成果報告書詳細
管理番号20110000001602
タイトル平成17年度~平成19年度成果報告書 水素安全利用等基盤技術開発 水素に関する共通基盤技術開発 高容量水素吸蔵合金と貯蔵タンクの開発 
公開日2011/10/19
報告書年度2005 - 2007
委託先名一般財団法人エンジニアリング協会 株式会社イムラ材料開発研究所 学校法人東海大学 株式会社日本製鋼所 日本重化学工業株式会社 財団法人日本自動車研究所
プロジェクト番号P03015
部署名燃料電池・水素技術開発部
和文要約1.高容量水素吸蔵合金と貯蔵タンクの開発プロジェクト管理:1)代表委託者が実施計画書の作成に関して、連名委託先全体の取りまとめおよび総合調整を実施した。2)代表委託者が連名委託先の技術開発進捗状況把握と調整を実施した。3)代表委託者が連名委託先の検査をNEDOに代わり実施した。4)代表委託者が月次委託業務従事日誌の確認をした。5)NEDO全体の水素吸蔵合金関連技術開発受託者の開発状況相互確認および連名委託者の研究内容把握、情報交換、調整を12団体参加の下「合金系合同連絡会」を年2回実施した。また、この参加者による「機密保持契約」を締結した。2 開発成果まとめ:開発成果は、超高圧法で6mass%190℃、超積層法で5.8mass%300℃と「NEDO開発目標」の5.5mass%を超える可逆的な有効水素貯蔵量を有する水素吸蔵合金の開発に成功したが、水素放出温度は達成することが出来なかった。今後、放出温度の低温化と低温領域での高容量化が課題である。:3 超高圧合成法による高容量新規水素吸蔵合金の探索 (再委託先:東北大学):超高圧水素合成法では、従来の組成と温度の因子に加えて、超高圧水素という第3の因子を加えることで、通常の合成法では実現できない特異な構造や組成を有する高容量水素化物の創製を可能にしている。また、1GPa以上の超高圧水素雰囲気においては、元素中の水素固溶度が急激に増大するため、水素を高密度に充填できる結晶構造や化学結合が形成されやすい。本研究開発では、超高圧合成法による高容量水素吸蔵合金の研究に関して「超高圧合成法によるアルカリ土類金属系水素吸蔵合金の研究」を実施して、最終目標(水素量5.5質量%以上、放出温度150℃以下)を満たす新規高容量水素貯蔵合金の開発を目指す。:3.1 Mg-Ni-H 系 :Mg-Ni-H系において、MPaオーダーの水素圧下において水素と反応しないMgNi2高圧相及びMgNi2 (C36)相が973 K、2-5 GPaの水素圧下において水素と反応し新規MgNi2水素化物相が形成されることが確認された。また、この新規水素化物相は原料をMgH2とNi粉末としても合成されることが判明した。新規水素化物相は組成に幅を有していることが確認され、さらにNi量の増加により構造が変化することが確認された。MgH2-xmol%Ni試料(x = 65, 67)を5 GPa下において合成された試料は正方晶型の水素化物を形成し、x = 70試料は斜方晶型の水素化物を形成することが判明した。また、新規MgNi2水素化物相は合成圧力によっても結晶構造が変化し、MgH2-67mol%Ni試料について2 GPa下で合成された試料は斜方晶型構造をとることが確認された。正方晶型構造を有する、5 GPa下で合成されたMgH2-67mol%Ni試料はMoSi2型の体心正方晶型構造を有することが判明した。また、CELLによる格子定数の精密化の結果、a = 0.327(3) nm、c = 0.878(9) nmであることがわかった。
英文要約FinalReport:(Engineering Advancement Association of Japan)
1-1 Management of R&D project for high-capacity hydrogen absorbing alloys and storage tanks :1) As the representative consignee, organized and coordinated the views of all joint consignees regarding the preparation of the implementation plan. 2) Identified and coordinated the progress of technological development of joint consignees.3) As the representative consignee, conducted an inspection of joint consignees.4) As the representative consignee, checked the monthly log on consignment work.5) Held “Joint Liaison Meetings on Alloy Development” twice during the year, with 12 organizations participating. Topics included: mutual confirmation of development status by the consignees of technological development related to hydrogen absorbing alloys for the whole NEDO; identification of research contents of joint consigners and AIST; and information exchange and coordination. Also, a “Nondisclosure Agreement” was signed by the participants. 1.2 High-pressure synthesis of novel compounds with high hydrogen storage:(Tohoku University): Mg-based alloys are well known to exhibit a high hydrogen capacity. A number of studies exploring new Mg-based alloys and hydrides have been conducted with conventional metallurgy technique such as melting, sintering and ball milling.
As another approach, high-pressure synthesis has been to explore novel Mg-based hydrides. We had reported new hydrides such as Mg2Ni3H3.4 and (Ca, Mg)2NiH_ and Mg2LaH7 by using a cubic-anvil-type apparatus. The target of this study is to obtain novel compound with high capacity (>5.5mass%H) and low reaction temperature (<150 C). Mg-Ni-H system In Mg-Ni-H systems, MgNi2 high pressure phase and MgNi2(C36) ambient pressure phase, that cannot be hydrogenate under MPa-H2, were formed a novel hydride by treating at 973 K under 2-5 GPa hydrogen pressure. This hydride was also found to be synthesized from mixture of MgH2 and Ni. The novel hydride changed its crystal structure with increasing Ni content. For MgH2-xmol%Ni (x = 65, 67) samples prepared under 5 GPa-H2 were found to exhibit tetragonal structure and Mg-70mol%Ni sample was found to have orthorhombic structure. Moreover, the structure of the new hydride also changed its structure from orthorhombic to tetragonal with increasing synthesis pressure. Novel hydride prepared from MgH2-67mol%Ni under 5GPa was found to exhibit MoSi2 type body-centered tetragonal structure with lattice parameters of a = 0.327(3) nm、c = 0.878(9) nm. The hydride prepared from MgH2-70mol%Ni were found to have C-faced centered orthorhombic structure (Cmm2, space group No. 35) with lattice parameters of a = 0.460(0) nm, b = 0.469(0) nm, c = 0.889 (0) nm. Dehydrogenation temperature of the hydrides with Ni content of x = 63, 67 and 70 showed 483 K, 460 K and 449 K respectively.
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