JP2013501602A5

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Publication number: JP2013501602A5
Application number: JP2012523612A
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Filing date: 2010-03-18
Publication date: 2014-07-31

Description

ここで、ｐは、ｐ≦１３７となる整数であるが、励起状態の水素に対するリュードベリ式におけるｎ＝整数のよく知られるパラメータに置き換わり、「ハイドリノ」と呼ばれるより低いエネルギー状態の水素原子を表す。水素のｎ＝１の状態、及び、水素のｎ＝１／整数の状態は、非放射性であるが、例えばｎ＝１からｎ＝１／２というような２つの非放射性の状態の間での遷移は、非放射性のエネルギー移動を介して可能である。水素は、水素又はハイドリノ原子の対応する半径が、次の式で与えられるところ、式（１）及び（３）によって与えられる安定状態の特別なケースである。

ここで、ｐ＝１，２，３，・・・・である。エネルギーの保存のため、ａ_Ｈ／（ｍ＋ｐ）への半径遷移及び通常のｎ＝１状態における水素原子のポテンシャルエネルギーの整数の単位において、水素原子から触媒へエネルギーが移動しなければならない。ハイドリノは、次式の反応の正味のエンタルピーを持つ適当な触媒と、通常の水素原子との反応によって形成される。

ここで、ｍは整数である。正味反応エンタルピーがよりｍ・２７．２ｅＶに一致するようになるにつれて、触媒反応の速度が増加すると考えられる。ｍ・２７．２ｅＶの±１０％（好ましくは±５％）以内の正味の反応エンタルピーを持つ触媒が、大抵の応用にふさわしいことが発見されてきた。

触媒反応はエネルギー放出の２つのステップ：触媒への非放射的なエネルギーの移動、及び、それに続いて起きる対応する安定な最終状態に半径が減少する際の追加のエネルギー放出を含む。従って、一般的な反応は、次式で与えられる。

ここで、全反応は、次式の通りである。

ここで、ｑ、ｒ、ｍ、及びｐは整数である。Ｈ^＊［а_Ｈ／（ｍ＋ｐ）］は、水素原子の半径（分母において１に相当）、及び陽子の（ｍ＋ｐ）倍に等価な中心場を持ち、Ｈ［а_Ｈ／（ｍ＋ｐ）］は、Ｈのそれの１／（ｍ＋ｐ）の半径を備える安定した状態に相当する。電子が、水素原子の半径からこの距離の１／（ｍ＋ｐ）の半径へと半径方向加速度を受けて、エネルギーは、特徴的な発光として、又は、第三体の運動エネルギーとして、放出される。発光は、［（ｐ＋ｍ）^２−ｐ^２−２ｍ］・１３．６ｅＶ（９１．２／［（ｐ＋ｍ）^２−ｐ^２−２ｍ］ｎｍ）で端を持ち、より長い波長に及ぶ極端紫外線連続放射の形態であるかもしれない。放射に加えて、高速Ｈを形成する共鳴する運動エネルギーの移動が起こるかもしれない。それに続くバックグラウンドＨ_２との衝突によるこれらの高速Ｈ（ｎ＝１）の励起は、更に対応するＨ（ｎ＝３）の高速原子の放出が続いておきるが、広がったバルマーα線発光を生じさせる。極端なバルマーα線の幅広化（＞１００ｅＶ）は、予測と一致することが見られる。

ｍ＝２で、触媒Ｈｅ^＋及び２Ｈの生成物は、Ｈ（１／４）を形成し、そして、好ましい状態として分子ハイドリノＨ_２（１／４）を形成するように速く反応するＨ（１／３）である。特に、高い水素原子濃度の場合、触媒として（ｐ’＝１；ｍ＝１）、Ｈをもって、Ｈ（１／３）・（ｐ＝３）からＨ（１／４）・（ｐ＋ｍ＝４）への式（２３）により与えられる更なる遷移は、速くあり得る。

Ｉ．ハイドリノ
以下の式で与えられる結合エネルギーを持つ水素原子は、ｐが１より大きい整数で、好ましくは２から１３７であるところ、本開示のＨ触媒反応の生成物である。

イオン化エネルギーとしても知られる、原子、イオン、又は分子の結合エネルギーは、原子、イオン、又は分子から１つの電子を取り除くために必要とされるエネルギーである。式（３５）で与えられる結合エネルギーを有する水素原子は、以降「ハイドリノ原子」又は「ハイドリノ」と称される。半径ａ_Ｈ／ｐ（式中ａ_Ｈは、通常の水素原子の半径であり、ｐは整数である）のハイドリノの記号表示は、Ｈ［ａ_Ｈ／ｐ］である。半径ａ_Ｈの水素原子は、以降、「通常の水素原子」又は「普通の水素原子」と称される。通常の原子水素は、１３．６ｅＶの結合エネルギーで特徴付けられる。

ハイドリノ水素化物イオンの結合エネルギーは、次のような式によって表すことができる。

ここで、ｐは１より大きい整数であり、ｓ＝１／２、πは円周率、

はプランク定数（換算プランク定数）、μ_０は真空の誘電率であり、ｍ_ｅは電子の質量であり、μ_ｅは換算電子質量であり次の式による。

ここで、ｍ_ｐは陽子の質量であり、ａ_Ｈは水素原子の半径であり、ａ_０はボーア半径であり、ｅは電気素量である。

ハイドリノ水素化物イオンＨ⁻（ｎ＝１／ｐ）の結合エネルギーは、ｐを整数として、ｐの関数で、表１に示される。

本開示の更なる実施例によれば、以下のような少なくとも１つの増加した結合エネルギー水素種を含む化合物が提供される。（ａ）ｐが２から１３７の整数であるときに、１３．６ｅＶ／（１／ｐ）^２の約０．９から１．１倍の範囲内のような、約１３．６ｅＶ／（１／ｐ）^２の結合エネルギーを持つ水素原子。（ｂ）ｐが２から２４の整数であるときに、

上式のような結合エネルギー（Binding Energy）の約０．９から１．１倍の範囲内のような、

上式のようなおよその結合エネルギー（Binding Energy）を持つ水素化イオン（Ｈ⁻）。
（ｃ）Ｈ_４ ^＋（１／ｐ）。（ｄ）ｐが２から１３７の整数であるときに、２２．６ｅＶ／（１／ｐ）^２の約０．９から１．１倍の範囲内のような、約２２．６ｅＶ／（１／ｐ）^２の結合エネルギーを持つトリハイドリノ分子イオンＨ_３ ^＋（１／ｐ）。（ｅ）ｐが２から１３７の整数であるときに、１５．３ｅＶ／（１／ｐ）^２の約０．９から１．１倍の範囲内のような、約１５．３ｅＶ／（１／ｐ）^２の結合エネルギーを持つジハイドリノ。及び、（ｆ）ｐが整数で、好ましくは２から１３７であるときに、１６．３ｅＶ／（１／ｐ）^２の約０．９から１．１倍の範囲内のような、約１６．３ｅＶ／（１／ｐ）^２の結合エネルギーを持つジハイドリノ。

ＩＩ．パワー・リアクター及びシステム
本開示のもう１つの実施例に従って、エネルギー及びより低いエネルギー水素種を生成する水素触媒反応器（リアクター）を提供する。図１に示すように、水素触媒反応器７０は、エネルギー反応混合物７４、熱交換器８０、並びに、蒸気発生器８２及びタービン９０等の動力変換器を含む容器７２からなる。ある実施例において、触媒作用は、より低いエネルギーの水素である「ハイドリノ」を形成し、パワーを生産するように、源（原料）７６からの原子の水素を触媒７８と反応させることを含む。水素と触媒からなる反応混合物が反応し、より低いエネルギーの水素が形成されるとき、熱交換器８０は触媒反応により放出された熱を吸収する。その熱交換器は、蒸気発生器８２と熱を交換する。蒸気発生器８２は、交換器８０から熱を吸収して蒸気を生成する。更に、エネルギー反応器７０は、蒸気発生器８２からの蒸気を受け取り、蒸気エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機１００へ機械的なパワーを提供するタービン９０を含むが、この電気エネルギーは負荷（ロード）１１０によって、仕事を生産するために或いは消散のために、受け取られることができる。ある実施例において、反応器は、熱を負荷に移動させるヒートパイプで少なくとも一部は包囲されてよい。この負荷は電気を生産するスターリング機関又は蒸気機関であってもよい。このスターリング機関又は蒸気機関は、移動しないパワー又は移動のパワーのために使用されてよい。或いは、水素化物の電気的な又は電気的なシステムが、移動しないパワー又は移動のパワーのために熱を電気に変換してもよい。分配されるパワー及び動的な応用のための妥当な蒸気機関は、サイクロン・パワー・テクノロジー・マーク・Ｖ・エンジン（Cyclone Power Technologies Mark V Engine）である。他の変換機は、当業者に知られている。例えば、システムは、熱電変換器又は熱電子発電器を含んでよい。反応器は、多管反応器アセンブリの１つであってよい。

ある実施例において、反応混合物７４は、供給通路６２を通して供給される燃料のような、エネルギー放出原料材料７６を含む。反応混合物は、水素同位体原子源、分子水素同位体源、及びより低いエネルギーの原子の水素を形成するように約ｍ・２７．２ｅＶ（ｍは整数であり、好ましくは４００未満の整数である）を共鳴的に取り除く触媒７８の源を含むが、ここで、より低いエネルギーの原子の水素への反応が触媒に水素を接触させることで起こる。触媒は溶解状態、液体、気体、又は固体状態であってよい。触媒作用は、熱などの形態でエネルギーを放出し、より低いエネルギーの水素同位体原子、より低いエネルギーの水素分子、水素化物イオン、及びより低いエネルギーの水素化合物のうち少なくとも１つを形成する。従って、パワー・セルもまた、より低いエネルギーの水素化学反応器を含む。

水素源は水素ガスや分子水素とすることが可能である。分子水素解離触媒で水素を原子水素に解離することもできる。このような解離触媒又は解離体には例えばラネーニッケル（Ｒ−Ｎｉ）、試金石又は貴金属、及び支持体上の試金石又は貴金属が挙げられる。試金石又は貴金属はＰｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ及びＲｈで、支持体はＴｉ、Ｎｂ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２及びこれらの組み合わせのうち少なくとも１つであってよい。さらに、解離体は炭素上のＰｔ又はＰｄであり、これは水素過剰触媒、ニッケルファイバーマット、Ｐｄシート、Ｔｉスポンジ、Ｔｉ又はＮｉスポンジ又はマット上に電気めっきしたＰｔ又はＰｄ、ＴｉＨ、Ｐｔブラック及びＰｄブラック、モリブデン及びタングステンなどの耐火金属、ニッケル及びチタニウムなどの遷移金属、ニオブ及びジルコニウムなどの内部遷移金属、ならびに当業者に公知の他の同様な材料を含んでいてもよい。ある実施態様では、水素はＰｔ又はＰｄ上で解離する。チタニウム又はＡｌ_２Ｏ_３などの支持体金属にＰｔ又はＰｄを被覆してもよい。別の実施例において、解離剤はタングステン又はモリブデンのような高融点金属である、そして、解離材料は温度制御要素２７１によって高い温度に維持されるかもしれない。そして、それは図３の中で断面積で示すようにヒーターコイルの形をとるかもしれない。ヒーターコイルは、電源２７２で駆動される。好ましくは、解離材料は、セルの作動温度に維持される。解離をより効果的に行うために、さらに解離体の温度をセル温度以上に操作してもよい。温度が上昇すると、触媒が解離体上で濃縮するのを防ぐことができる。供給体２７４に動力供給される２７３などの熱フィラメントにより水素解離体も提供することが可能である。

（ｉ）Ｌｉ、ＬｉＨ、Ｋ、ＫＨ、ＮａＨ、Ｒｂ、ＲｂＨ、Ｃｓ、及びＣｓＨから選ばれる触媒。
（ｉｉ）Ｈ_２ガス、Ｈ_２ガスの源、又は、水素化物から選ばれる水素源。
（ｉｉｉ）ハロゲン化物、リン化物、ホウ化物、酸化物、水酸化物、ケイ化物、窒素化合物、ヒ化物、セレン化物、テルル化物、アンチモン化物、炭化物、硫化物、水素化物、炭酸塩、炭酸水素、硫酸塩、硫酸水素塩、リン酸塩、リン酸水素、二水素リン酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、過マンガン酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、亜塩素酸塩、過亜塩素酸塩、次亜塩素酸塩、臭素酸塩、過臭素酸塩、臭酸塩、過臭酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、ヨウ酸塩、過ヨウ酸塩、クロム酸塩、二クロム酸塩、テルル酸塩、セレン酸塩、ヒ酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、コバルト酸化物、テルル酸化物、そして、ハロゲン元素、Ｐ、Ｂ、Ｓｉ、Ｎ、Ａｓ、Ｓ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｃ、Ｓ、Ｐ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、及びＴｅのそれらのような他のオキシアニオンの中の１つのような金属化合物から選択される酸化剤であるが、ここで金属は好ましくは、遷移金属、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ、アルカリ金属、又はアルカリ土類金属からなる。また、この酸化剤は、更に、ハロゲン化鉛のような鉛化合物、ＧｅＦ_２、ＧｅＣｌ_２、ＧｅＢｒ_２、ＧｅＩ_２、ＧｅＯ、ＧｅＰ、ＧｅＳ、ＧｅＩ_４、及びＧｅＣｌ_４のようなハロゲン化物、酸化物、又は硫化物のようなゲルマニウム化合物、ＣＦ_４又はＣｌＣＦ_３のようなフッ化炭素、ＣＣｌ _４のようなクロロカーボン、Ｏ_２、ＭＮＯ_３、ＭＣｌＯ_４、ＭＯ_２、ＮＦ_３、Ｎ_２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ _２、Ｂ_３Ｎ_３Ｈ_６のようなホウ素−窒素化合物、ＳＦ_６のような硫黄化合物、Ｓ、ＳＯ_２、ＳＯ_３、Ｓ_２Ｏ_５Ｃｌ_２、Ｆ_５ＳＯＦ、Ｍ_２Ｓ_２Ｏ_８、Ｓ_２Ｃｌ_２のようなＳ_ｘＸ_ｙ、ＳＣｌ_２、Ｓ_２Ｂｒ_２、又はＳ_２Ｆ_２、ＣＳ_２、ＳＯＣｌ_２のようなＳＯ_ｘＸ_ｙ、ＳＯＦ_２、ＳＯ_２Ｆ_２、又はＳＯＢｒ_２、ＣｌＦ_５のようなＸ_ｘＸ’_ｙ、ＣｌＯ_２ＦのようなＸ_ｘＸ’_ｙＯ_ｚ、ＣｌＯ_２Ｆ_２、ＣｌＯＦ_３、ＣｌＯ_３Ｆ、及びＣｌＯ_２Ｆ_３、Ｂ_３Ｎ_３Ｈ_６のようなホウ素−窒素化合物、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｂｉ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、ＴｅＸ_ｘ、好ましくはＴｅＦ_４、ＴｅＦ_６、ＴｅＯ_ｘ，好ましくはＴｅＯ_２又はＴｅＯ_３、ＳｅＸ_ｘ、好ましくはＳｅＦ_６、ＳｅＯ_ｘ、好ましくはＳｅＯ_２又はＳｅＯ _３、Ｔｅ（ＯＨ） _６、ＴｅＢｒ_２、ＴｅＣｌ_２、ＴｅＢｒ_４、ＴｅＣｌ _４、ＴｅＩ_４、ＣｏＴｅ、又はＮｉＴｅのようなテルル酸化物、ハロゲン化物、又は他のテルル化合物、Ｓｅ _２Ｂｒ_２、Ｓｅ_２Ｃｌ_２、ＳｅＢｒ_４、ＳｅＣｌ_４、ＳｅＦ_４、ＳｅＦ_６、ＳｅＯＢｒ_２、ＳｅＯＣｌ_２、ＳｅＯＦ_２、ＳｅＯ_２Ｆ_２、ＳｅＳ_２、Ｓｅ_２Ｓ_６、Ｓｅ_４Ｓ_４、又はＳｅ_６Ｓ_２のようなセレン酸化物、ハロゲン化物、又は他のセレン化合物、Ｐ、Ｐ_２Ｏ_５、Ｐ_２Ｓ_５、ＰＦ_３、ＰＣｌ_３、ＰＢｒ_３、ＰＩ_３、ＰＦ_５、ＰＣｌ_５、ＰＢｒ_４Ｆ又はＰＣｌ_４ＦのようなＰ_ｘＸ_ｙ、ＰＯＢｒ_３、ＰＯＩ_３、ＰＯＣｌ_３、又はＰＯＦ_３のようなＰＯ_ｘＸ_ｙ、ＰＳＢｒ_３、ＰＳＦ_３、ＰＳＣｌ_３のようなＰＳ_ｘＸ_ｙ（Ｍはアルカリ金属であり、ｘ、ｙ、及びｚは整数であり、Ｘ及びＸ’はハロゲン）、Ｐ_３Ｎ_５、（Ｃｌ_２ＰＮ）_３、（Ｃｌ_２ＰＮ）_４、又は（Ｂｒ_２ＰＮ）_ｘのようなリン酸−窒素化合物、ＡｌＡｓ、Ａｓ_２Ｉ_４、Ａｓ_２Ｓｅ、Ａｓ_４Ｓ_４、ＡｓＢｒ_３、ＡｓＣｌ_３、ＡｓＦ_３、ＡｓＩ_３、Ａｓ_２Ｏ_３、Ａｓ_２Ｓｅ_３、Ａｓ_２Ｓ_３、Ａｓ_２Ｔｅ_３、ＡｓＣｌ_５、ＡｓＦ_５、Ａｓ_２Ｏ_５、Ａｓ_２Ｓｅ_５、又はＡｓ_２Ｓ_５のようなヒ素酸化物、ハロゲン化物、硫化物、セレン化物、又は、テルル化物、又は他のヒ素化合物、ＳｂＡｓ、ＳｂＢｒ_３、ＳｂＣｌ_３、ＳｂＦ_３、ＳｂＩ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３、ＳｂＯＣｌ、Ｓｂ_２Ｓｅ_３、Ｓｂ_２（ＳＯ４）_３、Ｓｂ_２Ｓ_３、Ｓｂ_２Ｔｅ_３、Ｓｂ_２Ｏ_４、ＳｂＣｌ_５、ＳｂＦ_５、ＳｂＣｌ_２Ｆ_３、Ｓｂ_２Ｏ_５又はＳｂ_２Ｓ_５のようなアンチモン酸化物、ハロゲン化物、硫化物、硫酸化物、セレン化物、ヒ素化物、又は他のアンチモン化合物、ＢｉＡｓＯ_４、ＢｉＢｒ_３、ＢｉＣｌ_３、ＢｉＦ_３、ＢｉＦ_５、Ｂｉ（ＯＨ）_３、ＢｉＩ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＢｉＯＢｒ、ＢｉＯＣｌ、ＢｉＯＩ、Ｂｉ_２Ｓｅ_３、Ｂｉ_２Ｓ_３、Ｂｉ_２Ｔｅ_３、又はＢｉ_２Ｏ_４のようなビスマス酸化物、ハロゲン化物、硫化物、セレン化物、又は他のビスマス化合物、ＳｉＣｌ_４、ＳｉＢｒ_４、金属酸化物、水酸化物、又は、ＣｒＣｌ_３、ＺｎＦ_２、ＺｎＢｒ_２、ＺｎＩ_２、ＭｎＣｌ_２、ＭｎＢｒ_２、ＭｎＩ_２、ＣｏＢｒ_２、ＣｏＩ_２、ＣｏＣｌ_２、ＮｉＣｌ_２、ＮｉＢｒ_２、ＮｉＦ_２、ＦｅＦ_２、ＦｅＣｌ_２、ＦｅＢｒ_２、ＦｅＣｌ_３、ＴｉＦ_３、ＣｕＢｒ、ＣｕＢｒ_２、ＶＦ_３、及びＣｕＣｌ_２のような遷移金属ハロゲン化物のようなハロゲン化物、ＳｎＦ_２、ＳｎＣｌ_２、ＳｎＢｒ_２、ＳｎＩ_２、ＳｎＦ_４、ＳｎＣｌ_４、ＳｎＢｒ_４、ＳｎＩ_４、ＩｎＦ、ＩｎＣｌ、ＩｎＢｒ、ＩｎＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＩ、ＡｌＦ_３、ＡｌＢｒ_３、ＡｌＩ_３、ＹＦ_３、ＣｄＣｌ_２、ＣｄＢｒ_２、ＣｄＩ_２、ＩｎＣｌ_３、ＺｒＣｌ_４、ＮｂＦ_５、ＴａＣｌ_５、ＭｏＣｌ_３、ＭｏＣｌ_５、ＮｂＣｌ_５、ＡｓＣｌ_３、ＴｉＢｒ_４、ＳｅＣｌ_２、ＳｅＣｌ_４、ＩｎＦ_３、ＰｂＦ_４、ＴｅＩ_４、ＷＣｌ_６、ＯｓＣｌ_３、ＧａＣｌ_３、ＰｔＣｌ_３、ＲｅＣｌ_３、ＲｈＣｌ_３、ＲｕＣｌ_３のような金属ハロゲン化物、Ｙ_２Ｏ_３、ＦｅＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３、又はＮｂＯ、ＮｉＯ、Ｎｉ_２Ｏ_３、ＳｎＯ、ＳｎＯ_２、Ａｇ_２Ｏ、ＡｇＯ、Ｇａ_２Ｏ、Ａｓ_２Ｏ_３、ＳｅＯ _２、Ｉｎ（ＯＨ）_３、Ｓｎ（ＯＨ）_２、Ｉｎ（ＯＨ）_３、Ｇａ（ＯＨ）_３、及びＢｉ（ＯＨ）_３、ＣＯ _２、ＳＦ_６、Ｓ、ＣＦ_４、ＮＦ_３のような金属酸化物又は水酸化物、ＫＭｎＯ_４及びＮａＭｎＯ_４、Ｐ_２Ｏ_５のような過マンガン酸塩、ＬｉＮＯ_３、ＮａＮＯ_３及びＫＮＯ_３のような硝酸塩、そして、ＢＢｒ_３及びＢＩ_３のようなハロゲン化ホウ素、第１３族のハロゲン化物で好ましくは、ＩｎＢｒ_２、ＩｎＣｌ_２、及びＩｎＩ_３のようなインジウムハロゲン化物、銀ハロゲン化物で好ましくはＡｇＣｌ又はＡｇＩ、鉛ハロゲン化物、カドミウムハロゲン化物、ジルコニウムハロゲン化物、好ましくは遷移金属酸化物、硫化物、又はハロゲン化物（Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、又はＺｎに関して、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、又はＩ）、第２又は第３遷移系列のハロゲン化物で好ましくはＹＦ_３、酸化物、硫化物で好ましくはＹ_２Ｓ_３、又は水酸化物、好ましくは、ハロゲン化物である場合はＮｂＸ_３、ＮｂＸ_５、又はＴａＸ_５のようなＹ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｏｓのそれら（水酸化物）、Ｌｉ_２Ｓ、ＺｎＳ、ＦｅＳ、ＮｉＳ、ＭｎＳ、Ｃｕ_２Ｓ、ＣｕＳ、及びＳｎＳのような金属硫化物、ＢａＢｒ_２、ＢａＣｌ_２、ＢａＩ_２、ＳｒＢｒ_２、ＳｒＩ_２、ＣａＢｒ_２、
ＣａＩ_２、ＭｇＢｒ_２、又はＭｇＩ_２のようなアルカリ土類金属ハロゲン化物、好ましくはＣｅＩ_２、ＥｕＦ_２、ＥｕＣｌ_２、ＥｕＢｒ_２、ＥｕＩ_２、ＤｙＩ_２、ＮｄＩ_２、ＳｍＩ_２、ＹｂＩ_２、及びＴｍＩ _２の１つであるような２価の状態にあるもので、ＥｕＢｒ_３、ＬａＦ_３、ＬａＢｒ_３、ＣｅＢｒ_３、ＧｄＦ_３、ＧｄＢｒ_３のような希土類ハロゲン化物、ホウ化ユウロピウムのような金属ホウ化物、ＣｒＢ_２、ＴｉＢ_２、ＭｇＢ_２、ＺｒＢ_２、及びＧｄＢ_２のようなＭＢ_２ホウ化物、ＬｉＣｌ、ＲｂＣｌ、又はＣｓＩのようなアルカリ・ハロゲン化物、そして、金属リン化物、Ｃａ_３Ｐ_２のようなアルカリ土類リン化物、ＰｔＣｌ_２、ＰｔＢｒ_２、ＰｔＩ_２、ＰｔＣｌ_４、ＰｄＣｌ_２、ＰｂＢｒ_２、及びＰｂＩ_２のような貴金属ハロゲン化物・酸化物・硫化物、ＣｅＳのような希土類硫化物、Ｌａ及びＧｄであるような他の適当な希土類、Ｎａ_２ＴｅＯ_４、Ｎａ_２ＴｅＯ_３、Ｃｏ（ＣＮ）_２、ＣｏＳｂ、ＣｏＡｓ、Ｃｏ_２Ｐ、ＣｏＯ、ＣｏＳｅ、ＣｏＴｅ、ＮｉＳｂ、ＮｉＡｓ、ＮｉＳｅ、Ｎｉ_２Ｓｉ、ＭｇＳｅのような金属及びアニオン、ＥｕＴｅのような希土類テルル化物、ＥｕＳｅのような希土類セレン化物、ＥｕＮのような希土類窒化物、ＡｌＮ及びＧｄＮのような金属窒化物、Ｍｇ_３Ｎ_２のようなアルカリ土類窒化物、Ｆ_２Ｏ、Ｃｌ_２Ｏ、ＣｌＯ_２、Ｃｌ_２Ｏ_６、Ｃｌ_２Ｏ_７、ＣｌＦ、ＣｌＦ_３、ＣｌＯＦ_３、ＣｌＦ_５、ＣｌＯ_２Ｆ、ＣｌＯ_２Ｆ_３、ＣｌＯ_３Ｆ、ＢｒＦ_３、ＢｒＦ_５、Ｉ_２Ｏ_５、ＩＢｒ、ＩＣｌ、ＩＣｌ_３、ＩＦ、ＩＦ_３、ＩＦ_５、ＩＦ_７のような酸素及び異なるハロゲン原子の群から少なくとも２つの原子を含む化合物、ＯｓＦ_６、ＰｔＦ_６、又はＩｒＦ_６のような第２又は第３遷移系列ハロゲン化物、ハロゲン化物、酸化物、又は硫化物のようなアルカリ金属化合物、そして、アルカリ、アルカリ土類、遷移、希土類、第１３族で好ましくはＩｎ、及び第１４族で好ましくはＳｎ、のような還元で金属を形成できる化合物、酸化剤が水素化物、好ましくは金属水素化物であるとき、触媒又は触媒の源がアルカリ金属のような金属であってもよいが、希土類水素化物、アルカリ土類水素化物、又はアルカリ水素化物のような金属水素化物、を含む。適当な酸化剤は、金属ハロゲン化物、硫化物、酸化物、水酸化物、セレン化物、窒化物、及びヒ素化物であり、ＢａＢｒ_２、ＢａＣｌ_２、ＢａＩ_２、ＣａＢｒ_２、ＭｇＢｒ_２、又はＭｇＩ_２のようなアルカリ土類ハロゲン化物，のようなリン化物、ＥｕＢｒ_２、ＥｕＢｒ_３、ＥｕＦ _３、ＧｄＦ_３、ＧｄＢｒ_３、ＬａＢｒ_３、ＣｅＢｒ_３、ＣｅＩ_２、ＰｒＩ_２、ＧｄＩ_２、及びＬａＩ_２のような希土類ハロゲン化物、ＹＦ_３のような第２又は第３遷移金属ハロゲン化物、Ｃａ_３Ｐ_２、Ｍｇ_３Ｎ_２、及びＭｇ_３Ａｓ_２のようなアルカリ土類リン化物・窒化物・又はヒ素化物、ＣｒＢ_２又はＴｉＢ_２，のような金属ホウ化物、ＬｉＣｌ、ＲｂＣｌ、又はＣｓＩのようなアルカリハロゲン化物、Ｌｉ_２Ｓ、ＺｎＳ、Ｙ_２Ｓ_３、ＦｅＳ、ＭｎＳ、Ｃｕ_２Ｓ、ＣｕＳ、及びＳｂ_２Ｓ_５のような金属硫化物、Ｃａ_３Ｐ_２のような金属リン化物、ＣｒＣｌ_３、ＺｎＦ_２、ＺｎＢｒ_２、ＺｎＩ_２、ＭｎＣｌ_２、ＭｎＢｒ_２、ＭｎＩ_２、ＣｏＢｒ_２、ＣｏＩ_２、ＣｏＣｌ_２、ＮｉＢｒ_２、ＮｉＦ_２、ＦｅＦ_２、ＦｅＣｌ_２、ＦｅＢｒ_２、ＴｉＦ_３、ＣｕＢｒ、ＶＦ_３、及びＣｕＣｌ_２のような遷移金属ハロゲン化物、ＳｎＢｒ_２、ＳｎＩ_２、ＩｎＦ、ＩｎＢｒ、ＩｎＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＩ、ＡｌＩ_３、ＹＦ_３、ＣｄＣｌ_２、ＣｄＢｒ_２、ＣｄＩ_２、ＺｒＣｌ_４、ＮｂＦ_５、ＴａＣｌ_５、ＭｏＣｌ_３、ＭｏＣｌ_５、ＮｂＣｌ_５、ＡｓＣｌ_３、ＴｉＢｒ_４、ＳｅＣｌ_２、ＳｅＣｌ_４、ＩｎＦ_３、ＰｂＦ_４、及びＴｅＩ_４のような金属ハロゲン化物、Ｙ_２Ｏ_３、ＦｅＯ、ＮｂＯ、Ｉｎ（ＯＨ）_３、Ａｓ_２Ｏ_３、ＳｅＯ_２、ＴｅＯ_２、ＢＩ_３、ＣＯ_２、Ａｓ_２Ｓｅ_３のような金属酸化物又は水酸化物、Ｍｇ_３Ｎ_２又はＡｌＮのような金属窒化物、Ｃａ_３Ｐ_２、ＳＦ_６、Ｓ、ＳｂＦ_３、ＣＦ_４、ＮＦ_３、ＫＭｎＯ_４、ＮａＭｎＯ_４、Ｐ_２Ｏ_５、ＬｉＮＯ_３、ＮａＮＯ_３、ＫＮＯ_３のような金属リン化物、及びＢＢｒ_３のような金属ホウ化物、である。ＢａＢｒ_２、ＢａＣｌ_２、ＥｕＢｒ_２、ＥｕＦ_３、ＹＦ_３、ＣｒＢ_２、ＴｉＢ_２、ＬｉＣｌ、ＲｂＣｌ、ＣｓＩ、Ｌｉ_２Ｓ、ＺｎＳ、Ｙ_２Ｓ_３、Ｃａ_３Ｐ_２、ＭｎＩ_２、ＣｏＩ_２、ＮｉＢｒ_２、ＺｎＢｒ_２、ＦｅＢｒ_２、ＳｎＩ_２、ＡｇＣｌ、Ｙ_２Ｏ_３、ＴｅＯ_２、ＣＯ_２、ＳＦ_６、Ｓ、ＣＦ_４、ＮａＭｎＯ_４、Ｐ_２Ｏ_５、ＬｉＮＯ_３、のリストの少なくとも１つを適当な酸化剤は含む。適当な酸化剤は、ＥｕＢｒ_２、ＢａＢｒ_２、ＣｒＢ_２、ＭｎＩ_２、及びＡｇＣｌ、のリストの少なくとも１つを含む。適当な酸化剤は、Ｌｉ_２，、ＺｎＳ、及びＹ_２Ｓ_３、の少なくとも１つを含む。ある実施例においては、酸素酸化剤は、Ｙ_２Ｏ_３である。

ある実施態様では、反応混合物は、（ｉ）第Ｉ族元素からの金属又は水素化物を含む触媒又は触媒源、（ｉｉ）Ｈ_２ガス又はＨ_２ガス源又は水素化物などの水素源、（ｉｉｉ）好ましくはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ、及びＴｅからなるグループから選ばれる、第１３、１４、１５、１６、及び１７族からの元素の少なくとも１つを含む化合物又はイオン又は原子を含む酸化剤、（ｉｖ）元素又は水素化物、好ましくはＭｇ、ＭｇＨ_２、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｚｒ及びＬａなどのレアアース金属から選択される、好ましくは１種以上の元素又は水素化物であるが、１種の元素又は水素化物を含む還元剤、及び（ｖ）好ましくは導電性であり、好ましくは反応混合物の他種と反応して別の化合物を形成することのない支持体から成る。好適な支持体はＡＣなどの炭素、グラフェン、Ｐｔ又はＰｄ／Ｃなどの金属を含浸させた炭素、及び、好ましくはＴｉＣ又はＷＣの炭化物から成ることが好ましい。

再生反応は、水素のような追加された種と行われる触媒反応を含んでよい。１つの実施例において、触媒及びＨの源は、ＫＨであり、そして、オキシダントはＥｕＢｒ_２である。熱的に引き起こされた再生反応は次のようになる。

又は

その代わりに、Ｈ_２は、ＫＨ及びＥｕＢｒ_２のような酸化剤及び触媒の源又は触媒の再生触媒としてそれぞれ機能する。

そして、ＥｕＢｒ_２は、Ｈ_２還元によってＥｕＢｒ_３から形成される。可能性のあるルートは、次の式の通りである。

ＨＢはリサイクルされてよい。

正味の反応は、以下ようになる。

熱的に促進される再生反応の速度は、より低いエネルギーで当業者に知られる異なる道筋を使うことにより、増大させられ得る。

又は

反応の道筋は、以下の式のように当業者に知られる、より低いエネルギーの中間ステップを含んでもよい。

及び

もう１つの実施例において、金属ハロゲン化物は、酸化剤として機能するかもしれず、ＫＩ、ＬｉＢｒ、ＬｉＣｌ、又はＲｂＣｌのようなアルカリ金属、又は、アルカリ土類ハロゲン化物を含む。適当なアルカリ土類ハロゲン化物は、ハロゲン化マグネシウムである。反応混合物は、ＫＨ又はＮａＨのようなＨの源及び触媒の源、ＭｇＦ _２、ＭｇＣｌ_２、ＭｇＢｒ_２、ＭｇＩ_２のうちの１つのような酸化剤、及び、ＭｇＢｒ_２及びＭｇＩ_２のような混合物、又はＭｇＩＢｒような混合ハロゲン化化合物、Ｍｇ金属粉末のような還元剤、及び、ＴｉＣ、ＹＣ_２、Ｔｉ_３ＳｉＣ_２、ＴｉＣＮ、ＳｉＣ、Ｂ_４Ｃ、又はＷＣのような支持体を含む。マグネシウムハロゲン化物（ハロゲン化マグネシウム）酸化剤に対する利点は、反応物酸化剤を再生させるためにＭｇ粉末を取り除く必要がないかもしれないことである。再生は、加熱によるかもしれない。熱的に引き起こされた再生反応は次のようになる。

又は

ここで、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、又はＩである。他の実施例において、ＮａＨのようなもう１つのアルカリ金属又はアルカリ金属水素化物がＫＨと置き換わるかもしれない。

もう１つの実施例において、酸化剤として機能するかもしれない金属ハロゲン化物は、金属がまた、触媒又は触媒の源の金属でもあるところ、ＫＩのようにアルカリ金属ハロゲン化物を含む。反応混合物は、ＫＨ又はＮａＨのようなＨの源及び触媒の源、ＫＸ又はＮａＸの１つのような酸化剤（ここでＸは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、又はＩ）又は酸化剤の混合物、Ｍｇ金属粉末のような還元剤、及び、ＴｉＣ、ＹＣ_２、Ｂ_４Ｃ、ＮｂＣ、及びＳｉナノ粉末のような支持体、を含むかもしれない。そのようなハロゲン化物酸化剤に対する利点は、システムが、反応物酸化剤の再生のために単純化されることである。再生は、加熱でなされてもよい。熱的に引き起こされた再生反応は次のようになる。

ここで、Ｋのようなアルカリ金属は、蒸気として集められ、水素化され、そして、最初の反応混合物を形成するように反応混合物に加えられるかもしれない。

ＬｉＨは、９００℃まで安定で、７８８．７℃で融解する。このように、ＬｉＣｌ及びＬｉＢｒのようなリチウムハロゲン化物（ハロゲン化リチウム）は、最初のリチウムハロゲン化物（ハロゲン化リチウム）を形成するようにＬｉＨが反応するので、Ｋ又はＮａのようなもう１つの触媒金属が再生中に選択的に蒸発させられるところ、水素化物−ハロゲン化物交換反応の酸化剤又はハロゲン化物として機能するかもしれない。反応混合物は、ＫＨ又はＮａＨのような触媒又は触媒の源及び水素又は水素の源、を含むかもしれず、また、Ｍｇ粉末のようなアルカリ土類金属のような還元剤の１以上と、ＹＣ_２、ＴｉＣ、又は炭素のような支持体と、ＬｉＣｌ又はＬｉＢｒのようなアルカリハロゲン化物のような酸化物と、を含むかもしれない。生成物は、触媒ハロゲン化金属及びリチウム水素化物（水素化リチウム）を含むかもしれない。パワー生産するハイドリノ反応及び再生反応は、それぞれ、以下の通りであろう。

及び

ここで、Ｍは、Ｋ又はＮａのようなアルカリ金属のような触媒金属であり、Ｘは、Ｃｌ又はＢｒのようなハロゲン化物である。Ｍは、Ｍの高い揮発性及びＭＨの相対的な不安定性のために優先して蒸発する。金属Ｍは、別々に水素化されるかもしれず、その再生のために、反応混合物に返されるかもしれない。もう１つの実施例において、Ｋよりも非常に低い蒸気圧力を持つので、Ｌｉは再生反応でＬｉＨに置き換わる。例えば、７２２℃では、Ｌｉの蒸気圧力は、１００Ｐａであるところ、似たような温度である７５６℃では、Ｋの蒸気圧力は、１００Ｐａである。そして、Ｋは、式（７７）において、ＭＸと、ＬｉＨ又はＬｉとの間の再生反応の間に、選択的に蒸発することができる。他の実施例において、Ｎａのようなもう１つのアルカリ金属Ｍは、Ｋの代わりになる。

ある実施例において、パワー及び再生反応が同期して維持されるところ、動的に、層間化合物は形成し分解するように、セル作動温度のような反応条件が維持される。もう１つの実施例において、交替にパワー及び再生反応を維持するように、層間化合物の形成及び分解の間の平衡をシフトするように、温度をサイクルさせる。もう１つの実施例において、金属及び炭素は、電気化学的に層間化合物から再生すされるかもしれない。この場合、セルは、陰極（カソード）及び陽極（アノード）を更に含み、適当な塩橋によって電気的な接触状態のカソード及びアノードコンパートメントをも含むかもしれない。還元された炭素は、炭素に酸化されるもしれず、そして、水素は、ＫＣ_ｘからＫＨ及びＡＣのような反応物を再生するように、水素化物へと還元される。ある実施例において、セルは、液体カリウムＫｍアノード及び層間挿入されたグラファイトカソードを備える。電極は、電解質及び塩橋によって連結されるであろう。アノードからカソードへとＫ＋イオンの輸送を提供するであろう固体カリウム−ガラス電解質によって、電極は連結されるかもしれない。アノードの反応は以下のようになる。

カソード反応は、ステージが高ければ、より少ないＫの量が層間挿入されるところ、ｎ−１からｎへとのようにステージ電荷を含むかもしれない。ステージが２から３に変わる場合には、カソードの反応は次のようになる。

ここで、全反応は、次式の通りである。

もう１つの実施例において、ＭＣ_ｘ（Ｍは、Ｍ^＋及びＣ_ｘ ⁻を含むアルカリ金属である）のような対応するイオン化合物を形成するために、Ｋのような触媒又は触媒の源と反応するもう１つの材料でＡＣが取り替えられる。その材料は、酸化剤として働くるかもしれない。その材料は、触媒、触媒の源、及び、Ｎａ、ＮａＨ、及びＫＨのような水素の源の内の少なくとも１つと層間化合物を形成してもよい。適当な挿入材料は、六方晶窒化ホウ素及び金属カルコゲニドである。適当なカルコゲニドは、ＭｏＳ_２及びＷＳ_２のような層構造を備えるものである。層状のカルコゲニドは、ＴｉＳ_２、ＺｒＳ_２、ＨｆＳ_２、ＴａＳ _２、ＴｅＳ_２、ＲｅＳ_２、ＰｔＳ_２、ＳｎＳ_２、ＳｎＳＳｅ、ＴｉＳｅ_２、ＺｒＳｅ_２、ＨｆＳｅ_２、ＶＳｅ_２、ＴａＳｅ_２、ＴｅＳｅ_２、ＲｅＳｅ_２、ＰｔＳｅ_２、ＳｎＳｅ_２、ＴｉＴｅ_２、ＺｒＴｅ_２、ＶＴｅ_２、ＮｂＴｅ_２、ＴａＴｅ_２、ＭｏＴｅ_２、ＷＴｅ_２、ＣｏＴｅ_２、ＲｈＴｅ_２、ＩｒＴｅ_２、ＮｉＴｅ_２、ＰｄＴｅ_２、ＰｔＴｅ_２、ＳｉＴｅ_２、ＮｂＳ_２、ＴａＳ_２、ＭｏＳ_２、ＷＳ_２、ＮｂＳｅ_２、ＭｏＳｅ_２、及びＷＳｅ _２のリストからの１以上であるかもしれない。他の適当な典型的な材料は、シリコン、ドープされたシリコン、ケイ化物、ホウ素、及びホウ化物である。適当なホウ化物は、二重鎖を形成し、及び、グラファイトのような２次元ネットワークを形成するものを含む。導電性であるかもしれない２次元ネットワークのホウ化物は、ＭＢ_２のような式を持つかもしれず、ＭはＣｒ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、及びＧｄ（ＣｒＢ_２、ＴｉＢ_２、ＭｇＢ_２、ＺｒＢ_２、ＧｄＢ_２）の中の少なくとも１つの金属である。化合物形成は、熱的に可逆かもしれない。その反応物は、触媒の源の触媒を取り除くことによって、熱的に再生されるかもしれない。

ＫＨのような水素化物は、反応器温度がその水素化物分解温度よりも高い場合、その熱的な分解時間を実質的に引かれた維持時間の間に高温反応混合物へと戻されるかもしれない。ＬｉＨは９００℃まで安定で、６８８．７℃で融解するが、このように、それはＬｉＨ分解温度より低い対応する再生温度で、熱分解なしで反応器へ加え戻されることができる。ＬｉＨからなる適当な反応混合物は、ＬｉＨＭｇＴｉＣＳｒＣｌ_２、ＬｉＨＭｇＴｉＣＳｒＢｒ_２、及びＬｉＨＭｇＴｉＣＢａＢｒ_２である。ＬｉＨからなる適当な反応混合物は、ＬｉＨＭｇＴｉＣＳｒＣｌ_２、ＬｉＨＭｇＴｉＣＳｒＢｒ_２、ＬｉＨＭｇＴｉＣＢａＢｒ_２、及びＬｉＨＭｇＴｉＣＢａＣｌ_２である。

ハイドリノ化学の反応物及び生成物をコントロールすることによって、各セルサイクルがコントロールされるかもしれない。ある実施例において、ハイドリノの形成をドライブする化学は、アルカリ水素化物及び水素の源と、アルカリ土類金属又はアルカリ金属ハロゲン化物のような金属ハロゲン化物の間の、ハロゲン化物ー水素化物の交換反応が含まれる。反応は、閉鎖系で自然発生的である。しかし、最初の水素化物のアルカリ金属が蒸発して、他の反応物から除去されるようにシステムがオープンであるとき、最初のアルカリ水素化物とアルカリ土類ハロゲン化物をつくる逆反応は熱的に可逆である。その後、凝縮されたアルカリ金属は、再水素化されて、システムに戻される。反応チャンバー１３０及び再水素化チャンバー１３１であって仕切弁又はゲートバルブ１３２で分されているが、これは、パワー及び再生反応を、蒸発させる金属蒸気の流れ、金属の再水素化、及び再生されたアルカリ水素化物の再供給を制御することによって制御されるが、このような反応チャンバー１３０及び再水素化チャンバー１３１を備えるセルが図６に示される。望ましい温度の冷たいゾーンは、可変的な熱受容速度で水冷コイルのような熱交換器１３９によって、凝縮チャンバー内で維持されるかもしれない。このように、図６に示されるセルは、仕切弁又はゲート・バルブ１３２で分離される２つのチャンバーからなる。反応チャンバー１３０を閉じて、正反応はハイドリノ及びハロゲン化アルカリとアルカリ土類水素化物生成物を形成するように運転される。それから、弁は開けられる、そして、他のセルからの熱は生成物金属にハロゲン化物との交換を起こさせる、この時、揮発性のアルカリ金属は蒸発し、クーラントループ１３９によって冷却される他の触媒チャンバー１３１内で凝縮される。弁は閉じられる、凝縮された金属はアルカリ水素化物をつくるために水素と反応を起こす、そして、反応物に再生された最初のアルカリ水素化物を再供給するために、弁は再び開けられる。ハイドリノを形成するために消費された分を補うように追加され、水素はリサイクルされる。水素は、ポンプ１３４で、反応チャンバーからガス排気ライン１３３までポンプで送られる。ハイドリノ・ガスは、ライン１３５で消費される。残留する水素はライン１３６を通してリサイクルされ、水素の源から補うようにライン１３７で水素が追加され、リサイクルされた水素は、ライン１３８を通して触媒チャンバーに供給される。水平に配置されたセルは、触媒が蒸発するためのより広い表面積を与えるもう１つのデザインである。この場合、水素化物は、単に重力送りというよりもむしろ機械な混合によって再供給される。もう１つの実施例において、セルは垂直に傾けられ、水素化物が反応チャンバーに落ちて、そこで混合されるようになる。

セル生成パワーは、再生のために要求されるよりも高い温度にまで昇温させる。それから、図７の複数のセル１４１及び図８の１４８は、図８のボイラー１４９において束１４になるようにアレンジされる。そして、再生されるセルは、パワー発生サイクルにあるセルからの熱の移動により約７００℃のような再生温度以上で維持される。束は、ボイラー・ボックス内にアレンジされる。図７を参照して、熱勾配はパワー−再生サイクルの異なるステージにある、各々の束のセル１４１の間で、熱移動を駆動する。勾配の最も高い温度のパワー生成側の７５０℃から、より低い温度の生成側のおよそ７００℃までの温度プロフィールを達成するために、セルは非常に高い熱伝導性の媒体に埋められる。材料の限界のために必要な温度以下のコア温度を維持し、再生を達成する束の内の温度プロフィールを維持している間、効果的にカッパーショット（copper shot）のような高伝導材料１４２は、セル間、及び、周辺に熱を移動させる。ボイラ管１４３からなっている各々の束の周辺で沸騰する水のようなクーラントへ、熱は最終的に移される。沸騰水の適当な温度は、２５０℃から３７０℃の範囲の温度範囲である。これらの温度は、核沸騰（水媒体への熱伝達で最も有効的な手段）を達成するのに十分高い。しかし、この範囲を上回る温度で過度の蒸気圧によって設定される上限の下にある。実施例において、各々のセル束において要求されるずっと高い温度のために、温度勾配は各々の束と熱負荷、沸騰水とそれに続くシステムの間で維持される。実施例において、周辺の断熱層は、この勾配を維持する。各多管反応器セル束は、内部の円筒形のアニュラスまたは束ねる閉じ込め管１４４に包みこまれ、そして、絶縁または真空ギャップ１４５が温度勾配を維持するために内部及び外部のアニュラス間に存在する。熱移動コントロールは、ガス圧力の変化、又は、この隙間における望ましい熱伝導率を持つガスを用いて行われてよい。外側アニュラス１４３の外壁は、図１０に示される１つのボイラー内に蒸気を発生するための表面上に核沸騰がおきるように、水に接触している。蒸気タービンは沸騰水から蒸気を受け取るかもしれない、そして、電気は図１１で示すように発電機で発生させられるかもしれない。

図９に示されるボイラ１５０は、マルチセル束１５１、セル反応チャンバー１５２、金属蒸気を受けて水素化する触媒チャンバー１５３、水素ガス排気と供給ライン及び触媒チャンバークーラントパイプを含む導管１５４、水のようなクーラント１５５、及び、蒸気マニホールド１５６を含む。図１０に示されるパワー発生システムは、ボイラ１５８、高圧タービン１５９、低圧のタービン１６０、発電機１６１、湿気セパレータ１６２、コンデンサー１６３、冷却塔１６４、冷却水ポンプ１６５、復水ポンプ１６６、ボイラー給水浄化系１６７、第一段給水加熱器１６８、脱気給水タンク１６９、給水ポンプ１７０、ブースターポンプ１７１、生成物保管及び処理部１７２、反応物保管及び処理部１７３、真空システム１７４、スタート・アップヒーター１７５、電解槽１７６、水素供給１７７、クーラント・ライン１７８、クーラント弁１７９、反応物及び生成物ライン１８０、及び、反応物及び生成物ライン弁１８１、とからなる。他の構成要素及び変更は、本開示において当業者に知られているとして予期される。

セルサイズ、各束のセルの数、及び真空ギャップの幅は、各束の望ましい温度プロフィール、セルからのパワー流れの周辺での沸騰水の望ましい温度、及び十分な沸騰の表面熱流束を維持できるように選ばれる。設計解析のための反応パラメータは、ここに開示されるように、熱的に再生されることができる反応から成っているだけでなく、大きな反応速度とエネルギー増加を伴うハイドリノの形成という結果になる種々の可能な水素化物−ハロゲン化物交換反応と他の反応物において実験的に得られる。設計工学目的のための典型的な作動パラメータは、５−１０Ｗ／ｃｃ、３００−４００ｋＪ／モル酸化剤、輸送されるＫの１５０ｋＪ／モル、再生化学種と比較して３対１のエネルギー増加、５０のＭＪ／モルのＨ _２、６５０℃から７５０℃の再生温度、パワー−再生サイクルの対応するフェーズにおけるセルの再生温度を維持するのに十分なセル操作温度、１０分の再生時間、及び１分の反応時間である。

典型的な１ＭＷの熱システムに、束は、高い熱伝導率のカッパーショットに埋め込まれる５ｃｍの内径を各々持つ２メートルの長さの３３本の細密充填チューブから成る。このように、各チューブは、４リットルよりわずかに少ない作動体積を持つ。パワー及び再生フェーズの期間がそれぞれ１及び１０分であるので、３３本のチューブ（サイクル期間（cycle period）の１１分の倍数）の選択は、時間内において一定である、その束からの瞬時パワーという結果になる。束の閉じ込めチューブは、３４ｃｍの内径と６．４ｍｍの肉厚を持つ。ボイラーチューブの内径及び肉厚はそれぞれ３７．２ｃｍ及び１．２７ｃｍである。典型的な反応パラメータを使って、その束内の各チューブはおよそ１．６ｋＷの熱的なパワーの時間平均パワーを発生し、各束は、およそ５５ｋＷの熱的なパワーを発生する。その束内の温度は、中心でおよそ７８２℃から隙間に面している表面で６６４℃までの範囲にある。ボイラ管の表面の熱流束は、ボイラーチューブの外面の温度を２５０℃に維持するおよそ２２ｋＷ／ｍ ^２であり、表面で結果として核沸騰になるのにマージンをみて十分高い。７Ｗ／ｃｃを越える反応の出力密度を上昇させるか、再生時間を減らすことは、結果としてより大きな沸騰効率を生み出すように沸騰流束を増加させる。そのような束のおよそ１８個は、１ＭＷの熱的な出力を生じるべきである。

図９に示されるボイラーに対する代替的なシステム設計は、図１１に示される。システムは、少なくとも１つの熱的に接続されたマルチ・セル束及びその隙間を超えて熱が移動する熱的な負荷のような周辺の水冷壁から成る。ハイドリノを形成する反応混合物は、高い表面積の導電性支持体とアルカリ土類金属のような還元剤から成る。これらの材料もまた、熱的に高い導体であり、図９の束の高い伝導性の材料を少なくとも部分的に置き換えてもよい。その配列において適切な熱プロフィールと勾配を維持している間、セル間及び周辺に熱を移動させることに、その化学成分は、貢献する。水冷壁のチューブで発生する蒸気は、直接電気を生産するためにタービン及び発電機へと流れるかもしれず、あるいは、水冷壁は、熱交換器を通して第二の蒸気循環系へ熱を移す第１の蒸気循環系へと蒸気を入れるかもしれない。第２ループは、タービン及び発電機に動力を与え、電気を生成する。

システムは、集熱装置を各々備える複数の反応器セル配列またはセル束から成る。図１１で示すように、反応器セル１８６は、緊密な接触を成し遂げるために正方形であるか、長方形であってよい。束温度が再生のために必要とされる温度に少なくとも維持され、束から起こっている負荷１８８への熱伝動で束１８５内に、グループ化されるかもしれない。温度勾配は、集熱装置または交換器１８８のような熱負荷及び束の間で維持されるかもしれない。熱交換器は、円周方向の流れるクーラントを持つチューブのセットからなるかもしれないが、ここで、流れは、少なくとも１つのポンプで維持されるかもしれず、断熱体１８９に包みこまれるかもしれない。反応器システムは、集熱装置または交換器１８８及びマルチ・チューブ・リアクタ・セル又はマルチ・チューブ・リアクタ・セルの束１８５の間のガス・ギャップ１８７を含むかもしれない。熱移動コントロールは、ガス圧力を変えることにより、或いは、束の壁１８５及び集熱装置又は交換器１８８の間のガス・ギャップ１８７における望ましい熱伝導率を持つガスを用いることによって、起こるかもしれない。

選ばれた再生しているセルに熱を提供するために、パワーを生産しているセルを選ぶように、各々のセルのサイクルが、コントロールされる。或いは、セルの数が増加して電力出力が統計的に一定レベルに近づくようにランダムな方法で再生をしているそれらを、パワーを発生しているセルが、加熱する。このようにして、パワーは統計的に一定である。

もう１つの実施例において、システムは、束を通して望ましい温度プロフィールを維持するために、センターから外へと増加しているパワー密度の勾配を含む。もう１つの実施例において、熱はヒートパイプを介して、セルからボイラーへ移される。ヒートパイプは熱交換器とつなぎ合わされるかもしれず、又は、クーラントと直接接触しているかもしれない。

実施例において、ハイドリノ反応は、各せるにおいて連続的に維持され再生されるが、ここで、熱的に可逆なサイクルのパワー生成フェーズからの熱が、生成物から最初の反応物の再生のためにエネルギーを提供する。反応物が各セルで同時に両方のモードを経験するので、各セルからの熱的なパワーは一定である。熱的なパワーから電気的なパワーへの変換は、例えばランキン、ブレイトン、スターリング、又は蒸気機関サイクルのようなサイクルを利用している熱機関を使って、成し遂げられるかもしれない。

図１２に示される連続的にパワーを発生させるマルチ・チューブ・リアクタ・システムは、複数の繰り返しの平面の層状の断熱体１９２、リアクタ・セル１９３、熱伝導性の媒体１９４、及び熱交換器若しくは集熱装置（collector）１９５から成る。実施例において、各セルは円形チューブであり、そして、熱交換器はセルと平行で、絶えず熱を受け入れる。図１３は、熱交換器または集熱装置（collector）からなる埋め込まれたチューブ２０１を備える熱的に伝導性の材料２００、リアクタ１９９、断熱材料１９８、反応物及び生成物の少なくとも１つを含む化学種を含むマルチ・チューブ・リアクタ・システムの１つのユニットを示す。

再生のために要求されるより高い反応物温度に上げるために、各セルは、連続的にパワーを発生する。実施例において、ハイドリノを形成する反応は、アルカリ水素化物触媒と、水素及びアルカリ土類金属又はリチウム金属の源との間の水素化物交換である。反応物、交換反応、生成物、再生反応、及びパラメータは、ここに開示される。熱交換器、リアクタ・セル、及び交互の相からなる断熱体を含む、図１２のマルチ・チューブ反応システムは、セルの熱勾配を介して連続するパワーを維持する。反応物アルカリ水素化物は、集熱装置（heat collector）によって維持される、より低温のトップ・ゾーンにおける再水素化及び凝縮を伴う反応によって維持される、昇温されたボトム・ゾーンにおいて、アルカリ金属蒸発及び生成物分解によって連続的に再生される。回転ワイパブレードは、再生されたアルカリ水素化物を反応混合物と再結合させる。

ＫまたはＮａのような凝縮された金属が、ハイドリノを作るために消費されるための補われる水素を含むセルにおいて、水素の存在により、水素化された後、水素化物は、リアクタの底（bottom）に戻されて、他の反応物と混ぜ合わされる。一つ以上の内部の回転ワイパブレードまたはスターラーは、形成された水素化物と他の反応物を混ぜ合わせるために、内部のセル壁に沿ってスイープされるかもしれない。オプションとして、他の反応物と化学種の混合を備えるアルカリ水素化物の再結合は、その長手方向軸の回りにセルを回転させることによって達成される。この回転もまた、回転に続いて、セルの底（bottom）位置から新たなトップ位置へと熱を移動させ、その結果、アルカリ金属の輸送のための内部のセル温度勾配をコントロールするもう一つの手段を提供する。しかし、対応する熱伝達速度は、熱勾配を維持するために、非常に低い回転速度を要求する。ワイパー・ブレードまたはセルの混合（mixing）回転は、電気モーターで駆動されてよいが、ここで、セルがギアを使って同期されるかもしれない。混合（mixing）はまた、ステンレス鋼の１つのような低い透過性のセル壁を通した、磁気誘導によるかもしれない。

実施例において、４００−５５０℃で蒸発され、アルカリ水素化物を形成するために反応する水素の存在下において約１００℃だけ低い温度において凝縮されることにより再生される。このように、熱勾配が、熱的な再生を駆動する各セルにおいて、昇温された温度における反応物と、より温度の低いゾーンの間に、存在する。連続的再生の間、セルの底（bottom）に沿って反応物からアルカリ金属蒸気が逃れることを許すようなセルの長手方向軸に沿ったデッド・スペースを備えて、水平にセルが配向される。金属は、セルのトップに沿って、より低温のゾーンで凝縮する。各セルのトップで可変的な熱受け入れ速度を備える、ボイラー・チューブを含む集熱装置（heat collector）によって、より低温の領域が、望ましい凝縮温度に維持される。熱交換器は、流水が蒸気まで加熱される、ボイラー・チューブの水冷壁を含む。具体的には、飽和水は水チューブの中を流れて、リアクタからエネルギーを吸収して、蒸気を作るために蒸発する。もう一つの典型的な実施例において、ホット・リアクタ・ゾーンは７５０℃±２００℃の範囲にある、そして、より冷たいゾーンは、ホット・リアクタ・ゾーンより３０℃から３００℃だけ低い温度の範囲で維持される。反応混合物と熱的な再生反応は、本開示のそれらを含むかもしれない。例えば、適当な反応混合物は、アルカリ金属若しくはその水素化物、水素の源、ＭｇまたはＣａのようなアルカリ土類金属のような還元剤、Ｔｉ _３ＳｉＣ _２、ＷＣ、ＴｉＣＮ、Ｂ _４Ｃ、ＳｉＣ、及びＹＣ _２のような支持体の少なくとも２つを含む。反応物は水素化物−ハロゲン化物交換反応を被るかもしれない、そして、再生反応は熱的に駆動される逆の交換反応であるかもしれない。

ボイラ・チューブが水冷壁を形成するところ、各リアクタ・セルに対して周辺的にチューブ内で沸騰させられた水へ、熱は最終的に移される。沸騰水の適当な温度は、２５０℃から３７０℃の範囲の温度範囲である。水媒体への熱伝達で最も有効な手段である核沸騰を達成するのに十分、これらの温度は高い。しかし、この範囲を上回る温度で過度の蒸気圧によって設定される上限の下である。図１３の各々のボイラー・チューブ２０１の内面で、水の核沸騰は起こるが、ここで、銅のような非常に伝導性の熱の媒体２００に埋め込まれるチューブのために、水冷壁における均一な温度分布が維持され、そして、その上、蒸気にまで蒸発しなかった水は再循環させられる。熱は、媒体を通ってトップ・セル壁からボイラー・チューブへと流れる。その勾配の下側の端であっても、各セルにおいて必要とされる非常に高い温度のため、第２の温度勾配は、各セル・トップと熱負荷、沸騰水とそれに続くシステム、の間で維持される。ボイラー・チューブは、セルが生成しなければならないよりも、熱を除くためのより高い容量を備えるので、第２の外温度勾配は、セル壁の上半分（top-half）と水冷壁の間に一つ以上の断熱層を加えることによって、維持される。セルの上半分と各ボイラー・チューブの外壁の少なくとも１つを伝導性の媒質から断熱することによって、望ましい高い内部のセル温度ならびに勾配は成し遂げられる。チューブにおける蒸気の流れ及び熱交換容量と、ボイラー・チューブにより透過される媒体の熱的な伝導率と、ボイラー・チューブ及びセルの上半分での断熱層とを調節することによって、セル温度と勾配は、可変的な熱移動を通して最適値までコントロールされる。前者の場合、断熱層各々は、ガス成分と圧力に基づいて変化するガスまたは真空ギャップを含んでよい。

マルチ・チューブ反応システムは、蒸気を出力するために、図１４に示されるボイラシステムにまで組立てられる。ボイラー・システムは、図１２に示されるマルチ・チューブ反応システム及びクーラント（飽和水）フロー制御システムを含む。リアクタ２０４を含む反応システムは、飽和水を熱して、蒸気を発生させる。流れ制御システムは、（ｉ）蒸気収集ライン（steam collection lines）２０５及びインレット再循環（inlet recirculation）パイプ２０６において飽和水の流れを集め、蒸気及び水を分離する蒸気−水セパレータ２０７へ流れを入力し、（ｉｉ）再循環ポンプ（recirculation pump）２０９、アウトレット再循環（outlet recirculation）パイプ２１０、及び水分配（water distribution）ライン２１１を使ってボイラー・チューブ２０８を通る分離された水（separated water）を再循環し、（ｉｉｉ）タービン又は負荷及び熱交換器につく主ストリーム（main steam）ライン２１２内へと蒸気を出力し及び流し込む。パイプ及びラインは、熱損失を防ぐために断熱されるかもしれない。熱負荷及び熱交換器からのリターン水、又は、タービンからの凝縮水のようなインプット・クーラント（input coolant）は、インレット・リターン（inlet return）水パイプ２１３を通してインプットされ、圧力はインレット・ブースター（inlet booster）ポンプ２１４で高められる。

水冷壁のチューブで発生する蒸気は、直接電気を生成するためにタービン及び発電機へと流れるかもしれず、あるいは、熱交換器を通して熱を第２の蒸気循環系（secondary steam loop）へ移す第１の蒸気循環系（primary steam loop）へと、水冷壁は蒸気を供給するかもしれない。第２のループ（loop）は、タービン及び発電機に動力供給し、電気を生成する。図１５に示される実施例において、蒸気がボイラー・システムにおいて生成され、蒸気−水セパレータ（steam-water separator）から主ストリーム（main steam）ラインまで産出される。蒸気タービンは沸騰水から蒸気を受け取り、そして、電気が発電機で発生させられる。蒸気は、凝縮され、ボイラー・システムへポンプで戻される。図１５に示されるパワー発生システムは、ボイラ２１７、熱交換器２１８、高圧タービン２１９、低圧タービン２２０、発電機２２１、湿気セパレータ２２２、コンデンサー２２３、冷却塔２２４、冷却水ポンプ２２５、復水ポンプ（condensate pump）２２６、ボイラー給水浄化システム２２７、第１段給水ヒーター２２８、空気抜き給水タンク２２９、給水ポンプ２３０、ブースター・ポンプ（図１４の２１４）、生成物保管及び処理部２３２、反応物保管及び処理部２３３、真空システム２３４、スタート・アップ・ヒーター２３５、電解層２３６、水素供給２３７、クーラント・ライン２３８、クーラント弁２３９、反応物及び生成物ライン２４０、及び、反応物及び生成物ライン弁２４１を含む。他の要素及び変更は、当業者に知られているとして、本開示において、予期される。

典型的な１ＭＷの熱システムを考慮する。トップにおいて再生側で約１００℃だけ低い温度、及び、勾配のより高温のパワー発生側での４００−５５０℃の範囲におけるセル−底（bottom）温度を達成するために、セルは、図１２において示されるようにトップにおいてのみ集熱装置を持ち、パワー生成反応物は、底（bottom）に位置し、セルのボトム部（bottom section）は断熱される。選択されたシステム設計パラメータは、（１）セル寸法、（２）システムにおけるセルの数、（３）セルの下半分（bottom half）を囲む材料の熱的な抵抗、（４）セルの外壁の上半分（top-half）の断熱層、（５）ボイラー・チューブによって透過されるセルの上半分を囲む媒体の熱伝導率、（６）外側ボイラー・チューブ壁の断熱層、（７）ボイラー・チューブの数、寸法、及び間隔、（８）蒸気圧力、及び（９）蒸気流れ及び再循環速度である。（１）各セルの温度及び内側及び外側の温度勾配、（２）セルからのパワー流れの周辺部での沸騰水の温度、及び（３）十分な沸騰表面熱流束（boiling surface heat flux）の望ましい操作パラメータを維持する又は達成するようにシステム設計パラメータは選択される。設計解析のための反応パラメータは、熱的に再生することができる反応を含むと同様に、大きな反応速度及びエネルギー・ゲインとを備える、ハイドリノの形成という結果になる種々の可能な水素化物交換反応（hydride exchange reactions）において実験的に得られる。パワー及び再生化学作用及びそれらのパラメータは、ここに開示される。設計工学目的のための典型的な操作パラメータは、それぞれパワー及び再生のための５５０℃及び４００−４５０℃の温度、一定のパワー出力を維持するための同じ反応及び再生の回数、水素化物再生化学種（hydride regeneration chemistry）に相対する２対１のエネルギー・ゲイン、５０ＭＪ／モルのＨ _２、０．３８ｇ／ｃｃの反応物密度、０．６７Ｗ／ｇの反応物、０．２５Ｗ／ｃｃの一定のパワーであるが、ここで、反応温度は、セルの底（bottom）でのアルカリ金属を蒸発させるのに十分であり、内部の熱勾配は、セル・トップでの再生温度を維持する。反応物と出力密度を使って、１ＭＷの連続的な熱パワーを発生させる反応物の全重量及び反応物体積は、それぞれ、１５００ｋｇ及び３９４０リットルである。０．２５％の反応物充てん率（fill factor）を使って、全リアクタ体積は、１５．８ｍ^３である。

サンプル設計において、ボイラーは１７６ｃｍの長さ、３０．５ｃｍの外径、０．６３５ｃｍの円筒形の肉厚、及び厚さ３．８１ｃｍの端板を持つ１４０ステンレス鋼製の反応セルを含む。壁の肉厚は、典型的な圧力を決定する反応物ＮａＨの平衡分解圧力により、５５０℃で３３０ＰＳＩの内圧力に対する、設計要求事項に合致する。各セルは１２０ｋｇの重さで、７．１４ｋＷの熱的なパワーを出力する。各チューブの下半分（bottom half）は、断熱材に埋められる。カッパまたはアルミニウム・ショットは、非常に熱伝導性の媒体であり、水チューブで貫通されており、各セルの上半分（top-half）を囲む。セル内の温度は、底（bottom）壁での約５５０℃からショットに面する壁表面での４００℃の間の範囲である。図１３で示すように、各リアクタの３０．５ｃｍの外径の断面スパン（cross sectional span）は、６つの外径２．５４ｃｍで０．３２ｃｍの厚みを持つボイラー（水）チューブで、５．０８ｃｍセンターで均等に空間が設けられたものによって、覆われる。各々のボイラー・チューブの内面の熱流束は、約３６７℃で各ボイラー・チューブの外面の温度を維持する約１１．８ｋＷ／ｍ ^２である。

典型的な実施例において、反応物から発生する熱的なパワーは、３６０℃で飽和水蒸気を発生させるのに用いられる。図１６は、水蒸気発生の流れ図を表す。室温（約２５℃）での水が飽和水蒸気と混合される熱交換器に流れ込み、水蒸気の凝縮によって３６０℃の飽和温度にまで加熱される。ブースターポンプ２５１は、蒸気−水セパレータ２５２の入口で、３６０℃において飽和蒸気圧の１８．６６のＭＰａに増大される。飽和水は、同じ温度と圧力で蒸気を発生させるために、ボイラー・システム２５３の水冷壁のボイラー・チューブの中を流れる。その蒸気の一部が、電気パワーを発生するためにタービンへ行き、タービンから入って来るリターン水を予熱するために、熱交換器を加熱するように蒸気の一部が流れ戻る。その上、水冷壁の蒸発しなかった水は、各ボイラー・チューブに沿って均一な温度を維持するために再循環させられる。これを達成するために、蒸気収集ラインは蒸気及び蒸発しなかった水を受け取り、蒸気−水分離器２５２へとそれを配達する。水は、水分配ラインを通ってボイラー・チューブに戻るために、セパレータの底（bottom）部からポンプで汲み出される。セパレータ２５２のトップからタービンへと蒸気が流れ、その一部がタービンからリターン水を予熱するために、熱交換器に向かう。１４０−リアクタ・システムからの飽和水の流速はボイラー・チューブにおいて、２．７８ｋｇ／ｓであり、そして、全蒸気出力の流速は１．３９ｋｇ／ｓである。

実施例において、反応物は、触媒または触媒の源及びＫＨのような水素の源、炭素のような支持体、及びＭｇのような還元剤のうちの少なくとも２つからなる。生成物は、ＫＣ _ｘのようなＭＣ _ｘ及びＭＨ _ｙＣ _ｘ（ｙは分数又は整数であってよく、ｘは整数である）、インターカレーション生成物のような金属−炭素生成物であるかもしれない。リアクタは、反応物の１又はそれ以上の供給と、流れる反応物がハイドリノを形成するように反応を受けるような上げられた温度で維持された反応チャンバーと、反応チャンバーから熱を取り除くための熱交換器と、ＫＣ _ｘのような生成物を受け取り反応物の少なくとも１つを再生する複数の容器（vessels）とを含んでよい。ＭＨ _ｙＣ _ｘ及びＭＣ _ｘの少なくとも１つから炭素及びＭ又はＭＨを再生することは、熱及び真空を適用することによるかもしれないが、ここで、集められた蒸発した金属Ｍは水素化するかもしれない。還元剤が金属である場合には、それは同様に蒸発によって回収されるかもしれない。各金属または水素化物は、反応物の供給の１つにおいて集められるかもしれない。反応物の供給の１つは、炭素を再生させるのに用いられるかもしれず、炭素、そして、オプションとして還元剤を含むかもしれない。

イオンを再生するための熱は、ハイドリノからのパワーによって供給されるかもしれない。熱は、熱交換器を使って移動されるかもしれない。再生用の熱は、加水分解からのパワーによって供給されてよい。熱は、熱交換器を使って移動されてもよい。熱交換器は、少なくとも１本のヒートパイプから成るかもしれない。加熱される再生容器からの熱は、熱交換器またはボイラーのようなパワー負荷に配達されるかもしれない。炭素を含むそれらのような生成物又は反応物の流れは、機械的に実行されるかもしれないか、又は、少なくとも部分的に重力を使って、達成されるかもしれない。機械式の輸送装置は、らせん状の刃先（auger）またはコンベヤーベルトであるかもしれない。ハイドリノ反応が再生時間より非常に短い場合には、再生容器の体積は、ホットな反応ゾーンの体積を上回るかもしれない。体積は、反応ゾーンを通して一定流量を維持するように、ある割合であるかもしれない。

実施例において、アルカリまたはアルカリ土類金属のような揮発性の金属の蒸発、昇華または揮発の速度は、その上にある真空空間と相対的に反応物の表面積によって制限される。セルを回転させることによって、または、新鮮な表面を真空空間にさらすために、混合の他の手段によって、速度は上昇するかもしれない。実施例において、Ｍｇのようなアルカリ土類金属のような還元剤のような反応物は、その表面積を減らすために、支持体の粒子と結合する。例えば、Ｍｇは６５０℃で溶けて、表面積を減らすために、ＴｉＣ粒子と結合してもよく、これは、ＭｇをＭｇＨ _２へと金属を水素化することによって、そして、粉砕又は破砕することによって粉末を形成することにより補正できる。適当な方法は、ボールミルである。あるいは、水素化物は、融解されるかもしれず、液体として取り除かれるかもしれず、このことが、支持体粒子の集合を改善するような場合において、液体として維持されるかもしれない。融点が低く、３２７℃であるので、妥当な水素化物は、ＭｇＨ _２である。

実施例において、支持体は高表面積を持つ。この特性を達成するために、ある様式で合成されるかもしれない。例えば、ＴｉＣ粉末は、プラズマトーチまたは他のプラズマシステムを使用して合成されるかもしれない。ＴｉＣｌ _４のような揮発性のチタン化合物と、メタンのような炭化水素のような揮発性の炭素化合物は、プラズマに流されてよい。粒子サイズは、圧力、ガス流速、反応物比、及び壁温度のような反応条件を制御することにより制御されてよい。同様に、プラズマ内に流されて、そこでＷＣを形成する反応が起こるように、メタンのような揮発性の炭素化合物及びＷＣｌ _５のようなのような揮発性のタングステン化合物を用いて、ＴｉＣ粉末が合成されるかもしれない。両方の典型的な場合において、微細な粉末は、出口ガス流において、トラップで集められるかもしれない。

実施例において、液体反応物が支持体の上でのコーティングから成るかもしれないところ、流動床をリアクタは含む。固体は、ハイドリノを含む生成物への反応物の反応の後の、段階において分離されるかもしれない。分離は、サイクロン分離器で行われてよい。金属蒸気の凝縮が少なくとも１つの最初の反応物へと幾らかの生成物が戻るような逆反応を強制することを、分離は許す。好ましくは熱的に、最初の反応混合物が再生する。

実施例において、典型的な溶融した混合材料Ｋ／ＫＨＭｇＭｇＸ _２（Ｘはハロゲン化物である）は、別々のフェーズとして存在することよりもむしろＴｉＣ支持体の上でのコーティングからなる。Ｋは蒸気を更に含み、そして、圧力はパワー・ステージにおいて好ましくは高い。約６００−８００℃のような再生のために必要とされる温度よりも、リアクタの反応パワー・ステージにおける温度は、好ましくは高い。再生温度またはそれ以上でのハロゲン化物交換反応による反応物の再生の間、Ｋは凝縮され、そして、ＫＨが形成される。その凝縮は、Ｈ_２がＫＨを形成するために存在するであろうところ、およそ１００−４００℃の温度であるかもしれない。低温でＫ凝縮を許し、高温でハロゲン化物交換反応を許すために、反応システムは、蒸気から粒子を取り除くセパレータを更に含む。これは、１つのセクションまたはチャンバーにおいて加熱された粒子許し、そして、別のところに蒸気を凝縮することを許す。

他の実施例では、熱可逆反応は、好ましくは、各々が少なくとも１つの金属原子を含む２種間での交換反応をさらに含む。交換はアルカリ金属などの触媒の金属と、酸化剤などの交換相手の金属との間で起こる。交換は酸化剤と還元剤との間も起こる場合がある。交換する種は、ハロゲン化物、水素化物、酸化物、硫化物、窒化物、ホウ化物、炭化物、ケイ化物、ヒ化物、セレン化物、テルル化合物、リン化物、硝酸塩、硫化水素、炭酸塩、硫酸塩、硫化水素塩、リン酸塩、リン酸水素、二水素リン酸塩、過塩素酸塩、クロム酸塩、重クロム酸塩、酸化コバルトなどの陰イオン、ならびに当業者に公知の他のオキシアニオン及び陰イオンでよい。交換−パートナーの少なくとも一つは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、第２遷移金属、第３遷移金属、貴金属、希土類金属、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｅ、及び、Ｔｅを含んでよい。適当な交換されるアニオンは、ハロゲン化物、酸化物、硫化物、窒化物、リン化物、及び、ホウ化物である。交換に好適な金属は、各々が金属又は水素化物としてのアルカリ、好ましくはＮａ又はＫ、アルカリ土類金属、好ましくはＭｇ又はＢａ及びレアアース金属、好ましくはＥｕ又はＤｙである。交換反応の例と共に触媒反応物の例を以下に示す。典型的な触媒反応物と、典型的な交換反応は、以下に与えられる。これらの反応は網羅的であるとは意味されず、そして、更なる例は当業者に知られるであろう。

Ｄ．液体燃料：有機及び溶融溶媒システム
さらに実施態様はチャンバーに含まれる溶融塩などの溶融固体又は液体溶媒を含む。液体溶媒は溶媒の沸点以上の温度でセルを操作して蒸発させてもよい。触媒などの反応物は、触媒を形成する溶媒又は反応物に溶解し、懸濁し、Ｈを該溶媒に懸濁し、溶解する。蒸発した溶媒は触媒を含むガスとして作用し、水素触媒反応の速度を高め、ハイドリノを形成する。融固体又は蒸発溶媒は加熱器により過熱することで維持し得る。反応混合物は、更にＨＳＡ材料のような固体の支持体を備えてよい。溶融固体、液体又は気体状溶媒と、Ｋ又はＬｉ及びＨ又はＮａＨなどの触媒及び水素とに相互関係が存在することから反応は表面で起こる。不均一系触媒を使用した実施態様では、混合物の溶媒が触媒反応速度を高める場合もある。

ａ．有機溶媒
有機溶媒は、官能基を付加して別の溶媒へと修飾可能な１つ以上の部分を含み得る。該部分はアルカン、環状アルカン、アルケン、環状アルケン、アルキン、芳香族、複素環及びそれらの組み合わせ、エーテル、ハロゲン化炭化水素（フッ化、塩化、臭化、ヨウ化炭化水素）、好ましくはフッ素化したアミン、硫化物、ニトリル、ホスホルアミド（例えばＯＰ（Ｎ（ＣＨ_３）_２）_３）、及びアミノホスファゼンなどの少なくとも１つの炭化水素を含んでよい。基はアルキル、シクロアルキル、アルコキシカルボニル、シアノ、カルバモイル、Ｃ、Ｏ、Ｎ、Ｓを含有する複素環、スルホ、スルファモイル、アルコキシスルファモイル、ホスホノ、ヒドロキシル、ハロゲン、アルコキシ、アルキルチオール、アシルオキシ、アリール、アルケニル、脂肪族、アシル、カルボキシル、アミノ、シアノアルコキシ、ジアゾニウム、カルボキシアルキルカルボキサミド、アルケニルチオ、シアノアルコキシカルボニル、カルバモイルアルコキシカルボニル、アルコキシカルボニルアミノ、シアノアルキルアミノ、アルコキシカルボニルアルキルアミノ、スルホアルキルアミノ、アルキルスルファモイルアルキルアミノ、オキシド、ヒドロキシアルキル、カルボキシアルキルカルボニルオキシ、シアノアルキル、カルボキシアルキルチオ、アリールアミノ、ヘテロアリールアミノ、アルキルカルボニルオキシ、アルコキシカルボニルアルコキシ、カルバモイルアルコキシ、カルバモイルアルキルカルボニルオキシ、スルホアルコキシ、ニトロ、アルコキシアリール、ハロゲンアリール、アミノアリール、アルキルアミノアリール、トリル、アルケニルアリール、アリルアリール、アルケニルオキシアリール、アリルオキシアリール、シアノアリール、カルバモイルアリール、カルボキシアリール、アルコキシカルボニルアリール、アルキルカルボニルオキシアリール、スルホアリール、アルコキシスルホアリール、サルファモイルアリール及びニトロアリールの少なくとも１つを含んでよい。好ましくは、基はアルキル、シクロアルキル、アルコキシ、シアノ、Ｃ、Ｏ、Ｎ、Ｓを含有する複素環、スルホ、ホスホノ、ハロゲン、アルコキシ、アルキルチオール、アリール、アルケニル、脂肪族、アシル、アルキルアミノ、アルケニルチオ、アリールアミノ、ヘテロアリールアミノ、ハロゲンアリール、アミノアリール、アルキルアミノアリール、アルケニルアリール、アリルアリール、アルケニルオキシアリール、アリルオキシアリール及びシアノアリール基の少なくとも１つを含む。

ＩＸ．燃料電池及びバッテリ
燃料電池及びバッテリー４００の実施例は、図１８に示される。固体燃料または不均一系触媒から成っているハイドリノ反応物は、対応する半電池反応のための反応物から成る。新規反応に基づいて、燃料電池装置のより良い名称は、触媒−イオン化−水素−遷移セル（ＣＩＨＴ）であるかもしれない。作動の間、触媒は原子水素と反応し、原子水素から触媒への２７．２ｅＶの整数倍の無放射のエネルギー移動は、自由電子の一時的な放出で触媒のイオン化に結果としてなり、そして、ハイドリノ原子はエネルギーの大きな放出と共に形成される。アノード４１０がイオン化された電子流を最終的に受け取るように、この反応はアノードコンパートメント４０２で生じるかもしれない。電流はまた、アノードコンパートメントにおける還元剤の酸化からかもしれない。燃料電池の１つの実施例において、アノードコンパートメント４０２は、アノードとして機能する。Ｌｉ、Ｋ、及びＮａＨの少なくとも１つは、ハイドリノを形成する触媒として機能するかもしれない。炭素粉末、ＴｉＣ、ＷＣ、ＹＣ _２またはＣｒ _３Ｃ _２のような炭化物、又は、ホウ化物のような支持体は、集電装置として機能するかもしれないアノードのような電極と電気的に接触して電子の導体として機能するかもしれない。導通された電子は、触媒のイオン化または還元剤の酸化からかもしれない。あるいは、支持体は、リードで負荷に電気的に接続されたアノードとカソードの少なくとも１つから成るかもしれない。負荷につながっているアノードリード線ならびにカソードリードは、金属のような如何なる導体であってもよい。

ある実施例において、ハイドリノを形成するために反応するハイドリノ反応物を形成する反応を酸化剤が受ける。あるいは、最終的な電子受容体反応物は、酸化剤から成る。酸化剤またはカソード−セル反応混合物は、カソード４０５を備えるカソードコンパートメント４０１に位置するかもしれない。あるいは、カソード−セル反応混合物は、イオンと電子の移動からカソード・コンパートメントにおいて構成される。燃料電池の１つの実施例において、カソード・コンパートメント４０１は、カソードとして機能する。作動の間、正イオンはアノードからカソード・コンパートメントに移るかもしれない。特定の実施例において、この移行が、塩橋４２０を通してで起こる。あるいは、陰イオンは塩橋４２０を通って、カソードからアノード・コンパートメントに移るかもしれない。移動性のイオンは、触媒または触媒の源のイオンと、Ｈ ^＋、Ｈ ⁻ 、またはＨ ⁻ （１／ｐ）のような水素のイオンと、及び、酸化剤のアニオン又は酸化剤を備える触媒の源又は触媒の反応によって形成される化合物の対イオンと、のうちの少なくとも１つであるかもしれない。各セル反応は、生成物保管のためのリザーバ又は反応物の源への、更に、オプションとして再生４３０及び４３１への、通路４６０及び４６１を通って生成物の除去又は反応物の添加によって、供給され、維持され、再生される、少なくとも１つであるかもしれない。一般に、適当な酸化剤は、水素化物、ハロゲン化物、硫化物、及び酸化物のようなハイドリノ反応物として開示されるこれらである。妥当な酸化剤は、アルカリ、アルカリ土類、遷移、希土類、銀、及びインジウム金属ハロゲン化物と同様に酸化物、又は酸素の源、好ましくはＦ _２又はＣｌ _２、又はハロゲンの源、ＣＦ _４、ＳＦ _６、及びＮＦ _３のような金属ハロゲン化物及びアルカリ土類ハロゲン化物及びアルカリのような金属水素化物である。他の妥当な酸化剤は、ハイドリノを形成するための触媒反応から放出される電子を究極的に捕獲するカソード−セル反応の要素である正にー帯電した対イオンの源、及びフリーラジカル、及びその源を含む。

図１８に関して、燃料又はＣＩＨＴセル４００は、カソード４０５を備えるカソードコンパートメント４０１と、アノード４１０を備えるアノードコンパートメント４０２と、塩橋４２０と、別々の電子流及びイオン質量の輸送でセル操作の間にハイドリノ反応物を構成する反応物と、及び水素の源と、から成る。一般的な実施例において、ＣＩＨＴセルは、より低いエネルギー（ハイドリノ）状態へとの水素の触媒反応から、起電力（ＥＭＦ）を発生させる水素燃料電池（cell）である。このように、ハイドリノ反応から放出されるエネルギーの電気への直接変換のための燃料電池（cell）として、機能する。もう１つの実施例において、ＣＩＨＴセルは、電極４０５と４１０によって、適用された電気分解パワーに加えて、電気的な及び熱的なパワーの少なくとも１つを生成する。セルはハイドリノの形成において水素を消費して、水素添加を必要とする。さもなければ、ある実施例において、ハイドリノを形成する反応物は、少なくとも、熱的に又は電解的に、少なくともいずれかで、再生できる。コンパートメントの間で電気的な回路を完成するように電子及びイオンの別々の導管でつながれる異なるセルコンパートメントにおいて、異なる温度、圧力、濃度の少なくとも１つのような異なる状態又は条件下での同じ反応物又は異なる反応物が、提供される。システムの熱のゲイン又は別々のコンパートメントの電極間の電位的な及び電気的なパワー・ゲインが、１つのコンパートメントから別のコンパートメントへとのマスフローに基づくハイドリノ反応の依存性により、発生する。マスフローは、ハイドリノを生成するために反応する反応混合物の形成、及び、実質的な速度でとハイドリノ反応が起こるのを許す条件の少なくとも１つを提供する。電子及びイオンがコンパートメントをつなぐ別々の導管で輸送されることを、マスフローはさらに必要とする。電子は、原子、分子、化合物、又は金属のような反応種の酸化又は還元反応によって、及び、触媒との原子水素の反応の間に触媒の少なくとも１つのイオン化のから生じるかもしれない。アノード・コンパートメント４０２のようなコンパートメントにおける種のイオン化は、（１）電気的な中性によりコンパートメント内で電荷バランスをとる移動性のイオンの反応、及び、カソード４０１のような分離したコンパートメントにおける反応物種の酸化、還元からの好ましい自由エネルギー変化と、及び、（２）ハイドリノを形成する反応と結果としてなる移動性のイオンの反応、及び、分離したコンパートメントにおける種の還元と、種の酸化によるハイドリノ形成による自由エネルギー変化、の少なくとも１つによるかもしれない。イオンの移行は、塩橋４２０を通してあるかもしれない。もう１つの実施例において、種の酸化、別々のコンパートメントにおける種の還元、及び、移動性のイオンの反応が、自発的でないかもしれないか、又は、低い速度で起こるかもしれない。相当な速度でハイドリノ反応が起きることを許す条件及びハイドリノを生成する反応を生じる反応混合物の形成の少なくとも１つをマスフローが提供するところ、電気分解ポテンシャルは反応を強制するように適用される。電気分解ポテンシャルは、外部回路４２５を通って適用されるかもしれない。各半電池の反応物は、生成物保管と再生４３０と４３１のためのリザーバ又は反応物の源への通路４６０及び４６１を通して、生成物の除去又は反応物の添加によって、供給、維持、及び再生の少なくとも１つをされるであろう。

ある実施例において、原子水素及び水素触媒の少なくとも１つは、触媒が活性化するようにする反応を受けるために、反応混合物及び反応物の反応により形成されるかもしれない。ハイドリノ反応を開始させる反応は、発熱反応、共役反応、フリーラジカル反応、酸化還元反応、交換反応、及び、ゲッター、支持体、又は、マトリックス支援触媒反応の少なくとも１であるかもしれない。ある実施例において、ハイドリノを形成する反応は電気化学的パワーを提供する。実施例において、本開示の交換反応のようなハイドリノ反応を開始させる反応及び反応混合物は、燃料電池の基礎であるが、電気的なパワーがハイドリノを形成するように水素の反応によって展開される。酸化還元電池半反応のために、ハイドリノ生産反応混合物は、電気的な回路を完成するように、別の経路を通したイオン質量輸送、及び、外部回路を通した電子の移動で構成される。半電池反応の合計によって与えられるハイドリノを生じる全体的な反応と対応する反応混合物は、本開示の熱的パワーとハイドリノの化学的な生産のための反応タイプから成るかもしれない。このように、理想的には、電子流れ及びイオン質量輸送が無い状態では、ハイドリノ反応が起こらないか、これといった速度では起こらない。ハイドリノ反応からの自由エネルギーΔＧは、ハイドリノ−生産反応混合物を構成する酸化還元化学に依存した酸化又は還元ポテンシャルであるポテンシャルを生じさせる。ポテンシャルは、燃料電池において電圧を発生させるのに用いられるかもしれない。ポテンシャルＶは、自由エネルギーΔＧによって表されるであろう。

ここでは、Ｆはファラデー定数である。自由エネルギーがＨ（１／４）への移行のためのおよそ−２０ＭＪ／モルＨであると想定すれば、電圧は高いかもしれない。

燃料電池のアノード・コンパートメント内で、活性なハイドリノ反応物を、その化学種が生じさせる場合において、酸化ポテンシャル及び電子は触媒メカニズムからの貢献を備えるかもしれない。式（６−９）に示されるように、触媒は、イオン化することによって原子水素からエネルギーを受取る種を含む。電離される触媒及びより低い電子状態へのＨ電子の遷移のポテンシャルは、反応のΔＧに基づいて式（１７８）によって与えられる酸化ポテンシャルを生じさせる。式（２５−２７）によって与えられるように、ＮａのＮａ ^２＋へのイオン化で、ハイドリノを形成するように協調された内部の反応で、ＮａＨはあるので、式（１７８）は特にこの場合において保持されるべきである。

Ｈ（１／３）からＨ（１／４）への移行（式（２３−２４））、そして、最終生成物としてＨ _２（１／４）を形成することによって、それに対して追加のエネルギーが放出される。ＣＩＨＴセル・スタックの高エネルギー放出と拡張性は、マイクロ分散で、分散で、、中心的な電気的なパワーで、パワー・アプリケーションを可能にする。そのうえ、特にシステムが熱ベースのシステムと比較して、直接的な−電気であるので劇的なコストとシステムの複雑さの減少となるので、変形原動力源はＣＩＨＴセル技術によって可能になる。図１９に示すＣＩＨＴセル・スタックを利用している自動車構造は、ＣＩＨＴセル・スタック５００、電解セルと水タンク又水素タンク５０１のような水素の源、少なくとも１台の電動機５０２、電子制御システム５０３、及びギアトレインまたはトランスミッション５０４から成る。一般に、アプリケーションは、抵抗加熱のような熱的な、電気的な、原動力となる、及び、航空機、そして、当業者に知られているその他を含む。後者の場合、電気モーターによる外部タービンはジェットエンジンにとって代わることができるであろう、そして、電気モーターにより駆動されるプロペラは対応する内燃機関にとって代わることができるであろう。

アノード半反応は、以下の通りである。

ここで、全反応は、次式の通りである。

もう１つの燃料電池の実施例において、ハイドリノ源４３０は、ハイドリノ通路４６０を通して容器４００と連通する。ハイドリノ源４３０は、本発明によるハイドリノ生産セルである。ある実施例において、ハイドリノ反応によってここに開示される反応物から作り出されるハイドリノまたは増加した結合エネルギー化合物が、カソード・コンパートメントに供給される。ハイドリノは、熱的に、または、化学的に分解している増加した結合エネルギー水素化合物によって、酸化剤の源からカソードに供給されるかもしれない。ハイドリノ反応物によって生み出される酸化剤４３０の典型的な源は、ハイドリノ水素化物イオンに結びつけられるカチオンＭ ^ｎ＋（ｎは整数である）を持つＭ ^ｎ＋Ｈ ⁻ （１／ｐ）を含み、それによって、カチオン又は原子Ｍ ^{（ｎ−１）＋} の結合エネルギーが、ハイドリノ水素化物イオンＨ ⁻ （１／ｐ）の結合エネルギーよりも小さくなる。他の適当な酸化剤は、以下の内少なくとも１つを生産するために、還元または反応を受ける。（ａ）反応物とは異なる化学量論を持つ増加結合エネルギーの水素化合物。（ｂ）反応物の対応する種より高い結合エネルギーを持つ増加された結合エネルギー種の１以上を含む同じ化学量論を持つある増加された結合エネルギー水素化合物。（ｃ）ハイドリノまたはハイドリノ水素化物。（ｄ）反応物ジハイドリノより高い結合エネルギーを持つジハイドリノ。そして、（ｅ）反応物ハイドリノより高い結合エネルギーを持つハイドリノ。