(57)【要約】【課題】  活性化が容易であり、軽量かつ安価な水素吸蔵材料を提供する。【解決手段】  水素吸蔵材料を、組成式（Ｃａ1-xＡx）1-z（Ｓｉ1-yＢy）z｛Ａは、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、３〜６族元素、Ｎｉ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｇから選ばれる少なくとも一種、Ｂは、７〜１７族元素、希土類元素、Ｈｆ、Ｂｅから選ばれる少なくとも一種、０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０．３８≦ｚ≦０．５８｝で表されるものとする。Ｃａ、Ｓｉを基本構成元素とするため、軽量かつ安価である。また、初期活性が高いため、原則として、高温、高圧下での活性化処理は必要ない。さらに、置換元素の種類や置換割合を調整することにより、動作温度を低くすることができ、水素吸蔵量を大きくすることができる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成式（Ｃａ1-xＡx）1-z（Ｓｉ1-yＢy）z｛Ａは、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、３〜６族元素、Ｎｉ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｇから選ばれる少なくとも一種、Ｂは、７〜１７族元素、希土類元素、Ｈｆ、Ｂｅから選ばれる少なくとも一種、０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０．３８≦ｚ≦０．５８｝で表される水素吸蔵材料。
【請求項２】
組成式Ｃａ1-z（Ｓｉ1-yＢy）z｛Ｂは、７〜１７族元素、希土類元素、Ｈｆ、Ｂｅから選ばれる少なくとも一種、０＜ｙ＜１、０．３８≦ｚ≦０．５８｝で表される請求項１に記載の水素吸蔵材料。
【請求項３】
組成式Ｃａ1-z（Ｓｉ1-yＢy）z｛Ｂは、ＣｕおよびＺｎのいずれか一種以上、０＜ｙ＜１、０．３８≦ｚ≦０．５８｝で表される請求項１に記載の水素吸蔵材料。
【請求項４】
組成式（Ｃａ1-xＡx）1-zＳｉz｛Ａは、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、３〜６族元素、Ｎｉ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｇから選ばれる少なくとも一種、０＜ｘ＜１、０．３８≦ｚ≦０．５８｝で表される請求項１に記載の水素吸蔵材料。
【請求項５】
組成式（Ｃａ1-xＡx）1-zＳｉz｛Ａは、希土類元素から選ばれる少なくとも一種、０＜ｘ＜１、０．３８≦ｚ≦０．５８｝で表される請求項１に記載の水素吸蔵材料。
【請求項６】
組成式Ｃａ1-zＳｉz（０．３８≦ｚ≦０．５８）で表される請求項１に記載の水素吸蔵材料。
【請求項７】
ＣｒＢ型結晶構造を有する化合物相を主相とする請求項１に記載の水素吸蔵材料。
【請求項８】
ＦｅＢ型結晶構造を有する化合物相を主相とする請求項１に記載の水素吸蔵材料。
【請求項９】
請求項１に記載の水素吸蔵材料に対して、室温〜４００℃の温度下で水素を吸蔵、放出させる水素吸蔵放出処理を行うことで、該水素吸蔵材料に含まれる特定の化合物相の体積割合を調整する水素吸蔵材料の化合物相調整方法。
【請求項１０】
前記特定の化合物相は、ＣｒＢ型結晶構造を有する化合物相である請求項９に記載の水素吸蔵材料の化合物相調整方法。
【請求項１１】
前記特定の化合物相は、ＦｅＢ型結晶構造を有する化合物相である請求項９に記載の水素吸蔵材料の化合物相調整方法。
【請求項１２】
ＣａＳｉ化合物に、３〜１２族元素から選ばれる一種以上の金属を機械的エネルギーを加えながら混合することで、該ＣａＳｉ化合物の水素吸蔵速度を向上させる水素吸蔵速度向上方法。
【請求項１３】
前記金属はＮｉである請求項１２に記載の水素吸蔵速度向上方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可逆的に水素を吸蔵・放出することのできる水素吸蔵材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素の排出による地球の温暖化等の環境問題や、石油資源の枯渇等のエネルギー問題から、クリーンな代替エネルギーとして水素エネルギーが注目されている。水素エネルギーの実用化にむけて、水素を安全に貯蔵・輸送する技術の開発が重要となる。水素を貯蔵できる水素貯蔵材料として、活性炭、フラーレン、ナノチューブ等の炭素材料や、水素吸蔵合金等の開発が進められている。なかでも、水素吸蔵合金は、水素を金属水素化物という安全な固体の形で大量に貯蔵できることから、輸送可能な新しい貯蔵媒体として期待されている。
【０００３】
水素吸蔵合金としては、数多くの合金が知られている。室温付近で水素を吸蔵・放出することができる実用的な水素吸蔵合金として、例えば、六方晶系ＣａＣｕ5型結晶構造を有するＬａＮｉ5、立方晶系ＣｓＣｌ型結晶構造を有するＴｉＦｅ等がある（例えば、非特許文献１参照。）。また、資源が豊富なＣａ、Ｓｉを構成元素とする水素吸蔵合金として、六方晶系Ｃ１２型結晶構造を有するＣａ（Ｓｉ2-xＢx）y（０＜ｘ≦０．５、０．８≦ｙ≦１．２）、およびＣｒ5Ｂ3型結晶構造を有するＣａ5Ｓｉ3が提案されている（例えば、特許文献１、非特許文献２参照。）。
【非特許文献１】大角泰章著，「新版 水素吸蔵合金−その物性と応用−」，        株式会社アグネ技術センター，１９９９年２月５日，ｐ．１４−１６
【非特許文献２】「J. Solid State Chem.」，２００１年，１５９号，        ｐ．１４９−１６２
【特許文献１】特開平１０−８１８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＬａＮｉ5、ＴｉＦｅは、Ｌａ、Ｎｉ、Ｔｉといった希少な金属を含んでいるため、その資源の確保が困難であり、コストも高い。また、水素吸蔵合金自体が重いため、単位重量当たりの水素吸蔵量は２ｗｔ％以下にとどまる。特に、ＴｉＦｅについては、初期の水素化が難しく、水素を吸蔵・放出させるためには、予め高温、高圧下での活性化処理が必要となる。一方、Ｃａ（Ｓｉ2-xＢx）y、Ｃａ5Ｓｉ3では、室温付近での水素の吸蔵は困難である。また、上記同様、水素を吸蔵・放出させるためには、高温、高圧下での活性化処理が必要となる。
【０００５】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、活性化が容易であり、軽量かつ安価な水素吸蔵材料を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の水素吸蔵材料は、組成式（Ｃａ1-xＡx）1-z（Ｓｉ1-yＢy）z｛Ａは、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、３〜６族元素、Ｎｉ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｇから選ばれる少なくとも一種、Ｂは、７〜１７族元素、希土類元素、Ｈｆ、Ｂｅから選ばれる少なくとも一種、０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０．３８≦ｚ≦０．５８｝で表されることを特徴とする。
【０００７】
本明細書では、ＩＵＰＡＣ（１９８９）の周期表に基づいて元素を特定した。具体的には、３族元素はＳｃ、Ｙ、４族元素はＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、５族元素はＶ、Ｎｂ、Ｔａ、６族元素はＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、７族元素はＭｎ、Ｔｃ、Ｒｅ、８族元素はＦｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、９族元素はＣｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、１０族元素はＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、１１族元素はＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、１２族元素はＺｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、１３族元素はＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、１４族元素はＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、１５族元素はＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、１６族元素はＯ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｏ、１７族元素はＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ａｔである。
【０００８】
本発明の水素吸蔵材料は、Ｃａ、Ｓｉを基本元素として構成される。Ｃａ、Ｓｉのクラーク数（地殻部分に存在する元素の重量％）は大きく、具体的には、Ｓｉが２５．８、Ｃａが３．３９である。つまり、Ｃａ、Ｓｉは、地殻部分にそれぞれ五番目、二番目に多く存在し、資源が豊富で安価な材料である。また、Ｃａ、Ｓｉは比較的軽量である。したがって、Ｃａ、Ｓｉを基本構成元素とする本発明の水素吸蔵材料は、軽量かつ安価な材料となる。
【０００９】
本発明の水素吸蔵材料において、Ｃａは、水素と反応し易い親水素性の元素であり、Ｓｉは、水素と反応し難い疎水素性の元素である。ここで、Ｓｉサイトの一部を置換する元素Ｂは、水素吸蔵材料内の水素を安定化させる元素である。つまり、元素Ｂ自体は疎水素性の元素であるが、例えば、元素Ａ等と合金化されることにより水素を吸蔵し易くする役割を果たす。Ｓｉサイトの一部が、元素Ｂで置換されることにより、材料中に新たな水素吸蔵サイトが生じる。その結果、本発明の水素吸蔵材料の水素吸蔵量は増加する。一方、Ｃａは酸化物を形成し易いため、材料表面に形成された酸化物被膜により水素化が損なわれるおそれがある。Ｃａサイトの一部を置換する元素Ａは、水素との反応速度が大きい元素である。Ｃａサイトの一部が、水素との反応速度の大きな元素Ａで置換されることにより、酸化物被膜の形成が抑制される。その結果、水素化が促進され、水素の吸蔵速度が大きくなる。
【００１０】
このように、本発明の水素吸蔵材料では、置換元素の種類や置換割合を調整することにより、水素の吸蔵・放出温度（動作温度）や、水素の吸蔵・放出量を容易に調整することができる。そして、好適な組成とすることで、動作温度を低くすることができ、水素吸蔵量を大きくすることができる。また、本発明の水素吸蔵材料は、初期活性が高い。そのため、原則として、高温、高圧下での活性化処理は必要ない。
【００１１】
本発明の水素吸蔵材料では、組成式中のｚの値が０．３８≦ｚ≦０．５８と限定される。この組成とすることにより、ＣｒＢ型またはＦｅＢ型のような、水素を吸蔵し易い結晶構造を有する化合物相が主相となり易くなる。ここで、主相とは、水素吸蔵材料に含まれる化合物相のうち、３０％以上の体積割合で存在する相を意味する。主相がＣｒＢ型またはＦｅＢ型の結晶構造を有することにより、動作温度が低く、水素吸蔵量が大きい等の水素吸蔵・放出能に優れた水素吸蔵材料となる。
【００１２】
（２）本発明の水素吸蔵材料の化合物相調整方法は、上記本発明の水素吸蔵材料に対して、室温〜４００℃の温度下で水素を吸蔵、放出させる水素吸蔵放出処理を行うことで、該水素吸蔵材料に含まれる特定の化合物相の体積割合を調整することを特徴とする。
【００１３】
一般に、水素吸蔵材料では、水素吸蔵能の高い化合物相の体積割合が大きい方が望ましい。特定の化合物相の体積割合を変化させる方法として、熱処理法が知られている。熱処理法は、温度による化合物相の安定性の違いを利用した方法である。すなわち、水素吸蔵材料を、ある化合物相が安定であり、それ以外の化合物相が不安定である温度下に長時間保持して、安定な化合物相の体積割合を増加させる。従来では、水素吸蔵材料を９５０℃程度の高温下で、３０時間程度保持することにより、水素吸蔵能の高い化合物相の体積割合を増加させていた。
【００１４】
本発明の水素吸蔵材料は、上述したように、比較的低温下で水素を吸蔵、放出する。この特性を利用して、本発明者は、本発明の水素吸蔵材料に含まれる化合物相の体積割合の調整を試みた。その結果、室温〜４００℃という比較的低温下で水素を吸蔵、放出させることで、特定の化合物相の体積割合が変化するという知見を得た。本発明の水素吸蔵材料では、水素の吸蔵により特定の化合物相が微結晶化し、原子が相互拡散し易くなると考えられる。このため、本発明の化合物相調整方法によれば、例えば、水素吸蔵能の高い化合物相の体積割合を、低温下で短時間に増加させることができる。さらには、水素吸蔵材料を、特定の化合物相のみで構成することもできる。
【００１５】
（３）本発明の水素吸蔵速度向上方法は、ＣａＳｉ化合物に、３〜１２族元素から選ばれる一種以上の金属を機械的エネルギーを加えながら混合することで、該ＣａＳｉ化合物の水素吸蔵速度を向上させることを特徴とする。一般に、３〜１２族元素は、水素分子を水素原子に解離する触媒能を有する。このため、ＣａＳｉ化合物に３〜１２族元素から選ばれる一種以上の金属を混合すると、ＣａＳｉ化合物の表面で水素分子の解離が促進されて、水素吸蔵速度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の水素吸蔵材料は、組成式（Ｃａ1-xＡx）1-z（Ｓｉ1-yＢy）z｛Ａは、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、３〜６族元素、Ｎｉ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｇから選ばれる少なくとも一種、Ｂは、７〜１７族元素、希土類元素、Ｈｆ、Ｂｅから選ばれる少なくとも一種、０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０．３８≦ｚ≦０．５８｝で表される。本発明の水素吸蔵材料は、Ｃａ、Ｓｉを基本構成元素とするため、軽量かつ安価である。また、本発明の水素吸蔵材料は、初期活性が高い。そのため、原則として、高温、高圧下での活性化処理は必要ない。さらに、本発明の水素吸蔵材料では、置換元素の種類や置換割合を調整することにより、動作温度を低くすることができ、水素吸蔵量を大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の水素吸蔵材料、水素吸蔵材料の化合物相調整方法、および水素吸蔵速度向上方法について詳細に説明する。なお、本発明の水素吸蔵材料、水素吸蔵材料の化合物相調整方法、および水素吸蔵速度向上方法は、下記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、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。
【００１８】
〈水素吸蔵材料〉
本発明の水素吸蔵材料は、組成式（Ｃａ1-xＡx）1-z（Ｓｉ1-yＢy）z｛Ａは、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、３〜６族元素、Ｎｉ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｇから選ばれる少なくとも一種、Ｂは、７〜１７族元素、希土類元素、Ｈｆ、Ｂｅから選ばれる少なくとも一種、０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０．３８≦ｚ≦０．５８｝で表される。
【００１９】
本発明の水素吸蔵材料の一実施形態として、ＣｒＢ型結晶構造を有するＣａ1-zＳｉz（０．３８≦ｚ≦０．５８）が挙げられる（上記組成式中ｘ＝０かつｙ＝０に相当。）。Ｃａ1-zＳｉzは、軽量かつ安価なＣａ、Ｓｉのみから構成されるため、安価であり、製造し易いという利点を有する。
【００２０】
上述したように、Ｃａは、水素と反応し易い親水素性の元素であり、Ｓｉは、水素と反応し難い疎水素性の元素である。それゆえ、上記Ｃａ1-zＳｉzにおいて、Ｃａ原子のみに囲まれたサイトには水素が吸蔵され易い。一方、水素原子の周りにＳｉ原子が存在し、水素原子とＳｉ原子とが相互作用するサイトは、エネルギーが高く不安定である。そのため、そのようなサイトには、水素が吸蔵され難い。
【００２１】
また、他の一実施形態である、ＦｅＢ型結晶構造を有する（Ｃａ1-xＡx）1-z（Ｓｉ1-yＢy）zについても、同様である。ＦｅＢ型結晶構造を有する（Ｃａ1-xＡx）1-z（Ｓｉ1-yＢy）zにおいても、Ｃａ原子のみに囲まれたサイトが存在し、そのサイトには水素が吸蔵され易い。一方、水素原子とＳｉ原子とが近いサイトには、水素は吸蔵され難い。
【００２２】
したがって、水素吸蔵量をより大きくするという観点からは、水素吸蔵材料内の水素を安定化させる元素で、Ｓｉサイトの一部が置換された態様が望ましい。すなわち、本発明の水素吸蔵材料は、組成式Ｃａ1-z（Ｓｉ1-yＢy）z｛Ｂは、７〜１７族元素、希土類元素、Ｈｆ、Ｂｅから選ばれる少なくとも一種、０＜ｙ＜１、０．３８≦ｚ≦０．５８｝で表される態様を採用することが望ましい。本態様は、上記組成式（Ｃａ1-xＡx）1-z（Ｓｉ1-yＢy）zにおいて、ｘ＝０の場合に相当する。なお、元素Ｂの置換割合（ｙの値）は０＜ｙ＜１であるが、水素吸蔵材料を軽量化する、ＣｒＢ型結晶構造をとり易くするという理由から、ｙ≦０．５とするとより好適である。
【００２３】
ここで、Ｓｉサイトを置換する元素Ｂは、Ｓｉ原子との置換が容易であり、ＣｒＢ型またはＦｅＢ型結晶構造をとり得るという理由から、７〜１７族元素、希土類元素、Ｈｆ、Ｂｅから選ばれる少なくとも一種とする。なかでも、元素ＢをＮｉ、Ｂｅ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｅから選ばれる少なくとも一種とすると好適である。Ｎｉ、Ｂｅ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｅの原子半径は、Ｓｉの原子半径と近い値である。そのため、Ｓｉサイトの一部が、これらの元素で置換された場合には、結晶学的パラメータが変化し難く、水素の吸蔵・放出特性への影響も少ない。また、元素ＢをＡｌ、Ｓ、Ｃｌとした場合には、より安価な水素吸蔵材料となる。さらにまた、水素吸蔵材料内の水素を安定化する効果が高いという理由から、元素ＢをＮｉ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｂｒ、Ｓｍ、Ｅｒ、Ｈｆから選ばれる少なくとも一種とすると好適である。特に、比較的軽量で、製造が容易であるという理由から、元素ＢをＣｕおよびＺｎのいずれか一種以上とすることが望ましい。
【００２４】
次に、上述したＣａ1-zＳｉzにおいて、Ｃａサイトの一部が、元素Ａで置換された態様について述べる。上述したように、Ｃａは酸化物を形成し易いため、材料表面に形成された酸化物被膜により水素化が損なわれるおそれがある。材料表面の被毒による水素吸蔵・放出能の低下を抑制し、水素の吸蔵速度を大きくするという観点から、Ｃａサイトの一部を、水素との反応速度が大きい元素で置換することが望ましい。すなわち、本発明の水素吸蔵材料は、組成式（Ｃａ1-xＡx）1-zＳｉz｛Ａは、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、３〜６族元素、Ｎｉ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｇから選ばれる少なくとも一種、０＜ｘ＜１、０．３８≦ｚ≦０．５８｝で表される態様を採用することが望ましい。本態様は、上記組成式（Ｃａ1-xＡx）1-z（Ｓｉ1-yＢy）zにおいて、ｙ＝０の場合に相当する。なお、元素Ａの置換割合（ｘの値）は０＜ｘ＜１であるが、水素吸蔵材料を軽量化する、ＣｒＢ型結晶構造をとり易くするという理由から、ｘ≦０．５とするとより好適である。
【００２５】
ここで、Ｃａサイトを置換する元素Ａは、Ｃａ原子との置換が容易であり、ＣｒＢ型またはＦｅＢ型結晶構造をとり得るという理由から、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、希土類元素、３〜６族元素、Ｎｉ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｇから選ばれる少なくとも一種とする。なかでも、水素との反応速度が大きく、材料の活性向上の効果が高いという理由から、元素Ａを希土類元素から選ばれる一種以上とすると好適である。特に、初期の活性化が容易であり、耐久性も優れるという理由から、元素ＡをＬａとすることが望ましい。なお、元素ＡをＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｆｅ、Ｃｕとした場合には、上記Ｌａを採用した場合と比較して、より安価な水素吸蔵材料となる。
【００２６】
以上、Ｃａ1-zＳｉzを基本組成として、Ｃａサイト、Ｓｉサイトが、それぞれ他の元素Ａ、Ｂにより置換された態様を説明した。しかし、本発明の水素吸蔵材料は、上記各態様に限定されるものではない。ＣａサイトおよびＳｉサイトの両方が、他の元素Ａ、Ｂにより置換された態様を採用してもよい。この態様は、各々の元素による置換効果が有効に発揮されるため好適である。この場合、元素Ａ、Ｂ等の種類および置換割合は、それぞれ上記好適な態様を採用することが望ましい。
【００２７】
本発明の水素吸蔵材料は、ＣｒＢ型結晶構造またはＦｅＢ型結晶構造を有する化合物相を主相とすることが望ましい。ＣｒＢ型またはＦｅＢ型の結晶構造を有する場合には、より水素吸蔵・放出能に優れた水素吸蔵材料となる。本発明の水素吸蔵材料は、組成式中のｚの値を０．３８≦ｚ≦０．５８とする。この組成とすることにより、ＣｒＢ型またはＦｅＢ型の結晶構造を有する化合物相が主相となり易くなる。ｚの値を０．４５≦ｚ≦０．５５とするとより好適である。
【００２８】
本発明の水素吸蔵材料の製造方法は、特に限定されるものではない。アーク溶解法、高周波誘導加熱溶解法等の通常の合金の製造方法、すわわち、原料となる各金属を目的の組成となるように混合、溶解した後、凝固させるというプロセスに従えばよい。
【００２９】
〈水素吸蔵材料の化合物相調整方法〉
本発明の水素吸蔵材料の化合物相調整方法は、上記本発明の水素吸蔵材料に対して、室温〜４００℃の温度下で水素を吸蔵、放出させる水素吸蔵放出処理を行うことで、該水素吸蔵材料に含まれる特定の化合物相の体積割合を調整する。
【００３０】
水素吸蔵放出処理は、室温〜４００℃の温度下で行う。水素吸蔵材料により、水素の吸蔵、放出に最適な温度を適宜採用すればよい。そして、水素吸蔵材料に、所定の温度、水素圧力下で水素を吸蔵させ、その後、水素を排気し、所定の温度下で水素を放出させる。水素の吸蔵、放出は、それぞれ１〜５時間程度行えばよい。この水素吸蔵放出処理により、特定の化合物相の体積割合が変化する。
【００３１】
体積割合を調整する化合物相の好適な態様として、例えば、ＣｒＢ型結晶構造を有する化合物相、あるいはＦｅＢ型結晶構造を有する化合物相が挙げられる。これら両化合物相は、水素吸蔵能が高い。よって、その体積割合を増加させることにより、本発明の水素吸蔵材料の水素吸蔵・放出能をより向上させることができる。
【００３２】
〈水素吸蔵速度向上方法〉
本発明の水素吸蔵速度向上方法は、ＣａＳｉ化合物に、３〜１２族元素から選ばれる一種以上の金属を機械的エネルギーを加えながら混合することで、該ＣａＳｉ化合物の水素吸蔵速度を向上させる。ＣａＳｉ化合物は、特に限定されるものではなく、ＣａＳｉの他、Ｃａ、Ｓｉの一部を他元素で置換した化合物等が挙げられる。例えば、上記本発明の水素吸蔵材料が好適である。混合する金属としては、例えば、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｎｉから選ばれる一種以上を用いるとよい。特に、Ｎｉが好適である。
【００３３】
ＣａＳｉ化合物と上記金属との混合は、メカニカルミリング処理、メカニカルグライディング処理、メカニカルアロイング処理等の機械的処理により行えばよい。例えば、所定の処理装置内に、ＣａＳｉ化合物および混合する金属を入れ、不活性ガス雰囲気下で機械的処理を行う。処理装置としては、遊星ボールミル、振動ボールミル、ジェットミル、ハンマーミル等を用いればよい。機械的処理の諸条件は、使用する装置、反応させる試料の量等に応じて、適宜決定すればよい。
【実施例】
【００３４】
上記実施形態に基づいて、本発明の水素吸蔵材料を種々製造した。そして、製造した水素吸蔵材料に、所定の条件下で水素を吸蔵・放出させ、それらの水素吸蔵・放出能を評価した。以下、製造した水素吸蔵材料ごとに説明する。
【００３５】
（１）Ｃａ0.5Ｓｉ0.5
（ａ）Ｃａ0.5Ｓｉ0.5の製造
約２５０ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約１８０ｇのＳｉ片（純度９９．９９９％）とを混合し、金型に入れて真空溶解した。自然冷却した後、得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状のＣａ0.5Ｓｉ0.5を得た。得られたＣａ0.5Ｓｉ0.5について、ＣｕΚα線を用いた粉末法によるＸ線回折測定を行った。図１に、Ｃａ0.5Ｓｉ0.5のＸ線回折プロファイルを示す。なお、図１には、後述する水素の吸蔵、放出後に測定した結果をも併せて示す。図１に示すＸ線回折プロファイルから、得られたＣａ0.5Ｓｉ0.5は、ほぼＣａＳｉ相の単相からなり、その結晶構造は、ＣｒＢ型であることを確認した。また、水素の吸蔵・放出後にもとのＣｒＢ型結晶構造に戻ることを確認した。
【００３６】
（ｂ）水素吸蔵・放出能の評価
製造したＣａ0.5Ｓｉ0.5を、水素加圧チャンバーに入れ、活性化処理を行わずに、温度２００℃、水素圧力６ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。吸蔵された水素量は、圧力−組成等温線（ＰＣＴ線）を求めるジーベルツ法により測定した（ＪＩＳ Ｈ ７２０１−１９９１、以下同様。）。水素の吸蔵開始から約３時間経過後の水素吸蔵量は、約２ｗｔ％となった。その後、２００℃の温度下で、ロータリーポンプにより水素を排気したところ、吸蔵した水素の全量を放出した。
【００３７】
続いて、水素の吸蔵・放出を、上記同様に合計１０サイクル行った。その結果、２サイクル以降では、水素の吸蔵開始から１０分程度で、水素吸蔵量は約２ｗｔ％となった。また、２００℃の温度下で、吸蔵した水素の全量を放出した。図２に、Ｃａ0.5Ｓｉ0.5における水素吸蔵量の経時変化を示す。図２に示すように、１サイクル目では、水素の吸蔵開始から１０分間後の水素吸蔵量は約０．５ｗｔ％であった。しかし、２サイクル目および１０サイクル目では、水素の吸蔵速度が大きく、吸蔵開始から１０分間で、水素吸蔵量は約２ｗｔ％となった。さらに、２サイクル以降では、室温においても水素の吸蔵が可能となった。
【００３８】
以上より、本発明の水素吸蔵材料であるＣａ0.5Ｓｉ0.5は、活性化処理を行わなくても水素を吸蔵・放出可能であることが確認できた。また、Ｃａ0.5Ｓｉ0.5の動作温度は比較的低く、水素吸蔵量は大きいことが確認できた。
【００３９】
（２）Ｃａ0.6Ｓｉ0.4
（ａ）Ｃａ0.6Ｓｉ0.4の製造
約２ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約１ｇのＳｉ片（純度９９．９９９％）とを混合し、アルゴンガス雰囲気にて高周波溶解した。自然冷却した後、得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状のＣａ0.6Ｓｉ0.4を得た。得られたＣａ0.6Ｓｉ0.4について、上記同様にＸ線回折測定を行った。Ｘ線回折プロファイルから、得られたＣａ0.6Ｓｉ0.4では、ＣｒＢ型の結晶構造を有するＣａＳｉ相が主相となることを確認した。また、水素の吸蔵・放出後にもとのＣｒＢ型結晶構造に戻ることを確認した。
【００４０】
（ｂ）水素吸蔵・放出能の評価
製造したＣａ0.6Ｓｉ0.4を、水素加圧チャンバーに入れ、活性化処理を行わずに、温度１５０℃、水素圧力６ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その結果、約１ｗｔ％の水素を吸蔵した。その後、２００℃の温度下で、ロータリーポンプにより水素を排気したところ、吸蔵した水素の全量を放出した。続いて、水素の吸蔵・放出を、上記同様に合計１０サイクル行った。２〜１０サイクル目の水素吸蔵量は、１サイクル目とほぼ同量であった。また、いずれのサイクルでも、２００℃の温度下で、吸蔵した水素の全量を放出した。
【００４１】
以上より、本発明の水素吸蔵材料であるＣａ0.6Ｓｉ0.4は、活性化処理を行わなくても水素を吸蔵・放出可能であることが確認できた。また、Ｃａ0.6Ｓｉ0.4の動作温度は比較的低いことが確認できた。
【００４２】
（３）Ｃａ0.42Ｓｉ0.58
（ａ）Ｃａ0.42Ｓｉ0.58の製造
約１ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約１ｇのＳｉ粉末（純度９９．９９９％）とを混合後、冷間プレスし、アルゴンガス雰囲気の加熱炉にて加熱した。自然冷却した後、得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状のＣａ0.42Ｓｉ0.58を得た。得られたＣａ0.42Ｓｉ0.58について、上記同様にＸ線回折測定を行った。Ｘ線回折プロファイルから、得られたＣａ0.42Ｓｉ0.58では、ＣｒＢ型の結晶構造を有するＣａＳｉ相が主相となることを確認した。また、水素の吸蔵・放出後にもとのＣｒＢ型結晶構造に戻ることを確認した。
【００４３】
（ｂ）水素吸蔵・放出能の評価
製造したＣａ0.42Ｓｉ0.58を、水素加圧チャンバーに入れ、活性化処理を行わずに、温度１５０℃、水素圧力６ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その結果、約１ｗｔ％の水素を吸蔵した。その後、２００℃の温度下で、ロータリーポンプにより水素を排気したところ、吸蔵した水素の全量を放出した。続いて、水素の吸蔵・放出を、上記同様に合計１０サイクル行った。２〜１０サイクル目の水素吸蔵量は、１サイクル目とほぼ同量であった。また、いずれのサイクルでも、２００℃の温度下で、吸蔵した水素の全量を放出した。
【００４４】
以上より、本発明の水素吸蔵材料であるＣａ0.42Ｓｉ0.58は、活性化処理を行わなくても水素を吸蔵・放出可能であることが確認できた。また、Ｃａ0.42Ｓｉ0.58の動作温度は比較的低いことが確認できた。
【００４５】
（４）Ｃａ0.55（Ｓｉ0.75Ｃｕ0.25）0.45
（ａ）Ｃａ0.55（Ｓｉ0.75Ｃｕ0.25）0.45の製造
約１．７ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約０．７ｇのＳｉ粉末（純度９９．９９９％）と、約０．６ｇのＣｕ粉末（純度９９．９％）とを混合後、冷間プレスし、アルゴンガス雰囲気の加熱炉にて加熱した。その後急冷し、得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状のＣａ0.55（Ｓｉ0.75Ｃｕ0.25）0.45を得た。得られたＣａ0.55（Ｓｉ0.75Ｃｕ0.25）0.45について、上記同様にＸ線回折測定を行った。Ｘ線回折プロファイルから、得られたＣａ0.55（Ｓｉ0.75Ｃｕ0.25）0.45では、ＣｒＢ型の結晶構造を有するＣａ（Ｓｉ，Ｃｕ）相が主相となることを確認した。また、水素の吸蔵・放出後にもとのＣｒＢ型結晶構造に戻ることを確認した。
【００４６】
（ｂ）水素吸蔵・放出能の評価
製造したＣａ0.55（Ｓｉ0.75Ｃｕ0.25）0.45を、水素加圧チャンバーに入れ、活性化処理を行わずに、温度７０℃、水素圧力６ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その結果、約２．５ｗｔ％の水素を吸蔵した。その後、１８０℃の温度下で、ロータリーポンプにより水素を排気したところ、吸蔵した水素の全量を放出した。続いて、水素の吸蔵・放出を、上記同様に合計１０サイクル行った。２〜１０サイクル目の水素吸蔵量は、１サイクル目とほぼ同量であった。また、いずれのサイクルでも、１８０℃の温度下で、吸蔵した水素の全量を放出した。
【００４７】
以上より、本発明の水素吸蔵材料であるＣａ0.55（Ｓｉ0.75Ｃｕ0.25）0.45は、活性化処理を行わなくても水素を吸蔵・放出可能であることが確認できた。また、Ｃａ0.55（Ｓｉ0.75Ｃｕ0.25）0.45の動作温度は低く、水素吸蔵量は大きいことが確認できた。
【００４８】
（５）Ｃａ0.5（Ｓｉ0.25Ｃｕ0.75）0.5
（ａ）Ｃａ0.5（Ｓｉ0.25Ｃｕ0.75）0.5の製造
約２５５ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約４５ｇのＳｉ片（純度９９．９９９％）と、約３００ｇのＣｕ粒（純度９９．９％）とを混合し、金型に入れて真空溶解した。自然冷却した後、得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状のＣａ0.5（Ｓｉ0.25Ｃｕ0.75）0.5を得た。
【００４９】
（ｂ）水素吸蔵・放出能の評価
製造したＣａ0.5（Ｓｉ0.25Ｃｕ0.75）0.5を、水素加圧チャンバーに入れ、活性化処理を行わずに、温度１００℃、水素圧力２ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その結果、約１．２ｗｔ％の水素を吸蔵した。
【００５０】
以上より、本発明の水素吸蔵材料であるＣａ0.5（Ｓｉ0.25Ｃｕ0.75）0.5は、活性化処理を行わなくても水素を吸蔵・放出可能であることが確認できた。
【００５１】
（６）Ｃａ0.5（Ｓｉ0.7Ｚｎ0.3）0.5
（ａ）Ｃａ0.5（Ｓｉ0.7Ｚｎ0.3）0.5の製造
約１ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約０．５ｇのＳｉ片（純度９９．９９９％）と、約０．５ｇのＺｎ粒（純度９９．９％）とを混合し、金型に入れて真空溶解した。その後急冷し、得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状のＣａ0.5（Ｓｉ0.7Ｚｎ0.3）0.5を得た。得られたＣａ0.5（Ｓｉ0.7Ｚｎ0.3）0.5について、上記同様にＸ線回折測定を行った。Ｘ線回折プロファイルから、得られたＣａ0.5（Ｓｉ0.7Ｚｎ0.3）0.5では、ＣｒＢ型の結晶構造を有するＣａ（Ｓｉ，Ｚｎ）相が主相となることを確認した。また、水素の吸蔵・放出後にもとのＣｒＢ型結晶構造に戻ることを確認した。
【００５２】
（ｂ）水素吸蔵・放出能の評価
製造したＣａ0.5（Ｓｉ0.7Ｚｎ0.3）0.5を、水素加圧チャンバーに入れ、活性化処理を行わずに、温度７０℃、水素圧力６ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その結果、約２．５ｗｔ％の水素を吸蔵した。その後、２００℃の温度下で、ロータリーポンプにより水素を排気したところ、吸蔵した水素の全量を放出した。続いて、水素の吸蔵・放出を、上記同様に合計１０サイクル行った。２〜１０サイクル目の水素吸蔵量は、１サイクル目とほぼ同量であった。また、いずれのサイクルでも、２００℃の温度下で、吸蔵した水素の全量を放出した。
【００５３】
以上より、本発明の水素吸蔵材料であるＣａ0.5（Ｓｉ0.7Ｚｎ0.3）0.5は、活性化処理を行わなくても水素を吸蔵・放出可能であることが確認できた。また、Ｃａ0.5（Ｓｉ0.7Ｚｎ0.3）0.5の動作温度は低く、水素吸蔵量は大きいことが確認できた。
【００５４】
（７）Ｃａ0.42（Ｓｉ0.3Ｚｎ0.7）0.58
（ａ）Ｃａ0.42（Ｓｉ0.3Ｚｎ0.7）0.58の製造
約１ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約０．３ｇのＳｉ片（純度９９．９９９％）と、約１．７ｇのＺｎ粒（純度９９．９％）とを混合し、アルゴンガス雰囲気にて高周波溶解した。自然冷却した後、得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状のＣａ0.42（Ｓｉ0.3Ｚｎ0.7）0.58を得た。
【００５５】
（ｂ）水素吸蔵・放出能の評価
製造したＣａ0.42（Ｓｉ0.3Ｚｎ0.7）0.58を、水素加圧チャンバーに入れ、活性化処理を行わずに、温度１００℃、水素圧力３ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その結果、約１ｗｔ％の水素を吸蔵した。
【００５６】
以上より、本発明の水素吸蔵材料であるＣａ0.42（Ｓｉ0.3Ｚｎ0.7）0.58は、活性化処理を行わなくても水素を吸蔵・放出可能であることが確認できた。
【００５７】
（８）（Ｃａ0.2Ｌａ0.8）0.45Ｓｉ0.55
（ａ）（Ｃａ0.2Ｌａ0.8）0.45Ｓｉ0.55の製造
予め、アーク溶解法にてＬａＳｉを作製し、それを粉砕してＬａＳｉ粉末を準備した。約１．７ｇのＬａＳｉ粉末と、約０．１ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約０．２ｇのＳｉ粉末（純度９９．９９９％）とを混合後、冷間プレスし、アルゴンガス雰囲気の加熱炉にて加熱した。水冷後、得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状の（Ｃａ0.2Ｌａ0.8）0.45Ｓｉ0.55を得た。得られた（Ｃａ0.2Ｌａ0.8）0.45Ｓｉ0.55について、上記同様にＸ線回折測定を行った。Ｘ線回折プロファイルから、得られた（Ｃａ0.2Ｌａ0.8）0.45Ｓｉ0.55では、ＦｅＢ型の結晶構造を有する（Ｃａ，Ｌａ）Ｓｉ相が主相となることを確認した。また、水素の吸蔵・放出後にもとのＦｅＢ型結晶構造に戻ることを確認した。
【００５８】
（ｂ）水素吸蔵・放出能の評価
製造した（Ｃａ0.2Ｌａ0.8）0.45Ｓｉ0.55を、水素加圧チャンバーに入れ、活性化処理を行わずに、温度４００℃、水素圧力２ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その結果、約０．７ｗｔ％の水素を吸蔵した。その後、４５０℃の温度下で、ロータリーポンプにより水素を排気したところ、吸蔵した水素の全量を放出した。
【００５９】
以上より、本発明の水素吸蔵材料である（Ｃａ0.2Ｌａ0.8）0.45Ｓｉ0.55は、活性化処理を行わなくても水素を吸蔵・放出可能であることが確認できた。
【００６０】
（９）（Ｃａ0.8Ｌａ0.2）0.6Ｓｉ0.4
（ａ）（Ｃａ0.8Ｌａ0.2）0.6Ｓｉ0.4の製造
約１．２ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約０．７ｇのＳｉ片（純度９９．９９９％）と、約１．１ｇのＬａ粒（純度９９．９％）とを混合し、アルゴンガス雰囲気にて高周波溶解した。自然冷却した後、得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状の（Ｃａ0.8Ｌａ0.2）0.6Ｓｉ0.4を得た。得られた（Ｃａ0.8Ｌａ0.2）0.6Ｓｉ0.4について、上記同様にＸ線回折測定を行った。Ｘ線回折プロファイルから、得られた（Ｃａ0.8Ｌａ0.2）0.6Ｓｉ0.4では、ＣｒＢ型の結晶構造を有する（Ｃａ，Ｌａ）Ｓｉ相が主相となることを確認した。また、水素の吸蔵・放出後にもとのＣｒＢ型結晶構造に戻ることを確認した。
【００６１】
（ｂ）水素吸蔵・放出能の評価
製造した（Ｃａ0.8Ｌａ0.2）0.6Ｓｉ0.4を、水素加圧チャンバーに入れ、活性化処理を行わずに、温度１５０℃、水素圧力６ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その結果、約１．２ｗｔ％の水素を吸蔵した。その後、２００℃の温度下で、ロータリーポンプにより水素を排気したところ、吸蔵した水素の全量を放出した。続いて、水素の吸蔵・放出を、上記同様に合計１０サイクル行った。２〜１０サイクル目の水素吸蔵量は、１サイクル目とほぼ同量であった。また、いずれのサイクルでも、２００℃の温度下で、吸蔵した水素の全量を放出した。
【００６２】
以上より、本発明の水素吸蔵材料である（Ｃａ0.8Ｌａ0.2）0.6Ｓｉ0.4は、活性化処理を行わなくても水素を吸蔵・放出可能であることが確認できた。また、（Ｃａ0.8Ｌａ0.2）0.6Ｓｉ0.4の動作温度は比較的低いことが確認できた。
【００６３】
（１０）Ｃａ0.53（Ｓｉ0.8Ｇｅ0.2）0.47
（ａ）Ｃａ0.53（Ｓｉ0.8Ｇｅ0.2）0.47の製造
約１．６ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約０．９ｇのＳｉ粉末（純度９９．９９９％）と、約０．６ｇのＧｅ粉末（純度９９．９％）とを混合し、アルゴンガス雰囲気にて高周波溶解した。さらに、アルゴンガス雰囲気にて９５０℃、３０時間の熱処理を施した後、水冷し、インゴットを得た。得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状のＣａ0.53（Ｓｉ0.8Ｇｅ0.2）0.47を得た。得られたＣａ0.53（Ｓｉ0.8Ｇｅ0.2）0.47について、上記同様にＸ線回折測定を行った。Ｘ線回折プロファイルから、Ｃａ0.53（Ｓｉ0.8Ｇｅ0.2）0.47は、ほぼ単相からなり、ＣｒＢ型の結晶構造を有するＣａＳｉのＳｉサイトの一部がＧｅで置換された結晶構造を有することが確認された。
【００６４】
（ｂ）水素吸蔵・放出能の評価
製造したＣａ0.53（Ｓｉ0.8Ｇｅ0.2）0.47を、水素加圧チャンバーに入れ、活性化処理を行わずに、温度１００℃、水素圧力９ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その結果、約１．７ｗｔ％の水素を吸蔵した。その後、１５０℃の温度下で、ロータリーポンプにより水素を排気したところ、吸蔵した水素のほぼ全量を放出した。続いて、水素の吸蔵・放出を、上記同様に合計１０サイクル行った。２〜１０サイクル目の水素吸蔵量は、１サイクル目とほぼ同量であった。また、いずれのサイクルでも、１５０℃の温度下で、吸蔵した水素のほぼ全量を放出した。
【００６５】
以上より、本発明の水素吸蔵材料であるＣａ0.53（Ｓｉ0.8 Ｇｅ0.2）0.47は、活性化処理を行わなくても水素を吸蔵・放出可能であることが確認できた。また、動作温度も比較的低いことが確認できた。
【００６６】
（１１）Ｃａ0.5（Ｓｉ0.5Ｇｅ0.5）0.5
（ａ）Ｃａ0.5（Ｓｉ0.5Ｇｅ0.5）0.5の製造
約１．３ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約０．５ｇのＳｉ粉末（純度９９．９９９％）と、約１．２ｇのＧｅ粉末（純度９９．９％）とを混合し、アルゴンガス雰囲気にて高周波溶解した。さらに、アルゴンガス雰囲気にて９５０℃、３０時間の熱処理を施した後、水冷し、インゴットを得た。得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状のＣａ0.5（Ｓｉ0.5Ｇｅ0.5）0.5を得た。
【００６７】
（ｂ）水素吸蔵・放出能の評価
製造したＣａ0.5（Ｓｉ0.5Ｇｅ0.5）0.5を、水素加圧チャンバーに入れ、活性化処理を行わずに、温度１００℃、水素圧力９．５ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その結果、約１．５ｗｔ％の水素を吸蔵した。その後、１５０℃の温度下で、ロータリーポンプにより水素を排気したところ、吸蔵した水素のほぼ全量を放出した。続いて、水素の吸蔵・放出を、上記同様に合計１０サイクル行った。２〜１０サイクル目の水素吸蔵量は、１サイクル目とほぼ同量であった。また、いずれのサイクルでも、１５０℃の温度下で、吸蔵した水素のほぼ全量を放出した。
【００６８】
以上より、本発明の水素吸蔵材料であるＣａ0.5（Ｓｉ0.5Ｇｅ0.5）0.5は、活性化処理を行わなくても水素を吸蔵・放出可能であることが確認できた。また、動作温度も比較的低いことが確認できた。
【００６９】
（１２）（Ｃａ0.8Ｌｉ0.2）0.53Ｓｉ0.47
（ａ）（Ｃａ0.8Ｌｉ0.2）0.53Ｓｉ0.47の製造
約１．１ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約０．８５ｇのＳｉ粉末（純度９９．９９９％）と、約０．０５ｇのＬｉ粒（純度９９％以上）とを混合し、アルゴンガス雰囲気の加熱炉にて１０００℃に加熱し、５分間保持した。その後、水冷し、得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状の（Ｃａ0.8Ｌｉ0.2）0.53Ｓｉ0.47を得た。
【００７０】
（ｂ）水素吸蔵・放出能の評価
製造した（Ｃａ0.8Ｌｉ0.2）0.53Ｓｉ0.47を、水素加圧チャンバーに入れ、活性化処理を行わずに、温度２５０℃、水素圧力９ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その結果、約２．２ｗｔ％の水素を吸蔵した。その後、２５０℃の温度下で、ロータリーポンプにより水素を排気したところ、吸蔵した水素のほぼ全量を放出した。これより、本発明の水素吸蔵材料である（Ｃａ0.8Ｌｉ0.2）0.53Ｓｉ0.47は、活性化処理を行わなくても、多量の水素を吸蔵・放出可能であることが確認できた。
【００７１】
（１３）（Ｃａ0.47Ｌｉ0.53）0.47Ｓｉ0.53
（ａ）（Ｃａ0.47Ｌｉ0.53）0.47Ｓｉ0.53の製造
約０．７ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約１．２ｇのＳｉ粉末（純度９９．９９９％）と、約０．１ｇのＬｉ粒（純度９９％以上）とを混合し、アルゴンガス雰囲気の加熱炉にて１０００℃に加熱し、３分間保持した。その後、水冷し、得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状の（Ｃａ0.47Ｌｉ0.53）0.47Ｓｉ0.53を得た。
【００７２】
（ｂ）水素吸蔵・放出能の評価
製造した（Ｃａ0.47Ｌｉ0.53）0.47Ｓｉ0.53を、水素加圧チャンバーに入れ、温度３００℃、水素圧力９ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その結果、約２．５ｗｔ％の水素を吸蔵した。その後、３００℃の温度下で、ロータリーポンプにより水素を排気したところ、吸蔵した水素のほぼ全量を放出した。これより、本発明の水素吸蔵材料である（Ｃａ0.47Ｌｉ0.53）0.47Ｓｉ0.53は、多量の水素を吸蔵・放出可能であることが確認できた。
【００７３】
（１４）Ｃａ0.5（Ｓｉ0.8Ａｇ0.2）0.5
（ａ）Ｃａ0.5（Ｓｉ0.8Ａｇ0.2）0.5の製造
約１．４ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約０．８ｇのＳｉ粉末（純度９９．９９９％）と、約０．８ｇのＡｇ粉末（純度９９．９％）とを混合し、アルゴンガス雰囲気にて高周波溶解した。さらに、アルゴンガス雰囲気にて６６０℃、２４時間の熱処理を施した後、水冷し、インゴットを得た。得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状のＣａ0.5（Ｓｉ0.8Ａｇ0.2）0.5を得た。
【００７４】
（ｂ）水素吸蔵・放出能の評価
製造したＣａ0.5（Ｓｉ0.8Ａｇ0.2）0.5を、水素加圧チャンバーに入れ、活性化処理を行わずに、温度１５０℃、水素圧力９ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その結果、約１．５ｗｔ％の水素を吸蔵した。その後、２００℃の温度下で、ロータリーポンプにより水素を排気したところ、吸蔵した水素のほぼ全量を放出した。これより、本発明の水素吸蔵材料であるＣａ0.5（Ｓｉ0.8Ａｇ0.2）0.5は、活性化処理を行わなくても水素を吸蔵・放出可能であることが確認できた。また、動作温度は比較的低いことが確認できた。
【００７５】
（１５）Ｃａ0.5（Ｓｉ0.5Ａｇ0.5）0.5
（ａ）Ｃａ0.5（Ｓｉ0.5Ａｇ0.5）0.5の製造
約１．１ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約０．４ｇのＳｉ粉末（純度９９．９９９％）と、約１．５ｇのＡｇ粉末（純度９９．９％）とを混合し、アルゴンガス雰囲気にて高周波溶解した。さらに、アルゴンガス雰囲気にて６６０℃、３０時間の熱処理を施した後、水冷し、インゴットを得た。得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状のＣａ0.5（Ｓｉ0.5Ａｇ0.5）0.5を得た。
【００７６】
（ｂ）水素吸蔵・放出能の評価
製造したＣａ0.5（Ｓｉ0.5Ａｇ0.5）0.5を、水素加圧チャンバーに入れ、活性化処理を行わずに、温度１５０℃、水素圧力９ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その結果、約１．２ｗｔ％の水素を吸蔵した。これより、本発明の水素吸蔵材料であるＣａ0.5（Ｓｉ0.5Ａｇ0.5）0.5は、活性化処理を行わなくても、比較的低温で水素を吸蔵できることが確認できた。
【００７７】
（１６）Ｃａ0.5（Ｓｉ0.7Ｎｉ0.3）0.5
（ａ）Ｃａ0.5（Ｓｉ0.7Ｎｉ0.3）0.5の製造
約１．６ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約０．８ｇのＳｉ粉末（純度９９．９９９％）と、約０．７ｇのＮｉ粉末（純度９９．９％）とを混合し、アルゴンガス雰囲気にて高周波溶解した。急冷した後、得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状のＣａ0.5（Ｓｉ0.7Ｎｉ0.3）0.5を得た。
【００７８】
（ｂ）水素吸蔵・放出能の評価
製造したＣａ0.5（Ｓｉ0.7Ｎｉ0.3）0.5を、水素加圧チャンバーに入れ、活性化処理を行わずに、温度８０℃、水素圧力９．５ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その結果、約２．２ｗｔ％の水素を吸蔵した。その後、２００℃の温度下で、ロータリーポンプにより水素を排気したところ、吸蔵した水素のほぼ全量を放出した。これより、本発明の水素吸蔵材料であるＣａ0.5（Ｓｉ0.7Ｎｉ0.3）0.5は、活性化処理を行わなくても水素を吸蔵・放出可能であることが確認できた。また、水素の吸蔵温度は極めて低く、水素吸蔵量も大きいことが確認できた。
【００７９】
（１７）Ｃａ0.5（Ｓｉ0.3Ｎｉ0.7）0.5
（ａ）Ｃａ0.5（Ｓｉ0.3Ｎｉ0.7）0.5の製造
約１．３ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約０．３ｇのＳｉ粉末（純度９９．９９９％）と、約１．４ｇのＮｉ粉末（純度９９．９％）とを混合し、アルゴンガス雰囲気にて高周波溶解した。自然冷却した後、得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状のＣａ0.5（Ｓｉ0.3Ｎｉ0.7）0.5を得た。
【００８０】
（ｂ）水素吸蔵・放出能の評価
製造したＣａ0.5（Ｓｉ0.3Ｎｉ0.7）0.5を、水素加圧チャンバーに入れ、活性化処理を行わずに、温度１５０℃、水素圧力９ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その結果、約１ｗｔ％の水素を吸蔵した。これより、本発明の水素吸蔵材料であるＣａ0.5（Ｓｉ0.3Ｎｉ0.7）0.5は、活性化処理を行わなくても、比較的低温で水素を吸蔵できることが確認できた。
【００８１】
（１８）Ｃａ0.4Ｔｉ0.1Ｓｉ0.5
（ａ）Ｃａ0.4Ｔｉ0.1Ｓｉ0.5の製造
約２．３ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約２ｇのＳｉ粉末（純度９９．９９９％）と、約０．７ｇのＴｉ粉末（純度９９．９％）とを混合し、アルゴンガス雰囲気にて高周波溶解した。自然冷却した後、得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状のＣａ0.4Ｔｉ0.1Ｓｉ0.5を得た。
【００８２】
（ｂ）水素吸蔵・放出能の評価
製造したＣａ0.4Ｔｉ0.1Ｓｉ0.5を、水素加圧チャンバーに入れ、活性化処理を行わずに、温度２００℃、水素圧力９ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その結果、約１．４ｗｔ％の水素を吸蔵した。これより、本発明の水素吸蔵材料であるＣａ0.4Ｔｉ0.1Ｓｉ0.5は、活性化処理を行わなくても、比較的低温で水素を吸蔵できることが確認できた。
【００８３】
（１９）Ｃａ0.4Ｖ0.1Ｓｉ0.5
（ａ）Ｃａ0.4Ｖ0.1Ｓｉ0.5の製造
約２．３ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約２ｇのＳｉ粉末（純度９９．９９９％）と、約０．７ｇのＶ粉末（純度９９．９％）とを混合し、アルゴンガス雰囲気にて高周波溶解した。自然冷却した後、得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状のＣａ0.4Ｖ0.1Ｓｉ0.5を得た。
【００８４】
（ｂ）水素吸蔵・放出能の評価
製造したＣａ0.4Ｖ0.1Ｓｉ0.5を、水素加圧チャンバーに入れ、活性化処理を行わずに、温度２００℃、水素圧力９ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その結果、約１．３ｗｔ％の水素を吸蔵した。これより、本発明の水素吸蔵材料であるＣａ0.4Ｖ0.1Ｓｉ0.5は、活性化処理を行わなくても、比較的低温で水素を吸蔵できることが確認できた。
【００８５】
（２０）Ｃａ0.4Ｍｇ0.1Ｓｉ0.5
（ａ）Ｃａ0.4Ｍｇ0.1Ｓｉ0.5の製造
約２．５ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約２．２ｇのＳｉ粉末（純度９９．９９９％）と、約０．４ｇのＭｇ粉末（純度９９．９％）とを混合し、アルゴンガス雰囲気にて高周波溶解した。自然冷却した後、得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状のＣａ0.4Ｍｇ0.1Ｓｉ0.5を得た。
【００８６】
（ｂ）水素吸蔵・放出能の評価
製造したＣａ0.4Ｍｇ0.1Ｓｉ0.5を、水素加圧チャンバーに入れ、活性化処理を行わずに、温度１５０℃、水素圧力９ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その結果、約１．７ｗｔ％の水素を吸蔵した。これより、本発明の水素吸蔵材料であるＣａ0.4Ｍｇ0.1Ｓｉ0.5は、活性化処理を行わなくても、比較的低温で水素を吸蔵できることが確認できた。
【００８７】
（２１）Ｃａ0.5Ｓｉ0.4Ｆｅ0.1
（ａ）Ｃａ0.5Ｓｉ0.4Ｆｅ0.1の製造
約２．７ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約１．５ｇのＳｉ粉末（純度９９．９９９％）と、約０．７ｇのＦｅ粉末（純度９９．９％）とを混合し、アルゴンガス雰囲気にて高周波溶解した。自然冷却した後、得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状のＣａ0.5Ｓｉ0.4Ｆｅ0.1を得た。
【００８８】
（ｂ）水素吸蔵・放出能の評価
製造したＣａ0.5Ｓｉ0.4Ｆｅ0.1を、水素加圧チャンバーに入れ、活性化処理を行わずに、温度２００℃、水素圧力９ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その結果、約１．４ｗｔ％の水素を吸蔵した。これより、本発明の水素吸蔵材料であるＣａ0.5Ｓｉ0.4Ｆｅ0.1は、活性化処理を行わなくても、比較的低温で水素を吸蔵できることが確認できた。
【００８９】
（２２）Ｃａ0.46（Ｓｉ0.8Ｃ0.2）0.54
（ａ）Ｃａ0.46（Ｓｉ0.8Ｃ0.2）0.54の製造
約０．９ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約０．６ｇのＳｉ粉末（純度９９．９９９％）と、約０．０６ｇのＣ粉末（純度９９％以上）とを混合し、アルゴンガス雰囲気にて高周波溶解した。自然冷却した後、得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状のＣａ0.46（Ｓｉ0.8Ｃ0.2）0.54を得た。
【００９０】
（ｂ）水素吸蔵・放出能の評価
製造したＣａ0.46（Ｓｉ0.8Ｃ0.2）0.54を、水素加圧チャンバーに入れ、活性化処理を行わずに、温度１２０℃、水素圧力９ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その結果、約２．２ｗｔ％の水素を吸蔵した。その後、２００℃の温度下で、ロータリーポンプにより水素を排気したところ、吸蔵した水素のほぼ全量を放出した。これより、本発明の水素吸蔵材料であるＣａ0.46（Ｓｉ0.8Ｃ0.2）0.54は、活性化処理を行わなくても水素を吸蔵・放出可能であることが確認できた。また、動作温度は比較的低いことが確認できた。
【００９１】
（２３）Ｃａ0.55（Ｓｉ0.7Ｂ0.3）0.45
（ａ）Ｃａ0.55（Ｓｉ0.7Ｂ0.3）0.45の製造
約１ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約０．４ｇのＳｉ粉末（純度９９．９９９％）と、約０．１ｇのＢ粉末（純度９９％以上）とを混合し、アルゴンガス雰囲気にて高周波溶解した。自然冷却した後、得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状のＣａ0.55（Ｓｉ0.7Ｂ0.3）0.45を得た。
【００９２】
（ｂ）水素吸蔵・放出能の評価
製造したＣａ0.55（Ｓｉ0.7Ｂ0.3）0.45を、水素加圧チャンバーに入れ、活性化処理を行わずに、温度１２０℃、水素圧力９ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その結果、約２．１ｗｔ％の水素を吸蔵した。その後、２００℃の温度下で、ロータリーポンプにより水素を排気したところ、吸蔵した水素のほぼ全量を放出した。これより、本発明の水素吸蔵材料であるＣａ0.55（Ｓｉ0.7Ｂ0.3）0.45は、活性化処理を行わなくても水素を吸蔵・放出可能であることが確認できた。また、動作温度は比較的低いことが確認できた。
【００９３】
（２４）化合物相の体積割合の調整
（ａ）Ｃａ0.59Ｓｉ0.41の製造
約１．７ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約０．８ｇのＳｉ片（純度９９．９９９％）とを混合し、アルゴンガス雰囲気にて高周波溶解した。自然冷却した後、得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状のＣａ0.59Ｓｉ0.41を得た。
【００９４】
（ｂ）水素吸蔵放出処理
製造したＣａ0.59Ｓｉ0.41を、水素加圧チャンバーに入れ、温度２００℃、水素圧力８ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その後、３００℃の温度下で水素を放出させた。Ｃａ0.59Ｓｉ0.41について、水素吸蔵放出処理の前後でＸ線回折測定を行った。水素吸蔵放出処理の前では、Ｃａ5Ｓｉ3相とＣａＳｉ相とが観測された。一方、水素吸蔵放出処理の後では、ＣａＳｉ相のみが観測された。つまり、上記水素吸蔵放出処理により、ＣａＳｉ相の体積割合が増加した。
【００９５】
（２５）化合物相の体積割合の調整
（ａ）Ｃａ0.5（Ｓｉ0.8Ａｇ0.2）0.5の製造
約１．４ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約０．８ｇのＳｉ粉末（純度９９．９９９％）と、約０．８ｇのＡｇ粉末（純度９９．９％）とを混合し、アルゴンガス雰囲気にて高周波溶解した。自然冷却した後、得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状のＣａ0.5（Ｓｉ0.8Ａｇ0.2）0.5を得た。
【００９６】
（ｂ）水素吸蔵放出処理
製造したＣａ0.5（Ｓｉ0.8Ａｇ0.2）0.5を、水素加圧チャンバーに入れ、温度２００℃、水素圧力８ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その後、２００℃の温度下で水素を放出させた。Ｃａ0.5（Ｓｉ0.8Ａｇ0.2）0.5について、水素吸蔵放出処理の前後でＸ線回折測定を行った。水素吸蔵放出処理の前では、ＣｒＢ型結晶構造を有するＣａ（Ｓｉ，Ａｇ）相が約６８％であったのに対し、水素吸蔵放出処理の後では、同相が約８５％となった。つまり、上記水素吸蔵放出処理により、Ｃａ（Ｓｉ，Ａｇ）相の体積割合が増加した。
【００９７】
（２６）化合物相の体積割合の調整
（ａ）（Ｃａ0.5Ｌｉ0.5）0.5Ｓｉ0.5の製造
約０．６ｇのＣａ粒（純度９９．５％）と、約０．８ｇのＳｉ粉末（純度９９．９９９％）と、約０．１ｇのＬｉ粒（純度９９％以上）とを混合し、アルゴンガス雰囲気の加熱炉にて１０００℃に加熱し、５分間保持した。その後、水冷し、得られたインゴットをアルゴンガスで満たされたグローブボックス内で粉砕し、粉末状の（Ｃａ0.5Ｌｉ0.5）0.5Ｓｉ0.5を得た。
【００９８】
（ｂ）水素吸蔵放出処理
製造した（Ｃａ0.5Ｌｉ0.5）0.5Ｓｉ0.5を、水素加圧チャンバーに入れ、温度３５０℃、水素圧力７ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その後、３５０℃の温度下で真空排気して水素を放出させた。（Ｃａ0.5Ｌｉ0.5）0.5Ｓｉ0.5について、水素吸蔵放出処理の前後でＸ線回折測定を行った。水素吸蔵放出処理の前では、Ｃａ1.65Ｌｉ1.85Ｓｉ4相とＣａＬｉＳｉ2相とが観測された。一方、水素吸蔵放出処理の後では、ＣａＬｉＳｉ2相のみが観測された。つまり、上記水素吸蔵放出処理により、ＣａＬｉＳｉ2相の体積割合が増加した。
【００９９】
（２７）ＣａＳｉの水素吸蔵速度
ＣａＳｉ粉末と、粒径数μｍのＮｉ粉末とを、モル比でＣａＳｉ：Ｎｉ＝１：０．１の割合で、遊星ボールミルＰ−５（フリッチュ社製）の処理容器に入れ密閉した。処理容器内をアルゴンガス雰囲気とした後、メカニカルミリング処理を行った。メカニカルミリング処理は、モーター回転速度３００ｒｐｍにて、３時間行った。その後、アルゴンガス雰囲気中で、処理容器から混合粉末を取り出し、該混合粉末に温度１５０℃、水素圧力７ＭＰａの条件で水素を吸蔵させた。その結果、最大水素吸蔵量に対する吸蔵開始９０秒後の水素吸蔵量の割合は０．５７となった。これに対して、ＣａＳｉ粉末のみを上記同様にメカニカルミリング処理したものの同割合は０．４６であった。これより、Ｎｉ粉末をメカニカルミリング処理により混合することで、ＣａＳｉの水素吸蔵速度が向上したことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】Ｃａ0.5Ｓｉ0.5のＸ線回折プロファイルを示す。
【図２】Ｃａ0.5Ｓｉ0.5における水素吸蔵量の経時変化を示す（２００℃、６ＭＰａ）。
【図１】
2005232583.tif 000002
【図２】
2005232583.tif 000003