氢吸留合金、氢贮存膜和氢贮存罐制造技术

具有立方体结构和由以下通式（１）所代表的组成的氢吸留合金：（Ｍｇ↓［１－Ｘ］Ｌ↓［Ｘ］）（Ｎｉ↓［１－Ｙ－Ｚ］Ｍ↓［Ｙ］Ｌｉ↓［Ｚ］）↓［ｍ］…（１）；其中元素Ｌ是至少一种选自下列的元素：Ｎａ、Ｃｓ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ和Ｌｕ，元素Ｍ是至少一种选自下列的元素：Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ和Ｂｉ，摩尔比Ｘ、Ｙ、Ｚ和ｍ分别为：０＜Ｘ≤０．５，０＜Ｙ≤０．５，０．１≤Ｚ≤０．９和１．８≤ｍ≤２．２。

【技术实现步骤摘要】
氢吸留合金、氢贮存膜和氢贮存罐专利技术背景本专利技术涉及氢吸留合金(Hydrogen occlusion alloy )、氢贮存膜和氢贮 存罐。氢吸留合金是可以安全和简便地贮存用作能源的氢的^r。因此作为 新能源转化及贮存材料，氢吸留合金已经备受关注。作为新型功能性材料， 氢吸留合金的应用领域覆盖广泛，例如氢的贮存和运输，热的贮存和运输， 热-;W能的转化，氢的分离和提纯，氢同位素的分离，使用氩作为活性物 质的电池，合成中的催化刑，和温度传感器，如上所述，氢吸留合金可用 于各种领域如机械、物理和化学领域，并被提及作为未来工业的关键材料 之一。存在这样的情况，即在金属元素与氢发生放热反应即与氩形成稳定的 化合物的情况下，金属元素单独用作吸留氢的金属，以及这样的情况，即 使用与其他金属组成合金的这些金属元素。可以单独使用的金属元素的例 子是Pd、 Ti、 Zr、 V、稀土金属元素以及碱金属元素'将这些元素制成合金产生许多益处。例如通过适当地减少金属和氢之 间的结合力，不仅吸留反应而且释iiUl应都可以相对容易进行。另外，吸 留和释放特性得到改善，例如平衡氢压力(达到稳定状态的压力)的大小、 平衡面积(达到稳定状态的面积)的大小(对于反应和在氩的吸留过程中 平衡压力的改变(平滑性)这些是必需的)。此外，化学和机械稳定性也 得到改善。目前已知的氢吸留合金的例子是镁基合金，例如Mg2Ni、 MgNi2、 Mg-Ni，镁-稀土合金(例如LaLxMgxNi2基合金)。特别是，已经有报道说 镁-稀土合金可以吸留大量的氢。但是，这些镁合金具有释放非常少量的氢并4艮难作为氢贮存材料的 缺点，尽管它们可以吸留大量的气相氢。USP5506069公开由(M合金)aMb代表的电化学氢贮存材料是无 定形或接近无定形特性的微晶状，因而由于框架不规则而产生的材料活性 区域的增加。它公开了使用电化学氢贮存材料的薄膜具有高能量密度和高 氢贮存能力，并且公开了使用薄膜的电池的容量的稳定性得到了改善.基 础合金是一种Mg和Ni的合金，在镁合金中，Mg对Ni的比值从约1:2 到约2:1。 M代表选自下列的至少一种改性元素Co、 Mn、 Al、 Fe、 Cu、 Mo、 W、 Cr、 V、 Ti、 Zr、 Sn、 Th、 Si、 Zn、 Li、 Cd、 Na、 Pb、 La、 Mm和Ca。 b大于0.5原子％且小于30原子％。而且a和b的总和为100 原子％。JP-A2002-302733 (KOKAI)公开了 一种在不超过加0。C的低温下具有 优异的氢释放特性并且制造成本便宜的新型氢吸留合金.JP-A 2002-302733(KOKAI)公开了将0.01到20mol。/。选自下列的至少一种元素 添加到含Mg、 Ni、 Mn和不可避免的杂质且具有Mg3+aNi2+bNh+c组成比(其 中a在-1到1的范围内，b在-1到2的范围内，c在-0.45到2的范围内) 的氢吸留合金中Li、 B、 C、 Al、 Si、 Ca、 Ti、 Cr、 Fe、 Co、 Cu、 Zn、 Nb、 Ag、 Sn 、 Pb和稀土金属元素。但是，USP5506069的电化学氢贮存材料和JP-A 2002-302733(KOKAI) 的氢吸留合金仅能释放少量的氢并不认为是具有优异的氢释放特性。与此同时，K. Aoki， X. G Li和T. Matsumoto， Acta Metall Mater" 40， 1717 (1992)公开由于吸留了氢，部分具有C15型Laves结构的氢吸留^r 变成无定形或非均匀。专利技术概述本专利技术的目的是要提供一种具有优异的氢吸留和释放特性的氢吸留 合金，和氢贮存膜以及使用之的氢贮存罐。根据本专利技术的一个方面，，氢吸留M具有立方体结构和由以下通式(l)所代表的组成(Mg^Lx)(Ni跳MYLiz)m. .(l)其中元素L是至少一种选自下列的元素Na、 Cs、 Ca、 Sr、 Ba、 Sc、 Ti、 Zr、 Hf、 V、 Nb、 Ta、 Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb和Lu，元素M是至少一种选自下列的元素Cr、 Mo、 W、 Mn、 Fe、 Co、 Pd、 Pt、 Cu、 Ag、 Zn、 Cd、 B、 Al、 Ga、 In、 Si、 Ge、 Sn、 Pb、 Sb和Bi，摩尔比X、 Y、 Z和m分别为0<X<0.5, 0<Y<0.5， 0.1<Z<0.9， 1.8<m".2。根据本专利技术的另一方面，氢贮存膜含有具有立方体结构和由通式(l)所 代表的组成的氬吸留合金。根据本专利技术的另一方面，氢贮存罐包括带有氢气加入端的压力容器；容纳在压力容器中并具有立方体结构和由通式(l)所代表的组成的氢吸留 合金的粉末。附图的各视图的简单说明图l是MgCii2型合金晶体结构的示意图。图2是使用第二个实施方案的氢贮存膜作为氢分离膜的氢分离装置的 示意性横截面视图。图3是按照笫三个实施方案的氢贮存罐的示意性横截面视图。专利技术的详细说明本专利技术的专利技术人进行了认真的研究以解决上述的问题，并从而获得了 以下的知识。具体而言，USP5506069的电化学氢贮存材料具有无定形或接近于无 定形的微晶的金属结构，因而氬释放性能差。另一方面，JP-A2002-302733 (KOKAI)的氢吸留合金是具有MgsNhMih基本组成的金属互化物(intermetallic compound),且金属互^S物可以吸留和辨，放氩。"^金的晶 格常数为11到12A (1.1到1.2nm)。即使当将Li添加到合金中，直接涉 及氢的吸留和释放的还是Mg3Ni2Mih金属互化物。在氢吸留中，这样的合 金产生稳定的氢化物，因而其氢释放量非常小，例如约1.0重量％。本发 明的专利技术人已经发现由以下通式(l)所代表并具有立方体结构的结晶氢吸 留合金抑制了由氢的吸留和释放所带来的晶体结构的塌陷，同时保持大的 氢吸留量。从而，氢吸留合金的氩释放特性已经得到了显著的改善.此外， 也可以改善氢吸留合金的氢吸留和^^:循环特性。本专利技术就是基于这些发 现的。参照以下的图，对本专利技术的各种实施方案进行说明。 <第一实施方案>按照第一实施方案，氢吸留合金具有立方体结构和由以下的通式(l)所 代表的组成。(MguLx)跳-Y-zMyLiz)m在(1)式中，元素L是至少一种选自下列的元素Na、 Cs、 Ca、 Sr、 Ba、 Sc、 Ti、 Zr、 Hf、 V、 Nb、 Ta、 Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb和Lu。当考虑到降低合金的成本 时，至少一种选自Ca、 Ti、 Zr、 V、 Nb、 Ta和Y的元素被优选用作元素 L，更优选Ca、 Ti、 Zr，以及V。当考虑到氢释放特性时，优选使用至少 一种选自下列的元素作为元素L: Ca、 Hf、 Sr以及稀土元素(Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb和Lu)。摩尔比X的范围是0〈X《0.5。用元本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有立方体结构和由以下通式（１）所代表的组成的氢吸留合金：（Ｍｇ↓［１－Ｘ］Ｌ↓［Ｘ］）（Ｎｉ↓［１－Ｙ－Ｚ］Ｍ↓［Ｙ］Ｌｉ↓［Ｚ］）↓［ｍ］…（１）其中元素Ｌ是至少一种选自下列的元素：Ｎａ、Ｃｓ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ和Ｌｕ，元素Ｍ是至少一种选自下列的元素：Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ和Ｂｉ，摩尔比Ｘ、Ｙ、Ｚ和ｍ分别为：０＜Ｘ≤０．５，０＜Ｙ≤０．５，０．１≤Ｚ≤０．９和１．８≤ｍ≤２．２。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：河野龙兴，折茂慎一，中森裕子，
申请(专利权)人：株式会社东芝，国立大学法人东北大学，
类型：发明
国别省市：JP[日本]