專利名稱：鎂基氫化物的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種有效制造鎂基氫化物的方法，該鎂基氫化物用于同水反應生成氫氣。
背景技術：
MgH2 (二氫化鎂)與堿金屬氫化物相同，是由Mg2+和H_的鍵合所生成的離子鍵型 氫化物，其通過在加熱狀態(tài)下使Mg (鎂)與高壓氫反應而生成。生成MgH2W反應式可用如 下的式⑴來表示Mg+H2 — MgH2. · · (1)MgH2的粉末，為炭灰色，在空氣中穩(wěn)定存在，在水中則與水反應釋放氫氣并分解。 因此有望作為儲氫材料進行使用，MgH2事先儲氫，在必要時與水反應釋放氫。MgH2與水反應 的反應式如下面的式(2)所示MgH2+2H20 — Mg (OH) 2+2H2. . . (2)專利文獻1公開了有效制造MgH2的方法。專利文獻1所公開的技術，是將以鎂為 主要成分的原料粉末保持在氫氣環(huán)境中，將氫氣的溫度、壓力維持在Mg和H2的熱力學穩(wěn)定 溫度、壓力，從而去除鎂表面的膜。之后通過將氫氣的溫度、壓力，維持在MgH2的熱力學穩(wěn) 定溫度、壓力，使Mg和H2反應。通過使用該方法，使得高效制造MgH2成為可能。專利文獻1 專利第4083786號公報。為了使Mg和H2有效地反應以制造MgH2，優(yōu) 選將原材料Mg制成粉末。另外，原料粉末越微細越能夠提高制作率。但是，由于Mg的延性 和展性大，因此將Mg粉微細化到一定程度以上在技術上是難以實現(xiàn)的。而且Mg粉有粉塵 爆炸的危險性，Mg粉微細化有安全上的極限。就現(xiàn)狀而言，穩(wěn)定并能夠制造的Mg粉粒徑的 最小尺寸為75 μ m(粒度200目)，尺寸為1級范圍內(nèi)的Mg粉粒徑的最小尺寸為150 μ m(粒 度100目)。像這樣，由于Mg粉的微細化有極限，因此通過將Mg粉微細化來提高制造率也 是有極限的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況而進行的，其目的在于提供一種鎂基氫化物的制造方法， 通過將Mg加工為薄片狀而不是粉末，可以在確保安全性的基礎上提高制造率。本發(fā)明公開了一種鎂基氫化物的制造方法，由鎂為主要成分的原料和氫進行化合 反應以制造鎂基氫化物，其特征在于，集聚多個以鎂為主要成分的薄片，制作對其進行壓縮 的壓縮物，通過在氫氣環(huán)境中使所述壓縮物內(nèi)的成分和氫氣反應以制作鎂基氫化物。根據(jù)該方法的一個觀點，通過壓縮集聚了多個以Mg為主要成分的薄片的集聚物， 從而制造薄片的壓縮物。通過將薄片的壓縮物放到氫氣中，使Mg為主要成分的成分同氫氣 反應以制造鎂基氫化物。通過壓縮Mg為主要成分的薄片，薄片內(nèi)部發(fā)生變形，從而使Mg和 氫氣易于反應，提高了鎂基氫化物的獲得率。本發(fā)明公開的方法，其特征在于，通過反復切削以Mg為主要成分的鑄錠，制造所述薄片。根據(jù)該方法的一個觀點，通過反復切削以Mg為主要成分的金屬鑄錠，制造大量的 薄片。本發(fā)明公開的方法，其特征在于，所述薄片的形狀為線狀。根據(jù)該方法的一種觀點，薄片形成為線狀，易于薄片的大量集聚和變形。本發(fā)明公開的方法，其特征在于，所述薄片的厚度為150μπι以下。根據(jù)該方法的一種觀點，薄片的厚度為不大于Mg粉粒徑尺寸為150 μ m以下。本發(fā)明公開的方法，其特征在于，所述壓縮物的密度為0. 8g/cm3以上且1. 5g/cm3 以下。根據(jù)該方法的一個觀點，可以將薄片的壓縮物密度設定為使Mg的氫化率高的范 圍，即 0. 8g/cm3 1. 5g/cm3。本發(fā)明公開的方法，其特征在于，在制造所述壓縮物時通過在模塑內(nèi)壓縮集聚的 所述薄片，將所述壓縮物成型。根據(jù)該方法的一種觀點，通過使用模塑將薄片的壓縮物成型，可以設定由壓縮物 和氫氣反應而制造的鎂基氫化物為特定的形狀。本發(fā)明的有益效果為根據(jù)該方法的一種觀點，由于是使用以Mg為主要成分的薄 片制造鎂基氫化物，因此與使用可能發(fā)生粉塵爆炸的Mg粉進行制造的方法相比，能夠安全 地制造鎂基氫化物。另外通過壓縮薄片提高了鎂基氫化物的獲得率，因此可以增加鎂基氫 化物的制造率。根據(jù)該方法的一種觀點，由于是通過切削鑄錠以制造薄片，所以能夠容易地制造 大量的成分均勻的薄片。根據(jù)該方法的一種觀點，由于薄片形成為線狀，同板狀等其他形狀相比，易于集聚 多個薄片。另外由于容易變形，因此容易壓縮?？梢圆⑶沂沟脤⒈∑膲嚎s物自由成型為 任意形狀。根據(jù)該方法的一種觀點，可以將薄片的厚度設定為小于Mg粉粒徑的尺寸。薄片的 厚度越薄Mg和氫氣的反應變得越容易，從而能夠提高鎂基氫化物的獲得率。根據(jù)該方法的一種觀點，通過將薄片的壓縮物密度設定為0. 8g/cm3 1. 5g/cm3使 Mg的氫化率為最大，從而可以使鎂基氫化物的獲得率最大。根據(jù)該方法的一種觀點，通過將制造的鎂基氫化物進行成型，可以確定其特定的 形狀。因此，使用氫發(fā)生裝置可以形成容易利用的最適宜形狀的鎂基氫化物。另外，還可以 有效促進氫氣的發(fā)生，并對氫方式裝置進行小型化。


圖1為表示鎂基氫化物制造方法概要的示意圖；圖2為在實施例中所使用的Mg鑄錠示例模式的斜視圖；圖3為表示切削Mg鑄錠方法的模式圖；圖4為表示通過Mg鑄錠的切削制作Mg薄片模式的平面圖；圖5為表示壓縮、成型Mg薄片的方法的模式圖；圖6為Mg薄片壓縮物示例的模式4
圖7為表示使Mg和氫氣進行反應的反應裝置的構造例的模式圖；圖8為在氫氣環(huán)境中的Mg和氫氣的簡易平衡狀態(tài)圖；圖9為用于制造MgH2而調(diào)整氫氣環(huán)境的溫度的溫度情況示例的特性圖；圖10為表示在實施例中Mg的氫化率的特性圖；圖11為表示經(jīng)過熱處理后的鎂基氫化物截面模式的截面圖。符號說明11鎂鑄錠12鎂薄片14 壓縮物15鎂基氫化物
具體實施例方式實施例1圖1為表示鎂基氫化物制造方法概要的示意圖。首先，通過切削Mg鑄錠(單質(zhì)鎂 塊)，制作Mg薄片。此時，將Mg薄片的厚度設置為20μπι等150μπι以下的厚度。就現(xiàn)狀而 言，能夠制造的小尺寸Mg粉粒徑為75 μ m 150 μ m，出于安全上的原因不能將Mg粉粒徑 制造為小于75 μ m。在實施方式中，Mg薄片的厚度為不大于Mg粉粒徑的厚度，即150 μ m以 下。采用將Mg制成薄片的方法，可以將Mg薄片的厚度制成比Mg粉的粒徑小小于75μπι。 其次，將制作的多個Mg薄片按規(guī)定量進行集聚，通過使用模具和壓力機對集聚的Mg薄片進 行壓縮、成型，從而制得成型為規(guī)定形狀的Mg的壓縮物。之后，將Mg的壓縮物放置到氫氣 環(huán)境中，通過調(diào)節(jié)氫氣的溫度、壓力，使壓縮物中的Mg和氫氣進行反應。調(diào)節(jié)氫氣的溫度、 壓力的方法采用與專利文獻1所公開的相同方法。Mg和氫氣之間發(fā)生式(1)所示的反應， 從而制造鎂基氫化物MgH2。圖2為在實施例中所使用的Mg鑄錠示例模式的斜視圖。Mg鑄錠11為將金屬Mg 成型為長尺形的板狀的Mg片或鑄錠。Mg鑄錠11的寬度和厚度設定為與后述Mg薄片的長 度和寬度相同，不要過大。例如，將Mg鑄錠11的厚度設定為IOOmm以下，寬度為200mm以 下。本實施例中所描述的數(shù)值僅為其中一例，并不限于此。圖3為表示切削Mg鑄錠11的方法的模式圖。切削Mg鑄錠11的切削裝置包括在
圓周面設置有多個切削刀22、22......的旋轉滾筒21和向旋轉滾筒21推送Mg鑄錠11的
輸送機23。通過使旋轉滾筒21進行旋轉，切削刀22、22......做圓周運動。旋轉滾筒21
為內(nèi)部有冷水流動的冷卻構造。輸送機23使Mg鑄錠向長度方向移動，向旋轉的旋轉滾筒
21推送Mg鑄錠11的邊端。隨旋轉滾筒21的旋轉進行圓周運動的切削刀22、22......，從
邊端開始反復切削被推送來的Mg鑄錠11。此時，切削刀22沿Mg鑄錠11的厚度方向或?qū)?br> 度方向進行移動以切下Mg鑄錠11的邊端。通過切削刀22、22......依次切下Mg鑄錠11
的邊端，Mg鑄錠11的邊端被反復切削。切削刀22切下的Mg鑄錠11的切削邊端即成為Mg 薄片。切削裝置為這樣一種構造其將旋轉滾筒21和輸送機23放置于球體盒(globe box) 中，能夠在氬氣等惰性氣體環(huán)境中進行Mg鑄錠11的切削。為了防止爆炸，優(yōu)選在惰性氣體 環(huán)境中進行Mg鑄錠11的切削。圖4為表示通過Mg鑄錠的切削制作的Mg薄片12模式的平面圖。Mg薄片12為長尺形線狀。Mg薄片12的寬度尺寸與切削刀22的在旋轉滾筒21軸方向上的長度相當。 另外，Mg薄片12的長度與Mg鑄錠11的厚度相當。例如，Mg薄片12的寬度為Imm 3mm，
Mg薄片12的長度為IOOmm以下。Mg薄片12的厚度取決于在切削刀22、22......的圓周
處所設間隔、旋轉滾筒21的旋轉速度以及輸送機23對Mg鑄錠11的輸送速度。在實際生 產(chǎn)中，通過控制Mg鑄錠11的輸送速度來調(diào)整Mg薄片12的厚度。此時，控制Mg鑄錠11的 輸送速度，從而使Mg薄片12的厚度為20 μ m 30 μ m。由于Mg薄片12為線狀，在集聚Mg 薄片12時不僅容易大量纏繞集聚，而且易于通過壓縮進行變形。圖5為表示壓縮、成型Mg薄片12的方法的模式圖。將由多個Mg薄片集聚而成的 集聚物13投入到模具31中，由壓力機對Mg薄片12的集聚物13進行擠壓。通過擠壓Mg 薄片12的集聚物13被壓縮，從而制作壓縮Mg薄片12的集聚物13而形成的壓縮物。圖6 為Mg薄片12的壓縮物14示例的模式圖。Mg薄片12的壓縮物14，的成型形狀取決于模具 31的形狀，Mg薄片12的集聚物13被投入到該模具31中。圖6中給出了 Mg薄片12的壓 縮物14成型為圓柱形的例子。Mg薄片12的壓縮物14的形狀及尺寸可以通過改變模具31 的形狀及尺寸進行調(diào)節(jié)。盡管在圖6中僅給出了 Mg薄片12的壓縮物14成型為圓柱形的 例子，但也可以成型為棒狀、板狀或長方體等其他形狀。實際上，Mg薄片12的壓縮物14的 形狀只要調(diào)節(jié)為與利用MgH2的機器相匹配的適宜形狀即可。另外，集聚物13的壓縮方法 是采用壓力機32壓縮的例子來表示的，但不限于此。壓縮方法有多種，也可以采用滾筒壓 縮方式等其他方式。圖7為表示使Mg和氫氣進行反應的反應裝置的構造例的模式圖。反應裝置是通 過在加熱爐42的內(nèi)部配置封入容器41而構成，該封入容器41能夠封入Mg薄片12的壓縮 物14和高壓氫氣。封入容器41為能夠保持其內(nèi)部環(huán)境為高溫高壓狀態(tài)的耐壓容器，是可 以在其內(nèi)部配置Mg薄片12的壓縮物14的一種構造。另外，也可以在封入容器41內(nèi)配置 多個壓縮物14。此外，在封入容器41中設有由高壓氫瓶和壓力調(diào)節(jié)器等形成的、向封入容 器41內(nèi)供給高壓氫氣的氫氣供給部45。進一步的，在封入容器41中還設有由減壓器和微 控制器等形成的、可以將封入容器41內(nèi)的氫氣環(huán)境的壓力控制在任意壓力的控制部46。加熱爐42包括用于加熱加熱爐42內(nèi)部的加熱器43、檢測封入容器41的內(nèi)部和 外部溫度的溫度感應器44。溫度感應器44例如可以使用熱電偶。加熱器43和溫度感應 器44被連接到溫度控制部47上，該溫度控制部47是由向加熱器43供給加熱用電流的電 源和微控制器等組成。溫度控制部47能夠控制封入容器41內(nèi)的溫度為任意溫度。另外， 反應裝置可以包括更多的溫度感應器44。在反應裝置中調(diào)節(jié)封入容器41內(nèi)的氫氣的壓力、溫度的方法可以采用專利文獻1 所公開的方法。即，一旦將氫氣的溫度、壓力維持在的熱力學穩(wěn)定溫度、壓力，接著 采用維持MgH2的熱力學性質(zhì)穩(wěn)定的溫度、壓力的方法。圖8為在氫氣環(huán)境中的Mg和氫的 簡易平衡狀態(tài)圖。圖中的橫軸表示氫氣環(huán)境的溫度，縱軸表示氫氣環(huán)境的壓力。Mg和氏化 合生成MgH2的反應式(1)所表示的反應為可逆反應，存在MgH2分解為Mg和H2的逆反應。 圖8中的曲線表示式(1)的反應及其逆反應的平衡曲線。在平衡曲線右側的溫度、壓力區(qū) 域內(nèi)，MgH2分解為Mg和H2的反應處于支配狀態(tài)，在該溫度、壓力區(qū)域中，Mg和H2處于熱力 學上的穩(wěn)定共存狀態(tài)。在平衡曲線左側的溫度、壓力區(qū)域中，Mg和H2化合生成MgH2的反應 處于支配狀態(tài)。在該溫度、壓力區(qū)域中，MgH2處于熱力學上的穩(wěn)定存在狀態(tài)。
圖9為用于制造MgH2而進行調(diào)整氫氣環(huán)境的溫度的溫度情況示例的特性圖。隨 著壓力控制部47將氫氣環(huán)境的壓力維持為一定的4MPa壓力，由溫度控制部47將氫氣環(huán)境 的溫度從室溫提高到550°C。然后，進行使溫度維持在550°C的第1熱處理，該溫度高于平 衡曲線上4MPa所對應的溫度。在第1熱處理過程中，溫度、壓力區(qū)域為Mg和H2穩(wěn)定共存 的區(qū)域，通過氫氣的還原反應，去除Mg表面的保護膜。其次，壓力控制部46維持氫氣環(huán)境 壓力在一定的4MPa的同時，通過溫度控制部47將氫氣環(huán)境溫度降低到400°C。然后進行第 2熱處理從而在規(guī)定的期間內(nèi)維持低溫400°C，該溫度低于平衡曲線上4MPa所對應的溫度。 在第2熱處理過程中，溫度、壓力區(qū)域為MgH2穩(wěn)定存在的區(qū)域，包含于Mg薄片12的壓縮物 14中的Mg和氫氣發(fā)生反應，生成MgH2。另外，此處進行說明的溫度和壓力的值僅為其中一 例，并不限定于此。如果采取一旦Mg和H2維持在穩(wěn)定的溫度、壓力后進而MgH2維持在穩(wěn)定 的溫度、壓力下的方法，那么具體的溫度和壓力的值也可以采用其他值。利用上述進行說明的制造方法制造MgH2固體。制得的MgH2固體幾乎與圖6所示 的Mg薄片12的壓縮物14為相同形狀，只有生成MgH2的那部分Mg體積膨脹。在制造Mg薄 片12的壓縮物14時，在考慮到相對于壓縮物HMgH2的體積更為膨脹的基礎上，只要調(diào)節(jié) 壓縮物14的尺寸使得MgH2固體的尺寸為與利用MgH2的機器相匹配的適宜尺寸即可。完成 加工的MgH2固體投入到水中，進行式(2)所示的反應=MgH2與水反應生成氫氣，從而制得氫 氣。例如，可實現(xiàn)一種氫發(fā)生裝置，其作為燃料電池的氫源，將MgH2固體順次投入到水中從 而連續(xù)獲得氫氣。由于MgH2固體成型為規(guī)定的形狀，不僅易于保管和搬運，而且MgH2在氫 發(fā)生裝置中的操作也容易進行。圖10為表示在實施例中Mg的氫化率的特性圖。根據(jù)實施例制造MgH2固體時，， 并對原料中所包含的Mg中有多少比例被氫化為MgH2進行了調(diào)查。圖10中的橫軸表示經(jīng) 壓縮、成型而制得的Mg薄片12的壓縮物14的密度?？v軸表示密度不同的壓縮物14在圖 7所示的反應裝置中同氫氣發(fā)生反應制造MgH2固體時的氫化率。圖中的黑點表示在進行第 2處理時處理時間為30分鐘的情況下所進行試樣的結果；圖中的三角形表示在第2熱處理 時進行更為長時間的45小時試樣的結果。氫化率需根據(jù)下面的式(3)進行計算。式(3) 中的26為MgH2的分子量，24為Mg的原子量。氫化率=(制得的MgH2固體的測定質(zhì)量)/{(Mg薄片壓縮物的測定質(zhì)量)X (26/24)}......式(3)因?qū)⒅频玫腗gH2固體作為氫源使用，所以優(yōu)選氫化率更高的方法。根據(jù)圖10，Mg 薄片12的壓縮物14的密度越大氫化率越高，而且第2熱處理的處理時間越長氫化率越高。 密度變大，則施加到各Mg薄片12上的壓力變大，導致Mg薄片12內(nèi)部發(fā)生變形。氫化率變 高的原因推測為由于存在變形，氫氣易于滲入到Mg薄片12內(nèi)部，Mg薄片12中的Mg原子 和氫原子易于反應，從而提高了氫化率。但是，隨著壓縮物14的密度接近單質(zhì)Mg的密度 1.72g/cm3，氫化率的增加率變小，最終導致氫化率的減少。該氫化率減少的原因推測為壓 縮物14的密度接近Mg的密度，則會導致氫氣難于滲入Mg薄片12中。如果將Mg薄片12 的壓縮物14的密度設定為0. 8g/cm3 1. 5g/cm3,則可確保50%以上的氫化率。因此，優(yōu)選 將Mg薄片12的壓縮物14的密度壓縮為0. 8g/cm3 1. 5g/cm3的范圍內(nèi)。如果壓縮物14 的密度為1. Og/cm3 1. 5g/cm3，氫化率可為70%以上。如上所詳述的那樣，根據(jù)實施例的一種觀點，通過切削鎂鑄錠11以制作Mg薄片12。然后，對多個Mg薄片12進行壓縮、成型，制作Mg薄片12的壓縮物14。之后使Mg薄片 12的壓縮物14同氫氣進行反應，從而制取MgH2固體。由于Mg薄片12不同于粉末，難于引 起粉塵爆炸，可以更安全地制造MgH2。目前現(xiàn)狀中，小尺寸Mg粉粒徑為75μπι 150μπι， 與之相對的難于引起粉塵爆炸的Mg薄片12的厚度不大于Mg粉粒徑為150 μ m以下。Mg 薄片12的厚度也可比Mg粉粒徑小，即不足75 μ m。例如，在本實施例中，Mg薄片12的厚度 為20 μ m 30 μ m。Mg薄片12的厚度越薄，Mg和氫氣越容易發(fā)生反應，因而能夠提高制造 MgH2的獲得率。另外，通過壓縮Mg薄片12，提高了 MgH2的獲得率，從而可以提高MgH2的制 造率。另外，由于Mg薄片12的原料Mg鑄錠11通常是大體均勻地生成的，因此，通過切 削Mg鑄錠11制作Mg薄片12，能夠容易地制作成分均勻的大量Mg薄片12。為了調(diào)節(jié)Mg 薄片12的成分可以調(diào)節(jié)Mg鑄錠的成分，這樣很容易調(diào)節(jié)MgH2的質(zhì)量。而且，由于Mg薄片 12形成為線狀，同板狀等其他形狀相比，易于集聚多個Mg薄片12。此外，Mg薄片12還容 易發(fā)生變形，易于壓縮。這使得將Mg薄片12的壓縮物自由成型為任意形狀成為可能。由 于在壓縮時使用模塑將Mg薄片12的壓縮物進行成型，能夠?qū)⒅频玫腗gH2固體確定為特定 形狀。而且由于能夠?qū)gH2固體形成為在氫發(fā)生裝置中便于利用的最適宜形狀，可以有效 的生成氫氣，同時還可以實現(xiàn)氫發(fā)生裝置的小型化。另外，雖然在本實施例中，Mg鑄錠11的形狀為板狀，Mg薄片12的形狀為線狀，但 是Mg鑄錠11和Mg薄片12的形狀也可為其他形狀。例如，Mg鑄錠11可以為圓棒狀，Mg薄 片12，也可以從邊端開始切下圓棒狀的Mg鑄錠11，制作成圓片狀的形狀。另外，在本實施 例中，給出了以單質(zhì)Mg為原材料制造MgH2的例子。但是，在實施例中，也可以使用向金屬 Mg中添加了 Mg以外的金屬元素或非金屬元素的材料作為原材料，制造以MgH2為主要成分 的鎂基氫化物。實施例2在實施例1中所描述的數(shù)字僅為其中一例，并不限于此。進一步，還可以有如下方 法。壓縮物的密度可以為0.4g/cm3以上且不足0.8g/cm3。還可以通過使壓縮物的密度為 0. 4g/cm3以上且不足0. 8g/cm3，并且在氫氣環(huán)境中使壓縮物內(nèi)的成分和氫氣進行反應，從 而制造氫化率為30%以上且不足50%的鎂基氫化物。圖11為表示經(jīng)過熱處理后的鎂基氫化物截面模式的截面圖。15為在實施例1中 所描述的經(jīng)過壓縮處理和熱處理的鎂基氫化物的一部分。鎂基氫化物15包括Mg部分152 和覆蓋Mg部分152的外周的MgH2部分151。如圖11所示，鎂基氫化物15的截面在中央 部存在有Mg部分152，而MgH2部分151覆蓋該Mg部分152的外周。既可以通過提高壓縮 率增大MgH2部分151所占比例，也可以通過延長熱處理時間增大MgH2部分151所占比例。 還可以在提高壓縮率的同時延長熱處理時間，從而增大MgH2部分151所占比例。通過增大 MgH2部分151，可以提高獲得率。另一方面，隨著壓縮率的提高，壓縮所需要的時間和成本也在增大。另外，進行長 時間的熱處理雖然能夠提高氫化率，但是進行熱處理所需要的時間和成本要比壓縮方法 高。發(fā)明人進行了進一步的研究，結果發(fā)現(xiàn)當壓縮物的密度為0. 4g/cm3以上且不足0. Sg/ cm3時，在確保安全性的基礎上，還可持續(xù)減少時間及成本，得到充分的氫。在壓縮物的密度 為0. 4g/cm3以上且不足0. 8g/cm3的條件下，在氫氣環(huán)境中使壓縮物內(nèi)的成分同氫氣進行反應，制造出了氫化率為30%以上且不足50%的鎂基氫化物15。發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)該鎂基氫化 物15也可在確保安全性的基礎上，減少時間和成本，獲得足夠的氫。例如，將100°C的水蒸氣同鎂基氫化物15接觸時，在位于外周的MgH2部分151發(fā) 生式(2)所示的反應，生成2H2。進一步的，在位于內(nèi)部的Mg部分152中進行式(4)所示的反應。Mg+H20 — Mg0+H2 (4)另外，式(4)可分解為式(5)和式(6)所示的反應。Mg+2H20 — Mg (OH) 2+H2 (5)Mg (OH) 2 — Mg0+H20 (6)位于外周的MgH2部分151開始反應，隨著上述反應而產(chǎn)生的反應熱被傳送到位于 內(nèi)部的Mg部分152中，發(fā)生式(4)所示的反應，生成氫氣。如上述式(2)和式(4)所示，能 夠得到2H2和H2。發(fā)明人等通過實驗確認密度為0. 4g/cm3以上，氫化率為30%以上時，位 于外周的MgH2部分151處由于不發(fā)生龜裂，能夠保護內(nèi)部的Mg部分152。例如，鎂基氫化 物15縱向、橫向和進深分別設定為5cm、10cm和10cm，體積為500cm3。為了確保氫化率為30%以上，MgH2部分151的體積有必要為150cm3以上。例如， 將Mg部分152的縱向、橫向和進深分別設定為4. lcm、9. Icm和9. lcm。此時，MgH2部分151 的縱向厚度、橫向厚度和進深厚度為0. 45cm。Mg部分152的體積為339. 521cm3, MgH2部分 151的體積為160. 479cm3。由此可確保氫化率為30%以上。進一步的，使MgH2部分151的厚度變薄。將上述例子中的Mg部分152的縱向、 橫向和進深分別設置為4. 2cm、9. 2cm和9. 2cm。此時，MgH2部分151的縱向厚度、橫向厚 度和進深厚度變?yōu)?. 4cm。Mg部分152的體積變?yōu)?55. 488cm3, MgH2部分151的體積變?yōu)?144.512cm3。氫化率下降為約28. 9 %。因為氫化率為30 %以下，在鎂基氫化物15的外周 處有產(chǎn)生龜裂的危險，此時由于內(nèi)部的鎂露出而成為起火的原因。如上所述，在確保規(guī)定的強度的基礎上，采用化學性質(zhì)穩(wěn)定的MgH2部分151對有 起火危險的Mg部分152進行涂鍍，從而能夠減少制造成本和時間，并且能夠獲得豐富的氫。 另外，還能夠提供安全性高的鎂基氫化物15。進一步的，也可以使式(4)中產(chǎn)生的MgO和二氧化碳進行反應，使其以碳酸鎂的形 式得到穩(wěn)固。式(4)的反應結束后取出MgOjnS (7)所示，使MgO和CO2進行反應。MgCHCO2 — MgCO3 (7)像這樣，由于將CO2以碳酸鎂的形式進行固定，因此還能夠作為醫(yī)藥品、防滑劑或 工業(yè)原料得到再利用。而且還免除了將二氧化碳儲存于地下所需要的成本。盡管在本實施例中例舉了圓柱狀和立方體的鎂基氫化物15，但不限于此。如果能 夠增大表面積，也可為其他形狀。例如，也可將鎂基氫化物15的表面制成凹凸狀。此時使 用在表面具有與上述凹凸形狀相對應的凸凹形狀的模具。此外，也可將鎂基氫化物15制成 環(huán)狀。在該種情況下使鎂基氫化物15的內(nèi)周部分貫通到圓柱狀托架上，同樣將多個鎂基氫
化物15、15......的內(nèi)周部分貫通到圓柱狀托架上，由此，易于搬運和利用多個鎂基氫化
物15。本實施例2為如上所述，其他部分與實施例1相同，因此在相對應部分使用了相同 參考符號，并省略了詳細說明。
實施例3經(jīng)壓縮處理和熱處理而獲得的鎂基氫化物15也可為粉末。通過在氫氣環(huán)境中使 壓縮物14內(nèi)的成分和氫氣進行反應，將制得的鎂基氫化物15投入到壓碎機中。MgH2同Mg 相比為脆性容易粉碎。壓碎機可以采用單軸方式、雙軸方式或錘式。壓碎機將鎂基氫化物 15壓碎為數(shù)mm程度的大小。繼續(xù)將壓碎后的鎂基氫化物15投入到粉碎機中，將鎂基氫化物15粉碎為粉末。粉 碎機使用能夠粉碎成粒徑數(shù)十μ m程度的裝置、或者能夠粉碎成數(shù)μ m程度的超微?；b 置。由此，可以按照使用者的需要制作具有規(guī)定粒徑的粉末狀的鎂基氫化物15。本實施例3為如上所述，其他部分與實施例1及2相同，因此在相對應部分使用了 相同參考符號，并省略了詳細說明。本發(fā)明能夠有效地制造鎂基氫化物。根據(jù)本發(fā)明所制造的鎂基氫化物，通過作為 燃料電池的氫氣發(fā)生源而進行利用，可以作為具有良好效率的能源而使用。
權利要求
一種鎂基氫化物的制造方法，由以鎂為主要成分的原料和氫進行化合以制造鎂基氫化物，其特征在于，集聚多個以鎂為主要成分的薄片，制作對其進行壓縮的壓縮物；在氫氣環(huán)境中使所述壓縮物內(nèi)的成分和氫氣進行反應，制造鎂基氫化物。
2.如權利要求1所述方法，其特征在于，反復切削以鎂為主要成分的鑄錠，制作所述薄片。
3.如權利要求1或2所述方法，其特征在于，所述薄片的形狀為線狀。
4.如權利要求1至3中任意一項所述方法，其特征在于，所述薄片的厚度為150μπι以下。
5.如權利要求1至4中任意一項所述方法，其特征在于，將所述壓縮物的密度壓縮為 0. 8g/cm3 以上 1. 5g/cm3 以下。
6.如權利要求1至5中任意一項所述方法，其特征在于，在制作所述壓縮物時，壓縮集 聚在模塑內(nèi)的所述薄片，使所述壓縮物成型。全文摘要
本發(fā)明提供了一種鎂基氫化物的制造方法，該方法可在確保安全性的基礎上提高制造效率。通過切削以Mg為主要成分的Mg鑄錠，制作多個Mg薄片。對集聚了多個Mg薄片的集聚物進行壓縮、成型，制作Mg薄片的壓縮物。將Mg薄片的壓縮物放置到氫氣中使Mg和氫氣進行反應，制造鎂基氫化物。由于Mg薄片不易引起爆炸，因此使得鎂基氫化物的制造變得更為安全。此外，通過壓縮Mg薄片，在薄片內(nèi)發(fā)生變形使得Mg和氫氣變得易于反應，提高了鎂基氫化物的獲得率。
文檔編號C01B6/04GK101910052SQ20098000052
公開日2010年12月8日 申請日期2009年7月24日 優(yōu)先權日2009年3月5日
發(fā)明者上杉浩之 申請人:生物焦炭技術研究株式會社