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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025034896
(43)【公開日】2025-03-13
(54)【発明の名称】水素吸蔵材料、水素放出・貯蔵システム
(51)【国際特許分類】
C01B 3/00 20060101AFI20250306BHJP
C01B 35/18 20060101ALI20250306BHJP
【ＦＩ】
C01B3/00 B
C01B35/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023141568
(22)【出願日】2023-08-31
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り ［１］ 開催日 現地時間：令和４年９月６日 （１１：５０－１２：１０） 日本時間：令和４年９月６日 （１８：５０－１９：１０） 集会名・開催場所 ＩＳＢＢ２０２２ Ｔｈｅ ２１ｓｔ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｂｏｒｏｎ， Ｂｏｒｉｄｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｏｒｂｏｎｎｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｅ－ｃａｍｐｕｓ Ｍａｒｉｅ ｅｔ Ｐｉｅｒｒｅ ＣＵＲＩＥ ４ Ｐｌａｃｅ Ｊｕｓｓｉｅｕ， ７５００５ ＰＡＲＩＳ， ＦＲＡＮＣＥ ［２］ 開催日 令和５年２月１６日 集会名・開催場所 国立大学法人筑波大学 令和４年度 数理物質科学研究群（研究科）応用理工学学位プログラム／物性・分子工学サブプログラム（物性・分子工学専攻） 修士論文公開発表会 茨城県つくば市天王台一丁目１番１第三エリア３Ｂ３０３講義室
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】504171134
【氏名又は名称】国立大学法人 筑波大学
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(74)【代理人】
【識別番号】100161702
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 宏之
(74)【代理人】
【識別番号】100189348
【弁理士】
【氏名又は名称】古都 智
(74)【代理人】
【識別番号】100196689
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 康一郎
(72)【発明者】
【氏名】田中 敦
(72)【発明者】
【氏名】澤津橋 徹哉
(72)【発明者】
【氏名】近藤 剛弘
(72)【発明者】
【氏名】後藤 和歩
(72)【発明者】
【氏名】野口 夏未
【テーマコード（参考）】
4G140
【Ｆターム（参考）】
4G140AA33
4G140AA44
4G140AA46
(57)【要約】
【課題】水素放出温度が低く、水素を放出するためのエネルギーを削減することができる水素吸蔵材料、および水素吸蔵材料を含む水素放出・貯蔵システムを提供する。
【解決手段】ホウ化水素と前記ホウ化水素に担持されたニッケルとから構成されるホウ化水素－ニッケル担持体と、前記ホウ化水素－ニッケル担持体にさらに担持された水素化マグネシウムと、を含み、前記ニッケルの含有量が５質量％以下である、水素吸蔵材料。
【選択図】なし
【解決手段】ホウ化水素と前記ホウ化水素に担持されたニッケルとから構成されるホウ化水素－ニッケル担持体と、前記ホウ化水素－ニッケル担持体にさらに担持された水素化マグネシウムと、を含み、前記ニッケルの含有量が５質量％以下である、水素吸蔵材料。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ホウ化水素と前記ホウ化水素に担持されたニッケルとから構成されるホウ化水素－ニッケル担持体と、前記ホウ化水素－ニッケル担持体にさらに担持された水素化マグネシウムと、を含み、
前記ニッケルの含有量が５質量％以下である、水素吸蔵材料。
前記ニッケルの含有量が５質量％以下である、水素吸蔵材料。
【請求項2】
前記ニッケルに対する前記ホウ化水素の比は、モル比で、５以上１００以下である、請求項１に記載の水素吸蔵材料。
【請求項3】
前記ニッケルの粒子径は１００ｎｍ以下である、請求項１に記載の水素吸蔵材料。
【請求項4】
前記ホウ化水素は、（ＨＢ）ｎ（ｎ≧４）からなる二次元ネットワークを有する二次元ホウ化水素含有シートである、請求項１に記載の水素吸蔵材料。
【請求項5】
水素製造反応部と、
水素吸蔵部と、
前記水素製造反応部および前記水素吸蔵部を収容する容器と、
前記容器内を加熱する加熱装置と、を備え、
前記前記水素吸蔵部は、請求項１～４のいずれか１項に記載の水素吸蔵材料を含む、水素放出・貯蔵システム。
水素吸蔵部と、
前記水素製造反応部および前記水素吸蔵部を収容する容器と、
前記容器内を加熱する加熱装置と、を備え、
前記前記水素吸蔵部は、請求項１～４のいずれか１項に記載の水素吸蔵材料を含む、水素放出・貯蔵システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、水素吸蔵材料、水素吸蔵材料を含む水素放出・貯蔵システムに関する。
【背景技術】
【0002】
アンモニア合成、ガス燃焼、固体酸化物燃料電池の製造、製鉄等の様々なプロセスにおいて、水素エネルギーが活用されている。原料となる水素ガスの供給には、膨大な労力とコストがかかることが知られており、これを改善する技術が求められている。また、水素エネルギーを活用する過程においては、膨大な排熱が発生するため、その有効な利用方法が求められている。
【0003】
可逆的な水素吸蔵材料としては、ホウ化水素（ＨＢ）（例えば、特許文献１参照）や水素化マグネシウム（ＭｇＨ２）（例えば、特許文献２参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】国際公開第２０１８／０７４５１８号
【特許文献2】特開昭５９－１７４５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、ホウ化水素や水素化マグネシウムは水素放出温度が高く、水素を放出するために多くのエネルギーが必要であるという課題があった。
【0006】
本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、水素放出温度が低く、水素を放出するためのエネルギーを削減することができる水素吸蔵材料、および水素吸蔵材料を含む水素放出・貯蔵システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本開示に係る水素吸蔵材料は、ホウ化水素と前記ホウ化水素に担持されたニッケルとから構成されるホウ化水素－ニッケル担持体と、前記ホウ化水素－ニッケル担持体にさらに担持された水素化マグネシウムと、を含み、前記ニッケルの含有量が５質量％以下である。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、水素吸蔵材料の水素放出温度を低くし、水素を放出するためのエネルギーを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本開示における二次元ホウ素含有シートの分子構造を示す模式図であり、（ａ）がＸＹ平面を示す図、（ｂ）がＹＺ平面を示す図、（ｃ）がＺＸ平面を示す図である。
【図2】本開示の水素放出・貯蔵システムの構成を示す模式図である。
【図3】実施例１におけるＸ線回折の結果を示す図である。
【図4】実施例２における赤外吸収スペクトル測定の結果を示す図である。
【図5】実施例３におけるＸ線光電子分光分析の結果を示す図である。
【図6】実施例３におけるＸ線光電子分光分析の結果を示す図である。
【図7】実施例４における透過型電子顕微鏡像である。
【図8】実施例５における粒度分布の測定の結果を示す図である。
【図9】実施例６におけるＸ線回折の結果を示す図である。
【図10】実施例６における結晶子サイズの測定の結果を示す図である。
【図11】実施例７における加熱発生ガス分析の結果を示す図である。
【図12】実施例８における加熱発生ガス分析の結果を示す図である。
【図13】実施例９における加熱発生ガス分析の結果を示す図である。
【図14】比較例における加熱発生ガス分析の結果を示す図である。
【図15】比較例における加熱発生ガス分析の結果を示す図である。
【図16】比較例における加熱発生ガス分析の結果を示す図である。
【図17】比較例における加熱発生ガス分析の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、本開示の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本開示が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【0011】
［水素吸蔵材料］
本開示の水素吸蔵材料は、ホウ化水素（ＨＢ）と前記ホウ化水素に担持されたニッケル（Ｎｉ）とから構成されるホウ化水素－ニッケル担持体（Ｎｉ－ＨＢ）と、前記ホウ化水素－ニッケル担持体にさらに担持された水素化マグネシウム（ＭｇＨ２）と、を含む。
本開示の水素吸蔵材料は、ホウ化水素（ＨＢ）と前記ホウ化水素に担持されたニッケル（Ｎｉ）とから構成されるホウ化水素－ニッケル担持体（Ｎｉ－ＨＢ）と、前記ホウ化水素－ニッケル担持体にさらに担持された水素化マグネシウム（ＭｇＨ２）と、を含む。
【0012】
「ホウ化水素」
本開示におけるホウ化水素は、（ＨＢ）ｎ（ｎ≧４）からなる二次元ネットワークを有する二次元ホウ化水素含有シートであることが好ましい。すなわち、本開示における二次元水素化ホウ素含有シートは、ホウ素原子（Ｂ）と水素原子（Ｈ）がモル比で１：１の割合で存在し、これら２つの原子のみから形成される二次元ネットワークを有するシートである。
本開示におけるホウ化水素は、（ＨＢ）ｎ（ｎ≧４）からなる二次元ネットワークを有する二次元ホウ化水素含有シートであることが好ましい。すなわち、本開示における二次元水素化ホウ素含有シートは、ホウ素原子（Ｂ）と水素原子（Ｈ）がモル比で１：１の割合で存在し、これら２つの原子のみから形成される二次元ネットワークを有するシートである。
【0013】
本開示における二次元水素化ホウ素含有シートは、図１に示すように、ホウ素原子（Ｂ）が、ベンゼン環のような六角形の環状に配列するとともに、その六角形の頂点に存在しており、ホウ素原子（Ｂ）によって形成される六角形が隙間なく連接して、網目状の面構造（二次元ネットワーク）をなしている。さらに、本開示における二次元水素化ホウ素含有シートは、図１に示すように、ホウ素原子（Ｂ）のうち隣接する２つが同一の水素原子（Ｈ）と結合する部位を有する。なお、ホウ素原子（Ｂ）１つが１つの水素原子（Ｈ）と結合する部位を有していてもよい。
本開示における二次元水素化ホウ素含有シートにおいて、ホウ素原子（Ｂ）によって形成される六角形の網目状とは、例えば、ハニカム状のことを言う。
本開示における二次元水素化ホウ素含有シートにおいて、ホウ素原子（Ｂ）によって形成される六角形の網目状とは、例えば、ハニカム状のことを言う。
【0014】
このような本開示における二次元水素化ホウ素含有シートは、ホウ素原子（Ｂ）と水素原子（Ｈ）からなる二次元ネットワークを有する薄膜状の物質である。また、本開示における二次元水素化ホウ素含有シートは、後述する本開示における二次元ホウ素化合物含有シートの製造方法に用いられる二ホウ化金属に由来する金属原子、または、その他の金属原子をほとんど含まない。
本開示における二次元水素化ホウ素含有シートにおいて、上記の網目状の面構造を形成するホウ素原子（Ｂ）と水素原子（Ｈ）の総数は、１０００個以上である。
本開示における二次元水素化ホウ素含有シートにおいて、上記の網目状の面構造を形成するホウ素原子（Ｂ）と水素原子（Ｈ）の総数は、１０００個以上である。
【0015】
図１（ａ）に示す、隣り合う２つのホウ素原子（Ｂ）間の結合距離ｄ１は、０．１７ｎｍ～０．１８ｎｍである。また、図１（ｂ）に示す、１つの水素原子（Ｈ）を介して、隣り合う２つのホウ素原子（Ｂ）間の結合距離ｄ２は、０．１７ｎｍ～０．１８ｎｍである。また、図１（ｂ）に示す、隣り合うホウ素原子（Ｂ）と水素原子（Ｈ）間の結合距離ｄ３は、０．１２５ｎｍ～０．１３５ｎｍである。
【0016】
本開示における二次元水素化ホウ素含有シートの厚さは、０．２３ｎｍ～０．５０ｎｍである。
本開示における二次元水素化ホウ素含有シートにおいて、少なくとも一方向の長さ（例えば、図１（ａ）においてＸ方向またはＹ方向の長さ）が１００ｎｍ以上であることが好ましい。
本開示における二次元水素化ホウ素含有シートの大きさ（面積）は、特に限定されず、後述する本開示における二次元ホウ素化合物含有シートの製造方法によって、任意の大きさに形成することができる。
本開示における二次元水素化ホウ素含有シートにおいて、少なくとも一方向の長さ（例えば、図１（ａ）においてＸ方向またはＹ方向の長さ）が１００ｎｍ以上であることが好ましい。
本開示における二次元水素化ホウ素含有シートの大きさ（面積）は、特に限定されず、後述する本開示における二次元ホウ素化合物含有シートの製造方法によって、任意の大きさに形成することができる。
【0017】
本開示における二次元水素化ホウ素含有シートは、酸化物で終端されていてもよい。すなわち、本開示における二次元水素化ホウ素含有シートは、その分子構造の末端が酸化物を形成していてもよい。本開示における二次元水素化ホウ素含有シートの分子構造の末端をなす酸化物としては、例えば、ホウ酸（Ｂ（ＯＨ）３）や酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）が挙げられる。本開示における二次元水素化ホウ素含有シートは、酸化物で終端されることにより、より安定な分子構造を形成する。
【0018】
このような本開示における二次元水素化ホウ素含有シートは、結晶構造を有する物質である。また、本開示における二次元水素化ホウ素含有シートでは、六角形の環を形成するホウ素原子（Ｂ）間、および、ホウ素原子（Ｂ）と水素原子（Ｈ）の間の結合力が強い。そのため、本開示における二次元水素化ホウ素含有シートは、製造時に複数積層されてなる結晶（凝集体）を形成したとしても、グラファイトと同様に結晶面に沿って容易に劈開し、単層の二次元シートとして分離（回収）することができる。
【0019】
本開示の水素吸蔵材料におけるホウ化水素の含有量は、水素吸蔵材料の全質量（１００質量％）に対して、１．０質量％以上９５質量％以下が好ましく、２．０質量％以上９５質量％以下がより好ましく、４．０質量％以上６３質量％以下がさらに好ましい。ホウ化水素の含有量が前記下限値以上であると、適切量のニッケルの微粒子を含むことができ、水素化マグネシウムへの接点となるニッケルの微粒子を確保することができる。ホウ化水素の含有量が前記上限値以下であると、水素化マグネシウムとニッケルの微粒子の接点を十分に確保することができる。
【0020】
「二次元ホウ素化合物含有シートの製造方法」
本開示における二次元ホウ素化合物含有シートの製造方法は、ＭＢ２（但し、Ｍは、ＡｌおよびＭｇからなる群から選択される少なくとも１種である。）型構造の二ホウ化金属と、その二ホウ化金属を構成する金属イオンとイオン交換可能なイオンを配位したイオン交換樹脂とを極性有機溶媒中で混合する工程（以下、「第１の工程」と言う。）を有する方法である。
本開示における二次元ホウ素化合物含有シートの製造方法は、ＭＢ２（但し、Ｍは、ＡｌおよびＭｇからなる群から選択される少なくとも１種である。）型構造の二ホウ化金属と、その二ホウ化金属を構成する金属イオンとイオン交換可能なイオンを配位したイオン交換樹脂とを極性有機溶媒中で混合する工程（以下、「第１の工程」と言う。）を有する方法である。
【0021】
ＭＢ２型構造の二ホウ化金属としては、六角形の環状の構造を有するものが用いられ、例えば、二ホウ化アルミニウム（ＡｌＢ２）、二ホウ化マグネシウム（ＭｇＢ２）、二ホウ化タンタル（ＴａＢ２）、二ホウ化ジルコニウム（ＺｒＢ２）、二ホウ化レニウム（ＲｅＢ２）、二ホウ化クロム（ＣｒＢ２）、二ホウ化チタン（ＴｉＢ２）、二ホウ化バナジウム（ＶＢ２）が用いられる。
極性有機溶媒中にて、容易にイオン交換樹脂とのイオン交換を行うことができることから、二ホウ化マグネシウムを用いることが好ましい。
極性有機溶媒中にて、容易にイオン交換樹脂とのイオン交換を行うことができることから、二ホウ化マグネシウムを用いることが好ましい。
【0022】
二ホウ化金属を構成する金属イオンとイオン交換可能なイオンを配位したイオン交換樹脂としては、特に限定されないが、例えば、二ホウ化金属を構成する金属イオンとイオン交換可能なイオンを配位した官能基（以下、「官能基α」と言う。）を有するスチレンの重合体、官能基αを有するジビニルベンゼンの重合体、官能基αを有するスチレンと官能基αを有するジビニルベンゼンの共重合体等が挙げられる。
官能基αとしては、例えば、スルホ基、カルボキシル基等が挙げられる。これらの中でも、極性有機溶媒中にて、容易に二ホウ化金属を構成する金属イオンとのイオン交換を行うことができることから、スルホ基が好ましい。
官能基αとしては、例えば、スルホ基、カルボキシル基等が挙げられる。これらの中でも、極性有機溶媒中にて、容易に二ホウ化金属を構成する金属イオンとのイオン交換を行うことができることから、スルホ基が好ましい。
【0023】
極性有機溶媒としては、特に限定されず、例えば、アセトニトリルＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミド等が挙げられる。これらの中でも、酸素を含んでいない点からアセトニトリルが好ましい。
【0024】
第１の工程では、極性有機溶媒に二ホウ化金属とイオン交換樹脂を投入し、極性有機溶媒、二ホウ化金属およびイオン交換樹脂を含む混合溶液を撹拌し、二ホウ化金属とイオン交換樹脂を充分に接触させる。これにより、二ホウ化金属を構成する金属イオンと、イオン交換樹脂の官能基αのイオンとがイオン交換して、ホウ素原子と、イオン交換樹脂の官能基αに由来する原子によって形成される二次元ネットワークを有する二次元ホウ素化合物含有シートが生成する。
【0025】
例えば、二ホウ化金属として二ホウ化マグネシウムを用い、イオン交換樹脂としてスルホ基を有するイオン交換樹脂を用いれば、二ホウ化マグネシウムのマグネシウムイオン（Ｍｇ＋）と、イオン交換樹脂のスルホ基の水素イオン（Ｈ＋）とが置換して、上述のようなホウ素原子（Ｂ）と水素原子（Ｈ）からなる二次元ネットワークを有する二次元水素化ホウ素含有シートが生成する。
【0026】
第１の工程では、混合液に超音波等を加えることなく、二ホウ化金属を構成する金属イオンと、イオン交換樹脂の官能基αのイオンとがイオン交換する反応を、穏やかに進めることが好ましい。
【0027】
混合溶液を撹拌する際、混合溶液の温度は、１５℃～３５℃であることが好ましい。
混合溶液を撹拌する時間は、特に限定されないが、例えば、７００分～７０００分とする。
混合溶液を撹拌する時間は、特に限定されないが、例えば、７００分～７０００分とする。
【0028】
また、第１の工程は、窒素（Ｎ２）やアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスからなる不活性雰囲気下で行う。
【0029】
次いで、撹拌が終了した混合溶液を濾過する（第２の工程）。
混合溶液の濾過方法は、特に限定されず、例えば、自然濾過、減圧濾過、加圧濾過、遠心濾過等の方法が用いられる。また、濾材としては、例えば、セルロースを基材とする濾紙、メンブランフィルター、セルロースやグラスファイバー等を圧縮成型した濾過板等が用いられる。
混合溶液の濾過方法は、特に限定されず、例えば、自然濾過、減圧濾過、加圧濾過、遠心濾過等の方法が用いられる。また、濾材としては、例えば、セルロースを基材とする濾紙、メンブランフィルター、セルロースやグラスファイバー等を圧縮成型した濾過板等が用いられる。
【0030】
濾過により沈殿物と分離されて回収された生成物を含む溶液を、自然乾燥するか、または、加熱により乾燥することにより、最終的に生成物のみを得る。
この生成物は、ホウ素原子と、イオン交換樹脂の官能基αに由来する原子によって形成される二次元ネットワークを有する二次元ホウ素化合物含有シートである。
この生成物は、ホウ素原子と、イオン交換樹脂の官能基αに由来する原子によって形成される二次元ネットワークを有する二次元ホウ素化合物含有シートである。
【0031】
本開示における二次元ホウ素化合物含有シートの製造方法によって得られた、生成物の分析方法としては、例えば、Ｘ線光電子分光分析法（Ｘ－ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、ＸＰＳ）、透過型電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＴＥＭ）および透過型電子顕微鏡内で行うエネルギー分散型Ｘ線分析（Ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、ＥＤＳ）と電子エネルギー損失分光（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｌｏｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、ＥＥＬＳ）による観察等が挙げられる。
【0032】
Ｘ線光電子分光分析法（ＸＰＳ）では、例えば、日本電子（ＪＥＯＬ）社製のＸ線光電子分光分析装置（商品名：ＪＰＳ９０１０ＴＲ）を用いて、生成物の表面にＸ線を照射し、そのときに生じる光電子のエネルギーを測定することによって、生成物の構成元素とその電子状態を分析する。この分析において、原料の二ホウ化金属を構成する金属元素に起因する光電子のエネルギーがほとんど検出されず、ホウ素と上記のイオン交換樹脂の官能基αに由来する元素に起因する光電子のエネルギーのみが検出されれば、生成物はホウ素と上記のイオン交換樹脂の官能基αに由来する元素のみから構成されていると言える。Ｘ線光電子分光分析法による分析により、原料の二ホウ化金属を構成する金属元素に起因する光電子のエネルギーがほとんど検出されず、ホウ素と水素に起因する光電子のエネルギーのみが検出されれば、生成物はホウ素と水素のみから構成されていると言える。
【0033】
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による観察では、例えば、日本電子（ＪＥＯＬ）社製の透過型電子顕微鏡（商品名：ＪＥＭ－２１００Ｆ ＴＥＭ／ＳＴＥＭ）を用いて、生成物を観察することにより、生成物の形状（外観）等を分析する。この分析において、膜状（シート状）の物質が観察されれば、生成物は二次元的なシート状の物質であると言える。透過型電子顕微鏡内において、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）を行うことにより、生成物のＴＥＭ観察した部位における金属元素の存在の有無を観察できる。この分析において、原料の二ホウ化金属を構成する金属元素に起因するＸ線のエネルギーがほとんど検出されず、金属元素（例えば、Ｍｇ）のピークが現われなければ、金属元素が存在しないと言える。また、透過型電子顕微鏡内において、電子エネルギー損失分光（ＥＥＬＳ）を行うことにより、生成物のＴＥＭ観察した部位における構成元素を観察できる。この分析において、ホウ素と上記のイオン交換樹脂の官能基αに由来する元素に起因するＸ線エネルギーのみが検出されれば、生成物はホウ素と上記のイオン交換樹脂の官能基αに由来する元素のみから構成されていると言える。
【0034】
本開示における二次元ホウ素化合物含有シートの製造方法によれば、ホウ素原子と、イオン交換樹脂の官能基αに由来する原子によって形成される二次元ネットワークを有する二次元ホウ素化合物含有シートを容易に生成することができる。
【0035】
また、本開示における二次元ホウ素化合物含有シートの製造方法によれば、二ホウ化金属を構成する金属イオンと、イオン交換樹脂の官能基αのイオンとをイオン交換させるために酸性溶液を用いずに、極性有機溶媒を用いるため、極性有機溶媒、二ホウ化金属およびイオン交換樹脂を含む混合溶液のｐＨの調整が不要である。
【0036】
「ニッケル」
本開示におけるニッケルは、ニッケルアセチルアセトナート（Ｎｉ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）２）、塩化ニッケル（ＮｉＣｌ２）、硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ４）等に由来し、ホウ化水素の表面に単体の金属として存在する。また、本開示におけるニッケルは、ホウ化水素の表面にて凝集することなく、分散して存在している。
本開示におけるニッケルは、ニッケルアセチルアセトナート（Ｎｉ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）２）、塩化ニッケル（ＮｉＣｌ２）、硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ４）等に由来し、ホウ化水素の表面に単体の金属として存在する。また、本開示におけるニッケルは、ホウ化水素の表面にて凝集することなく、分散して存在している。
【0037】
ホウ化水素の表面に存在するニッケルの粒子径は０．２５ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましく、０．２５ｎｍ以上５０ｎｍ以下がより好ましく、０．２５ｎｍ以上１０ｎｍ以下がより好ましく、０．２５ｎｍ以上５ｎｍ以下がより好ましく、０．２５ｎｍ以上２ｎｍ以下がさらに好ましい。ニッケルの粒子径が前記上限値以下であると、水素化マグネシウムに対して適切なニッケルの微粒子の接点を確保することができる。
【0038】
ニッケルの粒子径は、透過型顕微鏡による観察で測定することができる。
【0039】
本開示の水素吸蔵材料におけるニッケルの含有量は、水素吸蔵材料の全質量（１００質量％）に対して、５．０質量％以下であり、１質量％以上５質量％以下が好ましく、１．３質量％以上３．０質量％以下がより好ましく、２．０質量％以上３．０質量％以下がさらに好ましい。ニッケルの含有量が前記上限値を超えると、ニッケルを介して、水素吸蔵材料の水素放出温度が、水素化マグネシウムと同等に高くなる。ホウ化水素の含有量が前記下限値未満であると、ホウ化水素－ニッケル担持体の表面に水素化マグネシウムを十分に結合させることができない。
【0040】
「ホウ化水素－ニッケル担持体」
本開示におけるホウ化水素－ニッケル担持体は、ホウ化水素とホウ化水素の表面に担持されたニッケルとから構成される。
ホウ化水素－ニッケル担持体において、ニッケルに対するホウ化水素の比（ホウ化水素／ニッケル）は、モル比で、５以上１００以下が好ましく、５以上５０以下がより好ましく、１０が最も好ましい。前記比が前記下限値以上であると、ホウ化水素－ニッケル担持体と水素化マグネシウムを、ニッケルを介して結合することができる。前記比が前記上限値以下であると、ホウ化水素－ニッケル担持体と水素化マグネシウムを、ニッケルを介して結合することができる。
本開示におけるホウ化水素－ニッケル担持体は、ホウ化水素とホウ化水素の表面に担持されたニッケルとから構成される。
ホウ化水素－ニッケル担持体において、ニッケルに対するホウ化水素の比（ホウ化水素／ニッケル）は、モル比で、５以上１００以下が好ましく、５以上５０以下がより好ましく、１０が最も好ましい。前記比が前記下限値以上であると、ホウ化水素－ニッケル担持体と水素化マグネシウムを、ニッケルを介して結合することができる。前記比が前記上限値以下であると、ホウ化水素－ニッケル担持体と水素化マグネシウムを、ニッケルを介して結合することができる。
【0041】
「ホウ化水素－ニッケル担持体の製造方法」
本開示におけるホウ化水素－ニッケル担持体の製造方法は、ニッケルアセチルアセトナートを含む溶液とホウ化水素を混合して混合溶液を調製する工程（以下、「第１の工程」と言う。）と、前記混合溶液を、不活性ガス雰囲気下で撹拌する工程（以下、「第２の工程」と言う。）と、前記混合溶液の撹拌によって生じた生成物（沈殿物）を回収して、乾燥する工程（以下、「第３の工程」と言う。）と、を有する。
本開示におけるホウ化水素－ニッケル担持体の製造方法は、ニッケルアセチルアセトナートを含む溶液とホウ化水素を混合して混合溶液を調製する工程（以下、「第１の工程」と言う。）と、前記混合溶液を、不活性ガス雰囲気下で撹拌する工程（以下、「第２の工程」と言う。）と、前記混合溶液の撹拌によって生じた生成物（沈殿物）を回収して、乾燥する工程（以下、「第３の工程」と言う。）と、を有する。
【0042】
第１の工程の工程において、ニッケルアセチルアセトナートを含む溶液に用いられる溶媒としては、例えば、アセトニトリル、メタノール等が挙げられる。
【0043】
第１の工程の工程において、ニッケルアセチルアセトナートを含む溶液とホウ化水素の混合比は、ニッケルアセチルアセトナートに対するホウ化水素の比（ホウ化水素／ニッケルアセチルアセトナート）が、モル比で、５以上１００以下となるようにすることが好ましく、５以上５０以下となるようにすることがより好ましく、１０となるようにすることが最も好ましい。前記比が前記下限値以上であると、ホウ化水素－ニッケル担持体と水素化マグネシウムを、ニッケルを介して結合することができる。前記比が前記上限値以下であると、ホウ化水素－ニッケル担持体と水素化マグネシウムを、ニッケルを介して結合することができる。
【0044】
第２の工程の工程において、不活性ガスは、窒素ガス、ヘリウム、アルゴン等を用いることができる。
【0045】
第２の工程の工程において、混合溶液を撹拌する時間（撹拌時間）は、２０時間以上３０時間以下が好ましく、２２時間以上２６時間以下がより好ましく、２３時間以上２４時間以下がさらに好ましい。
【0046】
第３の工程の工程において、生成物を回収する方法としては、ろ過法等を用いることができる。
【0047】
第３の工程の工程において、回収された生成物を乾燥する方法としては、オーブンによる乾燥法、真空乾燥法等を用いることができる。
【0048】
「水素化マグネシウム」
本開示における水素化マグネシウムは、例えば、特開昭５９－１７４５０１号公報に記載の方法によって製造されたものである。水素化マグネシウムは、水素放出温度を低下する効果を得るために、できるだけ粒径が小さいものが好ましい。
本開示における水素化マグネシウムは、例えば、特開昭５９－１７４５０１号公報に記載の方法によって製造されたものである。水素化マグネシウムは、水素放出温度を低下する効果を得るために、できるだけ粒径が小さいものが好ましい。
【0049】
本開示の水素吸蔵材料では、ホウ化水素とニッケルを除いた残部が水素化マグネシウムである。すなわち、本開示の水素吸蔵材料において、水素化マグネシウムの含有量は、ホウ化水素およびニッケルの含有量によって決まる。
【0050】
［水素吸蔵材料の製造方法］
本開示の水素吸蔵材料の製造方法は、上記ホウ化水素－ニッケル担持体と上記水素化マグネシウムを、所定の配合比にて、ボールミルで混合する工程を有する。
ここで、所定の配合比とは、本開示の水素吸蔵材料におけるホウ化水素、ニッケルおよび水素化マグネシウムの含有量を満たす比率である。
本開示の水素吸蔵材料の製造方法は、上記ホウ化水素－ニッケル担持体と上記水素化マグネシウムを、所定の配合比にて、ボールミルで混合する工程を有する。
ここで、所定の配合比とは、本開示の水素吸蔵材料におけるホウ化水素、ニッケルおよび水素化マグネシウムの含有量を満たす比率である。
【0051】
本開示の水素吸蔵材料によれば、従来の水素吸蔵材料である水素化マグネシウムよりも水素放出温度が低くなる。すなわち、ニッケルの含有量が５質量％以下であれば、ニッケルが触媒として機能し、水素放出能を促進することができる。
【0052】
［水素放出・貯蔵システム］
図２は、本開示の水素放出・貯蔵システムの構成を示す模式図である。
本開示の水素放出・貯蔵システム１００は、水素製造反応部１０１と、水素吸蔵部１０２と、容器１０３と、加熱装置１０４と、を備える。
図２は、本開示の水素放出・貯蔵システムの構成を示す模式図である。
本開示の水素放出・貯蔵システム１００は、水素製造反応部１０１と、水素吸蔵部１０２と、容器１０３と、加熱装置１０４と、を備える。
【0053】
水素製造反応部１０１は、公知のホウ化水素を含む。
【0054】
水素吸蔵部１０２は、本開示の水素吸蔵材料を含む。
【0055】
容器１０３は、水素製造反応部１０１および水素吸蔵部１０２を収容する。
【0056】
加熱装置１０４は、熱媒を供給する手段（熱媒供給手段）１０４Ａと、熱媒の温度を調整する手段（温度調整手段）１０４Ｂとを備える。
【0057】
本開示の水素放出・貯蔵システム１００によれば、水素吸蔵部１０２が本開示の水素吸蔵材料を含むため、水素製造反応部１０１で生成した水素を水素吸蔵部１０２に吸蔵させて後、より低い温度で水素吸蔵部１０２から水素を放出することができる。従って、本開示の水素放出・貯蔵システム１００は、水素の放出および貯蔵に要するエネルギーを少なくすることができる。
【実施例0058】
以下、実施例により本開示をさらに具体的に説明するが、本開示は以下の実施例に限定されるものではない。
【0059】
［実施例１］
ニッケルアセチルアセトナート（Ｎｉ（ａｃａｃ）２）を含むアセトニトリル溶液と二次元ホウ素含有シートを混合して混合溶液を調製した。
混合溶液を調製において、ニッケルアセチルアセトナートに対する二次元ホウ素含有シートの比（二次元ホウ素含有シート／ニッケルアセチルアセトナート）を、モル比で、５、１０、１００とした。
次いで、上記混合溶液を、窒素ガス雰囲気下で２４時間撹拌した。
次いで、上記混合溶液の撹拌によって生じた生成物を回収して、その生成物を真空乾燥し、ホウ化水素－ニッケル担持体を得た。
得られたホウ化水素－ニッケル担持体について、Ｘ線回折測定を行った。Ｘ線回折測定には、リガク社製のＸ線回折装置（商品名：ＭｉｎｉＦｌｅｘ）を用いた。
また、比較例として、ニッケルアセチルアセトナートのＸ線回折測定を同様に行った。
得られたＸ線回折パターンを図３に示す。
図３に示す結果から、ホウ化水素－ニッケル担持体のＸ線回折パターンでは、ニッケルアセチルアセトナートに由来するピークが消えていることが確認された。すなわち、得られたホウ化水素－ニッケル担持体では、ニッケルアセチルアセトナートの結晶が結晶性を失っており、ニッケルがホウ化水素に高分散して担持されている可能性がある。
ニッケルアセチルアセトナート（Ｎｉ（ａｃａｃ）２）を含むアセトニトリル溶液と二次元ホウ素含有シートを混合して混合溶液を調製した。
混合溶液を調製において、ニッケルアセチルアセトナートに対する二次元ホウ素含有シートの比（二次元ホウ素含有シート／ニッケルアセチルアセトナート）を、モル比で、５、１０、１００とした。
次いで、上記混合溶液を、窒素ガス雰囲気下で２４時間撹拌した。
次いで、上記混合溶液の撹拌によって生じた生成物を回収して、その生成物を真空乾燥し、ホウ化水素－ニッケル担持体を得た。
得られたホウ化水素－ニッケル担持体について、Ｘ線回折測定を行った。Ｘ線回折測定には、リガク社製のＸ線回折装置（商品名：ＭｉｎｉＦｌｅｘ）を用いた。
また、比較例として、ニッケルアセチルアセトナートのＸ線回折測定を同様に行った。
得られたＸ線回折パターンを図３に示す。
図３に示す結果から、ホウ化水素－ニッケル担持体のＸ線回折パターンでは、ニッケルアセチルアセトナートに由来するピークが消えていることが確認された。すなわち、得られたホウ化水素－ニッケル担持体では、ニッケルアセチルアセトナートの結晶が結晶性を失っており、ニッケルがホウ化水素に高分散して担持されている可能性がある。
【0060】
［実施例２］
実施例１で得られたホウ化水素－ニッケル担持体について、Ｂｒｕｋｅｒ社製のフーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ－ＩＲ）（商品名：ＡＬＰＨＡ ＩＩ）により、赤外吸収スペクトルを測定した。
また、比較例として、ニッケルアセチルアセトナートの赤外吸収スペクトルを同様に測定した。
得られた赤外吸収スペクトルを図４に示す。
図４に示す結果から、ホウ化水素－ニッケル担持体では、ニッケルアセチルアセトナートに由来するピークが弱くなっていることが確認された。
実施例１で得られたホウ化水素－ニッケル担持体について、Ｂｒｕｋｅｒ社製のフーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ－ＩＲ）（商品名：ＡＬＰＨＡ ＩＩ）により、赤外吸収スペクトルを測定した。
また、比較例として、ニッケルアセチルアセトナートの赤外吸収スペクトルを同様に測定した。
得られた赤外吸収スペクトルを図４に示す。
図４に示す結果から、ホウ化水素－ニッケル担持体では、ニッケルアセチルアセトナートに由来するピークが弱くなっていることが確認された。
【0061】
［実施例３］
実施例１で得られたホウ化水素－ニッケル担持体について、Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）分析を行った。
Ｘ線光電子分光分析の分析装置として、ＪＥＯＬ社製のＸ線光電子分光分析装置（商品名：ＪＰＳ－９０１０ ＴＲ）を用いた。Ｘ線光電子分光分析の結果を図５および図６に示す。
図５に示す結果から、Ｂ１ｓでは、ニッケルアセチルアセトナートの還元に伴うホウ素の酸化が発生していることが確認された。
図６に示す結果から、Ｎｉ２ｐ３／２では、ニッケルアセチルアセトナートに対するホウ化水素の比（二次元ホウ素含有シート／ニッケルアセチルアセトナート）がモル比で１００の場合のみ中性状態のニッケル（８５２．９ｅＶ）が確認され、その他は正に帯電したニッケルアセチルアセトナートが確認された。前記比（二次元ホウ素含有シート／ニッケルアセチルアセトナート）がモル比で１００近傍にホウ化水素の還元性能の上限があるものと思われる。
実施例１で得られたホウ化水素－ニッケル担持体について、Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）分析を行った。
Ｘ線光電子分光分析の分析装置として、ＪＥＯＬ社製のＸ線光電子分光分析装置（商品名：ＪＰＳ－９０１０ ＴＲ）を用いた。Ｘ線光電子分光分析の結果を図５および図６に示す。
図５に示す結果から、Ｂ１ｓでは、ニッケルアセチルアセトナートの還元に伴うホウ素の酸化が発生していることが確認された。
図６に示す結果から、Ｎｉ２ｐ３／２では、ニッケルアセチルアセトナートに対するホウ化水素の比（二次元ホウ素含有シート／ニッケルアセチルアセトナート）がモル比で１００の場合のみ中性状態のニッケル（８５２．９ｅＶ）が確認され、その他は正に帯電したニッケルアセチルアセトナートが確認された。前記比（二次元ホウ素含有シート／ニッケルアセチルアセトナート）がモル比で１００近傍にホウ化水素の還元性能の上限があるものと思われる。
【0062】
［実施例４］
実施例１で得られたホウ化水素－ニッケル担持体について、ＪＥＯＬ社製の透過型電子顕微鏡（商品名：ＪＥＭ－２１００Ｆ）による観察を行った。観察結果を、図７に示す。
図７に示す結果から、二次元ホウ素含有シートの表面にニッケルが高分散に担持されていることが確認された。
実施例１で得られたホウ化水素－ニッケル担持体について、ＪＥＯＬ社製の透過型電子顕微鏡（商品名：ＪＥＭ－２１００Ｆ）による観察を行った。観察結果を、図７に示す。
図７に示す結果から、二次元ホウ素含有シートの表面にニッケルが高分散に担持されていることが確認された。
【0063】
［実施例５］
実施例１で得られたホウ化水素－ニッケル担持体について、二次元ホウ素含有シートの表面に担持されているニッケルの粒度分布を測定した。
ニッケルの粒度分布の測定には、ＪＥＯＬ社製の透過型電子顕微鏡（商品名：ＪＥＭ－２１００Ｆ）を用いた。結果を、図８に示す。
図８に示す結果から、粒子径が約２ｎｍのニッケルが二次元ホウ素含有シートの表面に高分散に担持されていることが確認された。
実施例１で得られたホウ化水素－ニッケル担持体について、二次元ホウ素含有シートの表面に担持されているニッケルの粒度分布を測定した。
ニッケルの粒度分布の測定には、ＪＥＯＬ社製の透過型電子顕微鏡（商品名：ＪＥＭ－２１００Ｆ）を用いた。結果を、図８に示す。
図８に示す結果から、粒子径が約２ｎｍのニッケルが二次元ホウ素含有シートの表面に高分散に担持されていることが確認された。
【0064】
［実施例６］
実施例１と同様にして、ホウ化水素－ニッケル担持体を得た。混合溶液を調製において、ニッケルアセチルアセトナートに対する二次元ホウ素含有シートの比（二次元ホウ素含有シート／ニッケルアセチルアセトナート）を、モル比で、１０とした。
特開昭５９－１７４５０１号公報に記載の方法に従って、水素化マグネシウム（ＭｇＨ２）を得た。
ホウ化水素－ニッケル担持体と水素化マグネシウムを、所定の配合比にて、ボールミルで混合し、水素吸蔵材料を得た。
得られた水素吸蔵材料は、以下の７種類（（１）～（７））であった。
（１）ニッケルの含有量が１質量％、ホウ化水素の含有量が２質量％、水素化マグネシウムの含有量が９７．０質量％
（２）ニッケルの含有量が１．３質量％、ホウ化水素の含有量が２．６質量％、水素化マグネシウムの含有量が９６．１質量％
（３）ニッケルの含有量が２質量％、ホウ化水素の含有量が４質量％、水素化マグネシウムの含有量が９４質量％
（４）ニッケルの含有量が３質量％、ホウ化水素の含有量が６質量％、水素化マグネシウムの含有量が９１質量％
（５）ニッケルの含有量が５質量％、ホウ化水素の含有量が１０．１質量％、水素化マグネシウムの含有量が８４．９質量％
（６）ニッケルの含有量が１０質量％、ホウ化水素の含有量が２０．１質量％、水素化マグネシウムの含有量が６９．９質量％
（７）ニッケルの含有量が１５質量％、ホウ化水素の含有量が３０．２質量％、水素化マグネシウムの含有量が５４．８質量％
得られたホウ化水素－ニッケル担持体について、Ｘ線回折測定を行った。Ｘ線回折測定には、リガク社製のＸ線回折装置（商品名：ＭｉｎｉＦｌｅｘ）を用いた。得られたＸ線回折パターンを図９に示す。
また、得られたホウ化水素－ニッケル担持体について、水素化マグネシウムの（１１０）面の結晶子サイズを測定した。結晶子サイズの測定には、ＪＥＯＬ社製の透過型電子顕微鏡（商品名：ＪＥＭ－２１００Ｆ）を用いた。得られた結果を図１０に示す。
図９および図１０に示す結果から、粒子径が１０ｎｍ～１５ｎｍの水素化マグネシウムが、ニッケルのナノ粒子が高分散に担持されている二次元ホウ素含有シートの表面に結合していることが確認された。
実施例１と同様にして、ホウ化水素－ニッケル担持体を得た。混合溶液を調製において、ニッケルアセチルアセトナートに対する二次元ホウ素含有シートの比（二次元ホウ素含有シート／ニッケルアセチルアセトナート）を、モル比で、１０とした。
特開昭５９－１７４５０１号公報に記載の方法に従って、水素化マグネシウム（ＭｇＨ２）を得た。
ホウ化水素－ニッケル担持体と水素化マグネシウムを、所定の配合比にて、ボールミルで混合し、水素吸蔵材料を得た。
得られた水素吸蔵材料は、以下の７種類（（１）～（７））であった。
（１）ニッケルの含有量が１質量％、ホウ化水素の含有量が２質量％、水素化マグネシウムの含有量が９７．０質量％
（２）ニッケルの含有量が１．３質量％、ホウ化水素の含有量が２．６質量％、水素化マグネシウムの含有量が９６．１質量％
（３）ニッケルの含有量が２質量％、ホウ化水素の含有量が４質量％、水素化マグネシウムの含有量が９４質量％
（４）ニッケルの含有量が３質量％、ホウ化水素の含有量が６質量％、水素化マグネシウムの含有量が９１質量％
（５）ニッケルの含有量が５質量％、ホウ化水素の含有量が１０．１質量％、水素化マグネシウムの含有量が８４．９質量％
（６）ニッケルの含有量が１０質量％、ホウ化水素の含有量が２０．１質量％、水素化マグネシウムの含有量が６９．９質量％
（７）ニッケルの含有量が１５質量％、ホウ化水素の含有量が３０．２質量％、水素化マグネシウムの含有量が５４．８質量％
得られたホウ化水素－ニッケル担持体について、Ｘ線回折測定を行った。Ｘ線回折測定には、リガク社製のＸ線回折装置（商品名：ＭｉｎｉＦｌｅｘ）を用いた。得られたＸ線回折パターンを図９に示す。
また、得られたホウ化水素－ニッケル担持体について、水素化マグネシウムの（１１０）面の結晶子サイズを測定した。結晶子サイズの測定には、ＪＥＯＬ社製の透過型電子顕微鏡（商品名：ＪＥＭ－２１００Ｆ）を用いた。得られた結果を図１０に示す。
図９および図１０に示す結果から、粒子径が１０ｎｍ～１５ｎｍの水素化マグネシウムが、ニッケルのナノ粒子が高分散に担持されている二次元ホウ素含有シートの表面に結合していることが確認された。
【0065】
［実施例７］
二次元ホウ素含有シートについて、加熱発生ガス分析を行い、水素放出量と水素放出温度の関係を調べた。加熱発生ガス分析には、ＭＫＳ社製の四重極質量分析器（商品名：Ｍｉｃｒｏｖｉｓｉｏｎ２）を用いた。得られた結果を図１１に示す。
図１１に示す結果から、二次元ホウ素含有シートは、１５０℃近傍、２５０℃近傍および３５０℃近傍に水素放出ピークを有することが確認された。
二次元ホウ素含有シートについて、加熱発生ガス分析を行い、水素放出量と水素放出温度の関係を調べた。加熱発生ガス分析には、ＭＫＳ社製の四重極質量分析器（商品名：Ｍｉｃｒｏｖｉｓｉｏｎ２）を用いた。得られた結果を図１１に示す。
図１１に示す結果から、二次元ホウ素含有シートは、１５０℃近傍、２５０℃近傍および３５０℃近傍に水素放出ピークを有することが確認された。
【0066】
［実施例８］
実施例１で得られたホウ化水素－ニッケル担持体について、実施例７と同様にして、加熱発生ガス分析を行い、水素放出量と水素放出温度の関係を調べた。得られた結果を図１２に示す。
図１２に示す結果から、ホウ化水素－ニッケル担持体は、３５０℃近傍に水素放出ピークを有することが確認された。
実施例１で得られたホウ化水素－ニッケル担持体について、実施例７と同様にして、加熱発生ガス分析を行い、水素放出量と水素放出温度の関係を調べた。得られた結果を図１２に示す。
図１２に示す結果から、ホウ化水素－ニッケル担持体は、３５０℃近傍に水素放出ピークを有することが確認された。
【0067】
［実施例９］
実施例６で得られた水素吸蔵材料について、実施例７と同様にして、加熱発生ガス分析を行い、水素放出量と水素放出温度の関係を調べた。
また、比較例として、市販の水素化マグネシウムの加熱発生ガス分析を同様に行った。
得られた結果を図１３に示す。
図１３に示す結果から、ニッケルの含有量が１．３質量％、２質量％または３質量％の場合、水素化マグネシウムよりも水素放出温度が低くなることが確認された。すなわち、ニッケルの含有量が１．３質量％、２質量％または３質量％の場合、ニッケルが触媒として機能し、水素放出能を促進することが確認された。
実施例６で得られた水素吸蔵材料について、実施例７と同様にして、加熱発生ガス分析を行い、水素放出量と水素放出温度の関係を調べた。
また、比較例として、市販の水素化マグネシウムの加熱発生ガス分析を同様に行った。
得られた結果を図１３に示す。
図１３に示す結果から、ニッケルの含有量が１．３質量％、２質量％または３質量％の場合、水素化マグネシウムよりも水素放出温度が低くなることが確認された。すなわち、ニッケルの含有量が１．３質量％、２質量％または３質量％の場合、ニッケルが触媒として機能し、水素放出能を促進することが確認された。
【0068】
［比較例］
二次元ホウ素含有シートと実施例６で得られた水素化マグネシウムを、所定の配合比にて、ボールミルで混合した。
水素化マグネシウムの含有量を２０質量％、３０質量％、４０質量％、５０質量％とした。
得られた混合物について、実施例７と同様にして、加熱発生ガス分析を行い、水素放出量と水素放出温度の関係を調べた。得られた結果を図１４～図１７に示す。
図１４～図１７に示す結果から、本開示の水素吸蔵材料のようにニッケルを含んでいないと、二次元ホウ素含有シートの水素放出温度に引っ張られて、混合物の水素放出温度は広範囲となることが確認された。
二次元ホウ素含有シートと実施例６で得られた水素化マグネシウムを、所定の配合比にて、ボールミルで混合した。
水素化マグネシウムの含有量を２０質量％、３０質量％、４０質量％、５０質量％とした。
得られた混合物について、実施例７と同様にして、加熱発生ガス分析を行い、水素放出量と水素放出温度の関係を調べた。得られた結果を図１４～図１７に示す。
図１４～図１７に示す結果から、本開示の水素吸蔵材料のようにニッケルを含んでいないと、二次元ホウ素含有シートの水素放出温度に引っ張られて、混合物の水素放出温度は広範囲となることが確認された。
【0069】
＜付記＞
各実施形態に記載の水素吸蔵材料、および水素吸蔵材料を含む水素放出・貯蔵システムは、例えば、以下のように把握される。
各実施形態に記載の水素吸蔵材料、および水素吸蔵材料を含む水素放出・貯蔵システムは、例えば、以下のように把握される。
【0070】
（１）第１の態様に係る水素吸蔵材料は、ホウ化水素と前記ホウ化水素の表面に担持されたニッケルとから構成されるホウ化水素－ニッケル担持体と、前記ニッケルを介して、前記ホウ化水素－ニッケル担持体の表面に結合した水素化マグネシウムと、を含み、前記ニッケルの含有量が５質量％以下である。
【0071】
上記構成によれば、従来の水素吸蔵材料である水素化マグネシウムよりも水素放出温度が低くなる。すなわち、ニッケルの含有量が５質量％以下であれば、ニッケルが触媒として機能し、水素放出能を促進することができる。
【0072】
（２）第２の態様に係る水素吸蔵材料は、前記ニッケルに対する前記ホウ化水素の比は、モル比で、５以上１００以下である。
【0073】
上記構成によれば、ホウ化水素－ニッケル担持体と水素化マグネシウムを、ニッケルを介して結合することができる。
【0074】
（３）第３の態様に係る水素吸蔵材料は、前記ニッケルの粒子径は１００ｎｍ以下である。
【0075】
上記構成によれば、ホウ化水素－ニッケル担持体と水素化マグネシウムを、ニッケルを介して結合することができる。
【0076】
（４）に係る水素吸蔵材料は、前記ホウ化水素は、（ＨＢ）ｎ（ｎ≧４）からなる二次元ネットワークを有する二次元ホウ化水素含有シートである。
【0077】
上記構成によれば、ホウ化水素の表面にニッケルを高分散に担持することができる。
【0078】
（５）第５の態様に係る水素放出・貯蔵システムは、水素製造反応部と、水素吸蔵部と、前記水素製造反応部および前記水素吸蔵部を収容する容器と、前記容器内を加熱する加熱装置と、を備え、前記前記水素吸蔵部は、第１～第４の態様のいずれかに記載の水素吸蔵材料を含む。
【0079】
上記構成によれば、水素製造反応部で生成した水素を水素吸蔵部に吸蔵させて後、より低い温度で水素吸蔵部から水素を放出することができる。従って、第５の態様に係る水素放出・貯蔵システムは、水素の放出および貯蔵に要するエネルギーを少なくすることができる。
【符号の説明】
【0080】
１００ 水素放出・貯蔵システム
１０１ 水素製造反応部
１０２ 水素吸蔵部
１０３ 容器
１０４ 加熱装置
１０１ 水素製造反応部
１０２ 水素吸蔵部
１０３ 容器
１０４ 加熱装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】