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

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。

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。