(57)【要約】【課題】  長期間繰り返し水素の吸蔵放出を行っても微粉化や崩壊しない、耐熱性、成形性、加工性に優れた珪素樹脂含有水素吸蔵合金水素貯蔵体および水素貯蔵容器に対する最も効率の良い充填方法、形状を提供する。【解決手段】  平均粒径５００μｍ以下の水素吸蔵合金粉末１００重量部と、珪素樹脂０．５〜１００重量部とを含有してなる柱状の水素貯蔵体であって、該柱の底面から上面まで貫通した切り欠きを形成する水素貯蔵体を提供する。また、の水素貯蔵体と、該水素貯蔵体の切り欠きの切り欠いた部分を含めた柱全体と略同一な形状及び大きさを有する収納容器とを含んでなる水素貯蔵容器を提供する。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径５００μｍ以下の水素吸蔵合金粉末１００重量部と、珪素樹脂０．５〜１００重量部とを含有してなる柱状の水素貯蔵体であって、該柱の底面から上面まで貫通した切り欠きを形成する水素貯蔵体。
【請求項２】
上記切り欠きの切り欠いた部分の体積が、該切り欠いた部分を含めた柱全体の体積の５〜５０％である請求項１に記載した水素貯蔵体。
【請求項３】
上記切り欠きが、上記切り欠いた部分を含めた柱全体の底面の外周上の２点を結ぶ線に沿って底面から上面まで貫通した切り欠きである請求項２に記載した水素貯蔵体。
【請求項４】
上記切り欠きが、上記切り欠いた部分を含めた柱全体の底面の外周上の２点と内部の１点を結ぶ形に沿って底面から上面まで貫通した切り欠きである請求項２に記載した水素貯蔵体。
【請求項５】
加圧成形体である請求項１〜４のいずれかに記載の水素貯蔵体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の水素貯蔵体と、該水素貯蔵体の切り欠きの切り欠いた部分を含めた柱全体と略同一な形状及び大きさを有する収納容器とを含んでなる水素貯蔵容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、珪素樹脂含有水素貯蔵体及びその製造方法に関し、さらに詳しくは長期間水素の吸蔵放出を繰り返しても微粉化、変形が起こらない、水素吸蔵合金とバインダーとしての珪素樹脂を含む水素貯蔵体と最も容積効率の良い形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素吸蔵合金は、水素の貯蔵材として定置式タンク、燃料電池の水素供給源、水素自動車等での利用、水素吸蔵放出時の発熱、吸熱を利用したエネルギー変換材としての熱貯蔵システムでの利用等の他、水素の分離精製材、二次電池の電極材、触媒、センサ等で利用されるようになってきた。
【０００３】
多くの場合水素吸蔵合金は数ｍｍ以下の粉体にした状態で容器に充填して使用されるが、この様な使用方法の場合多くの問題点が指摘されている。その基本的な問題は、水素吸蔵合金は水素吸蔵放出の際、最大で３０％の膨張収縮を起こしその応力により微粉化が進行することである。それに伴って、体積膨張による容器の破壊や容器に取り付けられたフィルターの目詰まり、熱伝導率の低下による水素吸蔵放出能の低下等が起こり実用化の障害となっている。また、特に燃料電池の水素供給源、水素自動車等での利用の場合、走行時の振動により水素吸蔵合金がタンク底部に溜まってしまう問題が発生する。このため、長期間繰り返し水素の吸蔵放出を行っても微粉化しない水素貯蔵材が期待されている。
【０００４】
水素吸蔵合金を利用した水素貯蔵体としては、特許文献１〜３等が提案されている。いずれも合成樹脂を利用した技術であるが、その取り扱いが困難であったり、水素の吸蔵放出速度が低下する問題があった。また、水素貯蔵容器に対する水素貯蔵材の充填方法、最も効率の良い形状についても記載されていない。
【特許文献１】特公昭５８−２０８８１号公報
【特許文献２】特開昭５７−１４５００１号公報
【特許文献３】特開平８−１１２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の様な従来技術に伴う問題点を解決しようとするものであって、長期間繰り返し水素の吸蔵放出を行っても微粉化や崩壊しない、耐熱性に優れた、また成形性、加工性に優れた珪素樹脂含有水素吸蔵合金水素貯蔵体および水素貯蔵容器に対する最も効率の良い充填方法、形状を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る珪素樹脂含有水素貯蔵体は、水素吸蔵合金粉がバインダーとしての珪素樹脂で固定されていることを特徴とする。さらに、珪素樹脂含有水素貯蔵体はバインダーとしての珪素樹脂を貯蔵材中に水素吸蔵合金１００重量部に対して０．５〜５０重量部含むことが望ましい。また、本発明の珪素樹脂含有水素貯蔵体に使用する水素吸蔵合金粉は平均粒径５００μｍ以下であることが望ましい。本発明に係る珪素樹脂含有水素貯蔵体の水素貯蔵容器への充填方法、最も容積効率の良い形状については、収納容器が円柱又は多角柱である場合、円又は多角形である底面から上面まで貫通した切り欠きを有する、収納容器とおおよそ同形状の水素貯蔵体であることを特徴としている。また、切り欠いた部分の体積が円柱又は多角柱の体積の５％から５０％であることで、水素貯蔵容器に対する最も効率の良い水素ガスの貯蔵を可能にする。
【０００７】
すなわち、本発明は、平均粒径５００μｍ以下の水素吸蔵合金粉末１００重量部と、珪素樹脂０．５〜１００重量部とを含有してなる柱状の水素貯蔵体であって、該柱の底面から上面まで貫通した切り欠きを形成する水素貯蔵体を提供する。
また、本発明は、この水素貯蔵体と、該水素貯蔵体の切り欠きの切り欠いた部分を含めた柱全体と略同一な形状及び大きさを有する収納容器とを含んでなる水素貯蔵容器を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の水素貯蔵体は、効率よく水素を貯蔵することができ、サイクル特性も安定して得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明で用いる水素吸蔵合金粉末は、水素吸蔵合金塊を粉砕して製造することができる。水素吸蔵合金塊の組成および製造方法については、特に限定されるものではなく、ＡＢn（ｎは０．５〜６の正数）の構造やＢＣＣ−ラーベス構造を有する水素吸蔵合金を使用することができる。
【００１０】
ここでは、例として、ＡＢ5系水素吸蔵合金組成の場合について詳細に説明する。
ＡＢ5系において、Ａ側元素は、Ｌａ単独、または一種以上の希土類元素とＬａとの混合物である。具体的には、Ｌａ、Ｍｍ（Ｍｍはミッシュメタルを表し、Ｌａの一部をＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ又はその他の希土類元素で置換したものである。）、Ｌｍ（ＬｍはＬａリッチな５０重量％以上のＬａを含むミッシュメタルをいう。）、又はこれらの混合物に他の希土類元素を添加した混合物が挙げられる。また、希土類元素混合物中にＬａを２０モル％以上含むことが好ましい。
Ｂ側元素としては、（Ｎｉ）a（Ｃｏ）b（Ａｌ）c（Ｍｎ）d（Ｍ）eからなる組成が好ましい。ここで、ａは１．８〜６．０の正数であり、ｂは０または１．０以下の正数、ｃは０または１．０以下の正数、ｄは０または１．０以下の正数、ｅは０または０．５以下の正数である。Ｍは、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｃｒ及びＺｒからなる一群から選ばれた少なくとも一種の元素である。
【００１１】
上記組成の各金属元素を混合した後、アルゴン等の不活性ガスの雰囲気中、１３００〜１６００℃の温度で高周波溶解炉やアーク溶解炉等を用いて合金を溶湯化させた後、冷却することによって水素吸蔵合金塊を作製する。この場合、ロール急冷法等の急冷法により得られた水素吸蔵合金薄帯、ディスクアトマイズ法により得られた水素吸蔵合金球状粉を用いてもよい。また必要に応じてＡｒ等の不活性雰囲気中、１０００℃前後の温度で熱処理を行っても良い。
【００１２】
さらに、水素吸蔵合金塊を粉砕して水素吸蔵合金粉末を作製する。
粉砕方法としては、ジェットミル、アトライター、ジョークラッシャー、ローラーミル、ボールミル、又はブラウンミル等を用いてアルゴンや窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中で平均粒径５００μｍ以下に粉砕することが好ましい。あるいは、水素化粉砕により粉砕してもよい。また、ディスクアトマイズ法により得られた水素吸蔵合金球状粉の場合は球状粉の状態で使用しても良いし、さらに粉砕して使用しても良い。
平均粒径５００μｍ以下の水素吸蔵合金粉末とするのは、初期段階での反応面積が小さく、水素ガス吸収速度を小さくしないためである。なお、水素吸蔵合金粉末の平均粒子径は、水素貯蔵体の形状にもよるが、成形性等から細かい方がよく、より好ましくは１００μｍ以下である。また、平均粒子径は、好ましくは１μｍ以上である。
この際、シランカップリング材等で水素吸蔵材料表面に前処理を施してもよい。
【００１３】
本発明の珪素樹脂含有水素貯蔵体は、水素吸蔵合金粉がバインダーとしての珪素樹脂で固定されていることを特徴とする。水素吸蔵放出する観点から水素の吸蔵放出による寸法形状変化の小さい寸法安定性に優れた珪素樹脂を成形体のバインダーとしても用いることが好ましい。
【００１４】
本発明で、特にバインダーとして用いる珪素樹脂は、架橋硬化後、弾性を有すること以外、特に制限はなく、シリコーンゴム、シリコーンエラストプラスチック、ジャンクションコーティングレジン等として知られる材料が幅広く包含される。それらの中で本願では成形体の形状の観点からシリコーンゴムを用いることが好ましい。
【００１５】
シリコーンゴムは、その形態、硬化機構等により種々のグレードがあり、高重合度のジオルガノポリシロキサン（粘度数百万ｃｐの線状ポリマー）を主成分としたミラブル型シリコーンゴムと低重合度のジオルガノポリシロキサン（粘度１００〜１０００００ｃｐの線状ポリマー）を主成分とした液状シリコーンゴムとに大別され、特に本願では、液状シリコーンゴム、さらに形態により一成分系、二成分系に分類される珪素樹脂を用いることが好ましい。
また、硬化機構にはラジカル硬化系、付加硬化系、縮合硬化系等があり、夫々に加熱硬化タイプ、室温硬化タイプ等幅広い製品群が実用化されており、本発明のバインダーとしてはこれら例示した製品全てが適応可能である。
【００１６】
また、当該珪素樹脂には、主成分のジオルガノポリシロキサンの他に充填材、湿潤剤、架橋剤、硬化触媒等を添加することが可能であり、さらに必要に応じ、補強材としての網状シロキサン、低硬度化のための無官能シロキサン、接着助材、耐熱助材、導電性付与のためのカーボンブラック等を目的に応じ添加することも可能である。
【００１７】
主成分としてのジオルガノポリシロキサンとしては、ジメチルポリシロキサンが最も一般的であるが、メチル基の他、目的に応じエチル基等のアルキル基、フェニル基、フルオロアルキル基等を用いることができ、末端基としては、官能性を有する水酸基、アルコキシ基、ビニル基等を付与したものを使用することが一般的である。また、線状オルガノポリシロキサンは、目的に応じ、シルアルキレン結合部やポリエーテル、ポリエステル、ウレタン等の変性部位を含むことも可能である。
【００１８】
硬化機構別には、有機過酸化物を触媒とする加熱硬化タイプを除いた他の硬化系においては架橋ゴム弾性体化のための架橋剤が必要である。縮合硬化反応系では、縮合硬化反応時の副生成物に旧来した脱酢酸型、脱アルコール型、脱アミン型、脱オキシム型等があり、夫々に対応した多官能性のシラン、シロキサン類が架橋剤として用いられ、硬化触媒としては金属有機酸塩、アミン類、チタネート類が例示される。また付加硬化系では不飽和基含有ジオルガノポリシロキサンに≡ＳｉＨ基を２個以上有するハイドロジェンシラン、シロキサン類を架橋剤とし、さらに白金系硬化触媒を併用することが一般的である。
【００１９】
これらの珪素樹脂の硬化条件としては、使用する樹脂のタイプにより異なるが、室温で硬化するタイプも含まれ、室温〜３５０℃程度で加熱させ、架橋硬化させるものである。具体的には縮合硬化系では室温〜８０℃の加熱で、付加硬化系では室温〜２００℃での加熱で、ラジカル硬化系では１００〜３００℃の加熱により、硬化させることが可能である。
本発明においては、これらいずれのタイプの珪素樹脂も使用することができるが、作業性、生産性等を考慮し、水素吸蔵合金への含浸、水素吸蔵合金への混練等のための作業時間のコントロールが比較的容易であり、加熱により急速短時間で硬化することができる付加硬化系、ラジカル硬化系を選択することが有利である。
【００２０】
さらに、本願の水素吸蔵放出性を有するためには耐久性及び耐候性の点から珪素樹脂の特性を考慮する必要があり、硬さ（デューロメータＡ）０〜１００、好ましくは０〜７０、伸びについても２０〜１０００％、好ましくは５０〜７００％程度である樹脂を使用することがよい。
樹脂の硬度が硬すぎると水素吸蔵合金が水素を吸蔵放出した際における成形体の形状が変化してしまい、硬度が低すぎると、所望の成形体の形状が得られないことがある。また伸びについも同様に伸びが小さすぎたり、大きすぎるとゴム弾性効果がなくなり、成形体の寸法安定性が悪くなる。
【００２１】
水素貯蔵体に含まれる珪素樹脂の含有量は、バインダーとして、水素吸蔵合金１００重量部に対して好ましくは０．５〜１００重量部、より好ましくは０．５〜２５重量部である。この範囲のバインダーからなる成形体は弾力性があり、さらに水素吸蔵材料の含有比率が大きく水素吸蔵量が大きい特徴を持つ。０．５重量部未満ではバインダーとしては少なく水素吸蔵放出時の膨張収縮による水素吸蔵複合成形体の形状を保持できにくく、１００重量部をこえると水素吸蔵体としての単位体積当たりの水素貯蔵量が減少するからである。
【００２２】
バインダーとしての珪素樹脂は、そのまま使用する方法もあるが、珪素樹脂を溶液として又は分散液として使用する方法もある。溶液として使用する場合には、溶媒として、トルエン、キシレン、ヘキサン、水が挙げられる。分散液として使用する場合には、分散媒として、水、アルコール等が挙げられ、エマルジョン化した分散液も含まれる。
【００２３】
水素貯蔵体の製造方法としては、水素吸蔵合金粉を加圧成形、例えば０．０５ＭＰａ以上で加圧成形した後、得られた成形体を、珪素樹脂を溶媒に溶解又は分散して所定の珪素樹脂濃度になるように調製した溶液中に含浸してから硬化させる方法がある。これにより、成形体の空孔部分にある珪素樹脂がバインダーとして水素吸蔵合金同士を固定し、しかも珪素樹脂の持つ弾力性により水素吸蔵放出時の特に合金の膨張収縮を吸収するため長期間水素吸蔵放出サイクルを繰り返しても水素吸蔵合金が微粉化、崩壊することがない。
また、加圧成形した後でバインダーを含浸する方法により、水素吸蔵合金の粉末同士の接触がそのまま保持されるため、貯蔵体の熱伝導性が向上する。
【００２４】
また、硬化方法は使用する珪素樹脂の種類により熱硬化や縮合硬化等様々な方法から選択する事ができる。この製造方法で作成した水素貯蔵体は、バインダーとして、水素吸蔵合金１００重量部に対して１〜１０重量部程度の珪素樹脂を含有しているため、弾力性がありさらに水素吸蔵合金の含有比率が大きく水素吸蔵量が大きい特徴を持つ。
【００２５】
水素貯蔵体の他の製造方法としては、得られた水素吸蔵合金粉と珪素樹脂又は珪素樹脂を溶媒に溶解又は分散した液の所定量とよく混合した後成形し硬化させる方法が挙げられる。
この場合は、珪素樹脂が水素吸蔵合金粉体の表面を被覆した状態で成形することから、水素吸蔵合金粉同士はバインダーとしての珪素樹脂を挟んで固定されるため、さらに水素吸蔵複合成形体の弾力性を強化することができ、水素吸蔵放出の繰り返しに対する寸法安定性及び耐久性が向上する。
この製造方法では、水素吸蔵複合成形体に含まれる珪素樹脂の割合を任意に設定できるが、水素吸蔵合金１００重量部に対して０．５〜１００重量部が好ましい。
また、使用する珪素樹脂の種類、含有量により加圧成形や押し出し成形、薄膜化等任意の成形方法を選ぶことができる。硬化方法については使用する珪素樹脂の種類により熱硬化や縮合硬化等様々な方法から選択する事ができる。
【００２６】
この様にして得られた珪素樹脂含有水素貯蔵体は、水素吸蔵合金表面に珪素樹脂が部分的に付着していたり、表面全てを被覆している。珪素樹脂は、非常にガス透過性に優れているため合金の持つ水素吸蔵放出能をほとんど低下させず、また水素吸蔵放出速度を低下させることなく、さらに珪素樹脂のもつ弾力性のため水素吸蔵放出繰り返しによっても微粉化や崩壊することなく、すなわち長期間使用可能である。
【００２７】
本発明によれば、珪素樹脂含有水素貯蔵体は収納容器に充填されて水素貯蔵容器となる。収納容器は、その中に本発明の水素貯蔵体を収納することができる、水素の出入り口を一つ又は複数持つ密閉容器で材質としては水素を透過しない、また水素を吸収することのない合成樹脂や金属、合金であれば特に限定しないが、金属としては銅、アルミニウム、合金としてステンレス鋼が挙げられる。
収納容器の形状としては、携帯電話、ノート型パソコン等携帯情報端末機器の場合、円柱状や多角柱状であることが多く、さらに細い円柱状であるチューブ状であってもよく、搭載される携帯情報端末機器に最も適した形状を選ぶことができる。
本発明の水素貯蔵体は、搭載される携帯情報端末機器に最も適した形状の収納容器と略同一な形状及び大きさを有する。略同一な形状及び大きさとは、収納容器の内側に沿って切り欠きの切り欠いた部分を含めた水素貯蔵体の嵌め込みに適合する程度に同じ形状及び大きさであり、挿入しやすいように若干の遊び（好ましくは０．５ｍｍ以下）を設けても良い。例えば、後述する実施例では、内径１０ｍｍ、高さ４２ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの底付円柱状収納容器に、直径９．５ｍｍ、高さ４０ｍｍの水素貯蔵体を入れて水素貯蔵容器として使用している。高さの違いは蓋をするために必要な空間を確保するためである。
【００２８】
本発明によれば、珪素樹脂含有水素貯蔵材の収納容器に対する充填方法、最も容積効率の良い形状については、基本的には、収納容器と同形状の水素貯蔵体であるが、円柱状又は多角柱状で円又は多角形である底面から上面まで貫通した切り欠きを有し、また、好ましくは、切り欠いた部分の体積を円柱又は多角柱の５％から５０％とすることで収納容器に対する効率の良い水素ガスの貯蔵を可能にする。これは、水素貯蔵体が、水素を貯蔵することによりその中に含まれる水素吸蔵合金が体積膨張を起こし、それに伴って水素貯蔵体自体が体積膨張を引き起こすことに起因する。
【００２９】
これまでの収納容器に水素貯蔵材を充填する方法は、収納容器に水素吸蔵合金の粉体を、水素吸蔵による体積膨張を考慮して２０％から３０％の空間を残して充填したり、水素吸蔵合金と合成樹脂を混合して微少な球状やペレット状の水素貯蔵体を作成して収納容器に充填するものであった。しかし、これらの方法では収納容器内部に制御不可能な空間が生じたり、水素を吸蔵した部分だけが体積膨張を起こし、収納容器内部に水素吸蔵した部分と水素貯蔵できなかった部分ができたりして、収納容器の内容積を効率よく使用できず、水素貯蔵容器としての水素貯蔵量が十分に取れなかった。
【００３０】
本発明のように水素吸蔵合金粉末と珪素樹脂を含有して水素貯蔵体であって、円柱状又は多角柱状で円又は多角形であるの底面から上面まで貫通した切り欠きを有し、切り欠いた部分の体積を円柱又は多角柱の５％から５０％とすることで収納容器と同様の形状の水素貯蔵体を充填することができ、最初から空間部分をコントロールすることで水素ガスの通路を水素貯蔵容器の必要な部分に設定することが可能になる。
【００３１】
本発明の水素貯蔵体の例を図１に示す。図１には、切欠いた部分を含めた柱全体の形状も示す。
図１（ａ）と（ｂ）は、円柱の収納容器に適合する水素貯蔵体、即ち、切欠いた部分を含めた柱全体が円柱であって、切り欠いた部分を含めた柱全体の底面の外周上の２点を結ぶ線（（ａ）は直線であり（ｂ）は曲線である。）に沿って底面から上面まで貫通した切り欠きを有する水素貯蔵体である。
図１（ｃ）は、円柱の収納容器に適合する水素貯蔵体、即ち、切欠いた部分を含めた柱全体が円柱であって、切り欠いた部分を含めた柱全体の底面の外周上の２点と内部の１点を結ぶ形（この例では扇形）に沿って底面から上面まで貫通した切り欠きを有する水素貯蔵体である。
図１（ｄ）は、四角柱（直方体）の収納容器に適合する水素貯蔵体、即ち、切欠いた部分を含めた柱全体が四角柱であって、切り欠いた部分を含めた柱全体の底面の外周上の２点と内部の１点を結ぶ形（この例では三角形）に沿って底面から上面まで貫通した切り欠きを有する水素貯蔵体である。
図１（ｅ）は、四角柱（直方体）の収納容器に適合する水素貯蔵体、即ち、切欠いた部分を含めた柱全体が四角柱であって、切り欠いた部分を含めた柱全体の底面の外周上の２点と内部の１点を結ぶ形（この例では四角形）に沿って底面から上面まで貫通した複数（四つ）の切り欠きを有する水素貯蔵体である。
【００３２】
切り欠きの作成は、円柱又は多角形柱状の形状を成形した後、切り欠いても良く、成形するときに切り欠きを有した形状にて成形しても良い。
【００３３】
水素貯蔵体の製造方法として加圧成形法を用いれば、水素貯蔵体の密度を５ｇ／ｃｍ3から６ｇ／ｃｍ3まで上げることが可能となり、水素吸蔵合金粉末や小さな水素吸蔵体を充填したときの見掛け密度３ｇ／ｃｍ3から４ｇ／ｃｍ3より大きくすることができるため水素貯蔵容器としての水素貯蔵量が大きくなる。
【００３４】
水素貯蔵体を収納容器に入れた後、水素貯蔵体の初期活性化を行うことが好ましい。水素貯蔵体が大気中に曝された場合、水素吸蔵能が酸素により低下してしまうため、収納容器に水素吸蔵体を入れた後に、容器に蓋をし、容器ごと水素化した後脱水素して活性化し、不活性雰囲気内で保存しておく方法が最も水素吸蔵体の水素吸蔵能を発揮できる。水素化は、８０℃以上で１０ａｔｍ以上の水素雰囲気下で３０分間以上放置することで行い、脱水素は８０℃以上の真空雰囲気で３０分間以上放置することで行う。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例１
高周波溶解炉にて製造された水素吸蔵合金インゴット（Ｌａ３４重量％、Ｃｅ４５重量％、Ｐｒ６重量％、Ｎｄ１５重量％を原子比１．０とし、これに対し、Ｎｉを３．７５、Ｃｏを０．７５、Ｍｎを０．２０、Ａｌを０．３０）をアルゴン中で熱処理し、均一な水素吸蔵合金を準備した。その合金インゴットを窒素雰囲気中で粗粉砕した。同じく窒素雰囲気中、衝撃式ピンミルで平均粒径６０μｍまで粉砕して水素吸蔵合金を得た。珪素樹脂（信越化学社製商品名ＫＥ１８２０、熱硬化タイプ）をトルエンで４０重量％まで希釈した後、得られた水素吸蔵合金粉に、水素吸蔵合金粉に対して珪素樹脂として重量で３％に相当する量を混合して、大気中でトルエンを乾燥除去した。得られた混合物を１７ｇ、直径１０ｍｍの円形の金型に入れて圧力７１５ＭＰａで加圧成形後取り出してアルゴン中１２０℃で２時間加熱硬化させて、珪素樹脂含有水素貯蔵体を得た。得られた水素貯蔵体は直径９．５ｍｍ、高さ４０ｍｍで見掛け密度は５．９９ｇ／ｃｍ3であった。更に、底面と上面の円の面積に対して２０％相当する部分を底面から上面まで貫通して切り欠いて本発明の実施例とした。重量は１３．６ｇになった。
【００３６】
実施例２
実施例１と同様に、直径９．５ｍｍ、高さ４０ｍｍで見掛け密度は５．９９ｇ／ｃｍ3の珪素樹脂含有水素貯蔵体を得た。更に、底面と上面の外周上の２点を結ぶ直線に沿って円の面積に対して２０％相当する部分を底面から上面まで貫通して切り欠いて本発明の実施例とした。重量は１３．６ｇになった。
【００３７】
実施例３
実施例１と同様に、直径９．５ｍｍ、高さ４０ｍｍで見掛け密度は５．９９ｇ／ｃｍ3の珪素樹脂含有水素貯蔵体を得た。更に底面と上面の外周上の２点と内部の１点を結ぶ扇形に沿って円の面積に対して２０％相当する部分を底面から上面まで貫通して切り欠いて本発明の実施例とした。重量は１３．６ｇになった。
【００３８】
比較例１
実施例１において作成した水素貯蔵体で切り欠きの無いものを比較例１とした。重量は１７．０ｇになった。
【００３９】
比較例２
実施例１と同様にして水素吸蔵合金粉と珪素樹脂の混合物から、金型にて加圧し、成形体が直径１ｍｍの球状となるように水素貯蔵体を複数作成し、比較例２とした。各サイズは、直径１ｍｍ、重量０．０２５ｇ、見掛け密度５．９７ｇ／ｃｍ3であった。
【００４０】
比較例３
実施例１で作成した平均粒径６０μｍの水素吸蔵合金粉体を、そのまま水素貯蔵体として使用したものを比較例３とした。
【００４１】
水素吸蔵特性の評価
水素吸蔵量の測定
実施例１〜３、比較例１〜３で得られた水素貯蔵材の水素吸蔵量を測定した。内径１０ｍｍ、高さ４２ｍｍ、厚み０．５ｍｍの底付き円筒状ステンレス容器を収納容器とした。その中に高さ４０ｍｍまで水素貯蔵体を入れてＰＴＦＥ製パッキンをしてステンレス製の蓋をした。蓋にはノズルを立てて、先に圧力計、水素ガスライン、真空ポンプを接続した。
実施例と比較例１は作成した水素貯蔵体が１個入った。比較例２では収納容器内に１０．０５ｇの球状水素貯蔵体が入り、比較例３では収納容器内に１２．３ｇの水素吸蔵合金が入った。
水素貯蔵体をいれた収納容器に蓋をして、真空に０．０００１Ｍｐａ以下まで真空に引きながら１７０℃で加熱を３０分行い、ついで３Ｍｐａの水素を導入して１７０℃で３０分保持後２５℃に冷却して３０分保持して水素を吸収させて初期活性化を行った。その後１７０℃に再加熱して真空に引きながら２時間保持して脱水素を行った。
次に２５℃に保持して３Ｍｐａの水素を導入して１時間保持して、水素貯蔵量を測定した。その後１７０℃に加熱して２時間真空に引いて脱水素を行った。これを１サイクルとして１サイクル目と１００サイクル目の水素所蔵量を測定した。
【００４２】
水素吸蔵速度の測定
同様に初期活性化したのち、３Ｍｐａの水素を導入してその水素吸蔵量が水素貯蔵容器に含まれる水素吸蔵合金に対して０．８重量％になるまでの時間を測定した。
その結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
2005262065.tif 000002
【００４４】
実施例に対して、比較例1は、水素吸蔵による体積膨張で水素吸蔵体全てが活用できず、水素吸蔵量が実施例に対して少なく、比較例２は充填効率の低さから水素吸蔵量が実施例に対して少ない。また比較例３は初期の水素吸蔵量は多いがサイクルを経過することにより水素吸蔵合金の微紛化が進み水素吸蔵能に不均一が生じ、結果として水素吸蔵量が低下している。
この結果より本発明の水素吸蔵体は同一の水素貯蔵容器の場合、最も水素貯蔵量も多く、サイクル経過後も安定した特性を維持することが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の水素貯蔵体の例を示す。
【図１】
2005262065.tif 000003