次世代燃料電池用水素貯蔵タンクの為の超高圧合成法による超高容量新規水素化物の探索

利用超高压合成方法寻找新型超高容量氢化物用于下一代燃料电池储氢罐

• 批准号: 03J07317
• 负责人: 後藤 康之
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J07317/
• 关键词: 高圧合成法; 水素化物; 水素; 超高圧; マグネシウム; アンビル式; 水素吸蔵合金

アンビル式高圧装置を用いて、高い水素含有量の新規水素化物を合成することを本研究の目的とした。軽量であるMgをベースとし、遷移金属元素を組み合わせることにより新規水素化物が合成可能であるか検討し、得られた新規水素化物の結晶構造、水素含有量および熱的安定性を調査した。遷移金属元素にはTi、V、Zr、Nb、Mo、Hf、Taを選択し、新規水素化物の探索を行なった。その結果、以前、8GPaにて面心立方晶系のMg_7TiH_<13-16>およびMg_6VH_yの合成が報告されたMg-TiおよびV系において、5GPa下ではそれらの高圧相の出現は確認されなかった。一方、Mg-Zr、Nb、Hf系においてはMgTM_2H_6(TM=Zr、Nb、Hfの化学式で表される底心単斜晶構造を有する新規水素化物が合成され、それぞれ2.99、2.76、1.66mass%の水素を含有することが確認された。また、Mg-NbおよびTa系においては、8GPa下にてMg-TiおよびV系にて報告されたMg_7TMH_y(TM=Nb、Ta)の化学式で表される面心立方晶構造を有する新規水素化物が3GPa以上で合成されることが確認された。このMg-Nb系にて得られた新規水素化物は5.78mass%と比較的高い水素含有量を有しており、MgH_2の水素放出温度よりも約100℃低い300℃付近から水素を放出することが確認された。さらに、Mg-Mo系においてはMg_3MoH_6の化学式で表される六方晶系のNa_3As構造の金属副格子を有する新規水素化物が合成され、3.10mass%の水素を含有することが確認された。上記の通り、本年度は高圧合成法が新規水素化物の合成に有効であることが確認され、本研究における水素含有量の目標値5.5mass%を超える水素化物の合成も確認された。しかし、水素放出温度のさらなる低下が今後の課題である。尚、本成果の一部は平成17年日本金属学会春期大会にて発表した。

を ア ン ビ ル type high 圧 device with い て amount, high い water element contains の new rules water element compound を synthetic す る こ と を の purpose this study と し た. 軽 quantity で あ る Mg を ベ ー ス と し, metal elements migration を group み わ せ る こ と に よ り new rules water element compound が synthesis may で あ る か beg し 検, ら れ た new rules water element compound の crystal structure, water containing amount お よ び thermal stability を survey し た. Migration of metal elements に に Ti, V, Zr, Nb, Mo, Hf, Taを select 択, new regulation hydrophobic compounds <s:1> explore を rows なった. そ の results, before, 8 gpa に て face-centered cubic crystal system の Mg_7TiH_ 13-16 < > お よ び Mg_6VH_y の synthetic が report さ れ た Mg - Ti お よ び V series に お い て, 5 gpa で は そ れ ら の high の 圧 phase appears は confirm さ れ な か っ た. One party, the Mg - department of Zr, Nb, Hf に お い て は MgTM_2H_6 (TM = Zr, Nb, Hf の chemical formula で table さ れ る bottom heart 単 oblique を crystal structure have す る new rules water element compound が synthetic さ れ, そ れ ぞ れ 2.99, 2.76, 1.66 mass % の を water element contains す る こ と が confirm さ れ た. ま た, Mg - Nb お よ び Ta series に お い て は, 8 under the gpa に て Mg - Ti お よ び V series に て report さ れ た Mg_7TMH_y = Nb and Ta (TM) の chemical formula で table さ れ る face-centered cubic structure を have す る new rules water element compound が above 3 gpa で synthetic さ れ る こ と が confirm さ れ た. こ の Mg - Nb に て have ら れ た new rules water element compound は 5.78 mass % と compare high い water element contains quantity を し て お り, MgH_2 の release water element temperature よ り も low of about 100 ℃ 300 ℃ い paying nearly か ら を release water element す る こ と が confirm さ れ た. さ ら に, Mg - Mo に お い て は Mg_3MoH_6 の chemical formula で table さ れ る hexagonal system の Na_3As tectonic の metal vice grid を す る new rules water element compound が synthetic さ れ, 3.10 mass % の を water element contains す る こ と が confirm さ れ た. Written の り, this year's high は 圧 synthesis が new rules water element compound の synthetic に have sharper で あ る こ と が confirm さ れ, this study に お け る の water element contains quantity target nt 5.5 mass % を super え る water element compound の synthetic も confirm さ れ た. The temperature of hydrogen release is さらなる low が. Future topics are である. This achievement was presented at the 2017 spring Conference of the Japan Metal Society にて and published た.

项目成果

High-pressure synthesis of novel hydrides in Mg–RE–H systems (RE = Y, La, Ce, Pr, Sm, Gd, Tb, Dy)

• DOI: 10.1016/j.jallcom.2005.04.093
• 发表时间: 2006-02
• 期刊: Journal of Alloys and Compounds
• 影响因子: 6.2
• 作者: A. Kamegawa;Y. Goto;H. Kakuta;H. Takamura;M. Okada

Yasuyuki Goto: "Effect of Synthesis Pressure on Hydride Phases in Mg-M Systems (M = Mn, Y)"Science and Technology of Advanced Materials. 4. 333-338 (2003)

Yasuyuki Goto：“合成压力对 Mg-M 体系（M = Mn，Y）中氢化物相的影响”先进材料科学与技术。

Synthesis and Crystal Structure of New Hydrides in Mg-RE Systems under High-pressure (RE=La,Ce,Pr)

高压Mg-RE体系中新型氢化物(RE=La,Ce,Pr)的合成及晶体结构

• 发表时间: 2004
• 期刊: Materials Science Forum 475-479
• 作者: Y.Goto;H.Kakuta;A.Kamegawa;H.Takamura;M.Okada
• 通讯作者: M.Okada

High-Pressure Synthesis of Novel Hydrides in Mg-TM Systems (TM = Zr, Nb and Mo)

Mg-TM 系统中新型氢化物的高压合成（TM = Zr、Nb 和 Mo）

• 发表时间: 2005
• 期刊: Materials Transactions 46
• 作者: Keisuke Fujito;Naoki Wakiya;Nobuyasu Mizutani;Kazuo Shinozaki;R.Kataoka et al.;H.Takamura;H.Takamura;Y.Goto
• 通讯作者: Y.Goto

High Pressure Synthesis of Novel Compounds in Mg-TM Systems (TM=Ti~Zn)

Mg-TM体系（TM=Ti~Zn）高压合成新型化合物

• 发表时间: 2004
• 期刊: Materials Transaction 45
• 作者: H.Watanabe;Y.Goto;H.Kakuta;A.Kamegawa;H.Takamura;M.Okada
• 通讯作者: M.Okada