JPS6236961B2 - - Google Patents
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- JPS6236961B2 JPS6236961B2 JP57013125A JP1312582A JPS6236961B2 JP S6236961 B2 JPS6236961 B2 JP S6236961B2 JP 57013125 A JP57013125 A JP 57013125A JP 1312582 A JP1312582 A JP 1312582A JP S6236961 B2 JPS6236961 B2 JP S6236961B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- hydrogen storage
- silicon
- sih
- storage material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
本発明は新規な水素吸蔵物質およびその製造方
法に関する。 特願昭56−70200号明細書に記載されている水
素吸蔵物質は四配位Si格子とこれを取り巻くSiH2
または／およびSiH3の殻とからなつている多結
晶体である。そしてこの物質はH2によるSiの反
応性スパツタリング法またはグロー放電法などに
よつてガラス、合成樹脂、金属などの基板上に蒸
着させることにより得られ、その四配位Si格子の
空隙中に吸蔵される水素量は約50原子％であり多
量の水素を含有している。しかしながらこの水素
吸蔵物質の製造には装着上の制約（装置の寸法、
電源、反応条件などの制約）があつて多量生産が
極めて困難であり、また例えば反応性スパツタリ
ング法においてはスパツタリングにより生成され
た水素ラジカルがSi−ターゲツトと反応するいわ
ゆる化学反応が蒸着物質生成の駆動力となるに過
ぎないので、反応雰囲気に電離し易いAr等を使
用した場合と比較して蒸着量が著しく少ない。な
お、高周波電力をマグネトロンにより増大させる
ことにより蒸着量を幾分大きくすることもできる
が電力消費量の増大に相応した経済的な製造を行
うことができない。従つて現在の製品Kg当りの製
造原価は数10〜数100万円であつて経済的に極め
て不利である。 本発明者等は上記のような従来の水素吸蔵物質
の不利益を排除するために多くの研究を重ね経済
的に極めて有利な多結晶性の新規水素吸蔵物質を
製造することができた。 すなわち、本発明によれば、シランSiH4をグ
ロー放電により分解してSi−ターゲツト上に粉末
状水素含有珪素化合物を蒸着させる。前者の場合
には放電室の壁面を約０℃以下（低くければ低い
程よい）に冷却しておくと壁面上に本発明による
水素吸蔵物質が黄褐色粉末として生成する。得ら
れた生成物のIRスペクトル図を第１図に示す。
第１図からこの生成物が約2104cm-1および約2085
cm-1にピークを有することがわかる。なお破線は
水素放出後のIRスペクトル図である。また水素
ラジカルと反応しないSiH4原料も気相からの生
成粉末の冷却壁面上への析出を促進する。こうし
て得られた粉末状物質は大部分の特願昭56−
70200号と同様にSi微結晶を水素が結合したSiが
取り巻いている。しかし異なる点は−（SiH2）o−
鎖状結合と小部分の四配位Si格子とよりなり、多
量の結合水素と少量の遊離水素とを含有してい
る。すなわち、本発明は、シリコン微結晶粒子の
表面を、−（SiH2）o−結合鎖が該シリコン微結晶粒
子表面のシリコン原子と結合して覆つて成り、
100〜200℃加熱により、前記−（SiH2）o−結合鎖
より水素を40〜70原子％放出することを特徴とす
る新規水素吸蔵物質である。例えばグロー放電に
より得られた水素吸蔵物質の含有している結合水
素は壁面温度の変化に対して第２ａ図に示すよう
な変化を示すが、このことから粉末製品の付着す
る壁面温度はより低温度であることが好ましいこ
とがわかる。従つて本発明によれば、粉末状水素
吸蔵物質の付着すべき壁面の温度は０℃以下であ
り、このような低温に保持することにより40原子
％以上の水素を吸蔵させることができる。また、
壁面温度は低ければ低い程水素吸蔵量は増大する
が、−100℃で70原子％の水素吸蔵量のものを生産
するのが工業的に有利である。本発明によつて得
られる新規水素吸蔵物質は加熱により結合水素を
放出するが、その水素放出率と加熱温度との関係
は第４図に示す通りであり、加熱温度100〜200℃
で殆んどすべての結合水素を放出するが、第１図
のIRスペクトル図からもわかるようにこれは水
素吸蔵物質を構成している−（SiH2）o−結合鎖か
ら水素が放出されるものである。 本発明による水素吸蔵物質の製造工程を第３図
によつて説明する。１は例えば容量300Wの高周
波電源であり、マツチングボツクス２を介してガ
ラス製ベルジヤー６（径300mm）に接続されてい
る。ガスボンベ３からはシランガスが圧力計４、
流量制御器５を経てベルジヤー６の上部電極
（SUS製、径200mm）７に供給される。ベルジヤー
内は0.1〜10Torrに保持されており、上部電極と
これに対向しているSUS製コンベアー１０との間
でグロー放電が行われる。コンベアー内部には液
体窒素を循環させた冷却器８が上部電極の対向位
置に配置されていて水素吸蔵粉末がコンベアー上
に沈着するのを促進するようになつている。コン
ベアーは水素吸蔵物質の生成量が或る量に達する
毎に間歇的に駆動され、粉末逆流防止堰１３を経
てナイフエツジ１４により掻き落されて粉末保持
容器１６内に捕集される。粉末保持容器１６内は
バツグフイルター１５を介して減圧排気されてい
る。１２はステンレス製反応室で真空計１１によ
り室内の真空度が監視されている。こうして得ら
れた物質は30〜70原子％の水素を含有している。 次の実施例によつて本発明の水素吸蔵物質の製
造を説明する（第３図参照）。 実施例 純度約99％以上のシランガスを圧力約１気圧
（50Pa、ゲージ圧）、流量２〜30SCCM（標準状
態、c.c.／分）で反応室に供給する。反応室内の圧
力は予め約10-2Torr以下にしてあるが、供給弁
を調節して室内の圧力を0.1〜5Torrに制御する。
反応室内のSUS製コンベアーはベルジヤー内の上
部電極（径200mm）との対向位置は所望の冷却温
度により例えばフレオン、水または液体窒素で冷
却されるが、ここでは液体窒素により−100℃以
下に冷却する。シランガスを約10分間反応室内に
流して室内雰囲気を安定化した後、上記電極に高
周波電源（13.56MHz）から電力（6W以上）を供
給する。この供給電力の多い程粉末生成量は多く
なる。こうしてグロー放電が開始すると直ちにコ
ンベアーの冷却面上に粉末が生成し始めるが、粉
末層の厚さが５〜10mmになつたときにコンベアー
を駆動させ新たな冷却面を上部電極に対向させて
停止し、新たに粉末の生成が行われる。こうして
コンベアーは間歇的に駆動され、やがてコンベア
ー上の堆積粉末は粉末保持容器の上方に達し、ナ
イフエツジでコンベアーから掻き取られ、反応後
の気体はバツグフイルターによつて粉末と分離さ
れ排気される。このようにして生成した水素吸蔵
粉末のガスクロマトグラフイーによつて測定した
水素含有量とコンベアー冷却面温度（粉末付着壁
面温度）との関係は第２ａ図の通りであつた。ま
たシランガス供給量を6SCCMとしたときの供給
高周波電力と水素吸蔵粉末生成量（ｇ／時）との
関係は第２ｂ図の通りであつた。すなわち、径
200mmの上部電極を用いたときに供給電力70Wま
では略直線的に水素吸蔵物質の生成量が増大する
ことがわかる。従つて本発明方法においては
70W／π（200mm／２）２＝22×10-2W／cm2以下
の供給電力でグロー放電を行う。また高周波電源
を10Wとしたシランガス流量を15SCCMとしたと
きの反応室内圧力と水素吸蔵粉末生成量との関係
は第５ａ図のようであり、また高周波電源を6W
とし反応室内圧力を0.2Torrとしたときのシラン
ガス流量（SCCM）と水素吸蔵粉末生成量との関
係は第５ｂ図のようであつた。これらの結果から
反応室内圧力、原料シランガス流量には最適値の
あることがわかる。 この実施例で得た水素吸蔵物質の生成量を従来
法（マグネトロンスパツタリング法；電源
360W、蒸着基板面積50cm2、シランガス流量
6SCCM）によるものと比較すると第１表の通り
である。
法に関する。 特願昭56−70200号明細書に記載されている水
素吸蔵物質は四配位Si格子とこれを取り巻くSiH2
または／およびSiH3の殻とからなつている多結
晶体である。そしてこの物質はH2によるSiの反
応性スパツタリング法またはグロー放電法などに
よつてガラス、合成樹脂、金属などの基板上に蒸
着させることにより得られ、その四配位Si格子の
空隙中に吸蔵される水素量は約50原子％であり多
量の水素を含有している。しかしながらこの水素
吸蔵物質の製造には装着上の制約（装置の寸法、
電源、反応条件などの制約）があつて多量生産が
極めて困難であり、また例えば反応性スパツタリ
ング法においてはスパツタリングにより生成され
た水素ラジカルがSi−ターゲツトと反応するいわ
ゆる化学反応が蒸着物質生成の駆動力となるに過
ぎないので、反応雰囲気に電離し易いAr等を使
用した場合と比較して蒸着量が著しく少ない。な
お、高周波電力をマグネトロンにより増大させる
ことにより蒸着量を幾分大きくすることもできる
が電力消費量の増大に相応した経済的な製造を行
うことができない。従つて現在の製品Kg当りの製
造原価は数10〜数100万円であつて経済的に極め
て不利である。 本発明者等は上記のような従来の水素吸蔵物質
の不利益を排除するために多くの研究を重ね経済
的に極めて有利な多結晶性の新規水素吸蔵物質を
製造することができた。 すなわち、本発明によれば、シランSiH4をグ
ロー放電により分解してSi−ターゲツト上に粉末
状水素含有珪素化合物を蒸着させる。前者の場合
には放電室の壁面を約０℃以下（低くければ低い
程よい）に冷却しておくと壁面上に本発明による
水素吸蔵物質が黄褐色粉末として生成する。得ら
れた生成物のIRスペクトル図を第１図に示す。
第１図からこの生成物が約2104cm-1および約2085
cm-1にピークを有することがわかる。なお破線は
水素放出後のIRスペクトル図である。また水素
ラジカルと反応しないSiH4原料も気相からの生
成粉末の冷却壁面上への析出を促進する。こうし
て得られた粉末状物質は大部分の特願昭56−
70200号と同様にSi微結晶を水素が結合したSiが
取り巻いている。しかし異なる点は−（SiH2）o−
鎖状結合と小部分の四配位Si格子とよりなり、多
量の結合水素と少量の遊離水素とを含有してい
る。すなわち、本発明は、シリコン微結晶粒子の
表面を、−（SiH2）o−結合鎖が該シリコン微結晶粒
子表面のシリコン原子と結合して覆つて成り、
100〜200℃加熱により、前記−（SiH2）o−結合鎖
より水素を40〜70原子％放出することを特徴とす
る新規水素吸蔵物質である。例えばグロー放電に
より得られた水素吸蔵物質の含有している結合水
素は壁面温度の変化に対して第２ａ図に示すよう
な変化を示すが、このことから粉末製品の付着す
る壁面温度はより低温度であることが好ましいこ
とがわかる。従つて本発明によれば、粉末状水素
吸蔵物質の付着すべき壁面の温度は０℃以下であ
り、このような低温に保持することにより40原子
％以上の水素を吸蔵させることができる。また、
壁面温度は低ければ低い程水素吸蔵量は増大する
が、−100℃で70原子％の水素吸蔵量のものを生産
するのが工業的に有利である。本発明によつて得
られる新規水素吸蔵物質は加熱により結合水素を
放出するが、その水素放出率と加熱温度との関係
は第４図に示す通りであり、加熱温度100〜200℃
で殆んどすべての結合水素を放出するが、第１図
のIRスペクトル図からもわかるようにこれは水
素吸蔵物質を構成している−（SiH2）o−結合鎖か
ら水素が放出されるものである。 本発明による水素吸蔵物質の製造工程を第３図
によつて説明する。１は例えば容量300Wの高周
波電源であり、マツチングボツクス２を介してガ
ラス製ベルジヤー６（径300mm）に接続されてい
る。ガスボンベ３からはシランガスが圧力計４、
流量制御器５を経てベルジヤー６の上部電極
（SUS製、径200mm）７に供給される。ベルジヤー
内は0.1〜10Torrに保持されており、上部電極と
これに対向しているSUS製コンベアー１０との間
でグロー放電が行われる。コンベアー内部には液
体窒素を循環させた冷却器８が上部電極の対向位
置に配置されていて水素吸蔵粉末がコンベアー上
に沈着するのを促進するようになつている。コン
ベアーは水素吸蔵物質の生成量が或る量に達する
毎に間歇的に駆動され、粉末逆流防止堰１３を経
てナイフエツジ１４により掻き落されて粉末保持
容器１６内に捕集される。粉末保持容器１６内は
バツグフイルター１５を介して減圧排気されてい
る。１２はステンレス製反応室で真空計１１によ
り室内の真空度が監視されている。こうして得ら
れた物質は30〜70原子％の水素を含有している。 次の実施例によつて本発明の水素吸蔵物質の製
造を説明する（第３図参照）。 実施例 純度約99％以上のシランガスを圧力約１気圧
（50Pa、ゲージ圧）、流量２〜30SCCM（標準状
態、c.c.／分）で反応室に供給する。反応室内の圧
力は予め約10-2Torr以下にしてあるが、供給弁
を調節して室内の圧力を0.1〜5Torrに制御する。
反応室内のSUS製コンベアーはベルジヤー内の上
部電極（径200mm）との対向位置は所望の冷却温
度により例えばフレオン、水または液体窒素で冷
却されるが、ここでは液体窒素により−100℃以
下に冷却する。シランガスを約10分間反応室内に
流して室内雰囲気を安定化した後、上記電極に高
周波電源（13.56MHz）から電力（6W以上）を供
給する。この供給電力の多い程粉末生成量は多く
なる。こうしてグロー放電が開始すると直ちにコ
ンベアーの冷却面上に粉末が生成し始めるが、粉
末層の厚さが５〜10mmになつたときにコンベアー
を駆動させ新たな冷却面を上部電極に対向させて
停止し、新たに粉末の生成が行われる。こうして
コンベアーは間歇的に駆動され、やがてコンベア
ー上の堆積粉末は粉末保持容器の上方に達し、ナ
イフエツジでコンベアーから掻き取られ、反応後
の気体はバツグフイルターによつて粉末と分離さ
れ排気される。このようにして生成した水素吸蔵
粉末のガスクロマトグラフイーによつて測定した
水素含有量とコンベアー冷却面温度（粉末付着壁
面温度）との関係は第２ａ図の通りであつた。ま
たシランガス供給量を6SCCMとしたときの供給
高周波電力と水素吸蔵粉末生成量（ｇ／時）との
関係は第２ｂ図の通りであつた。すなわち、径
200mmの上部電極を用いたときに供給電力70Wま
では略直線的に水素吸蔵物質の生成量が増大する
ことがわかる。従つて本発明方法においては
70W／π（200mm／２）２＝22×10-2W／cm2以下
の供給電力でグロー放電を行う。また高周波電源
を10Wとしたシランガス流量を15SCCMとしたと
きの反応室内圧力と水素吸蔵粉末生成量との関係
は第５ａ図のようであり、また高周波電源を6W
とし反応室内圧力を0.2Torrとしたときのシラン
ガス流量（SCCM）と水素吸蔵粉末生成量との関
係は第５ｂ図のようであつた。これらの結果から
反応室内圧力、原料シランガス流量には最適値の
あることがわかる。 この実施例で得た水素吸蔵物質の生成量を従来
法（マグネトロンスパツタリング法；電源
360W、蒸着基板面積50cm2、シランガス流量
6SCCM）によるものと比較すると第１表の通り
である。
【表】
第１表の結果から、本発明によれば従来法の1/
６０の電力で2000倍の生産量を得ることができるこ
とが明らかであり、従つて本発明は水素吸蔵量の
大きい製品を大量生産するのに適した産業上極め
て優れた作用効果を有することがわかる。
６０の電力で2000倍の生産量を得ることができるこ
とが明らかであり、従つて本発明は水素吸蔵量の
大きい製品を大量生産するのに適した産業上極め
て優れた作用効果を有することがわかる。
第１図は本発明による水素吸蔵物質のIRスペ
クトル図であり、第２ａ図は本発明による水素吸
蔵物質の粉末壁面付着温度と結合水素量との関係
を示すグラフであり、第２ｂ図は本発明による水
素吸蔵物質の生成量と供給電力との関係を示すグ
ラフであり、第３図は本発明による水素吸蔵物質
の製造方法を説明するための図であり、第４図は
本発明による水素吸蔵物質の加熱温度と水素放出
量との関係を示すグラフであり、第５ａ図および
第５ｂ図はそれぞれ反応室圧力およびシランガス
供給量と水素吸蔵物質の生成量との関係を示すグ
ラフである。 図中符号：１……高周波電源、２……マツチン
グボツクス、３……ガスボンベ、４……圧力計、
５……流量制御器、６……ベルジヤー、７……上
部電極、８……冷却器、９……水素吸蔵物質粉
末、１０……コンベアー、１１……真空計、１２
……反応室、１３……粉末逆流防止堰、１４……
ナイフエツジ、１５……バツグフイルター、１６
……粉末保持容器。
クトル図であり、第２ａ図は本発明による水素吸
蔵物質の粉末壁面付着温度と結合水素量との関係
を示すグラフであり、第２ｂ図は本発明による水
素吸蔵物質の生成量と供給電力との関係を示すグ
ラフであり、第３図は本発明による水素吸蔵物質
の製造方法を説明するための図であり、第４図は
本発明による水素吸蔵物質の加熱温度と水素放出
量との関係を示すグラフであり、第５ａ図および
第５ｂ図はそれぞれ反応室圧力およびシランガス
供給量と水素吸蔵物質の生成量との関係を示すグ
ラフである。 図中符号：１……高周波電源、２……マツチン
グボツクス、３……ガスボンベ、４……圧力計、
５……流量制御器、６……ベルジヤー、７……上
部電極、８……冷却器、９……水素吸蔵物質粉
末、１０……コンベアー、１１……真空計、１２
……反応室、１３……粉末逆流防止堰、１４……
ナイフエツジ、１５……バツグフイルター、１６
……粉末保持容器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ シリコン微結晶粒子の表面を、−（SiH2）o−結
合鎖が該シリコン微結晶粒子表面のシリコン原子
と結合して覆つて成り、100〜200℃加熱により、
前記−（SiH2）o−結合鎖より水素を40〜70原子％
放出することを特徴とする新規水素吸蔵物質。 ２ シランガスを圧力0.1〜10Torrの下でシラン
ガス流量２〜30ml／分（標準状態）、供給電力22
×10-2W／cm2以下でグロー放電に付し、温度０℃
以下の冷却面に水素含有珪素化合物（シリコン微
結晶粒子の表面を、−（SiH2）o−結合鎖が該シリコ
ン微結晶粒子表面のシリコン原子と結合して覆つ
て成り、100〜200℃加熱により、前記−（SiH2）o
−結合鎖より水素を40〜70原子％放出する）を装
着させることを特徴とする新規水素吸蔵物質の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57013125A JPS58135102A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | 新規水素吸蔵物質およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57013125A JPS58135102A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | 新規水素吸蔵物質およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58135102A JPS58135102A (ja) | 1983-08-11 |
| JPS6236961B2 true JPS6236961B2 (ja) | 1987-08-10 |
Family
ID=11824433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57013125A Granted JPS58135102A (ja) | 1982-01-29 | 1982-01-29 | 新規水素吸蔵物質およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58135102A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5899304U (ja) * | 1981-12-28 | 1983-07-06 | 日本軌道工業株式会社 | 走行路面エポキシモルタル舗装機 |
-
1982
- 1982-01-29 JP JP57013125A patent/JPS58135102A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58135102A (ja) | 1983-08-11 |
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