JP2003107055A - 水素吸蔵量モニター方法 - Google Patents

水素吸蔵量モニター方法

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JP2003107055A
JP2003107055A JP2001301687A JP2001301687A JP2003107055A JP 2003107055 A JP2003107055 A JP 2003107055A JP 2001301687 A JP2001301687 A JP 2001301687A JP 2001301687 A JP2001301687 A JP 2001301687A JP 2003107055 A JP2003107055 A JP 2003107055A
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JP2001301687A
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Yuichi Ishikawa
雄一 石川
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Kansai Research Institute KRI Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水素圧が、吸蔵する水素量に対してプラトー
となる領域においても正確に水素吸蔵量を定量又は推定
することができる水素吸蔵量モニター方法、及び該方法
に用いる水素吸蔵合金、並びに水素吸蔵用化合物を提供
する。 【解決手段】 水素吸蔵量に対して水素圧がプラトーと
なる領域で磁気的特性が大きく変わり、且つ磁気的特性
の変化が水素量に対して一対一対応となることを用い
て、磁気的特性から水素吸蔵材料の水素量を定量又は推
定する。磁気的特性としては、保磁力、磁化率、磁化の
大きさ等が挙げられるが、最も水素吸蔵量との関係で好
ましい特性は磁化の大きさと磁化率であり、例えば水素
圧がプラトーとなる水素吸蔵材料の水素吸蔵量に対し
て、その磁気的特性から水素吸蔵量を定量または推定で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池自動車等
の水素貯蔵における水素吸蔵量を定量又は推定する、水
素吸蔵量のモニター方法、及びこれに用いられる水素吸
蔵合金並びに水素吸蔵用化合物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】水素を燃料とする燃料電池を用いた燃料
電池自動車や自家発電が、昨今、環境に優しい次世代の
エネルギーシステムとして着目されている。水素を燃料
とする場合に、水素を貯蔵する方法には3種類の方法が
知られている。1つは、水素を取り出すことが出来る有
機原料として貯蔵する方法、1つは、水素をガスとして
ガスボンベに貯蔵する方法、いま1つは、水素を金属等
と反応させ水素吸蔵合金、若しくは化合物として貯蔵す
る水素吸蔵材料を用いる方法である。
【0003】このうち、前2者の方法、すなわち、水素
を取り出すことが出来る有機原料として貯蔵する方法
や、水素をガスとしてガスボンベに貯蔵する方法は、重
量当たりまたは体積当たりの水素量が比較的多くなるの
でメリットが大きいが、場合によっては引火事故が発生
する危険性を有している。このため、化合物として貯蔵
する水素吸蔵材料を用いる方法、すなわち、水素を金属
化合物のかたちで安定化させる方法やカーボン等の表面
に吸着させる方法も検討されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記水
素吸蔵材料を用いる方法では、水素圧のみを水素吸蔵量
の尺度として用いており、燃料とする水素がどの程度残
量があるかを正確に判断することが困難であるという問
題点がある。この理由としては水素吸蔵材料が、ある程
度の水素を吸蔵してくると、水素圧が一定でも吸蔵して
いる水素量が一対一対応ではなくなり、水素圧だけを測
定していても水素吸蔵材料中の水素量を正確に定量又は
推定することが困難となるためである。
【0005】また、プラトー領域にある水素圧は水素吸
蔵過程と放出過程とでは一般的に異なるヒステリシスを
持つことが知られており、これも水素圧のみによる正確
な吸蔵量の定量又は推定を難しくしている。
【0006】従って、例えば、水素を原料とした燃料電
池自動車がどの程度燃料を積んでいるかをモニターする
手段としては、実際に水素を流した量から推定する以外
に方法がないのが現状である。例えば、水素吸蔵合金で
は水素を吸蔵する量により水素圧(水素圧力)を高めて
いくが、上述したように、ある水素量を超えると一定水
素圧でも吸蔵量が増加し、更に吸蔵量が増加した段階で
再び水素圧が上昇し始めるという現象が確認されてい
る。従って、水素圧のみで燃料電池自動車の水素吸蔵量
を推定することは難しい現状がある。
【0007】上記のように、水素吸蔵材料を用いた水素
貯蔵において、水素圧が吸蔵する水素量に対してプラト
ーとなる領域においても水素吸蔵量を正確に定量又は推
定できる、水素吸蔵量のモニター方法が求められてい
る。
【0008】本発明は、以上のような問題点に鑑みなさ
れたもので、その目的は、水素圧が、吸蔵する水素量に
対してプラトーとなる領域においても、正確に水素吸蔵
量を定量又は推定することができる水素吸蔵量モニター
方法、及び該方法に用いる水素吸蔵合金、並びに水素吸
蔵用化合物を提供することにある。
【0009】
【課題を解決しようとする手段】本発明者等は、水素量
に対して水素圧がプラトーとなる領域においては、磁気
的特性の変化率が比較的大きく、且つ磁気的特性の変化
が水素量に対して一対一対応となることを用いて、磁気
的特性を利用して水素吸蔵材料の水素吸蔵量を正確に定
量又は推定できることを見出し、本発明を完成するに至
った。
【0010】請求項1の水素吸蔵量モニター方法は、上
記の課題を解決するために、第一の水素吸蔵材料が有す
る磁気的特性を利用して、第一の水素吸蔵材料における
水素吸蔵量を定量又は推定することを特徴としている。
【0011】上記の構成によれば、上記第一の水素吸蔵
材料が有する磁気的特性を利用して、該水素吸蔵材料の
水素吸蔵量を定量又は推定することで、水素圧を水素吸
蔵量の尺度として用いる必要がないので、水素吸蔵量に
対する平衡水素分圧が一定となるプラトー領域において
も正確に水素吸蔵量をモニターすることができる。
【0012】請求項2の水素吸蔵量モニター方法は、上
記の課題を解決するために、前記定量又は推定を、水素
吸蔵量に対する平衡水素分圧が一定となるプラトー領域
にて行い、該プラトー領域以外では、水素圧力を利用し
て水素吸蔵量を定量又は推定することを特徴としてい
る。
【0013】上記の構成によれば、上記プラトー領域以
外では、水素圧力を利用した定量又は推定を行うので、
磁気的特性と水素圧力という2つのパラメーターを組み
合わせることで第一の水素吸蔵材料として用いられる材
質に関わり無くより正確に水素吸蔵量を定量又は推定す
ることが可能である。
【0014】請求項3の水素吸蔵量モニター方法は、上
記の課題を解決するために、第一の水素吸蔵材料とは異
なる組成を有する第二の水素吸蔵材料の磁気的特性を利
用して、第一の水素吸蔵材料における水素吸蔵量を定量
又は推定することを特徴としている。
【0015】上記の構成によれば、第一の水素吸蔵材料
とは異なる組成を有する第二の水素吸蔵材料を用いるこ
とで、モニター対象となる第一の水素吸蔵材料の磁気的
特性に関わり無く、より正確に第一の水素吸蔵材料の水
素吸蔵量をモニターすることができる。
【0016】請求項4の水素吸蔵合金は、上記の課題を
解決するために、請求項1ないし3のいずれか1項に記
載の水素吸蔵量モニター方法において水素吸蔵材料とし
て用いられ、Fe,Co,Cr,Ni,Mn及びランタノイド系元素の
いずれか1種類以上を含むことを特徴としている。
【0017】請求項5の水素吸蔵用化合物は、上記の課
題を解決するために、請求項1ないし3のいずれか1項
に記載の水素吸蔵量モニター方法に用いられ、カーボン
系材料を含むことを特徴としている。
【0018】上記の構成によれば、上記元素を含む水素
吸蔵合金、上記カーボン系材料を含む上記水素吸蔵用化
合物を用いることで、より正確に水素吸蔵量をモニター
することが可能である。
【0019】
【発明の実施の形態】〔実施の形態1〕本発明の一実施
の形態について説明すれば以下のとおりである。
【0020】本実施の形態の水素吸蔵量モニター方法
は、第一の水素吸蔵材料が有する磁気的特性を利用し
て、第一の水素吸蔵材料における水素吸蔵量を定量又は
推定する方法である。
【0021】水素吸蔵材料の磁気的特性としては、具体
的には、例えば、保磁力、磁化率、磁化の大きさ等が挙
げられる。これらのうち、水素吸蔵量との関係で、最も
正確な測定が行える特性は、磁化の大きさや磁化率であ
る。これらの特性は、インダクタンスコイルやホール効
果、磁気抵抗効果からの評価がし易いからである。一般
的な、その他の評価装置としてはVSM(vibrating samp
le magnetometer)も材料の磁気特性を測定するには有
力な装置である。一方、保磁力は粉の組成で決定される
結晶磁気異方性エネルギー、粉の形状、サイズや印加磁
場の大きさによっても変化するという側面がある。従っ
て、上記例示の磁気的特性においては、磁化率や磁化の
大きさで水素吸蔵量との相関を取ることがより望まし
い。
【0022】本発明において、水素吸蔵量を定量又は推
定する場合としては、例えば、上記磁気的特性と水素吸
蔵量との間に何らかの数値的な関係式が明らかとなる場
合には定量を行い、関係式は明らかではないが、何らか
の近似式で表せたり、その他、特有の傾向が明らかとな
る場合は、推定を行う等が考えられる。また、モニター
する領域に応じた関係式、近似式を明確化し、適宜磁気
的特性の種類や、定量方法・推定方法を使い分ける等し
て、より正確な水素吸蔵量のモニター方法を構築するこ
とも可能である。
【0023】水素吸蔵材料として水素吸蔵合金を用いる
場合、該水素吸蔵合金がより優れた磁気的特性を示すた
めの材料組成としては、3d電子の遷移金属であるFe,C
o,Ni,Mn,Crまたは4f電子のLa,Sm,Nd等のランタノイド
系元素を含むものが特に好ましい。商業的には、Fe,Ni
が安価であるため低コスト化が可能である。これらの元
素を含んだ金属合金は、合金の組成や結晶構造によって
磁気的特性が弱いもの、又は磁化させ難い場合もある。
しかしながら、上記材料組成を用いれば、ほとんどの場
合において常磁性や強磁性を示すため、磁化率や磁化の
大きさから水素吸蔵量を定量又は推定することが可能で
あり、好ましい。
【0024】本発明の水素吸蔵量モニター方法におい
て、第一の水素吸蔵材料として特に好適に用いられる水
素吸蔵合金としては、具体的には、例えばLaNi5,LaC
o5,Y2Ni 7,Mg2Ni,SmCo5,GdCo5,Y2Co7,YCo3,TiF
e,Nd2Fe14B,YFe3,Y6Fe23,Y6Mn2 3,ZrMn2の合金に対
して、LaNi5H6,LaCo5H4.2,Y2Ni7H,Mg2NiH3.8,SmCo5
H3,GdCo5H2.8,Y2Co7H6,YCo3H4,TiFeH,Nd2Fe14B
H5,YFe3H3.7,Y6Fe23H16,Y6Mn 23H30,ZrMn2H3等が挙
げられるが、これらに限定されるものではない。
【0025】本発明では、水素吸蔵材料によってはプラ
トー領域に無関係に水素吸蔵量だけで、一義的に磁化率
が定まるような、例えばTiFe,Mg2Ni,LaNi5等のような
常磁性材料もあり、プラトー領域だけの水素吸蔵量を定
量又は推定することに限定されるものではない。しかし
ながら、用いる水素吸蔵材料の材質に関わり無く、水素
吸蔵量をより正確に定量又は推定するためには、本発明
の磁気的特性、水素圧と水素吸蔵特性のふたつの特性パ
ラメーターを組み合わせて水素吸蔵量を定量又は推定す
ることは望ましい。
【0026】本発明の水素吸蔵量モニター方法に特に好
適に用いられる水素吸蔵材料としては、上記水素吸蔵合
金のほか、カーボン系材料を含む水素吸蔵用化合物を用
いることができる。このようなカーボン系材料として
は、具体的には、例えば、グラファイトやカーボンナノ
チューブ等が特に好適である。これらのカーボン系材料
は、自由電子による反磁性を示し、反磁性が吸着される
元素や量によって変化を受けるので、上記と同様に磁気
的な特性が変化する。本発明の水素吸蔵用化合物は、水
素吸蔵合金とは水素を吸蔵するメカニズムは異なるが、
カーボン系材料のこのような性質を用いて水素吸蔵量の
定量又は推定を行うことができる。
【0027】〔実施の形態2〕実施の形態1では、第一
の水素吸蔵材料が有する磁気的特性を利用して、第一の
水素吸蔵材料における水素吸蔵量を定量又は推定した。
これに対し、本実施の形態の水素吸蔵量モニター方法で
は、上記第一の水素吸蔵材料とは異なる組成を有する第
二の水素吸蔵材料を第一の水素吸蔵材料に隣接等して設
けることにより、第二の水素吸蔵材料が有する磁気的特
性を利用して第一の水素吸蔵材料における水素吸蔵量を
定量または推定する。
【0028】これにより、第一の水素吸蔵材料が有する
磁気的特性と比し、水素吸蔵量モニターとして、より適
した組成を有する第二の水素吸蔵材料を用いることがで
きるので、モニターすべき第一の水素吸蔵材料の組成に
関わり無く、より正確な水素吸蔵量の定量または推定を
行うことが可能となる。
【0029】第二の水素吸蔵材料の磁気的特性として
は、第一の水素吸蔵材料と同様にして選択することがで
き、例えば、保磁力、磁化率、磁化の大きさ等が挙げら
れる。また、第一の水素吸蔵材料の場合と同様に、上記
例示の特性のうち、水素吸蔵量との関係で、最も測定し
やすい特性は磁化の大きさや磁化率である。
【0030】第二の水素吸蔵材料の材質は、これを用い
て水素吸蔵量をモニターする対象となる、第一の水素吸
蔵材料を構成する材質と異なる組成であればよい。第二
の水素吸蔵材料としては、上記実施の形態1で例示した
第一の水素吸蔵材料に用いられる水素吸蔵合金及び水素
吸蔵用化合物が用いられる。
【0031】第二の水素吸蔵材料の設置方法は、特に限
定はないが、例えば、モニターすべき第一の水素吸蔵材
料表面の少なくとも一部に、付設、突設、嵌合、貼設等
して設けることができる。また、第二の水素吸蔵材料の
全部を第一の水素吸蔵材料表面に隣接して設ける場合の
ほか、必要に応じ、例えば、第二の水素吸蔵材料の一部
分を第一の水素吸蔵材料に接続し、他の部分を計器系統
付近に設ける構成を用いてもよい。さらには、第一の水
素吸蔵材料と連続したガス雰囲気下であれば、第一の水
素吸蔵材料から所定距離をおいた位置に第二の水素吸蔵
材料を設ける構成としてもよい。
【0032】
【実施例】以下において、本発明の具体的な実施例につ
いて、実験結果を示して説明するが、本発明は、以下の
実施例に限定されるものではない。
【0033】〔実施例1〕Y及びFeの金属を1:3の組成比
になるようにアルミナルツボに入れ、アルゴン雰囲気中
で1800℃まで高周波加熱炉で加熱し溶融させた。次にこ
の溶融金属を急冷しインゴットを形成させた。このイン
ゴットをプレス破砕して、数センチ程度の大きさにした
後、ジョークラッシャーにて数ミリ程度の大きさにし
た。更にこの粉をハンマーミルで粉砕し、数百ミクロン
の粉にした。この粉を雰囲気制御用の容器に入れ、20℃
において水素雰囲気に置換して水素圧を変え、YFe3の水
素吸蔵量を変化させたものを作製した。このようにして
水素吸蔵量を変化させた各粉について、VSM(vibrating
sample magnetometer)により磁気的特性を評価し
た。YFe3H1.5〜 YFe3H2.5の水素吸蔵量に対して、以下
の表1のように保磁力が変化した。
【0034】
【表1】
【0035】表1より明らかなように、プラトー領域の
水素吸蔵に対して、水素の含有量が、YFe3Hxのx=1.5
の時の保磁力を1.00に規格化したとき、水素吸蔵量が増
えるに従って、保磁力が下がることがわかる。この結
果、保磁力を尺度に水素吸蔵合金の水素吸蔵量が定量又
は推定できることが確認できた。
【0036】〔実施例2〕YとCoの金属を1:3の組成比に
なるようにアルミナルツボに入れ、アルゴン雰囲気中で
1800℃まで高周波加熱炉で加熱し溶融させた。次にこの
溶融金属を急冷し、インゴットを形成させた。このイン
ゴットをプレス破砕して、数センチ程度の大きさにした
後、ジョークラッシャーにて数ミリ程度の大きさにし
た。更にこの粉をパルベライザーで粉砕し、百ミクロン
程度の粉にした。この粉を雰囲気制御用の容器に入れ、
60℃において水素雰囲気に置換して水素圧を変え、YCo3
の水素吸蔵量を変化させたものを作製した。このように
して水素吸蔵量を変化させた各粉について、VSMにより
磁気的特性を評価した。YCo3H2〜 YCo3H4の水素吸蔵量
に対して、以下の表のように磁化の大きさが変化した。
【0037】
【表2】
【0038】表2より明らかなように、プラトー領域の
水素吸蔵に対して、水素の含有量が、YCo3Hxのx=2.0
の時の磁化の大きさを1.00に規格化したとき、水素量が
増えるに従って、磁化の大きさが下がることがわかる。
この結果、磁化の大きさを尺度として用い、水素吸蔵合
金の水素吸蔵量が定量又は推定できることが確認でき
た。
【0039】〔実施例3〕Y,CoとNiの金属を1:2.5:0.
5の組成比になるようにアルミナルツボに入れ、アルゴ
ン雰囲気中で1800℃まで高周波加熱炉で加熱し溶融させ
た。次にこの溶融金属を急冷しインゴットを形成させ
た。このインゴットをプレス破砕して、数センチ程度の
大きさにした後、ジョークラッシャーにて数ミリ程度の
大きさにした。更にこの粉をパルベライザーで粉砕し、
百ミクロン程度の粉にした。この粉に雰囲気制御用の容
器に入れ、60℃において水素雰囲気に置換して水素圧を
変えて、YCo2.5Ni0.5の水素吸蔵量を変えたものを作製
した。このようにして水素吸蔵量を変化させた各粉につ
いて、VSMにより磁気的特性を評価した。YCo2.5Ni0.5H2
〜 YCo2.5Ni0.5H4の水素吸蔵量に対して、以下の表3の
ように磁化の大きさが変化した。
【0040】
【表3】
【0041】表3より明らかなように、プラトー領域の
水素吸蔵に対して、水素の含有量が、YCo2.5Ni0.5Hxの
x=2.0の時の磁化の大きさを1.00に規格化したとき、
水素吸蔵量が増えるに従って、磁化の大きさが下がるこ
とがわかった。この結果、磁化の大きさを尺度に水素吸
蔵合金の水素吸蔵量が定量又は推定できることが確認で
きた。
【0042】〔実施例4〕TiとFeの金属を1:1の組成比
になるようにアルミナルツボに入れ、アルゴン雰囲気中
で1700℃まで高周波加熱炉で加熱し溶融させた。次にこ
の溶融金属を急冷しインゴットを形成させた。このイン
ゴットをプレス破砕して、数センチ程度の大きさにした
後、ジョークラッシャーにて数ミリ程度の大きさにし
た。更にこの粉をハンマーミルで粉砕し、百ミクロン程
度の粉にした。この粉を雰囲気制御用の容器に入れ、20
℃において水素雰囲気に置換して水素圧を変え、TiFeの
水素吸蔵量を変化させたものを作製した。このようにし
て水素吸蔵量を変化させた各粉について、VSMにより磁
気的特性を評価した。TiFe〜 TiFeH1.9の水素吸蔵量に
対して、以下の表4のように磁化率が変化した。
【0043】
【表4】
【0044】この組成の系ではプラトー領域がTiFeHxの
x=0.1〜0.5の領域にあるが、この系では全体の水素吸
蔵に対して、磁化率が水素の含有量で決定され、TiFeHx
のx=0の時の磁化率を1.00に規格化したとき、水素吸
蔵量が増えるに従って、磁化率が大きくなることがわか
った。この結果、本実施例の場合には、プラトー領域に
関わらず磁化率の大きさを尺度として、水素吸蔵合金の
水素吸蔵量を定量又は推定できることが確認できた。
【0045】〔実施例5〕Ti、FeとMnの金属を1:0.8:
0.2の組成比になるようにアルミナルツボに入れ、アル
ゴン雰囲気中で1700℃まで高周波加熱炉で加熱し溶融さ
せた。次にこの溶融金属を急冷しインゴットを形成させ
た。このインゴットをプレス破砕して、数センチ程度の
大きさにした後、ジョークラッシャーにて数ミリ程度の
大きさにした。更にこの粉をハンマーミルで粉砕し、百
ミクロン程度の粉にした。この粉に雰囲気制御用の容器
に入れ、20℃において水素雰囲気に置換して水素圧を変
え、TiFe0.8Mn0.2の水素吸蔵量を変化させたものを作製
した。このようにして水素吸蔵量を変化させた各粉につ
いて、VSMにより磁気的特性を評価した。TiFe0.8Mn0. 2
〜 TiFe0.8Mn0.2H1.9の水素吸蔵量に対して、以下の表5
のように磁化率が変化した。
【0046】
【表5】
【0047】表5より明らかなように、本実施例では、
プラトー領域がTiFe0.8Mn0.2Hxのx=0.1〜0.5の領域に
あるが、この系では全体の水素吸蔵に対して、磁化率が
水素の含有量で決定され、TiFe0.8Mn0.2Hxのx=0の時
の磁化率を1に規格化したとき、水素吸蔵量が増えるに
従って、磁化率が大きくなることがわかる。この結果、
本実施例の場合にはプラトー領域に関わらず磁化率の大
きさを尺度として、水素吸蔵合金の水素吸蔵量が定量又
は推定できることが確認できた。
【0048】〔実施例6〕カーボンナノチューブ粉を雰
囲気制御用の容器に入れ、20℃において水素雰囲気に置
換して水素圧を変えて、水素吸蔵量(wt%)を変化させ
たものを作製した。このようにして水素吸蔵量を変化さ
せた各粉について、VSMにより磁気的特性を評価した。
この結果、カーボンナノチューブの磁化率の変化(%)
の大きさは、水素を吸蔵しないときの大きさを1と規格
化した場合には以下の表6のようになった。
【0049】
【表6】
【0050】このことから、カーボンナノチューブのよ
うな反磁性材料にも同様に、磁化率で水素吸蔵量を推定
できることがわかった。
【0051】〔実施例7〕TiとFeの金属を1:1の組成比
になるようにアルミナルツボに入れ、アルゴン雰囲気中
で1700℃まで高周波加熱炉で加熱し溶融させた。次にこ
の溶融金属を急冷しインゴットを形成させた。このイン
ゴットをプレス破砕して、数センチ程度の大きさにした
後、ジョークラッシャーにて数ミリ程度の大きさにし
た。更にこの粉をハンマーミルで粉砕し、百ミクロン程
度の粉にした。この粉を雰囲気制御用の容器に入れ、20
℃において水素雰囲気に置換して水素圧を変えて、TiFe
の水素吸蔵量を変えたものを作製した。この粉をペレッ
トに成形し、1300℃で1時間、燒結した。このペレット
を用いて適度に水素圧を変えて、水素の吸蔵量を変化さ
せたものを作製した。このペレットをVSMにより磁気的
特性を評価した。TiFeHxの磁化率yは水素吸蔵量(推定
水素量)xに従い、y=―0.36x2+1.26x+1の近似式で表現
できる。この式を用いて磁化率から水素吸蔵量を推定
し、実際の水素量と比較した結果を以下の表7に示し
た。
【0052】
【表7】
【0053】表7の結果から、磁化率から水素吸蔵量が
推定できることがわかった。
【0054】〔実施例8〕TiとFeの金属を1:1の組成比
になるようにアルミナルツボに入れ、アルゴン雰囲気中
で1700℃まで高周波加熱炉で加熱し溶融させた。次にこ
の溶融金属を急冷しインゴットを形成させた。このイン
ゴットをプレス破砕して、数センチ程度の大きさにした
後、ジョークラッシャーにて数ミリ程度の大きさにし
た。更にこの粉をハンマーミルで粉砕し、百ミクロン程
度の粉にした。この粉を雰囲気制御用の容器に入れ、20
℃において水素雰囲気に置換して水素圧を変えて、TiFe
の水素吸蔵量を変えたものを作製した。この合金粉末
を、プレス圧1t/cm2で直径10mm長さ20mmのペレットに成
形し、1250℃で焼結させた。このペレットの端部に6000
ガウスの直径10mmの希土類磁石を貼りつけ、もう一方の
端部にホール効果を用いた磁束計をセッティングした。
このとき、水素圧に対して吸蔵する水素量がプラトーに
なる領域において、水素吸蔵量に従い、ホール効果を用
いた磁束計の表示値が吸蔵量に対してほぼ直線的に減少
することが確認できた。上記と同様にして調製したTiと
Feとの組成比1:1からなる合金粉末を用いた水素吸蔵
用タンクに、上記ペレット、磁束計、及び希土類磁石か
らなるセンサーを、水素吸蔵用タンク内と連続したガス
雰囲気下となるように取り付け、水素吸蔵用タンク内の
合金粉末の水素吸蔵量を同様にモニターした。その結
果、上記センサーから出力される特性により、水素吸蔵
用タンクの水素吸蔵量を定量又は推定できることが確認
された。
【0055】〔実施例9〕YとCoの金属を1:3の組成比
になるようにアルミナルツボに入れ、アルゴン雰囲気中
で1800℃まで高周波加熱炉で加熱し溶融させた。次にこ
の溶融金属を急冷し、インゴットを形成させた。このイ
ンゴットをプレス破砕して、数センチ程度の大きさにし
た後、ジョークラッシャーにて数ミリ程度の大きさにし
た。更にこの粉をパルベライザーで粉砕し、百ミクロン
程度の粉にした。この粉を雰囲気制御用の容器に入れ、
60℃において水素雰囲気に置換して水素圧を変え、YCo3
の水素吸蔵量を変化させたものを作製した。このように
して作成された粉を充填した水素吸蔵用タンクを用意し
た。次に、実施例8と同様の操作をして、TiとFeとの組
成比1:1からなる合金粉末を用いて調製したペレッ
ト、磁束計、及び希土類磁石からなるセンサーを調製し
た。該センサーを上記水素吸蔵用タンク内と連続したガ
ス雰囲気下となるように取り付け、水素吸蔵用タンク内
の合金粉末の水素吸蔵量を同様にモニターした。その結
果、上記センサーから出力される特性により、水素吸蔵
用タンクの水素吸蔵量を定量又は推定できることが確認
された。
【0056】
【発明の効果】本発明の水素吸蔵量モニター方法を用い
れば、水素吸蔵材料の磁気的特性を利用することによ
り、水素圧が吸蔵する水素量に対してプラトーとなる領
域、つまり吸蔵する水素量に対して水素圧がほとんど一
定となる領域においても、正確に水素吸蔵量を定量又は
推定できるという効果を奏する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22C 38/00 302 C22C 38/00 302V F17C 11/00 F17C 11/00 C G01N 33/00 G01N 33/00 D H01M 8/04 H01M 8/04 J Z

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第一の水素吸蔵材料が有する磁気的特性
    を利用して、第一の水素吸蔵材料における水素吸蔵量を
    定量又は推定することを特徴とする水素吸蔵量モニター
    方法。
  2. 【請求項2】 前記定量又は推定を、水素吸蔵量に対す
    る平衡水素分圧が一定となるプラトー領域にて行い、該
    プラトー領域以外では、水素圧力を利用して水素吸蔵量
    を定量又は推定することを特徴とする請求項1記載の水
    素吸蔵量モニター方法。
  3. 【請求項3】 第一の水素吸蔵材料とは異なる組成を有
    する第二の水素吸蔵材料の磁気的特性を利用して、第一
    の水素吸蔵材料における水素吸蔵量を定量又は推定する
    ことを特徴とする水素吸蔵量モニター方法。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項に記載
    の水素吸蔵量モニター方法において水素吸蔵材料として
    用いられ、Fe,Co,Cr,Ni,Mn及びランタノイド系元素のい
    ずれか1種類以上を含むことを特徴とする水素吸蔵合
    金。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし3のいずれか1項に記載
    の水素吸蔵量モニター方法において水素吸蔵材料として
    用いられ、カーボン系材料を含むことを特徴とする水素
    吸蔵用化合物。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005226114A (ja) * 2004-02-12 2005-08-25 Nasu Denki Tekko Co Ltd 水素吸蔵合金粉末の製造方法、及び当該製造方法により得られる水素吸蔵合金粉末
JP2005226115A (ja) * 2004-02-12 2005-08-25 Nasu Denki Tekko Co Ltd 水素吸蔵合金粉末
WO2015016090A1 (ja) * 2013-08-01 2015-02-05 国立大学法人北海道大学 無電力型水素捕集装置
KR20160019493A (ko) * 2013-06-14 2016-02-19 유니버시티 오브 싸우스 웨일즈 커머셜 서비시스 리미티드 망간 수소화물의 합성 및 수소 저장 특성
US10465852B2 (en) 2014-06-13 2019-11-05 USW Commercial Services Ltd. Synthesis and hydrogen storage properties of novel metal hydrides
US10974961B2 (en) 2011-12-15 2021-04-13 USW Commercial Services, Ltd. Metal hydrides and their use in hydrogen storage applications

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005226114A (ja) * 2004-02-12 2005-08-25 Nasu Denki Tekko Co Ltd 水素吸蔵合金粉末の製造方法、及び当該製造方法により得られる水素吸蔵合金粉末
JP2005226115A (ja) * 2004-02-12 2005-08-25 Nasu Denki Tekko Co Ltd 水素吸蔵合金粉末
US11851327B2 (en) 2011-12-15 2023-12-26 USW Commercial Services Ltd. Metal hydrides and their use in hydrogen storage applications
US10974961B2 (en) 2011-12-15 2021-04-13 USW Commercial Services, Ltd. Metal hydrides and their use in hydrogen storage applications
US10622655B2 (en) 2013-06-14 2020-04-14 Usw Commercial Services Ltd Synthesis and hydrogen storage properties of novel manganese hydrides
JP2016532638A (ja) * 2013-06-14 2016-10-20 ユニヴァーシティー オブ サウス ウェールズ コマーシャル サービシズ リミテッド マンガン水素化物の合成及び水素貯蔵特性
KR20160019493A (ko) * 2013-06-14 2016-02-19 유니버시티 오브 싸우스 웨일즈 커머셜 서비시스 리미티드 망간 수소화물의 합성 및 수소 저장 특성
KR102307546B1 (ko) * 2013-06-14 2021-09-30 유에스더블유 커머셜 서비시스 리미티드 망간 수소화물의 합성 및 수소 저장 특성
JP2022088542A (ja) * 2013-06-14 2022-06-14 ユーエスダブリュー コマーシャル サービシズ リミテッド マンガン水素化物の合成及び水素貯蔵特性
JP7424662B2 (ja) 2013-06-14 2024-01-30 ユーエスダブリュー コマーシャル サービシズ リミテッド マンガン水素化物の合成及び水素貯蔵特性
WO2015016090A1 (ja) * 2013-08-01 2015-02-05 国立大学法人北海道大学 無電力型水素捕集装置
US10465852B2 (en) 2014-06-13 2019-11-05 USW Commercial Services Ltd. Synthesis and hydrogen storage properties of novel metal hydrides
US11421826B2 (en) 2014-06-13 2022-08-23 USW Commercial Services, Ltd. Synthesis and hydrogen storage properties of novel metal hydrides

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