新規Mg-Li-Ni系合金における水素吸蔵・放出特性の解明

阐明新型 Mg-Li-Ni 合金的储氢和释放特性

• 批准号: 22K04734
• 负责人: 河野 龍興
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04734/
• 关键词: 水素吸蔵合金; リチウム系; マグネシウム系; ニッケル系; 水素エネルギー; 水素タンク; ニッケル水素電池

水素を安全にかつ大量に貯蔵することができる水素吸蔵合金は高エネルギー密度な貯蔵媒体であり、近年特に定置型の大容量・高密度な水素を用いたエネルギー貯蔵方法として大きく期待されている。現在、水素吸蔵合金の高容量化に向けて、多くの合金系が精力的に研究されているが、室温付近において高容量の水素を大量にかつ高速に吸蔵・放出可能な系の最有力候補はランタン（La）－マグネシウム（Mg）－ニッケル（Ni）系合金である。本合金はニッケル水素電池の負極材料として既に実用化されているが、重量当たりの水素吸蔵量が低いのが問題点である。そこで高容量化に向けてマグネシウム（Mg）－リチウム（Li）－ニッケル（Ni）系に着目し、LaサイトをLiで置換できるかどうかの実験及び検証を実施した。マグネシウムとリチウムの比を変化させてニッケル量を調整した結果、新たな結晶構造を有する化学量論組成の合金が発現しており、その結晶構造解析を実施した。不活性雰囲気下における新たなX線回折測定を開発し、その結果から、主となるバルクの構造とは明らかに異なる構造が局所的に発現しており、更にその構造解析から単位格子内におけるマグネシウム及びリチウムの位置の変化に依存していることを明らかにした。また本合金系における水素吸蔵・放出特性の評価については、合金内に存在するLiの活性が高く、大気中に触れる測定が非常に困難であることから、全ての工程を不活性雰囲気下で測定可能な詳細な評価方法を探索中である。

可以安全和大量氢的氢储存合金是高能量储存培养基，近年来，人们对使用高容量和高密度氢的一种特别固定的型储能方法存在很高的期望。目前，正在积极研究许多合金系统以提高氢储存合金的能力，但是在室温下大量储存和释放大容量氢的系统最有可能的候选者是Lanthanum（LA）-Magnesium（MG）-NICKEL-NICKEL-NICKEL（NI）合金。尽管该合金实际上已被用作镍氢电池的负电极材料，但问题在于其每重量储存的氢储存量很低。因此，为了提高能力，我们专注于镁（Mg） - 锂（Li）-nickel（Ni）系统，并进行了实验和验证，以查看是否可以用LI代替LA位点。通过改变镁与锂的比率来调节镍含量，结果，发现具有新晶体结构的化学计量组成的合金，并进行了晶体结构分析。在惰性气氛下开发了一种新的X射线衍射测量，结果表明，结构与主体结构明显不同，此外，结构分析表明，它取决于单位细胞内镁和锂的位置的变化。此外，关于合金系统中的氢存储和释放特性的评估，由于合金中存在的LI非常活跃，并且很难测量与大气的接触，因此我们目前正在寻找一种详细的评估方法，该方法允许在惰性大气下测量所有步骤。