金属ボロハイドライドの基礎特性と水素貯蔵機能

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新たな水素貯蔵材料の候補として、高密度水素を含む「金属ボロハイドライドLiBH_4と金属(または金属水素化物)などとの複合系」を合成して、それらの基礎特性の解明とともに水素貯蔵機能の向上を目指した研究を進めた。メカニカル・ミリング(機械的混合)により合成したこれらの複合系に関して、以下の研究成果が得られた。(1)LiBH_4の脱水素化(水素放出)・再水素化(再吸蔵)特性を向上させるために、ナノサイズNi金属の添加効果を詳細に調査した。脱水素化過程では、NiはLiBH_4と反応してNi_4B_3を生成する。その結果、脱水素化温度が約90Kも低下するという特筆すべき効果を確認することができた。また、35MPaの水素中、823Kでの再水素化反応では、ナノサイズNi金属の添加により、再水素化量が2倍以上に増加することも確認することができた。(2)2LiBH_4+MgH_2の場合、不活性ガスあるいは1MPa以下の水素中で加熱することで、中間相Li_2B_<12>H_<12>が生成することをレーザーラマン分光分析により世界で初めて確認することができた。さらに、このような中間相の生成が、金属ボロハイドライドの水素貯蔵特性の低下要因であることも判明した。すなわち、金属ボロハイドライドの水素貯蔵特性を向上させるためには、「中間相生成の抑制」が重要であるといえる。この材料設計指針は、今後の新たな水素貯蔵材料の研究開発においてきわめて重要な意味を持つものと期待されている。