Chemical hydrides such as MgH2 are known
as high hydrogen containing materials. However their
high working temperature and slow kinetics limit their
practical application. Mg-based nano-composite materials
with nano-Ni catalyst prepared by mechanical milling
showed excellent properties, compared with those of
Ni, a ball-milled MgH2 or the mixture of
MgH2 and the nano-Ni catalyst, in terms
of the H2 desorption and absorption. The
H2 absorption capacity at 9 MPa and room
temperature in 6 h increased from less than 0.1 wt%
for the mixture to 5.0 wt% for the nano-composite
material, approaching a maximum of 6.5 wt% in 70 h.
The improvement in kinetics is related to the low
activation barrier, the large collosion frequency,
a short diffusion path length and a high driving force.
Carbon-based nano-composite material was synthesized
by doping with potassium in superactivated carbon.
This material can adsorb 1.6 wt% of hydrogen at room
temperature under 5 MPa. This absorption capacity
was greater than the value of 1.0 wt% found in potassium-doped
graphite. Kinetics of the hydrogen adsorption of the
potassium-doped superactivated carbon was considerably
improved. The high hydrogen adsorption capacity and
the improved kinetics of this system may be derived
from the nano-sized graphen and the high surface area.
MgH2などのケミカルハイドライドは水素貯蔵量の多い化合物として知られている。一方で高い動作温度と遅い水素吸蔵放出速度が問題である。
本報告で筆者らは，ミリングによってナノNi触媒をMgH2中に分散させたMg系ナノ複合材料の水素の放出速度はMgH2やMgH2とナノNi触媒との混合物に比べ，著しく早くなることを見出した。水素放出後，ナノ複合材料の9MPa，室温(296K），6時間後における水素吸蔵量は混合物の0.1wt%以下から5wt%に増加し，70時間後には6.5wt%と最大値を示した。ミリングによって小さな結晶子を有するMgは拡散経路長を低下させ，ナノNi触媒は活性化エネルギーを減少させて衝突頻度を増し，高水素圧はMg表面のNi中に化学吸着した水素原子数を増加させて，水素吸蔵，放出速度は大きく改良されるものと考えられた。また，カリウムを活性炭にドープすることにより，炭素系ナノ複合材料を合成した。この材料の水素吸着量は5MPa，室温で1.6wt%とカリウム黒鉛層間化合物(1.0wt%）に比べ増加し，水素吸着速度も早くなった。水素吸着速度の向上はナノサイズのグラフェンと高比表面積に基づくものと考えられた。
