レアメタル使わない水素吸蔵合金。国内グループがアルミと鉄で実現

従来の水素吸蔵合金と今回新たに開発したアルミニウムと鉄による合金

　量子科学技術研究開発機構、東北大学、高エネルギー加速器研究機構による研究グループは7月29日、アルミニウムと鉄による新たな金属水素化物(水素吸蔵合金)の合成に成功したと発表した。

　地球温暖化対策などの観点から水素エネルギーが注目される中で、水素を蓄える技術の1つとして水素吸蔵合金が挙げられる。金属原子間の隙間に水素を取り込むもので、その開発には水素と反応しやすい金属と、反応しにくい金属(難水素化金属)を組み合わせるのが定石とされていたが、前者にはレアメタルが主に用いられることから、低コスト化の実現に向けて新たな合金の開発が求められていた。

　研究グループでは、難水素化金属同士を組み合わせた合金に着目。中でも豊富で安価なアルミニウムと鉄を利用した水素吸蔵合金の開発を行なった。その結果、Al13Fe4という組成の合金を7万気圧以上の高圧力下で650℃以上の高温水素と反応させることで、水素を吸蔵した合金Al3FeH4を合成できた。

　Al3FeH4は大気圧下に取り出せて、加熱すると水素を放出。従来の水素化物とは異なる新たな結晶構造を持ち、難水素化金属同士の合金でありながら多くの水素を蓄えられることが分かった。吸蔵された水素量はレアメタルを用いた合金であるLaNi5やTiFeなどと同等だったという。

Al3FeH4を常圧下に取り出し加熱した時の水素放出を測定した結果

Al3FeH4 の結晶構造の模式図

　今回の手法では高温高圧の水素が必要となったが、合金表面の性質を変えれば、低い圧力でも水素が取り込めることも判明。今回の成果から、材料の幅が拡がることで、より高性能なものや安価なものといった新たな水素吸蔵合金の開発や、水素社会の実現などにつながるとしている。