JPS63162884A - 水素吸蔵合金構造体及びその製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は超微粒子、特にアーク熱源を用いて製造した水
素吸蔵合金超微粒子よりなる水素吸蔵合金構造体及びそ
の製造方法に関する。

［従来の技術〕 従来、水素吸蔵合金構造体は粗粒粉をそのまま容器に充
填するか、または比較的微細な粉末にして固化する、あ
るいはスパッタ蒸着などで基板上に薄膜化したものが用
いられている。

［発明が解決しようとする問題点１ 水素吸蔵合金の粗粒粉を容器に充填し、水素を吸収・放
出せしめる場合、水素の吸収・放出をくり返すとき合金
粉は微粉に崩壊し水素通路管に目づまりを生じたり、水
素吸収特性の劣化を招いたりする。水素吸蔵合金の比較
的微細な粉末を成形固化した構造体は水素の吸収・放出
をくり返すとき合金粉はざらに微粉化し、その際に生ず
る構造体の膨張あるいは収縮がくり返されて構造体を崩
壊せしめ、Ｎ４造体の役目を果さなくなる。また薄膜構
造体では水素の吸収・放出のくり返しによる構造体の崩
壊は生じないが、成膜速度が遅いため実用的な水素吸収
容量を得ることは困難である。

本発明の目的は水素の吸収・放出のくり返しによる水素
吸蔵合金の微粉化による劣化、構造体の崩壊などがなく
、かつ実用的に十分な水素を吸収する容量を持つ水素吸
蔵合金構造体及びその製造方法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 水素吸蔵合金は水素の吸収・放出により崩壊し微粉化す
ることはよく知られている。この微粉化の進行を調査し
た結果、平均粒径が約５０μｍのｌ　ａ　ｌ’Ｊ　ｉ　
ｓ粉末を水素吸収・放出を１００回繰り返したとき平均
粒径７μｍに微粉化し、それ以上くり返しても粒径の変
化は認められなかった。こ′のことにより出発粉末の平
均粒径を１０μｍ以下にしてＪ３けば水素の吸収・放出
のくり返しによる合金の微粉化及び成形同化構造体の崩
壊を防げると結論された。しかし、水素雰囲気中で微粉
化した合金粉末を大気中に取り出すと急速に表面酸化し
水素吸蔵合金としての特性が失なわれ、大気中での構造
体の製作は困難である。本発明は微粉末の製造を無酸化
雰囲気中で連続的に行なうことにより得られた水素吸蔵
合金及びその製造方法を提供するものである。

即ち、真空チャンバー内をアルゴン水素雰囲気とし、電
極と母材との１：ｎにアークを生じさせて超微粒子を発
生さけ、前記真空チＶンバー内に設けたフィルター内の
基板にキャリアガスにより運ばれた超微粒子を捕えて堆
積し、前記基板を大気中に取出し、堆積した超微粒子層
の上面を含む全面に銅粉末をバインダーで塗布・乾燥し
た後、アルゴン雰囲気中で焼成してなる水素吸蔵合金構
造体とその製造方法である。

そして、水素吸蔵合金構造体の合金露出面あるいは構造
体全面を水素透過性のある物質で被覆してもよい。

［実　施　例］ 本発明の詳細を水素アルカリ２次電池用水素電極を実施
例として説明する。

第２図は本発明の水素吸蔵合金構造体を製造するのに用
いた装置の概略を示す図である。第２図において、１は
真空チャンバー、２はトーチ、３はタングステン電極で
あり、冷却水Ｗ１により冷却されている。４は水冷銅ル
ツボであり、冷却水Ｗ２により冷却されている。５は母
材、６はガスノズルを示す。７はガス通路、８は吸引カ
バー、９は吸引ノズルを示す。１０は水冷銅ルツボ４を
絶縁するための絶縁カバーである。１１はルツボ昇降機
であり、これにより電極間距離を操作する。

１２はフィルターで、２１は母材から生成した超微粒子
を堆積するための基板であり、キャリアガスＧ１によっ
て運ばれてくる超微粒子をこの基板で捕える。１３〜１
５がゲートバルブである。１６は循環ポンプであり、チ
ャンバー１内のガスを循環させる。１７は真空ポンプ、
１８はガスボンベである。

まず、真空ポンプ１５によって真空チャンバー１内を真
空排気後、アルゴン水素雰囲気とする。

ゲートバルブ１５を閉じた後に、循環ポンプ１６により
、チャンバー１内のガスを循環させる。その後、タング
ステン電極３と母材５との間にアークを生じさせる。発
生した超微粒子は、ガスノズル６より送られ、ガス通路
７によって水冷鋼ルツボ４の周囲を吹き上げるキャリア
ガスＧ１に乗り、吸引カバー８、吸引ノズル９内を運ば
れてゆき、フィルター１２内の基板２１に捕えられ堆積
する。

超微粒子を基板２１に堆積させた後ガスＧ１は、循環ポ
ンプ１６により再び、シールドガスＧ２、キャリアガス
Ｇ１として用いられる。

本装置で、母材として事前にしａ　Ｎ　＋　ｓ組成の超
微粒子を生成することが確認された原子％でＬａ２１．
５％、Ｎｉ７８．５％の組成に混合した組成物を、基板
として厚さ０．２１１１ｍの銅粉末をテフロンバインダ
ーで固化成形した通気性基板を用いて、１０分間の堆積
で８７Ｑ／ｃｉのＬａＮ　ｉ５超微粒子層を得た。この
堆積速度はスパッタ法によるＦａ膜生成に比べはるかに
速い。このＪｌｊ基板を装置より外部（大気中）に取り
出し、直ちに、超微粒子層の上面を含む全面に銅粉末を
テフロンバインダーで約０．１ｍｍ厚さに塗布・乾燥し
た侵、アルゴン雰囲気中にて３３０℃で１０分間焼成し
別械に安定な構造体を製作した。このときの１−ａＮ　
＋　ｓ超微粒子の平均粒径は１．５μｍであった。

この構造体を水素吸蔵電極として第１図に示すごとき水
素−アルカリ２次電池を構成した。

第１図において、２２は本発明による水素吸蔵合金粉末
構造体よりなる負電極、２３は酸化ニッケルよりなる正
電極で、負電極２２と正電極２３の間にポリスチロール
よりなるスペーサー２４をはさ／ｖで、ステンレスまた
は、真鍮などよりなる上下の容器２５．２６の中に収容
されている。前記容器２５と２６とを樹脂などの絶縁物
２７で接着する。

本発明の水素吸蔵電極（Ａ）を用いた二次電池の放電容
ωは、３８ｍ　Ａ　ｈｒ、すなわち４３７ｍＡｈｒ／Ｑ
ｒＮｉＣｄ２次電池の４８０ｍＡｈｒ／ｇに匹敵する。

この水素−アルカリ２次電池の充放電を繰り返し、放電
容量が３０ｍＡｈｒに低下するまでの繰返し数と、通常
の水素貯蔵合金ＬａＮ１゜粉末を焼結して製作した負電
極（Ｂ）を用いた放電容ｆｆｉ４８ｍＡｈｒ電池の繰り
返し数を第１表に示す。

第１表 第１表より、Ｂに比較してＡの方が遥かに長寿命である
ことが分る。

本実施例ではＬ　ａ　Ｎ　ｉ　５を用いた水素吸蔵電極
を説明したが、合金としてはＬ　ａ　ｌ’Ｊ　ｉ　ｓに
限定されず王ＩＮ１系、ＶＮｉ系、Ｎｉ−Ｚｒ系、ＦＯ
Ｔｉ系、　Ｍ　ｇ２　Ｎ　＋およびその他の合金系に適
用でき、用途としては水素分離膜、触媒などに適用でき
る。

なお、水素吸蔵合金構造体の合金露出面あるいは構造体
全面を水素透過性のある物質で被覆してもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、水素吸蔵合金構造体は十分な水素吸収
能がありかつ水素の吸収・放出のくり返しにより崩壊し
ない構造体を提供することができ、アルカリニ次電池の
負電極に適用すると、極めて長寿命のものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の水素吸蔵合金構造体を負電極として用
いた二次電池の構成図、第２図は本発明の水素吸蔵合金
構造体を製造するのに用いた装置の概略図である。 １・・・真空チャンバー、３・・・タングステン電極、
５・・・母材、１２・・・フィルター、２１・・・基板
、２２・・・水素吸蔵合金構造体の負電極、Ｇ１・・・
キャリアガス。 第１図 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　水素吸蔵合金超微粒子を基板に捕集堆積せしめ
   てなることを特徴とする水素吸蔵合金構造体。
2. （２）　水素吸蔵合金構造体の合金露出面あるいは構造
   体全面を水素透過性のある物質で被覆した特許請求の範
   囲第１項記載の水素吸蔵合金構造体。
3. （３）　真空チャンバー内をアルゴン水素雰囲気とし、
   電極と母材との間にアークを生じさせて超微粒子を発生
   させ、前記真空チャンバー内に設けたフィルター内の基
   板にキャリアガスにより運ばれた超微粒子を捕えて堆積
   し、前記基板を大気中に取出し、堆積した超微粒子層の
   上面を含む全面に銅粉末をバインダーで塗布・乾燥した
   後、アルゴン雰囲気中で焼成することを特徴とする水素
   吸蔵合金構造体の製造方法。