JPS6296632A - 水素吸蔵合金 - Google Patents
水素吸蔵合金Info
- Publication number
- JPS6296632A JPS6296632A JP60235118A JP23511885A JPS6296632A JP S6296632 A JPS6296632 A JP S6296632A JP 60235118 A JP60235118 A JP 60235118A JP 23511885 A JP23511885 A JP 23511885A JP S6296632 A JPS6296632 A JP S6296632A
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- JP
- Japan
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- hydrogen
- alloy
- hydrogen storage
- pressure
- metallic alloy
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- 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)
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)
この発明は水素吸蔵合金に関し、特に水素を金属水素化
合物とし゛C貯蔵するZr、Fc、cr系の水素吸蔵合
金に関する。
合物とし゛C貯蔵するZr、Fc、cr系の水素吸蔵合
金に関する。
(従来の技術)
水素は酸素と爆発的に反応し、生成されるものが水だけ
であって、公害のないクリーンエネルギーとして注目さ
れている。
であって、公害のないクリーンエネルギーとして注目さ
れている。
水素をエネルギー源として使用する場合、従来から気体
ないしは液体の状態で貯蔵されていたが、近時固体化さ
れた状態で貯蔵する水素吸蔵合金が提供されている。
ないしは液体の状態で貯蔵されていたが、近時固体化さ
れた状態で貯蔵する水素吸蔵合金が提供されている。
この種の水素吸蔵合金は、水素を金属水素化合物として
貯蔵し、温度あるいは圧力を制御することで、水素の吸
蔵・放出、と発熱反応と吸熱反応とをそれぞれ可逆的に
進行できるという特質がある。
貯蔵し、温度あるいは圧力を制御することで、水素の吸
蔵・放出、と発熱反応と吸熱反応とをそれぞれ可逆的に
進行できるという特質がある。
ところで、実用的な水素吸蔵合金に要求される特性は、
安価であって、活性化が容易で、単位重量当たりの水素
吸蔵量が多く、水素との反応が速く、しかも反応時の圧
力や温度ができるだけ低い方が望ましい。
安価であって、活性化が容易で、単位重量当たりの水素
吸蔵量が多く、水素との反応が速く、しかも反応時の圧
力や温度ができるだけ低い方が望ましい。
例えば自動車に搭載するエネルギー源としては、10気
圧以下で170℃以下の温度で使用できることが望まし
い。
圧以下で170℃以下の温度で使用できることが望まし
い。
現在提供されている水素吸蔵合金としては、希土類系合
金、MO系合金、Ti系合金などがある。
金、MO系合金、Ti系合金などがある。
(発明が解決しようとする問題点)
上記した各県の水素吸蔵合金には、それぞれ以下に示す
如き問題があって実用化が難しい。
如き問題があって実用化が難しい。
すなわち、希土類系合金、例えば1aNi5は高価であ
り、また、Ma系合金、例えばMo2N1は低温での反
応速度が遅いという欠点があった。
り、また、Ma系合金、例えばMo2N1は低温での反
応速度が遅いという欠点があった。
さらに、Ti系合金例えばTi Feは活性化が困難で
あって、水素の吸蔵に数百度以上の加熱を必要とするな
どの問題があった。
あって、水素の吸蔵に数百度以上の加熱を必要とするな
どの問題があった。
この発明はこのような背景に鑑みてなされたものであっ
て、その目的とするところは、金属水素化合物としての
水素吸蔵量が多く、しかも合金組成の原子数を変えるこ
とで低温から^温までの広い温度範囲で水素を容易に放
出し、且つ、水素との反応が速い、安価な水素吸蔵合金
を提供することにある。
て、その目的とするところは、金属水素化合物としての
水素吸蔵量が多く、しかも合金組成の原子数を変えるこ
とで低温から^温までの広い温度範囲で水素を容易に放
出し、且つ、水素との反応が速い、安価な水素吸蔵合金
を提供することにある。
(問題点を解決するための手段及び作用)上記目的を達
成するため、この発明は水素吸蔵合金において、一般式
Zr(Fe Crx)2−x で表わされる組成を有し、この一般式中の×が0.15
≦x≦0.8の範囲内の数からなることを特徴としてい
る。
成するため、この発明は水素吸蔵合金において、一般式
Zr(Fe Crx)2−x で表わされる組成を有し、この一般式中の×が0.15
≦x≦0.8の範囲内の数からなることを特徴としてい
る。
上記構成の水素吸蔵合金は、アルゴンなどの不活性ガス
の雰囲気中で通常の合金製造法、例えばアークメルト法
などにより、Zr、Fe、−Crの原料金属の単相体を
、所定の配合比として溶融することにより容易に製造す
ることができる。
の雰囲気中で通常の合金製造法、例えばアークメルト法
などにより、Zr、Fe、−Crの原料金属の単相体を
、所定の配合比として溶融することにより容易に製造す
ることができる。
従って、この発明の水素吸蔵合金は、比較的安価なZr
、、Fe 、Crから構成されているため、希土類系
合金のように高価にならない。
、、Fe 、Crから構成されているため、希土類系
合金のように高価にならない。
上記の製造法などにより得られた本発明の水素吸蔵合金
は、全組成域に亘って単相であって、水素の吸蔵により
結晶構造が変化しない。
は、全組成域に亘って単相であって、水素の吸蔵により
結晶構造が変化しない。
また、多くの合金は、溶融後の合金組織を均一にするた
め、一般的にはアニール処理を必要とするが、この発明
の水素吸蔵合金は上述したように溶融することだけで単
相のものが得られるため、アニール処理を必要とせず、
従って製造時間を大幅に短縮できる有利性もある。
め、一般的にはアニール処理を必要とするが、この発明
の水素吸蔵合金は上述したように溶融することだけで単
相のものが得られるため、アニール処理を必要とせず、
従って製造時間を大幅に短縮できる有利性もある。
得られた水素吸蔵合金の活性化は、サンプルセルを密封
容器内に入れて、約30分間真空ポンプで吸引して容器
内を脱気した後、容器内に室温で約30気圧の水素を導
入して約30分間放置し、合金に水素を吸蔵さゼて、初
期水素の導入を行なう。
容器内に入れて、約30分間真空ポンプで吸引して容器
内を脱気した後、容器内に室温で約30気圧の水素を導
入して約30分間放置し、合金に水素を吸蔵さゼて、初
期水素の導入を行なう。
その後再度真空脱気を行った後水素導入という手順を複
数回繰返すことになるが、例えばZrMn2と比較して
活性化は短時間で行なうことができる。
数回繰返すことになるが、例えばZrMn2と比較して
活性化は短時間で行なうことができる。
ところで、zr (F el−x Crx ) 2の
式で表わされる水素吸蔵合金は、0.15≦x≦0.8
の範囲内では、C14型tlexagona l La
ves相となり水素を良く吸蔵するが、0≦×≦ 0.
1の範囲内ではC15型Cubic Laves相とな
り水素を吸蔵しなくなる。
式で表わされる水素吸蔵合金は、0.15≦x≦0.8
の範囲内では、C14型tlexagona l La
ves相となり水素を良く吸蔵するが、0≦×≦ 0.
1の範囲内ではC15型Cubic Laves相とな
り水素を吸蔵しなくなる。
本発明者らの実験によると、水素吸蔵量は、第1図に示
すように、x=1で1ユニツトセル当たり水素原子4.
2gで、Xの減少とともに緩やかに減少して、x=0.
15では水素原子3.111!Jとなり、これを超えて
Xがさらに減少すると、水素吸蔵量が急激に低下し、x
=0.05では水素の吸蔵がほとんど認められなかった
。
すように、x=1で1ユニツトセル当たり水素原子4.
2gで、Xの減少とともに緩やかに減少して、x=0.
15では水素原子3.111!Jとなり、これを超えて
Xがさらに減少すると、水素吸蔵量が急激に低下し、x
=0.05では水素の吸蔵がほとんど認められなかった
。
同図の結果からも明らかなように、単位ff1ffi当
たりの水素吸蔵量を考慮すると、Zr(Fe1−xCr
x)2で示される合金では、Xの下限を0゜15とすれ
ば、1ユニツトヒル当たり水素原子3゜1個以上の大き
な吸蔵量が得られる。
たりの水素吸蔵量を考慮すると、Zr(Fe1−xCr
x)2で示される合金では、Xの下限を0゜15とすれ
ば、1ユニツトヒル当たり水素原子3゜1個以上の大き
な吸蔵量が得られる。
一方、第2図〜第7図にXの値を0.2から1゜0まで
段階的に変えて製造したzr (Fe1−xCrx)2
の各合金の水素平衡圧と温゛度および1、Holの合金
に対する水素の原子数どの測定結果を示しているが、こ
の結果によるとXの値を変化させれば広範囲な温度領域
で実用的な水素吸蔵合金が得られる。
段階的に変えて製造したzr (Fe1−xCrx)2
の各合金の水素平衡圧と温゛度および1、Holの合金
に対する水素の原子数どの測定結果を示しているが、こ
の結果によるとXの値を変化させれば広範囲な温度領域
で実用的な水素吸蔵合金が得られる。
なかでも、X=0.4.0.6のものは、温度が100
℃〜200℃の間で、ヒートポンプとして利用できる良
好な特性が得られ、従来合金の希土類系(120℃以下
) 、 Zr Mn2 (200℃以上)の中間温度領
域で用いるものとして有用である。
℃〜200℃の間で、ヒートポンプとして利用できる良
好な特性が得られ、従来合金の希土類系(120℃以下
) 、 Zr Mn2 (200℃以上)の中間温度領
域で用いるものとして有用である。
また、X=0.3の水素吸蔵合金では、約30℃という
常温領域で、プラトー圧〈第2図〜第6図に示した各特
性図で水素平衡圧がほぼ一定で吸蔵量のみが増加する部
分の平衡圧)が数気圧程度を示し、しかも有効水素量が
合金1モル当たりの水素原子数で2以上と大きく、水素
貯蔵用として良好な特性を示す。
常温領域で、プラトー圧〈第2図〜第6図に示した各特
性図で水素平衡圧がほぼ一定で吸蔵量のみが増加する部
分の平衡圧)が数気圧程度を示し、しかも有効水素量が
合金1モル当たりの水素原子数で2以上と大きく、水素
貯蔵用として良好な特性を示す。
ところで、上記プラトー圧ないしはプラトー特性は、小
さい圧力変化で大きく水素吸蔵聞が変化し、反応速度が
速いことを示す指標となり、この特性を低い温度ででき
るだけ広い範囲で帯有した合金が望ましい。
さい圧力変化で大きく水素吸蔵聞が変化し、反応速度が
速いことを示す指標となり、この特性を低い温度ででき
るだけ広い範囲で帯有した合金が望ましい。
この点からすると第7図に示したX=1.0の合金では
プラトー特性がほとんど得られず、第6図に示したx=
0.8の合金では130℃という比較的低い温度領域で
、これが認められ、且つ単位モル当たりの水素吸蔵1も
1〜2程度であって、実用上支障がないので、この発明
ではXの上限を0゜8としている。
プラトー特性がほとんど得られず、第6図に示したx=
0.8の合金では130℃という比較的低い温度領域で
、これが認められ、且つ単位モル当たりの水素吸蔵1も
1〜2程度であって、実用上支障がないので、この発明
ではXの上限を0゜8としている。
(実施例)
以下、この発明の好適な実施例について説明する。
(実施例1)
純度99.7%のZr、同99.9%のFe。
同99.9%のC「をZr(Fe Cr )
0.8 0.2 2の組成比すなわち、Zr (F el−x Cr
x)、、2の組成比でX=0.2になるように衡a配合
し、アルゴン雰囲気中でプラズマトーチによる溶解を4
回繰返し、該組成の合金を製造した。
0.8 0.2 2の組成比すなわち、Zr (F el−x Cr
x)、、2の組成比でX=0.2になるように衡a配合
し、アルゴン雰囲気中でプラズマトーチによる溶解を4
回繰返し、該組成の合金を製造した。
この合金を大豆大の大きさに粗砕後、耐圧容器内の80
℃のオイルバス中にこれを浸漬して、真空脱気と30気
圧の水素加圧とを3回繰返して活性化を行なった。
℃のオイルバス中にこれを浸漬して、真空脱気と30気
圧の水素加圧とを3回繰返して活性化を行なった。
しかる後、公知の方法により得られた合金の1モル中に
金属水素化物として吸蔵する水素量を測定し、水素平衡
圧等8!線として求めたものが第2図である。
金属水素化物として吸蔵する水素量を測定し、水素平衡
圧等8!線として求めたものが第2図である。
同図に示す曲線は、温度が0℃、30℃、75℃のもの
であって、縦軸は水素の平衡圧(気圧)、横軸は金属水
素化物の量(水素原子数/合金1モル)を示しており、
それぞれ比較的低い平衡圧1〜20気圧程度で良好なプ
ラトー特性を示した。
であって、縦軸は水素の平衡圧(気圧)、横軸は金属水
素化物の量(水素原子数/合金1モル)を示しており、
それぞれ比較的低い平衡圧1〜20気圧程度で良好なプ
ラトー特性を示した。
(実施例2)
実施例1と同じ方法でX=0.3としたZ「(Fe
Cr ) の合金を製造し、同様0.7
0.32 に活性化処理を施した後、得られた合金の水素平衡圧等
温線を第3図に示す。
Cr ) の合金を製造し、同様0.7
0.32 に活性化処理を施した後、得られた合金の水素平衡圧等
温線を第3図に示す。
同図に示す曲線は、温度が30℃、75℃、135℃の
ものであって、実施例1とほぼ同じ水素平衡圧で良好な
プラトー特性が得られ、しかも100″C以下で10気
圧程度の平衡圧であるため、実施例1とともに水素貯蔵
用として適している。
ものであって、実施例1とほぼ同じ水素平衡圧で良好な
プラトー特性が得られ、しかも100″C以下で10気
圧程度の平衡圧であるため、実施例1とともに水素貯蔵
用として適している。
(実施例3)
実施例1と同じ方法で、x=0.4としたZ「(Fe
Cr ) の合金を製造し、同様0.6
0.42 に活性化処理を施した後、得られた合金の水素平衡圧等
温線を第4図に示す。
Cr ) の合金を製造し、同様0.6
0.42 に活性化処理を施した後、得られた合金の水素平衡圧等
温線を第4図に示す。
同図に示す曲線は、75℃、121℃、172℃のもの
であって、特に172℃の曲線ではヒステリシス現象が
なくなっており、この条件では水素の吸蔵と放出が完全
に可逆的に行なわれる。
であって、特に172℃の曲線ではヒステリシス現象が
なくなっており、この条件では水素の吸蔵と放出が完全
に可逆的に行なわれる。
(実施例4.5)
実施例1と同じ方法で、x=0.6,0.8[Zr(F
e Cr ) 、 Zr(FeO,40
,62 Cr)]の2種類の合金を製造し、 0.2 0.82 活性化処理後に測定した特性を第5図、第6図に示す。
e Cr ) 、 Zr(FeO,40
,62 Cr)]の2種類の合金を製造し、 0.2 0.82 活性化処理後に測定した特性を第5図、第6図に示す。
これらの組成比においても220℃以下ないしは130
℃でプラトー特性を示し、水素平衡圧も10気圧以下で
あって、上記実施例と同様な用途に適用できる。
℃でプラトー特性を示し、水素平衡圧も10気圧以下で
あって、上記実施例と同様な用途に適用できる。
(比較例1)
上記実施例1と同方法にてx−1,0(Zr C「2)
の合金を製造し、活性化処理後に測定した水素平衡圧等
wAIliIを第7図に示す。
の合金を製造し、活性化処理後に測定した水素平衡圧等
wAIliIを第7図に示す。
同図からも明らかなように、この組成比の合金では、い
ずれのI!度でもプラトー性が認められず、圧力を大き
くあげなければ吸蔵量が増加せず、しかも温度もかなり
高く実用上支障がある。
ずれのI!度でもプラトー性が認められず、圧力を大き
くあげなければ吸蔵量が増加せず、しかも温度もかなり
高く実用上支障がある。
なお、第8図に示す水素平衡圧等温線は、従来の水素吸
蔵合金(ZrMn2)のものであって、プラトー特性が
認められる温度が、本発明の合金よりも高いa!度にあ
ることを比較するために呈示した。
蔵合金(ZrMn2)のものであって、プラトー特性が
認められる温度が、本発明の合金よりも高いa!度にあ
ることを比較するために呈示した。
また、第9図は30気圧で水素吸蔵を行なわせた時の吸
蔵特性の経時変化を示しており、縦軸は。
蔵特性の経時変化を示しており、縦軸は。
水素原子/合金モル数、横軸は時間(秒)でありて、x
=1.O,0,6,0,4のいずれの合金も、吸蔵が速
やかに行なわれ、約3分で飽和吸蔵量の95%以上に達
している。
=1.O,0,6,0,4のいずれの合金も、吸蔵が速
やかに行なわれ、約3分で飽和吸蔵量の95%以上に達
している。
さらに、第10図はZr(Fe Cr )−XX
2 で示される合金のXに対する生成エンタルピー変化ΔH
を示した図であって、Xの増加に伴いΔト1も増加して
いる。
2 で示される合金のXに対する生成エンタルピー変化ΔH
を示した図であって、Xの増加に伴いΔト1も増加して
いる。
(発明の効果)
以上実施例で詳細に説明したように、この発明に係る水
素吸蔵合金によれば、10気圧以下の水素平衡圧(解離
圧)において、小さな圧力の変化で水素との反応速度が
速く、また10気圧以下の水素平衡圧において水素吸蔵
量が多く、これらの特性が得られる温度が低いため、合
金を収納する容器の熱劣化が発生せず、極めて実用的で
ある。
素吸蔵合金によれば、10気圧以下の水素平衡圧(解離
圧)において、小さな圧力の変化で水素との反応速度が
速く、また10気圧以下の水素平衡圧において水素吸蔵
量が多く、これらの特性が得られる温度が低いため、合
金を収納する容器の熱劣化が発生せず、極めて実用的で
ある。
また、Zr、Fe、Crを原料としているため、希土類
系合金よりも安価となる。
系合金よりも安価となる。
第1図は本発明の水素吸蔵合金のXと1ユニツトセル当
たりの水素吸蔵量(水素原子数)との関係を示す図、第
2図から第6図はこの発明の第1実施例から第5実施例
までの水素平衡圧と合金1モル当たりの水素原子数との
関係を−・定温度で測定したそれぞれの特性図、第7図
および第8図は比較例および従来例のそれぞれの特性図
、第9図は本発明合金および比較例合金の水素吸!fi
tの経時変化を示す図、第10図はXとエンタルピー変
化の関係を示す図である。 特許出願人 マ ツ ダ 株式会社代 理 人
弁理士 −色 健 軸周 同 松本
雅利 第1図 ; υ
1.1./χ 第2図 第3図 第4図 /6ルタソのイく譚−号5112【 (87M)第5図 第6図 第7図
たりの水素吸蔵量(水素原子数)との関係を示す図、第
2図から第6図はこの発明の第1実施例から第5実施例
までの水素平衡圧と合金1モル当たりの水素原子数との
関係を−・定温度で測定したそれぞれの特性図、第7図
および第8図は比較例および従来例のそれぞれの特性図
、第9図は本発明合金および比較例合金の水素吸!fi
tの経時変化を示す図、第10図はXとエンタルピー変
化の関係を示す図である。 特許出願人 マ ツ ダ 株式会社代 理 人
弁理士 −色 健 軸周 同 松本
雅利 第1図 ; υ
1.1./χ 第2図 第3図 第4図 /6ルタソのイく譚−号5112【 (87M)第5図 第6図 第7図
Claims (1)
- 一般式Zr(Fe_1_−_xCr_x)_2で表わさ
れる組成を有し、該一般式中のxが0.15≦x≦0.
8の範囲内の数からなることを特徴とする水素吸蔵合金
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60235118A JPH0689434B2 (ja) | 1985-10-23 | 1985-10-23 | 水素吸蔵合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60235118A JPH0689434B2 (ja) | 1985-10-23 | 1985-10-23 | 水素吸蔵合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6296632A true JPS6296632A (ja) | 1987-05-06 |
| JPH0689434B2 JPH0689434B2 (ja) | 1994-11-09 |
Family
ID=16981321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60235118A Expired - Lifetime JPH0689434B2 (ja) | 1985-10-23 | 1985-10-23 | 水素吸蔵合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0689434B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018035397A (ja) * | 2016-08-31 | 2018-03-08 | 株式会社神戸製鋼所 | 水素吸蔵合金および水素精製装置 |
| CN110042304A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-07-23 | 宁夏大学 | 一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60131942A (ja) * | 1983-11-21 | 1985-07-13 | コツパース コムパニー インコーポレーテツド | 超化学量合金の水素貯蔵材料 |
-
1985
- 1985-10-23 JP JP60235118A patent/JPH0689434B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60131942A (ja) * | 1983-11-21 | 1985-07-13 | コツパース コムパニー インコーポレーテツド | 超化学量合金の水素貯蔵材料 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018035397A (ja) * | 2016-08-31 | 2018-03-08 | 株式会社神戸製鋼所 | 水素吸蔵合金および水素精製装置 |
| CN110042304A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-07-23 | 宁夏大学 | 一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0689434B2 (ja) | 1994-11-09 |
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