JP2001226108A - Method for manufacturing carbon-based gas storage material - Google Patents

Method for manufacturing carbon-based gas storage material

Info

Publication number
JP2001226108A
JP2001226108A JP2000039789A JP2000039789A JP2001226108A JP 2001226108 A JP2001226108 A JP 2001226108A JP 2000039789 A JP2000039789 A JP 2000039789A JP 2000039789 A JP2000039789 A JP 2000039789A JP 2001226108 A JP2001226108 A JP 2001226108A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon
carbon material
storage material
heat treatment
gas storage
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.)
Withdrawn
Application number
JP2000039789A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Itsukazu Yamaguchi
五和 山口
Hisazumi Oshima
大島　　久純
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2000039789A priority Critical patent/JP2001226108A/en
Publication of JP2001226108A publication Critical patent/JP2001226108A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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
    • 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
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method capable of simplifying a process for manufacturing a carbon based gas storage material in which an element is added. SOLUTION: In a material preparation process, a carbon material including carbon nanotube and lithium carbonate powder are prepared. In a mixing process, absolute ethanol is added to the carbon material and the lithium carbon powder, then they are mixed in a wet state. Next, in a heating process, the mixed sample is dried, pulvelized and charged into a crucible, then the crucible is set in an electric furnace. The sample is heated at 630 deg.C for 1 hour in the furnace being in atmospheric condition to perform the purification of the carbon material and the addition of lithium to the carbon material. The sample is taken out from the electric furnace and quenched in the air to obtain the carbon based gas storage material.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【請求項１０】 前記炭素材料の酸化は、該炭素材料中
の少なくとも非晶質炭素を酸化する一部酸化を含むこと
を特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の
炭素系ガス貯蔵材料の製造方法。10. The carbon-based material according to claim 1, wherein the oxidation of the carbon material includes a partial oxidation for oxidizing at least amorphous carbon in the carbon material. Manufacturing method of gas storage material.

【０００２】[0002]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスを貯蔵するこ
とができる炭素系ガス貯蔵材料の製造方法に関し、本発
明により製造された炭素系ガス貯蔵材料は、特に水素ガ
スを貯蔵対象とし、燃料電池の水素供給用材料として用
いると好適である。The present invention relates to a method for producing a carbon-based gas storage material capable of storing a gas. The carbon-based gas storage material produced by the present invention is particularly intended for storing hydrogen gas, It is suitable for use as a hydrogen supply material for batteries.

【０００３】[0003]

【従来の技術】現在、各研究機関等でカーボンナノチュ
ーブやグラファイトナノファイバー等の炭素材料のガス
貯蔵材料としての可能性が様々に研究されている。ま
た、カーボンナノチューブやグラファイトナノファイバ
ー等の炭素材料単体のガス貯蔵能力だけでなく、他の元
素を加えた場合のガス貯蔵能力も研究されている。この
炭素材料への他元素添加としては、従来からグラファイ
トへの元素添加が盛んに試みられており、元素を添加し
たグラファイトはグラファイト層間化合物という名称で
広く知られている。2. Description of the Related Art At present, various research institutions are studying various possibilities of carbon materials such as carbon nanotubes and graphite nanofibers as gas storage materials. In addition, not only the gas storage capacity of a single carbon material such as carbon nanotubes and graphite nanofibers, but also the gas storage capacity when other elements are added have been studied. As the addition of other elements to the carbon material, the addition of elements to graphite has been actively attempted, and graphite to which elements have been added is widely known under the name of graphite intercalation compound.

【０００４】ここで、炭素材料の一種であるカーボンナ
ノチューブは、現在アーク放電法やレーザー蒸発法等に
より作製されており、グラファイトナノファイバーは、
触媒を使用した熱ガス分解法等により作製されている。
また、炭素材料に元素を添加するための材料としては、
添加元素を含む無機化合物等の化学物質や添加元素単体
そのものが使用されている。Here, carbon nanotubes, which are a kind of carbon material, are currently manufactured by an arc discharge method, a laser evaporation method, or the like.
It is produced by a hot gas decomposition method using a catalyst.
Also, as a material for adding an element to a carbon material,
A chemical substance such as an inorganic compound containing an additive element or a simple additive element itself is used.

【０００５】しかし、この炭素材料に関しては作製時に
その目的炭素材料以外の不純物が同時に生成することが
問題となっている。例えば、カーボンナノチューブを作
製する場合には、ナノサイズの非晶質炭素等の不純物が
同時に多量に生成し、カーボンナノチューブと混合した
状態の試料となってしまう。また、グラファイトナノフ
ァイバーの場合にも、グラファイトナノファイバーの表
面を非晶質炭素が被覆した状態の試料となってしまう。
そして、この表面に付着した非晶質炭素が添加元素のカ
ーボンナノチューブやグラファイトナノファイバー内へ
の拡散を妨げる原因になると考えられる。However, there is a problem that impurities other than the target carbon material are simultaneously produced during the production of the carbon material. For example, when producing carbon nanotubes, a large amount of impurities such as nano-sized amorphous carbon are simultaneously generated, resulting in a sample mixed with carbon nanotubes. Also, in the case of graphite nanofibers, a sample in which the surface of the graphite nanofibers is covered with amorphous carbon is obtained.
Then, it is considered that the amorphous carbon attached to the surface is a cause of preventing the diffusion of the additive element into the carbon nanotube or the graphite nanofiber.

【０００６】そのため、従来はカーボンナノチューブや
グラファイトナノファイバー等の炭素材料に元素を添加
した材料を作製するために、第１段階としてこのような
炭素材料を精製し純度を高めることを行い、第２段階と
して精製した炭素材料に対して元素の添加を行うとい
う、大別して２段階の工程が必要であった。[0006] Therefore, conventionally, in order to produce a material in which an element is added to a carbon material such as a carbon nanotube or a graphite nanofiber, such a carbon material is purified as a first step to increase the purity, and the second step is performed. As a step, a two-step process of adding an element to the purified carbon material was required.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この第
１段階の炭素材料の精製は、かなり手間と時間のかかる
作業である。例えば、カーボンナノチューブの場合には
水中での煮沸処理後に、大気中で加熱して非晶質炭素を
酸化除去し、その後、酸化処理を行ったりフィルターを
利用して分離したりといった工程が行われている。グラ
ファイトナノファイバーの場合にも酸化処理等が行われ
る。However, the purification of the carbon material in the first stage is a rather laborious and time-consuming operation. For example, in the case of carbon nanotubes, after boiling treatment in water, heating is performed in the air to oxidize and remove amorphous carbon, and then a process of performing oxidation treatment or separating using a filter is performed. ing. Oxidation treatment or the like is also performed in the case of graphite nanofibers.

【０００８】その上、現状では、この様な複雑な精製を
行っても純度１００％の炭素材料を得ることはできてい
ない。以上のように、元素を添加したカーボンナノチュ
ーブやグラファイトナノファイバーを作製するために
は、炭素材料の精製だけでも多数の工程が必要であり、
さらに元素を添加する工程が加わることになる。In addition, at present, a carbon material having a purity of 100% has not been obtained even by performing such complicated purification. As described above, in order to produce carbon nanotubes and graphite nanofibers to which elements have been added, a number of steps are necessary only for the purification of carbon materials.
Further, a step of adding an element is added.

【０００９】本発明は、上記問題点に鑑み、元素を添加
した炭素系ガス貯蔵材料を作製する際の製造工程を簡易
化した製造方法を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a manufacturing method in which a manufacturing process for manufacturing a carbon-based gas storage material to which an element is added is simplified.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では炭素材料に対して元素を添加する工程に
おいて、炭素材料を酸化する工程を含めることに着眼し
て製造工程を簡易化するものである。In order to achieve the above object, the present invention simplifies the manufacturing process by adding a step of oxidizing the carbon material in the step of adding an element to the carbon material. Things.

【００１１】請求項１に記載の発明では、炭素材料と、
炭素材料に対して元素を添加するための添加物質とを用
意する材料準備工程と、炭素材料と添加物質とを混合す
る混合工程と、混合した炭素材料と添加物質とを加熱処
理することにより、炭素材料の酸化と炭素材料に対する
添加物質中の元素の添加処理とを含む加熱処理工程とを
有することを特徴としている。According to the first aspect of the present invention, the carbon material comprises:
A material preparation step of preparing an additive substance for adding an element to the carbon material, a mixing step of mixing the carbon material and the additive substance, and a heat treatment of the mixed carbon material and the additive substance, The method is characterized by including a heat treatment step including oxidation of the carbon material and addition of an element in an additive substance to the carbon material.

【００１２】本発明では、炭素材料の酸化と炭素材料に
対する添加物質の添加処理とを同一の工程で行っている
ため、元素を添加した炭素系ガス貯蔵材料を作製する際
の製造工程を簡易化した製造方法を提供することができ
る。In the present invention, since the oxidation of the carbon material and the process of adding the additive to the carbon material are performed in the same process, the manufacturing process for producing the carbon-based gas storage material to which the element is added is simplified. Can be provided.

【００１３】この場合、添加物質としては、アルカリ金
属元素の単体、アルカリ金属元素を含む無機化合物、お
よび、アルカリ金属元素を含む有機金属化合物のうちの
少なくとも１つを含むものを用いることができる。In this case, as the additive substance, a substance containing at least one of a simple substance of an alkali metal element, an inorganic compound containing an alkali metal element, and an organic metal compound containing an alkali metal element can be used.

【００１４】また、添加物質として、パラジウム、白
金、ニッケル、パラジウムの化合物、白金の化合物およ
びニッケルの化合物のうちの少なくとも１つを含むもの
を用いても良い。Further, as an additive substance, a substance containing at least one of palladium, platinum, nickel, a compound of palladium, a compound of platinum and a compound of nickel may be used.

【００１５】請求項４に記載の発明では、請求項１ない
し３に記載の発明において、添加物質として融点を有す
るものを用い、加熱処理工程における加熱処理温度が、
添加物質の融点以上であることを特徴としている。本実
施形態によれば、添加物質が液相化し反応面積が増大す
るため、炭素材料に対する元素の添加が容易になる。According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects, a substance having a melting point is used as the additive substance, and the heat treatment temperature in the heat treatment step is:
It is characterized in that the melting point is not lower than the melting point of the added substance. According to the present embodiment, since the additive substance becomes a liquid phase and the reaction area increases, the addition of the element to the carbon material becomes easy.

【００１６】請求項５に記載の発明では、請求項１ない
し４に記載の発明において、加熱処理工程における雰囲
気を、炭素材料を酸化させた後に不活性雰囲気または真
空雰囲気にすることを特徴としている。これにより、炭
素材料の過剰な酸化によって炭素材料が大きく減量する
ことを防ぐことができる。炭素材料の酸化とは、請求項
１０にあるように、少なくとも非晶質炭素を酸化する一
部酸化が好ましい。これにより、炭素材料の更なる過剰
な減量を防ぐことができる。According to a fifth aspect of the present invention, in the first to fourth aspects of the present invention, the atmosphere in the heat treatment step is an inert atmosphere or a vacuum atmosphere after oxidizing the carbon material. . Thus, it is possible to prevent the carbon material from being largely reduced due to excessive oxidation of the carbon material. The oxidation of the carbon material is preferably a partial oxidation that oxidizes at least the amorphous carbon. Thereby, it is possible to prevent a further excessive weight loss of the carbon material.

【００１７】請求項６に記載の発明では、請求項１ない
し４に記載の発明において、加熱処理工程における雰囲
気が、二酸化炭素、もしくは二酸化炭素と不活性ガスと
の混合ガスであることを特徴としている。According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect, the atmosphere in the heat treatment step is carbon dioxide or a mixed gas of carbon dioxide and an inert gas. I have.

【００１８】高温においては、二酸化炭素が炭素と反応
して一酸化炭素になるため酸化作用が発現する。また、
不活性ガスを混合することにより酸化力を調節すること
ができる。At a high temperature, carbon dioxide reacts with carbon to form carbon monoxide, so that an oxidizing effect is exhibited. Also,
The oxidizing power can be adjusted by mixing an inert gas.

【００１９】請求項７に記載の発明のように、添加物質
としては、粉末状、添加物質を溶解させた溶液、および
添加物質を微粒子状にして浮遊させたもののうちの少な
くとも１つの形態のものを用いることができる。According to the present invention, the additive substance is at least one of powder, a solution in which the additive substance is dissolved, and a substance in which the additive substance is suspended in fine particles. Can be used.

【００２０】なお、これは、材料準備工程での形態に限
定するものではなく、混合工程または加熱処理工程にお
いてこの様な形態となっても良い。Note that this is not limited to the form in the material preparation step, but may be such a form in the mixing step or the heat treatment step.

【００２１】[0021]

【発明の実施の形態】本発明により作製する炭素系ガス
貯蔵材料は、水素ガスを貯蔵対象とし、燃料電池の水素
供給用材料として用いると好適である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The carbon-based gas storage material produced according to the present invention stores hydrogen gas and is suitably used as a hydrogen supply material for fuel cells.

【００２２】（第１実施形態）図１は本発明の製造工程
を示す工程図である。図１に示すように、初めに、材料
準備工程として、精製していないカーボンナノチューブ
を含む炭素材料１．０ｇと、添加物質としてのアルカリ
金属元素を含む無機化合物である炭酸リチウム粉末０．
１７９ｇとを用意する。(First Embodiment) FIG. 1 is a process diagram showing a manufacturing process of the present invention. As shown in FIG. 1, first, as a material preparation step, 1.0 g of a carbon material containing unpurified carbon nanotubes and 0.1 g of lithium carbonate powder which is an inorganic compound containing an alkali metal element as an additive substance.
179 g are prepared.

【００２３】次に、混合工程として、乳鉢に炭素材料と
炭酸リチウム粉末とを入れ、無水エタノールを適量（例
えば、２〜５ｍｌ）加え、湿式混合を行う。そして、混
合しながら無水エタノールを蒸発させ半乾燥させた後、
再び無水エタノールを適量加え湿式混合する。この様な
湿式混合を例えば３回行い、十分に炭素材料と炭酸リチ
ウム粉末とを混合する。その後、１２０℃の温度で１２
時間以上乾燥させる。Next, as a mixing step, a carbon material and lithium carbonate powder are put into a mortar, and an appropriate amount of anhydrous ethanol (for example, 2 to 5 ml) is added, followed by wet mixing. Then, after mixing and evaporating the absolute ethanol and semi-drying,
Again, an appropriate amount of anhydrous ethanol is added and wet mixed. Such wet mixing is performed, for example, three times to sufficiently mix the carbon material and the lithium carbonate powder. Then, at a temperature of 120 ° C., 12
Let dry for at least an hour.

【００２４】続いて、加熱処理工程として、乾燥させた
試料をアルミナ製のルツボに入れ、電気炉を用いて大気
雰囲気下で加熱処理する。このとき、炭素材料の一部酸
化と、炭素材料への炭酸リチウム中のリチウムの拡散が
行われる。つまり、炭素材料中のカーボンナノチューブ
の表面に付着した非晶質炭素の酸化除去等（一部酸化）
が行われ、炭素材料が精製される。また、精製された炭
素材料に対してリチウムが拡散する。なお、炭素材料が
酸化される以前でも、カーボンナノチューブの表面に非
晶質炭素がついていない部分等からは、所定の温度に達
すればリチウムの拡散が行われる。加熱処理の条件は、
温度が６３０℃で保持時間は１時間である。Subsequently, as a heat treatment step, the dried sample is placed in an alumina crucible and heat-treated in an air atmosphere using an electric furnace. At this time, partial oxidation of the carbon material and diffusion of lithium in lithium carbonate into the carbon material are performed. In other words, oxidative removal of amorphous carbon attached to the surface of carbon nanotubes in carbon material, etc. (partial oxidation)
Is performed to purify the carbon material. Further, lithium diffuses into the purified carbon material. Note that, even before the carbon material is oxidized, lithium is diffused from a portion where the amorphous carbon is not attached to the surface of the carbon nanotube when a predetermined temperature is reached. The conditions for the heat treatment are as follows:
The temperature is 630 ° C. and the holding time is 1 hour.

【００２５】そして、加熱後に試料を電気炉から取り出
し、大気中で急冷して炭素系ガス貯蔵材料（以下、単に
ガス貯蔵材料という）が完成する。その後は、デシケー
タ内で保管する。After heating, the sample is taken out of the electric furnace and rapidly cooled in the air to complete a carbon-based gas storage material (hereinafter simply referred to as a gas storage material). After that, store it in the desiccator.

【００２６】ところで、本実施形態によれば、酸素を含
む雰囲気における加熱処理という１段階の工程で、炭素
材料の酸化と炭素材料に対するリチウムの拡散とを行っ
ている。その結果、元素を添加したガス貯蔵材料を作製
する際の製造工程を簡易化した製造方法を提供すること
ができる。また、この加熱処理工程において、酸化によ
って炭素材料が精製されるため、原料として精製状態の
悪い炭素材料も使用でき、原料コストの低減が可能とな
る。According to the present embodiment, the oxidation of the carbon material and the diffusion of lithium into the carbon material are performed in a one-step process of heat treatment in an atmosphere containing oxygen. As a result, it is possible to provide a manufacturing method in which the manufacturing process for manufacturing the gas storage material to which the element is added is simplified. Further, in this heat treatment step, the carbon material is purified by oxidation, so that a carbon material having a poor purification state can be used as a raw material, and the cost of the raw material can be reduced.

【００２７】また、本実施形態のように、炭素材料の酸
化と同時並行的に炭素材料中に元素を拡散添加させる場
合には、炭酸リチウムの融点である６１８℃よりも高い
温度（本例では６３０℃）で加熱処理を行うと好まし
い。これは、炭酸リチウムが液相化し反応面積が増大す
るため、炭素材料に対する元素の拡散（添加）が容易に
なるためである。In the case where the element is diffused and added into the carbon material simultaneously with the oxidation of the carbon material as in the present embodiment, the temperature is higher than the melting point of lithium carbonate, which is 618 ° C. 630 ° C.). This is because lithium carbonate is liquid-phased and the reaction area is increased, so that diffusion (addition) of elements to the carbon material becomes easy.

【００２８】また、カーボンナノチューブは酸化処理に
よりその構造の一部が破壊され、ガスの移動経路やガス
吸着面積が増加すると推定される。また、酸化処理によ
り反応面積が増加したり、新規の活性な面が現れたりす
る効果も期待され、元素との反応効率の向上も期待され
る。Further, it is presumed that a part of the structure of the carbon nanotube is destroyed by the oxidation treatment, so that the gas movement path and the gas adsorption area increase. In addition, the effect of increasing the reaction area or the appearance of a new active surface due to the oxidation treatment is also expected, and the improvement of the reaction efficiency with the element is also expected.

【００２９】以下に、本実施形態により作製したガス貯
蔵材料に対する水素吸蔵（貯蔵）量を、ＪＩＳＨ−７２
０１の方法により測定した結果を示す。測定温度は３０
℃であり、最高圧力は１０ＭＰａである。また、比較試
料としては、炭酸リチウム未添加のカーボンナノチュー
ブを含む炭素材料を用いた。Hereinafter, the hydrogen storage (storage) amount for the gas storage material manufactured according to the present embodiment is shown in JIS-72.
The result measured by the method of No. 01 is shown. Measurement temperature is 30
° C and the maximum pressure is 10 MPa. As a comparative sample, a carbon material containing carbon nanotubes without addition of lithium carbonate was used.

【００３０】図２はこの結果を示すグラフであり、縦軸
は水素の圧力を示し、横軸は水素吸蔵量を示す。この水
素吸蔵量は質量百分率で示してあり、吸蔵された水素の
質量をガス貯蔵材料または比較試料の質量で割り１００
を掛けた値である。また、白丸マークがプロットされた
曲線が本実施形態により作製したガス貯蔵材料について
の結果であり、白三角マークがプロットされた曲線が比
較試料についての結果である。FIG. 2 is a graph showing the results, in which the vertical axis indicates the pressure of hydrogen and the horizontal axis indicates the hydrogen storage amount. This hydrogen storage amount is shown as a percentage by mass, and the mass of the stored hydrogen is divided by the mass of the gas storage material or the comparative sample.
Multiplied by. The curve plotted with white circle marks is the result for the gas storage material manufactured according to the present embodiment, and the curve plotted with white triangle marks is the result for the comparative sample.

【００３１】図２に示すように、水素圧力１０ＭＰａに
おける水素吸蔵量は、比較試料では０．２％であるのに
対し、ガス貯蔵材料では１．０％となっており、本実施
形態のように炭素材料にリチウムを添加することによ
り、水素吸蔵量を５倍にすることができた。なお、この
ガス貯蔵材料の水素吸蔵量は、従来の方法により、炭素
材料を酸化した後アルカリ金属元素を添加した試料に対
する水素吸蔵量と同程度である。As shown in FIG. 2, the hydrogen storage amount at a hydrogen pressure of 10 MPa is 0.2% for the comparative sample, and 1.0% for the gas storage material. By adding lithium to the carbon material, the hydrogen storage amount could be increased five times. The hydrogen storage amount of this gas storage material is substantially the same as the hydrogen storage amount of a sample obtained by oxidizing a carbon material and then adding an alkali metal element by a conventional method.

【００３２】なお、混合工程で用いる液体は無水エタノ
ールに限定するものではなく、添加物質を溶解しない液
体を適宜用いることができる。また、添加物質の粒子は
微細であるほど望ましく、平均粒子径が１μｍ以下であ
ると特に好適である。The liquid used in the mixing step is not limited to anhydrous ethanol, and a liquid that does not dissolve the additive substance can be used as appropriate. Further, the finer the particles of the additive substance, the better, and it is particularly preferable that the average particle diameter is 1 μm or less.

【００３３】以下に、第１実施形態の第１変形例につい
て示すが、概要は上述の内容と同様であるため、主とし
て異なる部分について述べる。なお、本変形例は、添加
物質として、アルカリ金属元素を含む有機金属化合物を
用いるものである。Hereinafter, a first modification of the first embodiment will be described. Since the outline is the same as that described above, mainly different parts will be described. In this modification, an organic metal compound containing an alkali metal element is used as an additive substance.

【００３４】まず、図１の材料準備工程において、添加
物質としてのクエン酸リチウム四水和物とグラファイト
ナノファイバーを含む炭素材料とを用意する。次に、混
合工程において、モル比でリチウム１に対して炭素６と
なるように、炭素材料とクエン酸リチウム四水和物とを
無水エタノールを用いて湿式混合する。First, in the material preparation step of FIG. 1, a carbon material containing lithium nanocitrate tetrahydrate and graphite nanofibers as an additive substance is prepared. Next, in the mixing step, the carbon material and lithium citrate tetrahydrate are wet-mixed with anhydrous ethanol so that the molar ratio of carbon to lithium is 1 to 6.

【００３５】その後、加熱処理工程において、混合した
試料をルツボに２ｇ入れて電気炉中にセットし、毎分１
０℃の昇温速度で３５０℃にし、その温度に３０分間保
持した後、平均冷却速度毎分５０℃で室温まで冷却す
る。この場合の電気炉内の雰囲気は、空気を毎分５０ｍ
ｌ流したものである。このようにしてガス貯蔵材料が完
成する。Thereafter, in the heat treatment step, 2 g of the mixed sample was put in a crucible and set in an electric furnace.
The temperature is raised to 350 ° C. at a temperature rising rate of 0 ° C., and the temperature is maintained for 30 minutes, and then cooled to room temperature at an average cooling rate of 50 ° C. per minute. In this case, the atmosphere in the electric furnace was air at 50 m / min.
1 Thus, the gas storage material is completed.

【００３６】次に、第１実施形態の第２変形例を述べ
る。本変形例は、添加物質としてアルカリ金属元素を含
む無機化合物の一例として、水酸化物を用いるものであ
り、主として特徴部分について述べる。Next, a second modification of the first embodiment will be described. In this modification, a hydroxide is used as an example of an inorganic compound containing an alkali metal element as an additive substance, and a characteristic portion will be mainly described.

【００３７】まず、図１の材料準備工程において、添加
物質としての水酸化カリウムペレットとグラファイトナ
ノファイバーを含む炭素材料とを用意する。次に、混合
工程において、モル比でカリウム１に対して炭素６とな
るように、炭素材料と水酸化カリウムペレットとを無水
エタノールを用いて湿式混合する。First, in the material preparation step of FIG. 1, a potassium hydroxide pellet as an additive and a carbon material containing graphite nanofibers are prepared. Next, in the mixing step, the carbon material and the potassium hydroxide pellets are wet-mixed with anhydrous ethanol so that the molar ratio of potassium to carbon becomes 6 with respect to potassium.

【００３８】その後、加熱処理工程において、混合した
試料をルツボに２ｇ入れ電気炉内にセットし、毎分１０
℃の昇温速度で３６０℃にし、３０分間保持した後、毎
分５０℃の平均冷却速度で室温まで冷却する。加熱中は
炉内に毎分５０ｍｌの空気を流す。このようにしてガス
貯蔵材料が完成する。Thereafter, in the heat treatment step, 2 g of the mixed sample was put into a crucible, set in an electric furnace, and set at 10 minutes per minute.
The temperature is raised to 360 ° C. at a rate of temperature rise of 360 ° C., and the temperature is maintained for 30 minutes. During heating, 50 ml of air is flowed into the furnace per minute. Thus, the gas storage material is completed.

【００３９】（第２実施形態）本実施形態は、加熱処理
工程における雰囲気に主な特徴がある。まず、図１の材
料準備工程において、添加物質としての例えば粒径が５
０〜２００μｍであるリチウム粉末と、カーボンナノチ
ューブを含む炭素材料とを用意する。次に、混合工程に
おいて、モル比でリチウム１に対し炭素６となるよう
に、リチウム粉末と炭素材料とを配合し、キシレンを適
量加えてペースト状にする。(Second Embodiment) This embodiment is mainly characterized by the atmosphere in the heat treatment step. First, in the material preparation step of FIG.
A lithium powder having a thickness of 0 to 200 μm and a carbon material containing carbon nanotubes are prepared. Next, in the mixing step, lithium powder and a carbon material are blended so that a molar ratio of lithium to carbon is 6 with respect to lithium, and an appropriate amount of xylene is added to form a paste.

【００４０】その後、加熱処理工程において、乾燥させ
て粉末状にした試料をルツボに２ｇ入れて電気炉中にセ
ットし、毎分１０℃の昇温速度で３５０℃にし、その温
度に１０分間保持した後、試料を電気炉から取り出し急
冷する。このときの電気炉内の雰囲気は、酸素濃度５ｖ
ｏｌ％、窒素濃度９５ｖｏｌ％の混合ガスを、毎分１０
０ｍｌ流したものである。このようにしてガス貯蔵材料
が完成する。Thereafter, in the heat treatment step, 2 g of the dried and powdered sample was placed in a crucible, set in an electric furnace, heated to 350 ° C. at a rate of 10 ° C./min, and kept at that temperature for 10 minutes. After that, the sample is taken out of the electric furnace and rapidly cooled. At this time, the atmosphere in the electric furnace was an oxygen concentration of 5 v
ol% and a nitrogen gas concentration of 95 vol% at a rate of 10
0 ml was flowed. Thus, the gas storage material is completed.

【００４１】本実施形態のように、加熱処理工程におけ
る雰囲気は、空気雰囲気にしなくても酸素濃度が低くて
も良い。このように酸素濃度を調節することにより、炭
素材料の酸加速度を制御することができる。As in this embodiment, the atmosphere in the heat treatment step does not need to be an air atmosphere, and the oxygen concentration may be low. By adjusting the oxygen concentration in this manner, the acid acceleration of the carbon material can be controlled.

【００４２】なお、上記ペースト状とは、粒子が沈降せ
ず適度の流動性を持つ状態を最適とする。また、混合工
程ではキシレンを用いたが、他にもリチウムと爆発的に
反応しない疎水性の液体であれば使用することができ
る。また、混合工程は、水分の少ない雰囲気で行うこと
が望ましく、例えば、露点を低下させたドライエアー中
で行うと好適である。[0042] The above-mentioned paste form is optimally a state in which the particles do not settle and have an appropriate fluidity. Although xylene was used in the mixing step, any other hydrophobic liquid that does not react explosively with lithium can be used. Further, the mixing step is desirably performed in an atmosphere having a low moisture content, and is preferably performed, for example, in dry air having a reduced dew point.

【００４３】また、混合は、混練り器、乳鉢、ボールミ
ル、および遊星式ボールミル等の市販されている混合装
置を使用すれば良い。また、各試料をペースト状で混合
するのは、試料粉末の混合時の凝集・固着を防止するた
めであるが、凝集体を粉砕するような強力な混合装置を
使用する場合は、混合の際に液体を使用しなくても良
い。For mixing, a commercially available mixing device such as a kneader, a mortar, a ball mill, and a planetary ball mill may be used. The reason for mixing each sample in a paste form is to prevent agglomeration and sticking during mixing of the sample powder.However, when using a powerful mixing device that crushes the agglomerates, It is not necessary to use a liquid.

【００４４】次に、第２実施形態の第１変形例について
述べる。炭素材料は酸化により減量するため、必要以上
の酸化処理を避けることが望ましい。しかし、炭素材料
中に添加元素を拡散させるための温度が高温である場合
は、炭素材料の酸化が必要以上に進行してしまう。本変
形例は、炭素材料の必要以上の酸化を防止するものであ
る。Next, a first modification of the second embodiment will be described. Since the carbon material is reduced by oxidation, it is desirable to avoid unnecessary oxidation treatment. However, when the temperature for diffusing the additional element into the carbon material is high, the oxidation of the carbon material proceeds more than necessary. The present modification is to prevent unnecessary oxidation of the carbon material.

【００４５】まず、図１の材料準備工程において、添加
物質としての炭酸リチウム粉末とグラファイトナノファ
イバーを含む炭素材料とを用意する。次に、混合工程に
おいて、モル比でリチウム１に対して炭素８となるよう
に、リチウム粉末と炭素材料とを無水エタノールを適量
加えて湿式混合する。First, in the material preparation step of FIG. 1, a lithium carbonate powder as an additive substance and a carbon material containing graphite nanofibers are prepared. Next, in the mixing step, an appropriate amount of anhydrous ethanol is added to the lithium powder and the carbon material such that the molar ratio of the lithium to carbon 8 becomes 1 to carbon 8, and wet mixing is performed.

【００４６】その後、加熱処理工程を行う。まず、乾燥
させて粉末状にした混合試料をルツボに２ｇ入れて電気
炉中にセットし、毎分１０℃の昇温速度で３５０℃に
し、この温度に１０分間保持する。この際は、加熱雰囲
気を大気雰囲気とするために毎分５０ｍｌの空気を流
す。その後、空気に換わって不活性ガスとしてのアルゴ
ンガスを、毎分５０ｍｌ電気炉内に流して不活性雰囲気
にした後、毎分１０℃の昇温速度で６５０℃にして、３
０分間保持する。その後、不活性雰囲気の状態で、毎分
４０℃の平均冷却速度で室温まで冷却して、ガス貯蔵材
料が完成する。Thereafter, a heat treatment step is performed. First, 2 g of the dried and powdered mixed sample is put in a crucible, set in an electric furnace, heated to 350 ° C. at a rate of 10 ° C./min, and kept at this temperature for 10 minutes. At this time, 50 ml of air is flowed per minute to make the heating atmosphere an atmospheric atmosphere. After that, argon gas as an inert gas instead of air is flown into an electric furnace at 50 ml / min to make an inert atmosphere, and then the temperature is raised to 650 ° C. at a rate of 10 ° C./min.
Hold for 0 minutes. Thereafter, the gas storage material is cooled to room temperature at an average cooling rate of 40 ° C. per minute in an inert atmosphere.

【００４７】ところで、本変形例によれば、炭素材料中
のグラファイトナノファイバーの表面に付着した非晶質
炭素が酸化除去される等、炭素材料が精製された後に不
活性雰囲気に切り換えているため、必要以上の酸化によ
る炭素材料の減量を防ぐことができる。By the way, according to this modification, the atmosphere is switched to the inert atmosphere after the carbon material is purified, for example, the amorphous carbon attached to the surface of the graphite nanofiber in the carbon material is oxidized and removed. In addition, it is possible to prevent the carbon material from being reduced due to excessive oxidation.

【００４８】なお、不活性ガスとしてはアルゴン以外
に、ヘリウム等の希ガスや窒素等の炭素を酸化させる可
能性の無い気体を用いることができる。また、二酸化炭
素も分解して酸素を発生しない温度であれば用いること
ができる。また、雰囲気の切り換えは温度を低下させず
に行うことが望ましい。また、大気雰囲気での加熱処理
の後、真空雰囲気にしても良い。As the inert gas, besides argon, a rare gas such as helium or a gas such as nitrogen which has no possibility of oxidizing carbon can be used. In addition, any temperature can be used as long as it does not decompose carbon dioxide and generate oxygen. Further, it is desirable to switch the atmosphere without lowering the temperature. After the heat treatment in the air atmosphere, a vacuum atmosphere may be used.

【００４９】次に、第２実施形態の第２変形例を示す。
本変形例では、加熱処理雰囲気に二酸化炭素を用いるこ
とを特徴とする。まず、図１の材料準備工程において、
添加物質としての炭酸カリウム粉末とグラファイトナノ
ファイバーを含む炭素材料とを用意する。次に、混合工
程において、モル比でカリウム１に対して炭素１０とな
るように炭酸カリウム粉末と炭素材料とを配合し、無水
エタノールを加えて湿式混合する。Next, a second modification of the second embodiment will be described.
This modification is characterized in that carbon dioxide is used for the heat treatment atmosphere. First, in the material preparation process of FIG.
A potassium carbonate powder as an additive material and a carbon material containing graphite nanofibers are prepared. Next, in the mixing step, a potassium carbonate powder and a carbon material are blended so that the molar ratio of carbon to potassium is 1 to 10, and anhydrous ethanol is added and wet mixed.

【００５０】次に、加熱処理工程において、乾燥して粉
末状にした混合試料をルツボに２ｇ入れて電気炉中にセ
ットし、毎分１０℃の昇温速度で９００℃にして、この
温度に１時間保持した後、毎分４０℃の平均冷却速度で
冷却する。この場合の雰囲気は、二酸化炭素５０ｖｏｌ
％、不活性ガスとしてのアルゴン５０ｖｏｌ％の混合ガ
スを毎分２０ｍｌ流したものである。このようにしてガ
ス貯蔵材料が完成する。Next, in the heat treatment step, 2 g of the dried and powdered mixed sample was placed in a crucible, set in an electric furnace, and heated to 900 ° C. at a rate of 10 ° C./min. After holding for one hour, it is cooled at an average cooling rate of 40 ° C. per minute. The atmosphere in this case is 50 vol.
%, And a mixed gas of 50 vol% of argon as an inert gas was flowed at 20 ml / min. Thus, the gas storage material is completed.

【００５１】高温においては、二酸化炭素は炭素と反応
して一酸化炭素になり、酸化作用が発現するため、炭素
材料を酸化するための雰囲気として選択することができ
る。そして、不活性ガスを混合することにより分圧を調
節して酸化力を調節することができる。At a high temperature, carbon dioxide reacts with carbon to form carbon monoxide, and an oxidizing effect is exhibited. Therefore, the carbon material can be selected as an atmosphere for oxidizing the carbon material. The oxidizing power can be adjusted by adjusting the partial pressure by mixing the inert gas.

【００５２】なお、二酸化炭素の比率は、この値に限定
されるものではなく、１体積％から１００体積％まで変
化させた条件で加熱することも可能である。また、加熱
の際の保持温度は、７００℃〜１２００℃の範囲内から
選定することが可能である。また、不活性ガスとして
は、窒素やヘリウムを用いても良い。The ratio of carbon dioxide is not limited to this value, and heating can be performed under the condition of changing from 1% by volume to 100% by volume. Further, the holding temperature at the time of heating can be selected from the range of 700 ° C to 1200 ° C. Further, nitrogen or helium may be used as the inert gas.

【００５３】（第３実施形態）本実施形態は、添加物質
の形態に主な特徴がある。以下、主として第１実施形態
と異なる部分について述べる。(Third Embodiment) This embodiment is mainly characterized in the form of the additive substance. Hereinafter, parts different from the first embodiment will be mainly described.

【００５４】まず、図１の材料準備工程において、添加
物質としての硝酸リチウム粉末とグラファイトナノファ
イバーを含む炭素材料とを用意する。次に、混合工程に
おいて、モル比でリチウム１に対して炭素６となるよう
に硝酸リチウム粉末と炭素材料とを乳鉢に入れ、無水エ
タノールを適量加えてリチウムを溶解させた状態で混合
する。ここで、混合した試料はペースト状である。First, in the material preparation step of FIG. 1, a lithium nitrate powder as an additive substance and a carbon material containing graphite nanofibers are prepared. Next, in a mixing step, lithium nitrate powder and a carbon material are put in a mortar so that the molar ratio of lithium to carbon is 6 with respect to lithium, and an appropriate amount of anhydrous ethanol is added to mix the lithium in a dissolved state. Here, the mixed sample is in the form of a paste.

【００５５】その後、加熱処理工程において、乾燥させ
て粉末状にした混合試料をルツボに２ｇ入れ電気炉内に
セットし、毎分１０℃の昇温速度で３００℃にし、この
温度に１０分間保持した後、電気炉から取り出して大気
中で急冷する。この場合の電気炉内の雰囲気は大気雰囲
気とし、空気を毎分５０ｍｌ電気炉内に流す。このよう
にしてガス貯蔵材料が完成する。Thereafter, in the heat treatment step, 2 g of the dried and powdered mixed sample was placed in a crucible, set in an electric furnace, heated to 300 ° C. at a rate of 10 ° C./min, and kept at this temperature for 10 minutes. Then, it is taken out of the electric furnace and quenched in the air. In this case, the atmosphere in the electric furnace is an air atmosphere, and air is flown into the electric furnace at a rate of 50 ml / min. Thus, the gas storage material is completed.

【００５６】ところで、本実施形態では、添加物質が硝
酸リチウムをエタノールに溶解させた溶液であるため、
試料が粉末の場合よりも均一に混合させることが可能で
ある。また、ペーストの状態は粘度が低すぎると乾燥中
に硝酸リチウムの偏析が起こるため、固めの状態とする
ことが望ましい。また、この偏析を避けるために、スプ
レードライヤー等の短時間で乾燥させることができる乾
燥機を使用することがさらに望ましい。In the present embodiment, since the additive substance is a solution in which lithium nitrate is dissolved in ethanol,
It is possible to mix more uniformly than when the sample is a powder. If the viscosity of the paste is too low, segregation of lithium nitrate occurs during drying, so that the paste is desirably hardened. In addition, in order to avoid this segregation, it is more desirable to use a dryer that can be dried in a short time, such as a spray dryer.

【００５７】（第４実施形態）本実施形態は、添加物質
の形態に主な特徴がある。まず、部分的に加熱可能もし
くは分割加熱可能で、かつ真空引き可能な電気炉を用意
する。次に、図１の材料準備工程において、グラファイ
トナノファイバーを含む炭素材料と添加物質としてのカ
リウム（金属カリウム）とを用意する。そして、アルミ
ナ製の板状試料台に炭素材料を１ｍｍ未満になるように
薄く敷き詰め、電気炉内にセットする。次に、カリウム
を部分的に加熱可能な位置に所定量セットする。(Fourth Embodiment) This embodiment is mainly characterized by the form of the additive substance. First, an electric furnace that can be partially heated or can be dividedly heated and can be evacuated is prepared. Next, in the material preparation step of FIG. 1, a carbon material containing graphite nanofibers and potassium (metal potassium) as an additive substance are prepared. Then, the carbon material is thinly spread on an alumina plate-shaped sample table so as to have a thickness of less than 1 mm, and set in an electric furnace. Next, a predetermined amount of potassium is set at a position where it can be partially heated.

【００５８】次に、混合工程において、真空ポンプを用
いて電気炉内を真空（１．３×１０ -4Ｐａレベル）にし
た後、カリウムをセットした部分を２５０℃にしてカリ
ウムを気化（微粒子状で浮遊した状態）させる。気化し
たカリウムは炉内に拡散し炭素材料上に析出する。Next, in the mixing step, a vacuum pump is used.
And vacuum the electric furnace (1.3 × 10 -FourPa level)
After that, the part where potassium was set was
Vaporized (suspended in the form of fine particles). Vaporization
The potassium diffuses into the furnace and deposits on the carbon material.

【００５９】また、この時点で一部のカリウムは炭素材
料内へ拡散する場合もある。また、このときに炭素材料
をセットした部分を加熱（２００〜６００℃程度が望ま
しい）しておくと、炭素材料内へのカリウムの拡散が起
こりやすくなる。ただし、炭素材料において、グラファ
イトナノファイバーの表面が非晶質炭素に被覆されてい
る場合は、グラファイトナノファイバー内へのカリウム
の拡散は困難である。At this point, some potassium may diffuse into the carbon material. If the portion where the carbon material is set is heated (preferably at about 200 to 600 ° C.) at this time, diffusion of potassium into the carbon material is likely to occur. However, in the carbon material, when the surface of the graphite nanofiber is coated with amorphous carbon, diffusion of potassium into the graphite nanofiber is difficult.

【００６０】そして、十分にカリウムを気化拡散させた
（セットしたカリウムが全て気化した状態が望ましい）
後、加熱処理工程として、電気炉内の温度を４００℃に
上昇させて１時間保持する。ただし、上記カリウムの気
化の際に温度を上昇させた場合は必要ない。次に、電気
炉内に微量の空気もしくは酸素を含むガスを導入して、
炭素材料を酸化させる。これにより、グラファイトナノ
ファイバー表面の非晶質炭素が除去される等、炭素材料
が精製されて、カリウムが確実に炭素材料に添加され
る。Then, potassium was sufficiently vaporized and diffused (preferably, the set potassium was completely vaporized).
Thereafter, as a heat treatment step, the temperature in the electric furnace is increased to 400 ° C. and maintained for one hour. However, this is not necessary when the temperature is increased during the above-mentioned vaporization of potassium. Next, a small amount of air or gas containing oxygen is introduced into the electric furnace,
Oxidize the carbon material. Thereby, the carbon material is purified, for example, the amorphous carbon on the surface of the graphite nanofiber is removed, and potassium is reliably added to the carbon material.

【００６１】続いて、平均冷却速度毎分４０℃で電気炉
内の温度を低下させ、室温まで低下した後大気開放して
試料を取り出し、ガス貯蔵材料が完成する。Subsequently, the temperature in the electric furnace is lowered at an average cooling rate of 40 ° C. per minute, and after the temperature is lowered to room temperature, the sample is taken out to the atmosphere and a gas storage material is completed.

【００６２】なお、加熱処理工程における雰囲気は、大
気圧と同程度に戻す必要は無く、１０-2Ｐａ程度であっ
ても良い。また、電気炉の冷却時の雰囲気は酸化雰囲気
で良い。また、上記例の他に、添加物質を微粒子のエア
ロゾル状態にして炭素材料と反応させるようにしても良
い。The atmosphere in the heat treatment step does not need to be returned to the same level as the atmospheric pressure, and may be about 10 −2 Pa. Further, the atmosphere for cooling the electric furnace may be an oxidizing atmosphere. Further, in addition to the above example, the additive substance may be made to react with the carbon material in the state of fine particles in an aerosol state.

【００６３】（第５実施形態）上記各実施形態では、ア
ルカリ金属を炭素材料に添加していたが、本実施形態で
は、触媒の働きをする元素を添加する例について示す。
本実施形態は、ガス貯蔵材料に水素を貯蔵させる場合に
用いて好適である。(Fifth Embodiment) In each of the above embodiments, the alkali metal is added to the carbon material. In this embodiment, an example in which an element acting as a catalyst is added will be described.
This embodiment is suitable for use in storing hydrogen in a gas storage material.

【００６４】まず、図１の材料準備工程において、添加
物質としての酸化白金粉末とグラファイトナノファイバ
ーを含む炭素材料とを用意する。次に、混合工程におい
て、モル比で白金１に対して炭素１２となるように酸化
白金粉末と炭素材料とを配合し、ジルコニアセラミック
製の遊星ボールミル用の容器内に、ジルコニアセラミッ
ク製のボールとともに配合した試料を入れ、内部を窒素
雰囲気にしてふたをする。そして、上記容器を遊星ボー
ルミル装置にセットして粉砕混合を行う。First, in the material preparation step shown in FIG. 1, a platinum oxide powder as an additive and a carbon material containing graphite nanofibers are prepared. Next, in the mixing step, a platinum oxide powder and a carbon material are blended so that the molar ratio becomes platinum 12 to carbon 12 and the mixture is placed in a container for a zirconia ceramic planetary ball mill together with zirconia ceramic balls. Put the blended sample, cover the inside with nitrogen atmosphere. Then, the above-mentioned container is set in a planetary ball mill, and pulverized and mixed.

【００６５】その後、加熱処理工程において、混合した
試料をルツボに２ｇ入れて電気炉にセットし、電気炉を
毎分５℃の昇温速度で５００℃にし、１０分間保持した
後、電気炉から試料を取り出して急冷する。加熱中は電
気炉内に空気を毎分５０ｍｌ流す。このようにしてガス
貯蔵材料が完成する。Thereafter, in the heat treatment step, 2 g of the mixed sample was put in a crucible and set in an electric furnace, the electric furnace was heated to 500 ° C. at a rate of 5 ° C./min, and held for 10 minutes. Remove the sample and quench. During heating, 50 ml of air is flowed into the electric furnace per minute. Thus, the gas storage material is completed.

【００６６】ところで、炭素材料に白金を添加すること
により、炭素材料に水素を貯蔵させる場合に、水素が白
金の触媒作用により解離され水素イオンとなりガス貯蔵
材料である炭素材料に拡散される。従って、水素の貯蔵
能力を高めることができる。その他、この様な触媒作用
を有する金属として、パラジウムやニッケル等がある。
本実施形態では、添加物質として酸化白金を用いたが、
白金、パラジウム、ニッケル、およびこの各々の化合物
を用いても良い。また、これらを２種類以上組み合わせ
ることもできる。When hydrogen is stored in a carbon material by adding platinum to the carbon material, the hydrogen is dissociated by the catalytic action of platinum and becomes hydrogen ions, which are diffused into the carbon material as a gas storage material. Therefore, the hydrogen storage capacity can be increased. In addition, palladium, nickel, and the like are examples of metals having such a catalytic action.
In the present embodiment, platinum oxide is used as the additive substance.
Platinum, palladium, nickel, and their respective compounds may be used. Also, two or more of these can be combined.

【００６７】次に第５実施形態の変形例について述べ
る。この変形例は、第５実施形態において、さらにアル
カリ金属を添加するものであり、主として異なる部分に
ついて述べる。まず、図１の材料準備工程として、酸化
白金粉末、リチウム粉末およびグラファイトナノファイ
バーを含む炭素材料を、モル比で、白金１に対してリチ
ウム２、炭素１２となるように用意する。そして、上述
のように混合工程および加熱処理工程を行い、ガス貯蔵
材料が完成する。ただし、加熱処理温度は３５０℃とす
る。Next, a modification of the fifth embodiment will be described. This modification differs from the fifth embodiment in that an alkali metal is further added, and mainly different parts will be described. First, as a material preparation step in FIG. 1, a carbon material containing platinum oxide powder, lithium powder, and graphite nanofibers is prepared in a molar ratio of platinum 1 to lithium 2 and carbon 12. Then, the mixing step and the heat treatment step are performed as described above, and the gas storage material is completed. However, the heat treatment temperature is 350 ° C.

【００６８】（他の実施形態）上記第１〜第５実施形態
では、添加物質としてリチウムやカリウム、またはその
無機化合物や有機化合物を用いる例について示したが、
その他アルカリ金属である、ナトリウム、ルビジウム、
セシウム、およびその無機化合物や有機化合物を用いて
も良い。例えば、アルカリ金属の酢酸塩を用いたり、カ
リウムエトキシドの様なアルコキシドを用いても良い。
また、これらを１種類のみ用いるのではなく、２種類以
上組み合わせて用いることもできる。(Other Embodiments) In the first to fifth embodiments, examples in which lithium or potassium or an inorganic compound or an organic compound thereof is used as an additive material have been described.
Other alkali metals, sodium, rubidium,
Cesium and its inorganic or organic compounds may be used. For example, an alkali metal acetate or an alkoxide such as potassium ethoxide may be used.
Further, these may be used not only in one kind but also in combination of two or more kinds.

【００６９】また、炭素材料としては、カーボンナノチ
ューブやグラファイトナノファイバーの他に、グラファ
イトやカーボンファイバーを含むものも用いることがで
きる。また、これらを単独ではなく、２種類以上混合し
た状態で使用することも可能である。ただし、例えば、
異種の材料が融着した状態等の、ガスの貯蔵を妨げるよ
うな状態で使用することは望ましくない。Further, as the carbon material, in addition to carbon nanotubes and graphite nanofibers, those containing graphite and carbon fibers can also be used. These may be used alone or in a mixture of two or more. However, for example,
It is not desirable to use it in a state that hinders gas storage, such as a state in which dissimilar materials are fused.

【００７０】また、添加物質の形態は、粉末状のものと
溶媒に溶解させた溶液のものとを併用するなど、異なる
形態の添加物質を併用しても良い。また、上記第１〜第
３および第５実施形態における添加物質と炭素材料との
混合比率は、上述の数値に限定するものではなく、この
混合比率を変えることにより、炭素材料に対する添加元
素の添加量を変えることも可能である。The form of the additive substance may be different from that of the additive substance, such as a combination of a powdery substance and a solution dissolved in a solvent. Further, the mixing ratio between the additive substance and the carbon material in the first to third and fifth embodiments is not limited to the above-described numerical value. It is also possible to vary the amount.

【００７１】上記、各実施形態に示したように、本発明
では、加熱処理温度や加熱処理時間等は様々な組み合わ
せが存在し、上記各実施形態の数値に限定されるもので
はない。ここで、加熱処理温度としては炭素が酸化し始
める２００℃から燃焼状態になる１０００℃の範囲内か
ら選択することができる。ただし、酸素濃度や除去対象
の炭素材料の種類や状態を考慮する必要がある。加熱処
理時間は、加熱処理温度に到達直後に降温する場合を最
短とでき、試料の作成時間の短縮化を考慮すると最長２
時間程度にすることが望ましい。ただし、加熱処理温度
や酸素濃度等に依存する。As described in the above embodiments, in the present invention, there are various combinations of the heat treatment temperature and the heat treatment time, and the present invention is not limited to the numerical values of the above embodiments. Here, the heat treatment temperature can be selected from the range of 200 ° C. at which carbon starts to oxidize to 1000 ° C. at which combustion occurs. However, it is necessary to consider the oxygen concentration and the type and state of the carbon material to be removed. The heat treatment time can be minimized when the temperature is lowered immediately after the temperature reaches the heat treatment temperature, and the maximum is 2 in consideration of shortening of the sample preparation time.
It is desirable to set it to about time. However, it depends on the heat treatment temperature, oxygen concentration, and the like.

【００７２】従って、加熱処理時間、加熱処理温度、酸
素濃度、試料の状態等を相互に考慮して、加熱処理条件
等を決定する必要がある。例えば、低温で酸素濃度を低
下させた条件下で、酸加速度を遅くして長時間加熱処理
を行うことも可能である。また、加熱処理温度が高く酸
化が急激に起こる場合は、酸素濃度を低下させて酸化速
度を低下させることが有効である。Therefore, it is necessary to determine the heat treatment conditions and the like in consideration of the heat treatment time, the heat treatment temperature, the oxygen concentration, the state of the sample, and the like. For example, under conditions where the oxygen concentration is reduced at a low temperature, it is also possible to perform the heat treatment for a long time by slowing the acid acceleration. When the heat treatment temperature is high and oxidation occurs rapidly, it is effective to lower the oxygen concentration to lower the oxidation rate.

【００７３】なお、第１〜第４実施形態、および他の実
施形態により作製したガス貯蔵材料は、水素の他にメタ
ン等も貯蔵させることができる。また、上記第２〜第５
実施形態、および他の実施形態では、第１実施形態と同
様の効果を発揮することができる。The gas storage materials manufactured according to the first to fourth embodiments and other embodiments can store methane and the like in addition to hydrogen. In addition, the above-mentioned second to fifth
In the embodiment and the other embodiments, the same effects as in the first embodiment can be exerted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の製造工程を示す工程図である。FIG. 1 is a process chart showing a manufacturing process of the present invention.

【図２】ガス貯蔵材料に対する水素吸蔵量を測定した結
果を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a result of measuring a hydrogen storage amount for a gas storage material.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G040 AA42 AA44 4G046 CB08 CC02 CC05 4L031 AA27 BA14 CA02 CA08 DA00 5H027 BA13 BA16  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4G040 AA42 AA44 4G046 CB08 CC02 CC05 4L031 AA27 BA14 CA02 CA08 DA00 5H027 BA13 BA16

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 炭素材料と、前記炭素材料に対して元素
を添加するための添加物質とを用意する材料準備工程
と、 前記炭素材料と前記添加物質とを混合する混合工程と、 前記混合された炭素材料と添加物質とを加熱処理するこ
とにより、前記炭素材料の酸化と前記炭素材料に対する
前記添加物質中の元素の添加処理とを含む加熱処理工程
とを有することを特徴とする炭素系ガス貯蔵材料の製造
方法。A material preparing step of preparing a carbon material and an additive substance for adding an element to the carbon material; a mixing step of mixing the carbon material with the additive substance; A carbon-based gas having a heat treatment step including oxidizing the carbon material and adding the element in the additive material to the carbon material by heat-treating the carbon material and the additive substance. Manufacturing method of storage material. 【請求項２】 前記添加物質が、アルカリ金属元素の単
体、アルカリ金属元素を含む無機化合物、および、アル
カリ金属元素を含む有機金属化合物のうちの少なくとも
１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の炭素系ガ
ス貯蔵材料の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the additive includes at least one of a simple substance of an alkali metal element, an inorganic compound containing an alkali metal element, and an organic metal compound containing an alkali metal element. 3. The method for producing a carbon-based gas storage material according to item 1. 【請求項３】 前記添加物質が、パラジウム、白金、ニ
ッケル、パラジウムの化合物、白金の化合物およびニッ
ケルの化合物のうちの少なくとも１つを含むことを特徴
とする請求項１または２に記載の炭素系ガス貯蔵材料の
製造方法。3. The carbon-based material according to claim 1, wherein the additive substance includes at least one of palladium, platinum, nickel, a compound of palladium, a compound of platinum, and a compound of nickel. Manufacturing method of gas storage material. 【請求項４】 前記添加物質として融点を有するものを
用い、前記加熱処理工程における加熱処理温度が、前記
添加物質の融点以上であることを特徴とする請求項１な
いし３のいずれか１つに記載の炭素系ガス貯蔵材料の製
造方法。4. The method according to claim 1, wherein the additive substance having a melting point is used, and a heat treatment temperature in the heat treatment step is equal to or higher than a melting point of the additive substance. The method for producing a carbon-based gas storage material according to the above. 【請求項５】 前記加熱処理工程における雰囲気を、前
記炭素材料を酸化させた後に不活性雰囲気または真空雰
囲気にすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれ
か１つに記載の炭素系ガス貯蔵材料の製造方法。5. The carbon-based gas according to claim 1, wherein an atmosphere in the heat treatment step is an inert atmosphere or a vacuum atmosphere after the carbon material is oxidized. Manufacturing method of storage material. 【請求項６】 前記加熱処理工程における雰囲気が、二
酸化炭素、もしくは二酸化炭素と不活性ガスとの混合ガ
スであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
１つに記載の炭素系ガス貯蔵材料の製造方法。6. The carbon-based gas according to claim 1, wherein an atmosphere in the heat treatment step is carbon dioxide or a mixed gas of carbon dioxide and an inert gas. Manufacturing method of storage material. 【請求項７】 前記添加物質の形態が、粉末状、前記添
加物質を溶解させた溶液、および前記添加物質を微粒子
状にして浮遊させたもののうちの少なくとも１つである
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記
載の炭素系ガス貯蔵材料の製造方法。7. The form of the additive substance is at least one of a powder, a solution in which the additive substance is dissolved, and a substance in which the additive substance is suspended in fine particles. Item 7. The method for producing a carbon-based gas storage material according to any one of Items 1 to 6. 【請求項８】 前記炭素材料が、カーボンナノチュー
ブ、グラファイトナノファイバー、グラファイトおよび
カーボンファイバーのうちの少なくとも１つを含むこと
を特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の
炭素系ガス貯蔵材料の製造方法。8. The carbon-based gas according to claim 1, wherein the carbon material includes at least one of carbon nanotubes, graphite nanofibers, graphite, and carbon fibers. Manufacturing method of storage material. 【請求項９】 貯蔵するガスが水素であることを特徴と
する請求項１ないし８のいずれか１つに記載の炭素系ガ
ス貯蔵材料の製造方法。9. The method for producing a carbon-based gas storage material according to claim 1, wherein the gas to be stored is hydrogen.
JP2000039789A 2000-02-14 2000-02-14 Method for manufacturing carbon-based gas storage material Withdrawn JP2001226108A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000039789A JP2001226108A (en) 2000-02-14 2000-02-14 Method for manufacturing carbon-based gas storage material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000039789A JP2001226108A (en) 2000-02-14 2000-02-14 Method for manufacturing carbon-based gas storage material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001226108A true JP2001226108A (en) 2001-08-21

Family

ID=18563301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000039789A Withdrawn JP2001226108A (en) 2000-02-14 2000-02-14 Method for manufacturing carbon-based gas storage material

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001226108A (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009257752A (en) * 2008-04-18 2009-11-05 Qinghua Univ Solar collector and solar heating system using same
JP2009257753A (en) * 2008-04-18 2009-11-05 Qinghua Univ Solar collector and solar heating system using same
JP2010512243A (en) * 2006-12-12 2010-04-22 コミツサリア タ レネルジー アトミーク Inorganic composition capable of capturing hydrogen, preparation method and use
KR101137209B1 (en) 2007-05-30 2012-04-19 주식회사 엘지화학 Method for preparing carbon nanotube
US8622055B2 (en) 2008-04-11 2014-01-07 Tsinghua University Solar collector and solar heating system using same
US8695586B2 (en) 2008-04-11 2014-04-15 Tsinghua University Solar collector and solar heating system using same
US9010315B2 (en) 2008-04-11 2015-04-21 Tsinghua University Solar collector based on carbon nanotubes and solar heating system using the same
JP2015168610A (en) * 2014-03-10 2015-09-28 国立大学法人秋田大学 Carbon nanotube complex, carbon nanotube dispersion liquid and method of producing them, carbon nanotube dispersion method, and transparent electrode and method of producing the same
US9263660B2 (en) 2009-02-20 2016-02-16 Tsinghua University Generator
CN114057181A (en) * 2021-12-20 2022-02-18 中南大学 Method for preparing oxygen atom doped three-dimensional porous ultrathin carbon nanosheet

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010512243A (en) * 2006-12-12 2010-04-22 コミツサリア タ レネルジー アトミーク Inorganic composition capable of capturing hydrogen, preparation method and use
KR101137209B1 (en) 2007-05-30 2012-04-19 주식회사 엘지화학 Method for preparing carbon nanotube
US8695586B2 (en) 2008-04-11 2014-04-15 Tsinghua University Solar collector and solar heating system using same
US8622055B2 (en) 2008-04-11 2014-01-07 Tsinghua University Solar collector and solar heating system using same
US9010315B2 (en) 2008-04-11 2015-04-21 Tsinghua University Solar collector based on carbon nanotubes and solar heating system using the same
JP2009257753A (en) * 2008-04-18 2009-11-05 Qinghua Univ Solar collector and solar heating system using same
US8561603B2 (en) 2008-04-18 2013-10-22 Tsinghua University Solar collector and solar heating system using same
JP2009257752A (en) * 2008-04-18 2009-11-05 Qinghua Univ Solar collector and solar heating system using same
US8733339B2 (en) 2008-04-18 2014-05-27 Tsinghua University Solar collector and solar heating system using same
US9263660B2 (en) 2009-02-20 2016-02-16 Tsinghua University Generator
JP2015168610A (en) * 2014-03-10 2015-09-28 国立大学法人秋田大学 Carbon nanotube complex, carbon nanotube dispersion liquid and method of producing them, carbon nanotube dispersion method, and transparent electrode and method of producing the same
CN114057181A (en) * 2021-12-20 2022-02-18 中南大学 Method for preparing oxygen atom doped three-dimensional porous ultrathin carbon nanosheet
CN114057181B (en) * 2021-12-20 2023-05-02 中南大学 Method for preparing oxygen atom doped three-dimensional porous ultrathin carbon nanosheets

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2647290C2 (en) Method for producing powder of conducting connection of mayenite type
JP5331011B2 (en) Catalyst carrier, catalyst and method for producing the same
KR101751422B1 (en) Method for improving the electrochemical performances of an alkali metal oxyanion electrode material and alkali metal oxyanion electrode material obtained therefrom
WO2014129597A1 (en) Carbon material for use as catalyst carrier
CN110639519B (en) Three-dimensional ordered mesoporous cerium dioxide loaded Pt-MnO for efficiently catalyzing and oxidizing toluenexCatalyst and process for preparing same
EP2213369B1 (en) A process for the preparation of a catalyst, a catalyst obtained thereby, and its use in the production of nanotubes
CN100556801C (en) The preparation method of micron porous carbon microsphere
JP2001226108A (en) Method for manufacturing carbon-based gas storage material
CN111974435B (en) Preparation method and application of high-stability Cu/N-doped carbon nanosheet catalyst
KR100724555B1 (en) Metal oxide catalyst for hydrogen generation and method of producing the same
JP2011519806A (en) Method for producing crystalline material containing lithium, iron and phosphoric acid
CN111092235B (en) Platinum-cobalt alloy catalyst and preparation method thereof
JP2001512407A (en) Method for producing lithium transition metal compound
Ashok et al. Preparation of nanoparticles via cellulose-assisted combustion synthesis
JP5231016B2 (en) Carbon dioxide absorbing material, carbon dioxide absorbing material manufacturing method, carbon dioxide absorbing method, and carbon dioxide absorbing device
KR100788413B1 (en) Method of manufacturing nano composite powder using thermal plasma synthesis
JP2001278656A (en) Method for manufacturing sintered metal oxide
WO2010137567A1 (en) Hydrogen generating material, method for producing same, method for producing hydrogen, and apparatus for producing hydrogen
JP6716219B2 (en) Method for producing Ti4O7
WO2020066010A1 (en) Carbon material for solid polymer fuel cell catalyst support and method of manufacturing same
JP6648161B2 (en) Zirconium boride and method for producing the same
JP2007029931A (en) Catalyst carrier and catalyst carrier for electrode catalyst of fuel cell
TW200838606A (en) Catalyst for removing carbon monoxide from hydrogen gas
KR20150071728A (en) Fe Powders of Heat source in Thermal Batteries and Method for Fabricating thereof
Shukla et al. Combustion Synthesis: A Versatile Method for Functional Materials

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20070501