ）＋ｙ＋１＝（１＋ｚ）≦１．１・・・・・・
（５）一方、本発明合金においてはｔ≧ｎの場合前記の
如く の条件があることから、本発明合金と前記先行合金とは
成分組成上全く重複していないことが判る。
また、本発明合金でに＝＝Ｑのとき、Ａはニオブ。
希土類元素のなかから選ばれ、前記先行合金の特許請求
の範囲外の元素であシ、しかも発明の詳細な説明から本
発明合金の特性を容易に推定することも全く不可能であ
る。
の範囲外の元素であシ、しかも発明の詳細な説明から本
発明合金の特性を容易に推定することも全く不可能であ
る。
なお本発明の特許請求の範囲第２項記載の合金を前記特
公昭５９−５０７４２号記載の発明合金と対比してみる
とき、前者はニオブおよび／または希土類元素の含有を
必須とするが、後者には上記元素は含まれていない。
公昭５９−５０７４２号記載の発明合金と対比してみる
とき、前者はニオブおよび／または希土類元素の含有を
必須とするが、後者には上記元素は含まれていない。
本発明合金を製造するには従来知られているチタン多元
系水素吸蔵合金の製造方法によることができるが、アー
ク溶融法によるどとが最も好適である。次に、アーク溶
融法による本発明合金の製造方法について述べる。Ｔｉ
、 Ｆｅ 、 Ｉｎおよび全属人およびＤの元素をそ
れぞれ秤量して混合した後、任意の形状にプレス成形し
、この成形体をアーク溶融炉に装入して不活性雰囲気下
で加熱溶融し、炉内で凝固させて室温まで冷却した後、
炉外に出す。この取シ出した合金を均質にするため、こ
の合金を真空にすることのできる容器内に装入しｌｏ−
２Ｔｏｒｒ以下の高真空雰囲気中で１０００〜１１００
℃、８時間以上炉中に保持した後、水中に投入して冷却
するか、または真空容器を炉外に取り出して放冷する。
系水素吸蔵合金の製造方法によることができるが、アー
ク溶融法によるどとが最も好適である。次に、アーク溶
融法による本発明合金の製造方法について述べる。Ｔｉ
、 Ｆｅ 、 Ｉｎおよび全属人およびＤの元素をそ
れぞれ秤量して混合した後、任意の形状にプレス成形し
、この成形体をアーク溶融炉に装入して不活性雰囲気下
で加熱溶融し、炉内で凝固させて室温まで冷却した後、
炉外に出す。この取シ出した合金を均質にするため、こ
の合金を真空にすることのできる容器内に装入しｌｏ−
２Ｔｏｒｒ以下の高真空雰囲気中で１０００〜１１００
℃、８時間以上炉中に保持した後、水中に投入して冷却
するか、または真空容器を炉外に取り出して放冷する。
得られた合金は、その表面積を増大させるため通常通シ
破砕して粒状にする。
破砕して粒状にする。
次に本預明を実施例について説明する。
実施例１゜
市販ノＴｉ 、 Ｆｅ 、 Ｉｎ 、 Ｚｒ 、 Ｖを
適量秤取し、これを高真空アーク溶融炉の銅製ルツボ内
に装入し、炉内を９９．９９％Ａｒ雰囲気とした後約２
，０００°Ｃに加熱して約４０２の下記の原子数組成の
ボタン状合金塊４種をそれぞれ製造した。
適量秤取し、これを高真空アーク溶融炉の銅製ルツボ内
に装入し、炉内を９９．９９％Ａｒ雰囲気とした後約２
，０００°Ｃに加熱して約４０２の下記の原子数組成の
ボタン状合金塊４種をそれぞれ製造した。
Ｔｉ＋、＋ Ｆｅｏ、ｓ Ｍｎｏ、２Ｚｒ ｏ、ａｓＴ
ｉｌ、２Ｆｅｏ；６ Ｍｎｏ、２Ｚｒｏ、ｏｓＴｉ＋、
３Ｆｅｎ、ｓ Ｍｎｏ、２Ｚｒｏ、ａｓＴｉｌ、Ｉ Ｆ
ｅＯ，ａ Ｍｎｏ、２Ｖｏ、ｏｓ各ボタン状試料をそれ
ぞれ石英管内に装入し、ロータリーポンプを用いて１Ｏ
−２ＴＯｒｒの真空下。
ｉｌ、２Ｆｅｏ；６ Ｍｎｏ、２Ｚｒｏ、ｏｓＴｉ＋、
３Ｆｅｎ、ｓ Ｍｎｏ、２Ｚｒｏ、ａｓＴｉｌ、Ｉ Ｆ
ｅＯ，ａ Ｍｎｏ、２Ｖｏ、ｏｓ各ボタン状試料をそれ
ぞれ石英管内に装入し、ロータリーポンプを用いて１Ｏ
−２ＴＯｒｒの真空下。
加熱炉内で１ 、０００°Ｃ，８時間保持した後、試料
を常温の水中に投入して急冷する均質熱処理を施した。
を常温の水中に投入して急冷する均質熱処理を施した。
その後、−１００メツシユに粉砕した。
合金の活性化ならびに水素の吸蔵・放出量の測定方法を
第１図に示す原理図について説明する。
第１図に示す原理図について説明する。
ステンレス鋼製水素吸蔵・放出反応器１０には前記粉砕
した１５９の水素義賊用合金試料１２が収納されておシ
、前記反応器１０はパルプ１４を経てリザーバー１６に
連結されている。リザーバー１６はパルプ１８を経て水
素ボンベ２０に、またパルプ２２を経てロータリ一式真
空ポンプ２４に連結されている。パルプ１４とリザーバ
ー１６との間に圧力変換器２６．デジタル圧力指示計２
８が配設されている。
した１５９の水素義賊用合金試料１２が収納されておシ
、前記反応器１０はパルプ１４を経てリザーバー１６に
連結されている。リザーバー１６はパルプ１８を経て水
素ボンベ２０に、またパルプ２２を経てロータリ一式真
空ポンプ２４に連結されている。パルプ１４とリザーバ
ー１６との間に圧力変換器２６．デジタル圧力指示計２
８が配設されている。
反応器ｌＯを真空ポンプ２４に接続して１Ｏ−２Ｔｏｒ
ｒの真空下１２０℃で脱気した。次に反応器ｌＯを常温
水で冷却しながら純度９９．９９９％、圧力４０気圧の
水素を器内に導入して水素の吸蔵を開始させた。水素の
吸蔵が略終了した後再び１２０°Ｃで真空脱気した後、
常温水で冷却しながら水素加圧する操作を活性化が完了
するまで繰シ返した。
ｒの真空下１２０℃で脱気した。次に反応器ｌＯを常温
水で冷却しながら純度９９．９９９％、圧力４０気圧の
水素を器内に導入して水素の吸蔵を開始させた。水素の
吸蔵が略終了した後再び１２０°Ｃで真空脱気した後、
常温水で冷却しながら水素加圧する操作を活性化が完了
するまで繰シ返した。
次に水素吸蔵・放出量を以下の如く測定した。
反応器１０を１２０℃に保持した後真空ポンプ２４を運
転し、パルプ１４．２２を開いてリザーバー１６と反応
器１０内を真空にした後、パルプ１４゜２２を閉じる。
転し、パルプ１４．２２を開いてリザーバー１６と反応
器１０内を真空にした後、パルプ１４゜２２を閉じる。
パルプ１８を開いてリザーバー１６に数気圧の水素−を
導入し、パルプ１８を閉じ、その圧力Ｐｔ＋と３！！！
囲気温度Ｔ１°Ｋを測定する。次いでパルプ１４を開き
、リザーバー１６内の水素を反応器１０へ導入し、試料
が水素を吸蔵して平衡圧になったときの圧力Ｐｅｌを測
定する。パルプ１４を閉じパルプ１８を開いてリザーバ
ー１６内の水素圧を数気圧増加させパルプ１８を閉じ、
その圧力ｐｔ２と雰囲気温度Ｔ２を測定する。パルプ１
４を開いて反応器１０に新たな水素を導入し、試料がさ
らに水素を吸蔵して平衡圧になったときの圧力Ｐｅ２を
測定する。この操作をＰｔｎ （ｎは繰シ返し回数ンが
およそ４０気圧になるまで繰シ返す。ｎ回目の水素吸蔵
量は次の要領で算出される。
導入し、パルプ１８を閉じ、その圧力Ｐｔ＋と３！！！
囲気温度Ｔ１°Ｋを測定する。次いでパルプ１４を開き
、リザーバー１６内の水素を反応器１０へ導入し、試料
が水素を吸蔵して平衡圧になったときの圧力Ｐｅｌを測
定する。パルプ１４を閉じパルプ１８を開いてリザーバ
ー１６内の水素圧を数気圧増加させパルプ１８を閉じ、
その圧力ｐｔ２と雰囲気温度Ｔ２を測定する。パルプ１
４を開いて反応器１０に新たな水素を導入し、試料がさ
らに水素を吸蔵して平衡圧になったときの圧力Ｐｅ２を
測定する。この操作をＰｔｎ （ｎは繰シ返し回数ンが
およそ４０気圧になるまで繰シ返す。ｎ回目の水素吸蔵
量は次の要領で算出される。
圧力Ｐ２体橿■、水素ガスの絶対温度Ｔ、水素ガスのモ
ル数Ｍ、気体定数Ｒ９理想気体から実在水素ガスへの補
正係数２（圧力、温度の関数）とすると ＰＶ ＝ ＭＺＲＴ の関係がある。これを利用してｎ回目のりザーバーの水
素圧Ｐｔｎ 、 Ｐｅｎと反応器の水素圧Ｆｅ僅−０゜
Ｐｅｎおよびそれぞれの測定時の雰囲気温度Ｔｎ 。
ル数Ｍ、気体定数Ｒ９理想気体から実在水素ガスへの補
正係数２（圧力、温度の関数）とすると ＰＶ ＝ ＭＺＲＴ の関係がある。これを利用してｎ回目のりザーバーの水
素圧Ｐｔｎ 、 Ｐｅｎと反応器の水素圧Ｆｅ僅−０゜
Ｐｅｎおよびそれぞれの測定時の雰囲気温度Ｔｎ 。
Ｔ （ｎ十〇９反応器の温度Ｔｒ（３５３°Ｋ）からｎ
回目の吸蔵水素量を求めることができる。
回目の吸蔵水素量を求めることができる。
リザーバー１６にＰｔｎの圧力を導入した状態で反応器
１４（内部空間容積ＶＩ）とりザーバ−１６（内容積Ｖ
２）の中にある水素ガスＭｎモルは式（６）次にパルプ
１４を開き、合金試料１２が新たに水素ΔＭｎモル（１
２分子換算］吸蔵して０平衡圧Ｐｅｎに達したとき、上
記Ｉｎモルの水素量は反応器ｌＯとりザーバ−１６の中
で式（７）の通シに存在している。
１４（内部空間容積ＶＩ）とりザーバ−１６（内容積Ｖ
２）の中にある水素ガスＭｎモルは式（６）次にパルプ
１４を開き、合金試料１２が新たに水素ΔＭｎモル（１
２分子換算］吸蔵して０平衡圧Ｐｅｎに達したとき、上
記Ｉｎモルの水素量は反応器ｌＯとりザーバ−１６の中
で式（７）の通シに存在している。
＋ΔＭｎ ・・・・・・・・・（７）従って、ｎ回目
に合金試料１２に吸蔵された水素量ΔＩｎモルは式（６
）、（７１を等しいとおいて、式（８）の通シ計算され
る。
に合金試料１２に吸蔵された水素量ΔＩｎモルは式（６
）、（７１を等しいとおいて、式（８）の通シ計算され
る。
式（８）を用いて各回の水素吸蔵量を算出し、水素平衡
圧と合金の水素吸蔵量との、関係を得ることができる。
圧と合金の水素吸蔵量との、関係を得ることができる。
水素の放出量−の測定はりザーバ−１６と反応器１０が
ほぼ４０気圧の平衡水素圧になった時から開始する。パ
ルプ１４を閉じ、バルブ２２を開きりブーバー１６内の
水素圧を数気圧減圧してバルブ２２を閉じる。圧力と雰
囲気温度を測定する。
ほぼ４０気圧の平衡水素圧になった時から開始する。パ
ルプ１４を閉じ、バルブ２２を開きりブーバー１６内の
水素圧を数気圧減圧してバルブ２２を閉じる。圧力と雰
囲気温度を測定する。
次いでパルプ１４を開き反応器１０内の水素をリザーバ
ー１６に導入し、合金試料１２に吸蔵された水素を一部
放出させ平衡になった圧力を測定する。この操作を反応
器１０が真空になるまで繰シ返す。水素放出量の算出は
上記吸蔵の場合の算出方法に準する。水素放出における
水素平衡圧と合金の水素放出量との関係を得ることがで
きる。
ー１６に導入し、合金試料１２に吸蔵された水素を一部
放出させ平衡になった圧力を測定する。この操作を反応
器１０が真空になるまで繰シ返す。水素放出量の算出は
上記吸蔵の場合の算出方法に準する。水素放出における
水素平衡圧と合金の水素放出量との関係を得ることがで
きる。
上記の方法でそれぞれの合金の８０“Ｃにおける平衡解
離圧−組成の関係を求めた。第１表は上記で得た各合金
の水素吸蔵量を示す。
離圧−組成の関係を求めた。第１表は上記で得た各合金
の水素吸蔵量を示す。
第 １ 表
同表中試料−５，６は公知組成の比較合金（特公昭５９
−５０７４２号記載の合金）であシ、この試料に対応す
る本発明合金はｌ’１ｋｔｌ、２，３．４である。
−５０７４２号記載の合金）であシ、この試料に対応す
る本発明合金はｌ’１ｋｔｌ、２，３．４である。
また、１例として試料嵐４０８０℃での平衡解離圧−組
成等混線を第２図に示す。第１表および第２図から明ら
かなように本発明の合金は、比較例に示した従来の水素
吸蔵合金に比べて水素吸蔵量が増大している。
成等混線を第２図に示す。第１表および第２図から明ら
かなように本発明の合金は、比較例に示した従来の水素
吸蔵合金に比べて水素吸蔵量が増大している。
実施例２．−
市販のＴｉ＋ Ｆｅ ｔ Ｉｎ ＃ Ｎｂ ｙ Ｌａを
適量秤取し、実施例１と同一方法で下記の原子数組成の
ボタン状合金塊４ｆｉｌをそれぞれ製造した。
適量秤取し、実施例１と同一方法で下記の原子数組成の
ボタン状合金塊４ｆｉｌをそれぞれ製造した。
Ｔｉ１．＋ Ｆｅｏ、ａ Ｍｎｏ、２Ｎｂｏ、ｏｓＴｉ
ｌ、Ｉ Ｆｅｏ、ｅ Ｍｎｇ、２ Ｌａｏ＋ｏｓＴｉ＋
＋ｏ Ｆｅ００ａ Ｍｎ（１，２ＮｂＯ，（１５Ｔ
ｉ１．ＯＦｅｎ、８ Ｉｎ（１，２Ｌａｄ、Ｏ５このよ
うにして得たボタン状試料をロータリーポンプによＦ）
１Ｏ−２Ｔｏｒｒの真空下で１ 、０００℃、８時間
保持後、常温の水に投入して急冷する均質熱処理を施し
、次いで一１００メツシュに粉砕した。
ｌ、Ｉ Ｆｅｏ、ｅ Ｍｎｇ、２ Ｌａｏ＋ｏｓＴｉ＋
＋ｏ Ｆｅ００ａ Ｍｎ（１，２ＮｂＯ，（１５Ｔ
ｉ１．ＯＦｅｎ、８ Ｉｎ（１，２Ｌａｄ、Ｏ５このよ
うにして得たボタン状試料をロータリーポンプによＦ）
１Ｏ−２Ｔｏｒｒの真空下で１ 、０００℃、８時間
保持後、常温の水に投入して急冷する均質熱処理を施し
、次いで一１００メツシュに粉砕した。
上記合金について、実施例１と同一の方法で活性化処理
を行い、８０℃における平衡解離圧−組成の関係を求め
た。第２表は上記で得た各合金の水素吸蔵量を示す。
を行い、８０℃における平衡解離圧−組成の関係を求め
た。第２表は上記で得た各合金の水素吸蔵量を示す。
第 ２゛ 表
同表中試料１’ｋｌｌは公知組成の比較合金であり、こ
の試料に対応する本発明合金はｒｋ７ 、８ 、９ 。
の試料に対応する本発明合金はｒｋ７ 、８ 、９ 。
１０である。また、１例として試料Ｎａ１Ｏの８０℃で
の平衡解離圧−組成等温線を第３図に示す。
の平衡解離圧−組成等温線を第３図に示す。
第２表および第３図から明らかなように、本発明合金は
比較例に示した従来の合金に比べて水素吸蔵量が大幅に
増大している。
比較例に示した従来の合金に比べて水素吸蔵量が大幅に
増大している。
実施例３゜
市販のＴｉ 、 Ｆｅ 、 Ｍｎ 、 Ｚｒ 、 Ｖ
、 Ｌａ 、 Ｎｂを適量秤取し、実施例１と同一の方
法で下記の原子数組成のボタン状合金塊５種をそれぞれ
製造した。
、 Ｌａ 、 Ｎｂを適量秤取し、実施例１と同一の方
法で下記の原子数組成のボタン状合金塊５種をそれぞれ
製造した。
Ｔｉ１．＋ Ｆｅ０９ａ ＭｎＯ＋２ Ｚｒｏ、ｏ
ｚｓ Ｌａｏ、ｏ２ｓＴｉ＋＋ｔ Ｆｅｏ、ａ Ｍｎ
ｇ、２ Ｖｏ、０２５ Ｎｂｏ、ｏ２ｓＴｉ＋＋＋ Ｆ
ｅｎ、ｅ １４ｎＱ、２ Ｚｒｏ−ｏｚｓ Ｎｂｏ＋ｏ
２ｓＴｉ＋、＋ Ｆｅｇ−ａ ｍｎｏ、２ Ｖｏ、０２
５ ｈａｏ、０２５Ｔｉ＋、ｏ Ｆｅｏ、ａ ａｎＱ、
２ Ｚｒｏ、ｏｚｓ ＬａＱ、０２５このようにして得
たボタン状試料をロータリーポンプによ、り １Ｏ−２
Ｔｏｒｒの真空下で１，０００℃、８時間保持し、常温
の水に投入して急冷する熱処理を施し、次いで一１００
メツシュに粉砕した。上記の合金について、実施例１と
同一の方法で活性化処理を行い、８０℃での平衡解離圧
−組成の関係を求めた。第３表は上記で得た各合金の水
素吸蔵量を示す。
ｚｓ Ｌａｏ、ｏ２ｓＴｉ＋＋ｔ Ｆｅｏ、ａ Ｍｎ
ｇ、２ Ｖｏ、０２５ Ｎｂｏ、ｏ２ｓＴｉ＋＋＋ Ｆ
ｅｎ、ｅ １４ｎＱ、２ Ｚｒｏ−ｏｚｓ Ｎｂｏ＋ｏ
２ｓＴｉ＋、＋ Ｆｅｇ−ａ ｍｎｏ、２ Ｖｏ、０２
５ ｈａｏ、０２５Ｔｉ＋、ｏ Ｆｅｏ、ａ ａｎＱ、
２ Ｚｒｏ、ｏｚｓ ＬａＱ、０２５このようにして得
たボタン状試料をロータリーポンプによ、り １Ｏ−２
Ｔｏｒｒの真空下で１，０００℃、８時間保持し、常温
の水に投入して急冷する熱処理を施し、次いで一１００
メツシュに粉砕した。上記の合金について、実施例１と
同一の方法で活性化処理を行い、８０℃での平衡解離圧
−組成の関係を求めた。第３表は上記で得た各合金の水
素吸蔵量を示す。
第 ３ 表
同表中試料Ｎａ１７ｔ１８は公知組成の比較合金（特公
昭５９−５０７４２号記載の合金）であり、この試料に
対応する本発明合金は？ｈｌ ２ 、１３，１４゜１５
．１６である。また、１例として試料Ｎａ１５の８０℃
での平衡解離圧−組成等温線を第４図に示す。第３表お
よび第４図から明らかなように、本発明合金は、従来の
水素吸蔵合金に比べて水素吸蔵量が大幅に増大している
。
昭５９−５０７４２号記載の合金）であり、この試料に
対応する本発明合金は？ｈｌ ２ 、１３，１４゜１５
．１６である。また、１例として試料Ｎａ１５の８０℃
での平衡解離圧−組成等温線を第４図に示す。第３表お
よび第４図から明らかなように、本発明合金は、従来の
水素吸蔵合金に比べて水素吸蔵量が大幅に増大している
。
（本発明の効果）
本発明合金は上述の特性を有することから、本発明合金
を使用することにより下記の如き効果を挙げることがで
きる。
を使用することにより下記の如き効果を挙げることがで
きる。
１） 水素吸蔵量が従来合金に比べて著しく大きい。
２】 活性化は１００℃以下の真空脱気、常温で３０気
圧以下の水素加圧によシ容易に行うことができる。
圧以下の水素加圧によシ容易に行うことができる。
３） 平衡解離圧が、常温〜１００℃の範囲内の温度に
よって異なるが、１気圧〜２０気圧の範囲にあるので水
素貯蔵用として取り扱い易い。
よって異なるが、１気圧〜２０気圧の範囲にあるので水
素貯蔵用として取り扱い易い。
４）水素吸蔵・放出速度は、従来合金と同じ程度で速く
、水素吸蔵・放出を何回繰シ返しても合金自体の劣化は
実質的に認められない。
、水素吸蔵・放出を何回繰シ返しても合金自体の劣化は
実質的に認められない。
５） 酸素、窒素、アルゴン、炭酸ガスなどの不純物ガ
スによる影智が少ない。
スによる影智が少ない。
６） 合金のコストが比較的安価である。
本発明合金は、以上の通）水素吸蔵材料として要求され
る緒特性をすべて具備しておシ、特に水素吸蔵量は従来
の水素吸蔵合金に比べて大幅に改善されている。従って
、本発明合金は、水素貯蔵材料としての用途、水素貯蔵
システム、水素輸送システムや水素精製システムなどに
卓越した効果を発揮する。
る緒特性をすべて具備しておシ、特に水素吸蔵量は従来
の水素吸蔵合金に比べて大幅に改善されている。従って
、本発明合金は、水素貯蔵材料としての用途、水素貯蔵
システム、水素輸送システムや水素精製システムなどに
卓越した効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明合金の活性化並びに水素吸蔵・放出量の
測定方法の説明図、第２図、第３図および第４図はそれ
ぞれ本発明合金についての実施例における平衡解離圧−
組成等温線図である。 ｌＯ・・・反応器、１２・・・水素吸蔵用合金試料、１
４・・・・パルプ、１６・・・リザーバー、１８・・・
パルプ、２０・・・水素ホンベ、２２・・・パルプ、２
４・・・ロータリ一式真空ポンプ、２６・・・圧力変換
器、２８・・・デジタル式圧力指示計。 特許出願人 日本冶金工業株式会社 代 理 人 弁理士 村 １） 政 油量
弁理士 秦 野 拓 也ネ引古！１【 ・ム 第３図 Ａζｉｔ 童 °ム 第４・図
測定方法の説明図、第２図、第３図および第４図はそれ
ぞれ本発明合金についての実施例における平衡解離圧−
組成等温線図である。 ｌＯ・・・反応器、１２・・・水素吸蔵用合金試料、１
４・・・・パルプ、１６・・・リザーバー、１８・・・
パルプ、２０・・・水素ホンベ、２２・・・パルプ、２
４・・・ロータリ一式真空ポンプ、２６・・・圧力変換
器、２８・・・デジタル式圧力指示計。 特許出願人 日本冶金工業株式会社 代 理 人 弁理士 村 １） 政 油量
弁理士 秦 野 拓 也ネ引古！１【 ・ム 第３図 Ａζｉｔ 童 °ム 第４・図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、示性式Ｔｉ＿１＿＋＿ｋＦｅ＿１＿−＿ｌＭｎ＿ｌ
Ｄ＿ｎで示されるチタン系水素吸蔵合金。 但し、０＜ｋ≦０．３、０＜ｌ≦０．３、０＜ｎ≦０．
１、ｋ＞ｎ、Ｄはジルコニウム、バナジウムの少なくと
も１種からなる元素である。 ２、示性式Ｔｉ＿１＿＋＿ｋＦｅ＿１＿−＿ｌＭｎ＿ｌ
Ａ＿ｍで示されるチタン系水素吸蔵合金。 但し、０≦ｋ≦０．３、０＜ｌ≦０．３、０＜ｍ≦０．
１、Ａはニオブ、希土類元素の少なくとも１種からなる
元素である。 ３、示性式Ｔｉ＿１＿＋＿ｋＦｅ＿１＿−＿ｌＭｎ＿ｌ
Ａ＿ｍＤ＿ｎで示されるチタン系水素吸蔵合金。 但し、０≦ｋ≦０．３、０＜ｌ≦０．３、０＜ｍ≦０．
１、０＜ｎ≦０．１、Ａはニオブ、希土類元素の少なく
とも１種からなる元素であり、Ｄはジルコニウム、バナ
ジウムの少なくとも１種からなる元素である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60087605A JPS61250136A (ja) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | チタン系水素吸蔵合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60087605A JPS61250136A (ja) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | チタン系水素吸蔵合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61250136A true JPS61250136A (ja) | 1986-11-07 |
| JPS6310215B2 JPS6310215B2 (ja) | 1988-03-04 |
Family
ID=13919599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60087605A Granted JPS61250136A (ja) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | チタン系水素吸蔵合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61250136A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013238444A (ja) * | 2012-05-14 | 2013-11-28 | Nippon Bell Kk | ガス吸着量測定方法 |
| WO2021033582A1 (ja) | 2019-08-19 | 2021-02-25 | 株式会社三徳 | 水素貯蔵材料、水素貯蔵容器及び水素供給装置 |
| JP2021138989A (ja) * | 2020-03-03 | 2021-09-16 | 清水建設株式会社 | 水素吸蔵合金、水素吸蔵方法、水素放出方法 |
| WO2023033072A1 (ja) * | 2021-09-01 | 2023-03-09 | 清水建設株式会社 | 水素吸蔵合金、水素吸蔵方法、水素放出方法及び発電システム |
| WO2023153207A1 (ja) | 2022-02-08 | 2023-08-17 | 株式会社三徳 | 水素貯蔵材料、水素貯蔵容器及び水素供給装置 |
| WO2025004930A1 (ja) | 2023-06-27 | 2025-01-02 | 株式会社三徳 | 水素貯蔵材料、水素貯蔵容器及び水素供給装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01179108U (ja) * | 1988-06-08 | 1989-12-22 | ||
| JP5209409B2 (ja) * | 2008-08-19 | 2013-06-12 | 株式会社鈴木商館 | ガス吸着材料に吸着されたガス吸着量の算出方法 |
-
1985
- 1985-04-25 JP JP60087605A patent/JPS61250136A/ja active Granted
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013238444A (ja) * | 2012-05-14 | 2013-11-28 | Nippon Bell Kk | ガス吸着量測定方法 |
| WO2021033582A1 (ja) | 2019-08-19 | 2021-02-25 | 株式会社三徳 | 水素貯蔵材料、水素貯蔵容器及び水素供給装置 |
| US12031197B2 (en) | 2019-08-19 | 2024-07-09 | Santoku Corporation | Hydrogen storage material, hydrogen storage container, and hydrogen supply apparatus |
| JP2021138989A (ja) * | 2020-03-03 | 2021-09-16 | 清水建設株式会社 | 水素吸蔵合金、水素吸蔵方法、水素放出方法 |
| JP2024150766A (ja) * | 2020-03-03 | 2024-10-23 | 清水建設株式会社 | 水素吸蔵放出方法 |
| WO2023033072A1 (ja) * | 2021-09-01 | 2023-03-09 | 清水建設株式会社 | 水素吸蔵合金、水素吸蔵方法、水素放出方法及び発電システム |
| JP2023035461A (ja) * | 2021-09-01 | 2023-03-13 | 清水建設株式会社 | 水素吸蔵合金、水素吸蔵方法、水素放出方法及び発電システム |
| WO2023153207A1 (ja) | 2022-02-08 | 2023-08-17 | 株式会社三徳 | 水素貯蔵材料、水素貯蔵容器及び水素供給装置 |
| KR20240149889A (ko) | 2022-02-08 | 2024-10-15 | 가부시키가이샤 산도쿠 | 수소 저장 재료, 수소 저장 용기 및 수소 공급 장치 |
| WO2025004930A1 (ja) | 2023-06-27 | 2025-01-02 | 株式会社三徳 | 水素貯蔵材料、水素貯蔵容器及び水素供給装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6310215B2 (ja) | 1988-03-04 |
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