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。

储氢合金可以安全、大量地储存氢气，是一种高能量密度的储存介质，近年来作为一种固定式、大容量、高密度的氢能源储存方法特别有前景。目前，许多合金系统正在积极研究以提高储氢合金的容量，而最有希望的候选者是能够在接近室温下高速存储和释放大量高容量氢的系统，即镧（La）。 )-镁(Mg)-镍(Ni)合金。这种合金已经作为镍氢电池负极材料投入实用，但问题是单位重量的储氢能力较低。因此，我们重点关注镁（Mg）-锂（Li）-镍（Ni）体系来提高容量，并进行了实验和验证，看看La位是否可以被Li取代。通过改变镁与锂的比例来调整镍的量，开发了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。我们开发了一种在惰性气氛下进行X射线衍射测量的新方法，结果表明，局部表达了与主要块体结构明显不同的结构，此外，结构分析表明，晶胞中存在镁。透露这取决于锂位置的变化。此外，关于该合金体系储氢和释放氢特性的评估，所有步骤都是在惰性气氛下进行的，因为合金中存在的Li的活性很高，并且当它接触时很难测量我们目前正在探索可能的详细评估方法。