JP2001511429A - 無機水素化合物、分離方法及び燃料用途 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 結合エネルギーが約０．８ｅＶより大きい水素化物イオンを含む新規な化合物を提供する。 【解決手段】 対応する通常の水素種よりも大きい結合エネルギーを有するか、又は、結合エネルギーが不安定であるか或いは観察されない任意の水素種の結合エネルギーよりも大きい、１つ以上の中性、正、或は負の結合エネルギー増加水素種を有した化合物が提供される。この化合物は又、前記結合エネルギー増加水素種とは異なる、１つ以上のその他の元素、分子、或いはイオンを有する。この化合物の一つの群は、Ｈ_n、Ｈ_n ^-及びＨ_n ⁺から成る群から選択される結合エネルギー増加水素種を含み、ｎは１〜３の整数である。この化合物の用途としては、バッテリー、燃料電池、切断物質、熱電子カソード、光学フィルタ、光ファイバケーブル、マグネット、エッチング剤、半導体製造におけるドーパント、装薬、及びアイソトープ純化方法における使用などがある。

Description

【発明の詳細な説明】

目次 Ｉ．序論 １．発明の分野 ２．発明の背景 ２．１ Ｈｙｄｒｉｎｏ（ヒドリノ） ２．２ 水素化物イオン類 ＩＩ．発明の要約 ＩＩＩ．図面の簡単な説明 ＩＶ．発明の詳細な説明 １．水素化物イオン １．１ 軌道球半径、ｒ_nの決定 １．２ 結合エネルギー １．３ ヒドリノ水素化物イオン ２．水素化物反応容器（リアクター） ２．１ 電解セル水素化物反応容器 ２．２ ガスセル水素化物反応容器 ２．３ ガス放電セル水素化物反応容器 ２．４ プラズマトーチセル水素化物反応容器 ３．結合エネルギー増加水素化合物の純化 ４．同位元素の分離方法 ５．結合エネルギー増加水素化合物の同定 ６．Ｄｉｈｙｄｒｉｎｏ（ジヒドリノ） ６．１ ジヒドリノガス同定 ７．その他の結合エネルギー増加水素化合物 ８．ヒドリノ水素化物ゲッタ ９．ヒドリノ水素化物燃料電池 １０．ヒドリノ水素化物バッテリー １１．ヒドリノ水素化物爆薬及びロケット燃料 １２．その他の触媒 １３．実験結果 １３．１ ＸＰＳ（Ｘ線光電子スペクトル分析）によるヒドリノ、ジヒドリ ノ及びヒドリノ水素化物イオンの同定 １３．１．１ ＸＰＳによるヒドリノ原子及びジヒドリノ分子同定の実験
方法 １３．１．２ 結果及び考察 １３．１．３ ＸＰＳによるヒドリノ水素化物イオン同定の実験方法 １３．１．３．１ 炭素電極試料 １３．１．３．２ 電解セルからの結晶試料 １３．１．４ 結果及び考察 １３．２ 質量スペクトル分析によるヒドリノ水素化物化合物の同定 １３．２．１ 試料の収集及び調製 １３．２．１．１ 電解セル試料 １３．２．２．２ ガスセル試料 １３．２．２．３ ガス放電セル試料 １３．２．２．４ プラズマトーチ試料 １３．２．２ 質量スペクトル分析 １３．２．３ 結果及び考察 １３．３ 質量スペクトル分析によるジヒドリノ分子の同定 １３．３．１ 試料の収集及び調製 １３．３．１．１ 中空カソード電解試料 １３．３．１．２ 対照水素試料 １３．３．１．３ 再結合器からの電解ガス １３．３．１．４ ガス試料 １３．３．２ 質量スペクトル分析 １３．３．３ 結果及び考察 １３．４ ヒドリノ水素化物化合物の分解熱量測定を伴うガスクロマトグラ
フィーによるヒドリノ水素化物化合物及びジヒドリノの同定 １３．４．１ ガスクロマトグラフ法 １３．４．１．１ 対照試料 １３．４．１．２ プラズマトーチ試料 １３．４．１．３ 被覆カソード試料 １３．４．１．４ ガス放電セル試料 １３．４．２ 断熱熱量測定法 １３．４．３ ヒドリノ水素化物化合物の分解反応エンタルピー及びガス
クロマトグラフィーの結果と考察 １３．４．３．１ エンタルピー測定結果 １３．４．３．２ ガスクロマトグラフィーの結果 １３．４．４ 考察 １３．５ ＸＲＤ（Ｘ線回折スペクトル分析）によるヒドリノ水素化物化合
物の同定 １３．５．１ 実験方法 １３．５．１．１ 溢れ（スピルオーバー：Ｓｐｉｌｌｏｖｅｒ）触媒
試料 １３．５．１．２ 電解セル試料 １３．５．１．３ ガスセル試料 １３．５．２ 結果及び考察 １３．６ 極端紫外線スペクトル分析によるヒドリノ、ヒドリノ水素化物化 合物及びジヒドリノ分子イオン生成の同定 １３．６．１ 実験方法 １３．６．２ 結果及び考察 １３．７ 飛行時間二次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）によ
るヒドリノ水素化物化合物の同定 １３．７．１ 試料収集及び調製 １３．７．２ 飛行時間二次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ
） １３．７．３ 飛行時間二次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ
）を確認するためのＸＰＳ １３．７．４ 結果及び考察 １３．８ フーリエ変換赤外線（ＦＴＩＲ）スペクトル分析によるヒドリノ
水素化物化合物の同定 １３．８．１ 試料収集及び調製 １３．８．２ フーリエ変換赤外線（ＦＴＩＲ）スペクトル分析 １３．８．３ 結果及び考察 １３．９ ラマンスペクトル分析によるヒドリノ水素化物化合物の同定 １３．９．１ 試料収集及び調製 １３．９．２ ラマンスペクトル分析 １３．９．２．１ ニッケル線試料 １３．９．２．２ 結晶試料 １３．９．３ 結果及び考察 １３．１０ プロトン核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトル分析によるヒドリノ
水素化物化合物の同定 １３．１０．１ 試料収集及び調製 １３．１０．２ プロトン核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトル分析 １３．１０．３ 結果及び考察 １３．１１ エレクトロスプレーイオン化飛行時間質量スペクトル分析（Ｅ
ＳＩＴＯＦＭＳ）によるヒドリノ水素化物化合物の同定 １３．１１．１ 試料収集及び調製 １３．１１．２ エレクトロスプレーイオン化飛行時間質量スペクトル分
析（ＥＳＩＴＯＦＭＳ） １３．１１．３ 結果及び考察 １３．１２ 熱重量測定分析及び示差熱分析（ＴＧＡ／ＤＴＡ）によるヒド
リノ水素化物化合物の同定 １３．１２．１ 試料収集及び調製 １３．１２．２ 熱重量測定分析（ＴＧＡ）及び示差熱分析（ＤＴＡ） １３．１２．３ 結果及び考察 １３．１３ ³⁹Ｋ核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトル分析によるヒドリノ水素
化物化合物の同定 １３．１３．１ 試料収集及び調製 １３．１３．２ ³⁹Ｋ核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトル分析 １３．１３．３ 結果及び考察 Ｉ．序論 １．発明の分野 本発明は結合エネルギーが約０．８ｅＶより大きい水素化物イオン（以後、「 Ｈｙｄｒｉｎｏ（ヒドリノ）水素化物イオン」という）から成る物質の新規な組
成に関する。新規な水素化物イオンはプロトンなどのカチオンと結合して新規な 化合物を生成する。

【０００１】 ２．発明の背景 ２．１ Ｈｙｄｒｉｎｏ（ヒドリノ） 下記式で表される結合エネルギー

【０００２】

【数３】 （上式中、ｐは１より大きな整数であり、好ましくは２〜２００）を有する水素原
子がミルズ，アール（Ｍｉｌｌｓ,Ｒ．）の「古典量子力学の大統一理論（Ｔｈ ｅ Ｇｒａｎｄ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ Ｃｌａｓｓｉｃａｌ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ）」１９９６年版（以後「‘９６Ｍｉｌｌ
ｓ ＧＵＴ」という）（ブラックライト パワー インコーポレイテッド（Ｂｌ
ａｃｋＬｉｇｈｔ Ｐｏｗｅｒ, Ｉｎｃ．）グレート バレー コーポレイト センター、４１ グレート バレー パークウェイ マルバーン、ピーエー １９３５５（Ｇｒｅａｔ Ｖａｌｌｅｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｅ Ｃｅｎｔｅｒ,
４１ Ｇｒｅａｔ Ｖａｌｌｅｙ Ｐａｒｋｗａｙ, Ｍａｌｖｅｒｎ, ＰＡ １９３５５））、及び先願ＰＣＴ／ＵＳ９６／０７９４９、ＰＣＴ／ＵＳ９４ ／０２２１９、ＰＣＴ／ＵＳ９１／８４９６、ＰＣＴ／ＵＳ９０／１９９８に開
示されている。これらの開示のすべて（以後「Ｍｉｌｌｓ（ミルズ）先行公報」 という）を参照して本明細書の一部とする。原子、イオン又は分子の結合エネルギ
ーはイオン化エネルギーとしても知られ、原子、イオン又は分子から１個の電子を
除くのに必要なエネルギーである。

【０００３】 上記（１）式の結合エネルギーを有する水素原子を以後「Ｈｙｄｒｉｎｏ（ヒ
ドリノ）原子」又は「Ｈｙｄｒｉｎｏ（ヒドリノ）」いう。半径がａ_H／ｐ（ａ_H は通常の水素原子の半径、ｐは整数）であるヒドリノをＨ［ａ_H／ｐ］と命名する。 半径ａ_Hの水素原子を以後「通常の水素原子」又は「正常な水素原子」という。通常 の原子状水素はその結合エネルギー１３．６ｅＶで特徴付けられる。

【０００４】 ヒドリノは通常の水素原子と、ほぼ ｍ・２７．２１ｅＶ（ｍは整数） （２） の正味の反応エンタルピーを有する触媒との反応によって生成する。

【０００５】 この触媒作用は水素原子の大きさ、ｒ_n＝ｎａ_Hで通約可能なように減少するエ ネルギーを放出する。例えば、Ｈ（ｎ＝１）のＨ（ｎ＝１／２）への触媒作用は４
０．８ｅＶを放出し、水素原子の半径がａ_Hから１／２・ａ_Hに減少する。このよう
な触媒作用の系はカリウムを含む。カリウムの二次イオン化エネルギーは３１． ６３ｅＶであり、Ｋ⁺がＫに還元されるとき４．３４ｅＶを放出する。したがって 、Ｋ⁺からＫ²⁺及びＫ⁺からＫの反応の組合せでは、正味の反応エンタルピーは２ ７．２８ｅＶであり、これは式（２）のｍ＝１と等価である。

【０００６】

【化４】 総合反応は次式で与えられる。

【０００７】

【化５】 触媒作用時に放出されるエネルギーは触媒へのエネルギー損失よりもはるかに大
きい。放出されたエネルギーは通常の化学反応に対比して大きい。例えば、水素と 酸素ガスが燃焼して水を生成する場合、

【０００８】

【化６】 水の既知な生成エンタルピーは水素原子当たり、ΔＨ_f＝−２８６ｋＪ／ｍｏｌ、 すなわち１．４８ｅＶである。これに比べ、触媒作用を受けるそれぞれの水素原子
（ｎ＝１）は正味４０．８ｅＶを放出する。その上、さらなる触媒的遷移、

【０００９】

【数４】 などが起こる。触媒作用が始まると、ヒドリノはプロセス中で更に「不均化」と呼
ばれる自己触媒作用を行なう。このメカニズムは無機化学イオンの触媒作用と類 似である。しかしながら、ヒドリノ触媒作用は、無機化学イオン触媒よりもエンタ
ルピーがｍ・２７．２ｅＶにより良く整合するので、高次な反応速度を有するは ずである。

【００１０】 ２．２ 水素化物イオン類 水素化物イオンはプロトンに結合した区別できない２個の電子から成る。アル カリ及びアルカリ土類水素化物は水と激しく反応して水素ガスを放出し、水素ガ スは水との反応熱で発火して空気中で燃焼する。一般に金属水素化物は始原金属 の融点よりはるかに低い温度での加熱で分解する。

【００１１】 ＩＩ．発明の要約 次に記す種から成る新規な化合物を提供する； （ａ）結合エネルギーが、 （ｉ）対応する通常の水素化学種の結合エネルギーよりも大きいか、或は （ｉｉ）対応する通常の水素種の結合エネルギーが熱エネルギー以下である
か又は負であるために、対応する通常の水素種が不安定であるか又は観察されな い任意の水素種の結合エネルギーよりも大きい結合エネルギーを有する、１つ以
上の中性、正、或は負の水素種（以後、「結合エネルギー増加水素種」という）、及び （ｂ）１つ以上のその他の元素。本発明の化合物を以後「結合エネルギー増加 水素化合物」という。

【００１２】 この関係において「その他の元素」とは結合エネルギー増加水素種のほかの元素
を意味する。したがって、その他の元素は通常の水素種、或は水素のほかの任意な
元素である。化合物の１グループでは、他の元素及び結合エネルギー増加水素種は
中性である。化合物のほかのグループでは、他の元素及び結合エネルギー増加水素
種は帯電している。他の元素が平衡電荷を供給して中性な化合物を生成する。前者
の化合物群は分子結合及び共有結合で特徴付けられ、後者の群はイオン結合によ って特徴付けられる。

【００１３】 結合エネルギー増加水素種は１個以上のヒドリノ原子と１つ以上の電子、ヒド リノ原子、１つ以上の上述した結合エネルギー増加水素種を含む化合物との反応、
及び１つ以上のほかの原子、分子又は結合エネルギー増加水素種のほかのイオン との反応によって生成される。

【００１４】 本発明の一実施例では、化合物はＨ_n、Ｈ_n ^-、Ｈ_n ⁺（ｎは１〜３の整数）から成
る群から選択される１つ以上の結合エネルギー増加水素種を含む。

【００１５】 本発明の好ましい実施例に拠れば、（ａ）結合エネルギーが約０．８ｅＶより 大きな水素化物イオン（「結合エネルギー増加水素化物イオン」、すなわち「ヒドリ
ノ水素化物イオン」）、（ｂ）結合エネルギーが約１３．６ｅＶより大きな水素原
子（「結合エネルギー増加水素原子」、すなわち「ヒドリノ」）、（ｃ）第１結合 エネルギーが約１５．５ｅＶより大きな水素分子（「結合エネルギー増加水素分 子」、すなわち「Ｄｉｈｙｄｒｉｎｏ（ジヒドリノ）」）と、（ｄ） 結合エネル ギーが約１６．４ｅＶより大きな水素分子イオン（「結合エネルギー増加水素分 子イオン」、すなわち「Ｄｉｈｙｄｒｉｎｏ（ジヒドリノ）分子イオン」）とから 成る群から選択された１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る化合物が提
供される。

【００１６】 本発明の化合物は通常の水素原子から成る同じ化合物（かかる水素化合物が存
在すれば）から区別される一つ以上の特異な性質を有する。特異な性質には、例 えば、（ａ）特異な化学量論性性、（ｂ）特異な化学構造、（ｃ）１つ以上の異
常な化学特性、例えば導電性、融点沸点、密度、屈折率など、（ｄ）他の元素又
は化合物との特異な反応性、（ｅ）室温及び室温以上での安定性、（ｆ）空気及
び／又は水中での安定性が含まれる。通常の水素化合物から結合エネルギー増加 水素原子を含有する化合物を区別する方法には、１．）元素分析、２．）溶解度
、３．）反応性、４．）融点、５．）沸点、６．）温度との関数としての蒸気圧
、７．）屈折率、８．）Ｘ線光電子スペクトル分析（ＸＰＳ）、９．）ガスクロ
マトグラフィー、１０．）Ｘ線回折（ＸＲＤ）、１１．）熱量測定、１２．）赤
外線スペクトル分析（ＩＲ）、１３．）ラマンスペクトル分析、１４．）メスバ
ウアースペクトル分析、１５．）極端紫外線（ＥＵＶ）放射吸収スペクトル分析
、１６．） 紫外線（ＵＶ）放射吸収スペクトル分析、１７．）可視放射吸収ス
ペクトル分析、１８．）核磁気共鳴スペクトル分析、１９．）加熱試料のガス相
質量スペクトル分析（固体プローブ四極磁気セクタ質量スペクトル分析、２０．
）飛行時間二次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）、２１．） エレ
クトロスプレーイオン化飛行時間質量スペクトル分析（ＥＳＩＴＯＦＭＳ）、２
２．） 熱重量測定分析（ＴＧＡ）、２３．）示差熱分析（ＤＴＡ）、２４．）
走査型示差熱量計（ＤＳＣ）が含まれる。

【００１７】 本発明に拠れば、結合エネルギーが０．８ｅＶよりも大きな水素化物イオン（
Ｈ^-）が提供される。結合が約３,７,１１,１７,２３,２９,３６,４３,４９,５５,
６１,６６,６９,７１及び７２ｅＶの水素化物イオンが提供される。新規な水素化
物イオンからなる組成物も提供される。

【００１８】 新規な水素化物イオンの結合エネルギーは次式で与えられる。

【００１９】

【数５】 本発明の水素化物イオンは電子とヒドリノ、すなわち結合エネルギーが約１３
．６ｅＶ／ｎ²（ｎ＝１／ｐ、ｐは１より大きな整数）である水素原子との反応 で生じる。得られる水素化物イオンを「ヒドリノ水素化物イオン」と呼称し、以 後Ｈ^-（ｎ＝１／ｐ）又はＨ^-（１／ｐ）と命名する。

【００２０】

【化７】 ヒドリノ水素化物イオンは通常の水素原子核と結合エネルギーが０．８ｅＶで
ある２個の電子とから成る通常の水素化物イオンから区別される。後者を以後「通
常の水素化物イオン」又は「正常な水素化物イオン」と呼ぶ。ヒドリノ水素化物イ
オンは水素原子核及び上記式（７）に拠る結合エネルギーで区別することができ
ない２個の電子から成る。

【００２１】 ヒドリノ水素化物イオン、Ｈ^-（ｎ＝１／ｐ）（ｐは整数） の結合エネルギ ーをｐの関数として表Ｉに示す。

【００２２】

【表１】 １つ以上のヒドリノ水素化物イオンと１つ以上のほかの元素とから成る新規な
化合物を提供する。かかる化合物を「ヒドリノ水素化物化合物」と呼ぶ。

【００２３】 通常の水素種は次の結合エネルギーによって特徴付けられる； （ａ）水素化物イオン、０．７５４ｅＶ（通常の水素化物イオン）、（ｂ）水素
原子（通常の水素原子）、１３．６ｅＶ、（ｃ）２原子水素分子、１５．４６ｅ
Ｖ（通常の水素分子）、（ｄ）水素分子イオン、１６．４ｅＶ（通常の水素分子
イオン）、（ｅ）Ｈ₃ ⁺、２２．６ｅＶ（通常の三水素分子イオン）。本明細書で は水素の形態に関し,「通常」又は「正常」は同義である。

【００２４】 本発明のさらなる好ましい実施例に拠れば、（ａ）結合エネルギーが約１３．
６ｅＶ／（１／ｐ）²（ｐは整数を表し、好ましくは２〜２００の整数）である 水素原子、（ｂ）結合エネルギーが約、

【００２５】

【数６】 である水素化物イオン（Ｈ^-）、（ｃ）Ｈ₄ ⁺（１／ｐ）、（ｄ）結合エネルギー が２２．６ｅＶ／（１／ｐ）²（ｐは整数を表し、好ましくは２〜２００）であ るＴｒｉｈｙｄｒｉｎｏ（トリヒドリノ）分子イオンＨ₃ ⁺（１／ｐ）、（ｅ）結
合エネルギーが１５．５ｅＶ／（１／ｐ）²（ｐは整数を表し、好ましくは２〜 ２００）であるジヒドリノ、（ｆ） 結合エネルギーが１６．４ｅＶ／（１／ｐ
）²（ｐは整数を表し、好ましくは２〜２００）であるジヒドリノ分子イオンか ら成る群から選択された１つ以上の結合エネルギー増加水素種からなる化合物が
提供される。本文脈中の「約」は計算された結合エネルギーの値の±１０％を意味 する。

【００２６】 本発明の化合物は、好ましくは純度が５０原子％である。より好ましくは、化 合物の純度は９０原子％よりも高い。最も好ましくは、化合物の純度は９８％原 子％よりも高い。

【００２７】 発明の一実施例の拠れば、化合物は負に荷電した結合エネルギー増加水素種を
含み、更にプロトン、或はＨ₃ ⁺などの１つ以上のカチオンから成る。

【００２８】 本発明の化合物は、結合エネルギー増加水素種に加え、更に１種類以上の正常
な水素原子及び／又は正常な水素分子から成る。

【００２９】 化合物は化学構造式、ＭＨ、ＭＨ₂、或はＭ₂Ｈ₂を有し、Ｍはアルカリカチオ ン、Ｈは結合エネルギー増加水素化物イオン又は結合エネルギー増加水素原子で
ある。

【００３０】 化合物は化学構造式ＭＨ_nのこともあり、ｎは１又は２、Ｍはアルカリ土類カ チオン、Ｈは結合エネルギー増加水素化物イオン又は結合エネルギー増加水素原
子である。

【００３１】 化合物は化学構造式ＭＨＸの化合物でもよく、Ｍはアルカリカチオン、Ｘはハ
ロゲン原子、分子などの中性原子の１つ、分子、或はハロゲンアニオンなどの負
に荷電した一価のアニオン、Ｈは結合エネルギー増加水素化物イオン又は結合エ
ネルギー増加水素原子である。

【００３２】 化合物は化学式ＭＨＸを有することもあり、Ｍはアルカリ土類金属、Ｘは負に
荷電した一価のアニオン、Ｈは結合エネルギー増加水素化物イオン又は結合エネ
ルギー増加水素原子である。

【００３３】 化合物は化学式ＭＨＸを有することもあり、Ｍはアルカリ土類金属、Ｘは負に
荷電した二価のアニオン、Ｈは結合エネルギー増加水素原子である。

【００３４】 化合物は化学式がＭ₂ＨＸのこともあり、Ｍはアルカリカチオン、Ｘは負に荷 電した一価のアニオン、Ｈは結合エネルギー増加水素化物イオン又は結合エネル
ギー増加水素原子である。

【００３５】 化合物は化学式ＭＨ_nのこともあり、ｎは１〜５の整数、Ｍはアルカリカチオ ン、化合物の水素含有部Ｈ_nは１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００３６】 化合物は化学式がＭ₂Ｈ_nでもよく、ｎは１〜４の整数、Ｍはアルカリ土類金属
、化合物の水素含有部Ｈ_nは１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００３７】 化合物は化学式がＭ₂ＸＨ_nでもよく、ｎは１〜３の整数、Ｍはアルカリ土類カ
チオン、Ｘは負に荷電した一価のアニオン、化合物の水素含有部Ｈ_nは１つ以上 の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００３８】 化合物は化学式がＭ₂Ｘ₂Ｈ_nでもよく、ｎは１又は２、Ｍはアルカリ土類カチ オン、Ｘは負に荷電した一価のアニオン、化合物の水素含有部Ｈ_nは１つ以上の 結合エネルギー増加水素種から成る。

【００３９】 化合物は化学式がＭ₂Ｘ₃Ｈのこともあり、Ｍはアルカリ土類カチオン、Ｘは負
に荷電した一価のアニオン、Ｈは結合エネルギー増加水素化物イオン又は結合エ
ネルギー増加水素原子である。

【００４０】 化合物は化学式がＭ₂ＸＨ_nのこともあり、ｎは１又は２、Ｍはアルカリ土類カ
チオン、Ｘは負に荷電した二価のアニオン、化合物の水素含有部Ｈ_nは１つ以上 の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００４１】 化合物は化学式がＭ₂ＸＸ'Ｈでもよく、Ｍはアルカリ土類カチオン、Ｘは負に
荷電した一価のアニオン、Ｘ'は負に荷電した二価のアニオン、Ｈは結合エネル ギー増加水素化物イオン又は結合エネルギー増加水素原子である。

【００４２】 化合物は化学式がＭＭ'Ｈ_nでもよく、ｎは１〜３の整数、Ｍはアルカリ土類カ
チオン、Ｍ'はアルカリ金属カチオン、化合物の水素含有部Ｈ_nは１つ以上の結合
エネルギー増加水素種から成る。

【００４３】 化合物は化学式がＭＭ'ＸＨ_nのこともあり、ｎは１又は２の整数、Ｍはアルカ
リ土類カチオン、Ｍ'はアルカリ金属カチオン、Ｘは負に荷電した一価のアニオ ン、化合物の水素含有部Ｈ_nは１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００４４】 化合物の化学式はＭＭ'ＸＨでもよく、Ｍはアルカリ土類カチオン、Ｍ'はアル
カリ金属カチオン、Ｘは負に荷電した二価のアニオン、Ｈは結合エネルギー増加
水素化物イオン又は結合エネルギー増加水素原子である。

【００４５】 化合物の化学式はＭＭ'ＸＸ'Ｈでもよく、Ｍはアルカリ土類カチオン、Ｍ'は アルカリ金属カチオン、Ｘ及びＸ'は負に荷電した一価のアニオン、Ｈは結合エ ネルギー増加水素化物イオン又は結合エネルギー増加水素原子である。

【００４６】 化合物は化学式がＨ_nＳのこともあり、ｎは１又は２、化合物の水素含有部Ｈ_n は１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００４７】 化合物は化学式がＭＸＸ'Ｈ_nのこともあり、ｎは１〜５の整数、Ｍはアルカリ
又はアルカリ土類カチオン、Ｘは負に荷電した一価又は二価のアニオン、Ｘ'は Ｓｉ、Ａｌ、Ｎｉ、遷移元素、内部遷移元素、或は希土類元素であり、化合物の
水素含有部Ｈ_nは１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００４８】 化合物は化学式がＭＡｌＨ_nでもよく、ｎは１〜６の整数、Ｍはアルカリ又は アルカリ土類カチオン、化合物の水素含有部Ｈ_nは１つ以上の結合エネルギー増 加水素種から成る。

【００４９】 化合物の化学式がＭＨ_nのこともあり、ｎは１〜６の整数、Ｍは遷移元素、内 部遷移元素、希土類元素、或はＮｉであり、化合物の水素含有部Ｈ_nは１つ以上 の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００５０】 化合物の化学式がＭＮｉＨ_nのこともあり、ｎは１〜６の整数、Ｍはアルカリ カチオン、アルカリ土類カチオン、ケイ素、或はアルミニウムであり、化合物の
水素含有部Ｈ_nは１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００５１】 化合物は化学式がＭＸＨ_nのこともあり、ｎは１〜６の整数、Ｍはアルカリカ チオン、アルカリ土類カチオン、ケイ素、アルミニウム、Ｘは遷移元素、内部遷
移元素、或は希土類元素カチオンであり、化合物の水素含有部Ｈ_nは１つ以上の 結合エネルギー増加水素種から成る。

【００５２】 化合物の化学式がＭＸＡｌＸ'Ｈ_nのこともあり、ｎは１又は２、Ｍはアルカリ
又はアルカリ土類カチオン、Ｘ及びＸ'は負に荷電した一価又は負に帯電した二 価のアニオンのいずれかであり、化合物の水素含有部Ｈ_nは１つ以上の結合エネ ルギー増加水素種から成る。

【００５３】 化合物は化学式がＴｉＨ_nでもよく、ｎは１〜４の整数であり、化合物の水素 含有部Ｈ_nは１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００５４】 化合物は化学式がＡｌ₂Ｈ_nのこともあり、ｎは１〜４の整数であり、化合物の
水素含有部Ｈ_nは１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００５５】 化合物は化学式［ＫＨ_mＫＣＯ₃］_nでもよく、ｍ及びｎはそれぞれが整数であ り、化合物の水素含有部Ｈ_mは１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００５６】 化合物は化学式［ＫＨ_mＫＮＯ₃］_n ⁺ｎＸ^-のこともあり、ｍ及びｎはそれぞれ が整数、Ｘは負に荷電した一価のアニオンであり、化合物の水素含有部Ｈ_mは１ つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００５７】 化合物は化学式［ＫＨＫＮＯ₃］_nでもよく、ｎは整数であり、化合物の水素含
有部Ｈは１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００５８】 化合物は化学式［ＫＨＫＯＨ］_nでもよく、ｎは整数であり、化合物の水素含 有部Ｈは１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００５９】 カチオン又はアニオンを含む化合物は化学式［ＭＨ_mＭ′Ｘ］_nを有してもよく
、ｍ及びｎはそれぞれが整数、Ｍ及びＭ'はそれぞれアルカリ又はアルカリ土類 カチオン、Ｘは負に荷電した一価又は二価のアニオンであり、化合物の水素含有
部Ｈ_mは１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００６０】 カチオン又はアニオンを含む化合物は化学式［ＭＨ_mＭ′Ｘ′］_n ⁺ｎＸ^-を有し
てもよく、ｍ及びｎはそれぞれが整数、Ｍ及びＭ'はそれぞれアルカリ又はアル カリ土類カチオン、Ｘ及びＸ'は負に荷電した一価又は二価のアニオンであり、 化合物の水素含有部Ｈ_mは１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００６１】 化合物は化学式ＭＸＳｉＸ'Ｈ_nのこともあり、ｎは１又は２、Ｍはアルカリ又
はアルカリ土類カチオン、Ｘ及びＸ'は負に帯電した一価アニオンか二価アニオ ンのいずれかであり、化合物の水素含有部Ｈ_nは１つ以上の結合エネルギー増加 水素種から成る。

【００６２】 化合物は化学式ＭＳｉＨ_nでもよく、ｎは１〜６の整数、Ｍはアルカリ又はア ルカリ土類カチオンであり、化合物の水素含有部Ｈ_nは１つ以上の結合エネルギ ー増加水素種から成る。

【００６３】 化合物は化学式がＳｉ_nＨ_4nのこともあり、ｎは整数であり、化合物の水素含 有部Ｈ_4nは１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００６４】 化合物は化学式がＳｉ_nＨ_3nでもよく、ｎは整数であり、化合物の水素含有部 Ｈ_3nは１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００６５】 化合物は化学式がＳｉ_nＨ_3nＯ_mのこともあり、ｎ及びｍは整数であり、化合物
の水素含有部Ｈ_3nは１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００６６】 化合物は化学式がＳｉ_xＨ_4x-2yＯ_yであってもよく、ｘ及びｙはそれそれ整数 であり、化合物の水素含有部Ｈ_4x-2yは１つ以上の結合エネルギー増加水素種か ら成る。

【００６７】 化合物は化学式がＳｉ_xＨ_4xＯ_yであってもよく、ｘ及びｙはそれそれ整数であ
り、化合物の水素含有部Ｈ_4xは１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００６８】 化合物は化学式がＳｉ_nＨ_4n・Ｈ₂Ｏでもよく、ｎは整数であり、化合物の水素
含有部Ｈ_4nは１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００６９】 化合物は化学式がＳｉ_nＨ_2n+2でもよく、ｎは整数であり、化合物の水素含有 部Ｈ_2n+2は１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００７０】 化合物は化学式がＳｉ_xＨ_2x+2Ｏ_yでもよく、ｘ及びｙはそれそれ整数であり、
化合物の水素含有部Ｈ_2x+2は１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００７１】 化合物は化学式がＳｉ_nＨ_4n-2Ｏでもよく、ｎは整数であり、化合物の水素含 有部Ｈ_4n-2は１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００７２】 化合物は化学式がＭＳｉ_4nＨ_10nＯ_nでもよく、ｎは整数、Ｍはアルカリ又はア
ルカリ土類カチオンであり、化合物の水素含有部Ｈ_10nは１つ以上の結合エネル ギー増加水素種から成る。

【００７３】 化合物は化学式がＭＳｉ_4nＨ_10nＯ_n+1でもよく、ｎは整数、Ｍはアルカリ又は
アルカリ土類カチオンであり、化合物の水素含有部Ｈ_10nは１つ以上の結合エネ ルギー増加水素種から成る。

【００７４】 化合物は化学式がＭ_qＳｉ_nＨ_mＯ_pでもよく、ｑ、ｎ、ｍ及びｐは整数、Ｍはア
ルカリ又はアルカリ土類カチオンであり、化合物の水素含有部Ｈ_mは１つ以上の 結合エネルギー増加水素種から成る。

【００７５】 化合物は化学式がＭ_qＳｉ_nＨ_mでもよく、ｑ、ｎ及びｍは整数、Ｍはアルカリ 又はアルカリ土類カチオンであり、化合物の水素含有部Ｈ_mは１つ以上の結合エ ネルギー増加水素種から成る。

【００７６】 化合物は化学式がＳｉ_nＨ_mＯ_pでもよく、ｎ、ｍ及びｐは整数、化合物の水素 含有部Ｈ_mは１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００７７】 化合物は化学式がＳｉ_nＨ_mでもよく、ｎ及びｍは整数であり、化合物の水素含
有部Ｈｍは１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００７８】 化合物は化学式がＭＳｉＨ_nでもよく、ｎは１〜８の整数、Ｍはアルカリ又は アルカリ土類カチオンであり、化合物の水素含有部Ｈ_nは１つ以上の結合エネル ギー増加水素種から成る。

【００７９】 化合物は化学式がＳｉ₂Ｈ_nでもよく、ｎは１〜８の整数であり、化合物の水素
含有部Ｈ_nは１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００８０】 化合物は化学式がＳｉＨ_nでもよく、ｎは１〜８の整数であり、化合物の水素 含有部Ｈ_nは１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００８１】 化合物は化学式がＳｉＯ₂Ｈ_nでもよく、ｎは１〜６の整数であり、化合物の水
素含有部Ｈ_nは１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る。

【００８２】 化合物は化学式がＭＳｉＯ₂Ｈ_nでもよく、ｎは１〜６の整数、Ｍはアルカリ又
はアルカリ土類カチオンであり、化合物の水素含有部Ｈ_nは１つ以上の結合エネ ルギー増加水素種から成る。

【００８３】 化合物は化学式がＭＳｉ₂Ｈ_nでもよく、ｎは１〜１４の整数、Ｍはアルカリ又
はアルカリ土類カチオンであり、化合物の水素含有部Ｈ_nは１つ以上の結合エネ ルギー増加水素種から成る。

【００８４】 化合物は化学式がＭ₂ＳｉＨ_nでもよく、ｎは１〜８の整数、Ｍはアルカリ又は
アルカリ土類カチオンであり、化合物の水素含有部Ｈ_nは１つ以上の結合エネル ギー増加水素種から成る。

【００８５】 ＭＨＸ、Ｍ₂ＨＸ、Ｍ₂ＸＨ_n、Ｍ₂Ｘ₂Ｈ_n、Ｍ₂Ｘ₃Ｈ、Ｍ₂ＸＸ'Ｈ、ＭＭ'ＸＨ_n 、ＭＭ'ＸＸ'Ｈ、ＭＸＸ'Ｈ_n、ＭＸＡｌＸ'Ｈ_nにおいて、負に帯電した一価アニ
オンはハロゲンイオン、水酸化物イオン、炭酸水素イオン、或は硝酸イオンであ
る。

【００８６】 ＭＨＸ、Ｍ₂ＸＨ_n、Ｍ₂ＸＸ'Ｈ、ＭＭ'ＸＨ、ＭＸＸ'Ｈ_n、ＭＸＡｌＸ'Ｈ_nに おいて、負に帯電した二価アニオンは炭酸イオン、酸化物、或は硫酸イオンであ
る。

【００８７】 ＭＸＳｉＸ'Ｈ_n、ＭＳｉＨ_n、Ｓｉ_nＨ_4n、Ｓｉ_nＨ_3n、Ｓｉ_nＨ_3nＯ_m、Ｓｉ_xＨ _4x-2y Ｏ_y、Ｓｉ_xＨ４_xＯ_y、Ｓｉ_nＨ_4m・Ｈ₂Ｏ、Ｓｉ_nＨ_2n+2、Ｓｉ_xＨ_2x+2Ｏ_y、
Ｓｉ_nＨ_4n-2Ｏ、ＭＳｉ_4nＨ_10nＯ_n、ＭＳｉ_4nＨ_10nＯ_n+1、Ｍ_qＳｉ_nＨ_mＯ_p、Ｍ_q Ｓｉ_nＨ_m、Ｓｉ_nＨ_mＯ_p、Ｓｉ_nＨ_m、ＭＳｉＨ_n、Ｓｉ₂Ｈ_n、ＳｉＨ_n、ＳｉＯ₂Ｈ _n 、ＭＳｉＯ₂Ｈ_n、ＭＳｉ₂Ｈ_n、Ｍ₂ＳｉＨ_nにおいて、化学量論性、熱安定性な どの観察された特性及び／又は酸素との反応性などの反応性は水素含有部が通常
の水素Ｈだけである対応する通常の化合物とは異なる。観察された特異な特性は 結合エネルギー増加水素種に依存する。

【００８８】 これらの化合物の用途には、バッテリー、燃料電池、切断物質、軽量高強度構
造体材料及び合成繊維、熱電子発生器のカソード、光ルミネセンス化合物、耐腐
食被膜、耐熱被膜、照明用リン光体、光学被膜、光ファイバ、極端紫外線レーザ
媒体、光ファイバケーブル、磁石及びコンピュータ磁気記憶媒体、エッチング剤
、マスキング剤、半導体製作のドーパント、燃料、爆薬、発射薬が含まれる。結 合エネルギー増加水素化合物は化学合成処理方法及び精製方法に有用である。結 合エネルギー増加水素イオンは高電圧電解セルの電解質負イオンとしての用途が
ある。結合エネルギー増加水素種が特異な同位体と結合を形成する際の選択性は 元素の所望同位体を純化（精製）する手段を提供する。

【００８９】 本発明のほかの態様に拠れば、ジヒドリノがプロトンとヒドリノ水素化物イオ
ンとの反応、或はヒドリノ水素化物イオンの熱分解、或は結合エネルギー増加水
素化合物の熱分解又は化学分解によって生じる。

【００９０】 結合エネルギー増加水素化物イオンの１種類以上から成る化合物を合成する方
法を提供する。かかる化合物を以後「ヒドリノ水素化物化合物」と呼ぶ。この方法は
原子状水素を反応の正味のエンタルピー、約ｍ／２・２７ｅＶ（ｍは１より大き
く、好ましくは４００以下の整数）を有する触媒と反応させて、結合エネルギー
が約１３．６ｅＶ／（１／ｐ）²（ｐは整数で、好ましくは２〜２００の整数） である結合エネルギー増加水素原子を産生することから成る。結合エネルギー増 加水素原子は電子と反応して、結合エネルギー増加水素化物イオンを生成する。 結合エネルギー増加水素化物イオンは１種類以上のカチオンと反応して、１種類
以上の結合エネルギー増加水素化物イオンから成る化合物を生成する。

【００９１】 本発明は本発明になるヒドリノ水素化物化合物などの結合エネルギー増加水素
化合物を生成するための反応容器をも指向する。かかる反応容器を以後「ヒドリノ
水素化物反応容器」と呼ぶ。このヒドリノ水素化物反応容器はヒドリノ類及び電子
源を作るセルから成る。反応容器は結合エネルギーが上記（７）式の水素化物イ オンを産生する。ヒドリノ類を作るセルは例えば、電解セル、ガスセル、ガス放 電セル又はプラズマトーチセルの形態をとる。これらのセルはそれぞれ、原子状 水素源、ヒドリノを作るための１種類以上の固体、溶融、液体又はガス状の触媒
、水素と触媒とを反応させてヒドリノを作る容器から成る。本明細書で使用し、 かつ標記の発明で考察する用語「水素」は、特に断わらない限り、プロチウム（¹ Ｈ）のほかに重水素及びトリチウムを含む。電子源からの電子はヒドリノと接触 して反応し、ヒドリノ水素化物イオンを生成する。

【００９２】 本明細書で「ヒドリノ水素化物反応容器」として記述した反応容器はヒドリノ
水素化物イオン及び化合物のほかに、本発明になるその他の結合エネルギー増加
水素化合物の生成も可能である。したがって、「ヒドリノ水素化物反応容器」の 命名は生成された結合エネルギー増加水素化合物の性質を基準に限定されると理
解すべきでない。

【００９３】 電解セルでは、ヒドリノは次のいずれかと接触によって還元されて（すなわち
、電子を獲得して）ヒドリノ水素化物イオンを生成する；１．）カソード、２．
）セルを構成する還元物質、３．）反応容器構成物のいずれか、又は４．）セル
の操作に外因的な還元物質（例えば、外部からセルに加えられた消耗還元物質）
。（上記の２〜４項を以後、まとめて「ヒドリノ還元物質」という。）ガスセルで
は、ヒドリノはヒドリノ還元物質によってヒドリノ水素化物イオンに還元される
。ガス放電セルの場合には、ヒドリノは１．）カソードとの接触、２．）プラズ マ電子による還元、又は３．）ヒドリノ還元物質との接触、によってヒドリノ水
素化物イオンに還元される。プラズマトーチセルでは、ヒドリノは１．）プラズ マ電子による還元、又は２．）ヒドリノ還元物質との接触、によってヒドリノ水
素化物イオンに還元される。一実施例では、ヒドリノ水素化物イオン還元物質か ら成る電子源はヒドリノ原子が存在する場合においてのみ有効である。

【００９４】 本発明になる一態様に拠れば、新規な化合物がヒドリノ水素化物イオンとカチ
オンから生成される。電解セルでは、カチオンはセルのカソード又はアノード物 質の酸化種、添加還元物質のカチオン、或は電解質（液）カチオン（触媒を構成
するカチオンなど）のいずれかである。電解質のカチオンは触媒のカチオンのこ ともある。ガスセルでは、カチオンはセルの材料の酸化種、原子状水素を生成す る分子状水素解離物質から成るカチオン、添加還元物質から成るカチオン、或は
セルに存在するカチオン（触媒を構成するカチオンなど）である。放電セルでは 、カチオンはセルのカソード又はアノード物質の酸化種、添加還元物質のカチオ
ン、或はセルに存在するカチオン（触媒を構成するカチオンなど）のいずれかで
ある。プラズマトーチセルでは、カチオンはセル材料の酸化種、添加還元物質の カチオン、或はセルに存在するカチオン（触媒を構成するカチオンなど）のいず
れかである。

【００９５】 バッテリーが提供され、バッテリーはカソード及び酸化物質を含むカソード室
、アノード及び還元物質を含むアノード室、カソード室とアノード室との間の回
路を完成する塩橋、とから成る。結合エネルギー増加水素化合物はバッテリーの カソード側半反応の酸化物質として働く。酸化物質が結合エネルギー増加水素化 合物であってもよい。カチオン又は原子Ｍ^(n-1)+の結合エネルギーがヒドリノ水 素化物イオンＨ^-（１／ｐ）の結合エネルギー以下であるようにヒドリノ水素化 合物イオンに結合したカチオンＭⁿ⁺（ｎは整数）は酸化物質として働く。別の選 択肢として、ヒドリノ水素化物イオンは所与のカチオンにつき、ヒドリノ水素化物
イオンがカチオンによって酸化されないように選択される。したがって、酸化物 質Ｍⁿ⁺Ｈ^-（１／ｐ）_nはカチオンＭⁿ⁺（ｎは整数）とその結合エネルギーがＭ^{(n -1)+} の結合エネルギーよりも大きいように選択されたヒドリノ水素化物イオンＨ ^- （１／ｐ）（ｐは１より大きい整数）から構成される。安定なカチオン−ヒドリ
ノ水素化物アニオン化合物を選択することで、還元ポテンシャルがカチオンと酸 化物質のアニオンとの結合エネルギーによって決まるバッテリーの酸化物質が提
供される。

【００９６】 バッテリーの酸化物質は、例えば還元されたジヒドリノ分子イオン、ジヒドリ ノ分子、

【００９７】

【化８】 の結合エネルギーがヒドリノ水素化物イオンＨ^-（１／ｐ′）の結合エネルギー 以下であるように、ヒドリノ水素化物イオンに結合したジヒドリノ分子イオンか
ら成る結合エネルギー増加水素化合物である。かかる酸化物質の１つが化合物、

【００９８】

【化９】 である（ジヒドリノ分子イオンのｐは２、ヒドリノ水素化物イオンのｐ'は１３,
１４,１５,１６,１７,１８又は１９）。別の選択肢として、Ｈｅ²⁺（Ｈ^-（１／ｐ ））₂又はＦｅ⁴⁺（Ｈ^-（１／ｐ））₄の場合、Ｈｅ⁺及びＦｅ³⁺の結合エネルギー がそれぞれ５４．４ｅＶ及び５４．８ｅＶであるので、ヒドリノ水素化物イオン のｐは１１〜２０でもよい。したがって、Ｈｅ²⁺（Ｈ^-（１／ｐ））₂の場合には、 水素化物イオンはＨｅ⁺（５４．４ｅＶ）よりも高い結合エネルギーを持つよう に選択される。Ｆｅ⁴⁺（Ｈ^-（１／ｐ））₄の場合、水素化物イオンはＦｅ³⁺（５４
．８ｅＶ）よりも高い結合エネルギーを持つように選択される。

【００９９】 バッテリーの一実施例では、ヒドリノ水素化物イオンは塩橋を経由してカソー ド室からアノード室へ移動することで、バッテリーの運転中に回路を完成する。 塩橋はアニオン導電性膜及び／又はアニオン導電体を構成する。塩橋が、例えば、 アニオン導電性膜及び／又はアニオン導電体で構成されることもある。塩橋はゼ オライト、ランタノイドホウ酸塩（ＭＢ₆など、Ｍはランタノイド）、或はヒドリノ
水素化物アニオンの小サイズを基準にしてアニオン導体として選択されたアルカ
リ土類ホウ酸塩（ＭＢ₆など、Ｍはアルカリ土類）から形成される。

【０１００】 バッテリーは任意に再充填（リチャージ）可能なように作成される。再充填可 能なバッテリーの実施例に拠れば、カソード室は還元された酸化物質を含有し、ア
ノード室は酸化された還元物質を含有する。バッテリーは移動して回路を完成す るヒドリノ水素化物イオンなどのイオンから更に構成される。バッテリーを再充 填可能にするために、結合エネルギー増加水素化合物から成る酸化物質は、適当 な電圧をバッテリーに印加することで再生されて、所望の酸化物質を生成するこ とができなければならない。代表的な適正電圧は約１ボルトから約１００ボルト である。酸化物質Ｍⁿ⁺Ｈ^-（１／ｐ）_nは所望の電圧で生成した所望のカチオンか らなり、カチオンＭ^(n-1)+からＭⁿ⁺を生成するｎ次イオン化エネルギーＩＰ_n（ｎ
は整数）がヒドリノ水素化物イオンＨ^-（１／ｐ）（ｐは１より大きい整数）の 結合エネルギー以下であるように選択される。

【０１０１】 還元された酸化物質は、例えば金属鉄であり、ヒドリノ水素化物イオン源を有す
る酸化された還元物質は、例えばカリウムヒドリノ水素化物（Ｋ⁺Ｈ^-（１／ｐ） ）である。適正な電圧を印加することで、還元された酸化物質（Ｆｅ）を所望の 酸化状態（Ｆｅ⁴⁺）に酸化して、酸化物質〔Ｆｅ⁴⁺（Ｈ^-（１／ｐ））₄、ヒドリノ
水素化物イオンのｐは１１〜２０の整数〕を生成する。適正な電圧の印加で、酸 化された還元物質（Ｋ⁺）をも所望の酸化状態（Ｋ）に還元して、還元物質（金属
カリウム）が生成する。ヒドリノ水素化物イオンはアノード室から塩橋を経由し てカソード室に移動することによって回路を完成する。

【０１０２】 バッテリーの実施例では、カソード室はカソードとして機能する。

【０１０３】 ヒドリノ水素化物イオンを供給する結合エネルギー増加水素化合物は電気分解
によって物質の所望する組成物の合成に利用することができる。ヒドリノ水素化 物イオンは高電圧電解セルの電解質の負イオンとして働く場合もある。ジントル 相ケイ化物及びシランなどの所望の化合物が、アニオン、電解質、或は電解溶液を
分解することなく、電気分解を利用して合成されうる。ヒドリノ水素化物イオンの
結合エネルギーはセルの運転中に生成するいかなる通常の種よりも大きい。セル は、ヒドリノ水素化物イオンを分解することなく、所望の生成物を生成する所望の
電圧で運転することができる。所望の生成物がカチオンＭⁿ⁺（ｎは整数）である 場合、ヒドリノ水素化物イオンＨ^-（１／ｐ）はその結合エネルギーがＭ^(n-1)+の
結合エネルギーよりも大きいように選択される。所望の電圧で生成した所望のカ チオンはカチオンＭ^(n-1)+からＭⁿ⁺（ｎは整数）を生成するｎ次のイオン化エネ
ルギーＩＰ_n（ｎは整数）がヒドリノ水素化物イオンＨ^-（１／ｐ）の結合エネル
ギー以下であるように選択される。別の選択肢として、ヒドリノ水素化物イオンは
所望のカチオンにつき、カチオンによって酸化されないように選択される。例えば、 Ｈｅ²⁺又はＦｅ⁴⁺の場合、ヒドリノ水素化物イオンのｐは、Ｈｅ⁺及びＦｅ³⁺の 結合エネルギーがそれぞれ５４．４ｅＶ及び５４．８ｅＶであるので、１１〜２ ０である。したがって、所望の化合物がＨｅ²⁺（Ｈ^-（１／ｐ））₂である場合、 水素化物イオンはＨｅ⁺（５４．４ｅＶ）よりも高い結合エネルギーをもつよう に選択される。所望の化合物がＦｅ⁴⁺（Ｈ^-（１／ｐ））₄の場合、水素化物イオ ンはＦｅ³⁺（５４．８ｅＶ）よりも高い結合エネルギーをもつように選択される。 ヒドリノ水素化物イオンは、電解質が運転中に分解しないで、所望の生成物を 生成するように選択される。

【０１０４】 本発明の燃料電池は酸化物質源、酸化物質源と通じてカソード室に収納された
カソード、アノード室の中のアノード、カソード室とアノード室との間で回路を
完成する塩橋とから構成される。酸化物質は酸化物質源からのヒドリノでもよい。
ヒドリノは反応してカソード側の半反応でヒドリノ水素化物イオンを生成する。 結合エネルギー増加水素化合物がヒドリノを供給する。ヒドリノは結合エネルギ ー増加水素化合物の熱分解又は化学分解によって、酸化物質源からカソードに供
給されてもよい。別法として、酸化物質源は本発明の電解セル、ガスセル、ガス 放電セル、或はプラズマトーチセルヒドリノ水素化物反応容器でもよい。燃料電 池の代替酸化物質は結合エネルギー増加水素化合物から成る。例えば、カチオン
又は原子Ｍ^(n-1)+の結合エネルギーがヒドリノ水素化物イオンＨ^-（１／ｐ）の 結合エネルギー以下であるようにヒドリノ水素化合物イオンに結合したカチオン
Ｍⁿ⁺（ｎは整数）は酸化物質として作用する。酸化物質源、Ｍⁿ⁺Ｈ^-（１／ｐ）_n などは本発明の電解セル、ガスセル、ガス放電セル、或はプラズマトーチセルヒ
ドリノ水素化物反応容器でもよい。

【０１０５】 燃料電池の１実施例では、カソード室はカソードとして機能する。

【０１０６】 本発明の別の実施例に拠れば、結合エネルギー増加水素化合物の１種類以上か
ら成る燃料が提供される。

【０１０７】 発明の別の態様に拠れば、次の反応物質の少なくとも１つの熱分解又は化学反
応によってエネルギーが放出される；（１）結合エネルギー増加水素化合物、（
２）ヒドリノ、或は（３）ジヒドリノ。分解反応又は化学反応は、（ａ）反応物 質と異なる化学量論性を持つ結合エネルギー増加水素化合物、（ｂ）化学量論性
が同じで、反応物質の対応する種より高結合エネルギーを持つ１種類以上の結合
エネルギー増加種からなる結合エネルギー増加水素化合物、（ｃ）ヒドリノ、（
ｄ）反応物質ジヒドリノよりも高結合エネルギーを有するジヒドリノ、或は（ｅ
） 反応物質ヒドリノよりも高結合エネルギーを有するヒドリノ、の少なくとも
１種を生成する。反応物質及び生成物として代表的な結合エネルギー増加水素化 合物には、「実験結果」のセクション及び「そのほかの結合エネルギー増加化合
物」のセクションに示した化合物が含まれる。

【０１０８】 発明の別に実施例は結合エネルギーが約０．６５ｅＶのヒドリノイオンを含む
結合エネルギー増加水素化合物である。

【０１０９】 本発明の別の実施例では、結合エネルギーが約０．６５ｅＶの水素化物イオン
を含む化合物を製造する方法を提供する。この方法はエネルギー増加水素原子を 供給すること、エネルギー増加水素原子と第１の還元物質とを反応させること、
これによって結合エネルギーが０．８ｅＶよりも大きな１つ以上の安定な水素化
物イオン及び１つ以上の非反応性原子状水素を生成すること、とから成る。この
方法は、更に、非反応性原子状水素を収集すること、非反応性原子状水素を第２
の還元物質と反応させること、これによって結合エネルギーが約０．６５ｅＶで
ある水素化物イオンを含む安定な水素化物イオンを生成すること、とから成る。
第１の還元物質は高い仕事関数、すなわち非反応性水素との正の反応自由エネル
ギーを有する。第１の還元物質は金属、タングステンなどのアルカリ又はアルカ リ土類以外の金属である。第２還元物質はプラズマ又はアルカリ又はアルカリ土 類金属から成る。

【０１１０】 発明の別の実施例はエネルギーの爆発的な放出方法である。結合エネルギーが 約０．６５ｅＶである水素化物イオンを含む結合エネルギー増加水素化合物をプ
ロトンと反応させて、１次結合エネルギーが約８,９２８ｅＶである分子状水素 を生成する。プロトンは酸又は超酸によって供給される。酸又は超酸は、例えばＨ
Ｆ、ＨＣｌ、Ｈ₂ＳＯ₄、ＨＮＯ₃、ＨＦとＳｂＦ₅との反応生成物、ＨＣｌとＡｌ ₂ Ｃｌ₆との反応生成物、Ｈ₂ＳＯ₃ＦとＳｂＦ₅との反応生成物、Ｈ₂ＳＯ₄とＳＯ₂ との反応生成物、及びこれらの組合せから成る。酸又は超酸プロトンの反応は水
素化物イオン又は水素化物化合物と酸又は超酸との急速な混合によって開始する。 急速な混合は、例えば水素化物イオン又は水素化物イオン化合物及び酸又は超 酸に近接した通常の爆薬のデトネーションによって達成することができる。

【０１１１】 本発明のほかの実施例は結合エネルギーが約０．６５ｅＶである水素化物イオ
ンを含有する結合エネルギー増加水素化合物の熱分解からなるエネルギーの爆発
的放出方法である。化合物の分解が１次結合エネルギー約８,９２８ｅＶである水
素分子を生成する。熱分解反応は、例えば水素化物イオン化合物に近接した通常 の爆薬のデトネーションによって達成することができる。熱分解は、例えば水素 化物イオン化合物の衝撃加熱によっても達成することができる。衝撃加熱は、例 えば水素化物イオン化合物を先端に付けた発射体を、衝撃でデトネーションを引
起こす条件下で、衝突させることによって達成することができる。

【０１１２】 結合エネルギー増加水素化合物のほかの用途は、出発材料よりも好ましくは異
なる高電圧を有する、熱電子カソードの製作におけるドーパントとしての用途で
ある。例えば、出発材料はタングステン、モリブデン、或はこれらの酸化物であ る。ドープした熱電子カソードの好適な実施例では、ドーパントはヒドリノ水素 化物イオンである。金属などの材料にイオン注入、エピタキシ、真空蒸着によっ てヒドリノ水素化物イオンをドープして優れた熱電子カソードを作出することが
できる。特異なｐ−ヒドリノ水素化物イオン（Ｈ^-（ｎ＝１／ｐ）、ｎは整数）が
、ドーピング後における電圧など、所望の特性を付与するために選ばれる。

【０１１３】 結合エネルギー増加水素化合物のその他の用途は、出発材料に比べそれぞれ異
なるバンドギャップを有するドープした半導体の製作におけるドーパント又はド
ーパント成分としての用途である。例えば、出発材料は通常の半導体、通常のド ープした半導体、或はシリコン、ゲルマニウム、ガリウム、インジウム、ヒ素、
りん、アンチモン、ホウ素、アルミニウム、第ＩＩＩ族元素、第ＩＶ族元素、あ
るいは第Ｖ族元素などの通常のドーパントである。ドープした半導体の好ましい 実施例では、ドーパント又はドーパント成分はヒドリノ水素化物イオンである。 シリコンなどの材料にイオン注入、エピタキシ、真空蒸着でヒドリノ水素化物イ
オンをドープして優れたドープ半導体を作出することができる。特異なｐ−ヒド リノ水素化物イオン（Ｈ^-（ｎ＝１／ｐ）、ｎは整数）が、ドーピング後におけ るバンドギャップなど、所望の特性を付与するために選ばれる。

【０１１４】 同位体の分離方法は所望の元素を含有する同位体混合物の元素又は化合物を結
合エネルギー増加水素種と不足状態で反応させるステップから成る。反応生成物 の結合エネルギーは所望の元素の同位体に依存する。したがって反応では、所望 の同位体中に濃縮した所望の元素を含有する新化合物と少なくとも１つの結合エ
ネルギー増加水素種とが主に生成する。或は反応では、所望しない同位体の中に 濃縮した所望の元素を含有する新化合物と少なくとも１つの結合エネルギー増加
水素種とが主に生成する。１つ以上の結合エネルギー増加水素種と同位体に濃縮 した所望の元素からなる化合物が純化される。これが元素の濃縮同位体を得る手 段である。或は、１つ以上の結合エネルギー増加水素種から成る化合物と同位体 に濃縮した所望しない元素とを除いて、元素の所望の濃縮同位体を得る。

【０１１５】 元素の同位体を分離する方法は、 結合エネルギー増加水素種と結合エネルギー増加水素種を基準にして所望同
位体のモル過剰から成る同位体元素混合物とを反応させて、所望同位体に濃縮し
た化合物を生成させること及び、 この所望の同位体に濃縮された化合物を純化すること、 とから成る。

【０１１６】 一つ以上の化合物に存在する元素の同位体を分離する方法は、 結合エネルギー増加水素種と結合エネルギー増加水素種を基準にして所望同
位体のモル過剰を含む同位体混合物から成る化合物とを反応させて、所望同位体
に濃縮した化合物を生成させること及び、 この所望の同位体に濃縮された化合物を純化すること、 とから成る。

【０１１７】 元素同位体を分離する方法は、 結合エネルギー増加水素種と結合エネルギー増加水素種を基準にして所望で
ない同位体のモル過剰から成る同位体元素混合物とを反応させて、所望でない同
位体に濃縮した化合物を生成させること及び、 この所望でない同位体に濃縮された化合物を除くこと、 とから成る。

【０１１８】 一つ以上の化合物に存在する元素同位体を分離する方法は、 結合エネルギー増加水素種と結合エネルギー増加水素種を基準にして所望で
ない同位体のモル過剰を含む同位体混合物から成る化合物とを反応させて、所望
でない同位体に濃縮した化合物を生成させること及び、 この所望でない同位体に濃縮された化合物を除くこと、 とから成る。

【０１１９】 同位体を分離する方法の１実施例では、結合エネルギー増加水素種はヒドリノ
水素化物イオンである。

【０１２０】 その他の目的、態様及び本発明の特徴は、操作方法及び関連要素の機能ととも
に、添付図面を参照して以下の説明及び付属する特許請求の範囲を考察すること
で明らかになると思われる。これらの総ては本明細書の一部をなすものであり、 明細書中の参照数字は種々の図における対応部分を示すものである。

【０１２１】 ＩＩＩ．図面の簡単な説明 図１は本発明になる水素化物反応容器の模式図である。

【０１２２】 図２は本発明になる電解セル水素化物反応容器の模式図である。

【０１２３】 図３は本発明になるガスセル水素化物反応容器の模式図である。

【０１２４】 図４は本発明になる実験用ガスセル水素化物反応容器の模式図である。

【０１２５】 図５は本発明になるガス放電セル水素化物反応容器の模式図である。

【０１２６】 図６は本発明になる実験用ガス放電セル水素化物反応容器の模式図である。

【０１２７】 図７は本発明になるプラズマトーチセル水素化物反応容器の模式図である。

【０１２８】 図８は本発明になる別のプラズマトーチセル水素化物反応容器の模式図である。

【０１２９】 図９は本発明になる燃料電池の模式図である。

【０１３０】 図９Ａは本発明になるバッテリーの模式図である。

【０１３１】 図１０は対照ガラス状炭素棒のＸ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）の０〜１２０
０ｅＶ結合エネルギー領域である。

【０１３２】 図１１は０．５７Ｍ Ｋ₂ＣＯ₃電解質（液）の電解後のガラス状炭素棒カソー
ド（試料＃１）のサーベースペクトル、同定された１次元素である。

【０１３３】 図１２は０．５７Ｍ Ｋ₂ＣＯ₃電解質の電解後のガラス状炭素棒カソード（試
料＃１）の低結合エネルギー領域（０〜２８５ｅＶ）である。

【０１３４】 図１３は０．５７Ｍ Ｋ₂ＣＯ₃電解質の電解後のガラス状炭素棒カソード（試
料＃１）のＸ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）の５５〜７０ｅＶ結合エネルギー領
域である。

【０１３５】 図１４は０．５７Ｍ Ｋ₂ＣＯ₃電解質の電解後のガラス状炭素棒カソード（試
料＃２）の高解像Ｘ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）の０〜７０ｅＶ結合エネルギ
ー領域である。

【０１３６】 図１５は０．５７Ｍ Ｋ₂ＣＯ₃電解質の電解及び貯蔵３か月後のガラス質炭素
棒カソード（試料＃３）の高解像Ｘ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）の０〜７０ｅ
Ｖ結合エネルギー領域である。

【０１３７】 図１６は結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー６．３×１０⁸Ｊ を産生したＫ₂ＣＯ₃電解セルから電解質を濾過することによって調製した結晶（
試料＃４）のサーベースペクトル、同定された１次元素である。

【０１３８】 図１７は結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー６．３×１０⁸Ｊ を産生したＫ₂ＣＯ₃電解セルから電解質を濾過することによって調製した結晶（
試料＃４）の高解像Ｘ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）の０〜７５ｅＶ結合エネル
ギー領域である。

【０１３９】 図１８は結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー６．３×１０⁸Ｊ を産生したＫ₂ＣＯ₃電解セルからの電解質を酸性にし、酸性にした溶液を室温放
置で結晶が生成するまで濃縮することによって調製した結晶（試料＃５）のサー
ベースペクトル、同定された１次元素である。

【０１４０】 図１９は結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー６．３×１０⁸Ｊ を産生したＫ₂ＣＯ₃電解セルからの電解質を酸性にし、酸性にした溶液を室温放
置で結晶が生成するまで濃縮することによって調製した結晶（試料＃５）の高解
像Ｘ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）の０〜７５ｅＶ結合エネルギー領域である。

【０１４１】 図２０はサーマコア インコーポレイテッド（Ｔｈｅｒｍａｃｏｒｅ Ｉｎｃ
．）が運転したＫ₂ＣＯ₃電解セルから電解質を沈澱が生成し始めるまで濃縮する
ことによって調製した結晶（試料＃６）のサーベースペクトル、同定された１次
元素である。

【０１４２】 図２１はサーマコア インコーポレイテッドが運転したＫ₂ＣＯ₃電解セルから
電解質を沈澱が生成し始めるまで濃縮することによって調製した結晶（試料＃６
）の同定された１次元素を伴う高解像Ｘ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）の０〜７
５ｅＶ結合エネルギー領域である。

【０１４３】 図２２は試料＃４、試料＃５、試料＃６及び試料＃７に関する高解像Ｘ線光電
子スペクトル（ＸＰＳ）の０〜７５ｅＶ結合エネルギー領域の重畳である。

【０１４４】 図２３は試料＃８、試料＃９及び試料＃９Ａの底部から頂部の順に積重ねた高
解像Ｘ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）（０〜７５ｅＶ結合エネルギー領域）であ
る。

【０１４５】 図２４はＬｉＮＯ₃で１Ｍにし、ＨＮＯ₃で酸性にしたＫ₂ＣＯ₃電解セルヒドリ
ノ水素化物反応容器の電解質からの結晶（電解セル試料＃３）の試料ヒータ温度
２００℃での蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０）である。

【０１４６】 図２５ＡはＫ₂ＣＯ₃電解セルヒドリノ水素化物反応容器の電解質から濾過した
結晶（電解セル試料＃４）の試料ヒータ温度１８５℃での蒸気の質量スペクトル
（ｍ／ｅ＝０〜１１０）である。

【０１４７】 図２５ＢはＫ₂ＣＯ₃電解セルヒドリノ水素化物反応容器の電解質から濾過した
結晶（電解セル試料＃４）の試料ヒータ温度２２５℃での蒸気の質量スペクトル
（ｍ／ｅ＝０〜１１０）である。

【０１４８】 図２５ＣはＫ₂ＣＯ₃電解セルヒドリノ水素化物反応容器の電解質から濾過した
結晶（電解セル試料＃４）の試料ヒ−タ温度２３４℃での蒸気の質量スペクトル
（ｍ／ｅ＝０〜２００）、主成分ヒドリノ水素化物シラン化合物及びシラン断片
（フラグメント）ピークの割当である。

【０１４９】 図２５ＤはＫ₂ＣＯ₃電解セルヒドリノ水素化物反応容器の電解質から濾過した
結晶（電解セル試料＃４）の試料ヒータ温度２４９℃での蒸気の質量スペクトル
（ｍ／ｅ＝０〜２００）、主要成分ヒドリノ水素化物シラン化合物、シロキサン
化合物及びシラン断片ピーク（フラグメントピーク）の割当である。

【０１５０】 図２６Ａは結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー１．６×１０⁹ Ｊを産生したサーマコア インコーポレイテッドによって運転されたＫ₂ＣＯ₃電
解セルからの酸性電解質から、結晶皿の外端で生成した黄白色結晶（電解セル試
料＃５）の試料ヒータ温度２２０℃での蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１
１０）である。

【０１５１】 図２６Ｂは結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー１．６×１０⁹ Ｊを産生したサーマコア インコーポレイテッドによって運転されたＫ₂ＣＯ₃電
解セルからの酸性電解質から、結晶皿の外端で生成した黄白色結晶（電解セル試
料＃５）の試料ヒータ温度２７５℃での蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１
１０）である。

【０１５２】 図２６Ｃは結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー１．６×１０⁹ Ｊを産生したサーマコア インコーポレイテッドによって運転されたＫ₂ＣＯ₃電
解セルからの酸性電解質から、結晶皿の外端で生成した黄白色結晶（電解セル試
料＃６）の試料ヒータ温度２１２℃での蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１
１０）である。

【０１５３】 図２６Ｄは結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー１．６×１０⁹ Ｊを産生したサーマコア インコーポレイテッドによって運転されたＫ₂ＣＯ₃電
解セルの酸性電解質から、結晶皿の外端で生成した黄白色結晶（電解セル試料＃
６）の試料ヒータ温度１４７℃での蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜２００
）、主成分ヒドリノ水素化物シラン化合物及びシラン断片ピークの割当である。

【０１５４】 図２７はＫＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード、Ｗフィラメント
からなるガスセルヒドリノ水素化物反応容器の４０℃キャップから単離し、低温
ポンプ（クライオポンプ）した結晶（ガスセル試料＃１）蒸気の質量スペクトル
（ｍ／ｅ＝０〜１１０）で、試料は質量範囲ｍ／ｅ＝７５〜１００で走査しなが
ら試料を温度９０〜１２０℃に動力学的に加熱したものである。

【０１５５】 図２８Ａは図２７に示した試料の後に続く合計時間が７５秒であった繰返し走
査での質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０）である。

【０１５６】 図２８Ｂは試料温度２００℃で４分後に走査した図２７に示した試料の質量ス
ペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０）である。

【０１５７】 図２９はＫＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード、Ｗフィラメント
からなるガスセルヒドリノ水素化物反応容器の４０℃キャップから単離し低温ポ
ンプ（クライオポンプ）した結晶（ガスセル試料＃２）の試料温度２２５℃での
蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０）である。

【０１５８】 図３０ＡはＫＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード、Ｗフィラメン
トからなるガスセルヒドリノ水素化物反応容器の頂部の暗黒色帯から調製した結
晶（ガスセル試料＃３Ａ）の試料ヒータ温度２５３℃での蒸気の質量スペクトル
（ｍ／ｅ＝０〜２００）、主成分ヒドリノ水素化物シラン化合物及びシラン断片
ピークの割当である。

【０１５９】 図３０ＢはＫＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード、Ｗフィラメン
トからなるガスセルヒドリノ水素化物反応容器の頂部の暗黒色帯から調製した結
晶（ガスセル試料＃３Ｂ）の試料ヒータ温度２１６℃での蒸気の質量スペクトル
（ｍ／ｅ＝０〜２００）、主成分ヒドリノ水素化物シラン化合物、シロキサン化
合物及びシラン断片ピークの割当である。

【０１６０】 図３１は図３０Ａ及び３０Ｂに示したスペクトルの直後にとったヨウ素の純結
晶蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜２００）である。

【０１６１】 図３２はＫＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード、Ｗフィラメント
からなるガスセルヒドリノ水素化物反応容器の胴体からの結晶（ガスセル試料＃
４）の試料ヒータ温度２２６℃での蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０
）である。

【０１６２】 図３３はＫＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード、Ｗフィラメント
からなるガスセルヒドリノ水素化物反応容器から調製し、再結晶した結晶（ガス
セル試料＃４）の高解像Ｘ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）の０〜７５ｅＶ結合エ
ネルギー領域で、図３２に示した質量スペクトルに対応するものである。

【０１６３】 図３４ＡはＲｂＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード、Ｗフィラメ
ントからなるガスセルヒドリノ水素化物反応容器の４０℃キャップから単離し、
低温ポンプ（クライオポンプ）した結晶（ガスセル試料＃５）の試料温度２０５
℃での蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０）である。

【０１６４】 図３４ＢはＲｂＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード、Ｗフィラメ
ントからなるガスセルヒドリノ水素化物反応容器の４０℃キャップから単離し、
低温ポンプ（クライオポンプ）した結晶（ガスセル試料＃５）の試料ヒータ温度
２０１℃での蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜２００）、主成分ヒドリノ水
素化物シラン化合物、シロキサン化合物及びシラン断片ピークの割当ある。

【０１６５】 図３４ＣはＲｂＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード、Ｗフィラメ
ントからなるガスセルヒドリノ水素化物反応容器の４０℃キャップから単離し、
低温ポンプ（クライオポンプ）した結晶（ガスセル試料＃５）の試料ヒータ温度
２３５℃での蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜２００）、主成分ヒドリノ水
素化物シラン化合物、シロキサン化合物及びシラン断片ピークの割当である。

【０１６６】 図３５はＫＩ触媒及びＮｉ電極からなるガス放電セルヒドリノ水素化物反応容
器からの結晶の試料ヒータ温度２２５℃での蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０
〜１１０）である。

【０１６７】 図３６はプラズマトーチセルヒドリノ水素化物反応容器からの結晶の試料ヒー
タ温度２５０℃での蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０）、主成分アル
ミニウムヒドリノ水素化物化合物及び断片のピークの割当である。

【０１６８】 図３７は電解セル、ガスセル、ガス放電セル、及びプラズマトーチセルのヒドリ ノ水素化物反応容器からの結晶の質量スペクトルを記録した後に採った水素（ｍ
／ｅ＝２及びｍ／ｅ＝１）、水（ｍ／ｅ＝１８、ｍ／ｅ＝２及びｍ／ｅ＝１）、炭
酸ガス（ｍ／ｅ＝４４及びｍ／ｅ＝１２）、炭化水素断片ＣＨ₃ ⁺（ｍ／ｅ＝１５ ）、炭素（ｍ／ｅ＝１２）の時間の関数としての質量スペクトルである。

【０１６９】 図３８は質量スペクトル分析器にオンライン接続したＫ₂ＣＯ₃電解セルのＮｉ
チューブカソードからのガスの質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜５０）である。

【０１７０】 図３９はＫ₂ＣＯ₃電解セルからの非再結合性ガスからなるＭＩＴ試料の質量ス
ペクトル（ｍ／ｅ＝０〜５０）である。

【０１７１】 図４０は加熱プラチナフィラメント及びフィラメントで加熱された石英ボート
内のＫＮＯ₃粉末を含むカルヴェ（Ｃａｌｖｅｔ）電池における水素の触媒作用 中及びヘリウムへの応答中の時間に対する出力である。

【０１７２】 図４１Ａは真空にしたステンレススチール試料ビンに収集した水素の触媒作用
後、ペンシルベニア州立大学（Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ Ｓｔａｔｅ Ｕｎｉ
ｖｅｒｓｉｔｙ）カルヴェ電池からのガスの質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜５０
）である。

【０１７３】 図４１Ｂは真空にしたステンレススチール試料ビンに低い試料圧力で収集した
水素の触媒作用後、ペンシルベニア州立大学のカルヴェ電池からのガスの質量ス
ペクトル（ｍ／ｅ＝０〜５０）である。

【０１７４】 図４２は真空にしたステンレススチール試料ビンに収集した水素の触媒作用後
、ペンシルベニア州立大学のカルヴェ電池からのガスの質量スペクトル（ｍ／ｅ
＝０〜２００）である。

【０１７５】 図４３は新品のニッケル線と結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピ
ー、６．３×１０⁸Ｊを産生したＮａ₂ＣＯ₃電解セル及びＫ₂ＣＯ₃電解セルからの
カソードとの断熱熱量計を用いたヒドリノ水素化物化合物分解反応のエンタルピ
ー測定結果である。

【０１７６】 図４４はプラズマトーチマニホルドから収集した試料の、試料を４００℃に加
熱したときに放出されたガスの、ガスクロマトグラフ分析（カラム長６０ｍ）で
ある。

【０１７７】 図４５は高純度水素のガスクロマトグラフ分析（カラム長６０ｍ）である。

【０１７８】 図４６は真空容器中で加熱したＫ₂ＣＯ₃電解セルからのニッケル線カソードの
熱分解ガスのガスクロマトグラフ分析（カラム長６０ｍ）である。

【０１７９】 図４７は反応ガスが１００％ＣｕＯ再結合器を経由して流れ、オンラインで接 続したガスクロマトグラフで試料採取した場合の触媒（ＫＩ）による水素放出ガ
スのガスクロマトグラフ分析（カラム長６０ｍ）である。

【０１８０】 図４８は水素がイオン水素スピルオーバー触媒物質〔１％Ｐｔ担持グラファイ
トカーボン５重量％含有グラフォイル（Ｇｒａｆｏｉｌ）上の硝酸カリウム（Ｋ
ＮＯ₃）４０重量％〕を溢流する前のＸ線回折（ＸＲＤ）データである。

【０１８１】 図４９は水素がイオン水素スピルオーバー触媒材料〔１％Ｐｔ担持グラファイ
トカーボン５重量％含有Ｇｒａｆｏｉｌ上の硝酸カリウム（ＫＮＯ₃）４０重量 ％〕を溢流した後のＸ線回折（ＸＲＤ）データである。

【０１８２】 図５０はＫ₂ＣＯ₃電解セルヒドリノ水素化物反応容器の保存ニッケルカソード
からの結晶（試料＃１Ａ）のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンである。

【０１８３】 図５１はサーマコア インコーポレイテッドが運転したＫ₂ＣＯ₃電解セルから
の電解質を沈澱が生成し始めるまで濃縮して調製した結晶（試料＃２）のＸ線回
折（ＸＲＤ）パターンである。

【０１８４】 図５２は放電セル光源、窓なし極端紫外線（ＥＵＶ）スペクトル分析の極端紫 外線（ＥＵＶ）分光器及びヒドリノ、ヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ水素化 物化合物、及びジヒドリノ分子イオンの生成及び遷移の観察に用いた質量スペク トル分析器を含む装置の模式図である。

【０１８５】 図５３は通常の水素及び触媒貯蔵器から加熱によって気化したＫＮＯ₃触媒で の水素触媒作用につき記録したＥＵＶスペクトル（２０〜７５ｎｍ）である。

【０１８６】 図５４はプラズマ放電によるニッケルフォーム金属カソードから気化したＫＩ
触媒での水素触媒作用につき記録したＥＵＶスペクトル（９０〜９３ｎｍ）であ
る。

【０１８７】 図５５はアノードとして作用した５方向（ファイブウェイ）ステンレススチー
ルクロス放電セル、ステンレススチール中空カソード及び加熱によって触媒貯蔵 器から中空カソードのプラズマ中に直接気化したＫＩ触媒での水素触媒作用につ
き記録したＥＵＶスペクトル（８９〜９３ｎｍ）で、４対照（無触媒）試験の上 に重ねたものである。

【０１８８】 図５６はプラズマ放電によって中空銅カソードから気化したＫＩ触媒での水素
触媒作用につき記録したＥＵＶスペクトル（９０〜９２．２ｎｍ）である。

【０１８９】 図５７は中空ステンレススチールカソードを有しアノードとして働いた５方向
ステンレススチールクロスから成る放電セルにプラズマ放電により励起した通常
水素につき記録したＥＵＶスペクトル（２０〜１２０ｎｍ）である。

【０１９０】 図５８はアノードとして作用した５方向ステンレススチールクロスと中空ステ
ンレススチールカソードとから成る放電セルで遷移を励起した触媒貯蔵器から、
加熱によって気化したＫＩ触媒で合成されたヒドリノ水素化物化合物につき記録
したＥＵＶスペクトル（２０〜１２０ｎｍ）である。

【０１９１】 図５９はＫＩ触媒がプラズマ放電によってセルの壁から気化し、放電プラズマ
プロトンと反応してヒドリノを生成する水素触媒作用につき記録したＥＵＶスペ
クトル（１２０〜１２４．５ｎｍ）である。

【０１９２】 図６０はＴＯＦＳＩＭＳ試料＃８及び試料＃１０の下から上の順で積重ねたＴ
ＯＦＳＩＭＳスペクトルｍ／ｅ＝９４〜９９である。

【０１９３】 図６１ＡはＴＯＦＳＩＭＳ試料＃２、試料＃４、試料＃１、試料＃６及び試料
＃８の下から上の順で積重ねたＴＯＦＳＩＭＳスペクトルｍ／ｅ＝０〜５０であ
る。

【０１９４】 図６１ＢはＴＯＦＳＩＭＳ試料＃９、試料＃１０、試料＃１１及び試料＃１２
の下から上の順で積重ねたＴＯＦＳＩＭＳスペクトルｍ／ｅ＝０〜５０である。

【０１９５】 図６２はＫＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード及びＷフィラメン トからなるガスセルヒドリノ水素化物反応容器のキャップから調製した結晶の試
料ヒータ温度１５７℃での蒸気の積重ね質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜２００）
で、ＩＰ＝３０ｅＶ、ＩＰ＝７０ｅＶ及びＩＰ＝１５０ｅＶの上から下の順で積重
ねたものである。

【０１９６】 図６３は結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー、６．３×１０⁸Ｊ
を産生した既に記述したセルからのＫ₂ＣＯ₃電解質３００ｃｃを回転気化器で沈
澱が生成し始めるまで５０℃で回転気化器（ロータリーエバポレーター）を使用
して濃縮して調製した結晶（ＸＰＳ試料＃７、ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃８）の蒸気 の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜５０）で、試料ヒータ温度１００℃及びＩＰ＝
７０ｅＶでのものである。

【０１９７】 図６４は結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー、６．３×１０⁸Ｊ
を産生した既に記述したＫ₂ＣＯ₃電解セルからの電解質を回転気化器で濃縮し室
温に放置して結晶を生成させて調製した結晶（ＸＰＳ試料＃７）のサーベースペ
クトル、同定された１次元素である。

【０１９８】 図６５はＫＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード及びＷフィラメン トからなるガスセルヒドリノ水素化物反応容器の４０℃キャップから単離し、低
温ポンプ（クライオポンプ）した結晶（ＸＰＳ試料＃１３）のＸ線光電子スペク
トル（ＸＰＳ）の結合エネルギー６７５ｅＶ〜７６５ｅＶ領域、同定されたＦｅ
２ｐ₁及びＦｅ２ｐ₃ピークである。

【０１９９】 図６６はＫＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード及びＷフィラメン トからなるガスセルヒドリノ水素化物反応容器のキャップから単離し、低温ポン
プ（クライオポンプ）した結晶（ＸＰＳ試料＃１４）の結合エネルギー０〜１１
０ｅＶ領域のＸ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）である。

【０２００】 図６７はＫＩ（ＸＰＳ試料＃１５）の結合エネルギー０〜８０ｅＶ領域のＸ線
光電子スペクトル（ＸＰＳ）である。

【０２０１】 図６８は標準炭酸カリウムのＦＴＩＲスペクトルをディジタル的に除いた試料
＃１のＦＴＩＲスペクトルである。

【０２０２】 図６９は試料＃１のＦＴＩＲスペクトルと標準炭酸カリウムのＦＴＩＲスペク
トルとの重合せＦＴＩＲスペクトルである。

【０２０３】 図７０は試料＃４のＦＴＩＲスペクトルである。

【０２０４】 図７１は、１．） 結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー、１． ６×１０⁹Ｊを産生したサーマコア インコーポレイテッド運転のＫ₂ＣＯ₃電解 セルのカソードから取り外し、蒸留水で洗浄し乾燥したニッケル線、２．）ブラッ
クライト パワー インコーポレイテッド運転の対照Ｎａ₂ＣＯ₃電解セルのカソ
ードから取り外し、蒸留水で洗浄し乾燥したニッケル線、３．）試料＃２及び試料
＃３の電解セルに用いたのと同じニッケル線（ＮＩ ２００ ０．０１９７’’、 ＨＴＮ３６ＮＯＡＧ１、Ａｌ ワイヤー テック インコーポレイテッド（Ａｌ Ｗｉｒｅ Ｔｅｃｈ．Ｉｎｃ．）、との積重ねラマンスペクトルである。

【０２０５】 図７２は結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー、６．３×１０⁸Ｊ
を産生したＫ₂ＣＯ₃電解セルから回転気化器を用いて電解質を濃縮し、室温に放 置して結晶を生成さて調製した結晶（試料＃４）のラマンスペクトルである。

【０２０６】 図７３はサーマコア インコーポレイテッド運転のＫ₂ＣＯ₃電解セルからの電
解質を沈澱が生成し始めるまで濃縮して調製した結晶（試料＃１）のマジックア
ングル固体ＮＭＲスペクトルである。

【０２０７】 図７４は試料＃１２の結合エネルギー０〜１６０ｅＶ領域でのサーベーＸ線光
電子スペクトル（ＸＰＳ）、同定された１次元素及びジヒドリノのピークである。

【０２０８】 図７５は、１．）９９．９９９％ＫＮＯ₃からなる標準（ＴＧＡ／ＤＴＡ試料 ＃１）、２．） 結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー、１．６×１
０⁹Ｊを産生したサーマコア インコーポレイテッド運転のＫ₂ＣＯ₃電解セルの 酸性電解質から結晶皿の外端に生成した黄白色結晶からの結晶（ＴＧＡ／ＤＴＡ
試料＃２）、との積重ねＴＧＡの結果である。

【０２０９】 図７６は、１．）９９．９９９％ＫＮＯ₃からなる標準（ＴＧＡ／ＤＴＡ試料 ＃１）、２．） 結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー、１．６×１
０⁹Ｊを産生したサーマコア インコーポレイテッド運転のＫ₂ＣＯ₃電解セルの 酸性電解質から結晶皿の外端に生成した黄白色結晶からの結晶（ＴＧＡ／ＤＴＡ
試料＃２）、との積重ねＤＴＡの結果である。

【０２１０】 ＩＶ．発明の詳細な説明 結合エネルギーが約０．８ｅＶよりも大きな水素化物イオン、すなわちヒドリ ノ水素化物イオンの生成は安定性が向上した又は水中での反応性が低いアルカリ
水素化物及びアルカリ土類水素化物の製造を可能にする。加えて、ヒドリノ水素化
物イオンで極めて安定な金属水素化物を製造することが出来る。

【０２１１】 結合エネルギー増加水素種は或る特定なカチオンと極めて強い結合を形成し、 切断物質（例えば、ダイヤモンド代替物）、構築物材料及び新規な無機ポリマーな
どの合成繊維など、多くの用途を持つ特異な特性を有する。かかるヒドリノ水素化
物イオンは質量が小さいので、これらの材料はほかのアニオンを含む現材料より も軽量である。

【０２１２】 結合エネルギー増加水素種には、熱電子発生器のカソード、光ルミネセンス化合
物（例えば、ジントル（Ｚｉｎｔｌ）相ケイ化物及び結合エネルギー増加水素種 を含むシラン）の生成、耐蝕被膜、耐熱被膜、照明用リン光体、光学被膜、光学フ
ィルタ（例えば、特異な連続体（ｃｏｎｔｉｎｕｕｍ）放射及び結合エネルギー 増加水素種の吸収バンドに由来する）、極端紫外線レーザの媒体（例えば、高次 に正に荷電したカチオンを有する化合物として）、光フアイバケーブル（例えば、
低減衰の電磁放射、高屈折媒体材料など）、磁石及びコンピュータの磁気記憶媒体
（例えば、鉄、ニッケル、クロムなどの強磁性カチオンを有する化合物として）、化
学合成処理法、精製方法などの多くの用途がある。特異なｐ−ヒドリノイオン（Ｈ ^- （ｎ＝１／ｐ）、ｐは整数）はドーピング後の電圧など所望の特性を付与するの
に選択される。

【０２１３】 結合エネルギー増加水素化合物の生成に繋がる反応は化学エッチングプロセス、 例えばコンピュータ用チップ製造の半導体エッチング、に有用である。ヒドリノ 水素化物イオンは半導体材料の伝導エネルギー及び価電子帯を変えるための半導
体ドーパントとして有用である。ヒドリノ水素化物イオンはイオン注入、ビームエ
ピタキシ又は真空蒸着によって半導体材料中に組込まれうる。特異なｐ−ヒドリ ノイオン（Ｈ^-（ｎ＝１／ｐ）、ｐは整数）はドーピング後のバンドギャップなど
所望の特性を付与するのに選択されうる。

【０２１４】 ヒドリノ水素化物化合物は半導体のマスク剤として有用である。ヒドリノ種終 端（水素終端に対し）シリコンが用いられうる。

【０２１５】 高度に安定なヒドリノ水素化物イオンは高電圧電解セルの電解質の負イオンと
して利用される。さらなる用途では、極安定なヒドリノ水素化物イオンは燃料電池
又はバッテリーのカソード側の反応生成物として、現状のバッテリー及び燃料電 池の通常のカソード生成物に比較し、顕著な改善を提起する。上記（８）式のヒド
リノ水素化物反応は更に多くのエネルギーを放出する。

【０２１６】 バッテリー類の製作において、ヒドリノ水素化物イオンは更に進歩したバッテ
リーとしての利用される。酸化物質化合物として、高度に酸化されたカチオンとヒ
ドリノ水素化物イオンとから成るヒドリノ水素化物化合物から構成されるバッテ
リー（ヒドリノ水素化物バッテリー）は、従来のバッテリーに比べ、軽量、高電圧、
高出力、より大きなエネルギー密度を有する。１実施例では、ヒドリノ水素化物バ ッテリーは通常バッテリーの約１００倍のセル電圧を有する。ヒドリノ水素化物 バッテリーの抵抗は通常バッテリーよりも低い。したがって、発明になるバッテリ
ーの出力は通常のバッテリーの１０,０００倍以上である。更に、ヒドリノ水素化 物バッテリーはキログラム当たり１００,０００ワット−時以上のエネルギー密 度を有することができる。最も進歩した通常のバッテリーでは、エネルギー密度 はキログラム当たり２００ワット−時以下である。

【０２１７】 結合エネルギー増加水素化合物、特にヒドリノ水素化物化合物の反応の急速な
運動特性及び極端な発熱特性のために、その他の用途には軍用品、爆薬、発射体及
び固形燃料が含まれる。

【０２１８】 ヒドリノ原子と水素化物イオンとが特定な同位体と結合を形成する選択性は結
合エネルギーの差に基づくものであり、元素の所望同位体を純化する手段を提供 する。

【０２１９】 １．水素化物イオン ヒドリノ原子Ｈ［ａ_H／ｐ］は電子と反応して、式（８）に示すように、対応す るヒドリノ水素化物イオンＨ^-（ｎ＝１／ｐ）を生成する。水素化物イオンはそれ
ぞれが核と「電子１」及び「電子２」とからなる２電子原子の特殊な場合である。２ 電子原子の結合エネルギーの導出は‘９６Ｍｉｌｌｓ ＧＵＴに記述がある。水 素化物結合エネルギー導出の概要は数式番号（＃．＃＃＃）の形式に従い、‘９ ６Ｍｉｌｌｓ ＧＵＴに記載の番号に対応する。

【０２２０】 水素化物イオンはＺ＝＋１のプロトンに結合した区別できない２個の電子から
なる。それぞれの電子は遠心力を受け、釣り合う向心力（個々の電子上の）は電子
と核との間の電気的な力によって生じる。更に、磁気力が２電子間に存在し電子の
対を引起こす。

【０２２１】 １．１ 軌道球半径、ｒ_nの決定 水素化物イオンを形成する第２電子の水素原子への結合を考える。第２電子は、
第１電子の半径の外側で電場がゼロであるので、電気的中心力を受けない。しかし、 第２電子は電子１に由来する磁気力を受け、電子１とスピン対を生じる。こうし て、電子１は遠心力として作用する電子２の反応力を受ける。力の釣合い方程式は
２個の結合した電子に作用する合計の力を一緒にして等置することで決定される。 対になった電子の軌道球に関する力の釣合い方程式は質量上の力と荷電密度を 等置して決定することができる。両方の電子の遠心力は式（７．１）と式（７． ２）で与えられ、質量は２ｍ_eである。電場は電荷の端に沿って並ぶ。両方の電子は
同じ半径で対になっているので、電子１の電荷密度で終わる電場ラインの数は電 子２の電荷密度で終わる電場ラインの数に等しい。電気力は電場ラインの数に比 例するので、電子と核との間の電気的向心力、Ｆ_ele、は式（１２）で与えられる。

【０２２２】

【数７】 上式中、ε₀は自由空間の透過率である。２個の対になった電子上の外側の磁気力 は式（７．１５）の負で与えられ、質量は２ｍ_eである。電子１及び電子２の外側 の遠心力と磁気力は電気力によって釣合い、式（１３）で与えられる。

【０２２３】

【数８】 上式中Ｚ＝１。ｒ₂で解いて、

【０２２４】

【数９】 すなわち、電子２の最終半径、ｒ₂は式（１４）で与えられ、これは電子１の最終半
径ｒ₁でもある。

【０２２５】 １．２ 結合エネルギー イオン化に際し電子２は無限大へ移動する。核運動量の保存によって決定され た電磁放射の吸収に関する選択規則によって、プロトンの吸収は反平行スピン対 電子のスピン軸が平行になるようにする。不対エネルギー、Ｅ_unpairing（ｍａｇ ｎｅｔｉｃ）は式（７．３０）と式（１４）の２倍とで与えられる。なぜならば、
磁気エネルギーは、式（１．１２２〜１．１２９）に由来するので、磁場の二乗に
比例するからである。磁気斥力はスピン軸の平行配位のためにイオン化する電子 の上に存在する。電子２を電子１の半径より無限小に大きい半径に移動させるエ ネルギーはゼロである。この場合、電子２に作用する唯一つの力は磁気力である。 エネルギー保存則により、電子２を無限大に移動させ水素化物イオンをイオン化 させるポテンシャルエネルギー変化は式（１３）の磁気力から計算することが出
来る。磁気仕事量、Ｅ_magworkはｒ₂から無限大までの磁気力の負の積分である（式
（１３）の右辺第２項）。

【０２２６】

【数１０】 式中のｒ₂は式（１４）で与えられる。積分の結果は次の（１６）式で与えられる。

【０２２７】

【数１１】 上記式中、ｓ＝１／２。電子２を無限大に移動させることによって、電子１は半 径ｒ₁＝ａ_Hに移動し、対応する磁気エネルギー、Ｅ_{electon1final}（ｍａｇｎｅｔ ｉｃ）は式（７．３０）で与えられる。逆二乗中心力であるこの場合では、結合エ
ネルギーはポテンシャルエネルギーの負の１／２である〔ファウル（Ｆｏｗｌｅ
ｓ, Ｇ．Ｒ．）,「解析力学〔Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ〕」、 第３版、Ｈｏｌｔ, Ｒｉｎｅｈａｒｔ及びＷｉｎｓｔｏｎ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ,
（１９７７）, ｐｐ．１５４〜１５６．〕。したがって、結合エネルギーは磁気
仕事量の負の１／２から二つの磁気エネルギーの項を引くことで与えられる。こ こで、ｍ_eは電子の換算質量μ_eであり、電子２と式（１．１６４）の１／２で与え
られる核との間の電気力学磁気力による式（１．１６７）で与えられる。ファク タ１／２は式（１３）の結果から得られる。

【０２２８】

【数１２】 通常の水素化物イオンＨ^-（ｎ＝１）の結合エネルギーは式（１７）に拠れば０ ．７５４０２ｅＶである。実験値はディーン（Ｄｅａｎ）によって与えられ、０．
７５４２０９ｅＶであり〔Ｊｏｈｎ Ａ．Ｄｅａｎ編、「ランジェの化学ハンド ブック（Ｌａｎｇｅ'ｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）」、第
１３版、ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ Ｂｏｏｋ Ｃｏｍｐａｎｙ, Ｎｅｗ Ｙｏｒ
ｋ,（１９８５）,ｐ．３〜１０〕、これは波長λ＝１６４４ｎｍに相当する。した
がって、両方の数値は結合エネルギー約０．８ｅＶに近似である。

【０２２９】 １．３ ヒドリノ水素化物イオン ヒドリノ原子Ｈ（１／２）は安定なヒドリノ水素化物イオン、すなわちＨ^-（ｎ
＝１／２）を生成することが出来る。ヒドリノ原子の中心力は水素原子の中心力 の２倍であり、式（１３）から得られ、ヒドリノイオンＨ^-（ｎ＝１／２）の半径 は通常水素の水素化物イオンＨ^-（ｎ＝１）の半径の１／２であり、式（１４）で
与えられる。

【０２３０】

【数１３】 エネルギーは式（１７）と式（１８）から得られ、

【０２３１】

【数１４】 ヒドリノ水素化物イオンＨ^-（ｎ＝１／２）の結合エネルギーは、式（１９）によ
れば３．０４７ｅＶであり、これは波長λ＝４０７ｎｍに相当する。一般的に、ヒ ドリノ原子Ｈ（ｎ＝１／ｐ）（ｐは整数）の中心力は水素原子のｐ倍である。し たがって、力の釣合い方程式は（２０）式で与えられる。

【０２３２】

【数１５】 式中、ｒ＞ｒ₁につき力はゼロであるので、Ｚ＝１である。ｒ₂につき解くと、

【０２３３】

【数１６】 式（２１）からヒドリノ水素化物イオンＨ^-（ｎ＝１／ｐ）（ｐは整数）の半径 は式（１４）で与えられる原子状水素の水素化物Ｈ^-（ｎ＝１）の半径の１／ｐ である。エネルギーは式（２０）と式（２１）とから得られ、

【０２３４】

【数１７】 表Ｉ（前掲）に、ヒドリノ水素化物イオンＨ^-（ｎ＝１／ｐ）の結合エネルギーを
式（２２）に拠るｐの関数として示す。

【０２３５】 ２．ヒドリノ反応容器 本発明の１実施例は図１に示した水素化物反応容器を含み、反応容器は触媒混 合物５４を収容する容器５２からなる。触媒混合物５４は水素供給路４２を経由 して供給された原子状水素供給源５６と触媒供給路４１を経由して供給された触
媒５８とからなる。触媒５８は正味の反応エンタルピー、約ｍ／２・２７．２１ｅ
Ｖ（ｍは整数で、好ましくは４００以下の整数）を有する。触媒作用は供給源５６
からの原子状水素が触媒５８と反応してヒドリノを生成することを含む。水素化 物反応容器は更に、ヒドリノが電子と接触してヒドリノをヒドリノ水素化物イオ
ンに還元するための電子供給源７０を含む。

【０２３６】 水素の供給源は、水素ガス、水、通常の水素化物、或は金属−水素溶液である
。水は、例えば熱解離又は電解によって解離されて水素原子を生成する。本発明の
１実施例に拠れば、分子状水素は分子状水素解離触媒によって原子状水素に解離
される。かかる解離触媒には、例えばパラジウム及び白金などの貴金属、モリブ デン及びタングステンなどの耐高温金属、ニッケル及びチタンなどの遷移金属、
ニオブ及びジルコニウムなどの内部遷移金属及びＭｉｌｌｓ先行公報にリストさ
れたその他の物質が含まれる。

【０２３７】 本発明の別の実施例では、図３及び５にそれぞれ示したガスセル水素化物反応
容器又はガス放電セル水素化物反応容器を用い、プロトン供給源が水素分子を水
素原子に解離する。

【０２３８】 本発明のヒドリノ水素化物反応容器のすべてにおいて、ヒドリノを生成する手
段は電気化学的、化学的、光化学的、熱的、フリーラジカル的、ソニック的又は核 的な反応、或は非弾性プロトン又は粒子散乱反応のうちの１つ又は２種類以上で ある。後の２つの場合では、図１に示すように、ヒドリノ反応容器は非弾性散乱反 応としての反応に供給する粒子供給源及び／又はプロトン供給源７５からなる。 ヒドリノ水素化物反応容器の１実施例では、触媒はＭｉｌｌｓ先行公報の表（例 えば、ＰＣＴ／ＵＳ９０／０１９９８の表４及びＰＣＴ／ＵＳ９４／０２２１９ の２５〜４６,８０〜１０８ページ）に記載された溶融、液体、ガス状又は固体状 の電気的触媒イオン又はイオン対を含む。

【０２３９】 触媒反応がガス相で起きる場合には、触媒を常圧以下、好ましくは１０ミリトル
〜１００トルに維持する。原子状及び／又は水素反応物質は常圧以下、好ましくは
１０ミリトル〜１００トルに維持される。

【０２４０】 本発明のそれぞれのヒドリノ水素化物反応容器（電解セル水素化物反応容器、 ガスセル水素化物反応容器、ガス放電水素化物反応容器及びプラズマトーチセル 水素化物反応容器）は原子状水素供給源と、ヒドリノを発生する固体触媒、溶融触
媒、液体触媒又はガス触媒の少なくとも１つと、原子状水素及び触媒を収容する容
器、とからなる。ヒドリノを生成する方法及び装置は、有効な触媒一覧及び水素原 子供給源を含め、Ｍｉｌｌｓ先行公報に記述がある。ヒドリノを同定する方法論も
記述されている。こうして生成したヒドリノは電子と反応してヒドリノ水素化物 イオンを生成する。ヒドリノをヒドリノ水素化物イオンに還元する方法には、例え
ば、次のような方法がある；電解セル水素化物反応容器におけるカソードでの還 元、ガスセル水素化物反応容器における反応物質による化学的還元、ガス放電セル
水素化物反応容器におけるプラズマ電子又はガス放電セルのカソードによる還元
、プラズマトーチ水素化物反応容器におけるプラズマ電子による還元。

【０２４１】 ２．１ 電解セル水素化物反応容器 本発明の電解セル水素化物反応容器を図２に示す。電流は、電圧の印加によって
、容器１０１に収容された電解液１０２を経由して流れる。電圧は電源１１０で作
動する電力制御器１０８によってアノード１０４とカソード１０６に印加される
。電解液１０２はヒドリノ原子を生成する触媒を含有する。 電解セル水素化物反応容器の１実施例に拠れば、カソード１０６はニッケルカ ソード１０６で形成され、アノード１０４は白金めっきチタン又はニッケルから 成る。約０．５Ｍの水溶性Ｋ₂ＣＯ₃電解液（Ｋ⁺／Ｋ⁺触媒）を含む電解液１０２ を電気分解する。セルは電圧範囲１．４〜３ボルトで運転される。本発明の１実施
例では、電解液１０２は溶融状である。

【０２４２】 ヒドリノ原子はカソード１０６で電解質１０２の触媒とカソード１０６で発生
した水素原子との接触によって生成する。電解セル水素化物反応容器の装置は更 に、セル内で発生したヒドリノと接触してヒドリノ水素化物イオンを生成する電
子供給源から成る。ヒドリノは電解セル内でヒドリノ水素化物イオンに還元され
る（すなわち、電子を獲得する）。還元はヒドリノと、１．）カソード１０６、２．
）セル容器１０１を構成する還元物質、３．）アノード１０４又は電解質１０２
などと命名されたいずれかの反応容器構成要素、或いは４．）セルの運転外因性 還元物質１６０（すなわち、外部供給源からセルに添加された消耗還元物質）、と
のいずれかとの接触によって起きる。これら還元物質はいずれもヒドリノをヒド リノ水素化物イオンに還元するための電子源を含む。

【０２４３】 化合物はヒドリノ水素化物イオンとカチオンとの間で電解セルを形成する。カ チオンは、例えばカソード又はアノード物質の酸化種、添加還元物質のカチオン、 或いは電解質のカチオン（触媒を形成するカチオンなど）から成る。

【０２４４】 ２．２ ガスセル水素化物反応容器 本発明の他の実施例に拠れば、ヒドリノ水素化物イオンを生成する反応容器２ ０７は水素ガスセル水素化物反応容器の形式を採る。本発明のガスセル水素化物 反応容器を図３に示す。図４に示した実験用ガスセル水素化物反応容器の構造及 び運転が後述する「質量スペクトル分析によるヒドリノ化合物の同定」のセクシ
ョン（ガスセル試料）に記述されている。両方のセルでは、還元物質ヒドリノが電
気化学反応及び／又は不均化反応によって供給される。触媒作用はガス相で起き る。

【０２４５】 図３の反応容器は真空又は常圧を超える圧力を収容できる室２００を持つ反応
容器から成る。室２００に通じる水素供給源２２１は水素供給路２４２を経由し て水素を室に送り込む。制御器２２２が位置していて、圧力及び水素供給路２４２
を経由して容器に流入する水素を制御する。圧力センサ２２３が容器の圧力をモ ニタする。真空ポンプ２５６が真空ライン２５７を介して室を真空にするのに使 用される。装置は更に、ヒドリノと接触してヒドリノ水素化物イオンを生成する 電子供給源から成る。

【０２４６】 ヒドリノ原子を発生させる触媒２５０は触媒貯蔵器２９５に置かれる。ガス相 における触媒はＭｉｌｌｓ先行公報に記述された電気触媒イオン及びイオン対か
ら成る。反応容器２０７はガス状触媒を触媒貯蔵器２９５から反応室２００へ通
過させる触媒供給路２４１を有する。別法では、触媒は耐化学品開放容器、ボート
などの反応容器内に置かれる。

【０２４７】 反応容器２０７中の分子状水素又は原子状水素の分圧は、触媒分圧と同様、好 ましくは１０ミリトルから１００トルに維持される。最も好ましくは、反応容器２
０７中の水素分圧を約２００ミリトルに維持する。

【０２４８】 分子状水素は容器内で解離物質によって原子状水素に解離する。解離物質には、
例えば白金又はパラジウムなどの貴金属、ニッケル及びチタンなどの遷移金属、ニ
オブ及びジルコニウムなどの内部遷移金属、タングステン又はモリブデンなどの 耐熱性金属が含まれる。解離物質は水素触媒作用（ヒドリノ発生）で放出された 熱で昇温状態に維持され、反応容器内でヒドリノの還元が起きる。解離物質は温度
制御手段２３０によって昇温状態に維持することもでき、温度制御手段は図３の 断面図に示すように加熱コイルの形状を持つ。加熱コイルは電源２２５によって 動力を供給される。

【０２４９】 分子状水素は光子源２０５で提供されるＵＶ光などの電磁放射の適用によって
原子状水素に解離する。

【０２５０】 分子状水素は電源２８５で動作する加熱フィラメント又はグリッド２８０によ
っても原子状水素に解離する。

【０２５１】 水素の解離は解離水素原子が溶融、液体、ガス状又は固体状の触媒と接触してヒ
ドリノ原子を生成するように起きる。触媒の蒸気圧は電源２７２によって動力を
供給された触媒貯蔵器ヒータ２９８で触媒貯蔵器２９５の温度を制御することに
よって所望の圧力に維持される。触媒が反応容器内のボートに収容されていると
きには、触媒蒸気圧はボートの電力供給を調節して触媒ボートの温度を制御する ことによって所望の値に維持される。

【０２５２】 ガスセル水素化物反応容器によるヒドリノの生成速度はガス相における触媒量
の制御及び／又は原子状の水素濃度の制御によって制御することができる。ヒド リノ水素化物イオンの生成速度はヒドリノの生成速度の制御によるなど、ヒドリ ノ濃度の制御によって制御することができる。容器室２００におけるガス状触媒
の濃度は室２００に存在する揮発性触媒の初期量を制御することによって制御し
うる。容器室２００におけるガス状触媒の濃度は触媒貯蔵器ヒータ２９８の調整、 或いは触媒が反応容器内のボートに収容されているときは触媒ボートヒータを 調節して、触媒温度を制御することによっても制御することができる。室２００ における揮発性触媒２５０の蒸気圧は触媒貯蔵器２９５の温度、或いは触媒ボー
トの温度によって決定される。これは触媒貯層、触媒ボート、それぞれが反応容器
２０７よりも冷たいからである。反応容器２０７の温度は、水素触媒作用（ヒド リノ生成）及びヒドリノ還元によって放出される熱で触媒貯蔵器２９５よりも高
い運転温度に維持される。反応容器の温度は図３の断面図に示した加熱コイル２
３０などの温度制御手段によっても維持することができる。加熱コイル２３０は
電源２２５によって動力供給される。反応温度は更に、水素解離及び触媒作用な
どの反応速度を制御する。

【０２５３】 好ましい運転温度は反応容器２０７を構成する材質の性質に部分的に依存する
。ステンレススチール合金反応容器２０７の温度は２００〜１２００℃に維持す
るのが好適である。モリブデン反応容器２０７の温度は、好ましくは２００〜１ ８００℃に維持する。タングステン反応容器２０７の温度は２００〜３０００℃
に維持するのが好適である。石英又はセラミック反応容器２０７の温度は２００
〜１８００℃に維持するのが好適である。

【０２５４】 容器室２００内の原子状水素の濃度は水素解離物質が生成した原子状水素量に
よって制御される。分子状水素の解離速度は表面積、温度及び解離物質の選択を 調整して制御することができる。原子状水素の濃度は原子状水素源２８０が供給
する原子状水素量によっても制御することができる。原子上水素の濃度は流量制
御器２２２及び圧力センサ２２３で制御される水素源２２１が供給する分子状水
素量によって更に制御することができる。反応速度は触媒作用による紫外線（Ｕ
Ｖ）放射、ヒドリノ水素化物イオン及び化合物の放射強度を検出する窓なし紫外 線放射スペクトル分析でモニタする。

【０２５５】 ガスセル水素化物反応容器は更に、生成したヒドリノと接触してヒドリノ水素
化物イオンを生成する電子源２６０から成る。図３に示すガスセル水素化物反応
容器では、ヒドリノは反応容器２０７から成る還元物質と接触してヒドリノ水素 化物イオンに還元される。別法では、ヒドリノは光子源２０５、触媒２５０、触媒 貯蔵器２９５、触媒貯蔵器ヒータ２９８、加熱フィラメントグリッド２８０、圧力 センサ２２３、水素源２２１、流量制御器２２２、真空ポンプ２５６、真空ライン２
５７、触媒供給路２４１、或いは水素供給路２４２などの任意の反応容器構成要素
と接触してヒドリノ水素化物イオンに還元される。ヒドリノはセルの運転の外因
性還性物質（すなわち、外部から添加された消耗還元物質）と接触することによ っても還元される。電子源２６０はかかる還元物質である。

【０２５６】 ヒドリノ水素化物アニオン及びカチオンからなる化合物はガスセルで生成され
る。ヒドリノ水素化物化合物を生成するカチオンはセル物質のカチオン、原子状 水素を生成する分子状水素解離物質からなるカチオン、或はセル内に存在するカ
チオン（触媒のカチオンなど）から成る。

【０２５７】 ガスセル水素化物反応容器の別の実施例では、反応容器の容器は内燃機関、ロケ
ットエンジン又はガスタービンの燃焼室である。ガス状触媒は炭化水素の燃焼中
に炭化水素の熱分解によって生成した水素原子からヒドリノを生成する。炭化水
素燃料又は炭化水素含有燃料は触媒を含有する。触媒は燃焼中に気化する（ガス
状になる）。別の実施例では、触媒はルビジウム又はカリウムの熱的に安定な塩、
例えばＲｂＦ、ＲｂＣｌ、ＲｂＢｒ、ＲｂＩ、Ｒｂ₂Ｓ₂、ＲｂＯＨ、Ｒｂ₂ＳＯ₄ 、Ｒｂ₂ＣＯ₃、Ｒｂ₃ＰＯ₄、及びＫＦ、ＫＣｌ、ＫＢｒ、ＫＩ、Ｋ₂Ｓ₂、ＫＯＨ
、Ｋ₂ＳＯ₄、Ｋ₂ＣＯ₃、Ｋ₃ＰＯ₄、Ｋ₂ＧｅＦ₄である。電気触媒イオンのその他
の対イオン、すなわち対には、湿り剤又は乳化剤などの有機アニオンが含まれる
。

【０２５８】 水素原子を発生する内燃機関を利用する本発明の別の実施例では、炭化水素燃
料又は炭化水素含有燃料は更に、水及び乳化電気触媒イオン又は対などの触媒の
溶媒和物源から成る。熱分解中、水は触媒作用を受けるさらなる水素源として働
く。水はシリンダー又はピストンヘッドなどの表面上で熱的又は触媒的に水素イ
オンに解離する。表面は水を水素と酸素に解離する物質からなる。水の解離物質
は元素、化合物、合金、或いは遷移元素又は内部遷移元素の混合物、鉄、白金、
パラジウム、ジルコニウム、バナジウム、ニッケル、チタン、Ｓｃ、Ｃｒ、Ｍｎ
、Ｃｏ 、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｌａ
、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、
Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｖｂ、Ｌｕ、Ｔｈ、Ｐａ、
Ｕ、活性炭（炭素）、あるいはＣｓ内位添加炭素（グラファイト）から成る。

【０２５９】 熱分解によって水素原子を発生させる内燃機関を利用する本発明の別の実施例
では、気化した触媒は触媒供給路２４１を経由して触媒貯蔵器２９５から容器室
２００内に引き込む。室はエンジンのシリンダーに相当する。これは各エンジン
サイクルごとに生じる。エンジンサイクル当たり使用される触媒２５０の量は触
媒の蒸気圧及び触媒貯蔵器２９５のガス置換容積で決まる。触媒の蒸気圧は貯蔵
器ヒータ２９８で触媒貯蔵器２９５の温度を制御して制御することができる。ヒ ドリノと接触するヒドリノ還元性物質などの電子源が結果的にヒドリノ水素化物
イオンを生成する。

【０２６０】 ２．３ ガス放電セル水素化物反応容器 本発明のガス放電セル水素化物反応容器を図５に、実験用ガス放電セル水素化
物反応容器を図６に示す。図６に示した実験用ガス放電セル水素化物反応容器の
構造及び運転は後述の「質量スペクトル分析によるヒドリノ水素化物化合物の同
定」のセクション（放電電池試料）」に記述がある。

【０２６１】 図５のガス放電セル水素化物反応容器は室３００を持つ水素同位体ガス充填グ
ロー放電真空容器３１３から成るガス放電セル３０７を含む。水素源３２２が水
素供給路３４２を経由して制御弁３２５を介し室３００内に水素を供給する。Ｍ
ｉｌｌｓ先行公報（例えば、ＰＣＴ／ＵＳ９０／０１９９８の表４及びＰＣＴ／
ＵＳ９４／０２２１９のページ２５〜４６, ８０〜１０８）に記載の化合物な どのヒドリノ発生触媒を触媒貯蔵器３９５に収容する。電圧及び電流源３３０が
カソード３０５とアノード３２０間を通して電流を流す。電流は可逆的である。

【０２６２】 ガス放電セル水素化物反応容器の１実施例では、容器３１３の壁が導電性であ
りアノードとして働く。別の実施例では、カソード３０５は中空なニッケル、ア
ルミニウム、銅などの中空カソード、或いはステンレススチール製中空カソード
である。

【０２６３】 カソード３０５はヒドリノを発生させる触媒で被覆してもよい。ヒドリノ生成
の触媒作用はカソード表面で起きる。ヒドリノを発生させる水素原子を生成する
ために、分子状水素をカソードで解離する。このためにカソードは水素解離物質
で形成される。別法として、分子状水素は放電によって解離する。

【０２６４】 本発明のほかの実施例に拠れば、ヒドリノを発生させる触媒はガス状である。
例えば、ガス状の触媒を供給する触媒の気化に放電が用いられる。別法として、
ガス状触媒は放電電流によって生成する。例えば、ガス状触媒はＫ⁺／Ｋ⁺を生成
するカリウム金属、Ｒｂ⁺を生成するルビジウム金属、或いはＴｉ²⁺を生成する チタン金属の放電によって供給される。ガス状触媒と反応するガス状水素原子は
分子状水素ガスの放電によって供給され、触媒作用はガス相で起きる。

【０２６５】 触媒作用がガス相で起こるガス放電セル水素化物反応容器の別の実施例は制御
可能なガス状触媒を用いる。ヒドリノへ変換するためのガス状水素原子は分子状
水素の放電によって供給される。ガス放電セル３０７は触媒貯蔵器３９５から反
応室３００までガス状触媒３５０を通すための触媒供給路３４１を有する。触媒
貯蔵器３９５は電源３７２を有する触媒貯蔵器ヒータ３９２によって加熱されて
、ガス状触媒を反応室３００に供給する。触媒の蒸気圧は動力源３７２の手段で
ヒータ３９２を調節することで触媒貯蔵器３９５の温度を制御して制御すること
ができる。反応容器は更に選択排気弁３０１から成る。

【０２６６】 触媒作用がガス相で起こるガス放電セル水素化物反応容器の別の実施例は制御
可能なガス状触媒を用いる。ガス状水素原子は分子状水素の放電によって供給さ
れる。ガス放電セル内に位置するタングステン又はセラミック製ボートなどの耐
化学品（反応容器の運転中に反応又は劣化しない）開放容器に触媒を収納する。
触媒ボート中の触媒は関連する動力源の手段を用いるボートヒータで加熱されて
、ガス状触媒を反応室に供給する。別法として、グローガス放電セルを昇温して
運転して、ボート中の触媒をガス相中に昇華、沸騰又は気化させる。触媒蒸気圧
はヒータの動力源を調節することによってボート又は放電電池の温度を制御して
制御することができる。

【０２６７】 ガス放電セルは触媒を連続的に供給して室温で運転することができる。別法と
して、触媒のセル内での凝縮を防止するために、温度を触媒供給源、触媒貯蔵器
３９５又は触媒ボートの温度以上に維持する。例えば、ステンレススチール合金
セルの温度は０〜１２００℃に、モリブデンセルの温度は０〜１８００℃に、タ
ングステンセルの温度は０〜３０００℃に、ガラス、石英又はセラミックセルの
温度は０〜１８００℃に維持する。放電電圧は１０００から５０,０００ボルト の範囲である。電流は１μＡから１Ａの範囲、好ましくは約１ｍＡである。

【０２６８】 ガス放電セル装置は、ヒドリノ水素化物イオンを発生させるために、ヒドリノ
と接触する電子源を含む。ヒドリノはカソード３０５、放電のプラズマ電子、或
いは容器３１３と接触してヒドリノ水素化物イオンに還元される。ヒドリノはア
ノード３２０、触媒３５０、ヒータ３９２、触媒貯蔵器３９５、選択排気弁３０
１、制御弁３２５、水素源３２２、水素供給路３４２、或いは触媒供給路３４１
などの反応容器構成要素と接触することでも還元される。その他の変更に拠れば
、ヒドリノはセル運転の外因性還元物質３６０（外部から電池に添加された消耗
還元物質）によって還元される。 ヒドリノ水素化物アニオンとカチオンとから成る化合物がガス放電セルで生成
する。ヒドリノ水素化物化合物を生成するカチオンはカソード又はアノードを構
成する金属の酸化種、添加酸化物質のカチオン、或いは電池内に存在するカチオ
ン（触媒のカチオンなど）から成る。

【０２６９】 ガス放電セル装置の１実施例では、カリウム又はルビジウムヒドリノ水素化物
がガス放電セル３０７内で合成される。触媒貯蔵器３９５はＫＩ又はＲｂＩ触媒
を収容する。ガス放電セル内の触媒蒸気圧はヒータ３９２で制御する。触媒貯蔵
器３９５はヒータ３９２で加熱されて触媒蒸気圧をカソード３０５の近傍に、好
ましくは圧力範囲１０ミリトルから１００トル、より好ましくは約２００ｍトル
に維持する。別の実施例では、ガス放電セル３０７のカソード３０５及びアノー
ド３２０をＫＩ又はＲｂＩ触媒で被覆する。触媒はセルの運転中に気化する。供
給源３２２からの水素の供給を制御弁３２５で調節して水素を供給し、水素圧を
１０ミリトルから１００トルの範囲に維持する。

【０２７０】 ガス放電セル水素化物反応容器の装置の１実施例では、触媒作用は触媒を正味
エンタルピー、約２７．２ｅＶで用いる水素ガス放電セル内で起こる。触媒（例
えば、カリウムイオン）は放電によって気化する。放電は反応物質水素原子も生
成する。カリウムイオンを使用する触媒作用は結果的に極端紫外線（ＵＶ）光子
を放出する。遷移、

【０２７１】

【化１０】 に加え、ＰＣＴ／ＵＳ９６／０７９４９の「エネルギー状態の不均化」のセクシ
ョンに記載の不均化反応が９１２Å及び３０４Åでの極端ＵＶのさらなる放出を
引起こす。極端ＵＶ光子が水素をイオン化して、可視光を含む水素の正規スペク
トルの放射をもたらす。したがって、触媒からの極端ＵＶ放射は極端ＵＶの可視
波長への変換で示されるので、間接的に観察することができる。同時に、ヒドリ
ノが電子と反応して連続体吸収及び前掲の表１に示した放射線を持つヒドリノ水
素化物イオンを生成する。これらの線は触媒作用及び結合エネルギー増加水素化
合物を同定する放射スペクトル分析で観察することができる。

【０２７２】 ２．４ プラズマトーチセル水素化物反応容器 本発明のプラズマトーチセル水素化物反応容器を図７に示す。プラズマトーチ
７０２はマニホルド７０６によって封入された水素同位体プラズマ７０４を供給
する。水素供給源７３８からの水素及びプラズマガス供給源７１２からのプラズ
マガスが、ヒドリノを生成する触媒７１４とともに、トーチ７０２に供給される
。プラズマは、例えばアルゴンから成る。触媒はＭｉｌｌｓ先行公報（例えば、
ＰＣＴ／ＵＳ９０／０１９９８の表４及びＰＣＴ／ＵＳ９４／０２２１９のペー
ジ２５〜４６,８０〜１０８）記載の任意の化合物から成る。触媒は触媒貯蔵器 ７１６に収納される。貯蔵器はマグネチック攪拌棒モータ７２０によって駆動す
るマグネチック攪拌棒７１８などの機械的撹拌器を具備する。触媒は通路７２８
を経由してプラズマトーチ７０２に供給される。

【０２７３】 水素は水素通路７２６によってトーチ７０２に供給される。別法では、水素及
び触媒の両方が通路７２８を経由して供給される。プラズマガスはプラズマガス
通路７２６によってトーチに供給される。別法では、プラズマガス及び触媒の両
方が通路７２８を経由して供給される。

【０２７４】 水素は水素供給源７３８から触媒貯蔵器７１６へ通路７４２を介して流入する
。水素流は水素流制御器７４４及び弁７４６によって制御される。プラズマガス
はプラズマガス供給源７１２から通路７３２を経由して流れる。プラズマガス流
はプラズマガス制御器７３４及び弁７３６によって制御される。プラズマガスと
水素の混合物は通路７２６を経由してトーチに、通路７２５を経由して触媒貯蔵
器７１６に供給される。混合物は水素−プラズマガスミキサ及び混合流制御器７
２１によって制御される。水素及びプラズマガス混合物は機械的撹拌によって微
粒子としてガス流中に分散した触媒粒子のキャリアガスとして働く。エーロゾル
化した触媒と混合物の水素ガスはプラズマトーチ７０２に流入し、プラズマ７０
４中でガス状水素原子と揮発した触媒イオン（ＫＩからのＫ⁺イオンなど）にな る。プラズマはマイクロ波発生装置７２４によって動力を供給され、マイクロ波
は同調可能マイクロ波キャビティー７２２で同調する。触媒作用はガス相で起き
る。

【０２７５】 プラズマトーチ内のガス状触媒の量は触媒が機械的撹拌でエールゾル化する速
度を制御することで制御される。ガス状触媒の量はキャリアガスの流速を制御す
ることによっても制御され、キャリアガスは水素とプラズマ混合物（例えば水素
とアルゴン）を含む。プラズマトーチへのガス状水素の量は水素の流速及び混合
物中のプラズマガスと水素の比を制御することで制御される。水素の流速及び水
素−プラズマガスミキサと混合流制御器７２１へのプラズマガスの流速は流速制
御器７３４と７４４、弁７３６と７４６とによって制御される。ミキサ制御器７
２１はトーチ及び触媒貯蔵器への水素−プラズマ混合物を制御する。触媒作用の
速度はマイクロ波発生装置７２４でプラズマの温度を制御することで制御される
。

【０２７６】 ヒドリノ原子及びヒドリノ水素化物イオンはプラズマ７０４中で生成する。ヒ
ドリノ水素化物化合物はマニホルド７０６上へ低温ポンプ（クライオポンプ）さ
れるか、或いは通路７４８を経由してヒドリノ水素化物化合物トラップ７０８へ
流入する。トラップ７０８は真空ポンプ７１０と真空ライン７５０及び弁７５２
を介して通じている。トラップ７０８への流れは真空ポンプ７１０、真空ライン
７５０及び真空弁７５２で制御される圧力勾配に影響される。

【０２７７】 図８に示したプラズマトーチセル水素化物反応容器の別の実施例では、１つ以
上のプラズマトーチ８０２又はマニホルド８０６がガス状触媒を触媒貯蔵器８５
８からプラズマ８０４へ通過させる触媒供給路８５６を有する。触媒貯蔵器８５
８の触媒は動力源８６８を有する触媒貯蔵器ヒータ８６６によって過熱されて、
ガス状触媒をプラズマ８０４に供給する。触媒の蒸気圧はヒータ８６６をその動
力源８６８で調節して、触媒貯蔵器８５８の温度を制御することで制御される。
図８のその他の構成要素は図７の対応する構成要素の構造及び機能と同じである
。換言すれば、図８の構成要素８１２は図７のプラズマガス供給源７１２に対応
するプラズマガス供給源であり、図８の構成要素８３８は図７の水素供給源７３
８に対応する水素供給源などである。

【０２７８】 プラズマトーチセル水素化物反応容器のほかの実施例では、マニホルド内に位
置したセラミックボートなどの耐化学品開放容器が触媒を収容する。プラズマト
ーチマニホルドは昇温状態で運転されるセルを形成し、ボート中の触媒をガス相
中に昇華、沸騰又は気化させる。別法として、触媒ボート中の触媒は動力源を有
するボートヒータで加熱されて、プラズマにガス状触媒を供給する。触媒の蒸気
圧はセルヒータでセルの温度を制御すること、或いは関連する動力源を有するボ
ートヒータを調節してボートの温度を制御することで制御する。

【０２７９】 プラズマトーチセル反応容器内のプラズマ温度は５,０００〜３０,０００℃の
範囲に維持するのが得策である。セルは触媒を連続供給することによって室温で
運転することができる。別法として、触媒がセル内で凝縮するのを防止するため
に、セル温度を触媒源、触媒貯蔵器７５８又は触媒ボートの温度よりも高く維持
する。運転温度は電池を構成する材料に性質に部分的に依存する。ステンレスス
チール合金電解セルの温度は０〜１２００℃が好適である。モリブデン電解セル
の温度は０〜１８００度が好ましい。タングステン電解セルの温度は０〜３００
０℃が好適である。ガラス、石英又はセラミックセルの温度は０〜１８００度が
好ましい。マニホルド７０６が大気中に開放されている場合は、セルの圧力は大
気圧である。

【０２８０】 プラズマトーチ水素化物反応容器の例示的なプラズマガスはアルゴンである。
例示的エールゾル流速は分当たり０．８標準リットル（０．８ｓｌｍ）水素及び
０．１５ｓｌｍアルゴンである。例示的なアルゴンプラズマの流速は５ｓｌｍで
ある。例示的な順入力は１０００Ｗ、例示的な反射力は１０〜２０Ｗである。

【０２８１】 プラズマトーチ水素化物反応容器の他の実施例では、機械的触媒撹拌器（マグ
ネチック攪拌棒７１８及びマグネチック攪拌棒モータ７２０）はアスピレーター
、アトマイザー又は噴霧器で置換され、水などの液体媒体に分散又は溶解した触
媒７１４のエアロゾルを生成する。媒体は触媒貯蔵器７１６に収容される。或い
は、アスピレーター、アトマイザー又は噴霧器が触媒を直接プラズマ７０４に噴
射する。噴霧又はアトマイズした触媒は水素などのキャリアガスによってプラズ
マ７０４内に運ばれる。

【０２８２】 プラズマトーチ水素化反応容器は更に、ヒドリノ水素化物イオンを発生するた
めにヒドリノと接触する電子源を有する。プラズマトーチセルでは、ヒドリノは
、１．）マニホルド７０６、２．）プラズマ電子、又は４．）プラズマトーチ７
０２、触媒供給路７５６又は触媒貯蔵器７５８など任意の反応容器構成要素、又
は５．）セル運転の外因性還元物質（外部から添加された消耗還元物質）、と接
触してヒドリノ水素化物イオンに還元される。

【０２８３】 ヒドリノ水素化物アニオン及びカチオンから成る化合物はガスセル内で生成す
る。ヒドリノ水素化物化合物を生成するカチオンはトーチ又はマニホルドを形成
する物質の酸化種のカチオン、添加還元物質のカチオン、或はプラズマに存在す
るカチオン（触媒のカチオンなど）から成る。

【０２８４】 ３．結合エネルギー増加水素化合物の純化 水素化物反応容器で生成した結合エネルギー水素化合物は次の操作後の反応容
器に残存する触媒から単離、純化（精製）される。電解セル、ガスセル、ガス放 電セル及びプラズマトーチセル水素化物反応容器の場合、結合エネルギー増加水
素化合物は物理的な収集、沈澱及び再結晶、或は遠心分離によって得られる。結 合エネルギー増加水素化合物は後に説明する手段によって更に純化される。

【０２８５】 結合エネルギー増加水素化合物の単離及び純化の方法を以下に説明する。電解 セル水素化物反応容器の場合、水を蒸発させて電解質から除去して固形の混合物
を得る。結合エネルギー増加水素化合物を含有する触媒を、触媒を優先的に溶解 するが結合エネルギー増加水素化合物を溶解しない適当な溶媒、例えば水などに
懸濁させる。溶媒を濾過して不溶な結合エネルギー増加水素化合物を集める。

【０２８６】 結合エネルギー増加水素化合物の単離及び純化の別の方法に拠れば、残存する
触媒を溶解し、触媒を優先的に溶解するが結合エネルギー増加水素化合物を溶解
しない適宜な溶媒中に結合エネルギー増加水素化合物を懸濁させる。次に、結合 エネルギー増加水素化合物の結晶をセル表面に成長させる。次に、溶媒を棄て、 結合エネルギー増加水素化合物の結晶を収集する。

【０２８７】 結合エネルギー増加水素化合物は、触媒又は結合エネルギー増加水素化合物の
異なるカチオン交換、或は触媒のアニオン交換によって、例えばカリウム塩触媒
として触媒から純化することもできる。このイオン交換は触媒又はその他の存在 するイオンに対する結合エネルギー増加水素化合物の溶解度の差を変化させる。 別法では、有機溶媒及び有機溶媒／水溶液混合物などの溶媒中の溶解度差を活用
して、結合エネルギー増加水素化合物を沈澱、再結晶する。結合エネルギー増加 水素化合物の触媒からの単離及び純化に関する更に別の方法では、薄層クロマト
グラフィー、ガスクロマトグラフィー、或は高圧液体クロマトグラフィー（ＨＰ
ＬＣ）などの液体クロマトグラフィーを利用する。

【０２８８】 結合エネルギー増加水素化合物は蒸留、昇華、或は１０μトルから１トル等の
減圧下における低温ポンプ（クライオポンプ）などでも純化することができる。 化合物の混合物を加熱した低温トラップを有する真空容器内に入れる。低温トラ ップはコールドフィンガー、すなわち温度勾配を持つ容器の断面から成る。混合 物を加熱する。混合物成分の相対的揮発度によって、結合エネルギー増加水素化 合物を昇華物又は残渣として集める。結合エネルギー増加水素化合物が混合物の ほかの成分よりも揮発性であれば、結合エネルギー増加水素化合物は低温トラッ
プに集められる。結合エネルギー増加水素化合物の揮発性が低ければ、他の混合 物成分が低温トラップに集められ、結合エネルギー増加水素化合物を残渣として
収集する。

【０２８９】 カリウム塩などの触媒から結合エネルギー増加水素化合物を純化するかかる１
方法は蒸留又は昇華からなる。カリウム塩などの触媒が蒸留又は昇華によって除 かれ、結合エネルギー増加水素化合物の結晶が残る。このように、水素化物反応 容器の生成物を水などの溶媒に溶解させ、溶液を濾過して粒子またな混入物を除
去する。次に、触媒のアニオンを交換して触媒に対する結合エネルギー増加水素 化合物の沸点差を増加させる。例えば、炭酸塩又はヨウ化物を硝酸塩に交換して 触媒の沸点を下げることができる。炭酸塩触媒アニオンの場合には、硝酸を加え て炭酸塩を硝酸塩に置換する。ヨウ化物触媒アニオンの場合には、硝酸塩がＨ₂Ｏ ₂ と硝酸でヨウ化物をヨウ素に酸化して置換して硝酸塩を生じる。亜硝酸塩は硝酸
の添加だけでヨウ化物イオンを置換する。この方法の最終段階では、変換された 触媒塩を昇華させ、残存する結合エネルギー増加水素化合物の結晶を収集する。

【０２９０】 結合エネルギー増加水素化合物をカリウム塩などの触媒から純化する方法の他
の実施例は蒸留、昇華、或は低温ポンプ（クライオポンプ）から成り、結合エネ
ルギー増加水素化合物は触媒よりも高い蒸気圧を有する。結合エネルギー増加水 素化合物結晶を蒸留又は昇華して収集する。触媒のアニオンを交換して沸点を上 昇させることによって分離がよくなる。

【０２９１】 結合エネルギー増加水素化合物を単離する方法のほかの実施例では、触媒アニ
オンの置換を行って得られた化合物の融点を下げる。結合エネルギー増加水素化 合物から成る混合物を融解させる。結合エネルギー増加水素化合物は融解物中に 不溶であり、融解物から沈澱する。融解を減圧下で行なって、カリウム硝酸塩な どのアニオン交換された触媒生成物を一部昇華させる。結合エネルギー増加水素
化合物から成る混合物の沈澱を、触媒は溶解するが結合エネルギー増加水素化合
物結晶を溶解しない水などの適切な溶媒の最小量で、溶解させる。或は、結合エ ネルギー増加水素化合物を溶解混合物から沈澱させる。次に、混合物を濾過して 結合エネルギー増加水素化合物の結晶を得る。

【０２９２】 結合エネルギー増加水素化合物を純化する１つのアプローチは沈澱及び再結晶
からなる。このような１方法では、結合エネルギー増加水素化合物を結合エネル ギー増加水素化合物と濃度が約１０Ｍ以上まで沈澱しない１種類以上のカリウム
、リチウム又はナトリウムのヨウ化物とを含有するヨウ化物溶液から再結晶させ
る。こうして、結合エネルギー増加水素化合物が優先的に沈澱する。炭酸塩溶液の 場合には、ヨウ化物はヨウ化水素酸（ＨＩ）による中和で生成させることができ
る。

【０２９３】 結合エネルギー増加水素化合物をヨウ化カリウム触媒から純化する、かかる１
実施例に拠れば、ガスセル、ガス放電セル又はプラズマトーチ水素化物反応容器
からＫＩ触媒を洗い出して濾過する。次に、水の添加又は蒸発濃縮によって濾液 濃度を約５Ｍに調節する。放置して結合エネルギー増加水素化合物の結晶を生成 させる。次に、沈澱を濾過する。実施例の１つでは、結合エネルギー増加水素化合
物を硝酸、塩酸、ヨウ化水素酸又は硫酸などを加えて酸性溶液（例えばｐＨ範囲
６〜１）から沈澱させる。

【０２９４】 純化の他の実施例では、結合エネルギー増加水素化合物を共沈するアニオン、
カチオン又は化合物を加えて水溶混合液から沈澱させる。例えば、可溶性硫酸塩 、リン酸塩又は硝酸塩の化合物を加えて、結合エネルギー増加水素化合物を優先
的に沈澱させる。結合エネルギー増加水素化合物はつぎのステップによりＫ₂ＣＯ ₃ 電解セルの電解質から単離する。電解セルからのＫ₂ＣＯ₃電解質を、ＬｉＮＯ₃ 、ＮａＮＯ₃、或はＭｇ（ＮＯ₃）₂のカチオンなどのヒドリノ水素化物イオン又 は結合エネルギー増加水素化合物を沈澱するカチオン中、約１Ｍにする。更に加 えて又はその代わりに、電解質をＨＮＯ₃などの酸で酸性にする。溶液を沈澱が生
成するまで濃縮する。溶液を濾過して結晶を得る。別法として、溶液を結晶皿で 蒸発させて、結合エネルギー増加水素化合物をその他の化合物から分離する。こ の場合、結晶は物理的に分離することができる。

【０２９５】 結合エネルギー増加水素種は遷移又は希土類カチオンなどの不対電子を有する
カチオンと結合して、常磁性又は強磁性化合物を生成する。分離の１実施例では 、混合物を磁石（例えば、電磁石）上に移動させる結晶形磁気分離によって、結
合エネルギー増加水素化合物を不純物から分離する。結合エネルギー増加水素化 合物が磁石に付着する。次に、結晶を物理的、或は洗い流して取り出す。後者の場
合には、洗浄液を蒸発させて除去する。電磁分離の場合には、電磁石を不活性化 して結合エネルギー増加水素化合物結晶を収集する。

【０２９６】 分離の別の実施例では、結合エネルギー増加水素化合物は混合物を荷電コレク
タ（例えば、コンデンサープレート）上を移動させる結晶形静電分離によって不
純物から分離される。結合エネルギー増加水素化合物はコレクタに付着する。次に
、結晶を物理的、或は洗い流して取り出す。後者の場合、洗浄液を蒸発させて除 去する。静電分離の場合には、荷電コレクタを不活性化して結合エネルギー増加 水素化合物結晶を収集する。

【０２９７】 結合エネルギー増加水素化合物は本明細書に例示した方法によって単離、純化
されるので実質的に純粋である。換言すれば、単離された物質は５０原子％を超 える上記化合物から成る。

【０２９８】 単離されたヒドリノ水素化物イオンのカチオンは、加熱及び所望カチオン含有
溶液の濃縮又は交換クロマトグラフィーの反応によって、別の所望するカチオン
（例えばＫ⁺をＬｉ⁺で置換）で置換することができる。

【０２９９】 カチオン及びアニオンを除去純化して所望の結合エネルギー増加水素化合物を
得る方法には、バイラー（Ｂａｉｌａｒ）の方法〔「総合無機化学（Ｃｏｍｐｒ ｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ） 」、編集委員、
Ｊ．Ｃ．Ｂａｉｌａｒ, Ｈ．Ｊ．Ｅｍｅｌｅｕｓ, Ｒ．Ｎｙｈｏｌｍ, Ａ． Ｆ．Ｔｒｏｔｍａｎ−Ｄｉｃｋｅｎｓｏｎ, Ｐｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ〕 が含まれ、その５２８〜５２９ページは参照して本明細書の一部とする。

【０３００】 ４．同位体の分離方法 ヒドリノ原子及び水素化物イオンが、結合エネルギーの微分に基づく特定同位
体と結合を生成する、選択性が元素の所望の同位体を純化する手段を提供する。 本明細書で使用する用語「同位体」は参照して本明細書の一部としたウィースト（
Ｒ．Ｃ．Ｗｅａｓｔ）編、「化学及び物理のＣＲＣハンドブック（ＣＲＣ Ｈａ ｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ） 」、５８
版 （ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ．（１９７７）、ｐｐ．Ｂ−２７０〜Ｂ３５４）に記
載の任意の同位体をいう。微分結合エネルギーは同位体の核モーメントの差から 生じ、十分な差を伴って分離することができる。

【０３０１】 元素の同位体を分離する方法は次の方法から成る；１．）結合エネルギー増加
水素種を基準にしてモル過剰の所望同位体からなる同位体元素混合物を結合エネ
ルギー増加水素種と反応させて、所望同位体に濃縮し、かつ少なくとも１つの結
合エネルギー増加水素種から成る化合物を生成させること、２．）所望の同位体
に濃縮した上記の化合物を純化すること。１つ以上の化合物に存在する元素の同
位体を分離する方法は、１．）結合エネルギー増加水素種を基準にしてモル過剰
の所望同位体を含む同位体元素混合物から成る化合物を結合エネルギー増加水素
種と反応させて、所望同位体に濃縮し、かつ少なくとも１つの結合エネルギー増
加水素種から成る化合物を生成させることと、２．）所望の同位体に濃縮した上
記の化合物を純化すること、とから成る。結合エネルギー増加水素種の反応物質
源には、本発明の電解セル、ガスセル、ガス放電セル及びプラズマトーチセルの
ヒドリノ水素化物反応容器及び結合エネルギー増加水素化合物が含まれる。結合 エネルギー増加水素種は結合エネルギー増加水素化物イオンでもよい。少なくと も１つの結合エネルギー増加水素種及び所望の同位体濃縮元素から成る化合物は
結合エネルギー増加水素種を含む化合物を純化する本明細書の方法によって純化
される。純化された化合物は更に反応して、プラズマ放電などの分解反応又はプ ラズマトーチ反応、或は結合エネルギー増加水素種の置換反応によって異なる同
位体濃縮化合物又は元素を生成する。当業者によって用いられる反応及び純化の ステップは所望の同位体濃縮元素又は化合物の所望純度を得るために必要な回数
だけ反復することができる。

【０３０２】 例えば、ヒドリノ水素化物ガスセルはＫＩ触媒で運転される。結合エネルギー 増加水素化合物、³⁹ＫＨ_nは基本的に⁴¹ＫＨ_nの生成を伴わないで生成する（ｎは
整数）。触媒と³⁹ＫＨ_nとを水に溶解し、³⁹ＫＨ_nを沈澱させて³⁹Ｋに同位体濃縮 した化合物を生成する。

【０３０３】 元素の同位体を分離するほかの方法は１．）結合エネルギー増加水素種に関し
モル過剰の所望でない同位体からなる同位体元素混合物を結合エネルギー増加水
素種と反応させて、所望でない同位体に濃縮し、かつ少なくとも１つの結合エネ
ルギー増加水素種から成る化合物を生成させることと、２．）所望でない同位体
に濃縮した上記の化合物を除去すること、とから成る。１つ以上の化合物に存在
する元素の同位体を分離する別の方法は１．） 結合エネルギー増加水素種に関
しモル過剰の所望でない同位体を含む同位体元素混合物から成る化合物を結合エ
ネルギー増加水素種と反応させて、所望でない同位体に濃縮し、かつ少なくとも
１つの結合エネルギー増加水素種から成る化合物を生成させることと、２．）所
望でない同位体に濃縮した上記の化合物を除去すること、とから成る。結合エネ
ルギー増加水素種の反応物源には、本発明の電解セル、ガスセル、ガス放電セル
及びプラズマトーチセルのヒドリノ水素化物反応容器及び結合エネルギー増加水
素化合物が含まれる。結合エネルギー増加水素種は結合エネルギー増加水素化物 イオンでもよい。所望でない同位体に濃縮され、かつ少なくとも１つの結合エネ ルギー増加水素種から成る同位体元素化合物が本明細書の方法によって反応混合
物から除去されて結合エネルギー増加水素種を含む化合物に純化される。別の方 法では、所望の同位体に濃縮され、かつ少なくとも１つの結合エネルギー増加水
素種から構成されていない同位体化合物が反応生成混合物から純化される。所望 同位体に純化された同位体化合物は更に反応して、分解反応又は置換反応によっ
て異なる濃縮同位体化合物又は元素を生成する。当業者によって用いられる反応 及び純化のステップは所望の同位体濃縮元素又は化合物の所望純度を得るために
必要な回数だけ反復することができる。

【０３０４】 例えば、ヒドリノ水素化物ガスセルはＫＩ触媒で運転される。結合エネルギー 増加水素化合物、³⁹ＫＨ_nは基本的に⁴¹ＫＨ_nの生成を伴わないで生成する（ｎは
整数）。触媒と³⁹ＫＨ_nとを水に溶解し、³⁹ＫＨ_nを沈澱させて⁴¹Ｋに同位体濃縮 された溶液中に化合物を生成する。

【０３０５】 微分結合エネルギーは同位体の核モーメントの差から生じ、十分な差を伴って
分離することができる。この機構は低温で促進される。こうして、結合エネルギー 増加水素化合物の生成及び低温での分離を行なうことで分離を促進することがで
きる。

【０３０６】 ５．結合エネルギー増加水素化合物の同定 結合エネルギー増加水素化合物は次に示す種々の方法で同定することができる
；１．）元素分析、２．）溶解度、３．）反応性、４．）融点、５．）沸点、６
．）温度の関数としての蒸気圧、７．）屈折率、８．）Ｘ線光電子スペクトル分
析（ＸＰＳ）、９．）ガスクロマトグラフィー、１０．）Ｘ線回折（ＸＲＤ）、
１１．）熱量分析法、１２．）赤外線スペクトル分析（ＩＲ）、１３．）ラマン
スペクトル分析、１４．）メスバウアースペクトル分析、１５．）極端紫外線（
ＥＵＶ）放射吸収スペクトル分析、１６．）紫外線（ＵＶ）放射吸収スペクトル
分析、１７．）可視光放射吸収スペクトル分析、１８．）核磁気共鳴スペクトル
分析、１９．）加熱試料のガス相質量スペクトル分析（固体プローブ四極磁気セ
クタ質量スペクトル分析）、２０．）飛行時間二次イオン質量スペクトル分析（
ＴＯＦＳＩＭＳ）、２１．）エレクトロスプレーイオン化飛行時間質量スペクト
ル分析（ＥＳＩＴＯＦＭＳ）、２２．）熱重量測定分析（ＴＧＡ）、２３．）示
差熱分析（ＤＴＡ）、２４．）差動走査熱量分析（ＤＳＣ）。

【０３０７】 ＸＰＳはその固有の結合エネルギーによって化合物の各結合エネルギー増加水
素種の性質を同定する。ＴＯＦＳＩＭＳ及びＥＳＩＴＯＦＭＳなどの高解像質量 スペクトル分析はその特有の高解像質量に基づき、結合エネルギー増加水素化合
物の絶対的同定を与える。それぞれのヒドリノ水素化物化合物のＸＲＤパターン は特有であり、その絶対的同定を与える。励起結合エネルギー増加水素化合物の 紫外線（ＵＶ）及び可視光放射スペクトル分析はヒドリノ水素化物イオンに独特
な連続体線及び／又は各化合物の結合エネルギー増加水素種に特有な放射線の存
在によって結合エネルギー増加水素化合物を特異的に同定する。結合エネルギー 増加水素化合物のスペクトル分析による同定は極端紫外線（ＥＵＶ）及び紫外線
（ＵＶ）放射スペクトル分析及び気化させた純化結晶の質量スペクトル分析を行
なうことで得られる。結合エネルギー増加水素化合物の励起放射が観察され、励 起源はプラズマ放電である。質量スペクトルが気化した化合物を同定するオンラ イン質量スペクトル分析器によって記録される。スペクトル分析でヒドリノを生 成する水素の触媒作用を同定し、ヒドリノ水素化物イオン及び結合エネルギー増
加水素化合物を同定するための、現場での方法はオンラインＥＵＶ及びＵＶスペ
クトル分析と本発明のヒドリノ水素化物反応容器の質量スペクトル分析である。 水素の触媒作用の放射スペクトル及びヒドリノ水素化物の生成、励起に起因する
放射を記録する。

【０３０８】 結合エネルギー増加水素化合物は「実験結果」のセクションに説明する方法に
よってその性質を同定することができる。

【０３０９】 ６．Ｄｉｈｙｄｒｉｎｏ（ジヒドリノ） ジヒドリノの理論的な導入は’９６Ｍｉｌｌｓ ＧＵＴに紹介されている。２ 個のヒドリノ原子Ｈ［ａ_H／ｐ］が反応してジヒドリノ、

【０３１０】

【化１１】 と呼ばれる２原子分子を生成する。

【０３１１】

【化１２】 上式中、ｐは整数。ジヒドリノは合計エネルギー、

【０３１２】

【数１８】 を有する水素分子から成る。

【０３１３】

【数１９】 上式中２ｃ'は核間距離、ａ₀はボーアの半径を表す。このように、ジヒドリノの 相対的核間距離（大きさ）は分数である。０次変分に起因する補正を考慮しない で、結合解離エネルギー、

【０３１４】

【数２０】 はそれぞれが式（１）の負で与えられる２個のヒドリノ原子のエネルギーと式（
２４）で与えられるジヒドリノ分子の合計エネルギーとの間の差で与えられる（
結合解離エネルギーは結合を破壊するエネルギーとして定義される。）。

【０３１５】

【数２１】 ０次変分を考慮したジヒドリノ分子イオンの１次結合エネルギー、ＢＥ₁は約

【０３１６】

【数２２】 であり、上式中ｐは１より大きな整数を表し、好ましくは２〜２００である。０ 次変分に起因する補正を考慮しないで、結合解離エネルギー、

【０３１７】

【数２３】 は式（１）で与えられる対応するヒドリノ原子の結合エネルギーの負と式（２６
）で与えられる

【０３１８】

【数２４】 との差である。

【０３１９】

【数２５】 ジヒドリノ分子の１次結合エネルギーＢＥ₁、

【０３２０】

【化１３】 は式（２６）から式（２４）を引いて求められる。

【０３２１】

【数２６】 二次結合エネルギーＢＥ₂は式（２６）の負で与えられる。０次変分を考慮したジ
ヒドリノ分子イオンの１次結合エネルギー、ＢＥ₁は約

【０３２２】

【数２７】 であり、上式中ｐは１より大きな整数を表し、好ましくは２〜２００である。ジ ヒドリノ及びジヒドリノイオンは’９６Ｍｉｌｌｓ ＧＵＴ、ＰＣＴ／ＵＳ９６
／０７９４９及びＰＣＴ／ＵＳ９４／０２２１９にさらなる記述がある。

【０３２３】 ジヒドリノ分子はジヒドリノ分子イオンと反応してヒドリノ原子Ｈ（１／ｐ）
及びプロトン３個（原子番号１の核３個）と２個の電子からなる結合エネルギー
増加分子イオンＨ₃ ⁺（１／ｐ）を生成する（整数ｐはヒドリノ、ジヒドリノ分子
、ジヒドリノ分子イオンのｐに対応する）。分子イオンＨ₃ ⁺（１／ｐ）を以後「 Ｔｒｉｈｙｄｒｉｎｏ（トリヒドリノ）分子イオン」と呼称する。反応は次の（ ３２）式で与えられる。

【０３２４】

【化１４】 Ｈ₄ ⁺（１／ｐ）は、後述の「質量スペクトル分析によるヒドリノ水素化物の同定
」及び「質量スペクトル分析によるジヒドリノ分子の同定」のセクションで論証
するように、質量スペクトル分析器で結合エネルギー増加水素化合物の破断によ
って生成したジヒドリノ分子及びジヒドリノ分子イオンなどのジヒドリノ分子及
び分子イオンが存在することの印である。

【０３２５】 ジヒドリノ分子、

【０３２６】

【化１５】 もプロトンと反応して、トリヒドリノ分子イオン、Ｈ₃ ⁺（１／ｐ）を生成する。 反応は次の（３３）式で与えられる。

【０３２７】

【化１６】 トリヒドリノ分子イオンの結合エネルギー、ＢＥは約

【０３２８】

【数２８】 であり、上式中ｐは１以上の整数を表し、好ましくは２〜２００である。

【０３２９】 ヒドリノ水素化物イオンからジヒドリノガスを合成する方法はヒドリノ水素化
物イオン含有化合物をプロトン源と反応させることから成る。プロトンは、例え ば酸のプロトン、ガス放電セルのプラズマのプロトン、或は金属水素化物からの
プロトンである。ヒドリノ水素化物イオン、Ｈ^-（１／ｐ）とプロトンとの反応は
次式のとおりである。

【０３３０】

【化１７】 ヒドリノ水素化物化合物からジヒドリノガスを発生させる１つの方法は化合物
を熱分解することである。例えば、カリウムヒドリノ水素化物塩を金属カリウム とジヒドリノガスが生成するまで過熱する。ヒドリノ水素化物化合物、Ｍ⁺Ｈ^-（ １／ｐ）の熱分解反応の１例は、

【０３３１】

【化１８】 で表され、式中Ｍ⁺はカチオンである。

【０３３２】 ヒドリノはプロトンと反応してジヒドリノイオンを生成し、ジヒドリノイオン
は更に電子と反応してジヒドリノ分子を生成する。

【０３３３】

【化１９】 ヒドリノ原子とプロトンとの反応エネルギーはジヒドリノイオンの結合エネルギ
ー（式（２８））の負で与えられる。電子によるジヒドリノイオンの還元で与え られたエネルギーは１次結合エネルギー（式（３０））の負である。これらの反 応はＵＶ照射を放射する。ＵＶスペクトル分析は放射された照射をモニタする方 法である。

【０３３４】 ジヒドリノガスを生成する反応は式（３７）で与えられる。反応物質であるプ ロトン源は、例えば金属水素化物（ニッケル水素化物などの遷移金属）及びガス
放電セルである。金属水素化物プロトン源の場合には、ヒドリノ原子は触媒電解 質と水素化物を生成する金属カソードから成る電解セルで生成する。プロトンを 含む金属水素化物を経由するヒドリノ原子の透過が式（３７）によるジヒドリノ
の合成をもたらす。得られたＤｉｈｅｄｒｏｎガスは１端をシールした真空の中 空カソードの内部から集められる。式（３７）によって生成したジヒドリノはカ ソードの空洞に拡散して集められる。ヒドリノもカソードを通って拡散し、カソ ードの水素化物のプロトンと反応する。

【０３３５】 ガス放電セルプロトン源の場合には、ヒドリノは触媒が気相中に存在する水素
ガス放電セルで生成する。ガス放電セルによるヒドリノ原子のイオン化がガス相 でヒドリノと反応して式（３７）によってジヒドリノ分子を生成するプロトンを
供給する。ジヒドリノガスはガスクロマトグラフィー又は正常水素をＣｕＯ再結 合器などの再結合器で燃焼させて純化することができる。

【０３３６】 本発明のほかの実施例に拠れば、ジヒドリノは結合エネルギー増加水素化合物
からジヒドリノガスを放出する化合物の熱分解反応によって合成することができ
る。ジヒドリノは結合エネルギー増加水素化合物から化合物の化学分解反応によ っても合成することができる。例えば、化合物をＬｉ⁺などのカチオンとＮｉＨ₆ との反応によって化学的に分解して次の方法によってジヒドリノガスを放出させ
る；１．）Ｎｉ電極で０．５７ＭＫ₂ＣＯ₃電解セルを１年間など長期間運転する
、２．）電解質をＬｉＮＯ₃中約１Ｍに調製してＨＮＯ₃で酸性にする、３．）溶
液を蒸発乾固する、４．）得られた固体混合物を溶融するまで過熱する、５．）
ＮｉＨ₆などの結合エネルギー増加水素化合物がＮｉＯ、ジヒドリノガス、リチ ウムヒドリノ水素化物に分解して溶液が黒変するまで加熱する、６．）ジヒドリ
ノガスを収集する、７．）ガスクロマトグラフィー、ガス相ＸＰＳ、ラマンスペ
クトル分析などの方法でジヒドリノを同定する。

【０３３７】 ６．１ ジヒドリノガスの同定 ジヒドリノガスは質量スペクトル分析器で高次イオン化質量２として同定され
る。ジヒドリノもまた質量スペクトル分析で、低圧で分割するｍ／ｅ＝４ピーク 及びｍ／ｅ＝２の存在によって同定される。ジヒドリノガスのピークは、１００ ％Ｈ₂／Ｏ₂再結合器（例えば、ＣｕＯ再結合器）を通過した後、低温でのガスク
ロマトグラフ時に正常水素と異なる滞留時間で生じる。

【０３３８】

【化２０】 の場合、ジヒドリノガスは高解像磁気セクタ質量スペクトル分析器における分割
ｍ／ｅ＝２ピーク、ガス相ＸＰＳにおける６２．２ｅＶピーク、ラマンスペクト
ル分析における正常分子状水素の４倍の振動エネルギーを有するピーク、として
同定される。誘導ラマンスペクトル分析の場合には、ＹＡＧレーザ励起を用いて 、低温ポンプ（クライオポンプ）スペクトル分析段階で液化したジヒドリノ、

【０３３９】

【化２１】 の振動に由来するラマンストークス線及び反ストークス線を観察する。さらなる 同定方法には、液化した段階でのジヒドリノのＸＰＳ（Ｘ線光電子スペクトル分
析）が含まれる。ジヒドリノの同定は更に、表３に示した特有な結合エネルギー によるＸＰＳによって同定することができる。表３では、ジヒドリノはジヒドリ ノと少なくとも１つのほかの元素から成る化合物中に存在する。ジヒドリノは「 実験結果」のセクションにおいてその性質を同定する。

【０３４０】 ７．その他の結合エネルギー増加水素化合物。

【０３４１】 本発明のさらなる実施例では、ヒドリノ水素化物イオンはアルカリ又はアルカ
リ土類カチオンなど、周期律表の任意の正に帯電した原子、或はプロトンと反応
又は結合する。ヒドリノ水素化物イオンは任意の有機分子、無機分子、化合物、 金属、非金属、或は半導体とも反応又は結合して、有機分子、無機分子、化合物
、金属、非金属、或は半導体を生成する。更に、ヒドリノ水素化物イオンはＨ₃ ⁺ 、Ｈ₃ ⁺（１／ｐ）、Ｈ₄ ⁺（１／ｐ）又はジヒドリノ分子イオン

【０３４２】

【化２２】 と反応又は結合することができる。ジヒドリノ分子イオンはヒドリノ水素化物イ オンと結合することができ、還元されたジヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ分子

【０３４３】

【化２３】 の結合エネルギーが化合物のヒドリノ水素化物イオンＨ^-（１／ｐ）の結合エネ ルギー以下となる。

【０３４４】 ヒドリノ水素化物イオンと反応する反応物質には、中性原子、負又は正に帯電
した原子状又は分子状イオン及び遊離基が含まれる。ヒドリノ水素化物含有化合 物を生成する１実施例では、ヒドリノ水素化物イオンを金属と反応させる。こう して、電解セル水素化物反応容器の１実施例では、運転時に生成したヒドリノ、 ヒドリノ水素化物イオン又はジヒドリノがカソードと反応して化合物を生成し、
ガスセル水素化物反応容器の１実施例では、運転時に生成したヒドリノ、ヒドリ
ノ水素化物イオン又はジヒドリノが解離物質又は原子状水素源と反応して化合物
を生成する。金属−ヒドリノ水素化物物質がこうして生成する。

【０３４５】 本発明の化合物の例示的な種類には、次の化合物が含まれる。本発明のそれぞ れの化合物はヒドリノ水素化物イオン又はヒドリノ原子である少なくとも１種類
の水素種Ｈを含み、或は化合物が２種類以上の水素種Ｈを含む場合には、かかる
水素種の少なくとも１種がヒドリノ水素化物イオン又はヒドリノ原子であり、か
つ／又は化合物の２種類以上の水素種がジヒドリノ分子イオン（水素２個）及び
／又はジヒドリノ分子（水素２個）の形態で化合物中に存在する。本発明の化合 物は更に、１種類以上の結合エネルギー増加水素種に加えて、通常の水素原子（
複数個を含む）及び通常の水素分子（複数個を含む）から成る。一般的に、次に 例示する化合物のかかる通常の水素原子（複数個を含む）及び通常の水素分子（
複数個を含む）を本明細書では「水素」と呼ぶ。

【０３４６】 Ｈ^-（１／ｐ）Ｈ₃ ⁺；ＭＨ、ＭＨ₂及びＭ₂Ｈ₂、Ｍはアルカリカチオン（Ｍ₂Ｈ₂ の場合、アルカリカチオンは異なっていてもよい）、Ｈはヒドリノ水素化物イオ
ン又はヒドリノ原子；ＭＨ_n ｎ＝１〜２、Ｍはアルカリ土類カチオン、Ｈはヒド
リノ水素化物イオン又はヒドリノ原子；ＭＨＸ、Ｍはアルカリカチオン、Ｘは中
性原子又は分子又はハロゲンイオン、水酸化物イオン、炭酸水素塩イオン、硝酸
塩イオンなどの１価の負に帯電したアニオン、Ｈはヒドリノ水素化物イオン又は
ヒドリノ原子；ＭＨＸ、Ｍはアルカリ土類カチオン、Ｘはハロゲンイオン、水酸
化物イオン、炭酸水素塩イオン、硝酸塩イオンなどの１価の負に帯電したアニオ
ン、Ｈはヒドリノ水素化物イオン又はヒドリノ原子；ＭＨＸ、Ｍはアルカリ土類
カチオン、Ｘは炭酸塩イオン、硫酸塩イオンなどの２価の負に帯電したアニオン
、Ｈはヒドリノ原子；Ｍ₂ＨＸ、Ｍはアルカリカチオン（アルカリカチオンは異 なっていてもよい）、Ｘはハロゲンイオン、水酸化物イオン、炭酸水素塩イオン
、硝酸塩イオンなどの１価の負に帯電したアニオン、Ｈはヒドリノ水素化物イオ
ン又はヒドリノ原子；ＭＨ_n ｎ＝１〜５、Ｍはアルカリカチオン、Ｈは１種類以
上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリ
ノ分子更に通常の水素原子、通常の水素分子から成ることもある；Ｍ₂Ｈ_n ｎ＝ １〜４、Ｍはアルカリ土類カチオン、Ｈは１種類以上のヒドリノ水素化物イオン
、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ分子、更に通常の水素原子
、通常の水素分子から成ることもある（アルカリ土類カチオンは異なっていても
よい）；Ｍ₂ＸＨ_n ｎ＝１〜３、Ｍはアルカリ土類カチオン、Ｘはハロゲンイオ ン、水酸化物イオン、炭酸水素塩イオン、硝酸塩イオンなどの１価の負に帯電し
たアニオン、Ｈは１種類以上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒド
リノ分子イオン、ジヒドリノ分子、更に通常の水素原子、通常の水素分子から成
ることもある（アルカリ土類カチオンは異なっていてもよい）；Ｍ₂Ｘ₂Ｈ_n ｎ＝
１〜２、Ｍはアルカリ土類カチオン、Ｘはハロゲンイオン、水酸化物イオン、炭
酸水素塩イオン、硝酸塩イオンなどの１価の負に帯電したアニオン、Ｈは１種類
以上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒド
リノ分子、更に通常の水素原子、通常の水素分子から成ることもある（アルカリ
土類カチオンは異なっていてもよい）；Ｍ₂Ｘ₃Ｈ、Ｍはアルカリ土類カチオン、
Ｘはハロゲンイオン、水酸化物イオン、炭酸水素塩イオン、硝酸塩イオンなどの
１価の負に帯電したアニオン、Ｈはヒドリノ水素化物イオン又はヒドリノ原子（
アルカリ土類カチオンは異なることもある）；Ｍ₂ＸＨ_n ｎ＝１〜２、Ｍはアル カリ土類カチオン、Ｘは炭酸塩イオン、硫酸塩イオンなどの２価の負に帯電した
アニオン、Ｈは１種類以上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリ
ノ分子イオン、ジヒドリノ分子、更に通常の水素原子から成ることもある（アル
カリ土類カチオンは異なっていてもよい）；Ｍ₂ＸＸ'Ｈ、Ｍはアルカリ土類カチ
オン、Ｘはハロゲンイオン、水酸化物イオン、炭酸水素塩イオン、硝酸塩イオン
などの１価の負に帯電したアニオン、Ｘ'は炭酸塩イオン、硫酸塩イオンなどの ２価の負に帯電したアニオン、Ｈはヒドリノ水素化物イオン又はヒドリノ原子（
アルカリ土類カチオンは異なることもある）；ＭＭ' Ｈ_n ｎ＝１〜３、Ｍはア
ルカリ土類カチオン、Ｍ'はアルカリ金属カチオン、Ｈは１種類以上のヒドリノ 水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ分子、更に
通常の水素原子及び通常の水素分子から成ることもある；ＭＭ' ＸＨ_n ｎ＝１
〜２、Ｍはアルカリ土類カチオン、Ｍ'はアルカリ金属カチオン、Ｘはハロゲン イオン、水酸化物イオン、炭酸水素塩イオン、硝酸塩イオンなどの１価の負に帯
電したアニオン、Ｈは１種類以上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジ
ヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ分子、更に通常の水素原子から成ることもある
；ＭＭ' ＸＨ、Ｍはアルカリ土類カチオン、Ｍ'はアルカリ金属カチオン、Ｘは
炭酸塩イオン、硫酸塩イオンなどの２価の負に帯電したアニオン、Ｈはヒドリノ
水素化物イオン又はヒドリノ原子；ＭＭ' ＸＸ'Ｈ、Ｍはアルカリ土類カチオン
、Ｍ'はアルカリ金属カチオン、Ｘ及びＸ'はそれぞれハロゲンイオン、水酸化物
イオン、炭酸水素塩イオン、硝酸塩イオンなどの１価の負に帯電したアニオン、
Ｈはヒドリノ水素化物イオン又はヒドリノ原子；Ｈ_nＳ ｎ＝１〜２、Ｈは１種 類以上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒ
ドリノ分子、更に通常の水素原子から成ることもある；ＭＳｉＨ_n ｎ＝１〜６、
Ｍはアルカリ又はアルカリ土類カチオン、Ｈは１種類以上のヒドリノ水素化物イ
オン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ分子、更に通常の水素
原子又は通常の水素分子から成ることもある；ＭＸＳｉＨ_n ｎ＝１〜５、Ｍは アルカリ又はアルカリ土類カチオン、ＳｉはＡｌ、Ｎｉ、遷移元素、内部遷移元
素又は希土類元素で置換することができる、Ｘはハロゲンイオン、水酸化物イオ
ン、炭酸水素塩イオン、硝酸塩イオンなどの１価の負に帯電したアニオン又は炭
酸塩イオン、硫酸塩イオンなどの２価の負に帯電したアニオン、Ｈは１種類以上
のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ
分子、更に通常の水素原子又は通常の水素分子から成ることもある；ＭＡｌＨ_n ｎ＝１〜６、Ｍはアルカリ又はアルカリ土類金属カチオン、Ｈは１種類以上の
ヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ分
子、更に通常の水素原子又は通常の水素分子から成ることもある；ＭＨ_n ｎ＝ １〜６、Ｍはニッケルなどの遷移元素、内部遷移元素又は希土類元素のカチオン
、Ｈは１種類以上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イ
オン、ジヒドリノ分子、更に通常の水素原子又は通常の水素分子から成ることも
ある；ＭＮｉＨ_n ｎ＝１〜６、Ｍはアルカリカチオン、アルカリ土類カチオン 、ケイ素又はアルミニウム、Ｈは１種類以上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリ
ノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ分子、更に通常の水素原子又は通常
の水素分子から成ることもあり、ニッケルは他の遷移金属、内部遷移金属又は希
土類カチオンで置換されることもある；ＴｉＨ_n ｎ＝１〜４、Ｈは１種類以上 のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ
分子、更に通常の水素原子又は通常の水素分子から成ることもある；Ａｌ₂Ｈ_n ｎ＝１〜４、Ｈは１種類以上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒド
リノ分子イオン、ジヒドリノ分子、更に通常の水素原子又は通常の水素分子から
成ることもある；ＭＸＡｌＸ'Ｈ_n ｎ１〜２、Ｍはアルカリ又はアルカリ土類カ
チオン、Ｘ及びＸ'はそれぞれハロゲンイオン、水酸化物イオン、炭酸水素塩イ オン、硝酸塩イオンなどの１価の負に帯電したアニオン又は炭酸塩イオン、硫酸
塩イオンなどの２価の負に帯電したアニオン、Ｈは１種類以上のヒドリノ水素化
物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ分子、更に通常の
水素原子から成ることもあり、Ｓｉなどの他のカチオンがＡｌを置換することが
できる；［ＫＨ_mＫＣＯ₃］_n ｍ,ｎは整数、Ｈは１種類以上のヒドリノ水素化物
イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ分子、更に通常の水
素原子から成ることもある；［ＫＨＫＯＨ］_n ｎは整数、Ｈは１種類以上のヒ ドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ分子
、更に通常の水素原子から成ることもある；［ＫＨ_mＫＮＯ₃］_n ⁺ｎＸ^- ｍ,ｎは
整数、Ｘはハロゲンイオン、水酸化物イオン、炭酸水素塩イオン、硝酸塩イオン
などの１価の負に帯電したアニオン、Ｈは１種類以上のヒドリノ水素化物イオン
、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ分子、更に通常の水素原子
から成ることもある；［ＫＨＫＮＯ₃］_n ｎは整数、Ｈは１種類以上のヒドリノ
水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ分子、更に
通常の水素原子から成ることもある；［ＭＨ_mＭ′Ｘ］_n ｍ,ｎは整数、Ｍ及び Ｍ'はそれぞれアルカリ又はアルカリ土類カチオンである中性化合物又はアニオ ン又はカチオンからなり、Ｘはハロゲンイオン、水酸化物イオン、炭酸水素塩イ
オン、硝酸塩イオンなどの１価の負に帯電したアニオン又は炭酸塩イオン、硫酸
塩イオンなどの２価の負に帯電したアニオン、Ｈは１種類以上のヒドリノ水素化
物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ分子、更に通常の
水素原子から成ることもある；［ＭＨ_mＭ′Ｘ′］_n ⁺ｎＸ^- ｍ,ｎは整数、Ｍ及 びＭ'はそれぞれアルカリ又はアルカリ土類カチオン、Ｘ及びＸ'はそれぞれハロ
ゲンイオン、水酸化物イオン、炭酸水素塩イオン、硝酸塩イオンなどの１価の負
に帯電したアニオン又は炭酸塩イオン、硫酸塩イオンなどの２価の負に帯電した
アニオン、Ｈは１種類以上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリ
ノ分子イオン、ジヒドリノ分子、更に通常の水素原子から成ることもある；［Ｍ
Ｈ_mＭ′Ｘ′］_n ^-ｎＭ′′⁺ ｍ,ｎは整数、Ｍ,Ｍ'及びＭ''はそれぞれアルカリ 又はアルカリ土類カチオン、Ｘ及びＸ'はそれぞれハロゲンイオン、水酸化物イ オン、炭酸水素塩イオン、硝酸塩イオンなどの１価の負に帯電したアニオン又は
炭酸塩イオン、硫酸塩イオンなどの２価の負に帯電したアニオン、Ｈは１種類以
上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリ
ノ分子、更に通常の水素原子から成ることもある。

【０３４７】 結合エネルギー増加水素化合物（ＭＨ_n ｎ＝１〜８など）から成る好ましい 金属には、第ＶＩＢ族（Ｃｒ,Ｍｏ,Ｗ）及び第ＩＢ族（Ｃｕ,Ａｇ,Ａｕ）の元素
が含まれる。化合物は金属の純化に有用である。純化は蒸気圧の高い結合エネルギ
ー増加水素化合物の生成を介して行われる。それぞれの化合物は低温ポンプ（ク ライオポンプ）で単離する。

【０３４８】 ポリマー（分子量１００,０００ドルトンまで）を形成することができる例示 のシラン、シロキサン及びケイ酸塩は、それぞれの観測特性が通常の水素Ｈだけ
を含有する通常の化合物の観測特性と異なる特有の特性を有する。結合エネルギ ー増加水素種に従属する観測特性には、化学量論性、昇温時の安定性及び空気中
における安定性が含まれる。化合物を例示すると、Ｍ₂ＳｉＨ_n ｎ＝１〜８、Ｍ はアルカリ又はアルカリ土類カチオン（カチオンは異なることもある）、Ｈは１
種類以上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジ
ヒドリノ分子、更に通常の水素原子又は通常の水素分子から成ることもある；Ｓ
ｉ₂Ｈ_n ｎ＝１〜８、Ｈは１種類以上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子
、ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ分子、更に通常の水素原子又は通常の水素
分子から成ることもある；ＳｉＨ_n ｎ＝１〜８、Ｈは１種類以上のヒドリノ水 素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ分子、更に通
常の水素原子又は通常の水素分子から成ることもある；Ｓｉ_nＨ_4n ｎ＝整数、 Ｈは１種類以上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオ
ン、ジヒドリノ分子、更に通常の水素原子又は通常の水素分子から成ることもあ
る；Ｓｉ_nＨ_3n ｎ＝整数、Ｈは１種類以上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリ ノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ分子、更に通常の水素原子又は通常
の水素分子から成ることもある；Ｓｉ_nＨ_4nＯ ｍ,ｎ＝整数、Ｈは１種類以上の
ヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ分
子、更に通常の水素原子又は通常の水素分子から成ることもある；Ｓｉ_xＨ_4x-2y Ｏ_y ｘ,ｙ＝整数、Ｈは１種類以上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、 ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ分子、更に通常の水素原子又は通常の水素分
子から成ることもある；Ｓｉ_xＨ_4xＯ_y ｘ,ｙ＝整数、Ｈは１種類以上のヒドリノ
水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ分子、更に
通常の水素原子又は通常の水素分子から成ることもある；Ｓｉ_nＨ_4n・Ｈ₂Ｏ ｎ
＝整数、Ｈは１種類以上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ 分子イオン、ジヒドリノ分子、更に通常の水素原子又は通常の水素分子から成る
こともある；Ｓｉ_nＨ_4n+2 ｎ＝整数、Ｈは１種類以上のヒドリノ水素化物イオン
、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ分子、更に通常の水素原子
又は通常の水素分子から成ることもある；Ｓｉ_xＨ_2x+2Ｏ_y ｘ,ｙ＝整数、Ｈは１
種類以上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジ
ヒドリノ分子、更に通常の水素原子又は通常の水素分子から成ることもある；Ｍ
Ｓｉ_4nＨ_10nＯ_n ｎ＝整数、Ｍはアルカリ又はアルカリ土類カチオン、Ｈは１種類
以上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒド
リノ分子、更に通常の水素原子又は通常の水素分子から成ることもある；ＭＳｉ _4n Ｈ_10nＯ_n+1 ｎ＝整数、Ｍはアルカリ又はアルカリ土類カチオン、Ｈは１種類以 上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリ
ノ分子、更に通常の水素原子又は通常の水素分子から成ることもある；Ｍ_qＳｉ_n Ｈ_mＯ_p ｑ,ｎ,ｍ,ｐ＝整数、Ｍはアルカリ又はアルカリ土類カチオン、Ｈは１ 種類以上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジ
ヒドリノ分子、更に通常の水素原子又は通常の水素分子から成ることもある；Ｍ _q Ｓｉ_nＨ_m ｑ,ｎ,ｍ＝整数、Ｍはアルカリ又はアルカリ土類カチオン、Ｈは１種 類以上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒ
ドリノ分子、更に通常の水素原子又は通常の水素分子から成ることもある；Ｓｉ _n Ｈ_mＯ_p ｎ,ｍ,ｐ＝整数、Ｈは１種類以上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ
原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ分子、更に通常の水素原子又は通常の
水素分子から成ることもある；Ｓｉ_nＨ_mｎ,ｍ＝整数、Ｈは１種類以上のヒドリノ
水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ分子、更に
通常の水素原子又は通常の水素分子から成ることもある；ＳｉＯ₂Ｈ_n ｎ＝１〜
６、Ｈは１種類以上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子 イオン、ジヒドリノ分子、更に通常の水素原子又は通常の水素分子から成ること
もある；ＭＳｉＯ₂Ｈ_n ｎ＝１〜６、Ｍはアルカリ又はアルカリ土類カチオン、Ｈ
は１種類以上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン
、ジヒドリノ分子、更に通常の水素原子又は通常の水素分子から成ることもある
；ＭＳｉ₂Ｈ_n ｎ＝１〜１４、Ｍはアルカリ又はアルカリ土類カチオン、Ｈは１種
類以上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒ
ドリノ分子、更に通常の水素原子又は通常の水素分子から成ることもある；Ｍ₂ ＳｉＨ_n ｎ＝１〜８、Ｍはアルカリ又はアルカリ土類カチオン、Ｈは１種類以上
のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ
分子、更に通常の水素原子又は通常の水素分子から成ることもある；及びＨが１
種類以上のヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ原子、ジヒドリノ分子イオン、ジ
ヒドリノ分子、更に通常の水素原子又は通常の水素分子から成ることもあるポリ
アルキルシロキサン。

【０３４９】 本発明の換算次元の超伝導体に関する実施例では、ヒドリノ、ジヒドリノ及び／
又は水素化物イオンは電子源と反応又は結合する。電子源はアルカリ、アルカリ土
類、遷移金属、内部遷移金属、希土類、ランタノイドなどの周期律表の正に帯電し た任意の原子、或は‘９６ＭｉｌｌｓＧＵＴ（ページ２５５〜２６４、これは参 照して本明細書の一部とする）に記載の格子で説明された構造を形成するアクチ
ノイドカチオンである。

【０３５０】 結合エネルギー増加水素化合物は酸化又は還元されて「ヒドリノ水素化物バッ
テリー」のセクションに記述するバッテリーに電圧を印加することによってその
他の化合物を生成する。その他の化合物はカソード及び／又はアノードでの反応 を介して生成する。

【０３５１】 別の方法では、結合エネルギー増加化合物は電解セル、ガスセル、ガス放電セル、
或はプラズマトーチセルの少なくとも１つからのヒドリノ原子が珪素と反応する
ことで生成し、水素末端ケイ素に対しヒドリノ原子などで終端する珪素を生成す る。例えば、ケイ素を電解セル内に入れ、電解セルで生じたヒドリノが珪素と反応 して結合エネルギー増加水素種終端ケイ素を生成する。ケイ素のターミネータと しての化学種は固体電子回路製造のマスキング剤として働く。

【０３５２】 結合エネルギー増加水素化合物のほかの用途は、出発材料に比べバンドギャッ プが異なるドープ半導体の製作における、ドーパント又はドーパント化合物とし ての用途である。例えば、出発材料は通常の半導体、通常のドープ半導体、或はケイ
素、ゲルマニウム、ガリウム、インジウム、ヒ素、燐、アンチモン、ホウ素、アルミニウ
ム、第ＩＩＩ族元素、第ＩＶ族元素又は第Ｖ族元素などの通常のドーパントであ る。ドープ半導体の好ましい実施例では、ドーパント又はドーパント化合物はヒド
リノ水素化物イオンである。珪素などの材料はイオン注入、エピタキシ又は真空蒸
着などによってドープされて、優れたドープ半導体を形成する。当業者が用いるイ
オン注入、エピタキシ及び真空蒸着の装置及び方法は次の文献に記述がある（こ れらの文献は参照して本明細書の一部とした）。ファデイ・コマロフ（Ｆａｄｅ ｉ Ｋｏｍａｒｏｖ）、「金属のイオンビーム修飾（Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｍｏｄ ｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｔａｌｓ） 」（Ｇｏｒｄｏｎ ａｎｄ Ｂｒｅ
ａｃｈ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ, Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ, １９９２, 特にｐｐ．１〜３７．）；エマヌエル・リミニ（Ｅｍａｎｕｅｌ Ｒｉｍｉｎｉ）、「イオン注入：装置製作の基本（Ｉｏｎ Ｉｍｐｌａｎｔａ ｔｉｏｎ: Ｂａｓｉｃｓ ｔｏ Ｄｅｖｉｃｅ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ） 」 （Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ, Ｂｏｓｔｏｎ,
１９９５, 特にｐｐ．３３〜２５２; ３１５〜３４８; １７３〜２１２．） ；ジーグラー（Ｊ．Ｆ．Ｚｉｅｇｌｅｒ） 著、「イオン注入の科学と技術 （Ｉｏｎ Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏ ｌｏｇｙ） 第２版」（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ, Ｉｎｃ．, Ｂｏｓｔ
ｏｎ, １９８８, 特にｐｐ．２１９〜３７７．）。特異なｐヒドリノ水素化物 イオン〔Ｈ^-（ｎ＝１／ｐ）、ｐは整数〕がドーピング後のバンドギャップなどの
所望する特性を付与するために選択される。

【０３５３】 結合エネルギー増加水素化合物は熱電子カソード材料と反応して材料のフェル
ミエネルギーを低下させる。これが熱電子発生器に非ドープ出発材料の電圧より も高い電圧を付与する。例えば、出発材料はタングステン、モリブデン又はそれら の酸化物である。ドープ熱電子カソードの好ましい実施例では、ドーパントはヒド
リノ水素化物イオンである。イオン注入、エピタキシ、又は真空蒸着などによって 金属などの材料にヒドリノ水素化物イオンをドープして、優れた熱電子カソード が作出される。当業者が用いるイオン注入、エピタキシ及び真空蒸着の装置及び方
法は次の文献に記述されている（これらの文献は参照して本明細書の一部とした
）。ファデイ・コマロフ（Ｆａｄｅｉ Ｋｏｍａｒｏｖ）、「金属のイオンビーム 修飾（Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｔａｌｓ） 」
（Ｇｏｒｄｏｎ ａｎｄ Ｂｒｅａｃｈ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒ
ｓ, Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ, １９９２, 特にｐｐ．１〜３７．）；エマ ヌエル・リミニ（Ｅｍａｎｕｅｌ Ｒｉｍｉｎｉ）、「イオン注入：装置製作の 基本（Ｉｏｎ Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ: Ｂａｓｉｃｓ ｔｏ Ｄｅｖｉｃ ｅ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ） 」（Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｕｂｌ
ｉｓｈｅｒｓ, Ｂｏｓｔｏｎ, １９９５, 特にｐｐ．３３〜２５２; ３１５
〜３４８; １７３〜２１２．） ；ジーグラー（Ｊ．Ｆ．Ｚｉｅｇｌｅｒ） 著、「イオン注入の科学と技術 （Ｉｏｎ Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ Ｓｃｉ ｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ） 」第２版、（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ, Ｉｎｃ．, Ｂｏｓｔｏｎ, １９８８, 特にｐｐ．２１９〜３７
７．）。

【０３５４】 ８．ヒドリノ水素化物ゲッタ 本発明の種々の反応容器はそれぞれ、原子状水素源、１種類以上の固体、溶融、液
体又はガス状の触媒、原子状水素及び触媒を収容する触媒容器、電子源、とから構
成される。反応容器は更にゲッタを構成し、ゲッタはヒドリノ原子がセル構成要素
と反応してヒドリノ水素化物化合物を生成するのを防止するスカベンジャーとし
て機能する。ゲッタはヒドリノとセル構成要素との反応を逆転するのに用いられ、
ヒドリノ水素化物イオンの置換カチオンを含有するヒドリノ水素化物化合物を生
成する。

【０３５５】 ゲッタはアルカリ又はアルカリ土類金属などの低仕事関数の金属から成ること
もある。別の選択肢として、ゲッタは電子及びカチオン源から成る。例えば、電子及
びカチオン源には、１．）電子及びプロトンを提供する放電セル又はプラズマト
ーチセルのプラズマ、２．）電子及びプロトンを提供する遷移元素又は希土類元 素金属水素化物などの金属水素化物、３．）プロトンを供給する酸がある。

【０３５６】 ゲッタの別の実施例では、セルの構成要素は電解又はプラズマエッチングによ り高温で再生される金属、或は仕事関数が高く、かつヒドリノとの反応に抵抗して
別のヒドリノ水素化物化合物を生成する金属から成る。 またゲッタの別の実施例では、セルはヒドリノ又はヒドリノ水素化物イオンと 反応して、セル構成要素としての母材に受容されるか勝る（例えば、機能寿命が長
く、より弾性な）物質組成を生成する材料で構成される。例えば、ヒドリノ水素化 物反応容器のセルは１種類以上の次の材料１．）本明細書に開示する化合物など、 耐酸化性の材料、２．）ヒドリノによって酸化され保護層（例えば、さらなる酸 化を防止するアニオン不透過層）を形成する材料、３．）物理的に安定で触媒作 用材料に不溶で拡散せず、かつ／又はヒドリノ水素化物反応容器のセルの運転温 度で気化しない保護層を形成する材料、で構成、裏張り又は被覆することもある。

【０３５７】 ＮｉＨ_n及びＷＨ_n（ｎは整数）などの結合エネルギー増加水素金属化合物は、
後述の「実験結果」のセクションに示したように、ヒドリノ水素化物反応容器の
運転中に生成する。本発明の１実施例では、ゲッタはニッケル又はタングステンな
どの金属から構成され、これら金属が分解してヒドリノ水酸化物反応容器の所望
する構成要素の金属表面（例えば、セル壁又は水素解離器）を再生する化合物を 生成する。例えば、ヒドリノ水素化物反応容器のセルは金属で構成されるか、或は 真空蒸着などで金属化した石英、セラミックから構成される。この場合、電解セル はゲッタを含む。

【０３５８】 結合エネルギー増加水素化合物が触媒の蒸気圧よりも低い蒸気圧を有する場合
には、ゲッタはセルと通じる低温トラップである。ゲッタがセル温度と触媒貯蔵器
の温度との間の中間温度に維持されるとき、低温トラップは結合エネルギー増加 水素化合物を凝縮させる。低温トラップでは、触媒はほとんど凝縮しないか、或は 全く凝縮しない。ガスセル水素化物反応容器の低温トラップ２５５から成るゲッ タを図３に例示する。

【０３５９】 結合エネルギー増加水素化合物が触媒の蒸気圧よりも高い蒸気圧を有する場合
には、セルはセルと通じる過熱された触媒貯蔵器を具備する。貯蔵器は気化した触
媒をセルに供給する。定期的に触媒貯蔵器を、結合エネルギー増加水素化合物を ほとんど、或は全く凝縮しないで、触媒を凝縮させる温度に維持する。結合エネル
ギー増加水素化合物はセルの昇温でガス相を維持し、真空ポンプ又は低温ポンプ （クライオポンプ）などのポンプによって除去される。ガスセル水素化物反応容 器のポンプ２５６を図３に例示する。

【０３６０】 ゲッタはガスセルヒドリノ水素化物反応容器と共に用い、結合エネルギー増加 水素化合物を生成する連続化学反応容器を形成することもできる。反応容器でこ のように生成した結合エネルギー増加水素化合物は触媒よりも高い蒸気圧を持つ。 この場合、セルは気化した触媒を連続的にセルに供給する加熱触媒貯層を持つ。 化合物と触媒は運転中に連続してゲッタに低温ポンプ（クライオポンプ）される。 低温ポンプ（クライオポンプ）された物質を集め、結合エネルギー増加水素化合
物を既に説明した方法で触媒から純化する。

【０３６１】 上述のように、ヒドリノ水素化物イオンは遷移又は希土類カチオンなどの不対 電子を持つカチオンと結合して、常磁性体又は強磁性体の化合物を生成する。ガス
セル水素化物反応容器の１実施例では、ヒドリノ水素化物ゲッタは磁石を含み、こ
れによって磁性ヒドリノ水素化物化合物を磁気ゲッタに付着させてガス相から除
去する。

【０３６２】 ヒドリノ水素化物イオンの電子は生成物イオン化ヒドリノより高い結合エネル
ギーレベルのヒドリノ原子で除去することができる。イオン化ヒドリノ水素化物 イオンは更に触媒作用及び不均化を受けて、更にエネルギーを放出する。徐々にヒ
ドリノ水素化物イオン生成物は最も安定なヒドリノ水素化物、イオンＨ^-（ｎ＝１
／１６）となる。ヒドリノ水素化物化合物を加え、或は除去することによって、セ ルが発生する動力及びエネルギーを制御することができる。したがって、ゲッタ はヒドリノ水素化物化合物の蒸気圧制御器の形態をとり、セルが発生する動力及 びエネルギーを制御する。このようなヒドリノ水素化物化合物蒸気圧制御器には 、蒸気圧がポンプ速度で決まるポンプが含まれる。ヒドリノ水素化物化合物の蒸 気圧制御器には、低温トラップも含まれ、低温トラップの温度がヒドリノ水素化物
化合物の蒸気圧を決定する。ヒドリノ水素化物化合物蒸気圧制御器のさらなる実 施例は一定温度の低温トラップへの流量制限から成り、トラップへの流速が定常 状態のヒドリノ水素化物化合物の蒸気圧を決定する。流量制限の例示には、調節可
能な石英、ジルコニウム又はタングステンプラグが含まれる。図４に示すプラグ４
０は分子状又は原子状水素源としての水素を透過する。

【０３６３】 ９．ヒドリノ水素化物燃料電池 燃料電池又はバッテリーのカソード反応の生成物として、極めて安定なヒドリ ノ水素化物イオンは現状の燃料電池又はバッテリーの通常のカソード生成物より
著しい改善をもたらす。これはヒドリノ水素化物の式（８）の反応が放出する大 きなエネルギーに起因する。

【０３６４】 図９に示す本発明の燃料電池４００は酸化物質源４３０、酸化物質源４３０に 通じるカソード室４０１に収納されたカソード４０５、アノード室４０２のアノ ード４１０、カソード室４０１とアノード室４０２との間に回路を完成する塩橋
４２０及び電気負荷４２５から成る。酸化物質は酸化物質源４３０からのヒドリ ノである。ヒドリノは反応して、カソード反応（式（３８））としてヒドリノ水素
化物イオンを生成する。結合エネルギー増加水素化合物がヒドリノを供給するこ とができる。ヒドリノは結合エネルギー増加水素化合物の化学分解又は熱分解に よって、酸化物質源４３０からカソードに供給される。ヒドリノは結合エネルギー
増加水素化合物と化合物の結合エネルギー増加水素種を置換する元素との反応に
よっても得られる。別の方法として、酸化物質源４３０は本発明の電解セル、ガス セル、ガス放電セル、或はプラズマトーチセルのヒドリノ水素化物反応容器である。 燃料電池４００の別の酸化物質は結合エネルギー増加水素化合物から成る。例え
ば、カチオン又は原子Ｍ^(n-1)+の結合エネルギーがヒドリノ水素化物イオンＨ^-（
１／ｐ）の結合エネルギー以下でヒドリノ水素化物イオンに結合したカチオンＭ ⁿ⁺ （ｎは整数）は酸化物質として働く。Ｍⁿ⁺Ｈ^-（１／ｐ）_nなどの酸化物質源４ ３０は、本発明の電解セル、ガスセル、ガス放電セル、或はプラズマトーチセルのヒ
ドリノ水素化物反応容器である。

【０３６５】 燃料電池のその他の実施例では、ヒドリノ源４３０はヒドリノ通路４６０を介 して容器４００と通じている。ヒドリノ源４３０は本発明に拠るヒドリノ生成セ ル、すなわち電解セル、ガスセル、ガス放電セル又はプラズマトーチセルである。ヒ
ドリノはヒドリノ通路４６０を経由して供給される。

【０３６６】 導入されたヒドリノ、Ｈ［ａ_H／ｐ］は燃料電池のカソード４０５で電子と反応
して、ヒドリノ水素化物イオン、Ｈ^-（１／ｐ）を生成する。還元物質がアノード４
１０と反応して、負荷４２５を経由してカソード４０５に流入する電子を供給し、
適切なカチオンが塩橋４２０を経由してアノード室４０２からカソード室４０１
へ移動することで回路が完成する。別の方法では、ヒドリノ水素化物イオンなどの
適切なアニオンがカソード室４０１からアノード室４０２へ塩橋４２０を経由し
て移動することで回路が完成する。還元物質は亜鉛などの電気化学還元物質であ
る。１実施例では、還元物質は高い酸化電位を有し、カソードは銅である。セルの カソード反応は、

【０３６７】

【化２４】 アノード反応は、 還元物質→還元性物質⁺ ＋ ｅ^- （３９） 電池の総合反応は、 Ｈ［ａ_H／ｐ］＋還元物質→還元物質⁺＋Ｈ^-（１／ｐ） （４０） 燃料電池の１実施例では、カソード室４０１がカソードとして機能する。この実
施例では、カソードはヒドリノゲッタとして機能する。

【０３６８】 １０．ヒドリノ水素化物バッテリー 本発明に拠るバッテリーを図９Ａに示す。バッテリー４００'では、結合エネル ギー増加水素化合物が酸化物質であり、バッテリーのカソード反応の酸化物質を 構成する。酸化物質は、例えば、還元されたジヒドリノ分子イオン、ジヒドリノ分子

【０３６９】

【化２５】 の結合エネルギーがヒドリノ水素化物イオンＨ^-（１／ｐ′）の結合エネルギー 以下でヒドリノ水素化物イオンに結合したジヒドリノ分子イオンから成る結合エ
ネルギー増加水素化合物である。かかる酸化物質の１つが化合物、

【０３７０】

【化２６】 であり、ジヒドリノ分子イオンのｐは２、ヒドリノ水素化物イオンのｐ'は１３,１
４,１５,１６,１７,１８又は１９である。

【０３７１】 別の酸化物質はカチオン又は原子Ｍ^(n-1)+の結合エネルギーがヒドリノ水素化
物イオンＨ^-（１／ｐ）の結合エネルギー以下でヒドリノ水素化物イオンに結合 したカチオンＭⁿ⁺（ｎは整数）から成る化合物である。カチオンは表２−１のカ チオンから選択される。カチオンＭ^(n-1)+からカチオンＭⁿ⁺（ｎは整数）を生成 するｎ次イオン化エネルギーＩＰ_nなどの元素のイオン化エネルギー（ｅＶ）〔 デコック（Ｒ．Ｌ．ＤｅＫｏｃｋ）及びグレイ（Ｈ．Ｂ．Ｇｒａｙ）「化学構造 と結合（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ） 」、 Ｔｈｅ Ｂｅｎｊａｍｉｎ Ｃｕｍｍｉｎｇｓ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃ ｏｍｐａｎｙ, Ｍｅｎｌｏ Ｐａｒｋ, ＣＡ, （１９８０）, ｐｐ．７６〜
７７、この文献は参照して本明細書の一部とする〕はヒドリノ水素化物イオンＨ^- （１／ｐ）の結合エネルギー以下である。別の選択肢として、ヒドリノ水素化物イ
オンは所与のカチオンにつき、ヒドリノ水素化物イオンがカチオンによって酸化 されないように選択される。このように、酸化物質Ｍⁿ⁺Ｈ^-（１／ｐ）_nは、カチオ ンＭⁿ⁺（ｎは整数）とその結合エネルギーがＭ^(n-1)+の結合エネルギーよりも大
きくなるように選択されたヒドリノ水素化物イオンＨ^-（１／ｐ）（ｐは１より 大きな整数）から成る。例えば、Ｈｅ²⁺（Ｈ^-（１／ｐ））₂又はＦｅ⁴⁺（Ｈ^-（１ ／ｐ））₄の場合では、Ｈｅ⁺及びＦｅ³⁺の結合エネルギーがそれぞれ５４．４ｅ Ｖ及び５４．８ｅＶであるので、ヒドリノ水素化物イオンのｐは１１〜２０であ る。したがって、Ｈｅ²⁺（Ｈ^-（１／ｐ））₂の場合、水素化物イオンはＨｅ⁺ （５ ４．４ｅＶ）よりも高い結合エネルギーを持つように選択される。Ｆｅ⁴⁺（Ｈ^-（
１／ｐ））₄の場合、水素化物イオンはＦｅ³⁺（５４．８ｅＶ）よりも高い結合エ
ネルギーを持つように選択される。安定なカチオン−ヒドリノ水素化物アニオン 化合物を選択することによって、バッテリーの酸化物質が供給され、還元電位はカ
チオン及び酸化物質のアニオンの結合エネルギーで決まる。

【０３７２】 バッテリーのほかの実施例では、ヒドリノ水素化物イオンが塩橋４２０'を経由
してカソード室４０１'からアノード室４０２'へ移動することによって、バッテ リーの運転時に回路が完成する。塩橋は、例えばアニオン導電膜及び／又はアニオ
ン導体である。塩橋はゼオライト、ランタノイド臭化物（ＭＢ₆など、Ｍはランタノ
イド）、或はヒドリノ水素化物アニオンの小さなサイズを基準にしてアニオン導 体として選択されるアルカリ土類臭化物（ＭＢ₆など、Ｍはアルカリ土類）から形
成することもできる。

【０３７３】 バッテリーはオプションとして充電が可能である。充電可能バッテリーの実施 例に拠れば、カソード室４０１'は還元された酸化物質を含み、アノード室は酸化 された還元性質を含む。バッテリーは更に、移動して回路を完成するイオンを含む
。バッテリーの充電を可能にするために、結合エネルギー増加水素化合物から成る
酸化物質はバッテリーに適切な電圧を印加することで生成し、所望の酸化物質に なることが可能でなければならない。代表的な適正印加電圧は約１〜１００ボル トである。酸化物質Ｍⁿ⁺Ｈ^-（１／ｐ）_nは、カチオンＭ^(n-1)+からカチオンＭⁿ⁺を
生成するｎ次イオン化エネルギーＩＰ_n（ｎは整数）がヒドリノ水素化物イオン Ｈ^-（１／ｐ）（ｐは１より大きな整数）の結合エネルギー以下であるように選 択された、所望の電圧で生成した所望のカチオンから成る。

【０３７４】 充電可能なバッテリーのほかの実施例に拠れば、酸化された還元物資は結合エ ネルギー増加水素化合物などのヒドリノ水素化物イオン源を含む。適切な電圧の 印加が還元された酸化物質を所望の酸化状態に酸化して、バッテリーの酸化物質 を生成し、酸化された還元物質を所望の酸化状態に酸化して、還元物質を生成する。 ヒドリノ水素化物イオンが塩橋４２０'を経由してアノード室４０２'からカソ ード室４０１'へ移動することで回路が完成する。塩橋４２０'はアニオン導電膜 又はアニオン導体で形成される。還元された酸化物質は、例えば鉄金属であり、ヒ ドリノ水素化物イオン源を有する酸化された還元物質は、例えばカリウムヒドリ ノ水素化物（Ｋ⁺Ｈ^-（１／ｐ））である。適切な電圧の印加が還元された酸化物 質（Ｆｅ）を所望の酸化状態（Ｆｅ⁴⁺）に酸化して、酸化物質（Ｆｅ⁴⁺（Ｈ^-（１
／ｐ））₄、ヒドリノ水素化物イオンのｐは１１〜２０の整数）を生成する。また 、適切な電圧の印加が酸化された還元物質（Ｋ⁺）を所望の酸化状態（Ｋ）に還 元して、還元物質（カリウム金属）を生成する。ヒドリノ水素化物イオンが塩橋４
２０'を経由してアノード室４０２'からカソード室４０１'へ移動することで回 路が完成する。

【０３７５】 バッテリーの実施例では、還元物質はプロトン源を含み、プロトンは、塩橋４２ ０'を経由してアノード室４０２'からカソード室４０１'へ移動することで回路 が完成する。塩橋はプロトン導電膜及び／又はＳｒＣｅ_0.9Ｙ_0.08Ｎｂ_0.02Ｏ_2.97 及びＳｒＣｅＯ_0.95Ｙｂ_0.05Ｏ₃−αなどのＳｒＣｅＯ₃を基礎にした固体ペブロ
スカイト型プロトン導体などのプロトン導体である。プロトン源には、水素原子、 分子及び／又は結合エネルギー増加水素化合物などのプロトン、水、分子状水素、 水酸化物、通常の水素化物イオン、水酸化アンモニウム及びＨＸ（Ｘ^-はハロゲン イオン）が含まれる。例えば、プロトン源からなる還元物質の酸化はプロトンとバ
ッテリー運転時に排気されるガスを発生する。

【０３７６】 充電可能なバッテリーのほかの実施例では、電圧の印加が還元された酸化物質 を所望の酸化状態に酸化して酸化物質を生成し、酸化された還元物質を所望の酸 化状態に還元して還元物質を生成する。プロトンはカソード室４０１'からアノー
ド室４０２'へプロトン導電膜及び／又はプロトン導体などの塩橋４２０'を経由
して移動することで回路が完成する。

【０３７７】 バッテリーの実施例では、還元物質及び／又は酸化物質はバッテリーの内部抵 抗又は外部ヒータ４５０'によって供給される熱で融解する。ヒドリノ水素化物イ
オン及び／又は融解したバッテリー反応物質が塩橋４２０'を経由して移動する ことで回路を完成させる。

【０３７８】 バッテリーのほかの実施例では、カソード室４０１'及び／又はカソード４０５
'は次の材料の少なくとも１つで形成、裏張り、或は被覆される；１．）結合エネ
ルギー増加水素化合物などの酸化に耐える材料、２．）酸化物質で酸化されて保 護被膜、例えば、さらなる酸化を防止するアニオン不透過膜（カソード層は導電性
）を形成する材料、３．）物理的に安定で酸化物質に不溶性で、かつ／又は酸化物
質中に拡散しない（カソード層は導電性）保護膜を形成する材料。

【０３７９】 腐食を防止するために、酸化物質からなる結合エネルギー増加水素化合物を真 空中に及び／又は磁気的、静電的に懸濁させて、酸化物質がカソード室４０１'を 酸化しないようにする。別の方法では、電流が必要でないときに、酸化物質を懸濁 及び／又は回路から電気的に隔離する。酸化物質はコンデンサー又は絶縁体によ ってカソード室壁から隔離することができる。 ヒドリノ水素化物イオンは本明細書で説明した方法によって純化し、リサイク ルすることができる。 バッテリーの１実施例では、カソード室４０１'はカソードとして機能する。

【０３８０】 高電圧バッテリーは上述のバッテリーセルのｎ整数個を直列に構成し、直列の 複合セルの電圧は約ｎＸ６０ボルトである。

【０３８１】 １１．ヒドリノ水素化物爆薬及びロケット燃料 式（７）から安定なヒドリノ水素化物イオンはパラメータｐ≦２４であること
が予想される。ヒドリノ水素化物イオンを生成するヒドリノ原子の還元によるエ
ネルギー放出は最大値を通過し、一方ジヒドリノ分子の合計エネルギーの大きさ （式（２４））はｐの関数として連続的に増加する。したがって、ｐが２４に近づ
くにつれて、プロトンとの反応で

【０３８２】

【化２７】 を生成するＨ^-（ｎ＝１／ｐ）の反応は低い活性化エネルギーを有し、標準的な化
学反応の千倍のエネルギーを放出する。

【０３８３】

【化２８】 を生成する２Ｈ^-（ｎ＝１／ｐ）の反応はヒドリノ水素化物化合物の熱分解で起 きる（式（３６））。例えば、ジヒドリノ分子

【０３８４】

【化２９】 （１次結合エネルギー約８,９２８ｅＶを持つ）を生成するヒドリノ水酸化物イ オンＨ^-（ｎ＝１／２４）（結合エネルギー約０．６５３５ｅＶを持つ）とプロ トンとの反応及びエネルギーは、

【０３８５】

【化３０】 であり、反応エネルギーは式（７）と式（２４） との和である（これは生成物
ジヒドリノの合計エネルギーから反応物質ヒドリノ水素化物イオンの合計エネル
ギーを減じたもの）。

【０３８６】 さらなる例として、ジヒドリノ分子

【０３８７】

【化３１】 を生成するＨ^-（ｎ＝１／２４）の熱分解反応は、

【０３８８】

【化３２】 上式中、Ｍ⁺はヒドリノ水素化物イオンのカチオン、Ｍは還元されたカチオン、反応
エネルギーは本質的に式（７）の２倍と式（２４）との和である（これは生成物
ジヒドリノの合計エネルギーから２つの反応物質ヒドリノ水素化物イオンの合計
エネルギーを減じたもの）。

【０３８９】 ヒドリノ水素化物化合物の１つの用途は爆薬である。化合物のヒドリノ水素化 物イオンはプロトンと反応してジヒドリノを生成する（式（４１））。別の選択 肢として、ヒドリノ水素化物化合物は分解してジヒドリノを生成する（式（４２ ））。これらの反応は爆発力を放出する。

【０３９０】 プロトンの爆発反応では、酸（ＨＦ、ＨＣｌ、Ｈ₂ＳＯ₄又はＨＮＯ₃）又は超酸（
ＨＦ＋ＳｂＦ₅; ＨＣｌ＋Ａｌ₂Ｃｌ₆; Ｈ₂ＳＯ₃Ｆ＋ＳｂＦ₅; 又はＨ₂ＳＯ₄ ＋ＳＯ₂（ｇ））などのプロトン源が用いられる。爆発は化合物を含有するヒドリ
ノ水素化物イオンと酸又は超酸とを急速に混合することで開始する。急速な混合 はヒドリノ水素化物化合物の近傍で通常の爆薬を発火させて達成することができ
る。

【０３９１】 爆発反応を起すヒドリノ水素化物化合物の急激な熱分解では、分解はヒドリノ 水素化物化合物の近傍で通常の爆薬を発火又はヒドリノ水素化物化合物の衝撃加
熱によって引起こされる。例えば、銃弾は衝撃加熱による衝撃で発火するヒドリノ
水素化物化合物を先端に取付ける。

【０３９２】 好ましい１実施例では、爆薬のヒドリノ水素化物イオンのカチオンはその低質 量のためにリチウムイオン（Ｌｉ⁺）である。

【０３９３】 ヒドリノ水素化物化合物の他の用途は固体、液体、或はガス状ロケット燃料とし
ての利用である。ロケットの発射力はジヒドリノを生成するヒドリノ水素化物イ オンとプロトンとの反応（式（４１））、或はジヒドリノを生成するヒドリノ水 素化物イオンの熱分解（式（４２））によって供給される。前者の場合、プロトン
源がヒドリノ水素化物イオン含有化合物とプロトン源との効果的な混合によって
ロケット発射反応を開始させる。混合は通常のロケット燃料の反応開始によって 行われる。後者の場合には、ロケット燃料の反応はヒドリノ水素化物含有化合物又
は結合エネルギー増加水素化合物の急速な熱分解から成る。熱分解は通常のロケ ット燃料反応の開始又は衝撃過熱によって引起こされる。ロケット燃料の好まし い１実施例では、ヒドリノ水素化物イオンのカチオンはその低質量に起因してリ チウムイオン（Ｌｉ⁺）である。

【０３９４】 式（７）の特殊なｐのヒドリノ水素化物イオンを含有する化合物の純化及び単
離の１方法は種々のヒドリノ原子に関する電子親和力の違いを探索することであ
る。第１ステップでは、ヒドリノ原子をアルカリ又はアルカリ土類金属以外の金属
などの物質組成物と反応させる。アルカリ又はアルカリ土類金属は、所与のｐのＨ ^- （ｎ＝１／ｐ）を生成するＨ［ａ_H／ｐ］（ｐは整数）と反応しないことを除く
安定な水素化物イオンを生成するヒドリノ原子すべてを還元する。これは物質組 成物の仕事関数が高すぎるか、或は反応の自由エネルギーが正であるからである。
第２ステップでは、非反応性ヒドリノ原子を集め、プラズマ又はＨ^-（ｎ＝１／２ ４）を含むＨ^-（ｎ＝１／ｐ）を生成するアルカリ又はアルカリ土類金属などの 電子源と反応させる。ここで、式（７）の大きな整数ｐのヒドリノ原子は、安定な
ヒドリノ水素化物イオンを生成しないので、非反応性である。例えば、ヒドリノの 原子ビームを第１ステップでタングステンから成る容器内に貫通させ、ｐ≦２３
のヒドリノ水素化物イオンを生成させ、２３より大きなｐの非反応性ヒドリノを 第２段階へ通過させる。第２ステップでは、ｐ＝２４だけにつき、安定なアルカリ 又はアルカリ土類水素化物が生成される。Ｈ^-（ｎ＝１／２４）を含むヒドリノ水
素化物イオンＨ^-（ｎ＝１／ｐ）を本明細書で「ヒドリノ水素化物反応容器」に つき説明した方法で化合物として収集する。

【０３９５】 式（７）の特殊なｐのヒドリノ水素化物イオンを含有する化合物の純化及び単
離の別の戦略はイオンサイクロン共鳴スペクトル分析による方法である。１実施 例では、式（７）の所望のｐに関するヒドリノ水素化物イオンをイオンサイクロ ン共鳴装置に捕獲し、そのサイクロン周波数を励起して収集するイオンを放出さ せる。

【０３９６】 １２．その他の触媒 本発明の１実施例に拠れば、通常の水素化物イオン及びヒドリノ水素化物イオ ンと反応して結合エネルギー増加水素化物イオンを生成する触媒が提供される。 更に、２電子原子又はイオンと反応して結合エネルギー増加２電子原子又はイオ ンを生成する触媒が提供される。３電子原子又はイオンと反応して結合エネルギ ー増加３電子原子又はイオンを生成する触媒も提供される。これらすべての場合 において、反応容器は固体、融解、液体又はガス体の触媒；反応物質水素化物イオ ン又は２電子、３電子原子又はイオンを含む容器；及び触媒から成る。触媒作用は
反応物質と触媒との反応によって起きる。結合エネルギー増加水素化物イオンは 既に定義したヒドリノ水素化物イオンである。結合エネルギー増加２又は、３電子
原子及びイオンは既知の対応する原子又はイオン種よりも高い結合エネルギーを
有するイオンである。

【０３９７】 所望するｐのヒドリノ水素化物イオンＨ^-（ｎ＝１／ｐ）は式（８）に従って 、対応するヒドリノの還元によって合成することができる。別の方法では、ヒドリ
ノ水素化物イオンは結合エネルギーの増加状態へ遷移する触媒作用を受け、所望 のヒドリノ水素化物イオンを生成する。かかる触媒はそれぞれ式（７）で与えら れた生成物及び反応物質ヒドリノ水素化物イオンの結合エネルギーの差にほぼ等
価な正味のエンタルピーを有する。例えば、次の（４３）式の反応の触媒は約（４
４）式で表されるエンタルピーを有す。

【０３９８】

【化３３】

【０３９９】

【数２９】 上式中、ｍ、ｐは整数、それぞれの結合エネルギー（Ｂｉｎｄｉｎｇ Ｅｎｅｒｇ ｙ）は式（７）で与えられる。その他の触媒は整数ｍだけの中心力増加に対応す る反応物質ヒドリノ水素化物イオンのポテンシャルエネルギーの初期増加量に等
価な正味エンタルピーを持つ。例えば、次の（４５）式の反応の触媒は約（４６）
式で表されるエンタルピーを有す。

【０４００】

【化３４】 ｐ及びｍは整数。

【０４０１】

【数３０】 上式中、πはパイ、ｅは素電荷、ε₀は真空誘電率、ｒは（２１）式で与えられるＨ^- （ｎ＝１／ｐ）の半径を表す。

【０４０２】 任意の原子、イオン、分子、或は分子状イオンを結合エネルギー増加状態へ遷移 させる触媒は整数ｍだけの中心力増加に対応する反応物質のポテンシャルエネル
ギーの初期増加量に等価な正味エンタルピーを持つ。例えば、Ｚ≧２の任意の２電
子原子が次の（４７）式で与えられる整数ｍだけ増加した最終中心力を持つ結合
エネルギー増加状態へ反応するための触媒はほぼ（４８）式で与えられるエンタ
ルピーを持つ。

【０４０３】 ２電子原子（Ｚ）→２電子原子（Ｚ＋ｍ） （４７） Ｚは原子のプロトン数、ｍは整数。

【０４０４】

【数３１】 上式中、ｒは'９６ＭｉｌｌｓＧＵＴの式（７．１９）で与えられる２電子原子の
半径。半径は

【０４０５】

【数３２】 上式中、ａ₀はボーアの半径。最終中心力がｍだけ増加した結合エネルギー状態へ リチウムを反応させる触媒はほぼ（５０）式で表されるエンタルピーを持つ。

【０４０６】

【数３３】 上式中、ｒ₃は'９６Ｍｉｌｌｓ ＧＵＴの（１０．１３）式で与えられるリチウ ムの第３電子の半径であり、半径は、

【０４０７】

【数３４】 である。 Ｚ＞３の任意の３電子原子が整数ｍだけ増加した最終中心力を持つ結合エネルギ
ー増加状態へ反応させるための触媒のエンタルピーはほぼ、

【０４０８】

【数３５】 上式中、ｒ₃は'９６Ｍｉｌｌｓ ＧＵＴの（１０．３７）式で与えられる３電子 原子の第３電子の半径であり、半径は、

【０４０９】

【数３６】 上式中、ｒ₁は式（４９）で与えられる電子１及び電子２の半径。

【０４１０】 １３．実験結果 １３．１ ＸＰＳ（Ｘ線光電子スペクトル分析）によるヒドリノ、ジヒドリノ、 ヒドリノ水素化物イオンの同定 ＸＰＳは原子の各電子の結合エネルギー、Ｅ_bを測定することができる。エネル ギーＥ_hvの光子源が試料からイオンをイオン化するのに用いられる。イオン化し た電子はエネルギーＥ_kineticを放出する。

【０４１１】 Ｅ_kinetic＝Ｅ_hv−Ｅ_b−Ｅ_r （５４） Ｅｒは無視することができる反跳エネルギーを表す。放出された電子の運動エネ ルギーは検出器をヒットさせるのに必要な磁場強度の測定によって測定すること
ができる。Ｅ_kinetic及びＥ_hvは実験的に知られ、各原子の結合エネルギーＥ_bの計
算に用いられる。したがって、ＸＰＳは議論の余地なく原子を同定することができ
る。

【０４１２】 結合エネルギー増加水素化物化合物は「その他の結合エネルギー増加化合物」の
セクションに挙げてある。種々のヒドリノ水素化物イオン及びヒドリノの結合エ ネルギーはそれぞれ式（７）及び式（１）で得られる。ＸＰＳはｎ＝１／２から ｎ＝１／１６までのヒドリノ水素化物イオン、Ｅ_b＝３ｅＶ〜７３ｅＶ、ｎ＝１／ ２からｎ＝１／４のヒドリノ、Ｅ_b＝５４．４ｅＶ〜２１７．６ｅＶ、及びｎ＝１ ／２からｎ＝１／４のジヒドリノ分子、Ｅ_b＝６２．３ｅＶ〜２４８ｅＶ、の生成 を確認するために用いた。ヒドリノ原子及びジヒドリノ分子の場合、この範囲はエ
ネルギーの最低の大きさである。この範囲のピークが最も多数であると予想され る。ヒドリノ水素化物イオンの場合、ｎ＝１／１６が最も安定なヒドリノ水素化物
イオンである。したがって、エネルギー範囲がＥ_b＝３ｅＶ〜７３ｅＶのＸＰＳは これらの安定な状態を検出する。ＸＰＳはカソードによるこれらピークへのバッ クグランド干渉のない表面上で行なった。炭素は図１０に示すように、０ｅＶ〜 ２８７ｅＶまで本質的にバックグランド干渉はゼロである。したがって、炭素カソ
ードの場合、ｎ＝１／２からｎ＝１／１６のヒドリノ水素化物イオン、ｎ＝１／２
からｎ＝１／４のヒドリノ及びｎ＝１／２からｎ＝１／４のジヒドリノのピーク
には干渉はなかった。

【０４１３】 式（７）に拠るヒドリノ水素化物イオンの結合エネルギーを表１に、（１）式 に拠るヒドリノ結合エネルギーを表２に、式（３１）に拠るジヒドリノ分子の結 合エネルギーを表３に示す。

【０４１４】

【表２】

【０４１５】

【表３】 １３．１．１ ＸＰＳによるヒドリノ原子及びジヒドリノ分子の同定の実験方
法 ゼッテルモイヤー（Ｚｅｔｔｌｅｍｏｙｅｒ）表面研究センター、シンクレア ー（Ｓｉｎｃｌａｉｒ）ラボラトリー、レハイ大学（Ｌｅｈｉｇｈ Ｕｎｉｖｅ ｒｓｉｔｙ）が炭酸カリウム水溶液の電解に使用した炭素カソードにつき一連の
ＸＰＳ分析を行い、ヒドリノ及びジヒドリノ結合エネルギーのピークを同定した。
この場合、試料を完全に洗浄して水溶性ヒドリノ水素化物化合物を除去した。高 品質のスペクトルが３００〜０ｅＶの結合エネルギー範囲にわたって得られた。 このエネルギー領域は、Ｈ（ｎ＝１／２）の結合エネルギー５４．４ｅＶの近似 位置である５５ｅＶ周りの領域、Ｈ（ｎ＝１／３）の結合エネルギー１２２．４ ｅＶの近似位置である１２３ｅＶ周りの領域、Ｈ（ｎ＝１／４）の結合エネルギ ー２１７．６ｅＶの近似位置である２１８ｅＶ周りの領域、ジヒドリノ分子

【０４１６】

【化３５】 の結合エネルギー６２．３ｅＶの近似位置である６３ｅＶ周りの領域、ジヒドリ ノ分子

【０４１７】

【化３６】 の結合エネルギー１３９．５ｅＶの近似位置である１４０ｅＶ周りの領域、ジヒ ドリノ分子

【０４１８】

【化３７】 の結合エネルギー２４８ｅＶの近似位置である２５０ｅＶ周りの領域と共に、Ｃ ２ｐ領域を完全に網羅した。

【０４１９】 試料＃１：カソード及びアノードはそれぞれ５ｃｍ×２ｍｍ径の高純度ガラス
状炭素棒で構成した。電解質は０．５７Ｍ Ｋ₂ＣＯ₃（Ｐｕｒａｔｒｏｎｉｃ ９９．９９９％）で構成した。電解は２．７５Ｖで３週間行なった。カソードをセ
ルから取り出し、すぐに蒸留水で完全に洗浄し、窒素で乾燥した。適当寸法の１ 片を電極から切り出し、試料スタブに載せ、真空系に置いた。

【０４２０】 １３．１．２ 結果及び考察 対照ガラス状炭素棒のＸ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）の０〜１２００ｅＶ結
合エネルギー領域を図１０に示す。試料＃１の測定スペクトルを図１１に示す。図
に１次電子を同定してある。同定されていないピークの殆どは二次ピーク又は１ 次元素に関連した損失特徴である。図１２は試料＃１の低結合エネルギー範囲（ ０〜２８５ｅＶ）を示す。図１２に示したのは結合エネルギー５４ｅＶでのヒド リノ原子Ｈ（ｎ＝１／２）のピーク、結合エネルギー１２２．５ｅＶでのヒドリ ノ原子Ｈ（ｎ＝１／３）のピーク、結合エネルギー２１８ｅＶでのヒドリノ原子 Ｈ（ｎ＝１／４）のピークである。これらの標識したブロードのピークは、それぞ
れヒドリノ（ｎ＝１／２）５４．４ｅＶ、（ｎ＝１／３）１２２．４ｅＶ、（ｎ＝
１／４）２１７．６ｅＶにつき予測された結合エネルギーの近傍であるので、興 味があるピークである。一致は注目に値するが、５４ｅＶ、１２２．５ｅＶ、２１８
ｅＶの特徴を各々のヒドリノ、Ｈ（ｎ＝１／２）、Ｈ（ｎ＝１／３）、Ｈ（ｎ＝１
／４）に割当てる以前に、可能性があるその他の解釈を排除する必要があった。以
下に記すように、これらの可能性がある解釈を排除した。

【０４２１】 ５４ｅＶ近傍にピークを与える可能性がある元素は次の３カテゴリーに分ける
ことができる：１．）主な表面構成要素の一つ、すなわち炭素（Ｃ）又はカリウ ム（Ｋ）に関連した微細構造又は損失特徴、２．）５４ｅＶ近傍に１次ピークを 持つ元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）、３．）５４ｅＶ近傍に２次ピークを持つ元
素、すなわち鉄（Ｆｅ）。微細構造又は損失特徴の場合、図１０に示した純炭素の ＸＰＳスペクトルにおいて示されるように炭素関連の微細構造又は損失特徴が存
在しないので、炭素は排除される。カリウムは５４ｅＶの特徴の形が図１４に示 した反跳特徴と明らかに異なるので排除される。リチウム（Ｌｉ）及び鉄（Ｆｅ ）はこれらの元素に関する他のピークが存在しないので排除される。これらの元 素に関する一部のピークは約５４ｅＶよりも更に大きな強度で現れる（例えば、 Ｆｅの７１０ｅＶ及び７２３ｅＶのピークはサーベー走査に見られず、２３ｅＶ の酸素のピークは小さすぎてＬｉＯに帰属させることができない）。これらのＸ ＰＳの結果は５４ｅＶでのブロードのピークをヒドリノ、Ｈ（ｎ＝１／２）へ割 当てることに矛盾しない。

【０４２２】 １２２．４ｅＶ近傍にピークを与える可能性のある元素は２カテゴリーに分け
ることができる：主な表面構成要素の一つ、すなわち炭素（Ｃ）に関連した微細 構造又は損失特徴；１２２．４ｅＶ近傍に２次ピークを持つ元素、すなわち銅（ Ｃｕ）及びヨウ素（Ｉ）。微細構造又は損失特徴の場合、図１０に示した純炭素の
ＸＰＳスペクトルに示されるように炭素関連の微細構造又は損失特徴が存在しな
いので、炭素は排除される。１２２．４ｅＶ近傍に１次又は２次ピークを持つ元 素の場合、これらの元素に関する他のピークが存在しないので排除される。これら
の元素に関する一部のピークは約１２２．４ｅＶのピークよりも更に大きな強度
で現れる（例えば、Ｉの６２０ｅＶ及び６３１ｅＶのピーク、Ｃｕの９３１ｅＶ及
び９５１ｅＶのピークがサーベー走査に見られない）。これらのＸＰＳの結果は １２２．５ｅＶでのブロードのピークをヒドリノ、Ｈ（ｎ＝１／３）へ割当てる ことに矛盾しない。

【０４２３】 ２１７．６ｅＶ近傍にピークを与える可能性のある元素は２カテゴリーに分け
ることができる：主な表面構成要素の１つ、すなわち炭素（Ｃ）に関連した微細 構造又は損失特徴；主な表面の汚染物質の１つ、すなわち塩素（Ｃｌ）に関連し た微細構造又は損失特徴。微細構造又は損失特徴の場合、図１０に示した純炭素の
ＸＰＳスペクトルに示されるように炭素関連の微細構造又は損失特徴は存在しな
いので、炭素は排除される。２１７．６ｅＶ近傍に１次ピークを持つ元素の場合、
この領域における塩素の結合エネルギーが２１７．６ｅＶと符合しない１９９ｅ
Ｖ及び２０１ｅＶであるので考えられない。更に、平坦な基底線が塩素の反跳ピー
クへの割当と矛盾する。これらのＸＰＳの結果は２１８でのブロードのピークを Ｈ（ｎ＝１／４）へ割当てることに矛盾しない。

【０４２４】 図１３はジヒドリノ

【０４２５】

【化３８】 分子の結合エネルギー６３ｅＶでのピークをＮａピーク上の肩として示す。図１ ２はジヒドリノ

【０４２６】

【化３９】 分子の結合エネルギー１４０ｅＶでのピーク及びジヒドリノ

【０４２７】

【化４０】 分子の結合エネルギー２４９ｅＶでのピークを示す。一致は注目に値するが、６３
ｅＶ、１４０ｅＶ、２４９ｅＶの特徴をそれぞれのジヒドリノ、

【０４２８】

【化４１】 に割当てる以前に、可能性があるその他の解釈を排除する必要があった。

【０４２９】 ６３ｅＶの近傍でピークを与える可能性がある元素の実質的な唯一の候補はＴ
ｉである。しかしながら、Ｔｉのピークは１つも存在しない。１４０ｅＶのピーク の場合、実質的な候補となる元素はＺｎとＰｂである。これらの元素は、両元素と 等価、もしくは更に大きな強度の他のピーク（例えば、Ｐｂの４１３ｅＶ及び４３
５ｅＶ、Ｚｎの１０２１ｅＶ及び１０４４ｅＶ）がないので、除かれる。２４９ｅ Ｖのピークの場合、実質的な唯一の候補はＲｂである。この元素は、この元素と等 価、もしくは更に大きな強度の他のピーク（例えば、Ｒｂの２４０、１１１及び１ １２でのピーク）が見られないので、排除される。

【０４３０】 ＸＰＳの結果は６３ｅＶ肩部での

【０４３１】

【化４２】 への割当、１４０ｅＶでの割れたピークの

【０４３２】

【化４３】 への割当及び２４９ｅＶでの割れたピークの

【０４３３】

【化４４】 への割当に矛盾しない。これらの結果は表３に示した式（３１）で与えられる予 想結合エネルギーと一致する。

【０４３４】 ヒドリノ原子及びジヒドリノ分子はヒドリノ水素化物イオンと結合して、Ｎｉ Ｈ_n（ｎは整数）などの化合物を生成する。このことは「飛行時間二次イオン質量
スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）によるヒドリノ水素化物化合物の同定」のセ
クションで実証され、新規な化学を提起する。ヒドリノ及びジヒドリノピークの存
在はこのような結合を形成するこの試料上に白金及びパラジウムを存在させるこ
とで強調される。ピークの異常な呼吸、結合エネルギーのずれ、ピークの割れがこ の種の多元素への結合と一致する。

【０４３５】 １３．１．３ ＸＰＳによるヒドリノ水素化イオン同定の実験方法 Ｚｅｔｔｌｅｍｏｙｅｒ表面研究センター、Ｓｉｎｃｌａｉｒラボラトリー、Ｌ
ｅｈｉｇｈ大学が炭酸カリウム水溶液の電解に使用した炭素カソード及び結晶試
料につき一連のＸＰＳ分析を行い、ヒドリノ水素化物イオンの結合エネルギーの ピークを同定した。高い品質のピークが結合エネルギー０〜３００ｅＶにわたっ て得られた。このエネルギー領域はＣ２ｐ領域及びヒドリノ水素化物イオン結合 エネルギー３ｅＶ（Ｈ^-（ｎ＝１／２））から７３ｅＶ（Ｈ^-（ｎ＝１／１６））
までの周り領域を完全に網羅する。（一部の場合、３ｅＶ周りの領域は試料の電 荷によりピークを得ることが困難であった）。試料＃２及び＃３を次のように調 製した。

【０４３６】 １３．１．３．１ 炭素電極試料 試料＃２：カソード及びアノード共に５ｃｍ×２ｍｍ径の高純度ガラス状炭素
棒で構成した。電解質は０．５７Ｍ Ｋ₂ＣＯ₃（Ｐｕｒａｔｒｏｎｉｃ ９９． ９９９％）で構成した。電解は２．７５Ｖで３週間行なった。カソードをセルから
取り出し、すぐに蒸留水で洗浄して窒素で乾燥した。適当寸法の１片を電極から 切り出し、試料スタブに載せ、真空系に置いた。

【０４３７】 試料＃３：試料＃２の電極の残りの部分をプラスチック袋に密封して３ヶ月間
保存した。この時点で適当な大きさの１片を電極から切り出し、試料スタブに載せ
、真空系に置き、ＸＰＳ走査を行った。

【０４３８】 １３．１．３．２ 電解セルからの結晶試料 ヒドリノ水素化物化合物は触媒Ｋ⁺／Ｋ⁺に相当するＫ₂ＣＯ₃水溶液の電解中に
合成した。電解セルは１０ガロン（３３インチ×１５インチ）Ｎａｌｇｅｎｅタ ンク（Ｍｏｄｅｌ＃ ５４１００−００１０）で構成した。長さ４インチ×１／ ２インチ径の端子ボルト２本を蓋に固定し、蓋を貫通させて検量ヒータのコード を挿入した。電解セルの組立を図２に示す。

【０４３９】 カソードは次の要素で構成した：１．）０．５インチの孔が孔の中心から０．
７５インチ間隔で全表面に渡って開いた多孔質（メッシュ）支持体として機能す
る５ガロンポリエチレンバケツ、２．）径が０．５ｍｍの清浄な冷間引抜ニッケ ル線５０００ｍ（ＮＩ ２００ ０．０１９７''、ＨＴＮ３６ＮＯＡＧＩ、Ａ１ Ｗｉｒｅ Ｔｅｃｈ, Ｉｎｃ．）。ニッケル線をメッシュ支持体の外周に３３ｍ
長さの１５０区画として均一に巻きつけた。１５０区画のそれぞれの端を撚って ケーブル当たり５０区画のケーブル３個を作成した。ケーブルをカソード端子ポ ストにボルト止めされた端子コネクタに圧締めした。腐食を防止するために接点 をエポキシで被覆した。

【０４４０】 アノードは白金鍍金チタンアノードの１５列で構成した（１０配列：１００Ｕ
シリーズ３０００で鍍金した１．６''側面に固定された３／４''×７''心棒１本
を有する１．６''×８''のＥｎｇｅｌｈａｒｄ製Ｐｔ／Ｔｉメッシュ、５配列： １端の内部に固定し、１００Ｕ Ｐｔシリーズ３０００で鍍金した３／４''×７
''心棒１本を有する１''径×８''長のＥｎｇｅｌｈａｒｄ製チタンチューブ）。 ３／４''幅のタブを各アノードの心棒の１端に、アノードに対し直角に曲げて作 成した。１／４''の孔を各タブの中心に開けた。タブを円周周りに等距離を隔てて
１２．２５''径のポリエチレンディスク（Ｒｕｂｂｅｒｍａｉｄ Ｍｏｄｅｌ＃
ＪＮ２−２６６９）にボルト締めした。このようにして、ディスクから吊り下げ たアノード１５個を持つ配列を製作した。アノードを１／４''ポリエチレンボル トでボルト締めした。各アノードタブとディスクとの間にサンドウィッチにして、
平らにしたニッケル円筒をタブとディスクにボルト締めした。円筒は７．５ｃｍ ×９ｃｍ長×０．１２５ｍｍ肉厚のニッケル箔で作成した。円筒はディスクを横 断し、それぞれの他方の端を約１０本のＡＷＧ／６００ Ｖ銅線に圧締めした。結
合点を収縮チューブ及びエポキシでシールした。導線を２個の端子コネクタ内に 圧締めし、アノード端子にボルト締めした。腐食を防止するために結合点をエポキ
シで被覆した。

【０４４１】 組立の前に、アノード配列を３Ｍ ＨＣｌで５分間清浄にして蒸留水ですすい だ。カソードを０．５７Ｍ Ｋ₂ＣＯ₃／３％Ｈ₂Ｏ₂のタンクに６時間入れて清浄 にしてから蒸留水ですすいだ。アノードをカソードの外部と中心との間の支持体 に載せ、電極アセンブリを電解質含有タンクの中に入れた。電源をバッテリーケー
ブルで端子に接続した。

【０４４２】 電解質溶液は２８Ｌの０．５７Ｍ Ｋ₂ＣＯ₃（Ａｌｆａ Ｋ₂ＣＯ₃ ９９±％
）で構成した。

【０４４３】 検量ヒータはニクロムヒータジャケット付５７．６オーム１００ワットＩｎｃ
ｏｌｌｏｙ ８００から成り、アノード配列のポリエチレンディスクから吊り下 げた。Ｉｎｖａｒ定電力（供給±０．１％、Ｍｏｄｅｌ＃ＴＰ ３６−１８）で動
力供給した。電圧（±０．１％）及び電流（±０．１％）をＦｌｕｋｅ ８６０ ０Ａデジタルマルチメータで記録した。

【０４４４】 定電流供給源（±０．０２％、Ｋｅｐｃｏ Ｍｏｄｅｌ ＃ＡＴＥ ６−１０ ０Ｍ）からの定電流２０アンペアで電解を行った。

【０４４５】 電圧（±０．１％）をＦｌｕｋｅ ８６００Ａデジタルマルチメータで記録し
た。電流（±０．５％）をＯｈｉｏ Ｓｅｍｉｔｒｏｎｉｃｓ ＣＴＡ １０１ 電流変換器で読み取った。

【０４４６】 温度（±０．１℃）をタンクの蓋とアノード配列ディスクの１／４''孔から挿
入したＫ型熱伝対を用いて、Ｏｍｅｇａ ＨＨ２１マイクロプロセッサ温度計で 記録した。温度勾配が存在する可能性を除くために、タンク全体にわたって温度測
定を行った。熱伝対の検出内（±０．１℃）で位置による変化はなかった。

【０４４７】 常温を超える温度上昇〔ΔＴ＝Ｔ（電解のみ）−Ｔ（ブランク）〕と電解仕事
量を毎日記録した。加熱効率は内部抵抗ヒータのオンオフ調整と、ヒータのある無
し間の差からセル定数を推定することによって、「オンザフライ（ｏｎ ｔｈｅ ｆｌｙ）」で決定した。ヒータ出力２０ワットを７２時間ごとに電解セルに加 え、２４時間放置して定常状態を達成させた。電解仕事量及びヒータ出力と共に常
温を超える温度上昇〔ΔＴ₂＝Ｔ（電解＋ヒータ）−Ｔ（ブランク）〕を記録し た。

【０４４８】 温度測定のすべてで、１０ガロン（３３''×１５''）Ｎａｌｇｅｎｅ蓋付タン ク（Ｍｏｄｅｌ ＃５４１００−００１０）において、２８Ｌの水でブランクを
構成した。攪拌器は１ｃｍ径×４３ｃｍ長のガラス棒の一端に０．８ｃｍ×２． ５ｃｍのテフロン半月パドルを固定して使用した。他方の端は可変速攪拌モータ （Ｔａｌｂｏｙｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製Ｍｏｄｅ
ｌ ＃１０７５Ｃ）に接続した。攪拌棒を２５０ＲＰＭで回転させた。

【０４４９】 ブランク（非電解セル）を撹拌してガススパージャー電解セルにおける撹拌を
シミュレートした。撹拌による熱１ワットでブランクセルの運転が常温を０．２ ℃超える結果となった。

【０４５０】 ブランクの温度（±０．１℃）をタンクの蓋の１／４''孔を通して挿入したマ
イクロプロセッサ温度計（Ｏｍｅｇａ ＨＨ２１シリーズ）で記録した。

【０４５１】 結合エネルギー増加水素化物化合物の生成エンタルピー６．３×１０⁸Ｊを産 生した電解セルがブラックライト パワー インコーポレイテッド（Ｂｌａｃｋ
Ｌｉｇｈｔ Ｐｏｗｅｒ, Ｉｎｃ．）（Ｍａｌｖｅｒｎ, ＰＡ）（以後、ＢＬ Ｐ電解セルと呼ぶ）によって運転された。セルは本明細書に記述したものと同等 であった。セルの記述はＭｉｌｌｓらにも記載があるが〔Ｒ．Ｍｉｌｌｓ, Ｗ．
Ｇｏｏｄ, 及びＲ．Ｓｈａｕｂａｃｈ、 Ｆｕｓｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌ．２５
、１０３（１９９４）〕、彼らのセルは付加的な中央カソードを欠いている。

【０４５２】 サーマコア インコーポレイテッド（Ｔｈｅｒｍａｃｏｒｅ Ｉｎｃ．）（Ｌ
ａｎｃａｓｔｅｒ, ＰＡ）社はＭｉｌｌｓらが記述した電解セル〔Ｒ．Ｍｉｌ ｌｓ、 Ｗ．Ｇｏｏｄ及びＲ．Ｓｈａｕｂａｃｈ、 Ｆｕｓｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏ
ｌ．２５、１０３（１９９４）〕を運転した（以後、サーマコア（Ｔｈｅｒｍａｃ
ｏｒｅ）電解セルと呼ぶ）。この電解セルは結合エネルギー増加水素化物化合物 の生成エンタルピー１．６×１０⁹Ｊを産生し、これはある時間にわたって電解電
圧と電流の積で与えられる全入力エンタルピーを８以上のファクターで超えるも
のであった。

【０４５３】 電解質から結晶を試料＃４、＃５、＃６、＃７、＃８及び＃９Ａとして採取した。

【０４５４】 試料＃４：「電解セルからの結晶試料」のセクションに記述したＢＬＰ電解セル
の電解質Ｋ₂ＣＯ₃を、Ｗｈａｔｍａｎ １１０ｍｍ濾紙（Ｃａｔ．Ｎｏ．１４５ ０ １１０）で濾過して試料を調製し、白色結晶を得た。試料をポリエチレン支持
体に載せてＸＰＳを行った。質量スペクトル（質量スペクトル分析電解セル試料 ＃４）及び（ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃５）も得た。

【０４５５】 試料＃５：ＢＰＬ電解セルからの電解質Ｋ₂ＣＯ₃をＨＮＯ₃で酸性にし、この酸
性溶液を室温に放置した状態で黄白色結晶が生成するまで濃縮した。試料をポリ エチレン支持体に載せてＸＰＳを行った。類似試料の質量スペクトル（質量スペ クトル分析電解セル試料＃３）、ＴＯＦＳＩＭＳスペクトル（ＴＯＦＳＩＭＳ試 料＃６）及びＴＧＡ／ＤＴＡ（ＴＧＡ／ＤＴＡ試料＃２）も得た。

【０４５６】 試料＃６：「電解セルからの結晶試料」のセクションに記述したサーマコア電解
セルの電解質Ｋ₂ＣＯ₃を、黄白色結晶が生成し始めるまで濃縮して試料を調製し た。試料をポリエチレン支持体に載せてＸＰＳを行った。ＸＲＤ （ＸＲＤ試料＃
２）、ＴＯＦＳＩＭＳ（ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃１）、ＦＴＩＲ（ＦＴＩＲ試料＃１
）、ＮＭＲ（ＮＭＲ試料＃１）、ＥＳＩＴＯＦＭＳ （ＥＳＩＴＯＦＭＳ試料＃２
）も行った。

【０４５７】 試料＃７：回転蒸発器を用いてＢＰＬ電解セルからの電解質Ｋ₂ＣＯ₃、３００ ｃｃを５０℃で沈澱が生成し始めるまで濃縮して試料を調製した。体積は約５０ ｃｃであった。追加の電解質を５０℃で結晶が消滅するまで加えた。次に、飽和溶 液を２５℃で密閉した丸底フラスコ内に３週間放置して、３週間にわたって結晶
を成長させた。収量は１ｇであった。試料をポリエチレン支持体に載せて結晶のＸ
ＰＳスペクトルを得た。ＴＯＦＳＩＭＳ（ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃８）、³⁹Ｋ ＮＭ
Ｒ（³⁹Ｋ ＮＭＲ試料１）、ラマンスペクトル分析（ラマン試料＃４）及びＥＳ ＩＴＯＦＭＳ（ＥＳＩＴＯＦＭＳ試料＃３）も行った。

【０４５８】 試料＃８：ＢＰＬ電解セルからの電解質Ｋ₂ＣＯ₃、１００ｃｃをＨ₂ＳＯ₄で酸 性にして試料を調製した。溶液を２５０ｍｌビーカー中に常温で３ヶ月放置した。
移動相として常圧水蒸気、固定相としてビーカーのＰｙｒｅｘシリカを含む薄層 クロマトグラフィーと同じ機構によってビーカー壁に白色結晶が生成した。結晶 を集めて、ＸＰＳを行った。ＴＯＦＳＩＭＳ（ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃１）も行った。

【０４５９】 試料＃９：「電解セルからの結晶試料」のセクションに記述したものと同等な
アイダホ ナショナル エンジニアリング ラボラトリーズ（Ｉｄａｈｏ Ｎａ
ｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）（ＩＮＥ
Ｌ）で６ヶ月運転したＫ₂ＣＯ₃電解セルのカソードを２８Ｌの０．６Ｍ Ｋ₂Ｃ Ｏ₃／１０％Ｈ₂Ｏ内に置いた。溶液２００ｃｃをＨＮＯ₃で酸性にした。 溶液を１００ｃｃまでに濃縮して、大きな透明五角形結晶が生成するまで１週間 放置した。結晶を濾過し、ＸＰＳを行った。

【０４６０】 試料＃９Ａ：「電解セルからの結晶試料」のセクションに記述したものと同等
なアイダホ ナショナル エンジニアリング ラボラトリーズ（ＩＮＥＬ）で６
ヶ月運転したＫ₂ＣＯ₃電解セルのカソードを２８Ｌの０．６Ｍ Ｋ₂ＣＯ₃／１０
％Ｈ₂Ｏ内に置いた。溶液の２００ｃｃをＨＮＯ₃で酸性にした。溶液を２５０ｍｌ
ビーカー内に常温で３ヶ月放置した。移動相として常圧水蒸気、固定相としてビー
カーのＰｙｒｅｘシリカを含む薄層クロマトグラフィーと同じ機構によってビー
カー壁に白色の団塊状結晶が生成した。結晶を集めて、ＸＰＳを行った。ＴＯＦＳ ＩＭＳ（ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃１２）も行った。

【０４６１】 １３．１．４ 結果及び考察 ３ヶ月間の保存前（試料＃２）と保存後（試料＃３）の電解質０．５７Ｍ Ｋ ₂ ＣＯ₃を電気分解した後のガラス状炭素棒カソードの低結合エネルギー範囲（０
〜７５ｅＶ）を図１４及び図１５にそれぞれ示す。電解後、直ちに走査した試料 につき、カリウムのピークＫ及び酸素のピークＯの位置を図１４に同定した。３ヶ
月保存した後の同じ電極の高解像ＸＰＳを図１５に示す。ヒドリノ水素化物イオ ンＨ^-（ｎ＝１／ｐ）のｐ＝２からｐ＝１２までのピーク、カリウムのピークＫ、 ナトリウムのピークＮａ、酸素のピークＯ（このピークはカリウムのピークより 小さいはずであるので、その寄与は少ない）を図１５に同定した。（ヒドリノ水素
化物のさらなるｐ＝１６までのピークをサーベー走査で６５ｅＶ〜７３ｅＶ領域
まで同定した（示していない））。ヒドリノ水素化物イオンの結合エネルギー予 想位置でのピークは顕著に増加していたが、１８及び３４でのカリウムのピーク は相対的に著しく減少していた。ナトリウムの１０７２ｅＶ及び４９５ｅＶでの ピーク（サーベー走査；図に示していない）、６４ｅＶ、３１ｅＶ（図１５）での
ピークも保存によって発現した。保存に伴うヒドリノ水素化物イオンのピークが 増強する機構は支配的なナトリウムヒドリノ水素化物の電極バルクからの結晶成
長である。（保存ニッケルカソードについての結晶成長のＸ線回折は、「ＸＲＤに
よるヒドリノ水素化物化合物の同定」のセクションに示したように、既知な化合 物に割当てることができないピークを示した）。保存に伴うこれらの変化は、変 化がすべてに起こるのであれば、酸化により不純物のピークは広がり、強度は減少
するので、ヒドリノ水素化物イオンに割当てたピーク源として不純物を実質的に
排除する。

【０４６２】 電解質から純粋なヒドリノ水素化物化合物を単離することはＸＰＳ試料から不
純物を除去する手段であり、ヒドリノ水素化物イオンのピークへの代替割当とし
て不純物を付随的に技能的に排除する。試料＃４、＃５及び＃６はＫ₂ＣＯ₃電解 質から純化した。サーベー走査を同定された１次元素と共にそれぞれ図１６,１８
及び２０に示す。６４及び３１ｅＶでのナトリウム、１８及び３４ｅＶでのカリウ
ム、２３ｅＶでの酸素を例外として、低結合エネルギー領域のピークに割り付ける
ことができるサーベー走査には、不純物は存在しない。したがって、この領域にお けるほかのピークは新規な化合物に由来するピークであるはずである。

【０４６３】 ヒドリノ水素化物イオンＨ^-（ｎ＝１／ｐ）のｐ＝２からｐ＝１６までのピー ク及び酸素のピークＯをそれぞれの試料＃４、＃５及び＃６につき図１７,１９ 及び２１に同定してある。更に、試料＃４及び試料＃５のナトリウムのピークＮａ
が図１７及び１９にそれぞれ同定されている。試料＃５及び＃６のカリウムのピ ークＫは図１９及び２１にそれぞれ同定されている。０．５７Ｍ Ｋ₂ＣＯ₃電解 質からの結晶（試料＃４、＃５、＃６及び＃７）の低結合エネルギー領域（０〜７
５ｅＶ）ＸＰＳスペクトルを図２２上に重ねて示す。これは異なる試料からのヒ ドリノ水素化物イオンのピークの対応関係が優れていることを示す。これらのピ ークは、電解質としてＫ₂ＣＯ₃を置換したＮａ₂ＣＯ₃を除く符合する試料のＸＰ Ｓの場合には存在しなかった。試料＃５及び＃６の結晶は黄色であった。この黄色
は近ＵＶにおけるＨ^-（ｎ＝１／２）の連続体吸収、４０７ｎｍ連続体によると思
われる。

【０４６４】 試料＃５の酸化過程にｐＨを３から９に反復的に増加させた。このとき炭酸ガ スの放出を伴って酸を追加して添加した。ｐＨの増加（溶質による塩基の放出） は溶液の温度と濃度に依存した。この観察は「飛行時間二次イオン質量スペクト ル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）によるヒドリノ水素化物化合物の同定」のセクション
に挙げたＫＨＫＨＣＯ₃などのヒドリノ水素化物化合物からのＨＣＯ₃ ^-の放出と 一致する。この観察に一致する反応はＨＣＯ₃ ^-又はＣＯ₃ ^2-のＮＯ₃ ^-置換反応であ
る。

【０４６５】 このデータはＸＰＳピークが不純物に割当けられなかったヒドリノ水素化物イ
オンの同定を与える。数種類のピークが図１７に示したように、Ｈ^-（ｎ＝１／４ ）、Ｈ^-（ｎ＝１／５）、Ｈ^-（ｎ＝１／８）、Ｈ^-（ｎ＝１／１０）及びＨ^-（ｎ＝ １／１１）などに分割する。この分割は同じヒドリノ水素化物イオンから成る数 種の化合物が存在することを示し、更に「時間飛行型２次イオン質量分析（ＴＯ ＦＳＩＭＳ）によるヒドリノ水素化物化合物の同定」のセクションに挙げた化合
物の、Ｋ₂Ｈ₂及びＮａ₂Ｈ₂などの二量体を含む、

【０４６６】

【化４５】 などの架橋構造の可能性を示す。図１８は水溶性ニッケル化合物を示す（Ｎｉは 試料＃５のサーベー走査に存在する）。更に、試料＃５の０〜７５ｅＶの走査に

【０４６７】

【化４６】 のピークを示してある（図１９）。ＸＰＳ及びＴＯＦＳＩＭＳの結果は結合エネ ルギー増加金属水素化物化合物ＭＨ_n（ｎは整数、Ｍは金属、Ｈは結合エネルギー 増加水素種を表す）の同定に一致する。例えば、ＮｉＨ₆の構造を次に示す。

【０４６８】

【化４７】 Ｋ₂ＣＯ₃電解セルの保存炭素カソード（試料＃３）及びＫ₂ＣＯ₃電解質からの結
晶（試料＃４）に関するＸＰＳの大きなナトリウムピークは、ヒドリノ水素化物
化合物がカリウムよりナトリウムで優先的に生成することを示す。図１５、１９ 及び２１に示したヒドリノ水素化物イオンＨ^-（ｎ＝１／８）の結合エネルギー ３６．１ｅＶでのピークは広がっている。これはこれらのＸＰＳ走査でヒドリノ 水素化物イオンＨ^-（ｎ＝１／８）のピークに重なる３３ｅＶでのカリウムの損 失特徴の寄与による。データは更に、ヒドリノ水素化物イオンの分布が時間と共 に連続して状態を低下させる傾向にあることを示す。式（７）から最も安定なヒ ドリノ水素化物イオンはＨ^-（ｎ＝１／１６）であり、これはある時間にわたっ て好都合な生成物であると予想される。高次結合エネルギーのヒドリノ水素化物 イオン状態は検出されなかった。

【０４６９】 試料８、＃９及び＃９Ａの順序で下から上の積重ねた高解像Ｘ線光電子スペク トル（ＸＰＳ）（０〜７５ｅＶ結合エネルギー）を図２３に示す。ｐ ＝３から ｐ＝１６までのＨｉｄｒｉｎｏ水素化物イオンＨ^-（ｎ＝１／ｐ）が観察された。
それぞれの場合、ヒドリノ水素化物イオンのピークの強度が出発物質に比較して 増強するのが観察された。試料＃９のスペクトルはヒドリノ水素化物化合物が沈 澱の後の硝酸による酸性化で純化されたことを確認するものである。試料＃８及 び試料＃９Ａのスペクトルはヒドリノ水素化物化合物が移動相として常圧水蒸気
、固定相としてビーカーのＰｙｒｅｘシリカを含む薄層クロマトグラフィーと同 じ機構で純化されたことを確認している。

【０４７０】 １３．２ 質量スペクトル分析によるヒドリノ水素化物化合物の同定 ２８Ｌの電解質Ｋ₂ＣＯ₃ ＢＬＰ電解セルの元素分析は電解質カリウム含量が 初期の５６％重量組成から３３％重量組成の間で減少したことを実証した。測定 ｐＨは９．８５であった。一方、運転初期のｐＨは１１．５であった。サーマコア 電解セルのｐＨはもともと０．５７Ｍ Ｋ₂ＣＯ₃濃度に相当する１１．５であっ
たことが元素分析で確認された。連続１５ヶ月にわたるエネルギー生産運転の後 のｐＨ測定値は９．０４であり、電解質の乾燥及び重量測定から、９０％を超え る電解質がセルから損失したことが観察された。両セルの場合におけるカリウム の損失は揮発性カリウムヒドリノ水素化物の生成が原因であった。これによって ヒドリノが水素原子の触媒作用によって生成し、この水素原子が水と反応してヒ ドリノ水素化物化合物と酸素を生成する。反応は次の式で表される。

【０４７１】

【化４８】 この反応はＫＨＣＯ₃及びヒドリノ水素化物化合物がＫＨＣＯ₃含有量の３０％
過剰（原子％、１．３対１）であった過剰水素含有量を基準にして支配的にＫＨ （１／ｐ）_n（ｎは整数）を含むので、ブラックライト パワー インコーポレ イテッドのセルの電解質の元素分析（ガルブレイス ラボラトリーズ（Ｇａｌｂ
ｒａｉｔｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ））と一致する。ＫＨ（１／ｐ）_n（ｎは
整数）の揮発性が次第にカリウムの欠失を起す。

【０４７２】 揮発性ヒドリノ水素化物化合物の検出に質量スペクトル分析を用いる可能性を
開発した。質量スペクトル分析で電解質セル、ガスセル、ガス放電セル及びプラズ マトーチセルのヒドリノ水素化物反応容器から加熱された結晶の蒸気を生成させ
ることによって、多くのヒドリノ水素化物化合物を同定した。すべての場合におい
て、それぞれのヒドリノ水素化物反応容器から単離し、質量スペクトル分析に使用
した結晶のＸＰＳによって、ヒドリノ水素化物イオンのピークが観察された。例え
ば、図２５Ａ〜２５Ｄに示した質量スペクトルを持つ電解セル水素化物反応容器 から単離した結晶のＸＰＳを図１７に示す。図２４に示した質量スペクトルを持 つ結晶として、類似な操作で電解セル水素化物反応容器から単離した結晶のＸＰ Ｓを図１９に示す。

【０４７３】 １３．２．１ 試料の収集及び調製 ヒドリノ水素化物イオン含有化合物の調製反応は式（８）で与えられる。反応 してヒドリノ水素化物イオンを生成するヒドリノ原子は、１．）電解セル水素化
物反応容器、２．）ガスセルヒドリノ水素化物反応容器、３．）ガス放電セルヒド
リノ水素化物反応容器、又は４．）プラズマトーチセルヒドリノ水素化物反応容 器によって生成させることができる。これらの各反応容器を用いて質量スペクト ル分析の結晶試料を調製した。生成したヒドリノ水素化物化合物を沈澱及び再結 晶化によって直接収集し、又は溶液から純化した。電解試料の１つの場合には、Ｋ₂ ＣＯ₃電解質をＬｉＮＯ₃中１Ｍにし、結晶を沈澱させる前にＨＮＯ₃で酸性にした。 別の２つの電解試料では、結晶化皿に結晶を沈澱させる前に、Ｋ₂ＣＯ₃電解質を ＨＮＯ₃で酸性にした。

【０４７４】 １３．２．１．１ 電解試料 遷移触媒Ｋ⁺／Ｋ⁺に相当するＫ₂ＣＯ₃水溶液の電気分解時にヒドリノ水素化物
化合物を調製した。セルの説明は「電解セルからの結晶試料」のセクションに記述 がある。セルの組立てを図２に示す。

【０４７５】 電解質から以下のように結晶試料を得た。

【０４７６】 １．）Ｎａ₂ＣＯ₃置換Ｋ₂ＣＯ₃を除き、以下の３及び４の実験セルと同等な対 照電解セルを６ヶ月間Ｉｄａｈｏ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ（ＩＮＥＬ）で運転した。 Ｎａ₂ＣＯ₃電解質を結晶が 生成するまで蒸発させて濃縮した。結晶をブラックライト パワー インコーポ レイテッドで質量スペクトル分析により分析した。

【０４７７】 ２．） Ｋ₂ＣＯ₃から成るさらなる対照をＩＮＥＬ Ｋ₂ＣＯ₃電解セル（Ａｌ
ｆａ Ｋ₂ＣＯ₃ ９９±％）の電解質として使用した。

【０４７８】 ３．）結晶試料を次のように調製した。１．）ＢＬＰ電解セルからのＫ₂ＣＯ₃ 電解質にＬｉＮＯ₃を加え、最終濃度を１Ｍにした。２．）溶液をＨＮＯ₃で酸性に
した。３．）酸性にした溶液を室温に放置して黄白色結晶が生成するまで濃縮し た。ＸＰＳ及び質量スペクトルを得た。類似試料のＸＰＳ（ＸＰＳ試料＃５）、Ｔ ＯＦＳＩＭＳ（ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃６）、ＴＧＡ／ＤＴＡ（ＴＧＡ／ＤＴＡ試
料＃２）を行なった。

【０４７９】 ４．） ＢＬＰ電解セルからのＫ₂ＣＯ₃電解質をＷｈａｔｍａｎ １１０ｍｍ
濾紙（Ｃａｔ．Ｎｏ．１４５０ １１０） で濾過して結晶試料を調製した。質 量スペクトル分析に加え、ＸＰＳ（ＸＰＳ試料＃４）及びＴＯＦＳＩＭＳ（ＴＯ ＦＳＩＭＳ試料＃５）も行った。

【０４８０】 ５．）及び６．）サーマコア電解セルの電解質から次のようにして２種類の結
晶試料を調製した。１．） Ｋ₂ＣＯ₃電解質４００ｃｃをＨＮＯ₃で酸性にした。 ２．） 酸性にした溶液を１０ｃｃまで濃縮した。３．）濃縮した溶液を結晶皿 に置いた。４．）室温で結晶を徐々に生成させた。結晶皿の外側の端に黄白色結晶
が生成した。質量スペクトル分析に加え、ＸＰＳ（ＸＰＳ試料＃１０）、ＸＲＤ（ ＸＲＤ試料＃３Ａ及び＃３Ｂ）、ＴＯＦＳＩＭＳ（ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃３）及 びＦＴＩＲ（ＦＴＩＲ試料＃４）も行った。

【０４８１】 １３．２．２．２ガスセル試料 タングステンフィラメント及び触媒としてＫＩを具備した蒸気相ガスセル中で
式（３〜５）及びガス相で起きたヒドリノ水素化物イオンの還元（式（８））に
拠って、ヒドリノ水素化物化合物を調製した。ルビジウムの第２イオン化エネル ギーが２７．２８ｅＶであるので、ＲｂＩも触媒として用いた。この場合、触媒反 応は次の（５８）及び（５９）及び、全体の反応式（６０）式で与えられる。

【０４８２】

【化４９】 図４に示した高温実験用ガスセルを用いてヒドリノ水素化物化合物を産生した。 ヒドリノ原子はカリウム又はルビジウムイオン及び水素原子をガス相で用いる水
素触媒作用によって生成した。反応の後にセルを脱イオン水ですすいだ。すすいだ
液を濾過し、濃縮して、ヒドリノ水素化物化合物結晶を沈澱させた。

【０４８３】 図４に示した実験用ガスセルヒドリノ水素化物反応容器は５００ｍｍ長及び５
０ｍｍ径の石英チューブ２の形状を持つ石英セルで構成した。石英セルが反応容 器を形成した。セルの１端を狭窄して５０ｃｍ³の触媒貯層３に固着した。セルの 他方の端をＣｏｎｆｌａｔ型高真空フランジに接続し、高真空フランジを同じＣ ｏｎｆｌａｔ型フランジを持つＰｙｒｅｘキャップ５に噛み合わせた。高真空シ ールはＶｉｔｏｎ Ｏリング及びステンレススチール製クランプで維持した。Ｐ ｙｒｅｘキャップ５はガス入り口ライン２５及びガス出口ライン２１に接続する
ガラス−金属チューブ５本、電気リード６の入り口２個、つり棒２６のポート２３
を包含した。対の電気リードの１端をタングステンフィラメント１に接続した。他
方の端は特注製の定電力制御器で制御されるＳｏｒｅｎｓｅｎ ＤＣＳ ８０−
１３電源９に接続した。つり棒２６は石英プラグ４を持ち上げるのに適合してい て、触媒貯層３をセルの反応容器２から分離した。

【０４８４】 Ｈ₂ガスを水素制御弁１３で制御される超高純度水素の圧縮ガスボンベ１１か ら入り口２５を経由してセルに供給した。ヘリウムガスをヘリウム制御弁１５で 制御される超高純度ヘリウムの圧縮ガスボンベ１２から同じ入り口２５を経由し
てセルに供給した。ヘリウム及び水素のセルへの流量は更に質量流量制御器１０、
質量流量制御弁３０、入り口弁２９、及び質量流量制御器バイパス弁３１によっ て制御される。弁３１を閉じてセルを充満させた。過剰ガスを真空ポンプ弁２７及
び出口弁２８で制御され、圧力１０^-4ｔｏｒｒを達成することができる分子ドラ ッグポンプ８によって、ガス出口２１を経由して排除した。圧力を０〜１０００ｔ
ｏｒｒ Ｂａｒａｔｏｎ圧力ゲージ及び０〜１００ｔｏｒｒ Ｂａｒａｔｏｎ圧
力ゲージ７で測定した。フィラメント１は径０．３８１ｍｍ、長さ２００ｃｍであ
った。フィラメントをセラミック支持体に吊り、加熱時にその形状を維持した。電 源９を用いてフィラメントを抵抗加熱した。電源はフィラメントに一定な電力を 送達することができた。バンドヒータ２０を用いて触媒貯層３を独立に加熱し、定
電力供給源で電力を供給した。石英セルの全体はＺｉｃａｒ ＡＬ−３０絶縁体 １４から成る絶縁パッケージ内に包んだ。数本のＫ型熱伝対を絶縁体に設置して セル及び絶縁体の主要な温度を測定した。熱伝対を多チャンネルコンピュータデ ータ収集システムで読み取った。

【０４８５】 質量制御器１０を介して水素又は対照ヘリウムの２ｔｏｒｒ以下の全圧の流量
状態でセルを運転した。フィラメントをその抵抗で計算した温度約１０００〜１ ４００℃に加熱した。こうして石英チューブ内に「ホットゾーン」と水素ガスの原 子化を創出した。触媒貯層を温度７００℃に加熱して、触媒の蒸気圧を確立した。 触媒貯層３を反応容器２から分離する石英プラグ４をつり棒２６を用いてはずし、 つり棒をポート２３から約２ｃｍスライドさせた。これで気化した触媒が原子状
水素を含む「ホットゾーン」に導入され、触媒反応を開始した。

【０４８６】 上述のように数本の熱伝対を外部絶縁体の線形温度勾配を測定するために設置
した。触媒弁を閉じ、実験範囲にわたって、幾つかの既知な入力につき、勾配を測 定した。タンク１２から供給され、弁１５、２９、３０及び３１及び流量制御器１
０で制御されたヘリウムをキャリブレーション中にセルに流通させた。ヘリウム の圧力及び流速は実験時の水素の圧力及び流速と同じであった。熱勾配を入力に
対して直線的に比例するように決定した。実験の勾配（触媒弁開／水素流通）を キャリブレーションの勾配と比較することで、その勾配を生じる要求電力を決定 ができた。この方法で、セルで熱量測定を行い、既知の入力で熱出力を測定した。デ
ータをＭａｃｉｎｔｏｓｈコンピュータデータ収集システム（ＰｏｗｅｒＣｏｍ
ｐｕｔｉｎｇ ＰｏｗｅｒＣｅｎｔｅｒ Ｐｒｏ １８０）及びＮａｔｉｏｎａ
ｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ, Ｉｎｃ．ＮＩ−ＤＡＱ ＰＣＩ−ＭＩＯ−１６ ＸＥ−５０データ収集ボードに記録した。

【０４８７】 ガス状遷移触媒（Ｋ⁺／Ｋ⁺）を有するガスエネルギーセルからの触媒作用エン
タルピーをセルの運転温度で気化したヨウ化カリウム（ＫＩ）の存在下、低圧水
素で観察した。結合エネルギー増加水素化物化合物の生成エンタルピーが約１５ ワットの定常状態の出力をもたらし、水素が熱タングステンフィラメント上を流 通したときに、約２００ｍｔｏｒｒのＫＩを含む石英反応容器から観察された。し
かしながら、ヘリウムを熱タングステンフィラメントに通したとき、又は水素をセ
ルにＫＩが存在しない状態で熱タングステンフィラメントに通したときには、過
剰エンタルピーは観察されなかった。別の実験では、ガス状遷移触媒（Ｒｂ⁺）と してＲｂＩでＫＩを置換した。

【０４８８】 他の実験では、図４に示す実験用ガスセルヒドリノ水素化物反応容器は石英セ ル２の内部に挿入したＮｉファイバーマット（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａ
ｒｄ製Ｆｉｂｒｅｘ、３０．２ｇ）で構成した。Ｎｉマットをタングステンフィラ
メント１に代わるＨ₂解離器として使用した。セル２及び触媒貯蔵器３をそれぞれ
独立に、Ｚｉｃａｒ ＡＬ−３０絶縁体１４に代わりかつ１２００℃まで運転す ることができる、分割型クラムシェル炉筒（Ｔｈｅ Ｍｅｌｌｅｎ Ｃｏｍｐａ ｎｙ）に収納した。セル及び触媒貯層をそれぞれのヒータで独立に過熱して、触媒
蒸気圧及び反応温度を独立的に制御した。Ｈ₂の圧力を流速０．５ｃｍ³／ｍｉｎ で２ｔｏｒｒに維持した。Ｎｉマットを９００℃、ＫＩ触媒を７００℃に１００時
間維持した。

【０４８９】 セルのキャップ又はセルから次の結晶試料が得られた。

【０４９０】 １．）及び２．）二通りのＫＩ触媒運転から次の方法で試料を調製した：１．
）優先的に低温ポンプ（クライオポンプ）されたセルキャップからのヒドリノ水
素化物化合物をすすぐこと、２．）溶液を濾過して金属などの非水溶性化合物を 除去すること、３．）溶液を５０℃で沈澱が生成し始めるまで濃縮すること、４．
）室温に放置して黄赤褐色結晶を生成させること、５．）ＸＰＳ及び質量スペク トルを得る前に結晶を濾過、乾燥すること。

【０４９１】 ３Ａ．）及び３Ｂ．）セル運転時に低温ポンプ（クライオポンプ）されたセル
頂部からの結晶の暗色帯をすすいで結晶試料を調製した。質量スペクトルを得る 前に結晶を濾過、乾燥した。

【０４９２】 ４．）結晶試料を次の方法で調製した：１．）ＫＩ触媒及びセルからのヒドリ
ノ水素化物化合物を水溶性化合物すべてが溶解する充分量の水ですすぐこと、２ ．）溶液を濾過して金属などの非水溶性化合物を除去すること、３．）溶液を５ ０℃で沈澱が生成し始めるまで濃縮すること、４．）室温に放置して白色結晶を 生成させること、５．）ＸＰＳ及び質量スペクトルを得る前に結晶を濾過、乾燥す
ること。セルから単離した結晶及び質量スペクトル分析に用いた結晶を蒸留水中 で再結晶化して、ＸＰＳのための高純度結晶を得た。

【０４９３】 ５．）ＲｂＩ触媒運転から次の方法で試料を調製した：１．）優先的に低温ポ
ンプ（クライオポンプ）されたセルキャップからのヒドリノ水素化物化合物をす
すぐこと、２．）溶液を濾過して金属などの非水溶性化合物を除去すること、３．
）溶液を５０℃で沈澱が生成し始めるまで濃縮すること、４．）室温に放置して 黄色結晶を生成させること、５．）ＸＰＳ及び質量スペクトルを得る前に結晶を 濾過、乾燥すること。

【０４９４】 １３．２．２．３ガス放電セル試料 ヒドリノ水素化物化合物は遷移触媒が蒸気相中に存在するガス放電セルで生成
することができる。遷移反応は熱プラズマ流によって電極から気化した触媒によ りガス相で起こる。ガス相水素原子が放電によって発生する。

【０４９５】 ガス放電セル５０７（Ｓａｒｇｅｎｔ−Ｗｅｌｃｈ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏ．Ｃａｔ．Ｎｏ．Ｓ ６８７５５ ２５ワット、１１５ＶＡＣ、５０ ６０Ｈ
ｚ）から成る図６の実験用ガス放電装置を用いて、ヒドリノ水素化物化合物を発 生させた。水素供給源５８０が水素ガスを、水素ガス供給ライン５４４を経由して
、水素ガス供給ライン弁５５０へ供給した。共通の水素供給ライン／真空ライン５
４２が弁５５０をガス放電セル５０７に接続させ、セルに水素を供給した。ライン
５４２は真空ライン５４３を介する真空ポンプ５７０と真空ライン弁５６０とに
分岐した。更に装置はライン５４２の圧力をモニタする圧力ゲージ５４０を包含 した。ライン５４２からの試料採取ライン５４５が試料採取ライン弁５３５を介 して試料採取ポート５３０へガスを供給した。ライン５４２、５４３、５４４及 び５４５はＳｗａｇｅｌｏｃｋコネクタを使用して密封連結したステンレススチ
ールチューブから成る。

【０４９６】 水素供給ライン弁５５０と試料採取ライン弁５３５を閉じ、真空ライン弁５６ ０を開けて、真空ポンプ５７０、真空ライン５４３及び共通の水素供給ライン／真
空ライン５４２を使って放電室５００を真空にした。試料採取ライン弁５３５と 真空ライン弁５６０を閉じ、水素供給ライン弁５５０を開いて、水素供給源５８０、 水素供給ライン５４４及び共通の水素供給ライン／真空ライン５４２を使って ガス放電セル５０７に圧力制御した水素を充満させた。水素供給ライン弁５５０ と真空ライン弁５６０を閉じ、試料採取ライン弁５３５を開けて、試料採取ポート
５３０及び試料採取ライン５４５を使って、ガスクロマトグラフィー及び質量ス ペクトル分析などの方法による調査用ガス試料を採取した。

【０４９７】 ガス放電セル５０７は１０''フリントガラス容器（内径１／２''）５０１から
成り、容器室５００を画定している。容器室５００は低圧水素中でアーク放電を発
生させる中空カソード５１０及びアノード５２０を包含した。カソード及びアノ ードから成るセル電極（高さ１／２''、径１／４''）をステンレススチールリー ド線で電源５９０に接続し、ガス放電セルの頂部及び底部端を貫通させた。１０ｍ
ｔｏｒｒから１００ｔｏｒｒの範囲の水素圧、１０ｍＡ以下の電流でセルを運転 した。ヒドリノ水素化物化合物の合成中、アノード５２０及びカソード５１０をカ
リウムハライド触媒（例えば、ＫＩ）などのカリウム塩で被覆した。セルを共通の
水素供給ライン／真空ライン５４２から切り離し、電極を触媒の飽和水溶液又は アルコール溶液で湿らせることで、触媒をガス放電セル５０７の内部に導入した。
セル室５００をオーブン内で乾燥すること、ガス放電セル５０７を図６に示すよ
うに共通の水素供給ライン／真空ライン５４２に接続すること、及びガス放電セ
ル５０７に真空をかけることで、溶媒を除去した。

【０４９８】 図６の装置を用いるヒドリノ水素化物化合物の合成は次のステップから成る：
（１）触媒溶液をガス放電セル５０７の内部に入れ、乾燥して電極５１０及び５ ２０上に触媒被膜を生成させる。（２）ガス放電セルを数時間１０〜３０ｍｔｏ ｒｒで真空にして、汚染ガス及び溶媒残渣を除去する。（３）ガス放電セルを数ｍ
ｔｏｒｒから１００ｔｏｒｒの水素で満たし、少なくとも０．５時間アーク放電 をかける。

【０４９９】 次の方法によって前述の装置から試料を調製した：１．）セルからの触媒を水
溶性化合物すべてが溶解する十分量の水ですすぐこと、２．）溶液を濾過して金 属などの非水溶性化合物を除去すること、３．）溶液を５０℃で沈澱が生成し始 めるまで濃縮すること、４．）室温に放置して結晶を生成させること、５．）ＸＰ
Ｓ及び質量スペクトルを得る前に結晶を濾過、乾燥すること。

【０５００】 １３．２．２．４ プラズマトーチ試料 ヒドリノ水素化物化合物は図７に示す実験用プラズマトーチセル水素化物反応
容器で、触媒７１４としてＫＩを用いて合成した。触媒貯蔵器７１６に触媒を収容
した。ヒドリノを生成する水素触媒反応（式（３）〜（５）及びヒドリノ水素化 物イオンの還元（式（８））はガス相で起きた。触媒を熱プラズマ中にエアロゾ ル化させた。

【０５０１】 運転中、水素は水素源７３８から触媒貯蔵器７１６に通路７４２及び通路７２ ５を経由して流入し、水素の流量は水素流量制御器７４４及び弁７４６で制御し た。アルゴンプラズマガスはプラズマガス供給源７１２から通路７３２及び７２ ６を経由して直接プラズマトーチに、通路７３２及び７２５を経由して触媒貯蔵 器７１６に流入し、プラズマガスの流量はプラズマガス流量制御器７３４及び弁
７３６で制御した。通路７２６を経由してトーチに、通路７２５を経由して触媒貯
蔵器７１６に供給されたプラズマガスと水素との混合ガスは水素−プラズマガス
混合器及び混合ガス制御器７２１で制御した。プラズマガスと水素との混合ガス
は、物理的撹拌によってガス流中に微粒子として分散した触媒粒子のキャリアガ スの役割をした。物理的な撹拌は磁気攪拌棒７１８及び磁気攪拌モータ７２０で 構成した。エアロゾル化した触媒及び混合ガスの水素ガスはプラズマトーチ７０ ２に流入し、プラズマ７０４中でガス状水素原子及び気化した触媒イオン（ＫＩ からのＫ⁺イオン）になった。プラズマはマイクロ波発生器７２４（Ａｓｔｅｘ
Ｍｏｄｅｌ Ｓ１５００Ｉ）で動力を供給した。同調可能マイクロ波キャビティ ー７２２でマイクロ波を同調した。

【０５０２】 ガス状触媒の量は、触媒が物理的撹拌でエアロゾル化される速度及びキャリア
ガスの流速を制御することで制御し、キャリアガスは水素／アルゴン混合ガスを 用いた。ガス状水素原子の量は水素の流速及び混合ガスのプラズマに対する水素 の比を制御することによって制御した。水素の流速、プラズマガスの流速、トーチ への直接の混合ガス及び触媒貯層への混合ガスは流束制御器７３４及び７４４、 弁７３６及び７４６、及び水素−プラズマガス混合器及び混合ガス流量制御器７ ２１で制御した。エアロゾルの流速は分当たり０．８標準Ｌ（ｓｌｍ）水素及び ０．１５ｓｌｍアルゴンとした。アルゴンプラズマの流速は５ｓｌｍとした。触媒
作用の速度もマイクロ波発生器７２４でプラズマの温度を制御することで制御し
た。順入力は１０００Ｗ、反射電力は１０〜２０Ｗであった。

【０５０３】 ヒドリノ原子及びヒドリノ水素化物イオンがプラズマ７０４において生成した
。ヒドリノ水素化物化合物はマニホルド７０６上に低温ポンプ（クライオポンプ ）され、通路７４８を経由してトラップ７０８に流入した。トラップ７０８への流
れは真空ポンプ７１０、真空ライン７５０及び真空弁７５２により制御された圧 力勾配でもたらされた。

【０５０４】 ヒドリノ水素化物化合物の試料はマニホルド及びヒドリノ水素化物化合物のト
ラップから直接収集した。

【０５０５】 １３．２．２ 質量スペクトル分析 電解セル、ガスセル、ガス放電セル及びプラズマトーチセルのヒドリノ水素化物
反応容器からの結晶に関する質量スペクトル分析はブラックライト パワー イ
ンコーポレイテッドで行なわれた。ＨＯＶＡＣ Ｄｒｉ−２ Ｔｕｒｂｏ ６０ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｙｓｔｅｍを伴うＤｙｃｏｒ Ｓｙｓｔｅｍ １０００四極
質量スペクトル分析器Ｍｏｄｅｌ ＃Ｄ２００ＭＰを用いた。約５ｍｇの試料を 含む内径４ｍｍのフリットキャピラリーチューブの１端を０．２５インチＳｗａ
ｇｅｌｏｃｋユニオンとプラグ（Ｓｗａｇｅｌｏｃｋ Ｃｏ．, Ｓｏｌｏｎ,
ＯＨ）で密封した。他端をＤｙｃｏｒ Ｓｙｓｔｅｍ １０００四極質量スペク トル分析器（Ｍｏｄｅｌ ＃Ｄ２００ＭＰ, Ａｍｅｔｅｋ, Ｉｎｃ．, Ｐｉ ｔｔｓｂｕｒｇｈ, ＰＡ）の試料採取ポートに直接接続した。質量スペクトル分
析器を加熱テープで１１５℃の一定温度に維持した。試料採取ポート及び弁を加 熱テープで１２５℃の一定温度に維持した。ニクロム線ヒータでキャピラリーの 周りを巻いてキャピラリーを加熱した。領域ｍ／ｅ＝０〜２２０における異なる 試料温度で、イオン化エネルギー７０ｅＶ（例外は表示した）での質量スペクト
ルを得た。又は領域ｍ／ｅ＝０〜１１０にわたって、高解像走査を行なった。結晶
の質量スペクトルを得た後に、水素（ｍ／ｅ＝２及びｍ／ｅ＝１）、水（ｍ／ｅ
＝１８、ｍ／ｅ＝２及びｍ／ｅ＝１）、二酸化炭素（ｍ／ｅ＝４４及びｍ／ｅ＝
１２）、炭化水素断片（フラグメント）ＣＨ₃ ⁺（ｍ／ｅ＝１５）、及び炭素（ｍ
／ｅ＝１２）の質量スペクトルを時間の関数として記録した。

【０５０６】 １３．２．３ 結果及び考察 すべての試料において、質量範囲ｍ／ｅ＝１〜２２０で検出された通常ピーク
だけが空気の微量の汚染物質と一致した。ピークの同定を元素組成と比較した。す
べての質量スペクトル分析試料につきＸ線光電子スペクトル分析（ＸＰＳ）を行
なって、ヒドリノ水素化物イオンのピークを同定し、元素組成を決定した。すべ ての場合において、ヒドリノ水素化物イオンのピークが観察された。電解セル試 料＃３、＃５及び＃６、ガスセル試料＃１、＃２及び＃５は黄色であった。この 黄色は近紫外線におけるＨ^-（ｎ＝１／２）の連続体吸収４０７ｎｍ連続体に起 因すると思われる。ガスセル試料＃１、＃２及び＃５の場合には、この割当はＨ^- （ｎ＝１／２）の結合エネルギー３ｅＶで大きなピークを示したＸＰＳによって
支持された（表１）。

【０５０７】 各試料の元素組成の決定にＸＰＳを利用した。カリウムに加え、カリウム触媒 を使用して生成した幾つかの試料には、検出可能なナトリウムが含まれていた。 プラズマトーチからの試料には、石英からのＳｉＯ₂及びＡｌ、プラズマトーチ のアルミナが含まれていた。

【０５０８】 プラズマトーチ試料に関する以下の考察を除き、触媒反応からの試料のすべて
につき同様の質量スペクトルを撮った。電解セル、ガスセル、ガス放電セル及び プラズマトーチセルのヒドリノ水素化物反応容器から観察された表４に示す化合
物の代表的な種類であるガスセル試料＃１及び＃２など幾つかの試料につき、断
片（フラグメント）の割当に関する考察を以下に示す。更に、プラズマトーチセ ルヒドリノ水素化物反応容器で生成した例外的な化合物を図３６に標識して示し
た。

【０５０９】 Ｎａ₂ＣＯ₃電解セルの電解質からの結晶 （電解セル試料＃１） 蒸気の質量
スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０）を試料ヒータ温度２２５℃で記録した。検出 された通常のピークだけが微量の空気汚染物質と一致した。異常なピークは観察 されなかった。

【０５１０】 Ｋ₂ＣＯ₃電解セルヒドリノ水素化物反応容器に使用したＫ₂ＣＯ₃からの結晶
（電解セル試料＃２） 蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０）を試料ヒ
ータ温度２２５℃で記録した。検出された通常のピークだけが微量の空気汚染物 質と一致した。異常なピークは観察されなかった。

【０５１１】 ＬｉＮＯ₃で１ＭにしてＨＮＯ₃で酸性にしたＫ₂ＣＯ₃電解セルヒドリノ水素化
物反応容器の電解質からの結晶 （電解セル試料＃３） 蒸気の試料ヒータ温度
２００℃での質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０）を図２４に示す。断片ピー ク（フラグメントピーク）の対応するｍ／ｅに続きヒドリノ水素化物化合物の主
な成分の起原ピークの割当を表４に示す。スペクトルは温度２００℃以上で観察 された最大質量ｍ／ｅ＝９６まで温度の関数として増加する質量ピークを含んで
いた。

【０５１２】

【表４】 Ｋ₂ＣＯ₃電解セルヒドリノ水素化物反応容器の電解質から濾過した結晶 （電
解セル試料＃４） 蒸気の試料ヒータ温度１８５℃での質量スペクトル（ｍ／ｅ
＝０〜１１０）を図２５Ａに示す。試料ヒータ温度２２５℃での電解セル試料＃ ４の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０）を図２５Ｂに示す。断片のピークの 対応するｍ／ｅを伴うヒドリノ水素化物化合物の主な成分の起原ピークの割当を
表４に示す。試料ヒータ温度２３４℃での電解セル試料＃４の質量スペクトル（ ｍ／ｅ＝０〜２００）を、ヒドリノ水素化シラン化合物の主な成分及びシラン断
片ピークの割当とともに図２５Ｃに示す。試料ヒータ温度２４９℃での電解セル 試料＃４の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜２００）を、ヒドリノ水素化シラン及
びシロキサン化合物の主な成分及びシラン断片ピークの割当とともに図２５Ｄに
示す。図２５Ｃ及び図２５Ｄに示したのはＳｉＯ₂（ｍ／ｅ＝６０） （ジシラン
Ｓｉ₂Ｈ₄はほかに示したシランからの断片として示され、ｍ／ｅ＝６０ピークか
ら成る）及び断片ＳｉＯＨ₆（ｍ／ｅ＝５０）を誘発したヒドリノ水素化物化合 物ＮａＳｉＯ₂Ｈ₆ （ｍ／ｅ＝８９）である。ＮａＳｉＯ₂Ｈ₆ （ｍ／ｅ＝８９ ）の構造を下に示す。

【０５１３】

【化５０】 サーマコアＫ₂ＣＯ₃電解セルの酸性電解質から結晶皿の外側端に生成した黄白
色結晶（試料＃５）蒸気の試料ヒータ温度２２０℃での質量スペクトル（ｍ／ｅ
＝０〜１１０）を図２６Ａに、試料ヒータ温度２７５℃でのスペクトルを図２６
Ｂに示す。電解セル試料＃６からの蒸気の試料ヒータ温度２１２℃での質量スペ クトルを図２６Ｃに示す。断片のピークの対応するｍ／ｅを伴うヒドリノ水素化 物化合物の主な成分の起原ピークの割当を表４に示す。試料ヒータ温度１４７℃ での電解セル試料＃６の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜２００）を、ヒドリノ水
素化シラン化合物の主な成分及びシラン断片ピークの割当とともに図２６Ｄに示
す。

【０５１４】 図２７はＫＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード及びＷフィラメン
トからなるガスセルヒドリノ水素化物反応容器の４０℃キャップから単離され、
低温ポンプ（クライオポンプ）された結晶（ガスセル試料＃１）蒸気の質量スペ
クトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０）を示す。質量範囲ｍ／ｅ＝７５〜１００℃で走査 を撮りながら、試料を９０〜１２０℃に動的に加熱した。断片のピークの対応す るｍ／ｅを伴うヒドリノ水素化物化合物の主な成分の起原ピークの割当を表４に
示す。

【０５１５】 Ｍ＋１ピークを含む系列ｍ／ｅ＝９０〜８３を伴うヒドリノ水素化物化合物Ｎ
ａＳｉＯ₂Ｈ₆ （ｍ／ｅ＝８９）及び断片Ｋ₂ＯＨ（ｍ／ｅ＝９５）を伴うヒド リノ水素化物化合物ＨＫ₂ＯＨ （ｍ／ｅ＝９６）が動的過熱で大量に出現した。
図２８Ａに示したのは図２７に示した試料の後に続く各走査の合計時間が７５秒
であった繰返し走査での質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０）である。したが って、領域ｍ／ｅ＝２４〜６０を再走査するのに加熱の後に約３０〜７５秒の時
間間隔を要した。資料温度は１２０℃であった。図２８Ｂに示したのは、試料温度
２００℃で４分後に走査した図２７に示した試料の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０
〜１１０）である。断片のピークの対応するｍ／ｅを伴うヒドリノ水素化物化合 物の主な成分の起原ピークの割当を表４に示す。

【０５１６】 図２８Ａ〜２８Ｂを図２７に比較することで、Ｍ＋１ピークを含む系列ｍ／ｅ
＝９０〜８３を伴うヒドリノ水素化ケイ酸塩化合物ＮａＳｉＯ₂Ｈ₆ （ｍ／ｅ＝
８９）が断片ＳｉＯ₂ （ｍ／ｅ＝６０）、系列ｍ／ｅ＝６６〜６０を伴うＳｉ Ｏ₂Ｈ₆、Ｍ＋１ピークを含む系列ｍ／ｅ＝５１〜４４を伴うＳｉＯＨ₆を誘発し たことが示された。シロキサンＳｉ₂Ｈ₆Ｏ（ｍ／ｅ＝７８）が観察された。観察 されたヒドリノ水素化シラン化合物はＳｉ₃Ｈ₁₂ ｍ／ｅ＝９６のＭ＋１ピーク 、ＳＩ₃Ｈ₈（ｍ／ｅ＝９２）、Ｍ＋１ピークを含む系列ｍ／ｅ＝５８〜５１を伴
うＮａＳｉＨ₆、Ｍ＋１ピークを含む系列ｍ／ｅ＝７４〜６７を伴うＫＳｉＨ₆、
系列ｍ／ｅ＝６４〜５６を伴うＳＩ₂Ｈ₈であった。シラン化合物はＳｉ₂Ｈ₄（ｍ ／ｅ＝６０）、ＳｉＨ₈（ｍ／ｅ＝３６）、ＳｉＨ₆（ｍ／ｅ＝３４）、ＳｉＨ₄ （ｍ／ｅ＝３２）及びＳｉＨ₂（ｍ／ｅ＝３０）のシランピークを誘発した。

【０５１７】 高温で存在するのは、ＫＯＨ（ｍ／ｅ＝５６）を誘発した断片Ｋ₂ＯＨ（ｍ／ ｅ＝９５） を伴うヒドリノ水素化物化合物ＨＫ₂ＯＨ（ｍ／ｅ＝９６）、実質 的なＫＯ（ｍ／ｅ＝５５）ピーク、断片ＫＨ （ｍ／ｅ＝４０）を伴うＫＨ₂（ ｍ／ｅ＝４１）及びＫ（ｍ／ｅ＝３９）であった。更に、次のカリウムヒドリノ 水素化物化合物が観察された：ＫＨ₂（ｍ／ｅ＝４１）を含む断片系列（ｍ／ｅ ＝４４〜３９）を伴うＫＨ₅（ｍ／ｅ＝４４）、ＫＨ（ｍ／ｅ＝４０）及びＫ（ ｍ／ｅ＝３９）；（ｍ／ｅ＝２２）で二重にイオン化したピークＫ⁺Ｈ₅ ⁺；（ｍ ／ｅ＝２１）で二重にイオン化したピークＫ⁺Ｈ₃ ⁺；断片を伴うＫ₂Ｈ（１／ｐ） _n （ｎは１〜５）及び系列（ｍ／ｅ＝８３〜７８）の化合物。

【０５１８】 図２８Ａ〜２８Ｂに現れた次のナトリウムヒドリノ水素化物化合物が高温で観
察された：断片Ｎａ₂ＯＨ （ｍ／ｅ＝６３）、ＮａＯＨ（ｍ／ｅ＝４０）、Ｎ ａＯ（ｍ／ｅ＝３９）及びＮａＨ（ｍ／ｅ＝２４）を伴うＨＮａ₂ＯＨ（ｍ／ｅ ＝６４）；断片Ｎａ₂Ｈ（ｍ／ｅ＝４７）、Ｎａ₂（ｍ／ｅ＝４６）、ＮａＨ₂（ ｍ／ｅ＝２５）及びＮａＨ（ｍ／ｅ＝２４）を伴うＮａ₂Ｈ₂（ｍ／ｅ＝４８）；
断片ＮａＨ₂（ｍ／ｅ＝２５）及びＮａＨ （ｍ／ｅ＝２４）をともなうＮａＨ₃ （ｍ／ｅ＝２６）。

【０５１９】 試料ヒータ温度２４３℃でガスセル試料＃１の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜
２００）を撮った。シラン及びシロキサンヒドリノ水素化物化合物に割当てられ る主なピークが観察された。存在するのはジシランヒドリノ水素化物化合物類似 物、シロキサンを伴うＳｉ₂Ｈ₈（ｍ／ｅ＝６４）、Ｓｉ₂Ｈ₆Ｏ（ｍ／ｅ＝７８）
、シロキサンを伴うトリシランヒドリノ水素化物化合物類似物Ｓｉ₃Ｈ₁₂（ｍ／ ｅ＝９６）、Ｓｉ₃Ｈ₁₀Ｏ（ｍ／ｅ＝１１０）及びテトラシランヒドリノ水素化 物化合物Ｓｉ₄Ｈ₁₆（ｍ／ｅ＝１２８）であった。低質量シランのピーク、Ｓｉ₂ Ｈ₄（ｍ／ｅ＝６０）、ＳｉＨ₈（ｍ／ｅ＝３６）、ＳｉＨ₄ （ｍ／ｅ＝３２） 、ＳｉＨ₂（ｍ／ｅ＝３０）も見られた。

【０５２０】 図２９に示したのは、ＫＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード及び
Ｗフィラメントから成るガスセルヒドリノ水素化物反応容器の４０℃キャップか
ら単離し、低温ポンプ（クライオポンプ）された結晶（ガスセル試料＃２）蒸気
の試料温度２２５℃での質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０）である。断片の ピークの対応するｍ／ｅを伴うヒドリノ水素化物化合物の主な成分の起原ピーク
の割当を表４に示す。

【０５２１】 ＫＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード及びＷフィラメントから成
るガスセルヒドリノ水素化物反応容器頂部の暗色帯から調製した結晶の試料ヒー
タ温度２５３℃（ガスセル試料＃３Ａ）及び試料ヒータ温度２１６℃（ガスセル
試料＃３Ｂ）での蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜２００）を図３０Ａ及び
図３０Ｂ ２それぞれ示す。ヒドリノ水素化物化合物の主な成分の割当て及びシ ラン断片のピークを示してある。断片ピークの対応ｍ／ｅを伴うヒドリノ水素化 物化合物の主成分の標準的な始原ピーク（親ピーク）割当てを表４に示す。

【０５２２】 図３０Ａに示したガスセル試料＃３Ａのスペクトルでは約ｍ／ｅ＝６４及びｍ
／ｅ＝１２８に主なピークがある。ヨウ素がこの位置にピークを有する。したがっ
て、ヨウ素触媒の質量スペクトルは同じ条件の下で得られた。ピークの割当てが 図３１に示したヨウ素の質量スペクトルが図３０Ａに示したガスセル試料＃３Ａ
のスペクトルと符合していないことを根拠にヨウ素を除外した。例えば、ｍ／ｅ ＝６４で二重にイオン化した原子状ヨウ素のピークはｍ／ｅ＝１２８で一重にイ
オン化したピークに比べ、ガスセル試料＃３Ａの質量スペクトルに対応ピークの
高さ比のように高さ比が逆である。後者のスペクトルはヨウ素スペクトルに観察 されないシランピークなどのほかのピークも持つ。図３０Ａのｍ／ｅ＝６４及び ｍ／ｅ＝１２８のピークはシランヒドリノ水素化物化合物に割当てられる。化学 量論性は独特で、正常なシランの化学式はアルカンの化学式と同じであるが、一
方ヒドリノ水素化シランの化学式はＳｉ_nＨ_4nであり、これは独特な架橋水素結 合を示唆する。通常のシランＳｉＨ₄及びＳｉ₂Ｈ₄だけが２５℃でかぎりなく安定
である。通常の高級シランは分解して水素、モノシラン及びジシランを生成し、 中間体としてＳｉＨ₂の可能性を示唆する。 また、通常のシラン化合物は酸素と
激しく反応する〔コットン（Ｆ．Ａ．Ｃｏｔｔｏｎ）、ウィルキンソン（Ｇ．Ｗ
ｉｌｋｉｎｓｏｎ）、「最新無機化学（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）」、第４版、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ & Ｓｏｎｓ, Ｎ
ｅｗ Ｙｏｒｋ, ｐｐ．３８３〜３８４〕。提示した試料が空気中で水溶液から
濾過されることは尋常でない。試料はｍ／ｅ＝１６〜１８で水ファミリーとして 示された水を含有し、ジシランヒドリノ水素化物化合物類似物ＳＩ₂Ｈ₈は結合水
を持ち、得られた化合物Ｓｉ₂Ｈ₈Ｈ₂Ｏが系列ｍ／ｅ＝８２〜７２で連続的にす べての水を失ってＳｉ₂Ｏ（ｍ／ｅ＝７２）を生成する。テトラシランヒドリノ水
素化物化合物Ｓｉ₄Ｈ₁₆ （ｍ／ｅ＝１２８）、ヘキサシランヒドリノ水素化 物化合物Ｓｉ₆Ｈ₂₄（ｍ／ｅ＝１９２）も対応する断片のピークを伴って見られ る。低質量シランの断片、ＳｉＨ₈（ｍ／ｅ＝３６）、ＳｉＨ₄ （ｍ／ｅ＝３２ ）及びＳｉＨ₂（ｍ／ｅ＝３０）のピークも見られる。図３０Ｂに示したガスセル
試料＃３Ｂのスペクトルもｍ／ｅ＝６４及びｍ／ｅ＝１２８でシランヒドリノ水
素化物化合物に割当てられた主要ピークを持つ。存在するのはシロキサンを伴う ジシランヒドリノ水素化物化合物類似物Ｓｉ₂Ｈ₈ （ｍ／ｅ＝６４）、Ｓｉ₂Ｈ₆ Ｏ（ｍ／ｅ＝７８）、シロキサンを伴うトリシランヒドリノ水素化物化合物類似
物Ｓｉ₃Ｈ₁₂（ｍ／ｅ＝９６）、Ｓｉ₃Ｈ₁₀Ｏ（ｍ／ｅ＝１１０）、シロキサンを
伴うテトラシランヒドリノ水素化物化合物Ｓｉ₄Ｈ₁₆（ｍ／ｅ＝１２８）、Ｓｉ₄ Ｈ₁₄Ｏ（ｍ／ｅ＝１４２）である。低質量シランの断片、ＳｉＨ₈ （ｍ／ｅ＝３ ６）、ＳｉＨ₄ （ｍ／ｅ＝３２）及びＳｉＨ₂（ｍ／ｅ＝３０）のピークも見ら
れる。

【０５２３】 ＫＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード及びＷフィラメントから成
るガスセルヒドリノ水素化物反応容器本体からの結晶（ガスセル試料＃４）蒸気
の試料ヒータ温度２２６℃での質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０）を図３２
に示す。断片ピークの対応ｍ／ｅを伴うヒドリノ水素化物化合物の主成分の標準 的な始原ピーク（親ピーク）割当てを表４に示す。

【０５２４】 図３２に示した質量スペクトルに対応する、ＫＩ触媒、ステンレススチールフ
ィラメントリード及びＷフィラメントから成るガスセルヒドリノ水素化物反応容
器から調製された再結晶した結晶（ガスセル試料＃４）の高解像Ｘ線光電子スペ
クトル（ＸＰＳ）の結合エネルギー０〜７５ｅＶ領域を図３３に示す。サーベー 走査は再結晶した結晶が純粋なカリウム化合物の結晶であることを示した。ガス セルから純粋なヒドリノ水素化物化合物を単離することはＸＰＳ試料から不純物
を排除する手段であり、不純物をヒドリノ水素化物イオンへのピーク代替割当と
して付随的に排除する。サーベー走査では低結合エネルギー領域のピークに割当 てることができる不純物は存在しない。カリウムの１８ｅＶ及び３４ｅＶ、酸素 の２３ｅＶを除き、低結合エネルギー領域の他のピークを既知元素に割当ること
はできない。したがって、この領域のほかのピークは新規な化合物に由来するは ずである。ヒドリノ水素化物イオンＨ^-（ｎ＝１／ｐ）のｐ＝３からｐ＝１６まで
のピーク、カリウムのピークＫ及び酸素のピークＯが図３３に同定されている。 図２２に纏めた電解セルから単離された結晶に関する結果との一致は優れたもの
である。

【０５２５】 ＲｂＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード及びＷフィラメントから
なるガスセルヒドリノ水素化物反応容器の４０℃キャップから単離し、低温ポン
プ（クライオポンプ）した結晶（ガスセル試料＃５）蒸気の試料温度２０５℃で
の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０）を図３４Ａに示す。断片ピークの対応 ｍ／ｅを伴うヒドリノ水素化物化合物の主成分の始原ピーク（親ピーク）割当て
を表４に示す。ガスセル試料＃５の試料温度２０１℃及び試料温度２３５℃での 質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜２００）をそれぞれ図３４Ｂ及び図３４Ｃに示す
。ヒドリノ水素化シラン及びシロキサン化合物の主な成分の割当て及びシラン断 片のピークを示してある。

【０５２６】 ＫＩ触媒及びＮｉ電極からなるガス放電セルヒドリノ水素化物反応容器からの
結晶蒸気の試料ヒータ温度２２５℃での質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０）
を図３５に示す。断片ピークの対応ｍ／ｅを伴うヒドリノ水素化物化合物の主成 分の始原ピーク（親ピーク）割当てを表４に示す。ＫＩをＮａＩで置換した場合 、結晶は得られなかった。

【０５２７】 プラズマトーチセルヒドリノ水素化物反応容器からの結晶蒸気の試料ヒータ温
度２５０℃での質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０）を、アルミニウムヒドリ
ノ水素化物化合物の主要成分及び断片のピークの割当とともに図３６に示す。断 片ピークの対応ｍ／ｅを伴うヒドリノ水素化物化合物の他の共通主成分の始原ピ
ーク（親ピーク）割当てを表４に示す。

【０５２８】 断片ＡｌＨ（ｍ／ｅ＝２８）及びＡｌ（ｍ／ｅ＝２７）を伴うヒドリノ水素化
物化合物ＡｌＨ₂ （ｍ／ｅ＝２９）に由来するｍ／ｅ＝２８ピーク上に例外的 な肩が存在した。アルミニウムヒドリノ水素化物化合物も系列（ｍ／ｅ＝５８〜 ５４）を伴う二量体Ａｌ₂Ｈ₂として存在する。ＫＩをＮａＩで置換した場合、ヒ ドリノ水素化物化合物のピークは観察されなかった。

【０５２９】 ＮａＳｉＯ₂Ｈ₆の存在はプラズマトーチ試料が表８に示すようにＳｉＯ₂支配 であることを示したＸＰＳによる元素分析と一致する。この始原は運転中に食刻 されたトーチの石英であった。石英の食刻はガスセルヒドリノ水素化物反応容器 の運転中にも観察された。

【０５３０】 電解セル、ガスセル、ガス放電セル及びプラズマトーチセルのヒドリノ水素化
物反応容器からの結晶に関する質量スペクトルの記録に続いて撮った、水素（ｍ
／ｅ＝２及びｍ／ｅ＝１）、水（ｍ／ｅ＝１８、ｍ／ｅ＝２及びｍ／ｅ＝１）、
二酸化炭素（ｍ／ｅ＝４４及びｍ／ｅ＝１２）、炭化水素断片ＣＨ₃ ⁺（ｍ／ｅ＝
１５）及び炭素（ｍ／ｅ＝１２）の時間の関数としての質量スペクトルを図３７
に示す。スペクトルは、水素を分光器に注入しなかったにもかかわらず、ｍ／ｅ ＝２及びｍ／ｅ＝１のイオン電流強度がｍ／ｅ＝１８のイオン電流強度よりも高
い水素のスペクトルであったにもかかわらず分析計に水素は入射されなかった。 始原は炭化水素に合致しない。始原は「その他の結合エネルギー増加水素化合物 」のセクションに示した結合エネルギー増加水素化合物に割当てられる。イオン 化エネルギーはＩＰ＝７０ｅＶからＩＰ＝１５０ｅＶに増加した。イオン電流ｍ ／ｅ＝２及びｍ／ｅ＝１８は増加し、一方ｍ／ｅ＝１イオン電流は減少していて
、より安定な水素型分子イオン（ジヒドリノ分子イオン）が生成したことを示す
。ジヒドリノ分子イオンはジヒドリノ分子と反応してＨ₄ ⁺（１／ｐ）を生成する （式（３２））。Ｈ₄ ⁺（１／ｐ）は、図２６Ｄ（Ｋ₂ＣＯ₃触媒電解セル）、図３ ０Ａ（ＫＩ触媒ガスセル）、図３４Ｂ及び図３４Ｃ（ＲｂＩ触媒ガスセル）、図
３５（ＫＩ触媒ガス放電セル）に示したように、質量スペクトル分析器で結合エ
ネルギー増加水素化合物の破断によって生成したものを含む、ジヒドリノ分子及
び分子イオンの存在の印としての役目を果たす。

【０５３１】 １３．３ 質量スペクトル分析によるジヒドリノ分子の同定 ジヒドリノ分子の１次イオン化エネルギー、ＩＰ₁は、

【０５３２】

【化５１】 ＩＰ₁＝６７．２７ｅＶ（式（２９）のｐ＝２）であり、一方、通常の分子状水 素の１次イオン化エネルギーは１５．４６ｅＶである。したがって、この２種の イオン化エネルギー間の大きな違いに基づいて

【０５３３】

【化５２】 から

【０５３４】

【化５３】 を識別するために質量スペクトル分析を利用する可能性を探索した。ジヒドリノ は通常の水素のイオン化ポテンシャルよりもイオン化ポテンシャルが高い質量帯
電比２（ｍ／ｅ＝２）を有する種として質量スペクトル分析によって、イオン電
流を電子銃エネルギーの関数として記録することで同定した。

【０５３５】 １３．３．１ 試料収集及び調製 １３．３．１．１ 中空カソード電解試料 炭酸カリウム水溶液電解セル及び炭酸ナトリウム水溶液電解セルの真空中空ニ
ッケルカソード中に水素ガスを集めた。それぞれのカソードの１端を密封し、他 方の端を質量スペクトル分析器にオンライン接続した。

【０５３６】 白金バスケットアノード及び１７０ｃｍ長ニッケルチューブカソード（Ｎｉ２
００チューブ、外径０．０６２５インチ、内径０．０４２０インチ、公称肉厚０
．０１０インチ、ＭｉｃｒｏＧｒｏｕｐ Ｉｎｃ．, Ｍｅｄｗａｙ, ＭＡ）を
具備した３５０ｍｌ真空ジャケット付デュアー瓶（Ｐｏｐｅ Ｓｃｉｅｎｔｉｆ
ｉｃ, Ｉｎｃ．, Ｍｅｎｏｍｏｎｅｅ Ｆａｌｌｓ, ＷＩ）内で、炭酸ナト リウム水溶液又は炭酸カリウム水溶液のどちらかの電気分解を行った。カソード を径２．０ｃｍの３．０ｃｍ長さの螺旋に巻いた。カソードの１端を０．０６２ ５インチＳｗａｇｅｌｏｃｋユニオンとプラグ（Ｓｗａｇｅｌｏｃｋ Ｃｏ．, Ｓｏｌｏｎ, ＯＨ）によって電解質上で密封した。他方の端をＤｙｃｏｒ Ｓ ｙｓｔｅｍ １０００四極質量スペクトル分析器（Ｍｏｄｅｌ Ｄ２００ＭＰ, Ａｍｅｔｅｋ Ｉｎｃ．, Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ, ＰＡ）の試料ポート上の ニードル弁に直接接続した。

【０５３７】 １３．３．１．２ 対照水素試料 対照水素ガスは超高純度のものを使用した（ＭＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）。

【０５３８】 １３．３．１．３ 再結合器からの電解ガス 炭酸カリウム水溶液の電気分解中に、ＭＩＴ Ｌｉｎｃｏｌｎ Ｌａｂｏｒａ
ｔｏｒｉｅｓは発生ガスのエンタルピーに換算した入力基準で、ある場合には出
力／入力比が１０を超える１〜５ワットの過剰出力を長期間観察した〔ハルデマ
ン（Ｈａｌｄｅｍａｎ．Ｃ．Ｗ．）、サヴォーユ（Ｓａｖｏｙｅ．Ｇ．Ｗ．）、
アイスラー（Ｉｓｅｌｅｒ．Ｇ．Ｗ．）、クラーク（Ｃｌａｒｋ．Ｈ．Ｒ．）、
ＭＩＴ Ｌｉｎｃｏｌｎ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ Ｅｘｃｅｓｓ Ｅｎｅｒ
ｇｙ Ｃｅｌｌ Ｆｉｎａｌ ｒｅｐｏｒｔ ＡＣＣ Ｐｒｏｊｅｃｔ １７４ （３） 、Ａｐｒｉｌ ２５, １９９５〕。これらの場合、出力は入力積分ボ
ルト−アンペア入力の１．５〜４倍であった。ファラデー効率を水の直接置換に より容積で測定した。電解ガスを複数回、処理ガスの容積が変化しなくなるまで 、酸化銅再結合器とＢｕｒｒｅｌｌ吸収管アナライザを通過させた。処理ガスを ＢｌａｃｋＬｉｇｈｔ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ, Ｍａｌｖｅｒ ｎ, ＰＡに送り、質量スペクトル分析器で分析した。

【０５３９】 １３．３．１．４ ガスセル試料 ペンシルバーニア州立大学化学工学部（Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ Ｓｔａｔ
ｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅ
ｐａｒｔｍｅｎｔ）がヒドリノ生成に伴う熱生成をＣａｌｖｅｔ熱量計で決定し
た。反応熱測定に用いた機器は円筒熱流束熱量計（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏ．, Ｍｏｄｅｌ ＣＡ−１０ ０−１）で構成した。円筒熱量計の壁は２セットの熱電接合器から成る熱電堆構 造物を包含した。接合器の１つを熱量計の内壁に温度Ｔ_iで熱接触させ、接合器の
第２のセットを強制対流オーブンで一定に維持した温度Ｔ_eで熱量計外壁に熱接 触させた。熱量計セル内に熱が発生すると、熱量計はこの熱の一定割合を周囲の ヒートシンクに輻射移送する。熱が流れるので温度勾配（Ｔ_i−Ｔ_e）が２セット の熱電堆の間に生じる。この温度勾配が電力検量曲線に対する線形電圧に対比さ れる電圧を発生して、反応出力を与える。熱量計は精密抵抗器及び固定電流源に より触媒運転の反応出力を代表する出力レベルで検量した。Ｃａｌｖｅｔ熱量計 の検量恒数は試験条件の範囲にわたって水素流に対し敏感でなかった。腐食防止 のために、熱量計内部にかん合する３０４ステンレス鋼から機械加工した円筒反
応容器を用いて反応させた。等温反応系を維持し、基底線の安定性を改善するた めに、熱量計を２５０度で操作される市販の強制対流オーブン内に設置した。ま た、熱量計と反応容器をＤｕｒｏｋ （Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅ Ｇｙｐｓｕ
ｍ Ｃｏ．）及びガラス繊維で構築した立方体絶縁箱の中に収納して、オーブン
の熱振動を更に抑制した。この装置及び方法の更に完全な説明はフィリップスが 記述している〔ブラッドフォード（Ｂｒａｄｆｏｒｄ．Ｍ．Ｃ．）、フィリップ
ス（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ．Ｊ．）、クランカー（Ｋｌａｎｃｈａｒ）、Ｒｅｖ．Ｓ
ｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．、６６, （１）, Ｊａｎｕａｒｙ, （１９９５）,
ｐｐ．１７１〜１７５〕。

【０５４０】 ２０ｃｍ³のＣａｌｖｅｔセルに０．２５ｍｍ白金線フィラメントの加熱コイ ル部分、長さ約１８ｃｍ及びフィラメントで加熱されるフィラメントコイルの内
にかん合した石英ボート内のＫＮＯ₃粉末２００ｍｇを収容した。

【０５４１】 熱量計試験は例外的な結果を生み出した〔フィリップス（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ．
Ｊ．）、スミス（Ｓｍｉｔｈ．Ｊ．）、クルツ（Ｋｕｒｔｚ．Ｓ．）、「ガス相
触媒ヒドリノ生成の熱量計調査に関する報告、１９９６年１０月〜１２月最終報
告（Ｒｅｐｏｒｔ Ｏｎ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｉｃ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉ
ｏｎｓ Ｏｆ Ｇａｓ−Ｐｈａｓｅ ｃａｔａｌｙｚｅｄ Ｈｙｄｒｉｎｏ Ｆ
ｏｒｍａｔｉｏｎ, ｆｉｎａｌ ｒｅｐｏｒｔ ｆｏｒ Ｐｅｒｉｏｄ Ｏｃ ｔｏｂｅｒ−Ｄｅｃｅｍｂｅｒ １９９６）」、Ｊａｎｕａｒｙ １, １９９ ７〕。別々の３トライアルでは、セルに水素約１０^-3モルを投与して、１０〜２ ０Ｋジュールが０．５ワットの率で発生した。これは水素１０⁷Ｊ／ｍｏｌの発生
に等価であり、標準水素燃焼で予想される水素２．５×１０⁵Ｊ／ｍｏｌに比較 される。したがって、合計の発生熱量は１００倍も大きく、通常の化学では解釈 できないと思われるが、結果は水素の触媒作用と完全に一致する。触媒作用は分 子状水素が熱白金フィラメントにより解離し、原子状水素がフィラメントで加熱
され気化した石英ボート内のＫＮＯ₃からのガス状Ｋ⁺／Ｋ⁺触媒と接触したとき に起きた。

【０５４２】 熱量計試験に続き、Ｃａｌｖｅｔセルからのガスを真空にしたステンレス鋼試
料瓶に集め、ＢｌａｃｋＬｉｇｈｔ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ, Ｍａｌｖｅｒｎ, ＰＡに送り、そこで質量スペクトル分析で分析した。

【０５４３】 １３．３．２ 質量スペクトル分析 質量スペクトル分析はＨＯＶＡＣ Ｄｒｉ−２ Ｔｕｒｂｏ ６０ Ｖａｃｕ
ｕｍ Ｓｙｓｔｅｍを装着したＤｙｃｏｒ Ｓｙｓｔｅｍ １０００四極質量ス
ペクトル分析器Ｍｏｄｅｌ＃Ｄ２００ＭＰで行った。イオン化エネルギーを±１
ｅＶ以内に検量した。

【０５４４】 １端を密封し他方の端を質量スペクトル分析器にオンライン接続したニッケル
チューブカソードに浸透したガスの質量スペクトルを、炭酸カリウム電解セル及
び炭酸ナトリウム電解セルについて得た。質量スペクトル分析器のイオン化ポテ ンシャル（ＩＰ）を変化させながら、ピークｍ／ｅ＝１及びｍ／ｅ＝２の強度を
記録した。質量スペクトル分析器内の試料ガス圧力を質量スペクトル分析器のニ
ードル弁を調節して、それぞれの実験につき同じに保持した。質量ｍ／ｅ＝２０ ０までの全範囲を、ｍ／ｅ＝１及びｍ／ｅ＝２の決定に続きＩＰ＝７０ｅＶで測
定した。

【０５４５】 １３．３．３ 結果及び考察 質量スペクトル分析器にオンライン接続した密閉ニッケルチューブカソードか
らのガスのイオン化ポテンシャルを変化させた炭酸カリウム運転及び炭酸ナトリ
ウム運転の質量スペクトル分析（ｍ／ｅ＝２）の結果をそれぞれ表５及び６に示
す。炭酸ナトリウムの対照では、信号強度はＩＰで本質的に一定である。これに反
し、炭酸カリウム電解セルからのガスの場合では、ｍ／ｅ＝２信号はイオン化エ
ネルギーが３０ｅＶから７０ｅＶに増加するとき、顕著に増加する。分子状水素 よりもイオン化ポテンシャルがはるかに大きな種が３０〜７０ｅＶの間のどこか
に存在する。高イオン化質量の２つの種がジヒドリノ分子

【０５４６】

【化５４】 に割当てられた。

【０５４７】

【表５】

【０５４８】

【表６】 質量スペクトル分析器にオンライン接続したＫ₂ＣＯ₃電解セルのＮｉチューブ
カソードからのガスの質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜５０）を図３８に示す。こ の範囲の外にピークは観察されなかった。イオン化エネルギーが３０ｅＶから７ ０ｅＶに増加したので、ｍ／ｅ＝４のピークは観察された。Ｋ₂ＣＯ₃をＮａ₂Ｃ Ｏ₃で置換した場合、或は高純度水素ガスの質量スペクトルの場合に、ｍ／ｅ＝ ４は観察されなかった。ピークｍ／ｅ＝４を与える唯一の既知な元素は電解セル 中に存在しないヘリウムであり、カソードは質量スペクトル分析器にオンライン
接続されていて高い真空下にあった。ヘリウムはヘリウム水素混合物で常に存在 するｍ／ｅ＝５のピークが存在しないことからも排除されるが、図３８に観察さ
れていない。データから、ヒドリノは式（３５）に拠ってニッケル水素化物中に 生成する。ジヒドリノ分子は水素よりもニッケル中で高い拡散速度を有する。ジヒ
ドリノはｍ／ｅ＝４質量ピークを生じる。この反応は式（３２）にしたがう。

【０５４９】

【化５５】 Ｈ₄ ⁺（１／ｐ）はジヒドリノ分子の存在を表す印の働きをする。

【０５５０】 Ｋ₂ＣＯ₃電解セルからの非再結合性ガスから成るＭＩＴ試料の質量スペクトル
（ｍ／ｅ＝０〜５０）を図３９に示す。イオン化エネルギーが３０ｅＶから７０ ｅＶに増加したので、Ｈ₄ ⁺（１／ｐ）に割当てられるｍ／ｅ＝４ピークが観察さ
れた。このピークはジヒドリノ分子の存在を表す印の働きをする。

【０５５１】 水素の触媒作用中の時間に対する出力及び加熱白金フィラメントとフィラメン
トで加熱された石英ボート内のＫＮＯ₃粉末を含むＣａｌｖｅｔセルにおけるヘ リウムへの応答を図４０に示す。示した時間間隔の間に水素がエネルギー２．２ ×１０⁵Ｊを生成したのに対し、ヘリウムに対する熱量計の応答（示しオフセッ ト）は極僅かな負に続いて極僅かな正で、無応答へ平衡した。閉じたセルの中に 存在するすべての水素が燃焼すれば、放出されるエネルギーは２つの時間増分（
ΔＴ＝１７分）の間での出力曲線の下の面積に等しい。燃焼は最も発熱的な通常 反応が起きる。２０ｃｍ³Ｃａｌｖｅｔセルに加えられた水素１０^-3モルが２×１
０⁸Ｊ／ｍｏｌを発生し、通常の水素燃焼で予想される２．５×１０⁵Ｊ／ｍｏｌ
と対比された。通常の化学で説明できない大きなエンタルピーは水素の触媒作用 に起因する。

【０５５２】 真空にしたステンレススチール製試料瓶に集めた水素の触媒作用に続くペンシ
ルベニア州立大学Ｃａｌｖｅｔセルからのガスの質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜
５０）を図４１Ａに示す。イオン化エネルギーが３０ｅＶから７０ｅＶに増加し たので、ｍ／ｅ＝４のピークが観察され、Ｈ₄ ⁺（１／ｐ）に割当てられた。この ピークはジヒドリノ分子の存在を表す印の働きをする。ポンプ輸送によって圧力 が減少したので、図４１Ｂに示すようにｍ／ｅ＝２ピークは割れた。この場合、 イオン化ポテンシャルへのｍ／ｅ＝２の応答は顕著に増加した。試料を導入し、 イオン化ポテンシャルが３０ｅＶから７０ｅＶへの変化したので、イオン電流が
２×１０^-10から１×１０^-8へ増加するのが観察された。ｍ／ｅ＝２ピークの割れ
及びイオン電流のイオン化ポテンシャルへの顕著な応答はジヒドリノのさらなる
印である。

【０５５３】 真空にしたステンレススチール製試料瓶に集めた水素の触媒作用に続くペンシ
ルベニア州立大学Ｃａｌｖｅｔセルからのガスの質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜
２００）を図４２に示す。図４２に示したように種々のジヒドリノ水素化物化合 物が同定された。ジヒドリノ及びヒドリノ水素化物化合物の生成はエンタルピー が水素の触媒作用に割当られることをを確認するものである。

【０５５４】 Ｈ₄ ⁺（１／ｐ）へ割当てられたｍ／ｅ＝４のピークが、「質量スペクトル分析
によるヒドリノ水素化物化合物の同定」及び「飛行時間二次イオン質量スペクト ル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）によるヒドリノ水素化物化合物の同定」のセクション （例えば、図６２）に示したように、ヒドリノ水素化物化合物の質量スペクトル
分析に観察された。更に、ｍ／ｅ＝４のピークが「ヒドリノ水素化物化合物の分 解熱量測定を伴うガスクロマトグラフィーによるヒドリノ化合物及びジヒドリノ
の同定」のセクションに示したように、ジヒドリノからなる試料のガスクロマト
グラフ分析に続く質量スペクトル分析に観察された。

【０５５５】 １３．４ ヒドリノ水素化物化合物の分解熱量測定を伴うガスクロマトグラフ ィーによるヒドリノ化合物及びジヒドリノの同定 結合エネルギー増加水素化合物は「その他の結合エネルギー増加水素化合物」
のセクションに挙げてある。「ＸＰＳ（Ｘ線光電子スペクトル分析）によるヒドリ
ノ、ジヒドリノ及びヒドリノ水素化物イオンの同定」のセクションに記述したＫ₂ ＣＯ₃電解セルの濾過電解質（Ｗｈａｔｍａｎ １１０ｍｍ濾紙（Ｃａｔ．Ｎｏ ．１４５０ １１０） 使用）からＮｉＯが徐々に生成、沈澱するのが観察され
た。ＸＰＳは、図１８に示すようにニッケルと「飛行時間二次イオン質量スペクト
ル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）によるヒドリノ水素化物化合物の同定」のセクション に示したＮｉＨ_n（ｎは整数）などの化合物を含むＫ₂ＣＯ₃電解セルの電解質か ら単離した結晶を含む。Ｎｉ（ＯＨ）₂及びＮｉＣＯ₃は測定したｐＨ９．８５で は極めて不溶性であるので、可溶性ニッケル化合物からにＮｉＯの始原はＮｉＨ _n などの化合物のＮｉＯＨへの分解であると思われる。これは等量原子パーセント
のＬｉＮＯ₃を加え、電解質をＨＮＯ₃で酸性にしてカリウム硝酸塩を生成させる
ことで試験した。溶液を乾涸し、１２０℃で加熱融解させることでＮｉＯが生成 した。固形化した融解物を水に溶かして、ＮｉＯを濾過して除去した。溶液を結晶
が５０℃で出現するまで濃縮した。白色結晶が室温に放置した溶液から生成した。
濾過して結晶を得た。結晶を蒸留水で再結晶し、「質量スペクトル分析によるヒ ドリノ水素化物化合物の同定」のセクションに記述した方法で質量スペクトル分
析を行なった。質量範囲ｍ／ｅ＝１〜２２０及びｍ／ｅ＝１〜１２０を走査した。
質量スペクトルはＬｉＮＯ₃で１Ｍにし、ＨＮＯ₃で酸性にしたＫ₂ＣＯ₃電解セル
電解質からの結晶（表４に示した始原ピーク（親ピーク）の同定とともに図２４
に示した質量スペクトル分析電解セル試料＃３）のスペクトルと同じであったが
、その他に次に挙げる新規なヒドリノ水素化物化合物のピークが存在した；Ｓｉ ₃ Ｈ₁₀Ｏ（ｍ／ｅ＝１１０）、Ｓｉ₂Ｈ₈（ｍ／ｅ＝６４）、ＳｉＨ₈（ｍ／ｅ＝３
６）、ＳｉＨ₂（ｍ／ｅ−３０）。更に、これらの結晶のＸ線回折は「ＸＲＤによ
るヒドリノ水素化物化合物の同定」のセクション（ＸＲＤ試料＃４）に示した既
知な化合物に割当てることができないピークを示した。ＴＯＦＳＩＭＳも行なっ た。結果は表２０及び２１に示したＴＯＦＳＩＭＳ試料＃６の結果と類似であっ た。

【０５５６】 ＮｉＨｎ（ｎは整数）のアルミニウム類似物が図３６に示したようにプラズマ
トーチの中で生成した。これらは適切な条件下で分解すると予想され、水素がこ れらの水素含有ヒドリノ水素化物化合物から放出されると思われる。分子状水素 のオルト及びパラ型は、試料中に存在する水素を同定する最も確信のおける手段
である特異的な保持時間により、低温クロマトグラフィーで容易に分離すること
ができる。ガスクロマトグラフィーによる同定を伴うヒドリノ水素化物化合物の 熱分解によってジヒドリノ分子を放出する可能性を探った。

【０５５７】 ジヒドリノ分子はプロトンとヒドリノ原子との反応によって式（３７）にした
がって合成される。ガス放電セル水素化物反応容器がイオン化水素原子（プロト ン）及びヒドリノ原子の供給源である。水素原子の触媒作用は電極から気化した 触媒と熱プラズマ流内でガス相において起きる。ガス相の水素原子は放電によっ ても発生する。したがって、ガスクロマトグラフィーによる同定を伴うガス放電 セルの中でジヒドリノを合成する可能性を探った。

【０５５８】 結合エネルギー増加水素の分子内距離は通常水素に比べ分数（１／整数）であ
る。分子状水素のオルト及びパラ型は低温クロマトグラフィーで容易に分離する ことができる。水素原子とジヒドリノとの大きさに基づき、

【０５５９】

【化５６】 をほかのヒドリノ分子同様、

【０５６０】

【化５７】 から、それぞれ識別するために極低温でのガスクロマトグラフィーを用いる可能
性を探った。

【０５６１】 １３．４．１ ガスクロマトグラフィーの方法 熱伝導率検出器及び６０ｍ、内径０．３２ｍｍフユーズトシリカＲｔ−アルミ
ナＰＬＯＴカラム（Ｒｅｓｔｅｋ, Ｂｅｌｌｅｆｏｎｔｅ, ＰＡ）を装着した
Ｈｅｗｌｅｔｔ Ｐａｃｋａｒｄ ５８９０ Ｓｅｒｉｅｓ ＩＩガスクロマト
グラフィーを用いてガス試料を分析した。それぞれの試験の前にカラムを２００ ℃で１８〜７２時間、調整した。試料をＮｅキャリアガス、−１９６℃で試験し た。６０ｍカラムをキャリアガス圧力３．４ｐｓｉ、次の流速で操作した；キャ リア２．０ｍｌ／ｍｉｎ、補助ガス３．４ｍｌ／ｍｉｎ、基準ガス３．５ｍｌ／
ｍｉｎ、合計流束８．９ｍｌ／ｍｉｎ。スプリット比は１０．０ｍｌ／ｍｉｎで あった。

【０５６２】 １３．４．１．１ 対照試料 対照水素ガスは超高純度水素ガスを使用した（ＭＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）
。

【０５６３】 １３．４．１．２ プラズマトーチ試料 「プラズマトーチ試料」のセクションに記述した方法によってＫＩ触媒を有す
るプラズマトーチヒドリノ水素化物反応容器内でヒドリノ水素化物化合物を発生
させた。試料１０ｍｇを、一方の端を密閉し他方の開口端をＷｅｌｃｈ Ｄｕｏ Ｓｅａｌモデル１４０２メカニカル真空ポンプとスペクトル口に接続したＴに
Ｓｗａｇｅｌｏｃｋ^TM締め具で接続した内径４ｍｍ、長さ２５ｍｍの石英チュー
ブに入れた。装置を２５〜５０ｍｔｏｒｒの真空にした。ヒドリノ水素化物化合物
の熱分解で水素を発生させた。試料を収容した真空石英室を外部ニクロム線ヒー タで加熱した。ニクロムヒータのトランス電圧を変えることによって、試料を１ ００℃増分で加熱した。試料から放出されたガスを隔壁ポートから５００μｌガ スタイト注射器で採取し、直ちにガスクロマトグラフに注入した。

【０５６４】 １３．４．１．３ 被覆カソード試料 ジヒドリノ分子をヒドリノ水素化物化合物の熱分解によって真空室内で発生さ
せた。ヒドリノ水素化物化合物源は結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタ ルピー６．３×１０⁸Ｊを産生したＫ₂ＣＯ₃電解セル（ＢＬＰ電解セル）の０． ５ｍｍ径ニッケル線の被膜であった。ニッケル線を乾燥し、約８００℃に過熱し た。加熱はカソードに電流を流すことによって真空石英室内で行なった。試料を取
り出し、ガスクロマトグラフィーで分析した。

【０５６５】 炭酸カリウム電解層からの６０ｍニッケル線カソードを外径７ｍｍ、長さ３０
ｃｍの中空石英チューブの周囲に巻きつけ、長さ４０ｃｍ、外径１２ｍｍの石英
チューブ内に挿入した。大きな方の石英チューブの両端をＳｗａｇｅｌｏｃｋ^TM 締め具で密封し、ステンレススチール製Ｎｕｐｒｏ^TM“Ｈ”シリーズベロー弁で
Ｗｅｌｃｈ Ｄｕｏ Ｓｅａｌモデル１４０２メカニカル真空ポンプに接続した
。熱電対真空ゲージチューブ及びゴム製隔壁をポンプの装置側に取付けた。ニッケ
ル線カソードをＳｗａｇｅｌｏｃｋ^TM締め具で２２０Ｖ直流トランスのリードに
接続した。ニッケル線を含む装置を２５〜５０ｍｔｏｒｒまで真空にした。トラン
ス電圧を変えることによって、ニッケル線を温度範囲に加熱した。加熱ニッケル 線から放出されたガスを取付けた隔壁ポートから５００μｌガスタイト注射器で
採取し、直ちにガスクロマトグラフに注入した。熱分解しなかった結合エネルギ ー増加水素化合物の白色結晶を真空チューブの冷端に低温ポンプ（クライオポン
プ）した。これはこれら化合物を純化する本発明の方法の代表例である。

【０５６６】 加熱ニッケル線カソードからのガスの質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜５０）を
ガスクロマトグラフィーの記録に続いて取った。

【０５６７】 １３．４．１．４ ガス放電セル試料 ヒドリノを生成する水素触媒作用は熱プラズマ流によって電極から気化したＫ
Ｉ触媒によりガス相で起こった。ガス相の水素原子は放電によって発生させた。ジ
ヒドリノ分子は「ガス放電セル試料」のセクションに記述したガス放電セルを用
いて次の方法で合成した；（１）触媒溶液をランプ内に入れ、乾燥させて電極上
に被膜を生成させる、（２）系を数時間１０〜３０ｍｔｏｒｒに真空にして汚染
ガスと残留溶媒を除去する、（３）放電チューブを２〜３ｔｏｒｒの水素で満た
し、少なくとも０．５時間アーク放電を行なう。クロマトグラフカラムを液体窒 素中に漬け、ガスクロマトグラフの熱伝導率検出器に接続した。１００％ＣｕＯ 再結合器を経由してガスを流通させ、三方弁を用いてオンラインガスクロマトで
分析した。

【０５６８】 質量スペクトル分析器にオンラインで接続しているＫＩ放電チューブからのガ
スの質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜５０）をガスクロマトグラフの記録に続いて
撮った。

【０５６９】 １３．４．２ 断熱熱量測定法 蒸留水１２Ｌを含む絶縁容器中に吊るした上述の分解装置から成る断熱熱熱量
計で被覆カソード試料の分解反応エンタルピーを測定した。水の温度上昇を分解 反応のエンタルピーの決定に用いた。それぞれの実験の前に水を室温で１時間、 安定させた。連続パドルスターラーを予め決定したＲＰＭで設定し、測定可能な エネルギーを入力することなく水の温度勾配を除いた。水温を２本のＫ型熱電対 で測定した。冷接合温度を用いて室温変化をモニタした。データ点を１／１０秒ご
とに採り、１０秒ごとに平均してコンピュータＤＡＳで記録した。光学高温計で 確認した抵抗測定で決定した温度８００℃のニッケル線で実験を行なった。対照 例では、６００ワットの電気入力がニッケル線をこの温度に維持するのに標準的
に必要であった。フィラメントへの入力をコンピュータへアナログ出力するＣｌ ａｒｋｅ Ｈｅｓｓボルト−アンペア−ワットメータである時間にわたって記録
した。熱量計の電力バランスは

【０５７０】

【数３７】 で与えられ、式中Ｐ_inputはワットメータで測定した電力、ｍは水の質量（１２,
０００ｇ）、Ｃ_pは水の比熱（４．１８４Ｊ／ｇ℃）、ｄＴ／ｄｔは水温の変化 率、Ｐ_lossは水貯蔵器周囲への電力損失（断熱からの偏差）で試験の温度範囲で
の測定では無視できる、Ｐ_Dはヒドリノ水素化物化合物の分解反応から放出され た動力を表す。

【０５７１】 温度上昇を全入力エンタルピーに対しプロットした。水の質量として１２,００
０ｇ及び水の比熱４．１８４Ｊ／ｇ℃を用いると、理論勾配は０．０２０℃／ｋ
Ｊであった。実験には、結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー６．
３×１０８Ｊを産生したＫ₂ＣＯ₃電解セル（ＢＬＰ電解セル）からの長さ６０ｍ
の未洗浄ニッケル線カソードを含めた。対照は水素ガス水素化物ニッケル線（Ｎ ｉ ２００ ０．０１９７''、ＨＴＮ３６ＮＯＡＧ１,Ａ１ Ｗｉｒｅ Ｔｅｃ ｈ．, Ｉｎｃ．）及び同等Ｎａ₂ＣＯ₃電解セルからのカソード線で構成した。

【０５７２】 １３．４．３ ヒドリノ水素化物化合物の分解反応エンタルピー及びガスクロ
マトグラフィーの結果 １３．４．３．１ エンタルピー測定結果 断熱熱量計で測定したＨｙｄｉｎｏ水素化物化合物の分解反応エンタルピーの
測定結果を図４３及び表７に示す。Ｎａ₂ＣＯ₃電解セルからのニッケル線及び未 使用水素化物ニッケル線は理論勾配（０．０２０℃／ｋＪ）と同じ積分投入エン
タルピーに対する水温上昇の勾配を創出した。Ｋ₂ＣＯ₃セルからの各ニッケル線 カソードは理論勾配から著しくずれた結果を生じ、ニッケル線を８００℃に維持
するためには、表４に示すように、はるかに少ない入力を要した。この結果はヒ ドリノ水素化物化合物の分解反応が極めて発熱反応であることを示す。最良の場 合では、エンタルピー、１ＭＪ（２５℃×１２,０００ｇ Ｘ４．１８４Ｊ／ｇ ℃−２５０ｋＪ）が３０分にわたって放出された（２５℃×１２,０００ｇ Ｘ ４．１８４Ｊ／ｇ℃／６９３Ｗ）。

【０５７３】

【表７】 １３．４．３．２ ガスクロマトグラフィーの結果 正常な水素のガスクロマトグラフはパラ及びオルト水素につき、それぞれ１２
．５分及び１３．５分の保持時間を示した。ヒドリノ水素化物化合物トラップ（ 濾紙）から収集したプラズマトーチ試料では、温度範囲１００〜９００℃で増分
１００℃の加熱によって放出されたガスのガスクロマトグラフ分析はいかなる温
度での水素放出も示さなかった。トーチマニホルドから収集したプラズマトーチ 試料では、温度範囲１００〜９００℃での増分１００℃の加熱によって放出され
たガスのガスクロマトグラフ分析は４００℃及び５００℃での水素放出を示した。 プラズマトーチマニホルドから収集した試料の試料温度を４００℃に加熱した ときの、ガスのガスクロマトグラフを図４４に示す。プラズマトーチ試料の元素 分析をＥＤＳ及びＸＰＳで確定した。ＸＰＳによって検出された元素濃度を表８ に示す。

【０５７４】

【表８】 トーチマニホルドから収集した試料のＸＰＳでは、ヨウ素に対するカリウムの
比が５倍であったことが注目された。一方、この比はＫＩでは１．２、ヒドリノ 水素化物化合物トラップから収集した試料（濾紙）では１．２であった。トーチ マニホルドから収集した試料のＥＤＳ及びＸＰＳは元素組成に関し、ＳｉＯ２及
びＫＩが支配的で、アルミニウム、ケイ素、ナトリウム及びマグネシウムが少量
であることを示した。トーチマニホルドから収集した試料の質量スペクトルを図 ３６に示す。図３６はヒドリノ水素化物化合物が元素組成と一致することを実証 する。温度範囲４００〜５００℃で水素を保存、放出する既知な元素は同定され ていない。データはプラズマトーチからの結晶が水素を含有し、従来の既知な化 合物と本質的に異なっていることを示す。これらの結果は従来の解釈の外の本発 明になる結合エネルギー増加水素化合物に対応し、それを特定するものである。

【０５７５】 高純度水素のガスクロマトグラフ分析（カラム６０ｍ）を図４５に示す。加熱 ニッケル線カソードのガスクロマトグラフ分析の結果を図４６に示す。この結果 は水素分子の新しい形態が通常の水素ピークの移動時間と対比されるが明らかに
異なる移動時間を持つピークの存在に基づいて検出されたことを示す。加熱ニッ ケル線カソードからのガスの質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜５０）をガスクロマ
トグラフの記録に続き撮った。イオン化エネルギーが３０ｅＶから７０ｅＶに増 加したので、ｍ／ｅ＝４のピークが観察され、これは図４１Ａに示したものと同
等であった。ガスクロマトグラフでは、ヘリウムは観察されなかった。ピークｍ／
ｅ＝４はＨ₄ ⁺（１／ｐ）に割当てられた。反応は式（３２）にしたがう。Ｈ₄ ⁺（１
／ｐ）はジヒドリノ分子の存在を示す印である。

【０５７６】 図４７は

【０５７７】

【化５８】 に割当てられたピークを示す。この結果は通常水素のピークの移動時間と明らか に異なる移動時間で再結合器と反応しなかったピークが存在することを根拠にし
て、ヒドリノ分子の新しい形態が検出されたことを示す。図４７に示した結果の 前及び後での対照水素の試験は１００％ＣｕＯ再結合器による再結合に由来する
ピークを示さなかった。質量スペクトル分析器にオンライン接続したＫＩ放電チ ューブからのガスの質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜５０）をガスクロマトグラフ
の記録に続いて撮った。イオン化エネルギーが３０ｅＶから７０ｅＶに増加した ので、ｍ／ｅ＝４のピークが観察され、これは図４１Ａに示したものと同等であ
った。反応は式（３２）にしたがう。Ｈ₄ ⁺（１／ｐ）はジヒドリノ分子の存在を示
す印である。圧力がポンプ輸送によって減少したので、ｍ／ｅ＝２ピークの割れ は図４１Ｂに示したものと同等であった。割れたピークｍ／ｅ＝２及びイオン化 ポテンシャルへのイオン電流の顕著な応答はジヒドリノのさらなる印である。

【０５７８】 １３．４．４ 考察 結合エネルギー増加水素化合物の分解反応の熱量測定結果は従来の化学で説明
することができない。新規な反応性に加え、他の試験が結合エネルギー増加水素 化合物を確認する。「電解セルからの結晶試料」のセクションに記述したＫ₂ＣＯ ₃ ＢＬＰ電解セルのカソードを濯がないでセルから取り出し、プラスチック袋 に１年保存した。ニッケル線から白緑色結晶を物理的に収集した。元素分析、ＸＰ
Ｓ、質量スペクトル分析及びＸＲＤを行なった。元素分析は「質量スペクトル分析
によるヒドリノ水素化物化合物の同定」のセクションで考察した。結果は式（５５
〜５７）で与えられる反応に一致した。ＸＰＳの結果はヒドリノ水素化物イオン の存在を示した。質量スペクトルは図２４に示した電解セル試料＃３の質量スペ クトル分析のスペクトルと類似であった。ヒドリノ水素化物化合物が観察された。
Ｘ線回折パターンで観察されたピークは、「ＸＲＤ（Ｘ線回折スペクトル分析）
によるヒドリノ水素化物化合物の同定」のセクション（ＸＲＤ試料＃１Ａ）に示
したように、いかなる既知化合物にも割当てることができなかった。従来の化学 で説明できない熱及びジヒドリノが、本明細書に示したように、熱量測定による
熱分解及びガスクロマトグラフでそれぞれ観察された。

【０５７９】 加えて、サーマコアＫ₂ＣＯ₃電解セルのカソード上の物質が新規なラマンピー
ク（ラマン試料＃１）などの新しい分光特徴と共に、新規な熱分解化学を示した
。サーマコアＫ₂ＣＯ₃電解セルからのＫ₂ＣＯ₃電解質など、Ｋ₂ＣＯ₃電解質から の試料は広範囲にわたって分光特性に関する新規な特徴を示した（ＸＰＳ（ＸＰ
Ｓ試料＃６）、ＸＲＤ（ＸＲＤ試料＃２）、ＴＯＦＳＩＭＳ（ＴＯＦＳＩＭＳ試
料＃１）、ＦＴＩＲ（ＦＴＩＲ試料＃１）、ＮＭＲ（ＮＭＲ試料＃１）、ＥＳＩ
ＴＯＦＭＳ（ＥＳＩＴＯＦＭＳ試料＃２））。新規な反応性がＨＮＯ₃で処理した
電極試料につき観察された。サーマコアＫ₂ＣＯ₃電解セルの酸性電解質から再結 晶皿の外端に生成した黄白色結晶は二酸化硫黄と反応して硫化マグネシウムを含
む硫化化合物を生成した。反応はＸＰＳで同定された。この試料も広範囲にわたっ
て分光特性の新規な特徴を示した（質量スペクトル分析（質量スペクトル分析電
解セル試料＃５及び＃６）、ＸＲＤ（ＸＲＤ試料＃３Ａ及び＃３Ｂ）、ＴＯＦＳ
ＩＭＳ（ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃３）、ＦＴＩＲ（ＦＴＩＲ試料＃４））。

【０５８０】 ＸＰＳ、ＴＯＦＳＩＭＳ及び質量スペクトル分析の調査結果はＢＬＰ、サーマ
コアのカソードからの結晶は電解質からの結晶と同様に、空気中で二酸化硫黄と
反応して硫化物を生成することを確認する。反応は二酸化硫黄の硫化物への還元 を伴う対応するヒドリノ水素化物シロキサンを生成するシランの酸化と考えられ
る。シランの２つのケイ素−ケイ素架橋水素種が酸素原子で置換されるものと思 われる。類似な反応は通常のシランで起こる〔コットン（Ａ．Ｃｏｔｔｏｎ）、 ウィルキンソン（Ｇ．Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ）「最新無機化学（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）」、第４版、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅ
ｙ & Ｓｏｎｓ, Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ, ｐｐ．３８５〜３８６〕。

【０５８１】 新規な反応性のさらなる例として、サーマコア電解セルのカソードからのニッ
ケル線を０．６Ｍ Ｋ₂ＣＯ₃／３％ Ｈ₂Ｏ水溶液 と反応させた。反応は激しく
、強い発熱性であった。これらの結果は、従来の化学では説明することができな い、本発明になる結合エネルギー増加化合物に相当し、かつ同定するものである。 後者の結果は結合エネルギー増加化合物の固体燃料への応用を確認する。

【０５８２】 １３．５ ＸＲＤ（Ｘ線回折スペクトル分析）によるヒドリノ水素化物化合物 の同定 ＸＲＤは結晶原子によるＸ線の散乱を測定し、結晶構造についての情報を与え
る回折パターンを生成する。既知の化合物はそれらの特徴的な回折パターンによ
って同定され得る。ＸＲＤは、ＰＣＴ／ＵＳ９６／０７９４９の５７〜６２頁に
記載されるように、イオン状水素溢れ（スピルオーバー）触媒物質［１％Ｐｔ担
持グラファイト状カーボン５重量％含有グラフォイル（Ｇｒａｆｏｉｌ）上の硝
酸カリウム（ＫＮＯ₃）４０重量％］の組成の同定のために、水素がその触媒に 供給される前及び後に用いられた。エンタルピーバランスによって証明されるよ
うに、水素が触媒の試験に供された際に、熱量測定が行われた。反応の新規生成
物はＸＲＤを用いて検討された。ＸＲＤは又、貯蔵されたカソード上に成長し、
及び電解セルからの結晶試料のセクションにて記載したＫ₂ＣＯ₃電解セルの電解
液から分離された結晶上にて得られた。

【０５８３】 １３．５．１ 試験方法 １３．５．１．１ 溢れ（スピルオーバー：Ｓｐｉｌｌｏｖｅｒ）触媒試料 触媒は熱量測定によって確認された。触媒作用（生成熱）によって解放された
エンタルピーは、イオン水素スピルオーバー触媒物質［１％Ｐｔ担持グラファイ
トカーボン５重量％含有グラフォイル（Ｇｒａｆｏｉｌ）上の硝酸カリウム（Ｋ
ＮＯ₃）４０重量％］の存在下の水素流から確認された。これは熱測定、つまり 熱の電気的出力信号へのサーモパイル変換、即ち、カルベット（Ｃａｌｖｅｔ）
熱量測定によってなされた。１．５Ｗより大きい反応の定常状態エンタルピーが
、２０ｃｃの触媒上の水素流にて測定された。しかし、触媒混合物上のヘリウム
流ではエンタルピーは測定されなかった。セルに入る全ての水素が水になる反応
から予測されるものより高いエンタルピー比が、再現可能に測定され、測定され
た総エネルギーバランスは、セル中の全ての触媒作用物質が「既知」の化学反応
によって最も低いエネルギー状態に変換された場合に予測されるものより８倍以
上大きかった。この運転（測定）に続いて、触媒物質はセルから除去され、空気
中に曝された。ＸＲＤはその実施の前及び後に行われた。

【０５８４】 １３．２．１．２ 電解セル試料 ヒドリノ水素化物化合物は遷移触媒Ｋ⁺／Ｋ⁺に相当するＫ₂ＣＯ₃の水溶液の電
気分解を通して調製された。このセルの説明は、電解セルからの結晶試料のセク
ションに与えられる。そのセルの一式は図２に示される。結晶はカソード又は電
解液から得られた。

【０５８５】 試料＃１Ａ：Ｋ₂ＣＯ₃ＢＬＰ電解セルのカソードをすすがないようにセルから
取り外し、プラスチックの袋に一年間保存された。白緑色結晶が、ニッケル線（
ワイヤー）から物理的に集められた。元素分析、ＸＰＳ、質量スペクトル分析、
及びＸＲＤを実施した。

【０５８６】 試料＃１Ｂ：試料＃１Ａと同一の、アイダホ ナショナル エンジニアリング ラボラトリーズ（ＩＮＥＬ）における、６ヶ月間のＫ₂ＣＯ₃電解セル運転のカ
ソードを２８リットルの０．６ＭＫ₂ＣＯ₃／１０％Ｈ₂Ｏ₂に入れた。激しい発熱
反応が起こり、溶液の１時間を越える沸騰を引き起こした。溶液の一部（１アリ
コート）をロータリーエバポレーターを用いて５０℃において１０倍に濃縮した
。室温に静置すると沈殿物が生成した。結晶を濾過し、ＸＲＤを実施した。

【０５８７】 試料＃２：サーマコア電解セルからのＫ₂ＣＯ₃電解液を、黄白色結晶がちょう
ど生成するまで濃縮することによって試料を調製した。元素分析、ＸＰＳ、質量
スペクトル分析、ＴＯＦＳＩＭ、ＦＴＩＲ、ＮＭＲ、及びＸＲＤを、対応するセ
クションにて説明したように実施した。

【０５８８】 試料＃３Ａ及び＃３Ｂ：各試料を、試料＃２の結晶から、１）サーマコア電解
セルのＫ₂ＣＯ₃電解液をＨＮＯ₃で酸性化し、２）酸性化された溶液を１０ｃｃ に濃縮し、３）濃縮された溶液を結晶化皿上に置き、及び４）室温に静置してゆ
っくりと結晶を生成させることによって調製した。黄白色結晶が、結晶皿の外縁
上に生成した（黄色い色は、近紫外線（ＵＶ）、４０７ｎｍ連続体（ｃｏｎｔｉ
ｎｕｕｍ）におけるＨ^-（ｎ＝１／２）の連続体吸収によるものであろう）。こ の結晶は試料＃３Ａを構成した。明確な針状物が中央に生成した。この結晶は試
料＃３Ｂを構成した。結晶を慎重に分離したが、しかし、試料＃３Ａ結晶での試
料＃３Ｂのいくらかの汚染が、若干起こった可能性がある。

【０５８９】 ＸＰＳ（ＸＰＳ試料＃１０）、質量スペクトル（質量スペクトル分析電解セル
試料＃５及び＃６）、ＴＯＦＳＩＭＳスペクトル（ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃３Ａ及
び＃３Ｂ）、及びＦＴＩＲスペクトル（ＦＴＩＲ試料＃４）をも得た。

【０５９０】 試料＃４：Ｋ₂ＣＯ₃ＢＬＰ電解セルはＬｉＮＯ₃中１Ｍとされ、又ＨＮＯ₃で酸
性化された。溶液を乾燥し、又熱して１２０℃で溶融し、ＮｉＯを生成した。凝
固された溶融物を、Ｈ₂Ｏ中に溶かし、ＮｉＯを濾過によって除去した。５０℃ にて溶液を結晶がちょうど現れるまで濃縮した。室温にて静置した溶液から白色
結晶が生成した。結晶を濾過により得、更に、蒸留水を用いて再結晶することに
よってＫＮＯ₃から精製（純化）した。

【０５９１】 １３．５．１．３ ガスセル試料 試料＃５：ヒドリノ水素化物化合物を、タングステンフィラメントとＫＩを触
媒とした蒸気相ガスセル中で調製した。図４に示す高温ガスセルを、ヒドリノ水
素化物化合物を生成するのに用いた。このガスセルにおいて、ヒドリノ原子は、
カリウムイオンを用いた水素の触媒作用から、又質量スペクトル分析によるヒド
リノ水素化物化合物の同定のセクションのガスセル試料について説明したような
、気相における水素原子から生成する。試料を、１）優先的に全ての水溶性化合
物が溶解する十分量の水と共にクライオポンプにかけ、セルのキャップからヒド
リノ水素化物化合物をすすぎ、２）溶液を濾過して、金属などの水に不溶性の化
合物を除去し、３）５０℃溶液において沈殿物が丁度生成するまで溶液を濃縮し
、４）室温にて静置し、黄赤ぎみ茶色結晶を生成させ、４）結晶を濾過及び乾燥
し、その後ＸＰＳ、質量スペクトル、及びＸＲＤを得た。

【０５９２】 １３．５．２ 結果及び考察 スピルオーバー触媒試料のＸＲＤパターンをペンシルバニア州立大学（Ｐｅｎ
ｎｓｙｌｖａｎｉａ Ｓｔａｔｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）にて得た。水素をス
ピルオーバー触媒に供給する前のＸＲＤパターンを図４８に示す。全てのピーク
は同定可能であり、出発触媒物質に対応する。水素の触媒作用の後のＸＲＤパタ
ーンを図４９に示す。同定されたピークは、カリウム金属と酸素の既知の反応生
成物、並びに炭素の既知のピークに対応する。更に、新規な、同定されていない
ピークが繰り返し（再現的に）観察された。帰属の同定がない１３゜２θにおけ
る新規ピークは、ヒドリノ水素化カリウム（カリウムヒドリノ水素化物）に対応
し、これを同定し、又本発明に従うものである。

【０５９３】 Ｋ₂ＣＯ₃電解セルヒドリノ水素化物反応容器の保存ニッケルカソードからの結
晶のＸＲＤパターンは（試料＃１Ａ）、ＩＣラボラトリーズ（ＩＣ Ｌａｂｏｒ
ａｔｏｒｉｅｓ）において得られ、図５０に示される。同定可能なピークはＫＨ
ＣＯ₃に対応した。更に、そのスペクトルは、データベース中の５０，０００種 の既知化合物の如何なるパターンにも適合しない一群のピークを含んでいた。Ｋ ₂ ＣＯ₃電解セルヒドリノ水素化物反応容器のカソードからの結晶の、同定されて
いないＸＲＤピークの２−θ及びｄ−間隔を表９に示す。表９に示す、帰属の同
定がなされていない新規ピークは、ヒドリノ水素化物化合物に対応し、これを同
定し、又本発明に従うものである。

【０５９４】 更に、結晶の元素分析は、ガルブレイス ラボラトリーズにて得られた。それ
は、ＫＨＣＯ₃を含む試料に矛盾しなかったが、しかし、原子状水素のパーセン テージは３０％超過した。質量スペクトルは、図２４に示す電解セル試料＃３の
質量スペクトル分析と同様であった。ＸＰＳは、ヒドリノ水素化物イオンＨ^-（ ｎ＝１／ｐ）のｐ＝２からｐ＝１６までのピークを含み、それは部分的にＫＨＣ
Ｏ₃の優勢スペクトルによってマスクされていた。これらの結果は、Ｋ₂ＣＯ₃電 解セルヒドリノ水素化物反応容器による、Ｋ₂ＣＯ₃からのＫＨＣＯ₃とヒドリノ 水素化物化合物の生成、及びヒドリノと水の反応（式（５５）〜（５７））に矛
盾しない。

【０５９５】

【表９】 試料＃１Ｂについて、ＸＲＤパターンは同定可能なＫＨＣＯ₃のピーク群に対 応した。更に、そのスペクトルは、表１０に示す２−θ値及びｄ−間隔における
、同定されていないピーク群を含んでいた。帰属の同定がなされていない表１０
の新規ピーク群は、０．６ＭＫ₂ＣＯ₃／１０％Ｈ₂Ｏ₂での反応によってカソード
から分離されたヒドリノ水素化物化合物に対応し、これを同定し、又本発明に従
うものである。

【０５９６】

【表１０】 Ｋ₂ＣＯ₃サーマコア電解セルからの電解液を、沈殿物が丁度生成するまで濃縮
することによって調製した結晶のＸＲＤパターンは（試料＃２）、ＩＣラボラト
リーズにて得られ、図５１に示される。同定可能なピーク群はＫ₄Ｈ₂（ＣＯ₃）₃ ・１．５Ｈ₂Ｏ及びＫ₂ＣＯ₃・１．５Ｈ₂Ｏの混合物に対応した。更に、そのスペ
クトルは、データベース中の５０，０００種の既知化合物のいずれのパターンに
も適合しない一群のピークを含んでいた。Ｋ₂ＣＯ₃電解セルヒドリノ水素化物反
応容器のカソードからの結晶の、同定されていないＸＲＤピーク群の２−θ及び
ｄ−間隔を表１１に示す。帰属の同定がなされていない表１１に示す新規ピーク
群は、ヒドリノ水素化物化合物に対応し、これを同定し、又本発明に従うもので
ある。

【０５９７】 更に、結晶の元素分析をガルブレイスラボラトリーズにおいて得た。これは、
Ｋ₄Ｈ₂（ＣＯ₃）₃・１．５Ｈ₂Ｏ及びＫ₂ＣＯ₃・１．５Ｈ₂Ｏの混合物を含む試料
に矛盾しなかったが、しかし、原子状水素のパーセンテージは、その化合物が１
００％Ｋ₄Ｈ₂（ＣＯ₃）₃・１．５Ｈ₂Ｏであると考えたとしても超過していた。 ＸＰＳ（図２１）、ＴＯＦＳＩＭＳ（表１３及び１４）、ＦＴＩＲ（図６８）、
及びＮＭＲ（図７３）は、ヒドリノ水素化物化合物に矛盾しなかった。

【０５９８】

【表１１】 試料＃３Ａに対して、ＸＲＤパターンは同定可能なＫＮＯ₃のピーク群に対応 した。更に、そのスペクトルは、表１２に示す２−θ及びｄ−間隔における同定
されていないピーク群を含んでいた。表１２の帰属が同定されていない新規ピー
ク群は、ヒドリノ水素化物化合物に対応し、これを同定し、又本発明に従うもの
である。ヒドリノ水素化物イオンを含むその化合物の帰属は、表２１に示すこれ
ら結晶のＸＰＳによって確認された。

【０５９９】

【表１２】 試料＃３Ｂについて、ＸＲＤパターンはＫＮＯ₃の同定可能なピーク群に対応 した。更に、そのスペクトルは、２−θ値２０．２及び２２．０において、試料
＃３Ａの結晶のわずかな汚染に帰属した非常に小さな同定されていないピークを
含んでいた。ＫＮＯ₃のピーク群に加えて、試料＃３Ａ及び＃３ＢのＸＰＳスペ クトルは、図１９のヒドリノ水素化物イオンに帰属する同様のピークを含んでい
た。しかし、それらの強度は、試料＃３ＡのＸＰＳスペクトルの場合、試料＃３
Ｂのスペクトルと比べて顕著に大きかった。

【０６００】 試料＃４について、ＸＲＤパターンはＫＮＯ₃の同定可能なピーク群に対応し た。更に、そのスペクトルは、２−θ値４０．３及びｄ−間隔２．２３７、及び
２−θ値６２．５及びｄ−間隔１．４８５において、同定されていないピーク群
を含んでいた。帰属が同定がなされていない新規ピーク群は、ヒドリノ水素化物
化合物に対応し、これを同定し、又本発明に従うものである。ヒドリノ水素化物
化合物の帰属はＸＰＳによって確認された。これらの結晶について得られたスペ
クトルは、図１９に示す同様のヒドリノ水素化物イオンＸＰＳピーク群を有して
いた。又、質量スペクトル分析を、質量スペクトル分析によるヒドリノ水素化物
化合物の同定のセクションにて与えられた方法によって実施した。質量範囲、ｍ
／ｅ＝１〜２２０、及びｍ／ｅ＝１〜１２０を走査した。質量スペクトルは、次
の新しいヒドリノ水素化物化合物ピーク群が存在した以外は、表４に示される親
ピーク同定と共に、図２に示す電解セル試料＃３の質量スペクトル分析と等しか
った：Ｓｉ₃Ｈ₁₀Ｏ（ｍ／ｅ＝１００）、Ｓｉ₂Ｈ₈（ｍ／ｅ＝６４）、ＳｉＨ₈（
ｍ／ｅ＝３６）、及びＳｉＨ₂（ｍ／ｅ＝３０）。

【０６０１】 試料＃５について、ＸＲＤスペクトルは、２−θ値２１．２９１及びｄ−間隔
４．１６９９において最大の幅広（ブロード）ピークと、２−θ値２９．４７９
及びｄ−間隔３．０２７７における鋭く（シャープ）強いピークを含んでいた。
帰属の同定のなされていない新規ピーク群は、ヒドリノ水素化物化合物に対応し
、これを同定し、又本発明に従うものである。ヒドリノ水素化物イオンを含む化
合物の帰属は、ＸＰＳによって確認された。結晶の黄赤ぎみ茶色の起源は、近紫
外線、４０７ｎｍ連続体におけるＨ^-（ｎ＝１／２）の連続体吸収に帰属する。 この帰属は、Ｈ^-（ｎ＝１／２）の結合エネルギー、３ｅＶ（表１）における大 きいピークを示すＸＰＳの結果によって支持される。又、質量スペクトル分析を
、質量スペクトル分析によるヒドリノ水素化物化合物の同定のセクションにおい
て与えられるようにして実施した。質量スペクトルは図２８Ａ〜図２８Ｂ及び２
９に示し、又ピーク帰属は表４に示す。ヒドリノ水素化物化合物が観察された。

【０６０２】 １３．６ 極端紫外線スペクトル分析によるヒドリノ、ヒドリノ水素化物化合 物、及びジヒドリノ分子イオン生成の同定 水素の触媒作用は、水素原子からヒドリノを生成する遷移からの極端紫外線（
ＥＵＶ）放射（９１２Å）によって検出した。対象の基礎反応は式（３）〜（５
）によって与えられる。対応する極端ＵＶ光子（フォトン）は：

【０６０３】

【化５９】 となる。

【０６０４】 ヒドリノは、励起エネルギー及び／又はイオン化エネルギーがｍ×２７．２ｅ
Ｖであるので、触媒として働きうる（式（２））。例えば、イオン化されたヒド
リノＨ［ａ_H／２］によるＨ［ａ_H／２］の触媒作用を通して、式（２）において
２７．２１ｅＶ、ｍ＝１の吸収に対する式は、

【０６０５】

【化６０】 となる。

【０６０６】 又、全反応は、

【０６０７】

【化６１】 となる。

【０６０８】 対応する極端ＵＶ光子は：

【０６０９】

【化６２】 である。 同一の遷移は又カリウムイオンによっても触媒されうる。

【０６１０】

【化６３】 プロトンとヒドリノ原子との、式（３７）で与えられる反応の第一段階に従っ
てヒドリノ分子イオンＨ^* ₂［２ｃ′＝ａ₀］⁺を生成する反応は、ＥＵＶスペクト
ル分析によって検出された。ヒドリノ原子Ｈ（１／ｐ）とプロトンの反応に相当
する、対応する極端ＵＶ光子は、

【０６１１】

【化６４】 である。

【０６１２】 ジヒドリノ分子イオンの放射は、回転遷移とのカップリングによって分裂され
うる。’９６ミルズＧＵＴ（Ｍｉｌｌｓ ＧＵＴ）の水素−タイプ分子イオンの
振動のセクションにおいて与えられた振動を含む回転波長は、

【０６１３】

【数３８】 である。

【０６１４】 表１に示されるヒドリノ水素化物イオン結合エネルギーの範囲における遷移を
伴ったヒドリノ水素化物化合物、及び対応する連続体（ｃｏｎｔｉｎｕａ）もま
た、ＥＵＶスペクトル分析によって検出された。反応は、図５２に示すガス放電
セル中で起こった。検出対象の放射の極端に短い波長による、「透明な」光学は
存在しない。従って、試料若しくは研究対象種の源が、紫外線（ＵＶ）分光器の
格子（グレーティング）及び検出器としての同一真空容器に連結される窓なし（
ウィンドウレス）構成を用いた。窓なしＥＵＶスペクトル分析は、針穴（ピンホ
ール）光入口（インレット）及び出口（アウトレット）を有した別個にポンプに
かけられた連結部によってセルと連結された極端紫外分光器を用いて実施された
。セルは、質量流量制御器（ｍａｓｓ ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）にて
一定水素圧に維持した水素流条件下で運転された。ガス反応の極端ＵＶスペクト
ルの研究に用いられた装置を図５２に示す。これは、次の４つの主要な構成要素
を有する：ガス放電セル９０７、ＵＶ分光器９９１、質量スペクトル分析器９９
４、及び別個にポンプにかけられた連結器９７６。

【０６１５】 １３．６．１ 実験方法 ガス放電セル光源、窓なしＥＵＶスペクトル分析のための極端紫外線（ＥＵＶ
）分光器、及びヒドリノ、ヒドリノ水素化物イオン、結合エネルギー増加水素化
合物、及びジヒドリノ分子イオン生成及び遷移の観察のために用いられた質量ス
ペクトル分析器の構成図を図５２に示す。図５２の装置の「Ａ」と指示された区
分の各要素は、構造及び作用において、図６の同様の番号を割り振られた５００
番台の各要素に対応する。図６の装置の構成はガス放電セルのセクションにて上
述して説明されている。図５２の装置は下記の変更を含む。

【０６１６】 図５２の装置は更に、セル９０７中の水素圧力を、別個のポンピングで２トー
ル（ｔｏｒｒ）に維持する水素質量流量制御器９３４を有する。図５２のガス放
電セル９０７は更に、ＫＮＯ₃又はＫＩ触媒のための触媒貯蔵器９７１を有し、 その触媒はその触媒貯蔵器から、加熱器駆動源（ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ）９
７３を用いた触媒加熱器（ヒーター）９７２によって加熱することによって気化
される。図５２の装置は更に、線（ライン）９９２及びバルブ９９３によってＥ
ＵＶ分光器９９１に連結されたＨＯＶＡＣ Ｄｒｉ−２ ターボ ６０を備えた
、ダイコルシステム１０００クエイドラポール質量スペクトル分析器（Ｄｙｃｏ
ｒ Ｓｙｓｔｅｍ １０００ Ｑｕａｄｒａｐｏｌｅ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒ
ｏｍｅｔｅｒ） モデル＃Ｄ２００ＭＰである、質量スペクトル分析装置９９５
を有する。ＥＵＶ分光器９９１は、マクファーソン（ＭｃＰｈｅｒｓｏｎ）極端
ＵＶ領域分光器、７０７０ＶＵＶチャンネル電子増加器を備えたモデル２３４／
３０２ＶＭ（０．２メートル真空紫外線分光器）であった。走査間隔は０．０１
ｎｍ、入口（インレット）及び出口（アウトレット）スリットは３０〜５０μｍ
、及び検出器電圧は２４００ボルトであった。ＥＵＶ分光器９９１は、線（ライ
ン）９８５及びバルブ９８７によってターボ分子ポンプ９８８に連結された。分
光器は、ターボ分子ポンプ９８８によって連続的に１０^-5〜１０^-6トールに排気
された。ここで、圧力は、冷陰極圧力ゲージ９８６によって読まれた。ＥＵＶ分
光器は、ＥＵＶ分光器の開口に、直径２ｍｍの針穴（ピンホール）入口（インレ
ット）９７４及び直径２ｍｍのピンホール（針穴）出口（アウトレット）を介し
た光路を与える連結器９７６によって、ガス放電セル光源９０７に連結された。
連結器９７６は、ターボ分子ポンプ９８８によって別個に１０^-4トールまでポン
プされた。ここで、圧力は冷陰極圧力ゲージ９８２によって読まれた。ターボ分
子ポンプ９８４は線（ライン）９８１及びバルブ９８３によって連結器９７６に
連結された。

【０６１７】 ＫＮＯ₃の場合、触媒貯蔵器温度は４５０〜５００℃であった。ＫＩの場合、 触媒貯蔵器温度は７００〜８００℃であった。カソード９２０及びアノード９１
０はニッケルであった。一回の運転において、カソード９２０はＫＩ触媒で被覆
されたニッケルフォーム（泡）金属であった。他の実験に対しては、１）カソー
ドがＫＩ触媒で被覆された中空（ｈｏｌｌｏｗ）銅カソードであり、導体セル９
０１がアノードであった、２）カソードが直径１／８インチのステンレススチー
ルチューブ中空カソードであり、導体セル９０１がアノードであり、そしてＫＩ
触媒は、触媒貯蔵器を７００〜８００℃に加熱することによって直接カソードの
中央に気化された、又は３）カソード及びアノードがニッケルであり、ＫＩ触媒
はプラズマ放電によってＫＩ被覆されたセル壁から気化された。

【０６１８】 蒸気相遷移反応は、ガス放電セル９０７内で連続的に行われ、極端ＵＶ放射束
がその中で生成された。水素はタンク９８０からバルブ９５０を介して供給され
、質量流量制御器９３４によって総圧力１〜２トールに制御された流量条件のも
とでセルは作動された。セル９０７が作動された２トールの圧力は、ＵＶ分光器
９９１を運転するには著しく許容圧力を越えていた。従って、別個のポンピング
を備えた連結器９７６が、セル９０７から分光器９９１への「窓」として働いた
。光路入口ピンホール９７４を介して流れた水素は、ポンプ９８４及び９８８に
よって連続的に吸い出された。触媒は、触媒貯蔵器９７１を加熱することによっ
て部分的に気化されるか、又はプラズマ放電によってカソード９２０から気化さ
れた。水素原子はプラズマ放電によって生成された。水素触媒作用はガス相にお
ける触媒イオンと水素原子の接触を伴って起こった。触媒作用の後、原子状ヒド
リノの不均化の結果、直接的な光子の放射が起こり、若しくは放射は続く反応に
よって起こりジヒドリノ分子イオンを生成し、又ヒドリノ水素化物イオン及び化
合物の生成によって放射は起こった。更に、放射は、プラズマによる結合エネル
ギー増加水素種及び化合物の励起によって起こった。

【０６１９】 １３．６．２ 結果及び考察 水素のみ、及び加熱することによって触媒貯蔵器から気化されたＫＮＯ₃触媒 での水素触媒作用に対し記録されたＥＵＶスペクトル（２０〜７５ｎｍ）を図５
３に示す。触媒の存在下での４５．６ｎｍにおける幅広（ブロード）ピークは、
式（４）にて与えられるカリウム電子の再結合反応に帰属する。予測された波長
は４５．６ｎｍであり観測されたものと合致する。そのピークの幅広い（ブロー
ドな）性質は、電子移動反動を伴った予測された連続体遷移に特徴的である。２
０〜４０ｎｍにおける幅広ピーク（ブロードピーク）は、ヒドリノ水素化物イオ
ンＨ^-（１／８）−Ｈ^-（１／１２）を含む化合物の連続体スペクトルに帰属し、
５４〜６５ｎｍにおける幅広ピークは、ヒドリノ水素化物イオンＨ^-（１／６） を含む化合物の連続体スペクトルに帰属する。

【０６２０】 プラズマ放電によってニッケル泡（ｆｏａｍ）金属カソードから気化されたＫ
Ｉ触媒での水素触媒作用に対し記録されたＥＵＶスペクトル（９０〜９３ｎｍ）
を図５４に示す。アノードとして機能する５方向（ファイブウェイ）ステンレス
スチールクロスガス放電セル、ステンレススチール中空カソード、及び加熱する
ことによって触媒貯蔵器から中空カソードのプラズマの中に直接気化されたＫＩ
触媒での水素触媒作用に対し記録されたＥＵＶスペクトル（８９〜９３ｎｍ）を
図５５に示し、これは４つの対照測定（触媒なし）上に重ねられている。図５３
に示されるような水素のみのスペクトル中には存在しない、いくつかのピークが
観測される。これらのピークは、Ｋ⁺／Ｋ⁺による水素の触媒作用に帰属し（式（
３）〜（５）、式（６４））、ここで約６００ｃｍ^-1の線分割は、触媒を構成す
るガス状ＫＩダイマーとの振動のカップリングに帰属する（エス，ダッツ（Ｓ．
Ｄａｔｚ）、ダブリュー，ティー，スミス（Ｗ．Ｔ．Ｓｍｉｔｈ）、イー，エイ
チ，テイラー（Ｅ．Ｈ．Ｔａｙｌｏｒ）、ジャーナル オブ ケミカル フィジ
クス（Ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ）、
Ｖｏｌ．３４、Ｎｏ．２（１９６１）、ｐｐ．５５８−５６４）。振動のカップ
リングによる水素触媒作用に対応する９１．７５ｎｍ線の分割は、図５６に示さ
れるプラズマ放電による中空銅カソードから気化されたＫＩ触媒での水素触媒作
用に対して記録されたＥＵＶスペクトル（９０〜９０．２ｎｍ）と、図５４に示
されるスペクトルとを比較することによって証明される。水素の触媒作用によっ
て供給された十分な振動エネルギーによって、ダイマーは解離すると予測される
。図５５の８９ｎｍにおける幅広特性は、０．３４ｅＶのＫＩダイマー解離エネ
ルギーを代表するものであろう。式（３）に従う触媒作用の間に振動の励起が起
こり、式（６４）によって与えられる、反応に対する、より短波長放射、又は遷
移が同時にＫＩダイマーの振動モードを励起する場合にはより長い波長の放射を
与える。回転カップリング並びに振動カップリングもまた図５５中に見られる。

【０６２１】 図５４、５５及び５６に示される線スペクトルに加えて、水素の触媒作用は、
ＥＵＶスペクトル分析にて、放電による寄与を除去することによって観測され得
る通常水素の励起を通してエネルギーを解放すると予測された。触媒作用反応は
、放電によって供給される水素原子及びガス状触媒を必要とする。プラズマをＯ
ＦＦとする時間設定はオシロスコープを用いて測定し、１００μ秒より小さくし
た。水素原子の半減期は、異なる時間規模（タイムスケール）で、約１秒であり
（エヌ，ヴィ，シドウィック（Ｎ．Ｖ．Ｓｉｄｇｗｉｃｋ）、化学元素及びその
化合物（Ｔｈｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）Ｖｏｌｕｍｅ Ｉ、Ｏｘｆｏｒｄ、Ｃｌａｒｅｎｄｏｎ Ｐｒｅｓｓ（１９５０）、ｐ．１７）、又、放電パワーの終了後のステンレスス
チールカソードからの水素原子の半減期は、更に長い（数秒から数分）。触媒圧
力は一定であった。プラズマによって直接引き起こされるバックグランド放射を
除去するために、放電は、ＯＦＦ時間１０ミリ秒から５秒まで、及びＯＮ時間１
０ミリ秒から１０秒によりゲート（ｇａｔｅ）した。ガス放電セルは、ステンレ
ススチール中空カソードと共に、アノードとして機能する５方向ステンレススチ
ールクロスを有する。ＫＩ触媒は、加熱することによって触媒貯蔵器から中空カ
ソードのプラズマ内に直接気化された。

【０６２２】 図５５に示されるものと同様のＥＵＶスペクトルを得た。約９２ｎｍにおける
、ゲートされたＥＵＶ走査の間、触媒なしのダークカウント（計数）（ゲートさ
れたプラズマ：ＯＦＦ）は２０±２であった；ここで、触媒ありの場合の計数は
約７０であった。従って、水素の触媒作用、不均化、及びヒドリノ水素化物イオ
ン及び化合物反応にて解放されたエネルギーは、線放射及び通常水素の励起によ
る放射として現れる。水素放射を励起したヒドリノ化学の半減期は、駆動源がＯ
ＦＦとされた後の時間における放射崩壊を記録することによって決定された。ス
テンレススチール中空カソードを用い、一定の触媒蒸気圧力での半減期は約５か
ら１０秒であると決定された。

【０６２３】 通常水素、及びプラズマ放電によって励起されたヒドリノ水素化物化合物に対
して記録されたＥＵＶスペクトル（２０〜１２０ｎｍ）を図５７及び図５８にそ
れぞれ示す。自由空間中のヒドリノ水素化物結合エネルギーの位置を図５８に示
す。放電の低温条件下にて、ヒドリノ水素化物イオンは一つ以上のカチオンに結
合し、プラズマ放電によって励起され、測定されたスペクトルを放射する中性ヒ
ドリノ水素化物化合物を生成する。ガス放電セルは、中空ステンレススチールカ
ソードと共に、アノードとして機能する５方向ステンレススチールクロスを有す
る。ヒドリノ水素化物化合物を生成する反応の場合、ＫＩ触媒は、加熱すること
によって触媒貯蔵器から中空カソードのプラズマ内に直接気化された。図５７に
示される標準水素の放電と比べて、図５８に示される水素を伴ったヒドリノ水素
化物化合物のスペクトルは、λ＝１１０．４ｎｍにおける付加的な特徴、並びに
、標準水素の放電のスペクトルには存在しない、より短波長（λ＜８０ｎｍ）に
おける他の特徴を有する。これらの特徴は、表１にて与えられ、図５８に示され
るヒドリノ水素化物イオン結合エネルギーの領域中に発生する。一群の放射特徴
が、Ｈ^-（１／４）１１０．３８ｎｍからＨ^-（１／１１）２２．３４ｎｍに対す
る、計算された自由ヒドリノ水素化物結合エネルギーの領域内に観測された。観
測された特徴は、図５８に示されるそれぞれの自由イオンの特徴より、若干短波
長において発生した。これは、安定化合物の生成に矛盾しない。最も安定なヒド
リノ水素化物イオン及び対応する化合物の生成に矛盾しない、より短波長の線強
度は時間を越えて増加する。ＥＵＶピーク群は水素に帰属され得ず、又そのエネ
ルギーは、ＸＰＳ（Ｘ線光電子スペクトル分析）によるヒドリノ、ジヒドリノ及
びヒドリノ水素化物イオンの同定のセクションにて示されたヒドリノ水素化物化
合物に帰属するエネルギーに適合する。従って、これらのＥＵＶピーク群は、表
１に示されるヒドリノ水素化物イオンの結合エネルギーの領域中の遷移を有する
ヒドリノ水素化物イオンＨ^-（１／４）〜Ｈ^-（１／１１）を含む化合物に帰属す
る。

【０６２４】 ガス状ヒドリノ水素化物化合物の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１００）が、
ＥＵＶスペクトルの代わりに記録された。表４に示される親ピーク同定と共に、
ＫＩ触媒及びＮｉ電極を有し、試料加熱器温度２２５℃のガス放電セルヒドリノ
水素化物反応容器からの結晶からの蒸気の、図３５に示されれる質量スペクトル
（ｍ／ｅ＝０〜１１０）は、結果を代表するものである。有意なｍ／ｅ＝４ピー
クが、水素のみの放電からなる対照には存在しなたった質量スペクトル中に観測
された。ヘリウムの５８４Å放射はＥＵＶスペクトルには観測されなかった。ｍ
／ｅ＝４ピークは、ジヒドリノ分子の存在の表示として役立つＨ₄ ⁺（１／ｐ）に
帰属された。

【０６２５】 ＸＰＳ（Ｘ線光電子スペクトル分析）によるヒドリノ、ジヒドリノ、及びヒド
リノ水素化物イオンの同定のセクション、及び質量スペクトルによるヒドリノ水
素化物化合物の同定のセクションにてそれぞれ与えられたＸＰＳ及び質量スペク
トル分析の結果、及びここで得られたＥＵＶスペクトル分析及び質量スペクトル
分析の結果はヒドリノ水素化物化合物を確証する。

【０６２６】 放電プラズマプロトンと反応した、ヒドリノを生成する水素の触媒作用に対し
て記録されたＥＵＶスペクトル（１２０〜１２４．５ｎｍ）を図５９に示す。Ｋ
Ｉ触媒は、ニッケル電極におけるプラズマ放電によって水晶セルの壁から気化さ
れた。ピーク群は式（７０）によって与えられる反応による放射に帰属される。
ＥＵＶ放射ライン（線）の０．０３ｅＶ（４２μｍ）分割は、式（７１）にて与
えられたＨ^* ₂［２ｃ′＝ａ₀］⁺の、Ｊ＋１からＪの回転遷移に帰属され、ここで
、反応物の遷移エネルギーは回転モードを励起でき、これによって回転エネルギ
ーは反応エネルギーと共に放射され、より短波長へのシフトを引き起こし、又は
分子イオンが、より長波長への放射のシフトと共に励起された回転レベルにおい
て生成し得る。予想された回転エネルギーの分割及びピークの位置の一致は良好
である。

【０６２７】 １３．７ ヒドリノ水素化物化合物の飛行時間二次イオン質量スペクトル分析 （ＴＯＦＳＩＭＳ） 飛行時間二次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）は、おおきなダイ
ナミックレンジにわたる電荷対質量比（例えばｍ／ｅ＝１〜６００）の質量スペ
クトルを非常に高精度（例えば±０．００５ａｍｕ）で測定する方法である。真
空中で荷電イオンによって分析試料を衝撃することにより、存在する化合物をイ
オン化して分子イオンを形成させる。ついで質量を高分解能飛行時間分析器によ
って測定する。

【０６２８】 １３．７．１ 試料の収集及び調製 ヒドリノ水素化物イオン含有化合物を調製する反応は式（８）により与えられ
る。反応によりヒドリノ水素化物イオンを形成するヒドリノ原子は、ＴＯＦＳＩ
ＭＳ用の結晶試料を調製するのに使用した電解セル水素化物反応容器及びガスセ
ルヒドリノ水素化物反応容器によって生成することができる。両方ともヒドリノ
水素化物化合物を直接収集し、もしくは電解セルの場合は溶液から精製した。１
つの例では、Ｋ₂ＣＯ₃電解液をＨＮＯ₃で酸性にした後、結晶皿で結晶を析出さ せた。

【０６２９】 試料＃１：サーマコア電解セルからのＫ₂ＣＯ₃電解液を丁度黄白色の結晶が生
成するまで濃縮して試料を調製した。リーハイ大学で試料をポリエチレン支持上
に装着することによってＸＰＳも得た。ＸＰＳ（ＸＰＳ試料＃６）、ＸＲＤスペ
クトル（ＸＲＤ試料＃２）、ＦＴＩＲスペクトル（ＦＴＩＲ試料＃１）、ＮＭＲ
（ＮＭＲ試料＃１）及びＥＳＩＴＯＦＭＳスペクトル（ＥＳＩＴＯＦＭＳ試料＃
２）についても得た。

【０６３０】 試料＃２：ＫＨＣＯ₃を９９．９９９％含む比較例。

【０６３１】 試料＃３：１）サーマコア電解セルからの４００ｃｃのＫ₂ＣＯ₃電解液をＨＮ
Ｏ₃で酸性にし、２）酸性にした溶液を１０ｃｃの容積に濃縮し、３）濃縮溶液 を結晶皿に入れ、そして４）結晶がゆっくり生成するように室温で静置すること
により試料を調製した。黄白色の結晶が結晶皿の外縁部に生成した。ＸＰＳ（Ｘ
ＰＳ試料＃１０）、質量スペクトル（質量スペクトル分析電解セル試料＃５及び
＃６）、ＸＲＤスペクトル（ＸＲＤ試料＃３Ａ及び＃３Ｂ）及びＦＴＩＲスペク
トル（ＦＴＩＲ試料＃４）も得た。

【０６３２】 試料＃４：ＫＮＯ₃を９９．９９９％含む比較例。

【０６３３】 試料＃５：Ｋ₂ＣＯ₃ＢＬＰ電解セルをワットマン１１０ｍｍ濾紙（カタログＮ
ｏ．１４５０１１０）で濾過して、白色結晶を得ることにより試料を調製した。
ＸＰＳ（ＸＰＳ試料＃４）及び、質量スペクトル（質量スペクトル分析電解セル
試料＃４）も得た。

【０６３４】 試料＃６：ＢＬＰ電解セルからのＫ₂ＣＯ₃電解液をＨＮＯ₃で酸性にし、酸性 にした溶液を黄白色結晶が生成するまで室温で静置することにより試料を調製し
た。ＸＰＳ（ＸＰＳ試料＃５）及び同様な試料の質量スペクトル（質量スペクト
ル分析電解セル試料＃３）、ＴＧＡ／ＤＴＡ（ＴＧＡ／ＤＴＡ試料＃２）も実施
した。

【０６３５】 試料＃７：Ｎａ₂ＣＯ₃を９９．９９９％含む比較例。

【０６３６】 試料＃８：ＢＬＰ電解セルからの３００ｃｃのＫ₂ＣＯ₃電解液を５０℃でロー
タリーエバポレーターを使用して丁度沈殿物が生成されるまで濃縮することによ
り試料を調製した。量は約５０ｃｃであった。追加の電解液を５０℃で加熱しな
がら結晶が消えるまで加えた。ついで飽和溶液を密閉した丸底フラスコに２５℃
で３週間静置することにより結晶を３週間にわたって成長させた。収量は１ｇで
あった。ＸＰＳ（ＸＰＳ試料＃７）、³⁹ＫＮＭＲ（³⁹ＫＮＭＲ試料＃１）、ラマ
ンスペクトル分析（ラマン試料＃４）及びＥＳＩＴＯＦＭＳ（ＥＳＩＴＯＦＭＳ
試料＃３）も得た。

【０６３７】 試料＃９：ＫＩ触媒及びニッケル繊維マット解離器（外部メレンヒーターによ
って８００℃に加熱した）を含むガスセルヒドリノ水素化物反応容器の頂部に約
１００℃でクライオポンプ送した結晶の赤／オレンジバンドを集めることによっ
て試料を調製した。ＥＳＩＴＯＦＭＳスペクトル（ＥＳＩＴＯＦＭＳ試料＃３）
もＥＳＩＴＯＦＭＳセクションに示すように得た。

【０６３８】 試料＃１０：ＫＩ触媒及びニッケル繊維マット解離器（外部メレンヒーターに
よって８００℃に加熱した）を含むガスセルヒドリノ水素化物反応容器の頂部に
約１２０℃でクライオポンプ送した結晶の黄色バンドを集めることによって試料
を調製した。

【０６３９】 試料＃１１：ＢＬＰ電解セルからの１００ｃｃのＫ₂ＣＯ₃電解液をＨ₂ＳＯ₄で
酸性にして試料を調製した。溶液は２５０ｍｌビーカーに室温で開放下に３週間
静置した。大気の水蒸気を移動相とし、ビーカーのパイレックスシリカを固定相
とした薄層クロマトグラフィーと同等の機構により、ビーカーの壁面に微細な白
色結晶が生成した。結晶は集めてＴＯＦＳＩＭＳを実施した。ＸＰＳ（ＸＰＳ試
料＃８）も実施した。

【０６４０】 試料＃１２：電解セルセクションからの結晶試料で述べたのと同じアイダホ・
ナショナル・エンジニアリング・ラボラトリーズ（ＩＮＥＬ）で６ヵ月運転した
Ｋ₂ＣＯ₃電解セルのカソードを２８リットルの０．６ＭＫ₂ＣＯ₃／１０％Ｈ₂Ｏ₂ に入れた。その溶液２００ｃｃをＨＮＯ₃で酸性にした。溶液は２５０ｍｌビー カーに室温で開放下に３週間静置した。大気の水蒸気を移動相とし、ビーカーの
パイレックスシリカを固定相とした薄層クロマトグラフィーと同等の機構により
、ビーカーの壁面に白色の結節状結晶が生成した。結晶は集めてＴＯＦＳＩＭＳ
を実施した。ＸＰＳ（ＸＰＳ試料＃９）も実施した。

【０６４１】 試料＃１３：ＫＩ触媒、ステンレス鋼フィラメントリード及びＷフィラメント
を含むガスセルヒドリノ水素化物反応容器より分離したクライオポンプ送された
結晶から試料を調整した。ＸＰＳ（ＸＰＳ試料＃１４）も実施した。

【０６４２】 １３．７．２ 飛行時間二次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ） 試料をチャールズ・エバンズ・イースト社にＴＯＦＳＩＭＳ分析のために送っ
た。粉体試料を両面粘着テープの表面に振りかけた。測定器はフィジカル・エレ
クトロニクス社のＰＨＩ−エバンズＴＦＳ−２０００であった。一次イオンビー
ムは１．５ｋＶ収束の一次イオンビーム電圧を有する⁶⁹Ｇａ⁺液体金属イオン銃 とした。公称分析領域は（１２μｍ）²、（１８μｍ）²及び（２５μｍ）²であ った。電荷中和をアクティブとした。ポスト加速電圧は８０００Ｖであった。コ
ントラストダイアグラムはゼロであった。エネルギースリットは何も用いなかっ
た。銃アパチャーは４であった。スパッタリングせずに試料を分析し、ついで再
度分析を繰り返す前に試料を３０秒間、４０μｍのラスタでスパッタ洗浄して炭
化水素を除去した。ポジティブ及びネガティブＳＩＭＳスペクトルを各試料につ
いて３つの位置で得た。質量スペクトルを検出された二次イオン数（Ｙ軸）とイ
オンの電荷対質量比（Ｘ軸）に対比してプロットした。

【０６４３】 １３．７．３ 飛行時間二次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）を
確認するＸＰＳ ＴＯＦＳＩＭＳデータを確証するためにＸＰＳを実施した。ＸＰＳ（Ｘ線光電
子スペクトル分析）によるヒドリノ、ジヒドリノ及びヒドリノ水素化物イオンの
同定のセクションの電解セルからの結晶試料で述べたように試料を調製し測定し
た。試料はつぎの通りである。

【０６４４】 ＸＰＳ試料＃１０：１）サーマコア電解セルからの４００ｃｃのＫ₂ＣＯ₃電解
液をＨＮＯ₃で酸性にし、２）酸性にした溶液を１０ｃｃの容積に濃縮し、３） 濃縮溶液を結晶皿に入れ、そして４）結晶がゆっくり生成するように室温で静置
することにより試料を調製した。黄白色の結晶が結晶皿の外縁部に生成した。試
料をポリエチレン支持上に装着してＸＰＳを実施した。その同じＴＯＦＳＩＭＳ
試料をＴＯＦＳＩＭＳ試料３とした。

【０６４５】 ＸＰＳ試料＃１１：ＢＬＰ電解セルからのＫ₂ＣＯ₃をＨＩで酸性にし、酸性に
した溶液を１０Ｍに濃縮することにより試料を調製した。室温で１週間静置する
ことにより白色結晶が生成した。試料をポリエチレン支持上に装着することによ
りＸＰＳ測定スペクトルを得た。

【０６４６】 ＸＰＳ試料＃１２：１）ＢＬＰ電解セルからのＫ₂ＣＯ₃電解液をＨＮＯ₃で酸 性にし、２）酸性にした溶液を８５℃で加熱して乾燥し、３）乾燥した固体を更
に１７０℃に加熱して、ＮｉＯと反応した融成物を生成物として生成させ、４）
融成物を水に溶解し、５）溶液を濾過してＮｉＯを除去し、６）室温で静置して
結晶を生成させ、そして７）結晶を再結晶化することにより試料を調製した。試
料をポリエチレン支持上に装着することによりＸＰＳ測定スペクトルを得た。

【０６４７】 ＸＰＳ試料＃１３：ＫＩ触媒、ステンレス鋼フィラメントリード及びＷフィラ
メントを含むガスセルヒドリノ水素化物反応容器の４０℃のキャップより分離し
たクライオポンプ送された結晶から試料を調整した。すなわち、１）優先的にク
ライオポンプ送された電解セルのキャップからのヒドリノ水素化物化合物を洗浄
し、２）溶液を濾過して金属などの非水溶解性化合物を除去し、３）丁度沈殿が
形成されるまで溶液を５０℃で濃縮し、４）室温で静置することにより黄色ぽく
赤っぽい茶色の結晶を生成させ、そして５）結晶を濾過し乾燥することにより試
料を調製した。その後、ＸＰＳ及び質量スペクトル（ガスセル試料＃１）を得た
。

【０６４８】 ＸＰＳ試料＃１４：ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃１３からなる。

【０６４９】 ＸＰＳ試料＃１５：純度９９．９９９％のＫＩからなる。

【０６５０】 １３．７．４ 結果及び考察 表１３〜１６及び１８〜３３でＭ＋２ピークをヒドリノ水素化カリウム化合物
として指定した場合には、Ｍ＋２の強度は対応する⁴¹Ｋピークに対し予測される
強度を著しく上回っており、また質量は正しかった。例えばＫＨＫＯＨ₂に指定 されるピークの強度は、ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃８及びＴＯＦＳＩＭＳ試料＃１０
に対する図６０に示されるように、Ｋ₂ＯＨに指定されるピークの強度とほぼ同 等かもしくはそれよりも大きかった。

【０６５１】 表１３〜１６及び１８〜３３に示される、１つ以上のアイソトープを持つ元素
を含んだ化合物もしくはフラグメントのピークについては、軽い方のアイソトー
プのみが得られる（⁵²ＣＲと同定されたクロムの場合を除く）。いずれの場合も
、他のアイソトープに対応するピークがほぼ正確な自然存在量に対応する強度で
観察されたことは意義深い（例えば⁵⁸Ｎｉ、⁶⁰Ｎｉ及び⁶¹Ｎｉ；⁶³Ｃｕ及び⁶⁵Ｃ
ｕ；⁵⁰Ｃｒ、⁵²Ｃｒ、⁵³Ｃｒ及び⁵⁴Ｃｒ；⁶⁴Ｚｎ、⁶⁶Ｚｎ、⁶⁷Ｚｎ及び⁶⁸Ｚｎ； ⁹² Ｍｏ、⁹⁴Ｍｏ、⁹⁵Ｍｏ、⁹⁶Ｍｏ、⁹⁷Ｍｏ、⁹⁸Ｍｏ及び¹⁰⁰Ｍｏ）。

【０６５２】 カリウムの場合、³⁹Ｋヒドリノ水素化カリウム化合物ピークが、対応の⁴¹Ｋピ
ークに比べて自然存在量を大きく上回る強度で観察された。³⁹ＫＨ₂ ⁺及びＫ₃Ｈ₂ ＮＯ₃などいくつかの場合には、⁴¹Ｋピークは存在せず、もしくは準安定ニュー トラルが存在した。例えば³⁹ＫＨ₂ ⁺の場合、対応の⁴¹Ｋピークは存在しなかった
。しかし、ｍ／ｅ＝４１．３６でピークが観察されており、それは⁴¹Ｋ種（⁴¹Ｋ
Ｈ₂ ⁺）がニュートラル準安定物であることを示す消失イオンの説明になろう。 もっとありそうな別な説明は、³⁹Ｋ及び⁴¹Ｋは交換を受けており、ある種のヒ
ドリノ水素化物化合物に対しては、³⁹Ｋヒドリノ水素化物化合物の結合エネルギ
ーが⁴¹Ｋ化合物の結合エネルギーを実質的に熱エネルギー以上で超えるというこ
とである。ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃２、＃４、＃１、＃６及び＃８についての最低
から最高への順のｍ／ｅ＝０〜５０の積層ＴＯＦＳＩＭＳスペクトルを図６１Ａ
に示し、ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃９、＃１０、＃１１及び＃１２についての最低か
ら最高への順のｍ／ｅ＝０〜５０の積層ＴＯＦＳＩＭＳスペクトルを図６１Ｂに
示した。図６１Ａのトップ２つのスペクトルは自然の³⁹Ｋ／⁴¹Ｋ比を示す対照例
である。図６１Ａ及び６１Ｂの残りのスペクトルは⁴¹ＫＨ₂ ⁺非存在下での³⁹ＫＨ ₂ ⁺ の存在を示す。

【０６５３】 ヒドリノ原子及び水素化物イオンが結合エネルギーの差に基づいて特定のアイ
ソトープと結合を作るという選択性は、電解セル及びガスセルヒドリノ水素化物
反応容器の両者からの結晶（数種の方法によって精製した）についてのＴＯＦＳ
ＩＭＳスペクトル中に⁴¹ＫＨ₂ ⁺が不存在で³⁹ＫＨ₂ ⁺が存在することが実験的に観
察されたことの説明になる。軌道核結合（ｏｒｂｉｔａｌ−ｎｕｃｌｅａｒ ｃ
ｏｕｐｌｉｎｇ）に起因した結合エネルギーの差を示す既知の分子はオルト及び
パラ水素である。絶対零度においてパラＨ₂の結合エネルギーは１０３．２３９ ｋｃａｌ／ｍｏｌｅであり、これに対しオルトＨ₂の結合エネルギーは１０２． ９００ｋｃａｌ／ｍｏｌｅである。重水素の場合には、パラＤ₂の結合エネルギ ーは１０４．８７７ｋｃａｌ／ｍｏｌｅであり、オルトＤ₂の結合エネルギーは １０５．０４８ｋｃａｌ／ｍｏｌｅである［エイチ．ダブリュー．ウーリイー、
アール．ビイー．スコット、エフ．ジイー．ブリックウエッデ、ジャーナル・リ
サーチ・ナショナル・ビューロー・スタンダード、Ｖｏｌ．４１、（１９４８）
、ｐ３７９］。重水素を水素と比較すると、重水素の質量が大きいので（’９６
ミルズＧＵＴで示されるようにゼロオーダーの振動エネルギーを変化することに
より結合エネルギーに影響を与える）、重水素の結合エネルギーは大きい。その
結合エネルギーは結合における軌道核結合の効果が質量が２倍になる効果に匹敵
することを示しており、結合エネルギーに対する軌道核結合の寄与は水素の場合
よりも大きい。後者の結果は水素アイソトープの磁気モーメントと核スピン量子
数における違いに起因する。水素に対しては核スピン量子数はＩ＝１／２であり
、核磁気モーメントはμ_p＝２．７９２６８μ_Nであり、ここにμ_Nは核磁子であ る。重水素に対してはＩ＝１であり、μ_D＝０．８５７３８７μ_Nである。パラ対
オルト水素の結合エネルギーの差は０．３３９ｋｃａｌ／ｍｏｌｅ、すなわち０
．０１５ｅＶである。３／２ｋＴで与えられる理想気体の室温での熱エネルギー
は０．０３８ｅＶであり、ここにｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である。し
たがって、室温では軌道核結合は取るに足らない。しかしながら、軌道核結合は
電子−核間距離の４乗の逆数の関数であり、その分子の全エネルギーに対する効
果は結合長さが減少すると重要になる。ジヒドリノ分子Ｈ^* ₂［ｎ＝１／ｐ］の核
間距離２ｃ’は、

【０６５４】

【数３９】 であり、通常の水素の１／ｐ倍である。上昇した温度での結合に対する軌道核結
合相互作用の効果は、ジヒドリノ分子の分数量子数とオルト対パラ比との相互関
係を介して観察される。触媒（ＫＩ）による水素放電によって形成されるジヒド
リノの場合、図４７に示すように、

【０６５５】

【化６５】 のみが観察された。この場合、反応ガスを１００％ＣｕＯ再結合手段を流し、オ
ンラインガスクラマトグラフによってサンプリングした。かくして、ｐ≧３では
結合エネルギーに対する軌道核結合の効果は、ボルツマン分布を唯一パラにだけ
もたらすような熱エネルギー超える。

【０６５６】 同じ効果はカリウムアイソトープに予測される。³⁹Ｋに対しては核スピン量子
数はＩ＝３／２であり、核磁気モーメントはμ＝０．３９０９７μ_Nである。⁴¹ Ｋに対してはＩ＝３／２、μ＝０．２１４５９μ_Nである［ロバート・シイー． ウイースト、ＣＲＣ化学物理ハンドブック、５８版、ＣＲＣプレス、フロリダ州
ウエストパームビーチ、（１９７７）、ｐＥ−６９］。カリウムアイソトープの
質量は実質的に同じであるが、しかし、³⁹Ｋの核磁気モーメントは⁴¹Ｋの約２倍
である。したがって、ヒドリノ水素化物イオンを含む結合エネルギー増加水素種
がカリウムと結合を形成する場合、³⁹Ｋ化合物がエネルギー的に有利である。結
合形成は軌道核結合によって生じ、その軌道核結合は本質的であり、結合エネル
ギー増加水素種の分数量子数の関数である結合長さに強く依存するであろう。比
較として、電子スピンによる磁束Ｂ_s及び電子の軌道核運動量による磁束Ｂ_oの方
向に対し（ここにヒドリノ原子の半径はａ_H／ｎである）、プロトンの磁気モー メントμ_pの配向を平行から非平行に回転する磁気エネルギーは’９６ミルズの ＧＵＴ［ミルズ，アール．「古典量子力学の大統一理論」１９９６年９月版、ブ
ラックライト・パワーＩｎｃ、ペンシルバニア州１９３５５、マルベルン、グレ
ートバリーパークウエイ４１、グレートバリーコーポレートセンター、１００〜
１０１頁］に示されており、平行から非平行配列への遷移の全エネルギーΔＥ^{S/ NO/N} _total はつぎで与えられる。

【０６５７】

【数４０】 ここにｒ₁₊は電子及びプロトンの磁気モーメントの平行配列に対応し、ｒ_1-は電
子及びプロトンの磁気モーメントの非平行配列に対応し、ａ_Hは水素原子のボー ア半径であり、ａ₀はボーア半径である。分数量子数のｎ＝１、ｌ＝０からｎ＝ ５、ｌ＝４への増加で、エネルギーは２５００超の因子により増大する。比較と
して、通常の水素分子における最小の電子−核間距離はつぎの通りである。

【０６５８】

【数４１】 式（７２）及び（７３）によれば、比較しうる電子−核間距離を与えるｎ＝３、
ｌ＝２で、かつ２個の電子及び２個のプロトンの条件で、通常の分子状水素の軌
道核結合エネルギーの評価値として約０．０１ｅＶを与えるが、これは観測値と
一致している。かくして、十分に短い核間距離を持つ結合エネルギー増加水素種
を少なくとも１個含むカリウム化合物の場合、結合エネルギーの差は熱エネルギ
ーを上回り、化合物は³⁹Ｋアイソトープでリッチになる。ヒドリノ水素化物化合
物ＫＨ_nの場合、ヒドリノ原子及び水素化物イオンが結合エネルギーの差に基づ いて³⁹Ｋとの結合を形成するという選択性は、図６１Ａ及び６１Ｂに示されるＴ
ＯＦＳＩＭＳスペクトル中に⁴¹ＫＨ₂ ⁺が不存在で³⁹ＫＨ₂ ⁺が存在することが実験
的に観察されたことの説明になる。

【０６５９】 静止モードで取った試料＃１についてのポジティブ飛行時間二次イオン質量ス
ペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指定されるヒドリノ水
素化物化合物（ｍ／ｅ）もしくは対応フラグメント（ｍ／ｅ）を表１３に示す。

【０６６０】

【表１３】 ポジティブイオンスペクトルはＫ⁺によって占められており、Ｎａ⁺も存在して
いた。カリウムを含む他のピークは、ＫＣ⁺、Ｋ_xＯ_y ⁺、Ｋ_xＯＨ⁺、ＫＣＯ⁺、Ｋ₂ ⁺ 、及び一連のＫ［Ｋ₂ＣＯ₃］_n ⁺ ｍ／ｅ＝（３９＋１３８ｎ）に対応する１３ ８のインターバルを有するピークを含んでいた。金属の検出は痕跡量であった。

【０６６１】 表１３で与えられるピークＮａＳｉ₇Ｈ₃₀（ｍ／ｅ＝２４９）はフラグメント ＮａＳｉＨ₆（ｍ／ｅ＝５７）及びＳｉ₆Ｈ₂₄（ｍ／ｅ＝１９２）を生じうる。こ
れらのフラグメント及び類似化合物はヒドリノ水素化物化合物の質量スペクトル
分析による同定のセクションに示す。

【０６６２】

【化６６】 表１３のＳｉ₅Ｈ₁₁Ｏ（ｍ／ｅ＝１６７）のピークに対する一般構造式はつぎ の通りである。

【０６６３】

【化６７】 ＫＮＯ₂のＴＯＦＳＩＭＳによる観察は、ＸＰＳにおける硝酸塩及び亜硝酸塩 窒素の存在によって更に確証する。（対応の試料は表１７に要約したＸＰＳ試料
＃６及びＸＰＳ試料＃７である。）硝酸塩及び亜硝酸塩フラグメントは試料＃１
のネガティブＴＯＦＳＩＭＳにも観察された。アイダホ・ナショナル・エンジニ
アリング・ラボラトリーズでＫ₂ＣＯ₃をＮａ₂ＣＯ₃に代えて６ヵ月運転した同じ
槽からの結晶についてのＸＰＳには窒素は全く観察されなかった。

【０６６４】 静止モードで取った試料＃１についてのネガティブ飛行時間二次イオン質量ス
ペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指定されるヒドリノ水
素化物化合物（ｍ／ｅ）もしくは対応フラグメント（ｍ／ｅ）を表１４に示す。

【０６６５】

【表１４】 ネガティブイオンスペクトルは酸素ピークによって占められていた。他の顕著
なピークはＯＨ^-、ＨＣＯ₃ ^-及びＣＯ₃ ^-であった。塩化物ピークも非常に小さな 他のハロゲンのピークとともに存在していた。試料＃１及び試料＃３（表１４及
び表１６を参照）両者についてチャールズ・エバンズにより提出されたネガティ
ブスペクトルの結果は、”２０５ｍ／ｚでのピークは未同定になっている”。こ
こにｍ／ｅ＝２０５ピークはＳｉ₆Ｈ₂₁Ｏ（ｍ／ｅ（観察値）＝２０５．０３、 ｍ／ｅ（理論値）＝２０５．０２０８）と指定され、ポジティブスペクトルで観
察されたｍ／ｅ＝２２１ピークから酸素を引いたものである。

【０６６６】

【化６８】 静止モードで取った試料＃３についてのポジティブ飛行時間二次イオン質量ス
ペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指定されるヒドリノ水
素化物化合物（ｍ／ｅ）もしくは対応フラグメント（ｍ／ｅ）を表１５に示す。

【０６６７】

【表１５】 試料＃３のポジティブイオンスペクトルは試料＃１のポジティブイオンスペク
トルに類似していた。スペクトルはＫ⁺によって占められており、Ｎａ⁺も存在し
ていた。カリウムを含む他のピークは、ＫＣ⁺、Ｋ_xＯ_y ⁺、Ｋ_xＯＨ⁺、ＫＣＯ⁺及 びＫ₂ ⁺を含んでいた。消失した共通フラグメントはＣ（ｍ／ｅ＝１２．００００
）、Ｏ（ｍ／ｅ＝１５．９９４９１）、ＣＯ（ｍ／ｅ＝２７．９９４９１）及び
ＣＯ₂（ｍ／ｅ＝４３．９８９８２）であった。金属の検出は痕跡量であった。 Ｋ_xＯＨ⁺／Ｋ_xＯ⁺比は試料＃１のスペクトルで高く、これに対しＮａ⁺／Ｋ⁺比は
試料＃３のスペクトルで高かった。試料＃３のスペクトルはＫ₂ＮＯ₂ ⁺及びＫ₂Ｎ
Ｏ₃ ⁺も含み、これに対し試料＃１のスペクトルはＫＮＯ₂ ⁺も含んでいた。１３８
のインターバルを有する一連のピークも３９、１７７及び３１５（［Ｋ⁺１３８ ｎ］⁺）で観察されたが、それらの強度は試料＃３で低かった。［Ｋ⁺１３８ｎ］ ⁺ の一連のフラグメントピークは、ヒドリノ水素化物で架橋された［ＫＨＣＯ₃Ｈ ^- （１／ｐ）Ｋ⁺］_n ｎ＝１，２，３，４，・・・のような一般式を有する重炭 酸カリウム化合物、及びＫ［Ｋ₂ＣＯ₃］_n ⁺Ｈ^-（１／ｐ） ｎ＝１，２，３，４ ，・・・のような一般式を有する炭酸カリウム化合物に指定される。一般構造式
はつぎの通りである。

【０６６８】

【化６９】 炭酸カリウムの多量体（ｍｕｌｔｉｍｅｒ）に結合したＫ⁺を含むポジティブ イオンピークは、真空中で比較例ＫＨＣＯ₃（試料＃２）をＧａ⁺で衝撃すること
によっても形成される。しかし、データはヒドリノ水素化物イオンとの結合によ
って形成された炭酸カリウム多量体を含む安定化合物の同定を支持している。Ｔ
ＯＦＳＩＭＳ＃１をＨＮＯ₃でｐＨ＝２に酸性にし、煮沸して乾燥することによ りＴＯＦＳＩＭＳ＃３を調製した。通常Ｋ₂ＣＯ₃は存在せず、試料はＫＮＯ₃が １００％となろう。試料＃３のＴＯＦＳＩＭＳスペクトルは、試料＃１のスペク
トルと炭酸塩を硝酸塩で置換して形成した化合物のフラグメントのスペクトルと
の組合せのスペクトルであった。この反応に対する一般構造式はつぎの通りであ
る。

【０６６９】

【化７０】 一般式Ｋ［Ｋ₂ＣＯ₃］_n ⁺Ｈ^-（１／ｐ） ｎ＝１，２，３，４，・・・を有す るヒドリノ水素化物で架橋された炭酸カリウムのＴＯＦＳＩＭＳによる観察は、
Ｋ₂ＣＯ₃電解セルから分離された結晶（試料はＨＮＯ₃で酸性にした）のＸＰＳ に炭酸塩の炭素（Ｃ１ｓ＝又は≒２８９．５ｅＶ）が存在することによって更に
確証される。（そのＸＰＳ結果は表１７に要約したＸＰＳ試料＃５（ＴＯＦＳＩ
ＭＳ試料＃６）及びＸＰＳ試料＃１０（ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃３）である。）Ｋ ₂ ＣＯ₃電解液を酸性にして試料＃６を調製する間、追加の酸を加える度に繰り返
しｐＨが３から９へ二酸化炭素の放出をともなって上昇した。この観察と一致す
る反応は式（７６）で与えられるＣＯ₃ ^2-に対するＮＯ₃ ^-の置換反応である。既 知の化学的性質への同定の指定がないＴＯＦＳＩＭＳで観察された新規な非反応
性炭酸カリウム化合物は、本発明にしたがい、ヒドリノ水素化物化合物と対応さ
せ同定する。

【０６７０】 静止モードで取った試料＃３についてのネガティブ飛行時間二次イオン質量ス
ペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指定されるヒドリノ水
素化物化合物（ｍ／ｅ）もしくは対応フラグメント（ｍ／ｅ）を表１６に示す。

【０６７１】

【表１６】 ネガティブイオンスペクトルは試料＃１のネガティブスペクトルの場合と同様
、酸素ピークによって占められていた。しかし、試料＃３のスペクトルではハロ
ゲンピークの代わりにＮＯ₂ ^-及びＮＯ₃ ^-ピークが観察された。更に試料＃３のス
ペクトルでもっと強い強度のピークはＫＮ_yＯ_z ^-（ＫＮＯ₃ ^-、ＫＮＯ₄ ^-、ＫＮ₂Ｏ ₄ ^- 、ＫＮ₂Ｏ₅ ^-及びＫＮ₂Ｏ₆ ^-）であった。

【０６７２】 シランピークも観察された。表１６に与えられたＮａＳｉ₃Ｈ₁₄（ｍ／ｅ＝１ ２１）ピークはフラグメントＮａＳｉＨ₆（ｍ／ｅ＝５７）及びＳｉ₂Ｈ₈（ｍ／ ｅ＝６４）を生じる。これらのフラグメント及び類似化合物はヒドリノ水素化物
化合物の質量スペクトル分析による同定のセクションに示す。

【０６７３】

【化７１】 質量スペクトル分析及びＴＯＦＳＩＭＳは相補的である。ここに実施された前
者の方法は揮発性のヒドリノ水素化物化合物を検出する。ＴＯＦＳＩＭＳの測定
は、揮発性の化合物はポンプ除去されるが、非揮発性の化合物は検出されるよう
な超高真空で行う。試料＃３のＴＯＦＳＩＭＳは電解セル試料＃５及び電解セル
試料＃６の質量スペクトルに対応する。試料ヒーター温度２２０℃のＫ₂ＣＯ₃サ
ーマコア電解セルの酸性にした電解液（電解セル試料＃５）より結晶皿の外縁部
に形成された黄白色結晶からの蒸気について行った質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０
〜１１０）を図２６Ａに示し、試料ヒーター温度が２７５℃の場合を図２６Ｂに
示す。試料ヒーター温度が２１２℃の電解セル試料＃６からの蒸気についての質
量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０）を図２６Ｃに示す。主要ヒドリノ水素化物
化合物の親ピークの指定を対応のフラグメントピークのｍ／ｅとともに表１４に
示す。試料ヒーター温度が１４７℃の電解セル試料＃６からの蒸気についての質
量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜２００）を、主要ヒドリノ水素化物シラン化合物及
びシランフラグメントピークの指定とともに図２６Ｄに示す。シランヒドリノ水
素化物化合物についても表１５及び１６に示すようにＴＯＦＳＩＭＳにより観察
して確証した。

【０６７４】 確証は質量スペクトル分析器のイオン化能力（ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｐｏｔ
ｅｎｔｉａｌ）を変えることにより更に範囲を広げることができる。例えばＴＯ
ＦＳＩＭＳは、表１４及び１６に示すように、ヒドリノ水素化物化合物ＫＨ₃（ ｍ／ｅ＝４２）を同定する。イオン化エネルギーを増大することによりＫＨ₃（ ｍ／ｅ＝４２）を生じ、ＫＨ₅として指定されるピーク（ｍ／ｅ＝４４）は、Ｋ Ｉ触媒、ステンレス鋼フィラメントリード及びＷフィラメントを含む試料ヒータ
ー温度１５７℃のガスセルヒドリノ水素化物反応容器のキャップにより調製され
た結晶からの蒸気について行った質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜２００）に観察
される。（試料はヒドリノ水素化物化合物の質量スペクトル分析による同定のガ
スセル下試料のセクションで述べたように調製した。）イオン化能力を変えた（
ＩＰ＝３０ｅＶ、ＩＰ＝７０ｅＶ、ＩＰ＝１５０ｅＶ）ときの質量スペクトルを
図６２に示す。シランＳｉ₂Ｈ₄はｍ／ｅ＝６４ピークに指定され、シランＳｉ₄ Ｈ₁₆はｍ／ｅ＝１２８ピークに指定される。ヒドリノ水素化ナトリウムＮａ₂Ｈ₂ はｍ／ｅ＝４８ピークに指定される。構造はつぎの通りである。

【０６７５】

【化７２】 対応のヒドリノ水素化カリウム化合物Ｋ₂Ｈ₂は表１６に与えるＴＯＦＳＩＭＳに
よって、並びに図３０Ａ、３０Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄ、２６Ｄ、３４Ｂ及び３４Ｃ
によって観察される。構造はつぎの通りである。

【０６７６】

【化７３】 ヒドリノ水素化物化合物に対応する図６２に示したピークは全てイオン化能力
に従い増大している。イオン化エネルギーを７０ｅＶから１５０ｅＶに増すと、
ｍ／ｅ＝４４ピークは強度が増大し、また大きなｍ／ｅ＝４２ピークが観察され
た。二酸化炭素はｍ／ｅ＝４４ピークを有するが、ｍ／ｅ＝４２ピークを持たな
い。ｍ／ｅ＝４４ピークはＫＨ₅に指定された。ｍ／ｅ＝４２ピークはつぎに続 くより高いイオン化エネルギーでの切断反応によって生じるＫＨ₃に指定された 。

【０６７７】

【化７４】 ＩＰ＝７０ｅＶでは存在しないがＩＰ＝１５０ｅＶで存在するｍ／ｅ＝４２ピ
ーク、ＩＰ＝７０ｅＶ及びＩＰ＝１５０ｅＶで存在するｍ／ｅ＝４４ピークは、
ＫＨ₃及びＫＨ₅の指標となり同定する。

【０６７８】 試料ヒーター温度１００℃のＢＬＰ電解セルからの３００ｃｃのＫ₂ＣＯ₃電解
液を５０℃でロータリーエバポレーターを使用して丁度沈殿物が生成されるまで
濃縮することにより調製した結晶（ＸＰＳ試料＃７、ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃８）
からの蒸気について行った質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜５０）を図６３に示す
。イオン化エネルギーを３０ｅＶから７０ｅＶに増加すると、観察されたｍ／ｅ
＝４４ピークと同じ強度のｍ／ｅ＝２２ピークが観察された。二酸化炭素はｍ／
ｅ＝４４ピークと二重イオン化されたＣＯ₂（ｍ／ｅ＝４４）に対応するｍ／ｅ ＝２２ピークを生じる。しかしながら、二酸化炭素のｍ／ｅ＝２２ピークはｍ／
ｅ＝４４ピークの約０．５２％である［カリフォルニア州９４０８６、サニーベ
イル、エヌ．マシダアベニュー３２５、ユーズ・テクノラジーＩｎｃ．によりＵ
ＴＩ−１００Ｃ−０２四極残存ガス分析器を用いてＶ_EE＝７０、Ｖ_IE＝１５Ｖ、
Ｖ_FD＝−２０Ｖ、Ｉ_E＝２．５ｍＡ及びレーザールーション・ポテンシオメータ ー＝５．００でデータを測定］。したがって、ｍ／ｅ＝２２ピークは二酸化炭素
ではない。ｍ／ｅ＝４４ピークはＫＨ₅に指定した。ｍ／ｅ＝２２ピークは、つ ぎに続くより高いイオン化エネルギーでのＫＨ₅の切断反応によって生じる二重 イオン化されたＫＨ₅に指定した。

【０６７９】

【化７５】 ヒドリノ水素化物化合物が低い量子数ｐを有する１つもしくはそれ以上のヒド
リノ水素化物イオンＨ^-（１／ｐ）を含む場合には例外的な分岐比が可能であり 、これにより二重イオン化ピークは単イオン化イオンピークと同様な強度になる
。これはイオン化された第２電子の結合エネルギーがかなり低いことに起因する
。ヒドリノ水素化物化合物ＫＨ₅が式（７８）に与えられるようにＫＨ₃に切断す
る場合、ＫＨ₅は高い量子数ｐを有する２つのヒドリノ水素化物イオンＨ^-（１／
ｐ）を含むことをデータは示している。そのイオン化エネルギーは表１に示され
るように高く、かくして切断が二重イオン化に対し有利である。ＩＰ＝７０ｅＶ
で存在しないがＩＰ＝１５０ｅＶでは存在するｍ／ｅ＝４２ピーク、並びにＩＰ
＝７０ｅＶ及びＩＰ＝１５０ｅＶで存在するｍ／ｅ＝４４ピークは、二重イオン
化ｍ／ｅ＝４４ピークの例外的な強度とともに、本発明のヒドリノ水素化物化合
物ＫＨ₅の指標となり同定する。

【０６８０】 イオン化エネルギーが３０ｅＶから７０ｅＶに増加すると、ｍ／ｅ＝４ピーク
が観察された。式（３２）から反応がつぎのように起こる。

【０６８１】

【化７６】 ヒドリノ分子及びマススペクトロメーターにおいて結合エネルギー増加水素化
合物の断片化で生成したヒドリノ分子を含む分子イオンの存在に対する指標とし
て、Ｈ₄ ⁺（１／ｐ）は役に立つ。ピーク及び指標の相関として示されるように、
ＴＯＦＳＩＭＳ及びＭＳを一緒にすると、ここに与えた指定が驚異的に支持され
る。

【０６８２】 ＴＯＦＳＩＭＳは準安定イオンに対し特異な指標を与えることにより構造を更
に確認する能力を有する。各ポジティブスペクトル及び各比較例スペクトルの場
合、質量領域ｍ／ｅ＝２３〜２４及び質量領域ｍ／ｅ＝３９〜４１で広い特徴が
観察される。これらの特徴はニュートラルから準安定イオンが生成し、それぞれ
Ｎａ⁺及びＫ⁺に断片化することを示す。結果は比較例の場合、ヒドリノ水素化物
化合物がＴＯＦＳＩＭＳの間に形成された中立物と異なった中立物を生成したこ
とを示す。

【０６８３】 ＸＰＳはヒドリノ水素化物イオンピークを示すのに加えて、ＴＯＦＳＩＭＳデ
ータの確認も行う。例えば、ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃１はＸＰＳ試料＃６にも対応
する。ｐ＝２からｐ＝１６までのヒドリノ水素化物イオンピークのＨ^-（ｎ＝１ ／ｐ）を図２１に示す。図２０に示した測定スペクトルは２つのＣ１ｓピークの
存在により２つの型の炭素が存在することを示す。ピークは通常の炭酸カリウム
及び高分子ヒドリノ水素化物架橋炭酸カリウムに指定される。

【０６８４】 ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃３はＸＰＳ試料＃５と同じである。図１８に示す調査ス
ペクトルは、２つのＣ１ｓピークの存在による２つの形態の炭素が存在するばか
りでなく、２つのＮ１ｓピークの存在による２つの形態の窒素が存在することを
示している。窒素のピークは通常の硝酸カリウムとヒドリノ−水素化物−架橋硝
酸カリウム重合体に当たる。炭素のピークは通常の炭酸カリウムとヒドリノ−水
素化物−架橋炭酸カリウム重合体に当たる。

【０６８５】 ＸＰＳはＴＯＦＳＩＭＳのデータを確認するために実施した。表１７には、各
分離したピークの原子を含む２つの結合形態を示すＸＰＳ試料＃４〜＃７、＃１
０〜＃１３の調査スペクトルにおける主の、すなわちオージェピークの分離を示
した対応する図の０〜７０ｅＶ領域の高分解スペクトル（＃／＃）を備えた選択
された調査スペクトルが示されている。０〜７０ｅＶ領域の高分解スペクトルに
はヒドリノ水素化物イオンピークが含まれている。そして、表１７に記載され、
かつ調査スペクトルに示されるヒドリノ水素化物化合物を構成する元素のピーク
におけるいくつかのシフトは公知の化合物のそれより大きい。例えば、図６４に
示されるＸＰＳ試料＃７におけるＸＰＳスペクトルは、カリウム、ナトリウム、
及び酸素の異常なピークシフトを示している。図６４に示された結果は均一なあ
るいは特異な帯電によるものではない。酸素ＫＬＬのオージェピークを、ＸＰＳ
の試料＃６におけるＸＰＳ調査スペクトルのオージェピークに重ね合わせると、
線数、それらの強度、及びピークシフトが変化する。このスペクトルは、一定の
係数によってシフトされかつ評価されたものを除いて、同一の調査スペクトルを
繰り返し重ね合わせたものではない。従って、均一な帯電は除外されている。特
異な帯電は、炭素と酸素のピークが正常な形状のピークを有しているので、除外
している。重要なピークに対する結合エネルギーの範囲（最小〜最大）は、文献
［シー．ディー．ワグナー，ダブリュー．エム．リッグス，エル．イー．デービ
ス，ジェー．エフ．モールダー，ジー．イー．ミューリレンベルグ（編集者）、 Ｘ線光電子分光学ハンドブック 、パーキン−エルマー コープ．，エデン プレ
イリック，ミネソタ，（１９９７）］から、表１７の最終行に示した。指定の同
定がない程度までシフトしたピークは、本発明によるヒドリノ水素化物イオンを
含む化合物に対応し、かつ同定する。例えば、表２２及び２３に示されるポジテ
ィブ及びネガティブのＴＯＦＳＩＭＳスペクトル（ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃３）は
、ＫＨＫＯＨ及びＫＨＫＯＨ₂として同定された大きなピークを示した。図６４ に示したＫ３ｐ、Ｋ３ｓ、Ｋ２ｐ₃、Ｋ２ｐ₁、及びＫ２ｓのＸＰＳピーク及びＯ
１ｓのＸＰＳピークの異常なシフトはこれらの化合物に当たる。ＴＯＦＳＩＭＳ
及びＸＰＳの結果は、架橋の或いは直線的なカリウム・ヒドリノ水素化物及びカ
リウム・ヒドリノ水酸化物の指定をサポートしている。更なる例として、ＮａＫ
Ｌ₂₃Ｌ₂₃のピークは、それぞれ、ＮａＳｉＨ₆及びＮａ₂Ｈ₂のような電子寄与及 び電子退避群の結合、包含と一致する高低結合エネルギーの両方に十分にシフト
していた。これらの化合物はここではＴＯＦＳＩＭＳによって与えられる。ＴＯ
ＦＳＩＭＳ及びＸＰＳをともに実施することによって、ここに指定されたような
ヒドリノ水素化物化合物は間違いなく確認される。

【０６８６】

【表１７】 図６５には、同定されたＦｅ２Ｐ₃及びＦｅ２ｐ₁を有する、クライオポンプに
よる結晶体のＸ線光電子スペクトル分析（ＸＰＳ）における６７５ｅＶ〜７６５
ｅＶの結合エネルギー領域が示され、結晶体は、Ｋｌ触媒、ステンレス鋼フィラ
メント線、及びＷフィラメント（ＸＰＳ試料＃１３）からなる、上限４０℃のガ
スセルヒドリノ水酸化物反応容器から分離されたものである。ＸＰＳの試料＃１
３のＦｅ２ｐ₃とＦｅ２ｐ₁のピークは２０ｅＶシフトされる。それに対し、公知
の最大値は１４ｅＶである。ヒドリノ水素化鉄の存在は、ノースイースタン大学
にて運転されているメスバウアー・スペクトル分析装置によって液体窒素温度で
確認された。スペクトルの主信号はＦｅ₂Ｏ₃に当たる高スピン鉄（ＩＩＩ）の４
極二重線と一致した。加えて、第２の化合物が、ヒドリノ水素化鉄に当たる、＋
０．８ｍｍ／ｓｅｃ、＋０．４９ｍｍ／ｓｅｃ、−０．３５ｍｍ／ｓｅｃ、及び
−０．７８ｍｍ／ｓｅｃで高精細に分離するメスバウアー・スペクトルにて観察
された。

【０６８７】 更に、ＸＰＳにおいて極端にシフトする変遷金属の例として、ＸＰＳ試料＃５
のＮｉ２ｐ₃とＮｉ２ｐ₁のピークは２組のピークから構成されていた。第１組の
結合エネルギーはＮｉＯ及びＮｉ（ＯＨ）₂に対応するＮｉ２Ｐ₃＝８５５．８ｅ
Ｖ及びＮｉ２ｐ₁＝８６２．３ｅＶであった。同様な強度で並外れた第２組のピ ークの結合エネルギーはＮｉ２Ｐ₃＝８７３．４ｅＶ及びＮｉ２ｐ₁＝８８０．８
ｅＶであった。示されたＮｉ２ｐ₃の最大シフトはＫ₂ＮｉＦ₆に対応する８６１ ｅＶであった。ＴＯＦＳＩＭＳ（ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃１６）によって観察され
た対応するヒドリノ水素化金属のピーク（ＭＨｎ、ここで、Ｍは金属、Ｈは結合
エネルギー増加水素系）を表２０に示す。

【０６８８】 極端にシフトするハロゲン化合物のピークの例として、ＸＰＳの試料＃１１の
Ｉ３ｄ₅及びＩ３ｄ₃が２組のピークから構成されていた。第１組の結合エネルギ
ーはＫＩに対応するＩ３ｄ₅＝６１８．９ｅＶ及びＩ３ｄ₃＝６３０．６ｅＶであ
った。第２組の極端なピークの結合エネルギーはＩ３ｄ₅＝６４４．８ｅＶ及び Ｉ３ｄ₃＝６５５．４ｅＶであった。Ｉ３ｄ₅において示された最大シフトはＫＩ
Ｏ₄に対応する６２４．２ｅＶである。アルカリ金属−ハロゲンヒドリノ水素化 物化合物の一般的な構造は

【０６８９】

【化７７】 である。本発明に従い、同定の指定がない、ＸＰＳにてシフトした新規なピーク
は、ヒドリノ水素化イオン含有化合物に対応し、かつこれを同定するものである
。

【０６９０】 Ｘ線回折スペクトル分析（ＸＲＤ）もＴＯＦＳＩＭＳの試料＃３において実施
した。対応するＸＲＤの試料は＃３Ａであった。同定の指定がないピークは表１
２に示すように観察された。

【０６９１】 フーリエ変換赤外線スペクトル分析（ＦＴＩＲ）を実施した。ＴＯＦＳＩＭＳ
の試料＃１がＦＴＩＲ試料＃１に対応する。ヒドリノ水素化物化合物に当たるび
ピークが、３２９４、３０７７、２８８３、２５０５、２４５０、１６６０、１
５００、１４５６、１４２３、１３００、１１５４、１０２３、８４６、７６１
、及び６６９ｃｍ^-1で観察された。ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃３はＦＴＩＲ試料＃４
に対応する。ヒドリノ水素化物化合物に当たるピークが２３６２ｃｍ^-1及び２３
３６ｃｍ^-1で観察された。

【０６９２】 表１８に、静的モードにおいて実施された試料＃５のポジティブ飛行時間二次
イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指定され
るヒドリノ水素化物化合物（ｍ／ｅ）あるいは対応フラグメント（ｍ／ｅ）を示
す。 下記表１８は、静的モードにおいて実施された試料＃５のポジティブ飛行時間
二次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指定
されるヒドリノ水素化物化合物（ｍ／ｅ）あるいは対応フラグメント（ｍ／ｅ）
を示す_。

【０６９３】

【表１８】 スパッタリングの前後の両方で陽イオンスペクトルにて観察された主ピークは
Ｎａ⁺、Ｎａ_x（ＮＯ₃）_y ⁺、Ｎａ_xＯ_y ⁺、及びＮａ_xＮ_yＯ_z ⁺であった。ナトリウム
のピークがカリウムのピークより優位であった。Ｎａ（ｍ／ｅ＝２２．９８９８
）及びＫ（ｍ／ｅ＝３８．９６３７１）に対するポジティブＴＯＦＳＩＭＳスペ
クトルにおけるカウントはそれぞれ３×１０⁶及び３０００であった。炭酸塩の 主ピークあるいはフラグメントは観察されなかった。示された金属は少量であっ
た。

【０６９４】 表１９に、静的モードにおいて実施された試料＃５のネガティブ飛行時間二次
イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指定され
るヒドリノ水素化物化合物（ｍ／ｅ）あるいは対応フラグメント（ｍ／ｅ）を示
す。

【０６９５】

【表１９】 スパッタリングの前後の両方で陰イオンスペクトルにて観察された主ピークは
大きな亜硝酸塩のピーク、硝酸塩のピーク、ハロゲンのピーク、Ｎａ_xＯ_y ^-、及 びＮａ_xＮｙＯ_z ^-であった。炭酸塩の主ピークあるいはフラグメントは観察され なかった。

【０６９６】 ポジティブ及びネガティブのＴＯＦＳＩＭＳはＮａＮＯ₂＞ＮａＮＯ₃を含む大
部分の化合物及びフラグメントと一致する。この化合物は当初０．５７ＭのＫ₂ ＣＯ₃の電解液からろ過された。ＮａＯＨの溶解度は４２⁰℃ｇ／１００ｃｃ（１
０．５Ｍ）である。ＮａＮＯ₂の溶解度は８１．５¹⁵℃ｇ／１００ｃｃ（１１． ８Ｍ）、そして、ＮａＮＯ₃の溶解度は９２．１²⁵℃ｇ／１００ｃｃ（１０．８ Ｍ）である。それに対して、Ｋ₂ＣＯ₃の溶解度は１１２²⁵℃ｇ／１００ｃｃ（８
．１Ｍ）、そして、ＫＨＣＯ₃の溶解度は２２．４^{cold water}ｇ／１００ｃｃ（ ２．２Ｍ）である。これらは、[アール．シー．ウィースト， 編集者， シー アールシー化学・物理ハンドブック， ５８版， シーアールシープレス，（１
９７７），ページ，Ｂ−１４３及びＢ−１６１]による。このように、沈殿物と してのＮａＮＯ₂及びＮａＮＯ₃は予期していない。この溶解度の結果によって、
ＫＨＣＯ₃より融けにくい架橋ヒドリノ水素化亜硝酸塩及び硝酸塩化合物の指定 が裏付けられる。

【０６９７】 ほとんどの化合物及びフラグメントがＮａＮＯ₂＞ＮａＮＯ₃を含有するという
ＴＯＦＳＩＭＳによる観察結果はＸＰＳ（表１７にて要約されたＸＰＳの試料＃
４）の亜硝酸塩及び硝酸塩窒素の存在によって更に確認される。硝酸塩（４０７
．０ｅＶ）より大きい亜硝酸塩（４０３．２ｅＶ）としてのＸＰＳのＮａ１ｓピ
ーク及びＮ１ｓピークによってほとんどの種類がＮａＮＯ₂＞ＮａＮＯ₃であるこ
とが確認される。ＴＯＦＳＩＭＳ及びＸＰＳの結果によって、架橋もしくは線状
ヒドリノ水素化物亜硝酸塩及び硝酸塩化合物、及び架橋もしくは線状ヒドリノ水
素化水酸化物及び酸化化合物の指定が裏付けられる。ナトリウム硝酸塩ヒドリノ
水酸化化合物の一般的な構造は等式（７６）にて示される構造においてカリウム
をナトリウムと置換したものである。水酸化ヒドリノ水素化物化合物の一般的な
構造は

【０６９８】

【化７８】 である。アイダホ ナショナル エンジニアリング ラボラトリーズにて６ヶ月
間操作された同一のセルからの結晶体におけるＸＰＳでは、窒素は観察されなか
った。ここで、Ｎａ₂ＣＯ₃はＫ₂ＣＯ₃と置換された。又、質量スペクトルも空気
汚染によるもの以外のピークを示さなかった（電解質セル質量スペクトル分析の
試料＃１）。硝酸塩及び亜硝酸塩の原料は空気窒素酸化物とヒドリノ水素化物化
合物の反応生成物によって生ずる。又、ヒドリノ水素化物化合物も空気の二酸化
硫黄と反応することが観察された。

【０６９９】 又、シランも観察された。表１９に示されるＳｉ₃Ｈ₁₇（ｍ／ｅ＝１０１）の ピークはＳｉ₄Ｈ₁₆（ｍ／ｅ＝１２８）のピークＭ＋１からケイ素原子を消失す ることによって形成できる。これらのフラグメント及び同様な化合物は質量スペ
クトル分析によるヒドリノ水素化物化合物の同定に係るセクションにて示される
。

【０７００】

【化７９】 表２０に、静的モードにおいて実施された試料＃６のポジティブの飛行時間二
次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指定さ
れるヒドリノ水素化物化合物（ｍ／ｅ）あるいは対応フラグメント（ｍ／ｅ）を
示す。 下記表２０は、静的モードにおいて実施された試料＃６のポジティブ飛行時間
二次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指定
されるヒドリノ水素化物化合物（ｍ／ｅ）あるいは対応フラグメント（ｍ／ｅ）
を示す。

【０７０１】

【表２０】 上記表中、ａ）^４１Ｋからの^３９ＫＨ_２ ^＋の干渉は^４１Ｋ／^３９Ｋ比を自然存
在比と比較することによって除去した（観察＝４．２×１０^６／８．５×１０^６ ＝４９．４％、自然存在比＝６．８８／９３．１＝７．４％）。 スパッタリング前に得られた陽イオンスペクトルはＫ⁺が優勢を占めた。ＫＯ Ｈ_x ⁺、Ｋ_xＯ_y、及びＫ_xＮ_yＯ_z ⁺のピークが観察された。Ｋ_xＮ_yＯ_z ⁺≧１４０ｍ／
ｚは[Ｋ₂Ｏ＋ｎ・ＫＮＯ₃]⁺、[Ｋ₂Ｏ₂＋ｎ・ＫＮＯ₃]^-、[Ｋ＋ｎ・ＫＮＯ₃]⁺、 及び［ＫＮＯ₂＋ｎ・ＫＮＯ₃]⁺に対応する。スパッタリングの後に優勢を示るピ
ークはＫ_x ⁺及びＫ_xＯ_y ⁺であった。硝酸塩のピークの強度はスパッタリングの後 で弱くなった。ニッケル及び水酸化ニッケルのピークは実在した。示された銅及
び水酸化銅は微量であった。

【０７０２】 表２１に、静的モードにおいて実施された試料＃６のネガティブ飛行時間二次
イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指定され
るヒドリノ水素化物化合物（ｍ／ｅ）あるいは対応フラグメント（ｍ／ｅ）を示
す。

【０７０３】

【表２１】 スパッタリング前の陰イオンスペクトルには強い硝酸塩ピーク（ＮＯ₂ ^-及びＮ
Ｏ₃ ^-）及び酸素ピーク（Ｏ^-及びＯＨ^-）が含まれていた。又、Ｃ_xＫ_y ^-、Ｆ^-、及
びＣｌ^-、ＫＮＯ₃−及びＫＮＯ₄ ^-に含まれた他の元素でも観察された。このスペ
クトルにおけるいくつかの連続したピークは、[ｎ・ＫＮＯ₃＋ＫＮＯ₄]^-、［ｎ ・ＫＮＯ₃＋ＫＮＯ₂］^-、及び[ｎ・ＫＮＯ₃＋ＮＯ₃]^-に対応していた。スパッタ
リング後のスペクトルは酸素ピーク及び硝酸塩ピークによって優位を占められて
いた。ＫＮＯ₃ ^-、ＫＮＯ₄ ^-、ＫＮ₂Ｏ₄ ^-、及びＫＮ₂Ｏ₅ ^-ばかりでなくＣ_xＫ_y ^-、 Ｆ^-、及びＣｌ^-も観察された。［ｎ・ＫＮＯ₃＋ＮＯ₃］^-のピークの強度はスパ ッタリング後に弱まった。

【０７０４】 又、ヒドリノ水素化物化合物もＴＯＦＳＩＭＳの観察結果を確認したＸＰＳ及
び質量スペクトル分析によって観察された。図１６及び図１７に示されたＸＰＳ
スペクトル、及び表４に示された指定を有する図２５Ａ〜２５Ｄに示された質量
スペクトルはＴＯＦＳＩＭＳの試料＃５に対応する。図１８及び図１９に示され
たＸＰＳスペクトル、及び表４に示された指定を有する図２４に示された質量ス
ペクトルはＴＯＦＳＩＭＳの試料＃６に対応する。

【０７０５】 ポジティブ及びネガティブのＴＯＦＳＩＭＳはＫＮＯ₃＞ＫＮＯ₂を含むほとん
どの化合物及びフラグメントと一致している。ほとんどの化合物及びフラグメン
トがＫＮＯ₃＞ＫＮＯ₂を含むというＴＯＦＳＩＭＳによる観察結果は更にＸＰＳ
における亜硝酸塩及び硝酸塩窒素の存在によって確認される（表１７にてまとめ
られたＸＰＳ試料＃５）。Ｋ３ｐ、Ｋ３ｓ、Ｋ２ｐ₃、Ｋ２ｐ₁、及びＫ２ｓのＸ
ＰＳピーク、及び、亜硝酸塩（４０２．５ｅＶ）より大きい硝酸塩（４０６．５
ｅＶ）としてのＮ１ｓのＸＰＳピークによってほとんどの種類のものがＫＮＯ₃ ＞ＫＮＯ₂として確認される。ＴＯＦＳＩＭＳ及びＸＰＳの結果によって架橋あ るいは線状ヒドリノ水素化物亜硝酸塩及び硝酸塩化合物、及び架橋あるいは線状
ヒドリノ水素化水酸化物及び水酸化化合物の指定が裏付けられる。

【０７０６】 試料＃６を調製するためＫ₂ＣＯ₃の電解物を酸性化している間に、付加される
酸が加えられる度に二酸化炭素が放出され、ｐＨが反復的に３から９に大きくな
った。ｐＨの増大（滴定剤による塩基の放出）は溶液の温度と濃度に左右された
。この観察結果と一致する反応は式（７６）に示されるようなＣＯ₃ ^2-に対する ＮＯ₃ ^-の置換反応である。Ｋ[Ｋ₂ＣＯ₃]ピークは、ＴＯＦＳＩＭＳの試料＃３の
場合にも存在した架橋カリウム炭酸塩ヒドリノ水素化物化合物の安定性を示して
いる。

【０７０７】 表２２に、静的モードにおいて実施された試料＃８のポジティブ飛行時間二次
イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指定され
るヒドリノ水素化物化合物（ｍ／ｅ）あるいは対応フラグメント（ｍ／ｅ）を示
す。 下記表２２は、静的モードにおいて実施された試料＃８のポジティブ飛行時間
二次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指定
されるヒドリノ水素化物化合物（ｍ／ｅ）あるいは対応フラグメント（ｍ／ｅ）
を示す。

【０７０８】

【表２２】 上記表中、ａ）^４１Ｋからの^３９ＫＨ_２ ^＋の干渉は^４１Ｋ／^３９Ｋ比を自然存
在比と比較することによって除去した（観察＝４．３×１０^６／７．７×１０^６ ＝５５．８％、自然存在比＝６．８８／９３．１＝７．４％）。 陽イオンスペクトルはＫ⁺によって優勢を占められ、Ｎａ⁺も存在した。カリウ
ムを含む他のピークはＫＣ⁺、Ｋ_xＯ_y ⁺、Ｋ_xＯＨ⁺、ＫＣＯ⁺、Ｋ₂ ⁺、及び、Ｋ[Ｋ ₂ ＣＯ₃]_n ⁺ｍ／ｅ＝３９＋１３８ｎ）に対応した１３８の間隔を有する一連のピ ークを含んでいた。

【０７０９】 表２３に、静的モードにおいて実施された試料＃８のネガティブ飛行時間二次
イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指定され
るヒドリノ水素化物化合物（ｍ／ｅ）あるいは対応フラグメント（ｍ／ｅ）を示
す。 下記表２３は、静的モードにおいて実施された試料＃８のネガティブ飛行時間
二次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指定
されるヒドリノ水素化物化合物（ｍ／ｅ）あるいは対応フラグメント（ｍ／ｅ）
を示す。

【０７１０】

【表２３】 陰イオンスペクトルは酸素のピークが優勢を占めた。他の重要なピークはＯＨ ^- 、ＨＣＯ₃ ^-、及びＣＯ₃ ^-であった。塩化化合物のピークも他のハロゲンの非常 に小さいピークと共に存在した。 表２３に示されたピークＮａＳｉ₅Ｈ₂₂（ｍ／ｅ＝２０１）によってフラグメ ントＮａＳｉＨ₆（ｍ／ｅ＝５７）及びＳｉ₄Ｈ₁₆（ｍ／ｅ＝１２８）を発生させ
ることができる。これらのフラグメント及び同様な化合物が、質量スペクトル分
析によるヒドリノ水素化物化合物の同定に係るセクションに示されている。

【０７１１】

【化８０】 表２４に、静的モードにおいて実施された試料＃９のポジティブ飛行時間二次
イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指定され
るヒドリノ水素化物化合物（ｍ／ｅ）あるいは対応フラグメント（ｍ／ｅ）を示
す。 下記表２４は、静的モードにおいて実施された試料＃９のポジティブ飛行時間
二次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指定
されるヒドリノ水素化物化合物（ｍ／ｅ）あるいは対応フラグメント（ｍ／ｅ）
を示す。

【０７１２】

【表２４】 上記表中、ａ）^４１Ｋからの^３９ＫＨ_２ ^＋の干渉は^４１Ｋ／^３９Ｋ比を自然存
在比と比較することによって除去した（観察＝２．４×１０^６／３．６×１０^６ ＝６６．７％、自然存在比＝６．８８／９３．１＝７．４％）。 ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃９の陽イオンスペクトルは、ＴＯＦＳＩＭＳの試料＃９
のスペクトルが本質的にＦｅ⁺ピークを有していないことを除いて、下記に記載 したＴＯＦＳＩＭＳの試料＃１０のそれと同一である。

【０７１３】 表２５に、静的モードにおいて実施された試料＃９のネガティブ飛行時間二次
イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指定され
るヒドリノ水素化物化合物（ｍ／ｅ）あるいは対応フラグメント（ｍ／ｅ）を示
す。

【０７１４】

【表２５】 ＴＯＦＳＩＭＳの試料＃９の陰イオンスペクトルは下記に要約されたＴＯＦＳ
ＩＭＳの試料＃１０のそれとほとんど同一である。

【０７１５】 表２６に、静的モードにおいて実施された試料＃１０のポジティブ飛行時間二
次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指定さ
れるヒドリノ水素化物化合物（ｍ／ｅ）あるいは対応フラグメント（ｍ／ｅ）を
示す。 下記表２６は、静的モードにおいて実施された試料＃１０のポジティブ飛行時
間二次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指
定されるヒドリノ水素化物化合物（ｍ／ｅ）あるいは対応フラグメント（ｍ／ｅ
）を示す。

【０７１６】

【表２６】 上記表中、ａ）^４１Ｋからの^３９ＫＨ_２ ^＋の干渉は^４１Ｋ／^３９Ｋ比を自然存
在比と比較することによって除去した（観察＝２．８×１０^６／４．０×１０^６ ＝７０．０％、自然存在比＝６．８８／９３．１＝７．４％）。 スパッタ・クリーニングの前に得られた陽イオンモードスペクトルでは次の比
較的強度のある無機イオンが示された。即ち、Ｎａ⁺、Ｋ⁺、Ｆｅ⁺、Ｃｕ⁺、Ｚｎ ⁺ 、Ｋ₂ ⁺、Ａｇ⁺、Ｋ₂Ｃｌ⁺、ＫＩ⁺、ＫＮａＩ⁺、Ｐｂ⁺、及びＫ[ＫＩ]_n ⁺である 。他の無機元素にはＬｉ、Ｂ、及びＳｉが含まれていた。スパッタ・クリーニン
グの後で、Ａｇ⁺、及びＰｂ⁺は急激に減少した。これは銀及び鉛の化合物が表面
上にのみ存在していることを示していた。試料がセルでクライオポンプの作用を
受けたという結果に加えて、この結果は化合物が揮発性であることを示している
。

【０７１７】 表２７に、静的モードにおいて実施された試料＃１０のネガティブ飛行時間二
次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指定さ
れるヒドリノ水素化物化合物（ｍ／ｅ）あるいは対応フラグメント（ｍ／ｅ）を
示す。

【０７１８】

【表２７】 スパッタ・クリーニングの前に得られたネガティブモードのイオンスペクトル
では、次の比較的強度のある無機イオンが示された。即ち、Ｏ^-、ＯＨ^-、Ｆ^-、 Ｃｌ^-、Ｉ^-、ＫＩ^-、Ｐｂ^-、Ｉ₂ ^-、ＮａＩ₂ ^-、ＣｕＩ₂ ^-、ＰｂＩ_n ^-、ＡｇＩ₂ ^-、
ＫＩ₃ ^-、ＣｕＫＩ₃ ^-、ＡｇＫＩ₃ ^-、[ＮａＩ₂＋（ＫＩ）_n]^-、及び[Ｉ＋（ＫＩ） _n ]^-である。臭化カリも比較的弱い強度で観察された。スパッタ・クリーニング の後、このスペクトルは、銀含有イオンが存在しない他は、全く同じである。

【０７１９】 表２８に、静的モードにおいて実施された試料＃１１のポジティブ飛行時間二
次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指定さ
れるヒドリノ水素化物化合物（ｍ／ｅ）あるいは対応フラグメント（ｍ／ｅ）を
示す。

【０７２０】

【表２８】 表２９に、静的モードにおいて実施された試料＃１１のネガティブ飛行時間二
次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指定さ
れるヒドリノ水素化物化合物（ｍ／ｅ）あるいは対応フラグメント（ｍ／ｅ）を
示す。

【０７２１】

【表２９】 ポジティブ及びネガティブのスペクトルでは硫酸カリウムのイオン特性が優勢
を占めた。これは、いくつかのイオンが１７４ｍ／ｚ ｄｏからＫ₂ＳＯ₄まで増
加する高質量範囲における有力な証拠であった。他の観察された種類としては、
Ｌｉ⁺、Ｂ⁺、Ｎａ⁺、Ｓｉ⁺、Ｃｌ^-、Ｉ^-、ＰＯ₂ ^-、及びＰＯ₃ ^-であった。ヒドリ
ノ水素化物シロキサン列Ｓｉ_nＨ_2n+2±₁Ｏ_m ^-がネガティブのスペクトルで観察さ
れた。

【０７２２】 ＸＲＤ（Ｃｕ Ｋα₁（λ＝１．５４０５９））もＴＯＦＳＩＭＳ試料＃１１ で実施した。ＸＲＤのパターンはＫ₂ＳＯ₄の同一とみなしうるピークに対応して
いた。加えて、スペクトルは、２−シータの値が１７．７１、１８．４９、３２
．３９、３９．１８、４２．１８、及び４４．２９で、非同定の強度のピークを
含んでいた。指定を同定しない新規のピークは、本発明に従ったヒドリノ水素化
物化合物に対応し、かつこれを同定するものである。

【０７２３】 表３０に、静的モードにおいて実施された試料＃１２のポジティブ飛行時間二
次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指定さ
れるヒドリノ水素化物化合物（ｍ／ｅ）あるいは対応フラグメント（ｍ／ｅ）を
示す。 下記表３０は、静的モードにおいて実施された試料＃１２のポジティブ飛行時
間二次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指
定されるヒドリノ水素化物化合物（ｍ／ｅ）あるいは対応フラグメント（ｍ／ｅ
）を示す。

【０７２４】

【表３０】 上記表中、ａ）^４１Ｋからの^３９ＫＨ_２ ^＋の干渉は^４１Ｋ／^３９Ｋ比を自然存
在比と比較することによって除去した（観察＝０．８２×１０^６／１．１５×１
０^６＝７１．３％、自然存在比＝６．８８／９３．１＝７．４％）。 陽イオンスペクトルではＫ⁺が優勢を占め、Ｎａ⁺も存在した。カリウムを含む
他のピークにはＫ_xＨ_yＯ_z ⁺、Ｋ_xＮ_yＯ_z ⁺、及びＫ_wＨ_xＰ_yＯ_zが含まれていた。ス
パッタ・クリーニングによってリン酸塩のピークの強度が減少したが、他方で、
Ｋ_xＨ_yＯ_z ⁺イオンの強度が著しく大きくなり、かつＫ_xＮ_yＯ_z ⁺イオンはなだらか
な増加となった。観察された他の無機元素にはＬｉ、Ｂ、及びＳｉが含まれてい
た。

【０７２５】 表３１に、静的モードにおいて実施された試料＃１２のネガティブ飛行時間二
次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指定さ
れるヒドリノ水素化物化合物（ｍ／ｅ）あるいは対応フラグメント（ｍ／ｅ）を
示す。

【０７２６】

【表３１】 陰イオンスペクトルは陽イオンスペクトルと同様な傾向を示し、スパッタ・ク
リーニング前には強度のより大きいリン酸塩が観察された。陰スペクトルにて検
知された他のイオンはＣｌ^-、及びＩ^-であった。

【０７２７】 表３２に、静的モードにおいて実施された試料＃１３のポジティブ飛行時間二
次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指定さ
れるヒドリノ水素化物化合物（ｍ／ｅ）あるいは対応フラグメント（ｍ／ｅ）を
示す。

【０７２８】 下記表３２は、静的モードにおいて実施された試料＃１３のポジティブ飛行時
間二次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指
定されるヒドリノ水素化物化合物（ｍ／ｅ）あるいは対応フラグメント（ｍ／ｅ
）を示す。

【０７２９】

【表３２】 上記表中、ａ）⁴¹Ｋからの³⁹ＫＨ₂ ⁺の干渉は⁴¹Ｋ／³⁹Ｋ比を自然存在比と比較
することによって除去した（観察＝５３０２／２００４２１＝２６．５％、自然
存在比＝６．８８／９３．１＝７．４％）。

【０７３０】 陽イオンスペクトルでは、Ｃｒ⁺、次にＮａ⁺が優勢を占めていた。又、Ａｌ⁺ 、Ｆｅ⁺、Ｎｉ⁺、Ｃｕ⁺、Ｍｏ⁺、Ｓｉ⁺、Ｌｉ⁺、Ｋ⁺、及びＮＯ_x ⁺も存在した。 表３２に示していないが、観察されたより弱いイオンにはＭｏ_xＯ_yＨ_z及びＣｒ_x Ｏ_xＨ_yがある。実質的に各ｍ／ｅ＞１５０で存在するシラン及びシロキサンが観
察された。代表的ないくつかのシラン及びシロキサンも示される。又、ｍ／ｅ＝
７３、１４７、２０７、２２１、及び２８１ではポリジメチルシロキサン・イオ
ンも観察された。これらのイオンを発生した化合物はヒドリノ水素化物反応容器
内、或いは反応生成物間における後続の反応で発生したのに相違ない。というの
は、この試料はこれらの化合物のいずれの原料でもないからである。スパッタ・
クリーニングによってシラン、シロキサン、ポリジメチルシロキサン、及びＮＯ _x ⁺ のピークが消失した。

【０７３１】 表３３に、静的モードにおいて実施された試料＃１３のネガティブ飛行時間二
次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指定さ
れるヒドリノ水素化物化合物（ｍ／ｅ）あるいは対応フラグメント（ｍ／ｅ）を
示す。 下記表３３は、静的モードにおいて実施された試料＃１３のネガティブ飛行時
間二次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）における親ピークとして指
定されるヒドリノ水素化物化合物（ｍ／ｅ）あるいは対応フラグメント（ｍ／ｅ
）を示す。

【０７３２】

【表３３】 ネガティブモード・イオンスペクトルでは次の無機イオンが示された。即ち、
Ｏ^-、ＯＨ^-、Ｆ^-（僅少）、ＮＯ_x ^-、硫黄含有イオン（Ｓ^-、ＳＨ^-、ＳＯ_x ^-、Ｈ ＳＯ₄ ^-）、Ｃｌ^-、Ｉ^-、Ｉ₂ ^-、及びモリブデン含有イオン（僅少）（ＭｏＯ₃ ^-、
及びＨｍｏＯ₄ ^-）である。実質的に各ｍ／ｅ＞１５０で存在するシラン及びシロ
キサンフラグメントが観察された。化学式ＮａＳｉ₇Ｈ₁₄Ｏ（ＮａＳｉ₂Ｈ₆Ｏ） ｎ^-＝０〜２のシロキサンイオンは高質量レンジのネガティブスペクトルが支配 的であった。表３３に示したＮａＳｉ₇Ｈ₁₄Ｏ^-の構造は、

【０７３３】

【化８１】 である。ここで示されるシランナトリウム或いはシロキサンイオンのフラグメン
トは、対応するセクションにて示されたＥＳＩＴＯＦＭＳ試料＃２のエレクトロ
スプレーイオン化飛行時間質量スペクトルにおけるＮａＳｉＨ₂ピークの原因か もしれない。

【０７３４】 非常に大きなＫＨ₃ ⁺ピーク（１００，０００カウント）が存在したが、これは
ＫＨ₃が揮発性であることを確認するものであり、なぜならば、ＫＨ₃はガスセル
ヒドリノ水素化物反応容器における反応生成物をクライオポンプの作用を介して
得られたからである。このｍ／ｅ＝４２ピークは、図６２に示したような同様の
ガスセル試料に対する質量スペクトル分析器のイオン化電位の関数として観察さ
れたｍ／ｅ＝４２ピークを確認するものである。ＫＨ_n、ＫＨ₅ ²⁺の他のイオン、
ｍ／ｅ＝２２が、図６３に示されるような電解セル試料の場合に観察される。両
方の結果は飛行時間二次イオン質量スペクトル分析（ＴＯＦＳＩＭＳ）によるヒ
ドリノ水素化物化合物の同定のセクションに記載されている。

【０７３５】 ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃１３（ＸＰＳ試料＃１４）のＸ線光電子スペクトル分析
（ＸＰＳ）における０〜１１０ｅＶ結合エネルギー領域を図６６に示す。ＫＩ（
ＸＰＳ試料＃１５）のＸ線光電子スペクトル分析（ＸＰＳ）における０ｅＶ〜８
０ｅＶの結合エネルギー領域を図６７に示す。図６６を図６７と比較すると、ｐ
＝３からｐ＝１６においてヒドリノ水素化物イオンピークＨ^-（ｎ＝１／ｐ）が 観察された。（ＸＰＳ試料＃１４）のＸＰＳ調査スペクトルは、珪素、酸素、ヨ
ー素、硫黄、アルミニウム、及びクロムと一致した。モリブデン、銅、ニッケル
、及び鉄のピークも少し見られた。ＴＯＦＳＩＭＳによって見られた他の元素は
ＸＰＳの検知限界以下であった。カリウムはＸＰＳの検知限界では観察されなか
った。

【０７３６】 ＸＰＳの珪素ピークはＴＯＦＳＩＭＳのスペクトルにて観察されたヒドリノ水
素化物シラン及びシロキサン化合物を確認するものである。更にＸＰＳは、ＴＯ
ＦＳＩＭＳスペクトルにて、ほとんどの化合物がクロムヒドリノ水素化物のよう
なヒドリノ水素化物金属であったことを、確認するものである。ヒドリノ水素化
物及び酸素イオンを有する金属が存在することは金属ヒドリノ水素化物が時間経
過とともに酸化し始めることを示している。（ヒドリノ水素化物金属のような）
観察された金属は、これらの金属が単独では揮発性を持たない温度でクライオポ
ンプが作用した。更に、試料のそれぞれの主元素の場合、主元素のピーク前後あ
るいは異常なＸＰＳピークが、図６６に示されたようなヒドリノ水素化物イオン
の結合エネルギーにて見られた。これは、ヒドリノ水素化物イオンが主元素に結
合してＭＨ_n（ここで、表３２に示したように、Ｍは金属であり、ｎは整数であ る）のような化合物を形成することによるものかもしれない。更なる例として、
図２２及び図６４に示したようなＸＰＳ試料＃７のカリウム３ｐ及び酸素２ｓが
、結合エネルギー（２２．８ｅＶ）でヒドリノ水素化物イオンＨ^-（１／６）の 位置へシフトするのは図６０に示されたようなＴＯＦＳＩＭＳスペクトル（ＴＯ
ＦＳＩＭＳ試料＃８）にて見られたＫＨＫＯＨの存在によるのかもしれない。Ｘ
ＰＳ及びＴＯＦＳＩＭＳによってヒドリノ水素化物の存在が確認された。このＴ
ＯＦＳＩＭＳのデータは特にヒドリノ水素化物金属の同位体ピークの存在が正当
なものであることを更に証するものであった。

【０７３７】 １３．８ ヒドリノ水素化物化合物のフーリエ変換赤外線（ＦＴＩＲ）スペク トル分析による同定 赤外線スペクトル分析は化合物の結合原子もしくはイオンの振動数を測定する
ものである。その手法は結合及び結合群が固有の振動数で振動するという事実に
基づく。化合物は赤外線に露出されると、許容された振動モードの赤外線振動数
に合致した赤外線振動数を選択的に吸収する。したがって化合物の赤外線吸収ス
ペクトルにより、どの振動であるか、したがってどんな官能基が構造に存在する
かが明らかになる。かくして試料中の既知の可能な化合物の官能基に一致しない
新規な振動数は結合エネルギー増加化合物に対する指標となる。

【０７３８】 １３．８．１ 試料の収集及び調製 ヒドリノ水素化物イオン含有化合物を調製する反応は式（８）で与えられる。
反応によりヒドリノ水素化物イオンを生成するヒドリノ原子は、ＦＴＩＲスペク
トル分析用の結晶試料を調製するのに使用した電解セル水素化物反応容器によっ
て製造することができる。ヒドリノ水素化物化合物を直接収集し、もしくはＫ₂ ＣＯ₃電解液をＨＮＯ₃で酸性にした後、結晶皿上で結晶を析出させることにより
溶液から精製した。

【０７３９】 試料＃１：サーマコア電解セルからのＫ₂ＣＯ₃電解液を丁度黄白色の結晶が形
成されるまで濃縮して試料＃１を調製した。ＸＰＳ（ＸＰＳ試料＃６）、ＸＲＤ
スペクトル（ＸＲＤ試料＃２）、ＴＯＦＳＩＭＳスペクトル（ＴＯＦＳＩＭＳ＃
１）、ＮＭＲ（ＮＭＲ試料＃１）及びＥＳＩＴＯＦＭＳスペクトル（ＥＳＩＴＯ
ＦＭＳ試料＃２）も得た。

【０７４０】 試料＃２：ＫＨＣＯ₃を９９．９９９％含む比較例。

【０７４１】 試料＃３：Ｋ₂ＣＯ₃を９９．９９９％含む比較例。

【０７４２】 試料＃４：１）サーモコア電解セルからの４００ｃｃのＫ₂ＣＯ₃電解液をＨＮ
Ｏ₃で酸性にし、２）酸性にした溶液を１０ｃｃの容積に濃縮し、３）濃縮溶液 を結晶皿に入れ、そして４）結晶がゆっくり生成するように室温で静置すること
により試料を調製した。黄白色の結晶が結晶皿の外縁部に生成した。ＸＰＳ（Ｘ
ＰＳ試料＃１０）、質量スペクトル（質量スペクトル分析電解セル試料＃５及び
＃６）、ＸＲＤスペクトル（ＸＲＤ試料＃３Ａ及び＃３Ｂ）及びＴＯＦＳＩＭＳ
（ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃３）も得た。

【０７４３】 試料＃５：ＫＮＯ₃を９９．９９９％含む比較例。

【０７４４】 １３．８．２ フーリエ変換赤外線（ＦＴＩＲ）スペクトル分析 試料をカリフォルニア州マウンテンビューのサーフェス・サイエンス・ラボラ
トリーズ社にＦＴＩＲ分析のために送った。各物質の試料を赤外線送信基板に移
し、ニックプランＦＴＩＲ顕微鏡が付いたニコレット・マグナ５５０ＦＴＩＲス
ペクトルメーターを用いてＦＴＩＲ分析した。試料走査数は５００であった。バ
ックグラウンド走査数は５００であった。分解能は８．０００であった。試料ゲ
インは４．０であった。ミラー速度は１．８９８８であった。アパチャーは１５
０．００であった。

【０７４５】 １３．８．３ 結果及び考察 重炭酸カリウム（試料＃２）及び炭酸カリウム（試料＃３）のＦＴＩＲスペク
トルを試料＃１のＦＴＩＲスペクトルと比較した。重炭酸塩及び炭酸塩の混合物
のスペクトルは、２つの比較例のスペクトルをデジタル的に加えることにより作
成した。２つの標準単独及び混合標準を試料＃１のＦＴＩＲスペクトルと比較し
た。比較から、試料＃１は炭酸カリウムを含むが重炭酸カリウムを含まないこと
が分かった。第２の成分は重炭酸カリウム以外の重炭酸塩であろう。炭酸カリウ
ムのスペクトルを試料＃１のスペクトルからデジタル的に抽出した。抽出したス
ペクトルを図６８に示す。１４００〜１６００ｃｍ^-1領域のバンドを含む数個の
バンドが観察された。いくつかの有機窒素化合物（例えばアクリルアミド、ピロ
リディノン）は１６６０ｃｍ^-1領域に強いバンドを持つ。しかし、検知可能なＣ
−Ｈバンドの欠如及び７００〜１１００ｃｍ^-1領域のバンドは無機物質を示唆し
ている。ヒドリノ水素化物化合物を指定するピークは３２９４、３０７７、２８
８３、１１００ｃｍ^-1、２４５０、１６６０、１５００、１４５６、１４２３、
１３００、１１５４、１０２３、８４６、７６１及び６６９ｃｍ^-1で観察された
。同定の指定がない新規なピークは、本発明にしたがい、ヒドリノ水素化物化合
物と対応させ同定する。ＦＴＩＲ結果は、ＸＰＳ（ＸＰＳ試料＃６）、ＴＯＦＳ
ＩＭＳ（ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃１）及びＮＭＲ（ＮＭＲ試料＃１）によって、対
応するセクションで述べるように確証した。

【０７４６】 試料＃１の重なったＦＴＩＲスペクトル及び比較例炭酸カリウムのＦＴＩＲス
ペクトルを図６９に示した。試料＃１のピークは７００〜２５００ｃｍ^-1領域で
炭酸カリウムのピークに極めて近似しているが、低振動数方向に約５０ｃｍ^-1シ
フトしている。このシフトはカリウム（Ｋ₂ＣＯ₃）のルビジウム（Ｒｂ₂ＣＯ₃）
による置換で観察されるシフトに、それらのＩＲスペクトルの比較で示されるよ
うに似ている［エム．エッチ．ブルッカー、ジェイ．ビー．ベイツ、スペクトロ
ケミカ・アクタ、ＶＯｌ．３０Ａ（１９４）、ｐ２２１１〜２２２０］。試料＃
１のシフトはヒドリノ水素化物イオンを含む架橋構造に炭酸カリウムと同種の官
能基を有するヒドリノ水素化物化合物に指定される。構造はつぎの通りである。

【０７４７】

【化８２】 試料＃４のＦＴＩＲスペクトルを図７０に示す。ＫＮＯ₃の赤外線バンドの振 動数は表３４に示す［ケー．ブイホス（Ｂｕｉｊｓ）、シー．ジェイ．エイチ．
シュッテ、スペクトロケミカ・アクタ、（１９６２）Ｖｏｌ．１８、ｐ３０７〜
３１３］。試料＃４の赤外線スペクトルバンドは、試料＃４の主成分をＫＮＯ₃ と同定するＫＮＯ₃のバンドと２つの点を除いて一致する。ヒドリノ水素化物化 合物を指定するピークは２３６２ｃｍ^-1及び２３３６ｃｍ^-1で観察された。ＫＮ
Ｏ₃を９９．９９９％含む比較例（試料＃５）のＦＴＩＲスペクトルに試料＃４ のＦＴＩＲスペクトルを重ねることにより新規なピークが確認された。このピー
クは試料＃４のＦＴＩＲスペクトルにのみ現れていた。同定の指定がない新規な
ピークは、本発明にしたがい、ヒドリノ水素化物化合物と対応させ同定する。Ｆ
ＴＩＲ結果は、ＸＰＳ（ＸＰＳ試料＃１０）、質量スペクトル分析（質量スペク
トル分析電解セル試料＃５及び＃６）、ＴＯＦＳＩＭＳ（ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃
３）及びＸＲＤ（ＸＲＤ試料＃３Ａ及び＃３Ｂ）によって、対応するセクション
で述べるように確証した。

【０７４８】

【表３４】 １３．９ ヒドリノ水素化物化合物のラマンスペクトル分析による同定 ラマンスペクトル分析は、化合物の結合原子又はイオンの振動数を測定するも
のである。振動数は結合種の結合強度及び質量の関数である。ヒドリノ及びヒド
リノ水素化物イオンはともに水素原子と質量が等価であるので、例えばニッケル
などのようなある元素に結合した水素のスペクトルに比べて新規なピークは異な
った結合強度を示す。異なった結合強度は水素種の電子の結合エネルギーが既知
の結合エネルギーと異なっているときにのみ生じる。したがって、これらの新規
な振動数は結合エネルギー増加水素化合物に対する指標となる。

【０７４９】 １３．９．１ 試料の収集及び調製 ヒドリノ水素化物イオン含有化合物を調製する反応は式（８）で与えられる。
反応によりヒドリノ水素化物イオンを形成するヒドリノ原子は、Ｋ₂ＣＯ₃電解セ
ル水素化物反応容器によって生成することができる。カソードをヒドリノ水素化
物化合物によって操作の間被覆し、カソードからのニッケルワイヤーをラマンス
ペクトル分析用の試料として使用した。同様なＮａ₂ＣＯ₃電解セルからの対照カ
ソードワイヤー及びＫ₂ＣＯ₃電解セルで使用した同じニッケルワイヤーの試料を
対照試料とした。追加の試料はＫ₂ＣＯ₃電解セルの電解液から得た。

【０７５０】 １３．９．１．１ ニッケルワイヤー試料 試料＃１：蒸留水で洗浄し、乾燥したＫ₂ＣＯ₃サーマコア電解セルのカソード
から除去したニッケルワイヤーに対しラマンスペクトル分析を実施した。

【０７５１】 試料＃２：蒸留水で洗浄し、乾燥した対照Ｎａ₂ＣＯ₃サーマコア電解セル（ブ
ラックライト・パワー社によって運転）のカソードから除去されたニッケルワイ
ヤーに対しラマンスペクトル分析を実施した。電解セルは２年の運転の間に結合
エネルギー増加水素化合物生成のエンタルピーを発生せず、電解セルセクション
からの結晶試料で述べた電解セルと電解液としてのＫ₂ＣＯ₃をＮａ₂ＣＯ₃で置換
したことを除き同じになった。

【０７５２】 試料＃３：試料＃１及び試料＃２の電解セルで使用した同一ワイヤー（ＮＩ２
０００．０１９７２”、ＨＴＮ３６ＮＯＡＧＩ、Ａｌワイヤー・テクノラジー社
）についてラマンスペクトル分析を実施した。

【０７５３】 １３．９．１．２ 結晶試料 試料＃４：ＢＬＰ電解セルからの３００ｃｃのＫ₂ＣＯ₃電解液を５０℃でロー
タリーエバポレーターを使用して丁度沈殿物が生成されるまで濃縮することによ
り試料を調製した。量は約５０ｃｃであった。追加の電解液を５０℃で加熱しな
がら結晶が消えるまで加えた。ついで飽和溶液を密閉した丸底フラスコに２５℃
で３週間放置することにより結晶を３週間にわたって成長させた。収量は１ｇで
あった。ＸＰＳ（ＸＰＳ試料＃７）、ＴＯＦＳＩＭＳ（ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃８
）、³⁹ＫＮＭＲ（³⁹ＫＮＭＲ試料＃１）及びＥＳＩＴＯＦＭＳ（ＥＳＩＴＯＦＭ
Ｓ試料＃３）も実施した。

【０７５４】 １３．９．２ ラマンスペクトル分析 試験試料及び対照試料をバージニア・テクノラジー環境触媒作用・物質試験室
で盲験で分析した。ラマンスペクトルは液体窒素冷却ＣＣＤ（電荷結合素子）検
知器（スペクトルム・ワン、スペックス社）を取り付けたスペックス５００Ｍス
ペクトロメーターにより得た。光波長５１４．５ｎｍを有するＡｒ⁺レーザー（ モデル９５、レクセル社）を励起源として使用し、試料からの膨張性散乱を効果
的に除くためにホログラフフィルター（スーパーノッチ・プラス、カイザー社）
を採用した。スペクトルは循環状態で測定し、キャピラリー試料ホルダー（モデ
ル１４９２、スペックス社）上のキャピラリーガラス管（外径０．８〜１．１ｍ
ｍ、長さ９０ｍｍ、キンブル社）に試料を入れた。粉体試料のスペクトルをつぎ
の条件で得た：試料上のレーザーパワー１０ｍＷ、モノクロメータのスリット幅
２０ｍｍ（解像度３ｃｍ^-1に対応）、検知器の露出時間１０秒、走査回数平均３
０回。ワイヤーは同じ試料ホルダーに直接入れた。ワイヤーからのラマン散乱は
非常に弱いので、そのスペクトルの測定条件はつぎの通りとした：試料上のレー
ザーパワー１００ｍＷ、モノクロメータのスリット幅５０ｍｍ（解像度６ｃｍ^-1 に対応）、検知器の露出時間３０秒、走査回数平均６０回。

【０７５５】 １３．９．３ 結果及び考察 １）蒸留水で洗浄し、乾燥したＫ₂ＣＯ₃サーマコア電解セルのカソードから除
去されたニッケルワイヤー、２）蒸留水で洗浄し、乾燥した対照Ｎａ₂ＣＯ₃サー
マコア電解セル（ブラックライト・パワー社によって運転）のカソードから除去
されたニッケルワイヤー、及び３）試料＃１及び試料＃２の電解セルで使用した
同一ニッケルワイヤー（ＮＩ２０００．０１９７”、ＨＴＮ３６ＮＯＡＧＩ、Ａ
ｌワイヤー・テクノラジー社）についての積層ラマンスペクトルを図７１に示す
。各スペクトルの同定可能なピークが示されている。更に試料＃１（Ｋ₂ＣＯ₃電
解セルのカソード）はいくつかの同定できないピークを１１３４ｃｍ^-1、１０９
６ｃｍ^-1、１０４７ｃｍ^-1、１００４ｃｍ^-1及び８２８ｃｍ^-1に含んでいる。こ
れらのピークはＫ₂ＣＯ₃又はＫＨＣＯ₃の既知のラマンピークに対応しておらず ［アイ．エイ．ゲーゲン、ジー．エイ．ニューマン、スペクトロケミカ・アクタ
、Ｖｏｌ．４９Ａ、Ｎｏ．５／６（１９９３）、ｐ８５９〜８８７］、それぞれ
表３５及び表３６に示される通りである。

【０７５６】

【表３５】

【０７５７】

【表３６】 ラマンスペクトル分析に加えて、Ｘ線回折（ＸＲＤ）、カロリメトリー及びガ
スクロマトグラフィー試験を対応セクションに示すように行った。対応のＸＲＤ
試料は試料＃１とした。Ｋ₂ＣＯ₃電解セルヒドリノ水素化物反応容器（ＸＲＤ試
料＃１Ａ）のカソードからの結晶についての同定されてないＸＲＤピークの２θ
及びｄ間隔を表５及び図５０に示す。ヒドリノ水素化物化合物の分解反応エンタ
ルピーを断熱カロリメーターで測定した測定結果を図４３及び表８に示す。結果
はヒドリノ水素化物化合物の分解反応が非常に発熱的であることを示している。
最良の場合、１ＭＪのエンタルピーが３０秒間にわたって放出された。高純度水
素のガスクラマトグラフィー分析（６０ｍのカラム）を図４５に示す。Ｋ₂ＣＯ₃ 電解セルの加熱したニッケルワイヤーカソードについてのガスクラマトグラフィ
ー分析結果を図４６に示す。結果は、普通の水素のピークと流出時間が匹敵する
が明確に異なるピークの存在により、新しい形態の水素分子が検出されたことを
示している。

【０７５８】 試料＃４のラマンスペクトルを図７２に示す。ＫＨＣＯ₃の既知のピーク及び Ｋ₂ＣＯ₃に指定されうる小さいピークに加えて、１６８５ｃｍ^-1及び８３５ｃｍ ^-1 に未知のピークが現れている。１６８５ｃｍ^-1の未知のラマンピークはＮ−Ｈ
結合領域に存在する。ＦＴＩＲ試料＃１も１４００〜１６００ｃｍ^-1領域に未知
のバンドを含んでいる。ＸＰＳでの研究によれば、ラマン試料＃４及びＦＴＩＲ
試料＃１はＮ−Ｈバンドを含んでいない。前者のＮ１ｓ ＸＰＳピークは３９３
．６ｅＶにあり、後者のＮ１ｓ ＸＰＳピークは３９０ｅＶにある広いピークで
ある。一方、Ｎ−Ｈバンドを含む化合物のＮ１ｓ ＸＰＳピークは約３９９ｅＶ
に見られ、既知の化合物に対する最低エネルギーのＮ１ｓ ＸＰＳピークはいず
れも約３９７ｅＶにある。

【０７５９】 ラマン試料＃４の８３５ｃｍ^-1ピークは架橋及び末端の金属−水素結合（ラマ
ン試料＃１にも示されている）の領域に存在する。同定の指定がない新規なピー
クは、本発明にしたがい、ヒドリノ水素化物化合物と対応させ同定する。

【０７６０】 １３．１０ ヒドリノ水素化物化合物のプロトン核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペク トル分析による同定 ＮＭＲは化合物のプロトンがプロトン、Ｈ₃ ⁺、水素原子又は水素化物イオンの
いずれで存在するかを識別することができる。後の方の場合には、更に水素化物
イオンがヒドリノ水素化物か否かを決定でき、またヒドリノ水素化物イオンの分
子量子状態を決定することができる。プロトン磁気回転比γ_p／２πはつぎの通 りである。

【０７６１】

【数４２】 ＮＭＲの振動数ｆは式（８３）で与えられるプロトン磁気回転比と磁束Ｂの積
である。

【０７６２】

【数４３】 超伝導ＮＭＲ磁石に対する典型的な磁束は６．３５７Ｔである。式（８４）に
よれば、これはラジオ波振動数（ＲＦ）の２７０．６５５７５９１ＭＨｚに対応
する。定常磁場でスペクトルを生じるために振動数を走査する。あるいは、普通
タイプのＮＭＲスペクトロメータの例では、ラジオ波振動数を２７０．６１９６
ＭＨｚ一定に保持し、印加する磁場Ｈｏ（Ｈｏ＝Ｂ／μｏ）を小さい範囲で変化
させ、エネルギー吸収の振動数をＨｏの種々の値で記録する。あるいは、磁場を
ＲＦパルスで変化させる。スペクトルは典型的には走査して、増加するＨｏの関
数として表示する。低いＨｏでエネルギーを吸収したプロトンはダウンフィール
ド（ｄｏｗｎｆｉｅｌｄ）吸収ピークを生じ、一方、高いＨｏでエネルギーを吸
収したプロトンはアップフィールド（ｕｐｆｉｅｌｄ）吸収ピークを生じる。試
料の化合物の電子は原子核で磁場に印加した値から少し逸脱させるような影響を
与える。化学的環境がＮＭＲ効果を持たないような場合に対しては、２７０．６
１９６ＭＨｚ一定に保持したラジオ波振動で共鳴したＨｏの値はつぎの通りであ
る。

【０７６３】

【数４４】 化学的環境がＮＭＲ効果を持つ場合には、Ｈｏの異なった値が共鳴のために要
求される。この化学シフトは印加した磁場による核での電磁束変化（各ヒドリノ
水素化物イオンの場合にはその半径の関数となる）に比例する。印加した磁束Ｂ
による水素化物イオンの各電子の磁気モーメントの変化Δｍはつぎの通りである
［パーセル，イー．「電気及び磁気」、マグローヒル、ニューヨーク、（１９６
５）、ｐ３７０〜３８９］。

【０７６４】

【数４５】 各電子の磁気モーメントの変化Δｍによる原子核での磁束Ｂの変化はミルズの
式（１．１００）に従う［ミルズ，アール．「古典量子力学の大統一理論」１９
９６年９月版（「’９６ミルズＧＵＴ」）］。

【０７６５】

【数４６】 （ｒ＜ｒ_nにつき）ここに、μｏは真空の透磁率である。原子核における反磁性 磁束（印加した磁場に対向する磁束）はその半径に逆比例することが式（８６〜
８７）から出てくる。共鳴が起こるためには、印加した磁場の式（８５）による
付与値からの変化ΔＨｏの補償が、ヒドリノ水素化物イオンの電子による磁場と
同量かつ反対量で必要である。式（２１）によれば、ヒドリノ水素化物イオンＨ ^- （１／ｐ）半径の水素化物イオンＨ^-（１／ｌ）の半径に対する比は整数の逆数
である。化学シフトがないプロトンと比較して、ヒドリノ水素化物イオンＨ^-（ １／ｐ）のプロトンの共鳴ためのΔＨｏの水素化物イオンのそれに対する比は正
の整数であることが式（８５〜８７）から出てくる（すなわち、ヒドリノ水素化
物イオンの吸収ピークは、化学シフトがなくｐが整数であるプロトンと比較して
、水素化物イオンに対し共鳴であるΔＨｏの値をｐ倍した値のΔＨｏで起こる）
。しかしながら、水素化物イオンは濃縮物質中に独立して存在しない。ヒドリノ
水素化物イオンはアルカリ及び他のカチオンと中性の化合物を形成して、通常の
プロトンＮＭＲスペクトロメーターで検知しうる範囲に、著しくダウンフィール
ドのＮＭＲシフトがＮＭＲ信号を発生するように寄与する。更に、普通及び結合
エネルギー増加水素種を含む化合物の結合エネルギーが増大した１つ又はそれ以
上の水素種の存在による異常な化学シフトを普通の水素は持ちうる。かくして、
プロトンＮＭＲを使用してヒドリノ水素化物イオン及び新規な化学シフトにより
結合エネルギー増加水素化合物を同定する可能性を探求した。

【０７６６】 １３．１０．１ 試料の収集及び調製 ヒドリノ水素化物イオン含有化合物を調製するための反応は式（８）によって
与えられる。反応によりヒドリノ水素化物イオンを形成するヒドリノ原子は、Ｎ
ＭＲスペクトル分析用の結晶試料を生成するのに使用した電解セル水素化物反応
容器によって調製することができる。

【０７６７】 試料＃１：サーマコア電解セルからのＫ₂ＣＯ₃電解液を丁度黄白色の結晶が形
成されるまで濃縮して試料＃１を調製した。ＸＰＳ（ＸＰＳ試料＃６）、ＸＲＤ
スペクトル（ＸＲＤ試料＃２）、ＴＯＦＳＩＭＳ（ＴＯＦＳＩＭＳ＃１）、ＦＴ
ＩＲスペクトル（ＦＴＩＲ試料＃１）及びＥＳＩＴＯＦＭＳスペクトル（ＥＳＩ
ＴＯＦＭＳ試料＃２）を得た。

【０７６８】 試料＃２：Ｋ₂ＣＯ₃を９９．９９９％含む比較例。

【０７６９】 試料＃３：ＫＨＣＯ₃を９９％含む比較例。

【０７７０】 １３．１０．２ プロトン核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトル分析 試料をイリノイ州シャンペーンのスペクトラル・データ・サービス社へ送って
、マジックアングル固体プロトンＮＭＲを実施した。データはニコレット１２８
０コンピュータで操作される特注のスペクトル分析器によって得た。最終的なパ
ルスは調整したヘンリーラジオ増幅器から発生させた。¹ＨＮＭＲ振動数は２７ ０．６１９６ＭＨｚであった。１５°のパルス長に対応する２μ秒のパルス及び
３秒のリサイクル遅延を使用した。窓は±３１ｋＨｚであった。スピン速度は４
．５ｋＨｚであった。スキャン数は１０００であった。化学シフトを外部ＴＭＳ
と照合した。オフセットは１５２７．１２Ｈｚであった。磁束は６．３５７Ｔで
あった。

【０７７１】 １３．１０．３ 結果及び考察 試料＃１のＮＭＲスペクトルを図７３に示す。ピークの指定を表３７に示す。
Ｋ₂ＣＯ₃比較例の試料＃２のＮＭＲスペクトルは極めて弱かった。スペクトルは
１．２０８ｐｐｍに水のピーク、５．６０４ｐｐｍにピーク、１３．ｐｐｍ及び
１６．３ｐｐｍに非常に広い弱いピークを含んでいた。ＫＨＣＯ₃比較例の試料 ＃３のＮＭＲスペクトルは５．１５０ｐｐｍに小さい肩を有する４．７４５ｐｐ
ｍの大きなピーク、１３．２０３ｐｐｍに広いピーク、１．２ｐｐｍに小さいピ
ークを含んでいた。

【０７７２】 図７３に示し、表３７に指定したヒドリノ水素化物化合物のピークは対照に存
在していない。ＮＭＲスペクトルは再現性があることが観察され、ヒドリノ水素
化物化合物のピークはＫ₂ＣＯ₃電解セルから種々の方法によって作成した試料（
例えばＴＯＦＳＩＭＳ試料＃３）のＮＭＲスペクトルに存在することが観察され
た。ピークは炭化水素に割り当てることができなかった。炭化水素はＴＯＦＳＩ
ＭＳスペクトル（ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃１）及びＦＴＩＲスペクトル（ＦＴＩＲ
試料＃１）に基づくと試料＃１に存在しなかった。同定の指定がない新規なピー
クは、本発明にしたがい、ヒドリノ水素化物化合物と対応させ同定する。ヒドリ
ノ水素化物化合物の指定をＸＰＳ（ＸＰＳ試料＃６）、ＸＲＤスペクトル（ＸＲ
Ｄ試料＃２）、ＴＯＦＳＩＭＳ（ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃１）、ＦＴＩＲスペクト
ル（ＦＴＩＲ試料＃１）及びＥＳＩＴＯＦＭＳスペクトル（ＥＳＩＴＯＦＭＳ試
料＃２）によって対応するセクションで述べるように確証した。

【０７７３】

【表３７】 １３．１１ ヒドリノ水素化物化合物のエレクトロスプレーイオン化飛行時間 質量スペクトル分析（ＥＳＩＴＯＦＭＳ）による同定 エレクトロスプレーイオン化飛行時間質量スペクトル分析（ＥＳＴＯＦＭＳ）
は、大きなダイナミックレンジにわたる電荷対質量比（例えばｍ／ｅ＝１〜６０
０）の質量スペクトルを非常に高精度（例えば±０．００５ａｍｕ）で決定する
方法である。実質的に各化合物のＭ＋１ピークが切断なしに観察された。分析試
料はキャリアー溶液に溶解させる。溶液をエレクトロスプレー・チャンバーにポ
ンプで挿入しイオン化する。イオンをパルス電圧で加速し、ついで各イオンの質
量を高分解能飛行時間分析器で測定する。

【０７７４】 １３．１１．１ 試料の収集及び調製 ヒドリノ水素化物イオン含有化合物を作成する方法は式（８）に与えられる。
反応によりヒドリノ水素化物イオンを形成するヒドリノ原子はＥＳＩＴＯＦＭＳ
用の結晶試料を調製するのに使用したガス電解セル水素化物反応容器によって生
成することができる。ヒドリノ水素化物化合物は後続のクライオポンプによって
反応チャンバーから直接集めた。

【０７７５】 試料＃１：ガス電解セルヒドリノ水素化物反応容器（ＫＩ触媒、ステンレス鋼
フィラメント線及びＷフィラメントを含み、これらは電解セルの運転中クライオ
ポンプによって供給した）の頂部から結晶の暗色バンドを収集することによって
試料を調製した。リーハイ大学でＸＰｓも実施した。

【０７７６】 試料＃２：サーマコア電解セルからのＫ₂ＣＯ₃電解液を丁度黄白色の結晶が生
成されるまで濃縮して試料を調製した。リーハイ大学で試料をポリエチレン支持
上に装着することによってＸＰＳも得た。ＥＳＩＴＯＦＭＳに加えて、ＸＰＳ（
ＸＰＳ試料＃６）、ＸＲＤ（ＸＲＤ試料＃２）、ＴＯＦＳＩＭＳ（ＴＯＦＳＩＭ
Ｓ試料＃１）、ＦＴＩＲ（ＦＴＩＲ試料＃１）及びＮＭＲ（ＮＭＲ試料＃１）に
ついても、それぞれのセクションで述べるように実施した。

【０７７７】 試料＃３：ＢＬＰ電解セルからの３００ｃｃのＫ₂ＣＯ₃電解液を５０℃でロー
タリーエバポレーターを使用して丁度沈殿物が生成されるまで濃縮することによ
り試料を調製した。量は約５０ｃｃであった。追加の電解液を５０℃で加熱しな
がら結晶が消えるまで加えた。ついで飽和溶液を密閉した丸底フラスコに２５℃
で３週間放置することにより結晶を３週間にわたって成長させた。収量は１ｇで
あった。ＥＳＩＴＯＦＭＳに加えて、ＸＰＳ（ＸＰＳ試料＃７）、ＴＯＦＳＩＭ
Ｓ（ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃８）、³⁹ＫＮＭＲ（³⁹ＫＮＭＲ試料＃１）及びラマン
スペクトル分析（ラマン試料＃４）についても実施した。

【０７７８】 試料＃４：ＫＩ触媒及びニッケル繊維マット解離器（外部メーレンヒーターに
よって８００℃に加熱した）を含むガス電解セルヒドリノ水素化物反応容器の頂
部に約１００℃でクライオポンプ送した結晶の赤／オレンジバンドを集めること
によって試料を調製した。ＴＯＦＳＩＭＳスペクトル（ＴＯＦＳＩＭＳ＃９）も
ＴＯＦＳＩＭＳセクションに示すように得た。

【０７７９】 試料＃５：ＫＩ触媒及びニッケル繊維マット解離器（外部メーレンヒーターに
よって８００℃に加熱した）を含むガス電解セルヒドリノ水素化物反応容器の頂
部に約１２０℃でクライオポンプ送した結晶の黄色バンドを集めることによって
試料を調製した。ＴＯＦＳＩＭＳスペクトル（ＴＯＦＳＩＭＳ＃１０）もＴＯＦ
ＳＩＭＳセクションに示すように得た。

【０７８０】 試料＃６：Ｋ₂ＣＯ₃を９９％含む比較例。

【０７８１】 試料＃７：ＫＩを９９．９９％含む比較例。

【０７８２】 １３．１１．２ エレクトロスプレーイオン化飛行時間質量スペクトル分析（
ＥＳＩＴＯＦＭＳ） 試料をパースペクテイブ・バイオシステムズ社（マサチューセッツ州フラミン
グハム）にＥＳＩＴＯＦＭＳ分析のために送った。標準エレクトロスプレーイン
ターフェースを取りつけたマリナーＥＳＩ ＴＯＦ装置によってデータを得た。
試料を５μｌのループを持つループ注入装置を介して２０μｌ／分の流量で供給
した。溶媒は水：アセトニトリル（５０：５０）で、酢酸を１％添加した。質量
スペクトルは検出されたイオン数（Ｙ軸）対イオンの質量／電荷比（Ｘ軸）とし
てプロットする。

【０７８３】 １３．１３．３ 結果及び考察 表３８〜４１でＭ＋２ピークをヒドリノ水素化カリウム化合物として指定した
場合には、Ｍ＋２の強度は対応する⁴¹Ｋピークに対し予測される強度を著しく上
回っていたが、質量は正確であった。例えばＫＨＫＯＨ₂に指定されるピークの 強度はＫ₂ＯＨに対応する⁴¹Ｋピークの強度予測値の少なくとも２倍あった。³⁹ ＫＨ₂ ⁺の場合、⁴¹Ｋピークは存在せず、また準安定中立に対応するピークはｍ／
ｅ＝４２．１４及びｍ／ｅ＝４２．２３で観察されており、⁴¹Ｋ種（⁴¹ＫＨ₂ ⁺）
が中立準安定物であることを示す消失イオンを説明できる可能性がある。もっと
ありそうな別な説明は、³⁹Ｋ及び⁴¹Ｋは交換を受けており、ある種のヒドリノ水
素化物化合物に対しては、³⁹Ｋヒドリノ水素化物化合物の結合エネルギーが³⁹Ｋ
のより大きな核磁気モーメントにより、⁴¹Ｋ化合物の結合エネルギーを実質的に
熱エネルギー以上で超えるということである。ヒドリノ原子及び水素化物イオン
が結合エネルギーの差に基づいて特定のアイソトープと結合を作るという選択性
は、対応セクションで示し考察したＴＯＦＳＩＭＳスペクトル中に⁴¹ＫＨ₂ ⁺が不
存在で³⁹ＫＨ₂ ⁺が存在することが実験的に観察されたことの説明を与える。ＥＳ
ＩＴＯＦＭＳ及びＴＯＦＳＩＭＳを合わせて考えると、結合エネルギー増加水素
化合物のアイソトープ選択性結合が確認される。

【０７８４】 試料＃１についてのポジティブエレクトロスプレーイオン化飛行時間質量スペ
クトル分析（ＥＳＩＴＯＦＭＳ）における親ピークとして指定されるヒドリノ水
素化物化合物（ｍ／ｅ）もしくは対応フラグメント（ｍ／ｅ）を表３８に示す。

【０７８５】

【表３８】 シランが観察された。表３８に与えられたＳｉ₉Ｈ₄₁（ｍ／ｅ＝２９３）ピー クはＭ＋１ピークであり、ＳｉＨ₈及びＳｉＨ₃₂（ｍ／ｅ＝２５６）に切断する 。

【０７８６】

【化８３】 大きなｍ／ｅ＝３６ピークが四極質量スペクトルで観察された。ピークはＳｉ
Ｈ⁸に指定される。ジヒドリノピークがＸＰＳに、

【０７８７】

【化８４】 に対応する１３９．５ｅＶで、及び

【０７８８】

【化８５】 に対応する６３ｅＶで観察された。シリコンピークも観察された。ジヒドリノピ
ークはＳｉＨ₈、例えば

【０７８９】

【化８６】 に指定される。ＳｉＨ₈は試料＃１２のＸＰＳの場合にも観察された。試料＃１ ２についての測定Ｘ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）の０〜１６０ｅＶ結合エネル
ギー領域を、同定された１次エレメント及びジヒドリノピークとともに図７４に
示す。ＰｂもしくはＺｎの１３９．５ｅＶピーク源としての可能性をＴＯＦＳＩ
ＭＳによって除去した。鉛もしくは亜鉛のピークはＸＰＳの強度オーダー程度の
ＴＯＦＳＩＭＳ検出限界で全く観察されなかった。ＮａＳｉ₂Ｈ₁₄（ｍ／ｅ＝９ ３）ピークはＴＯＦＳＩＭＳで観察されなかった。このピークはフラグメントＮ
ａＳｉＨ₆（ｍ／ｅ＝５７）及びＳｉＨ₈（ｍ／ｅ＝３６）を生じることができる
。これらのフラグメント及び類似化合物を質量スペクトル分析によるヒドリノ水
素化物化合物同定のセクションに示す。

【０７９０】

【化８７】 試料＃２についてのポジティブエレクトロスプレーイオン化飛行時間質量スペ
クトル分析（ＥＳＩＴＯＦＭＳ）における親ピークとして指定されるヒドリノ水
素化物化合物（ｍ／ｅ）もしくは対応フラグメント（ｍ／ｅ）を表３９に示す。

【０７９１】

【表３９】 試料＃２についてのネガティブエレクトロスプレーイオン化飛行時間質量スペ
クトル分析（ＥＳＩＴＯＦＭＳ）における親ピークとして指定されるヒドリノ水
素化物化合物（ｍ／ｅ）もしくは対応フラグメント（ｍ／ｅ）を表４０に示す。

【０７９２】

【表４０】 表３９及び４０に示したポジティブ及びネガティブエレクトロスプレーイオン
化飛行時間質量スペクトル分析（ＥＳＩＴＯＦＭＳ）試料＃２に対する結果は、
試料＃３に対して得られた結果を代表していた。

【０７９３】 試料＃４についてのポジティブエレクトロスプレーイオン化飛行時間質量スペ
クトル分析（ＥＳＩＴＯＦＭＳ）における親ピークとして指定されるヒドリノ水
素化物化合物（ｍ／ｅ）もしくは対応フラグメント（ｍ／ｅ）を表４１に示す。

【０７９４】

【表４１】 表４１に示したポジティブエレクトロスプレーイオン化飛行時間質量スペクト
ル分析（ＥＳＩＴＯＦＭＳ）試料＃４に対する結果は、試料＃５に対して得られ
た結果を代表していた。

【０７９５】 試験試料のＥＳＩＴＯＦＭＳスペクトルは出発物質の対照試料よりも重量あた
りの強度が大きいカリウムピークを有していた。重量パーセントが増大したカリ
ウムは試料の主成分としてのカリウムヒドリノ水素化物化合物ＫＨ_n（ｎ＝１か ら５）（Ｋの重量％＞８８％）に指定される。試験試料の各ＥＳＩＴＯＦＭＳス
ペクトルの⁴¹Ｋピークは自然同位体存在量から予測されるよりもずっと大きかっ
た。無機ｍ／ｅ＝４１ピークをＫＨ₂ ⁺に指定された。炭酸カリウム対照及びヨウ
化カリウムに対するＥＳＩＴＯＦＭＳスペクトルを試験試料の物質重量の１０倍
でそれぞれ走査して得た。スペクトルは正常な⁴¹Ｋ／³⁹Ｋ比を示した。したがっ
て検出器の飽和は発生しなかった。更に確証するために、各試験及び対照試料の
一連の希釈物（１０Ｘ、１００Ｘ及び１０００Ｘ）のスペクトルについて質量ク
ロマトグラムを繰り返した。⁴¹Ｋ／³⁹Ｋ比は希釈の関数として一定であった。Ｅ
ＳＩＴＯＦＭＳ試料＃（表＃）及びＴＯＦＳＩＭＳ試料＃（表＃）間の対応を表
４２に示す。

【０７９６】

【表４２】 ヒドリノ水素化物化合物を両者の手法で同定した。ＥＳＩＴＯＦＭＳ及びＴＯ
ＦＳＩＭＳは、ここにＫＨ_nのように指定したヒドリノ水素化物化合物を確証し 互いに補強し、両者を合わせると驚異的な支持が与えられる。

【０７９７】 １３．１２ ヒドリノ水素化物化合物の熱重量測定分析及び示差熱分析（ＴＧ Ａ／ＤＴＡ）による同定 熱重量測定分析 熱重量測定分析は試料の温度と質量間の動的関係を決定する方法である。試料
の質量をその温度を雰囲気から高温（例えば１０００℃）に直線的に増加させな
がら連続的に記録する。得られた熱重量は定性及び定量の両情報を与える。熱重
量の微分曲線（微分熱重量分析）は熱重量で検出されない追加の情報を感度を改
善することによって与える。各化合物は特有な熱重量及び微分曲線を有している
。温度上昇を伴なう時間の関数としての重量変化の対照と比較して新規な変化速
度は、結合エネルギー増加水素化合物に対する指標となる。

【０７９８】 示差熱分析 示差熱分析は化学系と不活性な比較化合物との間の温度差を両者の温度を一定
速度で増加させながら測定することによって、化学系の吸収又は放出した熱を観
察する方法である。温度／時間及び示差温度との間に得られるプロットは示差熱
重量と呼ばれる。示差熱重量から種々の発熱及び吸熱過程を推定することができ
るので、研究下にある化合物の指紋として使用することができる。示差熱分析は
化合物の純度（すなわち、試料中に化合物の混合物が存在するか否か）を決定す
るのにも使用することができる。

【０７９９】 １３．１２．１ 試料の収集及び調製 ヒドリノ水素化物イオン含有化合物を調製する反応は式（８）により与えられ
る。反応によりヒドリノ水素化物イオンを形成するヒドリノ原子は、ＴＧＡ／Ｄ
ＴＡ用の結晶試料を調製するのに使用したＫ₂ＣＯ₃電解セル水素化物反応容器に
よって生成することができる。Ｋ₂ＣＯ₃電解液をＨＮＯ₃で酸性にした後、結晶 皿で結晶を析出させることにより、ヒドリノ水素化物化合物を溶液から生成した
。

【０８００】 試料＃１：Ｋ₂ＣＯ₃を９９．９９９％含む比較例。

【０８０１】 試料＃２：ＢＬＰ電解セルからのＫ₂ＣＯ₃電解液をＨＮＯ₃により酸性にし、 その酸性溶液を室温に放置して黄白色の結晶が形成されるまで濃縮することによ
り試料を調製した。ＸＰＳ（ＸＰＳ試料＃５）、同様な試料の質量スペクトル分
析（質量スペクトル分析電解セル試料＃３）、ＴＯＦＳＩＭＳ（ＴＯＦＳＩＭＳ
試料＃６）及びＴＧＡ／ＤＴＡ（ＴＧＡ／ＤＴＡ試料＃２）も実施した。

【０８０２】 １３．１２．２ 熱重量測定分析（ＴＧＡ）及び示差熱分析（ＤＴＡ） 試験及び対照試料をティーエー・インストルメンツ社（ニューカッスル、ＤＥ
）によって盲検で分析した。分析器は２０５０ＴＧＡ、Ｖ５．３Ｂで、モジュー
ルはＴＡＧ１０００℃であった。プラチナ皿を使用して３．５〜３．７５ｇのサ
イズの各試料を操作した。方法はＴＧ−ＭＳとした。加熱速度は１０℃／分とし
た。質量スペクトルメーター（ＭＳ）へのキャリアーガスは流量１００ｍｌ／分
の窒素ガスとした。サンプリング速度は２．０秒／ｐｔであった。

【０８０３】 １３．１２．３ 結果及び考察 １）ＫＮＯ₃を９９．９９９％含む比較例（ＴＧＡ／ＤＴＡ試料＃１）、２） Ｋ₂ＣＯ₃サーモコア電解セルの酸性電解液から結晶皿の外縁部に生成させた黄白
色結晶からの結晶（ＴＧＡ／ＤＴＡ試料＃２）についての積層ＴＧＡ結果を図７
５に示す。各ＴＧＡ測定の同定可能なピークが示されている。対照では６５６℃
（６５分）及び７５２℃（７２．５分）に特徴が観察された。これらの特徴は試
料＃２に対しても観察された。更に試料＃２は図７５に示される４５６℃（４５
．５分）、７０８℃（６８分）及び７５９℃（７５分）に新規な特徴を含んでい
た。

【０８０４】 １）比較例（ＴＧＡ／ＤＴＡ試料＃１）、２）ＴＧＡ／ＤＴＡ試料＃２につい
ての積層ＤＴＡ結果を図７６に示す。各ＤＴＡ測定の同定可能なピークが示され
ている。対照では１３６℃、３３７℃、７２３℃、９００℃及び９７２℃に特徴
が観察された。１３６℃及び３３７℃の特徴は試料＃２に対しても観察された。
しかし、３３３℃を超える温度では、新規な示差熱重量が試料＃２に対し観察さ
れた。新規な特徴は図７６に示される６９２℃、８５４℃及び９５７℃に現れた
。

【０８０５】 同定の指定がない新規なＴＧＡ及びＤＴＡピークは、本発明にしたがい、ヒド
リノ水素化物化合物と対応させ同定する。

【０８０６】 １３．１３ ヒドリノ水素化物化合物の³⁹Ｋ核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトル 分析による同定 ³⁹ＫＮＭＲは新しいカリウム化合物が既知の化合物との混合物の成分として存
在するか否かを既知の化合物に対する新しい化合物の異なった化学シフトに基づ
いて識別することができる。³⁹Ｋの交換が起こった場合、³⁹ＫのＮＭＲピークの
化学シフトは標準及び対象化合物の化学シフトの中間に観察されるであろう。ヒ
ドリノ水素化物化合物をＸＰＳ、質量スペクトル分析及びＴＯＦＳＩＭＳのよう
な方法により対応セクションに述べるように観察してきた。電解セルの場合、電
解溶液は純粋なＫ₂ＣＯ₃であった。かくして、³⁹ＫＮＭＲを使用して電解ヒドリ
ノ水素化物反応容器の運転中に形成されるヒドリノ水素化カリウムを同定する可
能性を探求した。同定は出発物質のＫ₂ＣＯ₃に対する³⁹ＫＮＭＲ化学シフトに基
づいて行った。

【０８０７】 １３．１３．１ 試料の収集及び調製 ヒドリノ水素化カリウムイオン含有化合物を調製するための反応は式（３〜５
）及び式（８）によって与えられる。反応によりヒドリノ水素化物イオンを形成
するヒドリノ原子は、³⁹ＫＮＭＲスペクトル分析用の結晶試料を調製するのに使
用したＫ₂ＣＯ₃電解セル水素化物反応容器によって生成することができる。

【０８０８】 試料＃１：ＢＬＰ電解セルからの３００ｃｃのＫ₂ＣＯ₃電解液を５０℃でロー
タリーエバポレーターを使用して丁度沈殿物が生成されるまで濃縮することによ
り試料を調製した。量は約５０ｃｃであった。追加の電解液を５０℃で加熱しな
がら結晶が消えるまで加えた。ついで、飽和溶液を密閉した丸底フラスコに２５
℃で３週間放置することによって結晶を３週間にわたって成長させた。収量は１
ｇであった。ＸＰＳ（ＸＰＳ試料＃７）、ＴＯＦＳＩＭＳ（ＴＯＦＳＩＭＳ試料
＃８）、ラマンスペクトル分析（ラマン試料＃４）及びＥＳＩＴＯＦＭＳ（ＥＳ
ＩＴＯＦＭＳ試料＃３）も得た。

【０８０９】 試料＃２：Ｋ₂ＣＯ₃を９９．９９９％含む比較例。

【０８１０】 １３．１３．２ ³⁹Ｋ核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトル分析 試料をイリノイ州シャンペーンのスペクトルラル・データ・サービス社に送っ
て、テクマグ３６０−１装置上のＤ₂Ｏ溶液中で³⁹ＫＮＭＲを実施した。最終的 なパルスはＡＴＭ増幅器から発生させた。³⁹ＫＮＭＲ振動数は１６．９５４３Ｍ
Ｈｚであった。４５°のパルス長に対応する３５μ秒のパルス及び１秒のリサイ
クル遅延を使用した。窓は±１ｋＨｚであった。スキャン数は１００であった。
化学シフトをＫＢｒ（Ｄ₂）と０．００ｐｐｍで照合した。オフセットは−１５ ０．４Ｈｚであった。

【０８１１】 １３．１３．３ 結果及び考察 単一強度の³⁹ＫＮＭＲピークが試料＃１及び試料＃２のスペクトルに観察され
た。結果をピーク指定とともに表４３に示す。出発物質の試料＃２に相対させる
と試料＃１に対し³⁹ＫＮＭＲ化学シフトが観察され、これは典型的な³⁹ＫＮＭＲ
化学シフトと比べて顕著であった。試料＃１のスペクトル中の１つのピークの存
在は交換が発生したことを示している。観察されたピークシフトを備えるために
は新しいカリウム化合物の存在があった。³⁹ＫＮＭＲ化学シフトは、本発明にし
たがい、ヒドリノ水素化カリウムと対応させ同定する。ヒドリノ水素化カリウム
化合物についての指定を、ＸＰＳ（ＸＰＳ試料＃７）、ＴＯＦＳＩＭＳ（ＴＯＦ
ＳＩＭＳ試料＃８）、ラマンスペクトル分析（ラマン試料＃４）、質量スペクト
ル分析（図６３）及びＥＳＩＴＯＦＭＳ（ＥＳＩＴＯＦＭＳ試料＃３）により対
応するセクションに述べるように確証した。

【０８１２】

【表４３】

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明になる水素化物反応容器の模式図である。

【図２】 図２は本発明になる電解セル水素化物反応容器の模式図である。

【図３】 図３は本発明になるガスセル水素化物反応容器の模式図である。

【図４】 図４は本発明になる実験用ガスセル水素化物反応容器の模式図である。

【図５】 図５は本発明になるガス放電セル水素化物反応容器の模式図である。

【図６】 図６は本発明になる実験用ガス放電セル水素化物反応容器の模式図である。

【図７】 図７は本発明になるプラズマトーチセル水素化物反応容器の模式図である。

【図８】 図８は本発明になる別のプラズマトーチセル水素化物反応容器の模式図である。

【図９】 図９は本発明になる燃料電池の模式図である。

【図９Ａ】 図９Ａは本発明になるバッテリーの模式図である。

【図１０】 図１０は対照ガラス状炭素棒のＸ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）の０〜１２０
０ｅＶ結合エネルギー領域である。

【図１１】 図１１は０．５７Ｍ Ｋ₂ＣＯ₃電解質（液）の電解後のガラス状炭素棒カソー
ド（試料＃１）のサーベースペクトル、同定された１次元素である。

【図１２】 図１２は０．５７Ｍ Ｋ₂ＣＯ₃電解質の電解後のガラス状炭素棒カソード（試
料＃１）の低結合エネルギー領域（０〜２８５ｅＶ）である。

【図１３】 図１３は０．５７Ｍ Ｋ₂ＣＯ₃電解質の電解後のガラス状炭素棒カソード（試
料＃１）のＸ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）の５５〜７０ｅＶ結合エネルギー領
域である。

【図１４】 図１４は０．５７Ｍ Ｋ₂ＣＯ₃電解質の電解後のガラス状炭素棒カソード（試
料＃２）の高解像Ｘ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）の０〜７０ｅＶ結合エネルギ
ー領域である。

【図１５】 図１５は０．５７Ｍ Ｋ₂ＣＯ₃電解質の電解及び貯蔵３か月後のガラス質炭素
棒カソード（試料＃３）の高解像Ｘ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）の０〜７０ｅ
Ｖ結合エネルギー領域である。

【図１６】 図１６は結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー６．３×１０⁸Ｊ を産生したＫ₂ＣＯ₃電解セルから電解質を濾過することによって調製した結晶（
試料＃４）のサーベースペクトル、同定された１次元素である。

【図１７】 図１７は結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー６．３×１０⁸Ｊ を産生したＫ₂ＣＯ₃電解セルから電解質を濾過することによって調製した結晶（
試料＃４）の高解像Ｘ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）の０〜７５ｅＶ結合エネル
ギー領域である。

【図１８】 図１８は結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー６．３×１０⁸Ｊ を産生したＫ₂ＣＯ₃電解セルからの電解質を酸性にし、酸性にした溶液を室温放
置で結晶が生成するまで濃縮することによって調製した結晶（試料＃５）のサー
ベースペクトル、同定された１次元素である。

【図１９】 図１９は結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー６．３×１０⁸Ｊ を産生したＫ₂ＣＯ₃電解セルからの電解質を酸性にし、酸性にした溶液を室温放
置で結晶が生成するまで濃縮することによって調製した結晶（試料＃５）の高解
像Ｘ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）の０〜７５ｅＶ結合エネルギー領域である。

【図２０】 図２０はサーマコア インコーポレイテッド（Ｔｈｅｒｍａｃｏｒｅ Ｉｎｃ
．）が運転したＫ₂ＣＯ₃電解セルから電解質を沈澱が生成し始めるまで濃縮する
ことによって調製した結晶（試料＃６）のサーベースペクトル、同定された１次
元素である。

【図２１】 図２１はサーマコア インコーポレイテッドが運転したＫ₂ＣＯ₃電解セルから
電解質を沈澱が生成し始めるまで濃縮することによって調製した結晶（試料＃６
）の同定された１次元素を伴う高解像Ｘ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）の０〜７
５ｅＶ結合エネルギー領域である。

【図２２】 図２２は試料＃４、試料＃５、試料＃６及び試料＃７に関する高解像Ｘ線光電
子スペクトル（ＸＰＳ）の０〜７５ｅＶ結合エネルギー領域の重畳である。

【図２３】 図２３は試料＃８、試料＃９及び試料＃９Ａの底部から頂部の順に積重ねた高
解像Ｘ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）（０〜７５ｅＶ結合エネルギー領域）であ
る。

【図２４】 図２４はＬｉＮＯ₃で１Ｍにし、ＨＮＯ₃で酸性にしたＫ₂ＣＯ₃電解セルヒドリ
ノ水素化物反応容器の電解質からの結晶（電解セル試料＃３）の試料ヒータ温度
２００℃での蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０）である。

【図２５Ａ】 図２５ＡはＫ₂ＣＯ₃電解セルヒドリノ水素化物反応容器の電解質から濾過した
結晶（電解セル試料＃４）の試料ヒータ温度１８５℃での蒸気の質量スペクトル
（ｍ／ｅ＝０〜１１０）である。

【図２５Ｂ】 図２５ＢはＫ₂ＣＯ₃電解セルヒドリノ水素化物反応容器の電解質から濾過した
結晶（電解セル試料＃４）の試料ヒータ温度２２５℃での蒸気の質量スペクトル
（ｍ／ｅ＝０〜１１０）である。

【図２５Ｃ】 図２５ＣはＫ₂ＣＯ₃電解セルヒドリノ水素化物反応容器の電解質から濾過した
結晶（電解セル試料＃４）の試料ヒ−タ温度２３４℃での蒸気の質量スペクトル
（ｍ／ｅ＝０〜２００）、主成分ヒドリノ水素化物シラン化合物及びシラン断片
（フラグメント）ピークの割当である。

【図２５Ｄ】 図２５ＤはＫ₂ＣＯ₃電解セルヒドリノ水素化物反応容器の電解質から濾過した
結晶（電解セル試料＃４）の試料ヒータ温度２４９℃での蒸気の質量スペクトル
（ｍ／ｅ＝０〜２００）、主要成分ヒドリノ水素化物シラン化合物、シロキサン
化合物及びシラン断片ピークの割当である。

【図２６Ａ】 図２６Ａは結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー１．６×１０⁹ Ｊを産生したサーマコア インコーポレイテッドによって運転されたＫ₂ＣＯ₃電
解セルからの酸性電解質から、結晶皿の外端で生成した黄白色結晶（電解セル試
料＃５）の試料ヒータ温度２２０℃での蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１
１０）である。

【図２６Ｂ】 図２６Ｂは結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー１．６×１０⁹ Ｊを産生したサーマコア インコーポレイテッドによって運転されたＫ₂ＣＯ₃電
解セルからの酸性電解質から、結晶皿の外端で生成した黄白色結晶（電解セル試
料＃５）の試料ヒータ温度２７５℃での蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１
１０）である。

【図２６Ｃ】 図２６Ｃは結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー１．６×１０⁹ Ｊを産生したサーマコア インコーポレイテッドによって運転されたＫ₂ＣＯ₃電
解セルからの酸性電解質から、結晶皿の外端で生成した黄白色結晶（電解セル試
料＃６）の試料ヒータ温度２１２℃での蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１
１０）である。

【図２６Ｄ】 図２６Ｄは結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー１．６×１０⁹ Ｊを産生したサーマコア インコーポレイテッドによって運転されたＫ₂ＣＯ₃電
解セルの酸性電解質から、結晶皿の外端で生成した黄白色結晶（電解セル試料＃
６）の試料ヒータ温度１４７℃での蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜２００
）、主成分ヒドリノ水素化物シラン化合物及びシラン断片ピークの割当である。

【図２７】 図２７はＫＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード、Ｗフィラメント
からなるガスセルヒドリノ水素化物反応容器の４０℃キャップから単離し、低温
ポンプ（クライオポンプ）した結晶（ガスセル試料＃１）蒸気の質量スペクトル
（ｍ／ｅ＝０〜１１０）で、試料は質量範囲ｍ／ｅ＝７５〜１００で走査しなが
ら試料を温度９０〜１２０℃に動力学的に加熱したものである。

【図２８Ａ】 図２８Ａは図２７に示した試料の後に続く合計時間が７５秒であった繰返し走
査での質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０）である。

【図２８Ｂ】 図２８Ｂは試料温度２００℃で４分後に走査した図２７に示した試料の質量ス
ペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０）である。

【図２９】 図２９はＫＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード、Ｗフィラメント
からなるガスセルヒドリノ水素化物反応容器の４０℃キャップから単離し低温ポ
ンプ（クライオポンプ）した結晶（ガスセル試料＃２）の試料温度２２５℃での
蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０）である。

【図３０Ａ】 図３０ＡはＫＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード、Ｗフィラメン
トからなるガスセルヒドリノ水素化物反応容器の頂部の暗黒色帯から調製した結
晶（ガスセル試料＃３Ａ）の試料ヒータ温度２５３℃での蒸気の質量スペクトル
（ｍ／ｅ＝０〜２００）、主成分ヒドリノ水素化物シラン化合物及びシラン断片
ピークの割当である。

【図３０Ｂ】 図３０ＢはＫＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード、Ｗフィラメン
トからなるガスセルヒドリノ水素化物反応容器の頂部の暗黒色帯から調製した結
晶（ガスセル試料＃３Ｂ）の試料ヒータ温度２１６℃での蒸気の質量スペクトル
（ｍ／ｅ＝０〜２００）、主成分ヒドリノ水素化物シラン化合物、シロキサン化
合物及びシラン断片ピークの割当である。

【図３１】 図３１は図３０Ａ及び３０Ｂに示したスペクトルの直後にとったヨウ素の純結
晶蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜２００）である。

【図３２】 図３２はＫＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード、Ｗフィラメント
からなるガスセルヒドリノ水素化物反応容器の胴体からの結晶（ガスセル試料＃
４）の試料ヒータ温度２２６℃での蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０
）である。

【図３３】 図３３はＫＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード、Ｗフィラメント
からなるガスセルヒドリノ水素化物反応容器から調製し、再結晶した結晶（ガス
セル試料＃４）の高解像Ｘ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）の０〜７５ｅＶ結合エ
ネルギー領域で、図３２に示した質量スペクトルに対応するものである。

【図３４Ａ】 図３４ＡはＲｂＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード、Ｗフィラメ
ントからなるガスセルヒドリノ水素化物反応容器の４０℃キャップから単離し、
低温ポンプ（クライオポンプ）した結晶（ガスセル試料＃５）の試料温度２０５
℃での蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０）である。

【図３４Ｂ】 図３４ＢはＲｂＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード、Ｗフィラメ
ントからなるガスセルヒドリノ水素化物反応容器の４０℃キャップから単離し、
低温ポンプ（クライオポンプ）した結晶（ガスセル試料＃５）の試料ヒータ温度
２０１℃での蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜２００）、主成分ヒドリノ水
素化物シラン化合物、シロキサン化合物及びシラン断片ピークの割当ある。

【図３４Ｃ】 図３４ＣはＲｂＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード、Ｗフィラメ
ントからなるガスセルヒドリノ水素化物反応容器の４０℃キャップから単離し、
低温ポンプ（クライオポンプ）した結晶（ガスセル試料＃５）の試料ヒータ温度
２３５℃での蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜２００）、主成分ヒドリノ水
素化物シラン化合物、シロキサン化合物及びシラン断片ピークの割当である。

【図３５】 図３５はＫＩ触媒及びＮｉ電極からなるガス放電セルヒドリノ水素化物反応容
器からの結晶の試料ヒータ温度２２５℃での蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０
〜１１０）である。

【図３６】 図３６はプラズマトーチセルヒドリノ水素化物反応容器からの結晶の試料ヒー
タ温度２５０℃での蒸気の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜１１０）、主成分アル
ミニウムヒドリノ水素化物化合物及び断片のピークの割当である。

【図３７】 図３７は電解セル、ガスセル、ガス放電セル、及びプラズマトーチセルのヒドリ ノ水素化物反応容器からの結晶の質量スペクトルを記録した後に採った水素（ｍ
／ｅ＝２及びｍ／ｅ＝１）、水（ｍ／ｅ＝１８、ｍ／ｅ＝２及びｍ／ｅ＝１）、炭
酸ガス（ｍ／ｅ＝４４及びｍ／ｅ＝１２）、炭化水素断片ＣＨ₃ ⁺（ｍ／ｅ＝１５ ）、炭素（ｍ／ｅ＝１２）の時間の関数としての質量スペクトルである。

【図３８】 図３８は質量スペクトル分析器にオンライン接続したＫ₂ＣＯ₃電解セルのＮｉ
チューブカソードからのガスの質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜５０）である。

【図３９】 図３９はＫ₂ＣＯ₃電解セルからの非再結合性ガスからなるＭＩＴ試料の質量ス
ペクトル（ｍ／ｅ＝０〜５０）である。

【図４０】 図４０は加熱プラチナフィラメント及びフィラメントで加熱された石英ボート
内のＫＮＯ₃粉末を含むカルヴェ（Ｃａｌｖｅｔ）電池における水素の触媒作用 中及びヘリウムへの応答中の時間に対する出力である。

【図４１Ａ】 図４１Ａは真空にしたステンレススチール試料ビンに収集した水素の触媒作用
後、ペンシルベニア州立大学（Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ Ｓｔａｔｅ Ｕｎｉ
ｖｅｒｓｉｔｙ）カルヴェ電池からのガスの質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜５０
）である。

【図４１Ｂ】 図４１Ｂは真空にしたステンレススチール試料ビンに低い試料圧力で収集した
水素の触媒作用後、ペンシルベニア州立大学のカルヴェ電池からのガスの質量ス
ペクトル（ｍ／ｅ＝０〜５０）である。

【図４２】 図４２は真空にしたステンレススチール試料ビンに収集した水素の触媒作用後
、ペンシルベニア州立大学のカルヴェ電池からのガスの質量スペクトル（ｍ／ｅ
＝０〜２００）である。

【図４３】 図４３は新品のニッケル線と結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピ
ー、６．３×１０⁸Ｊを産生したＮａ₂ＣＯ₃電解セル及びＫ₂ＣＯ₃電解セルからの
カソードとの断熱熱量計を用いたヒドリノ水素化物化合物分解反応のエンタルピ
ー測定結果である。

【図４４】 図４４はプラズマトーチマニホルドから収集した試料の、試料を４００℃に加
熱したときに放出されたガスの、ガスクロマトグラフ分析（カラム長６０ｍ）で
ある。

【図４５】 図４５は高純度水素のガスクロマトグラフ分析（カラム長６０ｍ）である。

【図４６】 図４６は真空容器中で加熱したＫ₂ＣＯ₃電解セルからのニッケル線カソードの
熱分解ガスのガスクロマトグラフ分析（カラム長６０ｍ）である。

【図４７】 図４７は反応ガスが１００％ＣｕＯ再結合器を経由して流れ、オンラインで接 続したガスクロマトグラフで試料採取した場合の触媒（ＫＩ）による水素放出ガ
スのガスクロマトグラフ分析（カラム長６０ｍ）である。

【図４８】 図４８は水素がイオン水素スピルオーバー触媒物質〔１％Ｐｔ担持グラファイ
トカーボン５重量％含有グラフォイル（Ｇｒａｆｏｉｌ）上の硝酸カリウム（Ｋ
ＮＯ₃）４０重量％〕を溢流する前のＸ線回折（ＸＲＤ）データである。

【図４９】 図４９は水素がイオン水素スピルオーバー触媒材料〔１％Ｐｔ担持グラファイ
トカーボン５重量％含有Ｇｒａｆｏｉｌ上の硝酸カリウム（ＫＮＯ₃）４０重量 ％〕を溢流した後のＸ線回折（ＸＲＤ）データである。

【図５０】 図５０はＫ₂ＣＯ₃電解セルヒドリノ水素化物反応容器の保存ニッケルカソード
からの結晶（試料＃１Ａ）のＸ線回析（ＸＲＤ）パターンである。

【図５１】 図５１はサーマコア インコーポレイテッドが運転したＫ₂ＣＯ₃電解セルから
の電解質を沈澱が生成し始めるまで濃縮して調製した結晶（試料＃２）のＸ線回
折（ＸＲＤ）パターンである。

【図５２】 図５２は放電セル光源、窓なし極端紫外線（ＥＵＶ）スペクトル分析の極端紫 外線（ＥＵＶ）分光器及びヒドリノ、ヒドリノ水素化物イオン、ヒドリノ水素化 物化合物、及びジヒドリノ分子イオンの生成及び遷移の観察に用いた質量スペク トル分析器を含む装置の模式図である。

【図５３】 図５３は通常の水素及び触媒貯蔵器から加熱によって気化したＫＮＯ₃触媒で の水素触媒作用につき記録したＥＵＶスペクトル（２０〜７５ｎｍ）である。

【図５４】 図５４はプラズマ放電によるニッケルフォーム金属カソードから気化したＫＩ
触媒での水素触媒作用につき記録したＥＵＶスペクトル（９０〜９３ｎｍ）であ
る。

【図５５】 図５５はアノードとして作用した５方向ステンレススチールクロス放電セル、 ステンレススチール中空カソード及び加熱によって触媒貯蔵器から中空カソード
のプラズマ中に直接気化したＫＩ触媒での水素触媒作用につき記録したＥＵＶス
ペクトル（８９〜９３ｎｍ）で、４対照（無触媒）試験の上に重ねたものである。

【図５６】 図５６はプラズマ放電によって中空銅カソードから気化したＫＩ触媒での水素
触媒作用につき記録したＥＵＶスペクトル（９０〜９２．２ｎｍ）である。

【図５７】 図５７は中空ステンレススチールカソードを有しアノードとして働いた５方向
ステンレススチールクロスから成る放電セルにプラズマ放電により励起した通常
水素につき記録したＥＵＶスペクトル（２０〜１２０ｎｍ）である。

【図５８】 図５８はアノードとして作用した５方向ステンレススチールクロスと中空ステ
ンレススチールカソードとから成る放電セルで遷移を励起した触媒貯蔵器から、
加熱によって気化したＫＩ触媒で合成されたヒドリノ水素化物化合物につき記録
したＥＵＶスペクトル（２０〜１２０ｎｍ）である。

【図５９】 図５９はＫＩ触媒がプラズマ放電によってセルの壁から気化し、放電プラズマ
プロトンと反応してヒドリノを生成する水素触媒作用につき記録したＥＵＶスペ
クトル（１２０〜１２４．５ｎｍ）である。

【図６０】 図６０はＴＯＦＳＩＭＳ試料＃８及び試料＃１０の下から上の順で積重ねたＴ
ＯＦＳＩＭＳスペクトルｍ／ｅ＝９４〜９９である。

【図６１Ａ】 図６１ＡはＴＯＦＳＩＭＳ試料＃２、試料＃４、試料＃１、試料＃６及び試料
＃８の下から上の順で積重ねたＴＯＦＳＩＭＳスペクトルｍ／ｅ＝０〜５０であ
る。

【図６１Ｂ】 図６１ＢはＴＯＦＳＩＭＳ試料＃９、試料＃１０、試料＃１１及び試料＃１２
の下から上の順で積重ねたＴＯＦＳＩＭＳスペクトルｍ／ｅ＝０〜５０である。

【図６２】 図６２はＫＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード及びＷフィラメン トからなるガスセルヒドリノ水素化物反応容器のキャップから調製した結晶の試
料ヒータ温度１５７℃での蒸気の積重ね質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜２００）
で、ＩＰ＝３０ｅＶ、ＩＰ＝７０ｅＶ及びＩＰ＝１５０ｅＶの上から下の順で積重
ねたものである。

【図６３】 図６３は結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー、６．３×１０⁸Ｊ
を産生した既に記述したセルからのＫ₂ＣＯ₃電解質３００ｃｃを回転気化器で沈
澱が生成し始めるまで５０℃で回転気化器（ロータリーエバポレーター）を使用
して濃縮して調製した結晶（ＸＰＳ試料＃７、ＴＯＦＳＩＭＳ試料＃８）の蒸気 の質量スペクトル（ｍ／ｅ＝０〜５０）で、試料ヒータ温度１００℃及びＩＰ＝
７０ｅＶでのものである。

【図６４】 図６４は結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー、６．３×１０⁸Ｊ
を産生した既に記述したＫ₂ＣＯ₃電解セルからの電解質を回転気化器で濃縮し室
温に放置して結晶を生成させて調製した結晶（ＸＰＳ試料＃７）のサーベースペ
クトル、同定された１次元素である。

【図６５】 図６５はＫＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード及びＷフィラメン トからなるガスセルヒドリノ水素化物反応容器の４０℃キャップから単離し、低
温ポンプ（クライオポンプ）した結晶（ＸＰＳ試料＃１３）のＸ線光電子スペク
トル（ＸＰＳ）の結合エネルギー６７５ｅＶ〜７６５ｅＶ領域、同定されたＦｅ
２ｐ₁及びＦｅ２ｐ₃ピークである。

【図６６】 図６６はＫＩ触媒、ステンレススチールフィラメントリード及びＷフィラメン トからなるガスセルヒドリノ水素化物反応容器のキャップから単離し、低温ポン
プ（クライオポンプ）した結晶（ＸＰＳ試料＃１４）の結合エネルギー０〜１１
０ｅＶ領域のＸ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）である。

【図６７】 図６７はＫＩ（ＸＰＳ試料＃１５）の結合エネルギー０〜８０ｅＶ領域のＸ線
光電子スペクトル（ＸＰＳ）である。

【図６８】 図６８は標準炭酸カリウムのＦＴＩＲスペクトルをディジタル的に除いた試料
＃１のＦＴＩＲスペクトルである。

【図６９】 図６９は試料＃１のＦＴＩＲスペクトルと標準炭酸カリウムのＦＴＩＲスペク
トルとの重合せＦＴＩＲスペクトルである。

【図７０】 図７０は試料＃４のＦＴＩＲスペクトルである。

【図７１】 図７１は、１．） 結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー、１． ６×１０⁹Ｊを産生したサーマコア インコーポレイテッド運転のＫ₂ＣＯ₃電解 セルのカソードから取り外し、蒸留水で洗浄し乾燥したニッケル線、２．）ブラッ
クライト パワー インコーポレイテッド運転の対照Ｎａ₂ＣＯ₃電解セルのカソ
ードから取り外し、蒸留水で洗浄し乾燥したニッケル線、３．）試料＃２及び試料
＃３の電解セルに用いたのと同じニッケル線（ＮＩ ２００ ０．０１９７゛、 ＨＴＮ３６ＮＯＡＧ１、Ａｌ ワイヤー テック インコーポレイテッド（Ａｌ Ｗｉｒｅ Ｔｅｃｈ．Ｉｎｃ．）、との積重ねラマンスペクトルである。

【図７２】 図７２は結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー、６．３×１０⁸Ｊ
を産生したＫ₂ＣＯ₃電解セルから回転気化器を用いて電解質を濃縮し、室温に放 置して結晶を生成さて調製した結晶（試料＃４）のラマンスペクトルである。

【図７３】 図７３はサーマコア インコーポレイテッド運転のＫ₂ＣＯ₃電解セルからの電
解質を沈澱が生成し始めるまで濃縮して調製した結晶（試料＃１）のマジックア
ングル固体ＮＭＲスペクトルである。

【図７４】 図７４は試料＃１２の結合エネルギー０〜１６０ｅＶ領域でのサーベーＸ線光
電子スペクトル（ＸＰＳ）、同定された１次元素及びジヒドリノのピークである。

【図７５】 図７５は、１．）９９．９９９％ＫＮＯ₃からなる標準（ＴＧＡ／ＤＴＡ試料 ＃１）、２．） 結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー、１．６×１
０⁹Ｊを産生したサーマコア インコーポレイテッド運転のＫ₂ＣＯ₃電解セルの 酸性電解質から結晶皿の外端に生成した黄白色結晶からの結晶（ＴＧＡ／ＤＴＡ
試料＃２）、との積重ねＴＧＡの結果である。

【図７６】 図７６は、１．）９９．９９９％ＫＮＯ₃からなる標準（ＴＧＡ／ＤＴＡ試料 ＃１）、２．） 結合エネルギー増加水素化合物の生成エンタルピー、１．６×１
０⁹Ｊを産生したサーマコア インコーポレイテッド運転のＫ₂ＣＯ₃電解セルの 酸性電解質から結晶皿の外端に生成した黄白色結晶からの結晶（ＴＧＡ／ＤＴＡ
試料＃２）、との積重ねＤＴＡの結果である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０１Ｂ 6/24 Ｃ０１Ｂ 6/24 6/34 6/34 33/04 33/04 33/113 33/113 Ｚ Ｃ０１Ｄ 13/00 Ｃ０１Ｄ 13/00 Ｃ０１Ｆ 1/00 Ｃ０１Ｆ 1/00 Ｈ０１Ｊ 1/14 Ｈ０１Ｊ 1/14 Ｅ 9/04 9/04 Ｂ Ｈ０１Ｌ 21/265 Ｈ０１Ｍ 4/58 Ｈ０１Ｍ 4/58 8/06 Ｇ 8/06 Ｈ０１Ｌ 21/265 Ｗ (31)優先権主張番号 ０９／００９，２９４ (32)優先日 平成10年１月20日(1998．1．20) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ６０／０７４，００６ (32)優先日 平成10年２月９日(1998．2．9) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ６０／０８０，６４７ (32)優先日 平成10年４月３日(1998．4．3) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ Ｆターム(参考） 4G072 AA05 GG01 GG03 HH01 UU30 4G076 AA03 AA04 AA10 AA12 AA15 AA18 AA19 AB16 AC10 CA36 DA30 5H027 AA00 BC00 5H050 CA01 HA01 HA16

Claims (166)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）結合エネルギーが、（ｉ）対応する通常の水素種の結 合エネルギーよりも大きいか、或は(ii)対応する通常の水素種の結合エネルギー が熱エネルギー以下であるか又は負であるために、対応する通常の水素種が不安 定であるか又は観察されない任意の水素種の結合エネルギーよりも大きい、１つ
   以上の中性、正、或は負の結合エネルギー増加水素種、及び （ｂ）１つ以上のその他の元素、 を有することを特徴とする化合物。
2. 【請求項２】 前記結合エネルギー増加水素種は、Ｈ_n、Ｈ_n ^-及びＨ_n ⁺（ｎ は１〜３の整数）から成る群から選択されることを特徴とする請求項１の化合物
   。
3. 【請求項３】 前記結合エネルギー増加水素種は、（ａ）結合エネルギーが
   約０．８ｅＶより大きな水素化物イオン、（ｂ）結合エネルギーが約１３．６ｅ
   Ｖより大きな水素原子、（ｃ）第１結合エネルギーが約１５．５ｅＶより大きな
   水素分子、及び（ｄ）結合エネルギーが約１６．４ｅＶより大きな分子水素イオ
   ンから成る群から選択されることを特徴とする請求項１の化合物。
4. 【請求項４】 前記結合エネルギー増加水素種は、結合エネルギーが約３、
   ７、１１、１７、２３、２９、３６、４３、４９、５５、６１、６６、６９、７
   １又は７２ｅＶの水素化物イオンであることを特徴とする請求項３の化合物。
5. 【請求項５】 前記結合エネルギー増加水素種は、結合エネルギーが、次式
   、 【数１】 で与えられる水素化物イオンであることを特徴とする請求項４の化合物。
6. 【請求項６】 前記結合エネルギー増加水素種は、 （ａ）結合エネルギーが約１３．６ｅＶ／（１／ｐ）²(ｐは整数)である水素 原子、 （ｂ）結合エネルギーが、ほぼ次の式、 【数２】 で与えられる結合エネルギー増加水素化物イオン（Ｈ^-）、 （ｃ）結合エネルギー増加水素種Ｈ₄ ⁺（１／ｐ）、 （ｄ）結合エネルギーが約２２．６ｅＶ／（１／ｐ）²（ｐは整数）である結 合エネルギー増加水素種トリヒドリノ（Ｔｒｉｈｙｄｒｉｎｏ）分子イオンＨ₃ ⁺ （１／ｐ）、 （ｅ）結合エネルギーが約１５．５ｅＶ／（１／ｐ）²である結合エネルギー 増加水素分子、及び （ｆ） 結合エネルギーが約１６．４ｅＶ／（１／ｐ）²である結合エネルギー
   増加水素分子イオン、 から成る群から選択されることを特徴とする請求項１の化合物。
7. 【請求項７】 ｐは２〜２００であることを特徴とする請求項６の化合物。
8. 【請求項８】 前記化合物は、純度が５０原子％以上であることを特徴とす
   る請求項１の化合物。
9. 【請求項９】 前記化合物は、純度が９０原子％以上であることを特徴とす
   る請求項８の化合物。
10. 【請求項１０】 前記化合物は、純度が９８原子％以上であることを特徴と
    する請求項９の化合物。
11. 【請求項１１】 前記結合エネルギー増加水素種は、負であることを特徴と
    する請求項１の化合物。
12. 【請求項１２】 前記化合物は、1つ以上のカチオンを含むことを特徴とす る請求項１１の化合物。
13. 【請求項１３】 前記カチオンは、プロトン、Ｈ₃ ⁺、Ｈ₄ ⁺（１／ｐ）、Ｈ₃ ⁺ （１／ｐ）、又は下記式 【化１】 であることを特徴とする請求項１２の化合物。
14. 【請求項１４】 前記その他の元素は、通常の水素原子又は通常の水素分子
    であることを特徴とする請求項１の化合物。
15. 【請求項１５】 前記化合物は、ＭＨ、ＭＨ₂、及びＭ₂Ｈ₂から成る化学式 群から選択される化学式を有しており、Ｍはアルカリカチオン、Ｈは結合エネル
    ギー増加水素化物イオン及び結合エネルギー増加水素原子から成る群から選択さ
    れることを特徴とする請求項３の化合物。
16. 【請求項１６】 前記化合物は化学式ＭＨ_nを有しており、ｎは１又は２、 Ｍはアルカリ土類カチオン、Ｈは前記結合エネルギー増加水素化物イオン及び前
    記結合エネルギー増加水素原子から成る群から選択されることを特徴とする請求
    項３の化合物。
17. 【請求項１７】 前記化合物は化学式ＭＨＸを有しており、Ｍはアルカリカ
    チオン、Ｘは中性原子の1つ、分子、又は負に荷電した一価のアニオン、Ｈは前 記結合エネルギー増加水素化物イオン及び前記結合エネルギー増加水素原子から
    成る群から選択されることを特徴とする請求項３の化合物。
18. 【請求項１８】 前記化合物は化学式ＭＨＸを有しており、Ｍはアルカリ土
    類カチオン、Ｘは負に荷電した一価のアニオン、Ｈは前記結合エネルギー増加水
    素化物イオン及び前記結合エネルギー増加水素原子から成る群から選択されるこ
    とを特徴とする請求項３の化合物。
19. 【請求項１９】 前記化合物は化学式ＭＨＸを有しており、Ｍはアルカリ土
    類カチオン、Ｘは負に荷電した二価のアニオン、Ｈは前記結合エネルギー増加水
    素原子であることを特徴とする請求項３の化合物。
20. 【請求項２０】 前記化合物は化学式Ｍ₂ＨＸを有しており、Ｍはアルカリ カチオン、Ｘは負に荷電した一価のアニオン、Ｈは結合エネルギー増加水素化物
    イオン及び結合エネルギー増加水素原子から成る群から選択されることを特徴と
    する請求項３の化合物。
21. 【請求項２１】 前記化合物は化学式ＭＨ_nを有しており、ｎは１〜５の整 数、Ｍはアルカリカチオン、前記化合物の水素含有部Ｈ_nは1つ以上の前記結合エ
    ネルギー増加水素種を含むことを特徴とする請求項１の化合物。
22. 【請求項２２】 前記化合物は化学式Ｍ₂Ｈ_nを有しており、ｎは１〜４の整
    数、Ｍはアルカリ土類カチオン、前記化合物の水素含有部Ｈ_nは1つ以上の前記結
    合エネルギー増加水素種を含むことを特徴とする請求項１の化合物。
23. 【請求項２３】 前記化合物は化学式Ｍ₂ＸＨ_nを有しており、ｎは１〜３の
    整数、Ｍはアルカリ土類カチオン、Ｘは負に荷電した一価のアニオン、前記化合
    物の水素含有部Ｈ_nは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を含むことを特徴
    とする請求項１の化合物。
24. 【請求項２４】 前記化合物は化学式Ｍ₂Ｘ₂Ｈ_nを有しており、ｎは１又は ２、Ｍはアルカリ土類カチオン、Ｘは負に荷電した一価のアニオン、前記化合物
    の水素含有部Ｈ_nは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を含むことを特徴と
    する請求項１の化合物。
25. 【請求項２５】 前記化合物は化学式Ｍ₂Ｘ₃Ｈを有しており、Ｍはアルカリ
    土類カチオン、Ｘは負に荷電した一価のアニオン、Ｈは結合エネルギー増加水素
    化物イオン及び結合エネルギー増加水素原子から成る群から選択されることを特
    徴とする請求項１の化合物。
26. 【請求項２６】 前記化合物は化学式Ｍ₂ＸＨ_nを有しており、ｎは1又は２ 、Ｍアルカリ土類カチオン、Ｘは負に荷電した二価のアニオン、前記化合物の水
    素含有部Ｈ_nは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を含むことを特徴とする
    請求項１の化合物。
27. 【請求項２７】 前記化合物は化学式Ｍ₂ＸＸ’Ｈを有しており、Ｍはアル カリ土類カチオン、Ｘは負に荷電した一価のアニオン、Ｘ’は負に荷電した二価
    のアニオン、Ｈは結合エネルギー増加水素化物イオン及び結合エネルギー増加水
    素原子から成る群から選択されることを特徴とする請求項３の化合物。
28. 【請求項２８】 前記化合物は化学式ＭＭ’Ｈ_nを有しており、ｎは１〜３ の整数、Ｍはアルカリ土類カチオン、Ｍ’はアルカリ金属カチオン、前記化合物
    の水素含有部Ｈ_nは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を含むことを特徴と
    する請求項１の化合物。
29. 【請求項２９】 前記化合物は化学式ＭＭ’ＸＨ_nを有しており、ｎは1又は
    ２、Ｍはアルカリ土類カチオン、Ｍ’はアルカリ金属カチオン、Ｘは負に荷電し
    た一価のアニオン、前記化合物の水素含有部Ｈ_nは1つ以上の前記結合エネルギー
    増加水素種を含むことを特徴とする請求項１の化合物。
30. 【請求項３０】 前記化合物は化学式ＭＭ’ＸＨを有しており、Ｍはアルカ
    リ土類カチオン、Ｍ’はアルカリ金属カチオン、Ｘは負に荷電した二価のアニオ
    ン、Ｈは結合エネルギー増加水素化物イオン及び結合エネルギー増加水素原子か
    ら成る群から選択されることを特徴とする請求項３の化合物。
31. 【請求項３１】 前記化合物は化学式ＭＭ’ＸＸ’Ｈを有しており、Ｍはア
    ルカリ土類カチオン、Ｍ’はアルカリ金属カチオン、Ｘ及びＸ’は負に荷電した
    一価のアニオン、Ｈは結合エネルギー増加水素化物イオン及び結合エネルギー増
    加水素原子から成る群から選択されることを特徴とする請求項３の化合物。
32. 【請求項３２】 前記化合物は化学式Ｈ_nＳを有しており、ｎは１又は２、 前記化合物の水素含有部Ｈ_nは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を含むこ
    とを特徴とする請求項１の化合物。
33. 【請求項３３】 前記化合物は化学式ＭＸＸ’Ｈ_nを有しており、ここで、 ｎは１〜５の整数であり、 Ｍはアルカリ又はアルカリ土類カチオンであり、 Ｘは負に荷電した一価又は二価のアニオンであり、 Ｘ’はＳｉ、Ａｌ、Ｎｉ、遷移元素、内部遷移元素、及び希土類元素から成る
    群から選択され、そして 前記化合物の水素含有部Ｈ_nは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を含む
    、ことを特徴とする請求項１の化合物。
34. 【請求項３４】 前記化合物は化学式ＭＡｌＨ_nを有しており、ｎは１〜６ の整数、Ｍはアルカリ又はアルカリ土類カチオン、前記化合物の水素含有部Ｈ_n は1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を含むことを特徴とする請求項１の 化合物。
35. 【請求項３５】 前記化合物は化学式ＭＨ_nを有しており、ここで、 ｎは１〜６の整数であり、 Ｍは遷移元素、内部遷移元素、希土類元素、及びＮｉから成る群から選択され
    、そして、 前記化合物の水素含有部Ｈ_nは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を含む
    、ことを特徴とする請求項１の化合物。
36. 【請求項３６】 前記化合物は化学式ＭＮｉＨ_nを有しており、ここで、 ｎは１〜６の整数であり、 Ｍはアルカリカチオン、アルカリ土類カチオン、ケイ素、及びアルミニウムか
    ら成る群から選択され、そして、 前記化合物の水素含有部Ｈ_nは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を含む
    、ことを特徴とする請求項１の化合物。
37. 【請求項３７】 前記化合物は化学式ＭＸＨ_nを有しており、ここで、 ｎは１〜６の整数であり、 Ｍはアルカリカチオン、アルカリ土類カチオン、ケイ素、又はアルミニウムか
    ら成る群から選択され、 Ｘは遷移元素、内部遷移元素、及び希土類元素カチオンから成る群から選択さ
    れ、そして 前記化合物の水素含有部Ｈ_nは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を含む
    、ことを特徴とする請求項１の化合物。
38. 【請求項３８】 前記化合物は化学式ＭＸＡｌＸ’Ｈ_nを有しており、ｎは １又は２、Ｍはアルカリ又はアルカリ土類カチオン、Ｘ及びＸ’は負に荷電した
    一価のアニオン又は負に帯電した二価のアニオンのいずれかであり、そして、前
    記化合物の水素含有部Ｈ_nは1つ以上の結合エネルギー増加水素種を含むことを特
    徴とする請求項１又は２の化合物。
39. 【請求項３９】 前記化合物は化学式ＴｉＨ_nを有しており、ｎは１〜４の 整数であり、そして前記化合物の水素含有部Ｈ_nは1つ以上の前記結合エネルギー
    増加水素種を含むことを特徴とする請求項１の化合物。
40. 【請求項４０】 前記化合物は化学式Ａｌ₂Ｈ_nを有しており、ｎは１〜４の
    整数であり、そして前記化合物の水素含有部Ｈ_nは1つ以上の前記結合エネルギー
    増加水素種を含むことを特徴とする請求項１の化合物。
41. 【請求項４１】 前記負に帯電した一価のアニオンは、ハロゲンイオン、水
    酸化物イオン、炭酸水素イオン、及び硝酸イオンから成る群から選択されること
    を特徴とする請求項１７、１８、２０、２３、２４、２５、２７、２９、３１、
    ３３又は３８の化合物。
42. 【請求項４２】 前記負に帯電した二価のアニオンは、炭酸イオン、酸化物
    及び硫酸イオンから成る群から選択されることを特徴とする請求項１９、２６、
    ２７、３０、３３又は３８の化合物。
43. 【請求項４３】 前記化合物は化学式[ＫＨ_mＫＣＯ₃]_nを有しており、ｍ及 びｎはそれぞれが整数であり、前記化合物の水素含有部Ｈ_mは１つ以上の前記結 合エネルギー増加水素種を含むことを特徴とする請求項１の化合物。
44. 【請求項４４】 前記化合物は化学式[ＫＨ_mＫＮＯ₃]_n ⁺ｎＸ^-を有しており 、ｍ及びｎはそれぞれが整数であり、Ｘは負に荷電した一価のアニオンであり、
    前記化合物の水素含有部Ｈ_mは１つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を含む ことを特徴とする請求項１の化合物。
45. 【請求項４５】 前記化合物は化学式[ＫＨＫＮＯ₃]_nを有しており、ｎは整
    数であり、前記化合物の水素含有部Ｈは１つ以上の前記結合エネルギー増加水素
    種を含むことを特徴とする請求項１の化合物。
46. 【請求項４６】 前記化合物は化学式[ＫＨＫＯＨ]_nを有しており、ｎは整 数であり、前記化合物の水素含有部Ｈは１つ以上の前記結合エネルギー増加水素
    種を含むことを特徴とする請求項１の化合物。
47. 【請求項４７】 前記化合物は化学式[ＭＨ_mＭ’Ｘ]_nを有しており、ｍ及び
    ｎはそれぞれが整数であり、Ｍ及びＭ’はそれぞれがアルカリ又はアルカリ土類
    カチオンであり、Ｘは負に荷電した一価又は二価のアニオンであり、前記化合物
    の水素含有部Ｈ_mは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を含むことを特徴と
    する請求項１の化合物。
48. 【請求項４８】 前記化合物は化学式[ＭＨ_mＭ’Ｘ’]_n ⁺ｎＸ^-を有しており
    、ｍ及びｎはそれぞれが整数であり、Ｍ及びＭ’はそれぞれがアルカリ又はアル
    カリ土類カチオンであり、Ｘ及びＸ’は負に荷電した一価又は二価のアニオンで
    あり、前記化合物の水素含有部Ｈ_mは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を
    含むことを特徴とする請求項１の化合物。
49. 【請求項４９】 前記負に帯電した一価のアニオンは、ハロゲンイオン、水
    酸化物イオン、炭酸水素イオン、及び硝酸イオンから成る群から選択されること
    を特徴とする請求項４４、４７又は４８の化合物。
50. 【請求項５０】 前記負に帯電した二価のアニオンは、炭酸イオン、酸化物
    及び硫酸イオンから成る群から選択されることを特徴とする請求項４７又は４８
    の化合物。
51. 【請求項５１】 前記化合物は化学式ＭＸＳｉＸ’Ｈ_nを有しており、ｎは １又は２、Ｍはアルカリ又はアルカリ土類カチオン、Ｘ及びＸ’は負に帯電した
    一価のアニオン又は負に帯電した二価のアニオンのいずれかであり、前記化合物
    の水素含有部Ｈ_nは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を含むことを特徴と
    する請求項１の化合物。
52. 【請求項５２】 前記化合物は化学式ＭＳｉＨ_nを有しており、ｎは１〜６ の整数、Ｍはアルカリ又はアルカリ土類カチオンであり、前記化合物の水素含有
    部Ｈ_nは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を含むことを特徴とする請求項
    １の化合物。
53. 【請求項５３】 前記化合物は化学式Ｓｉ_nＨ_4nを有しており、ｎは整数で あり、前記化合物の水素含有部Ｈ_4nは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種 を含むことを特徴とする請求項１の化合物。
54. 【請求項５４】 前記化合物は化学式Ｓｉ_nＨ_3nを有しており、ｎは整数で あり、前記化合物の水素含有部Ｈ_3nは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種 を含むことを特徴とする請求項１の化合物。
55. 【請求項５５】 前記化合物は化学式Ｓｉ_nＨ_3nＯ_mを有しており、ｎ及びｍ
    は整数であり、前記化合物の水素含有部Ｈ_3nは1つ以上の前記結合エネルギー増 加水素種を含むことを特徴とする請求項１の化合物。
56. 【請求項５６】 前記化合物は化学式Ｓｉ_xＨ_4x-2yＯ_yを有しており、ｘ及 びｙはそれぞれ整数であり、前記化合物の水素含有部Ｈ_4x-2yは1つ以上の前記結
    合エネルギー増加水素種を含むことを特徴とする請求項１の化合物。
57. 【請求項５７】 前記化合物は化学式Ｓｉ_xＨ_4xＯ_yを有しており、ｘ及びｙ
    はそれぞれ整数であり、前記化合物の水素含有部Ｈ_4xは1つ以上の前記結合エネ ルギー増加水素種を含むことを特徴とする請求項１の化合物。
58. 【請求項５８】 前記化合物は化学式Ｓｉ_nＨ_4n・Ｈ₂Ｏを有しており、ｎは
    整数であり、前記化合物の水素含有部Ｈ_4nは1つ以上の前記結合エネルギー増加 水素種を含むことを特徴とする請求項１の化合物。
59. 【請求項５９】 前記化合物は化学式Ｓｉ_nＨ_2n+2を有しており、ｎは整数 であり、前記化合物の水素含有部Ｈ_2n+2は1つ以上の前記結合エネルギー増加水 素種を含むことを特徴とする請求項１の化合物。
60. 【請求項６０】 前記化合物は化学式Ｓｉ_xＨ_2x+2Ｏ_yを有しており、ｘ及び
    ｙはそれぞれ整数であり、前記化合物の水素含有部Ｈ_2x+2は1つ以上の前記結合 エネルギー増加水素種を含むことを特徴とする請求項１の化合物。
61. 【請求項６１】 前記化合物は化学式Ｓｉ_nＨ_4n-2Ｏを有しており、ｎは整 数であり、前記化合物の水素含有部Ｈ_4n-2は1つ以上の前記結合エネルギー増加 水素種を含むことを特徴とする請求項１の化合物。
62. 【請求項６２】 前記化合物は化学式ＭＳｉ_4nＨ_10nＯ_nを有しており、ｎは
    整数、Ｍはアルカリ又はアルカリ土類カチオンであり、前記化合物の水素含有部
    Ｈ_10nは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を含むことを特徴とする請求項
    １の化合物。
63. 【請求項６３】 前記化合物は化学式ＭＳｉ_4nＨ_10nＯ_n+1を有しており、ｎ
    は整数、Ｍはアルカリ又はアルカリ土類カチオンであり、前記化合物の水素含有
    部Ｈ_10nは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を含むことを特徴とする請求
    項１の化合物。
64. 【請求項６４】 前記化合物は化学式Ｍ_qＳｉ_nＨ_mＯ_pを有しており、ｑ、ｎ
    、ｍ及びｐは整数、Ｍはアルカリ又はアルカリ土類カチオンであり、前記化合物
    の水素含有部Ｈ_mは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を含むことを特徴と
    する請求項１の化合物。
65. 【請求項６５】 前記化合物は化学式Ｍ_qＳｉ_nＨ_mを有しており、ｑ、ｎ及 びｍは整数、Ｍはアルカリ又はアルカリ土類カチオンであり、前記化合物の水素
    含有部Ｈ_mは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を含むことを特徴とする請
    求項１の化合物。
66. 【請求項６６】 前記化合物は化学式Ｓｉ_nＨ_mＯ_pを有しており、ｎ、ｍ及 びｐは整数、前記化合物の水素含有部Ｈ_mは1つ以上の前記結合エネルギー増加水
    素種を含むことを特徴とする請求項１の化合物。
67. 【請求項６７】 前記化合物は化学式Ｓｉ_nＨ_mを有しており、ｎ及びｍは整
    数、前記化合物の水素含有部Ｈ_mは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を含
    むことを特徴とする請求項１の化合物。
68. 【請求項６８】 前記化合物は化学式ＭＳｉＨ_nを有しており、ｎは１〜８ の整数、Ｍはアルカリ又はアルカリ土類カチオンであり、前記化合物の水素含有
    部Ｈ_nは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を含むことを特徴とする請求項
    １の化合物。
69. 【請求項６９】 前記化合物は化学式Ｓｉ₂Ｈ_nを有しており、ｎは１〜８の
    整数、前記化合物の水素含有部Ｈ_nは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を
    含むことを特徴とする請求項１の化合物。
70. 【請求項７０】 前記化合物は化学式ＳｉＨ_nを有しており、ｎは１〜８の 整数、前記化合物の水素含有部Ｈ_nは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を
    含むことを特徴とする請求項１の化合物。
71. 【請求項７１】 前記化合物は化学式ＳｉＯ₂Ｈ_nを有しており、ｎは１〜６
    の整数、前記化合物の水素含有部Ｈ_nは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種
    を含むことを特徴とする請求項１の化合物。
72. 【請求項７２】 前記化合物は化学式ＭＳｉＯ₂Ｈ_nを有しており、ｎは１〜
    ６の整数、Ｍはアルカリ又はアルカリ土類カチオンであり、前記化合物の水素含
    有部Ｈ_nは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を含むことを特徴とする請求
    項１の化合物。
73. 【請求項７３】 前記化合物は化学式ＭＳｉ₂Ｈ_nを有しており、ｎは１〜１
    ４の整数、Ｍはアルカリ又はアルカリ土類カチオンであり、前記化合物の水素含
    有部Ｈ_nは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を含むことを特徴とする請求
    項１の化合物。
74. 【請求項７４】 前記化合物は化学式Ｍ₂ＳｉＨ_nを有しており、ｎは１〜８
    の整数、Ｍはアルカリ又はアルカリ土類カチオンであり、前記化合物の水素含有
    部Ｈ_nは1つ以上の前記結合エネルギー増加水素種を含むことを特徴とする請求項
    １の化合物。
75. 【請求項７５】 前記負に帯電した一価のアニオンは、ハロゲンイオン、水
    酸化物イオン、炭酸水素イオン、及び硝酸イオンから成る群から選択されること
    を特徴とする請求項５１の化合物。
76. 【請求項７６】 前記負に帯電した二価のアニオンは、炭酸イオン、酸化物
    、及び硫酸イオンから成る群から選択されることを特徴とする請求項５１の化合
    物。
77. 【請求項７７】 前記化合物は、水素含有部が通常の水素だけである対応す
    る通常の化合物の特性とは異なる観察された特性を有し、前記観察された特性は
    、結合エネルギー増加水素種に依存することを特徴とする請求項１の化合物。
78. 【請求項７８】 前記観察された特性は、化学量論性、熱安定性及び反応性
    の少なくとも一つであることを特徴とする請求項７７の化合物。
79. 【請求項７９】 （ａ）結合エネルギーが、（ｉ）対応する通常の水素種の 結合エネルギーよりも大きいか、或は(ii)対応する通常の水素種の結合エネルギ ーが熱エネルギー以下であるか又は負であるために、対応する通常の水素種が不 安定であるか又は観察されない任意の水素種の結合エネルギーよりも大きい、１
    つ以上の中性、正、或は負の結合エネルギー増加水素種、及び （ｂ）１つ以上のその他の元素、 を有する化合物の調製方法であって、 （ａ）原子状水素を、少なくともｍ／２・２７ｅＶ（ｍは整数）の正味の反応
    エンタルピーを有する触媒と反応させて、結合エネルギーが約１３．６ｅＶ／（
    １／ｐ）²（ｐは１より大きい整数）である原子状水素を産生する工程、 （ｂ）前記産生された原子状水素を電子と反応させて、結合エネルギーが０．
    ８ｅＶより大きい水素化物イオンを生成する工程、及び、 （ｃ）前記生成された水素化物イオンを１種類以上のカチオンと反応させて、
    前記化合物を生成する工程、 を有することを特徴とする化合物の調製方法。
80. 【請求項８０】 ｍは２〜４００であり、ｐは２〜２００であることを特徴
    とする請求項７９の調製方法。
81. 【請求項８１】 プロトンを、結合エネルギー増加水素化物イオンを含む化
    合物と反応させる工程を有することを特徴とする結合エネルギー増加水素分子の
    調製方法。
82. 【請求項８２】 結合エネルギー増加水素化物イオンを含む化合物を熱的に
    或いは化学的に分解する工程を有することを特徴とする結合エネルギー増加水素
    分子の調製方法。
83. 【請求項８３】 前記工程（ｂ）は、カソードと、前記生成された原子状水
    素を還元するための還元物質とを有する電解セル内にて起こり、そして、前記工
    程（ｂ）は、前記生成された原子状水素を前記カソード或いは前記還元物質と接
    触させる工程を有することを特徴とする請求項７９の調製方法。
84. 【請求項８４】 前記工程（ｂ）は、前記生成された原子状水素を還元する
    ための還元物質を有するガスセル内にて起こり、そして、前記工程（ｂ）は、前
    記生成された原子状水素を前記還元物質と接触させる工程を有することを特徴と
    する請求項７９の調製方法。
85. 【請求項８５】 前記工程（ｂ）は、カソードと、プラズマ電子と、前記生
    成された原子状水素を還元するための還元物質とを有するガス放電セル内にて起
    こり、そして、前記工程（ｂ）は、前記生成された原子状水素を、前記カソード
    、前記還元物質又は前記プラズマ電子と接触させる工程を有することを特徴とす
    る請求項７９の調製方法。
86. 【請求項８６】 前記還元物質は、セルの材料、セルの構成物、又はセルの
    操作とは無関係の還元物質から成る群から選択されることを特徴とする請求項８
    ３、８４又は８５の調製方法。
87. 【請求項８７】 前記工程（ｃ）は電解セル内にて起こり、カチオンはセル
    カソード或いはアノードの酸化種、セルとは無関係の添加された還元物質のカチ
    オン、又はセル内の電解質のカチオンであることを特徴とする請求項７９の調製
    方法。
88. 【請求項８８】 前記電解質のカチオンは前記触媒のカチオンであることを
    特徴とする請求項８７の調製方法。
89. 【請求項８９】 前記工程（ｃ）はガスセル内にて起こり、カチオンはセル
    材料の酸化種、セルにて原子状水素を生成する分子状水素解離物質のカチオン、
    セルとは無関係の添加された還元物質のカチオン、又はセル内の触媒のカチオン
    であることを特徴とする請求項７９の調製方法。
90. 【請求項９０】 前記工程（ｃ）はガス放電セル内にて起こり、カチオンは
    セルカソード或いはアノード物質の酸化種、セルとは無関係の添加された還元物
    質のカチオン、又はセル内の触媒のカチオンであることを特徴とする請求項７９
    の調製方法。
91. 【請求項９１】 前記工程（ｃ）はプラズマトーチセル内にて起こり、カチ
    オンはセル材料の酸化種、セルとは無関係の添加された還元物質のカチオン、又
    はセル内の触媒のカチオンであることを特徴とする請求項７９の調製方法。
92. 【請求項９２】 １つ以上の中性、正、或は負の結合エネルギー増加水素種、
    及び １つ以上のその他の元素、 を有することを特徴とするドーパント。
93. 【請求項９３】 ドープされていないカソード出発材料とは異なる電圧を有
    することを特徴とする結合エネルギー増加水素化合物がドープされたドープド熱
    電子カソード。
94. 【請求項９４】 ドープされていないカソード出発材料より高電圧を有する
    ことを特徴とする請求項９３のドープド熱電子カソード。
95. 【請求項９５】 ドープされていないカソード出発材料は金属であることを
    特徴とする請求項９３のドープド熱電子カソード。
96. 【請求項９６】 ドープされていないカソード出発材料は、タングステン、
    モリブデン、又はこれらの酸化物であることを特徴とする請求項９３のドープド
    熱電子カソード。
97. 【請求項９７】 前記化合物は結合エネルギー増加水素化物イオンを含むこ
    とを特徴とする請求項９３のドープド熱電子カソード。
98. 【請求項９８】 前記金属は、イオン注入、エピタキシ、又は真空蒸着によ
    って結合エネルギー増加水素化物イオンがドープされ、熱電子カソードを形成す
    ることを特徴とする請求項９５のドープド熱電子カソード。
99. 【請求項９９】 ドープされていない半導体出発材料に対して変化したバン
    ドギャップを有することを特徴とする結合エネルギー増加水素化合物がドープさ
    れた半導体。
100. 【請求項１００】 前記ドープされていない半導体出発材料は、通常の半導
     体、通常のドープされた半導体、又は通常のドーパントであることを特徴とする
     請求項９９のドープド半導体。
101. 【請求項１０１】 前記半導体、通常のドープされた半導体、又は通常のド
     ーパント出発材料は、ケイ素、ゲルマニウム、ガリウム、インジウム、ヒ素、り
     ん、アンチモン、ホウ素、アルミニウム、第III族元素、第IV族元素、又は第Ｖ 族元素から成る群から選択されることを特徴とする請求項１００のドープド半導
     体。
102. 【請求項１０２】 前記ドーパント又はドーパント成分は、結合エネルギー
     増加水素化物イオンを含むことを特徴とする請求項１０１のドープド半導体。
103. 【請求項１０３】 前記半導体又はドーパント出発材料は、イオン注入、エ
     ピタキシ、又は真空蒸着によって結合エネルギー増加水素化物イオンがドープさ
     れたことを特徴とする請求項１０１のドープド半導体。
104. 【請求項１０４】 結合エネルギーが約０．６５ｅＶとされる１つ以上の結
     合エネルギー増加水素化合物イオン、及び １つ以上のその他の元素、 を有することを特徴とする化合物。
105. 【請求項１０５】 結合エネルギーが約０．６５ｅＶの水素化合物イオンを
     含む結合エネルギー増加水素化合物の調製方法であって、 結合エネルギー増加水素原子を供給する工程、 前記水素原子を第１の還元物質と反応させ、それによって結合エネルギーが０
     ．８ｅＶよりも大きな１つ以上の安定な水素化物イオンと、1つ以上の非反応性 原子状水素を生成する工程、 前記非反応性原子状水素を収集し、そして、前記非反応性原子状水素を第２の
     還元物質と反応させ、それによって結合エネルギーが約０．６５ｅＶである安定
     な水素化物イオンを生成する工程、及び 前記生成された水素化物イオンを１つ以上のカチオンと反応させ、それによっ
     て前記化合物を製造する工程、 の各工程を有することを特徴とする結合エネルギー増加水素化合物の調製方法。
106. 【請求項１０６】 前記第１の還元物質は、高い仕事関数又は非反応性原子状
     水素との正の反応自由エネルギーを有することを特徴とする請求項１０５の調製
     方法。
107. 【請求項１０７】 前記第１の還元物質は、アルカリまたはアルカリ土類以
     外の金属であることを特徴とする請求項１０５の調製方法。
108. 【請求項１０８】 前記金属は、タングステンであることを特徴とする請求
     項１０５の調製方法。
109. 【請求項１０９】 前記第２の還元物質は、アルカリまたはアルカリ土類金
     属を含むことを特徴とする請求項１０５の調製方法。
110. 【請求項１１０】 前記第２の還元物質は、プラズマを含むことを特徴とす
     る請求項１０５の調製方法。
111. 【請求項１１１】 結合エネルギーが約０．６５ｅＶである水素化物イオン
     を含む結合エネルギー増加水素化合物をプロトンと反応させ、それによって、第
     １の結合エネルギーが約８９２８ｅＶである分子状水素を生成する工程を有する
     ことを特徴とするエネルギーの爆発的な放出方法。
112. 【請求項１１２】 前記プロトンは、酸又は超酸によって供給されることを
     特徴とする請求項１１１の方法。
113. 【請求項１１３】 前記酸又は超酸は、ＨＦ、ＨＣｌ、Ｈ₂ＳＯ₄、ＨＮＯ₃ 、ＨＦとＳｂＦ₅との反応生成物、ＨＣｌとＡｌ₂Ｃｌ₆との反応生成物、Ｈ₂ＳＯ ₃ ＦとＳｂＦ₅との反応生成物、又はＨ₂ＳＯ₄とＳＯ₂との反応生成物、及びこれ らの組合せから成る群から選択されることを特徴とする請求項１１２の方法。
114. 【請求項１１４】 前記反応は、前記化合物と前記酸又は超酸との急速な混
     合によって開始されることを特徴とする請求項１１２の方法。
115. 【請求項１１５】 前記急速な混合は、前記化合物と前記酸又は超酸に近接
     した通常の爆薬のデトネーションによって達成されることを特徴とする請求項１
     １４の方法。
116. 【請求項１１６】 結合エネルギーが約０．６５ｅＶである水素化物イオン
     を含有する結合エネルギー増加水素化合物を熱分解し、それによって第１の結合
     エネルギーが約８９２８ｅＶである水素分子を生成する工程を有することを特徴
     とするエネルギーの爆発的な放出方法。
117. 【請求項１１７】 前記熱分解工程は、前記化合物に近接した通常の爆薬の
     デトネーションによって達成されることを特徴とする請求項１１６の方法。
118. 【請求項１１８】 前記熱分解工程は、前記化合物の衝撃加熱によって達成
     されることを特徴とする請求項１１５の方法。
119. 【請求項１１９】 前記衝撃加熱は、前記化合物を先端に付けた発射体を、
     衝撃でデトネーションを引起こす条件下で、衝突させることによって達成される
     ことを特徴とする請求項１１７の方法。
120. 【請求項１２０】 少なくとも１つの以下の反応物質、 （１）結合エネルギー増加水素化合物、 （２）結合エネルギー増加水素原子、及び （３）結合エネルギー増加水素分子、 を熱分解或いは化学的に反応させ、それによって、 （ａ）反応物質結合エネルギー増加水素化合物とは異なる化学量論性を有した結
     合エネルギー増加水素化合物、 （ｂ）反応物質結合エネルギー増加水素化合物と同じ化学量論性を有するが、反
     応物質の対応する種より高結合エネルギーを持つ１種類以上の結合エネルギー増
     加種を含む結合エネルギー増加水素化合物、 （ｃ）結合エネルギー増加水素原子、 （ｄ）反応物質結合エネルギー増加水素分子よりも高結合エネルギーを有する結
     合エネルギー増加水素分子、又は、 （ｅ）反応物質結合エネルギー水素原子よりも高結合エネルギーを有する結合エ
     ネルギー増加水素原子、 の少なくとも１つを生成することを特徴とするエネルギーの放出方法。
121. 【請求項１２１】 （ａ）結合エネルギーが、（ｉ）対応する通常の水素種 の結合エネルギーよりも大きいか、或は(ii)対応する通常の水素種の結合エネル ギーが熱エネルギー以下であるか又は負であるために、対応する通常の水素種が 不安定であるか又は観察されない任意の水素種の結合エネルギーよりも大きい、
     １つ以上の中性、正、或は負の結合エネルギー増加水素種、及び （ｂ）１つ以上のその他の元素、 を有する化合物を調製するための反応容器であって、 電子源と、 結合エネルギーが約１３．６ｅＶ／（１／ｐ）²（pは１より大きい整数）であ
     る結合エネルギー増加水素原子源と、 を含む容器を備え、それによって、前記電子源からの電子が、前記容器内の前記
     結合エネルギー増加水素原子源からの結合エネルギー増加水素原子と反応して前
     記化合物を製造することを特徴とする反応容器。
122. 【請求項１２２】 前記結合エネルギー増加水素種は、結合エネルギーが約
     ０．８ｅＶより大きな水素化物イオンであることを特徴とする請求項１２１の反
     応容器。
123. 【請求項１２３】 前記結合エネルギー増加水素原子源は、電解セル、ガス
     セル、ガス放電セル、及びプラズマトーチセルから成る群から選択された水素触
     媒セルであることを特徴とする請求項１２１又は１２２の反応容器。
124. 【請求項１２４】 前記水素触媒セルは、 原子状水素源と、 少なくともｍ／２・２７ｅＶ（ｍは整数）の正味の反応エンタルピーを有する
     １種類以上の固体、溶融、液体、又はガス状の触媒と、 を収容する第２の容器を有し、それによって、前記水素原子が前記第２の容器内
     の触媒と反応し、結合エネルギーが約１３．６ｅＶ／（１／ｐ）²（pは１より大
     きい整数）である水素原子を産生することを特徴とする請求項１２３の反応容器
     。
125. 【請求項１２５】 カソードと、酸化物質として、１つ以上の中性、正、或は
     負の結合エネルギー増加水素種、及び１つ以上のその他の元素を含む化合物を収 容したカソード室と、 アノードと、還元物質を収容したアノード室と、そして、 前記カソード室とアノード室との間の回路を完成する塩橋と、 を有することを特徴とするバッテリー。
126. 【請求項１２６】 前記結合エネルギー増加水素種は、結合エネルギー増加
     水素化物イオンを含むことを特徴とする請求項１２５のバッテリー。
127. 【請求項１２７】 前記酸化物質は、カチオンＭ^(n-1)+の結合エネルギーが
     結合エネルギー増加水素化物イオンの結合エネルギー以下であるように１つ以上
     の結合エネルギー増加水素化物イオンに結合されたカチオンＭⁿ⁺（ｎは整数）を
     含むことことを特徴とする請求項１２６のバッテリー。
128. 【請求項１２８】 前記酸化物質は、カチオンと、前記水素化物イオンが前
     記カチオンによって酸化されないように選択されたけ結合エネルギー増加水素化
     物イオンとを含むことを特徴とする請求項１２６のバッテリー。
129. 【請求項１２９】 前記酸化物質は、化学式Ｍⁿ⁺Ｈ^-（１／ｐ）_nによって表
     され、Ｍⁿ⁺はカチオン、ｎは整数であり、Ｈ^-（１／ｐ）は結合エネルギー水素 化物イオンを表しており、ｐは１より大きい整数であり、水素化物イオンは、そ
     の結合エネルギーがカチオンＭ^(n-1)+の結合エネルギーより大きいように選択さ
     れることを特徴とする請求項１２６のバッテリー。
130. 【請求項１３０】 前記酸化物質は、安定なカチオン−水素化物イオン化合
     物を含み、前記バッテリーのカソード半反応の還元ポテンシャルは、酸化物質の
     カチオンと水素化物イオンとの結合エネルギーによって決定されることを特徴と
     する請求項１２８のバッテリー。
131. 【請求項１３１】 前記酸化物質は、結合エネルギー増加水素化物イオンに
     結合された結合エネルギー増加水素分子イオンを含む結合エネルギー増加水素化
     合物であり、前記水素化物イオンは、その結合エネルギーが、還元された結合エ
     ネルギー増加水素分子イオンの結合エネルギーより大きいように選択されること
     を特徴とする請求項１３０のバッテリー。
132. 【請求項１３２】 前記酸化物質は、下記化学式、 【化２】 によって表される化合物であり、下記式 【化３】 は水素分子イオンを表し、Ｈ^-（１／ｐ’）は結合エネルギー増加水素化物イオ ンを表し、ｐは２、ｐ’は１３、１４、１５、１６、１７、１８、又は１９から
     成る群から選択されることを特徴とする請求項１３１のバッテリー。
133. 【請求項１３３】 前記酸化物質は、化学式Ｈｅ²⁺（Ｈ^-（１／ｐ））₂を有
     しており、ｐは１１〜２０であることを特徴とする請求項１３０のバッテリー。
134. 【請求項１３４】 前記酸化物質は、化学式Ｆｅ⁴⁺（Ｈ^-（１／ｐ））₄を有
     しており、ｐは１１〜２０であることを特徴とする請求項１３０のバッテリー。
135. 【請求項１３５】 前記結合エネルギー増加水素化物イオンは、塩橋を経由
     してカソード室からアノード室へ移動することで、バッテリーの運転中に回路を
     完成することを特徴とする請求項１２６のバッテリー。
136. 【請求項１３６】 前記塩橋は、アニオン導電性膜又はアニオン導電体の少
     なくとも一つを有していることを特徴とする請求項１２６のバッテリー。
137. 【請求項１３７】 前記塩橋は、ゼオライト、ランタノイドホウ酸塩ＭＢ₆（
     Ｍはランタノイド）、又は、アルカリ土類ホウ酸塩Ｍ’Ｂ₆（Ｍ’はアルカリ土類
     ）から形成されることを特徴とする請求項１３６のバッテリー。
138. 【請求項１３８】 前記カソード室は還元された酸化物質を含有し、前記ア ノード室は酸化された還元物質及び前記アノード室から前記カソード室へと移動
     して回路を完成することのできるイオンを含有し、それによって前記バッテリー
     を再充填可能にすることを特徴とする請求項１２６のバッテリー。
139. 【請求項１３９】 前記移動可能なイオンは、結合エネルギー増加水素化物
     イオンであることを特徴とする請求項１３８のバッテリー。
140. 【請求項１４０】 酸化物質化合物は、前記バッテリーに電圧を印加するこ
     とによって生じ得ることを特徴とする請求項１３８のバッテリー。
141. 【請求項１４１】 前記電圧は、１セル当り約１Ｖ〜約１００Ｖであること
     を特徴とする請求項１４０のバッテリー。
142. 【請求項１４２】 前記酸化物質は、化学式Ｍⁿ⁺Ｈ^-（１／ｐ）_nによって表
     され、Ｈ^-（１／ｐ）は結合エネルギー増加水素化物イオンであり、ｐは１より 大きい整数、Ｍⁿ⁺は、カチオンＭ^(n-1)+からカチオンＭⁿ⁺を生成するｎ次のイオ
     ン化エネルギーＩＰ_n（ｎは整数）が水素化物イオンの結合エネルギー以下であ るように選択されるカチオンであることを特徴とする請求項１３８のバッテリー
     。
143. 【請求項１４３】 前記還元された酸化物質は金属鉄であり、前記結合エネ ルギー増加水素化物イオンを含む酸化された還元物質は、カリウム水素化物（Ｋ⁺ Ｈ^-（１／ｐ）であり、Ｈ^-（１／ｐ）は前記水素化物イオンを表し、ｐは１より
     大きい整数であることを特徴とする請求項１３８のバッテリー。
144. 【請求項１４４】 前記還元された酸化物質は、酸化状態（Ｆｅ⁴⁺）へと移
     行して酸化物質（Ｆｅ⁴⁺（Ｈ^-（ｎ＝１／ｐ））₄）を形成する（Ｆｅ）であり、
     Ｈ^-（１／ｐ）は結合エネルギー増加水素化物イオンであり、ｐは１１〜２０の 整数であり、そして、前記酸化された還元物質は、酸化状態（Ｋ）へと移行して
     還元物質金属カリウムを形成する（Ｋ⁺）であり、水素化物イオンは、適当な電 圧を印加したとき前記塩橋を経由して前記アノード室から前記カソード室へと移
     動することによって回路を完成することを特徴とする請求項１４０のバッテリー
     。
145. 【請求項１４５】 前記カソード室はカソードとして機能することを特徴と
     する請求項１２６のバッテリー。
146. 【請求項１４６】 カソードと、 アノードと、 アニオンとして結合エネルギー増加水素化物イオンを有した電解質と、そして
     前記電解質を含み前記カソード及びアノードと接触している電解溶液と、 を収容した容器を備えていることを特徴とする結合エネルギー増加水素化合物を
     調製するための高電圧電解セル。
147. 【請求項１４７】 前記セルにて製造される結合エネルギー増加水素化合物
     は、ジントル相ケイ化物又はシランであり、前記化合物は、アニオン、電解質、 又は電解溶液を分解することなく調製されることを特徴とする請求項１４６の高
     電圧電解セル。
148. 【請求項１４８】 前記結合エネルギー増加水素化物イオンを分解すること
     なく、所望の電圧で運転することができることを特徴とする請求項１４６の高電 圧電解セル。
149. 【請求項１４９】 生成された結合エネルギー増加水素化合物は、カチオン
     Ｍⁿ⁺（ｎは整数）を含み、前記結合エネルギー増加水素化物イオンＨ^-（１／ｐ ）（ｐは１より大きい整数）は、その結合エネルギーがカチオンＭ^(n-1)+の結合
     エネルギーよりも大きいように選択されることを特徴とする請求項１４６の高電
     圧電解セル。
150. 【請求項１５０】 生成された結合エネルギー増加水素化合物は、カチオン
     Ｍ^(n-1)+からＭⁿ⁺（ｎは整数）を生成するｎ次のイオン化エネルギーＩＰ_n（ｎ は整数）が結合エネルギー増加水素化物イオンＨ^-（１／ｐ）（ｐは１より大き い整数）の結合エネルギー以下であるように選択された電圧で生成されるカチオ
     ンを含むことを特徴とする請求項１４６の高電圧電解セル。
151. 【請求項１５１】 生成された結合エネルギー増加水素化合物は、水素化物
     イオンが所望のカチオンにつき、カチオンによって酸化されないように選択され た結合エネルギー増加水素化物イオンを含むことを特徴とする請求項１４６の高
     電圧電解セル。
152. 【請求項１５２】 前記カチオンはＨｅ²⁺又はＦｅ⁴⁺のいずれかであり、前
     記結合エネルギー増加水素化物イオンはＨ^-（１／ｐ）（ｐは１１〜２０）であ ることを特徴とする請求項１５１の高電圧電解セル。
153. 【請求項１５３】 結合エネルギー増加水素原子を含む酸化物質の源、 前記酸化物質源と連通したカソード室に収納されたカソード、 アノード室の中のアノード、及び 前記カソード室と前記アノード室との間で回路を完成する塩橋、 を有することを特徴とする燃料電池。
154. 【請求項１５４】 前記結合エネルギー増加水素原子は、カソード半反応と
     して反応して結合エネルギー増加水素化物イオンを形成することを特徴とする請
     求項１５３の燃料電池。
155. 【請求項１５５】 前記酸化物質源は、１つ以上の中性、正、又は負の結合
     エネルギー増加水素種と、１つ以上のその他の元素とを含む結合エネルギー増加
     水素化合物であることを特徴とする請求項１５３の燃料電池。
156. 【請求項１５６】 前記結合エネルギー増加水素原子は、結合エネルギー増
     加水素化合物を熱的に又は化学的に分解することによって酸化物質源からカソー
     ドへ供給されることを特徴とする請求項１５５の燃料電池。
157. 【請求項１５７】 前記酸化物質源は、電解セル、ガスセル、ガス放電セル
     、及びプラズマトーチセルから成る群から選択されることを特徴とする請求項１
     ５３の燃料電池。
158. 【請求項１５８】 前記結合エネルギー増加水素化合物は、カチオンＭ^{(n-1 )+} の結合エネルギーが結合エネルギー増加水素化物イオンの結合エネルギー以下
     であるように結合エネルギー増加水素化合物イオンに結合したカチオンＭⁿ⁺（ｎ
     は整数）を含むことを特徴とする請求項１５５の燃料電池。
159. 【請求項１５９】 前記酸化物質源は、化学式Ｍⁿ⁺Ｈ^-（１／ｐ）_nによって
     表される結合エネルギー増加水素化合物であり、Ｍⁿ⁺はカチオン、ｎは整数、Ｈ ^- （１／ｐ）は結合エネルギー増加水素化物イオンを表し、ｐは１より大きい整 数であり、そして、前記水素化物イオンは、その結合エネルギーがカチオンＭ^{(n -1)+} の結合エネルギーより大きいように選択されることを特徴とする請求項１５
     ８の燃料電池。
160. 【請求項１６０】 前記カソード室はカソードであることを特徴とする請求
     項１５３の燃料電池。
161. 【請求項１６１】 更に、結合エネルギー増加水素化合物を含む燃料を有す
     ることを特徴とする請求項１５３の燃料電池。
162. 【請求項１６２】 結合エネルギー増加水素種を、所望の同位体に濃縮され
     た化合物を生成するために、結合エネルギー増加水素種に対して過剰の所望同位
     体を含み且つ１つ以上の結合エネルギー増加水素種を含む元素同位体混合物と反
     応させる工程、及び 前記所望の同位体に濃縮された前記化合物を純化する工程、 を有することを特徴とする元素の同位体を分離する方法。
163. 【請求項１６３】 結合エネルギー増加水素種を、所望の同位体に濃縮され
     た化合物を生成するために、結合エネルギー増加水素種に対して過剰の所望同位
     体を含む同位体混合物を有し、且つ、１つ以上の結合エネルギー増加水素種を有
     した化合物と反応させる工程、及び 前記所望の同位体に濃縮された前記化合物を純化する工程、 を有することを特徴とする１つ以上の化合物中に存在する元素の同位体を分離す
     る方法。
164. 【請求項１６４】 結合エネルギー増加水素種を、不所望の同位体に濃縮さ
     れた化合物を生成するために、結合エネルギー増加水素種に対して過剰の不所望
     同位体を含み且つ１つ以上の結合エネルギー増加水素種を含む元素同位体混合物
     と反応させる工程、及び 前記不所望の同位体に濃縮された前記化合物を除去する工程、 を有することを特徴とする元素の同位体を分離する方法。
165. 【請求項１６５】 結合エネルギー増加水素種を、不所望の同位体に濃縮さ
     れた化合物を生成するために、結合エネルギー増加水素種に対して過剰の不所望
     同位体を含む同位体混合物を有し、且つ１つ以上の結合エネルギー増加水素種を
     有する化合物と反応させる工程、及び 前記不所望の同位体に濃縮された前記化合物を除去する工程、 を有することを特徴とする１つ以上の化合物中に存在する元素の同位体を分離す
     る方法。
166. 【請求項１６６】 前記結合エネルギー増加水素種は、結合エネルギー増加
     水素化物イオンであることを特徴とする請求項１６２、１６３、１６４、又は１
     ６５のいずれかの項に記載の同位体を分離する方法。