CN1906330A - 将水转变成新的气态且可燃形式的仪器和方法及由此形成的可燃气体 - Google Patents

将水转变成新的气态且可燃形式的仪器和方法及由此形成的可燃气体 Download PDF

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Abstract

一种电解装置，其将蒸馏水分解为由氢、氧以及这两者之间的分子和磁分子的键构成新燃料，该新燃料称作HHO。所述电解装置可以用于向内燃机燃料或火焰中或其它发电设备如火炬和焊接机提供用作添加剂的新可燃气体。所述新可燃气体包括由氢和氧原子根据通式HmOn构成的簇，其中m和n为零或正整数值，但是m和n不能同时为0，其中所述可燃气体根据其用途具有可变的内能。

Description

将水转变成新的气态且可燃形式的仪器和方法及由此形成的可燃气体
发明领域
本发明涉及用于将水或蒸馏水加工变成HHO可燃气体的气态且可燃形式的设备或系统和方法，所述HHO可燃气体由水产生，用于内燃机系统、其它化石燃料发动机系统、气态焊接系统及其它类似系统中。本发明也涉及由连接到这些系统中的电解装置或气体发生器产生的HHO可燃气体形式。
背景技术
本专利申请的领域是相当巨大数量的专利涉及的课题。在这些现有技术中有1977年3月29日颁发给Yull Brown的题为“Welding”的美国专利4,014,777；1978年3月28日颁发给Yull Brown的题为“Arc assistedhydrogen/oxygen welding”的美国专利4,081,656；以及其他类似的专利。按照上述专利以及随后在该领域中相当大量的文献，“布朗气体(Browngas)”被限定为由常规的氢和常规的氧气按2/3氢和1/3氧这一准确的化学计量比组成的可燃气体。如我们将看到的那样，在本发明中处理的可燃气体与布朗气体有明显不同。
用于水分离的电解设备和方法也是许多专利的课题，其中有1988年2月23日颁发给Michael McCambridge的题为“Electrolysis Of Water”的美国专利4,726,888；1995年8月3日颁发给Gene B.Stowe的题为“Hydrogen/Oxygen Fuel Cell”的美国专利5,231,954；以及1995年3月29日颁发给Yujiro Oshima的题为“Hydrogen Generator”的美国专利5,401,371；以及其他专利。
本发明相对于前面的现有技术的新颖性是清楚和明确的。现有技术解决了用于将水加工变成常规气体燃料的设备和方法，所述常规气体燃料即是拥有常规分子化学组成或化学组成的混合形式的燃料，它有时被称作“布朗气体″。相比较而言，本发明提供生产由除分子形式的化学物种之外的化学物种组成的新型燃料即HHO可燃气体的设备或系统和相关工艺(方法)，所述燃料是利用特殊形式的电解装置由水产生的。
发明内容
本发明涉及一种新的清洁燃烧的可燃气体即在下文中被称作“HHO气体”的结构、性质和初步应用，所述HHO气体是利用在说明书要详细描述的专用电解装置由蒸馏水制备的。
很快就可以明白，尽管有很多相似之处，但是HHO气体明显不同于布朗气体或其它由已存在的电解装置所生产的气体。事实上，后者是常规氢和常规氧气体的结合物，即，拥有常规“分子”结构的气体，具有2/3氢和1/3氧的准确化学计量比。正如我们将看到的那样，HHO气体并没有如此准确的化学计量比，而是基本上具有具备“磁分子(magnecular)”特征的结构，该结构包括存在以不能通过通常的价键进行解释的宏观百分比存在的簇。因此，如下所示，布朗气体和HHO气体的成分簇在百分比和化学组成上是明显不同的。
本发明的专用电解装置的第一个显著特征是它们的效率。例如，只使用4Kwh，电解装置就快速地将水转换成每平方英寸35磅(psi)下的55标准立方英尺(scf)的HHO气体。电的平均日成本以0.08美元/Kwh的费用计，上述效率意味着HHO气体的直接成本为0.007美元/scf。因此可认为，HHO气体相对于现有的燃料，其成本是有竞争力的。
直接检查可发现，HHO气体是无味、无色且比空气轻。HHO气体制备时的第一基本特征是根本没有水分蒸发，水直接转变成HHO气体。在任何情况下，在电解装置中可获得的电能基本上是不足以使水蒸发的。
这个特征只是确定本发明的专用电解装置生产一种气态并可燃的“水的新形式”。本发明的主要目的是首次确认将所生产的HHO气体的未知化学组成、HHO气体与本发明专用电解装置的关系和一些初步应用记录在案。
HHO气体的第二重要特征是它表现出以英制热量单位(BTU)计的“广泛变化的内能”，根据它的用途，内能变化的范围是从户外较低温的火焰到热能的大量释放。这是HHO气体在化学结构上具有基本新颖性的直接证据。
事实上，所有的已知燃料都具有“固定内能”，即对于所有应用都保持相同的BTU/scf值。此外，HHO气体内能的可变特征清楚地证明了该气体在结构上具有磁分子特征，而不是分子结构，即，它的化学成分包括除化合价类型之外的键。
HHO气体的第三重要特征是它燃烧时不需要任何氧，因为在它内部包含燃烧所需要的所有的氧。想想其它燃料需要大气氧进行燃烧而导致“氧损耗”这一非常严重的环境问题，因此，在没有任何氧损耗的情况进行燃烧的能力使得HHO气体在环境基础上显得特别重要。
如下面试验验证那样，HHO气体的第四重要特征是它对气体、液体和固体的反常粘附，因此它特别有效地用作提高所需质量的添加剂。
HHO气体的第五重要特征是它没有遵循所有常规气体(即，具有分子结构的气体)的基本的PVT定律，因为HHO气体在约150psi处开始背离这个定律，并且它在250psi开始的足够高压下再次变为水状态。这些方面要进一步研究，才可能用于发展和商业开发。
HHO气体的第六重要特征是它结合到气体燃料(例如天然气、磁性气体(magnegas)燃料及其它燃料)和液体燃料(例如柴油、汽油、液体石油及其它燃料)上，能显著改善这些燃料的热含量以及废气的环境质量。
HHO气体的第七且最重要的特征是它几乎瞬间熔化钨、砖(bricks)及其它高折射率物质。具体地，测量已经证实HHO气体具有几乎瞬间达到高达9,000℃温度的非凡能力，即与太阳色球层温度相当的温度，在此温度下地球上所有物质都能升华。
本发明也涉及用于分离水的电解装置，在一个实施方案中所述电解装置包括电解室；含有水和电解质的水性电解质溶液，该水性电解质溶液部分地填充电解室，以在水性电解质溶液上面形成气体储存区；含阳极电极和阴极电极的二个主电极，这两个主电极至少部分浸没在所述水性电介质溶液中；一个或多个辅助电极，所述一个或多个辅助电极至少部分浸没在所述水性电介质溶液中并且插入所述两个主电极之间，其中两个主电极和一个或多个辅助电极都以固定的空间关系固定；其中所述电解装置产生可燃气体，而所述可燃气体是由氢和氧原子以及它们由电子价键引起而形成化学物种的键和由于起源于电子轨道的环形极化的相反磁极之间的吸引力所导致的键一起构成的。此外，电极的设计相对简单，都为矩形或正方形金属形状，因此电极容易替换。可燃气体被收集在气体储存区中，该区域适合于将气体输送到内燃机的燃料系统中。
本发明可用于改善内燃机的燃料效率。本方法包括将此处公开的电解装置的任一实施方案与内燃机一起使用。在电解装置的电极上施加电势，因而电解装置产生气体。然后在燃料在内燃机中燃烧之前，将气体与内燃机的燃料系统中的燃料结合在一起。
在电解装置的再另一个实施方案中，电解装置包括装有电解质溶液的电解室。电解室与法兰上的盖子紧密配合。优选地，电解室和盖子之间有一个密封垫，它是由氯丁橡胶垫片制成的，它放置在法兰和盖子之间。为产生该新型气体的混合物，电解质溶液可以是水性电解质溶液；但是，为制备这种新的发明气体，优选使用蒸馏水。
在运行期间，电解质部分地装满电解室，其装满程度是使得在所述电解质溶液上面形成气体储存区。所述电解装置包括二个主电极-阳极电极和阴极电极，这两个电极都是至少部分地浸没在所述电解质溶液中。阳极电极和阴极落入支架的凹槽中。该支架放置在所述室的内部。一个或多个辅助电极也放入该支架中。此外，辅助电极至少部分地浸没在水性电解质溶液中，并且插入阳极电极和阴极电极之间。此外，阳极电极、阴极电极和辅助电极都是由支架按固定空间关系固定的。优选地，阳极电极、阴极电极和辅助电极分开约0.25英寸的距离。所述一个或更多个辅助电极用于改善和有效产生这种气体混合物。优选地，在所述两个主电极之间插入1到50个辅助电极。更优选地，在所述两个主电极之间插入5到30个辅助电极，最优选地，在两个主电极之间插入约15个辅助电极。优选地，所述两个主电极各自分别是金属丝网、金属板或者含有一个或多个孔的金属板。更优选地，所述二个主电极各自分别是金属板。形成所述两个主电极的适宜金属包括但不是限制于镍、含镍合金和不锈钢。所述二个电极的优选金属是镍。所述一个或多个辅助电极优选是金属丝网、金属板或具有一个或多个孔的金属板。更优选地，所述一个或多个辅助电极各自分别为金属板。形成所述两个主电极的适宜金属包括但不是限制于镍、含镍合金和不锈钢。所述二个电极的优选金属是镍。
在所述电解装置运行期间，在阳极电极和阴极电极之间施加电压，产生新的气体并收集在气体储存区。气体混合物从出口离开气体储存区，最后进入内燃机的燃料系统。与阳极电极的电接触经过接触器进行，而与阴极电极的电接触通过另一接触器进行。所述接触器优选由金属制备，而且开槽有沟道，因此接触器套在阳极电极和阴极电极之上。接触器附着在杆上，所述杆滑入盖子上的孔内。优选所述孔是螺纹的，所述杆是螺纹杆，以便将杆旋入孔内。因为阳极电极和阴极电极通过所述沟道和支架上的凹槽固定就位，因此所述接触器也将所述支架固定在适当位置。因此，当盖子用螺栓固定到所述室上时，支架固定在所述室的底部。所述电解装置任选包括减压阀和水平传感器。所述减压阀可以使在气体储存器中的气体混合物在危险压力积累形成之前排出。所述水平传感器保证当电解质溶液过低时警报发声以及保证流向车用燃料系统的气流停止。电解质溶液较低时，通过注水口加入电解质溶液。所述电解装置也可以包括压力计，以便监控储存器内的压力。最后，电解装置任选包括一个或多个用于从电解装置散热的散热片。
电解装置的一个变化中，第一组的一个或多个辅助电极用第一金属导体连接到阳极电极上，第二组的一个或多个辅助电极用第二金属导体连接到阴极电极上。所述阳极电极、阴极电极以及辅助电极通过支座杆固定在支架上，所述支座杆滑动穿过支架上的沟道和电极上的孔。所述支架优选由高介电塑料如PVC、聚乙烯或聚丙烯制备。此外，所述支架将阳极电极、阴极电极和辅助电极固定为固定的空间关系。优选地，所述两个主电极和一个或多个辅助电极的固定空间关系是这样的：所述电极(两个主电极和一个或多个辅助电极)基本平行，每个电极与相邻电极分开约0.15到大约0.35英寸的距离。更优选地，每个电极与相邻电极分开约0.2到约0.3英寸的距离，最优选大约0.25英寸。所述固定空间关系由将所述两个主电极和一个或多个辅助电极保持所述固定空间关系的支架完成。电极安置在限定各个电极之间分离的支架的凹槽内。此外，电极可以从支架上移开，因而必要时电极或支架可以更换。最后，由于支架以及阳极电极和阴极电极都如上所述固定就位，因此辅助电极也固定就位，这是因为它们都通过支座杆固定到支架上的缘故。
在运行期间，所述新的可燃气体通过电解装置中电解质溶液的电解形成。所述电解装置经过压力管路与收集容器连接。气体被收集且暂时储存在收集容器内。所述收集容器任选包括防止任何危险压力积聚的减压阀。所述收集容器经过压力管路与螺线管连接。所述螺线管再借助压力管路连接到发动机进气歧管上。任选地，在压力管路上插入回火制止器，以防止火焰在管道内蔓延出来。此外，压力管路也包括用于调节进入所述进气歧管的气体混合物流量的管口。管口尺寸取决于发动机的尺寸。例如，大约0.04的管口直径适合于1升发动机，约0.06英寸则适合于2.5升发动机，约0.075英寸则适合于V8发动机。向电解装置施加的电压是由电解装置电池经过螺线管提供。当在收集容器内的压力降低到约25psi以下时，螺线管切换，并且在阳极电极和阴极电极之间施加约12V的电压。电池隔离器可以用交流发电机对车用蓄电池和电解装置电池进行充电，同时保持电解装置电池和车辆用蓄电池的电隔离。此外，当总开关起动时，螺线管由车用蓄电池驱动。当气体混合物提供给进气歧管时，气体混合器螺线管也是由车用蓄电池驱动并打开。如果在电解装置中的电解质溶液水平面过低，则螺线管也接收来自水平传感器的反馈，使螺线管关闭气流。最后，当本发明的方法和仪器用于车辆时，车辆的氧传感器的操作需要调节以考虑从电解装置加入到燃料系统中的额外的氧。通常，如果氧传感器探测到更多的氧，则车辆的计算机就决定发动机倾斜运转(running lean)，并且向富集的燃料混合物打开燃料喷射器。这是不理想的，并且将会导致燃料不经济。
在本发明的另一实施方案中，提供了一种用于提高内燃机燃料效率的方法。本实施方案的方法将如上所述的电解装置与内燃机一起使用。具体地说，该方法包括提供如上所述或如下在其它新实施方案中进一步描述的电解装置设备；在电极之间施加电势，其中产生了此处描述的新的可燃气体并且将气体收集在气体储存区内，其中所述电解装置适合于将可燃气体传输给内燃机的燃料系统；以及将所产生的可燃气体与内燃机燃料系统中的燃料结合在一起。而且也提供了如上所述调整氧传感器操作的步骤。
在另一实施方案中，电解装置或气体发生器并入焊接/切割火炬系统或另一种设备/发电机系统中。本系统包括具有顶端和底端且其中含有电解质流体的电解质储存器。此处的流体优选水。所述电解质储存器包括断开或可渗透的板，该板可密封并环绕位于电解质储存器顶端周围。该板的功能是当电解质储存器的内部气压超过预先确定的安全水平时释放气压。
所述自我产生氢和氧气的生成系统还包括泵、优选电磁泵，该泵在一个末端连接电解质储存器的底部。泵在相反的末端与其中含电导体的至少一个氢和氧电解装置/发生器连接。所述电导体的一个末端和接地电连接。所述电导体的相反末端与压力控制器的一个末端电连接。所述电导体的相反末端与电源电连接。泵起的作用是使电解质流体循环，即使所述电解质流体从电解质储存器流出，穿过至少一个氢和氧电解装置/发生器、穿过散热器，经由气体管线返回到电解质储存器中。散热器起的作用是在所产生的氢和氧气返回电解质储存器之前将其冷却。
压力控制器与电解质储存器连接，监控电解质储存器内的压力。当电解质储存器内部的气压超过预先确定的程度之时，向包含在氢和氧气发生器之内的电导体终止电流，从而停止产生氢和氧气。当电解质储存器内部的气压降低到预先确定的程度以下之时，向包含在氢和氧气发生器之内的电导体接通电流，从而开始产生氢和氧气。所述预先选择的程度比使压力通过板释放所要求的预先选择程度小。
这种自我生产的所需的氢和氧生成系统还包括单向阀，该单向阀的一端与板下面的电解质储存器的上端连接。所述单向阀在相反的末端还与干燥器/过滤器装置或容器连接。
系统还包括另一过滤器/干燥器装置或容器，所述过滤器/干燥器装置或容器与板上面的电解质储存器一端流体连通，还在其相反末端与另一单向阀通过气体管线连接，该气体管线的相反端与另一过滤器/干燥器或容器连接。
系统还包括一端与电解质储存器顶端流体连通并且还与气体管线流体连通的减压阀，气体管线的另一端与散热器连接。
所述焊接系统还包括微处理器控制的D.C.安培调节器，该调节器适用于调节从电源到氢和氧发生器的D.C.安培。第一微处理器控制的断路开关适于响应泵故障终止焊接机的电源。
第二微处理器控制的断路开关适于响应电解质储存器内的电解质溶液不够的情况终止焊接机的电源。微处理器控制的液晶显示器适于显示涉及焊接系统的操作统计，这样的统计包括运行时间、安培数、指示灯和压力计的读数。所述液晶显示器接收来自所述系统内部的多个位置的输入。
微处理器控制的极性转变系统适于改变位于氢和氧气发生器内部的电导体的极性。微处理器控制的冷却系统适于操作发电机风扇和泵，其中风扇和泵的所述操作继续持续到手工关闭焊接机之后的冷却阶段。
所产生的气体或HHO气体从干燥装置送到最终的气体储存容器中。干燥装置只是示例性的。应理解可以设计单个单元来有效完成相同目的。然后，气体经过气体管线和氢火焰抑制器止回阀(单向阀)以及调节阀按需求供应给发动机或这种情况下的焊接设备。
如上所述，由所述电解装置所生产的气体或氢和氧的物种产生的火焰可以瞬间熔融固体，而不需要利用大气氧。所产生的气体还可以用作不使用大气氧的燃料，并且可以通过磁感应与其它物质键合。
化石燃料与由氢和氧原子以及它们的轨道的环形极化相结合而组成的可燃气体之间形成键。所述键源自所述燃料的至少一些轨道的感应磁极化以及由此在相反磁极之间的吸力。所得燃料的燃烧废气比所述化石燃料的燃烧废气干净。此外，所得燃料比所述化石燃料包含更多的热能。
附图说明
图1a描述了在各个空间方向都具有电子轨道分布因而形成球状的常规氢原子；
图1b描述了同样的氢原子，其中电子被极化到复曲面内的轨道上，导致沿着所述复曲面的对称轴形成磁场；
图2a描述了一个由温度引起有一些旋转的常规氢分子；
图2b描述了同样的常规分子，其中轨道被极化成复曲面，因此，由于氢分子是抗磁性的，所以在相反方向导致了两个磁场；
图3a描述了常规的水分子H-O-H，其中二聚体(dimer)H-O和O-H形成了105度角，并且其中所述两个H原子的轨道在垂直于H-O-H平面的复曲面内极化；
图3b描述了本发明的中心物种，它由其中一个价键断裂的水分子构成，因而导致一个氢原子相对于另一个氢原子坍塌；
图4a描述了极化的常规氢分子；
图4b描述了本发明的主要物种，由来自轨道环形极化的相反磁极之间的吸引力引起的两个氢原子之间的键；
图5描述了一个在本发明中首次确定的新化学物种，它由水分子的两个二聚体H-O以及与前述原子磁性结合的孤立且极化的氢原子构成，所述两个二聚体H-O处于水分子中产生的极化形式并由此形成的磁性键；
图6描述了本发明的HHO气体的质谱扫描；
图7描述了常规氢气的红外扫描；
图8描述了常规氧气的红外扫描；
图9描述了本发明的HHO气体的红外扫描；
图10描述了商购柴油燃料的质谱扫描；
图11描述了前面图10的相同柴油燃料经过鼓泡而在其内部含有本发明HHO气体后的质谱图。
图12描述了本发明HHO气体的氢含量的分析检测；
图13描述了本发明HHO气体的氧含量的分析检测；
图14描述了包含在本发明HHO气体中的杂质的分析检测；
图15描述了检测器的异常空白，因为检测器在气体除去之后表现出有残余物质；
图16描述的扫描证实了在HHO中存在由H-H和HxH表示的具有2amu的基本物种，以及存在只可以解释为H-HxH-HxH的具有5amu的纯净物种；
图17描述的扫描为具有质量16amu的物种提供了清楚的证据，从而证实了在HHO中存在孤立的原子氧，并且证实在HHO中存在具有17amu的物种H-O以及由H-O-H和HxH-O组成的具有18amu的物种；
图18描述的扫描证实了在HHO中存在由O-OxH或O-O-H表示的具有33amu的物种，以及由O-HxO-H和类似构造表示的具有34amu的物种；
图19是电解装置的分解图；
图20是电解装置变化的顶视图，其中一组辅助电极与阳极电极连接，而第二组辅助电极与阴极电极连接；
图21是确保图20电解装置机理的电极板的透视图；
图22所示是电解装置应用于车辆时表现电解装置整体的管道示意图；
图23所示是电解装置应用于车辆时表现电解装置整体的电学示意图；和
图24是应用于焊接系统的混合气体电解装置的示意性代表。
具体实施方式
为了让广大读者易于理解，下面在没有公式的前提下，概括列出HHO气体的前述主要特征的科学表示。
当HHO气体来源于使用下文描述的专用电解工艺的蒸馏水时，通常认为这样的气体是由2/3(或按体积计为66.66％)的氢H2以及1/2(或按体积计为33.33％)的氧O2构成。
本发明的基本点是证实H2和O2气体的常规混合物绝对不会表现HHO气体的上述特征，因而证实在所制备的本发明的HHO气体中有新物质存在。
通过比较HHO气体与66.66％的H2和33.33％的O2所形成混合物的性能，毫无疑问可以证实上述观点。无论在任何情况下也不可能有这样的情形，即后一种气体会像HHO气体那样瞬间切割钨或熔化，在这一点上，证实了所产生的HHO气体在化学结构上的新颖性。
为了开始确定HHO气体的新颖性，我们注意到HHO气体的特殊性质如瞬间熔化钨和砖的能力需要HHO不仅含有“原子氢”(即，单个H原子，如图1a所示，与其它原子没有价键的情况)，而且要含有“磁性极化的原子氢”即如前面的图1b所示，其电子被极化从而在复曲面内而不是在所有空间方向上旋转的氢原子。
应当指出的是布朗气体确实假定了“原子氢”的存在。然而，计算证实这样的特征用于解释HHO气体的所有特征是非常不够的，这在下面描述中将很明显。因此，本发明的基本新颖性是使用了如图1b所示的“极化原子氢”。
备选地，如果包含在HHO气体中的氢与另一个原子键合，则由热旋转引起的H2分子的尺寸(如图2a中部分描述的那样)阻止了氢在钨或砖的更深层内快速渗透，由此防止它们的快速熔化。与上述的物理和化学证据相匹配的氢分子的唯一已知构造是分子本身被极化而其轨道被限制在图2b的oo-形状的复曲面内旋转。
事实上，如图1b所示的极化氢原子和如图2b所示的极化氢分子都是足够薄的，具有快速渗透到物质更深层内能力。而且，由于磁感应，复曲面内的电子旋转所形成的磁场会极化非常接近的物质的轨道。但是钨和砖的极化轨道基本上是静止的。因此，磁感应导致了极化氢原子和分子快速自身推进而进入物质深处这一自然过程。
如技术文献比如D.Eisenberg和W.Kauzmann所著的“The Structureand Properties of Water.”Oxford University Press(1969)中所确定的那样，自然界设定了水分子为H2O＝H-O-H，在这一形式中，其H原子并没有具有图1a所示的球形分布，而是如图3a所示那样，正好具有沿复曲面的图1b的极化分布，所述复曲面的对称平面垂直于H-O-H平面的对称平面。
人们也知道在常温和常压下的H-O-H分子即使总电荷为零，也具有高的“电极化”(电荷分布形变)，其中在O原子处负电荷密度占优势，而作为互补在H原子处的正电荷密度占优势。这就意味着H原子的占优势的正电荷引起H原子之间推斥，因而导致如图3a所示那样，H-O和O-H二聚体之间的特征角为105度。
然而，在量子电动力学中已经非常确定，如在图1b的构造中那样的氢原子轨道的环状极化产生了非常强的磁场，该磁场具有与复曲面平面垂直的对称轴，而且具有比H核(质子)的磁距大1,415倍的磁场值，因而具有克服电荷所导致的排斥力的值。
然后，在H-O-H分子的自然构造中，氧导致的强的电极化弱化了H-轨道环形极化的磁场，导致了在所述H-O-H结构中两个H-原子的指示排斥(indicated repulsion)。
然而，H-O-H的强电极化一旦除去，极化H原子的磁场的相反极之间的强吸引就强于电荷的库仑排斥，导致了本发明所发现的图3b所示的新构造。
因此，本发明的中心特征是本发明的专有电解装置可以将水分子从图3a的常规H-O-H构造基本上转变成图3b新的构造，还有，后者的构造是为这样的事实允许的：在没有电极化时，轨道环形分布的相反磁极之间的吸力比电荷所引起的库仑斥力要大的多。
通过用“-”表示价键以及用“x”表示磁键，则水分子表示为H-O-H(图3a)，它在HHO气体中的改进形式表示为HxH-O(图3b)。因此，根据现有的科学术语，如在例如R.M.Santilli著的″Foundations of HadronicChemistry″，Kluwer Academic Publisher(2001)中获悉的那样，H-O-H是“分子”，因为其所有的键都是化合价类型，而HxH-O必定是一种特殊的“磁分子(magnecule)”，因为它的键之一具有磁分子类型。
水分子的上述重排的有效性易于被这样的事实确定，即当物种H-O-H是液体时，新物种HxH-O可以容易地证实为气态。这应归于各种原因，比如氢比氧轻得多，两者原子质量单位(amu)比率为1比16。因此，从热力学观点看，新物种HxH-O基本上等价于完全符合常规热力学定律的普通气态氧，因为众所周知，从液体到气体的转变意味着熵的增加。这种特征解释了我们的专有电解装置在不需要蒸发能量的情况下产生了一种新形式的气态水。
从图3a的H-O-H构造到图3b的HxH-O构造的转变意味着从液态到气态的必要转变，这也可以用其他原因解释。如在化学文献中(参见上述引用的D.Eisenberg和W Kauzmann)确定的那样，在环境温和压力下水的液态由所谓的“氢桥”引起的，所述“氢桥”即是引入用于表示存在“不同水分子的氢原子之间的吸力”的试验证据的术语。
然而，水的液态的上述解释基本上仍是概念性的，因为它完全缺乏不同H原子之间存在有“吸力”的证明，如正好存在液态所需要的那样。注意这样的吸引不可能具有化合价类型，因为H原子中唯一的可用电子完全用于H-O-H分子中的键中。因此，桥作用力肯定不是化合价类型。
R.Santilli在第二个上述引用文献中，精确证实了在液态水的氢桥中存在吸力，正是由于轨道环形分布的相反磁极之间的吸力太强而克服了库仑斥力的这一意义上，而产生了精确的磁分子类型。因此，H-O-H可以准确地称为“分子”，因为所有的键都是化合价类型，而水的液态由“磁分子”构成，因为这些键中的一些键是磁分子类型。
在不同的术语中，本发明的中心特征在于，H-O-H构造向新的HxH-O构造的转变基本上由形成“内氢桥”而不是通常的“与其它H原子形成的外氢桥”的两个H原子所引起的。第一基本点是“吸力的物理起源”以及它的“数值”的精确证实，如果不是这样，则科学就简化为纯粹的政治术语。
鉴于上述情况，很明显图3a的H-O-H构造向图3b的HxH-O构造的转变意味着所有可能氢桥的中断，因此抑制了HxH-O磁分子在环境温和压力下成为液体。这是由于例如HxH二聚体围绕着O原子旋转的缘故，在这种情况下，不会存在稳定的氢桥。
总而言之，图3a的常规H-O-H构造向图3b的HxH-O新构造的转变意味着从液态向气态的必要转变。
本发明的第一个最重要的实验证据在于，水分子电极化的去除，由此H-O-H转变为新的HxH-O构造，可以通过在电解装置中获得的最小能量并且绝对在没有水蒸发所需要的大量能量的情况下而真正实现。
很明显常规的H-O-H物种是稳定的，而新构造HxH-O是不稳定的，例如由于温度引起碰撞，会使它初步分离为氧O和HxH。后者构成了一种新的化学“物种”，下文中指的是可检测的构成HHO气体的“簇”，如前面指出的那样，它的键来自环形轨道如图4b所述那样重叠时构造中的相反磁极之间的吸力，而不是图4a所示的常规分子类型。
新化学物种HxH是本发明的另一个重要新颖性，因为它确实含有解释前面所称的物理和化学的证据所需要的极化原子氢，这个不平常的方面在于，这些极化本来就存在于水分子中，而本发明的电解装置使这些极化主要成为有用的形式。
注意，如图1b所示，一个单独的极化原子氢分离时是高度不稳定的，因为温度引起的旋转瞬间导致所述原子恢复到图1a所示的球形分布。
然而，当两个和更多个极化H原子如图4b那样键合在一起时，形成的键在环境温度下是完全稳定的，因为偶合的H-原子此时发生完全旋转。因而，温度引起的旋转之下HxH物种的尺寸是通常H分子尺寸的一半，因为前一物种的半径是一个H原子的半径，而后一物种的半径是一个H原子的直径。另外，这种尺寸减小对于解释HHO气体的特征又是很重要的。
不必说，量子化学可以证实HxH物种具有50％的可能性转变成常规的H-H分子。因此，预测HHO气体的氢含量是由HxH和H-H的混合物给出的，所述的HxH和H-H混合物在一定条件下可以为50％-50％。
H-H分子的重量为2原子质量单位(amu)。HxH中的键比H-H的化合价键弱得多。因此，预测物种HxH比常规的一个H-H(因为结合能是负的)重得多。然而，这样的差异是一个amu的小部分的数量级，因此，超出了当前已有的只基于质量检测的分析仪器的检测能力。因此，物种HxH和H-H在常规质谱测量下看来似乎是相同的，因为这两者都具有2amu的质量。
这两种物种HxH和H-H的分离和检测需要非常精确的基于磁共振的分析设备，因为HxH物种具有明显的磁特征，而H-H物种完全没有这种特征，因此它们可以分离和鉴定。在本专利申请中，实验证据都是基于常规的质谱给出的。
也应当注意键HxH相对于常规的化合价键H-H更弱的性质对于表现物理和化学证据是至关重要的。后者唯一的解释是“极化原子氢”即没有化合价键具有图1b极化的孤立氢原子所允许的。
很明显恰恰由于任何化学反应所需的条件是要断裂强化合价键H-H，因此常规的氢分子H-H并不允许所述物理和化学证据的表示。比较起来，明显较弱的磁分子键HxH容易允许释放单个的氢原子，恰如表示实验数据所需要的那样。事实上，这种证据如此强大，以致只能选择新HxH物种作为解释HHO气体的物理和化学行为的唯一物种，因为常规的H-H物种绝对不能表现出上面强调的这些证据。
H-O-H分子分离之后氧原子的情形基本上与氢的情形相似。当氧是H-O-H分子的成员时，它的两个价电子的轨道并没有分布在空间的各个方向上，而是极化成与H原子相应极化平行的复曲面。
随后，自然就看到，一个H-价键一断裂，在HxH-O物种中的两个H原子就坍塌成一个靠着另一个，O原子的两个价电子的轨道对应排列。这就意味着当HxH-O物种分成HxH和O时，氧的沿着平行复曲面的价轨道有明显的极化。此外，氧是顺磁性的，因此，当其置于磁场时，如磁感应下的通常情况那样，能很好响应价电子的环形极化。
因而，包含在HHO气体中的氧最初由新的磁分子物种OxO构成，所述磁分子物种OxO也具有50％的转变成常规分子物种O-O的可能性，导致按照比例的OxO和O-O的混合物，所述比例在特定情况下可以为50％-50％。
O-O物种具有32amu的质量。如HxH的情形中的那样，新物种OxO由于降低了结合能(它是负值)的绝对值并且由此增加了质量，因此具有大于32amu的质量。然而，质量增加只是一个amu的一小部分，因此不可能用当前已有的质谱检测到。
很容易看到HHO气体不能只是由上述确定的HxH/H-H和OxO/O-O气体的混合物组成，许多其它物种也是可能存在的。这是由于当所有的价电子都被使用时，价键结束，在这种情况下没有其它原子可以加入。相反，磁分子键，如图4b中HxH结构的键，除了受温度和压力的限制外，并没有限制成分的数量。
为了提高amu值，我们因此期望在HHO气体中存在下列另外的新物种。
首先，预言存在由HxHxH和H-HxH组成并具有3amu的新物种。注意，物种H-H-H是不可能存在的，因为氢只具有一个价电子，而价电子只是如H-H那样成对出现的，因此禁止三价键H-H-H。
应当重提的是，由三个H原子构成并具有3amu的物种已经在质谱中得到证实。本发明的新颖性是确定了这种物种是磁分子HxH-H，而不是H-H-H，因为后者是不可能存在的。
接着，预言痕量的具有4amu的物种，该物种不是氦(因为水中并没有氦)，而是具有与氦基本相同的原子质量的磁分子(H-H)x(H-H)。注意后一物种预期只是以很小的痕量(比如百万分之几)存在，因为在HHO气体中形成物种(H-H)-(H-H)所需要的极化氢分子H-H通常是不存在的。
具有超过4个氢原子的其它物种也可以存在，但是它们在温度引起的碰撞下高度不稳定，因此它们在HHO气体中预期以百万分之几的量存在。因此，预期在4amu和16amu(后者表示氧)之间不存在值得重视的物种。
在HHO气体中预言的下一个物种具有17amu，并且由磁分子HxO组成，所述磁分子HxO也具有50％转变成常规自由基H-O的可能性。预期这种物种具有可检测的痕迹，因为它在水的所有分离中都存在。
预期在HHO气体中的下一个物种具有18amu的质量，它来自图3b中水的新磁分子构造HxH-O。这种物种和气态的常规水分子H-O-H之间的区别可以易于通过红外和其它检测器证实。
预期在HHO气体中的下一个物种具有19amu的质量，它来自痕量的磁分子HxH-O-H和HxH-O-H。更可能的物种具有20amu的质量，结构为HxH-O-HxH。
注意，更重物种来自HHO气体中存在的基本物种即HxH和OxO的磁分子结合。因此，我们有大的可能性证明存在34amu的物种HxH-OxO和35amu的HxH-OxO-H。
后一物种在图5示出，由在键作用下水分子的两个常规二聚体H-O，所述键作用是由它们的极化价电子轨道磁场的相反极导致的，加上也通过相同的磁分子定律结合的另一氢组成。
其它更重的物种也可以存在，但是它们预期存在的几率为百万分之几，他们具有可用简单方程m×1+n×16amu表示的质量，其中m和n为0和更大的整数值，但是m和n不能都为零。
总之，本发明的基本新颖性涉及下面所列举的预言，这些预言将要由独立实验室用直接测量加以证实，即HHO气体由以下构成：
i)两种基本物种，一种是具有2amu的物种(表示HxH和H-H的混合物)，其占有大的百分比但小于66体积％，另一种是具有32amu的物种(表示为OxO和O-O的混合物)，其占有大的百分比但小于33体积％；
ii)新物种，其占有较小的百分比但仍估计有8体积％-9体积％范围的宏观百分比，包括：表示孤立原子氢的1amu；表示孤立原子氧的16amu；表示H-O-H和HxH-O的18amu；表示HxOxO与HxO-O的混合物的33amu；表示HxH-O-OxHxH和类似构造的36amu；以及表示HxH-O-OxHxHxH与等价构造的混合物的37amu；加上
iii)痕量新物种，其包括：表示HxHxH与HxH-H的混合物的3amu；表示H-HxH-H与等价构造的混合物的4amu；以及许多占百万分之几的其他可能物种，这些物种具有由方程式n×1+m×16表征的大于17amu的质量，其中n和m可以具有整数值1，2，3等等。
前面的理论讨论可以在预言中统一为：HHO可燃气体由结合形成簇HmOn的氢和氧原子构成，其中m和n具有整数值，但是m和n不能都为零。事实上，对于m＝1，n＝0，我们得到原子氢；对于m＝0，n＝1，我们得到原子氧；对于m＝2和n＝0，我们得到通常的氢分子H2＝H-H或磁分子HxH；对于m＝0和n＝2，我们得到通常的氧分子O2＝O-O或磁分子OxO；对于m＝1，n＝1，我们得到自由基H-O或磁分子HxO；对于m＝2，n＝1，我们得到水蒸汽H-O-H或所预言的水的新物种(图3b)HxH-O；对于m＝3，n＝2，我们得到磁分子HxH-O-H或HxHxH-O；对于m＝3，n＝3，我们得到磁分子HxHxH-OxO或(H-O-H)xO；等等。
如我们下面看到的，“所有的”上述预言的磁分子簇(magnecularclusters)都经过实验证实，由此证实了HHO可燃气体的化学结构可用符号HmOn表示，其中m和n表示整数值，但两者不同时为0。
HHO气体的上述确定证实了它在最终形式上与布朗气体有显著区别。
实验证据概述
2003年6月30日，在Dublin，Ohio的Adsorption Research Laboratory对HHO气体的比重进行了科学测量。所得值为每摩尔12.3克。该实验室对气体的不同样品进行了重复测量，并证实了该结果。
每摩尔12.3克的公布值是异常的结果。通常认为由于该气体是由水产生的，因此HHO气体由H2与O2气体的混合物构成。这就意味着H2与O2的混合物具有(2+2+32)/3＝11.3克/摩尔的比重，该比重相应于由66.66体积％的H2和33.33体积％的O2构成的气体。
因此，我们得到12.3-11.2＝1克/摩尔的差异，这相当于比重的8.8％异常值。因此，该气体没有预期的66.66％的H2，而是只包含60.79％的2amu物种，它没有33.33％的O2，而是只包含30.39的32amu物种。
这些测量提供了直接的实验验证，证实了HHO气体并不是由H2与O2的单一混合物构成，而是具有其它物种。而且，该气体由蒸馏水产生。因此，不能用O2相对于H2过量来解释增加的重量。因此，上述测量证实HHO中存在5.87％的H2和2.94％的O2键合在一起形成比水更重的物种，该物种可以经过质谱确定。
Adsorption Research Laboratory也对再生产的HHO气体进行了图6中的气相色谱扫描，证实了本发明的大部分预言组分。事实上，图6的扫描证实了HHO气体中存在下列物种，这些物种在此处按它们的百分比降低的顺序列出：
1)具有2amu的第一主要物种，它表示上述指出不可区别的磁分子HxH与分子H-H组合形式的氢；
2)具有32amu的第二主要物种，它表示上述指出的磁分子物种OxO和分子物种O-O的组合。
3)在18amu的大峰，它由下面的其它测量证实并不是水，因此作为唯一的合理解释是在本发明基础上的水的新形式HxH-O；
4)具有33amu的明显峰，它直接实验证实了在HHO气体中有HxH-OxH表示的新物种；
5)在16amu处的更小但可清楚辨认的峰，它表示原子氧；
6)在17amu处的其它小但足以辨认的峰，它证实存在磁分子HxO与自由基H-O的混合物；
7)在34amu处的小但足以辨认的峰，它证实了存在新物种(H-O)x(H-O)；
8)35amu处的更小但足以辨认的峰，它证实了新物种(H-O)x(H-O)xH的预言；以及
9)大量的其它小峰，预期以百万分之几的量存在。
应当补充的是IR检测器的运行在注入HHO气体之后会停止几秒中，而同样的仪器对于其它气体却是正常工作的。这种情况是HHO气体的磁特征的直接实验证实，因为这种行为只能够解释如下：由于磁感应，HHO气体异常粘附到管道的内壁上，导致HHO气体加料管道堵塞，由于加料管道的横截面小，因此逐渐增加的堵塞就妨碍了气体进入仪器，结果是造成仪器停止。
2003年7月22日，在Tampa，Florida的PdMA公司的实验室进行了红外扫描，结果在图7，8和9中示出，使用的仪器是具有固定点/单光束的1600型Perkin-Elmer InfraRed(IR)扫描仪。所示出的扫描是1)常规的H2气(图7)；2)常规的O2气(图8)；以及3)HHO气体(图9)。
这些扫描的检查显示出HHO气体与H2以及与O2气体之间的实质性差异。H2＝H-H和O2＝O-O是对称的分子。因此，它们的IR峰非常低，如所附扫描证实的那样。HHO气体的第一异常之处在于表现出相当强的共振峰。因此，所附的HHO的IR扫描首次证实HHO气体具有不对称结构，这是非常显著的特征，因为如果是H2和O2气体，则对于这两者的假定混合物是不存在这种特征的。
而且，H2和O2气体在红外光谱下各自至多能有两个共振频率，一个是振动频率，另一个是转动频率。轨道的球形分布以及其它特征意味着H2基本上只有一个显著的IR信号，这从图7的扫描可以证实，而O2具有一个振动IR频率和三个转动频率，这也可以从图8的扫描证实。
检查图9中HHO气体的IR扫描揭示了本发明的其它新颖性。首先，HHO扫描揭示至少存在9个不同的IR频率，这些频率在波长3000附近形成一组，以及在波长1500附近有一个分离的特殊频率。
这些测量提供了非常重要的实验证实，证实了在图6的IR扫描中检测到的18amu的物种并不是水，因此，作为唯一的可能性直接实验证实了本发明的基本的新物种HxH-O。
事实上，分子为H-O-H的水蒸汽具有波长为3756，3657，1595的IR频率，它们的组合和它们的谐频(此处因为简明而忽略)。图7中HHO气体的扫描证实在1595附近存在IR信号，因此证实了在磁分子结构HxH-O中的分子键H-O，但是扫描显示在3756和3657不存在水分子的其它非常强的信号，因此认为在18amu的峰并不是化学上常规理解的水。
2003年7月22日，在Tampa，Florida的PdMA公司的实验室进行了闪点的测量，首先，进行测量的是商购的柴油，其闪点是75℃，然后进行测量是HHO气体在其内部鼓泡之后的柴油，其闪点是79℃。
这些测量都太反常，因为已知的是向液体燃料中加入气体通常闪点会降低一半，因此意味着柴油和HHO气体的混合物的预期闪点值是约37℃。因此，闪点值的异常增加并不是4℃，而是约42℃。
这样的增加并不能通过假设HHO以气态形式包含在柴油中进行解释，而是需要在HHO气体和液体柴油之间必需产生了某些类型的键。后一种键不可能是化合价类型，但是由于极化HHO气体对柴油分子的诱导极化以及HHO气体成分因此而粘附到柴油分子上，所以这种键实际上可以是磁性类型。
后一种键的主要实验证实在2003年8月1日由Texas的SouthwestResearch Institute提供，它们对下面的样品进行了质谱测量：一种样品是标记为“A”的普通柴油，与用于上述75℃闪点值测量的样品一样，结果在图10显示，另一种样品是用HHO气体在其内部鼓泡且标记为“B”的相同柴油，结果在图11表示。
这些测量通过总离子色谱(TIC)，采用Hewlett Packard制造的色谱-质谱GC-MS使用5890型II系列GC和5972型MS进行的。所述TIC是通过色谱模拟蒸馏(SDGC)获得的。
所使用的柱子是HP 5MS 30×0.25mm；载气流由50℃和5psi的氦提供；注射的初始温度为50℃，升温速度为15℃/分钟，最终温度为275℃。
图10的色谱确定了商购柴油的典型图案，洗脱时间以及其它特征。然而，图11中内部鼓泡有HHO气体的相同柴油的色谱表现为，结构上与前述扫描相比有很大的不同，包括更强的响应，更大的洗脱时间，尤其是峰朝更大的amu值移动。
因此，后一测量为柴油和HHO气体之间存在键提供了另外的验证，这结果正好与闪点异常值所预言的那样。因而，气体和液体之间的这样一种键不可能是化合价类型，而实际上是经过柴油分子的诱导磁极化并且由此与HHO磁分子键合的磁性类型。
总之，闪点的实验测定以及图10和11的扫描测定毫无怀疑地证实了在HHO气体中存在磁极化，这也是本发明的根本基础。
Folsom，California的Air Toxic LTD借助对图12、13和14中再现的扫描对HHO气体的化学组成进行了其它化学分析，结果证实H2和O2是HHO气体的基本成分。然而，同样的测量可以识别下列异常峰：
a)在H2扫描中洗脱时间为7.2分钟的峰(图12)；
b)在O2扫描中洗脱时间为4分钟的大峰(图13)；
c)包含在HHO气体中的大量杂质(图14)。
图15描述了检测器的反常空白，因为它示出了在除去气体之后的残余物质。除去HHO气体之后的空白是异常的，因为它显示出前面扫描的多个峰的保存，这种情况的唯一解释是经过磁感应，物种被磁极化并且这些物种由此粘附到仪器的内部。
不幸的是，在图12，13，14的扫描中所用的设备不能用于确定原子质量，因此，上述异常峰在本次测试中仍然是不确定的。
然而，众所周知的是质量更大的物种在更后的时间洗出。因此，在H2和O2检测之后绝对存在有可洗出的物种又直接实验证实了在HHO气体中存在比H2和O2更重的物种，因此这给本发明的根本基础提供了另外的实验证实。
HHO气体的最终质谱测量是在2003年9月10日在位于Florida的Tampa大学的SunLabs进行的，使用的是Perkin Elmer提供的最新的GC-MS Clarus 500，该仪器是能够检测氢的最灵敏仪器。
虽然测试时用的柱子不是理想适用于分离构成HHO的所有物种，但是这些测量完全可以证实上述关于HHO气体结构的预言i)、ii)和iii)。
事实上，图16的扫描证实了在HHO中存在由H-H和HxH表示的具有2amu的基本物种，尽管这两种物种的分离在Clarus 500 GC-MS中是不可能进行的。由于没有充足的离子化，因此同一仪器也不可能检测孤立的氢原子。由于氦是载气并且4amu处的峰在图16的扫描中被扣除，因此表示H-HxH-H的具有4amu的物种是不能检测到的。然而，注意所存在的具有5amu的纯净物种，它只可能解释为H-HxH-HxH。
图17的扫描为具有质量16amu的物种提供了清晰的证据，该证据证实了在HHO中存在孤立的原子氧，因此提供了证实另外存在孤立的氢原子的间接证据，因为在这种仪器中孤立的氢原子的检测是不可能进行的。图17的同一扫描证实了在HHO中存在具有17amu的物种以及由H-O-H和HxH-O组成的具有18amu的物种，此处考虑了H-O-H和HxH-O在这种仪器中是不可能分离的。
图18的扫描清楚地证实了在HHO中存在O-OxH和O-O-H表示的具有33amu的物种，以及O-HxO-H和类似构造表示的34amu物种，而在前面测量中检测到的35amu物种在其它扫描中得到证实。
该测试也证实了所有具有磁分子结构的气体的典型“空白异常”，即，除去气体之后仪器空白继续检测到了一些基本物种，为了简洁在此处不再重复这种扫描，因此证实了后者异常粘附到仪器壁上，而这种异常粘附只能通过磁极化加以解释。
总之，本发明所有的基本新特征都是由多个直接实验检验确定的。事实上有：
I)1克/摩尔(或8.8％)比重的过剩量证实存在有比H2与O2的预定混合物更重的物种，因此证实存在由相互之间不可能具有价键的H和O原子构成的物种。
II)Adsorption Research进行的IR扫描(图6)清楚地证实了上述为HHO预言的所有新物种，由此为本发明提供了基本的直接实验检验；
III)在图6扫描中，IR仪器在注射HHO之后的一和两秒钟之后停止，而同一仪器对于常规气体则正常工作，这就直接实验证实在HHO气体中存在磁极化，所有具有磁分子结构的气体在常规检测中也是如此，这是因为HHO物种经过磁感应而粘附到加料管道的壁上，因而使加料管道堵塞，结果是气体不可能进入该仪器中，随后仪器自身自动关闭。
IV)夹杂HHO气体之后柴油的闪点大大提高也构成了HHO气体磁极化的直接清楚的实验证据，因为该实验提供了的唯一可能解释，即，气体和液体之间的键不可能是化合价类型的，但是可以确实是磁感应导致的磁性类型的。
V)柴油与HHO的混合物的质谱测量(图10和11)提供了最终的实验证实，证实了HHO和柴油之间存在键。另外，这种键证实了在HHO中的物种经过磁感应其它原子而极化的能力，因而证实了HHO气体的化学组成。
VI)图12-18的其它扫描证实了所有前面的结果，包括除去HHO气体之后的异常空白，该异常空白在本发明的基础上证实了HHO气体的磁极化。
VII)HHO气体瞬间熔化钨和砖的能力是证明在HHO气体中存在氢和氧的孤立且磁极化原子的最有力的可见证据，即“厚度”降低很大的原子可以增加在其它物质层内的渗透，加之磁感应导致渗透增加，这都是所有具有磁分子结构的气体的典型特征。
应当注意，上述试验检验完全证实HHO可燃气体可用符号HmOn表示，其中m和n采用整数值，但m和n不能都为0。事实上，上述报道的各种分析测量证实存在有：原子氢H(m＝1，n＝0)；原子氧O(m＝0，n＝1)；氢分子H-H或磁分子HxH(m＝2，n＝0)；氧分子O-O或磁分子OxO(m＝0，n＝2)；自由基H-O或磁分子HxO(m＝1，n＝1)；水蒸气H-O-H或磁分子HxH-O(m＝2，n＝1)；磁分子HxHxH-O或HxH-OxH(n＝3，n＝1)；磁分子HxHxH-OxO或HxH-O-OxH(m＝3，n＝2)；等。
为了易于理解电解装置的部件以及这些部件的运行功能，做了下列一般的定义。
此处使用的术语“电解装置”指的是通过穿过电解质的电流产生化学变化的仪器。所述电流典型地是通过在浸没在电解质中的阳极和阴极之间施加电压而穿过所述电解质的电流。此处使用的电解装置等价于电解池。
此处使用的术语“阴极”指的是电解池或电解装置的负端或负电极。还原反应通常发生在阴极。
此处使用的术语“阳极”指的是电解池或电解装置的正端或正电极。氧化反应通常发生在阳极。
此处使用的术语“电解质”指的是溶解在适当溶剂中时或熔融时成为离子导体的物质。将电解质用在电解装置中，以便在阳极和阴极之间传导电流。
此处使用的术语“内燃机”指的是这样的任一种发动机：其中燃料-空气混合物在发动机自身内燃烧，使得燃烧的热气态产物直接作用在发动机的移动部件表面。这样的移动部件包括但不是限制于活塞或涡轮转子叶片。内燃机包括汽油发动机、柴油发动机、燃气轮发动机、喷气发动机和火箭发动机。
参考图19，该图提供电解装置的分解图。电解装置2包括装有电解质溶液的电解室4。电解室4在法兰8处与盖子6紧密配合。优选地，室4和盖子6之间的密封由氯丁橡胶垫片10制备，所述氯丁橡胶垫片10放置在法兰8和盖子6之间。电解质溶液可以是水和电解质的水性电解质溶液，该溶液可以产生新气体的混合物；然而，要制备新的本发明的气体，优选使用蒸馏水。
电解质在运行过程中部分填充电解室4到水平面10，以便在所述电解质溶液上面形成气体储存区12。电解装置2包括两个主电极-阳极电极14和阴极电极16，这两个电极至少部分浸没在电解质溶液中。阳极电极14和阴极电极16滑入支架20的槽18内。支架20放置在室4内。一个或多个辅助电极24，26，28，30也放置在支架16内(图19并没有图示所有可能的辅助电极。)而且，辅助电极24，26，28，30至少部分浸没在水性电解质溶液中，并且插入阳极电极14和阴极电极16之间。此外，阳极电极14、阴极电极16和辅助电极24，26，28，30都借助支架20保持固定的空间关系。优选地，阳极电极14、阴极电极16和辅助电极24，26，28，30相隔约0.25英寸的距离。所述一个或多个辅助电极可以改善和有效生产这种气体混合物。优选地，在所述两个主电极之间插入1～50个辅助电极。更优选地，在所述两个主电极之间插入5～30个辅助电极，最优选地，在所述两个主电极之间插入约15个辅助电极。优选地，所述两个主电极各自分别为金属丝网、金属板或具有一个或多个孔的金属板。更优选地，所述两个主电极各自分别为金属板。形成所述两个主电极的合适金属包括但是不限制于镍、含镍合金和不锈钢。镍是用于所述两个电极的优选金属。所述一个或多个辅助电极优选是金属丝网、金属板或具有一个或多个孔的金属板。更优选地，所述一个或多个辅助电极各自分别为金属板。形成所述两个主电极的合适金属包括但不限于镍、含镍合金和不锈钢。镍是用于所述两个电极的优选金属。
仍然参考图19，在电解装置2的运行过程中，在阳极电极14和阴极电极16之间施加电压，产生新的气体，该气体收集在气体储存区12。该气体混合物经过出口31从气体储存区12出来，最后加入到内燃机的燃料系统中。与阳极电极14的电接触经过接触器32进行，与阴极16的电接触经过接触器33进行。接触器32和33优选由金属制成，并且开槽形成沟道34、35，因此接触器32、33套在阳极电极14和阴极电极16上。接触器32附着在杆37上，杆37滑入盖子6上的孔36内。类似地，接触器33附着在杆38上，杆38滑入盖子6上的孔40内。优选所述孔36、40是螺纹的，所述杆37、38是螺纹杆，以便将杆37、38旋入孔36、40内。因为阳极电极14和阴极电极16都由沟道34、35和支架20上的凹槽18固定就位，因此接触器32和33也将所述支架20固定就位。因此，当盖子6用螺栓固定到室4上时，支架20固定在室4的底部。电解装置2任选包括减压阀42和水平传感器44。减压阀42可以使在气体储存器中的气体混合物在危险压力积累形成之前排出。水平传感器44保证当电解质溶液过低时警报发声并且停止流向车用燃料系统的气流。电解质溶液较低时，通过注水口46加入电解质溶液。电解装置2也可以包括压力计48，以便监控储存器4内的压力。最后，电解装置2任选包括一个或多个用于从电解装置2散热的散热片50。
参考图20，它提供了电解装置的一种变化。第一组的一个或多个辅助电极52，54，56，58用第一金属导体60连接到阳极电极14上，第二组的一个或多个辅助电极62，64，66，68用第二金属导体70连接到阴极电极16上。参考图21，它提供了显示电极板定位机械装置的透视图。阳极电极14、阴极电极16以及辅助电极24，26，28，30通过支座杆72固定在支架20上，支座杆72滑动穿过支架20上的沟道74和电极上的孔(图3并没有图示所有可能的辅助电极)。支架20优选由高介电塑料如PVC、聚乙烯或聚丙烯制备。此外，支架20将阳极电极14、阴极电极16和辅助电极24，26，28，30保持为固定的空间关系。优选地，所述两个主电极和一个或多个辅助电极的固定的空间关系是这样的：所述电极(两个主电极和一个或多个辅助电极)基本平行，每个电极与相邻电极分开约0.15到大约0.35英寸的距离。更优选地，每个电极与相邻电极分开约0.2到约0.3英寸的距离，最优选大约0.25英寸。所述固定的空间关系由将所述两个主电极和一个或多个辅助电极保持在所述固定空间关系的支架完成。电极安置在限定各个电极之间分离的支架的凹槽内。此外，电极可以从支架上移开，因而必要时电极或支架可以更换。最后，由于支架20以及阳极电极14和阴极电极16都如上所述保持就位，因此辅助电极也保持就位，这是因为它们都通过支座杆72固定到支架20上的缘故。
参考图22和23，电解装置的管道和电操作的示意图，是为应用于内燃机而描述的。在运行期间，新的可燃气体通过电解装置2中电解质溶液的电解形成。电解装置2经过压力管路82与收集容器80连接。气体被收集且暂时储存在收集容器80内。收集容器80任选包括防止任何危险压力积聚的减压阀84。收集容器80经过压力管路88与螺线管86连接。螺线管86再经过压力管路90连接到发动机94的发动机进气歧管92上。任选地，在压力管路90上接入回火制止器96，以防止火焰在管道88中蔓延。此外，压力管路90还包括用于调节进入所述进气歧管92的气体混合物流量的管口97。管口尺寸取决于发动机的尺寸。例如，大约0.04的管口直径适合于1升发动机，约0.06英寸则适合于2.5升发动机，约0.075英寸则适合于V8发动机。向电解装置2施加的电压由电解装置电池100经过螺线管98提供。当在收集容器80内的压力降低到约25psi以下时，螺线管98切换，并且在电解装置2的阳极电极和阴极电极之间施加约12V的电压。电池隔离器102可以用交流发电机106对车用蓄电池104和电解装置电池100进行充电，同时保持电解装置电池100和车用蓄电池104的电隔离。此外，当总开关108起动时，螺线管98由车用蓄电池104驱动。当气体混合物提供给进气歧管92时，气体混合器螺线管86也是由车用蓄电池104驱动并打开。如果在电解装置2中的电解质溶液水平面过低，则螺线管86也接收来自水平传感器44的反馈，使螺线管86关闭气流。最后，当本发明的方法和仪器用于车辆时，车辆的氧传感器的操作需要调节以考虑从电解装置加入到燃料系统中的额外的氧。通常，如果氧传感器探测到更多的氧，则车辆的计算机就决定发动机倾斜运转，并且向富集的燃料混合物打开燃料喷射器。这是不理想的，并且将会导致燃料不经济。氧传感器114的电路110、112优选包括RC电路116。RC电路116包括电阻器118和电容器120。优选地，电阻器118大约为1兆欧，电容器120约为1微法。电路110检验发动机灯信号，而电路112传送与车辆废气中的氧含量相关的控制信号。电阻器118与电路110串连，确保车辆控制系统使传感器正确工作。类似地，电容器120给车辆的计算机提供信号，以便当来自电解装置的气体100供应给燃料系统时车辆燃料注射器不会错误地打开。最后，当供应气体时(即，电解装置使用时)主开关108接通RC电路内，而不使用气体时，主开关108切断RC电路。
在本发明的另一个实施方案中，提供了一种提高内燃机燃料效率的方法。本实施方案的方法将上面所述的电解装置与内燃机一起使用。具体地，本方法包括提供上面所述或下面在其它新实施方案中进一步描述的电解装置设备；在电极之间施加电势，在电极上产生此处描述的新的可燃气体，并且将气体收集在气体储存区内，其中所述电解装置适于将可燃气体输送到内燃机的燃料系统中；以及在内燃机燃料系统中将可燃气体与燃料结合。本方法也提供如上所述的调节氧传感器的运行的步骤。
参考图24，它是在图中描述的气体(氢和氧)电解装置发生器系统的另一实施方案300的流程图，该系统与焊接机/切割火炬类设备一起使用。本系统也可以用在其它类型的需要热/燃烧的设备中。本系统300包括电解质储存器318，储存器318具有顶部和底部，其中含有电解质流体319。此处的流体优选水。电解质储存器318包括断开的或可渗透的板320，该板320可密封并环绕位于电解质储存器318顶端周围。板320的功能是当电解质储存器318的内部气压超过预先确定的安全水平时释放气压。
所述自我产生氢和氧气的生成系统300还包括泵316、优选电磁泵，该泵在一个末端连接电解质储存器318的底部。泵316在相反的末端与其中含电导体352的至少一个氢和氧电解装置/发生器312连接。电导体352的一个末端和接地电连接。电导体352的相反末端与压力控制器的一个末端电连接。电导体352的相反末端与电源电连接。泵316起的作用是使电解质流体319循环，即所述电解质流体319从电解质储存器318流出，穿过至少一个氢和氧电解装置/发生器312、穿过散热器314，经由气体管线350返回到电解质储存器318中。散热器314起的作用是在所产生的氢和氧气返回电解质储存器318之前将其冷却。
压力控制器328与电解质储存器318连接，监控其中的压力。当电解质储存器318内部的气压超过预先确定的程度时，向包含在氢和氧气发生器312之内的电导体352终止电流，从而停止产生氢和氧气。当电解质储存器318内部的气压降低到预先确定的程度以下之时，向包含在氢和氧气发生器312之内的电导体352接通电流，从而开始产生氢和氧气。所述预先选择的程度比使压力通过板320释放所要求的预先选择程度小。
这种自我生产的按需的氢和氧生成系统300还包括单向阀322，该单向阀322的一端与板320下面的电解质储存器318的上端连接。所述单向阀322在相反的末端还与干燥器/过滤器装置或容器332连接。
系统300还包括另一个过滤器/干燥器装置或容器330，该过滤器/干燥器装置或容器330与板320上面的电解质储存器318的一端流体连通，并且在其相反的末端还经过气体管线342与另一个单项阀344连接，单项阀344的相反端与另一个过滤器/干燥器装置或容器332连接。
系统300还包括一端与电解质储存器318的顶端流体连通并且还与气体管线350流体连通的减压阀326，气体管线350另一端再与散热器314连接。
焊接系统300还包括微处理器控制的D.C.安培调节器305，该调节器305适用于调节从电源到氢和氧发生器312的D.C.安培。第一微处理器控制的断路开关306适于响应泵316故障切断焊接机的电源。
第二微处理器控制的断路开关307适于响应电解质储存器318内的电解质溶液不够的情况切断焊接机的电源。微处理器控制的液晶显示器308适于显示涉及焊接系统300的操作统计，这样的统计包括运行时间、安培数、指示灯和压力计的读数。所述液晶显示器接收来自系统300内部的多个位置的输入。
微处理器控制的极性转变系统309适于改变位于氢和氧气发生器312内部的电导体的极性。微处理器控制的冷却系统313适于运行发生器风扇311和泵316，其中风扇和泵的所述运行继续持续到手工关闭焊接机300之后的冷却阶段。
所产生的气体或HHO气体从干燥装置332送到最终的气体储存容器336中。干燥装置330和332只是示例性的。应当理解，可以设计单个单元来有效完成相同目的。然后，将气体经过气体管线348和氢火焰抑制器止回阀(单向阀)338以及调节阀340按需求供应给发动机或这种情况下的焊接设备。
在上面所述的仪器/系统的任一实施方案中，应当理解，安全装置如氢火焰抑制器和/或止回阀在合适的时候可以加入任一仪器/装置中作为部件。
尽管本发明的实施方案进行了解释和描述，但是并不意味着这些实施方案解释和描述了本发明的所有可能形式。更确切地，在说明书中使用的语言只是描述的语言，它并不是限制的，应该理解为在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。

Claims (50)

1.一种用于分离水的电解装置，其包括：
含有水的水性电解质溶液，所述水性电解质溶液部分填充电解室，因而在所述水性电解质溶液的上面形成气体储存区；
两个含阳极电极和阴极电极的主电极，所述两个主电极至少部分浸没在所述水性电解质溶液中；
一个或多个辅助电极，其至少部分浸没在水性电解质溶液中，并且插入所述两个主电极之间，其中所述两个主电极和所述一个或多个辅助电极以固定的空间关系固定；以及
所述电解装置产生由氢和氧原子按照通式HmOn构造的簇构成的可燃气体，其中m和n为零或正整数值，但是m和n不能同时为0，
其中所述可燃气体根据其用途具有不同的内能。
2.根据权利要求1所述的电解装置，其中所述可燃气体含有原子氢。
3.根据权利要求1所述的电解装置，其中所述可燃气体含有原子氧。
4.根据权利要求1所述的电解装置，其中所述可燃气体瞬间熔融固体。
5.根据权利要求1所述的电解装置，其中所述可燃气体能够用作不需要大气氧的燃料。
6.根据权利要求1所述的电解装置，其中所述可燃气体能够通过磁感应与可燃燃料键合。
7.根据权利要求1所述的电解装置，其中所述由氢和氧原子根据通式HmOn构造的簇是磁分子。
8.根据权利要求1所述的电解装置，其中当所述可燃气体用作可燃燃料的添加剂时，含有所述添加剂的所述燃料的燃烧与所述燃料单独燃烧相比，废气排放的污染更少。
9.一种在化石燃料和可燃气体之间的键，所述可燃气体由氢和氧原子的簇组成，所述氢和氧原子具有轨道的环形极化以及由此沿所述环形极化的对称轴的磁场，所述键来自所述燃料的至少一些原子轨道的感应磁极化和由此在相反磁极之间的吸力，
其中所述可燃气体根据其用途具有不同的内能，并且
所述键合的化石燃料与可燃气体根据其用途具有不同的内能。
10.根据权利要求9所述的键，其中所得燃料燃烧的能量效率大于所述化石燃料以及所述氢和氧气的簇分别燃烧的效率之和。
11.根据权利要求9所述的键，其中所述所得燃料燃烧比所述化石燃料单独燃烧具有更小污染的废气排放。
12.一种由氢和氧原子根据通式HmOn构成的簇所组成的可燃气体，其中m和n为零或正整数值，但是m和n不能同时为0。
13.根据权利要求12的可燃气体，其中所述可燃气体包括原子氢。
14.根据权利要求12的可燃气体，其中所述可燃气体包括原子氧。
15.根据权利要求12的可燃气体，其中所述可燃气体瞬间熔融固体。
16.根据权利要求12的可燃气体，其中所述可燃气体能够在不需要大气氧的情况下燃烧。
17.根据权利要求12的可燃气体，其中所述可燃气体能够通过磁感应与可燃燃料键合。
18.根据权利要求12的可燃气体，其中所述由氢和氧原子根据通式HmOn构造的簇是磁分子。
19.根据权利要求12所述的可燃气体，其中当所述可燃气体作为添加剂与可燃燃料一起使用时，含有所述添加剂的所述燃料的燃烧与所述燃料单独燃烧相比，废气排放的污染更少。
20.根据权利要求12所述的可燃气体，其中所述可燃气体根据其用途具有不同的内能。
21.一种按要求自我生产的可燃气体电解装置系统，其用于将水分离成在诸如焊接机和内燃机之类的燃烧设备中使用的可燃气体，所述电解装置系统包括：
电解质储存器，其具有适于容纳所产生的可燃气体的顶部以及含有含水电解质流体的底部；
电解装置；
电导体，该电导体包含在电解装置内部；
泵，该泵不固定地插入电解质储存器底部和电解装置之间，其中所述泵从电解质储存器中吸出电解质流体，并将该流体泵入电解装置中；
散热器，该散热器不固定地连接电解装置和电解质储存器并且插入这两者之间，所述散热器适合于在将所生成的可燃气体返回到所述电解质储存器顶端部分之前冷却所生成的可燃气体；
孔隙空间，该孔隙空间在电解质储存器顶部的电解质流体上面的储存器内，其中所生成的可燃气体积聚在一起；以及
至少一个干燥器/过滤器装置，所生成的可燃气体在需要使用时，在吸出之前通过这种装置，
其中所述电解装置产生的可燃气体由氢和氧原子根据通式HmOn构成的簇组成，其中m和n为零或正整数值，但是m和n不能同时为零，并且
其中所述可燃气体根据其用途具有可变的内能。
22.根据权利要求21所述的电解装置系统，其中所述可燃气体包含原子氢。
23.根据权利要求21所述的电解装置系统，其中所述可燃气体包含原子氧。
24.根据权利要求21所述的电解装置系统，其中所述可燃气体瞬间溶解固体。
25.根据权利要求21所述的电解装置系统，其中所述可燃气体可用作不需要大气氧的燃料。
26.根据权利要求21所述的电解装置系统，其中所述可燃气体能够通过磁感应与可燃燃料键合。
27.根据权利要求21所述的电解装置系统，其中所述由氢和氧原子根据通式HmOn构造的簇是磁分子。
28.根据权利要求21所述的电解装置系统，其中当所述可燃气体用作可燃燃料的添加剂时，含有所述添加剂的所述燃料的燃烧与所述燃料单独燃烧相比，其废气排放的污染更少。
29.一种用于提高内燃机的燃料效率或焊接系统的切割或焊接效率的方法，所述方法包括如下：
提供一种电解装置，其包括：
电解室；
含水的水性电解质溶液，所述水性电解质溶液部分填充电解室，以便在所述水性电解质溶液上形成气体储存区；
两个主电极，其包含阳极电极和阴极电极，所述两个主电极至少部分浸没在水性电解质溶液中；和
一个或多个辅助电极，其至少部分浸没在所述水性电解质溶液中，并且插入所述两个没有用金属导体与阳极或阴极连接的主电极之间，其中所述两个主电极和一个或多个辅助电极以固定的空间关系固定；在所述两个主电极之间施加电势，在电极上产生可燃气体，所述可燃气体由氢和氧原子根据通式HmOn构成的簇组成，其中m和n为零或正整数值，但是m和n不能同时为0，并且其中所述可燃气体根据其用途具有可变的内能；以及
提供将可燃气体输送到最终用途的装置。
30.根据权利要求29的方法，其中所述一个或多个辅助电极并没有用金属导体与所述两个主电极中的任一个连接。
31.根据权利要求29的方法，其中所述一个或多个辅助电极的第一组用第一金属导体与阳极电极连接，而一个或多个辅助电极的第二组用第二金属导体与阴极电极连接。
32.根据权利要求29的方法，其中所述固定的空间关系是使所述两个主电极和所述一个或多个辅助电极基本上平行，并且其中每个电极都与相邻电极分开约0.15英寸至约0.35英寸的距离。
33.根据权利要求29的方法，其中所述电解装置还包括以所述固定的空间关系固定所述两个主电极和所述一个或多个辅助电极的支架。
34.根据权利要求32的方法，其中所述两个主电极和所述一个或多个辅助电极可移动地附着在所述支架上。
35.根据权利要求34的方法，其中所述电解装置还包括用于确保所述两个主电极和所述一个或多个辅助电极固定在所述支架上的保持器，所述保持器可移动地附着在电解室上。
36.根据权利要求29的方法，其中所述一个或多个辅助电极为1到50个辅助电极。
37.根据权利要求29的方法，其中所述一个或多个辅助电极各自分别为金属丝网、金属板或具有一个或多个孔的金属板。
38.根据权利要求29的方法，其中所述一个或多个辅助电极各自分别为具有一个或多个孔的金属板。
39.根据权利要求29的方法，其中所述一个或多个辅助电极各自分别为金属丝网。
40.根据权利要求29的方法，其中所述两个主电极各自分别为金属丝网、金属板或具有一个或多个孔的金属板。
41.根据权利要求29的方法，其中所述两个主电极各自分别为金属板。
42.根据权利要求29的方法，还包括调节氧传感器的运行以使氧传感器不会导致燃料富集情形。
43.根据权利要求42的方法，其中所述氧传感器的运行是由RC电路调节的，所述RC电路包括：
电阻器，其与氧传感器的检测发动机光电线路串连放置；和
电容器，位于用以监控氧含量的所述氧传感器的控制线和检测发动机光电线路之间，其中所述电容器附着于检测发动机电路上，所述检测发动机电路位于所述电阻器的一侧，该侧与所述电阻器与所述氧传感器电接触的一侧相反。
44.根据权利要求29的方法，其中所述可燃气体包括原子氢。
45.根据权利要求29的方法，其中所述可燃气体包括原子氧。
46.根据权利要求29的方法，其中所述可燃气体瞬间熔融固体。
47.根据权利要求29的方法，其中所述可燃气体能够用作不需要大气氧的燃料。
48.根据权利要求29的方法，其中所述可燃气体能够通过磁感应与可燃燃料键合。
49.根据权利要求29的方法，其中所述由氢和氧原子根据通式HmOn构造的簇是磁分子。
50.根据权利要求29的方法，其中当所述可燃气体用作可燃燃料的添加剂时，含有所述添加剂的所述燃料的燃烧与所述燃料单独燃烧相比，其废气排放的污染更少。
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