水素吸蔵合金
MH合金 (M) は水素ガス (H2) と次の式の可逆反応をして金属水素化合物 (MHx) を形成する。
2 x M + H 2 ⇌ 2 x M H x + Q {\displaystyle {\frac {2}{\it {x}}}{M}+H_{2}\rightleftharpoons {\frac {2}{\it {x}}}M{H_{x}}+Q}
式の反応の均衡状態では、水素圧 (P) とMH合金の温度 (T) との間には、一定の温度範囲で Van't Hoff の式が近似的に成り立つ。
Δ H ∘ {\displaystyle \Delta H^{\circ }} : 標準エンタルピ変化
Δ S ∘ {\displaystyle \Delta S^{\circ }} : 標準エントロピ変化
R {\displaystyle \ R} : 気体定数
のとき、
I n P = Δ H ∘ R ⋅ 1 T − Δ S ∘ R {\displaystyle {\rm {In}}P={\frac {\Delta H^{\circ }}{R}}\cdot {\frac {1}{T}}-{\frac {\Delta S^{\circ }}{R}}}
となる。
この反応は極めて早く、反応熱の除去および供給が必要となる。なお、実際には反応を繰り返す事でMH合金は、数ミクロン単位まで微粉化するため熱伝導速度は低下する。
金属が水素を取り込む現象は古くから知られていた。例えば、酸性の溶液内の鋼が急激に割れてしまうことがあるが、これは溶液中の水素イオンが鋼中に侵入し、鋼を脆化させることに起因する(水素脆化)。
このような現象を積極的に水素貯蔵に用いる研究は、1960年代のアメリカ・オークリッジ国立研究所の J.J.Reilly らによって始められた。彼は現在の水素吸蔵合金の基礎となっているマグネシウム基合金やバナジウム基合金が水素吸蔵放出を行うこと、さらに合金組成を制御することでその特性が変わることを実験により証明した。
Reilly 以後も、気体水素貯蔵、ヒートポンプ、高効率電池などの観点から水素吸蔵合金の開発は進められており、特に日本においては、通商産業省(現経済産業省)とその外郭団体であるNEDOが主導となって進められた開発プロジェクトであるサンシャイン計画やWE-NETにより開発が進み、現在世界でもトップレベルの開発水準を維持している。