BR112021010196A2

BR112021010196A2 - sistema de utilização de calor e dispositivo de geração de calor

Info

Publication number: BR112021010196A2
Application number: BR112021010196-9A
Authority: BR
Inventors: Yasuhiro Iwamura; Takehiko Ito; Jirota KASAGI; Hideki Yoshino; Shotaro Hirano; Masahide Ise; Tetsuharu Ibaraki
Original assignee: Clean Planet Inc.
Priority date: 2018-12-11
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2021-08-17
Also published as: JPWO2020122098A1; KR102460919B1; KR20210099107A; JP6749035B1; EP3896363A4; EP3896363A1; RU2766684C1; CA3121215A1; CN113167505A; AU2019397742A1; AU2019397742B2; CN113167505B; AU2023203567A1; US20220034599A1; CA3121215C; TWI765198B; BR112021010196B1; WO2020122098A1; AU2023203569A1; US11499789B2

Abstract

SISTEMA DE UTILIZAÇÃO DE CALOR E DISPOSITIVO DE GERAÇÃO DE CALOR. É fornecido um sistema novo de utilização de calor e dispositivo de geração de calor que utiliza uma fonte de energia térmica barata, limpa e segura. Um sistema de utilização de calor 10 inclui um elemento de geração de calor 14 configurado para gerar calor pela oclusão e descarga de hidrogênio, um recipiente vedado 15 possuindo uma primeira câmara 21 e uma segunda câmara 22 divididas pelo elemento de geração de calor 14, e uma unidade de ajuste de temperatura 16 configurada para ajustar uma temperatura do elemento de geração de calor 14. A primeira câmara 21 e a segunda câmara 22 possuem pressões de hidrogênio diferentes. O elemento de geração de calor 14 inclui um elemento de suporte 61 fabricado a partir de pelo menos um dentre um corpo poroso, um filme permeável a hidrogênio, e um condutor de próton, e um filme de múltiplas camadas 62 suportado pelo elemento de suporte 61. O filme de múltiplas camadas 62 possui uma primeira camada 71, fabricada a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio, ou uma liga de armazenamento de hidrogênio, e possuindo uma espessura inferior a 1000 nm e uma segunda camada 72 fabricada a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio, diferente do da primeira camada, uma liga de armazenamento de hidrogênio, diferente da liga da primeira camada, ou cerâmica e possuindo uma espessura inferior a 1000 nm.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA

DE UTILIZAÇÃO DE CALOR E DISPOSITIVO DE GERAÇÃO DE CALOR". Campo Técnico

[0001] A presente invenção refere-se a um sistema de utilização de calor e a um dispositivo de geração de calor. Antecedentes da Técnica

[0002] Recentemente, um fenômeno de geração de calor, no qual o calor é gerado pela oclusão e descarga de hidrogênio, utilizando um metal de armazenamento de hidrogênio, ou similar, é reportado (ver, por exemplo, Literatura de Não Patente 1). O hidrogênio pode ser gerado a partir da água e é, dessa forma, inexaurível e barato como um recurso, e não gera um gás de efeito estufa, tal como um dióxido de carbono e é, dessa forma energia limpa. Diferentemente de uma reação de fissão nuclear, o fenômeno de geração de calor utilizando o metal de armazenamento de hidrogênio, ou similar, é seguro, visto que não existe uma reação em cadeia. O calor gerado pela oclusão e descarga de hidrogênio pode ser utilizado como está, e pode ser adicionalmente utilizado por meio da conversão do mesmo em energia elétrica. Portanto, o calor é considerado uma fonte de energia térmica eficiente. Literatura de Não Patente

[0003] Literatura de Não Patente 1: A. Kitamura. et. Al "Brief summary of latest experimental results with a mass-flow calorimetry system for anomalous heat effect of nano-composite metals under D(H)- gas charging" CURRENT SCIENCE, volume 108, No. 4, p. 589-593,

2015. Sumário da Invenção Problema Técnico

[0004] No entanto, uma fonte de energia térmica ainda é basicamente obtida a partir da geração de energia térmica ou da geração de energia nuclear. Portanto, do ponto de vista de problemas ambientais e problemas energéticos, existe uma demanda por um novo sistema de utilização de calor e dispositivo de geração de calor que utilizem uma fonte de energia térmica barata, limpa e segura e que não tenha sido descrita na técnica relacionada.

[0005] Portanto, um objetivo da invenção é fornecer um novo sistema de utilização de calor e dispositivo de geração de calor que utilizem uma fonte de energia térmica barata, limpa e segura. Solução para o Problema

[0006] Um sistema de utilização de calor, de acordo com a invenção, inclui um elemento de geração de calor configurado para gerar calor pela oclusão e descarga de hidrogênio, um recipiente vedado possuindo uma primeira câmara e uma segunda câmara divididas pelo elemento de geração de calor, uma unidade de ajuste de temperatura configurada para ajustar a temperatura de um elemento de geração de calor, e um dispositivo de utilização de calor configurado para utilizar um meio de calor aquecido pelo calor gerado por um elemento de geração de calor. A primeira câmara e a segunda câmara possuem diferentes pressões de hidrogênio. O elemento de geração de calor inclui um elemento de suporte fabricado a partir de pelo menos um dentre um corpo poroso, um filme permeável a hidrogênio, e um condutor de prótons, e um filme de múltiplas camadas suportado pelo elemento de suporte. O filme de múltiplas camadas possui uma primeira camada fabricada a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio ou uma liga de armazena- mento de hidrogênio e possuindo uma espessura inferior a 1000 nm, e uma segunda camada fabricada a partir de um metal de armazena- mento de hidrogênio, diferente do da primeira camada, uma liga de armazenamento de hidrogênio, diferente da liga da primeira camada, ou cerâmicas, e possuindo uma espessura inferior a 1000 nm.

[0007] Outro sistema de utilização de calor, de acordo com a invenção, inclui um elemento de geração de calor configurado para gerar calor pela oclusão e descarga de hidrogênio, um recipiente vedado que acomoda o elemento de geração de calor, uma unidade de introdução de gás configurada para introduzir um gás com base em hidrogênio no recipiente vedado, uma unidade de descarga de gás configurada para descarregar o gás com base em hidrogênio dentro do recipiente vedado para um exterior do recipiente vedado, um sensor de temperatura configurado para detectar uma temperatura do elemento de geração de calor, uma célula de geração de calor fornecida na unidade de introdução de gás e incluindo um aquecedor configurado para aquecer o elemento de geração de calor pelo aquecimento do gás com base em hidrogênio que circula através da unidade de introdução de gás, e uma unidade de controle configurada para ajustar a temperatura do elemento de geração de calor pelo controle do aquecedor, com base na temperatura detectada pelo sensor de tempe- ratura.

O recipiente vedado possui uma primeira câmara e uma segunda câmara divididas pelo elemento de geração de calor.

A primeira câmara e a segunda câmara possuem diferentes pressões de hidrogênio.

O elemento de geração de calor inclui um elemento de suporte fabricado a partir de pelo menos um dentre um corpo poroso, um filme permeável a hidrogênio, e um condutor de prótons, e um filme de múltiplas camadas suportado pelo elemento de suporte.

O filme de múltiplas camadas possui uma primeira camada fabricada a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio, ou uma liga de armazenamento de hidrogênio, e possuindo uma espessura inferior a 1000 nm, e uma segunda camada fabricada a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio, diferente do da primeira camada, uma liga de armazenamento de hidrogênio, diferente da liga da primeira câmara, ou cerâmicas, e possuindo uma espessura inferior a 1000 nm.

[0008] Um dispositivo de geração de calor, de acordo com a invenção, inclui um elemento de geração de calor configurado para gerar calor pela oclusão e descarga de hidrogênio, um recipiente vedado possuindo uma primeira câmara e uma segunda câmara dividida pelo elemento de geração de calor, e uma unidade de ajuste de temperatura configurada para ajustar a temperatura do elemento de geração de calor. A primeira câmara e a segunda câmara possuem diferentes pressões de hidrogênio. O elemento de geração de calor inclui um elemento de suporte fabricado a partir de pelo menos um dentre um corpo poroso, um filme permeável a hidrogênio e um condutor de prótons, e um filme de múltiplas camadas suportado pelo elemento de suporte. O filme de múltiplas camadas possui uma primeira camada fabricada a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio, ou uma liga de armazenamento de hidrogênio, e possuindo uma espessura inferior a 1000 nm, e uma segunda camada fabricada a partir de metal de armazenamento de hidrogênio, diferente do da primeira camada, uma liga de armazenamento de hidrogênio, diferente da liga da primeira camada, ou cerâmicas, e possuindo uma espessura inferior a 1000 nm. Efeitos Vantajosos da Invenção

[0009] De acordo com a invenção, visto que o elemento de geração de calor, que gera calor pela oclusão e descarga de hidrogênio, é utilizado como uma fonte de energia térmica, energia barata, limpa e segura pode ser suprida. Breve Descrição dos Desenhos

[0010] A Figura 1 é um diagrama esquemático ilustrando um sistema de utilização de calor, de acordo com uma primeira modalidade.

[0011] A Figura 2 é uma vista transversal ilustrando uma estrutura de um elemento de geração de calor possuindo uma primeira camada e uma segunda camada.

[0012] A Figura 3 é um diagrama ilustrando a geração de calor excessivo.

[0013] A Figura 4 é um diagrama ilustrando uma função de um dispositivo de geração de calor.

[0014] A Figura 5 é um diagrama ilustrando um elemento de geração de calor possuindo um filme de múltiplas camadas em ambas as superfícies, de acordo com a Modificação 1.

[0015] A Figura 6 é um diagrama ilustrando um elemento de geração de calor possuindo uma primeira camada, uma segunda camada, e uma terceira camada, de acordo com a Modificação 2.

[0016] A Figura 7 é um diagrama ilustrando um elemento de geração de calor possuindo uma primeira camada, uma segunda camada, uma terceira camada, e uma quarta camada, de acordo com a Modificação 3.

[0017] A Figura 8 é um gráfico ilustrando uma relação entre uma razão das espessuras de camada do filme de múltiplas camadas e do calor excessivo.

[0018] A Figura 9 é um gráfico ilustrando uma relação entre o número de camadas do filme de múltiplas camadas e o calor excessivo.

[0019] A Figura 10 é um gráfico ilustrando uma relação entre um material do filme de múltiplas camadas e o calor excessivo.

[0020] A Figura 11 é uma vista transversal ilustrando um elemento de geração de calor possuindo um formato de fundo cilíndrico.

[0021] A Figura 12 é um diagrama esquemático ilustrando um sistema de utilização de calor, de acordo com a Modificação 4.

[0022] A Figura 13 é uma vista transversal ilustrando um elemento de geração de calor incluindo um elemento de suporte que possui um formato colunar.

[0023] A Figura 14 é um diagrama esquemático ilustrando um sistema de utilização de calor, de acordo com a Modificação 5.

[0024] A Figura 15 é um diagrama esquemático ilustrando um sistema de utilização de calor, de acordo com a Modificação 6.

[0025] A Figura 16 é um diagrama esquemático ilustrando um sistema de utilização de calor, de acordo com a Modificação 7.

[0026] A Figura 17 é um diagrama esquemático ilustrando um sistema de utilização de calor, de acordo com a Modificação 8.

[0027] A Figura 18 é um diagrama esquemático ilustrando um sistema de utilização de calor, de acordo com a Modificação 9.

[0028] A Figura 19 é um diagrama esquemático ilustrando um sistema de utilização de calor, de acordo com a Modificação 10.

[0029] A Figura 20 é um diagrama esquemático ilustrando um sistema de utilização de calor, de acordo com a Modificação 11.

[0030] A Figura 21 é um diagrama esquemático ilustrando um sistema de utilização de calor, de acordo com a Modificação 12.

[0031] A Figura 22 é um diagrama esquemático ilustrando um sistema de utilização de calor, de acordo com a Modificação 13.

[0032] A Figura 23 é um diagrama esquemático ilustrando um sistema de utilização de calor, de acordo com a Modificação 14.

[0033] A Figura 24 é um diagrama ilustrando uma parte de bocal que possui uma pluralidade de portas de ejeção.

[0034] A Figura 25 é uma vista transversal ilustrando um elemento cilíndrico de geração de calor possuindo duas extremidades abertas.

[0035] A Figura 26 é um diagrama esquemático ilustrando um sistema de utilização de calor, de acordo com a Modificação 15.

[0036] A Figura 27 é um diagrama esquemático ilustrando um sistema de utilização de calor, de acordo com a Modificação 16.

[0037] A Figura 28 é um diagrama ilustrando um primeiro modo de uma unidade de controle de pressão de hidrogênio.

[0038] A Figura 29 é um diagrama ilustrando um segundo modo da unidade de controle de pressão de hidrogênio.

[0039] A Figura 30 é um diagrama esquemático ilustrando um sistema de utilização de calor, de acordo com a Modificação 17.

[0040] A Figura 31 é um diagrama ilustrando uma função de um dispositivo de geração de calor, de acordo com a Modificação 17.

[0041] A Figura 32 é um diagrama esquemático ilustrando um sistema de utilização de calor, de acordo com a Modificação 18.

[0042] A Figura 33 é um diagrama esquemático ilustrando um sistema de utilização de calor, de acordo com a Modificação 19.

[0043] A Figura 34 é um diagrama ilustrando um duto de ramificação de introdução de gás.

[0044] A Figura 35 é um diagrama esquemático ilustrando um sistema de utilização de calor, de acordo com a Modificação 20.

[0045] A Figura 36 é um diagrama esquemático ilustrando um sistema de utilização de calor, de acordo com a Modificação 21.

[0046] A Figura 37 é um diagrama ilustrando uma conexão entre uma célula de geração de calor e uma linha de circulação de hidrogênio.

[0047] A Figura 38 é um diagrama esquemático ilustrando um dispositivo de geração de calor, de acordo com a Modificação 22.

[0048] A Figura 39 é um diagrama esquemático ilustrando um dispositivo de geração de calor, de acordo com a Modificação 23.

[0049] A Figura 40 é um diagrama esquemático ilustrando um dispositivo de geração de calor, de acordo com a Modificação 24.

[0050] A Figura 41 é um diagrama esquemático ilustrando um dispositivo de geração de calor, de acordo com a Modificação 25.

[0051] A Figura 42 é uma vista transversal ilustrando o dispositivo de geração de calor, de acordo com a Modificação 25.

[0052] A Figura 43 é um diagrama esquemático ilustrando um sistema de utilização de calor, de acordo com a Modificação 26.

[0053] A Figura 44 é um gráfico ilustrando uma relação dentre uma quantidade de permeação de hidrogênio, uma pressão de suprimento de hidrogênio, e uma temperatura de amostra em um experimento de referência.

[0054] A Figura 45 é um gráfico ilustrando uma relação entre uma temperatura de amostra e a energia elétrica de entrada no experimento de referência.

[0055] A Figura 46 é um gráfico ilustrando uma relação entre uma temperatura do elemento de geração de calor e o calor excessivo, de acordo com o Exemplo Experimental 26.

[0056] A Figura 47 é um gráfico ilustrando uma relação entre uma temperatura do elemento de geração de calor e o calor excessivo, de acordo com o Exemplo Experimental 27.

[0057] A Figura 48 é um diagrama esquemático ilustrando um sistema de utilização de calor, de acordo com uma segunda modalidade.

[0058] A Figura 49 é um diagrama esquemático ilustrando um dispositivo de geração de calor, de acordo com a Modificação 1 da segunda modalidade.

[0059] A Figura 50 ilustra uma vista dianteira e uma vista plana de uma unidade de elemento de geração de calor, de acordo com a Modificação 2 da segunda modalidade.

[0060] A Figura 51 é uma vista transversal ilustrando a unidade de elemento de geração de calor, de acordo com a Modificação 2 da segunda modalidade.

[0061] A Figura 52 é um diagrama esquemático ilustrando um dispositivo de geração de calor, de acordo com a Modificação 3 da segunda modalidade. Descrição das Modalidades Primeira Modalidade

[0062] Como ilustrado na Figura 1, um sistema de utilização de calor 10 inclui um dispositivo de geração de calor 11 e um dispositivo de utilização de calor 12. O sistema de utilização de calor 10 aquece um meio de calor a ser descrito posteriormente pelo calor gerado pelo dispositivo de geração de calor 11, e opera o dispositivo de utilização de calor 12 utilizando o meio de calor aquecido como uma fonte de calor.

[0063] O dispositivo de geração de calor 11 inclui um elemento de geração de calor 14, um recipiente vedado 15, uma unidade de ajuste de temperatura 16, uma linha de circulação de hidrogênio 17, e uma unidade de controle 18.

[0064] O elemento de geração de calor 14 é acomodado no recipiente vedado 15 e é aquecido por um aquecedor 16b da unidade de ajuste de temperatura 16 a ser descrita posteriormente. O elemento de geração de calor 14 gera calor (doravante, referido como calor excessivo) possuindo uma temperatura igual a, ou superior a, uma temperatura de aquecimento do aquecedor 16b pela oclusão e descarga de hidrogênio. O elemento de geração de calor 14 aquece o meio de calor até uma temperatura dentro de uma faixa, por exemplo, de 50 C ou mais, e 1500 C ou menos, pela geração de calor excessivo. Nesse exemplo, o elemento de geração de calor 14 possui um formato de placa possuindo uma superfície dianteira e uma superfície traseira. Uma configuração detalhada do elemento de geração de calor 14 será descrita posteriormente com referência a outro desenho.

[0065] O recipiente vedado 15 é um recipiente oco, e acomoda o elemento de geração de calor 14 no mesmo. O recipiente vedado 15 é fabricado a partir de aço inoxidável ou similar. Nesse exemplo, o recipiente vedado 15 possui um formato que apresenta uma direção longitudinal paralela a uma direção ortogonal à superfície dianteira, ou à superfície traseira, do elemento de geração de calor 14. Uma parte de instalação 20, para a instalação do elemento de geração de calor 14, é fornecida dentro do recipiente vedado 15.

[0066] O recipiente vedado 15 possui uma primeira câmara 21 e uma segunda câmara 22 divididas pelo elemento de geração de calor

14. A primeira câmara 21 é definida pela superfície dianteira que é uma superfície do elemento de geração de calor 14, e uma superfície interna do recipiente vedado 15. A primeira câmara 21 possui uma porta de introdução 23 conectada à linha de circulação de hidrogênio 17 a ser descrita posteriormente. Um gás com base em hidrogênio, circulando através da linha de circulação de hidrogênio 17, é introduzido na primeira câmara 21 através da porta de introdução 23. A segunda câmara 22 é formada pela superfície traseira, que é a outra superfície do elemento de geração de calor 14, e a superfície interna do recipiente vedado 15. A segunda câmara 22 possui uma porta de recuperação 24 conectada à linha de circulação de hidrogênio 17. O gás com base em hidrogênio na segunda câmara 22 é recuperado para a linha de circulação de hidrogênio 17 através da porta de recuperação 24.

[0067] A primeira câmara 21 é pressurizada pela introdução do gás com base em hidrogênio. A segunda câmara 22 é despressurizada pela recuperação do gás com base em hidrogênio. De acordo, uma pressão de hidrogênio na primeira câmara 21 é mais alta do que uma pressão de hidrogênio na segunda câmara 22. A pressão de hidrogênio na primeira câmara 21 é, por exemplo, de 100 [kPa]. A pressão de hidrogênio na segunda câmara 22 é, por exemplo, de 1 x 10-4 [Pa] ou menos. A segunda câmara 22 pode estar em um estado de vácuo. Dessa forma, a primeira câmara 21 e a segunda câmara 22 apresentam diferentes pressões de hidrogênio. Portanto, o interior do recipiente vedado 15 está em um estado no qual uma diferença de pressão é gerada entre dois lados do elemento de geração de calor 14.

[0068] Quando a diferença de pressão é gerada entre dois lados do elemento de geração de calor 14, uma molécula de hidrogênio contida no gás com base em hidrogênio é adsorvida em uma superfície (a superfície dianteira) do elemento de geração de calor 14 em um lado de alta pressão, e a molécula de hidrogênio é dissociada em dois átomos de hidrogênio. Os átomos de hidrogênio obtidos pela dissociação infiltram no elemento de geração de calor 14. Isso é, o hidrogênio é ocluído no elemento de geração de calor 14. Os átomos de hidrogênio difundem para dentro do elemento de geração de calor 14 e atravessam de uma superfície para a outra superfície do elemento de geração de calor 14. Na outra superfície (a superfície traseira) do elemento de geração de calor 14 em um lado de baixa pressão, os átomos de hidrogênio que atravessaram o elemento de geração de calor 14 são recombinados um com o outro e descarregados como uma molécula de hidrogênio. Isso é, o hidrogênio é descarregado do elemento de geração de calor 14. Dessa forma, o hidrogênio permeia o elemento de geração de calor 14 a partir do lado de alta pressão para o lado de baixa pressão. "Permear" se refere ao hidrogênio ocluído de uma superfície do elemento de geração de calor que é descarregado a partir de outra superfície do elemento de geração de calor. O elemento de geração de calor 14, a ser descrito em detalhes posteriormente, gera calor pela oclusão do hidrogênio, e gera calor também pela descarga de hidrogênio. Portanto, o elemento de geração de calor 14 gera calor pela permeação de hidrogênio. Na descrição a seguir, "hidrogênio permeia " o elemento de geração de calor pode ser descrito como "gás com base em hidrogênio permeia " o elemento de geração de calor.

[0069] Um sensor de pressão (não ilustrado) que detecta uma pressão interna da primeira câmara 21 é fornecido dentro da primeira câmara 21. Um sensor de pressão (não ilustrado) que detecta uma pressão interna da segunda câmara 22 é fornecido dentro da segunda câmara 22. Os sensores de pressão fornecidos na primeira câmara 21 e na segunda câmara 22 são eletricamente conectados à unidade de controle 18, e enviam um sinal correspondente à pressão detectada para a unidade de controle 18.

[0070] A unidade de ajuste de temperatura 16 ajusta uma temperatura do elemento de geração de calor 14 e mantém o elemento de geração de calor 14 em uma temperatura adequada para a geração de calor. Uma temperatura adequada para a geração de calor no elemento de geração de calor 14 está dentro de uma faixa, por exemplo, de 50 C ou mais, e 1500 C ou menos.

[0071] A unidade de ajuste de temperatura 16 inclui um sensor de temperatura 16a e o aquecedor 16b. O sensor de temperatura 16a detecta a temperatura do elemento de geração de calor 14. O sensor de temperatura 16a é, por exemplo, um acoplador térmico, e é fornecido na parte de instalação 20 do recipiente vedado 15. O sensor de temperatura 16a é eletricamente conectado à unidade de controle 18, e envia um sinal correspondente à temperatura detectada para a unidade de controle 18.

[0072] O aquecedor 16b aquece o elemento de geração de calor 14. O aquecedor 16b é, por exemplo, um fio de aquecimento elétrico de um tipo de geração de calor por resistência elétrica, e é enrolado em torno de uma periferia externa do dito recipiente vedado 15. O aquecedor 16b é eletricamente conectado a um suprimento de energia 26 e gera calor pela entrada de energia elétrica a partir do suprimento de energia 26. O aquecedor 16b pode ser um forno elétrico que cobre a periferia externa do recipiente vedado 15.

[0073] A linha de circulação de hidrogênio 17 é fornecida fora do recipiente vedado 15, conecta a primeira câmara 21 e a segunda câmara 22, e circula um gás com base em hidrogênio contendo hidrogênio entre um interior e um exterior do recipiente vedado 15. A linha de circulação de hidrogênio 17 inclui um tanque de amortecimento 28, uma linha de introdução 29, uma linha de recuperação 30, e um filtro

31. Apesar de não ilustrado na Figura 1, o sistema de utilização de calor 10 inclui uma linha de suprimento para suprir o gás com base em hidrogênio para a linha de circulação de hidrogênio 17, e uma linha de exaustão para exaurir o gás com base em hidrogênio a partir da linha de circulação de hidrogênio 17. Por exemplo, o gás com base em hidrogênio é suprido a partir da linha de suprimento para a linha de circulação de hidrogênio 17 quando uma operação do sistema de utilização de calor 10 é iniciada, e o gás com base em hidrogênio na linha de circulação de hidrogênio 17 é exaurido para a linha de exaustão quando a operação do sistema de utilização de calor 10 é interrompida.

[0074] O tanque de armazenamento 28 armazena o gás com base em hidrogênio. O gás com base em hidrogênio é um gás contendo isótopos de hidrogênio. Como um gás com base em hidrogênio, pelo menos um dentre um gás de deutério e um gás de prótio é utilizado. O gás de prótio inclui uma mistura de prótio e deutério de ocorrência natural, isso é, uma mistura na qual uma razão de abundância de prótio é de 99,985%, e uma razão de abundância de deutério é de 0,015%. Uma flutuação de taxa de fluxo do gás com base em hidrogênio é absorvida pelo tanque de armazenamento 28.

[0075] A linha de introdução 29 conecta o tanque de armazenamento 28 e a porta de introdução 23 da primeira câmara 21, e introduz o gás com base em hidrogênio armazenado no tanque de armazenamento 28 na primeira câmara 21. A linha de introdução 29 inclui uma válvula de ajuste de pressão 32. A válvula de ajuste de pressão 32 despressuriza o gás com base em hidrogênio enviado a partir do tanque de armazenamento 28 para uma pressão predeterminada. A válvula de ajuste de pressão 32 é eletricamente conectada à unidade de controle 18.

[0076] A linha de recuperação 30 conecta a porta de recuperação 24 da segunda câmara 22 e o tanque de armazenamento 28, recupera o gás com base em hidrogênio que permeou através do elemento de geração de calor 14 a partir da primeira câmara 21 até a segunda câmara 22, e retorna o gás com base em hidrogênio recuperado para o tanque de armazenamento 28. A linha de recuperação 30 inclui uma bomba de circulação 33. A bomba de circulação 33 recupera o gás com base em hidrogênio na segunda câmara 22 para a linha de recuperação 30, pressuriza o gás com base em hidrogênio para uma pressão determinada, e envia o gás com base em hidrogênio pressurizado para o tanque de armazenamento 28. Exemplos da bomba de circulação 33 incluem uma bomba metálica tipo sanfona. A bomba de circulação 33 é eletricamente conectada à unidade de controle 18.

[0077] O filtro 31 remove as impurezas contidas no gás com base em hidrogênio. Aqui, uma quantidade de permeação do hidrogênio que permeia através do elemento de geração de calor 14 (doravante, referida como uma quantidade de permeação de hidrogênio) é determinada pela temperatura do elemento de geração de calor 14, por uma diferença de pressão entre os dois lados do elemento de geração de calor 14, e por um estado de superfície do elemento de geração de calor 14. Quando o gás com base em hidrogênio contém impurezas, as impurezas podem aderir a uma superfície do elemento de geração de calor 14, e podem deteriorar o estado da superfície do elemento de geração de calor 14. Quando as impurezas aderem à superfície do elemento de geração de calor 14, a adsorção e dissociação da molécula de hidrogênio na superfície do elemento de geração de calor 14 são prejudicadas, e a quantidade de permeação de hidrogênio diminui. Exemplos de impurezas que prejudicam a adsorção e dissociação da molécula de hidrogênio na superfície do elemento de geração de calor 14 incluem água (incluindo vapor), hidrocarbonetos (metano, etano, metanol, etanol e similares), C, S e Si. É considerado que água seja descarregada a partir de uma parede interna, ou similar, do recipiente vedado 15, ou seja obtida pela redução, por hidrogênio, de um filme óxido contido em um elemento fornecido dentro do recipiente vedado

15. É considerado que hidrocarbonetos, C, S e Si sejam descarregados a partir de vários elementos fornecidos dentro do recipiente vedado 15. Portanto, o filtro 31 remove pelo menos as impurezas incluindo água (incluindo vapor), hidrocarbonetos, C, S e Si. O filtro 31 remove as impurezas contidas no gás com base em hidrogênio, de modo que a quantidade de permeação de hidrogênio através do elemento de geração de calor 14 possa ser impedida de diminuir.

[0078] A unidade de controle 18 controla uma operação de cada unidade do sistema de utilização de calor 10. A unidade de controle 18 inclui basicamente, por exemplo, um dispositivo aritmético (uma unidade de processamento central), e uma unidade de armazenamento, tal como uma memória de leitura apenas, e uma memória de acesso randômico. O dispositivo aritmético executa vários tipos de processamentos aritméticos utilizando um programa, dados, e similares, armazenados na unidade de armazenamento.

[0079] A unidade de controle 18 é eletricamente conectada ao sensor de temperatura 16a, ao suprimento de energia 26, à válvula de ajuste de pressão 32 e à bomba de circulação 33. A unidade de controle 18 controla uma saída do calor excessivo gerado pelo elemento de geração de calor 14 pelo ajuste da energia elétrica de entrada do aquecedor 16b, uma pressão do recipiente vedado 15 e similares.

[0080] A unidade de controle 18 funciona como uma unidade de controle de saída que controla uma saída do aquecedor 16b com base na temperatura detectada pelo sensor de temperatura 16a. A unidade de controle 19 controla o suprimento de energia 26 para ajustar a energia elétrica de entrada ao aquecedor 16b, mantendo, assim, o elemento de geração de calor 14 em uma temperatura adequada para a geração de calor.

[0081] A unidade de controle 18 controla a válvula de ajuste de pressão 32 e a bomba de circulação 33 para ajustar uma diferença de pressão de hidrogênio gerada entre a primeira câmara 21 e a segunda câmara 22, com base em uma pressão detectada por um sensor de pressão (não ilustrado) fornecido em cada uma dentre a primeira câmara 21 e a segunda câmara 22.

[0082] A unidade de controle 18 realiza uma etapa de oclusão de hidrogênio no elemento de geração de calor 14 e uma etapa de descarga de hidrogênio a partir do elemento de geração de calor 14. Na presente modalidade, a unidade de controle 18 realiza, simultaneamente, a etapa de oclusão de hidrogênio e a etapa de descarga de hidrogênio pela geração de uma diferença de pressão de hidrogênio entre a primeira câmara 21 e a segunda câmara 22. A unidade de controle 18 causa uma pressão na primeira câmara 21 para que seja superior a uma pressão na segunda câmara 22 pela introdução do gás com base em hidrogênio a partir da linha de introdução 29 na primeira câmara 21 e a recuperação do gás com base em hidrogênio a partir da segunda câmara 22 para a linha de recuperação 30, e mantém um estado no qual a oclusão do hidrogênio na superfície dianteira do elemento de geração de calor 14, e a descarga do hidrogênio na superfície posterior do elemento de geração de calor 14, são realizadas simultaneamente. "Simultaneamente" na presente descrição se refere à simultaneidade exata, ou se refere a um período de tempo curto até determinado ponto que pode ser considerado como substancialmente simultâneo. Visto que o hidrogênio permeia continuamente o elemento de geração de calor 14 pela realização simultânea da etapa de oclusão de hidrogênio e da etapa de descarga de hidrogênio, o calor excessivo pode ser gerado de forma eficiente no elemento de geração de calor 14. A unidade de controle 18 pode, alternadamente, repetir a etapa de oclusão de hidrogênio e a etapa de descarga de hidrogênio. Isso é, a unidade de controle 18 pode primeiro realizar a etapa de oclusão de hidrogênio para ocluir hidrogênio no elemento de geração de calor 14,

e, depois disso, realizar a etapa de descarga de hidrogênio para descarregar o hidrogênio ocluído no elemento de geração de calor 14. Dessa forma, o calor excessivo pode ser gerado pelo elemento de geração de calor 14 pela repetição, alternada, da etapa de oclusão de hidrogênio e a etapa de descarga de hidrogênio.

[0083] No dispositivo de geração de calor 11, quando uma diferença de pressão de hidrogênio é gerada entre a primeira câmara 21 e a segunda câmara 22 que intercala o elemento de geração de calor 14, o hidrogênio permeia o elemento de geração de calor 14 e o calor excessivo é gerado.

[0084] O dispositivo de utilização de calor 12 utiliza, como uma fonte de calor, um meio de calor aquecido pelo calor do elemento de geração de calor 14. O meio de calor pode ser um gás ou um líquido, e, preferivelmente, possui excelente condutividade térmica e estabilidade química. Exemplos do gás incluem um gás raro, tal como um gás hélio e um gás argônio, um gás de hidrogênio, um gás de nitrogênio, vapor, ar, dióxido de carbono e um gás para a formação de um hidreto. Exemplos de líquido incluem água, um sal fundido (tal como KNO3 (40%) – NaNO3 (60%)), e um metal líquido (tal como Pb). Alternativamente, o meio de aquecimento pode ser um meio de aquecimento possuindo fases mistas, nas quais partículas sólidas são dispersas em um gás ou um líquido. Exemplos de partículas sólidas incluem um metal, um composto metálico, uma liga e cerâmicas. Exemplos do metal incluem cobre, níquel, titânio e cobalto. Exemplos do composto metálico incluem um óxido, um nitrito, e um silicieto dos metais descritos acima. Exemplos de liga incluem aço inoxidável e aço de crômio molibdênio. Exemplos de cerâmicas incluem alumina. Nesse exemplo, um gás hélio é utilizado como o meio de calor.

[0085] O dispositivo de utilização de calor 12 inclui um recipiente de acomodação 41, uma unidade de circulação de meio de calor 42, uma turbina a gás 43, um gerador de vapor 44, uma turbina a vapor 45, um motor Stirling 46, e um conversor termoelétrico 47. Apesar de o dispositivo de utilização de calor 12 incluir a turbina a gás 43, o gerador de vapor 44, a turbina a vapor 45, o motor Sterling 46, e o conversor termoelétrico 47 na Figura 1, o dispositivo de utilização de calor 12 pode incluir qualquer combinação desses componentes.

[0086] O recipiente de acomodação 41 é um recipiente oco, e acomoda o recipiente vedado 15 do dispositivo de geração de calor 11. O recipiente de acomodação 41 é fabricado a partir de cerâmica, aço inoxidável, ou similar. Nesse exemplo, o recipiente de acomodação 41 possui um formato apresentando uma direção longitudinal paralela a uma direção longitudinal do recipiente vedado 15. Um material do recipiente de acomodação 41 é preferivelmente um material que apresenta uma propriedade de isolamento térmico excelente. O recipiente de acomodação 41 é coberto com um elemento isolante térmico 51 a fim de cortar, de forma mais eficiente, a permuta com o lado externo.

[0087] O recipiente de acomodação 41 possui uma porta de entrada 41a e uma porta de saída 41b que são conectadas à unidade de circulação de meio de calor 42 que serve como uma linha de circulação de meio de calor a ser descrita posteriormente. O meio de calor é circulado através de um espaço 54 entre o recipiente de acomodação 41 e o recipiente vedado 15. A porta de entrada 41a é fornecida em uma extremidade do recipiente de acomodação 41 na direção longitudinal. A porta de saída 41b é fornecida na outra extremidade do recipiente de acomodação 41 na direção longitudinal. O espaço 54 é formado por uma superfície interna do recipiente de acomodação 41 e uma superfície externa do recipiente vedado 15.

[0088] A unidade de circulação de meio de calor 42 circula o meio de calor entre um interior e um exterior do recipiente de acomodação

41. Na presente modalidade, a unidade de circulação de meio de calor 42 inclui um primeiro duto 42a que conecta o recipiente de acomodação 41 e a turbina a gás 43, e um segundo duto 42b que conecta a turbina a gás 43 e o gerador de vapor 44, um terceiro duto 42c que conecta o gerador de vapor 44 e o motor Stirling 46, um quarto duto 42d que conecta o motor Stirling 46 e o recipiente de acomodação 41, uma bomba 42e que faz com que o meio de calor flua do recipiente de acomodação 41 para o primeiro duto 42a, e uma unidade de controle de taxa de fluxo de meio de calor 42f, que ajusta uma taxa de fluxo do meio de calor que flui para fora a partir do recipiente de acomodação 41 para o primeiro duto 42a. A bomba 43e e a unidade de controle de taxa de fluxo de meio de calor 42f são fornecidas no primeiro duto 42a. Exemplos da bomba 42e incluem uma bomba metálica tipo sanfona.

[0089] O meio de calor que flui para fora a partir do recipiente de acomodação 41 flui sequencialmente através do primeiro duto 42a, do segundo duto 42b, do terceiro duto 42c, e do quarto duto 42d, e é retornado para o recipiente de acomodação 41. Portanto, a unidade de circulação de meio de calor 42 funciona como uma linha de circulação de meio de calor através da qual o meio de calor é circulado entre o interior e o exterior do recipiente de acomodação 41. O meio de calor aquecido pelo dispositivo de geração de calor 11d dentro do recipiente de acomodação 41d flui através da unidade de circulação de meio de calor 42 que serve como uma linha de circulação de meio de calor, e é resfriada sequencialmente através da turbina a gás 43, do gerador de vapor 44, do motor Stirling 46 e do conversor termoelétrico 47. O meio de calor resfriado flui para dentro do recipiente de acomodação 41 e é aquecido novamente pelo dispositivo de geração de calor 11. Isso é, o dispositivo de utilização de calor 12 descarrega o meio de calor aquecido pelo calor do elemento de geração de calor 14 dentro do recipiente de acomodação 41, até a linha de circulação de meio de calor, e introduz o meio de calor, resfriado pela circulação através da linha de circulação de meio de calor, no recipiente de acomodação 41.

[0090] A unidade de controle de taxa de fluxo de meio de calor 42f controla a taxa de fluxo do meio de calor com base na temperatura detectada pelo sensor de temperatura 16a. A unidade de controle de taxa de fluxo de meio de calor 42f inclui uma válvula de vazamento variável, ou similar, como uma válvula de ajuste. Por exemplo, quando a temperatura do elemento de geração de calor 14, detectada pelo sensor de temperatura 16a, é superior a uma temperatura limite superior de uma faixa de temperatura adequada para a geração de calor do elemento de geração de calor 14, a unidade de controle de taxa de fluxo de meio de calor 42f aumenta uma taxa de fluxo de circulação do meio de calor. O resfriamento do elemento de geração de calor 14 é promovido pelo aumento da taxa de fluxo de circulação do meio de calor. Por outro lado, quando a temperatura do elemento de geração de calor 14, detectada pelo sensor de temperatura 16a, é inferior a uma temperatura limite inferior da faixa de temperatura adequada para a geração de calor do elemento de geração de calor 14, a unidade de controle de taxa de fluxo de meio de calor 42f reduz a taxa de fluxo de circulação do meio de calor. O resfriamento do elemento de geração de calor 14 é reduzido pela redução da taxa de fluxo de circulação do meio de calor. Dessa forma, a unidade de controle de taxa de fluxo de meio de calor 42f mantém o elemento de geração de calor 14 em uma temperatura adequada para a geração de calor pelo aumento, ou redução, da taxa de fluxo de circulação do meio de calor.

[0091] A turbina a gás 43 é acionada pelo meio de calor que flui para fora a partir do recipiente de acomodação 41. Uma temperatura do meio de calor suprido para a turbina a gás 43 está preferivelmente em uma faixa de, por exemplo, 600 C ou mais, e 1500 C ou menos. A turbina a gás 43 inclui um compressor 43a e uma turbina 43b. O compressor 43a e a turbina 43b são acoplados um ao outro por um eixo de rotação (não ilustrado). O compressor 43a gera um meio de alta temperatura e alta pressão pela compressão do gás hélio aquecido pelo dispositivo de geração de calor 11. A turbina 43b é girada em torno do eixo rotativo pelo meio de calor que atravessou o compressor 43a.

[0092] A turbina a gás 43 é conectada a um gerador de energia 48. O gerador de energia 48 é acoplado ao eixo rotativo da turbina a gás 43, e gera energia pela rotação da turbina 43b.

[0093] O gerador de vapor 44 gera vapor pelo calor do meio de calor que flui para fora da turbina a gás 43. O gerador de vapor 44 inclui um duto interno 44a e uma unidade de permuta de calor 44b. O duto interno 44a conecta o segundo duto 42b e o terceiro duto 42c e circula o meio de calor. A unidade de permuta de calor 44b é implementada por um duto através do qual água do aquecedor é circulada, e realiza a permuta de calor entre a água do aquecedor, que circula através do duto, e o meio de calor, que flui através do duto interno 44a. A água do aquecedor é aquecida devido à permuta de calor para gerar vapor.

[0094] O gerador de vapor 44 é conectado à turbina de vapor 45 através de um duto de vapor 44c e um duto de suprimento de água 44d. O duto de vapor 44c supre o vapor gerado pela unidade de permuta de calor 44b para a turbina a vapor 45. O duto de suprimento de água 44d inclui um condensador (não ilustrado) e uma bomba de suprimento de água não ilustrada). O vapor descarregado a partir da turbina a vapor 45 é resfriado pelo condensador e retornado para a água do aquecedor, e a água do aquecedor é enviada para a unidade de permuta de calor 44b através da bomba de suprimento de água.

[0095] A turbina a vapor 45 é acionada pelo vapor gerado pelo gerador de vapor 44. Uma temperatura do vapor suprido para a turbina a vapor 45 está preferivelmente em uma faixa de, por exemplo, 300 C ou mais, e 700 C ou menos. A turbina a vapor 45 possui um eixo rotativo (não ilustrado) e é girada em torno do eixo rotativo.

[0096] A turbina a vapor 45 é conectada a um gerador de energia

49. O gerador de energia 49 é acoplado ao eixo de rotação da turbina a vapor 45, e gera energia pela rotação da turbina a vapor 45.

[0097] O motor Stirling 46 é acionado pelo meio de calor que flui para fora a partir do gerador de vapor 44. A temperatura do meio de calor suprido para o motor Stirling 46 está preferivelmente em uma faixa de, por exemplo, 300 C ou mais, e 1000 C ou menos. Nesse exemplo, o motor Stirling 46 é um motor Stirling tipo deslocador. O motor Stirling 46 inclui uma parte de cilindro 46a, um pistão deslocador 46b, um pistão de energia 46c, um percurso de fluxo 46d e uma parte de manivela 46e.

[0098] A parte de cilindro 46a possui um formato cilíndrico, e uma extremidade da mesma é fechada, e a outra extremidade da mesma é aberta. O pistão deslocador 46b é fornecido dentro da parte de cilindro 46a. O pistão de energia 46c é fornecido no outro lado de extremidade dentro da parte de cilindro 46a com relação ao pistão deslocador 46b. O pistão deslocador 46b e o pistão inferior 46c podem alternar em uma direção axial da parte de cilindro 46a.

[0099] Um espaço de expansão 52 e um espaço de compressão 53, divididos pelo pistão deslocador 46b, são fornecidos dentro da parte de cilindro 46a. O espaço de expansão 52 é fornecido em um lado de extremidade da parte de cilindro 46a com relação ao espaço de compressão 53. Um fluido de trabalho é vedado no espaço de expansão 52 e no espaço de compressão 53. Exemplos do fluido de trabalho incluem um gás hélio, um gás com base em hidrogênio, e ar. Nesse exemplo, um gás hélio é utilizado como o fluido de trabalho.

[0100] O percurso de fluxo 46d é fornecido fora da parte de cilindro 46a, e conecta o espaço de expansão 52 e o espaço de compressão

53. O percurso de fluxo 46d circula o fluido de trabalho entre o espaço de expansão 52 e o espaço de compressão 53.

[0101] O percurso de fluxo 46d inclui uma parte de alta temperatura 55, uma parte de baixa temperatura 56, e um regenerador 57. O fluido de trabalho no espaço de expansão 52 atravessa, sequencialmente, a parte de alta temperatura 55, o regenerador 57 e a parte de baixa temperatura 56, e flui para dentro do espaço de compressão 53. O fluido de trabalho no espaço de compressão 53 atravessa, sequencialmente, a parte de baixa temperatura 56, o regenerador 57, e a parte de alta temperatura 55, e flui para dentro do espaço de expansão 52.

[0102] A parte de alta temperatura 55 é um permutador de calor para aquecer o fluido de trabalho. Um duto de transferência de calor 58 é fornecido fora da parte de alta temperatura 55. O duto de transferência de calor 58 conecta o terceiro duto 42c e o quarto duto 42d, e circula o meio de calor do terceiro duto 42c para o quarto duto 42d. quando o meio de calor flui do terceiro duto 42c para o duto de transferência de calor 58, o calor do meio de calor é transferido para a parte de alta temperatura 55, e o fluido de trabalho que atravessa a parte de alta temperatura 55 é aquecido.

[0103] A parte de baixa temperatura 56 é um permutador de calor para resfriar o fluido de trabalho. Um duto de resfriamento 59 é fornecido fora da parte de baixa temperatura 56. O duto de resfriamento 59 é conectado a uma unidade de suprimento de meio de resfriamento (não ilustrada). O duto de resfriamento 59 circula um meio de resfriamento suprido a partir da unidade de suprimento de meio de resfriamento. Quando o meio de resfriamento flui através do duto de resfriamento 59, o calor do fluido de trabalho, que atravessa a parte de baixa temperatura 56, é absorvido pelo meio de resfriamento, e o fluido de trabalho é resfriado. O meio de resfriamento é, por exemplo, água.

[0104] O regenerador 57 é um permutador de calor para armazenar calor. O regenerador 57 é fornecido entre a parte de alta temperatura 55 e a parte de baixa temperatura 56. Quando o fluido de trabalho move do espaço de expansão 52 para o espaço de compressão 53, o regenerador 57 recebe e acumula o calor do fluido de trabalho que atravessou a parte de alta temperatura 55. Quando o fluido de trabalho move do espaço de compressão 53 para o espaço de expansão 52, o regenerador 57 supre o calor acumulado para o fluido de trabalho que atravessou a parte de baixa temperatura 56.

[0105] A parte de manivela 46e é fornecida na outra extremidade da parte de cilindro 46a. A parte de manivela 46e inclui, por exemplo, um virabrequim suportado de forma rotativa por um cárter, uma haste conectada ao pistão deslocador 46b, uma haste conectada ao pistão de energia 46c, e um elemento de acoplamento que acopla as hastes e o virabrequim. A parte de manivela 46e converte movimentos alternados do pistão deslocador 46b, e do pistão de energia 46c, em um movimento rotativo do virabrequim.

[0106] O motor Stirling 46 é conectado a um gerador de energia 50. O gerador de energia 50 é acoplado ao virabrequim do motor Stirling 46, e gera energia pela rotação do virabrequim.

[0107] O conversor termoelétrico 47 converte o calor do meio de calor que circula através do quarto duto 42d em energia elétrica pela utilização de um efeito Seebeck. O conversor termoelétrico 47 gera energia elétrica pela conversão do calor do meio de calor, por exemplo, de 300 C ou menos. O conversor termoelétrico 47 possui um formato cilíndrico e cobre uma periferia externa do quarto duto 42d.

[0108] O conversor termoelétrico 47 inclui um módulo de conversão termoelétrica 47a fornecido em uma superfície interna do mesmo e uma unidade de resfriamento 47d fornecida em uma superfície externa do mesmo. O módulo de conversão termoelétrico 47a inclui um substrato de recepção de calor que está voltado para o quarto duto 42d, um eletrodo de lado de recepção de calor fornecido no substrato de recepção de calor, um substrato de dissipação de calor voltado para a unidade de resfriamento 47b, um eletrodo de lado de dissipação de calor fornecido no substrato de dissipação de calor, elementos termoelétricos tipo p, cada um sendo fabricado a partir de um semicondutor tipo p, e elementos termoelétricos tipo n, cada um sendo fabricado a partir de um semicondutor tipo n. Nesse exemplo, no módulo de conversão termoelétrica 47a, os elementos termoelétricos tipo p, e os elementos termoelétricos tipo n, são dispostos de forma alternada, e um elemento termoelétrico tipo p, e um elemento termoelétrico tipo n, adjacentes uma ao outro, são conectados eletricamente uma ao outro através do eletrodo de lado de recepção de calor e do eletrodo de lado de dissipação de calor. Um fio é conectado eletricamente a um elemento termoelétrico tipo p fornecido em uma extremidade do módulo de conversão termoelétrica 47a e um elemento termoelétrico tipo n fornecido na outra extremidade do módulo de conversão termoelétrica 47a através do eletrodo do lado de dissipação de calor. A unidade de resfriamento 47b é implementada, por exemplo, por um duto através do qual a água de resfriamento é circulada. De acordo, o conversor termoelétrico 47 gera energia elétrica correspondente a uma diferença de temperatura gerada entre a superfície interna e a superfície externa.

[0109] Uma estrutura detalhada do elemento de geração de calor 14 será descrita com referência à Figura 2. Como ilustrado na Figura 2, o elemento de geração de calor 14 inclui um elemento de suporte 61 e um filme de múltiplas camadas 62.

[0110] O elemento de suporte 61 é fabricado a partir de pelo menos um dentre um corpo poroso, um filme permeável a hidrogênio e um condutor de prótons. Nesse exemplo, o elemento de suporte 61 possui um formato de placa que possui uma superfície dianteira e uma superfície traseira. O corpo poroso possui poros possuindo um tamanho através do qual o gás com base em hidrogênio pode atravessar. O corpo poroso é fabricado a partir de um metal, um não metal, cerâmica ou similar. O corpo poroso é preferivelmente fabricado a partir de um material que não prejudique uma reação entre o gás com base em hidrogênio e o filme de múltiplas camadas 62 (doravante referida como reação exotérmica). O filme permeável a hidrogênio é fabricado, por exemplo, a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio, ou uma liga de armazenamento de hidrogênio. Exemplos de metal de armazenamento de hidrogênio incluem Ni, Pd, V, Nb, Ta e Ti. Exemplos de liga de armazenamento de hidrogênio incluem LaNi5, CaCu5, MgZn2, ZrNi2, ZrCr2, TiFe, TiCo, Mg2Ni e Mg2Cu. O filme permeável a hidrogênio é um filme que possui uma folha tipo entrelaçada. Exemplos do condutor de prótons incluem um condutor com base em BaCeO3 (por exemplo, Ba (Ce0.95Y0.05)O3-6), um condutor com base em SrCeO3 (por exemplo, Sr (Ce0.95Y0.05)O3-6), um condutor com base em CaZrO3 (por exemplo, CaZr0.95Y0.05O3-), um condutor com base em SrZrO3 (por exemplo, SrZr0.9Y0.1O3-), -Al2O3 e -Ga2O3.

[0111] O filme de múltiplas camadas 62 é fornecido no elemento de suporte 61. O filme de múltiplas camadas 62 possui uma primeira camada 71 feita de um metal de armazenamento de hidrogênio ou uma liga de armazenamento de hidrogênio, e uma segunda camada 72 fabricada a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio diferente do da primeira camada 71, uma liga de armazenamento de hidrogênio diferente da liga da primeira camada 71, ou cerâmica. Uma interface de material heterogêneo 73 a ser descrita posteriormente é formada entre o elemento de suporte 61 e a primeira camada 71 e a segunda camada 72. Na Figura 2, o filme de múltiplas camadas 62 é formado pelo empilhamento alternado da primeira camada 71 e da segunda camada 72 em ordem em uma superfície (por exemplo, a superfície dianteira) do elemento de suporte 61. A primeira camada 71 e a segunda camada 72 possuem, cada uma, cinco camadas. O número de camadas de cada uma dentre a primeira camada 71 e a segunda camada 72 pode ser alterado como adequado. O filme de múltiplas camadas 62 pode ser formado pelo empilhamento alternado da segunda camada 72 e da primeira camada 71 em ordem na superfície dianteira do elemento de suporte 61. O filme de múltiplas camadas 62 possui, preferivelmente, uma ou mais primeiras camadas 71 e uma ou mais segundas camadas 72, e uma ou mais interfaces de material heterogêneo 73 são preferivelmente formadas.

[0112] A primeira camada 71 é fabricada, por exemplo, a partir de qualquer um dentre Ni, Pd, Cu, Mn, Cr, Fe, Mg, Co e uma liga dos mesmos. Uma liga para a formação da primeira camada 71 é preferivelmente uma liga feita a partir de dois ou mais de Ni, Pd, Cu, Mn, Cr, Fe, Mg e Co. A liga para a formação da primeira camada 71 pode ser uma liga obtida pela adição de um elemento aditivo a Ni, Pd, Cu, Mn, Cr, Fe, Mg e Co.

[0113] A segunda camada 72 é fabricada a partir, por exemplo, de qualquer um dentre Ni, Pd, Cu, Mn, Cr, Fe, Mg, Co, uma liga dos mesmos, e SiC. Uma liga para a formação da segunda camada 72 é preferivelmente uma liga fabricada a partir de dois ou mais de Ni, Pd, Cu, Mn, Cr, Fe, Mg e Co. A liga para a formação da segunda camada 72 pode ser uma liga obtida pela adição de um elemento aditivo a Ni, Pd, Cu, Mn, Cr, Fe, Mg e Co.

[0114] Uma combinação da primeira camada 71 e da segunda camada 72 é preferivelmente Pd-Ni, Ni-Cu, Ni-Cr, Ni-Fe, Ni-Mg, e Ni-Co quando tipos de elementos são expressos como "primeira camada 71- segunda camada 72 (segunda camada 72-primeira camada 71)". Quando a segunda camada 72 é fabricada a partir de cerâmica a "primeira camada 71-segunda camada 72" é preferivelmente Ni-SiC.

[0115] Como ilustrado na Figura 3, átomos de hidrogênio permeiam a interface de material heterogêneo 73. A Figura 3 é um diagrama esquemático ilustrando um estado no qual os átomos de hidrogênio em uma treliça metálica da primeira camada 71 permeiam a interface de material heterogêneo 73 e movem para uma treliça metálica da segunda camada 72 na primeira camada 71 e na segunda camada 72 fabricadas a partir de metal de armazenamento de hidrogênio possuindo uma estrutura cúbica centralizada em face. É sabido que o hidrogênio é leve e salta na forma de difusão quântica em um local (local octaédrico ou local tetraédrico) ocupado pelo hidrogênio de uma determinada substância A e substância B. Portanto, o hidrogênio ocluído no elemento de geração de calor 14 salta no filme de múltiplas camadas 62 na forma de uma difusão quântica. No elemento de geração de calor 14, o hidrogênio permeia a primeira camada 71, a interface de material heterogêneo 73, e a segunda camada 72 na forma de difusão quântica.

[0116] Uma espessura de cada uma da primeira camada 71 e segunda camada 72 é preferivelmente inferior a 1000 nm. Quando a espessura de cada uma dentre a primeira camada 71 e a segunda camada 72 é igual a 1000 nm ou maior, o hidrogênio tem menos chances de permear o filme de múltiplas camadas 62. Quando a espessura de cada uma dentre a primeira camada 71 e a segunda camada 72 é inferior a 1000 nm, uma nano estrutura que não exibe uma propriedade de volume pode ser mantida. A espessura de cada uma dentre a primeira camada 71 e a segunda camada 72 é mais preferivelmente inferior a 500 nm. Quando a espessura de cada uma dentre a primeira camada 71 e a segunda camada 72 é inferior a 500 nm, uma nano estrutura, que não exibe uma propriedade de volume de forma alguma, pode ser mantida.

[0117] Um exemplo de um método de fabricação do elemento de geração de calor 14 será descrito. O elemento de suporte em formato de placa 61 é preparado, um dispositivo de evaporação é utilizado para criar um metal de armazenamento de hidrogênio ou uma liga de armazenamento de hidrogênio para formar a primeira camada 71 e a segunda camada 72 em um estado de fase gasosa, e, então, a primeira camada 71 e a segunda camada 72 são formadas, alternadamente, na superfície dianteira do elemento de suporte 61 pela agregação ou adsorção, de modo que o elemento de geração de calor 14 seja formado. A primeira camada 71 e a segunda camada 72 são preferivelmente formadas continuamente em um estado de vácuo. De acordo, entre a primeira camada 71 e a segunda camada 72, nenhum filme de óxido natural é formado e apenas a interface de material heterogêneo 73 é formada. O dispositivo de evaporação pode ser um dispositivo de evaporação físico no qual o metal de armazenamento de hidrogênio, ou a liga de armazenamento de hidrogênio, é evaporado por um método físico. O dispositivo de evaporação física é preferivelmente um dispositivo de pulverização, um dispositivo de evaporação a vácuo, e um dispositivo de deposição de vapor químico (CVD). Alternativamente, o metal de armazenamento de hidrogênio, ou a liga de armazenamento de hidrogênio, podem ser depositados na superfície dianteira do elemento de suporte 61 por um método de galvanoplastia, e a primeira camada 71 e a segunda camada 72 podem ser formadas de maneira alternada.

[0118] Como ilustrado na Figura 4, no elemento de geração de calor 14, o elemento de suporte 61 é fornecido em um lado da primeira câmara 21 (um lado de alta pressão), e o filme de múltiplas camadas 62 é fornecido em um lado da segunda câmara 22 (um lado de baixa pressão). Devido a uma diferença de pressão de hidrogênio gerada entre a primeira câmara 21 e a segunda câmara 22, o hidrogênio introduzido na primeira câmara 21 permeia um interior do elemento de geração de calor 14 sequencialmente através do elemento de suporte 61 e do filme de múltiplas camadas 62, e move para a segunda câmara

22. O elemento de geração de calor 14 gera o calor excessivo quando o hidrogênio permeia o filme de múltiplas camadas 62, isso é, pela oclusão do hidrogênio para o filme de múltiplas camadas 62 e descarga do hidrogênio a partir do filme de múltiplas camadas 62. No elemento de geração de calor 14, o elemento de suporte 61 pode ser fornecido no lado da segunda câmara 22 (o lado de baixa pressão) e o filme de múltiplas camadas 62 pode ser fornecido no lado de primeira câmara 21 (o lado de alta pressão).

[0119] Visto que o elemento de geração de calor 14 gera calor utilizando hidrogênio, um gás de efeito estufa, tal como dióxido de carbono, não é gerado. O hidrogênio utilizado é gerado a partir da água e é, dessa forma, barato. Diferentemente de uma reação de fissão nuclear, a geração de calor do elemento de geração de calor 14 é segura, visto que não há qualquer reação em cadeia. Portanto, visto que o sistema de utilização de calor 10 e o dispositivo de geração de calor 11 utilizam o elemento de geração de calor 14 como uma fonte de energia de calor, energia barata, limpa e segura pode ser suprida.

[0120] A invenção não está limitada à primeira modalidade descrita acima, e pode ser modificada como adequado sem se distanciar do escopo da invenção. Doravante, modificações da primeira modalidade serão descritas. Nos desenhos e na descrição das modificações, componentes e elementos iguais ou similares aos da primeira modalidade descrita acima recebem as mesmas referências numéricas. A descrição repetida da primeira modalidade descrita acima será omitida como adequado, e configurações diferentes das apresentadas na primeira modalidade descrita acima serão basicamente descritas. Modificação 1

[0121] Como ilustrado na Figura 5, em vez de o elemento de geração de calor 14, no qual o filme de múltiplas camadas 62 só é fornecido na superfície dianteira do elemento de suporte 61, o dispositivo de geração de calor 11 utiliza um elemento de geração de calor 74 no qual o filme de múltiplas camadas 62 é fornecido nas duas superfícies do elemento de suporte 61. O elemento de geração de calor 74 gera calor excessivo pela oclusão e descarga de hidrogênio. Um alto rendimento do calor excessivo pode ser alcançado pela utilização do elemento de geração de calor 74. Modificação 2

[0122] Em vez do elemento de geração de calor 14, o dispositivo de geração de calor 11 inclui um elemento de geração de calor 75 ilustrado na Figura 6. Como ilustrado na Figura 6, o filme de múltiplas camadas 62 do elemento de geração de calor 75 possui, adicionalmente, uma terceira camada 77 em adição à primeira camada 71 e à segunda camada 72. A terceira camada 77 é fabricada a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio, uma liga de armazenamento de hidrogênio, ou cerâmica, diferentes dos da primeira camada 71 e da segunda camada 72. Uma espessura da terceira camada 77 é preferivelmente inferior a 1000 nm. Na Figura 6, a primeira camada 71, a segunda camada 72, e a terceira camada 77 são empilhadas na superfície dianteira do elemento de suporte 61 em ordem da primeira camada 71, segunda camada 72, primeira camada 71, e terceira camada 77. A primeira camada 71, a segunda camada 72, e a terceira camada 77 podem ser empilhadas na superfície dianteira do elemento de suporte 61 na ordem da primeira camada 71, terceira camada 77, primeira camada 71 e segunda camada 72. Isso é, o filme de múltiplas camadas 62 possui uma estrutura de empilhamento na qual a primeira camada 71 é fornecida entre a segunda camada 72 e a terceira camada 77. O filme de múltiplas camadas 62 possui, preferivelmente, uma ou mais terceiras camadas 77. Similar à interface de material heterogêneo 73, os átomos de hidrogênio permeiam uma interface de material heterogêneo 78 formada entre a primeira camada 71 e a terceira camada 77.

[0123] A terceira camada 77 é fabricada a partir de, por exemplo, qualquer um dentre Ni, Pd, Cu, Cr, Fe, Mg, Co, uma liga dos mesmos, SiC, CaO, Y2O3, TiC, LaB6, SrO e BaO. Uma liga para a formação da terceira camada 77 é preferivelmente uma liga fabricada a partir de dois ou mais dentre Ni, Pd, Cu, Cr, Fe, Mg e Co. A liga para a formação da terceira camada 77 pode ser uma lista obtida pela adição de um elemento aditivo a Ni, Pd, Cu, Cr, Fe, Mg e Co.

[0124] Em particular, a terceira camada 77 é preferivelmente fabricada a partir de qualquer um dentre CaO, Y2O3, TiC, LaB6, SrO e BaO. No elemento de geração de calor 75 que possui a terceira camada 77 fabricada a partir de um dentre CaO, Y2O3, TiC, LaB6, SrO e BaO, uma quantidade de oclusão de hidrogênio é aumentada, uma quantidade de permeação de hidrogênio na interface de material heterogêneo 73 e interface de material heterogêneo 78 é aumentada, e um alto rendimento do calor excessivo pode ser alcançado. A espessura da terceira camada 77, fabricada a partir de qualquer um dentre CaO, Y2O3, TiC, LaB6, SrO e BaO, é preferivelmente igual a 10 nm ou menos. De acordo, átomos de hidrogênio permeiam com facilidade o filme de múltiplas camadas 62. A terceira camada 77 fabricada a partir de CaO, Y2O3, TiC, LaB6, SrO e BaO pode não ser formada em um formato de filme completo e pode ser formada em um formato de ilha. A primeira camada 71 e a terceira camada 77 são preferivelmente formadas continuamente em um estado de vácuo. De acordo, entre a primeira camada 71 e a terceira camada 77, nenhum filme de óxido natural é formado e apenas a interface de material heterogêneo 78 é formada.

[0125] Uma combinação da primeira camada 71, da segunda camada 72, e da terceira camada 77 é preferivelmente Pd-Cao-Ni, Pd- Y2O3-Ni, Pd-TiC-Ni, Pd-LaB6-Ni, Ni-CaO-Cu, Ni-Y2O3-Cu, Ni-TiC-Cu, Ni- LaB6-Cu, Ni-Co-Cu, Ni-CaO-Cr, Ni-Y2O3-Cr, Ni-TiC-Cr, Ni-LaB6-Cr, Ni- CaO-Fe, Ni-Y2O3-Fe, Ni-TiC-Fe, Ni-LaB6-Fe, Ni-Cr-Fe, Ni-CaO-Mg, Ni-

Y2O3-Mg, Ni-TiC-Mg, Ni-LaB6-Mg, Ni-CaO-Co, Ni-Y2O3-Co, Ni-TiC-Co, Ni-LaB6-Co, Ni-Cao-SiC, Ni-Y2O3-SiC, Ni-TiC-SiC, e Ni-LaB6-SiC, quando os tipos dos elementos são expressos como "primeira camada 71-terceira camada 77-segunda camada 72". Modificação 3

[0126] Em vez do elemento de geração de calor 14, o dispositivo de geração de calor 11 inclui um elemento de geração de calor 80 ilustrado na Figura 7. Como ilustrado na Figura 7, o filme de múltiplas camadas 62 do elemento de geração de calor 80 possui adicionalmente uma quarta camada 82 em adição à primeira camada 71, à segunda camada 72, e à terceira camada 77. A quarta camada 82 é fabricada a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio, uma liga de armazenamento de hidrogênio, ou cerâmica, diferentes dos da primeira camada 71, segunda camada 72 e terceira camada 77. Uma espessura da quarta camada 82 é, preferivelmente, inferior a 1000 nm. Na Figura 7, a primeira camada 71, a segunda camada 72, a terceira camada 77 e a quarta camada 82 são empilhadas na superfície dianteira do elemento de suporte 61 na ordem da primeira camada 71, segunda camada 72, primeira camada 71, terceira camada 77, primeira camada 71 e quarta camada 82. A primeira camada 71, a segunda camada 72, a terceira camada 77 e a quarta camada 82 podem ser empilhadas na superfície dianteira do elemento de suporte 61 na ordem da primeira camada 71, quarta camada 81, primeira camada 71, terceira camada 77, primeira camada 71, e segunda camada 72. Isso é, o filme de múltiplas camadas 62 possui uma estrutura de empilhamento na qual a segunda camada 72, a terceira camada 77 e a quarta camada 82 são empilhadas em qualquer ordem e a primeira camada 71 é fornecida entre a segunda camada 72 e a terceira camada 77, entre a terceira camada 77 e a quarta camada 82, e entre a segunda camada 72 e a quarta camada

82. O filme de múltiplas camadas 62 possui, preferivelmente, uma ou mais quartas camadas 82. De forma similar à interface de material heterogêneo 73 e interface de material heterogêneo 78, os átomos de hidrogênio permeiam uma interface de material heterogêneo 83 formada entre a primeira camada 71 e a quarta camada 82.

[0127] A quarta camada 82 é fabricada a partir, por exemplo, de qualquer um dentre Ni, Pd, Cu, Cr, Fe, Mg, Co, uma liga dos mesmos, SiC, CaO, Y2O3, TiC, LaB6, SrO e BaO. Uma liga para formar a quarta camada 82 é preferivelmente uma liga fabricada a partir de dois ou mais dentre Ni, Pd, Cu, Cr, Fe, Mg e Co. A liga para formar a quarta camada 82 pode ser uma liga obtida pela adição de um elemento aditivo a Ni, Pd, Cu, Cr, Fe, Mg e Co.

[0128] Em particular, a quarta camada 82 é preferivelmente fabricada a partir de qualquer um dentre CaO, Y2O3, TiC, LaB6, SrO e BaO. No elemento de geração de calor 80, possuindo a quarta camada 82 fabricada a partir de qualquer um dentre CaO, Y2O3, TiC, LaB6, SrO e BaO, uma quantidade de oclusão de hidrogênio é aumentada, uma quantidade de hidrogênio permeando a interface de material heterogêneo 73, a interface de material heterogêneo 78, e a interface de material heterogêneo 83 é aumentada, e um alto rendimento de calor excessivo pode ser alcançado. A espessura da quarta camada 82, fabricada a partir de qualquer um dentre CaO, Y2O3, TiC, LaB6, SrO e BaO, é preferivelmente igual a 10 nm ou menos. De acordo, os átomos de hidrogênio permeiam com facilidade através do filme de múltiplas camadas 62. A quarta camada 82 pode ser fabricada a partir de CaO, Y2O3, TiC, LaB6, SrO e BaO, mas não formada em um formato de filme completo e pode ser formada em um formato de ilha. A primeira camada 71 e a quarta camada 82 são preferivelmente formadas continuamente em um estado de vácuo. De acordo, entre a primeira camada 71 e a quarta camada 82, nenhum filme de óxido natural é formado e apenas a interface de material heterogêneo 83 é formada.

[0129] Uma combinação da primeira camada 71, da segunda camada 72, da terceira camada 77 e da quarta camada 82 é preferivelmente Ni-CaO-Cr-Fe, Ni-Y2O3-Cr-Fe, Ni-TiC-Cr-Fe e Ni-LaB6- Cr-Fe quando os tipos dos elementos são expressos como "primeira camada 71-quarta camada 82-terceira camada 77-segunda camada 72".

[0130] Uma configuração do filme de múltiplas camadas 62, tal como uma razão de espessuras de camada, o número de camadas, de cada camada, e um material pode ser adequadamente alterada de acordo com uma temperatura a ser utilizada. Doravante, um exemplo da configuração do filme de múltiplas camadas 62, correspondente a uma temperatura, será descrito após a descrição de uma "relação entre uma razão das espessuras de camada do filme de múltiplas camadas e o calor excessivo", uma "relação entre o número de camadas do filme de múltiplas camadas e o calor excessivo", e uma "relação entre um material do filme de múltiplas camadas e o calor excessivo".

[0131] A "relação entre uma razão de espessuras de camada do filme de múltiplas camadas e o calor excessivo", a "relação entre o número de camadas do filme de múltiplas camadas e o calor excessivo", e a "relação entre um material do filme de múltiplas camadas e o calor excessivo" foram examinadas pela preparação de um dispositivo de geração de calor experimental (não ilustrado) e pela realização, através da utilização do dispositivo de geração de calor experimental, de um experimento para testar se o elemento de geração de calor gera calor excessivo. O dispositivo de geração de calor experimental inclui um recipiente vedado, dois elementos de geração de calor fornecidos dentro do recipiente vedado, e um aquecedor que aquece os elementos de geração de calor. O elemento de geração de calor possui um formato de placa. O aquecedor é um aquecedor cerâmico que possui um formato de placa, e inclui um acoplador térmico embutido. O aquecedor é fornecido entre dois elementos de geração de calor. O recipiente vedado é conectado a um percurso de suprimento de gás com base em hidrogênio e a um percurso de exaustão. O percurso de suprimento de gás com base em hidrogênio conecta um cilindro de gás que armazena o gás com base em hidrogênio e o recipiente vedado. O percurso de suprimento de gás com base em hidrogênio é fornecido com uma válvula de ajuste, ou similar, para ajustar uma quantidade de suprimento do gás com base em hidrogênio armazenado no cilindro de gás ao recipiente vedado. O percurso de exaustão conecta uma bomba seca para evacuar um interior do recipiente vedado e do recipiente vedado. O percurso de exaustão é fornecido com uma válvula de ajuste para ajustar uma quantidade de exaustão do gás.

[0132] O dispositivo de geração de calor experimental gera o calor excessivo do elemento de geração de calor pela repetição alternada de uma etapa de oclusão de hidrogênio e uma etapa de descarga de hidrogênio. Isso é, o dispositivo de geração de calor experimental obscurece o hidrogênio no elemento de geração de calor 14 pela realização da etapa de oclusão de hidrogênio, e, então, descarrega o hidrogênio ocluído no elemento de geração de calor 14 pela realização da etapa de descarga de hidrogênio. Na etapa de oclusão de hidrogênio, o gás com base em hidrogênio é suprido para o recipiente vedado. Na etapa de descarga de hidrogênio, o interior do recipiente vedado é evacuado e o elemento de geração de calor é aquecido.

[0133] A "relação entre uma razão das espessuras de camada do filme de múltiplas camadas e o calor excessivo" será descrita. Uma relação entre uma razão de uma espessura da segunda camada 72 para uma espessura da primeira camada 71 e o calor excessivo foram examinadas utilizando-se o elemento de geração de calor 14 que inclui o elemento de suporte 61 fabricado a partir de Ni e o filme de múltiplas camadas 62 possuindo a primeira camada 71 fabricada a partir de Cu e a segunda camada 72 fabricada a partir de Ni. Doravante, a razão das espessuras de camada do filme de múltiplas camadas 62 é referida como Ni:Cu.

[0134] Oito tipos de elementos de geração de calor 14, nos quais o filme de múltiplas camadas 62 foi formado sob as mesmas condições, exceto que a razão de Ni:Cu foi preparada e utilizada como Exemplos Experimentais de 1 a 8. O filme de múltiplas camadas 62 foi fornecido apenas na superfície dianteira do elemento de suporte 62. As razões de Ni:Cu nos elementos de geração de calor 14, de acordo com os Exemplos Experimentais de a 1 8 são respectivamente 7:1, 14:1, 4.33:1, 3:1, 5:1, 8:1, 6:1 e 6.5:1. Em cada um dos elementos de geração de calor 14, de acordo com os Exemplos Experimentais de 1 a 8, o filme de múltiplas camadas 62 é formado pela repetição de uma configuração de empilhamento que possui a primeira camada 71 e a segunda camada

72. Em cada um dos elementos de geração de calor 14, de acordo com os Exemplos Experimentais de 1 a 8, o número de camadas na configuração de empilhamento do filme de múltiplas camadas 62 (doravante, referido como o número de camadas do filme de múltiplas camadas) foi de 5. A espessura de todo o filme de múltiplas camadas 62 em cada um dos elementos de geração de calor 14, de acordo com os Exemplos Experimentais de 1 a 8 foi substancialmente igual.

[0135] Cada um dos elementos de geração de calor 14, de acordo com os Exemplos Experimentais de 1 a 8, foi fornecido dentro de um recipiente vedado de um dispositivo de geração de calor experimental, e a etapa de oclusão de hidrogênio e a etapa de descarga de hidrogênio foram repetidas alternadamente. Um gás prótio (fabricado por Numata Oxygen Co, grau 2, pureza: 99,999% de volume ou mais) foi utilizado como um gás com base em hidrogênio. Na etapa de oclusão de hidrogênio, o gás com base em hidrogênio foi suprido para o recipiente vedado a cerca de 50 Pa. O tempo para a oclusão de hidrogênio no elemento de geração de calor 14 foi de cerca de 64 horas. Antes da etapa de oclusão de hidrogênio, primeiro, o interior do recipiente vedado foi cozido por um aquecedor a cerca de 200 C ou mais por 36 horas para remover a água e similares aderidos a uma superfície dianteira do elemento de geração de calor 14. As etapas de descarga de hidrogênio foram realizadas com a energia elétrica de entrada do aquecedor de 9 W, 18 W e 27 W, e as etapas de oclusão de hidrogênio foram realizadas entre as etapas de descarga de hidrogênio. Então, a temperatura do elemento de geração de calor 14, em cada uma das etapas de descarga de hidrogênio foi medida utilizando-se o acoplador térmico embutido no aquecedor. Os resultados são ilustrados na Figura 8. A Figura 8 é um gráfico obtido pelo encaixe dos dados medidos por um método predeterminado. Na Figura 8, um eixo geométrico horizontal indica uma temperatura do aquecedor e um eixo geométrico vertical indica a energia elétrica do calor excessivo. A temperatura do aquecedor é a temperatura do elemento de geração de calor 14 na energia elétrica de entrada predeterminada. Na Figura 8, o Exemplo Experimental 1 foi expresso como "Ni:Cu = 7:1", o Exemplo Experimental 2 foi expresso como "Ni:Cu = 14:1", o Exemplo Experimental 3 foi expresso como "Ni:Cu = 4.33:1", o Exemplo Experimental 4 foi expresso como "Ni:Cu = 3:1", o Exemplo Experimental 5 foi expresso como "Ni:Cu = 5:1", o Exemplo Experimental 6 foi expresso como "Ni:Cu = 8:1", o Exemplo Experimental 7 foi expresso como "Ni:Cu = 6:1", e o Exemplo Experimental 8 foi expresso como "Ni:Cu = 6.5:1".

[0136] A partir da Figura 8, foi confirmado que o calor excessivo foi gerado em todos os elementos de geração de calor 14, de acordo com os Exemplos Experimentais de 1 a 8. Quando da comparação dos elementos de geração de calor 14, de acordo com os Exemplos Experimentais de 1 a 8, com uma temperatura de aquecedor de 700 C ou mais, descobriu-se que o elemento de geração de calor 14, de acordo com o Exemplo Experimental 1, gera o calor excessivo mais alto. Quando da comparação do elemento de geração de calor, de acordo com o Exemplo Experimental 3, com os elementos de geração de calor 14, de acordo com os Exemplos Experimentais 1, 2, 4 a 8, descobriu-se que o elemento de geração de calor, de acordo com o Exemplo Experimental 3, gera calor excessivo em uma ampla faixa na qual a temperatura do aquecedor é de 300 C ou mais, e de 1000 C ou menos. Descobriu-se que o calor excessivo aumenta à medida que a temperatura do aquecedor aumenta nos elementos de geração de calor 14, de acordo com os Exemplos Experimentais 1, 3 a 8, onde Ni:Cu do filme de múltiplas camadas 62 é 3:1 a 8:1. Descobriu-se que o calor excessivo diminui a uma temperatura de aquecedor de 800 C ou mais no elemento de geração de calor 14, de acordo com o Exemplo Experimental 2 onde Ni:Cu do filme de múltiplas camadas 62 é igual a 14:1. Dessa forma, é considerado que o calor excessivo não aumenta simplesmente com relação à razão Ni:Cu devido a um efeito quântico do hidrogênio no filme de múltiplas camadas 62.

[0137] A seguir, a "relação entre o número de camadas do filme de múltiplas camadas e o calor excessivo" será descrita. Uma relação entre o número de camadas de filme de múltiplas camadas 62 e o calor excessivo foi examinada pela utilização do elemento de geração de calor 14 que inclui o elemento de suporte 61 fabricado a partir de Ni e o filme de múltiplas camadas 62 possuindo a primeira camada 71 fabricada a partir de Cu, e a segunda camada 72 fabricada a partir de Ni.

[0138] Oito tipos diferentes de elementos de geração de calor 14, nos quais o filme de múltiplas camadas 62 foi fabricado sob as condições iguais às condições de fabricação do elemento de geração de calor 14, de acordo com o Exemplo Experimental 1, exceto que o número de camadas foi preparado e utilizado como os Exemplos

Experimentais de 9 a 16. O número de camadas dos filmes de múltiplas camadas 62 dos elementos de geração de calor 14, de acordo com os Exemplos Experimentais 1, 9 a 16, é respectivamente igual a 5, 3, 7, 6, 8, 9, 12, 4 e 2.

[0139] Cada um dos elementos de geração de calor 14, de acordo com os Exemplos Experimentais 1 e de 9 a 16, foi fornecido dentro de um recipiente vedado de um dispositivo de geração de calor experimental. O dispositivo de geração de calor experimental é igual ao dispositivo utilizado para examinar a "relação entre uma razão de espessuras de camada do filme de múltiplas camadas e o calor excessivo" descrita acima. No dispositivo de geração de calor experimen- tal, a temperatura de cada um dos elementos de geração de calor 14, durante a etapa de descarga de hidrogênio, foi medida pelo mesmo método que para a "relação entre uma razão de espessuras de camada do filme de múltiplas camadas e o calor excessivo" descrita acima. Os resultados são ilustrados na Figura 9. A Figura 9 é um gráfico obtido pelo encaixe dos dados medidos por um método predeterminado. Na Figura 9, um eixo geométrico horizontal indica uma temperatura de aquecedor e um eixo geométrico vertical indica a energia elétrica do calor excessivo. Na Figura 9, com base em uma espessura de cada camada, o Exemplo Experimental 1 foi expresso como "5 camadas de Ni0.875Cu0.125", o Exemplo Experimental 9 foi expresso como "3 camadas de Ni0.875Cu0,125", o Exemplo Experimental 10 foi expresso como "7 camadas de Ni0.875Cu0,125", o Exemplo Experimental 11 foi expresso como "6 camadas de Ni0.875Cu0,125", o Exemplo Experimental 12 foi expresso como "8 camadas de Ni0.875Cu0,125", o Exemplo Experimental 13 foi expresso como "9 camadas de Ni0.875Cu0,125", o Exemplo Experimental 14 foi expresso como "12 camadas de Ni0.875Cu0,125", o Exemplo Experimental 15 foi expresso como "4 camadas de Ni0.875Cu0,125" e o Exemplo Experimental 16 foi expresso como "2 camadas de Ni0.875Cu0,125".

[0140] A partir da Figura 9, foi confirmado que o calor excessivo foi gerado em todos os elementos de geração de calor 14, de acordo com os Exemplos Experimentais 1, e de 9 a 16. Quando da comparação dos elementos de geração de calor 14, de acordo com os Exemplos Experimentais 1, e de 9 a 16, em uma temperatura de aquecedor de 840 C ou mais, descobriu-se que o elemento de geração de calor 14, de acordo com o Exemplo Experimental 11, no qual o número de camadas do filme de múltiplas camadas 62 é igual a 6, gera o maior calor excessivo, e o elemento de geração de calor 14, de acordo com o Exemplo Experimental 12, no qual o número de camadas do filme de múltiplas camadas 62 é igual a 8, gera o menor calor excessivo. Dessa forma, é considerado que o calor excessivo não aumenta simplesmente com relação ao número de camadas do filme de múltiplas camadas 62, visto que um comprimento de onda de um comportamento como a onda de hidrogênio no filme de múltiplas camadas 62 está em uma ordem de nanômetros e interfere com o filme de múltiplas camadas 62.

[0141] A seguir, a "relação entre um material do filme de múltiplas camadas e o calor excessivo" será descrita. A relação entre um tipo de um material para formar a terceira camada 77 e o calor excessivo foi examinada utilizando-se o elemento de geração de calor 75 que inclui o filme de múltiplas camadas 62 possuindo a primeira camada 71 fabricada a partir de Ni, a segunda camada 72 fabricada a partir de Cu, e a terceira camada 77 fabricada a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio, uma liga de armazenamento de hidrogênio, ou cerâmica, diferentes dos materiais da primeira camada 71 e da segunda camada 72.

[0142] Nove tipos de elementos de geração de calor 75, nos quais o filme de múltiplas camadas 62 foi fabricado sob as mesmas condições, exceto pelos tipos de material para a formação da terceira camada 77, que foram preparados e utilizados como Exemplos Experimentais de 17 a 25. Os tipos de material para a formação da terceira camada 77 nos elementos de geração de calor 75, de acordo com os Exemplos Experimentais de 17 a 25, são respectivamente CaO, SiC, Y 2O3, TiC, Co, LaB6, ZrC, TiB2 e CaOZrO.

[0143] Cada um dos elementos de geração de calor 75, de acordo com os Exemplos Experimentais de 17 a 25, foram fornecidos dentro de um recipiente vedado de um dispositivo de geração de calor experimental. O dispositivo de geração de calor experimental é igual ao dispositivo utilizado para examinar a "relação entre uma razão de espessuras de camada do filme de múltiplas camadas e o calor excessivo" descrita acima. No dispositivo de geração de calor experimental, a temperatura de cada um dos elementos de geração de calor 75, durante a descarga de hidrogênio foi medida pelo mesmo método que para a "relação entre uma razão de espessuras de camada do filme de múltiplas camadas e o calor excessivo" descrita acima. Os resultados são ilustrados na Figura 10. A Figura 10 é um gráfico obtido pelo encaixe de dados medidos por um método predeterminado. Na Figura 10, um eixo geométrico horizontal indica uma temperatura de aquecedor e um eixo geométrico vertical indica a energia elétrica do calor excessivo. Na Figura 10, com base em uma espessura de cada camada, o Exemplo Experimental 17 foi expresso como "Ni0.793CaO0.113Cu0.094", o Exemplo Experimental 18 foi expresso como "Ni0.793CaO0.113Cu0.094", o Exemplo Experimental 19 foi expresso como "Ni0.793CaO30.113Cu0.094", o Exemplo Experimental 20 foi expresso como "Ni0.793TiC0.113Cu0.094", o Exemplo Experimental 21 foi expresso como "Ni0.793CO0.113Cu0.094", o Exemplo Experimental 22 foi expresso como "Ni0.793LaB60.113Cu0.094", o Exemplo Experimental 24 foi expresso como "Ni0.793TiB20.113Cu0.094", e o Exemplo Experimental 25 foi expresso como "Ni0.793CaZrO0.113Cu0.094".

[0144] A partir da Figura 10, foi confirmado que o calor excessivo foi gerado em todos os elementos de geração de calor 75, de acordo com os Exemplos Experimentais de 17 a 25. Em particular, quando comparando o Exemplo Experimental 17, no qual um material para a formação da terceira camada 77 é CaO, o Exemplo Experimental 20, no qual um material para a formação da terceira camada 77 é TiC, e o Exemplo Experimental 22, no qual um material para a formação da terceira camada 77 é LaB6, com os Exemplos Experimentais 18, 19, 21, 23 a 25, descobriu-se que o calor excessivo aumenta de uma forma substancialmente linear em uma ampla faixa na qual a temperatura do aquecedor é de 400 C ou mais, e de 1000 C ou menos. Os materiais que formam as terceiras camadas 77 nos Exemplos Experimentais 17, 20 e 22 possuem uma função de trabalho menor do que os materiais nos Exemplos Experimentais 18, 19, 21 e de 23 a 25. Portanto, descobriu-se que o tipo de material para formar a terceira camada 77 possui, preferivelmente, uma função de trabalho pequena. Com base nos resultados, uma densidade de elétrons no filme de múltiplas camadas 62 pode contribuir para uma reação exotérmica.

[0145] Um exemplo da configuração do filme de múltiplas camadas 62, que corresponde à temperatura do elemento de geração de calor 14, será descrito. Considerando-se a "relação entre uma razão de espessuras de camada do filme de múltiplas camadas e o calor excessivo" mencionada acima, do elemento de geração de calor 14, quando a temperatura do elemento de geração de calor 14 é uma temperatura baixa (por exemplo, em uma faixa de 50 C ou mais, e de 500 C ou menos), uma razão das espessuras de camada do filme de múltiplas camadas 62 está, preferivelmente, em uma faixa de 2:1 ou mais e de 5:1 ou menos. Quando a temperatura do elemento de geração de calor 14 está em uma temperatura intermediária (por exemplo, em uma faixa de 500 C ou mais e de 800 C ou menos), a razão das espessuras de camada do filme de múltiplas camadas 62 está preferivelmente em uma faixa de 5:1 ou mais, e de 6:1 ou menos. Quando a temperatura do elemento de geração de calor 14 é uma temperatura alta (por exemplo, em uma faixa de 800 C ou mais, e de 1500 C ou menos), a razão das espessuras de camada do filme de múltiplas camadas 62 está, preferivelmente, em uma faixa de 6:1 ou mais, e de 12:1 ou menos.

[0146] Considerando-se a "relação entre o número de camadas do filme de múltiplas camadas e o calor excessivo" descrita acima, quando a temperatura do elemento de geração de calor 14 é qualquer uma dentre a temperatura baixa, a temperatura intermediária e a temperatura alta, o número de camadas da primeira camada 71 do filme de múltiplas camadas 62 está, preferivelmente, em uma faixa de 2 camadas ou mais e de 18 camadas ou menos, e o número de camadas da segunda camada 72 está, preferivelmente, em uma faixa de 2 camadas ou mais e de 18 camadas ou menos.

[0147] Considerando-se a "relação entre um material do filme de múltiplas camadas e o calor excessivo" descrita acima do elemento de geração de calor 75, quando a temperatura do elemento de geração de calor 75 é a temperatura baixa, a primeira camada 71 é preferivelmente fabricada a partir de Ni, a segunda camada 72 é preferivelmente fabricada a partir de Cu, e a terceira camada 77 é preferivelmente fabricada a partir de Y2O3. Quando a temperatura do elemento de geração de calor 75 é a temperatura intermediária, a primeira camada 71 é preferivelmente fabricada a partir de Ni, a segunda camada 72 é preferivelmente fabricada a partir de Cu, e a terceira camada 77 é preferivelmente fabricada a partir de TiC. Quando a temperatura do elemento de geração de calor 75 é a temperatura alta, a primeira camada 71 é preferivelmente fabricada a partir de Ni, a segunda camada 72 é preferivelmente fabricada a partir de Cu, e a terceira camada 77 é preferivelmente fabricada a partir de CaO ou LaB6.

Modificação 4

[0148] A Figura 11 é uma vista transversal ilustrando um elemento de geração de calor 90 possuindo um formato de fundo cilíndrico com uma extremidade aberta e a outra extremidade fechada. O elemento de geração de calor 90 inclui um elemento de suporte 91 e um filme de múltiplas camadas 92. O elemento de suporte 91 é fabricado a partir de pelo menos um dentre um corpo poroso, um filme permeável a hidrogênio e um condutor de próton. O filme de múltiplas camadas 92 possui uma primeira camada (não ilustrada) fabricada a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio ou uma liga de armazenamento de hidrogênio e possuindo uma espessura inferior a 1000 nm, e uma segunda camada (não ilustrada) fabricada a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio, diferente do da primeira camada, uma liga de armazenamento de hidrogênio, diferente da liga da primeira camada, ou cerâmica, e possuindo uma espessura inferior a 1000 nm. Apesar de o elemento de geração de calor 90 possuir um formato de fundo cilíndrico na Figura 11, o elemento de geração de calor 90 pode possuir um formato cilíndrico de fundo poligonal.

[0149] Um exemplo de um método de fabricação do elemento de geração de calor 90 será descrito. O elemento de geração de calor 90 é fabricado pelo preparo do elemento de suporte 91 possuindo um formato de fundo cilíndrico, e formando o filme de múltiplas camadas 92 no elemento de suporte 91 utilizando um método de formação de filme molhado. Nesse exemplo, o filme de múltiplas camadas 92 é formado em uma superfície externa do elemento de suporte 91. De acordo, o elemento de geração de calor 90, possuindo um formato de fundo cilíndrico, é formado. Exemplos do método de formação de filme molhado incluem um método de revestimento rotativo, um método de revestimento por pulverização e um método de imersão. O filme de múltiplas camadas 92 pode ser formado pela utilização de um método de deposição de camada atômica (ALD), ou o filme de múltiplas camadas 92 pode ser formado no elemento de suporte 91 enquanto gira o elemento de suporte 91 utilizando-se o dispositivo de pulverização incluindo um mecanismo de rotação que armazena o elemento de suporte 91. O filme de múltiplas camadas 92 não está limitado a ser fornecido apenas na superfície externa do elemento de suporte 91 e pode ser fornecido apenas em uma superfície interna do elemento de suporte 91, ou em duas superfícies do elemento de suporte 91.

[0150] Como ilustrado na Figura 12, um sistema de utilização de calor 95 inclui um dispositivo de geração de calor 96 e o dispositivo de utilização de calor 12. O dispositivo de geração de calor 96 é diferente do dispositivo de geração de calor 11 de acordo com a modalidade descrita acima, visto que o dispositivo de geração de calor 96 inclui o elemento de geração de calor 90 em vez do elemento de geração de calor 14. O elemento de geração de calor 90 é montado no recipiente vedado 15 utilizando-se um duto de montagem 97. Apesar de não ilustrado na Figura 12, o sistema de utilização de calor 95 inclui um sensor de temperatura que detecta uma temperatura do elemento de geração de calor 90, um suprimento de energia que insere a energia elétrica no aquecedor 16b, uma unidade de controle que serve como uma unidade de controle de saída que controla uma saída do aquecedor 16b com base na temperatura detectada pelo sensor de temperatura. O sensor de temperatura é fornecido, por exemplo, em uma superfície externa do elemento de geração de calor 90.

[0151] O duto de montagem 97 é fabricado, por exemplo, a partir de aço inoxidável. O duto de montagem 97 atravessa o recipiente vedado

15. Uma extremidade do duto de montagem 97 é fornecida no espaço 54 entre a superfície interna do recipiente de acomodação 41 e a superfície externa do recipiente vedado 15, e a outra extremidade do duto de montagem 97 é fornecida dentro do recipiente vedado 15. Uma extremidade do duto de montagem 97 é conectada à linha de introdução 29 da linha de circulação de hidrogênio 17. A outra extremidade do duto de montagem 97 é fornecida com o elemento de geração de calor 90.

[0152] Na Modificação 4, a primeira câmara 21 é formada por uma superfície interna do elemento de geração de calor 90. A segunda câmara 22 é definida pela superfície interna do recipiente vedado 15 e a superfície externa do elemento de geração de calor 90. Portanto, no elemento de geração de calor 90, o elemento de suporte 91 é fornecido no lado da primeira câmara 21 (um lado de alta pressão), e o filme de múltiplas camadas 92 é fornecido no lado da segunda câmara 22 (um lado de baixa pressão) (ver Figura 11). Devido a uma diferença de pressão gerada entre a primeira câmara 21 e a segunda câmara 22, o hidrogênio introduzido na primeira câmara 21 permeia o interior do elemento de geração de calor 90 sequencialmente através do elemento de suporte 91 e do filme de múltiplas camadas 92, e move para a segunda câmara 22. Isso é, o hidrogênio permeia o elemento de geração de calor 90 a partir da superfície interna do mesmo na direção da superfície externa do mesmo. De acordo, o elemento de geração de calor 90 gera calor excessivo quando o hidrogênio é descarregado do filme de múltiplas camadas 92. Portanto, o sistema de utilização de calor 95 possui os mesmos efeitos que o sistema de utilização de calor 10, de acordo com a modalidade descrita acima.

[0153] O sistema de utilização de calor 95 pode incluir um elemento de geração de calor 98 ilustrado na Figura 13 em vez do elemento de geração de calor 90. O elemento de geração de calor 98 é diferente do elemento de geração de calor 90 visto que o elemento de geração de calor 98 inclui um elemento de suporte 99 que possui um formato colunar. Similar ao elemento de suporte 61, o elemento de suporte 99 é fabricado a partir de pelo menos um dentre um corpo poroso, um filme permeável a hidrogênio, e um condutor de próton. O elemento de suporte 99 aperfeiçoa a resistência mecânica do elemento de geração de calor 98 enquanto permite a passagem do gás com base em hidrogênio através do mesmo. Apesar de o elemento de suporte 99 possuir um formato colunar cilíndrico na Figura 13, o elemento de suporte 99 pode possuir um formato colunar poligonal. Modificação 5

[0154] Como ilustrado na Figura 14, um sistema de utilização de calor 100 inclui um dispositivo de geração de calor 101 e o dispositivo de utilização de calor 12. O dispositivo de geração de calor 101 é diferente do dispositivo de geração de calor 11, de acordo com a modalidade descrita acima, visto que o dispositivo de geração de calor 101 inclui uma linha de circulação de hidrogênio 102 em vez da linha de circulação de hidrogênio 17.

[0155] A linha de circulação de hidrogênio 102 inclui o tanque de armazenamento 28, a linha de introdução 29, uma linha de recuperação 103, e o filtro 31. A linha de recuperação 103 conecta a porta de recuperação 24 da segunda câmara 22 e o tanque de armazenamento 28, recupera o gás com base em hidrogênio que permeou o elemento de geração de calor 14 a partir da primeira câmara 21 para a segunda câmara 22, e retorna o gás com base em hidrogênio recuperado para o tanque de armazenamento 28. A linha de recuperação 103 inclui a bomba de circulação 33.

[0156] A linha de recuperação 103 atravessa o espaço 54 entre a superfície interna do recipiente de acomodação 41 e a superfície externa do recipiente vedado 15. Especificamente, a linha de recuperação 103 possui, no espaço 54, uma parte que se estende em uma direção paralela à direção longitudinal do recipiente vedado 15. Uma parte da linha de recuperação 103 fornecida no espaço 54 é fornecida no meio de calor aquecido pelo calor do elemento de geração de calor 14. O gás com base em hidrogênio, aquecido pelo calor do elemento de geração de calor 14 dentro do recipiente vedado 15, flui para dentro da linha de recuperação 103. O calor do gás com base em hidrogênio fluindo para dentro da linha de recuperação 103 é removido pelo meio de calor quando o gás com base em hidrogênio circula através da parte da linha de recuperação 103 fornecida no meio de calor, e, então, o gás com base em hidrogênio é retornado para o tanque de armazenamento 28 em um estado resfriado. Isso é, a linha de recuperação 103 retorna o gás com base em hidrogênio, cujo calor é removido pelo meio de calor circulando através do espaço 54, para o tanque de armazenamento 28.

[0157] Como descrito acima, não apenas o calor do elemento de geração de calor 14 é transferido para o meio de calor, mas também o calor do gás com base em hidrogênio aquecido pela permeação do elemento de geração de calor 14 é transferido para o meio de calor, de modo que o sistema de utilização de calor 100 seja excelente em termos de eficiência de energia. Modificação 6

[0158] Como ilustrado na Figura 15, um sistema de utilização de calor 105 inclui um dispositivo de geração de calor 106 e o dispositivo de utilização de calor 12. O dispositivo de geração de calor 106 é diferente do dispositivo de geração de calor 101 de acordo com a Modificação 5, visto que o dispositivo de geração de calor 106 inclui o elemento de geração de calor 90 em vez do elemento de geração de calor 14.

[0159] Similar ao sistema de utilização de calor 100, de acordo com a Modificação 5, não apenas o calor do elemento de geração de calor 90 é transferido para o meio de calor, mas também o calor do gás com base em hidrogênio aquecido pela permeação do elemento de geração de calor 90 é transferido para o meio de calor, de modo que o sistema de utilização de calor 105 seja excelente em termos de eficiência de energia.

Modificação 7

[0160] Como ilustrado na Figura 16, um sistema de utilização de calor 110 inclui um dispositivo de geração de calor 111 e o dispositivo de utilização de calor 12. O dispositivo de geração de calor 111 é diferente do dispositivo de geração de calor 11 de acordo com a modalidade descrita acima, visto que o dispositivo de geração de calor 111 inclui uma linha de circulação de hidrogênio 112 em vez da linha de circulação de hidrogênio 17.

[0161] A linha de circulação de hidrogênio 112 inclui o tanque de armazenamento 28, uma linha de introdução 113, a linha de recuperação 30, e o filtro 31. A linha de introdução 113 conecta o tanque de armazenamento 28 e a porta de introdução 23 da primeira câmara 21, e introduz o gás com base em hidrogênio armazenado no tanque de armazenamento 28 na primeira câmara 21. A linha de introdução 113 inclui a válvula de ajuste de pressão 32.

[0162] A linha de introdução 113 atravessa o espaço 54 entre a superfície interna do recipiente de acomodação 41 e a superfície externa do recipiente vedado 15. Especificamente, a linha de introdução 113 possui, no espaço 54, uma parte que se estende em uma direção paralela à direção longitudinal do recipiente vedado 15. Uma parte da linha de introdução 113 fornecida no espaço 54 é fornecida no meio de calor aquecido pelo calor do elemento de geração de calor 14. O gás com base em hidrogênio, enviado a partir do tanque de armazenamento 28, é aquecido pelo meio de calor quando flui através da parte da linha de introdução 113 fornecida no meio de calor. Portanto, um gás com base em hidrogênio pré-aquecido é introduzido na primeira câmara 21. Isso é, a linha de introdução 113 introduz, na primeira câmara 21, o gás com base em hidrogênio que é pré-aquecido pelo meio de calor que circula através do espaço 54.

[0163] Como descrito acima, o gás com base em hidrogênio é pré-

aquecido no sistema de utilização de calor 110, de modo que uma mudança de temperatura do elemento de geração de calor 14 seja impedida, e a temperatura do elemento de geração de calor 14 seja mantida de forma mais confiável. Modificação 8

[0164] Como ilustrado na Figura 17, um sistema de utilização de calor 115 inclui um dispositivo de geração de calor 116 e o dispositivo de utilização de calor 12. O dispositivo de geração de calor 116 é diferente do dispositivo de geração de calor 111, de acordo com a Modificação 7, visto que o dispositivo de geração de calor 116 inclui o elemento de geração de calor 90 em vez do elemento de geração de calor 14.

[0165] Similar ao sistema de utilização de calor 110, de acordo com a Modificação 7, o gás com base em hidrogênio é pré-aquecido no sistema de utilização de calor 115, de modo que uma mudança de temperatura do elemento de geração de calor 90 seja impedida, e a temperatura do elemento de geração de calor 90 possa ser mantida de forma mais confiável. Modificação 9

[0166] Como ilustrado na Figura 18, um sistema de utilização de calor 120 inclui um dispositivo de geração de calor 121 e um dispositivo de utilização de calor 122. O dispositivo de geração de calor 121 é diferente do dispositivo de geração de calor 11, de acordo com a modalidade descrita acima, visto que o dispositivo de geração de calor 121 inclui um recipiente vedado 123 em vez do recipiente vedado 15. O dispositivo de utilização de calor 122 é diferente do dispositivo de utilização de calor 12, de acordo com a modalidade descrita acima, visto que o dispositivo de utilização de calor 122 não inclui o recipiente de acomodação 41 e inclui uma unidade de circulação de meio de calor 124 em vez da unidade de circulação de meio de calor 42.

[0167] O recipiente vedado 123 é um recipiente oco, e acomoda o elemento de geração de calor 14 no mesmo. O recipiente vedado 123 é coberto pelo elemento de isolamento térmico 51. Um duto de montagem 125 para a montagem do elemento de geração de calor 14 é fornecido no recipiente vedado 123.

[0168] O duto de montagem 125 é fabricado, por exemplo, a partir de aço inoxidável. O duto de montagem 125 atravessa o recipiente vedado 123. Uma extremidade do duto de montagem 125 é fornecida fora do recipiente vedado 123, e a outra extremidade do duto de montagem 125 é fornecida dentro do recipiente vedado 123. Nesse exemplo, uma extremidade do duto de montagem 125 é fornecida dentro do elemento de isolamento térmico 51. A uma extremidade do duto de montagem 125 é conectada à linha de introdução 29 da linha de circulação de hidrogênio 17. A outra extremidade do duto de montagem 125 é fornecida com o elemento de geração de calor 14. O aquecedor 16b da unidade de ajuste de temperatura (não ilustrada) é enrolado em torno de uma periferia externa do duto de montagem 125.

[0169] O recipiente vedado 123 possui uma primeira câmara 126 e uma segunda câmara 127 divididas pelo duto de montagem 125 e o elemento de geração de calor 14. A primeira câmara 126 é formada pela superfície dianteira do elemento de geração de calor 14 e uma superfície interna do duto de montagem 125. A primeira câmara 126 possui a porta de introdução 23 conectada à linha de introdução 29. A segunda câmara 127 é formada por uma superfície interna do recipiente vedado 123, a superfície posterior do elemento de geração de calor 14, e uma superfície externa do duto de montagem 125. A segunda câmara 127 possui a porta de recuperação 24 conectada à linha de recuperação

30. Na Figura 18, a porta de recuperação 24 é fornecida em uma posição substancialmente centralizada do recipiente vedado 123 em uma direção longitudinal do mesmo. A primeira câmara 126 é pressurizada pela introdução do gás com base em hidrogênio. A segunda câmara 127 é despressurizada pela exaustão do gás com base em hidrogênio. De acordo, uma pressão de hidrogênio na primeira câmara 126 é superior a uma pressão de hidrogênio na segunda camada 127. A primeira câmara 126 e a segunda câmara 127 possuem pressões de hidrogênio diferentes. Portanto, o recipiente vedado 123 está em um estado no qual uma diferença de pressão é gerada entre dois lados do elemento de geração de calor 14.

[0170] A unidade de circulação de meio de calor 124 inclui um quinto duto 128 que conecta o primeiro duto 42a e o quarto duto 42d. Apesar de não ilustrado na Figura 18, a unidade de circulação de meio de calor 124 inclui o segundo duto 42b, o terceiro duto 42c, a bomba 42e e a unidade de controle de taxa de fluxo de meio de calor 42f, similar à unidade de circulação de meio de calor 42. A unidade de circulação de meio de calor 124 funciona como uma linha de circulação de meio de calor pela conexão do primeiro duto 42a e do quarto duto 42d através do quinto duto 128.

[0171] O quinto duto 128 é um duto de transferência de calor fornecido ao longo de uma periferia externa do recipiente vedado 123. Um meio de calor que circula através do quinto duto 128 é aquecido pelo calor do elemento de geração de calor 14 fornecido dentro do recipiente vedado 123. Isso é, a unidade de circulação de meio de calor 124, que serve como uma linha de circulação de meio de calor, aquece o meio de calor que circula através do quinto duto 128 pela permuta do calor com o elemento de geração de calor 14.

[0172] O dispositivo de utilização de calor 122 inclui um primeiro permutador de calor 129 fornecido na linha de recuperação 30. O primeiro permutador de calor 129 permuta calor com o gás com base em hidrogênio que é aquecido pelo calor do elemento de geração de calor 14 e circula através da linha de recuperação 30. O primeiro permutador de calor 129 é formado, por exemplo, por um duto através do qual a água circula, e permuta calor entre a água e o gás com base em hidrogênio. A água que circula através do duto é aquecida pelo calor do gás com base em hidrogênio circulando através da linha de recuperação 30, se torna água morna ou vapor, e é utilizada para várias finalidades, tal como aquecimento. Isso é, o gás com base em hidrogênio que permeou o elemento de geração de calor 14 funciona como o meio de calor aquecido pelo elemento de geração de calor 14, e é utilizado como uma fonte de calor para obtenção de energia térmica. O dispositivo de utilização de calor 122 pode incluir o conversor termoelétrico 47 em vez do primeiro permutador de calor 129 de modo a converter o calor do gás com base em hidrogênio, que circula através da linha de recuperação 30, em energia elétrica.

[0173] Como descrito acima, o sistema de utilização de calor 120 inclui o quinto duto 128 que serve como um duto de transferência de calor fornecido ao longo da periferia externa do recipiente vedado 123, de modo que o calor do elemento de geração de calor 14 seja transferido para o meio de calor que circula através do quinto duto 128. Portanto, o sistema de utilização de calor 120 possui os mesmos efeitos que o sistema de utilização de calor 10, de acordo com a modalidade descrita acima.

[0174] O sistema de utilização de calor 120 inclui o primeiro permutador de calor 129, de modo que o gás com base em hidrogênio, aquecido pelo calor do elemento de geração de calor 14, seja utilizado como uma fonte de calor em adição ao meio de calor que é utilizado como uma fonte de calor. Portanto, o sistema de utilização de calor 120 é excelente em termos de eficiência de energia. Modificação 10

[0175] Como ilustrado na Figura 19, um sistema de utilização de calor 130 inclui um dispositivo de geração de calor 131 e o dispositivo de utilização de calor 122. O dispositivo de geração de calor 131 é diferente do dispositivo de geração de calor 121, de acordo com a Modificação 9, visto que o dispositivo de geração de calor 131 inclui o elemento de geração de calor 90 em vez do elemento de geração de calor 14.

[0176] O sistema de utilização de calor 130 inclui o quinto duto 128 que serve como um duto de transferência de calor fornecido ao longo da periferia externa do recipiente vedado 123, de modo que o calor do elemento de geração de calor 90 seja transferido para o meio de calor que circula através do quinto duto 128. Portanto, o sistema de utilização de calor 130 tem os mesmos efeitos que o sistema de utilização de calor 10, de acordo com a modalidade descrita acima.

[0177] O sistema de utilização de calor 130 inclui o primeiro permutador de calor 129, de modo que o gás com base em hidrogênio, aquecido pelo calor do elemento de geração de calor 90, seja utilizado como uma fonte de calor em adição ao meio de calor que é utilizado como uma fonte de calor. Portanto, o sistema de utilização de calor 130 é excelente em termos de eficiência de energia. Modificação 11

[0178] Como ilustrado na Figura 20, um sistema de utilização de calor 135 inclui um dispositivo de geração de calor 136 e o dispositivo de utilização de calor 12. O dispositivo de geração de calor 136 é diferente do dispositivo de geração de calor 11, de acordo com a modalidade descrita acima, em uma disposição de um aquecedor 137 da unidade de ajuste de temperatura (não ilustrada). A unidade de ajuste de temperatura (não ilustrada) inclui o sensor de temperatura 16a, o aquecedor 137, e a unidade de controle 18 servindo como uma unidade de controle de saída.

[0179] O aquecedor 137 é fornecido na linha de introdução 29, e aquece o elemento de geração de calor 14 pelo aquecimento do gás com base em hidrogênio circulando através da linha de introdução 29. O aquecedor 137 é eletricamente conectado ao suprimento de energia 26, e gera o calor pela entrada de energia elétrica a partir do suprimento de energia 26. A energia elétrica de entrada do suprimento de energia 26 é controlada pela unidade de controle 18. A unidade de controle 18 ajusta a energia elétrica de entrada no aquecedor 137 com base na temperatura detectada pelo sensor de temperatura 16a, mantendo, assim, o elemento de geração de calor 14 em uma temperatura adequada para a geração de calor.

[0180] O sistema de utilização de calor 135 inclui o aquecedor 137 fornecido na linha de introdução 29, de modo que o elemento de geração de calor 14 possa ser aquecido pelo gás com base em hidrogênio aquecido, e o elemento de geração de calor 14 possa ser mantido em uma temperatura adequada para a geração de calor. Portanto, o sistema de utilização de calor 135 possui os mesmos efeitos que o sistema de utilização de calor 10, de acordo com a modalidade descrita acima. Modificação 12

[0181] Como ilustrado na Figura 21, um sistema de utilização de calor 140 inclui um dispositivo de geração de calor 141 e o dispositivo de utilização de calor 12. O dispositivo de geração de calor 141 é diferente do dispositivo de geração de calor 136, de acordo com a Modificação 11, visto que o dispositivo de geração de calor 141 inclui o elemento de geração de calor 90 em vez do elemento de geração de calor 14. O sensor de temperatura 16a é fornecido, por exemplo, em uma superfície externa do elemento de geração de calor 90. Apesar de o sensor de temperatura 16a ser fornecido na outra extremidade do elemento de geração de calor 90 na Figura 21, o sensor de temperatura 16a pode ser fornecido em uma extremidade do elemento de geração de calor 90, ou pode ser fornecido adequadamente entre uma extremidade e a outra extremidade do elemento de geração de calor 90.

[0182] O sistema de utilização de calor 140 inclui o aquecedor 137 fornecido na linha de introdução 29, de modo que o elemento de geração de calor 90 possa ser aquecido pelo gás com base em hidrogênio aquecido, e o elemento de geração de calor 90 possa ser mantido em uma temperatura adequada para a geração de calor. Portanto, o sistema de utilização de calor 140 possui os mesmos efeitos que o sistema de utilização de calor 10, de acordo com a modalidade descrita acima. Modificação 13

[0183] Como ilustrado na Figura 22, um sistema de utilização de calor 145 inclui um dispositivo de geração de calor 146 e um dispositivo de utilização de calor 147. No dispositivo de geração de calor 146, o aquecedor 137 é fornecido na linha de introdução 29, e uma parte de bocal 148 é fornecida dentro do recipiente vedado 15.

[0184] A parte de bocal 148 é fornecida entre a porta de introdução 23 e o elemento de geração de calor 14. A parte de bocal 148 é conectada à linha de introdução 29 através da porta de introdução 23. A parte de bocal 148 ejeta, de uma porta de ejeção fornecida em uma extremidade de ponta de bocal, um gás com base em hidrogênio que circula através da linha de introdução 29 e de onde as impurezas são removidas pelo filtro 31. Uma distância entre a extremidade de ponta de bocal e a superfície dianteira do elemento de geração de calor 14 é, por exemplo, de 1 a 2 cm. Uma direção da extremidade de ponta de bocal é perpendicular à superfície dianteira do elemento de geração de calor

14. De acordo, a parte de bocal 148 ejeta o gás com base em hidrogênio através de toda a superfície dianteira que é uma superfície do elemento de geração de calor 14. A distância entre a extremidade de ponta de bocal e a superfície dianteira do elemento de geração de calor 14 ou a direção da extremidade de ponta de bocal é preferivelmente uma distância, ou uma direção, na qual o gás com base em hidrogênio descarregado a partir da extremidade de ponta de bocal é assoprado em toda a superfície dianteira do elemento de geração de calor 14.

[0185] O dispositivo de utilização de calor 147 inclui o primeiro permutador de calor 129, uma linha de recuperação de gás não permeada 149, e um segundo permutador de calor 150. Uma descrição para o primeiro permutador de calor 129 será omitida, e a linha de recuperação de gás não permeada 149 e o segundo permutador de calor 150 são descritos.

[0186] A linha de recuperação de gás na permeada 149 é conectada a uma porta de recuperação de gás não permeada 151 fornecida na primeira câmara 21, e recupera um gás não permeado que não permeou o elemento de geração de calor 14 dentre o gás com base em hidrogênio introduzido na primeira câmara 21. A linha de recuperação de gás na permeado 149 é conectada ao tanque de armazenamento 28, e retorna o gás não permeado recuperado para o tanque de armazenamento 28. A porta de recuperação de gás não permeado 151 é fornecida lado a lado com a porta de introdução 23.

[0187] O gás com base em hidrogênio introduzido na primeira câmara 21 é aquecido pelo calor do elemento de geração de calor 14. Uma parte do gás com base em hidrogênio aquecido permeia o elemento de geração de calor 14 e é recuperada na linha de recuperação 30. O gás com base em hidrogênio recuperado na linha de recuperação 30 permuta o calor com o primeiro permutador de calor 129, e é retornado para o tanque de armazenamento 28 através de um tanque de armazenamento 154 e da válvula de ajuste de pressão 32.

[0188] Dentre o gás com base em hidrogênio que é introduzido na primeira câmara 21 e é aquecido pelo calor do elemento de geração de calor 14, uma parte restante do gás com base em hidrogênio, que não permeou o elemento de geração de calor 14, é recuperada na linha de recuperação de gás não permeado 149 como um gás não permeado. O gás não permeado circula através da linha de recuperação de gás não permeado 149 e retornado para o tanque de armazenamento 28, circula através da linha de introdução 29 e é reintroduzido na primeira câmara 21 como gás com base em hidrogênio. Isso é, a linha de recuperação de gás não permeado 149 conecta a primeira câmara 21 e a linha de introdução 29, recupera o gás não permeado que não permeou do elemento de geração de calor 14 dentre o gás com base em hidrogênio introduzido a partir da linha de introdução 29 na primeira câmara 21, e retorna o gás não permeado para a linha de introdução 29.

[0189] A linha de recuperação de gás não permeado 149 inclui uma unidade de controle de taxa de fluxo de gás não permeado 152 e uma bomba de circulação 153. A unidade de controle de taxa de fluxo de gás não permeado 152 inclui, por exemplo, uma válvula de vazamento variável como uma válvula de ajuste. A unidade de controle de taxa de fluxo de gás não permeado 152 controla uma taxa de fluxo do gás não permeado com base na temperatura detectada pelo sensor de temperatura 16a. Por exemplo, quando a temperatura do elemento de geração de calor 14, detectada pelo sensor de temperatura 16a, for superior a uma temperatura limite superior da faixa de temperatura adequada para a geração de calor do elemento de geração de calor 14, a unidade de controle de taxa de fluxo de gás não permeado 152 aumenta uma taxa de fluxo de circulação do gás não permeado. Quando a temperatura do elemento de geração de calor 14, detectada pelo sensor de temperatura 16a, é inferior a uma temperatura limite inferior da faixa de temperatura adequada para a geração de calor do elemento de geração de calor 14, a unidade de controle de taxa de fluxo de gás não permeado 152 reduz uma taxa de fluxo do gás não permeado. Dessa forma, a unidade de controle de taxa de fluxo de gás não permeado 152 mantém o elemento de geração de calor 14 em uma temperatura adequada para a geração de calor pelo aumento ou redução da taxa de fluxo de circulação do gás não permeado.

[0190] A bomba de circulação 153 recupera o gás não permeado na primeira câmara 21 a partir da porta de recuperação de gás não permeado 151 e envia o gás não permeado para o tanque de armazenamento 28. Exemplos da bomba de circulação 153 incluem uma bomba metálica tipo sanfona. A bomba de circulação 153 é eletricamente conectada à unidade de controle 18.

[0191] O segundo permutador de calor 150 é fornecido na linha de recuperação de gás não permeado 149 e permuta o calor com o gás não permeado aquecido pelo calor do elemento de geração de calor 14. Similar, por exemplo, ao primeiro permutador de calor 129, o segundo permutador de calor 150 é formado por um duto através do qual a água circula, e permuta o calor entre a água e o gás com base em hidrogênio. A água que circula através do duto é aquecida pelo calor do gás não permeado circulando através da linha de recuperação de gás não permeado 149, se torna água morna ou vapor, e é utilizado para várias finalidades, tal como aquecimento. Isso é, o gás não permeado que não permeou o elemento de geração de calor 14 funciona como um meio de calor a ser aquecido pelo elemento de geração de calor 14, e é utilizado como uma fonte de calor para obtenção de energia térmica. O conversor termoelétrico 47 pode ser fornecido em vez do segundo permutador de calor 150 para converter o calor do gás com base em hidrogênio em energia elétrica.

[0192] O sistema de utilização de calor 145 inclui a linha de recuperação de gás não permeado 149, de modo que o gás não permeado aquecido pelo calor do elemento de geração de calor 14 seja utilizado como uma fonte de calor. Portanto, o sistema de utilização de calor 145 possui os mesmos efeitos que o sistema de utilização de calor

10, de acordo com a modalidade descrita acima. Em particular, o sistema de utilização de calor 145 inclui o primeiro permutador de calor 129 e o segundo permutador de calor 150, de modo que o gás com base em hidrogênio, que permeou o elemento de geração de calor 14, e o gás não permeado que não permeou através do elemento de geração de calor 14 sejam utilizados como fontes de calor. Portanto, o sistema de utilização de calor 145 é excelente em termos de eficiência de energia.

[0193] O sistema de utilização de calor 145 inclui a parte de bocal 148, de modo que o gás com base em hidrogênio, depois que as impurezas são removidas, seja assoprado diretamente na superfície dianteira do elemento de geração de calor 14. De acordo, as impurezas na superfície de uma periferia do elemento de geração de calor 14 são assopradas para longe e a superfície dianteira do elemento de geração de calor 14 é fornecida sob uma atmosfera que inclui um gás com base em hidrogênio fresco a partir do qual as impurezas são removidas pelo filtro 31 no sistema de utilização de calor 145. Portanto, um alto rendimento do calor excessivo pode ser alcançado. Modificação 14

[0194] Como ilustrado na Figura 23, um sistema de utilização de calor 155 inclui um dispositivo de geração de calor 156 e o dispositivo de utilização de calor 147. O dispositivo de geração de calor 156 inclui o elemento de geração de calor 90 em vez do elemento de geração de calor 14, e a parte de bocal 158 é fornecida dentro do recipiente vedado

15. Nessa modificação, a porta de introdução 23 e a porta de recuperação de gás não permeada 151 são fornecidas lado a lado no duto de montagem 97.

[0195] A parte de bocal 158 é fornecida entre a porta de introdução 23 e o elemento de geração de calor 90. Uma extremidade da porta de bocal 158 é conectada à porta de introdução 23, e a outra extremidade da parte de bocal 158 se estende até a outra extremidade do elemento de geração de calor 90. A parte de bocal 158 é conectada à linha de introdução 29 através da porta de introdução 23.

[0196] Como ilustrado na Figura 24, a parte de bocal 158 possui uma pluralidade de portas de ejeção 159 dispostas em uma direção axial do elemento de geração de calor 90. A parte de bocal 158 ejeta o gás com base em hidrogênio a partir da pluralidade de portas de ejeção 159 para toda a superfície interna do elemento de geração de calor 90. A pluralidade de portas de ejeção 159 é preferivelmente disposta em intervalos iguais. O gás com base em hidrogênio é ejetado de maneira uniforme em toda a superfície interna do elemento de geração de calor 90 pela disposição da pluralidade de portas de ejeção 159 em intervalos iguais. O número e um diâmetro das portas de ejeção 159 podem ser alterados como adequado.

[0197] O sistema de utilização de calor 155 inclui a linha de recuperação de gás não permeado 149, de modo que o gás não permeado aquecido pelo calor do elemento de geração de calor 90 seja utilizado como uma fonte de calor. Portanto, o sistema de utilização de calor 155 possui os mesmos efeitos que o sistema de utilização de calor 10, de acordo com a modalidade descrita acima. Em particular, o sistema de utilização de calor 155 inclui o primeiro permutador de calor 129 e o segundo permutador de calor 150, de modo que o gás com base em hidrogênio que permeou o elemento de geração de calor 90 e o gás não permeado que não permeou o elemento de geração de calor 90 sejam utilizados como fontes de calor. Portanto, o sistema de utilização de calor 155 é excelente em termos de eficiência de energia.

[0198] O sistema de utilização de calor 155 inclui a parte de bocal 158, de modo que as impurezas na superfície interna e uma periferia do elemento de geração de calor 90 sejam assoprados, e o interior do elemento de geração de calor 90 está em uma atmosfera incluindo um gás com base em hidrogênio fresco do qual as impurezas são removidas pelo filtro 31. Portanto, um alto rendimento do calor excessivo pode ser alcançado. Modificação 15

[0199] A Figura 25 é uma vista transversal ilustrando um elemento de geração de calor cilíndrico 160 possuindo duas extremidades abertas. O elemento de geração de calor 160 inclui um elemento de suporte 161 e um filme de múltiplas camadas 162. O elemento de suporte 161 é fabricado a partir de pelo menos um dentre um corpo poroso, um filme permeável a hidrogênio, e um condutor de próton. O filme de múltiplas camadas 162 possui uma primeira camada (não ilustrado) fabricada a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio ou uma liga de armazenamento de hidrogênio e possuindo uma espessura de menos de 1000 nm, e uma segunda camada (não ilustrada) fabricada de um metal de armazenamento de hidrogênio diferente do da primeira camada, uma liga de armazenamento de hidrogênio diferente da liga da primeira camada, ou cerâmica e possuindo uma espessura inferior a 1000 nm. Visto que um método de fabricação do elemento de geração de calor 160 é igual ao método de fabricação do elemento de geração de calor 90, exceto pela preparação do elemento de suporte cilíndrico 161 possuindo duas extremidades abertas, a descrição do método de fabricação do elemento de geração de calor 160 será omitida. Apesar de o elemento de geração de calor 160 possuir um formato cilíndrico que apresenta duas extremidades abertas na Figura 25, o elemento de geração de calor 160 pode possuir um formato cilíndrico poligonal possuindo duas extremidades abertas.

[0200] Como ilustrado na Figura 26, um sistema de utilização de calor 165 inclui um dispositivo de geração de calor 166 e o dispositivo de utilização de calor 147. O dispositivo de geração de calor 166 é diferente do dispositivo de geração de calor 156, de acordo com a

Modificação 14, visto que o dispositivo de geração de calor 166 inclui o elemento de geração de calor 160 em vez do elemento de geração de calor 90.

[0201] O duto de montagem 97 é fornecido em duas extremidades do elemento de geração de calor 160. O duto de montagem 97, fornecido em uma extremidade do elemento de geração de calor 160, é conectado à linha de introdução 29. O duto de montagem 97, fornecido na outra extremidade do elemento de geração de calor 160, é conectado com a linha de recuperação de gás não permeado 149. Isso é, uma extremidade do elemento de geração de calor 160 é conectada à linha de introdução 29, e a outra extremidade é conectada à linha de recuperação de gás não permeado 149. Portanto, o sistema de utilização de calor 165 possui os mesmos efeitos que o sistema de utilização de calor 155, de acordo com a Modificação 14. Modificação 16

[0202] Na modalidade descrita acima e nas modificações descritas acima, a linha de circulação de hidrogênio introduz com base em hidrogênio na primeira câmara e recupera o gás com base em hidrogênio a partir da segunda câmara, gerando, assim, uma diferença de pressão de hidrogênio entre a primeira câmara e a segunda câmara. No entanto, na Modificação 16, em vez da linha de circulação de hidrogênio, um metal de armazenamento de hidrogênio, ou uma liga de armazenamento de hidrogênio, é utilizada para gerar uma diferença de pressão de hidrogênio entre a primeira câmara e a segunda câmara pela utilização da oclusão e descarga do hidrogênio.

[0203] Como ilustrados na Figura 27, um sistema de utilização de calor 170 inclui um dispositivo de geração de calor 171 e o dispositivo de utilização de calor 122. O dispositivo de geração de calor 171 inclui o elemento de geração de calor 14, um recipiente vedado 173, uma primeira unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 174, uma segunda unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 175, um primeiro sensor de temperatura 176, um segundo sensor de temperatura 177, um primeiro aquecedor 178, um segundo aquecedor 179, um primeiro calibrador de pressão 180, um segundo calibrador de pressão 181, e uma unidade de controle de pressão de hidrogênio 182. A descrição do elemento de geração de calor 14 será omitida. O sistema de utilização de calor 170 inclui, adicionalmente, uma unidade de controle como uma unidade de controle de saída (não ilustrada). A unidade de controle como a unidade de controle de saída, o primeiro sensor de temperatura 176, o segundo sensor de temperatura 177, o primeiro aquecedor 178, e o segundo aquecedor 179 formam uma unidade de ajuste de temperatura (não ilustrada). A unidade de ajuste de temperatura ajusta a temperatura do elemento de geração de calor 14 e mantém o elemento de geração de calor 14 em uma temperatura adequada para a geração de calor.

[0204] O recipiente vedado 173 possui uma primeira câmara 184 e uma segunda câmara 185, divididas pelo elemento de geração de calor

14. A primeira câmara 184 e a segunda câmara 185 possuem pressões de hidrogênio diferentes pela realização do controle de comutação pela unidade de controle de pressão de hidrogênio 182 a ser descrita posteriormente. A primeira câmara 184 é formada pela superfície dianteira do elemento de geração de calor 14 e uma superfície interna do recipiente vedado 173. A segunda câmara 185 é formada pela superfície posterior do elemento de geração de calor 14 e a superfície interna do recipiente vedado 173. Apesar de não ilustrado na Figura 27, por exemplo, uma linha de introdução, para introduzir o gás com base em hidrogênio quando o sistema de utilização de calor 170 é operado, e uma linha de exaustão, para exaurir o gás com base em hidrogênio quando o sistema de utilização 170 é interrompido, são conectadas ao recipiente vedado 173.

[0205] A primeira unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 174 é fornecida na primeira câmara 184. A primeira unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 174 é fabricada a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio ou uma liga de armazenamento de hidrogênio. A primeira unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 174 obscurece e descarrega o hidrogênio. A oclusão e descarga do hidrogênio realizadas pela primeira unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 174 são comutadas sequencialmente pela unidade de controle de pressão de hidrogênio 182 a ser descrita posteriormente.

[0206] A segunda unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 175 é fornecida na segunda câmara 185. A segunda unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 175 é fabricada a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio ou uma liga de armazenamento de hidrogênio. A segunda unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 175 obscurece e descarrega o hidrogênio. A oclusão e descarga de hidrogênio realizadas pela segunda unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 175 são sequencialmente comutadas pela unidade de controle de pressão de hidrogênio 182 a ser descrita posteriormente.

[0207] O primeiro sensor de temperatura 176 é fornecido na primeira unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 174, e detecta uma temperatura da primeira unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 174. O segundo sensor de temperatura 177 é fornecido na segunda unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 175, e detecta uma temperatura da segunda unidade de oclusão e descarga de hidrogênio.

[0208] O primeiro aquecedor 178 é fornecido na primeira unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 174, e aquece a primeira unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 174. O primeiro aquecedor 178 é eletricamente conectado a um suprimento de energia 187, e gera calor pelo registro de energia elétrica a partir do suprimento de energia 187.

O segundo aquecedor 179 é fornecido na segunda unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 175, e aquece a segunda unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 175. O segundo aquecedor 179 é eletricamente conectado a um suprimento de energia 188 e gera calor pelo suprimento de energia elétrica a partir do suprimento de energia

188.

[0209] O primeiro calibrador de pressão 180 é fornecido dentro da primeira câmara 184, e detecta uma pressão de hidrogênio na primeira câmara 184. O segundo calibrador de pressão 181 é fornecido dentro da segunda câmara 185 e detecta uma pressão de hidrogênio na segunda câmara 185.

[0210] A unidade de controle de pressão de hidrogênio 182 é eletricamente conectada ao primeiro sensor de temperatura 176, ao segundo sensor de temperatura 177, ao primeiro calibrador de pressão 180, ao segundo calibrador de pressão 181, ao suprimento de energia 187 e ao suprimento de energia 188.

[0211] A unidade de controle de pressão de hidrogênio 182 controla a temperatura da primeira unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 174 com base em uma temperatura detectada pelo primeiro sensor de temperatura 176. A unidade de controle de pressão de hidrogênio 182 liga o suprimento de energia 187 e ajusta a energia elétrica de entrada para o primeiro aquecedor 178, aquecendo, assim, a primeira unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 174 até uma temperatura predeterminada. A unidade de controle de pressão de hidrogênio 182 desliga o suprimento de energia 187, resfriando, assim, a primeira unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 174. A primeira unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 174 pode ser resfriada pela utilização de um dispositivo de resfriamento (não ilustrado).

[0212] A unidade de controle de pressão de hidrogênio 182 controla uma temperatura da segunda unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 175 com base em uma temperatura detectada pelo segundo sensor de temperatura 177. A unidade de controle de pressão de hidrogênio 182 liga o suprimento de energia 188 e ajusta a energia elétrica de entrada para o segundo aquecedor 179, aquecendo, assim, a segunda unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 175 até uma temperatura predeterminada. A unidade de controle de pressão de hidrogênio 182 desliga o suprimento de energia 188, resfriando, assim, a segunda unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 175. A segunda unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 175 pode ser resfriada utilizando-se um dispositivo de resfriamento (não ilustrado).

[0213] A unidade de controle de pressão de hidrogênio 182 possui um primeiro modo no qual a pressão de hidrogênio na primeira câmara 184 é superior à pressão de hidrogênio na segunda câmara 185, e um segundo modo no qual a pressão de hidrogênio na segunda câmara 185 é superior à pressão de hidrogênio na primeira câmara 184.

[0214] Como ilustrado na Figura 28, no primeiro modo, a unidade de controle de pressão de hidrogênio 182 aquece a primeira unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 174 pelo primeiro aquecedor 178 e resfria a segunda unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 175. A primeira unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 174 é aquecida para descarregar o hidrogênio. A primeira câmara 184 é pressurizada pela descarga de hidrogênio a partir da primeira unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 174. Por outro lado, a segunda unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 175 é resfriada para ocluir o hidrogênio. A segunda câmara 185 é despressurizada pela oclusão de hidrogênio para a segunda unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 175. Como resultado disso, a pressão de hidrogênio na primeira câmara 184 é superior à pressão de hidrogênio na segunda câmara 185. O hidrogênio na primeira câmara 184 permeia o elemento de geração de calor 14 e move para a segunda câmara 185 devido a uma diferença de pressão de hidrogênio gerada entre a primeira câmara 184 e a segunda câmara 185. O elemento de geração de calor 14 gera calor excessivo pela permeação de hidrogênio.

[0215] Como ilustrado na Figura 29, no segundo modo, a unidade de controle de pressão de hidrogênio 182 resfria a primeira unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 174 e aquece a segunda unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 175 pelo segundo aquecedor 179. A primeira unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 174 é resfriada para ocluir o hidrogênio. A primeira câmara 184 é despressurizada pela oclusão de hidrogênio para a primeira unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 174. Por outro lado, a segunda unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 175 é aquecida para descarregar hidrogênio. A segunda câmara 185 é pressurizada pela descarga de hidrogênio a partir da segunda unidade de oclusão e descarga de hidrogênio 175. Como resultado disso, a pressão de hidrogênio na segunda câmara 185 é superior à pressão de hidrogênio na primeira câmara 184. O hidrogênio na segunda câmara 185 permeia o elemento de geração de calor 14 e move para a primeira câmara 184 devido a uma diferença de pressão de hidrogênio gerada entre a primeira câmara 184 e a segunda câmara 185. O elemento de geração de calor 14 gera calor excessivo pela permeação de hidrogênio.

[0216] A unidade de controle de pressão de hidrogênio 182 realiza o controle de comutação para comutar entre o primeiro modo e o segundo modo. Um exemplo do controle de comutação será descrito. A unidade de controle de pressão de hidrogênio 182 comuta do primeiro modo para o segundo modo quando uma pressão detectada pelo primeiro calibrador de pressão 180 é igual a ou inferior a um limite predeterminado no primeiro modo. A unidade de controle de pressão de hidrogênio 182 comuta do segundo modo para o primeiro modo quando uma pressão detectada pelo segundo calibrador de pressão 181 é igual a ou inferior a uma pressão predeterminada no segundo modo. A unidade de controle de pressão de hidrogênio 182 realiza o controle de comutação entre o primeiro modo e o segundo modo, comutando, dessa forma, as direções nas quais o hidrogênio permeia o elemento de geração de calor 14 para continuar, de forma intermitente, com a geração do calor excessivo no elemento de geração de calor 14. Portanto, o sistema de utilização de calor 170 possui os mesmos efeitos que o sistema de utilização de calor 10, de acordo com a modalidade descrita cima. Visto que no sistema de utilização de calor 170 e no dispositivo de geração de calor 171, uma diferença de pressão de hidrogênio pode ser gerada entre a primeira câmara e a segunda câmara, sem utilização da linha de circulação de hidrogênio, a miniaturização do sistema de utilização de calor 170 e do dispositivo de geração de calor 171 pode ser alcançada. Modificação 17

[0217] Apesar de um elemento de geração de calor ser utilizado nos sistemas de utilização de calor, de acordo com a modalidade descrita acima e nas modificações descritas acima, uma pluralidade de elementos de geração de calor pode ser utilizada.

[0218] Como ilustrado na Figura 30, um sistema de utilização de calor 190 inclui um dispositivo de geração de calor 191 e um dispositivo de utilização de calor 192. O dispositivo de utilização de calor 192 inclui o recipiente de acomodação 41, a unidade de circulação de meio 42 e a linha de recuperação de gás não permeado 149.

[0219] O dispositivo de geração de calor 191 inclui uma pluralidade de elementos de geração de calor 14, um recipiente vedado 193 que acomoda a pluralidade de elementos de geração de calor 14, e similares. A pluralidade de elementos de geração de calor 14 possui um formato de placa. A pluralidade de elementos de geração de calor 14 é fornecida com um espaço entre os mesmos de modo que as superfícies dos mesmos estejam voltadas uma para a outra. Nessa modificação, seis elementos de geração de calor 14 são fornecidos dentro do recipiente vedado 193 (ver figuras 30 e 31). O aquecedor 16b da unidade de ajuste de temperatura (não ilustrada) é fornecido em uma periferia externa do recipiente vedado 193. O aquecedor 16b aquece a pluralidade de elementos de geração de calor 14 pelo registro de energia elétrica a partir de um suprimento de energia (não ilustrado).

[0220] O recipiente vedado 193 é fornecido com uma pluralidade de portas de introdução 23, uma pluralidade de portas de recuperação 24, e uma pluralidade de portas de recuperação de gás não permeado 151. A porta de introdução 23 é fornecida em uma posição voltada para a porta de recuperação de gás não permeado 151. As portas de recuperação 24 e as portas de recuperação de gás não permeado 151 são dispostas de forma alternada em uma direção de disposição da pluralidade de elementos de geração de calor 14. A pluralidade de portas de introdução 23 é conectada à linha de introdução 29 utilizando, por exemplo, um duto de ramificação de introdução de gás (não ilustrado). A pluralidade de portas de recuperação 24 é conectada à linha de recuperação 30 utilizando, por exemplo, um duto de ramificação de introdução de gás (não ilustrado).

[0221] O recipiente vedado 193 possui uma pluralidade de primeiras câmaras 194 e uma pluralidade de segundas câmaras 195 divididas pela pluralidade de elementos de geração de calor 14. As primeiras câmaras 194 e as segundas câmaras 195 são dispostas alternadamente na direção de disposição da pluralidade de elementos de geração de calor 14. A primeira câmara 194 possui a porta de introdução 23 e a porta de recuperação de gás não permeado 151. A segunda câmara 195 possui a porta de recuperação 24. A primeira câmara 194 é pressurizada pela introdução de gás com base em hidrogênio. A segunda câmara 195 é despressurizada pela recuperação de gás com base em hidrogênio. De acordo, uma pressão de hidrogênio na primeira câmara 194 é superior a uma pressão de hidrogênio na segunda câmara

195.

[0222] Como ilustrado na Figura 11, devido a uma diferença de pressão de hidrogênio gerada entre a primeira câmara 194 e a segunda câmara 195, uma parte do gás com base em hidrogênio introduzido na primeira câmara 194 permeia o elemento de geração de calor 14, move para a segunda câmara 195, e é recuperado na linha de recuperação

30. Por outro lado, um gás não permeado, que não permeou o elemento de geração de calor 14, dentre o gás com base em hidrogênio introduzido na primeira câmara 194, é recuperado na linha de recuperação de gás não permeado 149. Cada um dos elementos de geração de calor 14 gera calor excessivo pela permeação de gás com base em hidrogênio. Portanto, o sistema de utilização de calor 190 pode aumentar uma saída do calor excessivo pelo fornecimento da pluralidade de elementos de geração de calor 14. Modificação 18

[0223] Na modificação 17, o gás não permeado, que não permeou o elemento de geração de calor 14, é recuperado na linha de recuperação de gás não permeado 149 e retornado para a linha de introdução 29, de modo a circular o gás não permeado. No entanto, na Modificação 18, o gás não permeado não é circulado.

[0224] Como ilustrado na Figura 32, um sistema de utilização de calor 200 inclui um dispositivo de geração de calor 201 e o dispositivo de utilização de calor 12. O dispositivo de geração de calor 201 inclui uma pluralidade de elementos de geração de calor 14 e um recipiente vedado 202 que acomoda a pluralidade de elementos de geração de calor 14. O recipiente vedado 202 é diferente do recipiente vedado 193, de acordo com a Modificação 17, visto que o recipiente vedado 202 possui uma pluralidade de portas de introdução 23 e uma pluralidade de portas de recuperação 24 e não possui uma porta de recuperação de gás não permeado 151.

[0225] O gás com base em hidrogênio introduzido na primeira câmara 194 permeia o elemento de geração de calor 14, move para a segunda câmara 195, e é recuperado na linha de recuperação 30. Cada um dos elementos de geração de calor 14 gera calor excessivo pela permeação do gás com base em hidrogênio. Portanto, similar à Modificação 17, o sistema de utilização de calor 200 pode aumentar uma saída de calor excessivo pelo fornecimento da pluralidade de elementos de geração de calor 14. Modificação 19

[0226] Como ilustrado na Figura 33, um sistema de utilização de calor 205 inclui um dispositivo de geração de calor 206 e o dispositivo de utilização de calor 12. O dispositivo de geração de calor 206 inclui uma pluralidade de elementos de geração de calor 90 e um recipiente vedado 207 que acomoda a pluralidade de elementos de geração de calor 90. Nessa modificação, nove elementos de geração de calor 90, cada um possuindo um formato de fundo cilíndrico, são fornecidos dentro do recipiente vedado 207 (ver Figura 34). O elemento de geração de calor 90 é montado no recipiente vedado 207 através do duto de montagem 97. O recipiente vedado 207 é fornecido com uma pluralidade de portas de introdução 23 e uma porta de recuperação 24. O aquecedor 16b da unidade de ajuste de temperatura (não ilustrada) é fornecido em uma periferia externa do recipiente vedado 207. O aquecedor 16b aquece a pluralidade de elementos de geração de calor 90 pela introdução de energia elétrica a partir de um suprimento de energia (não ilustrado).

[0227] Como ilustrado na Figura 34, o dispositivo de geração de calor 206 inclui, adicionalmente, um duto de ramificação de introdução de gás 208. Uma extremidade do duto de ramificação de introdução de gás 208 é conectada à linha de introdução 29, e a outra extremidade do mesmo é ramificada e conectada à pluralidade de portas de introdução

23. O duto de ramificação de introdução de gás 208 e a pluralidade de portas de introdução 23 são destacáveis um do outro. O duto de ramificação de introdução de gás 208 orienta a circulação de gás com base em hidrogênio através da linha de introdução 29 para a pluralidade de portas de introdução 23. O número de ramificações do duto de ramificação de introdução de gás 208 pode ser, adequadamente, projetado de acordo com o número de elementos de geração de gás 90 a ser utilizado.

[0228] O recipiente vedado 207 inclui uma pluralidade de primeiras câmaras 209 e uma segunda câmara 210 (ver Figura 33). A pluralidade de primeiras câmaras 209 é pressurizada pela introdução do gás com base em hidrogênio. A segunda câmara 210 é despressurizada pela recuperação do gás com base em hidrogênio. De acordo, uma pressão de hidrogênio na pluralidade de primeiras câmaras 209 é superior a uma pressão de hidrogênio na segunda câmara 210. Devido a uma diferença de pressão de hidrogênio gerada entre as primeiras câmaras 209 e a segunda câmara 210, o gás com base em hidrogênio introduzido nas primeiras câmaras 209 permeia os elementos de geração de calor 14, move para a segunda câmara 210 e é recuperado na linha de recuperação 30. Cada um dos elementos de geração de calor 90 gera calor excessivo pela permeação do gás com base em hidrogênio. Portanto, o sistema de utilização de calor 205 pode aumentar uma saída de calor excessivo pelo fornecimento da pluralidade de elementos de geração de calor 90. Modificação 20

[0229] Na Modificação 19, as temperaturas da pluralidade de elementos de geração de calor 90 são coletivamente ajustadas utilizando-se o aquecedor 16b fornecido na periferia externa do recipiente vedado 207. No entanto, na Modificação 20, as temperaturas dos elementos de geração de calor 90 são ajustadas de forma independente.

[0230] Como ilustrado na Figura 35, um sistema de utilização de calor 215 inclui um dispositivo de geração de calor 216 e o dispositivo de utilização de calor 12. O dispositivo de geração de calor 216 inclui uma pluralidade de elementos de geração de calor 90, o recipiente vedado 207, o duto de ramificação de introdução de gás 208, uma pluralidade de sensores de temperatura 217, uma pluralidade de aquecedores 218, a unidade de controle 18 e um suprimento de energia (não ilustrado).

[0231] O sensor de temperatura 217 é fornecido no elemento de geração de calor 90. Um sensor de temperatura 217 é fornecido em um elemento de geração de calor 90. Isso é, a temperatura de um elemento de geração de calor 90 é detectada por um sensor de temperatura 217. A pluralidade de sensores de temperatura 217 é conectada eletricamente com a unidade de controle 18, e um sinal correspondente à temperatura detectada de cada um dos elementos de geração de calor 90 é enviada para a unidade de controle 18.

[0232] Os aquecedores 218 são fornecidos em extremidades ramificadas do duto de ramificação de introdução de gás 208. A pluralidade de aquecedores 218 é eletricamente conectada a um suprimento de energia (não ilustrado). O aquecedor 218 gera calor pela introdução de energia elétrica a partir do suprimento de energia.

[0233] A unidade de controle 18 controla de forma independente uma saída de cada um dos aquecedores 218 com base na temperatura detectada por cada um dos sensores de temperatura 217. Portanto, visto que o sistema de utilização de calor 215 ajusta, de forma independente, a temperatura de cada um dos elementos de geração de calor 90 e mantém a pluralidade de elementos de geração de calor 90 em temperaturas adequadas para a geração de calor, uma saída do calor excessivo pode ser estabilizada. Modificação 21

[0234] Como ilustrado na Figura 36, um sistema de utilização de calor 220 inclui um dispositivo de geração de calor 221 e o dispositivo de utilização de calor 12. O dispositivo de geração de calor 221 inclui uma pluralidade de células de geração de calor 222, o duto de ramificação de introdução de gás 208, um duto de ramificação de recuperação de gás 224, a linha de circulação de hidrogênio 17, uma unidade de controle (não ilustrada), um suprimento de energia (não ilustrado) e similares. A célula de geração de calor 222 é uma célula na qual o elemento de geração de calor 90, um recipiente vedado 225, uma unidade de introdução de gás 226, uma unidade de descarga de gás 227, um sensor de temperatura 228, e um aquecedor 229 são modularizados como uma unidade. A unidade de controle (não ilustrada) é eletricamente conectada ao sensor de temperatura 228, ao aquecedor 229 e ao suprimento de energia (não ilustrado), e controla uma saída do aquecedor 229 com base em uma temperatura detectada pelo sensor de temperatura 228. A unidade de controle ajusta a energia elétrica introduzida no aquecedor 229 para cada uma das células de geração de calor 222, mantendo, assim, cada um dos elementos de geração de calor 90 em uma temperatura adequada para a geração de calor.

[0235] Como ilustrado na Figura 37, uma extremidade do duto de ramificação de introdução de gás 208 é conectada à linha de introdução 29 da linha de circulação de hidrogênio 17, e a outra extremidade é ramificada e conectada às unidades de introdução de gás 226 da pluralidade de células de geração de calor 222. O duto de ramificação de introdução de gás 208 e a unidade de introdução de gás 226 são destacáveis uma da outra. Uma extremidade do duto de ramificação de recuperação de gás 224 é conectada à linha de recuperação 30 da linha de circulação de hidrogênio 17, e a outra extremidade do mesmo é ramificada e conectada às unidades de descarga de gás 227 dentre a pluralidade de células de geração de calor 222. O duto de ramificação de recuperação de gás 224 e a unidade de descarga de gás 227 são destacáveis uma da outra. O número de ramificações do duto de ramificação de introdução de gás 208 e o número de ramificações do duto de ramificação de recuperação de gás 224 podem ser adequadamente projetados de acordo com o número de células de geração de calor 222 a serem utilizadas.

[0236] Cada configuração das células de geração de calor 222 será descrita com referência às figuras 36 e 37. O recipiente vedado 225 é um recipiente oco possuindo um formato cilíndrico, e acomoda o elemento de geração de calor 90. A unidade de introdução de gás 226 é fornecida em uma extremidade do recipiente vedado 225 em uma direção axial. A unidade de introdução de gás 226 é conectada à linha de introdução 29 através do duto de ramificação de introdução de gás

208. A unidade de introdução de gás 226 introduz o gás com base em hidrogênio que circula através da linha de introdução 29 e entra no recipiente vedado 225. A unidade de descarga de gás 227 é fornecida na outra extremidade do recipiente vedado 225 na direção axial. A unidade de descarga de gás 227 é conectada à linha de recuperação 30 através do duto de ramificação de recuperação de gás 224. A unidade de descarga de gás 227 descarrega o gás com base em hidrogênio no recipiente vedado 225 a partir da linha de recuperação 30 para um lado externo do recipiente vedado 225. O sensor de temperatura 228 é fornecido dentro do recipiente vedado 225 e detecta a temperatura do elemento de geração de calor 90. O aquecedor 229 é fornecido na unidade de introdução de gás 226, e aquece o elemento de geração de calor 90 pelo aquecimento do gás com base em hidrogênio que circula através da unidade de introdução de gás 226.

[0237] O recipiente vedado 225 possui primeiras câmaras 231 e segundas câmaras 232 divididas pelos elementos de geração de calor 90 (ver Figura 36). A primeira câmara 231 possui uma porta de introdução (não ilustrada) e é pressurizada pela introdução de gás com base em hidrogênio. A segunda câmara 232 possui uma porta de recuperação (não ilustrada), e é despressurizada pela recuperação do gás com base em hidrogênio. De acordo, uma pressão de hidrogênio na primeira câmara 231 é superior a uma pressão de hidrogênio na segunda câmara 232. O gás com base em hidrogênio introduzido na primeira câmara 231 permeia o elemento de geração de calor 90 e move para a segunda câmara 232 devido a uma diferença na pressão de hidrogênio gerada entre a primeira câmara 231 e a segunda câmara

232. O elemento de geração de calor 90 gera calor excessivo pela permeação de gás com base em hidrogênio.

[0238] A célula de geração de calor 222 é uma célula na qual o recipiente vedado 225, a unidade de introdução de gás 226, a unidade de descarga de gás 227, o sensor de temperatura 228 e o aquecedor 229 são modularizados como uma unidade, e podem ser conectados de forma destacável à linha de circulação de hidrogênio 17 através do duto de ramificação de introdução de gás 208 e do duto de ramificação de recuperação de gás 224. Portanto, visto que o número de células de geração de calor 222 pode ser alterado dependendo da aplicação, o sistema de utilização de calor 220 e o dispositivo de geração de calor 221 são excelentes em um grau de flexibilidade de projeto. Modificação 22

[0239] Em adição aos elementos do dispositivo de geração de calor 221, de acordo com a Modificação 21, um dispositivo de geração de calor 236, ilustrado na Figura 38, inclui, adicionalmente, uma pluralidade de válvulas de ajuste de taxa de fluxo 237. A pluralidade de válvulas de ajuste de taxa de fluxo 237 é fornecida no duto de ramificação de introdução de gás 208. A válvula de ajuste de taxa de fluxo 237 é, por exemplo, uma válvula de vazamento variável. O dispositivo de geração de calor 236 inclui uma válvula de ajuste de taxa de fluxo 237 em uma célula de geração de calor 222, de modo que uma taxa de fluxo de circulação do gás com base em hidrogênio em cada uma das células de geração de calor 222 possa ser controlada.

[0240] A unidade de controle 18 ajusta uma taxa de fluxo de circulação do gás com base em hidrogênio para cada uma das células de geração de calor 222, realizando, assim, o controle de geração de calor para manter a temperatura do elemento de geração de calor 90 em uma temperatura adequada para a geração de calor. Doravante, um exemplo do controle de geração de calor realizado pela unidade de controle 18 será descrito.

[0241] Um exemplo no qual o controle de geração de calor é realizado com base na temperatura detectada pelo sensor de temperatura 228 será descrito. Quando uma operação do dispositivo de geração de calor 236 é iniciada, a unidade de controle 18 configura a energia elétrica introduzida no aquecedor 229 e um grau de abertura da válvula de ajuste de taxa de fluxo 237 para os valores configurados inicialmente predeterminados. De acordo, a temperatura do elemento de geração de calor 90 sobe para uma temperatura adequada para a geração de calor.

[0242] A unidade de controle 18 adquire a temperatura detectada pelo sensor de temperatura 228 e compara a temperatura adquirida com uma temperatura de referência. A temperatura de referência é uma temperatura na qual o elemento de geração de calor 90 pode ser considerado como não gerando calor excessivo, e é armazenada antecipadamente na unidade de controle 18. Por exemplo, a unidade de controle 18 armazena uma temperatura de aquecimento do aquecedor 229 como a temperatura de referência.

[0243] Quando a temperatura adquirida a partir do sensor de temperatura 228 é igual a ou inferior à temperatura de referência, a unidade de controle 18 determina que nenhum calor excessivo foi gerado. Quando da determinação de que nenhum calor excessivo foi gerado, a unidade de controle 18 mantém a energia elétrica introduzida no aquecedor 229 e o grau de abertura da válvula de ajuste de taxa de fluxo 237 nos valores determinados iniciais. De acordo, é possível se promover a geração de calor excessivo no elemento de geração de calor 90 que não gera o calor excessivo.

[0244] Por outro lado, quando a temperatura adquirida a partir do sensor de temperatura 228 é superior à temperatura de referência, a unidade de controle 18 determina que o calor excessivo foi gerado. Quando da determinação de que o calor excessivo foi gerado, a unidade de controle 18 aumenta a taxa de fluxo de circulação do gás com base em hidrogênio para que seja introduzido na célula de geração de calor 222 pelo aumento do grau de abertura da válvula de ajuste de taxa de fluxo 237. O calor excessivo é gerado, de modo que a temperatura do elemento de geração de calor 90 seja superior a uma temperatura adequada para a geração de calor. O elemento de geração de calor 90 é resfriado pelo aumento da taxa de fluxo de circulação do gás com base em hidrogênio, e é retornado para a temperatura adequada para a geração de calor. De acordo, uma saída do calor excessivo pode ser aumentada no elemento de geração de calor 90 que gera o calor excessivo.

[0245] Quando a célula de geração de calor 222, na qual nenhum calor excessivo é gerado, e a célula de geração de calor 22, na qual o calor excessivo é gerado, são incluídas, o dispositivo de geração de calor 236 pode promover uma reação exotérmica na célula de geração de calor 222, onde o calor excessivo é gerado pela realização do controle de geração de calor para cada uma das células de geração de calor 222. Portanto, uma saída do calor excessivo em todo o dispositivo pode ser estabilizada de forma confiável e fácil.

[0246] Na Modificação 22, quando a célula de geração de calor 222, na qual nenhum calor excessivo é gerado, e a célula de geração de calor 222, na qual o calor excessivo é gerado, são incluídas, o controle de geração de calor é realizado para a célula de geração de calor 222, na qual o calor excessivo é gerado. No entanto, a célula de geração de calor 222, na qual nenhum calor excessivo é gerado, inclui a célula de geração de calor 222, na qual a reação exotérmica não ocorre de forma alguma e a célula de geração de calor 222, na qual a reação exotérmica é insuficiente. Para a célula de geração de calor 222, na qual a reação exotérmica é insuficiente, e nenhum calor excessivo é gerado, o controle de geração de calor pode ser realizado para promover a reação exotérmica para gerar calor excessivo. Portanto, da célula de geração de calor 222, na qual nenhum calor excessivo é gerado, e da célula de geração de calor 222, na qual o calor excessivo é gerado, o dispositivo de geração de calor 236 pode realizar o controle de geração de calor na célula de geração de calor 222, na qual nenhum calor excessivo é gerado. De acordo, o número de células de geração de calor 222, na qual o calor excessivo é gerado, pode ser aumentado, e, portanto, uma saída do calor excessivo de todo o dispositivo pode ser aumentada. Modificação 23

[0247] Na Modificação 23, o gás com base em hidrogênio que permeou o elemento de geração de calor 90 é amostrado, o gás com base em hidrogênio amostrado é analisado, e o controle de geração de calor é realizado com base em um resultado da análise.

[0248] Em adição aos elementos do dispositivo de geração de calor 221 na Modificação 21, um dispositivo de geração de calor 241 ilustrado na Figura 39 inclui, adicionalmente, uma pluralidade de dutos de amostragem 242, uma pluralidade de válvulas de ajuste 243, uma bomba molecular turbo 244, uma bomba seca 245 e uma unidade de análise 246.

[0249] A pluralidade de dutos de amostragem 242 conecta as segundas câmaras 232 da pluralidade de células de geração de calor 222 e a unidade de análise 246. O gás com base em hidrogênio que permeou o elemento de geração de calor 90 flui para dentro do duto de amostragem 242. O duto de amostragem 242 é fornecido com as válvulas de ajuste 243, a unidade de análise 246, a bomba molecular turbo 244, e a bomba seca 245 em ordem a partir de um lado de conexão com a segunda câmara 232. A válvula de ajuste 243 ajusta uma taxa de fluxo do gás com base em hidrogênio que flui para dentro do duto de amostragem 242. A bomba molecular turbo 244 e a bomba seca 245 exaurem o gás dentro do duto de amostragem 242, de modo que o gás com base em hidrogênio na segunda câmara 232 flua para dentro do duto de amostragem 242.

[0250] Para cada uma das células de geração de calor 222, a unidade de análise 246 amostra o gás com base em hidrogênio que permeou o elemento de geração de calor 90 e analisa o gás com base em hidrogênio amostrado. Pela análise, a unidade de análise 246 especifica se o gás com base em hidrogênio contém, por exemplo, um gás gerado de forma singular por uma reação exotérmica no elemento de geração de calor 90. A unidade de análise 246 é eletricamente conectada à unidade de controle 18, e envia o resultado da análise para a unidade de controle 18. A temporização de quando a unidade de análise 246 realiza a análise pode ser determinada como adequado.

[0251] Com base no resultado da análise da unidade de análise 246, a unidade de controle 18 realiza o controle de geração de calor para manter a temperatura do elemento de geração de calor 90 em uma temperatura adequada para a geração de calor pelo ajuste de uma taxa de fluxo de circulação do gás com base em hidrogênio para cada uma das células de geração de calor 222.

[0252] Um exemplo no qual o controle de geração de calor é realizado com base no resultado da análise da unidade de análise 246 será descrito. Quando uma operação do dispositivo de geração de calor 241 é iniciada, a unidade de controle 18 configura a energia elétrica introduzida no aquecedor 229 e um grau de abertura da válvula de ajuste de taxa de fluxo 237 para valores configurados inicialmente predeterminados. De acordo, a temperatura do elemento de geração de calor 90 dá lugar a uma temperatura adequada para a geração de calor.

[0253] A unidade de controle 18 adquire o resultado da análise da unidade de análise 246, isso é, um resultado da especificação de se o gás com base em hidrogênio contém o gás gerado. Quando o gás com base em hidrogênio não contém o gás gerado, a unidade de controle 18 determina que nenhum calor excessivo foi gerado. Quando da determinação de que nenhum calor excessivo foi gerado, a unidade de controle 18 mantém a energia elétrica introduzida no aquecedor 229 e o grau de abertura da válvula de ajuste de taxa de fluxo 237 nos valores determinados iniciais. De acordo, é possível se promover a geração de calor excessivo no elemento de geração de calor 90 que não gera calor excessivo.

[0254] Por outro lado, quando o gás com base em hidrogênio contém o gás gerado, a unidade de controle 18 determina que o calor excessivo foi gerado. Quando da determinação da geração de calor excessivo, a unidade de controle 18 aumenta uma taxa de fluxo de circulação do gás com base em hidrogênio a ser introduzido nas células de geração de calor 222 pelo aumento do grau de abertura da válvula de ajuste de taxa de fluxo 237. A temperatura do elemento de geração de calor 90, que foi aumentada devido à geração de calor excessivo, é retornada para a temperatura adequada para a geração de calor pelo aumento da taxa de fluxo de circulação do gás com base em hidrogênio. De acordo, uma saída do calor excessivo pode ser aumentada no elemento de geração de calor 90 que gera o calor excessivo. Portanto, visto que o dispositivo de geração de calor 241 realiza o controle de geração de calor para cada uma das células de geração de calor 222, uma quantidade de geração de calor de todo o dispositivo pode ser estabilizada.

[0255] Da célula de geração de calor 222, na qual nenhum calor excessivo é gerado, e a célula de geração de calor 222, na qual o calor excessivo é gerado, o dispositivo de geração de calor 241 pode realizar o controle de geração de calor na célula de geração de calor 222 na qual nenhum calor excessivo é gerado. De acordo, o número de células de geração de calor 222, nas quais o calor excessivo é gerado, pode ser aumentado e, portanto, uma saída do calor excessivo de todo o dispositivo pode ser aumentada.

[0256] A unidade de análise 246 pode analisar um inibidor contido no gás com base em hidrogênio. O inibidor é um gás (doravante referido como um gás de inibição) que inibe uma reação exotérmica do elemento de geração de calor 90. Exemplos de inibidor incluem água (incluindo vapor) e hidrocarbonetos. Quando o inibidor é analisado, por exemplo, um espectrômetro de massa, tal como um espectrômetro de massa de quatro polos, é utilizado como a unidade de análise 246. A unidade de análise 246 realiza uma análise de massa no gás de inibição, e envia, por exemplo, uma corrente de íon ou uma pressão parcial de gás, do gás de inibição, como o resultado da análise. A unidade de controle 18 realiza o controle de geração de calor com base no resultado da análise no inibidor. A unidade de controle 18 aumenta ou reduz a taxa de fluxo de circulação do gás com base em hidrogênio com base em, por exemplo, a corrente de íon do gás de inibição. De acordo, o gás de inibição é descarregado de forma confiável a partir de dentro do recipiente vedado 225 e o interior do recipiente vedado 225 é mantido limpo. Portanto, uma saída de calor excessivo pode ser aumentada. Adicionalmente, a unidade de controle 18 aumenta uma temperatura de aquecimento do aquecedor 229 a fim de evitar uma redução na temperatura do elemento de geração de calor 90, devido a um aumento na taxa de fluxo de circulação do gás com base em hidrogênio. De acordo, visto que a temperatura do elemento de geração de calor 90 é mantida na temperatura adequada para geração de calor, uma saída do calor excessivo pode ser aumentada.

[0257] A unidade de análise 246 pode realizar uma análise de massa em um gás de adsorção de impurezas contido no gás com base em hidrogênio. A unidade de análise 246 envia, por exemplo, uma concentração do gás de impureza como o resultado da análise. Nesse caso, a unidade de controle 18 aumenta a taxa de fluxo de circulação do gás com base em hidrogênio quando a concentração do gás de impureza é baixa. Alternativamente, a unidade de controle 18 aumenta a temperatura de aquecimento do aquecedor 229 quando a concentração do gás de impureza é baixa. De acordo, a temperatura do elemento de geração de calor 90 pode ser mantida em uma temperatura adequada para a geração de calor, e uma saída do calor excessivo pode ser aumentada. Modificação 24

[0258] Na Modificação 24, a resistência elétrica de um metal de armazenamento de hidrogênio, ou uma liga de armazenamento de hidrogênio, é medida e o controle de geração de calor é realizado com base em um valor da resistência elétrica medida.

[0259] Em adição aos elementos do dispositivo de geração de calor 221, de acordo com a Modificação 21, um dispositivo de geração de calor 251 ilustrado na Figura 40 inclui, adicionalmente, uma pluralidade de unidades de medição de resistência elétrica 252. Na Figura 40, o sensor de temperatura 228 é omitido. Cada um dos elementos de geração de calor 90 é fornecido com uma unidade de medição de resistência elétrica 252. A unidade de medição de resistência elétrica 252 mede a resistência elétrica de um metal de armazenamento de hidrogênio, ou de uma liga de armazenamento de hidrogênio, do elemento de geração de calor 90. Aqui, quanto maior uma quantidade de armazenamento de hidrogênio do metal de armazenamento de hidrogênio, ou da liga de armazenamento de hidrogênio, mais provável a ocorrência da reação exotérmica no elemento de geração de calor 90. Quanto maior a quantidade de armazenamento de hidrogênio do metal de armazenamento de hidrogênio, ou da liga de armazenamento de hidrogênio, menor a resistência elétrica do elemento de geração de calor 90. Portanto, a quantidade de armazenamento de hidrogênio pode ser estimada pela medição da resistência elétrica do metal de armazenamento de hidrogênio, ou da liga de armazenamento de hidrogênio do elemento de geração de calor 90. A pluralidade de unidades de medição de resistência elétrica 252 é conectada eletricamente à unidade de controle 18 e envia um resultado de medição da resistência elétrica para a unidade de controle 18.

[0260] Com base em um valor de resistência elétrica medido pela unidade de medição de resistência elétrica 252, a unidade de controle 18 realiza o controle de geração de calor para manter a temperatura do elemento de geração de calor 90 em uma temperatura adequada para a geração de calor por meio do ajuste da taxa de fluxo de circulação do gás com base em hidrogênio para cada uma das células de geração de calor 222.

[0261] Um exemplo no qual o controle de geração de calor é realizado com base no valor de resistência elétrica medido pela unidade de medição de resistência elétrica 252 será descrito. Quando uma operação do dispositivo de geração de calor 251 é iniciada, a unidade de controle 18 configura a energia elétrica de entrada para o aquecedor 229 e um grau de abertura da válvula de ajuste de taxa de fluxo 237 para os valores determinados iniciais. De acordo, a temperatura do elemento de geração de calor 90 sobe até uma temperatura adequada para a geração de calor.

[0262] A unidade de controle 18 adquire o resultado da medição da unidade de medição de resistência elétrica 252, isso é, o valor de resistência elétrica, e compara o valor de resistência elétrica adquirido com um limite predeterminado.

[0263] Quando o valor de resistência elétrica adquirido a partir da unidade de medição de resistência elétrica 252 é igual a ou maior do que o limite, a unidade de controle 18 determina que nenhum calor excessivo foi gerado. Isso porque pode ser considerado que nenhum calor excessivo foi gerado visto que a quantidade de armazenamento de hidrogênio no elemento de geração de calor 90 é pequena quando o valor da resistência elétrica é alto. Quando da determinação que nenhum calor excessivo foi gerado, a unidade de controle 18 mantém a energia elétrica introduzida no aquecedor 229 e o grau de abertura da válvula de ajuste de taxa de fluxo 237 nos valores determinados iniciais. De acordo, é possível se promover a geração de calor excessivo no elemento de geração de calor 90 que não gera calor excessivo.

[0264] Por outro lado, quando o valor de resistência elétrica, adquirido a partir da unidade de medição de resistência elétrica 252, é inferior ao limite, a unidade de controle 18 determina que o calor excessivo foi gerado. Isso porque pode ser considerado que o calor excessivo foi gerado visto que a quantidade de armazenamento de hidrogênio no elemento de geração de calor 90 é alta quando o valor de resistência elétrica é baixo. Quando da determinação de que o calor excessivo foi gerado, a unidade de controle 18 aumenta uma taxa de fluxo de circulação do gás com base em hidrogênio a ser introduzido nas células de geração de calor 222 aumentando-se o grau de abertura da válvula de ajuste de taxa de fluxo 237. A temperatura do elemento de geração de calor 90 que foi aumentada devido à geração de calor excessivo é retornada para a temperatura adequada para a geração de calor pelo aumento da taxa de fluxo de circulação do gás com base em hidrogênio. Quando o elemento de geração de calor 90 é mantido em uma temperatura adequada para a geração de calor, a quantidade de armazenamento de hidrogênio do metal de armazenamento de hidrogênio, ou da liga de armazenamento de hidrogênio, aumenta e uma reação exotérmica é promovida. De acordo, uma saída do calor excessivo pode ser aumentada no elemento de geração de calor 90 que gera o calor excessivo. Portanto, visto que o dispositivo de geração de calor 251 realiza o controle da geração de calor para cada uma dentre a célula de geração de calor 222, uma quantidade de geração de calor de todo o dispositivo pode ser estabilizada.

[0265] Da célula de geração de calor 222, na qual nenhum calor excessivo é gerado, e da célula de geração de calor 222, na qual o calor excessivo é gerado, o dispositivo de geração de calor 251 pode realizar o controle de geração de calor na célula de geração de calor 222, na qual nenhum calor excessivo é gerado. De acordo, o número de células de geração de calor 222, nas quais o calor excessivo é gerado, pode ser aumentado, e, portanto, uma saída do calor excessivo de todo o dispositivo pode ser aumentada. Modificação 25

[0266] Como ilustrado na Figura 41, um dispositivo de geração de calor 256 inclui o elemento de geração de calor 14, uma pluralidade de sensores de temperatura 257a a 257i que detecta a temperatura do elemento de geração de calor 14, e uma pluralidade de partes de bocal 258a a 258i que ejetam o gás com base em hidrogênio na superfície dianteira do elemento de geração de calor 14. Nessa modificação, o gás com base em hidrogênio é ejetado a partir da pluralidade de partes de bocal 258a a 258i em um elemento de geração de calor 14. Na Figura 41, o recipiente vedado 15 é omitido.

[0267] A pluralidade de sensores de temperatura 257a a 257i é disposta em uma forma de conjunto. Na Figura 41, nove sensores de temperatura 257a a 257i são dispostos de forma bidimensional em intervalos iguais na superfície posterior do elemento de geração de calor

14. A pluralidade de sensores de temperatura 257a a 257i detecta as temperaturas de uma pluralidade de regiões alvo de medição de temperatura R1 a R9 formadas pela divisão do elemento de geração de calor 14. Por exemplo, o sensor de temperatura 257a detecta uma temperatura da região alvo de medição de temperatura R1. As regiões alvo de medição de temperatura R1 a R9 são divididas por linhas limítrofes. Uma linha limítrofe atravessa um meio dos sensores de temperatura adjacentes dentre os sensores de temperatura de 257a a 257i. A linha limítrofe é uma linha conceitual. Na descrição a seguir, no caso de não ser distinguido um do outro, os sensores de temperatura 257a a 257i são referidos como sensores de temperatura 257. No caso de não serem distinguidas uma da outra, as regiões alvo de medição de temperatura R1 a R9 são referidas como regiões alvo de medição de temperatura R.

[0268] A pluralidade de partes de bocal 258a a 258i é fornecida respectivamente nas regiões alvo de medição de temperatura R1 a R9. Na Figura 41, nove partes de bocal 258a a 258i correspondem às regiões alvo de medição de temperatura R1 a R9. Na descrição a seguir, no caso de não serem distinguidas uma da outra, as partes de bocal 258a a 258i são referidas como partes de bocal 258.

[0269] A Figura 42 é uma vista transversal longitudinal atravessando um centro do elemento de geração de calor 14 na Figura 41. A Figura 42 ilustra os sensores de temperatura 257b, 257e e 257h, dentre os sensores de temperatura de 257a a 257i, e as partes de bocal 258b, 258e e 258h, dentre as partes de bocal 258a a 258i. Como ilustrado na Figura 42, os sensores de temperatura 257 são eletricamente conectados à unidade de controle 18, e enviam sinais correspondentes às temperaturas das regiões alvo de medição de temperatura R para a unidade de controle 18. As partes de boca 258 são montadas em uma placa de montagem 259 fornecida na porta de introdução 23 do recipiente vedado 15. As partes de bocal 258 são conectadas à linha de introdução 29 através da porta de introdução 23, e ejetam o gás com base em hidrogênio na superfície dianteira do elemento de geração de calor 14.

[0270] O dispositivo de geração de calor 256 inclui, adicionalmente, a unidade de controle 18, o duto de ramificação de introdução de gás 208, e uma pluralidade de válvulas de ajuste de taxa de fluxo 237. Uma extremidade do duto de ramificação de introdução de gás 208 é conectada à linha de introdução 29, e a outra extremidade do mesmo é ramificada e conectada à pluralidade de partes de bocal 258. O duto de ramificação de introdução de gás 208 e a pluralidade de partes de bocal 258 são destacáveis um do outro. A pluralidade de válvulas de ajuste de taxa de fluxo 237 é fornecida no duto de ramificação de introdução de gás 208. O dispositivo de geração de calor 256 inclui uma válvula de ajuste de taxa de fluxo 237 para uma parte de bocal 258, de modo que a taxa de fluxo de circulação do gás com base em hidrogênio possa ser controlada para cada parte de bocal 258.

[0271] Com base nas temperaturas detectadas pela pluralidade de sensores de temperatura 257, a unidade de controle 18 realiza o controle de mudança para controlar a parte de bocal 258 que ejeta o gás com base em hidrogênio. O controle de mudança será descrito abaixo.

[0272] Quando uma operação do dispositivo de geração de calor

256 é iniciada, a unidade de controle 18 configura a energia elétrica introduzida em um aquecedor (não ilustrado) e um grau de abertura de todas as válvulas de ajuste de taxa de fluxo 237 para os valores configurados iniciais predeterminados. De acordo, a temperatura do elemento de geração de calor 14 é elevada até uma temperatura adequada para a geração de calor. Nos valores determinados iniciais, o gás com base em hidrogênio é ejetado a partir de todas as partes do bocal 258. O aquecedor (não ilustrado) é fornecido na periferia externa do recipiente vedado 15, por exemplo, como no dispositivo de geração de calor 11, de acordo com a modalidade descrita acima.

[0273] A unidade de controle 18 adquire as temperaturas detectadas pelos sensores de temperatura 257, e compara cada uma das temperaturas adquiridas com uma temperatura de referência. A temperatura de referência, por exemplo, é uma temperatura na qual pode-se considerar que nenhum calor excessivo foi gerado nas regiões alvo de medição de temperatura R. A temperatura de referência é armazenada antecipadamente na unidade de controle 18 para cada uma das regiões alvo de medição de temperatura R.

[0274] Quando a temperatura adquirida a partir do sensor de temperatura 257 é igual a ou inferior à temperatura de referência, a unidade de controle 18 determina que nenhum calor excessivo foi gerado na região alvo de medição de temperatura R, onde a temperatura foi adquirida. A unidade de controle 18 mantém, nos valores determinados iniciais, a energia elétrica introduzida no aquecedor (não ilustrado) e o grau de abertura da válvula de ajuste de taxa de fluxo 237 correspondente à região alvo de medição de temperatura R na qual foi determinado que nenhum calor excessivo foi gerado. De acordo, no elemento de geração de calor 14, a geração de calor excessivo pode ser promovida na região alvo de medição de temperatura R na qual nenhum calor excessivo foi gerado.

[0275] Por outro lado, quando a temperatura adquirida a partir do sensor de temperatura 257 é superior à temperatura de referência, a unidade de controle 18 determina que o calor excessivo foi gerado na região alvo de medição de temperatura R na qual a temperatura foi adquirida. A unidade de controle 18 aumenta o grau de abertura da válvula de ajuste de taxa de fluxo 237 correspondente à região alvo de medição de temperatura R, na qual foi determinado que o calor excessivo foi gerado de modo a aumentar uma taxa de fluxo do gás com base em hidrogênio ejetado a partir da parte de bocal 258, para a região alvo de medição de temperatura R. A temperatura da região alvo de medição de temperatura R, que foi aumentada devido à geração de calor excessivo, é retornada para uma temperatura adequada para a geração de calor pelo aumento da taxa de fluxo de circulação do gás com base em hidrogênio. De acordo, uma saída do calor excessivo pode ser aumentada na região alvo de medição de temperatura R na qual o calor excessivo é gerado.

[0276] O dispositivo de geração de calor 256 realiza o controle de mudança para cada uma dentre a pluralidade de regiões alvo de medição de temperatura R de modo a mudar as partes de bocal 258 que ejetam o gás com base em hidrogênio, de acordo com um estado de geração de calor do elemento de geração de calor 14, que muda com o tempo. Portanto, uma saída de calor excessivo do elemento de geração de calor 14 pode ser estabilizada.

[0277] Da região alvo de medição de temperatura R, na qual nenhum calor excessivo é gerado, e da região alvo de medição de temperatura R, na qual o calor excessivo é gerado, o dispositivo de geração de calor 256 pode realizar o controle de geração de calor na região alvo de medição de temperatura R, na qual nenhum calor excessivo é gerado. De acordo, o número de regiões alvo de medição de temperatura R, nas quais o calor excessivo é gerado, pode ser aumentado, e, portanto, uma saída do calor excessivo de todos os elementos de geração de calor 14 e todo o dispositivo pode ser aumentada.

[0278] O dispositivo de geração de calor 256 pode incluir uma pluralidade de elementos de geração de calor 14. Uma saída do calor excessivo de todo o dispositivo pode ser adicionalmente aumentada pela realização do controle de mudança para cada um dos elementos de geração de calor 14. Modificação 26

[0279] Como ilustrado na Figura 43, um sistema de utilização de calor 260 inclui o dispositivo de geração de calor 11 e um dispositivo de utilização de calor 261. Na Figura 43, a unidade de ajuste de temperatura, a linha de circulação de hidrogênio, a unidade de controle, e similares, do dispositivo de geração de calor 11 são omitidas. Na Modificação 26, água é utilizada como um meio de calor.

[0280] O dispositivo de utilização de calor 261 inclui o recipiente de acomodação 41, a unidade de circulação de meio de calor 42, e a turbina a vapor 45. A água é suprida para o recipiente de acomodação

41. Um espaço é formado acima de uma superfície da água no recipiente de acomodação 41. No recipiente de acomodação 41, o permutador de calor é realizado entre a água e o elemento de geração de calor 14, e a água é fervida para gerar vapor. A unidade de circulação de meio de calor 42 inclui um duto de vapor 42g e um duto de suprimento de água 42h, em vez do primeiro duto 42a, do segundo duto 42b, do terceiro duto 42c, do quarto duto 42d, da bomba 42e, e da unidade de controle de taxa de fluxo de meio de calor 42f. O duto de vapor 42g supre o vapor gerado no recipiente de acomodação 41 para a turbina de vapor 45. O duto de suprimento de água 42h inclui um condensador (não ilustrado) e uma bomba de suprimento de água (não ilustrada). O vapor descarregado a partir da turbina de vapor 45 é resfriado pelo condensador e retornado para a água, e a água é suprida para o recipiente de acomodação 41 através da bomba de suprimento de água. A turbina de vapor 45 é conectada ao gerador de energia 49 através de um eixo rotativo. A turbina de vapor 45 é girada para girar a energia elétrica. Experimento

[0281] Uma parte das configurações do dispositivo de geração de calor 121 (ver Figura 18), de acordo com a Modificação 9, foi alterada para preparar um dispositivo de geração de calor experimental. Um experimento foi conduzido para se avaliar o calor excessivo de um elemento de geração de calor pela utilização do dispositivo de geração de calor experimental. Primeiro, o dispositivo de geração de calor experimental será descrito e, então, um método experimental e um resultado experimental serão descritos.

[0282] No dispositivo de geração de calor 121, de acordo com a Modificação 9, o gás com base em hidrogênio foi circulado pela utilização da linha de circulação de hidrogênio 17, enquanto no dispositivo de geração de calor experimental, em vez da linha de circulação de hidrogênio 17, uma linha de introdução e uma linha de recuperação foram fornecidas separadamente e o gás com base em hidrogênio não foi circulado.

[0283] No dispositivo de geração de calor 121, de acordo com a Modificação 9, um fio de aquecimento elétrico, como o aquecedor 16b, foi enrolado em torno da periferia externa do duto de montagem 125, enquanto no dispositivo de geração de calor experimental, um forno elétrico foi fornecido para cobrir uma periferia externa de um recipiente vedado.

[0284] No dispositivo de geração de calor 121, de acordo com a Modificação 9, o elemento de geração de calor 14, no qual o filme de múltiplas camadas 62 só foi fornecido na superfície dianteira do elemento de suporte 61, foi utilizado, enquanto no dispositivo de geração de calor experimental, em vez do elemento de geração de calor 14, um elemento de geração de calor, no qual um filme de múltiplas camadas foi fornecido nas duas superfícies de um elemento de suporte, foi utilizado.

[0285] O dispositivo de geração de calor experimental será descrito em detalhes. O dispositivo de geração de calor experimental inclui um elemento de geração de calor que gera calor pela oclusão e descarga de hidrogênio, um recipiente vedado que possui uma primeira câmara e uma segunda câmara divididas pelo elemento de geração de calor, e uma unidade de ajuste de temperatura que ajusta uma temperatura do elemento de geração de calor.

[0286] O elemento de geração de calor será descrito. Similar ao elemento de geração de calor 74 (ver Figura 5), de acordo com a Modificação 1, o elemento de geração de calor inclui o filme de múltiplas camadas em duas superfícies do elemento de suporte. Dois tipos de elementos de geração de calor possuindo diferentes configurações de filme de múltiplas camadas foram preparados e utilizados como o Exemplo Experimental 26 e o Exemplo Experimental 27. Um substrato fabricado a partir de Ni e possuindo um diâmetro de 20 mm e uma espessura de 0,1 mm foi utilizado como o elemento de suporte. O elemento de suporte foi preparado pela realização de recozimento a vácuo a 900 C por 72 horas no vácuo e, então, por gravação das duas superfícies do substrato com um ácido nítrico concentrado.

[0287] O filme de múltiplas camadas foi formado em duas superfícies do elemento de suporte pela utilização de um dispositivo de pulverização de feixe de íon. O filme de múltiplas camadas, de acordo com o Exemplo Experimental 26, possui uma primeira camada fabricada a partir de Cu e uma segunda camada fabricada a partir de Ni. O número de configurações de empilhamento (o número de camadas) da primeira camada e da segunda camada, de acordo com o Exemplo Experimental 26, foi igual a 6. O filme de múltiplas camadas, de acordo com o Exemplo Experimental 27, possui uma primeira camada fabricada a partir de Cu, uma segunda camada fabricada a partir de Ni, e uma terceira camada fabricada a partir de CaO. O número de configurações de empilhamento (o número de camadas) da primeira camada, da segunda camada e da terceira camada, de acordo com o Exemplo Experimental 27, foi igual a 6.

[0288] O recipiente vedado será descrito. O recipiente vedado inclui um duto de vidro de quartzo, um duto a vácuo para evacuar o interior do duto de vidro de quartzo, um duto de montagem para montar o elemento de geração de calor dentro do duto de vidro de quartzo, e similar. Uma extremidade de ponta do duto de vidro de quartzo é vedada e uma extremidade de base do mesmo é aberta.

[0289] O duto de vácuo é conectado à extremidade de base do duto de vidro de quartzo. Uma linha de recuperação para recuperar um gás dentro do duto de vidro de quartzo é conectada ao duto de vácuo. A linha de recuperação é fornecida com uma unidade de evacuação de vácuo que inclui uma bomba molecular turbo e uma bomba seca, um sensor de pressão que detecta uma pressão interna do duto de vidro de quartzo, e um calibrador de vácuo que mede uma quantidade de permeação (uma quantidade de permeação de hidrogênio) do hidrogênio que permeia um elemento de geração de calor. A unidade de evacuação de vácuo não é conectada ao duto de montagem. Portanto, um interior do duto de montagem não é evacuado.

[0290] O duto de montagem é inserido no duto de vidro de quartzo através do duto de vácuo. Uma extremidade do duto de montagem é fornecida fora do duto de vácuo (fora do duto de vidro de quartzo), e a outra extremidade do duto de montagem é fornecida dentro do duto de vidro de quartzo. O duto de montagem é feito de SUS.

[0291] Uma linha de introdução, para introduzir o gás com base em hidrogênio no duto de montagem, é conectada a uma extremidade do duto de montagem. A linha de introdução é fornecida com um cilindro de hidrogênio que armazena o gás com base em hidrogênio, um sensor de pressão que detecta uma pressão interna do duto de montagem, uma válvula de suprimento de hidrogênio para suprir e interromper o gás com base em hidrogênio para o duto de montagem, e uma válvula reguladora para ajustar uma pressão.

[0292] A outra extremidade do duto de montagem é fornecida com uma junta VCR que permite que o elemento de geração de calor seja fixado e destacado. A junta VCR possui dois furos de vazamento que atravessam uma superfície circunferencial interna e uma superfície circunferencial externa da junta VCR em posições nas quais o elemento de geração de calor é fornecido. O elemento de geração de calor é fornecido dentro da junta VCR em um estado no qual é intercalado entre duas gaxetas SUS.

[0293] No recipiente vedado, um espaço interno do duto de montagem e um espaço interno do duto de vidro de quartzo são divididos pelo elemento de geração de calor. O espaço interno do duto de montagem é pressurizado pela introdução do gás com base em hidrogênio. O espaço interno do duto de vidro de quartzo é despressurizado pela evacuação do gás. De acordo, uma pressão de hidrogênio no espaço interno do duto de montagem é superior a uma pressão de hidrogênio no espaço interno do duto de vidro de quartzo. O espaço interno do duto de montagem funciona como a primeira câmara, e o espaço interno do duto de vidro de quartzo funciona como a segunda câmara.

[0294] Devido a uma diferença de pressão gerada entre dois lados do elemento de geração de calor, o hidrogênio permeia a partir do espaço interno do duto de montagem, que é um lado de alta pressão,

até o espaço interno do duto de vidro de quartzo, que é um lado de baixa pressão. Como descrito acima, em um processo de permeação de hidrogênio, o elemento de geração de calor gera calor pela oclusão de hidrogênio de uma superfície (superfície dianteira) no lado de alta pressão e gera calor excessivo pela descarga de hidrogênio a partir da outra superfície (superfície traseira) no lado de baixa pressão.

[0295] A unidade de ajuste de temperatura será descrita. A unidade de ajuste de temperatura inclui um sensor de temperatura que detecta uma temperatura do elemento de geração de calor, um aquecedor que aquece o elemento de geração de calor, e uma unidade de controle de saída que controla uma saída do aquecedor com base na temperatura detectada pelo sensor de temperatura. Um acoplador térmico (um acoplador térmico de bainha tipo K) foi utilizado como o sensor de temperatura. No experimento, dois acopladores térmicos (um primeiro acoplador térmico e um segundo acoplador térmico) foram preparados e inseridos em dois furos de vazamento da junta VCR. Os dois acopladores térmicos foram colocados em contato com o elemento de geração de calor, e a temperatura do elemento de geração de calor foi medida. Um forno elétrico foi utilizado como o aquecedor. O forno elétrico cobre uma periferia externa do duto de vidro de quartzo. Um acoplador térmico de controle é fornecido no forno elétrico. A unidade de controle de saída é eletricamente conectada ao acoplador térmico de controle e ao forno elétrico, e aciona o forno elétrico em uma voltagem predeterminada com base em uma temperatura detectada pelo acoplador térmico de controle. O forno elétrico é acionado por um suprimento de energia de corrente alternada de 100 V. Um medidor de energia elétrica é utilizado para medir a energia elétrica de entrada para o forno elétrico.

[0296] Um método experimental e um resultado experimental serão descritos. O elemento de geração de calor foi intercalado entre duas gaxetas SUS, fixado à outra extremidade do duto de montagem utilizando a junta VCR, e fornecido dentro do duto de vidro de quartzo. O elemento de geração de calor foi cozido a 300 C por 3 dias antes de se iniciar o experimento.

[0297] O experimento iniciado após o cozimento descrito acima foi completado. A válvula de suprimento de hidrogênio foi aberta para suprir o gás com base em hidrogênio para o duto de montagem, e a válvula reguladora foi utilizada para ajustar uma pressão (também referida como uma pressão de suprimento de hidrogênio) na primeira câmara (o espaço interno do duto de montagem) para 100 kPa. O duto de vidro de quartzo foi evacuado, e uma pressão na segunda câmara (o espaço interno do duto de vidro de quartzo) foi ajustado para 1 x 10-4 [Pa]. O forno elétrico foi acionado para aquecer o elemento de geração de calor a uma temperatura predeterminada. A temperatura determinada foi alterada a cada meio dia e foi aumentada de forma escalonada dentro de uma faixa de 300 C a 900 C.

[0298] Um experimento de referência foi realizado antes dos experimentos do Exemplo Experimental 26 e do Exemplo Experimental

27. No experimento de referência, amostras de experimento de referência, isso é, apenas o elemento de suporte (um substrato de Ni possuindo um diâmetro de 20 mm e uma espessura de 0,1 mm), foram preparados e utilizados. O experimento de referência foi realizado duas vezes pela alteração das amostras de experimento de referência.

[0299] A Figura 44 é um gráfico ilustrando uma relação entre uma quantidade de permeação de hidrogênio, uma pressão de suprimento de hidrogênio, e uma temperatura de amostra no experimento de referência. Na Figura 44, um eixo geométrico horizontal indica tempo (h), um primeiro eixo geométrico vertical em um lado esquerdo indica uma quantidade de permeação de hidrogênio (SCCM), um segundo eixo geométrico vertical em um lado direito indica uma pressão de suprimento de hidrogênio (kPa), uma primeira temperatura de amostra ( C), e uma segunda temperatura de amostra ( C). A quantidade de permeação de hidrogênio foi calculada a partir de um valor do calibrador de vácuo cuja taxa de fluxo foi calibrada. A primeira temperatura de amostra é uma temperatura detectada pelo primeiro acoplador térmico e a segunda temperatura de amostra é uma temperatura detectada pelo segundo acoplador térmico. A partir da Figura 44, foi confirmado que a primeira temperatura de amostra e a segunda temperatura de amostra coincidiram substancialmente uma com a outra, e as temperaturas das amostras de experimento de referência foram medidas com precisão. Também foi confirmado que a quantidade de permeação de hidrogênio aumentou de forma correspondente ao aumento da temperatura dos exemplos de experimento de referência. A Figura 44 ilustra os resultados do experimento de referência pela primeira vez. Visto que os resultados do experimento de referência para a segunda vez são substancialmente iguais aos resultados do experimento de referência para a primeira vez, a descrição dos resultados do experimento de referência para a segunda vez será omitida.

[0300] A Figura 45 é um gráfico ilustrando a relação entre uma temperatura de amostra e a energia elétrica introduzida no experimento de referência. Na Figura 45, um eixo geométrico horizontal indica uma temperatura de amostra ( C), e um eixo geométrico vertical indica a energia elétrica introduzida (W). A energia elétrica introduzida é a energia elétrica introduzida no forno elétrico. Visto que os valores de medição do medidor de energia flutuaram muito devido ao controle LIGA/DESLIGA do suprimento de energia de corrente alternada, os valores de medição foram adicionados em cada temperatura determinada, e a energia elétrica introduzida foi calculada com base em uma inclinação da adição. A energia elétrica registrada foi calculada para regiões nas quais os valores de medição do medidor de energia permaneceram estáveis após um período de tempo suficiente, depois que a temperatura determinada foi alterada. Um valor médio das temperaturas detectadas pelo primeiro acoplador térmico e um valor médio das temperaturas detectadas pelo segundo acoplador térmico foram calculadas para cada uma das regiões descritas acima, os dois valores médios tiveram suas médias realizadas, e o valor obtido foi utilizado como a temperatura de amostra. A Figura 45 é um gráfico obtido pela representação dos resultados do experimento de referência realizado duas vezes e é uma curva de calibragem criada utilizando-se o método de quadrados médios. Na Figura 45, Y representa uma função que representa uma curva de calibragem, M0 representa um termo constante, M1 representa um coeficiente de primeira ordem, M2 representa um coeficiente de segunda ordem, e R representa um coeficiente de correlação. A avaliação do calor excessivo para o Exemplo Experimental 26 e o Exemplo Experimental 27 foi realizada com base nos resultados do experimento de referência.

[0301] A Figura 46 é um gráfico ilustrando uma relação entre uma temperatura do elemento de geração de calor e o calor excessivo no Exemplo Experimental 26. Na Figura 46, um eixo geométrico horizontal indica uma temperatura do elemento de geração de calor ( C), e um eixo geométrico vertical indica o calor excessivo (W). Um valor médio das temperaturas detectadas pelo primeiro acoplador térmico e um valor médio das temperaturas detectadas pelo segundo acoplador térmico foram calculadas, os dois valores médios tiveram suas médias realizadas, e o valor obtido foi utilizado como a temperatura do elemento de geração de calor pela utilização do mesmo método que o método utilizado para se calcular a temperatura de amostra no experimento de referência. Um método para se calcular o calor excessivo será descrito. Primeiro, a temperatura do elemento de geração de calor na energia elétrica introduzida específica foi medida (referida como uma temperatura medida). A seguir, a energia elétrica introduzida (referida com energia elétrica convertida) no experimento de referência correspondente à temperatura medida foi calculada pela utilização da curva de calibragem ilustrada na Figura 45. Então, uma diferença entre a energia elétrica convertida e a energia elétrica introduzida específica foi calculada, e a diferença foi utilizada como a energia elétrica do calor excessivo. Um método para se calcular a energia elétrica introduzida específica é igual ao método para se calcular a energia elétrica introduzida no experimento de referência. Na Figura 46, a energia elétrica do calor excessivo é expressa como "calor excessivo (W)". A partir da Figura 46, foi confirmado que o calor excessivo foi gerado em uma faixa na qual a temperatura do elemento de geração de calor era de 300 C a 900 C. Foi confirmado que um valor máximo do calor excessivo foi de cerca de 2 W em 600 C ou menos, e o calor excessivo aumentou em 700 C ou mais e foi de cerca de 10 W a cerca de 800 C.

[0302] A Figura 47 é um gráfico ilustrando uma relação entre uma temperatura do elemento de geração de calor e o calor excessivo no Exemplo Experimental 27. Na Figura 47, um eixo geométrico horizontal indica uma temperatura de elemento de geração de calor ( C), e um eixo geométrico vertical indica o calor excessivo (W). A partir da Figura 47, foi confirmado que o calor excessivo foi gerado em uma faixa na qual a temperatura do elemento de geração de calor é de 200 C a 900 C. Foi confirmado que um valor máximo do calor excessivo foi de cerca de 4 W em uma faixa de 200 C a 600 C, e o calor excessivo aumentou em 700 C ou mais e foi superior a 20 W em cerca de 800 C.

[0303] Quando o Exemplo Experimental 26 e o Exemplo Experimental 27 são comparados, descobre-se que uma quantidade de geração de calor excessivo em 600 C ou menos tende a ser maior no Exemplo Experimental 27. Descobriu-se que o calor excessivo em 700 C ou mais tende a aumentar em ambos o Exemplo Experimental 26 e Exemplo Experimental 27. Descobriu-se que em 700 C ou mais, o calor excessivo no Exemplo Experimental 27 aumentou cerca de o dobro do calor excessivo no Exemplo Experimental 26.

[0304] Quando o calor excessivo por área unitária em cerca de 800 C foi calculado no Exemplo Experimental 11 (ver Figura 9), no Exemplo Experimental 26 (ver Figura 46) e no Exemplo Experimental 27 (ver Figura 47), o calor excessivo por área unitária no Exemplo Experimental 11 foi de cerca de 0,5 W/cm2, o calor excessivo por área unitária no Exemplo Experimental 26 foi de cerca de 5 W/cm2, e o calor excessivo por área unitária no Exemplo Experimental 27 foi de cerca de 10 W/cm2. Com base nos resultados, descobriu-se que o calor excessivo gerado no Exemplo Experimental 26 foi cerca de 10 vezes o do Exemplo Experimental 11, e o calor excessivo gerado no Exemplo Experimental 27 foi cerca de 20 vezes o do Exemplo Experimental 11. Segunda Modalidade

[0305] Na segunda modalidade, uma pressão parcial do hidrogênio em um gás introduzido em uma primeira câmara é diferente de uma pressão parcial de hidrogênio em um gás introduzido em uma segunda câmara, e o hidrogênio permeia um elemento de geração de calor pela utilização da diferença de pressão parcial de hidrogênio entre a primeira câmara e a segunda câmara. Na segunda modalidade, uma "pressão de hidrogênio" é referida como uma "pressão parcial de hidrogênio".

[0306] Como ilustrado na Figura 48, um sistema de utilização de calor 265 inclui um dispositivo de geração de calor 266 e um dispositivo de utilização de calor 267.

[0307] O dispositivo de geração de calor 266 inclui um elemento de geração de calor 268 que gera o calor pela oclusão e descarga de hidrogênio, um recipiente vedado 271 que possui uma primeira câmara 269 e uma segunda câmara 270 divididas pelo elemento de geração de calor 268, e uma unidade de ajuste de temperatura 272 que ajusta uma temperatura do elemento de geração de calor 268. Uma estrutura que divide a primeira câmara 269 e a segunda câmara 270 não está limitada a uma estrutura formada a partir do elemento de geração de calor 268 apenas, e pode ser uma estrutura na qual uma parte da estrutura é o elemento de geração de calor 268 e a outra parte da estrutura é uma parede protetora de hidrogênio, tal como um metal ou um óxido.

[0308] O elemento de geração de calor 268 possui um formato de fundo cilíndrico. O elemento de geração de calor 268 pode possuir a mesma configuração, por exemplo, do elemento de geração de calor 90 (ver Figura 11). Isso é, o elemento de geração de calor 268 é fornecido com um filme de múltiplas camadas em uma superfície externa de um elemento de suporte possuindo um formato de fundo cilíndrico. O filme de múltiplas camadas pode ser fornecido em uma superfície interna do elemento de suporte. Alternativamente, o filme de múltiplas camadas pode ser fornecido em ambas a superfície interna e a superfície externa do elemento de suporte. Um formato do elemento de suporte não está limitado a um formato de fundo cilíndrico, e pode ser um formato cilíndrico de fundo poligonal, uma placa plana, ou similares. O elemento de suporte é preferivelmente feito de um material que permite a permeação de hidrogênio e possui resistência a calor e resistência à pressão, e pode ser feito do mesmo material, por exemplo, que o elemento de suporte 61. O filme de múltiplas camadas pode ter a mesma configuração que, por exemplo, o filme de múltiplas camadas

62. O número de elementos de geração de calor 268 é um desses exemplos. Alternativamente, o número de elementos de geração de calor 268 pode ser igual a dois ou mais.

[0309] Um exemplo de um método de fabricação do elemento de geração de calor 268 será descrito. Um elemento de suporte em formato de placa que pode ser dobrado é preparado. O filme de múltiplas camadas é formado em uma superfície do elemento de suporte utilizando-se um método de pulverização. Então, o elemento de suporte é dobrado para formar um formato cilíndrico. Quando o elemento de suporte é dobrado de modo que uma superfície (a superfície na qual o filme de múltiplas camadas é formado) é uma superfície interna, a outra superfície (isso é, uma superfície externa) do elemento de suporte é preferivelmente fornecida com aletas. As aletas são fornecidas, por exemplo, de forma espiralada. Quando as aletas são fornecidas, uma área de contato entre o elemento de geração de calor 268 e um meio de calor pode ser aumentada, e a eficiência de permuta de calor entre o elemento de geração de calor 268 e o meio de calor pode ser aperfeiçoada. Um método de formação do filme de múltiplas camadas não está limitado ao método de pulverização, e pode ser um método de evaporação, um método molhado, um método de pulverização térmica, um método de galvanoplastia, e similares. O filme de múltiplas camadas pode ser formado na superfície externa apenas ou pode ser formado em ambas as superfícies do elemento de suporte.

[0310] O recipiente vedado 271 é um recipiente oco e acomoda o elemento de geração de calor 268 no mesmo. O recipiente vedado 271 é preferivelmente fabricado a partir de um material que possui resistência a calor e resistência à pressão. Exemplos do material do recipiente vedado 271 incluem um metal e cerâmicas. Exemplos do metal incluem Ni, Cu, Ti, aço de carbono, aço inoxidável austenítico, aço de liga não ferrosa resistente a calor, e cerâmica. Exemplos de cerâmica incluem Al2O3, SiO2, SiC e ZnO2. É desejável se cobrir uma periferia externa do recipiente vedado 271 com um elemento de isolamento térmico. O número de recipientes vedados 271 acomodando o elemento de geração de calor 268 é igual a um nesse exemplo. Alternativamente, o número de recipientes vedados 271 pode ser igual a dois ou mais.

[0311] A primeira câmara 269 é formada por uma superfície interna do elemento de geração de calor 268. A primeira câmara 269 possui uma porta de introdução 274 conectada a uma linha de introdução de hidrogênio 273. A linha de introdução de hidrogênio 273 é fornecida com um tanque de hidrogênio 275 que armazena um gás com base em hidrogênio. O gás com base em hidrogênio que circula através da linha de introdução de hidrogênio 273 é introduzido na primeira câmara 269 através da porta de introdução 274.

[0312] A segunda câmara 270 é formada por uma superfície externa do elemento de geração de calor 268 e uma superfície interna do recipiente vedado 271. A segunda câmara 270 possui uma porta de entrada 277 e uma porta de saída 278 que são conectadas a uma linha de circulação de meio de calor 276. A linha de circulação de meio de calor 276 circula um meio de calor entre um interior e um exterior da segunda câmara 270 (o recipiente vedado 271) por um assoprador de circulação 279. Na segunda modalidade, o meio de calor é preferivelmente um gás raro dentre os descritos acima. Na Figura 48, a porta de entrada 277 é fornecida em um lado esquerdo no papel, e a porta de saída 278 é fornecida em um lado direito no papel. Alternativamente, as posições da porta de entrada 277 e da porta de saída 278 podem ser alteradas como adequado.

[0313] Uma pressão parcial de hidrogênio de um gás com base em hidrogênio introduzido na primeira câmara 269 e uma pressão parcial de hidrogênio de um meio de calor introduzido na segunda câmara 270 são medidas por um sensor de hidrogênio (não ilustrado). A pressão parcial de hidrogênio na primeira câmara 269 é preferivelmente, por exemplo, de 10 a 10.000 vezes a pressão parcial de hidrogênio na segunda câmara 270. Por exemplo, a pressão parcial de hidrogênio na primeira câmara 269 é de 10 kPa a 1 MPa, e a pressão parcial de hidrogênio na segunda câmara 270 é de 1 Pa a 10 kPa. De acordo, o hidrogênio na primeira câmara 269 permeia o elemento de geração de calor 268 e move para a segunda câmara 270. O elemento de geração de calor 268 gera o calor excessivo pela permeação de hidrogênio. O meio de calor circula através da segunda câmara 270, de modo que o calor excessivo do elemento de geração de calor 268 possa ser transferido para o meio de calor, e a pressão parcial de hidrogênio na segunda câmara 270 possa ser reduzida para abaixo da pressão parcial de hidrogênio na primeira câmara 269.

[0314] A linha de circulação de meio de calor 276 é conectada ao dispositivo de utilização de calor 267. O meio de calor aquecido pelo calor excessivo do elemento de geração de calor 268 pode ser efetivamente utilizado no dispositivo de utilização de calor 267. O dispositivo de utilização de calor 267, por exemplo, é um permutador de calor, uma unidade de energia, ou um elemento termoelétrico. Exemplos do permutador de calor incluem um dispositivo que realiza a permuta de calor entre um meio de calor e um gás, um dispositivo que realiza a permuta de calor entre um meio de calor e um líquido, e um dispositivo que realiza a permuta de calor entre um meio de calor e um sólido. O dispositivo que realiza a permuta de calor entre um meio de calor e um gás é utilizado para pré-aquecer o ar e gerar ar quente para secagem ou aquecimento, tal como um condicionador de ar, um aquecedor, e um forno à combustão. O dispositivo que realiza a permuta de calor entre um meio de calor e um líquido é utilizado como uma fonte de calor de um aquecedor, aquecimento de óleo, um tanque de reação química, e similares. O dispositivo que realiza a permuta de calor entre um meio de calor e um sólido é utilizado em uma máquina de aquecimento rotativa de duto duplo e utilizado para aquecer uma substância particulada em um duto duplo. Exemplos da unidade de energia incluem um motor Stirling, um sistema de ciclo Rankine orgânico (ORCS) e um elemento termoelétrico.

[0315] A linha de circulação de meio de calor 276 é fornecida com uma unidade de remoção de hidrogênio 280 que remove o hidrogênio do meio de calor. A unidade de remoção de hidrogênio 280 impede um aumento em uma concentração de hidrogênio no meio de calor. A unidade de remoção de hidrogênio 280 pode ser um duto ou um filme permeável a hidrogênio fabricado a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio, uma liga de armazenamento de hidrogênio, um material permeável a hidrogênio, ou similar. Exemplos do material permeável a hidrogênio incluem borracha, plástico, Ti e Ni. É preferível se orientar o hidrogênio removido do meio de calor pela unidade de remoção de hidrogênio 280 para o tanque de hidrogênio 275 como ilustrado na Figura 45. A unidade de remoção de hidrogênio 280 pode ser operada continuamente ou de forma intermitente. A unidade de remoção de hidrogênio 280 pode não ser fornecida na linha de circulação de meio de calor 276, e pode remover o hidrogênio do meio de calor extraído a partir da linha de circulação de meio de calor 276.

[0316] A unidade de ajuste de temperatura 272 inclui um sensor de temperatura 281 que detecta a temperatura do elemento de geração de calor 268, um aquecedor 282 que aquece o elemento de geração de calor 268, e uma unidade de controle de saída 283 que controla uma saída do aquecedor 282 com base na temperatura detectada pelo sensor de temperatura 281. Apesar de o sensor de temperatura 281 ser fornecido em uma superfície externa do elemento de geração de calor 268 na Figura 48, o sensor de temperatura 281 pode detectar uma temperatura de uma parte do elemento de geração de calor 268 onde uma temperatura do elemento de geração de calor 268 pode ser estimada. O aquecedor 282 é operado quando uma operação do dispositivo de geração de calor 266 é iniciada ou quando a temperatura do elemento de geração de calor 268 é reduzida. O aquecedor 282 é fornecido na linha de circulação de meio de calor 276 na Figura 48. Alternativamente, o aquecedor 282 pode ser fornecido, por exemplo, em um duto (não ilustrado) que é fornecido separadamente para suprir o meio de calor para a linha de circulação de meio de calor 276. Quando o meio de calor que circula através do duto é aquecido pelo aquecedor 282, o meio de calor aquecido é orientado para a segunda câmara 270 através da linha de circulação de meio de calor 276, e aquece o elemento de geração de calor 268.

[0317] O dispositivo de geração de calor 266 inclui uma unidade de controle (não ilustrada), e controla, por meio da unidade de controle, a pressão parcial do hidrogênio na primeira câmara 269 e a pressão parcial de hidrogênio na segunda câmara 270. Por exemplo, quando uma pressão parcial de hidrogênio na primeira câmara 269 é aumentada e uma diferença na pressão parcial de hidrogênio entre a primeira câmara 269 e a segunda câmara 270 é aumentada, a quantidade de permeação de hidrogênio pode ser aumentada e a geração do calor excessivo do elemento de geração de calor 268 pode ser promovida. Alternativamente, quando uma pressão parcial de hidrogênio na primeira câmara 269 é reduzida e uma diferença de pressão parcial de hidrogênio entre a primeira câmara 269 e a segunda câmara 270 é reduzida, a quantidade de permeação de hidrogênio pode ser reduzida e a geração do calor excessivo do elemento de geração de calor 268 pode ser evitada. Em vez de se alterar a pressão parcial de hidrogênio na primeira câmara 269, a geração do calor excessivo do elemento de geração de calor 268 pode ser promovida ou impedida pela redução ou pelo aumento da pressão parcial do hidrogênio na segunda câmara 270. Ambas a pressão parcial de hidrogênio na primeira câmara 269 e a pressão parcial de hidrogênio na segunda câmara 270 podem ser alteradas. Alternativamente, a geração de calor excessivo do elemento de geração de calor 268 pode ser ajustada pela alteração de uma taxa de fluxo ou de uma temperatura do meio de calor na porta de entrada

277.

[0318] Como descrito acima, o dispositivo de geração de calor 266 é configurado de modo que o hidrogênio permeie o elemento de geração de calor 268 devido à diferença de pressão parcial de hidrogênio entre a primeira câmara 269 e a segunda câmara 270. Portanto, no dispositivo de geração de calor 266, não é necessário se gerar uma diferença de pressão aparente adquirida por um sensor de pressão entre a primeira câmara 269 e a segunda câmara 270, por exemplo, trazendo-se a segunda câmara 270 para um estado de vácuo. Portanto, um risco de deformação ou quebra do dispositivo de geração de calor 266 é reduzido.

[0319] Visto que o sistema de utilização de calor 265 e o dispositivo de geração de calor 266 utilizam o elemento de geração de calor 268 como uma fonte de energia de calor, uma energia barata, limpa e segura pode ser suprida. Modificação 1

[0320] Como ilustrado na Figura 49, o dispositivo de geração de calor 286 inclui uma unidade de elemento de geração de calor 287 formada a partir de uma pluralidade de elementos de geração de calor 268 dentro do recipiente vedado 271. Apesar de a unidade de elemento de geração de calor 287 ser formada a partir de seis elementos de geração de calor 268 na Figura 49, o número de unidades de elemento de geração de calor 287 não é particularmente limitado. Apesar de a pluralidade de elementos de geração de calor 268 ser conectada à linha de introdução de hidrogênio 273 através de uma unidade de cabeçote 288 na Figura 49, uma pluralidade de linhas de introdução de hidrogênio 273 pode ser preparada, e a pluralidade de elementos de geração de calor 268 pode ser conectada, respectivamente, à pluralidade de linhas de introdução de hidrogênio 273. O dispositivo de geração de calor 286 pode possuir a mesma configuração que o dispositivo de geração de calor 266, exceto que a unidade de elemento de geração de calor 287 é formada a partir da pluralidade de elementos de geração de calor 268 e a pluralidade de elementos de geração de calor 268 é conectada através da unidade de cabeçote 288. Dessa forma, visto que o dispositivo de geração de calor 286 inclui a unidade de elemento de geração de calor 287 formada a partir da pluralidade de elementos de geração de calor 268, uma alta saída do calor excessivo pode ser alcançada.

[0321] O dispositivo de geração de calor 286 inclui, preferivelmente, aletas em cada um dentre a pluralidade de elementos de geração de calor 268. Quando as aletas são fornecidas em cada um dentre a pluralidade de elementos de geração de calor 268, a eficiência de permuta de calor entre a pluralidade de elementos de geração de calor 268 e um meio de calor pode ser aperfeiçoada.

[0322] Apesar de o dispositivo de geração de calor 286 ser configurado de modo que o meio de calor circule ao longo de uma direção longitudinal do elemento de geração de calor 268 na Figura 49, a porta de entrada 277 e a porta de saída 278 podem ser alteradas e o meio de calor pode circular em uma direção ortogonal à direção longitudinal do elemento de geração de calor 268.

[0323] Uma pluralidade dos módulos de geração de calor, incluindo, cada um, o recipiente vedado 271 e a unidade de elemento de geração de calor 287 pode ser preparada, e a pluralidade dos módulos de geração de calor pode ser conectada em série ou em paralelo. O número de módulos de geração de calor não é particularmente limitado, e pode ser alterado de forma adequada de acordo com uma saída desejada. Modificação 2

[0324] Como ilustrado na Figura 50, uma unidade do elemento de geração de calor 290 possui um formato de placa plana possuindo um espaço na mesma. A unidade de elemento de geração de calor 290 possui, por exemplo, um comprimento vertical de 800 mm, um comprimento horizontal de 600 mm, e uma espessura de 15 mm. Na

Figura 50, um lado superior no papel ilustra uma vista dianteira da unidade de elemento de geração de calor 290, e um lado inferior no papel ilustra uma vista plana da unidade de elemento de geração de calor 290. A unidade de elemento de geração de calor 290 é conectada à linha de introdução de hidrogênio 273. Apesar de um formato externo da unidade de elemento de geração de calor 290 em uma vista plana ser quadrangular nessa modificação, o formato externo da unidade de elemento de geração de calor 290 não está limitado a isso, e pode ser adequadamente alterado para um formato poligonal, um formato redondo, ou similar.

[0325] A unidade de elemento de geração de calor 290 inclui aletas

291. As aletas 291 são fornecidas em uma superfície externa da unidade de elemento de geração de calor 290. Na Figura 50, as aletas 291 são fornecidas em duas superfícies voltadas uma para a outra (uma superfície plana e uma superfície inferior) dentre a superfície externa da unidade de elemento de geração de calor 290. As aletas 291 incluem, cada uma, uma pluralidade de nervuras 292. A pluralidade de nervuras 292 se projeta a partir da superfície externa da unidade de elemento de geração de calor 290. Um material das aletas 291 é, por exemplo, um metal possuindo um ponto de fusão ou uma temperatura Curie de 800 C ou mais. Exemplos de material das aletas 291 incluem Ni, Cu e W.

[0326] Como ilustrado na Figura 51, a unidade de elemento de geração de calor 290 inclui uma pluralidade de elementos de geração de calor 293. A Figura 51 é uma vista transversal ilustrando a unidade de elemento de geração de calor 290 e ilustrando uma estrutura interna da unidade de elemento de geração de calor 290. Os elementos de geração de calor 293 incluem um elemento de suporte 294 que possui um formato de caixa e uma pluralidade de filmes de múltiplas camadas 295 fornecidos em uma superfície interna do elemento de suporte 294. O elemento de geração de calor 293 inclui os filmes de múltiplas camadas 295 e uma parte do elemento de suporte 294 correspondente aos filmes de múltiplas camadas 295. O elemento de suporte 294 é feito do mesmo material, por exemplo, que o elemento de suporte 61. O filme de múltiplas camadas 295 pode possuir a mesma configuração, por exemplo, que o filme de múltiplas camadas 62. O elemento de suporte 294 é fornecido com uma porta de introdução 274 conectada à linha de introdução de hidrogênio 273.

[0327] Um exemplo de um método de fabricação da unidade de elemento de geração de calor 290 será descrito. Dois elementos de placa são preparados, e uma parte de borda de cada um dos elementos de placa é dobrada. No processo de dobra, a parte de borda de cada um dos elementos de placa é dobrada em um ângulo substancialmente reto com relação a uma direção plana de cada um dos elementos de placa. O filme de múltiplas camadas 295 é formado em uma superfície de cada um dos elementos de placa voltados para a parte de borda por um método de pulverização ou similar. Então, as partes de borda dos elementos de placa são unidas por solda ou similar. Dois elementos de placa são fornecidos para formar o elemento de suporte 294. Os filmes de múltiplas camadas 295 e uma parte do elemento de suporte 294, que corresponde aos filmes de múltiplas camadas 295, formam o elemento de geração de calor 293. Então, a unidade de elemento de geração de calor 290 é formada pelo fornecimento de aletas 291 na superfície externa do elemento de suporte 294. A parte de borda do elemento de placa não está limitada a ser formada por meio de dobra como descrito acima, ou pode ser formada pela utilização de outro elemento em formato de placa. O filme de múltiplas camadas 295 não está limitado a ser formado diretamente no elemento de placa por um método de pulverização, ou similar, como descrito acima, ou pode ser preparado separadamente e unido ao elemento de placa.

[0328] A unidade de elemento de geração de calor 290 pode ser fabricada com facilidade e, dessa forma, os custos de fabricação podem ser reduzidos. Visto que a unidade de elemento de geração de calor 290 inclui as aletas 291, a eficiência da permuta de calor entre o elemento de geração de calor 293 e o meio de aquecimento pode ser aperfeiçoada, e a deformação térmica é impedida.

[0329] Uma pluralidade de elementos de geração de calor, nos quais um filme de múltiplas camadas é fornecido em pelo menos uma dentre uma superfície dianteira e uma superfície traseira de um elemento de suporte, como o elemento de geração de calor 14 (ver Figura 4), ou o elemento de geração de calor 74 (ver Figura 5), são preparados, e a pluralidade de elementos de geração de calor é unida a um recipiente possuindo um formato de caixa, de modo a formar uma unidade de elemento de geração de calor. Nesse caso, o recipiente é preferivelmente fabricado a partir do mesmo material que o elemento de suporte 294.

[0330] Como ilustrado na Figura 52, um dispositivo de geração de calor 300 é fornecido com uma pluralidade de unidades de elemento de geração de calor 290 dentro do recipiente vedado 271. Apesar de o número de unidades de elemento de geração de calor 290 ser igual a dois na Figura 52, o número de unidades de elemento de geração de calor 290 pode ser alterado como adequado. A Figura 52 é uma vista transversal ilustrando a unidade do elemento de geração de calor 290 em um lado esquerdo no papel. Um espaço interno de cada uma das unidades de elemento de geração de calor 290 é uma primeira câmara

302. A primeira câmara 302 possui a porta de introdução 274 conectada à linha de introdução de hidrogênio 273. Um espaço entre o recipiente vedado 271 e a unidade de elemento de geração de calor 290 é uma segunda câmara 303. A segunda câmara 303 possui uma porta de entrada 277 e uma porta de saída 278 que são conectadas à linha de circulação de meio de calor 276. Uma diferença de pressão parcial de hidrogênio é gerada entre a primeira câmara 302 e a segunda câmara 303 pela introdução do gás com base em hidrogênio na primeira câmara 302 e pela introdução de um meio de calor na segunda câmara 303, e o hidrogênio na primeira câmara 302 permeia o elemento de geração de calor 293 e move para a segunda câmara 303. O elemento de geração de calor 293 gera o calor excessivo pela permeação de hidrogênio. Visto que o dispositivo de geração de calor 300 inclui a pluralidade de unidades de elemento de geração de calor 290, uma alta saída do calor excessivo pode ser alcançada. Outras Modalidades

[0331] O dispositivo de utilização de calor 12 só pode incluir o recipiente de acomodação 41 e a unidade de circulação de meio de calor 42. O meio de calor que flui através da unidade de circulação de meio de calor 42 é utilizado para várias finalidades, tal como aquecimento de residências, aquecedor de água residencial, aquecedor de automóveis, máquina de aquecimento agrícola, aquecedor de estrada, fonte de calor para dessalinização de água do mar, e uma fonte de calor auxiliar para a geração de energia geotérmica.

[0332] A turbina a gás 43 pode ser utilizada como um motor sem ser conectada ao gerador de energia 48. A turbina a vapor 45 pode ser utilizada como um motor sem ser conectada ao gerador de energia 49. O motor Stirling 46 pode ser utilizado como um motor sem ser conectado ao gerador de energia 50.

[0333] O elemento de geração de calor não está limitado a possuir um formato de placa e um formato cilíndrico. Por exemplo, o elemento de geração de calor pode ser criado pela acomodação de um pó obtido a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio ou uma liga de armazenamento de hidrogênio em um recipiente fabricado a partir de um material permeável a hidrogênio (por exemplo, um corpo poroso, um filme permeável a hidrogênio, e um condutor de próton).

[0334] O sistema de utilização de calor não está limitado aos descritos nas modalidades descritas acima e modificações descritas acima, e pode ser implementado pela combinação adequada dos dispositivos de geração de calor e os dispositivos de utilização de calor, de acordo com as modalidades descritas acima e as modificações descritas acima.

Lista de Sinais de Referência 10, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 130, 135, 140, 145, 155, 165, 170, 190, 200, 205, 215, 220, 260, 265 – sistema de utilização de calor 11, 96, 101, 106, 111, 116, 121, 131, 136, 141, 146, 156, 166, 171, 191, 201, 206, 216, 221, 236, 241, 251, 256, 266, 286, 300 – dispositivo de geração de calor 12, 122, 147, 192, 261, 267 – dispositivo de utilização de calor 14, 74, 75, 80.90. 98. 160, 268, 293 – elemento de geração de calor 15, 123, 173, 193, 202, 207, 225, 271 – recipiente vedado 16, 272 – unidade de ajuste de temperatura 21, 126, 184, 194, 209, 231, 269 – primeira câmara 22, 127, 185, 195, 210, 232, 270 – segunda câmara 61, 91, 99, 161, 294 – elemento de suporte 62, 92, 162, 295 – filme de múltiplas camadas 71 - primeira camada 72 – segunda camada 77 – terceira camada 82 – quarta camada 222 – célula de geração de calor

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de utilização de calor, caracterizado pelo fato de compreender: um elemento de geração de calor configurado para gerar calor pela oclusão e descarga de hidrogênio; um recipiente vedado possuindo uma primeira câmara e uma segunda câmara divididas pelo elemento de geração de calor; uma unidade de ajuste de temperatura configurada para ajustar uma temperatura do elemento de geração de calor; e um dispositivo de utilização de calor configurado para utilizar, como uma fonte de calor, um meio de calor aquecido por um calor do elemento de geração de calor; onde a primeira câmara e a segunda câmara possuem pressões de hidrogênio diferentes; o elemento de geração de calor inclui um elemento de suporte fabricado a partir de pelo menos um dentre um corpo poroso, um filme permeável a hidrogênio, e um condutor de próton, e um filme de múltiplas camadas suportado pelo elemento de suporte; e o filme de múltiplas camadas possuindo uma primeira camada fabricada a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio, ou uma liga de armazenamento de hidrogênio, e possuindo uma espessura inferior a 1000 nm, e uma segunda camada fabricada a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio, diferente do da primeira camada, uma liga de armazenamento de hidrogênio, diferente da liga da primeira camada, ou cerâmica e possuindo uma espessura inferior a 1000 nm.

2. Sistema de utilização de calor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: uma linha de circulação de hidrogênio fornecida fora do recipiente vedado, configurada para conectar a primeira câmara e a segunda câmara, e configurada para circular um gás com base em hidrogênio contendo o hidrogênio entre um interior e um exterior do recipiente vedado, onde a primeira câmara possui uma porta de introdução conectada à linha de circulação de hidrogênio e configurada para introduzir o gás com base em hidrogênio; a segunda câmara possui uma porta de recuperação conectada à linha de circulação de hidrogênio e configurada para recuperar o gás com base em hidrogênio; e uma pressão de hidrogênio na primeira câmara sendo superior a uma pressão de hidrogênio na segunda câmara.

3. Sistema de utilização de calor, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de: a linha de circulação de hidrogênio incluir um filtro configurado para remover uma impureza contida no gás com base em hidrogênio.

4. Sistema de utilização de calor, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de: a linha de circulação de hidrogênio incluir um tanque de armazenamento configurado para armazenar o gás com base em hidrogênio; uma linha de introdução conectando o tanque de armazenamento e a porta de introdução, e configurada para introduzir o gás com base em hidrogênio armazenado no tanque de armazenamento na primeira câmara; e uma linha de recuperação conectando a porta de recuperação e o tanque de armazenamento, configurada para recuperar o gás com base em hidrogênio que permeou o elemento de geração de calor a partir da primeira câmara para a segunda câmara, e configurada para retornar o gás com base em hidrogênio para o tanque de armazenamento.

5. Sistema de utilização de calor, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de: a unidade de ajuste de temperatura incluir: um sensor de temperatura configurado para detectar a temperatura do elemento de geração de calor; o aquecedor configurado para aquecer o elemento de geração de calor; e uma unidade de controle de saída configurada para controlar uma saída do aquecedor com base na temperatura detectada pelo sensor de temperatura.

6. Sistema de utilização de calor, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de: o dispositivo de utilização de calor incluir uma linha de circulação de meio de calor ao longo da qual o meio de calor circula.

7. Sistema de utilização de calor, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de: a linha de circulação de meio de calor incluir uma unidade de controle de taxa de fluxo de meio de calor configurada para controlar uma taxa de fluxo do meio de calor com base na temperatura detectada pelo sensor de temperatura.

8. Sistema de utilização de calor, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de o dispositivo de utilização de calor incluir um recipiente de acomodação que acomoda o recipiente vedado, conectado à linha de circulação de meio de calor, e configurado para circular o meio de calor através de um espaço entre o recipiente de acomodação e o recipiente vedado, em que o meio de calor aquecido pelo calor do elemento de geração de calor, circulado através do espaço, é descarregado para dentro da linha de circulação de meio de calor, e o meio de calor resfriado pela circulação do mesmo, através da linha de circulação de meio de calor, é introduzido no recipiente de acomodação.

9. Sistema de utilização de calor, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de: a linha de recuperação atravessar o espaço, e ser configurada para retornar o gás com base em hidrogênio, cujo calor foi removido pela circulação do meio de calor através do espaço, para o tanque de armazenamento.

10. Sistema de utilização de calor, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de: a linha de introdução atravessar o espaço, e ser configurada para introduzir o gás com base em hidrogênio que é pré-aquecido pela circulação do meio de calor através do espaço.

11. Sistema de utilização de calor, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de a linha de circulação de meio de calor incluir um duto de transferência de calor fornecido ao longo de uma periferia externa do recipiente vedado, onde: a circulação do meio de calor através do duto de transferência de calor é aquecida pela permuta de calor com o elemento de geração de calor.

12. Sistema de utilização de calor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 11, caracterizado pelo fato de: o aquecedor ser fornecido na linha de introdução, e ser configurado para aquecer o elemento de geração de calor pelo aquecimento do gás com base em hidrogênio que circula através da linha de introdução.

13. Sistema de utilização de calor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 12, caracterizado pelo fato de: o dispositivo de utilização de calor incluir um primeiro permutador de calor fornecido na linha de recuperação e configurado para permutar o calor com o gás com base em hidrogênio aquecido pelo calor do elemento de geração de calor e circulando através da linha de recuperação.

14. Sistema de utilização de calor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 13, caracterizado pelo fato de: o dispositivo de utilização de calor incluir: uma linha de recuperação de gás não permeado conectando a primeira câmara e a linha de introdução, configurada para recuperar um gás não permeado que não permeou através do elemento de geração de calor, dentre o gás com base em hidrogênio introduzido a partir da linha de introdução na primeira câmara, e retornar o gás não permeado para dentro da linha de introdução; e um segundo permutador de calor fornecido na linha de recuperação de gás não permeado e configurado para permutar o calor com o gás não permeado aquecido pelo calor do elemento de geração de calor.

15. Sistema de utilização de calor, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de: a linha de recuperação de gás não permeado incluir uma unidade de controle de taxa de fluxo de gás não permeado configurada para controlar uma taxa de fluxo do gás não permeado com base na temperatura detectada pelo sensor de temperatura.

16. Sistema de utilização de calor, de acordo com a reivindicação 14 ou 15, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: uma parte de bocal fornecida entre a porta de introdução e o elemento de geração de calor, conectada à linha de introdução, e configurada para ejetar o gás com base em hidrogênio que circula através da linha de introdução no elemento de geração de calor.

17. Sistema de utilização de calor, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de: o elemento de geração de calor possuir um formato de fundo cilíndrico; e a parte de bocal possuir uma pluralidade de portas de ejeção dispostas em uma direção axial do elemento de geração de calor, e ser configurada para ejetar o gás com base em hidrogênio a partir da pluralidade de portas de ejeção para toda uma superfície interna do elemento de geração de calor.

18. Sistema de utilização de calor, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de: o elemento de geração de calor possuir um formato de placa, e a parte de bocal ser configurada para ejetar o gás com base em hidrogênio para toda uma superfície do elemento de geração de calor.

19. Sistema de utilização de calor, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de: o elemento de geração de calor possuir um formato cilíndrico possuindo duas extremidades abertas, uma extremidade do elemento de geração de calor sendo conectada à linha de introdução, e a outra extremidade do elemento de geração de calor sendo conectada à linha de recuperação de gás não permeado.

20. Sistema de utilização de calor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: uma primeira unidade de oclusão e descarga de hidrogênio fornecida na primeira câmara, fabricada a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio, ou uma liga de armazenamento de hidrogênio, e configurada para ocluir e descarregar o hidrogênio;

uma segunda unidade de oclusão e descarga de hidrogênio fornecida na segunda câmara, fabricada a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio ou uma liga de armazena- mento de hidrogênio, e configurada para ocluir e descarregar o hidrogênio; e uma unidade de controle de pressão de hidrogênio configurada para controlar a comutação entre um primeiro modo, no qual uma pressão de hidrogênio na primeira câmara é superior a uma pressão de hidrogênio na segunda câmara, e um segundo modo, no qual uma pressão de hidrogênio na segunda câmara é superior a uma pressão de hidrogênio na primeira câmara.

21. Sistema de utilização de calor, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de: a unidade de controle de pressão de hidrogênio aquecer a primeira unidade de oclusão e descarga de hidrogênio e resfriar a segunda unidade de oclusão e obstrução de hidrogênio no primeiro modo; e aquecer a segunda unidade de oclusão e descarga de hidrogênio e resfriar a primeira unidade de oclusão e descarga de hidrogênio no segundo modo.

22. Sistema de utilização de calor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 21, caracterizado pelo fato de: a primeira camada ser fabricada a partir de qualquer um dentre Ni, Pd, Cu, Mn, Cr, Fe, Mg, Co e uma liga dos mesmos, e a segunda camada ser fabricada a partir de qualquer um dentre Ni, Pd, Cu, Mn, Cr, Fe, Mg, Co, uma liga dos mesmos e SiC.

23. Sistema de utilização de calor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 22, caracterizado pelo fato de: o filme de múltiplas camadas possuir uma terceira camada fabricada a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio, uma liga de armazenamento de hidrogênio, ou cerâmica, diferentes dos da primeira camada e da segunda camada, e possuindo uma espessura inferior a 1000 nm, em adição à primeira camada e à segunda camada.

24. Sistema de utilização de calor, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de: a terceira camada ser fabricada a partir de qualquer um dentre CaO, Y2O3, TiC, LaB6, SrO e BaO.

25. Sistema de utilização de calor, de acordo com a reivindicação 23 ou 24, caracterizado pelo fato de: o filme de múltiplas camadas possuir uma quarta camada fabricada a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio, ou uma liga de armazenamento de hidrogênio diferente dos da primeira camada, da segunda camada, e da terceira camada e possuindo uma espessura inferior a 1000 nm, em adição à primeira camada, à segunda camada e à terceira camada.

26. Sistema de utilização de calor, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de: a quarta camada ser fabricada a partir de qualquer um dentre Ni, Cu, Cr, Fe, Mg, Co e uma liga dos mesmos, SiC, CaO, Y2O3, TiC, LaB6, SrO e BaO.

27. Sistema de utilização de calor, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente: um duto de ramificação de introdução de gás possuindo uma extremidade conectada à linha de introdução e à outra extremidade ramificada, onde o recipiente vedado que acomoda uma pluralidade de elementos de geração de calor incluindo o elemento de geração de calor e outro elemento de geração de calor; uma pluralidade de primeiras câmaras incluindo a primeira câmara e a outra primeira câmara que são fornecidas dentro do recipiente vedado; e cada uma das extremidades ramificadas do duto de ramificação de introdução de gás sendo conectada, respectivamente, à porta de introdução fornecida em cada uma dentre a pluralidade de primeiras câmaras.

28. Sistema de utilização de calor, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de: a pluralidade de elementos de geração de calor possuir, cada um, um formato de placa, e serem dispostos com um espaço entre os mesmos de modo a estarem voltados um para o outro; uma pluralidade de segundas câmaras, incluindo a segunda câmara e a outra segunda câmara, ser fornecida dentro do recipiente vedado; e as primeiras câmaras e as segundas câmaras serem dispostas de forma alternada em uma direção de disposição dentre a pluralidade de elementos de geração de calor.

29. Sistema de utilização de calor, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de: a pluralidade de elementos de geração de calor possuir, cada um, um formato de fundo cilíndrico; a primeira câmara ser definida por uma superfície interna de cada um dos elementos de geração de calor; e a segunda câmara ser definida por uma superfície externa de cada um dentre a pluralidade de elementos de geração de calor e uma superfície interna do recipiente vedado.

30. Sistema de utilização de calor, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de: o aquecedor ser fornecido em cada uma das extremidades ramificadas do duto de ramificação de introdução de gás.

31. Sistema de utilização de calor, caracterizado pelo fato de compreender: um elemento de geração de calor configurado para gerar calor pela oclusão e descarga de hidrogênio; um recipiente vedado que acomoda o elemento de geração de calor; uma unidade de introdução de gás configurada para introduzir um gás com base em hidrogênio no recipiente vedado; uma unidade de descarga de gás configurada para descarregar o gás com base em hidrogênio dentro do recipiente vedado para um lado externo do recipiente vedado; um sensor de temperatura configurado para detectar uma temperatura do elemento de geração de calor; uma célula de geração de calor fornecida na unidade de introdução de gás e incluindo um aquecedor configurado para aquecer o elemento de geração de calor pelo aquecimento do gás com base em hidrogênio que circula através da unidade de introdução de gás; e uma unidade de controle configurada para controlar uma temperatura do elemento de geração de calor pelo controle do aquecedor com base na temperatura detectada pelo sensor de temperatura, onde o recipiente vedado possui uma primeira câmara e uma segunda câmara divididas pelo elemento de geração de calor; a primeira câmara e a segunda câmara possuindo pressões de hidrogênio diferentes; o elemento de geração de calor incluindo um elemento de suporte fabricado a partir de pelo menos um dentre um corpo poroso, um filme permeável a hidrogênio, e um condutor de próton, e um filme de múltiplas camadas suportado pelo elemento de suporte; e o filme de múltiplas camadas possuindo uma primeira camada fabricada a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio, ou uma liga de armazenamento de hidrogênio, e possuindo uma espessura inferior a 1000 nm, e uma segunda camada fabricada a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio, diferente do da primeira camada, uma liga de armazenamento de hidrogênio, diferente da liga da primeira camada, ou cerâmica, e possuindo uma espessura inferior a 1000 nm.

32. Dispositivo de geração de calor, caracterizado pelo fato de compreender: um elemento de geração de calor configurado para gerar calor pela oclusão e descarga de hidrogênio; um recipiente vedado possuindo uma primeira câmara e uma segunda câmara divididas pelo elemento de geração de calor; e uma unidade de ajuste de temperatura configurada para ajustar uma temperatura do elemento de geração de calor, onde a primeira câmara e a segunda câmara possuem pressões de hidrogênio diferentes; o elemento de geração de calor inclui um elemento de suporte fabricado a partir de pelo menos um dentre um corpo poroso, um filme permeável a hidrogênio, e um condutor de próton, e um filme de múltiplas camadas suportado pelo elemento de suporte; e o filme de múltiplas camadas possuindo uma primeira camada feita de um metal de armazenamento de hidrogênio ou uma liga de armazenamento de hidrogênio e possuindo uma espessura inferior a 1000 nm, e uma segunda camada fabricada a partir de um metal de armazenamento de hidrogênio, diferente do da primeira camada, uma liga de armazenamento de hidrogênio, diferente da liga da primeira camada, ou cerâmica, e possuindo uma espessura inferior a 1000 nm.

33. Dispositivo de geração de calor, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de:

a pressão de hidrogênio ser uma pressão parcial de hidrogênio, onde o hidrogênio permeia o elemento de geração de calor devido a uma diferença de pressão parcial de hidrogênio entre a primeira câmara e a segunda câmara.