JP2003225563A

JP2003225563A - 水素吸蔵用炭素材料、その製造方法およびそれを用いた水素貯蔵装置

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Publication number: JP2003225563A
Application number: JP2002027240A
Authority: JP
Inventors: Yoshitsugu Kojima; 由継小島; Yasuaki Kawai; 泰明河合
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2002-02-04
Filing date: 2002-02-04
Publication date: 2003-08-12

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的安価で軽量であることに加え、常温に
おける水素吸蔵量が大きい水素貯蔵材料を提供する。ま
た、その水素貯蔵材料を用いて、単位体積当たりの水素
吸蔵量が大きい水素貯蔵装置を提供する。【解決手段】水素貯蔵材料を、比表面積が３０００ｍ
²／ｇ以上であり、細孔を有し、ＢＪＨ法により求めた
該細孔の細孔モード径が１ｎｍ以上２ｎｍ以下である水
素吸蔵用炭素材料とする。また、水素貯蔵装置を、容器
と、該容器に収容された上記水素吸蔵用炭素材料とを含
んで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水素貯蔵材料に関
し、詳しくは、水素を吸蔵・放出することのできる水素
吸蔵用炭素材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】水素エネルギーは、例えば、電気自動車
用電源等に利用される燃料電池を始めとして、様々な用
途への利用が期待されている。水素エネルギーを実用化
するためには、水素を安全に貯蔵・輸送する技術が重要
となる。水素を貯蔵する技術として、例えば、水素を高
圧で圧縮したり、また低温で液化してボンベ等の容器に
充填する方法がある。しかし、高圧で圧縮する方法で
は、実用的な量の水素を貯蔵する場合に、その容器体積
が大きくなってしまう。また、低温で液化する方法で
は、水素を２０Ｋ以下に冷却する必要があり、加えて、
容器を常に冷却しておく必要もあるため、そのためのコ
ストが大きくなるという欠点を有する。

【０００３】一方、容器に水素を吸蔵・放出可能な材料
を充填しておき、その材料に水素を吸蔵させて貯蔵する
方法もある。水素を吸蔵・放出可能な材料の一つとし
て、例えば、所定の条件下で気体の水素を水素化物とい
う固体の形で吸蔵し、別の条件下で水素を放出する水素
吸蔵合金が挙げられる。また、もう一つの材料として、
水素を吸着することにより吸蔵する多孔質の炭素材料が
注目されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水素吸
蔵合金は重く、単位重量当たりの水素吸蔵量が小さい。
また、水素を吸蔵・放出する際の発熱・吸熱量が大きい
ことから、充填した容器に冷却設備等を付帯する必要が
ある。さらに、水素吸蔵合金の代表例である希土類系合
金等は、希少金属を含んでおり、その資源の確保が困難
でありコストも高い。一方、多孔質の炭素材料は、資源
として豊富で、軽量である利点を有するが、常温での水
素吸蔵量が小さく、実用的な水素吸蔵量を得るためには
−３０℃〜−７０℃程度の低温下で使用せざるを得な
い。

【０００５】本発明は、上記実状を鑑みてなされたもの
であり、比較的安価で軽量であることに加え、常温にお
ける水素吸蔵量が大きい水素貯蔵材料を提供することを
課題とする。また、その水素貯蔵材料を用いることで、
単位体積当たりの水素吸蔵量が大きい水素貯蔵装置を提
供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の水素吸蔵用炭素
材料は、比表面積が３０００ｍ²／ｇ以上であり、細孔
を有し、ＢＪＨ法により求めた該細孔の細孔モード径が
１ｎｍ以上２ｎｍ以下であることを特徴とする。

【０００７】一般に多孔質の炭素材料は、吸着により水
素を吸蔵するため、その比表面積が大きいほど単位重量
当たりの水素吸蔵量は大きくなる。すなわち、本発明の
水素吸蔵用炭素材料は、比表面積が３０００ｍ²／ｇ以
上と大きいため、単位重量当たりの水素吸蔵量の大きな
材料となる。

【０００８】ここで、多孔質の炭素材料の１つである活
性炭の結晶モデルを図１（ａ）および（ｂ）に示す。図
１（ａ）は、通常の活性炭の結晶モデルを示し、図１
（ｂ）は、比表面積が３０００ｍ²／ｇ以上の活性炭の
結晶モデルを示す。図１（ａ）に示すように、通常、活
性炭は、炭素原子が平面的に連なった層、いわゆるグラ
フェンが多数積層した結晶子がランダムに集合して構成
される。一方、比表面積が３０００ｍ²／ｇ以上の炭素
材料の場合は、図１（ｂ）に示すように、上記グラフェ
ンが１枚単独で、あるいは極めて少ない数で積層して、
それぞればらばらに存在する。

【０００９】そして、図１（ｂ）に示した各グラフェン
間に存在する空間が本発明の水素吸蔵用炭素材料におけ
る細孔となる。本発明者は、細孔、すなわちグラフェン
間に存在する空間に水素分子が入り込み、各々のグラフ
ェンの表面に吸着されることで、水素が炭素材料に吸蔵
されるということを見出した。そして、この細孔の大き
さを調整することで、常温で吸蔵することのできる水素
の量を増加させることができると考えた。

【００１０】すなわち、本発明の水素吸蔵用炭素材料
は、細孔を有し、ＢＪＨ法により求めた該細孔の細孔モ
ード径が１ｎｍ以上２ｎｍ以下となるものである。一般
に、多孔質の炭素材料には、種々の細孔径を有する細孔
が存在する。ここで、「ＢＪＨ法により求めた細孔モー
ド径」とは、後に詳しく説明するが、本発明の炭素材料
が有する細孔の細孔径のうち、最も数多く存在する細孔
径を意味するものである。換言すれば、本発明の水素吸
蔵用炭素材料では、１ｎｍ以上２ｎｍ以下の細孔径を有
する細孔が最も数多く存在するのである。

【００１１】本発明の水素吸蔵用炭素材料は、吸着され
る水素分子の直径を考慮し、多くの細孔の孔径を１ｎｍ
以上２ｎｍ以下としたものである。この１ｎｍ以上２ｎ
ｍ以下という孔径範囲は、水素分子がほぼ二段に積層で
きる大きさに相当するものである。上述のように、水素
分子は細孔の壁を形成するグラフェン表面に吸着する。
つまり、細孔において、その細孔壁に水素分子が吸着す
る。細孔の多くを水素分子が二層に積層できる大きに近
づけることで、対向するグラフェン表面に、それぞれ水
素分子を一層ずつ吸着させることができる。つまり、細
孔内部において水素分子の吸着に関与しない無駄な空間
を少なくし、グラフェンの表面に効率よく水素分子を吸
着することができるのである。このように、本発明の水
素吸蔵用炭素材料は、比表面積を大きくし、その細孔径
の多くを１ｎｍ以上２ｎｍ以下とすることで、常温での
単位重量当たりおよび単位体積当たりの水素吸蔵量が大
きい水素貯蔵材料となる。

【００１２】本発明の水素吸蔵用炭素材料は、その製造
方法が特に限定されるものではない。例えば、以下に示
す本発明の製造方法で簡便に製造することができる。す
なわち、本発明の水素吸蔵用炭素材料の製造方法は、炭
素質物質とアルカリ金属水酸化物とを混合し原料混合物
を調製する原料混合物調製工程と、前記原料混合物を６
５０℃以上８５０℃以下の温度で加熱する活性化工程と
を含んで構成される。炭素質物質とアルカリ金属水酸化
物とを混合し加熱すると、アルカリ金属が炭素質物質を
構成するグラフェンとグラフェンとの間に入りこみ、グ
ラフェン間の隙間を広げると考えられる。つまり、炭素
質物質はアルカリ金属水酸化物により活性化されるので
ある。さらに、加熱する温度を６５０℃以上８５０℃以
下とすることで、製造される炭素材料の比表面積および
細孔径を目的のものとするとができる。このように、上
記２つの工程を含んで構成される本発明の製造方法によ
れば、活性化工程における加熱温度を調整することで、
上記本発明の水素吸蔵用炭素材料を簡便に製造すること
ができる。

【００１３】また、本発明の水素貯蔵装置は、容器と、
該容器に収容された水素貯蔵材料とを含む水素貯蔵装置
であって、前記水素貯蔵材料は、比表面積が３０００ｍ
²／ｇ以上であり、細孔を有し、ＢＪＨ法により求めた
該細孔の細孔モード径が１ｎｍ以上２ｎｍ以下である水
素吸蔵用炭素材料を含むことを特徴とする。つまり、上
記本発明の水素吸蔵用炭素材料を用いた水素貯蔵装置で
ある。本発明の水素貯蔵装置は、水素貯蔵材料を容器に
収容することで、水素を圧縮水素、吸着水素という２つ
の状態で貯蔵できる。また、上述のように、常温での水
素吸蔵量が大きい水素貯蔵材料を用いることで、比較的
安価で軽量であることに加え、常温で使用でき、単位体
積当たりの水素貯蔵量が大きい装置となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の水素吸蔵用炭素材
料、その製造方法およびそれを用いた水素貯蔵装置を詳
細に説明する。なお、説明する実施形態は一実施形態に
すぎず、本発明の水素吸蔵用炭素材料、その製造方法お
よびそれを用いた水素貯蔵装置が、下記の実施形態に限
定されるものではない。下記実施形態を始めとして、当
業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実
施することができる。

【００１５】〈水素吸蔵用炭素材料〉本発明の水素吸蔵
用炭素材料は、比表面積が３０００ｍ²／ｇ以上であ
り、細孔を有し、ＢＪＨ法により求めた該細孔の細孔モ
ード径が１ｎｍ以上２ｎｍ以下である。

【００１６】上記活性炭の結晶モデルで示したように、
本発明の水素吸蔵用炭素材料は、グラフェンがほぼ単独
でばらばらに存在する構造を有し、その比表面積が３０
００ｍ²／ｇ以上となるものである。より水素吸蔵量を
大きくするという観点から、比表面積が３０００ｍ²／
ｇを超えるものが好ましく、さらに３２００ｍ²／ｇ以
上であるとより好適である。本明細書では、比表面積
は、ＢＥＴ式吸着法により測定した値を採用する。具体
的には、測定する炭素材料をサンプル管に入れ、Ｎ ₂と
Ｈｅとの混合ガスを流してＮ₂を吸着させる。そして、
炭素材料のＮ₂吸着量を熱伝導度セルにより検出し、Ｂ
ＥＴ理論で仮定するような吸着等温線から炭素材料の比
表面積を算出する方法である。なお、ＢＥＴ式吸着法で
求めた比表面積は、理論比表面積に比べ若干高めの値と
なることが一般に知られている。

【００１７】また、本発明の水素吸蔵用炭素材料は、Ｂ
ＪＨ法により求めた該細孔の細孔モード径が１ｎｍ以上
２ｎｍ以下となるものである。ここで、「細孔モード
径」の求め方について説明する。ＢＪＨ法は、細孔の形
状をすべて円筒形と仮定して、窒素吸着法により細孔分
布を求める手法である。具体的には、窒素を試料に吸着
あるいは脱着させた際の窒素の相対圧力の下で、細孔に
吸着された窒素量から吸着等温線を、あるいは細孔から
脱離した窒素量から脱着等温線を作成し、その吸着ある
いは脱着等温線から細孔分布を求めるものである。な
お、脱着等温線を用いる方式が一般的である。ＢＪＨ法
により、例えば、試料となる炭素材料の細孔容積分布を
求めることにより、その細孔容積分布から細孔モード径
を簡便に求めることができる。すなわち、細孔容積分布
を、横軸を細孔径、縦軸を累積細孔容積とする累積細孔
容積分布曲線として表す。そして、累積細孔容積分布曲
線を微分した微分曲線を求めると、存在割合の大きな細
孔径がピークとして現れる。その最大のピークに対応す
る細孔径が最も存在割合の大きい細孔径、つまり細孔モ
ード径となる。本明細書では、上記累積細孔容積分布の
微分曲線における最大ピークに対応する細孔径を細孔モ
ード径として採用する。

【００１８】細孔モード径が１ｎｍ未満の場合は、細孔
に水素分子が入りにくくなり、炭素材料の水素吸蔵量が
減少する。水素分子を細孔に進入し易くし、より水素吸
蔵量を大きくする観点から、細孔モード径は１．２ｎｍ
以上であることが望ましい。１．５ｎｍ以上であるとよ
り好適である。また、細孔モード径が２ｎｍを超える場
合は、細孔内に水素分子の吸着に関与しない無駄な空間
が増え、炭素材料の単位体積当たりの水素吸蔵量が減少
する。上述のように、水素分子は細孔壁を形成するグラ
フェン表面に吸着する。つまり、細孔において、その細
孔壁に水素分子が吸着する。細孔径が大きい場合にはそ
れだけ細孔内部の空間が大きく、細孔内部に水素分子の
存在しない空間が増加してしまう。水素分子の吸着に関
与しない空間を減らし、単位体積当たりの水素吸蔵量を
より大きくする観点から、細孔モード径は１．９ｎｍ以
下であることが望ましい。

【００１９】〈水素吸蔵炭素の製造方法〉上記本発明の
水素吸蔵用炭素材料の製造方法は、特に限定されるもの
ではないが、以下に説明する本発明の製造方法により簡
便に製造することができる。すなわち、本発明の製造方
法は、原料混合物調製工程と活性化工程とを含んで構成
される。以下、各工程について説明する。

【００２０】（１）原料混合物調製工程本工程は、炭素質物質とアルカリ金属水酸化物とを混合
し、原料混合物を調製する工程である。原料となる炭素
質物質は、特に限定されるものではなく、例えば、植物
の炭化物、石炭コークス、石油コークス、ピッチ類の炭
素化過程で生成するメソカーボンマイクロビーズ（ＭＣ
ＭＢ）、フェノール樹脂、フェノールノボラック樹脂等
を用いることができる。なかでも、低コストであること
から、炭素質物質は、石油コークスおよびメソカーボン
マイクロビーズ（ＭＣＭＢ）から選ばれる１種以上であ
ることが望ましい。

【００２１】アルカリ金属水酸化物は、上記炭素質物質
を活性化させる賦活剤としての役割を果たすものであ
り、炭素と層間化合物を形成するものとして、例えば、
水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等
を用いることができる。特に、資源が豊富で炭素と層間
化合物を形成し易いという理由から、水酸化カリウムを
用いることが望ましい。

【００２２】炭素質物質とアルカリ金属水酸化物との混
合割合は、特に限定されるものではない。収率を考慮し
た場合には、炭素質物質とアルカリ金属水酸化物とを重
量比で１：１〜１０の割合で混合することが望ましい。
言い換えれば、アルカリ金属水酸化物は、重量で炭素質
物質の１倍以上１０倍以下の量を混合することが望まし
い。１倍未満の場合には、賦活剤としての役割を充分果
たすことができないからである。なお、アルカリ金属水
酸化物の炭素質物質に対する混合量を４倍以上とすると
より好適である。反対に１０倍を超える量を混合しても
炭素質物質の活性化効果があまり向上しない。混合量を
８倍以下とするとより好適である。また、炭素質物質と
アルカリ金属水酸化物との混合は、通常の粉体の混合方
法に従えばよく、例えば、ボールミル、ブレンダーミキ
サー等を用いて行えばよい。

【００２３】（２）活性化工程本工程は、前記原料混合物調製工程で調製した原料混合
物を６５０℃以上８５０℃以下の温度で加熱する工程で
ある。加熱する温度が６５０℃未満の場合には、炭素質
物質を充分に活性化することができず、得られる炭素材
料の比表面積を目的のものとすることができない。７０
０℃以上とすると、アルカリ金属水酸化物中のアルカリ
金属がグラフェン間に挿入され易いため、より好適であ
る。一方、加熱する温度が８５０℃を超えると、グラフ
ェン間に存在する空間が広がりすぎてしまい、得られる
炭素材料の細孔モード径を目的のものとすることができ
ない。８００℃以下とするとより好適である。加熱時間
は、炭素材料が充分活性化できれば特に限定されるもの
ではなく、０．５〜１０時間程度とすればよい。なお、
得られた水素吸蔵用炭素材料は、水洗してアルカリ分を
除去して用いることが望ましい。

【００２４】また、本工程の前に原料混合物を予め加熱
する前処理工程を含めてもよい。すなわち、本発明の製
造方法を、原料混合物調製工程と、前処理工程と、活性
化工程とを含んで構成する態様とすることができる。本
態様を採用する場合には、前処理工程を、原料混合物を
３００℃〜５００℃程度の温度で加熱する工程とするこ
とができる。本工程で炭素質物質を活性化する前に、予
め原料混合物を加熱しておくことで、アルカリ金属水酸
化物と炭素質物質とを均一に混合することができる。加
熱時間は、０．５〜２時間程度とすればよい。

【００２５】〈水素貯蔵装置〉本発明の水素貯蔵装置
は、容器と、該容器に収容された水素貯蔵材料とを含む
水素吸蔵装置であって、前記水素貯蔵材料は、比表面積
が３０００ｍ²／ｇ以上であり、細孔を有し、ＢＪＨ法
により求めた該細孔の細孔モード径が１ｎｍ以上２ｎｍ
以下である水素吸蔵用炭素材料を含むものである。

【００２６】容器は、高圧等の条件で使用できるもので
あれば、特に限定されるものではない。通常用いられる
耐圧容器、ボンベ等種々の容器を使用すればよい。そし
て、容器に上記水素吸蔵炭素を含む水素貯蔵材料を充填
し、圧力等を所定の条件に調整することにより水素を吸
蔵・放出させればよい。

【００２７】

【実施例】上記実施の形態に基づいて、本発明の水素吸
蔵用炭素材料を種々製造した。そして製造した水素吸蔵
用炭素材料を容器に収容して水素貯蔵装置を構成し、そ
の水素吸蔵量を測定した。以下、水素吸蔵用炭素材料の
製造、および水素貯蔵装置の水素吸蔵量の測定結果につ
いて説明する。

【００２８】〈水素吸蔵用炭素材料の製造〉（１）＃１１の炭素材料炭素質物質として石油コークスを、アルカリ金属水酸化
物として含水水酸化カリウム（水分約１５％）をそれぞ
れ用いた。石油コークスと水酸化カリウムとを重量比で
１：５の割合で混合し原料混合物を調製した。この原料
混合物を、前処理として３００℃〜５００℃の温度で１
時間保持した。その後、原料混合物を７００℃の温度で
加熱し、６時間保持することにより活性化した。活性化
した後、冷却、水洗、乾燥して炭素材料を得た。

【００２９】得られた炭素材料の比表面積および細孔モ
ード径を上述した方法により測定した。測定装置は、Ｑ
ｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ社製のＡｕｔｏｓｏｒｂ−１を
使用した。その結果、本炭素材料の比表面積は、３２０
０ｍ²／ｇ、細孔モード径は１．５ｎｍであった。本炭
素材料は、本発明の水素吸蔵用炭素材料となるものであ
り、＃１１の炭素材料と番号付けした。

【００３０】（２）＃１２の炭素材料上記＃１１の炭素材料の製造方法において、活性化の温
度を７５０℃に変更した以外は、＃１１の炭素材料と同
様の方法で炭素材料を製造した。そして、得られた炭素
材料の比表面積および細孔モード径を、上記同様の測定
装置を使用して測定した。その結果、本炭素材料の比表
面積は、３３００ｍ²／ｇ、細孔モード径は１．７ｎｍ
であった。本炭素材料は、本発明の水素吸蔵用炭素材料
となるものであり、＃１２の炭素材料と番号付けした。

【００３１】（３）＃１３の炭素材料炭素質物質としてＭＣＭＢ（粒径２５μｍ）を用い、ア
ルカリ金属水酸化物として水酸化カリウムをそれぞれ用
いた。ＭＣＭＢと水酸化カリウムとを重量比で１：４の
割合で混合し原料混合物を調製した。この原料混合物
を、前処理として５００℃の温度で１時間保持しつつ混
練した。その後、原料混合物を８００℃の温度で加熱
し、６時間保持することにより活性化した。活性化した
後、冷却、水洗、乾燥して炭素材料を得た。

【００３２】得られた炭素材料の比表面積および細孔モ
ード径を、上記同様の測定装置を使用して測定した。そ
の結果、本炭素材料の比表面積は、３２００ｍ²／ｇ、
細孔モード径は１．９ｎｍであった。本炭素材料は、本
発明の水素吸蔵用炭素材料となるものであり、＃１３の
炭素材料と番号付けした。

【００３３】（４）＃２１の炭素材料上記＃１１の炭素材料の製造方法において、活性化の温
度を５５０℃に変更した以外は、＃１１の炭素材料と同
様の方法で炭素材料を製造した。そして、得られた炭素
材料の比表面積および細孔モード径を、上記同様の測定
装置を使用して測定した。その結果、本炭素材料の比表
面積は、２４００ｍ²／ｇ、細孔モード径は１．６ｎｍ
であった。本炭素材料を＃２１の炭素材料と番号付けし
た。

【００３４】（５）＃２２の炭素材料上記＃１３の炭素材料の製造方法において、活性化の温
度を５５０℃に変更した以外は、＃１３の炭素材料と同
様の方法で炭素材料を製造した。そして、得られた炭素
材料の比表面積および細孔モード径を、上記同様の測定
装置を使用して測定した。その結果、本炭素材料の比表
面積は、２０００ｍ²／ｇ、細孔モード径は１．５ｎｍ
であった。本炭素材料を＃２２の炭素材料と番号付けし
た。

【００３５】（６）＃２３の炭素材料上記＃１３の炭素材料の製造方法において、活性化の温
度を５００℃に変更した以外は、＃１３の炭素材料と同
様の方法で炭素材料を製造した。そして、得られた炭素
材料の比表面積および細孔モード径を、上記同様の測定
装置を使用して測定した。その結果、本炭素材料の比表
面積は、１２００ｍ²／ｇ、細孔モード径は１ｎｍ未満
であった。本炭素材料を＃２３の炭素材料と番号付けし
た。

【００３６】（７）＃２４の炭素材料上記＃１３の炭素材料の製造方法において、活性化の温
度を９００℃に変更した以外は、＃１３の炭素材料と同
様の方法で炭素材料を製造した。そして、得られた炭素
材料の比表面積および細孔モード径を、上記同様の測定
装置を使用して測定した。その結果、本炭素材料の比表
面積は、３０００ｍ²／ｇ、細孔モード径は２．１ｎｍ
であった。本炭素材料を＃２４の炭素材料と番号付けし
た。

【００３７】〈水素貯蔵装置の水素吸蔵量測定〉上記製
造した各炭素材料を、内容量１３６Ｌの高圧ボンベに収
容して水素貯蔵装置を作製した。なお、収容した炭素材
料の番号を、そのまま各水素貯蔵装置の番号とした。こ
こで、＃１１〜＃１３の炭素材料を収容した＃１１〜＃
１３の水素貯蔵装置は、本発明の水素貯蔵装置となる。
そして、これらの水素貯蔵装置に常温で水素を充填し、
１０ＭＰａ、２５ＭＰａ、３５ＭＰａの各圧力にし、各
圧力下における水素貯蔵量を求めた。一方、参考例とし
て、何も収容しない空の高圧ボンベ（内容量１３６Ｌ）
に水素を充填し、上記同様に、各圧力下における水素貯
蔵量を求めた。なお、水素貯蔵量は、放出した水素量を
湿式ガスメータ（株式会社シナガワ製、Ｗ−ＮＫ−１
０）を用いて測定した。表１に、各水素貯蔵装置に収容
した炭素材料の比表面積および細孔モード径、各圧力下
における各水素貯蔵装置および参考例のボンベの水素貯
蔵量を示す。なお、表１では、水素貯蔵量を各水素貯蔵
装置およびボンベの容積１００Ｌ当たりに貯蔵された水
素の重量として示している。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１から、参考例のボンベを含め、すべて
の水素貯蔵装置において、圧力が大きいほど、水素貯蔵
量は大きくなっている。そして、本発明の炭素材料であ
る＃１１〜＃１３の炭素材料を収容した＃１１〜＃１３
の本発明の水素貯蔵装置は、どの圧力においても、それ
以外の＃２１〜＃２４の水素貯蔵装置および水素を充填
したボンベより水素貯蔵量が大きいことがわかる。圧力
が１０ＭＰａの場合を例にとると、＃１１〜＃１３の水
素貯蔵装置では、水素貯蔵量が０．８９〜１．０１（ｋ
ｇ／１００Ｌ）であるのに対し、＃２１〜＃２４の水素
貯蔵装置およびボンベでは、０．７５〜０．８４（ｋｇ
／１００Ｌ）である。つまり、本発明の水素貯蔵装置
は、水素貯蔵量が最大で約３５％も増加している。これ
は、比表面積が３２００ｍ²／ｇ以上と大きく、かつ細
孔モード径が１．５〜１．９ｎｍである本発明の水素貯
蔵用炭素材料を用いているため、常温における単位体積
当たりの水素貯蔵量が大きくなったことに起因するもの
である。なお、＃２１〜＃２４の水素貯蔵装置に収容し
た＃２１〜＃２４の炭素材料は、その製造過程における
活性化工程を適正な温度で行わなかったため、比表面積
および細孔モード径の値が目的とする範囲のものになら
なかったと考えられる。以上より、本発明の水素貯蔵用
炭素材料を含む水素貯蔵装置は、常温における単位体積
当たりの水素貯蔵量が大きい水素貯蔵装置となることが
確認できた。

【００４０】

【発明の効果】本発明の水素貯蔵用炭素材料は、比表面
積が３０００ｍ²／ｇ以上であり、細孔を有し、ＢＪＨ
法により求めた該細孔の細孔モード径が１ｎｍ以上２ｎ
ｍ以下となるものである。比表面積が大きく、その細孔
径の多くが１ｎｍ以上２ｎｍ以下であるため、常温での
単位重量当たりおよび単位体積当たりの水素吸蔵量が大
きい水素貯蔵材料となる。また、原料混合物調製工程と
活性化工程とを含む本発明の製造方法によれば、上記本
発明の水素貯蔵用炭素材料を簡便に製造することができ
る。さらに、本発明の水素貯蔵装置は、上記本発明の水
素貯蔵用炭素材料を含んで構成することにより、常温で
使用でき、単位体積当たりの水素貯蔵量の大きな装置と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】活性炭の結晶モデルであって、図１（ａ）
は、通常の活性炭の結晶モデルを示し、図１（ｂ）は、
比表面積が３０００ｍ²／ｇ以上の活性炭の結晶モデル
を示す。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｆ１７Ｃ 11/00 Ｆ１７Ｃ 11/00 ＣＦターム(参考） 4G066 AA04B BA23 BA26 CA38 DA01 FA01 FA21 FA34 4G140 AA48

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】比表面積が３０００ｍ²／ｇ以上であ
り、細孔を有し、ＢＪＨ法により求めた該細孔の細孔モ
ード径が１ｎｍ以上２ｎｍ以下である水素吸蔵用炭素材
料。
【請求項２】比表面積が３０００ｍ²／ｇ以上であ
り、細孔を有し、ＢＪＨ法により求めた該細孔の細孔モ
ード径が１ｎｍ以上２ｎｍ以下である水素吸蔵用炭素材
料の製造方法であって、炭素質物質とアルカリ金属水酸化物とを混合し原料混合
物を調製する原料混合物調製工程と、前記原料混合物を６５０℃以上８５０℃以下の温度で加
熱する活性化工程とを含む水素吸蔵用炭素材料の製造方
法。
【請求項３】前記炭素質物質は、石油コークスおよび
メソカーボンマイクロビーズから選ばれる１種以上であ
る請求項２に記載の水素吸蔵用炭素材料の製造方法。
【請求項４】容器と、該容器に収容された水素貯蔵材
料とを含む水素貯蔵装置であって、前記水素貯蔵材料は、比表面積が３０００ｍ²／ｇ以上
であり、細孔を有し、ＢＪＨ法により求めた該細孔の細
孔モード径が１ｎｍ以上２ｎｍ以下である水素吸蔵用炭
素材料を含むことを特徴とする水素貯蔵装置。