DE112006000279B4

DE112006000279B4 - Verwendung einer gas absorbierenden substanz und einer gas absorbierenden legierung

Info

Publication number: DE112006000279B4
Application number: DE112006000279.1T
Authority: DE
Inventors: Chie Hirai; Kazutaka Uekado; Akiko Yuasa; Akihiro Nozue; Hideyuki Okumura; Keiichi Ishihara; Eiji Yamasue
Original assignee: Panasonic Corp; Kyoto University NUC
Current assignee: Panasonic Corp; Kyoto University NUC
Priority date: 2005-01-14
Filing date: 2006-01-13
Publication date: 2014-06-05
Anticipated expiration: 2026-01-14
Also published as: US8211202B2; US20090169869A9; TW200700144A; WO2006075680A1; DE112006000279T5; US20080160291A1

Abstract

Verwendung einer Gas absorbierenden Substanz zum Absorbieren von mindestens Stickstoff und/oder Sauerstoff bei 25°C unter normalem Druck, dadurch gekennzeichnet, dass die Gas absorbierende Substanz mindestens Li und ein festes Material mit einer Mohsschen Härte von 5 oder mehr umfasst, wobei mindestens Li und das feste Material durch einen mechanischen Legierungsprozess gemischt sind.

Description

[Detaillierte Beschreibung der Erfindung]
[Technischer Bereich der Erfindung]
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer Gas absorbierenden Substanz und einer Gas absorbierenden Legierung (nachfolgend ”Gas absorbierende Substanz usw.” genannt).
[Hintergrund der Erfindung]
Die Gas absorbierende Substanz usw. wird auf verschiedenen Gebieten verwendet, zum Beispiel zur Aufrechterhaltung eines Vakuums, Beseitigung von Spurengasen aus einem Edelgas und Beseitigung von Gasen aus einer Leuchtstoffröhre.
In Bezug auf Edelgase, die bei der Halbleiterproduktion verwendet werden, wurde mit Nachdruck die Beseitigung von Gasen wie Stickstoff, Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Sauerstoff, Wasserstoff und Wasserdampf aus Edelgasen verlangt, um es hoch rein zu machen. Von diesen Gasen ist besonders Stickstoff schwer zu beseitigen, da dieses Gas das stabilste Molekül aufweist.
In Bezug auf das konventionelle Verfahren der Beseitigung von Stickstoff oder Kohlenwasserstoffen aus einem Edelgas wurde zum Beispiel eine Methode vorgeschlagen, bei der ein Gettermaterial bestehend aus einer ternären Legierung aus Zirkon, Vanadium und Wolfram verwendet wird und die Edelgase unter Hitze miteinander in Kontakt kommen können (siehe zum Beispiel Patentdokument 1).
Bei diesem Verfahren kommt die Legierung mit einem Edelgas bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 600°C in Kontakt, so dass Verunreinigungen wie Stickstoff aus dem Edelgas beseitigt werden.
In Bezug auf ein anderes konventionelles Verfahren wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei der eine nicht verdunstende Getterlegierung verwendet wird, die Zirkon, Eisen, Mangan, Yttrium, Lanthan und mindestens ein Element enthält, das aus einem Seltenerdelement ausgewählt wird und eine stark Gas absorbierende Wirkung auf Stickstoff hat (siehe zum Beispiel Patentdokument 2).
Bei diesem Verfahren wird die Legierung 10 bis 20 Minuten lang einem Aktivierungsprozess bei einer Temperatur im Bereich von 300 bis 500°C unterzogen, so dass sie selbst bei Raumtemperatur Wasserstoff, Kohlenwasserstoffe, Stickstoff und Ähnliches absorbieren kann.
Bei einem weiteren konventionellen Verfahren wird eine Ba-Li-Legierung verwendet, die Stickstoff bei niedrigen Temperaturen absorbieren kann (siehe zum Beispiel Patentdokument 3).
Dieses Verfahren betrifft eine Vorrichtung, die zur Aufrechterhaltung eines Vakuums in einer wärmeisolierenden Ummantelung, die eine Ba-Li-Legierung enthält und eine Reaktionsfähigkeit für Gase wie Stickstoff selbst bei Raumtemperatur verleiht, verwendet wird.
Dabei wird eine Stickstoff absorbierende Reaktion durch Ba verwendet, und es wird beschrieben, dass Na oder K außer Li ebenfalls problemlos verwendet werden kann. Ein Material bestehend aus Eisenpulver, einer oxidationsbeschleunigenden Substanz, einem Füllstoff und einem Feuchtigkeitsspender wird als Sauerstoffabsorptionsmittel verwendet (siehe zum Beispiel Patentdokument 4).
Dieses Sauerstoffabsorptionsmittel wird zum Zwecke der Aufrechterhaltung der Qualität von Nahrungsmitteln, medizinischen Produkten und Ähnlichem verwendet, und Feuchtigkeit wird nach der Absorption von Sauerstoff benötigt.
DE 698 08 761 T2 betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer dispersionsverstärkten Aluminiumlegierung, die eine verbesserte Verstärkungsstabilität bei erhöhter Temperatur aufweist.
DE 698 06 649 T2 betrifft eine Li-basierte Wasserstoffspeicherverbindung und ein Verfahren zur Bereitstellung einer Wasserstoffquelle.
DE 696 30 034 T2 betrifft elektrochemische Wasserstoffspeicherverbindungen und wiederaufladbare elektrochemische Zellen, die diese Legierungen verwenden.
DE 699 09 307 T2 betrifft isotrope, dispersionsverstärkte Aluminium-Lithium-Legierungen mit hoher Festigkeit und insbesondere solche Legierungen, die zur Verarbeitung über den Weg der mechanischen Legierung zu geschmiedeten, extrudierten oder gewalzten Produkten, die daraus hergestellt sind, geeignet sind.
WO 2005/107334 A1 betrifft ein filmartiges Material zum gleichzeitigen Entfernen von Feuchtigkeit, Sauerstoff und Wasserstoff.
US 4,512,960 A betrifft ein Gasreinigungssystem basierend auf einer Zusammensetzung bestehend aus LiB, LiSi oder LiAl.

[Patentdokument 1] Japanische Patentanmeldung Offenlegung Nr. 6-135707 , offen gelegt
[Patentdokument 2] Japanische Patentanmeldung, Nationale Veröffentlichung (offen gelegt) Nr. 2003-535218
[Patentdokument 3] Japanisches Patent Nr. 2627703
[Patentdokument 4] Japanisches Patent Nr. 3252866
[Patentdokument 5] DE 698 08 761 T2
[Patentdokument 6] DE 698 06 649 T2
[Patentdokument 7] DE 696 30 034 T2
[Patentdokument 8] DE 699 09 307 T2
[Patentdokument 9] WO 2005/107334 A1
[Patentdokument 10] US 4,512,960 A

[Offenlegung der Erfindung]
[Durch die Erfindung zu lösende Probleme]
Bei der oben in Patentdokument 1 erwähnten konventionellen Technik ist allerdings eine kontinuierliche Erwärmung auf 300 bis 500°C notwendig, mit dem Ergebnis, dass der Hochtemperatur-Heizprozess größere Energiekosten verursacht und nachteilige Auswirkungen auf die Umwelt hat, und dass diese Technik nicht angewandt werden kann, wenn ein Gas absorbierender Prozess bei einer niedrigen Temperatur gewünscht ist.
Bei der oben in Patentdokument 2 erwähnten Technik wird ein Vorverfahren im Temperaturbereich von 300 bis 500°C benötigt, und dieser Prozess ist kaum anwendbar auf ein Gas beseitigendes Verfahren, bei dem ein Hochtemperatur-Vorverfahren nicht verfügbar ist, zum Beispiel auf ein Verfahren, bei dem Gase bei normaler Temperatur aus einem Kunststoffbeutel entfernt werden müssen.
Bei der oben in Patentdokument 3 erwähnten konventionellen Technik ist zwar ein Stickstoff absorbierender Prozess bei normaler Temperatur vorhanden, ohne dass eine Erwärmung zum Zwecke der Aktivierung notwendig ist, jedoch wird eine höhere Aktivität mit einer größeren Kapazität gefordert, und da Ba eine Substanz mit hochgiftiger Kennzeichnung ist, ist für industrielle Anwendungen eine unbedenklichere Substanz wünschenswert, die für Menschen und Umwelt nicht schädlich ist.
Ferner muss die Legierung zur Herstellung geschmolzen werden, um größere Energie im Produktionsprozess zur Verfügung zu stellen. Bei der oben in Patentdokument 4 erwähnten konventionellen Technik wird nach der Aufnahme von Sauerstoff Feuchtigkeit mit dem Ergebnis benötigt, dass sie nicht in einer Atmosphäre verwendet wird, in der sogar Spuren von Feuchtigkeit verboten sind.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die Probleme der oben erwähnten konventionellen Techniken zu lösen, und ihr Ziel ist es, die Verwendung einer Gasabsorbierenden Substanz zum Absorbieren von mindestens Stickstoff und/oder Sauerstoff bei 25°C unter normalem Druck zu ermöglichen, die kein Problem für die Umwelt und den menschlichen Körper darstellt.
[Mittel zur Lösung der Probleme]
Um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eine Gas absorbierende Substanz bereitgestellt, die mindestens Li und ein festes Material enthält, das eine Härte von 5 oder mehr hat und mindestens Stickstoff oder Sauerstoff bei 25°C unter normalem Druck absorbiert, sowie eine Gas absorbierende Legierung, die aus mindestens zwei Metallarten besteht, die gegenseitig nicht eine intermetallische Verbindung eingehen dürfen, wobei die Mischenthalpie der zwei Metallarten größer als 0 ist.
[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
[1] Ein schematisches Blockdiagramm, das eine absorptionsbewertende Vorrichtung zeigt, die für die Bewertung der Absorptionseigenschaften einer Gas absorbierenden Substanz im Kontext der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
[2] Eine charakteristische Zeichnung, die absorbierende Eigenschaften auf Stickstoff zeigt, die durch eine Gas absorbierende Substanz ausgeübt werden, wenn Stickstoff in ein Teströhrchen injiziert wird, so dass darin ca. 80000 Pa entstehen, Beispiel I-1 der vorliegenden Erfindung.
[3] Eine charakteristische Zeichnung, die absorbierende Eigenschaften auf Stickstoff zeigt, die durch eine Gas absorbierende Substanz ausgeübt werden, wenn Stickstoff in ein Teströhrchen injiziert wird, so dass darin ca. 60000 Pa entstehen und absorbierende Eigenschaften auf Sauerstoff, die durch eine Gas absorbierende Substanz ausgeübt werden, wenn Sauerstoff in ein Teströhrchen injiziert wird, so dass darin 60000 Pa entstehen, Beispiel I-2 der vorliegenden Erfindung.
[4] Eine charakteristische Zeichnung, die absorbierende Eigenschaften auf Luft zeigt, die durch eine Gas absorbierende Substanz ausgeübt werden, wenn Umgebungsluft in ein Teströhrchen injiziert wird, so dass darin 55000 Pa entstehen, Beispiel I-2 der vorliegenden Erfindung.
[5] Eine charakteristische Zeichnung, die absorbierende Eigenschaften auf Stickstoff zeigt, die durch eine Gas absorbierende Substanz ausgeübt werden, wenn Stickstoff in ein Teströhrchen injiziert wird, so dass darin 60000 Pa entstehen, Beispiel I-3 der vorliegenden Erfindung.
[6] Eine charakteristische Zeichnung, die absorbierende Eigenschaften auf ein Luftgemisch zeigt, die durch eine Gas absorbierende Substanz ausgeübt werden, wenn ein Luftgemisch bestehend aus ca. 80% Stickstoff und ca. 20% Sauerstoff in ein Teströhrchen injiziert wird, so dass darin ca. 65000 Pa entstehen, Beispiel I-3 der vorliegenden Erfindung.
[7] Eine charakteristische Zeichnung, die absorbierende Eigenschaften auf Stickstoff zeigt, die durch eine Gas absorbierende Substanz ausgeübt werden, wenn Stickstoff in ein Teströhrchen injiziert wird, so dass darin 310 Pa entstehen, Beispiel I-3 der vorliegenden Erfindung.
[8] Eine charakteristische Zeichnung, die absorbierende Eigenschaften auf Stickstoff zeigt, die durch eine Gas absorbierende Substanz ausgeübt werden, wenn Stickstoff in ein Teströhrchen injiziert wird, so dass darin 96000 Pa entstehen, Beispiel I-4 der vorliegenden Erfindung.
[9] Mg-Ti-Phasendiagramm.
[10] Li-Fe-Phasendiagramm.
[11] Ni-Ti-Phasendiagramm.
[Bester Modus zur Durchführung der Erfindung]
Zuerst wird in der folgenden Beschreibung die Gas absorbierende Substanz erörtert, die mindestens Li und ein festes Material enthält, das eine Härte von 5 oder mehr hat und bei 25°C unter normalem Druck mindestens Stickstoff oder Sauerstoff absorbiert.
Li wird gewöhnlich inaktiv wegen der Bildung eines Beschichtungsfilms oder ähnlichem auf der Oberfläche und kann weder Stickstoff noch Sauerstoff absorbieren.
Die Härte von Li ist aber 0,6, und ein festes Material mit einer Härte von 5 oder mehr wird damit in Koexistenz gebracht. Das feste Material mahlt Li, so dass die Oberfläche von Li abgeschabt wird und Li eine neu gebildete aktive Oberfläche erhält. Daher kann es Stickstoff und/oder Sauerstoff schnell bei normaler Temperatur absorbieren.
Die hierin beschriebene Gas absorbierende Substanz ist vorzugsweise so konzipiert, dass das feste Material ein Oxid ist oder mindestens ein Oxid enthält.
Die Verwendung eines Oxids erlaubt es, dass Sauerstoff auf der Oberfläche des Oxids mit Li eine scheinbar vorübergehende Verbindung bildet; deshalb wird Li zum Beispiel bei der Durchführung eines Pulverisierungsprozesses oder eines Druckverbindungsprozesses ebenfalls mit dem pulverisierten Oxid effektiv pulverisiert, so dass Li als aktiviert anzusehen ist.
In der hierin beschriebenen Gas absorbierenden Substanz hat zumindest ein Teil Li vorzugsweise eine Partikelgröße von 1 mm oder weniger.
Durch Einstellung der Partikelgröße auf 1 mm oder weniger wird nicht nur die Außenschicht von Li sondern auch die Innenseite von Li empfindlich für die Nitrierung oder Oxidierung gemacht, so dass die Menge der Gasabsorption durch Li zunimmt und es möglich wird, das Material effektiv zu nutzen.
In der hierin beschriebenen Gas absorbierenden Substanz sind zumindest Li und ein Teil des festen Materials vorzugsweise auf atomarer Ebene miteinander gemischt. Es wird davon ausgegangen, dass Li und ein Teil des festen Materials miteinander kompatibel sind, so dass die Grenzfläche zunimmt und die Aktivität in der Folge verbessert wird.
Die hierin beschriebene Gas absorbierende Substanz wird so konzipiert, dass mindestens Li und das feste Material durch einen mechanischen Legierungsprozess gemischt werden.
Im mechanischen Legierungsprozess werden Li und das feste Material mit hoher Energie gemahlen und gemischt, so dass die vom festen Material auf Li ausgeübte Schleifwirkung verbessert wird und dadurch die Wirkungen der Exposition der neu gebildeten Li-Oberfläche und der Segmentierung von Li gesteigert werden. Da das feste Material ebenfalls gemahlen und segmentiert wird, wird Li effektiver geteilt und segmentiert.
Im mechanischen Legierungsprozess wird mechanische Energie in Li und im festen Material angereichert, so dass davon auszugehen ist, dass der Energieinhalt nach dem mechanischen Legierungsprozess größer ist als der Energieinhalt am Anfang der Entstehung eines höher aktivierten Zustandes. Da das Herstellungsverfahren mittels des oben erwähnten Verfahrens kein Schmelzverfahren oder Ähnliches benötigt, um auf Wärmeenergie verzichten zu können, ist das Verfahren aus Umwelt- oder Kostengründen überlegen.
Die hierin beschriebene Gas absorbierende Substanz ermöglicht es, eine Legierung bereit zu stellen, die insbesondere Stickstoff und/oder Sauerstoff eine höhere absorbierende Aktivität verleiht.
Der erste Aspekt der hierin beschriebenen Gas absorbierenden Substanz ist dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens Li und ein festes Material beinhaltet, das eine Härte von 5 oder mehr aufweist und unter normalen Bedingungen bei 25°C mindestens Stickstoff und/oder Sauerstoff absorbiert.
Beispiele von festen Materialien mit einer Härte von 5 oder mehr umfassen: Si, B, c-C(Diamant), SiO₂, SiC, c-BN (kubisches Bornitrid), Al₂O₃, MgO und TiO₂. Weitere Bestandteile können hinzugegeben werden.
Härte bezieht sich hier auf 10 Schritte der Mohsschen Härte.
Als Bestätigungsverfahren für das oben erwähnte feste Material kann – ohne besondere Einschränkung – zum Beispiel ein Verfahren verwendet werden, bei der Spitzen von Li und des festen Materials durch Röntgenstrahlbrechung bestätigt werden.
Der Anteil des festen Materials liegt vorzugsweise im Bereich von 5 Mol-% oder mehr bis zu 95 Mol-% oder weniger. Der Grund für diesen Bereich ist der, dass wenn das feste Material 5 Mol-% oder weniger in Bezug auf 100 Mol-% der Gas absorbierenden Substanz beträgt, es aufgrund einer Zunahme von Li mit hoher Duktilität schwierig wird, diese Elemente einheitlich zu mischen, und dass Li mit höherer Aktivität reduziert wird, wenn es 95 Mol-% oder mehr beträgt, so dass die Gas absorbierende Aktivität kleiner wird.
Die Dichte des festen Materials beträgt vorzugsweise 5 g/cm³ oder weniger. Durch Verwendung von festem Material dieser Art wird die Dichtezunahme verringert, selbst wenn das feste Material mit Li kombiniert wird, das eine Dichte von 0.53 g/cm³ besitzt, und die Menge der Stickstoffabsorption pro Gewichtseinheit wird erhöht.
Daher wird zum Beispiel die Gewichtszunahme verringert, selbst wenn die hierin beschriebene Gas absorbierende Substanz in ein Produkt integriert ist, während eine ausreichende Absorptionsmenge von Stickstoff oder Ähnlichem aufrechterhalten wird.
Die hierin beschriebene Gas absorbierende Substanz, die es möglich macht, mindestens Stickstoff und/oder Sauerstoff bei 25°C unter normalem Druck zu absorbieren, kann andere Gase als Stickstoff oder Sauerstoff absorbieren, zum Beispiel Wasserstoff, Wasserdampf, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Stickstoffoxid, Schwefeloxid und Kohlenwasserstoff. In Bezug auf andere Gase als Stickstoff oder Sauerstoff, die absorbiert werden sollen, gibt es keine besondere Begrenzung.
Bezüglich des Messverfahrens für die Absorptionsmenge im Rahmen der vorliegenden Erfindung können bekannte Verfahren – ohne besondere Einschränkung – wie ein Absorptionskapazitätsverfahren oder ein Gewichtsverfahren verwendet werden, solange die Absorption von mindestens Stickstoff und/oder Sauerstoff bestätigt wird.
Vorzugsweise kann die hierin beschriebene Gas absorbierende Substanz 1 cm³ oder mehr, insbesondere 3 cm³ oder mehr und besonders bevorzugt 5 cm³ oder mehr Stickstoff und/oder Sauerstoff pro 1 g absorbieren. Bezüglich der Messung der Absorptionsmenge wird zum Beispiel eine teilweise absorbierte Gas absorbierende Substanz herausgenommen, während sie absorbiert wird, und die Menge der Stickstoffabsorption kann an der Gas absorbierenden Substanz gemessen werden, oder bezüglich einer Gas absorbierenden Substanz wird aus einem Teil, der absorbiert wurde oder dessen Absorptionsaktivität verloren ging, Stickstoff unter Verwendung eines Heiz- oder ähnlichen Prozesses heraus getrieben, so dass die Absorptionsmenge von Stickstoff pro 1 g auf Basis der Menge Stickstoff und der Menge der Gas absorbierenden Substanz nach dem Heizprozess festgestellt werden kann.
Absorption beinhaltet, zusätzlich zur Adsorption auf der Oberfläche, in diesem Fall auch Sorption nach innen.
Die hierin beschriebene Gas absorbierende Substanz kann bei normaler Temperatur oder in einer Atmosphäre von ca. 80°C oder weniger unter normalem oder tieferem Druck und insbesondere im Niederdruckbereich absorbieren.
Der Anwendungsmodus der Gas absorbierenden Substanz beinhaltet zum Beispiel – ohne besondere Einschränkung – Pulver, Formpressen, ein Granulat, eine Folie bzw. Dünnfolie oder Einfüllen in einen anderen Behälter und Ablagerung auf einer anderen Substanz, doch ist der Modus nicht besonders auf diese begrenzt.
Der zweite Aspekt der hierin beschriebenen Gas absorbierenden Substanz ist dadurch gekennzeichnet, dass das feste Material gemäß dem ersten Aspekt mindestens ein Oxid enthält.
Beispiele des Oxids sind Al₂O₃, MgO, SiO₂ und TiO₂.
Alternativ kann das Oxid als Oxid zubereitet werden, das drei oder mehr Elemente enthält.
Der dritte Aspekt der hierin beschriebenen Gas absorbierenden Substanz ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gas absorbierende Substanz bezüglich des ersten oder zweiten Aspektes so konzipiert ist, dass mindestens ein Teil von Li eine Partikelgröße von 1 mm oder weniger hat.
Bezüglich der Partikelgröße von 1 mm oder weniger kann jede Partikelgröße gewählt werden, so lange ein Teil davon eine Partikelgröße von 1 mm oder weniger hat, und diese Tatsache lässt sich mittels einem konventionellen Bestätigungsverfahren bestätigen. Ohne besondere Einschränkung kann die Partikelgröße vor der Gasabsorption oder die Partikelgröße nach der Gasabsorption verwendet werden.
Der vierte Aspekt der hierin beschriebenen Gas absorbierenden Substanz ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gas absorbierende Substanz bezüglich des ersten oder zweiten Aspektes so konzipiert ist, dass mindestens Li und mindestens ein Teil eines festen Materials auf atomarer Ebene gemischt sind.
Die Tatsache, dass mindestens ein Teil auf atomarer Ebene gemischt ist, bezieht sich auf einen Zustand, in dem mindestens ein Teil davon physisch untrennbar in zwei Substanzenarten überführt wird. Dieser Zustand bezieht sich beispielsweise auf den gemischten Zustand von Substanzen auf atomarer Ebene bezüglich eines Teils der Grenzfläche zwischen zwei Substanzenarten; die hierin beschriebenen Gas absorbierenden Substanz soll aber nicht auf diesen Zustand beschränkt sein.
Eine Gas absorbierende Substanz gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gas absorbierende Substanz (wie oben beschrieben) so konzipiert ist, dass mindestens Li und ein festes Material durch einen mechanischen Legierungsprozess gemischt werden.
Der Mischprozess durch die mechanische Legierung betrifft ein Verfahren der mechanischen Mischung, und dieser Prozess ist nicht besonders eingeschränkt. Da eine hoch aktive Gas absorbierende Legierung hergestellt wird, wird der mechanische Legierungsprozess vorzugsweise in einem Inertgas in einer Atmosphäre wie Ar und He oder aber in einem Vakuum durchgeführt.
Nach der Durchführung des mechanischen Legierungsprozesses kann Kohlenstoff separat zugegeben werden, oder der Prozess kann in einem abgekühlten Zustand durchgeführt werden, oder es wird eine geringe Menge Alkohol oder Ähnliches rein getropft, so dass ein Anhaften am Behälter vermieden werden kann.
Im folgenden wird die Gas absorbierende Legierung besprochen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie mindestens zwei Metallarten umfasst, die gegenseitig keine intermetallische Verbindung bilden dürfen, wobei die Mischenthalpie der zwei Arten Metall größer als 0 ist und mindestens ein Teil der zwei Arten Metall automatisch miteinander gemischt werden.
Unter Verwendung der Metalle, die gegenseitig keine intermetallische Verbindung eingehen dürfen, wobei die Mischenthalpie der zwei Arten Metall größer als 0 ist, und die normalerweise miteinander nicht in Interaktion treten, wird es möglich, die Aktivität der darin enthaltenen Metalle zu verbessern. Folglich wird die Reaktionsfähigkeit zwischen den Metallen und dem Gas verbessert, und es stellt sich eine höhere Gas absorbierende Aktivität ein.
Der Grund dafür lässt sich schematisch wie folgt erklären: Zum Beispiel in einer Legierung auf Basis von Li-Fe sorgen ein Li-Atom und ein Fe-Atom nicht für eine stabile chemische Verbindung; wenn daher diese Atome nebeneinander gezwungen werden, hat jedes dieser Atome eine größere Reaktionsfähigkeit, um zu versuchen, sich mit einem anderen Drittelement zu verbinden, so dass die absorbierende Aktivität höher wird.
Die zwei Metallarten werden miteinander in einem solchen Umfang gemischt, dass mindestens ein Teil davon auf atomarer Ebene mit dem anderen Teil gemischt ist; folglich steigt die abstoßende Kraft zwischen den Metallen weiter, und die Aktivität der darin enthaltenen Metalle wird in der Folge verbessert. Deshalb verbessert sich die Reaktionsfähigkeit zwischen dem Metall und dem Gas, und es stellt sich eine höhere Gas absorbierende Aktivität ein.
Die hierin beschriebene Gas absorbierende Legierung umfasst vorzugsweise mindestens aus Li und einem Übergangsmetall, das mit Li keine intermetallische Verbindung eingehen darf, wobei die Mischenthalpie der zwei Arten Metall größer als 0 ist.
So kann die Aktivität von Li, die es ermöglicht, Stickstoff zu absorbieren, verbessert werden. In der Folge wird es möglich, eine Legierung bereit zu stellen, die Stickstoff, das im allgemeinen sehr schwer zu absorbieren ist, eine sehr hohe Gas absorbierende Aktivität zu verleihen.
Die hierin beschriebene Gas absorbierende Legierung der vorliegenden Erfindung wird durch einen Mischverfahren mittels eines mechanischen Legierungsprozesses hergestellt.
Um eine Legierung unter Verwendung von Metallen herzustellen, die gegenseitig keine intermetallische Verbindung eingehen dürfen, bei einer Mischenthalpie der beiden Arten Metall von mehr als 0 zur Verbesserung der Aktivität, besteht das am besten geeignete Verfahren darin, die Mischung mittels eines mechanischen Legierungsprozesses vorzunehmen.
Die hierin beschriebene Gas absorbierende Legierung, die zwei Metallarten umfasst, die gegenseitig keine intermetallische Verbindung eingehen dürfen, wobei die Mischenthalpie der beiden Metallarten größer als 0 ist und mindestens ein Teil der zwei Metallarten auf atomarer Ebene mit dem anderen Teil gemischt ist, ermöglicht es, eine Legierung herzustellen, die Gasen wie Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Wasserdampf, insbesondere aber Stickstoff eine sehr hohe Aktivität verleiht.
Der erste Aspekt der der hierin beschriebenen Gas absorbierenden Legierung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aus mindestens zwei Metallarten besteht, die gegenseitig keine intermetallische Verbindung eingehen dürfen, wobei die Mischenthalpie der zwei Arten Metall größer als 0 ist.
Die hier erwähnte Legierung betrifft eine Substanz, die aus zwei oder mehr Metallarten besteht.
Die Tatsache, dass die zwei Metalle keine intermetallische Verbindung eingehen dürfen, kann beispielsweise mittels Röntgenstrahlenbrechung bestätigt werden. Zum Beispiel können ein oder mehrere Elemente hinzugegeben werden, solange mindestens zwei Metallarten keine intermetallische Verbindung eingehen dürfen, und dieses eine oder diese mehreren Elemente können Verbindungen mit den oben erwähnten Metallen bilden.
Die Tatsache, dass die Mischenthalpie größer als 0 ist, kann beispielsweise durch ein Phasendiagramm bestätigt werden, und zum Beispiel wird die Tatsache wie in dargestellt durch Linien bestätigt, die einander nicht schneiden dürfen, selbst wenn die Temperatur um einen gewissen Grad angehoben wird.
Phasendiagramme von Metallarten mit einer Mischenthalpie von 0 oder mehr beinhalten Phasendiagramme, die auf einen nicht festen Lösungstypen hinweisen, wie in dargestellt, oder aber auf einen eutektischen Typ.
Mit Bezug auf die zu absorbierenden Gase sind Beispiele dafür – wenngleich nicht darauf beschränkt: Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Wasserdampf, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Schwefeloxid und Kohlenwasserstoff.
Absorption beinhaltet hier die Sorption nach innen zusätzlich zur Adsorption auf der Oberfläche.
Die hierin beschriebene Gas absorbierende Legierung, die eine hohe Aktivität aufweist, kann bei normaler Temperatur oder in einer Atmosphäre von ca. 80°C oder weniger unter normalem oder tieferem Druck und insbesondere im Niederdruckbereich absorbieren.
Der Anwendungsmodus der Gas absorbierenden Legierung beinhaltet zum Pulver, Formpressen, ein Granulat, eine Folie bzw. Dünnfolie oder Einfüllen in einen anderen Behälter und Ablagerung auf einer anderen Substanz, doch ist der Modus nicht besonders auf diese begrenzt.
Der zweite Aspekt der hierin beschriebenen Gas absorbierenden Legierung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der zwei Metallarten auf atomarer Ebene mit dem anderen Teil gemischt ist.
Der Zustand, in dem mindestens ein Teil auf atomarer Ebene gemischt ist, betrifft einen Zustand, in dem die zwei Metallarten mindestens an dem einen Teil nicht voneinander getrennt werden können. Zum Beispiel betrifft dieser Zustand einen gemischten Zustand von Metallen auf atomarer Ebene bezüglich des einen Teils der Grenzfläche zwischen den zwei Metallarten; die hierin beschriebene Gas absorbierende Legierung soll aber nicht auf diesen Zustand beschränkt sein.
Eine hierin beschriebene Gas absorbierende Legierung gemäß ihrem dritten Aspekt ist dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung ein Metall umfasst, das mindestens bei 298 K eine Nitridbildungsenthalpie von weniger als 0 hat, und aus einem zweiten Metall, das keine intermetallische Verbindung mit dem ersten Metall eingehen darf, wobei die Mischenthalpie der zwei Metallarten größer als 0 ist.
Beispiele des Metalls, das eine Nitridbildungsenthalpie von weniger als 0 hat, sind: Li, Mg, Al, Ca und Si.
Eine hierin beschriebene Gas absorbierende Legierung gemäß ihrem vierten Aspekt ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der zwei Arten Metall auf atomarer Ebene gemischt ist. Der ”Zustand, in dem mindestens ein Teil auf atomarer Ebene gemischt ist” betrifft den gleichen Zustand wie oben beschrieben.
Eine hierin beschriebene Gas absorbierende Legierung gemäß ihrem fünften Aspekt ist dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung mindestens Li und ein Übergangsmetall umfasst, das keine intermetallische Verbindung mit Li eingehen darf, wobei die Mischenthalpie der zwei Metallarten größer als 0 ist.
Beispiele von Übergangsmetallen, die eine Mischenthalpie mit Li von mehr als 0 haben, sind: Co, Cr, Cu, Fe, Hf, Mn, Mo, Nb, Ni, Ta, Ti, V, W, Y und Zr.
Die hierin beschriebene Gas absorbierende Legierung, die eine hohe Aktivität auf Stickstoff hat, übt auch eine hohe Aktivität auf andere Gase aus, wie Sauerstoff, Wasserstoff, Wasserdampf, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Stickstoffoxid, Schwefeloxid und Kohlenwasserstoff.
Der Gehalt des Übergangsmetalls liegt vorzugsweise im Bereich von 5 Mol-% oder mehr bis 95 Mol-% oder weniger.
Wenn der Gehalt des Übergangsmetalls 5 Mol-% oder weniger in Bezug auf 100 Mol-% der Legierung wird, wird es aufgrund einer Zunahme von Li mit hoher Dehnbarkeit schwierig, das Übergangsmetall einheitlich mit Li zu mischen, und wenn der Gehalt des Übergangsmetalls 95 Mol-% oder mehr wird, wird Li mit einer hohen Aktivität reduziert, so dass die Gas absorbierende Aktivität geringer wird.
Eine hierin beschriebene Gas absorbierende Legierung gemäß ihrem sechsten Aspekt ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der zwei Metallarten auf atomarer Ebene gemischt ist. Der ”Zustand, in dem mindestens ein Teil auf atomarer Ebene gemischt ist” betrifft den gleichen Zustand wie oben beschrieben.
Eine Gas absorbierende Legierung gemäß ihrem siebten Aspekt ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Metallarten bezüglich ihres ersten bis sechsten Aspektes der durch einen mechanischen Legierungsprozess gemischt werden.
Der Mischprozess durch mechanische Legierung betrifft ein Verfahren des mechanischen Mischens, und dieser Prozess ist nicht besonders eingeschränkt. Da eine hoch aktive Gas absorbierende Legierung hergestellt wird, wird der mechanische Legierungsprozess vorzugsweise in einem Inertgas, zum Beispiel in einer Atmosphäre wie Ar und He durchgeführt.
Im Kontext der vorliegenden Erfindung wird auch ein Gas absorbierendes Material beschrieben, das die Gas absorbierende Legierung und eine Gas absorbierende Substanz enthält.
Auf diese Weise, d. h. durch Kombination der hierin beschriebenen Gas absorbierenden Legierung und der hierin beschriebenen Gas absorbierenden Substanz, die unterschiedliche Gas absorbierende Aktivitäten aufweisen, kann der eine Bestandteil, der eine höhere Aktivität hat, unmittelbar nach der Exposition gegenüber dem zu absorbierenden Gas dieses Gas schnell absorbieren, während der andere Bestandteil, der eine geringere Aktivität darauf hat, das Gas langsamer absorbieren kann; so wird es möglich, ein Gas absorbierendes Material zu erhalten, das bezüglich der schnell wirkenden Funktion ebenso wie der Aufrechterhaltung der absorbierenden Aktivität überlegen ist.
Ein Gas absorbierendes Material, das die Gas absorbierende Legierung und die Gas absorbierende Substanz enthält, kann nach verschiedenen Verfahren hergestellt werden, zum Beispiel mit einem Verfahren, bei dem Ersteres mit Letzterem auf einmal gemischt wird, oder mit einem Verfahren, bei dem die erstere Gas absorbierende Legierung und die Gas absorbierende Substanz, die vorher separat gebildet wurden, in der gleichen Atmosphäre verwendet werden, oder mit einem Verfahren, bei dem die zuvor separat gebildeten Bestandteile anschließend gemischt oder deren Mischung formgepresst wird, oder mit einem Verfahren, bei dem die Bestandteile granuliert und in der gleichen Atmosphäre verwendet werden, oder mit einem Verfahren, bei dem beide Bestandteile jeweils mit dem anderen Bestandteil beschichtet werden.
Das hierin beschriebene absorbierende Material, das eine hohe Aktivität hat, kann bei normaler Temperatur oder in einer Atmosphäre von ca. 80°C oder weniger unter normalem oder geringerem Druck, und vorzugsweise im Niederdruckbereich absorbieren.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besprochen. Die vorliegende Erfindung wird durch diese Ausführungsformen nicht eingeschränkt.
[Beispiel 1]
(Ausführungsform 1: Verwendung einer Gas absorbierende Substanz)
Eine hierin verwendete Gas absorbierende Substanz besteht aus zwei Substanzenarten, d. h. aus Li und einem festen Material. Das feste Material wird als Material zubereitet, das für die Umwelt usw. keine Probleme darstellt. Gas absorbierende Substanzen wurden durch Veränderung der festen Materialienarten hergestellt und in Bezug auf Stickstoff, Sauerstoff und Luft absorbierenden Verfahren bewertet; die Ergebnisse der Bewertung sind in den Beispielen I-1 bis I-3 dargestellt.
(Beispiel I-1)
Si wurde als festes Material verwendet. Li (1 Mol) und Si (5 Mol) wurden mit einem mechanischen Legierungsprozess unter Verwendung einer Planetenkugelmühle, in der Kugeln aus nicht rostendem Stahl verwendet wurden, in einer Ar-Atmosphäre gemischt, so dass eine Gas absorbierende Substanz (Li-Si) erhalten wurde. Die Härte von Si ist 6,5, und die Dichte ist 2,3 g/cm³.
Durch Mischen mittels des mechanischen Legierungsprozesses werden die zwei Substanzenarten auf Nanoebene an ihrer Grenzfläche gemischt; folglich wird davon ausgegangen, dass die zwei Substanzenarten an ihrer Grenzfläche auf atomarer Ebene gemischt sind.
Es wurde bestätigt, dass mindestens ein Teil von Li in Partikeln von 1 mm oder weniger gebildet wurde.
Die absorbierende Eigenschaft der Gas absorbierenden Substanz (Li-Si) in einer Ar-Atmosphäre wurde mittels einer Vorrichtung zur Bewertung von Absorptionsmaterialien 1, siehe , bewertet.
In der Vorrichtung zur Bewertung von Absorptionsmaterialien 1 ist ein Gaszylinder 4 an einer Gasversorgungseinheit 8 angeschlossen, die eine vorbestimmte Kapazität durch ein erstes Ventil 5 hat, und eine Vakuumpumpe 6 ist ebenfalls durch ein zweites Ventil 7 daran angeschlossen. Die Gasversorgungseinheit 8 ist auch an einem Teströhrchen 3 durch ein drittes Ventil 9 angeschlossen. Ein Manometer 10 ist am Teströhrchen 3 angeschlossen. Die Gasversorgungseinheit 8 ist mit dem dritten Ventil 9 so verbunden, dass sie entfernt werden kann. Zuerst wurde eine Gas absorbierende Substanz 2 im Teströhrchen 3 (nicht dargestellt) dicht eingeschlossen, das sich in einem getrennten Zustand in einer Ar-Atmosphäre befand und mit der Gasversorgungseinheit 8 verbunden war, wobei das dritte Ventil 9 geschlossen war.
Bei geschlossenem ersten Ventil 5 wurde das zweite Ventil 7 geöffnet, und dann wurde das dritte Ventil 9 geöffnet, so dass das Innere des Systems in ein Vakuum evakuiert wurde. Anschließende als das Innere des Systems einen ausreichend niedrigen Druck erreicht hatte, wurden das dritte Ventil 9 und das zweite Ventil 7 geschlossen, während das erste Ventil 5 geöffnet wurde, so dass Gas aus dem Gaszylinder 4 in die Gasversorgungseinheit 8 fließen konnte, so dass das Innere des Teströhrchens 3 auf einen vorbestimmten Druck gebracht wurde, und das erste Ventil 5 wurde geschlossen. Dann wurde das dritte Ventil 9 geöffnet, und die Gas absorbierende Substanz 2 wurde dem Gas ausgesetzt, so dass die Gas absorbierende Eigenschaft bewertet wurde.
2 zeigt eine Beziehung zwischen der Zeit und Druckschwankung, als Stickstoff eingeführt wurde, so dass das Innere des Teströhrchens auf ca. 80000 Pa eingestellt wurde.
Wie in 2 dargestellt, wurde der Druck in ca. 40 Minuten praktisch 0 Pa.
(Beispiel I-2)
Al₂O₃ wurde als festes Material verwendet. Li (1 Mol) und Al₂O₃ (1,1 Mol) wurden mit einem mechanischen Legierungsprozess unter Verwendung einer Schwingungskugelmühle, in der nicht rostende Kugeln verwendet wurden, in einer Ar-Atmosphäre gemischt, so dass eine Gas absorbierende Substanz (Li-Al₂O₃) erhalten wurde. Die Härte von Al₂O₃ ist 9, die Dichte ist 3,97 g/cm³.
Es wurde bestätigt, dass mindestens ein Teil von Li in Partikeln von 1 mm oder weniger gebildet wurde. Die Gas absorbierende Substanz (Li-Al₂O₃) wurde in Teströhrchen 3 in einer Ar-Atmosphäre dicht eingeschlossen und mittels der Vorrichtung zur Bewertung von Absorptionsmaterialien 1 gleich wie in Beispiel I-1 bewertet.
3 zeigt eine Beziehung zwischen der Zeit und Druckschwankung, als Stickstoff eingeführt wurde, so dass das Innere des Teströhrchens auf ca. 60000 Pa eingestellt wurde.
Es wurde bestätigt, dass die Absorptionsgeschwindigkeit in der anfänglichen Absorptionsstufe schnell war, um eine hohe Aktivität zu erreichen, obwohl der anfängliche Druck im Vergleich zu Beispiel I-1 niedrig war.
3 zeigt eine Beziehung zwischen der Zeit und Druckschwankung, als Sauerstoff eingeführt wurde, so dass das Innere des Teströhrchens auf ca. 60000 Pa eingestellt wurde.
Umgebungsluft (63% Feuchtigkeit) wurde durch das erste Ventil 5 in das Teströhrchen eingeführt, so dass der Druck auf ca. 55000 Pa eingestellt wurde. 4 zeigt die Beziehung zwischen Zeit und Druck zu diesem Zeitpunkt.
Zur Messung der Absorptionsmenge wurde die Gas absorbierende Substanz (Li-Al₂O₃) außerdem in Bezug auf die Stickstoff-Sauerstoffabsorptionsmenge unter Verwendung eines Autosorb-I-C, hergestellt von der Quantachrome Corporation, bewertet.
Durch die Bewertung der Stickstoffabsorptionsmenge wurde bestätigt, dass die Menge der Stickstoffabsorption unter ca. 5300 Pa 21,98 cm³/gSTP und unter ca. 92000 Pa 30,45 cm³/gSTP war. Durch die Bewertung der Sauerstoffabsorptionsmenge wurde bestätigt, dass die Menge der Sauerstoffabsorption unter ca. 900 Pa 1,99 cm³/gSTP und unter ca. 92000 Pa 6,31 cm³/gSTP war.
(Beispiel I-3)
MgO wurde als festes Material verwendet. Li (1 Mol) und MgO (2 Mol) wurden mit einem mechanischen Legierungsprozess unter Verwendung einer Schwingungskugelmühle, in der nicht rostende Kugeln verwendet wurden, gemischt, so dass eine Gas absorbierende Substanz (Li-MgO) erhalten wurde. Die Härte von MgO ist 5,6, die Dichte ist 3,6 g/cm³.
Es wurde bestätigt, dass mindestens ein Teil von Li in Partikeln von 1 mm oder weniger gebildet wurde.
Die Gas absorbierende Substanz (Li-MgO) wurde in Teströhrchen 3 in einer Ar-Atmosphäre dicht eingeschlossen und mittels der Vorrichtung zur Bewertung von Absorptionsmaterialien 1 gleich wie in Beispiel I-1 bewertet.
5 zeigt eine Beziehung zwischen der Zeit und Druckschwankung, als Stickstoff eingeführt wurde, so dass das Innere des Teströhrchens auf ca. 60000 Pa eingestellt wurde.
6 zeigt eine Beziehung zwischen der Zeit und Druckschwankung, als ein Luftgemisch aus ca. 80% Stickstoff und ca. 20% Sauerstoff eingeführt wurde, so dass das Innere des Teströhrchens auf ca. 65000 Pa eingestellt wurde.
7 zeigt eine Beziehung zwischen der Zeit- und Druckschwankung, als Stickstoff eingeführt wurde, so dass das Innere des Teströhrchens mit Stickstoff auf ca. 310 Pa gefüllt wurde.
Wie aus 7 zu ersehen ist, wurde der Druck in ca. 6,5 Minuten 50 Pa, und er neigte zu einem weiteren Rückgang.
Zur Messung der Absorptionsmenge wurde die Gas absorbierende Substanz (Li-MgO) außerdem in Bezug auf die Stickstoff-Sauerstoffabsorptionsmenge unter Verwendung eines Autosorb-I-C, hergestellt von der Quantachrome Corporation, bewertet.
Durch die Bewertung der Stickstoffabsorptionsmenge wurde bestätigt, dass die Menge der Stickstoffabsorption unter ca. 45 Pa 5,44 cm³/gSTP und unter ca. 92000 Pa 26,64 cm³/gSTP war. Durch die Bewertung der Sauerstoffabsorptionsmenge wurde bestätigt, dass die Menge der Sauerstoffabsorption unter ca. 45 Pa 1,94 cm³/gSTP und unter ca. 92000 Pa 11,93 cm³/gSTP war.
(Beispiel I-4)
MgO wurde als festes Material verwendet. Li (1 Mol) und MgO (1 Mol) wurden mit einem mechanischen Legierungsprozess unter Verwendung einer Schwingungskugelmühle, in der nicht rostende Kugeln verwendet wurden, gemischt, so dass eine Gas absorbierende Substanz (Li-MgO) erhalten wurde.
Die Gas absorbierende Substanz (Li-MgO) wurde in Teströhrchen 3 in einer Ar-Atmosphäre dicht eingeschlossen, und die absorbierende Eigenschaft der Substanz wurde mittels der Vorrichtung zur Bewertung von Absorptionsmaterialien 1 gleich wie in Beispiel I-1 bewertet.
8 zeigt eine Beziehung zwischen der Zeit und Druckschwankung, als Stickstoff eingeführt wurde, so dass das Innere des Teströhrchens auf ca. 96000 Pa eingestellt wurde.
Es wurde bestätigt, dass die Substanz gleichzeitig zur Stickstoffexposition Stickstoff schnell absorbierte.
(Beispiel I-5)
SiO₂ wurde als festes Material verwendet. Li (1 Mol) und SiO₂ (3 Mol) wurden mit einem mechanischen Legierungsprozess unter Verwendung einer Planetenkugelmühle, in der Kugeln aus nicht rostendem Stahl verwendet wurden, in einer Ar-Atmosphäre gemischt, so dass eine Gas absorbierende Substanz (Li-SiO₂) erhalten wurde. Die Härte von SiO₂ ist 6,5, die Dichte ist 2,3 g/cm³.
Durch Mischen mittels des mechanischen Legierungsprozesses werden die zwei Substanzarten auf Nanoebene an deren Grenzfläche gemischt; folglich ist davon auszugehen, dass die zwei Arten Substanz an deren Grenzfläche auf atomarer Ebene gemischt sind.
Die Gas absorbierende Substanz (Li-SiO₂) wurde in einem Behälter mit einem Fassungsvermögen von 20 cm³ dicht eingeschlossen, und der Behälter wurde in ein Vakuum evakuiert. Als das Innere des Behälters anschließend auf ca. 0,05 MPa eingestellt wurde, wurde der Atmosphärendruck 15 Pa nach 0,05 MPa.
Zu diesem Zeitpunkt absorbierte die Gas absorbierende Substanz (Li-SiO₂) ca. 12 cm³ Stickstoff pro 1 g.
Im Folgenden werden Vergleichsbeispiele zur hierin beschriebenen Gas absorbierenden Substanz von Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung beschrieben.
(Vergleichsbeispiel I-1)
Es wurde versucht, einen mechanischen Legierungsprozess an einer reinen Li-Substanz als Gas absorbierende Substanz durchzuführen; die Substanz wurde aber durch den mechanischen Legierungsprozess in ihrem gegenwärtigen Zustand nicht einheitlich segmentiert.
(Vergleichsbeispiel 1-2)
Unter Verwendung von Li mit einer Partikelgröße von ca. 1 cm als Gas absorbierende Substanz wurden die absorbierenden Eigenschaften von Li bewertet. Das Innere des Teströhrchens wurde auf ca. 80000 Pa Stickstoff eingestellt. In der Folge begann der Druck nach zwei Stunden abzunehmen.
(Vergleichsbeispiel 1-3)
Li (1 Mol) und Au (5 Mol) wurden als Gas absorbierende Substanzen dem mechanischen Legierungsprozess unterzogen; sie waren aber nicht einheitlich segmentiert. Die Härte von Au ist 2,5, und die Dichte ist daher 19.3 g/cm³.
Die absorbierenden Eigenschaften wurden mittels der Vorrichtung zur Bewertung von Absorptionsmaterialien 1 nach der gleichen Methode wie in Beispiel I-1 bewertet. Als das Innere des Teströhrchens auf eine Stickstoffatmosphäre von ca. 50000 Pa eingestellt wurde, ging der Atmosphärendruck leicht zurück; ein markanter Rückgang wurde aber nicht beobachtet.
(Ausführungsform 2: Verwendung einer Gas absorbierende Legierung)
Die hierin verwendete Gas absorbierende Legierung besteht aus Metall a und Metall b zweier Arten. Diese Metalle haben keine nachteiligen Wirkungen auf die Umwelt usw.
Die Beispiele II-1 und II-2 zeigen die Ergebnisse der Bewertung Gas absorbierender Legierungen, die durch Änderung der Arten Metall gebildet wurden. Die Bewertung wurde durchgeführt, indem jede der Gas absorbierenden Legierungen unter einer Stickstoffatmosphäre von ca. 0,08 MPa in ein dicht geschlossenes System gegeben wurde, so dass die Druckvariation im System beobachtet wurde.
(Beispiel II-1)
Mg wurde als Metall a verwendet und Ti wurde als Metall b verwendet. Mg und Ti wurden durch einen mechanischen Legierungsprozess unter Verwendung einer Kugelmühle in einer Ar-Atmosphäre gemischt.
Die Mischenthalpie wurde aufgrund der Form des Phasendiagramms von Mg-Ti in als größer 0 bestätigt.
Gewöhnlich treten diese Metalle miteinander nicht in Interaktion, selbst wenn die Temperatur angehoben wird; unter Verwendung des mechanischen Legierungsprozesses werden sie aber zur Mischung miteinander gezwungen. Es wird davon ausgegangen, dass sie miteinander gemischt werden können, weil die Metalle miteinander auf Nanoebene an der Grenzfläche der zwei Arten Metall gemischt werden, so dass die zwei Arten Metall an der Grenzfläche auf atomarer Ebene gemischt werden.
Als Mg-Ti in ein dicht geschlossenes System in einer Stickstoffatmosphäre von ca. 0,08 MPa gegeben wurde, nahm der Atmosphärendruck von 0,08 MPa auf 10 Pa ab.
(Beispiel II-2)
Li wurde als Metall a verwendet und Fe wurde als Metall b verwendet. Li und Fe wurden durch einen mechanischen Legierungsprozess unter Verwendung einer Kugelmühle in einer Ar-Atmosphäre gemischt.
Die Mischenthalpie wurde aufgrund der Form des Phasendiagramms von Li-Fe in 10 als größer 0 bestätigt.
Gewöhnlich treten diese Metalle miteinander nicht in Interaktion, selbst wenn die Temperatur angehoben wird; unter Verwendung des mechanischen Legierungsprozesses werden sie aber zur Mischung miteinander gezwungen.
Als Li-Fe in ein dicht geschlossenes System in einer Stickstoffatmosphäre von ca. 0,08 MPa gegeben wurde, änderte sich der Atmosphärendruck von 0,08 MPa auf 6 Pa.
Im Folgenden wird ein Vergleichsbeispiel zur Gas absorbierenden Legierung von Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung beschrieben.
(Vergleichsbeispiel TI-1)
Eine Ni-Ti-Legierung wurde als Legierung zum Zwecke eines Vergleichsbeispiels verwendet. Ni und Ti wurden durch einen mechanischen Legierungsprozess unter Verwendung einer Kugelmühle in einer Ar-Atmosphäre gemischt. 11 zeigt das Phasendiagramm von Ni-Ti. 11 weist darauf hin, dass die Ni-Ti-Legierung eine intermetallische Verbindung bildet.
Als Ni-Ti in ein dicht geschlossenes System in einer Stickstoffatmosphäre von ca. 0,08 MPa gegeben wurde, verringerte sich der Druck praktisch nicht.
[Industrielle Anwendbarkeit]
Wie oben beschrieben hat die hierin beschriebene Gas absorbierende Substanz usw. eine hohe Gas absorbierende Aktivität und übt insbesondere eine hohe absorbierende Funktion auf Stickstoff oder Sauerstoff aus, so dass sie auf verschiedenen gebieten angewandt werden kann, zum Beispiel zur Beseitigung von Gas aus einer Leuchtstoffröhre, zur Aufrechterhaltung des Vakuums nach Wärmeisolierung oder Ähnlichem, zur Beseitigung von Spurengasen aus einem Edelgas und zur Trennung von Gasen.

Claims

Verwendung einer Gas absorbierenden Substanz zum Absorbieren von mindestens Stickstoff und/oder Sauerstoff bei 25°C unter normalem Druck, dadurch gekennzeichnet, dass die Gas absorbierende Substanz mindestens Li und ein festes Material mit einer Mohsschen Härte von 5 oder mehr umfasst, wobei mindestens Li und das feste Material durch einen mechanischen Legierungsprozess gemischt sind.
Verwendung einer Gas absorbierenden Substanz gemäß Anspruch 1, wobei das feste Material mindestens ein Oxid enthält.
Verwendung einer Gas absorbierenden Substanz gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens ein Teil von Li eine Partikelgröße von 1 mm oder weniger hat.
Verwendung einer Gas absorbierenden Substanz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das feste Material eine Dichte von 4 g/cm³ bei 25°C aufweist, und wobei die Gas absorbierende Substanz 5 cm³/g oder mehr Stickstoff bei 25°C unter normalem Druck absorbieren kann.
Verwendung einer Gas absorbierenden Legierung zum Absorbieren von mindestens Stickstoff und/oder Sauerstoff bei normaler Temperatur und unter normalem Druck, dadurch gekennzeichnet, dass die Gas absorbierende Legierung mindestens zwei Metallarten umfasst, die gegenseitig keine intermetallische Verbindung eingehen dürfen, wobei die Mischenthalpie der zwei Metallarten größer als 0 ist und wobei mindestens die zwei Arten Metall durch einen mechanischen Legierungsprozess gemischt sind.
Verwendung einer Gas absorbierenden Legierung gemäß Anspruch 5, wobei eines Metall der zwei Metalle eine Nitridbildungsenthalpie von weniger als 0 bei mindestens 298 K hat.
Verwendung einer Gas absorbierenden Legierung gemäß Anspruch 5, wobei eine der zwei Metallarten Li und die andere ein Übergangsmetall ist.
Verwendung einer Gas absorbierenden Legierung gemäß Anspruch 7, wobei mindestens ein Teil zwischen dem Übergangsmetall und Li auf atomarer Ebene gemischt ist.