水素貯蔵材料、水素貯蔵材料の製造方法、水素吸蔵体、水素貯蔵装置及び燃料電池車両
【課題】繰り返し使用可能な水素貯蔵材料、水素貯蔵材料の製造方法、水素吸蔵体、水素貯蔵装置及び燃料電池自動車を提供する。
【解決手段】水素貯蔵材料１であって、室温以上に加熱されて水素を放出する粒子状の無機材料（第１の無機材料）７と、粒子状の無機材料７よりも熱伝導性が高い線状の無機材料（第２の無機材料）８との混合組成物を含む。
【解決手段】水素貯蔵材料１であって、室温以上に加熱されて水素を放出する粒子状の無機材料（第１の無機材料）７と、粒子状の無機材料７よりも熱伝導性が高い線状の無機材料（第２の無機材料）８との混合組成物を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水素貯蔵材料、水素貯蔵材料の製造方法、水素吸蔵体、水素貯蔵装置及び燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料電池車両に搭載するための固体高分子型燃料電池の開発競争が活発に繰り広げられている。このような燃料電池車両の実用化のために、低コスト、軽量で、かつ吸蔵密度の高い水素貯蔵材料を用いる効率的な水素吸蔵方法の開発が望まれている。特に近年、１００[℃]以上の高温に加熱することにより水素を放出又は吸収することが可能な加熱水素放出型の水素貯蔵材料の利用に関する研究が注目を集めている。加熱水素放出型の水素貯蔵材料としては、錯イオンである４水素化アルミニウムイオン（ＡｌＨ４−）とアルカリ金属との塩であるアラネート系材料（特許文献１及び２参照）、金属アミドと金属水素化物を反応させて水素を放出させるアミド系材料（特許文献３及び４参照）が知られている。
【特許文献１】特表平１１−５１０１３３号公報
【特許文献２】特表２００２−５２２２０９号公報
【特許文献３】特開２００５−１１２６９８号公報
【特許文献４】特開２００５−９５８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、加熱水素放出型の水素貯蔵材料を使用する場合には、水素を放出させるために室温以上に加熱する必要があるが、この場合、短時間に材料を均一に加熱することが困難である。特に車載用の水素貯蔵材料として適用した場合、加熱に伴う水素放出量の追随が著しく困難であり、車両加速時に十分な水素を供給することができなくなるという課題がある。
【０００４】
さらに、加熱水素放出型の材料は、水素吸放出時に室温以上の温度を必要とする特性のため、繰り返し使用すると材料粒子のシンタリングが発生して材料表面積の低下を招く。このような材料表面積の低下は水素吸放出能及び水素吸放出速度を著しく低下させ、車両適用時には水素吸放出に対する耐久性の低下及び水素放出速度の低下を引き起こすという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明に係る水素貯蔵材料は、室温以上に加熱されて水素を放出する粒子状の第１の無機材料と、この第１の無機材料よりも熱伝導性が高い線状の第２の無機材料との混合組成物を含むことを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る水素貯蔵材料の製造方法は、室温以上に加熱して水素を放出する粒子状の第１の無機材料を調製し、第１の無機材料よりも熱伝導性が高い線状の第２の無機材料を調製し、第１の無機材料と第２の無機材料との混合物を得ることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る水素貯蔵体は、本発明に係る水素貯蔵材料を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る水素貯蔵装置は、本発明に係る水素吸蔵体を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る燃料電池車両は、本発明に係る水素貯蔵装置を搭載することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、加熱に伴う水素放出速度の応答性が高く、繰返し性能が向上した水素貯蔵材料が得られる。
【００１１】
本発明によれば、加熱に伴う水素放出速度の応答性が高く、繰返し性能が向上した水素吸蔵能材料を簡便な手法で確実に製造することが可能となる。
【００１２】
本発明によれば、加熱に伴う水素放出速度の応答性が高く、繰返し性能が高い水素吸蔵体及び水素貯蔵装置を実現することが可能となる。
【００１３】
本発明によれば、加速性能に優れ、長期に渡り使用可能な燃料電池車両が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の最良の実施の形態に係る水素貯蔵材料、水素貯蔵材料の製造方法、水素吸蔵体、水素貯蔵装置及び燃料電池車両を添付図面に基づいて説明する。同じ部材又は要素は同じ参照符号で示し、説明を省略する。
【００１５】
まず、図１〜図５を参照して、本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料、水素吸蔵体及び水素貯蔵装置の説明を行う。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態に係る車載用の水素吸蔵体２及び水素貯蔵装置３を示す断面図、図２は本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料１の模式図、図３は本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料１１の模式図、図４は本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料２１の模式図、図５は本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料３１の模式図である。
【００１７】
本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料１は、加圧成型により固形化又は薄膜化して水素吸蔵体２として利用される。水素吸蔵体２は、図１に示す水素流出口４と、水素流出口４から挿入された発熱体５を備えた耐圧容器６内部に封入され、車載用の水素貯蔵装置２として利用できる。発熱体５は、電気又は熱媒体によって加熱されるものであり、耐圧容器６の外部に配置した図示しない熱源に接続されており、水素貯蔵材料１を加熱する。発熱体５は抵抗発熱体であってもよく、この場合には、耐圧容器６の外部に配置した図示しない電源に接続されている。この発熱体は、熱伝性能を高めるため、フィンなどを付加したものであっても良く、または表面に凹凸をつけた形状であっても良い。
【００１８】
このような水素貯蔵装置３は、車両に搭載して燃料電池システム又は水素エンジンシステムに組み込んで用いることができる。耐圧容器６の形状は単純な閉空間を有する形状の他に、内部にリブや柱を設けたものであっても良い。また、耐圧容器６の素材は、アルミニウム、ステンレス及びカーボン構造材料等、水素の吸蔵放出に耐え得る強度と化学的安定性を有する素材の中から選び出すことが好ましい。水素貯蔵材料１の加圧成型は、耐圧容器６内に水素貯蔵材料１を充填する前に行っても良く、水素貯蔵材料１を充填しながら同時に行っても良い。
【００１９】
本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料１について詳細に説明する。本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料１は、図２に示すように、室温以上に加熱されて水素を放出する粒子状の無機材料７と、粒子状の無機材料７よりも熱伝導性が高い線状の無機材料８との混合組成物を含む。この水素貯蔵材料１は、水素吸蔵体２として耐圧容器６内部に封入され、一部が耐圧容器６内で電熱材５の壁面５ａに接触し、電熱材５により加熱される。
【００２０】
粒子状の無機材料７は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属元素から選ばれる金属と、水素とを含有するアルカリ金属アルミニウム水素化物を含むことが好ましい。また、アルカリ金属及びアルカリ土類金属元素から選ばれる金属と、水素と、ホウ素又は窒素のいずれかとを含有するアルカリ金属ホウ素水素化物又はアルカリ金属窒素水素化物であってもよい。さらに、アルカリ金属アルミニウム水素化物、アルカリ金属ホウ素水素化物及びアルカリ金属窒素水素化物から選択されるいずれか一つ以上を含有する混合組成物であっても良い。また、より好ましくは、３、４もしくは５族の遷移金属の化合物と、希土類化合物と水素吸蔵合金とを含む金属化合物群のいずれかの金属化合物が混合されていることが、高水素吸放出能、及び吸放出温度の低下の点で好ましい。
【００２１】
線状の無機材料８は、粒子状の無機材料７と他の粒子状の無機材料７とを接続する。線状の無機材料８のうちの一部は、その一端８ａが電熱材５の壁面５ａに接触している。また、線状の無機材料８は粒子状の無機材料７よりも熱伝導性が高いため、線状の無機材料８は粒子状の無機材料７に電熱材５の熱を伝える媒体として作用し、粒子状の無機材料７表面近傍から粒子状の無機材料７内部への熱伝達を容易にする。このため、加熱による温度変化に対して応答性の高い水素貯蔵材料を実現できる。この効果を得るため、線状の無機材料８は少なくとも二つの粒子状の無機材料７と接触していることが好ましい。また、線状の無機材料８の熱伝導率は、十分な熱伝達速度と熱伝達量が得られるという理由より粒子状の無機材料７の熱伝導率の２倍以上であることが好ましい。
【００２２】
線状の無機材料８は、線状の無機材料８の長手方向に沿って共有結合、イオン結合もしくは金属結合を有していることが熱伝導性の点から好ましく、線状の無機材料８は主に炭素を含むことが好ましい。線状の無機材料８が主に炭素を含む場合、線状の無機材料８の熱伝導率が高いほど加熱温度変化に伴う水素放出速度の応答性が向上するため、線状の無機材料８は良好な結晶性を有し、ｓｐ２又はｓｐ３結合を主体とする結合からなることが好ましい。例えば、線状の無機材料８としては、結晶性の高い単層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブ等があげられる。これらの線状の無機材料８を添加する場合には、添加する量を増やすにつれて熱伝導性が向上するが、過剰に添加すると水素貯蔵材料全体としての貯蔵量の低下がみられる。このため、添加量は水素貯蔵材料全体の貯蔵量を考慮して調節することが好ましい。
【００２３】
線状の無機材料８は、主として物理吸着あるいは化学吸着により水素を貯蔵可能なことが好ましい。これにより、線状の無機材料８が熱伝導媒体として働く他に水素を貯蔵する役割を有し、さらに水素貯蔵材料１全体の水素貯蔵能の低下を抑制すると共に熱伝導性が高く、加熱に伴う水素放出速度の応答性が高い水素貯蔵材料が得られる。このとき、線状の無機材料８そのものが発熱あるいは吸熱することを避けるために、線状の無機材料８が水素を吸放出するのに必要な発熱もしくは吸熱量が小さいことが望ましい。
【００２４】
線状の無機材料８は、水素雰囲気下において、室温〜４００［℃］の温度で安定なことが必要である。これにより、室温より高い温度に加熱しても粒子状の無機材料７と線状の無機材料８が互いに反応を起こさないため、繰り返し水素の吸放出が可能となる。
【００２５】
また、粒子状の無機材料７の表面近傍から粒子状の無機材料７内部への熱伝達を容易にするために、線状の無機材料８の少なくとも一方向での長さが粒子状の無機材料７の平均粒子直径よりも大きいことが好ましい。線状の無機材料８の余弦成分、つまり、直射での射影長さを線状の無機材料８の長さとし、その平均長さをｄｔ、軸線と直交する平面の余弦成分を半径と、その平均半径をｒｔとする。この場合において、線状の無機材料８の平均半径に対する長さの比はｄｔ／ｒｔと表すことができる。また、粒子状の無機材料７の平均粒子半径をｒとした場合、線状の無機材料８が隣接する粒子状の無機材料７の粒子間を締結して粒子間の熱伝導を促進するためには、ｄｔ≧ｒであることが必要となる。
【００２６】
線状の無機材料８が粒子状の無機材料７と接触し、水素貯蔵材料１全体が良好な熱伝導性を有するためには、水素貯蔵材料１は、粒子状の無機材料７が２粒子に対して線状の無機材料８を１粒子以上含有していることが好ましい。より好ましくは、粒子状の無機材料７が１粒子に対して線状の無機材料８が１２粒子以上の割合で含まれていることが、充分な熱伝導を生じさせるために望ましい。つまり、線状の無機材料８が粒子状の無機材料７に対して１２・π・ｒｔ２・ｄｔ・μｔ／（（４／３）・π・ｒ３・μＭＨ）以上、すなわち（９ｒｔ２・ｄｔ／ｒ３）・（μｔ／μＭＨ）以上の質量比率で混入されることが好ましい。ここで、μｔとμＭＨはそれぞれ線状の無機材料８と粒子状の無機材料７の材料密度を示す。例えば、ｒ＝３０[μｍ]、ｒｔ＝１[μｍ]、μｔ＝０．５[ｇ／ｃｍ３]、μＭＨ＝１．０[ｇ／ｃｍ３]の場合には、粒子状の無機材料７に対して約０．５[ｗｔ％]以上の質量比率で混合されていることが好ましい。
【００２７】
なお、粒子状の無機材料を水素貯蔵材料として単独で用いた場合には、粒子状の無機材料の水素貯蔵反応が比較的高温で行われるため粒子状の無機材料７が凝集（シンタリング）する。このため、水素貯蔵能が低下し、繰り返し使用に耐えない。これに対し、本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料１では、粒子状の無機材料７と線状の無機材料８との混合組成物からなるため、線状の無機材料８が粒子状の無機材料７の凝集を抑制する。このため、水素貯蔵材料１の繰返し性能が向上する。
【００２８】
線状の無機材料は、水素貯蔵材料の表面からの熱を効率的に水素貯蔵材料内部に伝達するためのものであり、図２に示した線状の無機材料８に限らず１次元多様体状の無機材料であれば他の形状でもよい。例えば図３に示す水素貯蔵材料１１のように、無機材料１８は発熱体５の壁面５ａに接触した一端１８ａから樹状に枝分かれした樹状形状であってもよい。また、図３に示す水素貯蔵材料２１のように、一端２８ａが発熱体５の壁面５ａに接触した二次元もしくは三次元の網状のネットワークであってもよく、図５に示す水素貯蔵材料３１のように、無機材料３８の一端３８ａが発熱体５の壁面５ａに接触したらせん状の形状を有しているものでもよい。
【００２９】
このように本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料は、室温以上に加熱されて水素を放出する粒子状の無機材料と、粒子状の無機材料よりも熱伝導性が高い線状の無機材料との混合組成物を含むことにより、加熱に伴う水素放出速度の応答性が高く、繰返し性能が向上した水素貯蔵材料が得られる。
【００３０】
また、本発明の実施の形態に係る水素吸蔵体は、水素貯蔵材料内部まで熱伝達が容易であり、加熱に伴う水素放出速度の応答性が高く、繰返し性能が向上した水素貯蔵材料を使用しているため、熱交換器もしくはヒータへの熱付与に伴う応答性が高く、繰返し性能が高い水素吸蔵体が得られる。また、この水素吸蔵体を備えるため、本発明の実施の形態に係る水素貯蔵装置は、熱交換器もしくはヒータへの熱付与に伴う応答性が高く、繰返し性能が高い水素貯蔵装置を実現することが可能となる。
【００３１】
次に、本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料の製造方法について説明する。この水素貯蔵材料の製造方法は、室温以上に加熱して水素を放出する粒子状の無機材料を調製し、粒子状の無機材料よりも熱伝導性が高い線状の無機材料を調製し、粒子状の無機材料と線状の無機材料との混合物を得ることを特徴とする。この水素貯蔵材料の製造方法により、室温以上に加熱されて水素を放出する粒子状の無機材料と、粒子状の無機材料よりも熱伝導性が高い線状の無機材料との混合組成物を含む水素貯蔵材料を、簡便な手法で確実に製造することが可能となる。
【００３２】
混合物を得る場合には、２種以上の粒子状の無機材料と線状の無機材料とを同時に物理混合することが好ましい。この物理混合は、粉砕メディアによるボールミリングを含み、急激な反応を防止するために、ボールミリングは不活性雰囲気下又は水素雰囲気下で行われることが好ましい。
【００３３】
このように、本発明の実施の形態に係る水素吸蔵材料の製造方法よれば、室温以上に加熱されて水素を放出する粒子状の無機材料と、粒子状の無機材料よりも熱伝導性が高い線状の無機材料との混合組成物を含むことにより、加熱に伴う水素放出速度の応答性が高く、繰返し性能が向上した水素貯蔵材料を、簡便な手法で確実に製造することが可能となる。
【００３４】
次に、本発明の実施の形態に係る燃料電池車両について説明する。図６に、本発明の実施の形態に係る水素貯蔵装置３を搭載する燃料電池車両４０を示す。このとき、燃料電池車両４０に設置搭載する水素貯蔵装置３は一つ又は二つ以上に分割しても良く、複数の水素貯蔵装置の形状はそれぞれ異なったものでも良い。また、エンジンルームやトランクルーム内部、あるいはシート下のフロア部等の車室内部の他に、ルーフ上部等の車室外に水素貯蔵装置３を設置することも可能である。
【００３５】
本実施の形態の係る燃料電池車両では、熱交換器もしくはヒータへの熱付与に伴う応答性が高く、繰返し性能が高い水素貯蔵装置を搭載しているため、加速時に水素を迅速に発生させることが可能となり、車両加速に必要な水素を十分に燃料電池に供給することが可能となり、加速性能に優れ、長期に渡り使用可能な燃料電池車両が得られる。
【実施例】
【００３６】
以下、実施例１〜実施例６及び比較例１〜比較例２により本発明について更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。実施例１〜実施例６及び比較例１〜比較例２では、高熱伝導性を有する線状の無機材料の添加比率を変えたものである。
【００３７】
１．試料の調製
実施例１
粒子状の無機材料としてＮａＡｌＨ４を用いた。Ａｒ雰囲気下、エーテル溶液中に塩化チタンとＮａＡｌＨ４を懸濁し、エーテルを除去した。Ｔｉイオンの添加量は２［ｍｏｌ％］とした。得られたＴｉ添加ＮａＡｌＨ４と線状の無機材料である単層カーボンナノチューブとを、Ａｒ雰囲気下、メノウ乳鉢で物理混合した。単層カーボンナノチューブの添加量は３［ｗｔ％］とした。
【００３８】
実施例２
粒子状の無機材料としてＮａＡｌＨ４を用いた。Ａｒ雰囲気下、エーテル溶液中に塩化チタンとＮａＡｌＨ４を懸濁し、エーテルを除去した。Ｔｉイオンの添加量は２［ｍｏｌ％］とした。得られたＴｉ添加ＮａＡｌＨ４と線状の無機材料である単層カーボンナノチューブを、Ａｒ雰囲気下、メノウ乳鉢で物理混合した。単層カーボンナノチューブの添加量は５［ｗｔ％］とした。
【００３９】
実施例３
粒子状の無機材料としてＮａＡｌＨ４を用いた。Ａｒ雰囲気下、エーテル溶液中に塩化チタンとＮａＡｌＨ４を懸濁し、エーテルを除去した。Ｔｉイオンの添加量は２［ｍｏｌ％］とした。得られたＴｉ添加ＮａＡｌＨ４と線状の無機材料である単層カーボンナノチューブを、Ａｒ雰囲気下、メノウ乳鉢で物理混合した。単層カーボンナノチューブの添加量は１０［ｗｔ％］とした。
【００４０】
実施例４
粒子状の無機材料としてＬｉＮＨ２及びＬｉＨを用いた。ＬｉＮＨ２とＬｉＨの混合比が２：１になるように配合し、線状の無機材料である単層カーボンナノチューブを３［ｗｔ％］添加した後にボールミルにより５［時間］物理混合した。
【００４１】
実施例５
粒子状の無機材料としてＬｉＮＨ２及びＬｉＨを用いた。ＬｉＮＨ２とＬｉＨの混合比が２：１になるように配合し、線状の無機材料である単層カーボンナノチューブを５［ｗｔ％］添加した後にボールミルにより５［時間］物理混合した。
【００４２】
実施例６
粒子状の無機材料としてＬｉＮＨ２及びＬｉＨを用いた。ＬｉＮＨ２とＬｉＨの混合比が２：１になるように配合し、線状の無機材料である単層カーボンナノチューブを１０［ｗｔ％］添加した後にボールミルにより５［時間］物理混合した。
【００４３】
比較例１
粒子状の無機材料としてＮａＡｌＨ４を用いた。Ａｒ雰囲気下、エーテル溶液中に塩化チタンとＮａＡｌＨ４を懸濁し、エーテルを除去した。Ｔｉイオンの添加量は２［ｍｏｌ％］とした。得られたＴｉ添加ＮａＡｌＨ４を、Ａｒ雰囲気下、メノウ乳鉢で物理粉砕した。
【００４４】
比較例２
粒子状の無機材料としてＬｉＮＨ２及びＬｉＨを用いた。ＬｉＮＨ２とＬｉＨの混合比が２：１になるように配合しボールミルにより５［時間］物理混合を行なった。
【００４５】
２．水素貯蔵材料の水素貯蔵能測定
実施例１〜実施例６及び比較例１〜比較例２で得られた試料について、水素放出性能を測定した。始めに水素貯蔵材料に対して、ＰＣＴ法（ＪＩＳ Ｈ ７２０１）にて吸放出処理を行なった。水素放出反応は１００［℃］、水素貯蔵反応は３００［℃］とした。水素放出−貯蔵反応を１サイクルとして３サイクル繰り返した後に室温に保持し、示差熱重量法にて水素放出速度の測定を行なった。示差熱重量法はＡｒ雰囲気中で行い、昇温速度は１[℃／ｍｉｎ]〜５０[℃／ｍｉｎ]とし、最高温度３００［℃］まで測定した。測定には、試料２０［mｇ］を用いた。
【００４６】
表１は、粒子状無機材料としてＮａＡｌＨ４を用いた実施例１〜実施例３及び比較例１の昇温速度と、３００［℃］到達時の水素放出能との関係を示したものである。
【表１】
【００４７】
比較例１では昇温速度が増加するに伴い急速に水素放出量が低下する傾向にあるが、実施例１〜実施例３では昇温速度が増加した場合であっても水素放出量が急激に低下せず、水素放出能の低下が抑制されていることがわかった。また、線状の無機材料として添加した単層カーボンナノチューブの量が多い方が水素放出能の低下が抑制されていた。このことから、単層カーボンナノチューブが高い熱伝導性を有し、ＮａＡｌＨ４の熱伝達を容易にするため、水素貯蔵材料の加熱による温度変化に対して応答性が高くなったと考えられる。
【００４８】
表２は、実施例４〜実施例６及び比較例２の昇温速度と３００［℃］到達時の水素放出能との関係を示したものである。
【表２】
【００４９】
粒子状の無機材料としてＬｉＮＨ２及びＬｉＨを用いた場合にも、粒子状の無機材料としてＮａＡｌＨ４を用いたときと同様の結果が得られた。つまり、比較例２では昇温速度が増加するに伴い急速に水素放出量が低下する傾向にあるが、実施例４〜実施例６では昇温速度が増加した場合であっても水素放出量が急激に低下せず、水素放出能の低下が抑制されていることがわかった。また、線状の無機材料として添加した単層カーボンナノチューブの量が多い方が水素放出能の低下が抑制されていた。
【００５０】
以上の結果より、実施例１〜実施例６で得られた水素貯蔵材料は、水素放出の応答性能が向上したことがわかった。
【００５１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上記実施の形態の開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態に係る水素吸蔵体及び水素貯蔵装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料の一例を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料の一例を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料の一例を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料の一例を示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る燃料電池車両を示す側面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 水素貯蔵材料
７ 粒子状の無機材料（第１の無機材料）
８ 線状の無機材料（第２の無機材料）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水素貯蔵材料、水素貯蔵材料の製造方法、水素吸蔵体、水素貯蔵装置及び燃料電池車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料電池車両に搭載するための固体高分子型燃料電池の開発競争が活発に繰り広げられている。このような燃料電池車両の実用化のために、低コスト、軽量で、かつ吸蔵密度の高い水素貯蔵材料を用いる効率的な水素吸蔵方法の開発が望まれている。特に近年、１００[℃]以上の高温に加熱することにより水素を放出又は吸収することが可能な加熱水素放出型の水素貯蔵材料の利用に関する研究が注目を集めている。加熱水素放出型の水素貯蔵材料としては、錯イオンである４水素化アルミニウムイオン（ＡｌＨ４−）とアルカリ金属との塩であるアラネート系材料（特許文献１及び２参照）、金属アミドと金属水素化物を反応させて水素を放出させるアミド系材料（特許文献３及び４参照）が知られている。
【特許文献１】特表平１１−５１０１３３号公報
【特許文献２】特表２００２−５２２２０９号公報
【特許文献３】特開２００５−１１２６９８号公報
【特許文献４】特開２００５−９５８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、加熱水素放出型の水素貯蔵材料を使用する場合には、水素を放出させるために室温以上に加熱する必要があるが、この場合、短時間に材料を均一に加熱することが困難である。特に車載用の水素貯蔵材料として適用した場合、加熱に伴う水素放出量の追随が著しく困難であり、車両加速時に十分な水素を供給することができなくなるという課題がある。
【０００４】
さらに、加熱水素放出型の材料は、水素吸放出時に室温以上の温度を必要とする特性のため、繰り返し使用すると材料粒子のシンタリングが発生して材料表面積の低下を招く。このような材料表面積の低下は水素吸放出能及び水素吸放出速度を著しく低下させ、車両適用時には水素吸放出に対する耐久性の低下及び水素放出速度の低下を引き起こすという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明に係る水素貯蔵材料は、室温以上に加熱されて水素を放出する粒子状の第１の無機材料と、この第１の無機材料よりも熱伝導性が高い線状の第２の無機材料との混合組成物を含むことを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る水素貯蔵材料の製造方法は、室温以上に加熱して水素を放出する粒子状の第１の無機材料を調製し、第１の無機材料よりも熱伝導性が高い線状の第２の無機材料を調製し、第１の無機材料と第２の無機材料との混合物を得ることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る水素貯蔵体は、本発明に係る水素貯蔵材料を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る水素貯蔵装置は、本発明に係る水素吸蔵体を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る燃料電池車両は、本発明に係る水素貯蔵装置を搭載することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、加熱に伴う水素放出速度の応答性が高く、繰返し性能が向上した水素貯蔵材料が得られる。
【００１１】
本発明によれば、加熱に伴う水素放出速度の応答性が高く、繰返し性能が向上した水素吸蔵能材料を簡便な手法で確実に製造することが可能となる。
【００１２】
本発明によれば、加熱に伴う水素放出速度の応答性が高く、繰返し性能が高い水素吸蔵体及び水素貯蔵装置を実現することが可能となる。
【００１３】
本発明によれば、加速性能に優れ、長期に渡り使用可能な燃料電池車両が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の最良の実施の形態に係る水素貯蔵材料、水素貯蔵材料の製造方法、水素吸蔵体、水素貯蔵装置及び燃料電池車両を添付図面に基づいて説明する。同じ部材又は要素は同じ参照符号で示し、説明を省略する。
【００１５】
まず、図１〜図５を参照して、本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料、水素吸蔵体及び水素貯蔵装置の説明を行う。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態に係る車載用の水素吸蔵体２及び水素貯蔵装置３を示す断面図、図２は本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料１の模式図、図３は本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料１１の模式図、図４は本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料２１の模式図、図５は本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料３１の模式図である。
【００１７】
本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料１は、加圧成型により固形化又は薄膜化して水素吸蔵体２として利用される。水素吸蔵体２は、図１に示す水素流出口４と、水素流出口４から挿入された発熱体５を備えた耐圧容器６内部に封入され、車載用の水素貯蔵装置２として利用できる。発熱体５は、電気又は熱媒体によって加熱されるものであり、耐圧容器６の外部に配置した図示しない熱源に接続されており、水素貯蔵材料１を加熱する。発熱体５は抵抗発熱体であってもよく、この場合には、耐圧容器６の外部に配置した図示しない電源に接続されている。この発熱体は、熱伝性能を高めるため、フィンなどを付加したものであっても良く、または表面に凹凸をつけた形状であっても良い。
【００１８】
このような水素貯蔵装置３は、車両に搭載して燃料電池システム又は水素エンジンシステムに組み込んで用いることができる。耐圧容器６の形状は単純な閉空間を有する形状の他に、内部にリブや柱を設けたものであっても良い。また、耐圧容器６の素材は、アルミニウム、ステンレス及びカーボン構造材料等、水素の吸蔵放出に耐え得る強度と化学的安定性を有する素材の中から選び出すことが好ましい。水素貯蔵材料１の加圧成型は、耐圧容器６内に水素貯蔵材料１を充填する前に行っても良く、水素貯蔵材料１を充填しながら同時に行っても良い。
【００１９】
本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料１について詳細に説明する。本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料１は、図２に示すように、室温以上に加熱されて水素を放出する粒子状の無機材料７と、粒子状の無機材料７よりも熱伝導性が高い線状の無機材料８との混合組成物を含む。この水素貯蔵材料１は、水素吸蔵体２として耐圧容器６内部に封入され、一部が耐圧容器６内で電熱材５の壁面５ａに接触し、電熱材５により加熱される。
【００２０】
粒子状の無機材料７は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属元素から選ばれる金属と、水素とを含有するアルカリ金属アルミニウム水素化物を含むことが好ましい。また、アルカリ金属及びアルカリ土類金属元素から選ばれる金属と、水素と、ホウ素又は窒素のいずれかとを含有するアルカリ金属ホウ素水素化物又はアルカリ金属窒素水素化物であってもよい。さらに、アルカリ金属アルミニウム水素化物、アルカリ金属ホウ素水素化物及びアルカリ金属窒素水素化物から選択されるいずれか一つ以上を含有する混合組成物であっても良い。また、より好ましくは、３、４もしくは５族の遷移金属の化合物と、希土類化合物と水素吸蔵合金とを含む金属化合物群のいずれかの金属化合物が混合されていることが、高水素吸放出能、及び吸放出温度の低下の点で好ましい。
【００２１】
線状の無機材料８は、粒子状の無機材料７と他の粒子状の無機材料７とを接続する。線状の無機材料８のうちの一部は、その一端８ａが電熱材５の壁面５ａに接触している。また、線状の無機材料８は粒子状の無機材料７よりも熱伝導性が高いため、線状の無機材料８は粒子状の無機材料７に電熱材５の熱を伝える媒体として作用し、粒子状の無機材料７表面近傍から粒子状の無機材料７内部への熱伝達を容易にする。このため、加熱による温度変化に対して応答性の高い水素貯蔵材料を実現できる。この効果を得るため、線状の無機材料８は少なくとも二つの粒子状の無機材料７と接触していることが好ましい。また、線状の無機材料８の熱伝導率は、十分な熱伝達速度と熱伝達量が得られるという理由より粒子状の無機材料７の熱伝導率の２倍以上であることが好ましい。
【００２２】
線状の無機材料８は、線状の無機材料８の長手方向に沿って共有結合、イオン結合もしくは金属結合を有していることが熱伝導性の点から好ましく、線状の無機材料８は主に炭素を含むことが好ましい。線状の無機材料８が主に炭素を含む場合、線状の無機材料８の熱伝導率が高いほど加熱温度変化に伴う水素放出速度の応答性が向上するため、線状の無機材料８は良好な結晶性を有し、ｓｐ２又はｓｐ３結合を主体とする結合からなることが好ましい。例えば、線状の無機材料８としては、結晶性の高い単層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブ等があげられる。これらの線状の無機材料８を添加する場合には、添加する量を増やすにつれて熱伝導性が向上するが、過剰に添加すると水素貯蔵材料全体としての貯蔵量の低下がみられる。このため、添加量は水素貯蔵材料全体の貯蔵量を考慮して調節することが好ましい。
【００２３】
線状の無機材料８は、主として物理吸着あるいは化学吸着により水素を貯蔵可能なことが好ましい。これにより、線状の無機材料８が熱伝導媒体として働く他に水素を貯蔵する役割を有し、さらに水素貯蔵材料１全体の水素貯蔵能の低下を抑制すると共に熱伝導性が高く、加熱に伴う水素放出速度の応答性が高い水素貯蔵材料が得られる。このとき、線状の無機材料８そのものが発熱あるいは吸熱することを避けるために、線状の無機材料８が水素を吸放出するのに必要な発熱もしくは吸熱量が小さいことが望ましい。
【００２４】
線状の無機材料８は、水素雰囲気下において、室温〜４００［℃］の温度で安定なことが必要である。これにより、室温より高い温度に加熱しても粒子状の無機材料７と線状の無機材料８が互いに反応を起こさないため、繰り返し水素の吸放出が可能となる。
【００２５】
また、粒子状の無機材料７の表面近傍から粒子状の無機材料７内部への熱伝達を容易にするために、線状の無機材料８の少なくとも一方向での長さが粒子状の無機材料７の平均粒子直径よりも大きいことが好ましい。線状の無機材料８の余弦成分、つまり、直射での射影長さを線状の無機材料８の長さとし、その平均長さをｄｔ、軸線と直交する平面の余弦成分を半径と、その平均半径をｒｔとする。この場合において、線状の無機材料８の平均半径に対する長さの比はｄｔ／ｒｔと表すことができる。また、粒子状の無機材料７の平均粒子半径をｒとした場合、線状の無機材料８が隣接する粒子状の無機材料７の粒子間を締結して粒子間の熱伝導を促進するためには、ｄｔ≧ｒであることが必要となる。
【００２６】
線状の無機材料８が粒子状の無機材料７と接触し、水素貯蔵材料１全体が良好な熱伝導性を有するためには、水素貯蔵材料１は、粒子状の無機材料７が２粒子に対して線状の無機材料８を１粒子以上含有していることが好ましい。より好ましくは、粒子状の無機材料７が１粒子に対して線状の無機材料８が１２粒子以上の割合で含まれていることが、充分な熱伝導を生じさせるために望ましい。つまり、線状の無機材料８が粒子状の無機材料７に対して１２・π・ｒｔ２・ｄｔ・μｔ／（（４／３）・π・ｒ３・μＭＨ）以上、すなわち（９ｒｔ２・ｄｔ／ｒ３）・（μｔ／μＭＨ）以上の質量比率で混入されることが好ましい。ここで、μｔとμＭＨはそれぞれ線状の無機材料８と粒子状の無機材料７の材料密度を示す。例えば、ｒ＝３０[μｍ]、ｒｔ＝１[μｍ]、μｔ＝０．５[ｇ／ｃｍ３]、μＭＨ＝１．０[ｇ／ｃｍ３]の場合には、粒子状の無機材料７に対して約０．５[ｗｔ％]以上の質量比率で混合されていることが好ましい。
【００２７】
なお、粒子状の無機材料を水素貯蔵材料として単独で用いた場合には、粒子状の無機材料の水素貯蔵反応が比較的高温で行われるため粒子状の無機材料７が凝集（シンタリング）する。このため、水素貯蔵能が低下し、繰り返し使用に耐えない。これに対し、本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料１では、粒子状の無機材料７と線状の無機材料８との混合組成物からなるため、線状の無機材料８が粒子状の無機材料７の凝集を抑制する。このため、水素貯蔵材料１の繰返し性能が向上する。
【００２８】
線状の無機材料は、水素貯蔵材料の表面からの熱を効率的に水素貯蔵材料内部に伝達するためのものであり、図２に示した線状の無機材料８に限らず１次元多様体状の無機材料であれば他の形状でもよい。例えば図３に示す水素貯蔵材料１１のように、無機材料１８は発熱体５の壁面５ａに接触した一端１８ａから樹状に枝分かれした樹状形状であってもよい。また、図３に示す水素貯蔵材料２１のように、一端２８ａが発熱体５の壁面５ａに接触した二次元もしくは三次元の網状のネットワークであってもよく、図５に示す水素貯蔵材料３１のように、無機材料３８の一端３８ａが発熱体５の壁面５ａに接触したらせん状の形状を有しているものでもよい。
【００２９】
このように本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料は、室温以上に加熱されて水素を放出する粒子状の無機材料と、粒子状の無機材料よりも熱伝導性が高い線状の無機材料との混合組成物を含むことにより、加熱に伴う水素放出速度の応答性が高く、繰返し性能が向上した水素貯蔵材料が得られる。
【００３０】
また、本発明の実施の形態に係る水素吸蔵体は、水素貯蔵材料内部まで熱伝達が容易であり、加熱に伴う水素放出速度の応答性が高く、繰返し性能が向上した水素貯蔵材料を使用しているため、熱交換器もしくはヒータへの熱付与に伴う応答性が高く、繰返し性能が高い水素吸蔵体が得られる。また、この水素吸蔵体を備えるため、本発明の実施の形態に係る水素貯蔵装置は、熱交換器もしくはヒータへの熱付与に伴う応答性が高く、繰返し性能が高い水素貯蔵装置を実現することが可能となる。
【００３１】
次に、本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料の製造方法について説明する。この水素貯蔵材料の製造方法は、室温以上に加熱して水素を放出する粒子状の無機材料を調製し、粒子状の無機材料よりも熱伝導性が高い線状の無機材料を調製し、粒子状の無機材料と線状の無機材料との混合物を得ることを特徴とする。この水素貯蔵材料の製造方法により、室温以上に加熱されて水素を放出する粒子状の無機材料と、粒子状の無機材料よりも熱伝導性が高い線状の無機材料との混合組成物を含む水素貯蔵材料を、簡便な手法で確実に製造することが可能となる。
【００３２】
混合物を得る場合には、２種以上の粒子状の無機材料と線状の無機材料とを同時に物理混合することが好ましい。この物理混合は、粉砕メディアによるボールミリングを含み、急激な反応を防止するために、ボールミリングは不活性雰囲気下又は水素雰囲気下で行われることが好ましい。
【００３３】
このように、本発明の実施の形態に係る水素吸蔵材料の製造方法よれば、室温以上に加熱されて水素を放出する粒子状の無機材料と、粒子状の無機材料よりも熱伝導性が高い線状の無機材料との混合組成物を含むことにより、加熱に伴う水素放出速度の応答性が高く、繰返し性能が向上した水素貯蔵材料を、簡便な手法で確実に製造することが可能となる。
【００３４】
次に、本発明の実施の形態に係る燃料電池車両について説明する。図６に、本発明の実施の形態に係る水素貯蔵装置３を搭載する燃料電池車両４０を示す。このとき、燃料電池車両４０に設置搭載する水素貯蔵装置３は一つ又は二つ以上に分割しても良く、複数の水素貯蔵装置の形状はそれぞれ異なったものでも良い。また、エンジンルームやトランクルーム内部、あるいはシート下のフロア部等の車室内部の他に、ルーフ上部等の車室外に水素貯蔵装置３を設置することも可能である。
【００３５】
本実施の形態の係る燃料電池車両では、熱交換器もしくはヒータへの熱付与に伴う応答性が高く、繰返し性能が高い水素貯蔵装置を搭載しているため、加速時に水素を迅速に発生させることが可能となり、車両加速に必要な水素を十分に燃料電池に供給することが可能となり、加速性能に優れ、長期に渡り使用可能な燃料電池車両が得られる。
【実施例】
【００３６】
以下、実施例１〜実施例６及び比較例１〜比較例２により本発明について更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。実施例１〜実施例６及び比較例１〜比較例２では、高熱伝導性を有する線状の無機材料の添加比率を変えたものである。
【００３７】
１．試料の調製
実施例１
粒子状の無機材料としてＮａＡｌＨ４を用いた。Ａｒ雰囲気下、エーテル溶液中に塩化チタンとＮａＡｌＨ４を懸濁し、エーテルを除去した。Ｔｉイオンの添加量は２［ｍｏｌ％］とした。得られたＴｉ添加ＮａＡｌＨ４と線状の無機材料である単層カーボンナノチューブとを、Ａｒ雰囲気下、メノウ乳鉢で物理混合した。単層カーボンナノチューブの添加量は３［ｗｔ％］とした。
【００３８】
実施例２
粒子状の無機材料としてＮａＡｌＨ４を用いた。Ａｒ雰囲気下、エーテル溶液中に塩化チタンとＮａＡｌＨ４を懸濁し、エーテルを除去した。Ｔｉイオンの添加量は２［ｍｏｌ％］とした。得られたＴｉ添加ＮａＡｌＨ４と線状の無機材料である単層カーボンナノチューブを、Ａｒ雰囲気下、メノウ乳鉢で物理混合した。単層カーボンナノチューブの添加量は５［ｗｔ％］とした。
【００３９】
実施例３
粒子状の無機材料としてＮａＡｌＨ４を用いた。Ａｒ雰囲気下、エーテル溶液中に塩化チタンとＮａＡｌＨ４を懸濁し、エーテルを除去した。Ｔｉイオンの添加量は２［ｍｏｌ％］とした。得られたＴｉ添加ＮａＡｌＨ４と線状の無機材料である単層カーボンナノチューブを、Ａｒ雰囲気下、メノウ乳鉢で物理混合した。単層カーボンナノチューブの添加量は１０［ｗｔ％］とした。
【００４０】
実施例４
粒子状の無機材料としてＬｉＮＨ２及びＬｉＨを用いた。ＬｉＮＨ２とＬｉＨの混合比が２：１になるように配合し、線状の無機材料である単層カーボンナノチューブを３［ｗｔ％］添加した後にボールミルにより５［時間］物理混合した。
【００４１】
実施例５
粒子状の無機材料としてＬｉＮＨ２及びＬｉＨを用いた。ＬｉＮＨ２とＬｉＨの混合比が２：１になるように配合し、線状の無機材料である単層カーボンナノチューブを５［ｗｔ％］添加した後にボールミルにより５［時間］物理混合した。
【００４２】
実施例６
粒子状の無機材料としてＬｉＮＨ２及びＬｉＨを用いた。ＬｉＮＨ２とＬｉＨの混合比が２：１になるように配合し、線状の無機材料である単層カーボンナノチューブを１０［ｗｔ％］添加した後にボールミルにより５［時間］物理混合した。
【００４３】
比較例１
粒子状の無機材料としてＮａＡｌＨ４を用いた。Ａｒ雰囲気下、エーテル溶液中に塩化チタンとＮａＡｌＨ４を懸濁し、エーテルを除去した。Ｔｉイオンの添加量は２［ｍｏｌ％］とした。得られたＴｉ添加ＮａＡｌＨ４を、Ａｒ雰囲気下、メノウ乳鉢で物理粉砕した。
【００４４】
比較例２
粒子状の無機材料としてＬｉＮＨ２及びＬｉＨを用いた。ＬｉＮＨ２とＬｉＨの混合比が２：１になるように配合しボールミルにより５［時間］物理混合を行なった。
【００４５】
２．水素貯蔵材料の水素貯蔵能測定
実施例１〜実施例６及び比較例１〜比較例２で得られた試料について、水素放出性能を測定した。始めに水素貯蔵材料に対して、ＰＣＴ法（ＪＩＳ Ｈ ７２０１）にて吸放出処理を行なった。水素放出反応は１００［℃］、水素貯蔵反応は３００［℃］とした。水素放出−貯蔵反応を１サイクルとして３サイクル繰り返した後に室温に保持し、示差熱重量法にて水素放出速度の測定を行なった。示差熱重量法はＡｒ雰囲気中で行い、昇温速度は１[℃／ｍｉｎ]〜５０[℃／ｍｉｎ]とし、最高温度３００［℃］まで測定した。測定には、試料２０［mｇ］を用いた。
【００４６】
表１は、粒子状無機材料としてＮａＡｌＨ４を用いた実施例１〜実施例３及び比較例１の昇温速度と、３００［℃］到達時の水素放出能との関係を示したものである。
【表１】
【００４７】
比較例１では昇温速度が増加するに伴い急速に水素放出量が低下する傾向にあるが、実施例１〜実施例３では昇温速度が増加した場合であっても水素放出量が急激に低下せず、水素放出能の低下が抑制されていることがわかった。また、線状の無機材料として添加した単層カーボンナノチューブの量が多い方が水素放出能の低下が抑制されていた。このことから、単層カーボンナノチューブが高い熱伝導性を有し、ＮａＡｌＨ４の熱伝達を容易にするため、水素貯蔵材料の加熱による温度変化に対して応答性が高くなったと考えられる。
【００４８】
表２は、実施例４〜実施例６及び比較例２の昇温速度と３００［℃］到達時の水素放出能との関係を示したものである。
【表２】
【００４９】
粒子状の無機材料としてＬｉＮＨ２及びＬｉＨを用いた場合にも、粒子状の無機材料としてＮａＡｌＨ４を用いたときと同様の結果が得られた。つまり、比較例２では昇温速度が増加するに伴い急速に水素放出量が低下する傾向にあるが、実施例４〜実施例６では昇温速度が増加した場合であっても水素放出量が急激に低下せず、水素放出能の低下が抑制されていることがわかった。また、線状の無機材料として添加した単層カーボンナノチューブの量が多い方が水素放出能の低下が抑制されていた。
【００５０】
以上の結果より、実施例１〜実施例６で得られた水素貯蔵材料は、水素放出の応答性能が向上したことがわかった。
【００５１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上記実施の形態の開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態に係る水素吸蔵体及び水素貯蔵装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料の一例を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料の一例を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料の一例を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る水素貯蔵材料の一例を示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る燃料電池車両を示す側面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 水素貯蔵材料
７ 粒子状の無機材料（第１の無機材料）
８ 線状の無機材料（第２の無機材料）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室温以上に加熱されて水素を放出する粒子状の第１の無機材料と、
前記第１の無機材料よりも熱伝導性が高い線状の第２の無機材料との混合組成物を含むことを特徴とする水素貯蔵材料。
【請求項２】
前記第２の無機材料の熱伝導率は、前記第１の無機材料の熱伝導率の２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の水素貯蔵材料。
【請求項３】
前記第２の無機材料は、主に炭素を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水素貯蔵材料。
【請求項４】
前記第２の無機材料は、水素を貯蔵可能なことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の水素貯蔵材料。
【請求項５】
前記第２の無機材料は、１次元多様体状の無機材料を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の水素貯蔵材料。
【請求項６】
前記第２の無機材料は、前記１次元多様体状の無機材料の長手方向に沿って共有結合、イオン結合もしくは金属結合を有していることを特徴とする請求項５に記載の水素貯蔵材料。
【請求項７】
前記第２の無機材料は、単層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブを含むことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の水素貯蔵材料。
【請求項８】
前記第２の無機材料は、少なくとも一方向での長さが前記第１の無機材料の平均粒子直径よりも大きいことを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の水素貯蔵材料。
【請求項９】
前記水素貯蔵材料は、前記第１の無機材料２粒子に対して前記第２の無機材料を１粒子以上含有していることを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれか一項に記載の水素貯蔵材料。
【請求項１０】
前記第１の無機材料は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属元素から選ばれる金属と、水素とを含有する第１の材料を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の水素貯蔵材料。
【請求項１１】
前記第１の無機材料は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属元素から選ばれる金属と、水素と、ホウ素又は窒素のいずれかとを含有する第２の材料を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の水素貯蔵材料。
【請求項１２】
前記第１の無機材料は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属元素から選ばれる金属と、水素とを含有する第１の材料と、アルカリ金属及びアルカリ土類金属元素から選ばれる金属と、水素と、ホウ素又は窒素のいずれかとを含有する第２の材料との混合組成物を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の水素貯蔵材料。
【請求項１３】
室温以上に加熱して水素を放出する粒子状の第１の無機材料を調製し、
前記第１の無機材料よりも熱伝導性が高い線状の第２の無機材料を調製し、
前記第１の無機材料と前記第２の無機材料との混合物を得ることを特徴とする水素貯蔵材料の製造方法。
【請求項１４】
２種以上の前記第１の無機材料と前記第２の無機材料とを同時に物理混合して前記混合物を得ることを特徴とする請求項１３に記載の水素貯蔵材料の製造方法。
【請求項１５】
前記物理混合は、粉砕メディアによるボールミリングを含むことを特徴とする請求項１４に記載の水素貯蔵材料の製造方法。
【請求項１６】
前記ボールミリングは、不活性雰囲気下又は水素雰囲気下で行われることを特徴とする請求項１５に記載の水素貯蔵材料の製造方法。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に係る水素貯蔵材料を含むことを特徴とする水素吸蔵体。
【請求項１８】
請求項１７に係る水素吸蔵体を備えることを特徴とする水素貯蔵装置。
【請求項１９】
前記水素吸蔵体を、耐圧タンク中に封入したことを特徴とする請求項１８に記載の水素貯蔵装置。
【請求項２０】
請求項１９に係る水素貯蔵装置を搭載することを特徴とする燃料電池車両。
【請求項１】
室温以上に加熱されて水素を放出する粒子状の第１の無機材料と、
前記第１の無機材料よりも熱伝導性が高い線状の第２の無機材料との混合組成物を含むことを特徴とする水素貯蔵材料。
【請求項２】
前記第２の無機材料の熱伝導率は、前記第１の無機材料の熱伝導率の２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の水素貯蔵材料。
【請求項３】
前記第２の無機材料は、主に炭素を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水素貯蔵材料。
【請求項４】
前記第２の無機材料は、水素を貯蔵可能なことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の水素貯蔵材料。
【請求項５】
前記第２の無機材料は、１次元多様体状の無機材料を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の水素貯蔵材料。
【請求項６】
前記第２の無機材料は、前記１次元多様体状の無機材料の長手方向に沿って共有結合、イオン結合もしくは金属結合を有していることを特徴とする請求項５に記載の水素貯蔵材料。
【請求項７】
前記第２の無機材料は、単層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブを含むことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の水素貯蔵材料。
【請求項８】
前記第２の無機材料は、少なくとも一方向での長さが前記第１の無機材料の平均粒子直径よりも大きいことを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の水素貯蔵材料。
【請求項９】
前記水素貯蔵材料は、前記第１の無機材料２粒子に対して前記第２の無機材料を１粒子以上含有していることを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれか一項に記載の水素貯蔵材料。
【請求項１０】
前記第１の無機材料は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属元素から選ばれる金属と、水素とを含有する第１の材料を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の水素貯蔵材料。
【請求項１１】
前記第１の無機材料は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属元素から選ばれる金属と、水素と、ホウ素又は窒素のいずれかとを含有する第２の材料を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の水素貯蔵材料。
【請求項１２】
前記第１の無機材料は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属元素から選ばれる金属と、水素とを含有する第１の材料と、アルカリ金属及びアルカリ土類金属元素から選ばれる金属と、水素と、ホウ素又は窒素のいずれかとを含有する第２の材料との混合組成物を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の水素貯蔵材料。
【請求項１３】
室温以上に加熱して水素を放出する粒子状の第１の無機材料を調製し、
前記第１の無機材料よりも熱伝導性が高い線状の第２の無機材料を調製し、
前記第１の無機材料と前記第２の無機材料との混合物を得ることを特徴とする水素貯蔵材料の製造方法。
【請求項１４】
２種以上の前記第１の無機材料と前記第２の無機材料とを同時に物理混合して前記混合物を得ることを特徴とする請求項１３に記載の水素貯蔵材料の製造方法。
【請求項１５】
前記物理混合は、粉砕メディアによるボールミリングを含むことを特徴とする請求項１４に記載の水素貯蔵材料の製造方法。
【請求項１６】
前記ボールミリングは、不活性雰囲気下又は水素雰囲気下で行われることを特徴とする請求項１５に記載の水素貯蔵材料の製造方法。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に係る水素貯蔵材料を含むことを特徴とする水素吸蔵体。
【請求項１８】
請求項１７に係る水素吸蔵体を備えることを特徴とする水素貯蔵装置。
【請求項１９】
前記水素吸蔵体を、耐圧タンク中に封入したことを特徴とする請求項１８に記載の水素貯蔵装置。
【請求項２０】
請求項１９に係る水素貯蔵装置を搭載することを特徴とする燃料電池車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２２９５８８（Ｐ２００７−２２９５８８Ａ）
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５３０１３（Ｐ２００６−５３０１３）
【出願日】平成１８年２月２８日（２００６．２．２８）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２８日（２００６．２．２８）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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