(57)【要約】【課題】従来公知の水素吸蔵合金と同等の水素吸蔵特性（高い重量水素密度）を備えながらも低コスト化を実現することができる、水素吸蔵材を提供する。【解決手段】水素吸蔵材は、下記組成式（１）および（２）で示される合金のいずれか１つ以上を含む；ＡｌｘＦｅ（１−ｘ）・・・（１）、ＡｌｙＭｎ（１−ｙ）・・・（２）（ここで、ｘは０．７０以上０．８０以下、ｙは０．６０以上０．７０以下である）。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記組成式（１）および（２）で示される合金（但し不可避不純物を含有することを許容する）のいずれか１つ以上を含むことを特徴とする水素吸蔵材：
ＡｌｘＦｅ（１−ｘ）  ・・・（１）
ＡｌｙＭｎ（１−ｙ）  ・・・（２）
（ここで、ｘは０．７０以上０．８０以下、ｙは０．６０以上０．７０以下である）。
【請求項２】
アルミニウムおよび鉄を含む第１の合金、並びにアルミニウムおよびマンガンを含む第２の合金のいずれか１つ以上を含み、
上記第１の合金は、Ａｌ１３Ｆｅ４型の結晶構造を有する結晶相およびＡｌ２．８Ｆｅ型の結晶構造を有する結晶相のいずれか１つ以上の結晶相を有し、
上記第２の合金は、Ｃｒ４．５（Ｃｒ０．５６Ａｌ０．４４）９Ａｌ１２型の結晶構造を有する結晶相を有することを特徴とする水素吸蔵材。
【請求項３】
請求項１または２に記載の水素吸蔵材に、水素が吸蔵されていることを特徴とする、水素化水素吸蔵材。
【請求項４】
請求項１または２に記載の水素吸蔵材に、加圧および加熱条件下で水素を吸蔵させる工程を含む、水素化水素吸蔵材の製造方法。
【請求項５】
合金化した場合に水素吸蔵特性を有する合金となる組成比にて、異種の難水素化金属の粉末を混合してなる混合粉末を、水素雰囲気下で、加圧および加熱する工程を含む、水素吸蔵合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低コスト化を実現することができる水素吸蔵材等に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素は、多様な一次エネルギー源から様々な方法で製造可能な二次エネルギーである。水素を用いたエネルギーシステムは、高いエネルギー効率、低い環境負荷等の効果を期待できることから、将来的に実用化（商業化）が期待されている。
【０００３】
水素の体積当たりのエネルギー密度は、天然ガスの１／３程度と低い。そのため、水素を輸送・貯蔵する際には、水素の高密度化が求められる。水素吸蔵合金は、合金表面にて水素分子を解離させて、該合金内に水素を原子状に蓄えることができる。例えば、特許文献１〜３には、ＬａＮｉ５、ＴｉＦｅ、ＳｒＡｌ２等の水素吸蔵合金が記載されている。また、非特許文献１には、Ａｌ２Ｃｕの水素化物について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５１−１３９３４号公報（１９７６年２月３日公開）
【特許文献２】米国特許第３９２２８７２号明細書（１９７５年１２月２日公開）
【特許文献３】特開２００１−２６２２６６号公報（２００１年９月２６日公開）
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】H. Saitoh et. al., APL Materials 1, 032113(2013)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１〜３に記載の水素吸蔵合金は、水素の吸収・放出特性に優れている一方で、チタン、希土類元素等のレアメタルを含むことからコスト面の課題を有している。非特許文献１に記載のＡｌ２Ｃｕは、ベースメタル（汎用金属）のみを使用している。ベースメタルとは、埋蔵量、生産量、使用量が多い金属のことであり、鉄・銅・亜鉛・錫・アルミニウム等を意味する。しかし、Ａｌ２Ｃｕの水素化物は、高圧下でのみ安定であるとともに、その水素吸蔵量が１質量パーセント程度と比較的少ない。そのため、水素貯蔵材料として使用することは難しい。
【０００７】
本発明の一態様は、このような現状に鑑み、従来公知の水素吸蔵合金と同等の水素吸蔵特性（高い重量水素密度）を備えながらも低コスト化を実現することができる、水素吸蔵材、水素化水素吸蔵材の製造方法、および水素吸蔵合金の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討した結果、水素化し難いベースメタルからなる或る特定の合金が水素吸蔵特性を有することを見出し、本発明を完成させるに至った。また、本発明者らは、水素化し難い、ベースメタルおよび卑近な金属（比較的安価かつ高埋蔵量の金属）からなる或る特定の合金が水素吸蔵特性を有することも見出した。すなわち、本発明は、以下の発明を含むものである。なお、従来の水素吸蔵合金は、水素化し易い金属と水素化し難い金属とを組み合わせて製造されることが一般的であったが、本発明の一態様によれば、水素化し難い金属を組み合わせて水素吸蔵合金を低コストに製造することができる。
【０００９】
〔１〕下記組成式（１）および（２）で示される合金（但し不可避不純物を含有することを許容する）のいずれか１つ以上を含むことを特徴とする水素吸蔵材：
ＡｌｘＦｅ（１−ｘ）  ・・・（１）
ＡｌｙＭｎ（１−ｙ）  ・・・（２）
（ここで、ｘは０．７０以上０．８０以下、ｙは０．６０以上０．７０以下である）。
【００１０】
〔２〕アルミニウムおよび鉄を含む第１の合金、並びにアルミニウムおよびマンガンを含む第２の合金のいずれか１つ以上を含み、上記第１の合金は、Ａｌ１３Ｆｅ４型の結晶構造を有する結晶相およびＡｌ２．８Ｆｅ型の結晶構造を有する結晶相のいずれか１つ以上の結晶相を有し、上記第２の合金は、Ｃｒ４．５（Ｃｒ０．５６Ａｌ０．４４）９Ａｌ１２型の結晶構造を有する結晶相を有することを特徴とする水素吸蔵材。
【００１１】
〔３〕〔１〕または〔２〕に記載の水素吸蔵材に、水素が吸蔵されていることを特徴とする、水素化水素吸蔵材。
【００１２】
〔４〕上記〔１〕または〔２〕に記載の水素吸蔵材に、加圧および加熱条件下で水素を吸蔵させる工程を含む、水素化水素吸蔵材の製造方法。
【００１３】
〔５〕合金化した場合に水素吸蔵特性を有する合金となる組成比にて、異種の難水素化金属の粉末を混合してなる混合粉末を、水素雰囲気下で、加圧および加熱する工程を含む、水素吸蔵合金の製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様によれば、アルミニウムと、鉄およびマンガンのうちいずれかと、を主原料として製造可能でありながら、従来公知の水素吸蔵合金と同等の水素吸蔵特性（高い重量水素密度）を有する水素吸蔵材を提供することができる。よって本発明の一態様は、水素吸蔵技術において低コスト化を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態１における水素吸蔵材の水素化反応過程を、放射光Ｘ線を用いて観察した結果の一例を示す図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施形態１における合金水素化物について、放射光Ｘ線を用いて粉末Ｘ線回折測定をすることにより得られるＸ線回折パターンの一例を示す図であり、（ｂ）は、上記Ｘ線回折パターンにおける回折ピークについて示す表である。
【図３】本発明の実施形態１における、水素吸蔵後の水素吸蔵合金の常圧での水素放出温度を示す図である。
【図４】（ａ）は、本発明の実施形態２における水素吸蔵材について、放射光Ｘ線を用いて粉末Ｘ線回折測定をすることにより得られるＸ線回折パターンの一例を示す図であり、（ｂ）は、上記水素吸蔵材の水素化反応過程を、放射光Ｘ線を用いて観察した結果の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態２における合金水素化物について、放射光Ｘ線を用いて粉末Ｘ線回折測定をすることにより得られるＸ線回折パターンの一例を示す図であり、（ｂ）は、上記Ｘ線回折パターンにおける回折ピークについて示す表である。
【図６】本発明の実施形態２における、水素吸蔵後の水素吸蔵合金の常圧での水素放出温度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の記載は発明の趣旨をより良く理解させるためのものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「Ａ〜Ｂ」は、「Ａ以上（Ａを含みかつＡより大きい）Ｂ以下（Ｂを含みかつＢより小さい）」を意味する。
【００１７】
以下の説明においては、本発明の実施の形態における水素吸蔵材等の説明に先立って、本発明の知見について概略的に説明する。
【００１８】
（発明の知見の概略的な説明）
一般的に水素吸蔵合金は、水素と反応し易い（水素化し易い）金属元素と、水素と反応し難い（水素化し難い）金属元素との組み合わせから構成される金属間化合物であり、そのような金属元素の組み合わせに基づく水素吸蔵合金の開発指針が知られている。なお、水素と反応し難い金属元素とは、１万気圧以下の圧力および室温の条件下で、以下のような性質を示す金属元素を指す。すなわち、水素（Ｈ）と金属（Ｍ）との元素比（Ｈ／Ｍ）が０．５より大きくなるような金属水素化物のギブスエネルギーよりも、金属単体と水素とが共存している状態のギブスエネルギーの方が常に相対的に小さくなる金属元素を指す。
【００１９】
これまで、合金を構成する元素の一部にベースメタルを含む水素吸蔵合金が報告されている（例えば、特許文献２，３に記載のＴｉＦｅ，ＳｒＡｌ２）。ベースメタルは、水素と反応し難い金属元素（以下、難水素化金属と称することがある）に分類されるため、従来、ベースメタルのみから形成される水素吸蔵合金は実現不可能と考えられてきた。
【００２０】
近年、ベースメタルである、アルミニウムおよび銅の合金（Ａｌ２Ｃｕ）が、1０万気圧、８００℃の条件下で水素化物を形成することが報告されている（非特許文献１参照）。しかし、この水素化物は、前述のように、高圧下でのみ安定であり水素吸蔵量も十分ではないことから、水素貯蔵材料としては性能不足であった。また、非特許文献１には、Ａｌ２Ｃｕの水素化反応の機構について、Ａｌ２Ｃｕ型の結晶構造中のアルミニウム８個からなる反四角柱（上面と底面とが互いにねじれているもの）のねじれが解放される際の、各種の原子の動きが水素化反応を実現していると記載されている。
【００２１】
よって、上記メカニズムに基づいて、ベースメタルのみから形成される水素吸蔵合金を探索する指針が考えられる。この場合、ベースメタルのみから形成され、かつＡｌ２Ｃｕ型構造を有する合金の中から水素吸蔵合金を探索することが一般的である。しかし、非特許文献１による報告の後、そのような構造を有する水素吸蔵合金に関する報告は見受けられず、さらには、ベースメタルのみから形成された水素吸蔵合金に関する報告も皆無である。それゆえ、当業者であれば、難水素化金属に分類されるベースメタルのみから構成される金属間化合物を水素吸蔵合金として用いることは困難であると考えることが通常であった。
【００２２】
そのような状況の中、本発明者らは、新しい視点での材料開発を行うべく、ベースメタルおよび難水素化金属から構成される多種多様な金属間化合物の水素化反応について詳細に調査した。具体的には、上記金属間化合物の水素化反応について、高エネルギー放射光を用いて各種の条件で、その場観察を繰り返した。その結果、本発明者らは、驚くべきことに、従来の概念では水素吸蔵合金として機能するとは全く予想できないアルミニウム−鉄系合金およびアルミニウム−マンガン系合金が水素吸蔵特性を有し得ることを見出した。そして、放射光実験（その場観察）を繰り返すことにより、上記合金が水素吸蔵特性を有する条件を決定し本発明を完成するに至った。なお、このような検討は、高い技術および経験を有した専門家が、綿密な計画に基づいて得られたデータを詳細に解析することにより初めて可能となるものである。
【００２３】
本発明の一態様におけるアルミニウム−鉄系合金を例示して説明すると、以下のことがわかった。すなわち、アルミニウム−鉄系合金における特定の結晶相が水素吸蔵特性を有することがわかった。具体的には、上記結晶相は、Ａｌ１３Ｆｅ４型の結晶構造を有する結晶相およびＡｌ２．８Ｆｅ型の結晶構造を有する結晶相である。例えば、高温高圧下で水素を供給することにより、これらの結晶相を含む合金に水素を吸蔵させることができる。アルミニウム−鉄系合金が上記結晶相を含む組成範囲として、該合金の組成式をＡｌｘＦｅ（１−ｘ）とすると、０．７０≦ｘ≦０．８０の範囲が挙げられる。
【００２４】
そして、上記アルミニウム−鉄系合金を水素化すると、上記Ａｌ１３Ｆｅ４型の結晶構造およびＡｌ２．８Ｆｅ型の結晶構造はいずれも、別の結晶構造に変化することがわかった。また、水素化前の結晶構造が上記Ａｌ１３Ｆｅ４型またはＡｌ２．８Ｆｅ型のいずれであっても、この水素化後の結晶構造は同じであることがわかった。上記のアルミニウム−鉄系合金自体は公知のものであるが、該合金が水素吸蔵特性を有することは予想すらされていなかった。そのため、上記のような水素化後の結晶構造を有する水素化物（合金水素化物）は従来知られておらず、上記の知見は、本発明者らが初めて見出した極めて意外性の高い知見である。
【００２５】
〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について、図面を用いて以下に説明する。
【００２６】
＜水素吸蔵材＞
本発明者らが見出した、水素吸蔵特性を有する組成のアルミニウム−鉄系合金は、アルミニウムおよび鉄を含み、水素吸蔵合金として利用することができる。
【００２７】
本実施形態における水素吸蔵材は、上記アルミニウム−鉄系合金を含む、水素吸蔵に用いられる材料のことを意味する。上記水素吸蔵材は、水素化し難いベースメタルであるアルミニウムと鉄とを組み合わせて、水素化し易い合金を作るという独創的な方法により得られる。本実施形態における水素吸蔵材は、アルミニウム−鉄系合金を含む水素吸蔵合金からなるものであっても、また該水素吸蔵合金と他の物質（例えば従来公知の他の水素吸蔵合金など）との組み合わせからなるものであってもよい。
【００２８】
（組成および結晶構造）
本実施形態における水素吸蔵材が含む合金（水素吸蔵合金）は、Ａｌ１３Ｆｅ４型の結晶構造を有する結晶相（以下、第１の結晶相と称することがある）およびＡｌ２．８Ｆｅ型の結晶構造を有する結晶相（以下、第２の結晶相と称することがある）のいずれか１つ以上の結晶相を有する。
【００２９】
また、本実施形態における水素吸蔵材は、下記組成式（１）で示される水素吸蔵合金を含む：ＡｌｘＦｅ（１−ｘ）  ・・・（１）（ここで、ｘは０．７０以上０．８０以下であり、好ましくは０．７３以上０．７８以下である）。なお、本発明の水素吸蔵合金の組成は、不可避不純物を含有することを許容する。
【００３０】
本実施形態における水素吸蔵材に含まれる水素吸蔵合金は、上記組成式（１）中のｘが０．７５以上０．７８以下の範囲の組成ではＡｌ１３Ｆｅ４型の結晶構造を有する結晶相が形成される。また、上記組成式（１）中のｘが０．７０以上０．７５未満の範囲の組成では、Ａｌ２．８Ｆｅ型の結晶構造を有する結晶相が形成される。このことは、Ｘ線回折測定法を用いて実験的に確認できる。また、アルミニウム−鉄の二元系合金状態図を参照して理解することもできる。なお、本実施形態における水素吸蔵材は、上記水素吸蔵合金を含んでいればよい。上記結晶相は熱力学的に平衡（安定）な相として形成されていなくともよく、そのため、上記組成式（１）中のｘは０．７０以上０．８０以下の範囲であればよい。また、後述のように本実施形態における水素吸蔵合金はＡｌ１３Ｆｅ４型の結晶構造を有することが好ましいため、上記組成式（１）中のｘは０．７３以上０．７８以下の範囲であることが好ましい。
【００３１】
なお、本実施形態における水素吸蔵合金は、水素を吸蔵した場合、Ａｌ１３Ｆｅ４型またはＡｌ２．８Ｆｅ型の結晶構造から変化した水素化後の結晶構造を有する。この水素化後の水素吸蔵合金から水素を放出させることにより、上記第１の結晶相または第２の結晶相を有する水素吸蔵合金に戻る。ここで、水素の放出処理後のＸ線回折パターンは、歪みが残存すること等の影響により回折ピークの幅が広がっていることがある。しかし、回折ピークの幅が広がっても、回折ピーク位置を特定できる場合がある。そのため、水素の放出処理後に被測定物のＸ線回折測定を行うことにより、被測定物が、本実施形態の水素吸蔵合金に該当するか否か判定することができる。なお、回折ピークの広がりが著しくなり、回折ピーク位置の特定が困難な場合がある。この場合は、組成分析により被測定物が本実施形態の水素吸蔵合金に該当するか否か判定することができる。
【００３２】
上記組成式（１）中のｘの値は、Ａｌ１３Ｆｅ４型またはＡｌ２．８Ｆｅ型の結晶構造を有する結晶相が形成される範囲で任意に設定されてよく、設定したｘの値に基づく原子比となるようにアルミニウムおよび鉄を混合して上記合金を製造すればよい。
【００３３】
なお、本実施形態における水素吸蔵合金は、上記第１の結晶相および第２の結晶相のいずれか１つ以上を含んでいればよく、該水素吸蔵合金における上記第１の結晶相および第２の結晶相の含有率（存在割合）は特に限定されない。本実施形態の水素吸蔵合金は、上記第１の結晶相または第２の結晶相を含んでいれば、水素吸蔵特性を有するためである。
【００３４】
本実施形態における水素吸蔵合金は、上述のｘが０．７０以上０．８０以下の範囲内の組成において、該合金中の大部分が上記第１の結晶相若しくは第２の結晶相のいずれかでの状態となり得る。また、本実施形態における水素吸蔵合金は、上述のｘが０．７０以上０．８０以下の範囲内の組成において、上記第１の結晶相および第２の結晶相が共存しているとともに他の結晶相は存在していない状態となり得る。なお、本実施形態における水素吸蔵合金は、上記第１の結晶相および第２の結晶相以外の結晶相を含んでいてもよい。
【００３５】
本実施形態における水素吸蔵材は、上記組成式（１）中のｘが０．７５以上０．７８以下の範囲の組成であることがより一層好ましい。これは、上記第１の結晶相は、上記第２の結晶相よりも水素吸蔵特性に優れるためである。本実施形態における水素吸蔵合金は、Ａｌ０．７６Ｆｅ０．２４という組成からなる二元合金であることがより好ましい。この場合、水素吸蔵特性を比較的高くすることができ、本実施形態における水素吸蔵材は、例えば、典型的な水素吸蔵合金の１つであるＴｉＦｅと同等の重量水素密度を有する。Ａｌ０．７６Ｆｅ０．２４という組成の上記二元合金は公知（例えば、Acta Cryst.誌、1955年、8巻、P.43）の物質ではあるが、この二元合金が水素吸蔵特性を有することは予想すらされていなかった。
【００３６】
（その他の元素）
本実施形態における水素吸蔵材、および該水素吸蔵材が含む合金は、原料、製造工程における使用器具、等から不可避に混入し得る不純物を含有することを許容する。すなわち、水素吸蔵材は、例えば組成分析をした場合に、不可避不純物が検出されることがあってよく、該不可避不純物を除いた残部の組成が、上述の範囲内となっていればよい。不可避不純物の一例としては、アルミニウムおよび鉄に含まれる炭素、窒素、酸素、硫黄等の元素が挙げられる。
【００３７】
また、本実施形態における水素吸蔵材は、アルミニウムおよび鉄とは異なる異種元素を含有する場合、上記第１の結晶相または第２の結晶相を形成する組成範囲（上記組成式（１）におけるｘの範囲）が変動することが考えられる。上記水素吸蔵材は、上記第１の結晶相または第２の結晶相が形成することを妨げない範囲（種類、量）の異種元素を含有することが許容される。本実施形態における水素吸蔵材は、該異種元素および不可避不純物を除いた残部の組成が、上述の範囲内となっていればよい。
【００３８】
なお、本実施形態の水素吸蔵材は、上記第１の結晶相または上記第２の結晶相を含んでいればよく、上記組成式（１）におけるｘの範囲外の組成であっても構わない。
【００３９】
（組成分析方法）
本実施形態の水素吸蔵材は、例えば、以下のような方法にて組成を分析することができる。測定対象の試料を、テクノビットなどの樹脂に包埋する。次いで、ダイヤモンドスラリーなどを用いて断面を表面研磨する。得られた研磨断面について、走査型電子顕微鏡のＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光器）またはＷＤＳ（角度分散型Ｘ線分光器）を用いて、組成分析を行う。組成分析の結果、装置に起因する誤差を考慮したうえで、試料の組成が上述の組成式（１）におけるｘの範囲内である場合、該試料は本実施形態の水素吸蔵材であると同定することができる。このとき、試料は水素を吸蔵していてもよく、水素を吸蔵していなくてもよい。また、試料が本実施形態の合金を含む水素吸蔵材である場合、上記研磨断面に存在する合金相の組成が上述の組成式（１）におけるｘの範囲内であるか否かを判定すればよい。
【００４０】
なお、上記の組成分析の方法は一例である。本実施形態の水素吸蔵材の組成を分析することができればよく、方法は特に限定されない。例えば、ＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ）、ＩＣＰ発光分光分析法（高周波誘導結合プラズマ発光分光法）等の方法を用いてもよい。
【００４１】
＜水素吸蔵材の製造方法＞
本実施形態における水素吸蔵材の製造方法の一例について説明すれば、以下のとおりである。
【００４２】
先ず、所定の比率になる様に秤量したアルミニウムの金属粉末および鉄の金属粉末を混合することにより、混合粉末を調製する。原料としての上記アルミニウムの金属粉末および鉄の金属粉末は、例えば３Ｎの純度であってよく、市販のものを用いてよい。次いで、上記混合粉末を加熱することにより溶解する。この加熱に用いる装置として、例えば、電気炉、赤外線集光炉、等を用いることができる。例えば、加熱温度は１２００℃〜１２５０℃であり、加熱時間は３０秒〜１分である。なお、上記条件は具体例であって、上記第１の結晶相または第２の結晶相を有する合金を製造することができればよく、具体的な条件（加熱温度・時間、粉末の粒度、混合方法、等）は特に限定されない。
【００４３】
次いで、上記混合粉末が溶解して得られる融液を凝固させることにより、アルミニウム−鉄系合金を得ることができる。
【００４４】
なお、アルミニウムおよび鉄の原料は粉末に限定されない。原料の形状として、例えば、小片またはフレークであってもよい。
【００４５】
（使用形態）
上記アルミニウム−鉄系合金は、粒径が１ｍｍ以下となるように微細化されて用いられてもよい。本実施形態における水素吸蔵材は、微細化されたアルミニウム−鉄系合金を水素吸蔵合金として含んでいてもよい。この場合、水素吸蔵合金の表面積を大きくすることができるため好ましい。なお、本発明の一態様における水素吸蔵材が含む水素吸蔵合金の形態（大きさ、形状、等）は、特に限定されるものではない。
【００４６】
＜水素化＞
本実施形態の水素吸蔵材の水素化について、図１を用いて以下に説明する。図１は、本実施形態における水素吸蔵材の水素化反応過程を、放射光Ｘ線を用いて観察した結果の一例を示す図である。
【００４７】
先ず、本実施形態における水素吸蔵材を、高圧発生装置内に収容する。そして、水素吸蔵材を７万気圧以上の高圧に加圧する。加圧は、例えば室温の状態で行ってもよく、必要に応じて室温よりも低温または高温の状態で行ってもよい。また、加圧速度は、水素吸蔵性能に格別の影響を及ぼさないため、任意に設定することができる。上記高圧発生装置としては、公知の装置を用いることができる。そのような装置として、例えばキュービック型マルチアンビル装置が挙げられる。高圧発生装置内にて、所定の圧力に到達した後、水素吸蔵材を水素流体中６７０℃以上に加熱する。水素吸蔵材を高温高圧の状態にて水素流体中に保持することにより、水素吸蔵材へ水素を吸蔵させる（水素吸蔵工程）。
【００４８】
上記水素吸蔵工程にて本実施形態の水素吸蔵材に水素を吸蔵させることにより、水素を含有する水素吸蔵材（以下、「水素化水素吸蔵材」と称することがある）を製造することができる。水素の吸蔵に要する時間は、水素吸蔵材の組成と温度および圧力の条件とに依存するが、温度が高いほど反応時間が短縮される。また、圧力を高くするとともに反応温度を上げると、水素化反応が速やかに進行することが期待できる。
【００４９】
本実施形態における水素吸蔵材の水素化反応について、放射光Ｘ線を用いてその場観察した結果を以下に説明する。ここでは、Ａｌ０．７６Ｆｅ０．２４の組成の水素吸蔵材を用いている。また、９万気圧、６７０℃の条件下にて、放射光Ｘ線を用いてＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを測定している。ＸＲＤパターンの測定は、水素化処理前、並びに、水素化処理開始後３０秒、６０秒、９０秒、および１２０秒にてそれぞれ行った。
【００５０】
なお、このような放射光Ｘ線を用いたその場観察では、試料の一部分のみを観察していることから、反応が短時間で進行しているように見える。しかし、試料全体を水素化するには数十分以上の時間が必要となる。
【００５１】
図１に示すように、水素吸蔵前の状態における水素吸蔵材のＸＲＤパターン（図１における最下段のパターン）は、図中、黒塗り四角印にて示す回折ピークを有する。これは、Ａｌ１３Ｆｅ４型の結晶構造のＸＲＤパターンに対応している。なお、高温高圧下にて放射光Ｘ線を用いて測定することにより得られるＸＲＤパターンは、常温常圧の状態におけるＸＲＤパターンとはピーク位置および形状が多少異なり得る。
【００５２】
水素化処理開始後の経過時間が長くなるにつれて、図１における最下段のＸＲＤパターンから最上段のＸＲＤパターンに向かって順に、ＸＲＤパターンが変化していることがわかる。このＸＲＤパターンの変化は、水素吸蔵材への水素の固溶および水素化による結晶構造の変化に対応している。このことからわかるように、図１における最上段のＸＲＤパターンは、本実施形態における水素吸蔵材が水素化されて形成される合金水素化物（合金が水素化した状態）の結晶構造を示している。本実施形態における合金水素化物のＸＲＤパターンは、図中、黒塗り丸印にて示す回折ピークを有する。
【００５３】
本実施形態における合金水素化物は、大気中に取り出した場合に、空気中の酸素や水分と反応することなく、安定な状態で保管することができる。
【００５４】
＜合金水素化物＞
水素を含有する本実施形態の水素吸蔵材は、上記のようにして形成される合金水素化物を含む。合金水素化物の一例として、Ａｌ０．７６Ｆｅ０．２４の組成の合金を９万気圧、７５０℃、２時間の条件で水素化して得られた合金水素化物について、以下に説明する。
【００５５】
上記合金水素化物を、常温常圧下で粉末Ｘ線回折測定した結果について説明する。粉末Ｘ線回折測定は、放射光Ｘ線を用いる方法で行った。
【００５６】
図２の（ａ）は、本実施形態における水素化水素吸蔵材について、放射光Ｘ線を用いて粉末Ｘ線回折測定をすることにより得られるＸ線回折パターンの一例を示す図である。図２の（ｂ）は、上記Ｘ線回折パターンにおける回折ピークについて示す表である。測定は以下のように行った。先ず、上記合金水素化物を乳鉢で約１５分すりつぶした。次いで、得られた粉末を内径１ｍｍのカプトンキャピラリーに充填した。大型放射光施設SPring-8のビームラインBL22XUにて、放射光Ｘ線を用いて測定を行った。具体的には、入射Ｘ線エネルギー６９．６６８ｋｅＶ、ビームサイズ２００μｍの条件で放射光Ｘ線を上記キャピラリーに照射することにより、粉末Ｘ線回折測定を行った。
【００５７】
図２の（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態における合金水素化物は、放射光Ｘ線を用いて粉末Ｘ線回折測定をした場合に、４．６４Å、３．７９Å、２．１９Å、および１．９８Åの格子面間隔ｄに対応する回折ピークを少なくとも含むＸ線回折パターンを示す。
【００５８】
（誤差について）
上記の方法において、回折角および該回折角から計算される格子面間隔ｄは、合金の組成、不純物の種類・量、等の影響によって変動し得る。そのため、格子面間隔ｄ（回折ピークの位置）は、±２％の誤差を許容する。一般的には、誤差は、±１％以下の範囲内に収まる。
【００５９】
（判定）
未知の試料（被検査物）について、該被検査物が、本実施形態における合金水素化物または該合金水素化物を含む水素化水素吸蔵材に該当するか否かを判定する場合について考える。この場合、例えば、上述した方法を用いて上記被検査物の粉末Ｘ線回折を測定した結果が、上述の合金水素化物の回折パターンと一致する、または該回折パターンを含むか否かを判定する。なお、この判定において、上述のように誤差が許容される。
【００６０】
粉末Ｘ線回折の測定結果が、上述の合金水素化物の回折パターンと一致する場合、上記被検査物は、本実施形態の合金水素化物に該当すると同定することができる。また、上述の合金水素化物の回折パターンを含む場合、本実施形態の水素化水素吸蔵材に該当すると同定することができる。また、上記の方法は一例であって、その他の方法にてＸ線回折測定を行うことにより、被検査物が本実施形態における合金水素化物または該合金水素化物を含む水素化水素吸蔵材であるか否かを判定することも勿論可能である。
【００６１】
（組成分析）
また、被検査物が本実施形態における合金水素化物または水素化水素吸蔵材であるか否かは、前述した組成分析方法を用いて組成を分析した結果に基づいて判定することもできる。具体的には、被検査物そのもの、または被検査物が含む合金の組成が、下記組成式（１）の条件を満足するか否かを判定する。条件を満足する場合、該被検査物は、本実施形態における合金水素化物または水素化水素吸蔵材に該当すると同定することができる；
ＡｌｘＦｅ（１−ｘ）  ・・・（１）
（ここで、ｘは０．７０以上０．８０以下である）。
【００６２】
＜合金水素化物の製造方法＞
本実施形態の合金水素化物の製造方法の一例について以下に説明する。先ず、水素吸蔵材を圧力媒体に封入して、該圧力媒体を高圧発生装置に収容する（収容工程）。高圧発生装置は、例えばキュービック型マルチアンビル装置を使用できる。次いで、上記高圧発生装置内にて、上記水素吸蔵材を加圧および加熱するとともに、上記圧力媒体内に水素流体を供給して、上記水素吸蔵材を水素化する（水素化工程）。上記水素化工程では、本実施形態のアルミニウム−鉄系合金の水素化を好適に進行させるために、以下のような条件であることが好ましい。すなわち、７万気圧以上の加圧条件とすることが好ましい。また、６７０℃以上の加熱条件とすることが好ましい。加熱時間は、０．５ｈ以上であることが好ましい。
【００６３】
＜有利な効果＞
本実施形態における水素吸蔵材の水素放出特性について、図３を用いて説明する。図３は、水素吸蔵後の水素吸蔵合金の常圧での水素放出温度を示す図である。ここでは、Ａｌ０．７６Ｆｅ０．２４という組成の水素吸蔵合金を用いた。
【００６４】
図３に示すように、水素化処理後の上記水素吸蔵合金を常圧下で加熱して、水素放出プロファイルの測定を行ったところ、約１４０℃で水素の放出と重量減少が開始することが確認された。そして、約２００℃で約２．２質量％の水素放出が確認された。このことから、本実施形態における水素吸蔵材は、ＬａＮｉ５（約１．３質量％）、ＴｉＦｅ（約１．８質量％）のような水素吸蔵合金と同等の性能を有することがわかる。
【００６５】
以上に説明したように、本実施形態における水素吸蔵材は、従来の水素吸蔵合金の探索指針では全く検討されてこなかった材料を用いて実現された発明である。該水素吸蔵材は、安価な原材料（ベースメタル）のみからなるとともに、優れた水素吸蔵能を有する。すなわち、上記水素吸蔵材は、生産量が多く極めて安価なアルミニウムおよび鉄からなり、ＬａＮｉ５、ＴｉＦｅのような水素吸蔵合金と同等の重量水素密度を有している。
【００６６】
アルミニウムおよび鉄は極めて卑近な材料であり、本発明の一態様における水素吸蔵材は、例えば、ＬａＮｉ５、ＴｉＦｅのような水素吸蔵合金に比べて、原材料コストを数分の一とすることができる。そのため、コスト面で非常に有利である。本発明の一態様における水素吸蔵材の用途の一例としては、水素貯蔵タンク等が挙げられる。水素貯蔵タンクは、季節間（季節単位）でエネルギーの貯蔵および利用を行うための燃料電池システム、並びに水素ステーション等に好適に用いられる。
【００６７】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図面に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、本実施形態にて説明すること以外のことについては、格別の記載が無い限り、前記実施形態１にて説明したことと同様であり、説明を省略する。
【００６８】
本実施形態では、本発明の一態様における水素吸蔵材が含有する水素吸蔵合金であるアルミニウム−マンガン系合金について説明する。
【００６９】
図４の（ａ）は、本実施形態におけるアルミニウム−マンガン系合金を含む水素吸蔵材について粉末Ｘ線回折測定をすることにより得られるＸ線回折パターンの一例を示す図である。図４の（ａ）に示すように、本実施形態におけるアルミニウム−マンガン系合金は、Ｃｒ４．５（Ｃｒ０．５６Ａｌ０．４４）９Ａｌ１２型の結晶構造を有する結晶相を有する。なお、本実施形態における水素吸蔵合金は、水素を吸蔵した場合、Ｃｒ４．５（Ｃｒ０．５６Ａｌ０．４４）９Ａｌ１２型の結晶構造から変化した水素化後の結晶構造を有する。この水素化後の水素吸蔵合金から水素を放出させることにより、上記Ｃｒ４．５（Ｃｒ０．５６Ａｌ０．４４）９Ａｌ１２型の結晶構造を有する結晶相を有する水素吸蔵合金に戻る。水素の放出処理後に被測定物のＸ線回折測定を行うことにより、被測定物が、本実施形態の水素吸蔵合金に該当するか否か判定することができる。なお、回折ピークの広がりが著しくなり、回折ピーク位置の特定が困難な場合がある。この場合は、組成分析により被測定物が本実施形態の水素吸蔵合金に該当するか否か判定することができる。
【００７０】
また、本実施形態における水素吸蔵材は、下記組成式（２）で示される水素吸蔵合金（但し不可避不純物を含有することを許容する）を含む；ＡｌｙＭｎ（１−ｙ）  ・・・（２）（ここで、ｙは０．６０以上０．７０以下であり、好ましくは０．６１以上０．６７以下である）。
【００７１】
本実施形態における水素吸蔵材に含まれる水素吸蔵合金は、上記組成式（２）中のｙが０．６０以上０．７０以下の範囲の組成でＣｒ４．５（Ｃｒ０．５６Ａｌ０．４４）９Ａｌ１２型の結晶構造を有する結晶相が形成される。このことは、Ｘ線回折測定法を用いて実験的に確認できる。なお、本実施形態における水素吸蔵材は、上記水素吸蔵合金を含んでいればよい。上記結晶相は熱力学的に平衡（安定）な相として形成されていなくともよく、そのため、上記組成式（２）中のｙは０．６０以上０．７０以下の範囲であればよい。また、本実施形態における水素吸蔵材に含まれる水素吸蔵合金は、例えば５質量％以下のＭｎ３．８５Ａｌ１１の合金を含有していてもよく、その他の未知の構造を有する相を含有していてもよい。
【００７２】
上記水素吸蔵合金は、Ｃｒ４．５（Ｃｒ０．５６Ａｌ０．４４）９Ａｌ１２型の結晶構造を有する相が生成しやすいことが好ましいため、上記組成式（２）中のｙは０．６１以上０．６７以下の範囲であることが好ましい。
【００７３】
上記組成式（２）中のｙの値は、Ｃｒ４．５（Ｃｒ０．５６Ａｌ０．４４）９Ａｌ１２型の結晶構造を有する結晶相が形成される範囲で任意に設定されてよく、設定したｙの値に基づく原子比となるようにアルミニウムおよびマンガンを混合して上記合金を製造すればよい。
【００７４】
本実施形態の水素吸蔵材、および該水素吸蔵材が含む合金は、前記実施形態１にて説明したことと同様に、不純物を含有することを許容するとともに、組成を分析することができる。そして、前記実施形態１にて説明したことと同様の製造方法にて製造することができるとともに、同様の水素化方法を用いて水素化することができる。
【００７５】
本実施形態における水素吸蔵材の製造方法の一例を以下に説明する。すなわち、所定の比率になる様に秤量したアルミニウムの金属粉末およびマンガンの金属粉末を混合することにより、混合粉末を調製する。原料としての上記アルミニウムの金属粉末およびマンガンの金属粉末は、例えば３Ｎの純度であってよく、市販のものを用いてよい。次いで、上記混合粉末を加熱することにより、固相反応により合金を作製する。この加熱に用いる装置として、例えば、電気炉、赤外線集光炉、等を用いることができる。例えば、加熱温度は７８０℃〜８１０℃であり、加熱時間は３ｈ〜６ｈである。次いで、上記混合粉末が固相反応した後に合金を室温まで冷却することで、アルミニウム−マンガン系合金を得ることができる。なお、上記条件は具体例であって、上記Ｃｒ４．５（Ｃｒ０．５６Ａｌ０．４４）９Ａｌ１２型の結晶構造を有する結晶相を有する合金を製造することができればよく、具体的な条件（加熱温度・時間、粉末の粒度、混合方法、等）は特に限定されない。
【００７６】
また、本実施形態における水素吸蔵材の水素化は、例えば、水素吸蔵材をキュービック型マルチアンビル装置内に収容して、９万気圧、６７０℃の条件下にて、水素流体中に保持することにより行うことができる。また、本実施形態における水素吸蔵材は、４万気圧、４３０℃の条件下でも水素化することが確認されている。
【００７７】
本実施形態の合金水素化物の製造方法では、水素化工程を以下のような条件で行うことが好ましい。すなわち、５万気圧以上の加圧条件、および５１０℃以上の加熱条件とすることが好ましい。加熱時間は、３ｈ以上であることが好ましい。なお、本明細書において、加熱時間とは、加熱条件の温度（製造時における設定温度）に到達してから、当該温度にて保持する時間のことを意味する。
【００７８】
本実施形態における水素吸蔵材の水素化反応について放射光Ｘ線を用いてその場観察した結果を、図４の（ｂ）を用いて以下に説明する。図４の（ｂ）は、上記水素吸蔵材の水素化反応過程を、放射光Ｘ線を用いて観察した結果の一例を示す図である。ここでは、Ａｌ２Ｍｎの組成の合金を含む水素吸蔵材を用いている。また、９万気圧、６７０℃の条件下にて、放射光Ｘ線を用いてＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを測定している。ＸＲＤパターンの測定は、加熱前の室温の状態、加熱後水素化処理前、水素化処理開始後１０分、２０分、３０分、４０分、および６１０分、並びに冷却後の室温状態、にてそれぞれ行った。
【００７９】
図４の（ｂ）に示すように、水素吸蔵前の状態における水素吸蔵材のＸＲＤパターン（図４の（ｂ）における最下段のパターン）は、図中、黒塗り三角印にて示す回折ピークを有する。約５６ｋｅＶ付近のメインピークは、Ｃｒ４．５（Ｃｒ０．５６Ａｌ０．４４）９Ａｌ１２型の結晶構造のＸＲＤパターン（回折角１９°付近）に対応している。水素化処理開始後の経過時間が長くなるにつれて、図４の（ｂ）における下方のＸＲＤパターンから上方のＸＲＤパターンに向かって順に、ＸＲＤパターンが変化していることがわかる。このＸＲＤパターンの変化は、水素吸蔵材への水素の固溶および水素化による結晶構造の変化に対応している。このことからわかるように、図４の（ｂ）における最上段のＸＲＤパターンは、本実施形態における水素吸蔵材が水素化されて形成される合金水素化物の結晶構造を示している。本実施形態における合金水素化物のＸＲＤパターンは、図中、黒塗り丸印にて示す回折ピークを有する。
【００８０】
水素を含有する本実施形態の水素吸蔵材は、上記のようにして形成される合金水素化物を含む。合金水素化物の一例として、Ａｌ２Ｍｎの組成の合金を９万気圧、６７０℃、６１０分の条件で水素化して得られた合金水素化物について、以下に説明する。
【００８１】
上記合金水素化物を、常温常圧下で粉末Ｘ線回折測定した結果について説明する。粉末Ｘ線回折測定は、放射光Ｘ線を用いる方法で行った。具体的には、大型放射光施設SPring-8のビームラインBL22XUにて、放射光Ｘ線を用いて測定を行った。入射Ｘ線の波長０．４９６４０６Å（入射Ｘ線エネルギー：２４．９７６ｋｅＶ）、ビームサイズ１００μｍの条件とした。
【００８２】
図５の（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態における合金水素化物は、放射光Ｘ線を用いて粉末Ｘ線回折測定をした場合に、５．９２Å、２．７０Å、２．１４Å、２．１２Å、２．０２Åの格子面間隔ｄに対応する回折ピークを少なくとも含むＸ線回折パターンを示す。
【００８３】
上記の方法において、回折角および該回折角から計算される格子面間隔ｄは、合金の組成、不純物の種類・量、等の影響によって変動し得る。そのため、格子面間隔ｄ（回折ピークの位置）は、±２％の誤差を許容する。一般的には、誤差は、±１％以下の範囲内に収まる。
【００８４】
本実施形態における合金水素化物は、大気中に取り出した場合に、空気中の酸素や水分と反応することなく、安定な状態で保管することができる。また、前記実施形態１にて説明したことと同様の方法を用いて、被検査物が本実施形態における合金水素化物または該合金水素化物を含む水素化水素吸蔵材であるか否かを判定することができる。
【００８５】
本実施形態における水素吸蔵材の水素放出特性について、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態における水素吸蔵後の水素吸蔵合金の常圧での水素放出温度を示す図である。ここでは、Ａｌ２Ｍｎの組成の水素吸蔵合金を用いた。
【００８６】
図６に示すように、水素化処理後の上記水素吸蔵合金を常圧下で加熱して、水素放出プロファイルの測定を行ったところ、約１５０℃で水素の放出と重量減少が開始することが確認された。そして、約２．５質量％の水素放出が確認された。このように、本発明の一態様によれば、アルミニウムとマンガンとを主原料として製造可能でありながら、従来公知の水素吸蔵合金と同等の水素吸蔵特性（高い重量水素密度）を有する水素吸蔵材を提供することができる。
【００８７】
〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、本実施形態にて説明すること以外のことについては、格別の記載が無い限り、上記実施形態１および実施形態２にて説明したことと同様であり、説明を省略する。
【００８８】
前記実施形態１および実施形態２では、予め作製した水素吸蔵合金を水素化することにより、合金水素化物を製造していた。これに対して、本実施形態では、水素吸蔵合金の製造と水素化とを同じ工程中にて行う方法について説明する。
【００８９】
従来、金属の水素化物と別の金属を混合し、水素雰囲気中でボールミルする方法で、水素を含む水素吸蔵合金を製造する方法が知られている。この場合、水素化された水素吸蔵合金を１ステップで製造することができる。一方で、本発明の一態様における水素吸蔵材は、水素化し難い原料のみからなる水素吸蔵合金を含む。
【００９０】
ここで、アルミニウムとクロムとからなるＡｌ−Ｃｒ系合金について、高温高圧の条件下（６００℃、９万気圧）において、Ｃｒの水素化反応が生じるとともに合金水素化物が生成し得ることが報告されている。しかし、この場合、水素化反応が生じるためには高温高圧の条件が必要である。そのため、水素化装置への負担が比較的大きい。また、消費エネルギーを低減することが難しい。
【００９１】
本発明の一態様における水素吸蔵合金（Ａｌ−Ｆｅ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金）について、水素を含む状態の水素吸蔵合金を１ステップで製造する方法は知られていない。
【００９２】
本発明者らは、鋭意検討の結果、異種の難水素化金属を混合してなる混合粉末を、水素雰囲気下で、高温高圧の状態とすることにより、本発明の一態様における水素吸蔵合金を製造可能であることを見出した。本実施形態の水素吸蔵合金の製造方法は、合金化した場合に水素吸蔵特性を有する合金となる組成比にて、異種の難水素化金属の粉末を混合してなる混合粉末を、水素雰囲気下で、加圧および加熱する工程を含む。
【００９３】
本実施形態の水素吸蔵合金の製造方法によれば、上記異種の難水素化金属がＡｌおよびＦｅである場合、ベースメタルのみからなるＡｌ−Ｆｅ系合金を含む水素化水素吸蔵材を１ステップで製造することができる。そのため、消費エネルギーの低減および低コスト化を図ることができる。
【００９４】
また、上記異種の難水素化金属がＡｌおよびＭｎである場合、Ａｌ−Ｍｎ系合金を含む水素化水素吸蔵材を、比較的低い圧力条件にて１ステップで製造できることがわかった。そのため、水素化装置への負担を低減し、消費エネルギーを低減することができる。その結果、低コスト化を図ることができる。
【００９５】
なお、本発明者らが見出した本実施形態における水素吸蔵合金の製造方法は、難水素化金属からなる水素吸蔵合金を製造する場合に、広く一般に適用することができる。例えば、Ａｌ２Ｃｕを主成分とする合金（非特許文献１参照）の製造に適用することもできる。
【００９６】
アルミニウム−鉄系合金である水素吸蔵合金を対象として、以下に説明する。
【００９７】
本実施形態の水素吸蔵合金の製造方法では、上記混合粉末（異種の金属）の組成比は、Ａｌ：Ｆｅ＝ｘ：（１−ｘ）である（ここで、ｘは０．７０以上０．８０以下であり、好ましくは０．７３以上０．７８以下である）。なお、上記混合粉末の組成は、不可避不純物を含有することを許容する。具体的には、本実施形態の水素吸蔵合金の製造方法は、以下の工程を含む。
【００９８】
上記混合粉末を調製し、該混合粉末を圧力媒体に封入する。そして、該圧力媒体を高圧発生装置に収容する（収容工程）。次いで、上記高圧発生装置内にて、上記圧力媒体を介して上記混合粉末を加圧する（加圧工程）。次いで、加圧された状態の上記圧力媒体を上記混合粉末の合金化が進行する温度となるように加熱するとともに、上記圧力媒体内に水素流体を供給して（媒体内にて水素を発生させて）、１ステップにて合金水素化物を製造する（水素化物製造工程）。
【００９９】
上記加圧工程における圧力は、例えば９万気圧以上である。上記水素化物製造工程における温度は、例えば６７０℃〜７５０℃であり、該工程において、例えば金属原子１個あたり水素原子１個以上の比率となるような量の水素を供給する。好ましくは、金属原子１個あたり水素原子３個以上の比率となるような量の水素を供給する。
【０１００】
これにより、水素を吸蔵した状態の本実施形態における水素吸蔵合金（合金水素化物）を得ることができる。
【０１０１】
また、本実施形態の水素吸蔵合金の製造方法では、アルミニウム−マンガン系合金である水素吸蔵合金を対象とする場合、上記加圧工程における圧力が４万気圧であっても合金水素化物を製造することができる。上述のＡｌ−Ｃｒ系合金に比べてかなり緩やかな条件にて水素化反応を進行させることができる。
【０１０２】
すなわち、アルミニウム−マンガン系合金を製造する場合、上記加圧工程における圧力は、例えば４万気圧以上である。上記水素化物製造工程における温度は、例えば４３０℃〜５００℃である。該工程において、例えば金属原子１個あたり水素原子１個以上の比率となるような量の水素を供給する。好ましくは、金属原子１個あたり水素原子３個以上の比率となるような量の水素を供給する。
【０１０３】
〔実施形態４〕
本発明の一態様における水素吸蔵材は、前記実施形態１および実施形態２で説明した合金を１種類含むことに限定されず、複数種類含んでいてもよい。すなわち、本発明の一態様における水素吸蔵材は、前述のアルミニウム−鉄系合金、アルミニウム−マンガン系合金のうちいずれか１つ以上を含むようになっていてもよい。この場合、水素吸蔵材は、各種の上記水素吸蔵合金と他の物質（例えば従来公知の他の水素吸蔵合金など）との組み合わせからなるものであってもよい。
【０１０４】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１０５】
〔実施例〕
本発明の一実施例について、以下に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【０１０６】
（水素吸蔵合金）
以下の手順に沿って、水素吸蔵合金を製造した。先ず、アルミニウムの小片と、鉄の小片またはマンガンの小片とを、原子比で所定の組成比となるように秤量して混合した。混合した試料を、赤外線集光炉を用いて、１２００℃〜１２５０℃（鉄の場合）または７８０℃〜８１０℃（マンガンの場合）に加熱して、所定の組成のアルミニウム−鉄系合金またはアルミニウム−マンガン系合金を作製した。
【０１０７】
（水素化方法）
所定の組成比にて作製した合金をそれぞれ合金試料とした。この合金試料を、キュービック型マルチアンビル装置を用いて水素化した。キュービック型マルチアンビル装置は公知の装置であるため、具体的な構成についての説明は省略する。キュービック型マルチアンビル装置を用いて、上記合金試料を高温高圧下にて保持して水素化処理を行った。具体的な水素化条件については表を用いて後述する。
【０１０８】
（評価）
水素化処理後、装置の温度・圧力を常温・常圧として試料を回収した。回収された試料について粉末Ｘ線回折測定を行い、水素吸蔵した状態の水素吸蔵合金が得られているか否かをＸＲＤパターンに基づいて判定した。水素吸蔵した状態の水素吸蔵合金が得られている試料を○と評価し、得られていない試料を×と評価した。
【０１０９】
＜実施例１＞
原子比でアルミニウム：鉄＝７６：２４の組成となるようにアルミニウム−鉄系合金（Ａｌ０．７６Ｆｅ０．２４合金）を作製した。作製した合金を、キュービック型マルチアンビル装置を用いて、室温で６〜９万気圧に加圧した。加圧が終了した後、試料を５０５〜７５０℃まで７〜９分で加熱し、０．５〜８時間保持した。その後、試料を取り出して、水素化の有無を調査した。結果を表１に示す。
【０１１０】
【表１】
2019199640.tif 000003
【０１１１】
表１のＮｏ．１〜１２に示すように、７万気圧以上、かつ６７０℃以上の条件にて、０．５時間以上の水素化を行うことにより、本発明の一態様における合金水素化物が生成した。その一方で、６万気圧の加圧条件にて、５０５〜６７０℃の加熱温度で２時間保持して水素化処理を行ったＮｏ．１３〜１６の比較例では、水素化反応が進行しなかった。
【０１１２】
＜実施例２＞
アルミニウムと鉄との組成比が、原子比で７３：２７〜７８：２２となる様に秤量し、アルミニウム−鉄系合金を作製した。作製した合金を、キュービック型マルチアンビル装置を用いて、室温で６〜１０万気圧に加圧した。加圧が終了した後、試料を６７０℃に８分で加熱、または７５０℃に９分で加熱し、２〜２４時間保持した。その後、試料を取り出して、水素化の有無を調査した。結果を表２に示す。
【０１１３】
【表２】
2019199640.tif 000004
【０１１４】
表２のＮｏ．１７〜２５に示すように、アルミニウムと鉄との組成比が、原子比で７３：２７〜７８：２２と変化しても、本発明の一態様における合金水素化物が生成した。その一方で、６万気圧の加圧条件にて、６７０℃の加熱温度で２時間保持して水素化処理を行ったＮｏ．２６の比較例では、水素化反応が進行しなかった。
【０１１５】
＜実施例３（前記実施形態２の実施例）＞
アルミニウムとマンガンとの組成比が、原子比で８：５（６１：３９）または２：１（６６：３４）となる様に秤量し、アルミニウム−マンガン系合金を作製した。作製した合金を、キュービック型マルチアンビル装置を用いて、室温で３〜９万気圧に加圧した。加圧が終了した後、試料を４３０℃〜８２０℃に加熱し、水素流体中（水素雰囲気下）で３〜１３時間保持した。水素化処理の後、試料を室温まで冷却し、室温の状態で常圧まで減圧して試料を回収した。回収した試料について水素化の有無を調査した。結果を表３に示す。
【０１１６】
【表３】
2019199640.tif 000005
【０１１７】
表３のＮｏ．３１〜３６に示すように、アルミニウムとマンガンとの組成比が、原子比で８：５または２：１と変化しても、本発明の一態様における合金水素化物が生成した。その一方で、３万気圧の加圧条件および８２０℃で１３時間の加熱条件にて水素化処理を行ったＮｏ．３７の比較例、並びに、４万気圧の加圧条件および５８５℃で４時間の加熱条件にて水素化処理を行ったＮｏ．３８の比較例では、水素化反応が進行しなかった。
【０１１８】
＜実施例４（前記実施形態３の実施例）＞
アルミニウムの粉末と鉄の粉末とを原子比で７５：２５となる様に秤量し、メノウ乳鉢を用いて混合することにより、混合粉末を調製した。この混合粉末を、キュービック型マルチアンビル装置を用いて室温で９万気圧に加圧した。９万気圧までの加圧が終了した後、試料を６７０℃まで８分で加熱し、水素流体中（水素雰囲気下）で２時間保持した。水素化処理の後、試料を室温まで冷却し、室温の状態で常圧まで減圧して試料を回収した。回収した試料について粉末Ｘ線回折測定を行ったところ、水素吸蔵した状態の水素吸蔵合金が得られていることが確認された。
【０１１９】
また、アルミニウムの粉末とマンガンの粉末とを原子比で６７：３３となる様に秤量し、メノウ乳鉢を用いて混合することにより、混合粉末を調製した。この混合粉末を、キュービック型マルチアンビル装置を用いて室温で４万気圧に加圧した。４万気圧までの加圧が終了した後、試料を４７０℃まで５分で加熱し、水素流体中（水素雰囲気下）で１４時間保持した。水素化処理の後、試料を室温まで冷却し、室温の状態で常圧まで減圧して試料を回収した。回収した試料について粉末Ｘ線回折測定を行ったところ、水素吸蔵した状態の水素吸蔵合金が得られていることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明の水素吸蔵材による水素吸蔵の方法は、例えば、燃料電池システム用の水素貯蔵手段として使用することができる。
【図１】
2019199640.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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