氢吸留合金、氢贮存膜和氢贮存罐的制作方法

专利名称：氢吸留合金、氢贮存膜和氢贮存罐的制作方法
氢吸留合金、氢贮存膜和氢贮存罐发明背景本发明涉及氢吸留合金(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。发明概述本发明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。根据本发明的一个方面，，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。根据本发明的另一方面，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。根据本发明的另一方面，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。发明的详细说明本发明的发明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 明的发明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。本发明就是基于这些发 现的。参照以下的图，对本发明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。用元素L代替部分的Mg即设定摩尔 比乂的范围在0<乂<0.5可以显著改善氢释放特性.然而，当用元素L取 代的量(摩尔比X)超过0.5，在氢吸留中晶体结构将塌陷，因而氮释放量 将严重降低。更优选的摩尔比X的范围是0.KX《0.4。在上面的(l)式中，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。用元素M替代部分的Ni将进一步改4^金的氩吸留 和释放特性，例如氢吸留和释放速度。这是因为用元素M取代便于氩扩散 到合金中并便于合金吸留和释放氢。优选元素M是至少一种选自Co、 Fe、 Mn和Al的元素。通过使用这些元素中的至少一种，可以实现具有特别优 异的氢释放特性的合金。然而，当用元素M取代的量(摩尔比Y)超过0.5，在氢吸留中晶体 结构将塌陷，因而氩释放量将降低。因此，被元素M取代的量(摩尔比Y) 的范围被设定在0 < Y < 0.5。更优选的摩尔比Y是0.1 < Y < 0.4。此外，合金中Li的量(摩尔比Z)为0.1<Z<0.9。当摩尔比Z小于 0.1时，晶体结构变得接近MgNi2，由此氩释放量将减少，优异的氢^^放特 性就不能实现。另一方面，当摩尔比超过0.9时，晶格将缩小太厉害，氩 吸留将非常困难。摩尔比Z的范围更优选在0.2<Z<0.8，并进一步优选 在0.25 <Z< 0.75。在上面(l)式中，(NiLY-zMvLiz)对(Mgi-xLx)的比(摩尔比m)为1.8< m < 2.2。设定摩尔比m在这个范围内解决了释放氩困难的问题而同时保持 具有优异的氢吸留特性的晶体结构。结果可获得一种显示出大的氩^^放量 的氩吸留合金，当摩尔比m小于1.8，由于氢的吸留或释放，晶体结构塌 陷，因而不能获得优异的氢吸留和释放特性，认为摩尔比!《设定在1.8或 更大的合金具有适于氢吸留和释放的结构，因而氩容易被吸留。然而，当 摩尔比m超过2.2，晶体结构的稳定性将下降，摩尔比m的范围更优选在 1.9<m<2.1。另外，在不会抑制合金特性的范围内，第一实施方案的氢吸留合金可 含有的不可避免的杂质，即例如C、 N、 P、 F的元素。合金中，每一中这 些不可避免的杂质的含量优选落在1重量°/。或更小的范围内.氢吸留合金优选具有Fd-3m空间群的立方体结构。具有立方体结构和 空间群对称的氢吸留合金可平稳地吸留和释放氢。在它们当中，氮吸留合 金进一步优选具有如A4、 B32、 C9和C15型的结构。9特别是，在上述的结构中，氢吸留合金优选具有C15 Laves结构。如 在上面的K. Aoki， X. G Li和T. Matsumoto， Acta Metall Mater.， 40， 1717 (1992)中所-&开的，由于吸留了氢，部分具有C15型Laves结构的氩吸留 合金变成无定形或非均匀的。然而，采用上面(l)式所代表的组成抑制了氩 的吸留所导致的晶体结构的塌陷，并能够使氢的吸留和释放容易进行。在 C15 Laves结构中，优选采纳特别对称的MgCu2结构.图l是MgCii2合 金晶体结构的示意图。在

图1中，用黑色圆代表Mg位置l，用白色圓代 表Cu位置2。在由通式[Mg(Nh-xLiz)2所代表的氢吸留合金的情形中，Mg原子或 Li原子位于图1中每一个Mg位置，而Ni或Li原子位于每一个Cu位置 2。在由通式Mg(NiLY—zMYLiz)2l所代表的氢吸留合金的情形中，Mg原子 或Li原子位于图1中每一个Mg位置，Ni或Li原子位于每一个Cu位置 2 ，而 一 些Ni原子被原子M所取代。此外，在由通式Mg(Nh.xLx)(NihY-zMYLiz)2所代表的氢吸留合金的情形中，Mg原子或Li 原子分别位于图1中的一些Mg位置l，L原子分别位于其他的Mg位置l， Ni或Li原子位于每一Cu位置2，而一些Ni原子被原子M所取代。从图 l可以容易看出，这样的晶体结构具有特别高的对称性，因而可以获得更 平稳的氢吸留和释放。尤其是，特别优选的合金是具有MgCu2结构的合金， 其中在Mg， Ni和Li的摩尔比(Mg:Ni:Li)为1:1:1的基体中用元素L和 M的取代在上述的范围内。此夕卜，第一实施方案的氢吸留合金优选具有在6.5A<a<7.5A(0.65nm <a<0.75nm)范围内的晶格常数。当晶格常数a落在这个范围之外，就 难以产生晶格，而且有可巍不能获得足够的氢吸留特性。所以，晶格常数 a更优选的范围是6.7A < a < 7.lA (0.67nm < a < 0.71nm),第一实施方案的氢吸留合金可以通过例如以下的方法来制备.具体而言，给元素Mg、 Ni、 Li、元素L和元素M称重以获得目标组 成，在惰性氛围下经过高频感应溶解并用模具浇铸。所获得的合金锭可以被迅速冷却。可以采用以下的方法替换这一方法。具体而言，通过高频感应溶解生产含有Mg、 Ni、 Li、元素L和元素M中的至少一种的基体合金， 给所得到的每一基体合金称重以获得目标组成并进行高频感应溶解以制 W金锭，然后将合金锭迅速冷却。所获得合金的组成和晶体结构可以通 过调M—个元素的量和热处理条件来改变。例如，所获得的合金在从100 到1000°C的温度(不包括1000°C )下，优选100到800。C下，在真空或 惰性氛围下，经it Nj对较长时间的热处理，热处理进行l到100小时，优 选10到80小时。通过热处理，就可以获得具有Fd-3m空间群的C15 Laves 结构的合金，因而氢吸留和释放特性如氢吸留和释;^i度就得到特别的改 善。当热处理温度达到或超过1000°C时，合金相可能被分开，且吸留特 性可能严重下降。通过示差温勿热重分析，就可以评估所获得的氢吸留和 释放合金的氢吸留和释放特性。 <第二实施方案>第一实施方案的氢吸留合金可被制成膜状。膜状的氢吸留合金可以作 为表现出优异的氢吸留和释放特性的氢贮存膜。氢贮存膜可含有不同于氢吸留合金的合金。在氢贮存膜中，优选氢吸 留*占到至少70体积％。当氢吸留合金的百分比少于70体积％，将沉 淀出大量的不同相，而且作为氢吸留材料的性能将恶化。参照图2对氢贮存膜进行解释。图2是使用第二实施方案的氢贮存膜作为氢分离膜的氢分离装置的横 截面示意图。在图2中所阐明氢分离装置20包括高压管11和低压管12。在高压管 11的一端是一个直径逐渐变小的开口部分，而且开口部分用作原料气体引 入部分13。高压管11的另一端是小直径的开口部分，且该开口部分用作 精炼气出口部分14。低压管12由例如多孔陶瓷构成.优选将多孔氧化铝 用作多孔陶瓷。低压管12外表面的中心部分涂有氢分离膜15。没有涂有 氢分离膜15的低压管12外表面的两端部分涂有金属膜16。与要被引入的混合气体反应性低的金属膜被用作金属膜16。另外，低压管12的一端用 类似于金属膜16的金属膜17密封。含有在第一实施方案中所阐明的氢吸 留合金的氢贮存膜被用作氢分离膜15。通过高压管11的精炼气出口部分14将低压管12插入到高压管11中。 在高压管ll中，低压管12的密封端朝向混合气(原料气)引入部分13， 而低压管12的开口端朝向精炼气出口部分14。覆盖在低压管12的开口端 部分的金属膜16的外表面与高压管11的精炼气出口部分14的内表面紧密 接触。当使用氢分离装置20时，低压管12和高压管11之间的空间被用作高 压部分，而低压管12的内部空间被用作低压部分。含有氬的混合气通过原 料气引入部分13被供应到高压部分。混合气中的氩被氢分离膜15所吸留. 被氢分离膜15所吸留的氢通过低压管12的壁表面被输送，并移动到低压 部分。由此，通过位于精炼气出口部分14内的低压管12的开口端回, 炼的氢。在图2中用箭头指示气体的流动。第二实施方案中的氢贮存膜具有优异的氢吸留和釋，放的特性，因而将 它用作氢分离膜时可以获得优异的氢分离效率， <第三实施方案>第一实施方案的氢吸留合金可以以粉末状^f吏用。构成粉末的颗粒不限 于特定的形状。例如，颗粒可以是球状或薄片状。氢吸留合金的粉末可以 用作展现出优异的氢吸留和释放特性的氢贮存罐的填充材料。填充材料中 可以含有不同于氢吸留合金的合金。氢吸留合金和其他合金的比例可以和 在第二实施方案中所阐述的一样。参照图3对氢贮存罐进行说明。图3是第三实施方案的氢贮存罐的横截面示意图。氢贮存罐30包括压力容器(耐压容器)21，和被填充到压力容器21 中并起到填充材料的氢吸留材料22。在第 一实施方案中所述的氢吸留合金 的粉末被用作氢吸留材料22。压力容器21有一个装配有罐阀24的氢引入口 23。氢贮存罐30可以合并到安装在车辆上的氢贮存系统中。更具体地，如图3中所示，压力容器21具有几乎是长方体的结构，并 且里面具有氢贮存空间。压力容器21优选由具有能够经受住氢的吸留和释 放所产生的载荷的强度和化学稳定性的材料所制成。压力容器21的例子有 铝、不锈钢和碳结构材料。在第三实施方案中，不锈钢容器被用作压力容 器21。压力容器21的引入口 23装有罐阀24，阀里还附装有过滤器25。 氢供应和释放进和出压力容器21是通过通过罐阀24来完成的。罐阀24 通过管线等连接有氬供应口 27和氢释放口 28。压力调节器26被装在罐阀 24和管线的连接部分上。当氢被供应或^^时用压力调节器26调节压力。 用作填充材料的氢吸留材料22是细粉且重量轻。因此，将过滤器25装备 到罐阀24以防止氢吸留材料22排出到压力容器21的外面。当使用氢贮存罐30时，将罐阀24打开，然后通过氩供应口 27供应压 缩的氢气。氢气净皮装在压力容器21中的氢吸留材料22所吸留。其后，将 罐阀24关闭，从而氢气被贮存在其中。当要释放氢气时，将罐阀24打开。 从而，压力容器21中的压力下降，而且氢气从氢吸留材料24中被^l^放出 来。通过氬释放口 28将氢气释放到外面。图3中用箭头指示气体的流动。当氢被吸留时将产生热量，而当氢被释放时要吸收热量.因此，如果 必要的话，可在压力容器21的外面装上温度调节器29。温度调节器29能 够改善氢吸留和释放的速度和效率。按照上述的结构，氢贮存罐30的大小和重量都下降。在车辆上安装小 型和重量轻的氢贮存罐30节约了空间并能够减轻车辆的重量。此外，第三实施方案的氢吸留合金具有优异的吸留和^^放特性。通过 使用氢吸留合金粉末作为填充材料，氢贮存罐30可以被用作不需要施加超 高压的氢贮存罐。除了只有简单封闭空间的长方体结构之外，压力容器21可以有各种各样的结构。例如，在压力容器内可装有凸缘或支柱。另外氢供应口 27和氢 释放口 28可以装成具有这两种功能的氢供应和释放口。实施例1以下将对本发明的实施例进行解释。 (实施例1 ) <氢吸留合金的制备>将元素称重使之具有表1所示的组成。然后将元素混合并在氩气氛围下经过高频溶解，从而可以获得合^H定。然后在氩气氛围下和350。C下加 热*锭50小时。将所获得的合*碎成平均颗粒度为100/tm或更小的 粉末，从而制出氢吸留合M末。通过ICP (高压感应耦合等离子体)发 射光谙分析来检验所获得的合金粉末的组成. <氢吸留和释放特性的评估>将所获得的合金粉末置于压力容器中，并在150°C的温度和氢压力为 l.lMPa下进行氢化。此外，将氢化物粉末^A铂板中，并经过示差热/热 重分析来评估氢吸留和释放特性。氩气被用作气氛，而且氢分压为0。分析条件将在以下解释。具体来说，温度以1。C/min从室温升到300。C，当观察到重量减少时， 测量最大的重量减少量，热吸收峰为释M应。由对氩化前合*末质量 的比所代表的减少量的值作为吸留氢的释放百分比(重量％)。结果如表l 所示。通过气相色语分析可以确定所有被释放的气体是氢气. <晶体结构的评估>对粉末进行使用CuKa射线的X-射线衍射测量和精制iM^验所获得 的合金粉末的晶体结构。结果，所获得的氢吸留合金是具有Fd-3m空间群的C15 Laves结构的 晶体。所获得的氢吸留合金的晶格常数是6.98A (0.698nm).此外，经过 示差热/热重分析后，对氢吸留合金进行类似的结构分析。合金具有具有 Fd-3m空间群的C15 Laves结构。所以，可以确定，即佳A在氢吸留和释 放之后，所获得的氢吸留合金的晶体结构也没有塌陷。(实施例2-17和对比实施例1、 2、 4-8 )按与实施例1相同的方式来获得氢吸留M，除了改变其元素的量以 获得表l的各自组成，并且评估它们的氢吸留和释放特性。结果列于表l 中。(对比实施例3)对Mg和Ni称重，使其具有表1所示的组成，将它们混合并用行星式 球磨机在200rpm下处理200小时，从而获得合金粉末。其X射线衍射测 量表明，所获得的合金是一种无定形合金。按与实施例l相同的方式，对 合金的氢吸留和释放特性进行评估，除了使用所获得的合金粉末。结果列于表l中。 (对比实施例9)按与实施例l相同的方式制备氢吸留合金，除了改变其元素的量以获 得表1的组成。当按与实施例1相同的方法对所获得的氢吸留^r进行结 构分析时，晶格常数a是ll,55A (1.155nm)。按与实施例l相同的方法评 估合金的氢吸留和释放特性，除了使用所获得的氢吸留合金.其结果列于 表1中。156妙脊苯q4扭6'I8妙举笨W扭乙f游辨孝w扭9妙梦寞W扭07(Sf Oy^O'OooS.OTfj) (i.Oe^'OEw)械脊笨w扭S'Io'oi妙举苯w扭91胁举寞0. WOyjtO O^jZO. OqSeO. Ouz&0.Oa^'0TN) (EO.Oim乙O. 0妙 o加SI胁紫奪8.T (6 .Oyi"IO'Op^ZO OoQf:O 0yy50. 0TN) (SO OeoSO. 0qi6. Ofiw)rZ(S-0jT;T0'0880'0E3l0'0por05tfr0usZ'07N) (T.0:t3 S.OpoTOfiw)rZ(8-07!S0'06yS0-0u工I.0加(rW0na8.06w)n妙举笼6 I (i 0T，&0 06y90. Onol Ous乙 O下m) (￡0 0AT 0vm乙8 Ofiw)n械举笼「f>01械蘩苯(TZ(9.0"n60.0pjI.Oco"tO'0332.0TfN) (Z.Orn匸0^.0￡ )「&8械举笼rtT 印.Oy^O. 0TaZ. OoqLO . Oo^. O加(SO. CbsZ. Oa^SL. O加/ 咏脊笼cr&0' 2 (￡ OyfCO.O巧IO.OuzIO. OegIO 0g90. Opol.05y5. 0TN) (10. OeiW.Of工I 0sqS8 'Ofiw)9〖妙举谅i.&6 ■ 1 (Z. Ofil. OqSSO.OqaIO. 0TgI Op^O- 0"^. 0TN> (10. 0，￡0.0:tS92' 03H/_. Ofiw)s必举笼「fr0.Z (9 0"^Z0 0TS￡0.0ow50.OusSO. 0MSI. 0^1.O加(I 0Tlle. 0人9 Ofw)&咏举谅e妙脊笼8' T (&' OyiT. Oool 0W O加(SO. 0zSi:. 0。8. 0&>I秘举奪卬夸皇姿#，S葉W寻令袅Ya，I，Mtl/SI城 K！ 每 z- .9e:z,t800uoosi可以清楚地看出，具有立方体结构以及由通式(i)所表示的组成的实施例l到17的氢吸留合金显示出高的氢释放百分比。因此,可以确定， 实施例1到17的合金吸留和释放了大量氢，而且具有优异的氢吸留和释放 特性。特别是，依照这些合金，就有可能显著增加有效的氢贮存量，此外，其中部分的Mg被元素L所取代的实施例1到16的合金比其 中没有进行取代的实施例17的合金显示出更优异的氩吸留和释放特性，以此相比较的是，对比实施例1到9的氢吸留^r比那些实施例1到 17的合金显示出更低的氢释放百分比。在对比实施例1和2中，认为氢吸留后形成了稳定的氢化物，因为合 金不含Li，尽管它们具有立方体结构。这被认为是为什么对比实施例l和 2的氢释放量降低了 、因而氢释放百分比降低了的缘故。在对比实施例3中，所获得的合金是如在USP5506069中所述的无定 形合金。这被认为是为什么对比实施例3的氢吸留量和氢释放量以及氢释 放百分比小的缘故。对比实施例4的合金的摩尔比X大于0.5，而摩尔比Y小于O.l。对比 实施例5的合金的摩尔比Y大于0.5。对比实施例6的合金不含Ni。对比 实施例8的合金的摩尔比m大于2.2。这些被认为是由于氢吸留导致对比 实施例4、 5、 6和8合金的晶体结构塌陷而且它们的氢释放百分比下降的 原因。此外，认为由于合金的摩尔比m小于1.8，氢吸留导致对比实施例 7的合金的晶体结构塌陷以及其氢释放百分比下降。在对比实施例9中，认为在氢吸留中生成稳定的氢化物并且其氢释放 百分比下降，因为所获得的合金是基本成分为如在JP-A 2002-302733 (KOKAI)中所述的Mg3Ni2Mn!结构的金属互化物。如上所述，本发明的氢吸留合金与现有技术的合金相比，性能得到了 显著改善。另外，本发明的氢吸留合金可用于氢的贮存和运输，热的贮存 和运输，热-机械能的转化，氢的分离与精制，氢同位素的分离，合成中的 催化剂以及温度传感器。因此，本发明的氢吸留合金具有非常高的工业价值。依照本发明，可提供具有优异的氢吸留和释放特性的氢吸留合金，和 使用该氢吸留合金的氢贮存膜以及氢贮存罐，本领域技术人员将容易想到其他优点和方案。因此，在其更广的角度 看，本发明不限于这里所显示和叙述的具体细节和代表性实施方案，因此， 可以得到各种方案而不脱离由后附的权利要求和它们的相等语言所定义 的广义发明概念的精神或范围。
权利要求
1. 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(Mg1-XLX)(Ni1-Y-ZMYLiZ)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。
全文摘要
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-XL_X)(Ni_1-Y-ZM_YLi_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。
文档编号C22C27/00GK101255523SQ20071008473
公开日2008年9月3日 申请日期2007年2月28日 优先权日2006年3月30日
发明者中森裕子, 折茂慎一, 河野龙兴 申请人:株式会社东芝;国立大学法人东北大学