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水素吸蔵合金
基礎から最先端技術まで
[コードNo.03NTS053]

■体裁/ B5判 上製 780頁
■発刊/ 1998年 4月 6日
(株)エヌ・ティー・エス
■定価/ 63,720円(税込価格)

◆次世代を担うクリーン・エネルギー「水素エネルギーシステム」のキー・テクノロジー
 「水素吸蔵合金」を集大成
◆あらゆる水素吸蔵合金の物性・機能を詳述、さらに最新の研究成果を紹介
◆応用編では期待される二次電池、EV、そして海外の最新動向に至るまでを網羅した。

発刊にあたって
水素吸蔵合金に関する成書はこれまでにも,国内外を通じてその数は決して多いとは
いえないが,何冊かの出版が見られ,それらは各々に時期に即した目的を持ち,内容
も充実した立派なものです。しかしながら,この「時期に即した目的」は時代の変遷
に従って変わるはずであり,ことに対象とする水素吸蔵合金が特殊な機能材料であり,
物性に関する基礎研究は応用面の展開に応じて急速に発展・充実し,機能の開発や特
性の向上も著しいものがあります。
 こうした状況のなかで,今回本書「水素吸蔵合金〜基礎から最先端技術まで」の発
刊は,以下の目的と事由により企画しました。
 エネルギー源を石油に依存する現代文化が,この種の資源の偏在,さらには将来に
おける枯渇の脅威などに依って荒廃することが案じられて,各国共通の課題として将
来に対する新しいエネルギー源の開発が要望され,各国で研究が展開されました。さ
らに加えて石油,石炭のような炭化水素系の燃料を使用することによる大気汚染や,
二酸化炭素の蓄積に依る地球温暖化という,将来人類に致命的な打撃を与える事象の
発生が予測され,対策の切り札としてクリーンフューエルの水素,それを使用する
「水素エネルギー・システム」に大きな期待がかけられています。
 水素吸蔵合金はこの水素エネルギー・システムに於て,極めて重要な貢献をする機
能材料であり,これの活用なくして水素エネルギー・システムは成功しない,として
水素吸蔵合金に関する科学の研究に従事し,開発・展開に熱意を注いでいる人々は少
なくありません。
 こうした現状において,本書では水素吸蔵合金に関して,基礎物性からの最新の応
用技術にわたって,明確にオリジナルの研究者と研究内容を紹介し,その成果が更に
誰によってどのように展開され,現在どのようになっているかを述べる,ことを原則
として記述し,読者が研究開発の進展過程を理解し,独自の将来展望と評価の下で,
水素吸蔵合金の科学と応用技術の発展に寄与していただくことを願うものです。
                           監修者  田村 英雄

著者
監修
田村 英雄

編集委員(五十音順)
上原 斎
大角 泰章
境 哲男

執筆者一覧(執筆順)
田村 英雄
上原 斎
大角 泰章
深井 有
山口 益弘
足立 吟也
坂口 裕樹
宮村 弘
竹下 博之
田中 秀明
兜森 俊樹
大西 敬三
秋葉 悦男
塚原 誠
石川 博
青木 清
折茂慎一
藤井 博信
須田 精二郎
東馬 秀夫
小黒 啓介
栗山 信宏
田中 一英
平賀 賢二
森永 正彦
藤谷 伸

米津 育郎

西沢 信好

鈴木 讓
森下 強
竹田 晴信
三石 信雄
境 哲男
釜崎 清治
坂本 芳一
森脇 良夫
湯浅 浩次
西尾 晃治

野上 光造

小知和 謙一
押谷 政彦
松本 功
生駒 宗久
渡部 信
川野 博志
前田 礼造

森本 剛
武谷 要
名迫 賢二

広 直樹

藤田 美和子
藤原 一郎
脇坂 裕一
今村 速夫
Jai Young Lee

Yong-Quan Lei


Qi-Dong Wang


V.N. Verbetsky



S.V. Mitrokhin

V.V Solovey

Yu.F. Shmal'ko

NAS Dag


大阪大学名誉教授・MH利用開発研究会会長


大阪工業技術研究所エネルギー・環境材料部金属材料化学研究室室長
水素エネルギー技術コンサルタント・(前)鹿児島大学教授
大阪工業技術研究所エネルギー・環境材料部主任研究官


大阪大学名誉教授・MH利用開発研究会会長
大阪工業技術研究所エネルギー・環境材料部金属材料化学研究室室長
水素エネルギー技術コンサルタント・(前)鹿児島大学教授
中央大学理工学部物理学科教授
横浜国立大学工学部知能物理工学科教授
大阪大学大学院工学研究科物質化学専攻教授 
鳥取大学工学部物質工学科助教授
滋賀県立大学工学部材料科学科助教授
大阪工業技術研究所エネルギー・環境材料部金属材料化学研究室
大阪工業技術研究所エネルギー・環境材料部金属材料化学研究室
(株)日本製鋼所室蘭研究所材料物性研究グループ
(株)日本製鋼所
物質工学工業技術研究所無機材料部無機機能設計研究室室長
(株)イムラ材料開発研究所研究開発部主席研究員
大阪工業技術研究所エネルギー変換材料部部長
北見工業大学工学部機能材料工学科教授
広島大学総合科学部助手
広島大学総合科学部教授
工学院大学環境化学工学科エネルギー化学工学研究室教授
三徳金属工業(株)
大阪工業技術研究所エネルギー・環境材料部水素エネルギー研究室長
大阪工業技術研究所エネルギー・環境材料部主任研究官
名古屋工業大学材料工学科教授
東北大学金属材料研究所教授
名古屋大学大学院工学研究科材料機能工学専攻教授
三洋電機(株) 研究開発本部 ニューマテリアル研究所
電子化学研究部 ニューアロイ研究室室長
三洋電機(株) 研究開発本部 ニューマテリアル研究所
電子化学研究部 電池システム研究室室長
三洋電機(株) 環境システム事業本部環境システム開発研究所
新規事業開発部担当部長
(株)鈴木商館 ガス事業部 機器開発G 主幹
マツダ(株) 技術研究所 主席研究員
(株)日本製鋼所 室蘭研究所 物性研究グループマネージャー
九州共立大学 工学部 機械工学科 教授・九州大学名誉教授
大阪工業技術研究所エネルギー・環境材料部 主任研究官
東京都立大学 大学院 工学研究科 助教授
長崎大学 工学部 材料工学科 教授
松下電池工業(株) 技術研究所主席技師 
松下電池工業(株) アルカリ蓄電池事業部技術部主担当
三洋電機(株) 研究開発本部 ニューマテリアル研究所
電子化学研究部 部長
三洋電機(株) 研究開発本部 ニューマテリアル研究所
電子化学研究部 主管研究員
東芝電池(株) 二次電池応用技術部 部長
(株)ユアサコーポレーション研究開発センター部長
松下電池工業(株) 技術本部室長
パナソニックEVエナジー(株) 技術部部長
松下電池工業(株) 技術本部 EV電池開発センター 課長
松下電池工業(株) 技術研究所 主任技師
三洋電機(株) 研究開発本部 ニューマテリアル研究所
電子化学研究部 主任研究員
旭硝子(株) 中央研究所 特別研究員
住友金属鉱山(株) 金属事業本部 新居浜研究所 主任研究員
三洋電機(株) 研究開発本部 メカトロニクス研究所
アメニティシステム研究部 冷熱環境技術研究室 室長
三洋電機(株) 研究開発本部 メカトロニクス研究所
アメニティシステム研究部 冷熱環境技術研究室 主任研究員
中部電力(株) 電気利用技術研究所 住環境・自然エネルギーG
物質工学工業技術研究所化学システム部主任研究官
(株)日本製鋼所 室蘭製作所 環境・機器・システム部 担当部長
山口大学 工学部 機能材料工学科 教授
Professor, Department of Material Science and Engineering,
Korea Advanced Institute of Science & Technology
Professor and Director, Institute of Advanced Materials
and Material Physics, Department of Material Science and
Engineering, Zhejiang University
Professor, Institute of Advanced Materials and Material
Physics, Department of Material Science and Engineering,
Zhejiang University
Head of Laboratory, Chemistry Department, Lomonosov Moscow
State University S.P. Malyshenko Head of Loboratory and
HETC Vice Chairman, Institute for High Temperature, Hydrogen
Energy and Technology Council, Russian Academy of Science
Senior Researcher, Chemistry Department,
Lomonosov Moscow State University
Head of Department, Institute for Problems of Mechanical
Engineering, Ukrainian NAS
Head of Laboratory, Institute for Problems of Mechanical
Engineering, Ukrainian
Nor'eus Professor, Department of Structual Chemistry,
Arrhenius Laboratory, Stockholm University

内容・目次
序論 第1編 基礎編
第1章 水素吸蔵合金と水素システム  第1節 水素の製造・貯蔵・輸送・利用    1. はじめに    2. 水素の製造方法     2.1. 炭化水素系燃料からの水素製造      2.1.1. 水蒸気改質法(スチーム・リフォーミング法)      2.1.2. 部分酸化法      2.1.3. ガス化      2.1.4. スチーム・アイアン法     2.2. 水からの水素製造      2.2.1. アルカリ水電解      2.2.2. 固体高分子電解質水電解法      2.2.3. 高温水蒸気電解法      2.2.4. 直接熱分解      2.2.5. 熱化学法      2.2.6. 光化学法      2.2.7. 微生物法     2.3. 副生水素    3. 水素の貯蔵と輸送     3.1. ガス状態での貯蔵と輸送      3.1.1. 圧縮水素ガスによる貯蔵      3.1.2. 高圧水素ガスによる輸送      3.1.3. 水素ガスのパイプライン輸送     3.2 液体水素の貯蔵と輸送      3.2.1. 水素液化      3.2.2. 液体水素の貯蔵      3.2.3. 液体水素の輸送      3.2.4. スラッシュ水素による貯蔵     3.3. 水素吸蔵合金による貯蔵と輸送     3.4. そのほかの方法      3.4.1. 炭素材への吸着法      3.4.2. マイクロバルーンとゼオライトへの圧入法      3.4.3. 化学反応媒体    4. 水素の利用     4.1. 化学原料利用      4.1.1. 化石燃料の改質      4.1.2. 化学原料・製品      4.1.3. 金属工業     4.2. エネルギー変換利用      4.2.1. 水素燃焼(熱利用)      4.2.2. 水素燃料機関(動力変換利用)      4.2.3. 燃料電池(電気化学的電力変換)     4.3. そのほかの利用      4.3.1. 雰囲気ガス      4.3.2. 冷却剤     4.4. 安全対策    5. おわりに  第2節 水素エネルギーシステム    1. はじめに    2. 水素エネルギーシステムの構成    3. エネルギー源     3.1. 太陽エネルギー     3.2. 水力     3.3. 風力     3.4. 原子力     3.5. そのほか    4. 独立分散型水素エネルギーシステム     4.1. エレクトロライザー社の太陽‐水素システム       (Photovoltaic-Hydrogen Packed Energy Storage Systems)     4.2. 太陽−水素−バイエルン(Solar-Wasserstoff-Bayern)    5. 水素の長距離輸送システム     5.1. ハイソーラー(HYSOLAR)     5.2. ユーローケベック水力-水素パイロットプロジェクト(EQHHPP)     5.3. 水素利用国際クリーンエネルギーシステム技術(WE-NET)    6. おわりに  第3節 水素吸蔵合金の生い立ちと実用化への歩み    1. 水素吸蔵合金とは    2. 水素吸蔵合金の生い立ち    3. 水素吸蔵合金の実用化への歩み  第4節 機能材料としての水素吸蔵合金    1. エネルギーを変換する機能材料    2. 化学反応を用いるエネルギー変換    3. 水素吸蔵合金の水素化反応を用いるエネルギー変換    4. 水素吸蔵合金によるエネルギー変換機能とその応用 第2章 水素吸蔵合金の物性  第1節 水素化合物の分類とその性質    1. 水素化合物の性質    2. イオン結合性水素化物(塩類似水素化物)    3. 金属結合性水素化物(侵入型水素化物)    4. 共有結合性水素化物(分子状水素化物)    5. 複合水素化物(complex hydrides)    6. 金属水素化物(MH)の合成法     6.1. 金属と水素との直接反応による合成法      6.1.1. イオン結合性水素化物      6.1.2. 金属結合性水素化物     6.2. 酸化物の還元法     6.3. 金属塩類水溶液の電気分解法     6.4. 有機化合物の分解法     6.5. 有機溶媒を用いる化学反応    7. 水素吸蔵合金とその水素化物  第2節 金属-水素系の反応と平衡状態    1. 合金の水素吸蔵・放出の仕組み    2. 合金−水素系の平衡状態図    3. 金属−水素系の状態図の例    4. 合金−水素系の状態図の例  第3節 金属水素化物の熱力学的性質    1. 金属の水素溶解の熱力学    2. 金属水素化物(MH)の生成及び分解の熱力学    3. 合金の水素化反応熱  第4節 金属中における水素の存在状態と拡散    1. 存在状態-電子状態    2. 存在状態-原始的状態    3. 拡散過程  第5節 水素吸蔵合金の結晶構造と水素の位置    1. 金属及び合金中の水素の位置    2. 水素吸蔵合金の水素化物の構造     2.1. AB5型水素吸蔵合金の水素化物     2.2. AB2型水素吸蔵合金の水素化物     2.3. AB型水素吸蔵合金の水素化物     2.4. A2B型水素吸蔵合金の水素化物  第6節 水素化物の安定性    1. 金属水素化物(MH)の安定性    2. 水素吸蔵合金の水素化物の安定性  第7節 金属水素化物の磁気的性質    1. はじめに    2. 水素化物の磁性研究法     2.1. その場観測による磁化     2.2. 単結晶水素化物     2.3. 高磁場での磁化過程    3. 水素化による磁性の変化     3.1. 磁気モーメント     3.2. 交換相互作用     3.3. 磁気異方性    4. 金属水素化物に対する磁場効果     4.1. 磁気圧力効果     4.2. 磁気電極電位効果  第8節 金属水素化物の電気的性質    1. はじめに    2. ジルコニウム水素化物    3. チタン水素化物    4. バナジウム水素化物    5. パラジウム水素化物    6. 希土類水素化物    7. 水素吸蔵合金水素化物 第3章 各種の水素吸蔵合金とそれらの研究開発状況  第1節 水素吸蔵合金の設計指針    1. はじめに    2. 合金の平衡水素吸蔵特性の向上     2.1. 水素解離庄の調整の基本:元素置換     2.2. 置換可能な元素の選択     2.3. 解離庄と結晶格子の大きさ     2.4. 元素置換を強制的に行いたい場合     2.5. 元素置換とプラトー特性    3. マクロ組織の制御による合金設計(耐久性向上)     3.1. 微粉化が水素吸蔵特性に与える影響     3.2. 合金の機械的性質と微粉化特性     3.3. マクロ組織と微粉化    4. おわりに  第2節 希土類系水素吸蔵合金    1. はじめに    2. 希土類系二元合金の水素化特性     2.1. La-Ni系合金の水素化挙動     2.2. 希土類系合金の水素化挙動    3. AB5型合金の結晶構造と水素吸蔵特性     3.1. 化学量論組成合金     3.2. 非化学量論組成合金    4. 水素圧−組成−温度(PCT)特性     4.1. 水素平衡圧と組成の関係     4.2. 水素平衡圧プラトーの平坦度とヒステリシス    5. 微粉化    6. 耐久性    7. 表面    8. 水素吸収放出速度  第3節 カルシウム系水素吸蔵合金    1. はじめに    2. CaNi5のPCT特性と水素化物相    3. CaNi5多元系合金    4. そのほかのCa系合金    5. CaNi5系合金の耐久性    6. おわりに  第4節 チタン・ジルコニウム系水素吸蔵合金    1. はじめに    2. チタン系水素吸蔵合金(AB型合金)     2.1. チタン−鉄系合金     2.2. チタン−コバルト系合金     2.3. チタン−ニッケル系及びチタン‐銅系合金    3. チタン系水素吸蔵合金(AB2ラーベス相合金)     3.1. チタン−クロム系合金     3.2. チタン−マンガン系合金    4. チタン・ジルコニウム系水素吸蔵複合化合金    5. ジルコニウム系水素吸蔵合金     5.1. ジルコニウム二元系合金     5.2. ジルコニウム多元系合金    6. おわりに  第5節 マグネシウム系水素吸蔵合金    1. はじめに    2. マグネシウム系水素吸蔵合金の特徴     2.1. 水素吸蔵     2.2. 結晶構造    3. マグネシウム水素吸蔵合金による水素吸蔵     3.1. マグネシウム水素化物     3.2. Mg2Ni及びMg2Cu     3.3. Mg-Ni合金     3.4. マグネシウム系の反応速度改善の試み     3.5. メカニカルアロイイングによる合成     3.6. Mg2TDγの合成     3.7. マグネシウムと希土類の合金     3.8. マグネシウム系水素吸蔵合金のナノ構造化    4. おわりに  第6節 バナジウム系水素吸蔵合金    1. はじめに    2. Vの水素化反応と水素同位体効果     2.1. V-H系の相図とPCT特性     2.2. V-D,V-Tの相図とPCT特性     2.3. V中の水素拡散    3. V基合金     3.1. 酸素の影響     3.2. Vへの金属元素添加の影響     3.3. V-Ti基合金     3.4. V-Ti-Cr合金及びV-Ti-Fe合金     3.5. V-Tl-Ni合金    4. おわりに  第7節 そのほかの水素吸蔵合金    1. はじめに    2. Sc系合金    3. U系合金    4. アルカリ,アルカリ土類金属の合金化合物の水素化物  第8節 マイクロカプセル化水素吸蔵合金    1. はじめに    2. 調製方法    3. 諸特性と利用例     3.1. 水素化特性     3.2. 圧縮成形体の耐久性と熱伝導率     3.3. 水素吸蔵電極への利用  第9節 アモルファス水素吸蔵合金    1. アモルファス合金の水素吸蔵特性     1.1. はじめに     1.2. アモルファス合金の水素中における熱的安定性と水素吸蔵     1.3. PCT曲線     1.4. アモルファス合金中の水素の存在状態と占有サイト     1.5. 最大水素吸蔵量    2. 水素吸蔵によるアモルファス化     2.1. はじめに     2.2. 水素吸蔵によるアモルファス合金の生成条件     2.3. α-GdM2Hxの構造と結晶化挙動及びc-GdM2(M=Fe,Co,Ni)の安定性の相関     2.4. 水素吸蔵によりアモルファス化する金属開化合物の化学組成と結晶構造     2.5. C15ラーベス相の水素吸蔵によるアモルファス化の支配因子     2.6. C15ラーベス相の水素吸蔵によるアモルファス化の機構  第10節 薄膜化水素吸蔵合金    1. はじめに    2. 薄膜の作製方法     2.1. 蒸着     2.2. スパッタリング    3. 薄膜の水素吸収特性と合金中の水素の占有状態     3.1. 圧力−組成−温度(PCT)曲線     3.2. 熱力学的解析による合金中の水素の考察    4. 薄膜の構造と水素吸蔵特性との相関性     4.1. X線回折     4.2. EXAFS(extended X-ray absorption finestructure:拡張X線吸収微細構造)     4.3. 中性子回折    5. 薄膜の応用     5.1. ニッケル-水素電池負極材料としての水素吸蔵合金薄膜     5.2. 水素分離膜     5.3. そのほか    6. おわりに  第11節 水素吸蔵合金の複合化とナノ構造化    1. はじめに    2. 焼結法    3. 溶解法    4. ミリング法    5. 成膜法    6. 金属−水素系国際会議(MH96)にみる複合化・ナノ構造化の研究の現状    7. おわりに  第12節 水素吸蔵合金の表面処理    1. はじめに    2. 水素吸蔵合金表面の特徴    3. フッ化物形成法の原理    4. ニッケル溶出防止による電気及び熱伝導性の向上    5. 比表面積の増大と比表面積径の微細化    6. 化学的ニッケル還元による電気化学的特性の向上    7. 複合型傾斜機能を表面に持つフッ化水素吸蔵合金の設計    8. 表面触媒作用の付加    9. 今後のフッ化処理法開発指標    10.おわりに 第4章 水素吸蔵合金の製造と評価方法  第1節 水素吸蔵合金の製造方法    1. はじめに    2. 加熱溶解法     2.1. 高周波溶解法      2.1.1. 金型鋳造法      2.1.2. ガスアトマイズ法      2.1.3. メルトスピニング法      2.1.4. 各鋳造法による合金の特徴      2.1.5. アーク溶解    3. 合成法     3.1. 還元拡散法     3.2. 化学合成法     3.3. メカニカルアロイニング    4. 主な水素吸蔵合金製造メーカー    5. 主な合金製造装置メーカー  第2節 水素吸蔵合金の結晶構造と金属組織の解析    1. 結晶構造     1.1. 水素化物の結晶構造解析     1.2. 中性子回折     1.3. 結晶構造の精密化     1.4. 金属間化合物の水素化物の結晶構造     1.5. 結晶構造の精密化における進歩     1.6. 結晶構造と熱力学特性の関係    2. 組織観察     2.1. はじめに     2.2. 走査電子顕微鏡     2.3. 組織観察の合金研究への応用例  第3節 水素吸蔵合金の水素吸蔵特性の標準的評価法    1. 水素吸蔵特性測定法の工業規格    2. 平衡圧の測定     2.1. 水素雰囲気での示差熱分析      2.1.1. 示差熱分析の特長と問題点      2.1.2. 装置性能     2.2. そのほかの方法    3. 圧力−組成等温線の測定     3.1. 水素雰囲気での熱重量分析     3.2. 容量法      3.2.1. JISでの圧力-組成等温線測定の規格      3.2.2. 自動測定    4. 水素化熱測定方法     4.1. ファント・ホッフ・プロットによる方法     4.2. 熱量計による測定方法    5. 水素化速度測定方法     5.1. 速度特性     5.2. JISでの速度測定の規格    6. 繰返し水素ガス吸蔵放出特性試験方法     6.1. 開放系での繰返し試験     6.2. JIS規格での繰返し試験    7. 標準試料  第4節 水素吸蔵合金の表面解析    1. はじめに    2. XPS・AESの原理    3. XPS・AESの装置    4. 試料    5. 測定及びデータ解析     5.1. XPS     5.2. AES  第5節 水素吸蔵合金の熱放出スペクトル解析    1. 水素の熱放出スペクトル    2. TDS装置とその測定原理    3. 金属及び合金中の水素の熱放出スペクトル     3.1. 純金属     3.2. 金属間化合物     3.3. アモルファス合金    4. 熱放出スペクトルの理論    5. 水素吸蔵合金への応用    6. おわりに  第6節 水素吸蔵合金の透過電子顕微鏡観察法    1. 材料研究と電子顕微鏡    2. 電子と物質の相互作用と種々の実験手法    3. 透過電子顕微鏡(TEM)及び高分解能電子顕微鏡の原理    4. 透過電子顕微鏡の特徴と応用     4.1. 電子の散乱     4.2. 電子回折      4.2.1. 形状因子      4.2.2. 欠陥     4.3. 透過電子顕微鏡     4.4. 高分解能電子顕微鏡    5. 試料作製法    6. おわりに  第7節 水素吸蔵合金の分子軌道計算による解析    1. 水素吸蔵合金の電子状態    2. 分子軌道計算とクラスターモデル    3. 水素-金属原子間の結合状態    4. 化学結合状態に及ぼす合金効果     4.1 LaNi5系水素吸蔵合金     4.2 Mg2Ni系水素吸蔵合金    5. 水素の吸蔵・放出特性     5.1 LaNi5系水素吸蔵合金     5.2 ANi5(A:Y,Ca,la)水素吸蔵合金     5.3 Mg2Ni系水素吸蔵合金     5.4. 水素化物の安定性に対する経験則    6. そのほかの水素吸蔵合金     6.1 TiFe系合金     6.2 ZrMn2系合金    7. おわりに
第2編 応用編
第1章 水素吸蔵合金を用いた水素の貯蔵と輸送  第1節 水素貯蔵輸送装置の開発状況    1. はじめに    2. 装置開発の状況     2.1. 定置式水素貯蔵装置     2.2. 水素輸送装置(シリンダとカードル)     2.3. 小型水素発生器(特殊用途)    3. 水素吸蔵合金による水素貯蔵輸送の特徴    4. 水素貯蔵輸送用水素吸蔵合金    5. 水素貯蔵容器     5.1. 合金充填法     5.2. 容器構造の最適化  第2節 ポータブル燃料電池用水素貯蔵容器    1. はじめに    2. 水素吸蔵合金の開発    3. 水素吸蔵合金タンクとポータブル燃料電池の性能    4. おわりに  第3節 昇圧型水素貯蔵装置の開発    1. はじめに    2. 水素吸蔵合金による水素昇圧の基本的性質    3. 水素昇圧貯蔵装置の開発状況     3.1. 水素昇圧機     3.2. 昇圧型定置式水素貯蔵装置     3.3. 液体水素からの蒸発水素の吸蔵と昇圧    4. おわり  第4節 水素貯蔵輸送容器の商品化状況    1. 商品化の現状    2. Gfe社と水素吸蔵合金    3. 商品化への課題と成功商品の紹介  第5節 自動車用水素燃料タンクの開発状況    1. はじめに    2. MH水素自動車開発の背景と歴史     2.1. 背景     2.2. 開発の歴史    3. MH水素自動車の概要    4. MH自動車用水素吸蔵合金    5. MH自動車及びMHタンクの試作例    6. おわりに  第6節 水素吸蔵合金タンクを搭載したロータリーエンジン水素自動車の開発    1. 開発のねらいと基本方針    2. 水素吸蔵合金及びMHタンクの開発    3. 開発した車両の主要諸元    4. 開発した車両の安全システム    5. 開発して車両の燃料供給システム    6. 開発した車両の性能    7. おわりに  第7節 水素利用国際クリーンエネルギーシステム(WE−NET)       技術開発と水素吸蔵合金    1. WE-NET(World Energy Network)プロジェクト    2. WE-NETにおける水素吸蔵合金の役割     2.1. 長距離輸送用タンカー     2.2. 水素輸送容器     2.3. 分散型定置式水素貯蔵装置(水素吸蔵合金単独使用)     2.4. 分散型定置式水素貯蔵装置(液体水素との併用)     2.5. 液体水素タンカー基地でのフラッシュ水素用貯蔵タンク     2.6. 水素自動車用燃料タンク     2.7. 水素液化機    3. 新しい高水素容量水素吸蔵合金の開発 第2章 水素吸蔵合金を用いた水素の分離・精製  第1節 水素の分離・精製装置の開発状況    1. 水素を分離・精製する方法    2. 水素吸蔵合金による水素の分離・精製の原理と特徴    3. 水素吸蔵合金による水素の分離・精製     3.1. 水素の分離・精製用合金に要求される特性     3.2. 水素の分離・精製に伴う合金の被毒    4. 水素の分離・精製装置の開発    5. 水素の分離・精製に用いる水素吸蔵合金膜の開発状況    6. 水素分離・精製システムの実用化への展望  第2節 発電機内水素純度向上装置の開発    1. はじめに    2. システム開発の経緯    3. 水素回収精製に用いられる水素吸蔵合金の特性    4. 発電機内水素ガス条件と水素吸蔵合金利用システムの適用    5. システムの概要及び特徴    6. 実機の設計製作     6.1. 安全性・信頼性の確立     6.2. 実機システムの構成    7. 発電機への適用と実証運転    8. おわりに  第3節 水素同位体の分離・回収技術    1. 同位体分離係数     1.1. 金属水素化物の水素同位体分離係数     1.2 Pd,LaNi5の水素同位体分離係数    2. サバンナリバで開発された水素同位体分離法     2.1. 開発の経緯     2.2. TCAP法の利点     2.3. TCAP法のプロセスの説明     2.4. TCAPの運転サイクルにおける挙動      2.4.1. Pdカラムの運転サイクルと装置内挙動      2.4.2. 運転操作     2.5. TCAP法におけるコンピュータ計算結果及び実測値      2.5.1. コンピュータによる予備の計算結果      2.5.2. LaNiAlによる同位体実験      2.5.3. TCAP開発におけるコールド実験      2.5.4. TCAP開発におけるコンピュータ計算結果    3. 金属透過膜による同位体分離    4. そのほか注目すべき最近の研究     4.1. 2塔式周期向流法     4.2. そのほかの研究 第3章 水素吸蔵合金を用いた二次電池  第1節 水素電池の概要    1. はじめに    2. 電池用合金及び水素電池の開発プロセス     2.1. 合金の基本組成の確立     2.2. 新型二次電池への期待     2.3. 電池用合金及び電極技術の進展     2.4. 電池用合金の材料設計と高性能化     2.5. 電池大型化の進展    3. 電池用合金の概要     3.1 希土類系合金(AB5型)     3.2 チタン・ジルコニウム系ラーベス相合金(AB2型)     3.3 チタン・ジルコニウム系合金(AB型)     3.4 マグネシウム系合金(A2B型)     3.5 バナジウム系合金(BCC固溶体型)    4. 合金構成元素の環境適合性,資源量及びコスト     4.1. 環境適合性     4.2. 資源量     4.3. 経済性    5. おわりに  第2節 合金電極の性能評価法    1. 電極の作製と標準的評価法     1.1. はじめに     1.2. 試験電池と測定機器の概要     1.3. MH電極の作製     1.4. 電極の活性化     1.5. 測定に入る前に−ノイズ対策    2. 電気化学的PCT測定     2.1. 基本的概念:電位→水素解離圧の換算法     2.2. 電気量から水素吸蔵量(水素濃度)への換算     2.3. 実際の測定手順     2.4. 測定可能な圧力範囲はどの程度か     2.5. 測定上の注意点など     2.6. 補足-モル濃度から重量モル濃度への変換    3. 電極反応機構解析     3.1. はじめに     3.2. 放電曲線     3.3. 充電・放電反応の機構      3.3.1. 過電圧と電流密度      3.3.2. 限界電流密度を用いた,各種変数の書換え      3.3.3. 近似法      3.3.4. 過電圧の実際    4. 電極のポテンシャルステップ解析     4.1. 電極内(合金内)の水素の拡散     4.2. ポテンシャルステップ法が適用できる条件     4.3. ポテンシャルステップ法の原理     4.4. 非晶質水素化物薄膜についての測定例    5. 電極のインピーダンス解析     5.1. はじめに     5.2. 電極インピーダンスの測定と解析      5.2.1. 測定原理及び装置      5.2.2. 等価回路      5.2.3. 電極インピーダンスと等価回路      5.2.4. 等価回路のパラメータの決定     5.3. 水素吸蔵合金電極のインピーダンス解析    6. 合金電極の性能評価法-電極の表面解析     6.1. はじめに     6.2. 試料作成方法及び測定法     6.3. 電極の表面分析の例    7. 電極の透過電子顕微鏡解析     7.1. はじめに     7.2. 合金表面の変質と形態変化     7.3. ウィスカーのTEM構造解析     7.4. 変質層のTEM構造解析     7.5. 変質層の形成メカニズム     7.6. TEM解析への期待    8. 電極反応のシミュレーション     8.1. 充放電時の水素電極反応     8.2. 放電時の電荷移動過程と水素化物電極内の水素拡散     8.3. Vidtsらの放電曲線のシミュレーション  第3節 電池用合金の研究開発状況    1. AB5型希土類系合金     1.1. はじめに     1.2. 組成制御による高性能化     1.3. 表面制御による高性能化     1.4. 急冷凝固による高性能化     1.5. 組織制御による高性能化     1.6. おわりに    2. Zr系AB型ラーベス合金     2.1. はじめに     2.2. Zr系AB型ラーベス合金について     2.3. 本合金系の一般的な特徴と課題     2.4. 本合金系の最近の研究開発状況      2.4.1. 容量の向上      2.4.2. 反応活性の向上      2.4.3. 耐食性の向上     2.5. 本合金系のまとめと今後の展開について    3. Ti系AB2ラーベス相合金     3.1. C14型ラーベス相の構造     3.2. 水素吸蔵材料としてのラーベス相合金     3.3. C14型・C15型のどちらがよいか?     3.4. 混在率の推定     3.5. C14型ラーベス相合金の例     3.6. 問題点と開発動向    4. Ti系A2B及びAB型合金    5. 固溶体型合金     5.1. はじめに     5.2. マイクロ集電機能を持つV基固溶体型合金の電極特性      5.2.1. マイクロ集電機能とは      5.2.2. VTINiの微細構造と電極特性      5.2.3. TiVNiの熱処理      5.2.4. 添加元素の効果      5.2.5. 第2相がラーベス相のV基固溶体系合金     5.3. おわりに  第4節 小型水素電池    1. 小型水素電池の研究開発の現状     1.1. はじめに     1.2. 密閉電池の反応機構     1.3. 電池構成材科の開発状況      1.3.1. 合金負極      1.3.2. ニッケル正極      1.3.3. セパレータ材料     1.4. 容量化の現状     1.5. おわりに    2. 小型電池の実用化の例その1     2.1. はじめに     2.2. 実用化への技術課題とその改善      2.2.1. 合金組成の最適化      2.2.2. サイクル寿命特性      2.2.3. 急速充電特性      2.2.4. 自己放電特性     2.3. おわりに    3. 小型電池の実用化の例その2(高性能電池用水素吸蔵合金の開発)     3.1. はじめに     3.2. 電池用水素吸蔵合金への要求特性     3.3. 高容量希土類’ニッケル系水素吸蔵合金の開発    4. 小型電池の実用化の例その3     4.1. はじめに     4.2. 商品ラインアップ     4.3. 東芝電池ニッケル・水素電池の技術特徴      4.3.1. 電池構造      4.3.2. ニッケル正極      4.3.3. MH負極      4.3.4. セパレータ     4.4. 電池特性      4.4.1. 過充電特性      4.4.2. 過放電特性      4.4.3. 高温充電効率     4.5. 高容量化技術と今後の展開    5. 小型電池の実用化の例その4     5.1. はじめに     5.2. 従来の焼結式ニッケル電極     5.3. ペースト式ニッケル電極を可能とした新素材と新技術      5.3.1. 新電極基板の開発      5.3.2. コバルト添加剤の開発(利用率向上)      5.3.3. 高密度水酸化ニッケル粉末の開発      5.3.4. カドミウム・フリーな高密度水酸化ニッケル粉末の開発      5.3.5. 高温用ペースト式ニッケル電極の開発     5.4. 高エネルギー密度な小型密閉式ニッケル水素電池の開発    6. 小型水素電池の市場と将来の展望     6.1. はじめに     6.2. 小型二次電池の現状      6.2.1. 市場      6.2.2. 市場での課題      6.2.3. 高性能小型二次電池の特徴     6.3. 将来の展望      6.3.1. ポータブル機器用電源      6.3.2. ハイブリッドEV用電源     6.4. おわりに  第5節 電気自動車用大型電池    1. EV用電池の研究開発の現状     1.1. はじめに     1.2. EV用水素電池の開発プロセス      1.2.1. 国や電力メーカーの主導期(1988〜1992)      1.2.2. 自動車メーカーの主導期(1992〜)     1.3. 水素電池搭載EVの開発状況      1.3.1. トヨタ自動車と松下電池工業      1.3.2. 豊田自動織機とユアサコーポレーション      1.3.3. 関西電力とダイハツ工業,日本電池      1.3.4. 東北電力と古河電池      1.3.5. GMオボニック電池(米国)      1.3.6. サフト社(フランス)      1.3.7. 本田技研工業      1.3.8. ファルタ社(ドイツ)      1.3.9. そのほか     1.4. おわりに    2. EV用電池の開発の例その1     2.1. はじめに     2.2. Ni-MH蓄電池の選択     2.3. 大型化に関する技術課題と改良      2.3.1. 基本電池構成      2.3.2. 電池の発熱問題     2.4. モジュール電池/12V-100Ahの特性      2.4.1. 充放電特性      2.4.2. 寿命特性      2.4.3. まとめ     2.5. おわりに    3. EV用電池の開発の例その2     3.1. はじめに     3.2. EV用ニッケル水素電池の要素技術      3.2.1. ニッケル電極      3.2.2. 水素吸蔵合金電極      3.2.3. セパレータ     3.3. EV用ニッケル水素電池の構成      3.3.1. 単電池構成      3.3.2. モジュール構成     3.4. EV用ニッケル水素電池の特性      3.4.1. 充電特性      3.4.2. 充放電温度特性      3.4.3. 高率放電特性      3.4.4. 出力密度特性      3.4.5. 実走行モード試験(車両搭載試験)      3.4.6. サイクル寿命特性     3.5. おわりに    4. EV用電池の市場と将来展望     4.1. はじめに     4.2. キーテクノロジーとしての電池開発     4.3. 電気自動車の導入普及施策      4.3.1. 米国カリフォルニア州ZEV販売義務規制      4.3.2. 日本における電気自動車導入普及施策     4.4. 電気自動車の市場予測      4.4.1. 電気自動車の将来展望      4.4.2. 電気自動車用電池の将来展望     4.5. おわりに  第6節 太陽光発電用水素蓄電池    1. 電池開発の概要     1.1. はじめに     1.2. 研究開発の概要    2. 開発の例その1     2.1. はじめに     2.2. Ni-MH蓄電池の構成と特長      2.2.1. 開発例1長寿命のための電池構成      2.2.2. 開発例2低コスト化のための電池構成     2.3. おわりに    3. 開発の例その2太陽光発電用ハイレート型水素蓄電池の開発     3.1. はじめに     3.2. 太陽光発電用蓄電池の開発課題     3.3. 太陽光発電用ハイレート型ニッケル水素蓄電池      3.3.1. 材料技術      3.3.2. アセンブル技術及び電池構成      3.3.3. 電池特性      3.3.4. 今後の開発課題  第7節 そのほかの水素電池    1. はじめに    2. 空気−金属水素化物電池    3. 固体型金属水素化物電池  第8節 食塩電解槽への応用    1. はじめに    2. 新活性陰極の製造,構造    3. 新活性陰極の特性    4. 水素吸蔵合金による陰極への耐短絡特性付与の機構    5. おわりに  第9節 電池のリサイクル技術    1. はじめに    2. 資源的位置づけ    3. リサイクル技術状況     3.1. 既存設備の転用     3.2. ニッケル・水素化物電池専用処理    4. おわりに 第4章 水素吸蔵合金を用いた熱利用   第1節 熱の有効利用技術    1. はじめに    2. 水素吸蔵合金-水素反応系のエネルギー変換機能とその特長     2.1. 可逆反応とそのエネルギー変換機能     2.2. 水素吸蔵合金を用いた熱利用技術の特長    3. 熱利用システムの構成と作動原理     3.1. ヒートポンプの構成     3.2. 温熱発生型サイクル     3.3. 冷熱発生型サイクル     3.4. 熱増幅型サイクル     3.5. 蓄熱,熱輸送及びそのほかのサイクル    4. 熱利用技術の開発状況    5. 熱利用システムの開発課題と評価方法     5.1. 開発課題     5.2. 熱効率及び出熱温度の評価    6. 冷凍システム用合金の開発例    7. 合金及びシステムの開発手法    8. おわりに  第2節 冷凍システムの開発    1. 太陽熱利用冷凍システムの開発     1.1. はじめに     1.2. 水素吸蔵合金を用いた冷凍システムの原理     1.3. 冷凍システムの開発      1.3.1. 要素技術の開発      1.3.2. 冷凍システムの性能     1.4. おわりに    2. 冷凍倉庫用冷凍システムの開発     2.1. はじめに     2.2. MH冷凍システムに使用された水素吸蔵合金     2.3. MH冷凍システムの開発      2.3.1. システムの開発課題      2.3.2. 冷凍側MH充填容器      2.3.3. MH冷凍システムの構成     2.4. 商用規模冷凍倉庫用MH冷凍システムの開発    3. おわりに  第3節 熱・動力併用駆動型冷房システムの開発    1. はじめに    2. 熱・動力併用駆動型冷房システムの動作    3. 実験装置の構築     3.1. 合金の選定     3.2. システムの構築      3.2.1. システムの概要      3.2.2. 熱交換器      3.2.3. 圧縮機    4. 運転結果     4.1. 運転方法     4.2. 基本性能試験     4.3. 出力温度と平均出力    5. おわりに  第4節 熱輸送システムの開発    1. はじめに    2. 水素吸蔵合金を用いた熱輸送の原理    3. 熱輸送の実証     3.1. 熱輸送実験システム     3.2. 実験システムの結果    4. おわりに  第5節 エコ・エネルギー都市プロジェクトと水素吸蔵合金    1. はじめに    2. プロジェクトの概要    3. 水素を利用する都市エネルギー供給システム 第5章 水素吸蔵合金を用いた動力変換   第1節 動力変換技術の開発状況    1. 金属水素化物コンプレッサ     1.1. 金属水素化物コンプレッサの原理と特徴     1.2. 金属水素化物コンプレッサの開発状況     1.3. 金属水素化物コンプレッサのほかの利用法    2. 金属水素化物センサ     2.1. 金属水素化物センサの原理と特徴     2.2. 金属水素化物センサの利用法    3. 金属水素化物アクチュエータ     3.1. 金属水素化物アクチュエータの原理と特徴     3.2. 金属水素化物アクチュエータの開発状況    4. 水素吸蔵合金を用いたケミカル・エンジン     4.1. ケミカル・エンジンの原理     4.2. ケミカル・エンジンの開発状況    5. 水素吸蔵合金を用いた発電システム    6. 動力変換技術の開発の課題  第2節 アクチュエータの開発    1. はじめに    2. MHアクチュエータの原理と構造    3. MHアクチュエータの特徴    4. 熱の応答性の改善    5. MHアクチュエータを利用した福祉機器の開発    6. おわりに 第6章 水素吸蔵合金を用いた触媒反応    1. はじめに    2. オレフィン,有機化合物の水素化反応及び水素化分解反応     2.1. 吸蔵水素を利用した水素化     2.2. 気相水素を利用した水素化    3. アルコール,炭化水素の脱水素反応     3.1. 水素吸蔵能を利用した脱水素     3.2. アルコール,シクロヘキサンを水素源にした新たな水素貯蔵法:        光エネルギーの利用    4. 合金を前駆体にした触媒による反応     4.1. 一酸化炭素,二酸化炭素の水素化反応     4.2. アンモニア合成反応     4.3. 骨格異性化反応     4.4. そのほかの改質操作と反応    5. 合金触媒としての水素吸蔵合金の特性 第7章 海外における応用技術  第1節 韓国における水素吸蔵合金の応用技術の研究開発状況   §1.Research and Development of Metal Hydrides and Their Applications      in the Republic of Korea    1. introduction    2. Research and Development     2.1. kinetics and mechanism     2.2. hydrogen induced amorphization     2.3. development of hydrogen storage alloys      2.3.1. alloys for hydrogen storage      2.3.2. alloys for battery      2.3.3. alloys for heat pump    3. Application     3.1. hydrogen storage tanks     3.2. Ni-MH-batteries     3.3. metal hydride heat pumps    4. Recent research activities in Republic of Korea    5. Summary  第2節 中国における水素吸蔵合金の応用技術の研究開発状況   §2.Research and Development Status of the Application of Hydrogen      Storage Alloys in the People's Republic of China    1. 1introduction     1.2. Hydride Hydrogen Storage and Refinement     1.3. Hydride Hydrogen Recovery,Refinement and Transportation     1.4. Hydride Hydrogen Compression     1.5. Hydride Hydrogenation Catalysis     1.6. Gasoline-hydrogen Hybrid Fuel Engine Operation     1.7. Heat Pump,Refrigeration,Air Conditioning and Cryocooling     1.8. Hydrogen Storage Electrode alloys and Ni-MH Battery      1.8.1. Hydrogen Storage Alloys for Ni-MH Battery      1.8.2. Ni-MH Battery  第3節 旧ソビエト連邦諸国における金属水素化技術の研究開発状況   §3.Research and development of metal-hydride technology in CIS countries    1. INTRODUCTION    2. BASIC RESEARCH     2.1. interaction with hydrogen sorption characteristics,thermodynamics        of alloys, structural investigations,electronic properties     2.2. Catalysts and electrocatalysts.     2.3. Hydrogen activation.     2.4. Thermophysical processes.    3. APPLICAT10NS     3.1. A11oys production.     3.2. Hydrogen Storage.     3.3. Energy transforming systems.     3.4. Hydride decrepitation     3.5. Purification and activation of hydrogen.     3.6. Batteries.     3.7. Safety maintenance of nuclear energy devices  第4節 ヨーロッパにおける水素吸蔵合金の応用技術の研究開発状況   §4.The benefiicial role of NiMH for phasing out NiCd in Sweden    1. Substitution of Ni-Cd with Ni-MH    2. New battery research.

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