PatentDe  



Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine wasserstoffabsorbierende Legierung vom kubisch raumzentrierten Typ (BCC) Insbesondere bezieht sie sich auf eine wasserstoffabsorbierende Legierung unter Verwendung einer Ferrolegierung und ist daher aus Kostengründen vorteilhaft, besitzt herausragende Wasserstoffabsorptions- und -desorptionseigenschaften aufgrund einer Feinstruktur, gebildet durch spinodale Zersetzung selbst bei erhöhtem Gehalt der Eisenkomponente.

Als Vorrichtung zur Speicherung und zum Transport von Wasserstoff kann eine wasserstoffabsorbierende Legierung ein Wasserstoffgas mit einer Kapazität von mehr als dem 1000-fachen des Volumens der Legierung selbst absorbieren und seine Volumendichte ist gleich der oder größer der von flüssigem oder festem Wasserstoff. Es ist seit langem bekannt, daß Metalle und Legierungen mit einer kubisch raumzentrierten Struktur (nachstehend "BCC"-Struktur genannt) wie V, Nb, Ta und eine Ti-V-Legierung größere Mengen Wasserstoff absorbieren und speichern können als Legierungen vom AB5-Typ wie LaNi5 und Legierungen vom AB2-Typ wie TiMn2, die bereits praktisch verwendet werden. Dies liegt an der großen Anzahl der wasserstoffabsorbierenden Stellen in dem Kristallgitter der BCC-Struktur und die Wasserstoffabsorptionskapazität gemäß Berechnung ist mit H/M = 2,0 hoch (etwa 4 Gew.-% in Legierungen aus Ti oder V mit einem Atomgewicht von etwa 50).

Eine reine Vanadiumlegierung absorbiert etwa 4 Gew.-%, was im wesentlichen mit dem aus der Kristallstruktur berechneten Wert übereinstimmt und gibt etwa die Hälfte davon bei normaler Temperatur und Druck ab. Es ist bekannt, daß Nb und Ta, Elemente in der gleichen Gruppe 5A des Periodensystems, ähnlich große Wasserstoffabsorptions- und Wasserstoffdesorptionseigenschaften zeigen.

Reine Metalle wie V, Nb, Ta usw. sind extrem teuer und für eine industrielle Anwendung nicht geeignet, bei der eine gewisse Menge benötigt wird, wie in einem Wasserstofftank, einer Ni-MH- Zelle (metallisches Hydrid) usw. Daher wurden die Eigenschaften von Legierungen untersucht, die in einen Zusammensetzungsbereich fallen, bei dem sie eine BCC-Struktur aufweisen. Zusätzlich zu den bei V, Nb und Ta anzutreffenden Problemen bzgl. geringer Reaktionsgeschwindigkeit und schwieriger Aktivierung bringen deren BCC-Legierungen ein neues Problem mit sich, da sie bei praktikabler Temperatur und praktikablem Druck lediglich Wasserstoff absorbieren, aber deren Desorptionsmenge gering ist. Folglich wurden die Legierungen mit der BCC-Phase als Hauptbestandteilsphase noch nicht praktisch angewendet.

Die japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. 2-10659 ist eine der Druckschriften nach dem Stand der Technik, die die vorstehend erwähnten V-enthaltenden Legierungen beschreiben. Diese Druckschrift lehrt die Verwendung eines Ferrovanadiums, dem V zugegeben wird, bspw. als Ausgangsmaterial. Die japanische -ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. 4-337045 beschreibt eine wasserstoffabsorbierende Legierung, die ausgedrückt wird durch die allgemeine Formel TixCr2-y-z-VyFez, wobei 0,5 ≤ x ≤ 1,2, 2,0 < y ≤ 1,5, 0 < z ≤ 0,5 und 0 < y + z < 2,0.

Obwohl die Kosten dieser Ferrolegierungen gering sind, enthalten sie Eisen als eine Komponente. Daher sollten diese Legierungszusammensetzungen derart entwickelt werden, daß deren Eigenschaften sich nicht ändern oder selbst bei neuer Zugabe von Eisen als Bestandteil verbessert werden können.

Es ist das Ziel der Erfindung, quaternäre oder quintäre Legierungen unter Verwendung eines Ti-V-Cr-Systems bereitzustellen, das die BCC-Struktur als Basis aufweist und weitere Legierungselemente enthält und eine wasserstoffabsorbierende Legierung zu schaffen, bei der eine Ferrolegierung als Ausgangsmaterial verwendet wird und welche herausragende Wasserstoffabsorptionseigenschaften und Wasserstoffdesorptionseigenschaften besitzt, die für eine Wasserstoffabsorptionslegierung erforderlich sind, selbst wenn Eisen zugemischt wird.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine wasserstoffabsorbierende Legierung bereitzustellen, die den Austausch der für die herausragende Wasserstoffabsorptionseigenschaften und Wasserstoffdesorptionseigenschaften wirksamen Elemente bei praktikablen Umgebungsbedingungen ermöglicht, indem alle Kombinationen ohne Festlegung der Atomverhältnisse in Bezug auf Ti, V und Cr auf ein konstantes Verhältnis überprüft werden.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine wasserstoffabsorbierende Legierung bereitzustellen, die herausragende Wasserstoffabsorptionseigenschaften und Wasserstoffdesorptionseigenschaften in Wasserstoffspeicherungsvorrichtungen, -zellen, etc. ermöglicht, selbst in den quaternären oder quintären Multikomponentensystemen, während das Komponentensystem eine periodische Struktur aufgrund der spinodalen Zersetzung, welche als Feinstruktur beibehalten wird, aufrechterhalten kann.

Der Kern der Erfindung wird nachstehend beschrieben.

  • (1) Eine wasserstoffabsorbierende Legierung umfaßt eine Zusammensetzung, ausgedrückt durch die folgende allgemeine Formel:



    AxVayBz,



    wobei A wenigstens ein Element aus Ti und Zr ist, Va wenigstens eines der Elemente der Gruppe Va des Periodensystems ist, bestehend aus V, Nb und Ta, B wenigstens Fe enthält und wenigstens ein Element ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Al, Mo und W, x, y und z den Beziehungen 0 ≤ x ≤ 70, 0 ≤ y ≤ 50, x + y + z = 100 genügen und x/z = 0,25 bis 2,0 in Bezug auf das Atomzahlverhältnis ist;

    wobei die Phase einer kubischen raumzentrierten Struktur wenigstens 50% in Bezug auf den Phasenanteil beträgt;

    und die Gitterkonstante 0,2950 nm bis 0,3100 nm beträgt.
  • (2) Eine wasserstoffabsorbierende Legierung gemäß Punkt (1), wobei x/z vorzugsweise 0,25 bis 1,5 ist.
  • (3) Eine wasserstoffabsorbierende Legierung gemäß Punkt (1), wobei x/z weiter vorzugsweise 0,5 bis 1,0 ist.
  • (4) Wasserstoffabsorbierende Legierung gemäß Punkt (1), wobei eine Zusammensetzung ausgedrückt wird durch TixVyCrz1Fez2, wobei z = z1 + z2, x: 14 bis 47, y: 16 bis 40, und z: 31 bis 64 in Bezug auf das Atomzahlverhältnis ist,
  • (5) Wasserstoffabsorbierende Legierung gemäß Punkt (1), wobei eine Zusammensetzung ausgedrückt wird durch TixVyMnz1Fez2, wobei z = z1 + z2, x: 15 bis 40, y: 21 bis 43 und z: 27 bis 64 in Bezug auf das Atomzahlverhältnis ist.
  • (6) Eine wasserstoffabsorbierende Legierung gemäß Punkt (1), in der eine Zusammensetzung ausgedrückt wird durch TixVyCrz1Fez2Niz3, wobei z = z1 + z2 + z3, x: 15 bis 45, y: 15 bis 40 und z: 29 bis 58 in Bezug auf das Atomzahlverhältnis ist.

Nachstehend werden die Zeichnungen kurz beschrieben.

Fig. 1 ist ein Diagramm, das den Zusammensetzungsbereich durch ein pseudoternäres Phasendiagramm einer Legierung gemäß der Erfindung zeigt.

Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem x/z- Wert in einem Ti-V-Cr-Fe-System und dem Gleichgewichtsdruck in Beispiel 1 gemäß der Erfindung zeigt.

Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem x/z- Wert in einem Ti-V-Mn-Fe-System und dem Gleichgewichtsdruck in Beispiel 2 gemäß der Erfindung zeigt.

Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem x/z- Wert in einem Ti-V-Cr-Fe-Ni-System und dem Gleichgewichtsdruck in Beispiel 3 gemäß der Erfindung zeigt.

Nun werden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung genau beschrieben.

In herkömmlichen Legierungen vom Typ intermetallischer Verbindungen wird das dritte oder vierte Element zugegeben, während das Verhältnis von x zu y in der allgemeinen Formel AxBy mit 1 : 2 oder 1 : 5 konstant gehalten wird. Üblicherweise geht man von der Substitution der ursprünglichen Elemente aus und daher bleibt das Verhältnis der Konstanten gleich.

Jedoch kann das Atomzahlverhältnis in BCC-Legierungen kontinuierlich geändert werden, da sie feste Lösungen bilden. Gemäß der Erfindung werden quaternäre oder quintäre Legierungen eingesetzt und das Atomzahlverhältnis wird jeweils aus einer großen Zahl von Kombinationen in dem speziellen Bereich eingestellt, wie er in den nachstehenden Ansprüchen beschrieben ist und so wird die Kombination der speziellen Elemente erreicht. Mit anderen Worten liegt der bevorzugte Bereich der Erfindung in einem Bereich, der von einem Polygon CDEFG in einem A-B-Va- System eines pseudoternären Zustandsdiagramms umfaßt ist, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.

Der Punkt C in diesem Polygon ist der Schnittpunkt zwischen x = 70 und dem Segment AB des binären Systems, der Punkt D ist der Schnittpunkt zwischen x/z = 2 und dem Segment AB, die Punkte E und F sind jeweils die Schnittpunkte zwischen y = 50 und x/z = 2 sowie x/z = 0,25 und der Punkt G ist der Schnittpunkt zwischen x = 70 und x/z = 0,25. Dabei werden die Segmente x/z = 2 und x/z = 0,25 bestimmt durch den Bereich, in dem gute Ergebnisse erhalten werden können, wie es in den nachstehend aufgeführten Beispielen erläutert ist und der restliche Bereich wird begrenzt durch diejenigen Bereiche, in denen die periodische Struktur aufgrund der spinodalen Zersetzung auftritt.

Erfindungsgemäß wurde aus einer großen Anzahl von Experimenten gefunden, daß die Wasserstoffabsorptionseigenschaften und Wasserstoffdesorptionseigenschaften in denjenigen Legierungen bemerkenswert verbessert werden können, in denen die Phase der kubischen raumzentrierten Struktur regelmäßig zerfällt in eine feine Zwei-Phasen-Struktur in einer Nano-Größenordnung aufgrund der spinodalen Zersetzung unter den BCC-Legierungen, wenn x, y und z in Bezug auf das Atomzahlverhältnis den Beziehungen 0 ≤ x ≤ 70, 0 ≤ y ≤ 50, x + y + z = 100 genügen und x/z = 0,25 bis 2,0, vorzugsweise 0,25 bis 1,5 und ferner bevorzugt 0,5 bis 1,0 ist und die Phase der kubischen raumzentrierten Struktur wenigstens 50% in Bezug auf den Phasenanteil beträgt. In derartigen, erfindungsgemäßen Legierungen ist die Kristallstruktur kubisch raumzentriert und die zwei Phasen, die durch die spinodale Zersetzung gebildet werden und die mit spezieller Kristallausrichtung mit unterschiedlichen Gitterkonstanten wachsen, besitzen die periodische Struktur mit dem Abstand von 1,0 nm bis 100 nm. Diese regelmäßige periodische Struktur in der Nano-Größenordnung ermöglicht es, daß eine große Wasserstoffmenge, die strukturell in dem BCC-Metall absorbiert ist, bei einer praktikablen Temperatur und in einem praktikablen Druckbereich desorbiert wird, erleichtert die Aktivierungsbedingungen und verbessert die Reaktionsgeschwindigkeit. Gemäß der Erfindung, die auf dieser Beobachtung beruht, erhöht die Grenzschicht der zwei Phasen der BCC-Legierung, die die spinodale Zersetzung verursacht, die Bewegung der Wasserstoffatome, verbessert die Reaktionsgeschwindigkeit und erleichtert die Aktivierung. Es wird ferner angenommen, daß die Stabilität der Hydride in der Nähe der Grenzfläche aufgrund von koherenter Beanspruchung zwischen den zwei Phasen abnimmt und diese Abnahme führt zu einer Verbesserung der Wasserstoffdesorptionseigenschaften.

Das Wachstum der modulierten Struktur aufgrund dieser spinodalen Zersetzung kann eingeteilt werden in die spinodale Zersetzungsperiode, in der die Konzentrationsamplitude sich von der Konzentrationsfluktuation im ursprünglichen Zustand erhöht und die Wellenlängenanstiegsperiode, in der die Wellenlänge der sich ergebenen modulierten Struktur erhöht ist. In der erfindungsgemäßen Legierung ist die Reaktion in der spinodalen Zersetzungsperiode extrem schnell und zum Zeitpunkt des Gießens und der Verfestigung oder der Abschreckung nach der Wärmebehandlung vollständig und die modulierte Struktur ist bereits gebildet. Die Erfindung ermöglicht es, die Wasserstoffabsorptionsmenge und die Wasserstoffdesorptionseigenschaften, insbesondere die Plateauebenheit durch Kontrolle der Erhöhung der Konzentrationswellenlänge zu steuern, nachdem die Zersetzung bereits vollständig erfolgt ist.

In Bezug auf Fig. 1 ist das Segment FG eine Grenzlinie der scheinbaren Gitterkonstante (mittlere Gitterkonstante zweier Phasen) von 0,3100 nm und das Segment DE ist eine Grenzlinie der scheinbaren Gitterkonstante (mittlere Gitterkonstante zweier Phasen) von 0,2950 nm. Die Eigenschaften sowohl der Wasserstoffabsorptionsmenge als auch der Wasserstoffdesorptionsmenge kann außerhalb des von diesen zwei Geraden umschlossenen Bereich nicht zufriedenstellend erreicht werden. Daher ist die Erfindung durch den zwischen den zwei Geraden befindlichen Bereich begrenzt.

Die Faktoren, die die Feinstruktur mit der Wasserstoffabsorptionsmenge und den Wasserstoffdesorptionseigenschaften verknüpfen, sind wahrscheinlich die folgenden:

  • (1) die Konzentration der zwei Phasen, die durch die Erhöhung der Konzentrationsamplitude gebildet werden, unterscheidet sich von der ursprünglichen Legierungskonzentration; und
  • (2) die Grenzschicht der zwei Phasen ist eine koherente Grenzschicht in der spinodalen Zersetzungsperiode; daher tritt die Gitterverzerrung in einem Ausmaß auf, das der mangelnden Übereinstimmung der Gitterkonstanten der zwei Phasen entspricht.

Der Mechanismus dieser Faktoren in Verbindung mit den Wirkungen für die praktischen Wasserstoffabsorptionseigenschaften und Wasserstoffdesorptionseigenschaften wird wie folgt angenommen.

Aufgrund der unterschiedlichen Konzentrationen der zwei Phasen, wie das vorstehend beschrieben wurde, sind deren Gitterkonstanten um etwa 5/100 nm unterschiedlich und die Änderung des Gleichgewichtsdrucks der Wasserstoffabsorption und -desorption, die sich aus diesem Unterschied ergibt, wird extrem groß. Mit anderen Worten werden normalerweise die Plateaus der zwei Zustände jeweils beim Gleichgewichtsdruck in der Mischung zweier derartiger Phasen gebildet, aber in der erfindungsgemäßen Legierung wird innerhalb eines Drucksbereichs, der als Normaldruck verwendet werden kann, ein ebenes Plateau gebildet. Dies liegt wahrscheinlich daran, daß die Grenzflächen miteinander zusammenhängen und kontinuierlich sind und wahrscheinlich auch aufgrund der Wasserstoffabsorptionseigenschaften und Wasserstoffdesorptionseigenschaften kontinuierlich sind, da die zwei Phasen in der Nano-Größenordnung vermischt sind.

Die Gründe für die Einschränkung der Legierungszusammensetzung gemäß der Erfindung werden nun erklärt.

Gemäß dem Bestimmungsverfahren für die wasserstoffabsorbierende Legierung vom Typ der intermetallischen Verbindung gemäß dem Stand der Technik ist x : y = 1 : 2 bspw. in dem vorstehend erwähnten AxBy-Typ. Typische Beispiele derartiger Legierungen sind TiMn2, TiCr2, ZrMn2 und dergleichen. Andererseits sind typische Beispiele der Legierung mit dem Verhältnis x : y = 1 : 5 LaNi5, MmNi3,55Al0,3Co0,75Mn0,4, (wobei "Mm" Mischmetall bedeutet) etc. Da das Verhältnis der A- und B-Elemente in derartigen intermetallischen Verbindungen konstant ist, substituiert das dritte und vierte Element bei Zugabe die ursprünglichen Elemente und das Konstantenverhältnis bleibt gleich.

Im Gegensatz dazu ändern sich in der BCC-Legierung gemäß der Erfindung die Werte x, y und z kontinuierlich, da die Legierung vom Typ der festen Lösung ist. Die erfindungsgemäße Legierung kann Wasserstoff bei praktikablen Umgebungsbedingungen absorbieren und desorbieren und ist ausgewählt aus den BCC- Legierungen mit unbeschränkten Kombinationen. Erfindungsgemäß werden auch Legierungen verschiedener Komponentensysteme untersucht, die mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren bestimmt wurden. Mit anderen Worten ist in der allgemeinen Formel AxVayBz A die Komponente, die leicht ein Hydrid bilden kann und wenigstens ein Element aus Ti und Zr enthält. Das Element der Gruppe Va ist wenigstens ein Element ausgewählt aus V, Nb und Ta wie sie in dem Periodensystem aufgeführt sind und B ist die Komponente, die nur schwierig ein Hydrid bildet und ist wenigstens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Al, Mo und W. Darüber hinaus liegen x, y und z in dem Bereich, in dem Wasserstoff absorbiert und in die Umgebung desorbiert werden kann, wobei die Wasserstoffabsorptionseigenschaften und Wasserstoffdesorptionseigenschaften eingesetzt werden können und deren bevorzugte Bereiche sind 0 ≤ x ≤ 70, 0 ≤ y ≤ 50, x + y + z = 100 und x/z = 0,25 bis 2,0 in Bezug auf das Atomzahlverhältnis, wie es in den nachstehenden Beispielen erläutert wird.

Nachstehend wird die Erfindung genauer unter Bezugnahme auf Beispiele erklärt.

Beispiele

Das folgende Beispiel- wurde ausgeführt, um die Legierungszusammensetzung vom Typ AxVayBz zu untersuchen. Die Proben der wasserstoffabsorbierenden Legierungen wurden auf folgende Weise hergestellt. Alle Proben der Ausführungsform waren Blöcke, die ein Gewicht von etwa 20 g aufwiesen und mittels Lichtbogen in einem wassergekühlten Kupferherd geschmolzen wurden. Die Daten der Ausführungsform wurden erhalten durch Pulverisierung der gesamten gegossenen Proben an Luft und Durchführung von vier Zyklen der Evakuierung bei 500°C und 10-4 Torr und einem Wasserstoffdruck von + 50 atm als Aktivierungsbehandlung. Die Wasserstoffabsorptionsmenge der Legierungen und deren Absorptions- und Desorptionseigenschaften wurden ausgewählt, indem der Gleichgewichtsdruck durch das Vakuumursprungsverfahren bestimmt wurde, festgelegt durch das isotherme Druck-Zusammensetzungs- Messverfahren unter Verwendung des volumetrischen Verfahrens (JIS H7201). Die Strukturanalyse jeder Legierung wurde durchgeführt unter Verwendung eines Transmissionselektronenmikroskops und dessen Hilfs-EDX (Energie-Dispersionsröntgenstrahlspektrometer). Ferner wurde ein Kristallstrukturmodell jeder Legierung auf Basis der durch das Transmissionselektronenmikroskop erhaltenen Information hergestellt und es wurde eine Rietveld- Analyse der Energie-Röntgenstrahlbeugungsdaten durchgeführt. Im Gegensatz zu dem gewöhnlichen Röntgenstrahlbeugungsverfahren können mit der Rietveld-Analyse die Kristallstrukturparameter genauer bestimmt werden, indem die Beugungsintensität verwendet wird und der Gewichtsanteil jeder Phase durch Berechnung bestimmt wird.

Nachstehend wird jedes Beispiel erklärt.

Beispiel 1

Die vorstehend beschriebene Messung wurde in diesem Beispiel für die Legierungen des Ti-V-Cr-Fe-Systems mit den in Tabelle 1 aufgeführten Zusammensetzungen durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Fig. 2 als Beziehung zwischen einem x/z-Wert und dem Gleichgewichtsdruck gezeigt.

Die Legierungszusammensetzung Ti26,5-V40,0-Cr33,5 in Tabelle 1 war das von den Erfindern der vorliegenden Anmeldung in der japanischen Patentanmeldung Nr. 8-281822 vorgeschlagene Material. Obwohl dieses Material herausragende Eigenschaften besaß, lag es außerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung, da es kein Eisen enthielt.

Es ist verständlich, daß andere eisenhaltige Legierungen Eigenschaften besaßen, die denen der ternären Ti-Cr-V-Legierungen wenigstens äquivalent waren und herausragende Eigenschaften besaßen, selbst wenn handelsübliches Ferrovanadium, etc. als Ausgangsmaterial eingesetzt wurde. Tabelle 1



Der Wert x in der Tabelle 1 und Fig. 2 ist die Summe der Elemente der Gruppe A und der Wert z ist die Summe der Elemente der Gruppe B. Der Gleichgewichtsdruck ist der Wert im Mittelpunkt des ebenen Bereichs des Plateaus einer isothermen Linie eines Druck-Zusammensetzungsdiagramms bei 40°C. Wenn der Gleichgewichtsdruck in den Bereich von 0,01 bis 10 NPa fällt, kann in diesem Fall gefolgert werden, daß die Legierungen für Wasserstofftanks und für Materialien einer negativen Elektrode von Ni-MH-Zellen anwendbar sind, indem die Temperatur und der Druck in dem System kontrolliert werden.

Ferner konnte bestätigt werden, daß die Legierungen der Beispiele der Erfindung den vorstehend beschriebenen heraus ragenden Gleichgewichtsdruck zeigten, die Phase der kubischen raumzentrierten Struktur wenigstens 50% in Bezug auf den Phasenanteil betrug und deren Gitterkonstante wenigstens 0,2950 nm, aber nicht mehr als 0,3100 nm betrug.

Beispiel 2

In diesem Beispiel wurde die Messung- durchgeführt für Legierungen des Ti-V-Mn-Fe-Systems mit den in der Tabelle 2 zusammengestellten Zusammensetzungen. Die Ergebnisse sind in Fig. 3 in Bezug auf die Beziehung zwischen dem x/z-Wert und dem Gleichgewichtsdruck gezeigt. Tabelle 2



Der x-Wert in Tabelle 2 und Fig. 3 ist die Summe der Elemente der Gruppe A und der z-Wert ist die Summe der Elemente der Gruppe B. Der Gleichgewichtsdruck war ein Wert im Mittelpunkt des ebenen Bereichs des Plateaus der isothermen Linie in einem Druck-Zusammensetzungsdiagramm bei 40°C. Wenn der Gleichgewichtsdruck in den Bereich von 0,01 bis 10 MPa fällt, kann in diesem Fall gefolgert werden, daß die Legierungen für Wasserstofftanks und Materialien einer negativen Elektrode von Ni-MH- Zellen anwendbar sind, indem die Temperatur und der Druck in dem System gesteuert werden.

Ferner konnte bestätigt werden, daß die Legierungen dieses Beispiels den vorstehend beschriebenen herausragenden Gleichgewichtsdruck aufwiesen, die Phase der kubischen raumzentrierten Struktur wenigstens 50% in Bezug auf den Phasenanteil betrug und deren Gitterkonstante wenigstens 0,2950 nm, jedoch nicht mehr als 0,3100 nm betrug.

Beispiel 3

In diesem Beispiel wurde die vorstehend beschriebene Messung durchgeführt für Legierungen des Ti-V-Cr-Fe-Ni-Systems mit der in der Tabelle 3 zusammengestellten Zusammensetzungen. Die Ergebnisse sind in Fig. 4 in Bezug auf die Beziehung zwischen dem x/z-Wert und dem Gleichgewichtsdruck gezeigt. Tabelle 3



Der x-Wert in Tabelle 3 und Fig. 4 ist die Summe der Elemente der Gruppe A und z ist die Summe der Elemente der Gruppe B. Der Gleichgewichtsdruck ist der Wert im Mittelpunkt des ebenen Bereichs des Plateaus der isothermen Linie in dem Druck- Zusammensetzungsdiagramm bei 40°C. Es konnte gefolgert werden, daß die Legierungen in diesem Fall anwendbar waren für Wasserstofftanks und Materialien einer negativen Elektrode von Ni-MH- Zellen, indem die Temperatur und der Druck in dem System gesteuert wurden.

Ferner wurde bestätigt, daß die Legierungen dieses Beispiels den vorstehend beschriebenen herausragenden Gleichgewichtsdruck zeigten, die Phase der kubischen raumzentrierten Struktur wenigstens 50% in Bezug auf den Phasenanteil betrug und deren Gitterkonstante wenigstens 0,2950 nm, aber nicht mehr als 0,3100 nm betrug.

Die vorliegende Erfindung verringert die Probleme der BCC- Legierungen, bei denen die Reaktionsgeschwindigkeit gering ist, die Aktivierung schwierig ist und die Absorptions- und Desorptionseigenschaften bei praktischen Bedingungen schlecht sind und die Legierungen der Erfindung können auch Elektrodenmaterial einer Hydridzelle eingesetzt werden. Erfindungsgemäß kann eine wasserstoffabsorbierende Legierung hergestellt werden, die herausragende Wasserstoffabsorptionseigenschaften und Wasserstoffdesorptionseigenschaften aufweisen kann, selbst wenn sie Eisen enthält, indem das BCC als Hauptkomponente verwendet wird, die Elemente, welche leicht Hydride bilden und diejenigen, die nicht leicht Hydride bilden ausgewählt werden und diese innerhalb der Bereiche mit speziellen Anteilen, speziellen Verhältnissen und speziellen Gitterkonstanten legiert werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Wasserstoffabsorbierende Legierung, die aufweist eine Zusammensetzung ausgedrückt durch die folgende allgemeine Formel:



    AxVayBz



    in der A wenigstens ein Element aus Ti und Zr ist, Va wenigstens ein Element aus der Gruppe Va des Periodensystems ist, bestehend aus V, Nb und Ta, B wenigstens Eisen enthält und wenigstens ein Element ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Al, Mo und W, x, y und z den Beziehungen 0 ≤ x ≤ 70, 0 ≤ y ≤ 50, x + y + z = 100 genügen und x/z = 0,25 bis 2,0 in Bezug auf das Atomzahlverhältnis ist;

    die Phase einer kubischen raumzentrierten Struktur wenigstens 50% in Bezug auf den Phasenanteil beträgt;

    und die Gitterkonstante 0,2950 nm bis 0,3100 nm beträgt.
  2. 2. Wasserstoffabsorbierende Legierung gemäß Anspruch 1, in der x/z 0,25 bis 1,5 ist.
  3. 3. Wasserstoffabsorbierende Legierung gemäß Anspruch 1, in der x/z 0,5 bis 1,0 ist.
  4. 4. Wasserstoffabsorbierende Legierung gemäß Anspruch 1, in der eine Zusammensetzung durch TixVyCrz1Fez2 ausgedrückt ist, wobei z = z1 + z2, x: 14 bis 47, y: 16 bis 40 und z: 31 bis 64 in Bezug auf das Atomzahlverhältnis ist.
  5. 5. Wasserstoffabsorbierende Legierung gemäß Anspruch 1, in der eine Zusammensetzung durch TixVyMnz1Fez2 ausgedrückt ist, wobei z = z1 + z2, x: 15 bis 40, y: 21 bis 43 und z: 27 bis 64 in Bezug auf das Atomzahlverhältnis ist.
  6. 6. Wasserstoffabsorbierende Legierung gemäß Anspruch 1, in der eine Zusammensetzung durch TixVyCrz1Fez2Niz3 ausgedrückt ist, wobei z = z1 + z2 + z3, x: 15 bis 45, y: 15 bis 40 und z: 29 bis 58 in Bezug auf das Atomzahlverhältnis ist.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com