JPS58157943A - 水素貯蔵用合金 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水素貯蔵用合金に関し、さらに詳しくは、２
５０°Ｃ以上の温度で容易に水素を吸蔵および放出する
ことができ、かつ、との吸蔵および放出の特性が長時間
に亘って変化しない工業的規模で使用可能な水素貯蔵用
合金に関する。

従来、水素貯蔵用合金としてはＭｇ、希土類金属、Ｔｉ
等を基本とするものが知られている。例えば、Ｍｇ、Ｎ
ｉ　、　ＬａＮｉ、、　ＴｉＦｅ等であり、これらは水
素を金属単体においても吸蔵あるいは放出する金属（Ｍ
ｇ　＋ｔ　Ｌ　ａ　＊　Ｔｒ等）と水素を活性化する触
媒能を有する金属（Ｎｉ、Ｆｅ等）から成っている。

近来、金属水素化物を工業化・実用化することを目標と
する研究が進んできた。その結果、比較的高温において
水素を吸収・放出するＭｇを基本とする合金では、作業
温度（約２５０〜４００°Ｃ）が合金そのものの融解温
度（例えば、Ｍｇ−２３，３重量％Ｎｉ合金ニオイテは
５０３°Ｃ）Ｋ近く、長期間、水素貯蔵用材料として使
用した場合に合金と水素との反応の進行速度が減少する
ことが見い出された。この現象は完全に解明されてはい
ないが、作業温度が融解温度に近いために、合金粒子が
焼結を起して水素との接触面積が減少する効果と、反応
の活性点と考えられている構造的な乱れを持つ合金表面
の部位が徐々に規則的表面にもどる効果との一方あるい
はこれら両者の相乗作用によるものと考えられる。

本発明は、上述した事情にかんがみてなされたもので、
Ｍｇを基本金属とはするが比較的高温度領域における作
業温度でも水素との反応活性を長時間に亘って保持し得
る１水素貯蔵用合金を提供することを目的とする。

このため、本発明の水素貯蔵用合金は、一般式Ｍｇ　−
Ａ　−Ｂで表わされるものであって、式中、Ａは第■族
遷移金属を、ＢはＭｇが水素を吸蔵・放出する温度にお
いて安定な水素化物を形成する金属を表わし、Ａの量は
全体に対し１〜５５重量％で、Ｂの量は全体に対し１〜
４０重量−の範囲であることを特徴とする。

以下、本発明の構成について詳しく説明する。

本発明の合金を構成する金属のうちＡ成分は、Ｆｅ、　
Ｃｏ、　Ｎｉなどのような長周期型周期律表の第１族の
遷移金属である。この人成分は、水素の気体分子（Ｈ２
）を分解してＨ原子（Ｈ）として合金表面に吸着する反
応過程における反応を速める働きをする触媒として加ｖ
Ｌちれるものである。そして、その量は、合金の全体量
に対し１〜５５重量％の範囲であり、３〜３０重量％の
範囲であることが好ましい。Ａ成分の量が１−未満の場
合には、ｌ触媒としての効果に乏しい。一方、５５重量
％を越えるとＡ成分金属が単離あるいは反応に関係ない
相として存在するようになるから、１〜５５重量％であ
ることが必要である。

また、Ｂ成分は、Ｍｇが水素を吸蔵・放出する温度にお
いて安定な水素化物を形成する金属であって、例えば、
Ｌａ＋　Ｇｄ＋　Ｓｎ＋　Ｌｕ　＋やＣｅなどの希土類
金属、およびそれらの混合物であるところの希土類金属
混合物（一般にミツシュメタルと呼ばれる）、Ｃａ　、
　Ｔｈ、　Ｙ等である。このＢ成分はＭｇと金属間化合
物を形成するのであり、例えば、Ｃｅ　ＦｉＭｇとＭｇ
、、Ｃｅ、を形成し、また、ＣａはＭｇとＭｇ２Ｃａを
形成する。したがって、Ｂ成分は合金中において機械的
に分散しているのではなく、金属間化合物の形態で存在
するためその分散が極めて良い。Ｂ成分の量は合金の全
体量に対し１〜４０重量％の範囲であり、５〜４０重量
％の範囲であることが好ましい。Ｂ成分の量が１チ未滴
の場合には、量が少ないため効果が表われないこととな
り、一方、４０重量−を越えた場合には、ＭｇとＢ成分
よりなる金属間化合物のみで合金全体を占めることとな
るので、１〜４０重量％でなければならないのである。

本発明の合金は、ルツボの中でＭｇ金属を融解せしめ、
それに計算量のＡ、Ｂ両成分の金属を加え、完全に溶解
させた後に鋳型に注ぎ込むことによりきわめて容易に製
造できる。この場合のこれら使用金属は、不純物を１１
程度含む工業的品位のものでもよいが、得られる合金の
吸蔵水素量を大きくすることを考慮して、純度９９チ以
上であることが好ましい。このようにして得られる合金
は、適当な大きさに粗砕して容器内に収め、作業温度で
排気した後、０，１〜４　ＭＰａ程度の圧力の水素を容
器内に導入することを数回繰り返すことにより、水素を
可逆的にかつ速やかに吸蔵・放出するようになる。なお
、上記のように水素の導入を数回繰り返すと、Ｂ成分と
Ｍｇとの合金相が水素と反応してＭｇの水素化物とＢ成
分の水素化物とに分相するため、非常に微細なり成分水
素化物の安定な相が分散してＭｇの粒子の成長を防止す
る。そして、さらに水素圧力の印加および排気を繰り返
してもＢ成分水素化物は分解しないで微細金属水素化物
として合金内に存在する。したがって、合金の融解温度
に近い作業温度においてもＭｇの微粒子は焼結しないの
で反応活性が長期間に亘って維持される。

つぎに、本発明の合金の代表例としてＭｇ−２１９重量
’ｌ　Ｎｉ　−３７，７重量％　Ｌａの合金の水素化に
伴なう組成変化をＸ線回折法により追跡した結果を図で
示す。図（イ）は原合金の場合で、これにより原合金は
Ｍｇ、Ｌａの他に明確にわかるだけでも５種類の金属間
化合物からなっていることが明らかである。原合金を水
素化すると図（ロ）のような回折図が得られ、これによ
りＭｇおよびＭｇｔＮｉとＢ成分であるＬａの水素化物
が生成していることがわかる、。図（）は図（ロ）の水
素化合金を真空排気により脱水素化した場合で、Ｍｇと
ＭｇｔＮｉは脱水素化されるが］［、ａ水素化物はその
まま存在し続けることがわかる・。

以上述べたように、本発明の水素貯蔵用合金は、公知の
合金製造法により容易に製造できるので安価であり、ま
た、比較的高単領穢において可逆的にしかも長期間に亘
って水素の吸蔵・放出を繰９返すことが可能である。し
たがって、本発明の水素貯蔵用合金は、水素の輸送材料
、水素化反応を用いた熱貯蔵材料等に好ましく利用でき
る。

以下、本発明を実施例にもとづき詳述する。

実施例 ルツボ溶解法により、ＭｇにＮｉを５重量％。

希土類金属混合物（以下、ＬＷと略称する）を５重量％
加えた合金を製造した。合金を粗砕した後、耐圧容器に
入れ、３３０°Ｃで真空排気と０．１〜４０ＭＰａの水
素の導入とを数回繰り返した。

これにより、合金は水素を速やかに吸蔵・放出し、かつ
、微粉化した。

つぎに、水素雰囲気下のｆ熱重量分析法によって得られ
たＭｇと２３．３重量％Ｎｉとからなる従来公知の合金
と、本発明の上記合金とについて、３３０℃におけるｌ
′水素との反応速度を水素雰囲気下において熱天秤によ
って測定した。この結果を下記表に示す。

上記表から明らかなように、活性化するための排気−水
素圧印加の繰り返し直後においては両者に差はみられな
いが、一方、１３８時間、作業温度で放置した場合には
、本発明の合金においては活性の劣化はみられないが従
来公知の合金では明白な劣化がみられることがわかる。

したがって、本発明の合金は、従来のＭｇを基本金属と
する水素貯蔵用合金の欠点であった反応活性の時間経過
に伴なう劣化が発生しないので、繰り返し使用を長期間
に亘って行なうことが可能である。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の水素貯蔵用合金の一例の水素化に伴なう
組成変化をＸ線回折法により追跡した結果を示した説明
図である。 工業技術院長の復代理人 日本空調エンジニアリング株式会社の代理人弁理士　小
　川　信　− 野　　口　　賢　　照 斎下和彦 手続捕正書 昭和５７年　４月１９日 特許庁長官　　　殿 １！Ｊ件の表示 昭和５７年特許願第３９５５４号 ２発明の名称 水素貯蔵用合金 ３補正をする者 事件との関係　特許出願人 代表各　須　１）精工部 ４代　理　人 （１）「業技術院長の復代理人 小川・舒口国際特許事務所内、（電話４３１−４３６１
）氏名　（６６８６）弁理士　小　川　信５補正命令の
日付　自発 ７、補正の内容 （１）　　明細書第４頁第８行のｒ　Ｌａ　、　Ｇｄ　
、　Ｓｎ　、　ｌ、ｕ　ｅや」を［Ｌａ　Ｉ　Ｇｄ　＋
　Ｓｍ　＋　Ｌｕ　ｌや］と補正する。 （２）　　同第７頁第１３行の（以下、′ＬＷと略称す
る）を［（以下、Ｌｎと略称する）］　と補正する。 （３）　　同第８頁第７行のｒＭｇ−５チＮｉ−５チＬ
ＷＪを［Ｍｇ−５＊Ｎｉ−５％Ｌｎ　　ｊと補正する。 （４）　　図面（イ）、（ロ）、（ハ）を別紙のとおり
補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一般式Ｍｇ　−Ａ　−Ｂ　で表わされる水素貯蔵用合金
   。 たたし、式中、Ａは第■族遷移金属を、ＢはＭｇが水素
   を吸蔵・−放出する温度において安定な水素化物を形成
   する金属を表わし、Ａの量は全体に対し１〜５５重量％
   で、Ｂの量は全体に対し１〜４０重量−の範囲である。