分子軌道法による錯体系水素貯蔵材料の基本特性の予測と理論に基づく新規材料の設計

利用分子轨道法预测复杂储氢材料的基本性能并基于理论设计新材料

• 批准号: 06J06547
• 负责人: 小宮 健嗣
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J06547/
• 关键词: 水素貯蔵; 錯体水素化物

本研究では、純度の高いMg(AlH_4)_2をMgCl_2とNaAlH_4とのメタセシス法を用いて合成した。さらに、その脱水素化反応及び再水素化反応についてTiCl_3の触媒効果も合わせて調べた。その結果、Mg(AlH_4)_2は2段階で分解することが分かった。1段目の反応はMgH_2を形成する分解反応であり、2段目の反応は、MgH_2が幾つかのAl合金相へ分解する反応である。また、1〜5mol%のTiCl_3を添加したMg(AlH_4)_2では、それぞれの分解温度が著しく低下した。特に、5mol%のTiCl_3を添加したMg(AlH_4)_2では、室温でミリング中に大半の水素は放出した。1mol%のTiCl_3を添加したMg(AlH_4)_2では,333Kで約3.0mass%の水素を放出した。PCT測定によれば、Mg(AlH_4)_2のプラトー圧は10MPa以上であると予測される。しかし、TiCl_3を添加した試料においても再水素化反応はほとんど確認されなかった。このことより、Mg(AlH_4)_2はLiAlH_4,NaAlH_4,KAlH_4のような他のアラネートに比べ、不安定であることが分かった。従って、合金化することで、さらに安定化することが重要である。次にMg(AlH_4)_2をLiAlH_4とメカニカルミリングにより混合することで、新たな相が出現し、分解反応経路が変化することを期待した。本研究では、LiMg(AlH_4)_3を実際に合成し、その脱水素化反応について詳細に調べた。その結果、LiMg(AlH_4)_3は3段階で分解し、1段目の分解反応はLiAlH_4あるいはMg(AlH_4)_2よりも低温で開始した。従って、LiMg(AlH_4)_3は最も不安定な水素化物であることが分かった。TG-DTA-MSの測定から、2段目の反応は、LiMgAlH_6→MgH_2+LiH+Al+3/2H_2であることが実験的に初めて確かめられた。また、383K、10MPaの高水素圧力雰囲気においても、1段目及び2段目の反応についても可逆性は認められなかった。上述したように、Mg(AlH_4)_2及びLiMg(AlH_4)_3を合成し、それらの再水素化反応について調べた。しかし、これらの試料では高水素圧力雰囲気においても再水素化反応は確認されなかった。

In this study, Mg(AlH_4)_2, MgCl_2 and NaAlH_4 with high purity were synthesized by chemical method. In addition, TiCl_3 and TiCl_3 are used as catalysts for the synthesis of TiCl_3 and TiCl_3. The results show that Mg(AlH_4)_2 is decomposed into two stages. The first phase of MgH_2 is formed by decomposition of MgH_2, the second phase of MgH_2 is formed by decomposition of MgH_2 and Al alloy. The decomposition temperature of Mg(AlH_4)_2 with 1 ~ 5mol % TiCl_3 addition was significantly lower than that of Mg(AlH_4)_2. In particular, 5mol% TiCl_3 is added to Mg(AlH_4)_2, and most of the water is released at room temperature. When 1 mol % TiCl_3 is added to Mg(AlH_4)_2, about 3.0 mass % water is released at 333K. PCT determination of Mg(AlH_4)_2 at pressures above 10MPa. Add TiCl_3 to the sample and rehydrate it. Mg(AlH_4)_2 is LiAlH_4, NaAlH_4, KAlH_4 and Mg(AlH_4)_2 is LiAlH_4, NaAlH_4, KAlH_4. It is important to stabilize the alloy. Next, Mg(AlH_4)_2 is LiAlH_4, and the mixture of Mg (AlH_4)_2 and LiAlH_4 is expected to appear and decompose. In this study, LiMg(AlH_4)_3 was synthesized in detail, and its dehydration was studied in detail. LiMg(AlH_4)_3 decomposes in three stages, and LiMg(AlH_4)_2 decomposes in one stage.従って、LiMg(AlH_4)_3は最も不安定な水素化物であることが分かった。TG-DTA-MS determination, 2-segment reverse reaction, LiMgAlH_6→MgH_2+LiH+Al+3/2H_2 High water pressure, 383K, 10MPa, reversible, and reversible. The synthesis of Mg (AlH_4)_2 and Mg(AlH_4)_3 mentioned above and the rehydration of Mg (AlH_4)_2 and Mg (AlH_4)_3 are discussed. The test sample is high in water and high in pressure. The rehydration reaction is confirmed.

项目成果

Synthesis and decomposition of perovskite-type hydrides, MMgH3 (M = Na, K, Rb)

• DOI: 10.1016/j.jallcom.2006.11.116
• 发表时间: 2008-04
• 期刊: Journal of Alloys and Compounds
• 影响因子: 6.2
• 作者: K. Komiya;N. Morisaku;R. Rong;Y. Takahashi;Y. Shinzato;H. Yukawa;M. Morinaga

Synthesis and dehydrogenation of M(AlH4)2 (M = Mg, Ca)

• DOI: 10.1016/j.jallcom.2007.01.119
• 发表时间: 2007-10
• 期刊: Journal of Alloys and Compounds
• 影响因子: 6.2
• 作者: K. Komiya;N. Morisaku;Y. Shinzato;K. Ikeda;S. Orimo;Y. Ohki;K. Tatsumi;H. Yukawa;M. Morinaga

Raman Scattering and Lattice Stability of NaAlH4 and Na3AlH6

NaAlH4 和 Na3AlH6 的拉曼散射和晶格稳定性

• 发表时间: 2007
• 期刊: J Alloys Compd. 446-447
• 作者: H. Yukawa;N. Morisaku;Y. Li;K. Komiya;R. Rong;Y. Shinzato;R. Sekine;M. Morinaga
• 通讯作者: M. Morinaga