説明

水素吸蔵材料を活性化または再生する方法

【課題】本発明は、少なくとも1種の金属水素化物を含有する水素吸蔵材料を活性化または再生する方法に関する。
【解決手段】前記少なくとも1種の金属水素化物を不活性溶媒と接触させ、次に前記不活性溶媒を再び除去する。前記不活性溶媒との接触およびこの不活性溶媒の除去の後、反応速度の上昇だけでなく、驚くべきことには水素化もより完全に進行する。水素吸蔵材料が少なくとも、吸収および脱離中たがいに相互作用する成分を含有していると、本方法は特に有益である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、少なくとも1種の金属水素化物を含有する水素吸蔵材料を活性化または再生する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
水素によるエネルギー貯蔵は、近時、重要性を増してきている。現在、水素を貯蔵する様々な技法があり、それらには気体状態での貯蔵、液体状態での貯蔵、または金属水素化物の形態における化学的結合状態での吸蔵の区別を付けることができる。気体状または液状水素の貯蔵は、保安上の問題をもたらすことが多い。したがって、水素が金属水素化物の形態で化学的結合状態で吸蔵される水素吸蔵系は有益である。このような金属水素化物水素吸蔵系は吸蔵状態と非吸蔵状態とを有し、これらの状態同士の間で本質的に可逆的に変換できる。
【0003】
金属水素化物水素吸蔵系としては、水素化アルミニウム類であるNaAlH4、LiAlH4、Li3AlH6、LiNa2AlH6、Ca(AlH42;LiBH4、NaBH4、Mg(BH42、Ca(BH42のような硼水素化物;そして水素化マグネシウム(MgH2)が特に興味深い。何故なら単位質量当たりの水素吸蔵量が比較的多いからである。この性質と材料が比較的低価格であるため、上記の系は水素駆動自動車の場合の輸送にとり最適の水素吸蔵系であるようだが、それら系の充電・放電動態は不十分なので、それらの使用は従来避けられてきた。
【0004】
水素吸蔵材料に触媒を混合して水素の吸収および脱離の動態を改善することが知られている。特許文献1は、水素の吸収および脱離の動態を改善するための触媒として金属炭酸塩を用いることを開示している。特許文献2は、水素の吸収および脱離の動態を改善するための触媒として金属有機化合物を用いることを開示している。特許文献3は、水素の吸収および脱離の動態を改善するための触媒として金属窒化物および炭化物を用いることを開示している。特許文献4は、水素の吸収および脱離の動態を改善するための触媒として金属酸化物を用いることを開示している。特許文献5は金属水素化物を含有する水素吸蔵材料の製造方法を開示しており、この方法においては、不活性ガス雰囲気下、水素雰囲気下または減圧下で0.01〜10重量%のダイアモンド粉末の存在下に金属水素化物粉末を微粉砕している。特許文献6は、水素吸蔵材料の耐汚染性を改善するために、微粉状遷移金属または遷移金属酸化物、例えば、パラジウム、Pd(Al23)またはパラジウム被覆粉末、を用いることを開示している。特許文献7は、水素化マグネシウム、マグネシウムアントラセンおよび/またはそれらの誘導体から、微粉砕した高反応性マグネシウムを調製する方法に関し、この方法においては、それぞれのマグネシウム含有化合物を反応相手の存在下に熱分解させる。特許文献8は、アルカリ金属アラナートの水素化/脱水素化動態を改善するために、遷移金属化合物を触媒量で用いることを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際公開第2005/019097号パンフレット
【特許文献2】国際公開第2005/068073号パンフレット
【特許文献3】国際公開第01/53195号パンフレット
【特許文献4】国際公開第00/58206号パンフレット
【特許文献5】独国特許発明第102005019108号明細書
【特許文献6】独国特許出願公開第3535378号明細書
【特許文献7】独国特許出願公開第3340492号明細書
【特許文献8】国際公開第01/68515号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記の諸方法は、比較的高い追加の材料費という欠点がある。さらに、水素吸蔵材料が既にタンクに導入されている場合、この水素吸蔵材料に触媒をもはや導入することはできないか、または大きな困難を伴ってはじめて導入できる。したがって、これらの方法は、水素吸蔵材料を再生するにはまったく適していない。
【0007】
したがって、本発明の目的は、少なくとも1種の金属水素化物を含有する水素吸蔵材料を活性化または再生する方法であって、この水素吸蔵材料が既に同一のタンクに導入されている場合でも安価に実施でき、上述のような従来技術の欠点を持たない方法、を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明によれば、上記目的は、少なくとも1種の金属水素化物を含有する水素吸蔵材料を活性化または再生する方法であって、この少なくとも1種の金属水素化物を不活性溶媒と接触させ、その後この不活性溶媒を再び除去する方法、により達成される。本発明において、“不活性溶媒”とは、接触条件下では水素吸蔵材料と化学的に反応しないもの、特に、この材料を酸化または還元しないもの、を指す。この不活性溶媒は、同一のタンク内の水素吸蔵材料に添加するのが好ましい。
【0009】
上記水素吸蔵材料は、水素化ホウ素錯体、水素化アルミニウム錯体、および/または水素化マグネシウムのような金属水素化物を含有するのが好ましく;NaAlH4、LiAlH4、Li3AlH6、LiNa2AlH6、Ca(AlH42、MgH2及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた少なくとも1種の金属水素化物を含有するのがよりいっそう好ましく;Mg(H)2と組合わせたLiBH4、NaBH4、Ca(BH42、LiAlH4、NaAlH4、Ca(AlH42からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属水素化物を含有するのが最も好ましい。
【0010】
不活性溶媒は、水、アルコール、より好ましくはエタノール、またはテトラヒドロフラン、エーテル、より好ましくはジエチルエーテル、ケトン、より好ましくはアセトン、アンモニア、アミン、アミドおよびそれらの組み合わせからなる群から選ばれるのが好ましい。水および/またはエタノールが最も好ましい。
【0011】
水素吸蔵材料と不活性溶媒との接触と不活性溶媒の除去との間の時間は、好ましくは5秒〜60分、より好ましくは10秒〜60分、最も好ましくは10秒〜10分である。
【0012】
上記溶媒は次に再び除去される。これは、真空を施すか、または不活性溶媒と接触された水素吸蔵材料を加熱することにより実施するのがこのましい。
【発明の効果】
【0013】
本発明に係る水素吸蔵材料を活性化または再生する方法によれば、水素吸蔵材料が既に同一のタンクに導入されている場合でも安価に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】実験を行う前に減圧下、450℃で5時間微粉砕した2NaBH4+MgH2系の脱水素化を示す図である。
【図2】図1(水との接触なし)からの2NaBH4+MgH2系のX線回折図形を示す図である。
【図3】実験を行う前、水の注入と除去後に減圧下、450℃で5時間微粉砕した2NaBH4+MgH2系の脱水素化を示す図である。
【図4】図3(水との接触および水の除去後)からの2NaBH4+MgH2系のX線回折図形を示す図である。
【図5】実験を行う前、エタノールの注入と除去後に(接触時間は10秒)減圧下、450℃で5時間微粉砕した2NaBH4+MgH2系の脱水素化を示す図である。
【図6】実験を行う前、エタノールの注入と除去後に(接触時間は10分)減圧下、450℃で5時間微粉砕した2NaBH4+MgH2系の脱水素化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明は以下の図面を介して説明する:
図1は、実験を行う前に減圧下、450℃で5時間微粉砕した2NaBH4+MgH2系の脱水素化を示し、
図2は、図1(水との接触なし)からの2NaBH4+MgH2系のX線回折図形を示し、
図3は、実験を行う前、水の注入と除去後に減圧下、450℃で5時間微粉砕した2NaBH4+MgH2系の脱水素化を示し、
図4は、図3(水との接触および水の除去後)からの2NaBH4+MgH2系のX線回折図形を示し、
図5は、実験を行う前、エタノールの注入と除去後に(接触時間は10秒)減圧下、450℃で5時間微粉砕した2NaBH4+MgH2系の脱水素化を示し、
図6は、実験を行う前、エタノールの注入と除去後に(接触時間は10分)減圧下、450℃で5時間微粉砕した2NaBH4+MgH2系の脱水素化を示す。
これらの図は、不活性溶媒との接触およびこの不活性溶媒の除去の後、反応速度の上昇だけでなく、驚くべきことには水素化もより完全に進行することを示している。
【0016】
本方法は、水素吸蔵材料が吸収および脱離中たがいに相互作用する少なくとも2種の金属水素化物を含有していると、特に有益である。これらの成分のうち少なくとも1種、好ましくは水素化ホウ素錯体および/または水素化アルミニウム錯体、は好ましくは周囲温度(約20〜25℃)で不活性溶媒に可溶でなければならない。NaBH4のような水素化ホウ素錯体に対する不活性溶媒としては、水、アルコール類、例えばエタノール、アンモニア、メチルアミンまたはエチルアミンのようなアミン類、またはジエチルエーテルまたはテトラヒドロフランのようなエーテル類等の配位性溶媒が特に好ましい。水素化アルミニウムに対する不活性溶媒としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、モノグリム、ジグリム、トリグリム、テトラグリム、ジオキサンまたはジブチルエーテルのようなエーテル類が特に好ましい。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも1種の金属水素化物を含有する水素吸蔵材料を活性化または再生する方法であって、
前記少なくとも1種の金属水素化物を不活性溶媒と接触させ、次に前記不活性溶媒を再び除去する方法。
【請求項2】
前記水素吸蔵材料は、水素化ホウ素錯体、水素化アルミニウム錯体、および/または水素化マグネシウムを含有する、
請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記水素吸蔵材料は、NaAlH4、LiAlH4、Li3AlH6、LiNa2AlH6、Ca(AlH42、MgH2およびそれらの組み合わせからなる群から選ばれた少なくとも1種の金属水素化物を含有する、
請求項1または請求項2に記載の方法。
【請求項4】
前記水素吸蔵材料は、Mg(H)2と組合わせたLiBH4、NaBH4、Ca(BH42、LiAlH4、NaAlH4、Ca(AlH42からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属水素化物を含有する、
請求項3に記載の方法。
【請求項5】
前記不活性溶媒は、水、アルコール、好ましくはエタノール、またはテトラヒドロフラン、エーテル、好ましくはジエチルエーテル、ケトン、好ましくはアセトン、アンモニア、アミン、アミドおよびそれらの組み合わせからなる群から選ばれる、
請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の方法。
【請求項6】
前記不活性溶媒は、真空を施すことにより、または加熱することにより除去される、
請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の方法。
【請求項7】
前記水素吸蔵材料と前記不活性溶媒との接触と前記不活性溶媒の除去との間の時間は、5秒〜10分、好ましくは10秒〜5分である、
請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2010−142804(P2010−142804A)
【公開日】平成22年7月1日(2010.7.1)
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願2009−287398(P2009−287398)
【出願日】平成21年12月18日(2009.12.18)
【出願人】(599036761)ゲーカーエスエス フオルシユングスツエントルーム ゲーエストハフト ゲーエムベーハー (22)
【Fターム(参考)】