JPS6147216B2 - - Google Patents

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JPS6147216B2
JPS6147216B2 JP58093273A JP9327383A JPS6147216B2 JP S6147216 B2 JPS6147216 B2 JP S6147216B2 JP 58093273 A JP58093273 A JP 58093273A JP 9327383 A JP9327383 A JP 9327383A JP S6147216 B2 JPS6147216 B2 JP S6147216B2
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JP
Japan
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alloy
hydrogen
atomic ratio
hydrogen storage
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JP58093273A
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JPS59219449A (ja
Inventor
Ryoichi Suzuki
Jiro Oono
Hisashi Gondo
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Priority to CA000455127A priority patent/CA1226153A/en
Priority to EP84105997A priority patent/EP0127161B1/en
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Publication of JPS6147216B2 publication Critical patent/JPS6147216B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
    • C01B3/0005Reversible storage of hydrogen, e.g. by hydrogen getters or electrodes
    • C01B3/001Reversible storage of hydrogen, e.g. by hydrogen getters or electrodes characterised by the uptaking media; Treatment thereof
    • C01B3/0018Inorganic elements or compounds, e.g. oxides, nitrides, borohydrides or zeolites; Solutions thereof
    • C01B3/0031Intermetallic compounds; Metal alloys
    • C01B3/0036Intermetallic compounds; Metal alloys only containing iron and titanium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
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    • C01B3/0031Intermetallic compounds; Metal alloys
    • C01B3/0047Intermetallic compounds; Metal alloys containing a rare earth metal
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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    • Y10S420/00Alloys or metallic compositions
    • Y10S420/90Hydrogen storage

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、水素を高密度に安定して吸蔵または
放出しうるTi−Fe−ミツシユメタル系水素吸蔵
用金属材料に関するものである。 近年、水素をある種の金属あるいは合金に吸蔵
させて、金属水素化物という形で貯蔵・輸送した
り、水素の分離・精製等に用いる方法が考えら
れ、代表的な水素吸蔵用合金としてTiFeが開発
されている。 従来、このTiFe合金は、合金と水素が反応で
きる状態にする活性化の操作で、400℃以上の高
温−真空、室温−30Kg/cm2以上の高圧水素処理の
操作を約1週間という長期間くり返す必要があ
り、実用的に非常に不都合であつた。すなわち、
TiFe合金を水素貯蔵用あるいは熱貯蔵用などに
利用する場合、活性化に高温、高圧処理が必要と
されるならば、合金の充填された水素貯蔵容器あ
るいは熱貯蔵容器は耐熱、耐高圧容器であること
が必要とされる。このために容器価格が大巾に高
くなり、また、高温、高圧に対する安全性の配慮
の面からも設置に大巾な制限が加えられることに
なる。 また長時間の高温、高圧処理のくり返し操作が
必要であることも、実際の使用上からはエネルギ
ー面、操業コスト面から見て好ましくない。 これらの事が水素吸蔵合金利用システムの実用
化を妨げる一因となつている。この活性化性を改
善する目的で、鉄の一部をNb,Mn、あるいはTi
で置換する方法が見い出された。これらの元素の
添加により、活性化性能の面は向上するが、Nb
で置換する方法では高価になつたり、MnやTiで
置換する場合では水素解離平衝圧が一定にならな
くなつたり(プラトー性が悪い)、水素放出量が
減少するなどの欠点を生ずる。 このように、合金の特性を改善するために第
3、第4の元素を添加する方法が見い出されてい
るが合金製造コスト、プラトー性、水素吸蔵量な
どの面で問題点が残され、水素吸蔵用金属材料の
実用化が遅れていた。 本発明は従来のこれらの欠点を改善し、水素吸
蔵のための活性化の容易な、そして水素解離平衝
圧におけるプラトー性が良く、室温近傍における
水素貯蔵量及び放出量が安定して大きく、かつ低
コストな水素吸蔵用金属材料を提供することにあ
る。 本発明者等は、水素吸蔵用金属材料であるTi
−Feの欠点を改善し、実用化を促進すべく種々
の研究を重ねてきた。その結果、TiがFeに対し
て原子比で0.90〜1.05の範囲内で、ミツシユメタ
ル(Mm)をFeに対して原子比で0.015〜0.1の範
囲で含有させることにより、前述のTiFe合金の
欠点を著しく改善し、水素貯蔵用材料として極め
て優れた性能を有するようになることを見い出し
た。本発明によるTi−Fe−Mm三元系合金は、室
温で短時間で容易に活性化でき、水素吸蔵・放出
量、プラトー性が非常に優れており、さらに安価
であるなどの水素吸蔵用金属材料として優れた特
性を有している。 これまでにTi−Fe系合金にMmを添加して合金
を溶製する方法としては、特開昭53−58414号公
報に記載された発明が知られている。しかしなが
ら前記発明は明細書中に記載されているように
Mmを添加することによつて水素貯蔵装置に用い
るのに適する低酸素のFe−Ti−Mm合金のエアメ
ルテイング法を意図したものである。 すなわち、Mmを添加することによつて融解合
金をるつぼ内で脱酸し、脱酸された合金とミツシ
ユメタルの酸化物スラグを形成させ、エアメルテ
イング法においても低酸素含有量の合金が得られ
るように意図したものである。この時合金中に残
存するMm濃度は0.05〜1.5重量%である。 これに対して本発明は、Feに対してMmを原子
比で0.015〜0.1、合金中の重量%として約2〜12
%というような高濃度に含有させることにより、
活性化性能を従来より大巾に向上させ、室温で容
易に活性化できるようにしたものである。 本発明で用いるミツシユメタル(Mm)は一般
的には希土類元素のセリウム族金属の混合物をい
い、原子番号57〜71番の1種または2種以上を含
むものである。特にCeの含有量が多い方が特性
上良好な結果が得られる。Ti−Fe合金における
Mm含有量と活性化性能との関係は、水素圧30
Kg/cm2で10時間以内に活性化できるための処理温
度を縦軸に、Mm/Feの原子比を横軸にとつた場
合、第1図のようになつた。 すなわち、Mm/Feが0.02以上ではいずれも室
温で活性化できるのに対して、0.015では50℃、
0.012では100℃を必要とした。このことから、実
用化を考慮した場合には室温近傍で活性化可能で
あることが必要とされるところから、Mm/Feは
0.015以上が良く、又Mm/Feが増加するにつれ
て融解合金の粘性が増大してくることから、操作
上上限は0.1程度が望ましいことが実験の結果認
められた。 Ti/Feは、プラトー性に大きな影響を及ぼ
し、第2図のに示したごとくTi/Feが1.0の場
合のFeTi1.0Mm0.05ではプラトー性が非常に良い
のに対して、のTi/Feが1.05の場合の
FeTi1.05Mm0.05では幾分悪くなり、のTi/Fe
が1.10の場合のFeTi1.1Mm0.05ではプラトー性は
さらに悪くなる。 プラトー性を示すパラメーターを 〔H/M=0.25における解離圧〕/〔H/M=0.
5における解離圧〕で定義した場合、 プラトー性はFeTi1.0Mm0.05の場合1.0、
FeTi1.05Mm0.05では0.79、FeTi1.1Mm0.05の場合
には0.57となる。Mmの含有量によつてTi/Fe比
のプラトー性に及ぼす影響は多少異なるが、種々
の実験結果から、Ti/Feは1.05以下が望まし
く、またTi/Feが0.9より低値になるとプラトー
の範囲が短くなることが認められたことから、
Ti/Feは0.9〜1.05の範囲とした。 本発明者らはFe−Ti−Mm三元系合金にさらに
Sを硫化物形成元素であるTiとMmの合量に対し
て0.004〜0.04の原子比率で添加することによ
り、生成したMm,Tiの硫化物が活性化性能の向
上および水素解離平衝圧におけるプラトー性に寄
与し、室温近傍における水素貯蔵量及び放出量が
増大することを見い出した。 Sの含有量と活性化に必要な室温における処理
時間及びプラトー性の関係はFeTi1.01Mm0.1の場
合第3図に示すようになり、TiとMmの合量に対
して原子比で0.004以上で顕著な性能向上が認め
られ、又、0.04を超えると逆に活性化性能が低下
することが認められた。Fe−Ti−Mmの組成によ
つてSの含有量と効果の関係は多少異なるが、種
種の実験結果から、MmとTiの合量に対して原子
比で0.004〜0.04の割合が良い。また、Sの効果
は上記の他に、溶融合金の粘度、動粘度を低下さ
せ均質性の良い合金製造に役立つ。以下本発明を
実施例により説明する。 実施例 1 市販の電解鉄粒、これに純度99%程度のスポン
ジチタンを電解鉄に対して原子比で0.90〜1.05、
これに純度98%程度のMm(主成分としてCeが約
50、Laが約30、Ndが約15各重量%含有される)
を電解鉄に対して原子比で0.015〜0.1となるよう
に秤量し、水冷銅るつぼに入れ、アルゴンアーク
溶解炉で溶解し、Ti−Fe−Mm合金を製造した。
得られたインゴツトを空気中で80メツシユ以下に
粉砕し試料とした。 第1表にアーク溶解により製造したTi−Fe−
Mm合金の組成、室温30Kg/cm2H2圧下における活
性化に必要な時間、水素圧10Kg/cm2以下での水素
吸蔵量、プラトー性を先に示したパラメーターで
表示した。
【表】
【表】 実施例 2 市販の電解鉄粒、これに実施例1で用いたもの
と同じスポンジチタンを電解鉄に対して原子比で
0.9〜1.05、これに同じくMmを0.015〜0.1、Sを
MmとTiの合量に対して0.01〜0.02の割合になる
ように秤量し、水冷銅るつぼに入れ、アルゴンア
ーク溶解炉で溶解し、Ti−Fe−Mm−S合金を製
造した。得られたインゴツトを空気中で80メツシ
ユ以下に粉砕し試料とした。 第2表にアーク溶解により製造したTi−Fe−
Mm−S合金の組成、室温・30Kg/cm2H2圧下にお
ける活性化に必要な時間、水素圧10Kg/cm2以下で
の水素吸蔵量、プラトー性を先に示したパラメー
ターで表示した。 実施例 3 市販の電解鉄粒、これに実施例1で用いたもの
と同じスポンジチタンを電解鉄に対して原子比で
0.9〜1.05、これに純度99%のCeを0.015〜0.1の割
合になるように秤量し、水冷銅ルツボに入れてア
ルゴンアーク溶解炉で溶解し、Ti−Fe−Ce合金
を製造した。得られたインゴツトを空気中で80メ
ツシユ以下に粉砕し試料とした。 第3表にアーク溶解炉により製造したTi−Fe
−Ce合金の組成、室温・30Kg/cm2H2以下におけ
る活性化に必要な時間、水素圧10Kg/cm2以下での
水素吸蔵量、プラトー性を先に示したパラメータ
ーで表示した。 本発明によるFe−Ti−Mm合金の範囲を原子百
分率(%)で表わした三元図をもとに示すと第4
図の破線の範囲内で、図中の○・印は実施例に示し
たものである。 第1表、第2表、第3表に示されるように、本
発明による合金が室温で2.5〜7時間と非常に迅
速に活性化でき、さらに水素吸蔵量、プラトー性
も良い事が認められる。 また本発明によるFeTiMmおよびFeTiMmS合
金は、水素吸蔵・放出を繰返し行い、耐久性試験
を行つた結果、10000回の繰返しでもほとんど性
能劣化は認められなかつた。 10000回繰返し後の水素吸蔵合金の粒度は、平
均粒径が40〜50μmφであり、微粉化の度合は非
常に小さく、このため使用時の水素吸蔵合金の飛
散を防止するためのフイルタリングも容易であつ
た。
【表】 以上のように、本発明によるTi−Fe−Mm,
Ti−Fe−Mm−S合金は活性化性能、プラトー
性、水素吸蔵量ともに優れ、耐性も非常に良く、
また、安価な原料から製造できるものであり、実
用性、経済性の面で多大な効果をもたらすもので
あるから、産業界に稗益するところが極めて大で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図はMm含有量(Mm/Feの原子比)に対
する活性化性能を、水素圧30Kg/cm2の条件下で10
時間以内で活性化できるための必要温度(℃)と
して示した図、第2図はMmをMm/Fe原子比で
0.05含有させたときの、Ti/Feを変えた25℃に
おける水素放出線図(がFeTi1.0Mm0.05、が
FeTi1.05Mm0.05、がFeTi1.1Mm0.05)、第3図は
FeTi1.01Mm0.1のS含有量と活性化性能、プラト
ー性の関係を示した図である。第4図はFe−Ti
−Mmの原子百分率(%)で表わした三元図であ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 TiをFeに対して原子比で0.90〜1.05、ミツシ
    ユメタル(Mm)をFeに対して原子比で0.015〜
    0.1の範囲で含有させたことを特徴とする水素吸
    蔵用金属材料。 2 TiをFeに対して原子比で0.90〜1.05、ミツシ
    ユメタル(Mm)をFeに対して原子比で0.015〜
    0.1、第4元素としてSをTiとMmの合量に対し
    て原子比で0.004〜0.04の割合で含有させたこと
    を特徴とする水素吸蔵用金属材料。
JP58093273A 1983-05-26 1983-05-26 水素吸蔵用金属材料 Granted JPS59219449A (ja)

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JP58093273A JPS59219449A (ja) 1983-05-26 1983-05-26 水素吸蔵用金属材料
US06/613,343 US4576639A (en) 1983-05-26 1984-05-23 Hydrogen storage metal material
DE8484105997T DE3469884D1 (en) 1983-05-26 1984-05-25 Hydrogen storage metal material
CA000455127A CA1226153A (en) 1983-05-26 1984-05-25 Hydrogen storage metal material
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2987223B2 (ja) * 1991-02-20 1999-12-06 ティーディーケイ株式会社 光記録媒体
DE602004005330T2 (de) * 2004-08-09 2007-08-30 C.R.F. Società Consortile per Azioni, Orbassano Methode und Vorrichtung für die Adsoption und/oder Desorption von Wasserstoff mit Hilfe von Materialien mit Formgedächtnis
JP2007152386A (ja) * 2005-12-05 2007-06-21 Japan Steel Works Ltd:The 水素吸蔵合金およびその製造方法
CN102150219B (zh) 2008-07-28 2015-01-28 莱克公司 在射频场中使用网的离子操纵的方法和设备

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4079523A (en) * 1976-11-08 1978-03-21 The International Nickel Company, Inc. Iron-titanium-mischmetal alloys for hydrogen storage
JPS6017011B2 (ja) * 1982-10-15 1985-04-30 新日本製鐵株式会社 水素吸蔵金属材料

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CA1226153A (en) 1987-09-01
JPS59219449A (ja) 1984-12-10
US4576639A (en) 1986-03-18
EP0127161A1 (en) 1984-12-05
EP0127161B1 (en) 1988-03-16

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