JPS6160134B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6160134B2 JPS6160134B2 JP54099706A JP9970679A JPS6160134B2 JP S6160134 B2 JPS6160134 B2 JP S6160134B2 JP 54099706 A JP54099706 A JP 54099706A JP 9970679 A JP9970679 A JP 9970679A JP S6160134 B2 JPS6160134 B2 JP S6160134B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- alloy
- heat
- hydrogen storage
- storage material
- 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
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
この発明は、新規な４元系合金からなる水素貯
蔵材に関する。詳しくは、この発明は、式Ca1−
XLaXNi5−YAY（但し、ＡはZr、Nb、Cr、Mn
或いはＶを意味する。又０＜Ｘ＜0.5、0.2≦Ｙ≦
0.4）の組成を有する４元系合金からなる水素貯
蔵材を提供するものである。 近年、熱エネルギーの蓄熱方法として、金属も
しくは合金またはそれらの水素化物を水素貯蔵材
として用いる蓄熱方法（例えば、小野修一郎、化
学の領域，vol.31，No.１，第39〜47頁，1977年参
照）が提案された。この蓄熱方法は水素化と脱水
素化反応を可逆的に行い得る金属もしくは合金ま
たはその水素化物を用い、下記の式によつて示さ
れる反応により蓄熱およびエネルギーの取り出し
を行うものである。 MHX→Ｍ＋ＨX（吸熱反応：蓄熱過程） Ｍ＋ＨX→MHX（発熱反応：放熱過程） 但し、Ｍは金属もしくは合金、Ｈは水素原子お
よびＸは水素原子数を示す。 この蓄熱方法は、長期蓄熱の画期的な方法とし
て期待されるものであり、鋭意研究が進められて
いる。 上記蓄熱方法に用いる合金としては、オランダ
のフイリツプス社のランタン・ニツケル合金
（LaNi5）が提案されている。この合金は、水素と
固体状水素化合物を形成することが知られてお
り、加圧水素を接触させることにより水素原子を
固体の金属中に結合させることができ、また金属
と結合した水素は、任意に温度を上下させること
により金属中より放出させることができる。さら
にこの金属は水素貯蔵能力が大きく、取扱いが簡
便なため有望であるが、希土類元素のランタンを
使用するため高価格となるので価格面での経済性
が実用化への障害となつている。なお、ニツケル
についても価格面で他の元素に比べてかなり高価
であり、かつ国内に資源がない。また、この合金
中のランタンをカルシウムで置換したものについ
ては、米国のインターナシヨナル・ニツケル・カ
ンパニー（通称インコ社）によつて検討され、さ
らにニツケルをアルミニウムで置換したものにつ
いては同様にインコ社によつて検討されてきた。 本発明の水素貯蔵材は、前記合金について一歩
進め合金自体を２元系及至３元系から４元系合金
へと拡張したものであつて、より安価で経済性に
富むと共に水素貯蔵材として要求される諸条件を
満足するものである。本発明の合金の特徴は、公
知のランタン・ニツケル合金（La Ni5）を構成す
る金属の一部を他の金属で代替したことである。
具体的にはランタンをカルシウムで、またニツケ
ルをマンガン、ジルコニウム、ニオブ、クロム或
いはバナジウムで、その一部を置換した式Ca1−
XLaXNi5−YAY（但し、ＡはZr、Nb、Cr、Mn
或いはＶを意味する。又０＜Ｘ＜0.5、0.2≦Ｙ≦
0.4）の組成を有する４元系合金を有し、Ｙの数
値が0.2〜0.4の範囲において、Ｘの数値が0.5以下
である４元系合金の水素貯蔵材である。 以下、本発明の合金について詳細に説明する。 本発明の４元系合金は、ニツケルの含有率、マ
ンガン等の含有率を一定とし、各々純度99％以上
のカルシウム粉末、ランタンチツプ、粒状ニツケ
ル、マンガン等のチツプ片を第１表の組成比に従
つて混合（総重量として10ｇ秤量）し、アルゴン
ガス雰囲気下で公知のアークメルト法により合金
化した。なお生成物についてＸ線回析によつて合
金化の有無と定性分析を行ない、また生成した合
金を無機酸に溶解し原子吸光分析法によつて定量
分析してその組成が混合組成と同一であることを
確認した。
蔵材に関する。詳しくは、この発明は、式Ca1−
XLaXNi5−YAY（但し、ＡはZr、Nb、Cr、Mn
或いはＶを意味する。又０＜Ｘ＜0.5、0.2≦Ｙ≦
0.4）の組成を有する４元系合金からなる水素貯
蔵材を提供するものである。 近年、熱エネルギーの蓄熱方法として、金属も
しくは合金またはそれらの水素化物を水素貯蔵材
として用いる蓄熱方法（例えば、小野修一郎、化
学の領域，vol.31，No.１，第39〜47頁，1977年参
照）が提案された。この蓄熱方法は水素化と脱水
素化反応を可逆的に行い得る金属もしくは合金ま
たはその水素化物を用い、下記の式によつて示さ
れる反応により蓄熱およびエネルギーの取り出し
を行うものである。 MHX→Ｍ＋ＨX（吸熱反応：蓄熱過程） Ｍ＋ＨX→MHX（発熱反応：放熱過程） 但し、Ｍは金属もしくは合金、Ｈは水素原子お
よびＸは水素原子数を示す。 この蓄熱方法は、長期蓄熱の画期的な方法とし
て期待されるものであり、鋭意研究が進められて
いる。 上記蓄熱方法に用いる合金としては、オランダ
のフイリツプス社のランタン・ニツケル合金
（LaNi5）が提案されている。この合金は、水素と
固体状水素化合物を形成することが知られてお
り、加圧水素を接触させることにより水素原子を
固体の金属中に結合させることができ、また金属
と結合した水素は、任意に温度を上下させること
により金属中より放出させることができる。さら
にこの金属は水素貯蔵能力が大きく、取扱いが簡
便なため有望であるが、希土類元素のランタンを
使用するため高価格となるので価格面での経済性
が実用化への障害となつている。なお、ニツケル
についても価格面で他の元素に比べてかなり高価
であり、かつ国内に資源がない。また、この合金
中のランタンをカルシウムで置換したものについ
ては、米国のインターナシヨナル・ニツケル・カ
ンパニー（通称インコ社）によつて検討され、さ
らにニツケルをアルミニウムで置換したものにつ
いては同様にインコ社によつて検討されてきた。 本発明の水素貯蔵材は、前記合金について一歩
進め合金自体を２元系及至３元系から４元系合金
へと拡張したものであつて、より安価で経済性に
富むと共に水素貯蔵材として要求される諸条件を
満足するものである。本発明の合金の特徴は、公
知のランタン・ニツケル合金（La Ni5）を構成す
る金属の一部を他の金属で代替したことである。
具体的にはランタンをカルシウムで、またニツケ
ルをマンガン、ジルコニウム、ニオブ、クロム或
いはバナジウムで、その一部を置換した式Ca1−
XLaXNi5−YAY（但し、ＡはZr、Nb、Cr、Mn
或いはＶを意味する。又０＜Ｘ＜0.5、0.2≦Ｙ≦
0.4）の組成を有する４元系合金を有し、Ｙの数
値が0.2〜0.4の範囲において、Ｘの数値が0.5以下
である４元系合金の水素貯蔵材である。 以下、本発明の合金について詳細に説明する。 本発明の４元系合金は、ニツケルの含有率、マ
ンガン等の含有率を一定とし、各々純度99％以上
のカルシウム粉末、ランタンチツプ、粒状ニツケ
ル、マンガン等のチツプ片を第１表の組成比に従
つて混合（総重量として10ｇ秤量）し、アルゴン
ガス雰囲気下で公知のアークメルト法により合金
化した。なお生成物についてＸ線回析によつて合
金化の有無と定性分析を行ない、また生成した合
金を無機酸に溶解し原子吸光分析法によつて定量
分析してその組成が混合組成と同一であることを
確認した。
【表】
（但し第１表のＡはMn、Zr、Nb、Cr或いはＶ
を意味する） さらに第１表に示した６種の合金について、常
法によりその25℃における水素化特性（水素解離
圧と水素吸収量）を測定し、公知の２元系合金
La Ni5およびCa Ni5の水素化特性も併せて第１
図（25℃における水素ガス圧力−全金属原子数に
対する結合した水素原子数の比のグラフ）に示し
た。第１図においてＡはMnを意味するがZr、
Nb、Cr、Ｖでも同様な結果を生じた。このよう
に第１図から明らかな如く、本発明の合金はいず
れも25℃において充分な水素吸蔵能力を有してい
ることが分る。また、実用上取扱いの容易さから
みて25℃における解離圧は、10Kg／cm2以下である
ことが好ましいので、本発明の水素貯蔵材として
は、Ca1−Ｘ LaX Ni5−Ｙ AY（但しＡは
Mn、Zr、Nb、Cr、或いはＶを意味する。又Ｘ＜
１、Ｙ＜５）で表わされる組成を有する合金であ
つて、Ｙの数値が0.2〜0.4の範囲においてＸの数
値が0.5以下である４元系合金が特に好ましいこ
とが分つた。 以上のように、本発明の水素貯蔵材は４元系合
金からなる新規でかつ低廉な水素貯蔵材であつて
次のような満足すべき特徴を有している。即ち、
水素と結合して固体状化合物を形成することがで
き、特に加圧水素と接触させると水素原子を固体
の金属中に結合させることができて、またこの水
素化反応は室温で行なうことが可能であつて水素
吸蔵能力が大きい。さらにその水素化物は、任意
に温度を上下させることによつて結合した水素を
放出させることが可能で、室温における水素解離
圧が10Kg／cm2以下であるから取扱いが簡単であ
る。従つて、水素貯蔵材として極めて有用であ
る。 次に本発明の水素貯蔵材を用いる蓄熱装置の代
表的な一例を挙げ、その作動方法を図面によつて
説明する。 即ち、第２図において、例えば太陽熱を集熱し
た熱媒体が熱媒体輸送管３によつて断熱層からな
る蓄熱槽５に導びかれ、その熱によつて蓄熱槽５
内に水素貯蔵材６を構成する金属または合金の水
素化物を加熱して脱水素化する。発生した水素ガ
ス弁２を開き水素流通管４（但し、蓄熱槽内の部
分はメツシユパイプ）を通じて水素貯蔵槽１に送
り貯蔵する。次いで熱を利用したい時は、弁２を
開いて水素ガスを蓄熱槽５に導き、前記熱交換時
に金属もしくは合金の水素化物が脱水素化して金
属または合計に変換した水素貯蔵材６と水素とを
反応させ、発生した熱を熱媒体輸送管３中の熱媒
体によつて集熱し冷暖房および給湯用などに利用
する。
を意味する） さらに第１表に示した６種の合金について、常
法によりその25℃における水素化特性（水素解離
圧と水素吸収量）を測定し、公知の２元系合金
La Ni5およびCa Ni5の水素化特性も併せて第１
図（25℃における水素ガス圧力−全金属原子数に
対する結合した水素原子数の比のグラフ）に示し
た。第１図においてＡはMnを意味するがZr、
Nb、Cr、Ｖでも同様な結果を生じた。このよう
に第１図から明らかな如く、本発明の合金はいず
れも25℃において充分な水素吸蔵能力を有してい
ることが分る。また、実用上取扱いの容易さから
みて25℃における解離圧は、10Kg／cm2以下である
ことが好ましいので、本発明の水素貯蔵材として
は、Ca1−Ｘ LaX Ni5−Ｙ AY（但しＡは
Mn、Zr、Nb、Cr、或いはＶを意味する。又Ｘ＜
１、Ｙ＜５）で表わされる組成を有する合金であ
つて、Ｙの数値が0.2〜0.4の範囲においてＸの数
値が0.5以下である４元系合金が特に好ましいこ
とが分つた。 以上のように、本発明の水素貯蔵材は４元系合
金からなる新規でかつ低廉な水素貯蔵材であつて
次のような満足すべき特徴を有している。即ち、
水素と結合して固体状化合物を形成することがで
き、特に加圧水素と接触させると水素原子を固体
の金属中に結合させることができて、またこの水
素化反応は室温で行なうことが可能であつて水素
吸蔵能力が大きい。さらにその水素化物は、任意
に温度を上下させることによつて結合した水素を
放出させることが可能で、室温における水素解離
圧が10Kg／cm2以下であるから取扱いが簡単であ
る。従つて、水素貯蔵材として極めて有用であ
る。 次に本発明の水素貯蔵材を用いる蓄熱装置の代
表的な一例を挙げ、その作動方法を図面によつて
説明する。 即ち、第２図において、例えば太陽熱を集熱し
た熱媒体が熱媒体輸送管３によつて断熱層からな
る蓄熱槽５に導びかれ、その熱によつて蓄熱槽５
内に水素貯蔵材６を構成する金属または合金の水
素化物を加熱して脱水素化する。発生した水素ガ
ス弁２を開き水素流通管４（但し、蓄熱槽内の部
分はメツシユパイプ）を通じて水素貯蔵槽１に送
り貯蔵する。次いで熱を利用したい時は、弁２を
開いて水素ガスを蓄熱槽５に導き、前記熱交換時
に金属もしくは合金の水素化物が脱水素化して金
属または合計に変換した水素貯蔵材６と水素とを
反応させ、発生した熱を熱媒体輸送管３中の熱媒
体によつて集熱し冷暖房および給湯用などに利用
する。
第１図は、各種合金の水素化特性図（解離圧特
性図）、第２図は金属もしくは合金またはそれら
の水素化物を水素貯蔵材として用いる代表的な蓄
熱装置の機能説明図である。 １…水素貯蔵槽、２…開閉弁、３…熱媒体輸送
管、４…水素流通管、５…蓄熱槽、６…水素貯蔵
材。
性図）、第２図は金属もしくは合金またはそれら
の水素化物を水素貯蔵材として用いる代表的な蓄
熱装置の機能説明図である。 １…水素貯蔵槽、２…開閉弁、３…熱媒体輸送
管、４…水素流通管、５…蓄熱槽、６…水素貯蔵
材。
Claims (1)
- １ 式Ca1−XLaXNi5−YAY（但しＡはZr、
Nb、Cr、Mn或いはＶを意味する。又０＜Ｘ＜
0.5、0.2≦Ｙ≦0.4）で表わされる組成を有する４
元系合金からなる水素貯蔵材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9970679A JPS5623244A (en) | 1979-08-03 | 1979-08-03 | Hydrogen storing material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9970679A JPS5623244A (en) | 1979-08-03 | 1979-08-03 | Hydrogen storing material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5623244A JPS5623244A (en) | 1981-03-05 |
| JPS6160134B2 true JPS6160134B2 (ja) | 1986-12-19 |
Family
ID=14254499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9970679A Granted JPS5623244A (en) | 1979-08-03 | 1979-08-03 | Hydrogen storing material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5623244A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6119061A (ja) * | 1984-07-04 | 1986-01-27 | Sanyo Electric Co Ltd | 水素吸蔵電極 |
| CN114107740B (zh) * | 2021-11-16 | 2022-04-19 | 厦门钨业股份有限公司 | 一种低成本高性能的稀土系贮氢合金及其制备方法 |
-
1979
- 1979-08-03 JP JP9970679A patent/JPS5623244A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5623244A (en) | 1981-03-05 |
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