「第139回定例研究会(2012WHEC 報告会)予稿(資料) 」(3) NH3ベースナノ複合水素貯蔵材料の研究開発および錯体系水素貯蔵材料の研究動向：広島大学先進機能物質研究センター/市川貴之、小島由継

料 資 水素エネルギーシステム Vo

1

.

37

，

NO.3 (2012)

資 料

3

第

1

3

9

固定例研究会

(

2

0

1

2

W

H

E

C

報告会)

NH

₃

ベースナノ複合水素貯蔵材料の

研究開発および

錯体系水素貯蔵材料の研究動向

v s c J o a n vpι w u r v u 内 UU 帆 AA MH P 3 n u n w m MH M 興

広島大学

先進機能物質研究センター

総

小差も

。

子

宮

J

I

I

繁之

F HESS，第 139固定例研究会， 2012

年

7月13日

1

.

MH-NH

₃

BH

₃

複合材料

• NH3BH3

の熱分解特性

-水素媒体としての

NH3BH3 (1)高い水素含有量:19.6mass% (2)安定な国体材料 (3)カーボンフリー (4)脱水素化物が原理的に 再生処理可能 Sutton et al. Science 2011

私

ミ

J織

対

よ

議

H"bH

_H

107.80

NH

₃

・ベース材料

・水素媒体としての

NH₃ (1 )高い水素含有量 :17.8mass% (2)液体水素と比較して50%高い 体積水素密度 (3)室温で液化可能(0.857MPa) 大気圧下での沸点(-330_C) (4)カーボンフリー (5)年間製造量 約 10 0万トン(エネルギー 換算でガソリンと比較して1%) (6)液体アンモニアに関するインフラ 輸送技術はすでに構築されている

いかにして常温・常圧近くで

水素を取り出すことができるか?

500 200 300 400 Temperature (aC)

1.MH-NH

₃

BH

₃

複合材料

LiH+AB

=

LiAB

1

.

MH-NH

₃

BH

₃

複合材料

・ボールミルによるナノ複合材料:

2

L

i

H+AB - -Illcnllog

…

try --.---Tu

NaH+O.5LiH+AB

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MH

+ M'NH_2BH3

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MH

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M

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H

+ NH3BH3

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Z帥 E帥 120 140 Ttmpnaturt (q 2NaH+AB 80 60 0 4 0 4 4 4 4 6 6 4 { 出 } g a g -E 180 1帥 120 140 Tempera同町「。 1.5NaH+AB 80 制 -12 40

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Start:

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Peak:

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C

•

Not foam

• No _NH3 -6 3 200 180 160 80 100 120 140 Temp刷、ature('q 60 h 判明出 国同副世 田 岡 40 160 180 272 (79) 1岨 120 140 Ttmpt:ra加問「。 Y. Zhang， etal.， JPCC，114， 14662， (2010)

水素エネルギーシステム

Vo

1.37

，

NO.3 (2012)

1

.

MH

・

NH3BH3

複 合 材 料

￨水素放出温度と

MH/NH

₃

BH

₃

の相関性￨

9

0

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_{9.1 mass首} ? ￨M:LiZ

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MH/NH

₃

BH

₃

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MH

圃

NH3複合系

水素放出反応

再生反応

日開

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..

i

②LiH+NH3

NH3(0.45MPa)

I

反応率

i

反応率

I

_H2 flow(0.5MPa) 24h (RT)

I

53

0/0 i

96

仇 13000C4h

j

①NaH+NH3_NaNH2+H2

!

②_{NaH+NH3" NaNH2+H2}

I

NH3(0.45MPa) I

反応率

j

反応率

I

H2 flow(0.5MPa) 24h (貯)

I

60

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0

:

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偽 12000C4h ￨① 附_{+NH3_KNH2+H2}

1

②_{KH+NH3. KNH2+H2} NH3(0.45MPa)

I

反応率

;

反応率

I

H2 flow(0.5MPa) 24h (RT) I

98

0/0 I

92

0/0 I2000C 2h

H

.

3

.

NH

₃

からの室温水素発生

室温における液体アンモニアの議気分解

￨

NHl

l

)

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1

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l

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)

+

3

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2

H

₂

(

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NH₃

=

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2

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=

0.038 V + 0.039 V

=

O.077V PN2=

.

PH2

.

=

0.99 MPa 資 料

2

.

_{MH-NH3複合系}

ターゲット系

_{グ ミ 〉 水 素 放 出 反 応}

l

MH+

NH

₃

<

=

>

MNH

₂

+

H

₂

再生反応

、

2

‘水素放出特性

(発熱反応) 室温での水素放出特性を評価

.再生反応、特性

(吸熱反応) 再生反応における最適な条件の探索

2

.

_MH-NH3

複合系

発生水素圧の変化

I

LiH

I

NH

₃

/LiH

=

1

.

6

(m伽 削0) imated maximum pressureis 23MPa @ 25oC (N H3: 2.4g， LiH: 0.7 g， cell volume: 10 cc) 25 50 • 20MPa以上の水素圧に 数時間で到達 水素放出反応は-300 C からスタート 1か月後には25MPa以上に に到達 20 ~ • I ~ U ~ 2~

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20 40 60 Timc(hour)

3

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NH

₃

からの室温水素発生

MNH

₂

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，

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and

K

)

を支持議解繁として

.Cyclic Voltametry measurement 一_度 一 叫 - 舵 問 中 一 H d 一 溶 一 州 円 一 の 一 く 四 一 八 一 九 川 一 ア 一 州 礼 -二 一

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一 主 一 川 1 一 ン 一

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一 ア 一 一 什 刷 一 体 一 日 制 一 液 一 h 50 F. W日官gstrometal. Chem. Rev. 12(1933)43 f、1D ~OB 4O-I~き ご l三:0.6 民 1'1J! 主ωJ~0.4 主15'02

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溶解度が高いほど電流密度が高く 電気分解により水素が 2.0 _{発生しやすくなる} 0.0 0.5 1.0 1.5 Cellvol匂geE(V)

3

:

1

の水素と窒素ガスが発生したことを確認

N. Hanadaetal. Chem. Com. 46 273 (80)