JP2017508235A - パワー発生システム及び同システムに関する方法 - Google Patents

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Abstract

直接電気又は熱から電気のような熱及び電気パワーの少なくとも1つを供給する固体燃料パワー源は、パワーシステムにパワーを供給するように更に提供される。当該パワーシステムは、(i)ハイドリノを形成する原子水素の触媒反応のための少なくとも1つの反応セルと、(ii)H2O触媒源若しくはH2O触媒、原子水素源若しくは原子水素、H2O触媒源若しくは原子触媒及び原子水素源若しくは原子水素を形成する反応物、原子水素の触媒反応を開始させる1又はそれ以上の反応物、及び、固体燃料を高い導電性にする材料 から選択される少なくとも2つの構成要素を含む化学的燃料混合物と、(iii)ハイドリノを形成することによるエネルギー・ゲイン、ハイドリノ反応の高速反応速度を開始するため、低電圧、高電流、電気的エネルギーのショート・バーストを供給する電気的パワー源及び燃料を閉じ込める少なくとも1セットの電極と、(iv)凝縮器のような生成物回収システムと、(v)再充填システムと、(vi)反応生成物から燃料を再生する、水和の、熱の、化学的な、及び電気化学的なシステムと、(vii)パワー生成反応から熱を受け取るヒートシンクと、(viii)プラズマダイナミック・コンバーター、電磁流体力学的コンバーター、電磁気ダイレクト(交差場又はドリフト)コンバーター、ダイレクト・コンバーター、及びチャージ・ドリフト・コンバーター若しくはランキン若しくはブレイトン・タイプのパワー・プラントのような熱−電気パワー・コンバーターのような直接プラズマ−電気コンバーターを含むパワー変換システムと、を含む。

Description

関連出願に関する相互参照
この出願は、2013年11月20日に出願の米国仮出願番号第61/906,792号、2013年11月26日に出願の米国仮出願番号第61/909,216号、2013年12月20日に出願の米国仮出願番号第61/911,932号、及び、2014年1月7日に出願の米国仮出願番号第61/924,697号の優先権の利益を主張し、そして、それらの全てはここにおいて参照され組み込まれる。
本開示は、パワー生成の分野に、そして、特に、システム、装置、及びパワーの生成のための方法に関する。より詳しくは、本開示の実施例は、パワー生成装置及びシステムに関し、同様に、電気パワー・コンバーターへプラズマを、又は、電気パワー・コンバーターへ熱を介して電気パワーを、生成する、及び、プラズマ及び熱パワーを生成する、関連する方法に関する。それに加えて、本開示の実施例は、機械的パワー及び/又は熱エネルギーを生成するため、水又は水ベースの燃料源の点火を使用する、システム、装置、及び方法を記述する。更に、本開示は、電気パワー及び/又は熱エネルギーを生成する電気化学的パワー・システムに関する。これら及び他の関係する実施例は、本開示において詳細に記述される。
パワー生成は、プラズマからパワーを利用して、多くのフォームを取ることができる。プラズマの成功裏の商業化は、プラズマを効率的に形成することができ、そして、生成されたプラズマのパワーを捕獲することができるパワー生成システムに依存するかもしれない。
プラズマは、特定の燃料の点火の間に形成されるかもしれない。これらの燃料は、水又は水ベースの燃料源を含むことができる。点火の間に、超加熱された電子が剥離された原子のプラズマ・クラウドが形成され、及び、高エネルギー粒子は外側に放出される。放出された最も高いエネルギー粒子は、運動エネルギーをプラズマへ本開示の電気コンバーターへと移動させることができる水素イオンである。
パワーは、また、反応槽(reaction vessel)又は燃焼室(combustion chamber)内の燃料の点火からエネルギーを利用するシステム又は装置の使用を通して生成させられることができる。上述のように、これらの燃料は、水又は水ベースの燃料源を含むことができる。そのようなシステム又は装置の例は、ガスを圧縮しガスに燃料を混ぜ合わせるための1又はそれ以上のメカニズムを典型的に含む、内燃機関を含む。燃料及びガスは、そして、燃焼室内で点火される。燃焼ガスの膨張は、ピストン又はタービンブレードのような、動作素子に力をかける。膨張する燃焼ガスによって生成される高圧及び高温は、ピストン又はブレードを動かし、機械的なパワーを生成する。
内燃機関は、燃焼プロセスの形式によって、及び、燃焼プロセスに使用するエンジンのタイプによって、分類され得る。燃焼プロセスは、レシプロ、ロータリー、及び連続燃焼を含み得る。異なるタイプのレシプロ燃焼エンジンは、ツー・ストローク、フォー・ストローク、シックス・ストローク、ディーゼル、アトキンソン・サイクル、及びミラー・サイクルを含む。ワンケル・エンジンは、あるタイプのロータリーエンジンであり、連続燃焼は、ガスタービン及びジェットエンジンを含む。これらのエンジンの他のタイプは、上記にリストしたタイプのエンジンと1又はそれ以上の特徴を共有することができ、そして、他のエンジンの変数は、当業者によって考慮される。これらは、例えば、モータージェット・エンジンを含み得る。
レシプロ・エンジンは、通常、複数のストロークを持つサイクルで動作する。吸気ストロークは、燃焼室内に1又はそれ以上のガスを吸引することができる。燃料は、ガスと混合され、そして、圧縮ストロークは、そのガスを圧縮する。そして、ガス―燃料混合物は、点火され、このことにより引き続いて膨張し、パワー・ストロークの間に機械的なパワーを生成する。そして、生成ガスは、排気ストロークの間に燃焼室から排出される。そして、全てのサイクルが繰り返される。1つのピストンをバランスして、或いは、複数のピストンを用いることにより、プロセスは連続する回転パワーを供給することができる。
異なるタイプのレシプロ・エンジンは、一般に、上述するサイクルで動作し、若干の修飾が加えられる。例えば、上述のフォー・ストローク・サイクルの代わりに、ツー・ストローク・エンジンは、吸気及び圧縮ストロークを1つのストロークに結合し、そして、膨張及び排気プロセスをもう1つのストロークに結合する。フォー又はツー・ストローク・エンジンとは異なって、ディーゼル・エンジンは、スパーク・プラグ無しで動作し、そして、空気―燃料混合物を点火するために熱及び圧力のみを使用する。アトキンソン・エンジンは、より高い効率を提供するために変更されたクランクシャフトを使用する。ここで、ミラー・サイクルは、スーパーチャージャー及び変更された圧縮ストロークで動作する。
ピストン・ストロークの代わりに、ワンケル・エンジンは、燃焼室内で非対称的に回転するローターを使用する。その通常三角形の形であるローターの回転は、インテーク・ポートを通って、燃焼室内にガスを吸気する。そのローターが回転すると、非対称的な動きが、ガスを圧縮し、このガスが、次に燃焼室の異なるセクションにおいて点火される。ガスは、そのローターがその回転を継続している際に、燃焼室の異なるセクション内へと膨張する。最後に、そのローターは、排気ガスを排出ポート経由で、排出し、そして、サイクルが再び始まる。
連続する燃焼エンジンは、機械的なパワーを生成するために、タービンブレードを使用するガスタービン及びジェットエンジンを含む。上述するエンジンに関するように、ガスは、最初圧縮され、次に、燃料がその圧縮されたガスに追加される。混合物は、次に燃焼され、そして、膨張することが許されてタービンブレードを通り抜け、シャフトを回転させる。シャフトは、プロペラ、コンプレッサー、又は両者を駆動することができる。異なるタイプの連続する燃焼は、例えば、工業用ガスタービン、予備的パワー・ユニット、圧縮空気貯蔵庫、ラジアル・ガス・タービン、マイクロタービン、ターボジェット、ターボファン、ターボプロップ、ターボシャフト、プロップファン、ラムジェット、及びスクラムジェット・エンジンを含む。
デフラグレーション(deflagration)に依存する上述のエンジンに対して、他のタイプのエンジンはまた、点火プロセスによりパワーが与えられる。爆発が超音速プロセスであるところ、デフラグレーションは、音速以下の燃焼を経由して熱エネルギーを放出する。例えば、パルスジェット及びパルス爆発エンジンは、爆発プロセスを使用する。これらのタイプのエンジンは、しばしば、わずかな数の駆動部品を持ち、そして、動作において比較的シンプルである。一般に、燃料及びガスの混合物は、開いたバルブ経由で燃焼室内に引き込まれ、そして、そのバルブは閉じられ、そして、混合物は反応して、推進力を生成する。次に、バルブが開き、フレッシュな燃料及びガスは排気ガスを置換し、そして、そのプロセスが繰り返される。幾つかのエンジンは、バルブを使用しないが、同じ効果を達成するためにエンジン形態に依存する。繰り返された反応は、脈動力を引き起こす。
パワーはまた、電気化学的パワー・システムの使用によって発生させられ得る。そのシステムは、電気的なパワー及び/又は熱エネルギーの形態でパワーを発生させることができる。そのような電気化学的なパワー・システムは、典型的に電極及び反応物を含むが、それは、電子の流れを引き起こし、その後、それは利用される。
本開示は、パワーの種々の形態を生成するための多くのシステムを詳細に記述する。1つの実施例において、本開示は、電気及び熱エネルギーの少なくとも1つを生成する電気化学パワー・システムに関し、当該システムは、槽を含み。当該槽は、
少なくとも1つのカソードと、
少なくとも1つのアノードと、
少なくとも1つのバイポーラ・プレートと、そして
a)少なくとも1つのHOの源、
b)酸素の源、
c)nが整数であるところ、nH、O、O、OH、OH、及び、発生期(nascent)のHOから選択されるグループの少なくとも1つを含む触媒又は触媒の源の少なくとも1つ、及び
d)原子水素又は原子水素の源の少なくとも1つ、
から選択される、少なくとも2つの構成要素を含む反応物と、
触媒の源、触媒、原子水素の源、及び原子水素のうちの少なくとも1つを形成する1又はそれ以上の反応物と、及び、
原子水素の触媒反応を開始する1又はそれ以上の反応物と、を含み、
当該電気化学的なパワー・システムは、電解システム及びアノード再生システムを更に含む。
もう1つの実施例において、本開示は、直接電気エネルギー及び熱エネルギーの少なくとも1つを発生させるパワー・システムに関する。そのパワーシステムは、
少なくとも1つの槽と、
a)発生期の(nascent)HOを含む触媒又は触媒の源の少なくとも1つ、
b)原子水素又は原子水素の源の少なくとも1つ、及び
c)導体又は導電性のマトリクスの少なくとも1つ、
を含む反応物と、
ハイドリノ反応物を閉じ込める電極の少なくとも1つのセットと、
高電流電気エネルギーのショート・バースト(short burst)を運ぶ電気的なパワーの源と、
再充電システムと、
反応生成物からの初期反応物を再生するためのシステムの少なくとも1つと、及び
プラズマから電気への直接コンバーターの少なくとも1つ及び熱パワーから電気パワーへのコンバーターの少なくとも1つと、を含む。
更なる1つの実施例において、本開示は、槽を含む電気化学的なパワー・システムに関する。その槽は、
少なくとも1つのカソードと、
少なくとも1つのアノードと、
少なくとも1つの電解質と、
a)発生期の(nascent)HOを含む触媒又は触媒の源の少なくとも1つ、
b)原子水素又は原子水素の源の少なくとも1つ、
c)導体、導電性のマトリクス、導体の源、導電性マトリクスの源の少なくとも1つ、
から選択される少なくとも2つの反応物と、
内部電流源及び外部電流源から選択される高いイオン及び電子電流の少なくとも1つを含む電流を生成するための電流源の少なくとも1つと、を含み、
当該電気化学的なパワーシスレムが、電気及び熱エネルギーの少なくとも1つを生成する、ことを特徴とする。
追加の1つの実施例において、本開示は、水アーク・プラズマ・パワー・システムに関する。当該水アーク・プラズマ・パワー・システムは、
閉じられた反応槽の少なくとも1つと、
O及びHOの源の少なくとも1つを含む反応物と、
電極のセットの少なくとも1つと、
Oの初期の高いブレークダウン電圧(initial high breakdown voltage)を運び、そして、それに続く高い電流を供給するための電気的なパワーの源と、及び、
熱交換器システムと、を含み、当該パワーシステムは、アークプラズマ、光、及び熱エネルギーを生成する。
更なる実施例において、本開示は、機械的パワー・システム(mechanical power system)に関する。当該機械的パワー・システムは、
a)発生期のHOを含む触媒又は触媒の源の少なくとも1つ、
b)原子水素又は原子水素の源の少なくとも1つ、
c)導体及び導電性のマトリクスの少なくとも1つ、
を含む燃料と、
少なくとも1つのバルブを備える燃料吸入口の少なくとも1つと、
少なくとも1つのバルブを備える排気口の少なくとも1つと、
ピストンの少なくとも1つと、
クランクシャフトの少なくとも1つと、
高い電流源と、及び、
燃料を通して高い電流を伝え及び閉じ込める電極の少なくとも2つと、を含む。
本開示のある実施例は、パワー生成システムに関する。当該パワー生成システムは、少なくとも約2,000A/cmの電気的パワー源と、その電気的パワー源と電気的に接続された複数の電極と、前記複数の電極が、プラズマを生成するために固体燃料へと電気的なパワーを運ぶように構成されているところ、固体燃料を受け取るように構成された燃料充填領域(fuel loading region)と、及び、プラズマの少なくとも一部を受け取るように位置付けられたプラズマ・パワー・コンバーター(plasma power converter)と、を含む。他の実施例は、パワー生成システムに関する。当該パワー生成システムは、複数の電極と、複数の電極の間に配置され、導電性の燃料を受け取るように構成される燃料充填領域と、ここで、複数の電極は、導電性の燃料を添加するために、及び、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するために、十分な導電性の燃料に電流を印加するように構成されており、燃料充填領域内へと導電性の燃料を動かすためのデリバリ・メカニズムと、及び、プラズマを非プラズマ形態のパワーに変換する又は熱的な形態のパワーを電気的な形態のパワーに変換するように構成されたプラズマ−電気パワー・コンバーター(plasma−to−electric power converter)、或いは、熱のパワーを電気又は機械的なパワーを含む非熱的形態のパワーに変換するメカニカル・コンバーター(mechanical converter)と、を含む。更なる実施例は、パワーを生成する方法に関する。当該方法は、燃料充填領域が、複数の電極内に位置しているところ、燃料充填領域へとある量の燃料をデリバリするステップと、プラズマ、光、及び熱のうちの少なくとも1つを生成するための複数の電極に電流を印加することにより燃料を通して少なくとも約2,000A/cmの電流を流すことにより燃料を点火するステップと、プラズマ−電気コンバーター内にプラズマの少なくとも一部を受け取るステップと、プラズマ−電気コンバーターを用いてプラズマを異なる形態のパワーに変換するステップと、及び異なる形態のパワーを出力するステップと、を含む。
追加の実施例は、パワー生成システムに関する。当該パワー生成システムは、少なくとも約5,000kWの電気的パワー源と、複数の間隔を空けて置かれた電極と、ここで、この複数の電極は、少なくとも部分的に燃料を囲み、電気的なパワー源に電気的に接続されており、その燃料を点火するために電流を受け取るように構成されており、及び、その複数の電極の少なくとも1つが可動式であり、燃料を動かすためのデリバリ・メカニズムと、及び、燃料の点火から生成されたプラズマを非プラズマ形態のパワーに変換するように構成されたプラズマ−電気パワー・コンバーターと、を含む。本開示に追加的に提供されたのは、1つのパワー生成システムである。当該パワー生成システムは、少なくとも約2,000A/cmの電気的パワー源と、間隔を空けて置かれた複数の電極と、ここで、当該複数の電極は、燃料を少なくとも部分的に囲み、電気的パワー源に電気的に接続され、燃料を点火するために電流を受け取るように構成され、及びその複数の電極の少なくとも1つが可動式であり、燃料を動かすためのデリバリ・メカニズムと、及び、燃料の点火から生成されるプラズマを非プラズマ形態のパワーに変換するように構成されるプラズマ−電気パワー・コンバーターと、を含む。
もう一つの実施例は、1つのパワー生成システムに関する。そのパワー生成システムは、少なくとも約5,000kWの電気的パワー源と、複数の電極の内の少なくとも1つが圧縮メカニズム(compression mechanism)を含む、間隔を空けて配置された当該複数の電極と、燃料を受け取るように構成される燃料充填領域と、ここで、その燃料充填領域が複数の電極によって囲まれるので、前記少なくとも1つの電極の圧縮メカニズムが当該燃料充填領域に向かって配向され、そして、その複数の電極がその電気的パワー源に電気的に接続され、燃料を点火するために燃料充填領域内に受け取られる燃料にパワーを供給するように構成されており、燃料充填領域内に燃料を動かすためのデリバリ・メカニズムと、及び、燃料の点火から生成されるプラズマを非プラズマの形態のパワーに変換するように構成されたプラズマ・パワー・コンバーターと、を含む本開示の他の実施例は、1つのパワー生成システムに関する。そのパワー生成システムは、少なくとも約2,000 A/cmの電気的パワー源と、間隔を空けて置かれた複数の電極と、ここで、その複数の電極の少なくとも1つが圧縮メカニズムを含み、燃料を受け取るように構成される燃料充填領域と、ここで、当該燃料充填領域は複数の電極によって囲まれるので前記少なくとも1つの電極の圧縮メカニズムが当該燃料充填領域に向かって配向され、そして、前記複数の電極がその電気的パワー源に電気的に接続されて、燃料を点火するために燃料充填領域内に受け取られた燃料へパワーを供給するように構成され、燃料を前記燃料充填領域内に動かすためのデリバリ・メカニズムと、及び、燃料の点火から生成されるプラズマを非プラズマの形態のパワーに変換するように構成されるプラズマ・パワー・コンバーターと、を含む。
本開示の実施例はまた、パワー生成システムに関する。当該パワー生成システムは、複数の電極と、前記複数の電極によって囲まれ、燃料を受け取るように構成される燃料充填領域と、ここで、前記複数の電極が前記燃料充填領域内に配置される燃料を点火するように構成され、及び、燃料を燃料充填領域内に動かすためのデリバリ・メカニズムと、その燃料の点火から生成されたプラズマを非プラズマの形態のパワーに変換するように構成されるプラズマ・パワー・コンバーターと、点火された燃料の副生成物を取り除くための除去システムと、及び点火された燃料の除去された副生成物をリサイクルされた燃料へとリサイクルするための除去システムに機能的に結合される再生システムと、を含む。本開示の特定の実施例はまた、1つのパワー生成システムに関する。当該パワー生成システムは、少なくとも約2,000A/cmの電流を出力するように構成される電気的パワーと、電気的パワー源に電気的に接続される複数の間隔を空けて配置された電極と、燃料を受け取るように構成される燃料充填領域と、ここで、前記燃料充填領域は、前記複数の電極によって囲まれ、及び、前記複数の電極は、前記燃料充填領域内に受け取られたときにその燃料に点火するためにその燃料にパワーを供給するように構成され、前記燃料充填領域内へと燃料を動かすためのデリバリ・メカニズムと、その燃料の点火から生成されるプラズマを電気的なパワーに変換するように構成されるプラズマ−電気パワー・コンバーターと、前記プラズマ−電気パワー・コンバーターに機能的に結合された1又はそれ以上の出力パワー・ターミナル(output power terminals)と、及びパワー・ストレージ・デバイス(power storage device)と、を含む。
本開示の追加的な実施例は、1つのパワー生成システムに関する。当該パワー生成システムは、
少なくとも5,000kWの電気的パワー源と、
電気的パワー源に電気的に接続される複数の間隔を空けて配置された電極と、
燃料を受け取るように構成される燃料充填領域と、ここで、前記燃料充填領域は、前記複数の電極によって囲まれ、及び、前記複数の電極は、前記燃料充填領域内に受け取られたときにその燃料に点火するためにその燃料にパワーを供給するように構成され、
前記燃料充填領域内へと燃料を動かすためのデリバリ・メカニズムと、
その燃料の点火から生成されるプラズマを電気的なパワーに変換するように構成されるプラズマ−電気パワー・コンバーターと、
当該パワー生成システムに関連付けられた少なくとも1つのパラメータを測定するように構成されるセンサと、及び
当該パワー生成システムと関連付けられた少なくとも1つのプロセスをコントロールするように構成されるコントローラと、を含む。
更なる実施例は、1つのパワー生成システムに関する。当該パワー生成システムは、
少なくとも約2,000A/cmの電気的パワー源と、
電気的パワー源に電気的に接続される複数の間隔を空けて配置された電極と、
燃料を受け取るように構成される燃料充填領域と、ここで、前記燃料充填領域は、前記複数の電極によって囲まれ、及び、前記複数の電極は、前記燃料充填領域内に受け取られたときにその燃料に点火するためにその燃料にパワーを供給するように構成され、
前記燃料充填領域内へと燃料を動かすためのデリバリ・メカニズムと、
その燃料の点火から生成されるプラズマを非プラズマ形態のパワーに変換するように構成されるプラズマ・パワー・コンバーターと、
当該パワー生成システムに関連付けられる少なくとも1つのパラメータを測定するように構成されるセンサと、及び、
当該パワー生成システムに関連付けられる少なくとも1つのプロセスをコントロールするように構成されるコントローラと、を含む。
本開示の特定の実施例は、1つのパワー生成システムに関する。当該パワー生成システムは、少なくとも約5,000kWの電気的パワー源と、電気的パワー源に電気的に接続される複数の間隔を空けて配置された電極と、燃料を受け取るように構成される燃料充填領域と、ここで、前記燃料充填領域は前記複数の電極によって囲まれ、前記複数の電極は前記燃料充填領域内に受け取られたときにその燃料に点火するためにその燃料にパワーを供給するように構成され、そして、前記燃料充填領域内の圧力は部分減圧(partial vacuum)であり、前記燃料充填領域内へと燃料を動かすためのデリバリ・メカニズムと、その燃料の点火から生成されるプラズマを非プラズマ形態のパワーに変換するように構成されるプラズマ電気パワー・コンバーター(plasma−to−electric power converter)と、を含む。他の実施例は、1つのパワー生成システムに関する。当該パワー生成システムは、少なくとも約2,000A/cmの電気的パワーと、電気的パワー源に電気的に接続される複数の間隔を空けて配置された電極と、燃料を受け取るように構成される燃料充填領域と、ここで、前記燃料充填領域は前記複数の電極によって囲まれ、前記複数の電極は前記燃料充填領域内に受け取られたときにその燃料に点火するためにその燃料にパワーを供給するように構成され、そして、前記燃料充填領域内の圧力は部分減圧であり、前記燃料充填領域内へと燃料を動かすためのデリバリ・メカニズムと、及び、その燃料の点火から生成されるプラズマを非プラズマ形態のパワーに変換するように構成されるプラズマ−電気パワー・コンバーターと、を含む。
更なる実施例は、1つのパワー生成システムに関する。当該パワー生成システムは、真空ポンプに接続された排出口ポートと、少なくとも5,000kWの電気的パワー源に電気的に接続される複数の電極と、大部分がHOからなる水ベースの燃料を受け取るように構成される燃料充填領域と、ここで、前記複数の電極は、アークプラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するために、水ベース燃料にパワーをデリバリするように構成され、及び、アークプラズマ及び熱パワーの少なくとも1つの少なくとも一部を電気的パワーに変換するように構成されたパワー・コンバーターと、を含む。また開示されるのは、1つのパワー生成システムであるが、当該パワー生成システムは、少なくとも5,000A/cmの電気的パワー源と、電気的パワー源に電気的に接続された複数の電極と、大部分がHOからなる水ベースの燃料を受け取るように構成される燃料充填領域と、ここで、前記複数の電極は、アークプラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するために、水ベース燃料にパワーをデリバリするように構成され、及び、アークプラズマ及び熱パワーの少なくとも1つの少なくとも一部を電気的パワーに変換するように構成されたパワー・コンバーターと、を含む。
追加の実施例は、パワーを生成する方法に関する。当該方法は、燃料充填領域は複数の電極を含むが、その燃料充填領域内に燃料を充填するステップと、アークプラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するために燃料に添加するために前記複数の電極に少なくとも約2,000A/cmの電流を印加するステップと、電気的パワーを生成するためにプラズマ電気コンバーター(plasma−to−electric converter)を通してアークプラズマを通すこと、及び、電気的パワーを生成するためにプラズマ電気コンバーターを通して熱パワーを通すことの少なくとも1つを実施するステップと、生成された電気的パワーの少なくとも一部を出力するステップと、を含む。また、1つのパワー生成システムが開示されるが、当該パワー生成システムは、少なくとも5,000kWの電気的パワー源と、前記パワー源に電気的に接続される複数の電極と、ここで、前記複数の電極は、熱パワーを生成するために大多数のHOを含む水ベースの燃料に電気的パワーをデリバリするように構成され、及び、熱パワーの少なくとも一部を電気的パワーに変換するように構成される熱交換器と、を含む。加えて、もう1つの実施例は、1つのパワー生成システムに関する。当該パワー生成システムは、少なくとも約5,000kWの電気的パワー源と、複数の間隔を空けて配置された電極と、ここで、当該複数の電極の少なくとも1つのが圧縮メカニズムを含み、大部分がHOを含む水ベースの燃料を受け取るように構成される燃料充填領域と、ここで、前記燃料充填領域は、前記複数の電極によって囲まれて少なくとも1つの電極の圧縮メカニズムが前記燃料充填領域に向かって偏向され、及び、前記複数の電極は、前記電気的パワー源に電気的に接続され、及び、燃料に点火するために前記燃料充填領域内に受け取られる水ベース燃料にパワーを供給するように構成され、前記燃料充填領域内へと水ベースの燃料を動かすためのデリバリ・メカニズムと、及びその燃料の点火から生成されるプラズマを非プラズマ形態のパワーに変換するように構成されるプラズマ・パワー・コンバーターと、を含む。
本開示の特定の実施例は、機械的なパワーを生成するためのシステムに関する。当該機械的なパワーを生成するためのシステムは、少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように構成された点火チャンバー(ignition chamber)と、固体燃料を前記点火チャンバーへとデリバリするように構成される燃料デリバリ装置と、電気的パワー源に接続される、及び、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するために、固体燃料へパワーを供給するように構成される、1対の電極と、及び、点火チャンバー内に配置される、及び、機械的なパワーを出力するために前記点火チャンバーへと相対的に動くように構成される、ピストンと、を含む。
追加的な実施例は、機械的なパワーを生成するためのシステムに関する。当該機械的なパワーを生成するためのシステムは、少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように構成される点火チャンバーと、ここで、当該点火チャンバーは排出ポートを含み、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するために、前記点火チャンバーに固体燃料をデリバリするように構成される燃料デリバリ装置と、前記電気的パワー源に接続される、及び、点火チャンバーにパワーを供給するように構成される、1対の電極と、及び、前記排出ポートに連通する、及び、機械的なパワーを出力するために回転するように構成される、流体中のタービンと、を含む。
更なる実施例は、機械的なパワーを生成するためのシステムに関する。当該機械的なパワーを生成するためのシステムは、少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、機械的なパワーを出力するために回転するように構成されるインペラと、ここで、当該インペラは、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように構成された空洞領域(hollow region)を含み、及び、当該空洞領域は、作動流体(working fluid)を受け取るように構成された吸気ポート(intake port)を含み、前記空洞領域へ固体燃料をデリバリするように構成される燃料デリバリ装置と、及び、電気的パワー源に接続される、及び、固体燃料に点火するために、及び、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するために、空洞領域へパワーを供給するように構成される、1対の電極と、を含む。
追加的な実施例は、機械的なパワーを生成するためのシステムに関する。当該機械的なパワーを生成するためのシステムは、少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、機械的なパワーを出力するために回転するように構成される可動要素(moveable element)と、ここで、当該可動要素は、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するために構成される点火チャンバーを少なくとも部分的に規定し、固体燃料を点火チャンバーにデリバリするように構成される燃料デリバリ装置と、及び、電気的パワー源に接続される、及び、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するために固体燃料にパワーを供給するように構成される、1対の電極と、を含む。
更なる実施例は、機械的なパワーを生成するためのシステムに関する。当該機械的なパワーを生成するためのシステムは、少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、複数の点火チャンバーと、ここで、前記複数の点火チャンバーの各々は、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように構成され、前記複数の点火チャンバーへと固体燃料をデリバリするように構成される燃料デリバリ装置と、及び、電気的パワー源に接続される複数の電極と、を含み、ここで、前記複数の電極の少なくとも1つは、前記複数の点火チャンバーの少なくとも1と関連付けられ、及び、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1を生成するために固体燃料へ電気的パワーを供給するように構成される。
本開示の実施例は、機械的なパワーを生成するためのシステムに関する。当該機械的なパワーを生成するためのシステムは、少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、アーク・プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように構成される点火チャンバーと、前記点火チャンバーへ水ベースの燃料をデリバリするように構成される燃料デリバリ装置と、前記電気的パワー源に接続される、及び、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するために燃料にパワーを供給するように構成される、1対の電極と、及び、前記点火チャンバーに流動的に接続される、及び、機械的なパワーを出力するために前記点火チャンバーに相対的に動くように構成される、ピストンと、を含む。
加えて、本開示は、機械的なパワーを生成するためのシステムに関する。当該機械的なパワーを生成するためのシステムは、少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、アーク・プラズマ及び熱パワーの少なくとも1を生成するように構成される点火チャンバーと、ここで、当該点火チャンバーは排出口ポートを含み、前記点火チャンバーへ水ベースの燃料をデリバリするように構成される燃料デリバリ装置と、前記電気的パワー源に接続される、及び、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するために燃料にパワーを供給するように構成される、1対の電極と、及び、前記排出口ポートに連通する、及び、機械的なパワーを出力するために回転するように構成される、流体中のタービンと、を含む。
実施例はまた、機械的なパワーを生成するためのシステムに関する。当該機械的なパワーを生成するためのシステムは、少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、機械的なパワーを出力するために回転するように構成されるインペラと、ここで、前記インペラは、アーク・プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように構成された空洞領域(hollow region)、及び、作動流体(working fluid)を受け取るように構成された吸気ポートを含み、前記空洞領域へ水ベースの燃料をデリバリするように構成される燃料デリバリ装置と、電気的パワー源に接続される、及び、水ベースの燃料を点火するために、及び、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1を生成するために、空洞領域に電気的パワーを供給するように構成される、1対の電極と、を含む。
本開示はまた、機械的なパワーを生成するためのシステムに関する。当該機械的なパワーを生成するためのシステムは、少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、複数の点火チャンバーと、ここで、前記複数の点火チャンバーの各々は、アーク・プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように構成され、前記複数の点火チャンバーへ水ベースの燃料をデリバリするように構成される燃料デリバリ装置と、及び、前記電気的パワー源に接続される複数の電極と、を含み、ここで、前記複数の電極の少なくとも1つは、前記複数の点火チャンバーの少なくとも1つと関連付けられ、及び、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するために水ベースの燃料に電気的パワーを供給するように構成される。
また、点火チャンバーがここに提供される。当該点火チャンバーは、プラズマ、アーク・プラズマ、及び、熱パワーの少なくとも1を作り出すように構成された空洞チャンバーを規定するシェルと、前記空洞チャンバーに連通する流体中の燃料レセプタクル(fuel receptacle)と、ここで、前記燃料レセプタクルは、1対の電極に電気的に接合され、及び、前記空洞チャンバーに連通する流体中にある可動要素(moveable element)と、を含む。追加的に開示されるのは、点火チャンバーである。当該点火チャンバーは、空洞チャンバーを規定するシェルと、前記空洞チャンバーと連通する流体中のインジェクション装置(injection device)と、ここで、インジェクション装置は前記空洞チャンバー内に燃料を噴射するように構成され、
前記空洞チャンバーに電気的に接続される、及び、空洞チャンバー内のプラズマ、アーク・プラズマ、及び、熱パワーの少なくとも1つを生成するのに十分な燃料へ電気的なパワーを提供するように構成される、1対の電極と、及び、空洞チャンバーと連通する流体内において可動要素と、を含む。
本開示の実施例は、機械的パワーを生成する方法に関する。当該機械的パワーを生成する方法は、点火チャンバーに固体燃料をデリバリするステップと、前記固体燃料を通って少なくとも約5,000Aの電流を通し、及び、前記固体燃料を点火してプラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するために、約10V未満の電圧を印加するステップと、作動流体でプラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを混合するステップと、可動要素を動かし及び機械的パワーを出力するために可動要素に向かって作動流体を導くステップと、を含む。
本開示の更なる実施例は、機械的パワーを生成する方法に関する。当該機械的パワーを生成する方法は、点火チャンバーに水ベース燃料をデリバリするステップと、アーク・プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように水ベース燃料を点火するために、水ベース燃料を通して少なくとも約5,000Aの電流を通して水ベース燃料に少なくとも約2kVの電圧を印加するステップと、アーク・プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを作動流体と混合するステップと、及び、可動要素を動かして機械的パワーを出力するために可動要素に向かって作動流体を導くステップと、を含む。
機械的パワーを生成する方法はまた開示されるが、それは、点火チャンバーに固体燃料を供給するステップと、前記固体燃料に電気的に接続された電極に少なくとも約5,000Aを供給するステップと、前記点火チャンバー内にプラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するために前記固体燃料に点火するステップと、及び、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つの少なくとも幾らかを機械的パワーに変換するステップと、を含む。機械的パワーを生成する追加的な方法が開示されるが、それは、点火チャンバーに水ベース燃料を供給するステップと、前記固水ベース燃料に電気的に接続された電極に少なくとも約5,000Aを供給するステップと、前記点火チャンバー内にアーク・プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを形成するために前記水ベース燃料を点火するステップと、及び、アーク・プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つの少なくとも幾らかを機械的パワーに変換するステップと、を含む。
本開示の追加的な実施例は、陸上移動手段(and−based transportation)のために構成されたマシーンに関する。当該陸上移動手段のために構成されるマシーンは、少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、プラズマ、アーク・プラズマ、及び熱パワーの少なくとも1つの少なくとも1つを生成するように構成された点火チャンバーと、前記点火チャンバーに燃料をデリバリするように構成された燃料デリバリ装置と、前記電気的パワー源に接続され、かつ、プラズマ、アーク・プラズマ、及び熱パワーの少なくとも1つを生成するために前記燃料にパワーを供給するように構成される、1対の電極と、前記点火チャンバーに流動的に接続され(fluidly coupled)、及び、前記点火チャンバーに相対的に移動するように構成される、可動要素と、及び、前記可動要素に機械的に接続され、及び、移動手段要素に機械的パワーを供給するように構成される、ドライブ・シャフトと、を含む。
本開示の追加的な実施例は、航空輸送のために構成されるマシーンに関する。当該航空輸送のために構成されるマシーンは、少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、プラズマ、アーク・プラズマ、及び熱パワーの少なくとも1つの少なくとも1つを生成するように構成された点火チャンバーと、前記点火チャンバーに燃料をデリバリするように構成される燃料デリバリ装置と、前記電気的パワー源に接続され、かつ、プラズマ、アーク・プラズマ、及び熱パワーの少なくとも1つを生成するために前記燃料にパワーを供給するように構成される、1対の電極と、前記点火チャンバーに流動的に接続され、及び、前記点火チャンバーに相対的に移動するように構成される、可動要素と、及び、前記可動要素に機械的に接続され、及び、飛行環境において推進力を供給するように構成される、航空要素(viation element)と、を含む。
本開示の実施例はまた、海上輸送(marine transport)のために構成されるマシーンに関する。当該海上輸送のために構成されるマシーンは、少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、プラズマ、アーク・プラズマ、及び熱パワーの少なくとも1つの少なくとも1つを生成するように構成された点火チャンバーと、前記点火チャンバーに燃料をデリバリするように構成される燃料デリバリ装置と、前記電気的パワー源に接続され、かつ、プラズマ、アーク・プラズマ、及び熱パワーの少なくとも1つを生成するために前記燃料にパワーを供給するように構成される、1対の電極と、前記点火チャンバーに流動的に接続され、及び、前記点火チャンバーに相対的に移動するように構成される、可動要素と、及び、前記可動要素に機械的に接続され、及び、海洋環境において推進力を供給するように構成される、海上要素(marine element)と、を含む。
本開示の追加的な実施例は、ワーク・マシーン(work machines)に再び関する。当該ワーク・マシーンは、少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、プラズマ、アーク・プラズマ、及び熱パワーの少なくとも1つの少なくとも1つを生成するように構成された点火チャンバーと、前記点火チャンバーに燃料をデリバリするように構成される燃料デリバリ装置と、前記電気的パワー源に接続され、かつ、プラズマ、アーク・プラズマ、及び熱パワーの少なくとも1つを生成するために前記燃料にパワーを供給するように構成される、1対の電極と、前記点火チャンバーに流動的に接続され、及び、前記点火チャンバーに相対的に移動するように構成される、可動要素と、及び、前記可動要素に機械的に接続され、及び、機械的パワーを供給するように構成される、ワーク要素(work element)と、を含む。
図面の簡単な説明
図1は、本開示の実施例によるCIHTセルの概略図である。 図2は、本開示の実施例によるCIHTセル・双極性プレート(CIHT cell dipolar plate)の概略図である。 図3は、本開示の実施例による回転木馬リロード・システム(carrousel reloading system)を示すSF−CIHTセル・パワー発生器の概略図である。 図4Aは、本開示の実施例によるホッパー・リロード・システム(hopper reloading system)を示すSF−CIHTセル・パワー発生器の概略図である。 図4Bは、本開示の実施例によるスタートアップ・パワー源(startup power source)としても機能する電気的パワーの源を示す、及び、構造要素(structure elements)としても機能する電極を示す、SF−CIHTセル・パワー発生器の概略図である。 図5は、本開示の実施例による電磁流体力学的パワー・コンバーター(magnetohydrodynamic power converter)のオペレーションの概略図である。 図6は、本開示の実施例による電磁流体力学的パワー・コンバーター(magnetohydrodynamic power converter)の概略図である。 図7は、本開示の実施例による電気的SF−CIHTセル適用のためのシステム統合(systems integration)の概略図である。 図8は、本開示の実施例による熱及びハイブリッド電気―熱SF−CIHTセル適用のためのシステム統合の概略図である。 図9は、本開示の実施例による内部SF−CIHTセル・エンジンの概略図である。 図10は、本開示の実施例によるアーク・プラズマ槽(arc plasma vessel)の内側を示す一部拡大図を備えるHOアーク・プラズマ・セル・パワー発生器の概略図である。
図11は、本開示の実施例による実験的HOアーク・プラズマ・セル・パワー発生器の概略図である。 図12は、本開示の実施例の実施例による、典型的なパワー発生システムを描く。 図13Aは、本開示の実施例による、開放状態にある典型的なパワー発生システムを描く。 図13Bは、閉鎖状態にある図13Aの典型的なパワー発生システムを描く。 図13Cは、本開示の実施例による、開放状態にある典型的なパワー発生システムを描く。 図13Dは、閉鎖状態にある図13Cの典型的なパワー発生システムを描く。 図14A及び14Bは、本開示の実施例による、典型的なパワー発生システムの種々の観点を描く。 図15Aは、本開示の実施例による、パワー発生システム内の部品の典型的な構成を描く。 図15Bは、本開示の実施例による、パワー発生システム内の部品の典型的な構成を描く。 図15Cは、本開示の実施例による、パワー発生システム内の部品の典型的な構成を描く。 図15Dは、本開示の実施例による、パワー発生システム内の部品の典型的な構成を描く。 図16は、本開示の実施例による、典型的なパワー発生システムを描く。 図17Aは、本開示の実施例による、典型的なパワー発生システムを描く。 図17Bは、図17Aの典型的なパワー発生システムの部品の代替的な構成を描く。 図18Aは、本開示の実施例による、パワー発生システムの典型的な電極を描く。 図18Bは、図18Aの典型的な電極の代替的な構成を描く。 図19は、本開示の実施例による、典型的なプラズマ・コンバーターを描く。 図20は、本開示の実施例による、典型的なパワー発生システムを描く。
図21は、本開示の実施例による、典型的なパワー発生システムを描く。 図22は、本開示の実施例による、典型的なパワー発生システムを描く。 図23は、本開示の実施例による、典型的なパワー発生システムを描く。 図24は、本開示の実施例による、典型的なパワー発生システムを描く。 図25は、本開示の実施例による、典型的なパワー発生システムを描く。 図26は、本開示の実施例による、典型的な機械的パワー発生システムを描く。 図27は、本開示の実施例による、機械的パワー発生システムの一部の拡大図のイラストレーションである。 図28は、本開示の実施例による、機械的パワー発生システムの一部の概略図である。 図29は、本開示の実施例による、機械的パワー発生システムの一部の概略図である。 図30は、本開示の実施例による、一対の電極のイラストレーションである。
図31は、本開示の実施例による、一対の電極のイラストレーションである。 図32は、本開示の実施例による、一対の電極のイラストレーションである。 図33A及び33Bは、本開示の実施例による、インペラーの異なる図である。 図34は、本開示の実施例による、機械的パワー発生システムのイラストレーションである。 図35A及び35Bは、本開示の実施例による、燃料デリバリ装置及び点火チャンバーの異なる図である。 図36は、本開示の実施例による、チャンバー配列及び燃料デリバリ装置のイラストレーションである。 図37A、37B、及び37Cは、本開示による、燃料容器及び電極の異なる実施例のイラストレーションである。 図38は、本開示の実施例による、点火チャンバーのイラストレーションである。 図39は、本開示の実施例による、点火チャンバーのイラストレーションである。 図40は、本開示の実施例による、点火チャンバーのイラストレーションである。 図41は、本開示の実施例による、点火チャンバーのイラストレーションである。
ここにおいて開示されるのは、より低いエネルギー状態を形成するように原子水素からエネルギーを放出するための触媒システムであるが、その電子殻は、核に対してより近い位置を取る。放出されたパワーはパワー発生に利用され、そして、加えて、新たな水素種及び化合物が所望の生成物である。これらのエネルギー状態は、古典的物理法則により予言され、そして、対応するエネルギー放出・遷移を経るために水素からエネルギーを受け取る触媒を必要とする。
古典的物理学は、水素原子、水素化物イオン、水素分子イオン、及び、水素分子の閉形式解を与え、分数の主量子数を持つ対応する種を予測する。マクスウェル方程式を使い、電子は、束縛されたn=1状態の電子がエネルギーを放出できないと拘束して遷移間の時間変動性の電磁気場のソース電流を含むとして、電子の構造が境界値問題として導かれた。H原子の解によって予測される反応は、以前に可能と思われていたよりも低いエネルギー状態における水素を形成するために、さもなければ安定な原子水素から、エネルギーを受け入れることができる触媒へと、共鳴する、非放射的なエネルギー伝達を含む。具体的には、古典物理学は、Eが1ハートリーであるときに、E=27.2eVである原子水素のポテンシャル・エネルギーの整数倍の正味エンタルピーを伴う反応を提供する、ある特定の原子、エキシマー、イオン、及び、2原子水素化物との、触媒反応を、原子水素が、経験するかもしれないことを予測する。それらの知られた電子エネルギーレベルを基礎として識別可能な特定の種(例えば、He、Ar、Sr、K、Li、HCl、そして、NaH、OH、SH、SeH、発生期のHO、nH(n=整数))は、プロセスを触媒するために原子水素と共に存在することが要求される。その反応は、分数の主量子数に対応する未反応の原子水素よりもエネルギーにおいて低い水素原子、及び、異常に熱く、励起状態のHを形成するために、Hへのq・13.6eVの移動又はq・13.6eVの連続発光に続く非放射的なエネルギー移動を含む。即ち、水素原子の主エネルギー準位に対する式において、
= −(e/n8πε) = −(13.598eV/n
(1)
n = 1、2、3、 ・・・ (2)
であり、ここで、aは、水素原子(52.947pm)のボーア半径であり、eは電子の電荷の大きさ、及びεは真空の誘電率であり、分数の量子数は、次のようになる。
n = 1、1/2、1/3、1/4、 ・・・ 、1/p (3)
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と置き換わり、「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。そして、マクスウェルの方程式の解析解を持つ励起状態と同様に、ハイドリノ原子はまた、1つの電子(electron)、1つの陽子(proton)、及び、1つの光子(photon)を含む。しかしながら、後者の電場(electric field)は、励起状態にあるように、エネルギーの吸収で中心場を減少させるよりもむしろ、エネルギーの吸収に対応して結合を増加させ、そして、結果として生じるハイドリノの陽子‐電子相互作用が放射性というよりむしろ安定である。
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により可能である。水素は、式(1)及び(3)によって与えられる安定な状態の特別な状態であるが、水素又はハイドリノ原子の対応する半径は、次のように与えられる。
r = a/p (4)
ここで、p = 1、2、3、 ・・・ である。エネルギーを保存するために、エネルギーは、水素原子から触媒に次の単位で移動させられるに違いない。
m・27.2eV、m = 1、2、3、4、 ・・・ (5)
そして、半径は、a/(m+p)に遷移する。触媒反応は、エネルギー解放の2つのステップを含む。触媒への非放射性のエネルギー移動と、それに続く、追加的なエネルギー解放であり、これは半径が対応する安定な最終状態に減少する際に起こる。触媒反応の速度は、反応の正味のエンタルピーがm・27.2eVにより近接してマッチするときに、増加すると信じられている。m・27.2eVの±10%以内、好ましくは、±5%以内の反応の正味のエンタルピーを備える触媒が、大抵の応用に適当であると発見されてきた。より低いエネルギー状態へのハイドリノ原子の触媒反応の場合において、m・27.2eV(式(5))の反応のエンタルピーは、ハイドリノ原子のポテンシャルエネルギーと同じファクターによって相対論的に補正される。
一般的な反応は、次式で表される。
m・27.2eV+Catq−+H[a/p]
→ Cat(q+r)++re[a/(m+p)]
+m・27.2eV (6)
[a/(m+p)]
→ H[a/(m+p)]+[(m+p)−p]・13.6eV
−m・27.2eV (7)
Cat(q+r)++re− → Catq++m・27.2eV (8)
そして、全反応は、次式の通りである。
H[a/p]
→ H[a/(m+p)]+[(m+p)−p]・13.6eV (9)
q、r、m、及びpは、整数である。H[a/(m+p)]は、水素原子(分母において1に対応する)の半径と、及び、陽子のそれの(m+p)倍に同等な中心場とを持ち、H[a/(m+p)]は、Hのそれの1/(m+p)の半径を備える対応する安定な状態である。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ると、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)−p−2m]・13.6eV又は91.2/[(m+p)−p−2m]nmで端を持し、より長い波長にまで延びる、極端紫外連続放射の形態においてであるかもしれない。放射に加えて、高速Hを形成する共鳴運動エネルギー移動が起こるかもしれない。対応するH(n=3)の高速原子の放出を伴う、バックグラウンドHとの衝突によるこれらの高速H(n=1)の後に続く励起は、広がったバルマーα線放射を生じさせる。その代わり、高速Hは、その触媒として機能するH又はハイドリノの直接的な生成物であるが、共鳴エネルギー移動の受取は、イオン化エネルギーというよりはむしろ、ポテンシャルエネルギーと考える。エネルギーの保存則は、前者の場合、半分のポテンシャルエネルギーに対応する運動エネルギーの陽子を与え、後者の場合には本質的に止まっている触媒イオンを与える。高速陽子のHの再結合放射は、過剰なパワー・バランスと合致して、熱い水素の在庫に不釣り合いなブロード化したバルマーα線放射を生じる。
本開示において、ハイドリノ反応、H触媒作用、H触媒作用反応、水素に言及するときの触媒作用、ハイドリノを形成するための水素の反応、及びハイドリノ形成反応の全てが、式(1)及び(3)によって与えられるエネルギーレベルを持つ水素の状態を形成するため、原子Hとの、式(5)によって規定される触媒の式(6−9)のそれのような反応に、言及する。より低いエネルギー状態の水素又はハイドリノを形成する又は生産する、反応物、ハイドリノ形成のための反応物、触媒混合物、ハイドリノ反応混合物、ハイドリノ反応物、のような対応する用語はまた、式(1)及び(3)によって与えられるエネルギーレベルを持つハイドリノ状態又はH状態へのHの触媒作用を発揮させる反応混合物に言及する際に、交換可能に使用される。
本開示の触媒的なより低いエネルギー水素への遷移は、その遷移を引き起こすために原子Hからエネルギーを受取る、27.2eVの無触媒原子水素のポテンシャルエネルギーの整数mの吸熱化学反応の形態においてであるかもしれない触媒を要求する。吸熱の触媒反応は、原子又はイオンのような(例えば、Li→Li2+に対するm=3)種からの1又はそれ以上のイオン化であるかもしれず、最初の結合(例えば、NaH→Na2++Hに対するm=2)のパートナーの1又はそれ以上から、1又はそれ以上の電子のイオン化で結合切断の協奏反応を更に含むかもしれない。Heは、それが2・27.2eVという54.417eVでイオン化するので、27.2eVの整数倍に等しいエンタルピー変化を伴う化学的又は物理的プロセスという触媒基準を満たす。水素原子の整数の数はまた、27.2eVエンタルピーの整数倍の触媒として機能するかもしれない。水素原子H(1/p) p=1、2、3、・・・137 は、式(1)及び(3)によって与えられるより低いエネルギー状態へと更なる遷移を経ることができるが、1つの原子の遷移が、そのポテンシャルエネルギーにおける付随する逆の変化と共にm・27.2eVを共鳴的にかつ非放射的に受け取る、1又はそれ以上の追加のH原子によって触媒作用が及ぼされる。H(1/p’)へのm・27.2eVの共鳴伝達により誘発されるH(1/p)からH(1/(p+m))への遷移に対する全体の一般式は、次のように表される。
H(1/p’)+H(1/p)
→ H+H(1/(m+p))+[2pm+m−p’+1]・13.6eV
(10)
水素原子は、一方が他方に対して触媒となるように作用して、それぞれ、1つ及び2つ及び3つの原子に対してm=1、m=2、及びm=3である触媒として機能してよい。衝突相手の第3の水素原子から54.4eVを2つの原子が共鳴的に及び非放射的に受取り、2Hを形成するように、極めて高速のHが1つの分子と衝突するとき、2つの原子触媒2Hに対する速度は高いかもしれない。同じメカニズムにより、2つのホットHの衝突は、第4のものに対する3・27.2eVの触媒として機能する3Hを供給する。大きなエネルギー放出、生成物ガスH(1/4)、高く励起されたH状態、異常な(>100eV)バルマーα線ブロード化、及び22.8nm及び10.1nmのEUV連続体は、予測と一致するように観測される。
H(1/4)は、その形成に対する選択則及びその多極化に基づき、好ましいハイドリノ状態である。このようにして、H(1/3)が形成される場合において、H(1/4)への遷移は、式(10)に従って、Hによって高速で触媒作用が及ぼされるかもしれない。同様に、H(1/4)は、式(5)において、m=3に対応する81.6eVと等しく若しくはより大きい触媒エネルギーに対して好ましい状態である。この場合、触媒へのエネルギー移動は、式(7)のH(1/4)中間体を形成する81.6eVを含むが、その中間体の崩壊からの27.2eVの整数倍と同様である。例えば、108.8eVのエンタルピーを持つ触媒は、122.4eVのH(1/4)崩壊から27.2eVだけでなく、81.6eVを受け取ることにより、H(1/4)を形成するかもしれない。95.2eVの残存する崩壊エネルギーは、好ましい状態H(1/4)を形成し、次に、反応してH(1/4)を形成するように、環境に放出される。
好ましい触媒は、従って、m・27.2eVの反応の正味の正のエンタルピーを供給することができる。即ち、触媒は水素原子からの非放射的エネルギー移動を共鳴的に受け、分数の量子エネルギー水準への電子的な遷移に影響を与えるように周囲にエネルギーを放出する。非放射的なエネルギーの移動の結果として、式(1)及び(3)により与えられる主エネルギー水準を持つより低いエネルギーの非放射的な状態を達成するまで、水素原子は不安定で更なるエネルギーを放出する。このようにして、式(3)により与えられるnについて、r=naの水素原子のサイズにおいて相当する減少を伴って水素原子からエネルギーを触媒作用により放出する。例えば、H(n=1)からH(n=1/4)への触媒作用により204eVが放出され、水素半径は、aから(1/4)aに減少する。
触媒生成物であるH(1/p)は、ハイドリノ水素化物イオンであるH(1/p)を形成するように電子とまた反応するかも知れず、或いは、2つのH(1/p)は、反応して、対応する分子ハイドリノH(1/p)を形成するかもしれない。特に、触媒生成物H(1/p)はまた、結合エネルギーEを持つ新規な水素化物イオンH(1/p)を形成するように電子と反応するかもしれない。ここで、Eは、次の通りである。
Figure 2017508235
ここで、p=整数>1、s=1/2である。
Figure 2017508235
は、換算プランク定数、μは真空の透磁率、mは電子の質量、μは次式で与えられる換算電子質量である。
Figure 2017508235
また、mは陽子の質量であり、aはボーアの半径であり、イオン半径rは次のように表される。
Figure 2017508235
式(11)から、ハイドリノ・イオンの計算されたイオン化エネルギーは、0.75418eVであり、実験値は、6082.99±0.15cm−1(0.75418eV)である。ハイドリノ水素化物イオンの結合エネルギーは、X線光電子分光法(XPS)により測定されるかもしれない。
高磁場側にシフトしたNMRピークは、通常の水素化物イオンに比べて減少した半径に関するより低いエネルギー状態の水素の存在の直接の証拠であり、そして、陽子の反磁性のシールドにおける増加を持つより低いエネルギー状態の水素の存在の直接の証拠である。そのシフトは、2つの電子の反磁性の寄与及び光子場の大きさpの合計によって与えられる(ミルズGUTCP 式(7.87))
Figure 2017508235
ここで、第1項が、H(1/p)に対するp=1及びp=整数>1を持つHに適用し、そして、αが微細構造定数である。予測されるハイドリノ水素化物ピークは、通常の水素化物イオンに対して異常に高磁場側にシフトされる。1つの実施例において、ピークはTMSの高磁場側である。TMSに相対的なNMRシフトは、単独又は化合物を含んで、通常のH、H、H、又は、Hの少なくとも1つに対して知られているよりも大きいかもしれない。シフトは、0、−1、−2、−3、−4、−5、−6、−7、−8、−9、−10、−11、−12、−13、−14、−15、−16、−17、−18、−19、−20、−21、−22、−23、−24、−25、−26、−27、−28、−29、−30、−31、−32、−33、−34、−35、−36、−37、−38、−39、及び−40ppmの少なくとも1つよりも大きいかもしれない。裸の陽子に相対的な絶対シフトの範囲は、TMSのシフトが裸の陽子に相対的に約−31.5であることろ、±5ppm、±10ppm、±20ppm、±30ppm、±40ppm、±50ppm、±60ppm、±70ppm、±80ppm、±90ppm、及び±100ppmの少なくとも1つ辺りの範囲内で、−(p29.9+p2.74)ppm(式(12))であるかもしれない。裸の陽子に相対的な絶対シフトは、0、1%から99%、1%から50%、及び1%から10%の少なくとも1つ辺りの範囲内で、−(p29.9+p1.59X10−3)ppm(式(12))であるかもしれない。もう1つの実施例において、NaOH又はKOHのような水酸化物のマトリクスのような固体マトリクス内の、ハイドリノ原子、ハイドリノ・イオン又は分子のようなハイドリノ種の存在は、マトリクスの陽子のシフトを高磁場側にさせる。NaOH又はKOHのそれらのようなマトリクス陽子は、交換するかもしれない。1つの実施例において、シフトは、マトリクスピークが、TMSに相対的に約−0.1ppmから−5ppmの範囲内にいるようにさせるかもしれない。NMRの決定は、マジック角回転H核磁気共鳴分光法を含むかもしれない。
H(1/p)は、陽子と反応するかもしれず、2つのH(1/p)が反応するかもしれず、それぞれ、H(1/p)及びH(1/p)を生成するであろう。素分子イオン及び分子電荷及び電流密度関数、結合距離、及び、エネルギーは、非放射の制約で、楕円面座標においてラプラシアンから解かれた。
Figure 2017508235
長球の分子軌道の各焦点において+peの中心場を持つ水素分子イオンの全エネルギーEは、次のようになる。
Figure 2017508235
ここで、pは整数、cは真空中の光の速度、及びμは換算原子核質量である。長球の分子軌道の各焦点において+peの中心場を持つ水素分子イオンの全エネルギーEは、次のようになる。
Figure 2017508235
水素分子H(1/p)の結合解離エネルギーEは、対応する水素原子の全エネルギーとEとの差である。
= E(2H(1/p))−E (16)
ここで
E(2H(1/p)) = −p27.20eV (17)
は、式(16−17)及び(15)によって与えられる。
= −p27.20eV−E
= −p27.20eV
−(−p31.351eV−p0.326469eV)
= p4.151eV+p0.326469eV
(18)
(1/p)は、X線光電子分光法(XPS)により特定され、ここで、イオン化される電子に加えてイオン化の生成物は、2つの陽子及び1つの電子、1つのH原子、1つのハイドリノ原子、1つの分子イオン、水素分子イオン、及び、H(1/p)を含むそれらのような可能性のあるものの少なくとも1つであるかもしれず、そのエネルギーは、マトリクスによりシフトされるかもしれない。
触媒作用生成物ガスのNMRは、H(1/p)の理論的に予測される化学シフトの決定的なテストを提供する。一般に、H(1/p)のH NMR共鳴は、電子が核に極めて近くにあるところの楕円座標における分数の半径により、Hのそれより高磁場側にあると予測される。H(1/p)に対する予想されるシフトΔB/Bは、大きさpの光子場(photon field)及び2つの電子の反磁性(diamagnetism)の寄与の合計により与えられる(ミルズGUTCP 式(11.415−11.416))
Figure 2017508235
ここで、第1項は、H(1/p)に対してp=1及びp=整数>1を備えるHに適用する。−28.0ppmの実験上の絶対H気相共鳴シフトは、−28.01ppmの予測絶対気相シフトと極めて良好に一致する(式(20))。予測される分子ハイドリノピークは、通常のHに相対的に非常に高磁場側にシフトする。1つの実施例において、ピークはTMSの高磁場側にある。TMSに相対的なNMRシフトは、単独で又は化合物を含んで、通常のH、H、H、又はHの少なくとも1つに対して知られているそれよりも大きいかもしれない。そのシフトは、0、−1、−2、−3、−4、−5、−6、−7、−8、−9、−10、−11、−12、−13、−14、−15、−16、−17、−18、−19、−20、−21、−22、−23、−24、−25、−26、−27、−28、−29、−30、−31、−32、−33、−34、−35、−36、−37、−38、−39、及び−40ppmの少なくとも1つよりも大きいかもしれない。裸の陽子に相対的な絶対シフトの範囲は、TMSのシフトが裸の陽子に相対的に約−31.5ppmであるところ、±5ppm、±10ppm、±20ppm、±30ppm、±40ppm、±50ppm、±60ppm、±70ppm、±80ppm、±90ppm、及び±100ppmの少なくとも1つの辺りの範囲内で、−(p28.01+p2.56)ppmであるかもしれない(式(20))。裸の陽子に相対的な絶対シフトの範囲は、約0.1%から99%、1%から50%、及び1%から10%の少なくとも1つの辺りの範囲内で、−(p28.01+p1.49×10−3)ppm(式(20))であるかもしれない。
水素タイプの分子H(1/p)のυ=0からυ=1への遷移に対する振動エネルギーEvibは、次のようになる。
vib = p0.51590eV (21)
ここで、pは整数である。
水素タイプの分子H(1/p)のJからJ+1への遷移に対する回転エネルギーErotは、次のようになる。
Figure 2017508235
ここで、pは整数であり、Iは慣性モーメントである。H(1/4)の回転−振動発光は、ガス中の電子ビーム励起分子の上に観察され、そして、固体マトリクス内にトラップされた。
回転エネルギーのp依存性は、原子核間距離の逆p依存性、及び、慣性モーメントIに対する対応するインパクト、に起因する。H(1/p)に対する予測される原子核間距離2c’は、以下の通りである。
Figure 2017508235
(1/p)の回転及び振動のエネルギーの少なくとも1つは、電子−ビーム励起発光分光法、ラマン分光法、及びフーリエ変換赤外(FTIR)の少なくとも1つによって測定されるかもしれない。H(1/p)は、MOH、MX、及びMCO(M=アルカリ、X=ハロゲン)マトリクスの少なくとも1つにおいてのように、測定のためのマトリクス内にトラップされるかもしてない。
I.触媒
He、Ar、Sr、Li、K、NaH、nH(n=整数)、及びHOは、触媒の基準、すなわち原子水素のポテンシャルエネルギー27.2eVの整数倍に等しいエンタルピー変化での化学的又は物理的プロセスを満たしているため、触媒として機能すると予測される。特に、t電子のイオン化のイオン化エネルギーの合計が近似的にm・27.2eV(ここで、mは整数である)となるように、触媒システムが、原子から連続エネルギー・レベルへのt電子のイオン化によって供給される。その上、更なる触媒遷移が、H(1/2)が最初形成される場合:
n=1/2→1/3、1/3→1/4、1/4→1/5、 ・・・ におけるように起こるかもしれない。触媒反応が一度起こると、H又はH(1/p)は、もう1つのH又はH(1/p’)(pはp’と等しいかもしれない)に対して触媒として機能する。
水素及びハイドリノは、触媒として機能するかもしれない。水素原子H(1/p) p=1、2、3、・・・137 は、式(1)及び(3)により与えられるより低いエネルギー状態への遷移を受けるかもしれないが、1つの原子の遷移は、そのポテンシャル・エネルギーにおいて同時に起きる逆の変化と共にm・27.2eVを共鳴的にかつ非放射的に受け取る第2の原子によって触媒作用がなされる。H(1/p’)へのm・27.2eVの共鳴伝達によって誘引されるH(1/p)からH(1/(m+p))への遷移に対する全体の一般式は、式(10)に表される。 このようにして、水素原子は、触媒として機能するかもしれないが、1つ、2つ、及び3つの原子に対して、それぞれ、m=1、m=2、及びm=3が、もう1つに対して触媒として作用する。2又は3原子触媒の場合に対する速度は、H密度が高いときのみ、感知できるであろう。しかし、高いH密度は、まれではない。2H又は3Hが第3又は第4に対してのエネルギー受容体として機能するのを許す高い水素原子密度は、温度及び重力駆動密度により太陽及び星の表面上で、複数の単層を支持する金属の表面で、及び、高解離のプラズマ、特に、ピンチ水素プラズマ内で、のような幾つかの環境下で達成できるかもしれない。加えて、3体H相互作用は、2つのH原子がHとホットHとの衝突から生じるときに、容易に達成できる。この事象は、非常な高速Hの高い密度を持つプラズマ内で一般に起きることができる。このことは、原子H発光の並外れた強度によって、証拠付けられる。そのような場合において、エネルギー移動は、多極結合を経由する典型的に数オングストロームである、十分に近いところで、1つの水素原子から2つの他の水素原子へと起き得る。そして、触媒として2Hが機能するように、2つの水素原子が共鳴的にかつ非放射的に第3の水素原子から54.4eVを受け取るような、3つの水素原子間の反応は次のように与えられる。
54.4eV+2H+H
→ 2H fast+2e+H[a/3]+54.4eV (24)
[a/3] → H[a/3]+54.4eV (25)
2H fast+2e → 2H+54.4eV (26)
また、全体的な反応は、以下の通りである。
H → H[a/3]+[3−1]・13.6eV (27)
ここで、H[a/3]は、水素原子の半径、及び、陽子のそれの3倍と等しい中心場、を持ち、H[a/3]は、Hのそれの3分の1の半径を持つ対応する安定な状態である。電子が、水素原子の半径からこの距離の1/3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。
[a/4]状態への直接の遷移を含むもう1つのH−原子触媒反応において、2つのホットH分子は、3つの原子が第4の原子に対して、3・27.2eVの触媒として機能するように、衝突して解離する。そして、4つの水素原子間の反応は、3Hが触媒として機能するように第4の水素原子から81.6eVを共鳴的に及び非放射的にこれらの3つの原子が受け取ることにより、次のようなに与えられる。
81.6eV+3H+H
→ 3H fast+3e+H[a/4]+81.6eV (28)
[a/4] → H[a/4]+122.4eV (29)
3H fast+3e → 3H+81.6eV (30)
また、全体的な反応は、以下の通りである。
H → H[a/4]+[4−1]・13.6eV (31)
式(28)のH[a/4]中間体により、極端紫外連続放射バンドは、122.4eV(10.1nm)で短波長カットオフを持ち、そして、長波長に延びると予測される。この連続バンドは、実験的に確認された。一般に、m・27.2eVの受取により、HからH[a/(p=m+1)]への遷移は、短波長カットオフ及びエネルギー
Figure 2017508235
を持つ連続バンドを与える。ここで、そのエネルギーは、次のように与えられる。
Figure 2017508235
また、その短波長カットオフは、対応するカットオフよりも長波長に延びる。10.1nm、22.8nm、及び91.2nm連続体の水素発光シリーズは、星間物質、太陽、及び白色矮星において実験的に観測された。
Oのポテンシャル・エネルギーは、81.6eV(式(43))である[ミルズGUT]。そして、同じメカニズムにより、発生期のHOの分子(固体、液体、又はガス状態に結合された水素ではない)は、触媒として機能するかもしれない(式(44−47))。いわゆる「ハイドリノ」状態のより低いエネルギー状態へのHの理論的に予測された遷移に対する、10.1nmで及びより長い波長への連続放射は、最初ブラックライト・パワー・インク(BLP)によって、そして、ハーバード・センター・フォー・アストロフィジックス(CfA)で再現された、パルス・ピンチ・水素放電からのみ生じ、観測された。Hからハイドリノ状態への予測される遷移にマッチした10から30nm領域における連続放射は、HOH触媒を形成するようにH還元を受けるように熱力学的に有利な金属酸化物と共にパルス・ピンチ水素放電からのみ生じ、観測された。しかるに、有利ではない反応は、如何なる連続放射を見せなかったが、これは、試験された低融点金属が、よりパワフルなプラズマ源において強い短波長連続放射と共に金属イオンプラズマを形成することに非常に有利であるとしてでもある。
その代わり、高速Hを形成する共鳴運動エネルギー移動は、高運動エネルギーHに対応する異常なバルマーα線のブロード化の観測とも矛盾なく起きるかもしれない。2つのHへのエネルギー移動はまた、触媒の励起状態のポンピングをも引き起こし、そして、高速Hが典型的な式(24)、(28)、及び(47)により、及び、共鳴運動エネルギー移動により与えられるように直接的に生成される。
II.ハイドリノ
次の式で与えられる結合エネルギーを持つ水素原子は、本開示のH触媒反応の生成物である。
結合エネルギー = 13.6eV/(1/p) (34)
ここで、pは1より大きい整数であり、好ましくは、2から137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、または分子の結合エネルギーは、原子、イオン、または分子から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(34)において与えられる結合エネルギーを持つ水素原子は、以下、「ハイドリノ原子」又は「ハイドリノ」と言及される。半径a/p(式中a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/p]である。半径a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。
ハイドリノは、普通の水素原子を、次のような反応の正味のエンタルピーを持つ妥当な触媒と、反応させることにより形成される。
m・27.2eV (35)
ここで、mは整数である。正味の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%以内、好ましくは、±5%以内の反応の正味のエンタルピーを持つ触媒が、大抵の応用に妥当であると見出されてきた。
この触媒反応は、水素原子のサイズ r=na における、相応した減少とともに、水素原子からエネルギーを放出する。例えば、H(n=1)からH(n=1/2)への触媒反応は40.8eVを放出し、そして、水素半径は、aから(1/2)аに減少する。触媒システムは、t電子のイオン化エネルギーの和が近似的にm・27.2eV(式中、mは整数である)であるような、連続エネルギー準位までの各々の原子からのt電子のイオン化により提供される。パワー源として、触媒反応の間に放たれるエネルギーは、触媒に持って行かれるエネルギーより非常に大きい。放出されるエネルギーは、従来の化学反応に比べ大きい。例えば、次のように、水を形成するため、水素及び酸素ガスが燃焼を被るとき、水形成の既知のエンタルピーは、ΔH=−286kJ/mole又は水素原子あたり1.48eVである。
(g)+(1/2)O(g) → HO(l) (36)
対照的に、触媒反応を被る各通常の水素原子(n=1)は、正味40.8eVを放出する。そして、更なる触媒の遷移が起きるかもしれない。n=1/2→1/3、1/3→1/4、1/4→1/5、等。一旦触媒反応が始まると、ハイドリノは、不均化と呼ばれるプロセスにおいて自動触媒化する。このメカニズムは、無機イオン触媒のメカニズムと類似している。しかし、ハイドリノ触媒反応は、エンタルピーがm・27.2eVにより良く一致するために、無機イオン触媒の反応速度より速い反応速度を有する。
III.ハイドリノ触媒及びハイドリノ生成物
ハイドリノを生成するため、mが整数であり、およそm・27.2eVの反応の正味のエンタルピーを供給する(これによってt電子が原子又はイオンからイオン化される)ことができるハイドリノ触媒は、表1に与えられる。第1の列に与えられる原子又はイオンは、mが第11番目の列に与えられるところ、第10番目の列に与えられるm・27.2eVの反応の正味のエンタルピーを供給するようにイオン化される。イオン化に寄与する電子は、イオン化ポテンシャル(イオン化エネルギー又は結合エネルギーとも呼ばれる)と共に与えられる。原子又はイオンの第n番目の電子のイオン化ポテンシャルは、IPによって指定され、CRCによって与えられる。このことは、例えば、 Li+5.39172eV→Li+e 及び Li+75.6402eV→Li2++e ということである。それぞれ、第1のイオン化ポテンシャル、IP=5.39172eVと、第2のイオン化ポテンシャル、IP=75.6402eVは、第2、及び、第3の列において与えられる。Liの二重イオン化に対する反応の正味のエンタルピーは、第10番目の列に与えられるように81.0319eVであるが、第11番目の列に与えられるように式(5)においてm=3である。
Figure 2017508235
本開示のハイドリノ水素化物イオンは、即ち、約13.6/neVの結合エネルギーを持つ水素原子であるハイドリノと、電子源との反応によって形成され得る。ここで、n=1/pであり、pは1を超える整数である。ハイドリノ水素化物イオンは、H(n=1/p)又はH(1/p)で表される。
H[a/p]+e → H(n=1/p) (37)
H[a/p]+e → H(1/p) (38)
ハイドリノ水素化物イオンは、通常の水素原子核及び約0.8eVの結合エネルギーを有する2つの電子を含む通常の水素化物イオンと区別される。後者は、以降「通常の水素化物イオン」又は「普通の水素イオン」と称される。ハイドリノ水素化物イオンは、プロチウム、ジューテリウム、又はトリチウムを含む水素原子核、及び、式(39)及び(40)に従う結合エネルギーで区別できない電子の2つを含む。
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。
Figure 2017508235
ここで、pは、1より大きい整数であり、s=1/2であり、πは円周率であり、
Figure 2017508235
は、換算プランク定数であり、μは真空の透磁率であり、mは電子の知るようであり、μは換算電子質量であり、次の式で与えられる。
Figure 2017508235
ここで、mは陽子の質量、aは水素原子の半径、aはボーアの半径、そして、eは素電荷である。半径は、次の式のように与えられる。
Figure 2017508235
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2に示される。
Figure 2017508235
本開示によれば、p=24(H)に対するより少なく、p=2から23までに対する通常の水素化物(約0.75eV)の結合よりも大きい、式(39)及び(40)による結合エネルギーを持つハイドリノ水素化物イオン(H)が、提供される。式(39)及び(40)のp=2からp=24に対して、水素化物イオンの結合エネルギーは、それぞれ、3、6.6、11.2、16.7、22.8、29.3、36.1、42.8、49.4、55.5、61.0、65.6、69.2、71.6、72.4、71.6、68,8、64.0、56.8、47.1、34.7、19.3、及び0.69eVである。新規な水素化物イオンからなる典型的な組成物も、またここに提供される。
1つ又はそれ以上のハイドリノ水素化物イオンおよび1つ又はそれ以上の他の元素からなる化合物も例示される。このような化合物は「ハイドリノ水素化物化合物」と称する。
通常の水素種は、以下の結合エネルギーで特徴づけられる。(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、15.3eV(「通常の水素分子」),(d)水素分子イオン、16,3eV(「通常の水素分子イオン」);及び(e)H 、22.6eV(「通常の三重水素分子イオン」)である。ここに、水素の形態に関して、「普通の」と「通常の」とは、同義である。
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。その増加した結合エネルギー水素種は、(a)pが2から137の整数であるときに、13.6/(1/p)eVの約0.9から1.1倍の範囲内のような、約13.6/(1/p)eV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、結合エネルギーの約0.9から1.1倍の範囲内のような、約
Figure 2017508235
の結合エネルギーを持つ水素化物イオン(H)。(c)H (1/p)。(d)pが2から137の整数であるときに、22.6/(1/p)eVの約0.9から1.1倍の範囲内のような、約22.6/(1/p)eVの結合エネルギーを持つ三重ハイドリノ分子イオン、H (1/p)。(e)pが2から137の整数であるときに、15.3/(1/p)eVの約0.9から1.1倍の範囲内のような、約15.3/(1/p)eVの結合エネルギーを持つジハイドリノ。(f)pが2から137の整数であるときに、16.3/(1/p)eVの約0.9から1.1倍の範囲内のような、約16.3/(1/p)eVの結合エネルギーを持つジハイドリノ分子イオンである。
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。その増加した結合エネルギー水素種は、(a)次のような全エネルギーをおよそ持つジハイドリノ分子イオンであって、全エネルギーEの約0.9倍から1.1倍の範囲内のような、約
Figure 2017508235
の全体エネルギーを持つジハイドリノ分子イオンである。ここで、pは整数であり、
Figure 2017508235
は換算プランク定数であり、mは電子の質量であり、cは真空中の光の速度であり、そして、μは換算原子核質量である。そして、(b)全エネルギーEの約0.9倍から1.1倍の範囲内である、次のような全エネルギーをおよそ持つジハイドリノ分子であって、
Figure 2017508235
pは整数であり、aはボーアの半径である。
本開示の1つの実施例によると、化合物が負に荷電する増加した結合エネルギーを持つ水素種からなるところ、その化合物は、陽子、通常のH 又は通常のH のような、1又はそれ以上の陽イオンを更に含む。
少なくとも1つのハイドリノ水素化物イオンを含む化合物を調製するために、方法はここに提供される。そのような化合物は、以下において、「ハイドリノ水素化物化合物」と称される。その方法は、約(m/2)・27eVの正味の反応エンタルピーを持っている触媒で、原子水素に反応を起こさせるステップを含む。ここで、mは1を超える整数であるが、好ましくは400未満の整数であり、約13.6/(1/p)eVの結合エネルギーを持つ増加した結合エネルギーを持つ水素原子を生成する。このとき、pは整数で、好ましくは2から137の整数である。触媒反応の更なる生産物は、エネルギーである。増加した結合エネルギーの水素原子は、電子源と反応することができ、増加した結合エネルギーの水素化物イオンを生成する。増加した結合エネルギーの水素化物イオンは、1又はそれ以上のカチオンと反応することができ、少なくとも1つの増加した結合エネルギーの水素化物イオンを含む化合物を生成する。
新規な水素組成物は以下のものを含むことができる。
(a)結合エネルギーを有する少なくとも1つの中性の、正の、又は負の水素種(以下、「増大された結合エネルギーの水素種」とする)である。ここで、この結合エネルギーは、
(i)対応する通常の水素種の結合エネルギーより大きい、又は、
(ii)対応する通常の水素種が、不安定である、又は、通常の水素種の結合エネルギーは周囲条件(標準温度及び圧力、STP)での熱エネルギーより低いので、確認できない、又は、負である、という如何なる水素種の結合エネルギーより大きい、のである。そして、
(b)少なくとも1つの他の元素、である。以下、本開示の化合物は「増大された結合エネルギーの水素化合物」とする。
この文脈における「他の元素」は増大された結合エネルギーの水素種以外の元素を意味する。したがって、他の元素は、通常の水素種又は水素以外の如何なる元素もなり得る。化合物の1つのグループでは、他の元素及び増大された結合エネルギーの水素種は中性である。化合物のもう1つのグループでは、他の元素及び増大された結合エネルギーの水素種は、他の元素が中性の化合物を形成するように電荷をバランスすることを提供するように、帯電する。化合物の前者のグループは分子結合及び配位結合が特徴であり、後者のグループはイオン結合が特徴である。
また、提供する新規な化合物及び分子イオンは以下の(a)及び(b)を含む。
(a)全エネルギーを持つ、中性の、正の、又は負の水素種(以下、「増大された結合エネルギーの水素種」という)の少なくとも1つである。ここで、その全エネルギーは、
(i)対応する通常の水素種の総エネルギーより大きい、又は、
(ii)対応する通常の水素種が不安定であるか、通常の水素種の総エネルギーが周囲条件での熱エネルギーより低いので観測できないか、又は、負である、如何なる水素種の全エネルギーより大きいのである。更に、
(b)少なくとも1つの他の元素である。
水素種の全エネルギーは、水素種から全ての電子を除去するエネルギーの合計である。本開示に従った水素種は、対応する通常の水素種の全エネルギーより大きい全エネルギーを持つ。本開示による増大された全エネルギーを持つ水素種はまた、「増大された結合エネルギーの水素種」と呼ばれる。増大された全エネルギーを持つ水素種の幾つかの実施例が、対応する通常の水素種の第一の電子の結合エネルギーより小さい第一の電子の結合エネルギーを持っていたとしてもである。例えば、p=24に対する式(39)及び(40)の水素化物イオンは、通常の水素化物イオンの第1の結合エネルギーよりも小さい第1の結合エネルギーを持つ。ここで、p=24に対する式(39)及び(40)の水素化物イオンの全エネルギーは、対応する通常の水素化物イオンの全エネルギーよりもずっと大きい。
また、ここで提供される新規な化合物及び分子イオンは以下の(a)及び(b)を含む。
(a)結合エネルギーを有する複数の中性の、正の、又は、負の、水素種(以下、「増大された結合エネルギーの水素種」とする)である。ここで、当該結合エネルギーは、
(i)対応する通常の水素種の結合エネルギーより大きい、又は、
(ii)対応する通常の水素種が不安定である、又は、その通常の水素種の全エネルギーが周囲条件での熱エネルギーより低いので、観測できない、又は、負である、如何なる水素種の結合エネルギーよりも大きい、のである。更に、
(b)オプションとして、1つの他の元素である。
以下、本開示の化合物は「増大された結合エネルギーの水素化合物」とされる。
増大された結合エネルギーの水素種は、1つ又はそれ以上のハイドリノ原子を、1又はそれ以上の電子、ハイドリノ原子、前記増大された結合エネルギーの水素種の少なくとも1つを含む化合物、及び、増大された結合エネルギーの水素種以外の他の原子、分子、又はイオンの少なくとも1つ、と反応させることにより形成され得る。
また、提供される新規な化合物及び分子イオンは以下の(a)及び(b)を含む。
(a)全エネルギー持つ複数の中性の、正の、又は、負の、水素種(以下、「増大された結合エネルギーの水素種」とする)である。ここで、この全エネルギーは、
(i)通常の分子水素の全エネルギーより大きい、又は
(ii)対応する通常の水素種が不安定である、又は、通常の水素種の全エネルギーが周囲条件での熱エネルギーより低いので、観測できない、又は、負である。更に、
(b)オプションとして、1つの他の元素である。
以下、本開示の化合物は、「増大された結合エネルギーの水素化合物」とされる。
1つの実施例において、提供される化合物は、以下から選択される増大された結合エネルギーの水素種を含む。即ち、(a)p=2から23迄に対する通常の水素化物イオン(約0.8eV)の結合エネルギーより大きく、そして、p=24に対するより小さい、式(39)及び(40)による結合エネルギーを持つ水素化物イオン(「増大された結合エネルギーの水素化物イオン」又は「ハイドリノ水素化物イオン」)。(b)通常の水素原子の結合エネルギー(約13.6eV)よりも大きい結合エネルギーを持つ水素原子(「増大された結合エネルギーの水素原子」又は「ハイドリノ」)。(c)約15.3eVよりも大きい第1の結合エネルギーを持つ水素分子(「増大された結合エネルギーの水素分子」又は「ジハイドリノ」)。及び、(d)約16.3eVよりも大きい結合エネルギーを持つ分子水素イオン(「増大された結合エネルギーの分子水素イオン」又は「ジハイドリノ分子イオン」)から選択される。本開示において、増大された結合エネルギーの水素種及び化合物はまた、より低いエネルギーの水素種及び化合物と呼ばれる。ハイドリノは、増大された結合エネルギーの水素種、又は、同等により低いエネルギーの水素種を含む。
IV.追加的なMH−タイプ 触媒及び反応
一般に、t電子の結合エネルギーとイオン化エネルギーとの合計がおよそmが整数であるm・27.2eVであるように、連続したエネルギーレベルに各々M−水素結合の切断プラス原子Mからのt電子のイオン化により提供されるハイドリノを生成するMHタイプ水素触媒反応は、表3Aにおいて与えられる。各々のMH触媒は、第1の列に与えられ、そして、対応するM−H結合エネルギーは列2で与えられる。第1の列に与えられるMH種の原子Mは、イオン化されるが、列2において結合エネルギーの追加に関するm・27.2eVの正味の反応エンタルピーを提供する。触媒のエンタルピーは、第8の列で与えられるが、mの値は第9の列で与えられる。イオン化に関与する電子は、イオン化ポテンシャル(イオン化エネルギー又は結合エネルギーとも呼ばれる)にと共に与えられる。例えば、NaHの結合エネルギー(1.9245eV)は、第2の列で与えられる。原子又はイオンの第n番目の電子のイオン化ポテンシャルは、IPによって指定され、CRCによって与えられる。即ち、例えば、以下の通りである。
Na+5.13908eV → Na+e 及び
Ne+47.2864eV → Na2++e
それぞれ、第1のイオン化ポテンシャル、IP=5.13908eVと、第2のイオン化ポテンシャル、IP=47.2864eVは、第2、及び、第3の列において与えられる。NaH結合の切断及びNaの二重イオン化のための正味の反応エンタルピーは、54.35eVであり、第8の列で与えられ、また、式(36)においてm=2であり、第9の列で与えられる。BaHの結合エネルギーは、1.98991eVであり、IP、IP、及びIP、はそれぞれ、5.2117eV、10.00390eV、及び37.3eVである。BaH結合の切断及びBaの三重イオン化のための正味の反応エンタルピーは、54.5eVであり、第8の列で与えられ、また、式(35)においてm=2であり、第9の列で与えられる。SrHの結合エネルギーは、1.70eVであり、IP、IP、IP、IP、及びIPはそれぞれ、5.69484eV、11.03013eV、42.89eV、57eV、及び71.6eVである。SrH結合の切断及びSrからSr5+へのイオン化のための正味の反応エンタルピーは、190eVであり、第8の列で与えられ、また、式(35)においてm=7であり、第9の列で与えられる。
Figure 2017508235
他の実施例において、mが整数であり、Mからt電子のイオン化エネルギー、M−H結合エネルギー、及びMH及びAの電子親和力(EA)の違いを含む電子移動エネルギーの合計が約m・27.2eVになるように、連続エネルギー準位(level)への原子M各々からt電子のイオン化プラスM−H結合の切断、受容体(acceptor)Aへの電子の移動により、供給されるハイドリノを生成するためのMHタイプ水素触媒は、表3Bに与えられる。各MH触媒、受容体(acceptor)A、MHの電子親和力、Aの電子親和力、及びM−H結合エネルギーは、第1、第2、第3、及び第4の列にそれぞれ与えられる。イオン化に関与するMHの対応する原子Mの電子は、それに続く列にイオン化ポテンシャル(イオン化エネルギー又は結合エネルギーとも呼ばれる)と共に与えられ、そして、触媒のエンタルピー及び対応する整数mが最後の列に与えられる。例えば、電子移動エネルギーが第5の列に与えられるように1.07345eVであるように、OH及びHの電子親和力は、それぞれ、1.82765eV及び0.7542eVである。OHの結合エネルギーは4.4556eVであり、列6に与えられる。原子又はイオンの第n番目の電子のイオン化ポテンシャルは、IPで表されている。即ち、例えば、次のようになる。
O+13.61806eV → O+e 及び
+35.11730eV → O2++e
それぞれ、第1のイオン化ポテンシャル、IP=13.61806eVと、第2のイオン化ポテンシャル、IP=35.11730eVは、第11、及び、第8の列において与えられる。電子移動反応、OH結合の切断、及びOの二重イオン化の正味のエンタルピーは、第11の列に与えられるように54.27eVであり、そして、第12の列において与えられるように式(35)においてm=2である。他の実施例において、Hがハイドリノを形成するための触媒は、負のイオンのイオン化によって、そのEAプラス1又はそれ以上の電子のイオン化エネルギーの和がmを整数として約m・27.2eVになるように、提供される。代替とし、負のイオンの第1の電子は、受容体(acceptor)に移動されるかもしれず、そして、少なくとも1又はそれ以上の電子のイオン化が続き、そのようにして、電子の移動エネルギー プラス 1又はそれ以上の電子のイオン化エネルギーの和が、mを整数として、約m・27.2eVになるようになる。電子受容体はHであるかもしれない。
Figure 2017508235
他の実施例において、ハイドリノを生成するためのMHタイプの水素触媒は、負に帯電するかもしれない供与体(donor)Aからの電子の移動、M−H結合の切断、及び原子Mから連続エネルギー準位へのt電子のイオン化にって提供され、そして、MHおよびAのイオン化エネルギー、M−H結合エネルギー、及びMからのt電子のイオン化エネルギーの差を含む電子移動エネルギーの合計が、mを整数として、約m・27.2eVとなる。
1つの実施例において、触媒は、原子、正に又は負に帯電されたイオン、正に又は負に帯電された分子イオン、分子、エキシマー、化合物、又は、m・27.2eV、m=1、2、3、4、・・・(式(5))のエネルギーを受け取ることができる基底又は励起状態におけるそれらの如何なる組合せのような如何なる種も含まれる。正味の反応エンタルピーがより厳密に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信じられる。m・27.2eVの±10%以内、好ましくは、±5%以内の反応の正味のエンタルピーを持つ触媒が、大抵の応用に適当であると発見されてきた。より低いエネルギー状態へのハイドリノ原子の触媒反応の場合において、m・27.2eV(式(5))の反応のエンタルピーは、ハイドリノのポテンシャル・エネルギーと同じファクターによって、相対論的に補正される1つの実施例において、触媒は、原子水素からエネルギーを共鳴的に及び放射なしに受け取る。1つの実施例において、受け取られたエネルギーは、原子水素から移動された大体の量だけ、触媒のポテンシャルエネルギーの規模を減少させる。最初結合されていた電子の運動エネルギーの保存により、エネルギーのあるイオン又は電子という結果になるかもしれない。少なくとも1つの原子Hは、少なくとも1つの他のための触媒として機能するが、ここで、受容体の27.2eVのポテンシャルエネルギーは、触媒反応を被る受容体H原子からの移動又は27.2eVにより、キャンセルされる。受容体触媒Hの運動エネルギーは、高速陽子又は電子として保存されるかもしれない。加えて、触媒作用されたHにおいて形成される中間状態(式(7))は、第3体における放射又は誘導運動エネルギーの形態において、連続エネルギーの発光と共に衰える。これらのエネルギー解放は、本開示のClHTセルにおける電流の流れという結果となるかもしれない。
1つの実施例において、分子又は正に若しくは負に帯電した分子イオンの少なくとも1つは、約m・27.2eVによる正に若しくは負に帯電した分子イオン又は分子のポテンシャルエネルギーの大きさにおける減少と共に、原子Hから約m・27.2eVを受け取る触媒として機能する。例えば、ミルズGUTCPにおいて与えられるHOのポテンシャルエネルギーは、次のようになる。
Figure 2017508235
分子のポテンシャルエネルギーの大きさにおいて、同じエネルギーだけの減少を備える原子Hからm・27.2eVを受け取る分子は、触媒として機能するかもしれない。例えば、HOのポテンシャルエネルギーに関する触媒反応(m=3)は、次のようになる。
81.6eV+HO+H[a
→ 2Hfast +O+e+H[a/4]+81.6eV (44)
[a/4] → H[a/4]+122.4eV (45)
2Hfast +O+e → HO+81.6eV (46)
また、全体的な反応は、以下の通りである。
H[a] → H[a/4]+81.6eV+122.4eV (47)
ここで、H[a/4]は、水素原子の半径及び陽子のそれの4倍に等しい中心場を持ち、そして、H[a/4]は、Hのそれの1/4の半径を持つ対応する安定な状態である。電子が、水素原子の半径からこの距離の1/4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。0℃から100℃の水まで行く過程の蒸発の熱における10%のエネルギー変化に基づき、沸騰水内の水分子あたりのH結合の平均の数は3.6である。このようにして、1つの実施例において、HOは、ハイドリノを形成するための触媒として機能するために、妥当な活性化エネルギーで、単離された分子として化学的に形成されなければならない。1つの実施例において、HO触媒は発生期のHOである。
1つの実施例において、nH、O、nO、O、OH、及びHO(n=整数)の少なくとも1つは、触媒として機能するかもしれない。触媒としてのH及びOHの生成物は、触媒エンタルピーが約108.8eVであるところ、H(1/5)であるかもしれない。触媒としてのH及びHOの生成物は、H(1/4)であるかもしれない。ハイドリノ生成物は、状態を低くするように更に反応するかもしれない。触媒としてのH(1/4)及びHの生成物は、触媒エンタルピーが約27.2eVであるところ、H(1/5)であるかもしれない。触媒としてのH(1/4)及びOHの生成物は、触媒エンタルピーが約54.4eVであるところ、H(1/6)であるかもしれない。触媒としてのH(1/5)及びHの生成物は、触媒エンタルピーが約27.2eVであるところ、H(1/6)であるかもしれない。
加えて、OHは、OHのポテンシャルエネルギーが次のようであるから、触媒として機能するかもしれない。
Figure 2017508235
Hのp=1及びp=2状態の間のエネルギーにおける違いは、40.8eVである。このようにして、OHは、H(1/2)を形成する触媒として機能するためHから約40.8eVを受け取る。
Oに対して同様に、ミルズGUTCPにおいて与えられるアミド官能基NHのポテンシャルエネルギーは、−78.77719eVである。CRCから、各々対応するΔHから計算されたKNHを形成するためにNHの反応に対するΔHは、(−128.9−184.9)kJ/mole=−313.8kJ/mole(3.25eV)である。CRCから、各々対応するΔHから計算されたNaNHを形成するためにNHの反応に対するΔHは、(−123.8−184.9)kJ/mole=−308.7kJ/mole(3.20eV)である。CRCから、各々対応するΔHから計算されたLiNHを形成するためにNHの反応に対するΔHは、(−179.5−184.9)kJ/mole=−364.4kJ/mole(3.78eV)である。このようにして、ハイドリノを形成するH触媒として機能するアルカリ金属アミドMNH(M=K、Na、Li)によって受け取られるかもしれない正味のエンタルピーは、アミド基からアミドを形成するエネルギー及びアミド基のポテンシャルエネルギーの合計に対応する、それぞれ、約82.03eV、81.98eV、及び82.56eV(式(5)において、m=3)である。分子ハイドリノのようなハイドリノ生成物は、MAS NMRのような手段によって観測される高磁場側のマトリクスシフトを引き起こすかもしれない。
Oに対してと同様に、ミルズGUTCPに与えられるHS官能基のポテンシャルエネルギーは、−72.81eVである。このポテンシャルエネルギーの棒引きは、3p殻(3p shell)の混成と関連付けられるエネルギーを取り除く。7.49eVの混成エネルギーは、その殻の全エネルギーかける最初の原子軌道半径及び混成軌道半径の比によって与えられる。加えて、1.10eVの2つのS−H結合を形成することによりS3p殻のエネルギー変化は、触媒エネルギーに含まれる。このようにして、HS触媒の正味のエンタルピーは、81.40eV(式(5)において、m=3)である。
2MHS → MS+HS (49)
この可逆反応は、Hをハイドリノに触媒作用でするかもしれないHS生成物への遷移状態における触媒的な活性触媒状態にあるHSを形成するかもしれない。反応混合物は、HS及び原子Hの源を形成する反応物を含むかもしれない。分子ハイドリノのようなハイドリノ生成物は、MAS NMRのような手段によって観測される高磁場側のマトリクスシフトを引き起こすかもしれない。
更に、原子酸素は、原子水素のボーア半径に等しい、同じ半径で2つの非対電子を備える特別な原子である。触媒として、原子Hが機能するとき、エネルギーの27.2eVは、他のものに対して触媒として機能する各イオン化されたHの運動エネルギーが13.6eVであるように、受け取られる。同様にして、Oの2つの電子の各々は、2つの非対電子の後に続くイオン化を備えるOHのO−H結合の切断に対する正味のエンタルピーが表3に与えられるように80.4eVであるように、Oイオンに移転される運動エネルギーの13.6eVでイオン化され得る。OHからOHのイオン化の間、O2++2e及びH(1/4)への更なる反応のためのエネルギーのマッチングは、解放されるエネルギーの204eVがOUTセルの電気的パワーへ寄与するように、起きるかもしれない。
80.4eV+OH+H[a/p] → Ofast 2+ (50)
+2e+H[a/(p+3)]+[(p+3)−p]・13.6eV
fast 2++2e → O+80.4eV (51)
また、全体的な反応は、以下の通りである。
H[a/p] →
H[a/(p+3)]+[(p+3)−p]・13.6eV (52)
ここで、式(5)においてm=3である。運動エネルギーはまた、ホット電子において保存され得る。水蒸気プラズマにおけるH反転分布の観測は、このメカニズムの証拠である。分子ハイドリノのようなハイドリノ生成物は、MAS NMRのような手段で観測される高磁場側マトリクス・シフトを引き起こすかもしれない。FTIR、ラマン、及びXPSのような分子ハイドリノ生成物を特定する他の方法は、本開示の中に与えられる。
酸素又は酸素を含む化合物が酸化又は還元反応に参加する実施例において、Oは触媒又は触媒の源として機能する。酸素分子の結合エネルギーは5.165eVであり、酸素原子の第1、第2、第3のイオン化エネルギーは、それぞれ、13.61806eV、35.11730eV、54.9355eVである。反応:O→O+O2+、O→O+O3+、及び、2O→2Oは、それぞれEの約2、4、1倍の正味のエンタルピーを供給し、そして、これらのエネルギーを受け入れることにより、ハイドリノの形成を引き起こすように、Hからこれらのエネルギーを受け取ることによるハイドリノを形成する触媒反応を含む。
1つの実施例において、分子ハイドリノ生成物は、約1950cm−1での逆ラマン効果(IRE)ピークとして観測される。そのピークは、IREピークを示す表面増強ラマン散乱(SERS)を支持するラマン・レーザー波長のそれと同等の粒子サイズ又は粗さ特性を備える導電性の材料を使用することにより強調される。
V.触媒誘導ハイドリノ遷移(CIHT)セル
図1に示される触媒誘導ハイドリノ遷移(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、オプションとして塩橋420と、及び、少なくとも1つのバイポーラ―・プレートを含む反応物と、を含む。反応物は、電気及び熱エネルギーの少なくとも1つを発生させるため分離した電子流れ及びイオン質量輸送を伴うセル・オペレーションの間に、ハイドリノ反応物を構成する。反応物は、次の中から少なくとも2つの構成要素を含む。それらは、(a)少なくとも1つのHO源と;(b)酸素源と;(c)nを整数として、nH、O、O、OH、OH、及び発生期のHOから選択されるグループの少なくとも1つを含む触媒又は触媒源の少なくとも1つと;及び(d)少なくとも1つの原子水素源若しくは原子水素;触媒源、触媒、原子水素源、及び原子水素の1又はそれ以上を形成するための1又はそれ以上の反応物;及び、原子水素の触媒反応を開始させる1又はそれ以上の反応物と;である。ここで、カソード、アノード、反応物、及びバイポーラ・プレートの組み合わせが、原子水素の触媒反応をして、ハイドリノを形成し増殖することを許し、そして、各カソード及び対応するアノードが、負荷425及び、更に電気分解システムを含むシステムを通して、外部電流が流れるようにする各カソード及び対応するアノードの間の化学ポテンシャル又は電圧を維持する。1つの実施例において、CIHTセルは、電極405及び410を通して印加される電気分解のそれを超える電気的な及び熱的なパワー・ゲインの少なくとも1つを生成する。1つの実施例において、電気化学的パワー・システムは、ガス分散可能な多孔性の電極、ガス拡散電極、及び水素透過性のアノードの少なくとも1つを含む。ここで、酸素及びHOの少なくとも1つがカソード405への通路430を通して源430から供給される。
ある実施例において、電気及び熱エネルギーの少なくとも1つを発生させる電気化学的パワー・システムは、槽を含む。その槽は、少なくとも1つのカソード、少なくとも1つのアノード、少なくとも1つのバイポーラ・プレート、及び、反応物を含むが、その反応物は、以下の中から選択される少なくとも2つの構成要素を含む。それらは、(a)少なくとも1つのHO源と;(b)酸素源と;(c)nが整数であるところ、nH、O、O、OH、OH、及び発生期のHOから選択される官能基の少なくとも1つを含む触媒又は触媒源の少なくとも1つと;(d)少なくとも1つの原子水素源若しくは原子水素;少なくとも1つの触媒源、触媒、原子水素源、及び原子水素を形成する1又はそれ以上の反応物;及び原子水素の触媒反応を開始させる1又はそれ以上の反応物と、である。ここで、その電気化学的パワー・システムは電気分解システム及びアノード再生システムを更に含む。
他の実施例において、電圧及び電気及び熱エネルギーの少なくとも1つを発生させる電気化学的パワー・システムは、槽を含む。ここで、その槽は、少なくとも1つのカソードと、少なくとも1つのアノードと、少なくとも1つのバイポーラ・プレートと、及び、以下の中から選択される少なくとも2つの構成要素を含む反応物と、を含む。ここで、それらは、(a)少なくとも1つの発生期のHOと、(b)酸素源と、(c)nが整数であるところ、nH、O、O、OH、OH、及び発生期のHOから選択される官能基の少なくとも1つを含む触媒若しくは触媒源の少なくとも1つと、及び、(d)原子水素源若しくは原子水素の少なくとも1つ、触媒源、触媒、原子水素源、及び原子水素の少なくとも1つを形成する1又はそれ以上の反応物、及び、原子水素の触媒反応を開始させる1又はそれ以上の反応物と、である。
1つの実施例において、少なくとも1つの反応物は、分離した電子流れ及びイオン質量輸送を伴うセル・オペレーションの間に形成される。1つの実施例において、カソード、アノード、反応物、及びバイポーラ・プレートの組み合わせは、各カソード及び対応するアノードの間の化学ポテンシャル又は電圧を維持するように、ハイドリノの形成から増殖へと原子水素の触媒反応が進むのを許す。加えて、そのシステムは、もし既に存在していないのなら、電気分解システムを更に含むことができる。1つの実施例において、電気化学的パワー・システムは、多孔性の電極、ガス拡散電極、及び水素透過性のアノードの少なくとも1つを含むが、ここで、酸素及びHOの少なくとも1つがカソードに供給され、そして、Hがアノードに供給される。電気化学的パワー・システムは、水素透過性のアノードを含む少なくとも1つの表面を持つ閉鎖水素リザーバー及び水素化アノードの少なくとも1つを含むかもしれない。電気化学的パワー・システムは、直列及び並列の少なくとも1つの様式で電気的に接続されるセルのスタックのユニットを含む対カソード(counter cathodes)を備える背中合わせの水素透過性のアノードを含むかもしれない。1つの実施例において、電気化学的パワー・システムは、電極に接続されるガス・チャネル、ガス・ライン、及びマニホールドを各々含むガス供給システムの少なくとも1つを更に含む。1つの実施例において、アノードは、以下に示すステップの再生反応を実施する電解質反応物から充電フェーズの間に再生されるMoを含む。
MoO+3MgBr
→ 2MoBr+3MgO(−54kJ/mole(298K)
−46(600K))
MoBr
→ Mo+3/2Br(284kJ/mole 0.95V/3電子)
MoBr+Ni
→ MoNi+3/2Br(283kJ/mole 0.95V/3電子)
MgO+Br+H
→ MgBr+HΟ(−208kJ/mole(298K)
−194kJ/mole(600K))
1つの実施例において、アノードは、MoO、MoO、LiO、及びLiMoO、の少なくとも1つを含む電解質反応物から充電フェーズの間に再生されるMoを含む。
本開示の電気化学的パワー・システムは、水素透過性のアノードを含む少なくとも1つの表面を持つ閉鎖水素リザーバーを含むかもしれない。本開示の電気化学的パワー・システムは、直列及び並列の少なくとも1つの様式で電気的に接続されるセルのスタックのユニットを含む対カソード(counter cathodes)を備える背中合わせの水素透過性のアノードを含むかもしれない。1つの実施例において、電気化学的パワー・システムは、周辺に対してセルの中心に向かってHO及びOの少なくとも1つを輸送するため多孔性の層、多孔性の電極、及び円周穿孔を備える放射状のガス・チャネル及び毛管システム(capillary system)の少なくとも1つを含む。水素透過性のアノードは、Mo、Mo合金、MoNi、MoCu、TZM、HAYNES(登録商標)242(登録商標)合金、Ni、Co、Ni合金、NiCo、及び他の遷移金属及び内部遷移金属及び合金、及びCuCo、の少なくとも1つを含むかもしれない。実施例において、膜厚は、約0.0001cmから0.25cm、0.001cmから0.1cm、及び0.005cmから0.05cm、から選択される少なくとも1つの範囲内にある。透過又はガス散布アノードに供給される水素圧力は、約1Torrから500atm、10Torrから100atm、及び100Torrから5atm、の少なくとも1つの範囲内に維持されるかもしれず、及び、水素透過性又は散布速度は、約1X1013mole s−1cm−2から1X10−4mole s−1cm−2、1X10−12mole s−1cm−2から1X10−5mole s−1cm−2、1X10−11mole s−1cm−2から1X10−6mole s−1cm−2、1XI0−10mole s−1cm−2から1X10−7mole s−1cm−2、及び1X10−9mole s−1cm−2から1X10−8mole s−1cm−2、の少なくとも1つの範囲内にあるかもしれない。1つの実施例において、水素透過性のアノードは、ハイドリノを形成する原子水素の触媒反応を容易にすることに効果的である材料でコーティングされる高い透過性の膜を含む。水素透過性のアノードのコーティング材料は、Mo、Mo合金、MoNi、MoCu、MoCo、MoB、MoC、MoSi、MoCuB、MoNiB、MoSiB、Co、CoCu、CoNi、及びNi、の少なくとも1つを含むかもしれず、そして、H透過性の材料は、Ni(H)、V(H)、Ti(H)、Nb(H)、Pd(H)、PdAg(H)、Fe(H)、Ta(H)、ステンレス鋼(SS)、及び430SS(H)の少なくとも1つを含むかもしれない。1つの実施例において、電気化学的パワー・システムの電気分解システムは、原子水素源又は原子水素を供給するためHOを断続的に電気分解する。
1つの実施例において、セルの反応物は、少なくとも1つの溶融水酸化物;少なくとも1つの共晶塩混合物;溶融水酸化物及び少なくとも1つの他の化合物の混合物の少なくとも1つ;溶融水酸化物及び塩の混合物の少なくとも1つ;溶融水酸化物及びハロゲン化塩の混合物の少なくとも1つ;アルカリ性水酸化物及びアルカリ性ハロゲン化物の混合物の少なくとも1つ;LiOH−LiBr、LiOH−NaOH、LiOH−LiBr−NaOH、LiOH−LiX−NaOH、LiOH−LiX、NaOH−NaBr、NaOH−NaI、NaOH−NaX、及びKOH−KX、(Xはハロゲンを表す);から選択される少なくとも1つの電解質と、少なくとも1つのマトリクスと、及び少なくとも1つの添加物と、を含む。添加剤は、少なくとも1つのアノード腐食生成物の共通イオン源である化合物を含むかもしれず、ここで、対応する共通イオン効果は、アノードが腐食することを少なくとも部分的に防止する。共通イオン源は、CoO、NiO、及びMoO、の少なくとも1つの形成を防止するかもしれない。1つの実施例において、添加物は、アノードの金属カチオン及びアニオン、水酸化物、ハロゲン化物、酸化物、硫酸塩、リン酸塩、硝酸塩、炭酸塩、クロム酸塩、過塩素酸塩、及び過ヨウ素酸塩、並びに、マトリクス及び酸化物を含む化合物、コバルトマグネシウム酸化物、ニッケルマグネシウム酸化物、銅マグネシウム酸化物、CuO、CrO、ZnO、MgO、CaO、MoO、TiO、ZrO、SiO、Al、NiO、FeO若しくはFe、TaO、Ta、VO、VO、V、V、P、P、B、NbO、NbO、Nb、SeO、SeO、TeO、TeO、WO、WO、Cr、Cr、CrO、及びCrO、を含む。実施例において、水素透過性の状態にある膜及び電解質の溶融状態の少なくとも1つを維持するセル温度は、約25℃から2000℃、約100℃から1000℃、約200℃から750℃、及び約250℃から500℃から選択される少なくとも1つの範囲内にあり、セル温度は、約0℃から融点より高い1500℃、0℃から融点より高い1000℃、0℃から融点より高い500℃、0℃から融点より高い250℃、及び0℃から融点より高い100℃、の少なくとも1つの範囲内の電解質の融点より上にある。1つの実施例において、電解質は、水溶性でありアルカリ性であり、電解質のpH及びセル電圧の少なくとも1つが、アノードの達成された安定性に合わせてコントロールされる。断続的な電気分解及び放電の間、セルあたりのセル電圧は、アノードが実質的に酸化されないようにポテンシャルより高く維持されるかもしれない。
1つの実施例において、セルは、充電及び放電フェーズの間で断続的にスイッチングされ、ここで、(i)充電フェーズは、逆の電圧極性の電極で水の電気分解を少なくとも含み、そして、(ii)放電フェーズは、その電極の一方又は両方でHO触媒の形成を少なくとも含み、そして、(i)カソード又はアノードとしての各セルの各電極の役割は、充電及び放電フェーズの間で行き来するようにスイッチングにおいて反転し、そして、(ii)電流極性は、充電及び放電フェーズの間で行き来するようにスイッチングにおいて反転し、そして、充電は、印加される電流及び電圧の適用の少なくとも1つを含む。実施例において、印加される電流及び電圧の少なくとも1つは、約0.001%から約95%の範囲内の負荷サイクル(duty cycle)と、約0.1Vから10Vの範囲内のセルあたりのピーク電圧と、約0.001W/cmから1000W/cmのピーク・パワー密度と、及び約0.0001W/cmから100W/cmの範囲内の平均パワーと、を含む波形を持つが、ここで、印加される電流及び電圧は更に、直流電圧、直流、及び、交流電流及び電圧波形の少なくとも1つを更に含み、その波形は、約1Hzから約1000Hzの範囲内の周波数を含む。断続的なサイクルの波形は、断続的なサイクルの電気分解及び放電の少なくとも1つに対する変化する電流、電力、電圧、及び抵抗、並びに、一定の電流、電力、電圧、及び抵抗、の少なくとも1つを含むかもしれない。実施例において、そのサイクルの少なくとも1つのフェーズに対するパラメータは、約0.001Hzから10MHz、約0.01Hzから100kHz、及び約0.01Hzから10kHz、から選択される少なくとも1つの範囲内に断続的フェーズの周波数があり、約0.1Vから100V、約0.3Vから5V、約0.5Vから2V、及び約0.5Vから1.5V、から選択される少なくとも1つの範囲内にセルあたりの電圧があり、約1μAcm−2から10Acm−2、約0.1mAcm−2から5Acm−2、及び約1mAcm−2から1Acm−2、から選択される少なくとも1つの範囲内にハイドリノを形成するための活性な電極面積あたりの電流があり、約1μWcm−2から10Wcm−2、約0.1mWcm−2から5Wcm−2、及び約1mWcm−2から1Wcm−2、から選択される少なくとも1つの範囲内に、ハイドリノを形成する活性な電極表面あたりの電力があり、約1μAcm−2から1Acm−2の範囲内に、ハイドリノを形成する活性な電極表面あたりの一定電流があり、約1mWcm−2から1Wcm−2の範囲内に、ハイドリノを形成する活性な電極表面あたりの一定電力があり、約10−4sから10,000s、10−3sから1000s、及び10−2sから100s、及び10−1sから10s、から選択される少なくとも1つの範囲内に、時間間隔があり、約1mΩから100MΩ、約1Ωから1MΩ、及び10Ωから1kΩ、から選択される少なくとも1つの範囲内に、セルあたりの抵抗があり、約10−5Ω−1cm−2から1000Ω−1cm−2、10−4Ω−1cm−2から100Ω−1cm−2、10−3Ω−1cm−2から10ohm−1cm−2、及び10−2Ω−1cm−2から1Ω−1cm−2、から選択される少なくとも1つの範囲内に、ハイドリノを形成する活性な電極表面あたりの妥当な負荷の導電率があり、及び、サイクル当たりの電力又はエネルギーの少なくとも1つを生じさせる電気分解フェーズのそれよりも、放電電流、電圧、電力、又は、時間間隔の少なくとも1つが、大きい、ということを含む。放電の間の電圧は、アノードが過剰に腐食することを防ぐように上に、維持されるかもしれない。
1つの実施例において、CIHTセルは、Mo、MoPt、MoCu、MoNi、MoC、MoB、及びMoSi、のようなMoを含むアノードを含む。電解質は、水溶性の水酸化物又は炭酸塩のような溶融塩又はアルカリ性の水溶性の電解質を含むかもしれない。溶融塩は、水酸化物を含むかもしれず、そして、共晶塩混合物、又は、共晶塩混合物の大体それの組成物を持つ混合物、又は、最も高い融点化合物のそれから融点を低下させる他の混合物、のような塩混合物を更に含む。水酸化物は、アルカリ又はアルカリ土類水酸化物の少なくとも1つを含むかもしれない。その混合物は、アルカリ又はアルカリ土類ハロゲン化物のようなハロゲン化物を含むかもしれない。妥当な典型的な溶融電解質は、LiOH−LiBr混合物を含む。溶融共晶混合物のような溶融混合物であるかもしれない追加的な妥当な電解質は、表4に与えられる。溶融塩は、500℃まで又はそれ以上の温度で、融点あたりの温度範囲内で、実施されるかもしれない。アノードは、透過又は散布のような手段により表面にHを供給することにより保護されるかもしれない。水素は、約1から100atmの圧力範囲内で供給されるかもしれない。供給速度は、アノード表面の平方cmあたり0.001nmolesからアノード表面の平方cmあたり1,000,000nmolesの範囲内にあるかもしれない。1つの実施例において、圧力は、透過又は拡散速度の少なくとも1つをコントロールする。その速度は、酸化腐食のような腐食からアノードを保護するように選択されるが、ここで、正味の電気的エネルギーがセルによって発生させられるように、対応するH消費を最小化する。
Figure 2017508235
1つの実施例において、水素電極、及びオプションとして酸素電極、は、図2に示されるように、バイポーラー・プレート507により置換される。セル設計は、平坦な正方形の幾何的な構成に基づくが、ここで、セルは電圧を高めるためにスタック(積重)されるかもしれない。各セルは、アノード集電体、多孔性アノード、電解質マトリクス、多孔性カソード、及びカソード集電体を含む繰り返しユニットを形成するかもしれない。1つのセルは、ガス・セパレータ及び直列集電体の両方として機能するバイポーラー・プレートを含むかもしれないセパレータによって、次のものから分離されるかもしれない。そのプレートは、直交流(cross−flow)ガス構成又は内部マニホールド様式を持つかもしれない。図2において示されるように、相互接続又はバイポーラー・プレート507が、複数の個々のCIHTセルを含むCIHTセル・スタック500において隣のカソード502からアノード501を分離する。アノード又はHプレート504は、ポート503を備えるマニホールドを通して供給される水素を分配するチャネル505を含むかもしれず、或いは、しわを寄せられるかもしれない。チャネル505を備えるプレート504は、他の実施例の断続的な電気分解カソード(放電アノード)又は水素透過性の膜を置換する。ポートは、ポート503に沿ったマニホールドから水素を受け取るかもしれず、その水素は、順に、タンクのような水素源によって供給される。プレート504は、活性エリア内にバブリング又は拡散するように水素を理想的には均一に分配するかもしれないが、ここで、電気分解反応が起きる。バイポーラー・プレートは、活性なエリアへ酸素を分配するHプレートのそれのような同様な構造を持つバイポーラー・プレートの酸素プレートを更に含むかもしれないが、ここで、酸素マニホールドは、酸素マニホールド及びポート506に沿う供給から酸素を供給する。これらのしわを寄せられた又はチャネルを付けられたプレートは、活性エリア内にアノード及びカソード集電体と接続され、電気的に導電性であり、電気的接触を維持する。1つの実施例において、相互接続又はバイポーラー・プレートは、アノードの及びカソードのガスの分離を許すガス分配ネットワークを構成する。湿ったシールは、2つの個々のプレートの間に挟まれたLiOH−LiBr−LiAlO又はMgOタイルのような、電解質/マトリクスの伸展により形成されるかもしれない。シールは、反応物ガスの漏れを防止するかもしれない。電解質は、本開示の圧縮されたペレットを含むかもしれない。MgOのようなマトリクス及びLiBrのようなアルカリハロゲン化物のようなハロゲン化物及びLiOHのようなアルカリ水酸化物のような水酸化物を含むもののような電解質ペレットを形成する圧力は、平方インチあたり約1トンから500トンの範囲内である。スタックは、電極及びペレット電解質のような電解質の間の所望の接触を維持するためセルへ圧力を適用するスタックの端部で圧力プレートを保持するタイ・ロッドを更に含むかもしれない。蒸発のような手段でLiOHのような水酸化物のような構成要素又は電解質が移動する1つの実施例において、電解質は、回収されてリサイクルされるかもしれない。移動する種は、電解質を吸収する燈芯構造又は回収構造のような構造において回収されるかもしれず、そして、リサイクルは、逆移動を引き起こす燈芯構造又は回収構造を加熱するような手段で熱的に達成されるかもしれない。
CIHTセル・システムは、変性アルカリ又は溶融炭酸タイプのような変性従来型燃料電池(modified conventional fuel cell)を含むかもしれない。1つの実施例において、CIHTセルは、図2において示されるようなバイポーラー・プレートのスタックを含むが、ここで、酸素及びHOの少なくとも1つがカソードに供給され、Hがアノードに供給される。ガスは、多孔性の又は拡散電極を通る拡散によって供給されるかもしれず、Hはまた妥当な水素透過性の電極を通して透過により供給されるかもしれない。水素透過性の電極は、Mo、MoNi、MoCu、TZM、及びHAYNES(登録商標)242(登録商標)合金のようなMo合金、Ni、Co、NiCo、のようなNi合金、及び、CuCo、のような他の遷移金属及び合金及び内部遷移金属及び合金、の少なくとも1つを含むかもしれない。Hの適用は、電気的なパワー・ゲインを維持しつつ、アノード腐食を妨害するのに十分な量においてである。透過アノードは、水素透過速度における比例的な増加と共に増加する電流密度で、オペレーションされるかもしれない。水素の透過速度は、膜への水素圧力の増加、セル温度の増加、膜厚の減少、及び、Mo合金のような合金の金属のwt%のような膜組成の変化、の少なくとも1つによりコントロールされるかもしれない。1つの実施例において、Pt又はPdのような貴金属のような水素解離剤は、透過速度を増加させるため、原子Hの量を増加させるMo又はMoCuアノードのような透過性のアノードの内面にコーティングされる。ガス圧力は、各セルからの所望のパワー出力、H透過速度、アノードのH保護、過疎度での酸素還元速度、の少なくとも1つを維持するように望まれるかもしれない。水素及び酸素圧力の少なくとも1つは、約0.01atmから1000atm、0.1atmから100atm、及び1atmから10atmの少なくとも1つの範囲内であるかもしれない。
アノードが腐食を受ける事象において、金属は、電解質から電気めっきされるかもしれない。Mo腐食生成物は、電解質中に溶解可能であるかもしれない。1つの実施例において、電解質は、電解質からアノードへMo腐食生成物の電着を容易ならしめる再生化合物を更に含み、そして、熱力学的なサイクルが再正化合物の再形成をすることを許可せしめる。再生化合物は、電解質に可溶で、且つ、アノード上に電気めっきされ得る、電着化合物を形成するように、Mo腐食生成物と反応するかもしれない。その反応は、酸化物生成物を追加的に生成する、酸素−ハロゲン化物交換反応のようなアニオン交換反応を含むかもしれない。電着する化合物は、アノードのその場の再生における有利な熱力学的サイクルを容易にするかもしれない。水素は、そのサイクルを熱力学的に有利にするようにアノードに追加される。1つの実施例において、ステップは、(1)再生化合物を再生するオキシダント反応物を形成するように酸化され得る対イオン及びアノード金属のカチオンを含む電着化合物を形成する電解質の再生化合物と、腐食生成物であるアノード金属の金属酸化物との反応を含む。その反応は、酸化物生成物を追加的に形成するかもしれない。典型的なアノード金属はMo及びMo合金である。典型的な再生化合物は、MgBr及びMglであり、(2)カチオンの還元は、アノード金属の電着を引き起こし、及び、対イオンの酸化が妥当な電圧及び電流を適用することによりオキシダント反応物を形成し、典型的なオキシダント反応物は、Br及びI、であり、そして、(3)少なくともオキシダント反応物及びオプションとしてHの反応であり、酸化物生成物が再生化合物及び追加的にHOを形成するのに熱力学的に必要であり、その反応が熱力学的に有利であるようにすることが要求される。1つの実施例において、MgBr及びMglの少なくとも1つのような再生化合物は、約0.001mole%から50mole%の濃度範囲において維持される。H供給速度は、アノード表面の平方cmあたり0.001ナノモル(nmoles)からアノード表面の平方cmあたり1,000,000ナノモル(nmoles)の範囲内にあるかもしれない。
1つの実施例において、LiOH−LiBrのような溶融電解質は、Moアノードを持つセルのアノードへのMo電気めっきへの添加物としてMgBrを含むが、ここで、その場での再生反応は以下の通りである。
MoO+3MgBr
→ 2MoBr+3MgO(−54kJ/mole(298K)
−46(600K)) (53)
MOB1
→ Mo+3/2Br(284kJ/mole 0.95V/3電子)
(54)
MoBr+Ni
→ MoNi+3/2Br(283kJ/mole 0.95V/3電子)
(55)
MgO+Br+H
→ MgBr+HO(−208kJ/mole(298K)
−194kJ/mole(600K)) (56)
1つの実施例において、最大充電電圧は、アノードの上に乗せられる他のアノード金属又はMoの上に電気めっきという結果となるよりも上である。その電圧は、約0.4Vから10V、0.5Vから2V、及び0.8Vから1.3Vの少なくとも1つの範囲内であるかもしれない。アノードは、MoPt、MoNi、MOCO、及びMoCuのような合金又は金属混合物の係蹄においてMoを含むかもしれない。その合金又は混合物は、Moの電着を高めるかもしれない。1つの実施例において、HOとMoの反応は、電解質のOHからのそれに加えて、Hを発生するが、そのようにして、充電電圧は、電解質においてMoイオンからアノードの上にMoを主に電気めっきするよりも上でオペレーションされる。1つの実施例において、連続する放電及び連続する充電の分離した長い継続期間は、より多くのエネルギーが充電より放電の期間に放出されるように、維持される。充電時間は、約0.1秒から10日、60秒から5日、及び10分から1日の少なくとも1つの範囲内であるかもしれない。放電時間は、対応する充電時間よりも長い。1つの実施例において、Moのような十分なアノード金属は、電極がMo化合物の電解質濃度で電極の定常状態において一定のMo含有量が維持されるように、腐食により失う分を置き換えるように充電の間に沈着される。
1つの実施例において、LiOH−LiBrのような溶融電解質は、Moアノードを持つセルのアノードにMoを電気めっきする添加剤としてMglを含み、ここで、その場で起きる再生反応は次の通りである。
MoO+2MgI
→ MOI+I+2MgO(16kJ/mole(298K)
−0.35kJ/mole(600K)) (57)
MOI
→ Mo+I(103kJ/mole 0.515V/2電子)
(58)
MOI+Ni
→ MoNi+I(102kJ/mole 0.515V/2電子)
(59)
MgO+I+H
→ Mgl+HO(−51kJ/mole(298K)
5kJ/mole(600K) (60)
アノードは、MoPt、MoNi、MoCo、及びMoCuのような合金又は金属混合物の形態にあるMoを含むかもしれない。合金又は混合物は、Moの電気めっきを効率化するかもしれない。
1つの実施例において、LiOH−LiBrのような溶融電解質は、Moアノードを持つセルのアノードになされるMo電気めっきへの添加剤としてMgSOを含む。硫酸塩は、そのアノードの上に電気めっきされるMOを許容する硫酸モリブデンを形成する酸化モリブデンの酸化物との交換反応を受ける。
1つの実施例において、LiOH−LiBrのような溶融電解質が、Moアノードを持つセルのアノードにMoを電気めっきする添加物としてMOS、MoSe、及びLiMoOの少なくとも1つを含む。1つの実施例において、硫化物及びセレン化物の少なくとも1つは、アノード上に電気めっきされるMoを許容する硫化モリブデン又はセレン化モリブデンを形成する酸化モリブデンの酸化物との交換反応を受ける。硫化物が酸化して硫酸塩又はセレン化物へ更にセレン酸塩になることを妨げるために、酸素還元カソードは、FeOOH又はNiOOHカソードのようなオキシ水酸化物カソードのような酸素を要求しない水酸化物を含む酸化−還元化学に参加する溶融−水酸化物−電極−安定なカソードにより置換されるかもしれない。典型的なセルは、アルゴン雰囲気のような不活性雰囲気を持つもの又はシールされる、[Mo/LiOH−LiBr−MoS/FeOOH]、[Mo/LiOH−LiBr−MoSe/FeOOH]、[Mo/LiOH−LiBr−MoS−MoSe/FeOOH]、[Mo/LiOH−LiBr−LiMoO−MoS/FeOOH]、及び[Mo/LiOH−LiBr−LiMoO−MoSe−MoS/FeOOH]である。
もう1つの実施例において、アノード状に電気めっきされることができ、電解質中に溶解できる化合物を形成するため、アノード金属酸化物腐食生成物と反応する電解質に、化合物が追加される。MgOを含むアノードを持つセルの1つの実施例において、LiOは、LiOH−LiBr電解質に追加される。LiOは、電解質中に溶解できるLiMoOを形成するためMoO腐食生成物と反応し、そして、アノード上に再度めっきされる。1つの実施例において、シールされたセルは、LiOがLiOHに脱水化されずに残るように、Oガス又は乾燥空気のような酸素の乾燥源の供給がなされる。HOは、オペレーション中にセル内で形成され、そして、乾燥O源のフロー速度が、セル内でHOの濃度を達成するように維持されて、そして、LiOがLiMoO.を形成するために反応に対してLiOが利用可能であるように許す。1つの実施例において、LiO濃度は、約0.001mole%から50mole%迄の範囲内に維持される。HOは、MoとHOが反応するよりも下の温度までセルを冷却し、所望の量のHOを添加し、そして、セル温度を再び評価することによって、消費したHOを補給するようにセルに追加されるかもしれない。典型的なセルは、[Mo/LiOH−LiBr−LiMoO/NiO(O)]及び[Mo/LiOH−LiBr−LiMoO−MoS/NiO(O)]である。
1つの実施例において、セルは、ニッケル及びLiOH−LiBrのような溶融電解質を含み、追加的に、NiBrのようなニッケルハロゲン化物のようなアノードのハロゲン化物のような遷移金属ハロゲン化物のような金属ハロゲン化物電解質添加剤を含む。1つの実施例において、セルは、酸素の追加なしにシールされる。セルは、加熱されるリザーバーのようなHO源を備えるHOの追加で、維持される。カソード反応は、内部電気分解反応から酸素及び水酸化物へとのHOの還元であるかもしれない。追加的な外部から供給される酸素無しで、アノードの腐食が防止されるであろう。酸素アニオンの形成は、ハイドリノ反応を促進するオキシ水酸化物の形成という結果に順になるかもしれない。
触媒形成反応を考慮すると、放電の間に起きた対半電池反応は次のように与えられる。
アノード:
OH+H → HO+e+H(1/p) (61)
カソード:
+2HO+4e → 4OH (62)
全反応は、次式の通りである。
2H+1/2O → HO+2H(1/p) (63)
ここで、HOは触媒として機能した。HO電気分解という結果になる、典型的なイオン運搬、電解質−HO反応は、次のようになる。
アノード:
2OH → 2H+O +e (64)
カソード:
+HO+e → 1/2O+2OH (65)
アノード:
2OH → H+HOO+e (66)
カソード:
HOO+1/2HO+e → 2HO+1/4O (67)
アノード:
3OH → O+HO+H+3e (68)
カソード:
3/4O+3/2HO+3e → 3OH (69)
ここで、式(64)、(66)、及び(68)の水素は、ハイドリノを形成するために反応するかもしれない。
2H → 2H(1/4) (70)
全反応は、次式の通りである。
O → 1/2O+2H(1/4) (71)
O → 1/2O+H (72)
ここで、式(64)、(66)、及び(68)の水素は、HO触媒を形成するために追加的に反応するかもしれず、式(65)、(67)、及び(69)の酸素は、それぞれ、式(61)及び(62)に従って、反応しOHを形成するかもしれない。酸化物、過酸化物、超酸化物、及びHOOのような他の酸素種及び対応する酸化−還元反応は、ハイドリノ形成から放出されるエネルギーによって生成された過剰の電流を運ぶハイドリノ、触媒、Hの少なくとも1つを形成するためHOの自発的な電気分解に含まれるかもしれない。もう1つの実施例において、アノードは、Moを含み、電解質添加剤は、モリブデン・ハライドを含む。
1つの実施例において、電解質、アノード、及びカソードの少なくとも1つは、金属オキシ水酸化物中間体を通してH及びHOH触媒の形成を引き起こす化合物及び材料を含む。セルは、KOHのような水溶性電解質又はLiOH−LiBrのような溶融塩電解質を含むかもしれない。HOH触媒を形成するアノードでのNi又はCoのそれらのような水酸化物及びオキシ水酸化物の典型的な反応は次の通りである。
Ni(OH)+OH → NiOOH+HO+e (73)
及び
Ni(OH) → NiO+HO (74)
反応又は反応物は少なくとも部分的に熱的に駆動されるかもしれない。1つの実施例において、アノードの表面は、部分的に酸化された状態に維持される。酸化された状態は、水酸基、オキシ水酸基、及びオキシド基の群(oxide groups)の少なくとも1つを含む。酸化された表面の官能基は、HOH及び原子水素のようなハイドリノを形成する触媒の少なくとも1つの形成に参加するかもしれないが、ここで、原子水素は、ハイドリノ触媒及びハイドリノの少なくとも1つを形成する電解質及びアノードの少なくとも1つの種と反応するかもしれない。1つの実施例において、アノード及び電解質の少なくとも1つは、部分的な酸化を支持する材料又は種を含む。アノードは、金属、合金、又は、酸化される表面を形成する混合物を含むかもしれないが、酸化される表面は実質的に腐食しないかもしれない。アノードは、酸化物被覆を可逆的に形成する、貴重な金属、貴金属、Pt、Pd、Au、Ir、Ru、Ag、Co、Cu、及びNiの少なくとも1つを含むかもしれない。他の妥当な材料は、酸化するそれらであり、そして、酸化された形態は、水素で直ちに還元される。1つの実施例において、少なくとも1つの化合物又は種がアノードの酸化された状態を維持するため電解質に添加される。典型的な添加剤は、LiF及びKX(X=F、Cl、Br、I)のようなアルカリ及びアルカリ土類ハロゲン化物である。1つの実施例において、セルは、ハイドリノ反応を伝播するように妥当な酸化された状態にアノードを維持する電圧の範囲内でオペレーションされる。電圧範囲は、顕著なアノード腐食なしに、オペレーションを更に許すかもしれない。断続的な電気分解波形は、妥当な電圧範囲を維持するかもしれない。その範囲は、約0.5Vから2V、約0.6Vから1.5V、約0.7Vから1.2V、約0.75Vから1.1V、約0.8Vから0.9V、及び、約0.8Vから0.85Vの少なくとも1つであるかもしれない。断続的なサイクルの充電及び放電フェーズの各々の間の波形は、限定される電圧若しくはコントロールされる電圧、コントロールされるタイム・リミット、及びコントロールされる電流の少なくとも1つであるかもしれない。1つの実施例において、酸素還元によってカソードで形成される酸素イオンは、セルのイオン電流を運ぶ。酸素イオン電流は、アノードの酸化の所望の状態を維持するためにコントロールされる。酸素イオン電流は、カソード及びアノード酸素圧力の少なくとも1つを増加させることのような手段により酸素還元速度を増加させること及びセル電流を増加させることの少なくとも1つにより増加させられるかもしれない。酸素フローは、NiO、リチウム化されるNiO、CoO、Pt及び希土類酸化物のようなカソードの酸素反応触媒を用いてカソードで酸素還元速度を増加させることにより増加されるかもしれないが、ここで、増加させられた酸素電流は、アノードでオキシ水酸化物の形成を支持する。1つの実施例において、CIHTセル温度は、より低い温度を有利とするオキシ水酸化物分解を避ける一方、高温を有利とするハイドリノ反応の速度を最大限化するように調節される。1つの実施例において、温度は、約25℃から1000℃、300℃から800℃、及び400℃から500℃の少なくとも1つの範囲内にある。
1つの実施例において、断続的な若しくは連続的な放電サイクルの放電及び充電の少なくとも1つの電流密度は、ハイドリノ形成の速度における増大を引き起こすように非常に高い。ピーク電流密度は、0.001mA/cmから100,000A/cm、0.1mA/cmから10,000A/cm、1mA/cmから1000A/cm、10mA/cmから100A/cm、及び100mA/cmから1A/cmの少なくとも1つの範囲内にあるかもしれない。セルは、正味のパワーがセルによって発生させられるように、充電及び放電の電圧範囲の間の許容差を維持するために、サイクルの各フェーズに対して短い継続時間でもって高い電流で断続的に充電及び放電をさせられるかもしれない。時間間隔は、約10−6sから10s及び10−3sから1sのうちから選択される少なくとも1つの範囲内にある。電流は、AC、DC、又は、AC−DC混合であるかもしれない。1つの実施例において、電気的パワー・コンバーターに対して電磁流体力学的プラズマを含み、電流は、DC磁場が電流により生成されるようにDCである。1つの実施例において、充電及び放電電流の少なくとも1つは、AC変調(AC modulation)を含む。AC周波数は、約0.1Hzから10GHz、1Hzから1MHz、10Hzから100kHz、及び100Hzから10kHzの範囲内にあるかもしれない。変調(modulation)のピーク電圧は、約0.001Vから10V、0.01Vから5V、0.1Vから3V、0.2Vから2V、0.3Vから1.5V、及び0.5Vから1Vから選択される少なくとも1つの範囲内にあるかもしれない。1つの実施例において、電流パルスは、より高い電圧又は電流の少なくとも1つを達成するため伝送線に沿ってデリバリされる。印加される高電流パルスがACである典型的な場合において、最も早い反応速度は、そのサンプルから電荷を引き出す最大の能力に対応する、約0Aでの最大速度で電流が充電されるときに、達成されるかもしれない。電極分離は、高電流密度を許容するようセル抵抗を減少させるように最小化されるかもしれない。分離距離は、電流密度、セル抵抗、電圧及び他の電気的パラメーターをモニターすることにより、及び、分離を調整するこれらの値の1又はそれ以上を用いることにより、動的にコントロールされるかもしれない。電極は、鋭い角又は先端でのような表面の特定の領域で電流を集中させるように設計されるかもしれない。1つの実施例において、電極は、約500mA/cm又はそれ以上のような高い電流を達成するために電流密度及び場を集中させるよう、立方体又は針又は他の鋭い角を備える形状を含む。
1つの実施例において、アノードは、水素への結合及び水素化物の少なくとも1つを形成する内部遷移金属、遷移金属、及び貴金属の少なくとも1つのような金属のような材料を含む。材料は、アノードの表面の上に効果的な原子水素を増加させるかもしれない。増加させられた表面水素は、アノード腐食からの保護及びハイドリノ反応の所望の速度の少なくとも1つを維持するため、減少させられる水素拡散又は透過速度を許すかもしれない。典型的な材料は、Pt、Pd、Au、Ir、Ru、Co、Cu、Ni、V、及びNb、及び、如何なる所望の量において、単独若しくは混合物或いは合金として、存在するかもしれない混合物である。金属のような材料は、水素解離剤として機能するかもしれない。
増加させられた原子水素は、ハイドリノ反応における増加、及び腐食、を防止するように存在する水素の有効性の強化、の少なくとも1つを提供するように機能するかもしれない。典型的な解離性の金属は、Pt、Pd、Ir、Ru、Co、Ni、V、及びNbである。1つの実施例において、化合物又は材料は、セル電圧を増加させるアノード及び電解質の少なくとも1つに添加される。その増加は、電極の過電圧、ハイドリノ反応速度、及びアノードのフェルミ準位の少なくとも1における変化によるかもしれない。解離性の金属は、水素透過性のアノードを横切る水素の流れの速度を増加させるかもしれない。典型的なアノード金属添加剤は、Pt及びAuであるが、ここで、添加剤は、合金又は混合物を形成する大部分Niアノードに対してであるかもしれない。典型的な電解質添加剤は、Mgl、Cal、MgO、及びZrOである。1つの実施例において、PtNi又はPtAuPdのような合金又は混合物のような貴金属をドープされた金属又は貴金属を含むアノードは、貴金属の不存在下で、Niのようなベース金属よりも高いオペレーション電圧を持つが、何故ならば、それはより低い過電圧を持ち、及び、充電フェーズの間の電気分解から水素のより高い収率を与えるからである。フラットな高い電圧バンドを維持するようにHは、電気分解のために、放電の間に透過して出るリザーバー内に蓄積されるかもしれない。1つの実施例において、アノード表面に供給されるHは、電気分解のみからである。
1つの実施例において、化合物は、アノードを安定化し、及びカソード表面で反応速度を増加させるように、LiOH−LiBrのような電解質に添加されるかもしれない。妥当な添加剤は、CsOH及びNaOHの少なくとも1つのようなアルカリ水酸化物、アルカリ土類水酸化物、アルカリ又はアルカリ土類ハロゲン化物、及び、CoO、NiO、LiNiO、CoO、LiCoO、及び、ZrO、MgOのような希土類酸化物のような酸化物、塩基性を増加させる化合物、CeO、La、MoOOH、MoCl、CuCl、CoCl;TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOH、FeOOH、GaOOH、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH、及びSmOOHのようなオキシ水酸化物;Feのような酸化物又はFeBrのようなハロゲン化物のようなFe化合物、LiSOのような硫酸塩、LiPOのようなリン酸塩、LiWOのようなタングステン酸塩、LiCOような炭酸塩、アノードでLiNiOを形成するNiO若しくはNi(OH)、LiFeOを得形成するFeのような鉄化合物、アノードでMgNiOを形成するMgO、ヘキサフルオロリン酸1−ブチル−3−メチルイミダゾリウム(l−butyl−3−methylimidazol−3−ium hexafluorophosphate)のような安定な金属錯体又は大きな安定な分子カチオンを備えるもののような大きなカチオンを備える化合物、ベタイン・ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(betaine bis(trifluoromethanesulfonyl)imide)、又は、N−ブチル−N−メチルピロリジニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(N−Butyl−N−Methyl pyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide)、及び、LiHSのようなHSを含む化合物、である。1つの実施例において、添加剤は、ビスマス化合物のBi3+カチオン又はアルカリ土類化合物のそれのようなより高い電荷を持つもの又はCsOHのCsイオンのような大きなカチオンを持つ化合物を含む。濃度は、過剰の腐食を避けるように調節される。典型的な低濃度は、約<1mole%、又は<5mole%である。1つの実施例において、添加剤は、カソードで還元されるかもしれず、アノードに移動するかもしれず、及びアノードで酸化されるかもしれない添加剤が添加される。このようにして、化合物は、式(61−63)による与えられる反応から電流に加えて寄生電流を引き起こす。添加剤は、複数の安定な酸化状態を持つかもしれない。典型的な妥当な添加剤は、FeBr、FeBr、FeO、Fe、Fe(OH)、及びFe(GH)、のような鉄化合物、及び、Feを置換する遷移金属のような他の金属である。添加剤は、ハイドリノ反応の速度を増大するように高電流を引き起こすかもしれない。
1つの実施例において、アノードは、Pt、Ir、Re、Pd、又はAuPdPtのような貴金属の合金又は混合物又は貴金属、及び、CeO又はLa3、のような希土類酸化物、Agの少なくとも1つのような添加剤及び第1次金属を含む。LiCO、LiO、NiO、又はNi(OH)の1つは、アノード内でLiNiOを生成する添加剤として機能するかもしれない。LiNiOは、導電率を変えるかもしれず、セルの電気化学的オペレーションの間に酸化物―水酸化物相互変換を促進させるかもしれず、或いは、ハイドリノ反応を容易にする、Li+電子反応、を促進させるかもしれない。添加剤は、それぞれ、充電及び放電の間にアノードで産生されるH又はHOの少なくとも1つに対して過電圧を低下させるかもしれない。実施例において、Ptアノード添加剤及びCsOH電解質添加剤を含むセルは、[NiPt(H2)/(LiOH−LiBr−CsOH)/NiO]、[CoPt(H2)/(LiOH−LiBr−CsOH)/NiO]、及び[MoPt(H2)/(LiOH−LiBr−CsOFi)/NiO]である。1つの実施例において、テープキャストのようなアノード及び電解質の少なくとも1つに対する添加剤は、固体酸化物燃料電解質(solid−oxide fuel cell electrolyte)、酸化物導電体(oxide conductor)、Srも含むかもしれないイットリア安定化ジルコニア(yttria−stabilized zirconia)(YSZ)(例えば、共通8%形態Y8SZ)、スカンジア安定化ジルコニア(ScSZ)(例えば、共通9mol%Sc2O3−9ScSZ)、ガドリニウム固溶セリア(GDC)又はガドリニアドープセリア(CGO)、ガリウム酸ランタン、バナジン酸ビスマス銅(例えば、BiCuVO)、MgO、ZrO、La、CeO、La1−xSrCo3−□、のようなペロブスカイト材料、プロトン導電体、ドープしたセレン酸バリウム及びジルコン酸バリウム、及び、ニオブ酸ストロンチウム・セリウム・イットリウム及びHWOのようなSrCeO−タイプのプロトン導電体を含む。加えて、添加剤は、Al、Mo、遷移金属、内部遷移金属、又は希土類金属のような金属を含むかもしれない。
1つの実施例において、アノード、カソード、又は電解質の少なくとも1つは、高い電流のようにハイドリノ触媒反応速度を増加させるのと同じ機能が達成される添加剤を含む。添加剤は、H触媒反応の間に形成される電子を取り除くかもしれない。添加剤は、電子交換反応を受けるかもしれない。典型的な実施例において、添加剤は、アノード又はカソードに添加されるかもしれないカーボン、又は例を含む。電子は、中性を維持するため、電解質からLiをインターカレーションするC を形成するカーボンと反応する。このようにして、カーボンは、高電流と同様にして、電子を取り除くシンクとして機能する。
CIHTセルの1つの実施例において、アノードは、透過又は拡散によりHを提供するHリザーバーを含むが、ここで、外側壁は、電解質と接触しており、及び、アノード表面を含んでいる。アノードは、リザーバーの内側に添加される材料又は化合物を含む添加剤を更に含む。添加剤は、アノード腐食を本質的に防止するような電圧が維持され、及び/又は、より高い速度でのハイドリノ反応が容易ならしめるため、アノードの電圧を変化させるかもしれない。添加剤は、Hと可逆的に反応するかもしれない化合物を含むかもしれないが、ここで、Hは、リザーバーの壁を通しての輸送を被るかもしれない。輸送は、充電時にリザーバーの中へと、及び、放電時にリザーバーの外へとなるかもしれない。アノードの内側に水素化物又は水素蓄積材料を含む添加剤は、放電時に水素源として機能し、充電により再生される。Ptのような貴金属のような水素解離剤は、水素解離を増加させ、そして、水素透過性のアノードを通して水素フラックスを増加させるかもしれない。添加剤は、LiH、チタニウム水素化物、MgH、ZrH、VH、NbH、LaNi、LiH+LiNH、又はLiN、のような水素貯蔵材料、又は、アノードの内側に導電性の液体を作るアルミニウム又はマグネシウムのような他の金属窒化物又は窒化アルカリの共晶混合物のような混合物を含む。H透過性のアノードを通って輸送されるHと反応する添加剤は、アノード電圧寄与を生じるかもしれない。電圧は、アノードを横切るHの輸送に対するHと添加剤との反応の依存性によるかもしれないが、ここで、アノード表面での外部電気化学反応が、Hを生成又は消費する。追加の妥当な添加剤は、MoO、MoS、Coのような遷移金属のような金属、及びPdのような貴金属である。外部のものとの内部添加剤との相互作用により電圧へ寄与する添加剤の典型的な反応は、次の通りである。
4OH (外部)+Li(内部)
→ LiNH2(内部)+2LiH(内部)+4e+2O2(外部)
(75)
OH (外部)+Li(内部)
→ LiH(内部)+e+l/2O2(外部) (76)
及び
6OH (外部)+LaNi5(内部)
→ LaNi6(内部)+6e+3O2(外部) (77)
1つの実施例において、NH 触媒及びHは、ハイドリノが外側だけでなくアノードの内側でも形成されるように、アノードの内側に形成される。後者の場合における触媒はHOHであるかもしれない。アノードの内側のNH 触媒及びHの形成は、水素透過性のアノードを通るH輸送によるかもしれない。輸送を受けるHの形成は、ハイドリノの形成において解放されるエネルギーから電気分解されるHOから又はOHの酸化によるかもしれない。Hは、アノードでの酸化及びカソードでの還元によるかもしれず、大きなエネルギー解放でハイドリノ形成が確保されることは、触媒としてNH 及びHOHの少なくとも1つを使用するCIHTセルのもう1つの実施例を含む。NH 触媒を形成する反応物は、本開示のLi−N−Hシステムを含むかもしれない。
水溶性の電解質を含むもののようなCIHTセルの1つの実施例において、アノードは、塩基でエッチングされたNiAlを含む。アノードは、テープキャストNiAl合金を含むかもしれない。塩基でエッチングされた合金は、R−Niを含むかもしれない。その代わり、アノードは、水溶性のセルに対するような、H透過性のアノードとして機能する金属化ポリマーを含むかもしれない。1つの実施例において、金属化ポリマー・アノードは、Ni、Co、及びMo、の少なくとも1つを含む。水溶性の電解質セルだけでなく、溶融塩電解質セルは、テフロン(登録商標)のような高融点を持つ金属化アノード・ポリマーを含むかもしれない。
CIHTセルの1つの実施例において、ハイドリノ反応速度は、高電流の発展又は適用に依存している。CIHTセルは、ハイドリノ反応の速度を増大させるため、高電流で、充電されそして放電されるかもしれない。そのセルは、電気的エネルギーにおけるゲインがハイドリノ反応からの寄与によって達成されるように、断続的に、充電されて放電されるかもしれない。高い充電及び放電電流の少なくとも1つが可能な1つの実施例において、ニッケル−金属−水素化物−バッテリ−タイプ(NiMH‐タイプのセル)CIHTセルは、槽、活性な材料としてニッケルオキシ水酸化物に少なくとも部分的に充電される水酸化ニッケルを含む正のプレートと、活性材料として対応する水素化物に充電されるNiFe、MgNi、及びLaNiのような水素吸収合金を含む負のプレートと、セルガード(Celgard)のようなセパレータ又は不織布又は織布であるかもしれないポリオレフィンのような他の微細な繊維と、及びアルカリ電解質と、を含む。妥当な電解質は、KOH、NaOH、又はLiOHのようなアルカリ水酸化物のような水溶性の水酸化物塩である。LiBrのようなアルカリハロゲン化物のようなもう1つの塩は、導電率を向上させるために添加されるかもしれない。1つの実施例において、LiOH−LiBrのような高電流を運ぶ高い導電率のための電解質は、如何なる酸素還元反応を制限し、そして、腐食を制限するために、選択される。
1つの実施例において、触媒HOHは、ハイドリノを形成するためのHの触媒反応がおこるように、H又はHの源の存在下で、負の電極で形成される。1つの実施例において、活性なアノード材料は、Hの源であり、そして、カソードの活性材料は、OHのようなOを含む化合物又は酸素の源である。NiMH−タイプのセルに対して、妥当な活性アノード材料は、ニッケル水素化物であり、そして、妥当な活性カソード材料は、ニッケルオキシ水酸化物、NiO(OH)である。このNiMHタイプのセルにおいておこる反応は以下の通りである。
アノード反応(負の電極):
OH+MH → HO+M+e (78)
カソード反応(正の電極):
NiO(OH)+HO+e → Ni(OH)+OH (79)
NiMH−タイプのセルの負の電極内の「金属」Mは、金属水素化物化合物の混合物を可逆的に形成する役割を果たす少なくとも1つの化合物を含む。Mは、Aがランタン、セリウム、ネオジム、プラセオジムの希土類混合物であり、Bがニッケル、コバルト、マンガン、及び/又はアルミニウムであるところ、ABの少なくとも1つのような金属間化合物、及び、Aがチタン及び/又はバナジウムであり、Bがジルコニウム若しくはニッケル、クロムで修飾されたもの、コバルト、鉄、及び/又はマンガンであるところ、AB化合物に基づくより高い容量の負の電極材料を含むかもしれない。Mは、本開示のそれらのような他の妥当な水素化物を含むかもしれない。
1つの実施例において、水素吸収合金は、通常の圧力及び温度レベルで若しくはその近くで、水素が吸収及び解放されるように、妥当な結合エネルギーを提供するため吸熱的に熱を発生させる水素化物の金属(B)と発熱的に熱を発生させる水素化物の金属(A)とを混合する。如何にそれらの金属が混合されるかにより、合金は、以下のタイプを含む。TiFeのようなAB、ZnMnのようなAB、LaNiのようなAB、及びMgNiのようなABである。典型的な妥当なアノード合金は、ニッケル及びチタンが母金属として機能するABタイプの合金及びニッケルが母金属として機能するところ、ランタン族の金属である。
1つの実施例において、式(78−79)のそれらのような受動態内部放電反応に追加して、放電が、高いハイドリノ反応速度を達成するためCIHTセルを通して高い電流を強制する外部電流又は電力源で駆動される。高い放電電流密度は、0.1A/cmから100,000A/cm、1A/cmから10,000A/cm、1A/cmから1000A/cm、10A/cmから1000A/cm、及び10A/cmから100A/cm、の少なくとも1つの範囲内であるかもしれない。ハイドリノ反応はそして、パワー及びエネルギー・ゲインが、如何なる外部電流源及びセルを再充電するために要求されるインプットを引いたアウトプットの正味において達成されるように、放電パワーへの寄与を提供する。1つの実施例において、外部電流源はもう1つのCIHTセルを含むかもしれない。式(71)に与えられるように、ハイドリノを形成する反応は、生成物としてセル内に酸素を供給する。ハイドリノガスは、セルの外に拡散するかもしれない。そして、酸素は、図1及び2において与えられるようなアノードで供給されるかもしれない水素ガスの追加により水に変換されて戻るかもしれない。
1つの実施例において、電解質は、LiOH−LiBrのような本開示のもののような溶融塩を含み、そして、アノードH源及びカソード酸素源は、溶融塩電解質に曝されるオペレーション温度で安定である。典型的な高電流駆動セルは、[MH/LiOH−LiBr/FeOOH]であるが、MHはオペレーション温度及び条件で安定である金属水素化物である。水素化物は、ここにおいて参照され組み込まれる、W.M.Mueller、J.P.Blackledge、及びG.G.Libowitz、金属水素化物、Academic Press、New York、(1968)、金属間化合物内の水素 I、Edited by L.Schlapbach、Springer−Verlag、Berlin、及び金属間化合物内の水素 II、Edited by L.Schlapbach、Springer−Verlag、Berlinによって与えられる分野において知られる、チタン、バナジウム、ニオブ、タンタル、ジルコニウム、及びハフニウム水素化物、希土類水素化物、イットリウム及びスカンジウム水素化物、遷移元素水素化物、金属間水素化物、及びそれらの合金のような水素貯蔵材料を含むかもしれない。金属水素化物は、ランタン、ガドリニウム、イッテルビウム、セリウム、及びプラセオジムの1つのような希土類水素化物、イットリウム及びネオジムの1つのような内部遷移金属水素化物、スカンジウム及びチタンの1つのような遷移金属水素化物、及び、ジルコニウム−チタン(50%/50%)の1つのような合金水素化物を含むかもしれない。1つの実施例において、HガスはアノードでHの源である。典型的なセルは、[Ni(H)/LiOH−LiBr/FeOOH]である。
本開示は、更に、熱エネルギーを発生させるパワー・システムに関する。そのパワー・システムは、大気圧、大気圧より上、及び大気圧より下の少なくとも1つの圧力が可能な少なくとも1つの槽と、少なくとも1つのヒーターと、ハイドリノ反応物を構成する反応物と、ここで、それは、(a)発生期のHOを含む触媒及び触媒源;(b)原子水素及び原子水素源;(c)触媒源、触媒、原子水素源、及び原子水素の少なくとも1つを形成するハロゲン化物化合物及び水酸化物化合物を含む反応物;を含み、及び、原子水素の触媒反応を開始する1又はそれ以上の反応物と、を含むが、その反応は、反応物を混合及び加熱の少なくとも1つを行うと起きる。水酸化物化合物及びハロゲン化物化合物の少なくとも1つは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、内部遷移金属、及び希土類金属、及び、Al、Ga、In、Sn、Pb、Bi、Cd、Cu、Co、Mo、及びNi、Sb、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、及びZn、の少なくとも1つを含む。1つの実施例において、反応物は更に、反応物を再生するため生成物と反応させられるHOの源を含む。
本開示は、更に、電気及び熱エネルギーの少なくとも1つを発生させる電気化学的パワー・システムに関する。その電気化学的パワー・システムは大気から閉鎖された槽を含み、その槽は少なくとも1つのカソード、少なくとも1つのアノード、少なくとも1つのバイポーラー・プレート、及び分離した電子流れ及びイオン質量輸送を伴うセル・オペレーションの間にハイドリノ反応物を構成する反応物を含み、その反応物は、以下のものから選択される少なくとも2つの構成要素を含む。それらは、(a)少なくとも1つのHO源;(b)nを整数、Mをアルカリ金属として、nH、OH、OH、発生期のHO、HS、又はMNH、から選択されるグループの少なくとも1つを含む触媒又は触媒源の少なくとも1つ;及び(c)原子水素源又は原子水素の少なくとも1つ、触媒源、触媒、原子水素源、及び原子水素の少なくとも1つを形成する1又はそれ以上の反応物、原子水素の触媒反応を開始する1又はそれ以上の反応物、及び支持体;であるが、ここで、カソード、アノード、反応物、及びバイポーラー・プレートの組合せは、原子水素の触媒反応が伝播することを許容するように、各カソード及び対応するアノードの間の化学ポテンシャルを維持し、そして、そのシステムは更に電解システムを含む。1つの実施例において、電気化学的パワー・システムの電解システムは、原子水素源又は原子水素を提供するようにHOを断続的に電気分解し、そして、サイクルの正味のエネルギー・バランスにおいてゲインがあるように、セルを放電する。反応物は、溶融水酸化物の少なくとも1つ;共晶塩混合物の少なくとも1つ;溶融水酸化物及び少なくとも1つの他の化合物の混合物の少なくとも1つ;溶融水酸化物及び塩の混合物の少なくとも1つ;溶融水酸化物及びハロゲン化物塩の混合物の少なくとも1つ;アルカリ水酸化物及びアルカリハロゲン化物の混合物の少なくとも1つ;LiOH−LiBr、LiOH−LiX、NaOH−NaBr、NaOH−NaI、NaOH−NaX、及びKOH−KX(ここで、Xはハロゲンを表す)、少なくとも1つのマトリクス、及び少なくとも1つの添加剤、から選択される少なくとも1つの電解質を含むかもしれない。電気化学的パワー・システムは更にヒーターを含むかもしれない。電解質の融点より上の電気化学的パワー・システムのセル温度は、約0℃から1500℃だけ電解質の融点より高い、約0℃から1000℃だけ電解質の融点より高い、約0℃から500℃だけ電解質の融点より高い、0℃から約250℃だけ電解質の融点より高い、及び約0℃から100℃だけ電解質の融点より高い、から選択される少なくとも1つの範囲内にあるかもしれない。実施例において、電気化学的パワー・システムのマトリクスは、オキシアニオン化合物、アルミン酸塩、タングステン酸塩、ジルコン酸塩、チタン酸塩、硫酸塩、リン酸塩、炭酸塩、硝酸塩、クロム酸塩、及び、マンガン酸塩、酸化物、窒化物、ホウ化物、カルコゲニド、ケイ化物、リン化物、及び炭化物、金属、金属酸化物、非金属、及び非金属酸化物、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、内部遷移金属、及び土類金属の酸化物、及び、Al、Ga、In、Sn、Pb、S、Te、Se、N、P、As、Sb、Bi、C、Si、Ge、及びB、及び、酸化物又はオキシアニオンを形成する他の元素、の少なくとも1つの酸化物;アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、内部遷移金属、及び希土類金属、及び、Al、Ga、In、Sn、Pb、S、Te、Se、N、P、As、Sb、Bi、C、Si、Ge、及びB、及び、酸化物を形成する他の元素、の少なくとも1つのような少なくとも1つの酸化物、及びオキシアニオン、の少なくとも1つを含み、そして、更に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、内部遷移金属、及び希土類金属、のグループから少なくとも1つのカチオン、及び、Al、Ga、In、Sn、及びPbカチオン、を更に含み、LiAlO、MgO、LiTiO、又はSrTiO;アノード材料の酸化物及び電解質の化合物;電解質の酸化物及びカチオンの少なくとも1つ;電解質MOH(M=アルカリ)の酸化物;Mo、Ti、Zr、Si、Al、Ni、Fe、Ta、V、B、Nb、Se、Te、W、Cr、Mn、Hf、Co、及びM’、(M’はアルカリ土類金属を表す)のグループの元素、金属、合金、又は混合物を含む電解質の酸化物、MoO、TiO2、ZrO、SiO、Al、NiO、FeO、又はFe、TaO、Ta、VO、VO、V、V、B、NbO、NbO、Nb、SeO、SeO、TeO、TeO、WO、WO、Cr、Cr、CrO、CrO、MnO、Mn、Mn2O3、MnO2、Mn2O7、HfO2、CoO、Co2O3、Co3O4、及びMgO;カソード材料の酸化物及びオプションとして電解質の酸化物;LiMoO若しくはLiMoO、LiTiO、LiZrO、LiSiO、LiAlO、LiNiO、LiFeO、LiTaO、L1VO、Li、LiNbO、LiPO、LiSeO、LiSeO、LiTeO、LiTeO、LiWO、LiCrO、LiCr、LiMnO、LiHfO、LiCoO、及びΜ’O(M’はアルカリ土類金属を表す)、及びMgO;アノードの元素又は同じグループの元素の酸化物、及び、Moアノードに関するLiMoO、MoO、LiWO、LiCrO、及びLiCr、を含み、そして、添加剤が、S、LiS、酸化物、MoO、TiO、ZrO、SiO、Al、NiO、FeO若しくはFe、TaO、Ta、VO、VO、V、V、P、P、B、NbO、NbO、Nb、SeO、SeO、TeO、TeO、WO、WO、Cr、Cr、CrO、CrO、MgO、LiTiO、LiAlO、LiMoO若しくはLiMoO、LiZrO、LiSiO、LiNiO、LiFeO、LiTaO、LiVO、Li、LiNbO、LiSeO、LiSeO、LiTeO、LiTeO、LiWO、LiCrO、LiCr、LiMnO、又はLiCoO、MnO、及びCeO、の少なくとも1つを含む。以下の反応の内の少なくとも1つが、電気化学パワー・システムのオペレーションの間に起きるかもしれない。(a)H及びHの少なくとも1つが、HOの電気分解から放電アノードで、形成される。(b)O及びOの少なくとも1つが、HOの電気分解から放電カソードで、形成される。(c)水素触媒が、反応混合物の反応により形成される。(d)ハイドリノが、電気的パワー及び熱パワーの少なくとも1つを正背うするように放電時に形成される。(e)ハイドリノ触媒として機能する発生期のHOを形成するように、OH−が酸化されHと反応する。(f)OH−が酸化され、酸素イオンとHになる。(g)酸素イオン、酸素、及びHOの少なくとも1つが放電カソードで還元される。(h)ハイドリノを形成するようにH及び発生期のHO触媒が反応する。(i)ハイドリノが、電気的パワー及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように放電の間に形成される。電気化学パワー・システムの1つの実施例において、OH−の酸化及び酸素イオン、酸素、及びH2Oの少なくとも1つの還元の少なくとも1つの反応が、断続的な電気分解の電気分解フェーズの間のエネルギーを超えるエネルギーを生産するためセル放電の間に起こる。経時的な放電電流は、断続的な電気分解の電気分解フェーズの間の時間に渡る電流を超えるかもしれない。1つの実施例において、アノード半電池反応は以下の通りであるかもしれない。
OH+2H → HO+e+H(1/4)
ここで、第1のHとOH−との反応はHO触媒及びe−を形成し、第2のHからハイドリノへのHO触媒反応と協奏する。実施例において、放電アノード半電池反応は、標準水素電極に相対的なオペレーション温度に対して熱力学的に補正された約1.2V及び25℃で標準水素電極に相対的な約1.5Vから0.75V、1.3Vから0.9V、及び1.25Vから1.1Vの範囲の少なくとも1つ内の電圧、の少なくとも1つの電圧を持ち、及び、カソード半電池反応は、オペレーション温度に対して熱力学的に補正された約0Vの少なくとも1つ電圧及び25℃で標準水素電極に相対的な約−0.5Vから+0.5V、−0.2Vから+0.2V、及び−0.1Vから+0.1Vの範囲の少なくとも1つ内の電圧を持つ。
本開示の電気化学パワー・システムの1つの実施例において、カソードはNiOを含み、アノードは、Ni、Mo、HAYNES(登録商標)242(登録商標)合金、及び炭素の少なくとも1つを含み、及び、バイメタルの接点は、アノードのそれとは異なる金属であるHAYNES(登録商標)242(登録商標)合金、ハステロイ、Ni、Mo、及びHの少なくとも1つを含む。電気化学的パワー・システムは、バイポーラー・プレートがアノード及びカソードを分離するバイメタルの接点を含むところ、せるの少なくとも1つのスタックを含む。1つの実施例において、セルにHOが供給され、そのHO,蒸気圧が、約0.001Torrから100atm、約0.001Torrから0.1Torr、約0.1Torrから1Torr、約1Torrから10Torr、約10Torrから100Torr、約100Torrから1000Torr、及び約1000Torrから100atm、から選択される少なくとも1つの範囲内にあり、及び、少なくとも大気圧を達成するための圧力バランスは、希ガス及びN2の少なくとも1つを含む供給される不活性ガスによって提供される。1つの実施例において、電気化学的パワー・システムは、そのシステムにHOを供給するため水蒸気発電機を含むかもしれない。1つの実施例において、セルは、充電及び放電フェーズの間を断続的にスイッチングされるが、(i)充電フェーズは、逆の電圧の極性の電極で水の電気分解を少なくとも含み、及び(ii)放電フェーズは、一方又は両方の電極でHO触媒の形成を少なくとも含む。また、(i)カソード又はアノードとして各セルの各電極の役割は、充電及び放電のフェーズの間で行ったり来たりのスイッチングにおいて逆転する。そして、(ii)電流の極性は、充電及び放電のフェーズの間で行ったり来たりのスイッチングにおいて逆転し、充電は、印加される電流及び電圧の適用の少なくとも1つを含む。実施例において、適用される電流及び電圧の少なくとも1つは、約0.001%から約95%の範囲内の負荷サイクルを含む波形と、約0.1Vから10Vの範囲内のセルあたりのピーク電圧と、約0.001W/cmから1000W/cmのピーク電力密度と、及び、約0.0001W/cmから100W/cmの範囲内の平均電力と、を持ち、印加される電流及び電圧は更に、直流電圧、直流、及び、交流電圧及び電圧波形の少なくとも1つを含み、波形は、約1Hzから約1000Hzの範囲内の周波数を含む。断続的なサイクルの波形は、断続的サイクルの放電フェーズ及び電気分解の少なくとも1つに対する変化する電流、電力、及び抵抗、及び、一定電流、電力、電圧、及び抵抗、を含む。実施例において、サイクルの少なくとも1つのフェーズのパラメータは、次のことを含む。断続的フェーズの周波数は、約0.001Hzから10MHz、約0.01Hzから100kHz、及び約0.01Hzから10kHzから選択される少なくとも1つの範囲内にあり、セルあたりの電圧が、約0.1Vから100V、約0.3Vから5V、約0.5Vから2V、及び約0.5Vから1.5Vから選択される少なくとも1つの範囲内にある。ハイドリノを形成するため活性な電極面積あたりの電流は、約1μAcm−2から10Acm−2、約0.1mAcm−2から5Acm−2、及び約1mAcm−2から1Acm−2から選択される少なくとも1つの範囲内にある。ハイドリノを形成するため活性な電極面積あたりの電力は、約1μWcm−2から10Wcm−2、約0.1mWcm−2から5Wcm−2、及び約1mWcm−2から1Wcm−2から選択される少なくとも1つの範囲内にある。ハイドリノを形成するため活性な電極面積あたりの一定電流は、約1μAcm−2から1Acm−2の範囲内にある。ハイドリノを形成するため活性な電極面積あたりの一定電力は、約1mWcm−2から1Wcm−2の範囲内にある。時間インターバルは、約10−4sから10,000s、10−3sから1000s、及び10−2sから100s、及び10−1sから10s、から選択される少なくとも1つの範囲内にある。セルあたりの抵抗は、約1mΩから100MΩ、約1Ωから1MΩ、及び10Ωから1kΩから選択される少なくとも1つの範囲内にある。ハイドリノを形成するため活性な電極面積あたりの導電率は、約10−5から1000Ω−1cm−2、10−4から100Ω−1cm−2、10−3から10Ω−1cm−2、及び10−2から1Ω−1cm−2、から選択される少なくとも1つの範囲内にある。そして、放電電流、電圧、又は時間インターバルの少なくとも1つは、サイクルに渡る電力又はエネルギー・ゲインの少なくとも1つに生じる電気分解フェーズのものより大きい。放電の間の電圧は、アノードの過剰な腐食を防ぐものより上に維持されるかもしれない。
電気化学的パワー・システムは、の1つの実施例において、触媒形成反応は次のように与えられる。
+5H+5e → 2HO+H(1/p)
対向半電池反応は次のように与えられる。
→ 2H+2e
反応は次のように与えられる。
3/2H+1/2O → HO+H(1/p)
以下の生成物の少なくとも1つは、電気化学的パワー・システムのオペレーションの間に水素から形成されるかもしれない。(a)0.23から0.25cm−1の整数倍に0cm−1から2000cm−1の範囲内のマトリクス・シフトを足したところにラマン・ピークを持つ水素生成物。(b)0.23cm−1から0.25cm−1の整数倍に0cm−1から2000cm−1の範囲内のマトリクス・シフトを足したところに赤外ピークを持つ水素生成物。(c)475eVから525eV又は257eV、509eV、506eV、305eV、490eV、400eV、又は468eV、に0eVから10eVの範囲内のマトリクス・シフトを足した範囲内にあるエネルギーでのX線光電子分光法のピークを持つ水素生成物。(d)高磁場側MAS NMRマトリクスシフトを引き起こす水素生成物。(e)TMSに対して−5ppmよりおおきな液体NMRシフト又は高磁場側MAS NMRシフトを持つ水素生成物。(f)0cm−1から5000cm−1の範囲内にあるマトリクス・シフトを足した、0.23cm−1から0.3cm−1の整数倍のところにある間隔を持つ200nmから300nmの範囲内にある、少なくとも2つの電子線発光スペクトルピークを持つ水素生成物。そして、(g)0cm−1から5000cm−1の範囲内のマトリクス・シフトを足した0.23cm−1から0.3cm−1の整数倍での間隔を持つ200nmから300nmの範囲内にある、少なくとも2つのUV蛍光発光スペクトル・ピークを持つ水素生成物。
本開示は更に、水素透過性のアノードを含む水素アノード、水酸化物を含む溶融塩電解質、及び、O及びHOカソードの少なくとも1つを含む、電気化学的パワー・システムに関する。実施例において、水素透過性の状態にある膜及び溶融状態の電解質の少なくとも1つを維持するセル温度は、約25°Cから2000°C、約100°Cから1000°C、約200°Cから750°C、及び約250°Cから500°Cから選択される少なくとも1つの範囲内にあり、 電解質の融点よりも上のセル温度は、約0°Cから1500°C融点より高い、0°Cから1000°C融点より高い、0°Cから500°C融点より高い、0°Cから250°C融点より高い、及び0°Cから100°C融点より高い、の少なくとも1つの範囲にあり、膜厚は、約0.0001cmから0.25cm、0.001cmから0.1cm、及び0.005cmから0.05cm、から選択される少なくとも1つ範囲内にあり、水素圧力は、約1Torrから500atm、10Torrから100atm、及び100Torrから5atm、から選択される少なくとも1つの範囲内に維持され、水素透過速度は、約1×10−13mole s−1cm−2から1×10−4mole s−1cm−2、1×10−12mole s−1cm−2から1×10−5mole s−1cm−2、1×10−11mole s−1cm−2から1×10−6mole s−1cm−2、1×10−10mole s−1cm−2から1×10−7mole s−1cm−2、及び1×10−9mole s−1cm−2から1×10−1mole s−1cm−2、から選択される少なくとも1つの範囲内にある。1つの実施例において、電気化学的パワー・システムは、水素拡散電極を含む水素アノード、水酸化物を含む溶融塩電解質、及び、O及びHOカソードの少なくとも1つ、を含む。実施例において、電解質の溶融状態を維持するセル温度は、約0°Cから1500°C電解質融点より高い、0°Cから1000°C電解質融点より高い、0°Cから500°C電解質融点より高い、0°Cから250°C電解質融点より高い、及び0°Cから100°C電解質融点より高い、から選択される少なくとも1つの範囲内にあり、H2バブリング又は拡散電極の幾何学的面積あたりの水素フロー速度は、約1×10−13mole s−1cm−2から1×10−4mole s−1cm−2、1×10−12mole s−1cm−2から1×10−5mole s−1cm−2、1×10−11mole s−1cm−2から1×10−6mole s−1cm−2、1×10−10mole s−1 cm−2から1×10−7mole s−1cm−2、及び1×10−9mole s−1cm−2から1×10−8mole s−1cm−2、から選択される少なくとも1つの範囲内にあり、対電極での反応の速度は、水素が反応する電極でのそれとマッチする又はそれを超え、HO及びOの少なくとも1つの還元速度は、H又はHの反応速度を維持するのに十分であり、そして、対電極は、十分な速度を支持するのに十分な材料及び表面積を持つ。
本開示は更に熱エネルギーを発生するパワー・システムに関する。そのパワー・システムは、大気圧、大気圧の上、及び大気圧の下の少なくとも1つの圧力が可能な少なくとも1つの槽と、少なくとも1つのヒーターと、(a)発生期のHOを含む触媒又は触媒源;(b)原子水素又は原子水素源;及び(c)原子水素、原子水素源、触媒、及び触媒源の少なくとも1つ;を含むハイドリノ反応物を構成する反応物と、及び、原子水素の触媒反応を開始する1又はそれ以上の反応物と、を含み、その反応物を混合及び加熱の少なくとも1つをすると反応が起こる。実施例において、触媒源、触媒、原子水素源、及び原子水素の少なくとも1つを形成するパワー・システムの反応は、脱水反応、燃焼反応、ルイス酸又は塩基及びプレンステッド・ラウリ酸又は塩基の反応;酸化物塩基反応;酸無水物塩基反応;酸塩基反応;塩基性活性金属反応;酸化還元反応;分解反応;交換反応、及び少なくとも1つのOHを持つ化合物とハロゲン化物、O、S、Se、Te、NH3との交換反応;Oを含む化合物の水素還元反応、から選択される少なくとも1つの反応を含み、そして、Hの源は、反応物が反応を受けるときに形成される発生期のH、及び、水素化物又はガス源及び解離剤からの水素の少なくとも1つである。
VI. 化学反応器
本開示は、ジハイドリノ分子及びハイドリノ水素化物化合物のような、本開示の増大された結合エネルギーの水素種及び化合物を生産するための他の反応器にもまた、関係する。触媒作用の更なる生成物は、セルのタイプによるが、パワー及びオプションとしてプラズマ及び光である。そのような反応器は、以下「水素反応器」又は「水素セル」と称する。水素反応器は、ハイドリノを作るためのセルを含む。ハイドリノを作るためのセルは、ガス放電セル、プラズマトーチ・セル、又は、マイクロ波パワー・セル、及び電気化学セルのような化学反応器の形態であるかもしれない。ハイドリノを作るためのセルの典型的な実施例は、液体燃料電池(セル)、固体燃料電池(セル)、不均一燃料電池(セル)、CIHTセル、及びSF−CIHTセルの形であるかもしれない。これらのセルの各々は、(i)原子水素源;(ii)固体触媒、溶融触媒、液体触媒、ガス状触媒、又はハイドリノを形成するためのそれらの混合物から選択される少なくとも1つの触媒;及び(iii)水素を反応させるための槽及びハイドリノを作るための触媒、を含む。ここに使われ、本開示によって考慮された、用語「水素」は、特に明記しない限り、プロチウム(proteum)(H)だけでなく、デューテリウム(H)もとトリチウム(H)をも含む。典型的な化学反応混合物及び反応器は、本開示のSF−CIHT、CIHT、又は熱セル実施例を含むかもしれない。追加的な典型的な実施例は、この化学反応器のセクションに与えられる。混合物の反応の間に形成される触媒としてHOを持つ反応混合物の例は、本開示内に与えられる。表1及び3に与えられるそれらのような他の触媒は、増大された結合エネルギーの水素種及び化合物を形成するように機能するかもしれない。表3Aの典型的なM−Hタイプの触媒はNaHである。反応及び条件は、反応物、反応wt%、H圧力、及び反応温度のようなパラメータにおいてこれらの典型的なケースから調節されるかもしれない。妥当な反応物、条件、及びパラメータ範囲は、本開示のそれらである。ハイドリノ及び分子ハイドリノは、13.6eVの整数倍の予測される連続放射バンドにより本開示の反応物の生成物であると示されるが、別様に、予期せぬ異常に高いH運動エネルギーは、ミルズの以前の発行物によりレポートされた、Hラインのドップラー・ライン・ブロード化、Hラインの反転、ブレークダウン場なしのプラズマ形成、及び異常に長いプラズマのアフターグロー継続期間によって、測定された。CIHTセル及び固体燃料に関するそれのようなデータは、他の研究者によって、別の場所で、独立的に、実証されてきた。本開示のセルによるハイドリノの形成はまた、別の代替の源無しで10より大きなファクターで大抵の場合入力を超える電気的入力の複数倍であった、長い継続期間に渡った連続的な出力であった電気的エネルギーによっても確認された。予測された分子ハイドリノH(1/4)は、全体が参照されここにおいて組み込まれる、R.Mills、X Yu、Y.Lu、G Chu、J.He、J.Lotoski、「触媒誘導ハイドリノ遷移(CIHT)電気化学的セル」、International Journal of Energy Research、(2013)、及びR.Mills、J.Lotoski、J.Kong、G Chu、J.He、J.Trevey、「高いパワー密度の触媒誘導ハイドリノ遷移(CIHT)電気化学的セル」、(2014)において、及びミルズの以前の発行文献において報告されるように、第3体Hに移転されるエネルギーでHからH(1/4)への予測されたエネルギー解放と合致した約204eVの運動エネルギーを持つHに対応したm/e=1のピークの前の到着タイムを持つToF−SIMSピーク、500eVのH(1/4)の予測される全結合エネルギーを示したXPS、H、の回転エネルギーの二乗の量子数p=4又は16である、1950cm−1のH(1/4)の回転エネルギーを示したFTIR分光法及びラマン分光法、Hのエネルギーの二乗の量子数p=4又は16を持つH(1/4)の予測された回転及び振動のスペクトルを示した電子線励起発光スペクトル及びフォトルミネッセンス発光分光法、Mが親イオンの質量でnが整数であるところ、m/e=M+n2のピークとしてゲッター・マトリクスに複合化されるH(1/4)を示したESI−ToFMS及びToF−SIMS、約−4.4ppmの予測された高磁場シスとしたマトリクス・ピークを示したMAS H NMRによって固体燃料及びCIHTセルの生成物として特定された。
ウォーター・フロー熱量計及びセタラムDSC131示差走査熱量計(DSC)の両方を用いて、熱パワーを発生する固体燃料を含むもののような本開示のセルによりハイドリノの形成が、60倍のファクターによって最大の理論エネルギーを超えるハイドリノ形成の固体燃料から熱エネルギーの観測により確認された。MAS H NMRは、約−4.4ppmの予測されたH(1/4)高磁場マトリクス・シフトを示した。1950cm−1で開始するラマンピークは、H(1/4)の自由空間回転エネルギー(0.2414eV)にマッチした。これらの結果は、ミルズの以前の発行された文献に、及び、R.Mills、J.Lotoski、W.Good、J.He、「HGH触媒を形成する固体燃料」、(2014)に報告されているが、これらは、ここにおいて参照され全体が組み込まれる。
1つの実施例において、固体燃料反応は、生成物又は中間体反応生成物としてHO及びHを形成する。HOは、ハイドリノを形成するための触媒として機能するかもしれない。反応物は、少なくとも1つの酸化剤及び還元剤を含み、そして、反応は、少なくとも1つの酸化−還元反応を含む。還元剤はアルカリ金属のような金属を含むかもしれない。反応混合物は更に、水素源及びHO源を含み、オプションとして、炭素、炭化物、ホウ化物、窒化物、TiCNのような炭窒化物、又はニトリルを含む。支持体は金属粉末を含むかもしれない。1つの実施例において、水素支持体は、Mo又はMoPt、MoNi、MoCu、及びMoCoのような本開示におけるそれらのようなMo合金を含む。1つの実施例において、支持体の酸化は、当業者によって知られるようにH雰囲気のような還元性の雰囲気を維持すること、非酸化性の反応温度及び条件を選択すること、及び支持体を酸化しない反応混合物の他の構成要素を選択するような方法によって避けられる。H源は、アルカリ水素化物、アルカリ土類水素化物、遷移水素化物、内部遷移水素化物、希土類水素化物、及び本開示の水素化物のグループから選択されるかもしれない。水素の源は、炭素又はアルミナのような支持体及び本開示のその他のものの上の貴金属のような本開示のそれらのような解離剤を更に含むかもしれない水素ガスであるかもしれない。水の源は、Al、Zn、Sn、Cr、Sb、及びPbのそれらのような水酸化物錯体又は水酸化物のようなものを脱水する化合物を含むかもしれない。水の源は、水素源及び酸素源を含むかもしれない。酸素源は、酸素を含む化合物を含むかもしれない。典型的な化合物又は分子は、O、アルカリ若しくはアルカリ土類酸化物、過酸化物、又は超酸化物、TeO、SeO、PO、P、SO、SO、MSO、MHSO、CO、M、MMnO、MMn、MPO(x、y=整数)、POBr、MClO4、MNO3、NO、NO、NO、N、Cl、及びO(M=アルカリ、及びアルカリ土類又は他のカチオンはMを置換するかもしれない)である。他の典型的な反応物は、Li、LiH、L1NO、LiNO、LiNO、LiN、LiNH、LiNH、LiX、NH3、LiBH、LiAlH、LiAlH、LiOH、LiS、LiHS、LiFeSi、LiCO、LiHCO、LiSO、LiHSO、LiPO、LiHPO、LiHPO、LiMoO、LiNbO、Li(四ホウ酸リチウム)、LiBO、LiWO、LiAlCl、LiGaCl、LiCrO、LiCr、LiTiO、LiZrO、LiAlO、LiCoO、LiGaO、LiGeO、LiMn、LiSiO、LiSiO、LiTaO、LiCuCl、LiPdCl、LiVO、LiIO、LiBrO、LiXO(X=F、Br、Cl、I)、LiFeO、LiIO、LiBrO、LiIO、LiXO(X=F、Br、Cl、I)、LiScO、LiTiO、LiVO、LiCrO、LiCr、LiMn、LiFeO、LiCoO、LiNiO、LiNi、LiCuO、及びLiZnO、(n=1、2、3、又は4)、オキシアニオン、強酸のオキシアニオン、酸化剤、V、I、MnO、Re、CrO、RuO、AgO、PdO、PdO、PtO、PtO、及びNHX(XはCRCにおいて与えられる硝酸塩又は他の妥当なアニオン)のような分子酸化剤、及び、還元剤のグループから選択される試薬を含む。もう1つのアルカリ金属又はカチオンはLiを置換するかもしれない。酸素の追加的な源は、MCoO、MGaO、MGeO、MMn、MSiO、MSiO、MTaO、MVO、MIO、MFeO、MIO、MClO、MSeO、MTiO、MVO、MCrO、MCr、MMn、MFeO、MCoO、MNiO、MNi、MCuO、及びMZnO、(Mはアルカリ、n=1、2、3、又は4)、オキシアニオン、強酸のオキシアニオン、酸化剤、V、I、MnO、Re、CrO、RuO、AgO、PdO、PdO、PtO、PtO、I、I、1、SO、SO、CO、NO、NO、NO、N、N、N、ClO、Cl、Cl、Cl、PO、P、及びP、のような分子酸化剤のグループから選択されるかもしれない。反応物は、ハイドリノを形成する如何なる所望の比率であるかもしれない。典型的な反応混合物は、0.33gのLiH、1.7gのLiNO、及び1gのMgH及び4gの活性炭粉末の混合物である。もう1つの典型的な反応混合物は、KNO(75wt%)のような火薬、針葉樹炭(COの形成を含むかもしれない)(15wt%)、及びS(10wt%);KNO(70.5wt%)及び針葉樹炭(29.5wt%)又は、約±1−30wt%の範囲内のこれらの比率である。水素の源は、CO形成を含む木炭であるかもしれない。
1つの実施例において、反応混合物は、窒素、二酸化炭素、及びHOを形成する反応物を含むかもしれないが、後者は、反応において形成されるHに対するハイドリノ触媒として機能する。1つの実施例において、反応混合物は、硝酸塩、硫酸塩、過塩素酸塩、過酸化水素のような過酸化物、過酸化アセトン(TATP)、又はジアセトン−ジペルオキサイド(DADP)のようなペルオキシ化合物(これらはまた特にO又は別の酸素源(ニトロセルロース(APNC)のようなニトロ化合物)追加でHの源として機能するかもしれない)、酸素又は酸素若しくはオキシアニオン化合物を含む他の化合物を含むかもしれない。反応混合物は、水素、炭素、炭化水素、窒素と結合する酸素からの少なくとも2つを含む官能基又は官能基の源、又は化合物又は可能物の源を含むかもしれない。反応物は、硝酸塩、亜硝酸塩、ニトロ基、及びニトロアミンを含むかもしれない。硝酸塩は、アルカリ硝酸塩のような金属を含むかもしれず、硝酸アンモニウム、又は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、内部遷移金属、又は希土類金属、又は、Al、Ga、In、Sn、又はPb硝酸塩のような当業者に知られる他の硝酸塩を含むかもしれない。ニトロ基は、ニトロエタン、ニトログリセリン、トリニトロトルエンのような有機化合物、又は、当業者に知られる同様な化合物の官能基を含むかもしれない。典型的な反応混合物は、HNO及び、加熱油のような長い炭化水素鎖(C2n+2)を持つ炭素源、ディーゼル燃料、糖液又は砂糖のような酸素を含むかもしれないケロシン又はニトロメタンのようなニトロ又は炭塵のような炭素源である。H源は、NH、燃料オイルのような炭化水素、又は砂糖を含むかもしれない。ここで炭素へのH結合はHのコントロールされた解放を提供する。H解放は、フリーラジカル反応によるかもしれない。Cは、Oと反応し、Hを解放し、炭素−酸素化合物(例えば、CO、CO、及びギ酸塩)を形成するかもしれない。1つの実施例において、1つの化合物は、窒素、二酸化炭素、及びHOを形成する機能を含むかもしれない。炭化水素機能性を含むニトラミンは、シクロトリメチレントリニトロアミンであり、サイクロナイトと共通に称され、又はコード指定RDXによっている。H源及びO源の少なくとも1つの源のようなHO触媒源及びH源の少なくとも1つとして機能するかもしれない他の典型的な化合物は、硝酸アンモニウム(AN)、黒色火薬(75%KNO+15%木炭+10%S)、硝酸アンモニウム/燃料油(ANFO)(94.3%AN+5.7%燃料油)、エリトリトール四硝酸塩(erythritoltetranitrate)、トリニトロトルエン(TNT)、アマトール(80%TNT+20%AN)、テトリトール(70%テトリル+30%TNT)、テトリル(2,4,6−トリニトロフェニルメチルニトラミン(2,4,6−trinitrophenylmethylnitramine)(C))、C−4(91%RDX)、C−3(RDXに基づく)、複合材B(composition B)(63%RDX+36%TNT)、ニトログリセリン、RDX(シクロトリメチレントリニトラミン(cyclotrimethylenetrinitramine))、セムテックス(Semtex)(94.3%PETN+5.7%RDX)、PETN(四硝酸ペンタエリスリトール(pentaerythritol tetranitrate))、HMX又はオクトーゲン(octogen)(オクタヒドロ−l,3,5,7−テトラニトロ−l,3,5,7−テトラゾシン(octahydro−l,3,5,7−tetranitro−l,3,5,7−tetrazocine))、HNIW(CL−20)(2,4,6,8,10,12−ヘキサニトロ−2,4,6,8,10,12−ヘキザアザイソウルツィタン(2,4,6,8,10,12−hexanitro−2,4,6,8,10,12−hexaazaisowurtzitane))、DDF、(4,4’−ジニトロ−3,3’−ジアゼノフロザン(4,4’−dinitro−3,3’−diazenofuroxan))、ヘプタニトロキュバン(heptanitrocubane)、オクタニトロキューバン(octanitrocubane)、2,4,6−トリス−(トリニトロメチル)l,3,5−トリアジン(2,4,6−tris(trinitromethyl)−l,3,5−triazine)、TATNB(1,3,5−トリニトロベンゼン,3,5−三アジド−2,4,6−トリニトロベンゼン(1,3,5−trinitrobenzene,,3,5−triazido−2,4,6−trinitrobenzene))、トリニトロアナリン(trinitroanaline)、TNP(2,4,6−トリニトロフェノールまたはピクリン酸(2,4,6−trinitrophenol又はpicric acid))、D爆薬(ピクリン酸アンモニウム)、メチル・ピクラート(methyl picrate)、エチル・ピクラート(ethyl picrate)、塩化(2−クロロ−l,3,5−トリニトロベンゼン)ピクリン酸塩(picrate chloride(2−chloro−l,3,5−trinitrobenzene))、トリニトロクレゾール(trinitocresol)、スチフニン酸鉛(lead styphnate)鉛2,4,6−トリニトロレゾルシノール酸塩、CHNPb)(lead 2,4,6−trinitroresorcinate,CHNPb)、TATB(鳥アミノトリニトロベンゼン)(triaminotrinitrobenzene)、硝酸メチル、ニトログリコール(nitroglycol)、六硝酸マンニトール(mannitol hexanitrate)、エチレンジニトラミン(ethylenedinitramine)、ニトログアニジン(nitroguanidine)、テトラニトログリコルリル(tetranitroglycoluril)、ニトロセルロース(nitrocellulos)、尿素硝酸塩(urea nitrate)、及びヘキサメチレントリペルオキシドジアミン(hexamethylene triperoxide diamine)(HMTD)のグループから選択される少なくとも1つである。水素、炭素、酸素、及び窒素の比は、如何なる所望の比であってよい。硝酸アンモニウム/燃料油(ANFO)として知られる硝酸アンモニウム(AN)及び燃料油(FO)の反応混合物の1つの実施例において、バランスされた反応を与える妥当な当量は、約94.3wt%AN及び5.7wt%FOであるが、FOは過剰であるかもしれない。AN及びニトロメタンの典型的なバランスされた反応は、次の通りである。
3NHNO+2CHNO → 4N+2CO+9HO (80)
ここで、Hの幾らかはまた、p=4のようなH(1/p)及びH(1/p)のような、より低いエネルギーの水素種に変換される。1つの実施例において、水素、窒素、及び酸素のモル比は、式Cを持つRDXにおけるように同様である。
1つの実施例において、エネルギー論は、アルカリ金属水素化物、アルカリ土類金属水素化物、遷移金属水素化物、内部遷移金属水素化物、及び希土類金属水素化物のような水素化物又はHガスのような原子水素の追加の源、及び、炭素、炭化物、ホウ化物、又は窒化物或いはシリカ又はアルミナのような支持体の上のNi、Nb、又は貴金属のような解離剤を用いることにより増加させられる。反応混合物は、ハイドリノを形成する反応速度を増加させるため原子H及びHO触媒を形成する反応の間に衝撃波又は圧縮を実施するかもしれない。反応混合物は、H及びHO触媒を形成する反応の間に熱を増加させるため少なくとも1つの反応物を含むかもしれない。反応混合物は、固体燃料の顆粒又は小粒の間に分散されるかもしれない空気のような酸素源を含むかもしれない。例えば、AN小粒は約20%空気を含むかもしれない。反応混合物は、空気が入ったガラスビーズのような感光薬を更に含むかもしれない。典型的な実施例において、Alのような粉末化された金属は、反応の速度及び熱を増加するために加えられる。例えば、Al金属文末はANFOに添加されるかもしれない。他の反応混合物は、HOのような触媒源及びH源をも持つ花火用材料を含む。1つの実施例において、ハイドリノの形成は、エネルギーのある又は花火用の材料のそれのようなエネルギーのある反応により供給され得る高い活性化エネルギーを持つが、ハイドリノの形成は反応混合物の自己加熱に寄与する。その代わり、活性化エネルギーは、11,600K/eV.に対応する高い等価な温度を持つCIHTセルのそれのような電気化学的反応により供給され得る。
もう一つの典型的な反応混合物は、約0.01atmから100atmの圧力範囲内であるHガス、NOのようなアルカリ硝酸塩のような硝酸塩、及びPt/C、Pd/C、Pt/Al、又はPd/Alのような水素解離剤である。混合物は、グラファイト又はグレードがGTAのグラフォイル(Grade GTA Grafoil)(ユニオン・カーバイト)のような炭素を更に含むかもしれない。反応比率は、残りはバランス炭素で、約50wt%の硝酸塩と混ぜられた約0.1から10wt%の混合物で、炭素上の約1から10%のPi又はPdのような如何なる所望のものでもあるかもしれない。しかし、その比率は、典型的な実施例において約5から10のファクタで変更され得る。炭素が支持体として使用される場合において、温度は、アルカリ炭酸塩のような炭酸塩のような化合物を形成するC反応という結果となるそれよりも下に維持される。1つの実施例において、温度は、Nに対してNHが形成されるように約50℃−300℃から約100℃−250℃のような範囲内に維持される。
反応物及び再生反応及びシステムは、本開示又は、4/24/2008にPCT出願されたPCT/US08/61455の水素触媒反応器、7/29/2009にPCT出願されたPCT/US09/052072の不均一水素触媒反応器、3/18/2010にPCT出願されたPCT/US10/27828の不均一水素触媒パワーシステム、3/17/2011にPCT出願されたPCT/US11/28889の電気化学的水素触媒パワーシステム、3/30/2012に出願されたPCT/US12/31369のHO−ベースの水素触媒パワーシステム、5/21/13に出願されたPCT/US13/041938のCIHTパワーシステムのような出願(「ミルズ以前の出願」)(これは全体が参照されここに組み込まれる)の私の以前の米国特許出願のそれらを含んでよい。
1つの実施例において、反応は、硝酸塩よりもむしろNO、NO、又はNO、のような窒素酸化物を含むかもしれない。NO、NO、及びNO、及びアルカリ硝酸塩は、オストワルト法を続いて行うハーバー法によって、のように知られる工業的な方法により発生され得る。1つの実施例において、ステップの典型的なシーケンスは、以下の通りである。
Figure 2017508235
具体的には、幾らか酸化物を含んでいるα−鉄のような触媒を用いて、高い温度及び圧力でNHをN及びHから生成するために、ハーバー法は用いられてよい。高温プラチナ又はプラチナ−ロジウム触媒などの触媒でアンモニアをNO、NOおよびNOへと酸化させるためにオストワルト法が利用できる。1つの実施例において、生成物は、アンモニア及びアルカリ化合物の少なくとも1つである。NOは、NHから酸化により形成されるかもしれない。NOは、Mがアルカリであるところ、M硝酸塩を形成するため、MO、MOH、MCO、又はMHCOのようなアルカリ化合物で反応させられる硝酸を形成するため水に溶解されるかもしれない。
1つの実施例において、HO触媒を形成するためMNO(M=アルカリ)のような酸素源の反応、(ii)Hのような源から原子Hの形成、(iii)ハイドリノを形成する反応の少なくとも1つは、加熱されるかもしれないPtのような貴金属のような従来の触媒の上又はによって起こるかもしれない。加熱される触媒はホットフィラメントを含むかもしれない。フィラメントはホットPtフィラメントを含むかもしれない。MNOのような酸素の源は、少なくとも部分的にガス状態であるかもしれない。ガス状態及びその蒸気圧力は、KNOのようなMNOを加熱することによりコントロールされるかもしれない。MNOのような酸素の源は、ガス状のMNOを解放するため加熱される開放ボード内にあるかもしれない。加熱は、ホットフィラメントのようなヒーターを持つかもしれない。1つの典型的な実施例において、MNOは、石英ボートに置かれ、Ptフィラメントはヒーターとして機能するようにボートのまわりを囲む。MNOの蒸気圧は、約0.1Torrから1000Torr又は約1Torrから100Torrの圧力範囲内に維持されるかもしれない。水素源は、約1Torrから100atm、約10Torrから10atm、又は約100Torrから1atm、の圧力範囲内に維持されるガス状の水素であるかもしれない。フィラメントはまた、ガスラインを通ってセルに供給されるかもしれない水素ガスを解離するように機能する。セルは、真空ラインをも含むかもしれない。セル反応は、ハイドリノを形成するように反応する原子H及びHO触媒を生じるかもしれない。反応は、真空、周囲圧力、又は大気圧より高い圧力の少なくとも1つを維持することができる槽内に維持されるかもしれない。H及びMOHのような生成物は、セルから除去されて再生されるかもしれない。1つの典型的な実施例において、MNOは、酸化による分離されるステップとして又は分離される反応槽内において再生されるNH及びHO触媒を形成するため水素源と反応する。1つの実施例において、Hガスのような水素源は、熱的に又は電気分解の少なくとも1つにより、水から発生させられる。典型的な熱の方法は、鉄酸化物サイクル、セリウム(IV)酸化物−セリウム(III)酸化物サイクル、亜鉛−酸化亜鉛サイクル、硫黄−ヨウ素サイクル、銅−塩素サイクル及びハイブリッド硫黄サイクル、及び当業者に知られるその他である。ハイドリノを形成するためHと更に反応するHO触媒を形成するための典型的なセル反応は、次の通りである。
KNO+9/2H → K+NH+3HO (82)
KNO+5H → KH+NH+3HO (83)
KNO+4H → KOH+NH+2HO (84)
KNO+C+2H → KOH+NH+CO (85)
2KNO+C+3H → KCO+1/2N+3HO (86)
窒素酸化物を形成するための典型的な再生反応は、式(81)によって与えられる。
K、KH、KOH、及びKCOのような生成物は、KNO又はKNOを形成するため水に窒素酸化物を添加することによって形成される硝酸で反応されるかもしれない。
O触媒及びHの少なくとも1つを形成するための追加的な妥当な典型的な反応は、表5、6、及び7に与えられる。
Figure 2017508235
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Figure 2017508235
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O触媒を形成する反応物は、Hの源及びO種のようなOの源を含むかもしれない。O種の源は、Oを含む化合物の混合物若しくは化合物、空気、Oの少なくとも1つを含むかもしれない。酸素を含む化合物は酸化剤を含むかもしれない。酸素を含む化合物は、酸化物、オキシ水酸化物、水酸化物、過酸化物、及び超酸化物の少なくとも1を含むかもしれない。妥当な典型的な金属酸化物は、LiO、NaO、及びKOのようなアルカリ酸化物、MgO、CaO、SrO、及びBaOのようなアルカリ土類酸化物、NiO、Ni、FeO、Fe、及びCoOのような遷移金属酸化物、及び内部遷移金属及び希土類金属酸化物、及びAl、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、及びTeのそれらのような半金属又は他の金属のそれら、及びこれらの混合物及び酸素を含む他の元素である。酸化物は、アルカリ、アルカリ土類、遷移、内部遷移及び希土類金属カチオンのようなカチオン及び金属酸化物アニオンのような本開示のそれらのような酸化物アニオン、及び、ΜΜ’2χχ+1、又はMM’2x、(M=アルカリ土類、M’=遷移金属(例えば、Fe又はNi又はMn)、x=整数)、及びΜΜ’2Χ3χ+1、又はΜΜ’2Χ、(M=アルカリ、M’=遷移金属(例えば、Fe又はNi又はMn)、x=整数)のような、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、及びTeのそれらのような半金属及び他の金属のそれら、を含むかもしれない。妥当な典型的なオキシ水酸化物は、AlO(OH)、ScO(OH)、YO(OH)、VO(OH)、CrO(OH)、MnO(OH)(α−MnO(OH)グラウト鉱及びγ−MnΟ(ΟΗ)水マンガン鉱)、FeO(OH)、CoO(OH)、NiO(OH)、RhO(OH)、GaO(OH)、InO(OH)、Ni1/2Co1/2O(OH)、及びM1/3Co1/3Mn1/3O(OH)である。妥当な典型的な水酸化物は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、内部遷移金属、及び希土類金属のような金属のそれら、及び、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、及びTeのような半金属及び他の金属のそれら、及び混合物である。妥当な錯イオン水酸化物は、LiZn(OH)、NaZn(OH)、LiSn(OH)、NaSn(OH)、LiPb(OH)、NaPb(OH)、LiSb(OH)、NaSb(OH)、LiAl(OH)、NaAl(OH)、LiCr(OH)、NaCr(OH)、LiSn(OH)、及びNaSn(OH)である。追加の典型的な妥当な水酸化物は、Co(OH)、Zn(OH)、Ni(OH)、他の遷移金属水酸化物、Cd(OH)、Sn(OH)、及びPb(OH)からの少なくとも1つである。妥当な典型的な過酸化物は、H、有機化合物のそれら、及びLi、Na、K、のようなM(Mはアルカリ金属)のような金属のそれら、Ca、Sr、又はBaのようなアルカリ土類過酸化物のそれらのような他のイオン性の過酸化物、ランタノイドのそれらのような他の陽性金属のそれら、及びZn、Cd、及びHgのそれらのような共有性金属過酸化物である。妥当な典型的な超酸化物は、NaO、KO、RbO、及びCsO、のような金属のそれらMO(Mはアルカリ金属)及びアルカリ土類金属超酸化物である。1つの実施例において、固定燃料は、アルカリ過酸化物及び水素化物のような水素源、炭化水素、又はBHNHのような水素貯蔵金属を含む。反応混合物は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、内部遷移金属、及び希土類金属、及びAl、Ga、In、Sn、Pb,及び、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、内部遷移金属、及び希土類金属、及びAl、Ga、In、Sn、Pb,及び本開示の他のものを含むもののような炭酸塩のようなオキシアニオンの少なくとも1つを含む化合物のような酸素の源及び水酸化物を形成する他の元素、のそれらのような水酸化物を含むかもしれない。酸素を含む他の妥当な化合物は、アルミン酸塩、タングステン酸塩、ジルコン酸塩、チタン酸塩、リン酸塩、炭酸塩、硝酸塩、クロム酸塩、重クロム酸塩、及びマンガン酸塩、酸化物、オキシ水酸化物、過酸化物、超酸化物、ケイ酸塩、チタン酸塩、タングステン酸塩、及び、本開示の他のもののグループのオキシアニオン化合物の少なくとも1である。炭酸塩及び水酸化物の1つの典型的な反応は次の通りである。
Ca(OH)+LiCO → CaO+HO+LiO+CO (87)
他の実施例において、酸素源は、NO、NO、NO、CO、P、P、及びSOのようなガスを直ちに形成する、又は、ガス状である。C、N、NH、P、又はSのようなHO触媒の形成からの還元された酸化物生成物は、酸素又はミルズの以前の出願に与えられるようなそれらの源とのの燃焼によって再び酸化物に戻るように変換されるかもしれないセルは、加熱適用のために使用されるかもしれない過剰の熱を生成するかもしれず、或いは、熱は、ランキン又はブレイトン・システムのような手段によって電気に変換されるかもしれない。その代わりとして、セルは、分子ハイドリノ及びハイドリノ水素化物イオン及び対応する化合物のような、より低いエネルギーの水素種を合成するために使用されるかもしれない。
1つの実施例において、エネルギーの生成及びより低いエネルギーの水素種の生成の少なくとも1つのためハイドリノを形成する反応混合物は、HO触媒のような本開示のそれらのようなO及びHの少なくとも1つを含む触媒の源及び原子水素の源を含む。反応混合物は、HSO、HSO、HCO、HNO、HNO、HClO、HPO、及びHPO、のような酸、又は、酸無水物又は無水酸のような酸を更に含むかもしれない。後者は、SO、SO、CO、NO、N、N、Cl、PO、P、及びP、のグループの少なくとも1つを含むかもしれない。反応混合物は、MO(M=アルカリ)、Μ’O(M’=アルカリ土類)、ZnO、又は他の遷移金属酸化物、CdO、CoO、SnO、AgO、HgO、又はAl、のような塩基及び塩基性無水物の少なくとも1つを含むかもしれない。更なる典型的な無水物は、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びInのようなHOに安定な金属を含む。無水物は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属酸化物であるかもしれず、及び、含水化合物は、水酸化物を含むかもしれない。反応混合物は、FeOOH、NiOOH、又はCoOOHのようなオキシ水酸化物を含むかもしれない。反応混合物は、HO及びHOの源の少なくとも1つを含むかもしれない。HOは、原子水素の存在下において、水和及び脱水反応により可逆的に形成されるかもしれない。HO触媒を形成する典型的な反応は次の通りである。
Mg(OH) → MgO+HO (88)
2LiOH → LiO+HO (89)
CO → CO+HO (90)
2FeOOH → Fe+HO (91)
1つの実施例において、HO触媒は、P10.のようなウルトラリン酸塩及びn≧3で[(POのような環状メタリン酸塩、[(POのような長鎖メタリン酸塩、[P3n+1(n+2)−のようなポリリン酸塩、の少なくとも1つのような縮合リン酸塩を形成する混合物、及び、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、及びTeのそれらのような半金属及び他の金属のそれら、及び、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、内部遷移金属、及び希土類金属
のような金属を含むカチオンのようなカチオンのそれらのような2水素リン酸塩、水素リン酸塩、及びリン酸塩の塩のようなリン酸塩を含む少なくとも1つの化合物の脱水により形成される。典型的な反応は次の通りである。
Figure 2017508235
脱水反応の反応物は、Al(OH)、及びAlの少なくとも1つを含むかもしれないR−Niを含むかもしれない。反応物は、アルカリ金属のような本開示のそれらのような金属M、金属水素化物MH、アルカリ水酸化物のような本開示のそれらのような金属水素化物及び固有の水素だけでなくHのような水素の源を更に含む。典型的な反応は以下の通りである。
2Al(OH)+ → Al+3HO (94)
Al+2NaOH → 2NaAlO+HO (95)
3MH+Al(OH)+ → MAl+3HO (96)
MoCu+2MOH+4O → MMoO+CuO+H
(M=Li、Na、K、Rb、Cs) (97)
反応生成物は合金を含むかもしれない。R−Niは、再水和により再生されるかもしれない。HO触媒を形成するための反応混合物及び脱水反応は、以下の典型的な反応において与えられるように本開示のそれらのようなオキシ水酸化物を含み及び含有するかもしれない。
3Co(OH) → 2CoOOH+Co+2HO (98)
原子水素は、解離によりHガスから形成されるかもしれない。水素解離剤は、R−Niのような本開示のそれらの1つ、又は、炭素又はAlの上のNi、又はPt、又はPdのような支持体の上の貴金属又は遷移金属、であるかもしれない。その代わりに、原子Hは、本開示のそれらのような膜を通してのH透過からであるかもしれない。1つの実施例において、セルは、HO拡散を防止するところ、選択的にHをそのものを通して拡散することを許すセラミック膜のような膜を含む。1つの実施例において、H及び原子Hの少なくとも1つが、HOを含む水溶性又は溶融電解質のような水素の源を含む電解質の電気分解によりセルに供給される。1つの実施例において、HO触媒は、無水形態に酸又は塩基の脱水により化学的に形成される。1つの実施例において、触媒HO及びハイドリノを形成する反応は、セルpH又は活量、温度、及び圧力の少なくとも1つを変化させることにより伝播するが、圧力は温度を変えることにより変化するかもしれない。酸、塩基、又は無水物のような種の活量は、当業者に知られる塩を追加することにより変化させられるかもしれない。1つの実施例において、反応混合物は、ハイドリノを形成する反応にHのようなガス又は酸無水物ガスの源を吸収する又はであるかもしれない炭素のような材料を含むかもしれない。反応物は、如何なる所望の濃度及び比率にあるかもしれない。反応混合物は、融解されるかもしれず、或いは、水溶性スラリを含むかもしれない。
もう1つの実施例において、HO触媒の源は、ハロゲン化水素酸、硫酸、消散、及び亜硝酸、及び塩基の少なくとも1の間の反応のような酸及び塩基の間の反応である。他の妥当な酸反応物は、HSO、HCl、HX(X−ハロゲン)、HPO、HClO、HNO、HNO、HNO、FS、HCO、HMoO、HNbO、H(四ホウ酸M)、HBO、HWO、HCrO、HCr、HTiO、HZrO、MAlO、HMn、HIO、HIO、HClO、又はギ酸、又は酢酸のような有機酸の水溶液である。妥当な典型的な塩基は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、内部遷移金属、又は希土類金属、又はAl、Ga、In、Sn、又はPbを含む水酸化物、オキシ水酸化物、又は酸化物である。
1つの実施例において、反応物は、HO触媒を形成するため、それぞれ、塩基又は酸無水物と反応する酸又は塩基、及び、それぞれ、酸のアニオン及び塩基性無水物のカチオン又は酸無水物のアニオン及び塩基のカチオンの化合物を含むかもしれない。塩基NaOHと酸性無水物SiOの典型的な反応は次の通りである。
4NaOH+SiO → NaSiO+2HO (99)
ここで、対応する酸の脱水反応は次の通りである。
SiO → 2HO+SiO (100)
他の妥当な典型的な無水物は、Mo、Ti、Zr、Si、Al、Ni、Fe、Ta、V、B、Nb、Se、Te、W、Cr、Mn、Hf、Co、及びMgのグループからの1つのような元素、金属、合金、又は混合物を含むかもしれない。対応する酸化物は、MoO、TiO、ZrO、SiO、Al、NiO、Ni、FeO、Fe、TaO、Ta、VO、VO、V、V、B、NbO、NbO、Nb、SeO、SeO、TeO、TeO、WO、WO、Cr、Cr、CrO、CrO、MnO、Mn、Mn、MnO、Mn、HfO、Co、CoO、Co、Co、及びMgOの少なくとも1つを含むかもしれない。1つの典型的な実施例において、塩基は、LiO、及びHOのような、MOのような、対応する塩基性酸化物を形成するかもしれない、LiOHのような、MOH(M=アルカリ)のような、アルカリ水酸化物のような、水酸化物を含むかもしれない。塩基性酸化物は、生成物酸化物を形成するよう無水酸化物と反応するかもしれない。HOの解放を伴う無水物酸化物とのLiOHの1つの典型的な反応において、生成物酸化物化合物は、LiMoO、若しくはLiMoO、LiTiO、LiZrO、LiSiO、LiAlO、LiNiO、LiFeO、LiTaO、LiVO、Li、LiNbO、LiSeO、LiPO、LiSeO、LiTeO、LiTeO、LiWO、LiCrO、LiCr、LiMnO、LiHfO、LiCoO、及びMgOを含む。他の妥当な典型的な酸化物は、As、As、Sb、Sb、Sb、Bi、SO、SO、CO、NO、N、N、Cl、PO、P、及びP,及び当業者に知られる他の同様な酸化物のグループの少なくとも1つである。もう1つの例は、式(91)によって与えられる。金属酸化物の妥当な反応は次の通りである。
2LiOH+NiO → LiNiO+HO (101)
3LiOH+NiO → LiNiO+HO+LiO+1/2H(102)
4LiOH+Ni → 2LiNiO+2HO+1/2O(103)
2LiOH+Ni → 2LiNiO+HO (104)
Fe、Cr、及びTiのような他の遷移金属、内部遷移金属、及び希土類金属、及びAl、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、及びTeのような半金属又は他の金属は、Niと置き換わるかもしれず、及び、Li、Na、Rb、及びCsのような他のアルカリ金属は、Kと置き換わるかもしれない。1つの実施例において、酸化物は、Moを含むかもしれないが、HOを形成する反応の間、発生期のHO触媒及びHは、ハイドリノを形成するように更に反応するものを形成するかもしれない。典型的な固体燃料反応及び可能な酸化物生成経路は次の通りである。
3MoO+4LiOH → 2LiMoO+Mo+2HΟ (105)
2MoO+4LiOH → 2LiMoO+2H (106)
2− → 1/2O+2e (107)
2HO+2e → 2OH+H (108)
2HO+2e → 2OH+H+H(1/4) (109)
Mo4++4e → Mo (110)
反応は、更に、Pd/Alのような解離剤及び水素ガスのような水素源を含むかもしれない。水素は、プロチウム(proteium)、ジュウテリウム、又はトリチウム、又はそれらの組合せの如何なるものであるかもしれない。HO触媒を形成する反応は、水を形成するため2つの水酸化物の反応を含むかもしれない。水酸化物の反応は、遷移金属又はアルカリ土類水酸化物とアルカリ金属水酸化物の反応のそれらのような異なる酸化状態を持つかもしれない。反応混合物及び反応は、次の典型的な反応において与えられるように源からHを更に含み及び含有するかもしれない。
LiOH+2Co(OH)+1/2H
→ LiCoO+3HO+Co (111)
反応混合物及び反応は、次の典型的な反応において与えられるようにアルカリ土類金属又はアルカリ金属のような金属Mを更に含み及び含有するかもしれない。
M+LiOH+Co(OH) → LiCoO+HO+MH (112)
1つの実施例において、反応混合物は、Hの源及びオプションとしてもう1つのHの源として機能するかもしれない金属水酸化物及び金属酸化物を含むが、ここで、金属酸化物のFeのような金属は、ハイドリノを形成するためHと反応する触媒として機能するようにHOを形成する反応の間に酸化−還元反応を受けるよう、複数の酸化状態を持つことができる。例は、FeOであるが、触媒を形成する反応の間にFe2+は酸化を受けることができてFe3+になる。典型的な反応は次の通りである。
FeO+3LiOH
→ HO+LiFeO+H(1/p)+LiO (113)
1つの実施例において、金属酸化物、水酸化物、又はオキシ水酸化物のような少なくとも1つの反応物は、酸化剤として機能するが、Fe、Ni、Mo、又はMnのような金属原子は、もう1つの可能な酸化状態よりも高い酸化状態にあるかもしれない。触媒及びハイドリノを形成する反応は、原子が還元を受けて少なくとも1つのより低い酸化状態になるようにするかもしれない。HO触媒を形成する金属酸化物、水酸化物、及びオキシ水酸化物の典型的な反応は、次の通りである。
2KOH+NiO → KNiO+HO (114)
3KOH+NiO → KNiO+HO+KO+1/2H (115)
2KOH+Ni → 2KNiO+HO (116)
4KOH+Ni → 2KNiO+2HO+1/2O(117)
2KOH+Ni(OH) → KNiO+2HO (118)
2LiOH+MoO → LiMoO+HO (119)
3KOH+Ni(OH)
→ KNiO+2HO+KO + 1/2H (120)
2KOH+2NiOOH → KNiO+2HO+NiO+l/2O
(121)
KOH+NiOOH → KNiO+HO (122)
2NaOH+Fe → 2NaFeO+HO (123)
Ni、Fe、Cr、及びTiのような他の遷移金属、内部遷移金属、及び希土類金属、及びAL、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、及びTeのような半金属又は他の金属は、Ni又はFeと置き換わるかもしれず、及び、Li、Na、K、Rb、及びCsのような他のアルカリ金属は、K又はNaと置き換わるかもしれない。1つの実施例において、反応混合物は、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びInのようなHOに安定な金属の水酸化物及び酸化物の少なくとも1つを含む。追加的に、反応混合物は、Hガスのような水素の源を含み、そして、オプションとして、支持体の上の貴金属のような解離剤を含む。1つの実施例において、固体燃料又はエネルギー物質は、FeBrのような臭化物のような遷移金属ハロゲン化物、及び、オキシ水酸化物、水酸化物、又は酸化物及びHOを形成する金属の少なくとも1つの混合物を含む。1つの実施例において、固体燃料又はエネルギー物質は、Ni、及びHOのような遷移金属酸化物の少なくとも1つのような金属酸化物、水酸化物、及びオキシ水酸化物、の少なくとも1つの混合物を含む。
酸HClと塩基性無水物NiOとの典型的な反応は以下の通りである。
2HCl+NiO → HO+NiCl (124)
ここで、対応する塩基の脱水反応は次の通りである。
Ni(OH) → HO+NiO (125)
反応物は、ルイス酸又は塩基及びブレンステッド−ローリーの酸又は塩基の少なくとも1つを含むかもしれない。反応混合物及び反応は、酸素を含む化合物を更に含み及び含有するかもしれないが、次の典型的な反応において与えられるように水を形成するため酸素を含む化合物と酸が反応する。
2HX+POX → HO+PX (126)
(X=ハロゲン)。POXと類似する化合物は、Sによって置換されるPを備えるそれらのように妥当である。他の妥当な典型的な無水物は、Mo、Ti、Zr、Si、Al、Ni、Fe、Ta、V、B、Nb、Se、Te、W、Cr、Mn、Hf、Co、及びMgのグループからの1つのような、Al、Ga、In、Sn、又はPb、又は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、又は内部遷移金属を含む水酸化物、オキシ水酸化物、又は酸化物のような酸において溶解可能な元素、金属、合金、又は混合物の酸化物を含むかもしれない。対応する酸化物は、MoO、TiO、ZrO、SiO、Al、NiO、FeO、又はFe、TaO、Ta、VO、VO、V、V、B、NbO、NbO、Nb、SeO、SeO、TeO、TeO、WO、WO、Cr、Cr、CrO、CrO、MnO、Μn、Mn、MnO、Mn、HfO、Co、CoO、Co、Co、及びMgOを含むかもしれない。他の妥当な典型的な酸化物は、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びInのグループのそれらである。1つの実施例において、酸は、ハロゲン化水素酸を含み、そして、生成物は、酸化物の金属ハロゲン化物及びHOである。反応混合物は更に、Hガスのような水素の源及びPt/Cのような解離剤を含み、ここで、H及びHO触媒は、ハイドリノを形成するように反応する。
1つの実施例において、固体燃料は、透過膜のようなH源又はHガス及びPt/Cのような解離剤及びHOに還元される水酸化物又は酸化物を含むHO触媒の源を含む。酸化物又は水酸化物の金属は、Hの源として機能する金属水素化物を形成するかもしれない。LiOH、及びLiOのようなアルカリ水酸化物及び酸化物の典型的な反応は、次の通りである。
LiOH+H → HO+LiH (127)
LiO → LiOH+LiH (128)
反応混合物は、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びInのそれらのような、水素還元を受けてHOになる金属の酸化物又は水酸化物を、及び、Hガスのような水素の源及びPt/Cのような解離剤を、含むかもしれない。
1つの実施例において、反応混合物は、Pt/Cのような解離剤及びHガスのようなH源、及び、HO触媒へと分解するHのような過酸化物化合物、及び、Oのような酸素を含む他の生成物、を含む。H及びOのような分解生生物の幾つかは、HO触媒をも形成するように反応する。
1つの実施例において、触媒としてHOを形成する反応は、アルデヒド及びHOへとの糖のような多価アルコールのようなアルコールのそれのような有機脱水反応を含む。1つの実施例において、脱水反応は、アルデヒドを形成するターミナル・アルコールからHOの解放を含む。ターミナル・アルコールは、触媒として機能するかもしれないHOを解放する、糖又はその誘導体を含むかもしれない。妥当な典型的なアルコールは、メソ−エリスリトール(meso−erythritol)、ガラクチトール(galactitol)又はズルシトール(dulcitol)、及びポリビニル・アルコール(PVA)である。典型的な反応混合物は、Pd/Al+Hのような糖+水素解離剤を含む。その代わりに、反応は、水和の水の少なくとも1つを持つ1つのような金属塩の脱水を含む。1つの実施例において、脱水は、BaI 2HO 及びEuBr nHOのような塩水和物及び水和イオンのような水和物からの触媒として機能するHOの喪失を含む。
1つの実施例において、HO触媒を形成する反応は、COのような酸素を含む化合物、MNO(M=アルカリ)のようなオキシアニオン、NiO、Ni、Fe、又はSnOのような金属酸化物、Co(OH)のような水酸化物、FeOOH、CoOOH、及びNiOOHのようなオキシ水酸化物、及び、化合物、オキシアニオン、酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物、過酸化物、超酸化物、及び、HOに対して還元できる水素である本開示のそれらのような酸素を含むものの他の組成物、の水素還元を含む。酸素又はオキシアニオンを含む典型的な化合物は、SOCl、Na、NaMnO、POBr、K、CO、CO、NO、NO、P、N、NO、SO、I、NaClO、NaClO、KSO、及びKHSOである。水素還元のための水素の源は、Hガス及び本開示のそれらのような金属水素化物のような水素化物の少なくとも1つであるかもしれない。反応混合物は更に、酸素を含むイオン又は化合物を形成するかもしれない還元剤を含む。オキシアニオンのカチオンは、ハライド、他のカルコゲニド、リン化物、他のオキシアニオン、窒化物、ケイ化物、ヒ化物、又は本開示の他のアニオンのようなもう1つのアニオンを含む生成物化合物を形成するかもしれない。典型的な反応は以下の通りである。
4NaNO(c)+5MgH(c)
→ 5MgO(c)+ 4NaOH(c)
+3HO(l)+2N(g) (129)
(c)+6NaH(c)
→ 2NaPO(c)+3HO(g) (130)
NaClO(c)+2MgH(c)
→ 2MgO(c)+NaCl(c)
+2HO(l) (131)
KHSO+4H → KSH+4HO (132)
SO+4H → 2KOH+2HO+HS (133)
LiNO+4H → LiNH+3HO (134)
GeO+2H → Ge+2HO (135)
CO+H → C+2HO (136)
PbO+2H → 2HO+Pb (137)
+5H → 2V+5HO (138)
Co(OH)+H → Co+2HO (139)
Fe+3H → 2Fe+3HO (140)
3Fe+H → 2Fe+HO (141)
Fe+H → 2FeO+HO (142)
Ni+3H → 2Ni+3HO (143)
3Ni+H → 2Ni+HO (144)
Ni+H → 2NiO+HO (145)
3FeOOH+1/2H → Fe+2HO (146)
3ΝiΟΟΗ+l/2H → Ni+2HO (147)
3CoOOH+1/2H → Co+2HO (148)
FeOOH+1/2H → FeO+HO (149)
NiOOH+1/2H → NiO+HO (150)
CoOOH+1/2H → CoO+HO (151)
SnO+H → Sn+HO (152)
反応混合物は、酸素を含む化合物のような酸素又は酸素の源及びアニオン又はアニオンの源を含むかもしれないが、ここで、HO触媒を形成する反応は、HOを形成するため酸素と反応する源から、オプション的にHとの、アニオン−酸素交換反応を含む。典型的な反応は次の通りである。
2NaOH+H+S → NaS+2HO (153)
2NaOH+H+Te → NaTe+2HO (154)
2NaOH+H+Se → NaSe+2HO (155)
LiOH+NH → LiNH+HO (156)
もう1つの実施例において、反応混合物は、O及びSを含む反応物間の1つのようなカルコゲニド間の交換反応を含む。四面体テトラチオモリブデン酸アンモニウム(tetrahedral ammonium tetrathiomolybdate)のような典型的なカルコゲニド反応物は、([MoS2−)アニオンを含む。発生期のHO触媒及びオプション的に発生期のHを形成する典型的な反応は、アンモニアの存在下で、水素硫化物とモリブデン酸[MoO2−の反応を含む。
[NH[MoO]+4H
→ [NH[MoS]+4HO (157)
1つの実施例において、反応混合物は、水素の源、酸素を含む化合物、及び、反応混合物の少なくとも1つの元素と合金を形成することができる少なくとも1つの元素を含む。
O触媒を形成する反応は、酸素化合物のカチオンと合金を形成することができる元素及び酸素を含む化合物の酸素の交換反応を含むかもしれないが、ここで、酸素は、HOを形成するため源からの水素と反応する。典型的な反応は、次の通りである。
NaOH+1/2H+Pd → NaPb+HO (158)
NaOH+1/2H+Bi → NaBi+HO (159)
NaOH+1/2H+2Cd → CdNa+HO (160)
NaOH+1/2H+4Ga → GaNa+HO (161)
NaOH+1/2H+Sn → NaSn+HO (162)
NaAlH+Al(OH)+5Ni
→ NaAlO+NiAl+HO+5/2H (163)
1つの実施例において、反応混合物は、酸素を形成する金属のような還元剤及びオキシ酸化物のような酸素を含む化合物を含む。HO触媒を形成する反応は、HO及び金属酸化物から形成する金属を備えるオキシ水酸化物の反応を含む。典型的な反応は次の通りである。
2MnOOH+Sn → 2MnO+SnO+HO (164)
4MnOOH+Sn → 4MnO+SnO+2HO (165)
2MnOOH+Zn → 2MnO+ZnO+HO (166)
1つの実施例において、反応混合物は、水酸化物のような酸素を含む化合物、水素の源、及び、もう1つの元素又はハロゲン化物のような異なるアニオンを含む少なくとも1つの他の化合物、を含む。HO触媒を形成する反応は、元素又は他の化合物との水酸化物の反応を含むかもしれないが、アニオン又は元素は、アニオン又は元素のもう1つの化合物を形成するため水酸化物と交換される。アニオンはハロゲン化物を含むかもしれない。典型的な反応は次の通りである。
2NaOH+NiCl+H → 2NaCl+2HO+Ni (167)
2NaOH+I+H → 2NaI+2HO (168)
2NaOH+XeF+H → 2NaF+2HO+Xe (169)
BiX(X=ハロゲン)+4Bi(OH) → 3ΒiΟΧ+Bi+6HO (170)
水酸化物及びハロゲン化物化合物は、HO及びもう1つのハロゲン化物を形成する反応が熱可逆的であるように、選択されるかもしれない。1つの実施例において、一般的な交換反応は以下の通りである。
NaOH+1/2H+1/yMCl = NaCl+6HO+x/yM (171)
ここで、典型的な化合物MClは、AlCl、BeCl、HfCl、KAgCl、MnCl、NaAlCl、ScCl、TiCl、TiCl、UCl、UCl、ZrCl、EuCl、GdCl、MgCl、NdCl、及びYClである。約100℃から2000℃の範囲内にあるような式(171)の反応は、高められた温度で、エンタルピー及び自由エネルギ約0kJの少なくとも1つを持ち、及び、可逆である。可逆な温度は、各反応の対応する熱力学的パラメータから計算される。代表的な温度範囲は、約800K−900KでNaCl−ScCl3、約300K−400KでNaCl−TiCl、約600K−800KでNaCl−UCl、約250K−300KでNaCl−UCl、約250K−300KでNaCl−ZrCl、約900K−1300KでNaCl−MgCl、約900K−1000KでNaCl−EuCl、約>1000KでNaCl−NdCl、及び約>1000KでNaCl−YClである。
1つの実施例において、反応混合物は、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、遷移金属酸化物、内部遷移金属酸化物、及び希土類金属酸化物のような金属酸化物、及び、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、及びTeのそれらのような半金属及びその他の金属のそれら、Li、Na、及びKのようなM(Mはアルカリ金属)のような過酸化物、及びNaO、KO、RbO、及びCsO、のようなMO(Mはアルカリ金属)のような超酸化物、及び、アルカリ土類金属超酸化物、のような酸化物、及び、水素の源を含む。イオン性過酸化物は、Ca、Sr、又はBaのそれらを更に含む。HO触媒を形成する反応は、HOを形成するため、酸化物、過酸化物、又は超酸化物の水素還元を含むかもしれない。典型的な反応は次の通りである。
NaO+2H → 2NaH+HO (172)
Li+3/2H → LiO+HO (173)
KO+3/2H → KOH+HO (174)
1つの実施例において、反応混合物は、金属アミドのような可燃性の水素を含む他の化合物又は水素の源及び本開示のそれら及び、アルカリ金属水素化物、アルカリ土類金属水素化物、遷移金属水素化物、内部遷移金属水素化物、及び希土類金属水素化物の少なくとも1つののような水素化物、Hの少なくとも1つのような水素の源、及び、Oのような酸素の源、を含む。HO触媒を形成する反応は、H、水素化物、又は、HOを形成するため金属アミドのような水素化合物の酸化を含むかもしれない。典型的な反応は次の通りである。
2NaH+O → NaO+HO (175)
+1/2O → HO (176)
LiNH+2O → LiNO+HO (177)
2LiNH+3/2O → 2LiOH+HO+N (178)
1つの実施例において、反応混合物は、水素の源及び酸素の源を含む。HO触媒を形成する反応は、HOを形成するため酸素の源及び水素の源の少なくとも1つの分解を含むかもしれない。典型的な反応は次の通りである。
NH → NO+2HO (179)
ΝΗΝO → N+1/2O+2HO (180)
Η → 1/2O+HO (181)
+ H → 2HO (182)
この化学反応器のセクションで開示される反応混合物は、ハイドリノを形成するため水素の源を更に含む。源は、Hガス及び水素解離剤のような原子水素の源、又は、本開示の金属水素化物及び解離剤のような金属水素化物であるかもしれない。原子水素を提供する水素の源は、水酸化物又はオキシ水酸化物のような水素を含む化合物であるかもしれない。ハイドリノを形成するため反応するHは、1又はそれ以上の反応物の反応によって形成される発生期のHであるかもしれないが、ここで、少なくとも1つは、水酸化物及び酸化物の反応のような水素の源を含む。反応はまたHO触媒を形成するかもしれない。酸化物及び水酸化物は、同じ化合物を含むかもしれない。例えば、FeOOHのようなオキシ水酸化物は、脱水してHO触媒を供給することができ、また、脱水の間にハイドリノ反応のための発生期のHを供給することができる。
4FeOOH
→ HO+Fe+2FeO+O+2H(1/4) (183)
ここで、反応の間に形成される発生期のHは反応してハイドリノとなる。他の典型的な反応は、NaFeO+HOのようなアルカリ金属酸化物を形成するためNaOH+FeOOH又はFeのような酸化物又はオキシ水酸化物及び水酸化物のそれらであるが、ここで、反応の間に形成される発生期のHは、ハイドリノを形成するかもしれず、HOは触媒として機能する。酸化物及び水酸化物は、同じ化合物を含むかもしれない。例えば、FeOOHのようなオキシ水酸化物は、脱水して、HO触媒を供給することができ、そして、次に示す脱水反応の間にハイドリノ反応のために発生期のHをも供給することができる。
4FeOOH
→ HO+Fe+2FeO+O+2H(1/4) (184)
ここで、反応中に形成される発生期のHは、反応してハイドリノになる。他の典型的な反応は、NaFeO+HOのようなアルカリ金属酸化物をけいせいするため、NaOH+FeOOH又はFeのような酸化物又はオキシ水酸化物及び水酸化物のそれらであるが、ここで、反応の間に形成される発生期のHはハイドリノを形成し、そして、HOは触媒として機能する。水酸化物イオンは、HO及び酸化物イオンを形成するにおいて還元及び酸化の両方をされる。酸化物イオンは、OHを形成するため、HOと反応するかもしれない。同じ通路が、水酸化物−ハロゲン化物交換反応で得られるかもしれないが、次の式のようなものである。
2M(OH)+2M’X
→ HO+2MX+2Μ’O+1/2O
+2H(1/4) (185)
ここで、典型的なM及びM’金属は、それぞれ、アルカリ土類金属及び遷移金属であり、Cu(OH)+FeBr、Cu(OH)+CuBr、又はCo(OH)+CuBrのようなものである。1つの実施例において、固体燃料は、金属水酸化物及び金属ハロゲン化物を含むかもしれないが、少なくとも1つの金属はFeである。HO及びHの少なくとも1つは、反応物を再生するために添加されるかもしれない。1つの実施例において、M及びM’は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、内部遷移金属、及び希土類金属、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、第13族元素、第14族元素、第15族元素、及び第16族元素、及び、本開示のそれらのようなハロゲン化物又は水酸化物の他のカチオン、のグループから選択されるかもしれない。HOH触媒、発生期のH、及びハイドリノの少なくとも1つを形成する典型的な反応は次の通りである。
4MOH+4M’X
→ HO+2M’O+MO+2MX+X
+2H(1/4) (186)
1つの実施例において、反応混合物は、本開示のそれらのようなハロゲン化物化合物及び水酸化物の少なくとも1つを含む。1つの実施例において、ハロゲン化物は、発生期のHOH触媒及びHの少なくとも1つの維持及び形成の少なくとも1つを容易にするように機能するかもしれない。1つの実施例において、混合物は、反応混合物の融点を低下させるために機能するかもしれない。
1つの実施例において、固体燃料は、Mg(OH)+CuBrの混合物を含む。生成物CuBrは、不揮発性のMgOから分離されるCuBr凝縮生成物を形成するように昇華されるかもしれない。CuBrは、CuBrを形成するため、Brと反応するかもしれず、そして、MgOは、Mg(OH)を形成するため、HOと反応するかもしれない。Mg(OH)は、再生された固体燃料を形成するため、CuBrと結合するかもしれない。
酸−塩基反応は、HO触媒へのもう1つのアプローチである。このようにして、熱化学反応は、ハイドリノを形成する電気化学反応に類似する。典型的なハロゲン化物及び水酸化物混合物は、Bi、Cd、Cu、Co、Mo、及びCdのそれら、及び、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、及びZnのグループの低い水との反応性を持つ金属のハロゲン化物及び水酸化物の混合物、である。1つの実施例において、反応混合物は、発生期のHOのような触媒及びHの少なくとも1つの源として機能するかもしれないHOを更に含む。その水は、反応の間に、分解する又は別様に反応する水和物の形態内にあるかもしれない。
1つの実施例において、固体燃料は、発生期のHO及び発生期のHを形成する無機化合物及びHOの反応混合物を含む。無機化合物は、HOと反応する金属ハロゲン化物のようなハロゲン化物を含むかもしれない。反応生成物は、水酸化物、オキシ水酸化物、酸化物、オキシハライド(oxyhalide)、ヒドロキシハライド(hydroxyhalide)、及び水和物の少なくとも1つであるかもしれない。他の生成物は、XO、XO 、XO 、及びXO (X=ハロゲン)、のようなハロゲン及び酸素を含むアニオンを含むかもしれない。生成物はまた、ハロゲンガス及び還元されたカチオンの少なくとも1つであるかもしれない。ハロゲン化物は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、内部遷移金属、及び希土類金属、及び、Al、Ga、In、Sn、Pb、S、Te、Se、N、P、As、Sb、Bi、C、Si、Ge、及びB、及び、ハロゲン化物を形成する他の元素、の少なくとも1つのような金属ハロゲン化物であるかもしれない。金属又は元素は、加えて、水酸化物、オキシ水酸化物、酸化物、オキシハライド、ヒドロキシハライド、水和物、の少なくとも1つを形成するもの、及び、XO、XO 、XO 、及びXO (X=ハロゲン)、のようなハロゲン及び酸素を含むアニオンを持つ化合物を形成するもの、であるかもしれない。妥当な典型的な金属及び元素は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、内部遷移金属、及び希土類金属、及び、Al、Ga、In、Sn、Pb、S、Te、Se、N、P、As、Sb、Bi、C、Si、Ge、及びB、の少なくとも1つである。典型的な反応は次の通りである。
5MX+7H
→ MXOH+M(OH)+MO+M+11H(1/4)
+9/2X (187)
ここで、MはCuのような遷移金属のような金属、及び、XはClのようなハロゲンである。
1つの実施例において、HOは、発生期のHOを提供するため低い濃度で維持される触媒として機能する。1つの実施例において、低い濃度は、固体、液体、又はガスのようなもう1つの材料におけるHO分子の分散によって達成される。HO分子は、発生期の分子の単離されたものの限界まで希釈されるかもしれない。その材料はまた、Hの源を含む。その材料は、CuBrのような遷移金属ハロゲン化物又はKClのようなハロゲン化カリウムのようなアルカリハロゲン化物のようなイオン性の化合物を含むかもしれない。発生期のHを形成するための低い濃度はまた、反応によりHOが形成されるところ、動的に達成されるかもしれない。生成物HOは、発生期のH及び発生期のHOHの少なくとも1つを供給するため定常状態の低い濃度という結果になる形成の速度に相対的な速度で取り除かれるかもしれない。HOを形成する反応は、脱水、燃焼、酸−塩基反応及び本開示のそれらのような他のものを含むかもしれない。HOは、蒸発及び凝縮のような手段によって取り除かれるかもしれない。典型的な反応物は、HO及び酸化鉄を形成するようにFeOOHであるが、発生期のHはまた、ハイドリノから更なる反応で形成される。他の典型的な反応混合物は、Fe+(NaOH及びH)の少なくとも1つ、及びFeOOH+(NaOH及びH)の少なくとも1つ、である。反応混合物は、100℃から600℃の範囲内のような昇温された温度で維持されるかもしれない。HO生成物は、100℃より下で維持されるガス・ラインのような反応器のコールドスポット(cold spot)内の蒸気の凝縮により取り除かれるかもしれない。もう1つの実施例において、KClのようなハロゲン化カリウムのようなアルカリハロゲン化物のようなイオン性の化合物のそれのような格子内に吸収され又は分散されるHOのような化合物又は混合物の一部又は含有物としてHOを含む材料は、エネルギー粒子の爆撃で入射されるかもしれない。粒子は、光子(photons)、イオン、及び電子の少なくとも1つを含むかもしれない。粒子は、電子線のようなビームを含むかもしれない。爆撃は、HO触媒、H、及び、ハイドリノを形成する反応の活性化の少なくとも1つを提供するかもしれない。SF−CIHTセルの実施例において、HO含有量は高いかもしれない。HOは、高電流によって高い速度でハイドリノを形成するように点火されるかもしれない。
反応混合物は更に、電気的に導電性の高い表面積の支持体のような支持体を含むかもしれない。妥当な典型的な支持体は、ホウ化物、及び、TiC及びWCのような炭化物、炭素、Niメッシュ、Niセルメット、Niのような金属スクリーン、R−Ni又はNiのような金属粉末のような本開示のそれらである。支持体は、Pd/C又はPd/Cのような解離剤を含むかもしれない。反応物は如何なる所望のモル比であるかもしれない。1つの実施例において、化学量論は、ハイドリノを形成するようにHを供給するため、及びHO触媒を形成するため、反応の完了を有利にするようになっている。反応温度は、周囲温度から1500℃迄の範囲内であるような所望の如何なる範囲内であるかもしれない。圧力範囲は、約0.01Torrから500atmの範囲内で如何なる所望のものであるかもしれない。これらの反応は、4/24/2008にPCT出願されたPCT/US08/61455の水素触媒反応器、7/29/2009にPCT出願されたPCT/US09/052072の不均一水素触媒反応器、3/18/2010にPCT出願されたPCT/US10/27828の不均一水素触媒パワーシステム、3/17/2011にPCT出願されたPCT/US11/28889の電気化学的水素触媒パワーシステム、3/30/2012に出願されたPCT/US12/31369のHO−ベースの水素触媒パワーシステム、5/21/13に出願されたPCT/US13/041938のCIHTパワーシステム(これらは全体が参照されここに組み込まれる)、のようなミルズの以前の出願において、及びここにおいて開示される方法によって、再生的及び可逆的の少なくとも1つである。HOを形成する反応は、当業者によって知られるようにHOを消費する逆反応が起きることを許すように圧力及び温度のような反応条件を変化させることにより可逆的になるかもしれない。例えば、HO圧力は、再水和により生成物から反応物を再構成するため、逆反応において増加させられるかもしれない。他の場合において、水素−還元生成物は、HO及び酸素の少なくとも1つとの反応によるような酸化によって再生されるかもしれない。1つの実施例において、逆反応生成物は、逆反応又は再生反応が進むように、反応から取り除かれるかもしれない。逆反応は、少なくとも1つの逆反応生成物を除去することにより平衡熱力学に基づいて有利であることがない場合であっても、有利となるかもしれない。1つの典型的な実施例において、再生された反応物(逆又は再生反応生成物)は、アルカリ水酸化物のような水酸化物を含む。水酸化物は、溶媒和又は昇華のような方法によって取り除かれるかもしれない。後者の場合において、アルカリ水酸化物は、約350℃から400℃の範囲内の温度で変化せず昇華する。反応は、ミルズの以前の出願のパワー・プラン・システムにおいて維持されているかもしれない。パワーを生成するセルからの熱エネルギーは、以前に開示されるように再生を受ける少なくとも1つの他のセルに熱を供給するかもしれない。その代わりに、HO触媒を形成する反応及び逆再生反応の平衡は、以前に開示されたように、セルの選択された領域でクーラントにより温度勾配を持つシステムデザインの水の壁の温度を変えることによりシフトされ得る。
1つの実施例において、ハロゲン化物及び酸化物は、交換反応を受けるかもしれない。交換反応の生成物は、互いから分離されるかもしれない。交換反応は、生成物混合物を加熱することにより実施されるかもしれない。分離は、真空を適用すること及び加熱することの少なくとも1つによって駆動されるかもしれない。1つの典型的な実施例において、CaBr及びCuOは、CuBr及びCaOを形成するように約700℃から900℃の範囲内のような高温まで加熱することにより交換反応を受けるかもしれない。如何なる他の妥当な温度範囲も、約100℃から2000℃の範囲内のように使用されるかもしれない。CuBrは、熱及び低圧力を適用することにより達成されるかもしれない昇華により分離され、かつ、回収されるかもしれない。CuBrは、分離したバンドを形成するかもしれない。CuBrは、Ca(OH)を形成するためにHOと反応させられるかもしれない。
1つの実施例において、固体燃料又はエネルギー物質は、一重項酸素の源を含む。一重項酸素を発生させる典型的な反応は次の通りである。
NaOCl+H → O+NaCl+HO (188)
もう1つの実施例において、固体燃料又はエネルギー物質は、Hのようなフェントン反応の試薬又は源を含む。
1つの実施例において、より低いエネルギーの水素種及び化合物は、HOのようなO及びHの少なくとも1つを含む触媒を用いて、合成される。Mがアルカリであり且つアルカリ土類のようなもう1つの金属であるかもしれず、また、その化合物が対応する化学量論比を持ち、Hがハイドリノ水素化物のようなハイドリノであり、及びXがハロゲン化物のようなアニオンであるところ、典型的なより低いエネルギーの水素化合物MHXを合成するための反応混合物は、KClのようなアルカリハロゲン化物のようなX及びMの源、及びアルカリ金属のような金属還元剤、Niスクリーン又はR−NiのようなNiのような水素解離剤及びオプション的に炭素のような支持体、Hガス及びMを置換するかもしれないMHのような金属水素化物の少なくとも1つのような水素の源、及び酸素を含む化合物又は金属酸化物のような酸素の源、を含む。妥当な典型的な金属酸化物は、Fe、Cr、及びNiOである。反応温度は、約200℃から1500℃、又は約400℃から800℃の範囲内に維持されるかもしれない。反応物は、如何なる所望の比率であるかもしれない。KHClを形成する反応混合物は、K、Niスクリーン、KCl、水素ガス、及び、Fe、Cr、及びNiOの少なくとも1つを含むかもしれない。典型的な重量及び条件は、1.6gのK、20gのKCl、40gのNiスクリーン、1.5gのFe及び1.5gのNiOのような金属酸化物からのKと等しいモル量の酸素、1atmのH、及び、約550〜600℃の反応温度である。反応は、金属酸化物からのOとHとの反応によりHO触媒を形成し、及び、Hは、生成物KHClを形成するハイドリノ水素化物イオン及びハイドリノを形成するため触媒と反応する。KHIを形成する反応混合物は、K、R−Ni、KI、水素ガス、及び、Fe、Cr、及びNiOの少なくとも1つを含むかもしれない。典型的な重量及び条件は、1gのK、20gのKI、15gのR−Ni 2800、1gのFe及び1gのNiOのような金属酸化物からKと等しいモル量の酸素、1atmのH、及び、約450〜500℃の反応温度、である。反応は、金属酸化物からのOとHとの反応によりHO触媒を形成し、及び、Hは、生成物KHIを形成するハイドリノ水素化物及びハイドリノを形成するため触媒と反応する。1つの実施例において、CIHTセル、SF−CIHTセル、固体燃料、又は化学的なセルの少なくとも1つの生成物は、高磁場側H NMRマトリクス・シフトを引き起こすH(1/4)である。1つの実施例において、NaOH又はKOHのような水酸化物のマトリクスのような固体マトリクスにおけるハイドリノ分子又は原子のようなハイドリノ種の存在は、マトリクス・プロトンが高磁場側にシフトすることを引き起こす。NaOH又はKOHのそれらのようなマトリクス・プロトンは、交換するかもしれない。1つの実施例において、シフトは、マトリクス・ピークがTMSに対して約−0.1から−5ppmの範囲内に有るようになることを引き起こす。
1つの実施例において、Cu(OH)+CuBrのような水酸化物及びハロゲン化物化合物混合物の再生反応は、H及びHOの少なくとも1つの追加によるかもしれない。ハロゲン化物及び酸化物のような生成物は、ハロゲン化物の昇華によって分離されるかもしれない。1つの実施例において、HOは、CuBr及びCu(OH)のような水酸化物及びハロゲン化物が反応生成物を形成することを引き起こすように、加熱条件下で、反応混合物に添加されるかもしれない。1つの実施例において、再生は、熱サイクルのステップによって達成されるかもしれない。1つの実施例において、CuBrのようなハロゲン化物は、HO可溶であるが、しかるに、Cu(OH)のような水酸化物は不溶である。再生された化合物は、フィルタリング又は沈殿によって分離されるかもしれない。熱エネルギーが反応からであるかもしれないので、化学種は乾燥するかもしれない。熱は、水蒸気を追い出すことから取り戻(回復)されるかもしれない。回復は、例えば、タービン及び発電機を用いて電気を発生させることにより、又は、加熱に対して直接的にスチームを使用することにより、或いは、熱交換器により、であるかもしれない。1つの実施例において、CuOからのCu(OH)の再生が、触媒を分割するHOを使用することにより達成される。妥当な触媒は、Pt/Al、及びCuO、及びAlの焼結により形成されるCuAlO、コバルト−リン酸塩、コバルト−ホウ酸塩、コバルト・メチル・ホウ酸塩(cobalt methyl borate)、ニッケル・ホウ酸塩、RuO、LaMnO、SrTiO、TiO、及びWOのような支持体の上の貴金属である。HO分割触媒を形成する1つの典型的な方法は、それぞれ、0.92及び1.15Vのポテンシャル(通常の水素電極(normal hydrogen electrode)に対して)で、pH9.2の、約0.1Mカリウム・リン酸塩−ホウ酸塩電解質(potassium phosphate borate electrolyte)内のCo2+及びNi2+の溶液、のコントロールされた電気分解である。典型的な、熱的に可逆の固体燃料サイクルは以下の通りである。
T 100 2CuBr+Ca(OH)
→ 2CuO+2CaBr+HO (189)
T 730 CaBr+2HO → Ca(OH)+2HBr (190)
T 100 CuO+2HBr → CuBr+HO (191)

T 100 2CuBr+Cu(OH)
→ 2CuO+2CaBr+HO (192)
T 730 CuBr+2HO → Cu(OH)+2HBr (193)
T 100 CuO+2HBr → CuBr+HO (194)
1つの実施例において、反応物及び生成物の少なくとも1つとして、1又はそれ以上のH又はHO、及び、生成物としてHO及び反応物としてHの少なくとも1つを持つ固体燃料の反応混合物は、如何なる従来の反応の最大の自由エネルギーが、限定試薬の−500から+500kJ/moleの範囲内又は好ましくは限定試薬の−100から+100kJ/moleの範囲内で約ゼロであるように選択される。反応物及び生成物の混合物は、その混合物及び温度を維持することなく、反応時間よりも長い継続期間に対して再生又は定常のパワーを得るように反応が可逆である最低の温度及び自由エネルギーが約ゼロになる最適な温度の1又はそれ以上で維持されるかもしれない。温度は、約+/−500℃又は約+/−100℃の最適条件の範囲内にあるかもしれない。典型的な混合物及び反応温度は、800KでFe、Fe、H、及びHOの化学量論的混合物、及び、800KでSn、SnO、H、及びHOの化学量論的混合物である。
1つの実施例において、K又はLiのようなアルカリ金属、及び、nH(n=整数)、OH、O、2O、O、及びHO、の少なくとも1つは触媒として機能するが、Hの源は、MHのような金属水素化物、及び、金属M及び金属水素化物MHの少なくとも1つとHを形成するためのHの源との反応、の少なくとも1つである。1つの生成物は、酸化物又は水酸化物のような酸化されたMであるかもしれない。原子水素及び触媒の少なくとも1つを作る反応は、電子移動反応又は酸化−還元反応であるかもしれない。反応混合物は、炭素のような本開示の支持体だけでなく他のもの、炭化物、ホウ化物、及び炭窒化物、及びこれらの解離剤のような電気的に導電性の支持体及びNiスクリーン又はR−Niのような本開示のそれらのようなH解離剤、Hの少なくとも1つを更に含むかもしれない。Mo又はMHの典型的な酸化還元は以下の通りである。
4MH+Fe
→ +HO+H(1/p)+MO+MOH+2Fe+M (195)
ここで、HO及びMの少なくとも1つは、H(1/p)を形成するように触媒として機能するかもしれない。反応混合物は、KCl又はKIのようなアルカリ・ハロゲン化物塩のようなハロゲン化物塩のような塩のような化合物のようなハイドリノのためのゲッターを更に含むかもしれない。生成物は、MHX(M=アルカリのような金属、Xはハロゲンのような対イオン、Hはハイドリノ種)であるかもしれない。他のハイドリノ触媒は、表1のそれらのような本開示のそれらのようなMと置き換わるかもしれない。
1つの実施例において、酸素源化合物の還元された生成物及び水素の間の酸素交換反応が最小限のエネルギー解放で起きるように、酸素の源は、水のそれと類似する形成の熱を持つ化合物である。妥当な酸素源化合物は、CdO、CuO、ZnO、SO、SeO、及びTeO、である。HO触媒の源がMnO、AlO、及びSiOであるとき、金属酸化物のような他のものもまた、脱水反応を受けるかもしれない。1つの実施例において、酸化物層酸素源は、パラジウム水素化物のような金属水素化物のような水素の源をカバーするかもしれない。更に反応してハイドリノを形成するHO触媒及び原子Hを形成する反応は、金属酸化物がコーティングされたパラジウム水素化物のような酸化物がコーティングされた水素源を加熱することにより、開始されるかもしれない。パラジウム水素化物は、金属酸化物のような酸化物層のような酸素の源に解放された水素が選択的に移動することを引き起こす金フィルムの層のような水素不透過性の層によって酸素源のそれの反対側においてコーティングされるかもしれない。1つの実施例において、ハイドリノ触媒を形成する反応及び再生反応は、それぞれ、酸素源化合物及び水素の間の酸素交換反応、及び、水及び還元された酸素源化合物の間の酸素交換反応、を含む。妥当な還元された酸素源は、Cd、Cu、Zn、S、Se、及びTeである。1つの実施例において、酸素交換反応は、熱的に水素ガスを形成するために使用されるそれらを含むかもしれない。典型的な熱の方法は、鉄酸化物サイクル、セリウム(IV)酸化物−セリウム(III)酸化物サイクル、亜鉛−酸化亜鉛サイクル、硫黄−ヨウ素サイクル、銅−塩素サイクル及びハイブリッド硫黄サイクル、及び当業者に知られるその他である。1つの実施例において、ハイドリノ触媒を形成する反応及び酸素交換反応のような再生反応は、同じ反応槽内で同時に起こる。温度及び圧力のような条件は、反応の同時性を達成するようにコントロールされるかもしれない。その代わりに、生成物は、取り除かれるかもしれず、また、少なくとも1つの他の分離した槽内で再生されるかもしれないが、それは、ミルズの以前の出願及び本開示の中に与えられるようにパワーを形成する反応の条件とは異なる条件の下で起こるかもしれない。
1つの実施例において、LiNHのようなアミドのNH基は、触媒として機能するが、そのポテンシャルエネルギーは、式(5)におけるm=3に対応する約81.6eVである。無水物へ、また逆の場合でも、酸又は塩基の間の可逆HOの除去又は追加の反応と同様に、アミド及びイミド又は窒化物の間の可逆反応は、ハイドリノを形成するため原子Hと更に反応するNH触媒の形成という結果になる。アミド、及びイミド、及び窒化物の少なくとも1つ、の間の可逆反応はまた、原子水素のような水素の源として機能するかもしれない。
1つの実施例において、分子ハイドリノ又はハイドリノ水素化物イオンのようなハイドリノ種は、OH及びHO触媒の少なくとも1つ及びHの反応によって合成される。ハイドリノ種は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、内部遷移金属、及び希土類金属、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、及びTeのような金属、LaNiのような金属水素化物及び本開示のその他のもの、0.1Mから飽和濃度までのKOHのようなアルカリ水酸化物のような水溶性の水酸化物、炭素、Pt/C、スチームカーボン、カーボンブラック、炭化物、ホウ化物、又は窒化物のような支持体、及び酸素、のグループからの少なくとも2つによって生産されるかもしれない。分子ハイドリノのようなハイドリノ種を形成するための妥当な典型的な反応混合物は、次のようなものである。(1)Co PtC KOH(飽和) O有/無;(2)Zn又はSn+LaNi+KOH(飽和),(3)Co、Sn、Sb、又はZn+O+CB+KOH(飽和),(4)Al CB KOH (飽和),(5)Sn Ni−被覆グラファイトKOH(飽和) O有/無,(6)Sn+SC又はCB+KOH(飽和)+O,(7)Zn Pt/C KOH(飽和) O,(8)Zn R−Ni KOH(飽和) O,(9)Sn LaNi KOH(飽和) O,(10)Sb LaNi KOH(飽和) O,(11)Co、Sn、Zn、Pb、又はSb+KOH(飽和水溶液)+KCO+CB−SA、及び(12)LiNH LiBr及びLiH若しくはLi及びH又はそれらの源及びオプション的にNi又はR−Niのような水素解離剤。追加的な反応混合物は、溶融水酸化物、水素の源、酸素の源、及び水素解離剤を含む。分子ハイドリノのようなハイドリノ種を形成するための妥当な典型的な反応混合物は、次のようなものである。(1)Ni(H) LiOH−LiBr 空気又はO,(2)Ni(H) NaOH−NaBr 空気又はO,及び(3)Ni(H) KOH−NaBr 空気又はO
1つの実施例において、ハイドリノを形成するための化学的な、SF−CIHT、及びCIHTセル反応の少なくとも1つの生成物は、無機化合物と錯体を形成するH(1/p)のようなハイドリノ又はより低いエネルギーの水素種を含む化合物である。その化合物は、アルカリ又はアルカリ土類炭酸塩又は水酸化物のようなオキシアニオン化合物又は本開示の他のそのような化合物を含むかもしれない。1つの実施例において、生成物は、MCO・H(1/4)及びMOH・H(1/4)(M=アルカリ又は本開示の他のカチオン)錯体の少なくとも1つを含む。生成物は、それぞれ、M(MCO3・H(1/4)) )及びM(KOH・H(1/4)) を含む正のスペクトルにおける一連のイオンとして、ToF−SIMSによって特定されるかもしれないが、ここで、nは整数であり、及び整数及び整数p>1は4と置き換えられるかもしれない。1つの実施例において、SiO又は石英のようなケイ素及び酸素を含む化合物は、H(1/4)に対するゲッターとして機能するかもしれない。H(1/4)に対するゲッターは、遷移金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、内部遷移金属、希土類金属、金属の組合せ、MoCuのようなMo合金のような合金、及び本開示のそれらのような水素貯蔵材料を含むかもしれない。
本開示の方法により合成されたより低いエネルギーの水素化合物は、化学式MH、MH、又はMを持つかもしれないが、Mはアルカリ・カチオンで、Hは増大された結合エネルギーの水素化物イオン又は増大した結合エネルギーの水素原子である。その化合物は、式MHを持つかもしれないが、nは1又は2、Mはアルカリ土類カチオン、Hは増大した結合エネルギーの水素化物イオン又は増大した結合エネルギーの水素原子である。その化合物は、式MHXを持つかもしれないが、Mはアルカリ土類カチオン、Xはハロゲン原子のような中性の原子、分子、又は、ハロゲン・アニオンのような1価に負に帯電したアニオン、及びHは増大した結合エネルギーの水素化物イオン又は増大した結合エネルギーの水素原子である。その化合物は、式MHXを持つかもしれないが、Mはアルカリ土類カチオン、Xは1価に負に帯電したアニオン、及びHは増大した結合エネルギーの水素化物イオン又は増大した結合エネルギーの水素原子である。その化合物は、式MHXを持つかもしれないが、Mはアルカリ土類カチオン、Xは2価に負に帯電したアニオン、及びHは増大した結合エネルギーの水素原子である。その化合物は、式MHXを持つかもしれないが、Mはアルカリ・カチオン、Xは1価に負に帯電したアニオン、及びHは増大した結合エネルギーの水素化物イオン又は増大した結合エネルギーの水素原子である。その化合物は、式MHを持つかもしれないが、nは整数、Mはアルカリ・カチオン及び化合物の水素含有量Hは少なくとも1つの増大した結合エネルギーの水素種を含む。その化合物は、式Mを持つかもしれないが、nは整数、Mはアルカリ・カチオン及び化合物の水素含有量Hは少なくとも1つの増大した結合エネルギーの水素種を含む。その化合物は、式MXHを持つかもしれないが、nは整数、Mはアルカリ土類カチオン、Xは1価に負に帯電したアニオン、及び化合物の水素含有量Hは少なくとも1つの増大した結合エネルギーの水素種を含む。その化合物は、式Mを持つかもしれないが、nは1又は2、Mはアルカリ土類カチオン、Xは1価に負に帯電したアニオン、及び化合物の水素含有量Hは少なくとも1つの増大した結合エネルギーの水素種を含む。その化合物は、式MHを持つかもしれないが、Mはアルカリ土類カチオン、Xは1価に負に帯電したアニオン、及びHは増大した結合エネルギーの水素化物イオン又は増大した結合エネルギーの水素原子である。その化合物は、式MXHを持つかもしれないが、nは1又は2、Mはアルカリ土類カチオン、Xは2価に負に帯電したアニオン、及び化合物の水素含有量Hは少なくとも1つの増大した結合エネルギーの水素種を含む。その化合物は、式ΜXX’Hを持つかもしれないが、Mはアルカリ土類カチオン、Xは1価に負に帯電したアニオン、X’は2価に負に帯電したアニオン、及びHは増大した結合エネルギーの水素化物イオン又は増大した結合エネルギーの水素原子である。その化合物は、式MM’Hを持つかもしれないが、nは整数で1から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、及び化合物の水素含有量Hは少なくとも1つの増大した結合エネルギーの水素種を含む。その化合物は、式MM’XHを持つかもしれないが、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1価に負に帯電したアニオン、及び化合物の水素含有量Hは少なくとも1つの増大した結合エネルギーの水素種を含む。その化合物は、式MM’XHを持つかもしれないが、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2価に負に帯電したアニオン、及びHは増大した結合エネルギーの水素化物イオン又は増大した結合エネルギーの水素原子である。その化合物は、式ΜΜ’ΧΧ’Hを持つかもしれないが、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1価に負に帯電したアニオン、及びHは増大した結合エネルギーの水素化物イオン又は増大した結合エネルギーの水素原子である。その化合物は、式MXX’Hnを持つかもしれないが、nは整数で1から5、Mはアルカリ又はアルカリ土類カチオン、Xは1価又は2価に負に帯電したアニオン、X’は金属又は半金属、遷移元素、内部遷移元素、又は希土類元素、及び化合物の水素含有量Hは少なくとも1つの増大した結合エネルギーの水素種を含む。その化合物は、式MHを持つかもしれないが、nは整数、Mは遷移元素、内部遷移元素、又は希土類元素のようなカチオン、及び化合物の水素含有量Hは少なくとも1つの増大した結合エネルギーの水素種を含む。その化合物は、式MXHを持つかもしれないが、nは整数、Mはアルカリ・カチオン、アルカリ土類カチオンのようなカチオン、Xは遷移元素、内部遷移元素、又は希土類元素カチオンのようなもう1つのカチオン、及び化合物の水素含有量Hは少なくとも1つの増大した結合エネルギーの水素種を含む。その化合物は、式[KHKCOを持つかもしれないが、m及びnは各々整数、及び化合物の水素含有量Hは少なくとも1つの増大した結合エネルギーの水素種を含む。その化合物は、式[KHKNO nXを持つかもしれないが、m及びnは各々整数、Xは1価に負に帯電したアニオン、及び化合物の水素含有量Hは少なくとも1つの増大した結合エネルギーの水素種を含む。その化合物は、式[KHKNOを持つかもしれないが、nは整数、及び化合物の水素含有量Hは少なくとも1つの増大した結合エネルギーの水素種を含む。その化合物は、式[KHKOH]を持つかもしれないが、nは整数、及び化合物の水素含有量Hは少なくとも1つの増大した結合エネルギーの水素種を含む。アニオン又はカチオンを含むその化合物は、式[MHM’X]を持つかもしれないが、m及びnは各々整数、M及びM’は各々アルカリ又はアルカリ土類カチオン、Xは1価又は2価に負に帯電したアニオン、及び化合物の水素含有量Hは少なくとも1つの増大した結合エネルギーの水素種を含む。アニオン又はカチオンを含むその化合物は、式[MHM’X’] を持つかもしれないが、m及びnは各々整数、M及びM’は各々アルカリ又はアルカリ土類カチオン、X及びX’は1価又は2価に負に帯電したアニオン、及び化合物の水素含有量Hは少なくとも1つの増大した結合エネルギーの水素種を含む。アニオンは、本開示のそれらの1つを含むかもしれない。妥当な典型的な1価に負に帯電したアニオンは、ハロゲン化物イオン、水酸化物イオン、炭酸水素イオン、又は硝酸イオンである。妥当な典型的な2価に負に帯電したアニオンは、炭酸イオン、酸化物、又は硫酸イオンである。
1つの実施例において、増大された結合エネルギーの水素化合物又は混合物は、金属又はイオン格子のような結晶格子のような格子内に埋め込まれたハイドリノ分子、ハイドリノ水素化物イオン、ハイドリノ原子のようなより低いエネルギーの水素種の少なくとも1つを含む。1つの実施例において、格子は、より低いエネルギーの水素種に対して非反応性である。マトリクスは、埋め込まれたハイドリノ水素化物イオンの場合におけるように非プロトン性であるかもしれない。その化合物又は混合物は、ハロゲン化物のようなアルカリ又はアルカリ土類塩のような塩格子内に埋め込まれたH(1/p)、H(1/p)、及びH(1/p)の少なくとも1つ含むかもしれない。典型的なアルカリハロゲン化物は、KCl及びKIである。塩は、埋め込まれたH(1/p)の場合において、如何なるHOもないかもしれない。他の妥当な塩格子は、本開示のそれらを含む。より低いエネルギーの水素種は、表1のそれらのような非プロトン性の触媒を持つ水素の触媒反応により形成されるかもしれない。
本開示の化合物は、好ましくは、0.1原子パーセントを超えてピュアである。より好ましくは、化合物が1原子パーセントを超えてピュアである。更により好ましくは、化合物は、10原子パーセントを超えてピュアである。最も好ましくは、化合物は、50原子パーセントを超えてピュアである。もう1つの実施例において、化合物は、90原子パーセントを超えてピュアである。もう1つの実施例において、化合物は、95原子パーセントを超えてピュアである。
ハイドリノを形成する化学反応器のもう1つの実施例において、ハイドリノを形成し及び熱パワーとしてパワーを解放するセルは、内燃機関、ロケットエンジン、又はガスタービンの燃焼室含む。反応混合物は、触媒及びハイドリノを発生するため酸素の源及び水素の源を含む。触媒の源は、水素を含む種及び酸素を含む1つの少なくとも1つであるかもしれない。種又は更なる反応生成物は、O及びHのようなH、H、H、O、O、O 、O 、O、O、HO、H、OH、OH、OH、HOOH、OOH、O、O2−、O 、及びO 2−、の少なくとも1つを含む種の少なくとも1つであるかもしれない。触媒は、HOのような水素種又は酸素を含むかもしれない。もう1つの実施例において、触媒は、nH、nO(n=整数)、O、OH、及びHO触媒の少なくとも1つを含む。水素原子の源のような水素の源は、Hガス又は炭化水素のような水素含有燃料を含むかもしれない。水素原子は、炭化水素燃焼の間に炭化水素の熱分解により生成されるかもしれない。反応混合物は、本開示のそれらのような水素解離剤を更に含むかもしれず、H原子はまた、水素の解離剤により形成されるかもしれない。酸素の源は、空気からのOを更に含むかもしれない。反応物は、H及びOの少なくとも1つの源として機能するかもしれないHOを更に含むかもしれない。1つの実施例において、水は、セル内のHOの熱分解により供給されるかもしれない酸素及び水素の少なくとも1つの更なる源として機能する。水は、シリンダー又はピストンヘッドのような、表面に触媒的に又は熱的に、水素原子へと解離され得る。表面は、水を水素及び酸素に解離するための材料を含むかもしれない。水解離材料は、遷移元素又は内部遷移元素、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)、又はCsがインターカレーションされた炭素(グラファイト)の元素、化合物、合金、又は混合物を含むかもしれない。H及びOは、ハイドリノを形成するため触媒及びHを形成するように反応するかもしれない。水素及び酸素の源は、対応するポート又は吸気弁又はマニホールドのような吸気口を通して、引き込まれるかもしれない。生成物は、排気ポート又は排出口を通して排気されるかもしれない。流れは、それぞれのポートを通して、吸入及び排出する速度をコントロールすることによりコントロールされるかもしれない。
1つの実施例において、ハイドリノは、本開示の固体燃料のような水素の源及び触媒の源を加熱することにより形成される。加熱は、熱的加熱及び振動加熱の少なくとも1つであるかもしれない。実験的に、ラマン分光法は、ハイドリノが、Liのようなアルカリ金属を含む混合物のようなハロゲン化物及び水酸化物の混合物のような固体燃料をボールミルすることにより形成されることを確認する。例えば、逆ラマン効果ピークは、2308cm−1で、ボールミルされたLiOH+LiI及びLiOH+LiFから観測される。このようにして、典型的な混合物は、LiOH+LiI又はLiFである。1つの実施例において、熱的及び振動の加熱の少なくとも1つは、高速反応によって達成される。この場合において、追加的なエネルギー反応は、ハイドリノを形成することにより供給される。
1つの実施例において、H(1/p)は、MRI常磁性造影剤として機能するが、これは、1量子数がゼロ以外であるからである。
ΔJ=0の大きさの回転の選択律を許すゼロ以外の1量子数は、+1は、H(1/p)分子レーザーを許容する。
1つの実施例において、H(1/p)が常磁性であるので、それは、H2より高い液化温度を持つ。バルク・ハイドリノ・ガスは、冷凍分離方法によって回収されるかもしれない。
1つの実施例において、固体燃料又はエネルギー物質は、ロケット推進剤を含む。高電流開始点火は、推進力を供給するかもしれない急速に膨張するプラズマを生じる。本開示のもう1つの発明は、スラスタであるが、そのスラスタは、推進力を供給するため膨張するプラズマを導くようにノズル以外が閉鎖されたセルを含むが、もう1つの実施例において、スラスタは、高電流を点火することを提供する電極から導かれた様式において、プラズマが流れることを引き起こすため、当業者に知られる磁場システムを導くこと及び磁気ボトル又は他の同様なプラズマ閉じ込めを含む。もう1つの実施例において、高くイオン化されたプラズマは、推進力を提供するため、当業者に知られたイオン・スラスタ及びイオン・モーターにおいて使用されるかもしれない。
1つの実施例において、点火された固体燃料からのエネルギー・プラズマは、プラズマ・エッチングの少なくとも1つのような材料処理のために使用され、水素種を含むそれのような安定な水素層でドーピング又はコーティングすることによりシリコンの表面を安定化し、そして、ダイヤモンドライク・カーボン及びダイヤモンドの少なくとも1つにグラファイト・カーボンを変換する。安定化を引き起こし及びカーボンをダイヤモンド材料に変換する、シリコンのような表面をハイドリノ種のドーピング又はコーティングする、本開示による方法及びシステムは、以下のような私の以前の発行物に与えられる。R.L.Mills、J.Sankar、A.Voigt、J.He、P.Ray、B.Dhandapani、「ダイヤモンドフィルムの低パワーCVD合成における原子水素の密度及びエネルギーの役割」、Thin Solid Films、478、(2005)77−90、R.L.Mills、J.Sankar、A.Voigt、J.He、B.Dhandapani、「ダイヤモンドフィルムのヘリウム−水素−メタンプラズマCVD合成の間の原子水素エネルギー及び密度及び炭素種の分光学的同定」、Chemistry of Materials、Vol.15、(2003)、pp.1313−1321、R.L.Mills、B.Dhandapani、J.He、「ヘリウムプラズマ反応からの高く安定なアモルファスシリコン水素化物」、Materials Chemistry and Physics、94/2−3、(2005)、298−307、R.L.Mills、B.Dhandapani、J.He、「高く安定なアモルファスシリコン水素化物」、Solar Energy Materials & Solar Cells、Vol.80、(2003)、pp.1−20、及びR.L.Mills、J.He、P.Ray、B.Dhandapani、X.Chen、「触媒的なヘリウム−水素プラズマ反応の生成物として高く安定なアモルファスシリコン水素化物の合成と特徴」、Int. J. Hydrogen Energy、Vol.28、No.12、(2003)、pp.1401−1424、であるが、これらは全体としてここに参照されて組み込まれる。
1つの実施例において、点火された固体燃料からのエネルギープラズマは、反転された分布を形成するために使用される。1つの実施例において、図3及び4A及び4Bに示されるシステムの固体燃料プラズマ構成要素は、レーザーのポンプ源及びレーザーのレーザー媒質の少なくとも1つである。レーザー処理を達成するため反転された分布を形成するための方法及びシステムは、私の以前の発行物に与えられる。それらは、R.L.Mills、P.Ray、R.M.Mayo、「水素の水に対するポテンシャル−プラズマレーザー」、Applied Physics Letters、Vol.82、No.11、(2003)、pp.1679−1681、及び R.L.Mills、P.Ray、R.M.Mayo、「特定の第1族触媒での光り輝いて加熱される水素ガスから形成される定常−反転リーマン分布に基づく CW HI レーザー」、IEEE Transactions on Plasma Science、Vol.31、No.2、(2003)、pp.236−247、R.L.Mills、P.Ray、R.M.Mayo、「特定の第1族触媒での光り輝いて加熱される水素ガスから形成される定常反転リーマン分布に基づく CW HI レーザー」、IEEE Transactions on Plasma Science、Vol.31、No.2、(2003)、pp.236−247、であるが、これらは、その全体がここにおいて参照されて組み込まれる。
1つの実施例において、固体燃料又はエネルギー物質は、加熱により反応させられる。
反応混合物は、導電体を含むかもしれず、また、導電性が低下していくように、反応の間に酸化されないそれのような高く導電性がある表面の上で反応させられるかもしれない。
反応器のそれのような妥当な表面は、Au及びPtのような貴金属である。
VII.固体燃料触媒誘導ハイドリノ遷移(SF−CIHT)セル及びパワー・コンバーター
1つの実施例において、直接の電気的エネルギー及び熱エネルギーの少なくとも1つを発生させるパワー・システムは、少なくとも1つの槽と、(a)発生期のHOを含む触媒又は触媒源の少なくとも1つ;(b)原子水素又は原子水素源の少なくとも1つ;及び(c)導体及び導電性マトリクスの少なくとも1つ;を含む反応物と、ハイドリノ反応物を閉じ込める少なくとも1セットの電極と、高電流の電気エネルギーのショート・バーストをデリバリするための電気的パワー源と、再充填システムと、反応生成物から初期反応物を再生する少なくとも1つのシステムと、及び、直接的なプラズマから電気へのコンバータの少なくとも1つ及び熱から電気パワーへのコンバータの少なくとも1つと、を含むパワーシステム。1つの更なる実施例において、その槽は、大気圧、大気圧より高い、及び大気圧より低いの少なくとも1つの圧力が可能となる。もう1つの実施例において、少なくとも1つの直接のプラズマ−電気コンバーターが、プラズマダイナミック・パワー・コンバーター(plasmadynamic power converte)、(ベクトルE)×(ベクトルB)ダイレクト・コンバーター(E x B direct converter)、電磁流体力学的パワー・コンバーター(magnetohydrodynamic power converter)、磁気ミラー電磁流体力学的パワー・コンバーター(magnetic mirror magnetohydrodynamic power converter)、チャージ・ドリフト・コンバーター(charge drift converter)、ポスト又はベネチアン・ブラインド・パワー・コンバーター(Post or Venetian Blind power converter)、ジャイロトロン(gyrotron)、フォトン・バンチング・マイクロウェーブ・パワー・コンバーター(photon bunching microwave power converter)、及びフォトエレクトリック・コンバーター(photoelectric converter)のグループからの少なくとも1つを含むことができる。1つの更なる実施例において、少なくとも1つの熱−電気コンバータが、熱機関、蒸気機関、蒸気タービン、発電機、ガスタービン及び発電機、ランキン・サイクル・エンジン、ブレイトン・サイクル・エンジン、スターリング・エンジン、熱電子パワー・コンバーター、及び熱電パワー・コンバーター、のグループからの少なくとも1つを含むことができる。
1つの実施例において、HOは、熱の、プラズマの、及び電磁気(光)のパワーの少なくとも1つの形成においてエネルギーの高い解放と共にハイドリノを形成するように点火される。(本開示における「点火」は、バースト、パルス又は他の高いパワー放出の形態として、明示されるかもしれないHからハイドリノへの非常に高い反応速度を意味する。)HOは、約2000Aから100,000Aの範囲内の1つのような高電流の適応により点火されるかもしれない燃料を含むかもしれない。これは、アークのような第1フォームの高く導電性のあるプラズマへの5,000から100,000Vのような高い電圧の適用によって達成されるかもしれないその代わりとして、高電流は、HOを含む化合物又は混合物を通して通されるかもしれないが、ここで、固体燃料のような結果としてなる燃料の導電率は高い。(本開示において、固体燃料又はエネルギー物質が、ハイドリノを形成するため更に反応するH及びHOHのような触媒を形成する反応混合物を意味するために使用される。しかしながら、反応混合物は、固体以外の物理状態を含んでいるかもしれない。実施例において、反応混合物は、ガス状、液体、固体、スラリ、ゾルゲル、溶液、混合物、ガス状の懸濁、空気圧の流れ、及び当業者に知られる他の状態の少なくとも1つであるかもしれない。)1つの実施例において、非常に低い抵抗を持つ固体燃料は、HOを含む反応混合物を含む。低い抵抗は、反応混合物の導体構成要素のせいであるかもしれない。実施例において、固定燃料の抵抗は、約10−9Ωから100Ω、10−8Ωから10Ω、10−3Ωから1Ω、10−4Ωから10−1Ω、及び10−4Ωから10−2Ωの範囲の少なくとも1つである。もう1つの実施例において、高い抵抗を持つ燃料は、添加される化合物又は材料の微量又は少ないモルパーセントを含むHOを含む。後者の場合、高電流は、アーク又はアークプラズマのような高く導電性の状態を形成する絶縁破壊(ブレークダウン(breakdown))を引き起こすことにより点火を達成するように燃料を通して流されるかもしれない。
1つの実施例において、反応物は、触媒源、触媒、原子水素源、及び原子水素の少なくとも1つを形成するような導電性マトリクス及びHOの源を含むことができる。1つの更なる実施例において、HOの源を含む反応物は、バルクHO、バルクHO以外の状態、HOを形成する及び結合HOを解放する反応の少なくとも1つを被る化合物(単数又は複数)、の少なくとも1つを含むことができる。加えて、結合HOは、HOと相互作用する化合物を含み、そのHOが吸収されたHO、結合されたHO、物理吸着されたHO、及び水和の水の少なくとも1つの状態にある。実施例において、反応物は、バルクHO、吸収されたHO、結合されたHO、物理吸着されたHO、及び水和の水の解放の少なくとも1つを被る1又はそれ以上の化合物又は材料及び導体を含むことができ、及び、反応生成物としてHOを持つことができる。他の実施例において、発生期のHO触媒及び原子水素の源の少なくとも1つが、(a)少なくとも1つのHOの源;(b)少なくとも1つの酸素の源;及び(c)少なくとも1つの水素の源;の少なくとも1つを含むことができる。
追加的な実施例において、触媒源、触媒、原子水素源、及び原子水素の少なくとも1つを形成する反応物は、HO及びHOの源の少なくとも1つと;O、HO、HOOH、HOOH、過酸化物イオン、超酸化物イオン、水素化物、H、ハロゲン化物、酸化物、オキシ水酸化物、水酸化物、酸素を含む化合物、(ハロゲン化物、酸化物、オキシ水酸化物、水酸化物、酸素を含む化合物、の少なくとも1つのグループから選択される)水和化合物と、及び、導電性マトリクスと、を含む。ある実施例において、オキシ水酸化物が、TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOH、FeOOH、GaOOH、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH、及びSmOOH、のグループからの少なくとも1つを含むことができ、酸化物が、CuO、CuO、CoO、Co、CO、FeO、Fe、NiO、及びNi、のグループからの少なくとも1つを含むことができ、水酸化物が、Cu(OH)、Co(OH)、Co(OH)、Fe(OH)、Fe(OH)、及びNi(OH)、のグループからの少なくとも1つを含むことができ、酸素を含む化合物が、硫酸塩、リン酸塩、硝酸塩、炭酸塩、炭酸水素塩、クロム酸、ピロリン酸塩、過硫酸塩、過塩素酸塩、過臭素酸塩、および過ヨウ素酸塩、MXO、MXO(M=Li、Na、K、Rb、Csのようなアルカリ金属のような金属、X=F、Br、Cl、I)、コバルトマグネシウム酸化物、ニッケルマグネシウム酸化物、銅マグネシウム酸化物、LiO、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、CuO、CrO、ZnO、MgO、CaO、MoO、TiO、ZrO、SiO、Al、NiO、FeO、Fe、TaO、Ta、VO、VO、V、V、P、P、B、NbO、NbO、Nb、SeO、SeO、TeO、TeO、WO、WO、Cr、Cr、CrO、CrO、CoO、Co、CO、FeO、Fe、NiO、Ni、希土類酸化物、CeO、La、オキシ水酸化物、TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOH、FeOOH、GaOOH、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH、及びSmOOH、のグループからの少なくとも1つを含むことができ、そして、導電性マトリクスが、金属粉末、炭素、炭化物、臭化物、窒化物、TiCNのようなカルボニトリル、又はニトリル、のグループからの少なくとも1つを含むことができる。
実施例において、反応物は、金属、その金属酸化物、及びHOの混合物を含むことができるが、金属のHOとの反応が熱力学的に有利でない。他の実施例において、反応物は、金属、金属ハロゲン化物、及びHOの混合物を含むことができるが、その金属のHOとの反応が熱力学的に有利でない。追加的な実施例において、反応物は、遷移金属、アルカリ土類金属ハロゲン化物、及びHOの混合物を含むことができるが、その金属のHOとの反応が熱力学的に有利でない。そして、更なる実施例において、反応物は、導体、含水材料、及びHOの混合物を含むことができる。実施例において、導体は、金属粉末又は炭素粉末を含むことができるが、その金属又は炭素のHOとの反応が熱力学的に有利でない。実施例において、含水材料は、臭化リチウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、炭酸カリウム、リン酸カリウム、KMgCl3・6(HO)のようなカーナライト、クエン酸鉄(III)アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、濃硫酸、濃リン酸、セルロース繊維、糖、カラメル、ハチ蜜、グリセリン、エタノール、メタノール、ディーゼル燃料、メタンフェタミン、肥料化学製品、塩、乾燥剤、シリカ、活性炭、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、モレキュラシーブ、ゼオライト、潮解性の材料、塩化亜鉛、塩化カルシウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、及び、潮解性の塩、のグループからの少なくとも1つを含むことができる。ある実施例において、そのパワー・システムは、導体、含水材料、及びHO、の混合物を含むことができ、(金属/導体)、(含水材料)、(HO)の相対的モル量の範囲が、約(0.000001から100000)、(0.000001から100000)、(0.000001から100000);(0.00001から10000)、(0.00001から10000)、(0.00001から10000);(0.0001から1000)、(0.0001から1000)、(0.0001から1000);(0.01から100)、(0.01から100)、(0,01から100);(0.1から10)、(0.1から10)、(0.1から10);及び(0.5から1)、(0.5から1)、(0.5から1)、の少なくとも1つである。ある実施例において、HOとの熱力学的に有利でない反応を持つ金属が、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びIn、のグループの少なくとも1つであることができる。追加的な実施例において、反応物は、HOの追加により再生され得る。
更なる実施例において、反応物は、金属、その金属酸化物、及びHOの混合物を含むことができるが、その金属酸化物は、1000℃未満の温度でH還元が可能なものである。他の実施例において、反応物は、H及びマイルドな熱で容易に還元されない酸化物、1000℃未満の温度でHで金属に還元されることができる酸化物を持つ金属、及びHO、の混合物を含むことができる。実施例において、1000℃未満の温度でHで金属に還元されることができる酸化物を持つ金属は、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びInのグループの少なくとも1つであり得る。実施例において、Hで及びマイルドな熱で容易に還元されない金属酸化物は、アルミナ、アルカリ土類酸化物、及び希土類酸化物の少なくとも1つを含む。
実施例において、固体燃料は、炭素又は活性炭及びHOを含むことができるが、その混合物は、HOの追加を含む再水和によって再生される。更なる実施例において、反応物は、スラリー、溶液、エマルション、複合物、及び化合物の少なくとも1つを含むことができる。実施例において、高電流の電気的エネルギーのショート・バーストをデリバリするため電気的パワーの源の電流は、ハイドリノ反応物が非常に高い速度でハイドリノを形成する反応を受けることを引き起こすのに十分である。実施例において、高電流電気エネルギーのショート・バーストをデリバリする(deliver)電気的パワーの源は、以下のものの少なくとも1つを含む。100Aから1,000,000A、1kAから100,000A、10kAから50kAの少なくとも1つの範囲の中にある電流、100A/cmから1,000,000A/cm、1000A/cmから100,000A/cm、及び2000A/cmから50,000A/cmの少なくとも1つの範囲内あるDC又はピークAC電流密度、の高いAC、DC、又は、AC−DC混合を引き起こすように選択される電圧;その電圧が、固体燃料又はエネルギー物質の導電率により決定されるが、その電圧は、所望の電流に固体燃料又はエネルギー物質サンプルの抵抗をかけることにより与えられ、DC又はピークAC電圧が、約0.1Vから500kV、0.1Vから100kV、及び1Vから50kV、から選択される少なくとも1つの範囲内であるかもしれず、そして、AC周波数が、約0.1Hzから10GHz、1Hzから1MHz、10Hzから100kHz、及び100Hzから10kHz、の範囲内にあるかもしない。実施例において、固体燃料又はエネルギー物質サンプルの抵抗は、約0,001mΩから100MΩ、0.1Ωから1MΩ、及び10Ωから1kΩから選択される少なくとも1つの範囲内にあり、そして、ハイドリノを形成する活性な電極面積あたりの妥当な負荷の伝導度は、約10−10Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、10−5Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、10−4Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、10−3Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、10−2Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、10−1Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、及び1Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2から選択される少なくとも1つの範囲内にある。
1つの実施例において、固体燃料は導電性がある。実施例において、固体燃料の部分、ペレット、又はアリコートの抵抗は、約10−9Ωから100Ω、10−8Ωから10Ω、10−3Ωから1Ω、10−3Ωから10−1Ω、及び10−3Ωから10−2Ωの範囲にある少なくとも1つである。1つの実施例において、ハイドリノ反応速度は、高電流の適用又は発展に依存する。エネルギーハイドリノ触媒反応のようなハイドリノ触媒反応は、導電性の燃料を通る低電圧、高電流の流れによって開始されるかもしれない。エネルギー解放は、非常に高いかもしれず、そして、衝撃波を形成するかもしれない。1つの実施例において、電圧は、100Aから1,000,000A、1kAから100,000A、10kAから50kAの少なくとも1つの範囲内の高電流のような点火を引き起こす高いAC,DC,又はAC−DC混合を引き起こすように選択される。電流密度は、プレスされたペレットのようなペレットを含むかもしれない燃料の100A/cmから1,000,000A/cm、1000A/cmから100,000A/cm、及び2000A/cmから50,000A/cmの少なくとも1つの範囲内に有るかもしれない。DC又はピークAC電圧は、約0.1Vから100kV V、0.1Vから1kV、0.1Vから100V、及び0.1Vから15V、から選択される少なくとも1つの範囲内にあるかもしれない。AC周波数は、約0.1Hzから10GHz、1Hzから1MHz、10Hzから100kHz、及び100Hzから10kHz、の範囲内にあるかもしれない。パルス時間は、約10−6sから10s、10−5sから1s、10−4sから0.1s、及び10−3sから0.01s、から選択される少なくとも1つの範囲内にあるかもしれない。もう1つの実施例において、高い磁場又は磁束、φ、又は、磁場変化の高い速度の少なくとも1つは、ハイドリノ反応を点火する、磁束は、約10Gから10T、100Gから5T、又は1kGから1T、の範囲内にあるかもしれない。dφ/dtは、10Gから10T、100Gから5T、又は1kGから1T、の磁場に対応し、1Hzから100kHz、10Hzから10kHz、10Hzから1000Hz、又は10Hzから100Hz、の範囲内の周波数で交互になる。
1つの実施例において、固体燃料又はエネルギー物質は、HO源又はHOを含むかもしれない。このHOのmole%含有量は、約0.000001%から100%、0.00001%から100%、0.0001%から100%、0.001%から100%、0.01%から100%、0.1%から100%、1%から100%、10%から100%、0.1%から50%、1%から25%、及び1%から10%の少なくとも1つの範囲内にあるかもしれない。1つの実施例において、ハイドリノ反応速度は、高電流の適用又は展開に依存する。1つの実施例において、電圧は、100Aから1,000,000A、1kAから100,000A、10kAから50kAの少なくとも1つの範囲内である、高AC,DC,又はAC−DC混合電流を引き起こすように選択される。
DC又はピークAC電流密度は、100A/cmから1,000,000A/cm、1000A/cmから100,000A/cm、及び2000A/cmから50,000Acmの少なくとも1つの範囲内にあるかもしれない。1つの実施例において、その電圧は、固体燃料又はエネルギー物質の伝導度によって決定される。固体燃料又はエネルギー物質サンプルの抵抗は、約0.001mΩから100MΩ、0.1Ωから1MΩ、及び10Ωから1kΩから選択される少なくとも1つの範囲内にある。ハイドリノを形成するように活性な電極面積当たりの妥当な負荷の導電率が、約10−10Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、10−5Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、10−4Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、10−3Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、10−2Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、10−1Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、及び1Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2から選択される少なくとも1つの範囲内である。1つの実施例において、電圧は、所望の電流に、固定燃料又はエネルギー物質サンプルの抵抗をかけることにより与えられる。抵抗が1mΩのオーダーである典型的な場合において、電圧は<10Vのように低い。抵抗が本質的に無限大である、本質的に純粋なHOの1つの典型的な場合において、点火のために高電流を達成するため適用される電圧は、約5kV又はそれ以上のようなHOのブレークダウン電圧より上のように、高い。実施例において、DC又はピークAC電圧は、約0.1Vから500kV、0.1Vから100kV、及び1Vから50kVから選択される少なくとも1つの範囲内にあるかもしれない。AC周波数は、約0.1Hzから10GHz、1Hzから1MHz、10Hzから100kHz、及び100Hzから10kHzの範囲内にあるかもしれない。1つの実施例において、DC電圧は、イオン化されたHOを含むプラズマを作るように放電されるが、電流は、減衰不足であり、それが減衰しつつ振動する。
1つの実施例において、高電流パルスは、所望の電圧及び電流を達成するため直列及び並列の少なくとも1つの様式で接続されるかもしれないスーパーキャパシタのようなキャパシタの放電で達成されるが、電流は、DC又は当業者に知られる定電圧トランスのようなトランスのような回路要素で調整される。キャパシタは、グリッド・パワー、発電機、燃料電池(セル)、又は電池(バッテリ)のような電気的な源によってチャージされる。1つの実施例において、バッテリは電流を供給する。1つの実施例において、妥当な周波数、電圧、及び電流波形は、キャパシタ又はバッテリの出力を調節するパワーによって達成されるかもしれない。1つの実施例において、900Vで500Aの電流パルスを達成するための典型的な回路は、V.V.Nesterov、A.R.Donaldson、「高電流高精度IGBTパルス発生器」、1996、IEEE、pp.1251−1253、
https://accelconf.web.cern.ch/AccelConf/p95/ARTICLES/wAA/WAA11.PDF、
において与えられ、そして、25kAを達成するものがP.Pribyl、W.Gekelman、「プラズマ放電実験のための24kA固体状態スイッチ」、Review of Scientific Instruments、Vol.75、No.3、March、2004、pp.669−673に与えられるが、両者は全体がここにおいて参照され組み込まれ、分圧器は、電流を増加させ、かつ、電圧を減少させるかもしれない。
固体燃料又はエネルギー物質は、金属、炭素、又は炭化物のような支持体又は導体又は導電性マトリクス、及び、HO又は本開示のそれらのような反応してHOを形成する化合物又は結合されたHOを解放する化合物のようなHO源を含むかもしれない。固体燃料は、HO、HOと相互作用する材料又は化合物、及び導体を含むかもしれない。HOは、水和の水又は物理吸着HOのような結合された又は吸収されたHOのようなバルクHO以外の状態で存在するかもしれない。その代わりとして、HOは、妥当な電圧の適用によって高く導電性があるようにされた又は高く導電性の混合物の状態のバルクHOとして存在するかもしれない。固体燃料は、HO及び、H形成を容易にしHOH触媒の可能性を容易にするように金属酸化物のような酸化物のような化合物又は材料及び高導電率を提供する炭素又は金属粉末のような化合物又は材料を含むかもしれない。典型的な固体燃料は、R−Niを単独で及び、遷移金属及びAlのそれらのような添加剤と共に、含むかもしれず、R−Niは、水和されたAl、及びAl(OH)の分解によってH及びHOHを解放する。妥当な典型的な固体燃料は、TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOH、FeOOH、GaOOH、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH、及びSmOOH、のようなオキシ水酸化物、及び、金属粉末及び炭素粉末の少なくとも1つのような導電性マトリクス、及びオプション的にHOを含む。固体燃料は、Cu(OH)、Co(OH)、Fe(OH)、及びNi(OH)、の少なくとも1つのような遷移金属水酸化物、Al(OH)、のようなアルミニウム水酸化物のような水酸化物と、炭素粉末及び金属粉末の少なくとも1つのような導体と、及びオプションとしてHOを含むかもしれない。固体燃料は、CuO、CuO、NiO、Ni、FeO、及びFe、の少なくとも1つのような遷移金属酸化物の少なくとも1つのような少なくとも1つの酸化物と、炭素粉末及び金属粉末の少なくとも1つのような導体と、及びHOとを含むかもしれない。固体燃料は、MgClのようなアルカリ土類金属ハロゲン化物のような金属ハロゲン化物のようなハロゲン化物の少なくとも1つと、炭素粉末及び金属粉末の少なくとも1つのような導体と、及びHOとを含むかもしれない。固体燃料は、水酸化物、オキシ水酸化物、酸化物、及び金属ハロゲン化物のようなハロゲン化物からの少なくとも2つを含むもののような固体燃料の混合物と、少なくとも1つの導体又は導電性マトリクスと、及びHOとを含むかもしれない。導体は、固体燃料、R−Ni、遷移金属粉末のような金属粉末、Ni又はCoセルメット、炭素、又は炭化物或いは他の導体、又は導電性の支持体又は導電性のマトリクスで当業者に知られるものを含む反応混合物の他の構成要素の1又はそれ以上でコーティングされた金属スクリーンの少なくとも1つを含むかもしれない。
1つの実施例において、固体燃料は、活性炭のような炭素及びHOを含む。真空中又は不活性雰囲気下でプラズマを形成する点火が起こるような場合において、プラズマ−から−電気発生が続き、プラズマから凝縮される炭素は、再生サイクルにおいて固体を再形成するように再水和されるかもしれない。固体燃料は、酸性の、塩基性の、又は中性のHO及び活性炭、木炭、黒炭、及び金属粉末の混合物の少なくとも1つを含むかもしれない。1つの実施例において、炭素−金属混合物の金属は少なくとも部分的にHOと非反応性である。HOとの反応に対して少なくとも部分的に安定である妥当な金属は、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びIn、のグループの少なくとも1つである。混合物は、HOの追加を含む再水和によって再生されるかもしれない。
1つの実施例において、基本的な要求される反応物は、H源と、O源と、及び、点火の間に高電流が材料を透過することを許す良い導電体マトリクスとである。固体燃料又はエネルギー物質は、シールされたアルミニウム槽のようなシールされる金属槽のようなシールされる槽内に収納されるかもしれない。固体燃料又はエネルギー物質は、低電圧、高電流電気的エネルギーのショート・バーストを受け、及びテイラー―ウィンフィールド・モデルND−24−75スポット溶接機の2つの銅電極の間に閉じ込めによって達成されるようなスポット溶接機によって作られるもののような低電圧、高電流パルスによって反応させられるかもしれない。60Hzの電圧は、約5から20V RMSであるかもしれず、電流は、約10,000から40,000A/cmであるかもしれない。
典型的なエネルギー物質及び条件は、TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOH、FeOOH、GaOOH、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH、SmOOH、ΝiΟΟ、LaO、及びNaSOO、の少なくとも1つがNiメッシュスクリーンに、スラリ及び乾燥状態でコーティングされたもの、及び、約60Hz、8V RMS、及び40,000A/cm迄の電流の電気パルスを受けるものである。
固体燃料又はエネルギー物質は、Mo、Ni、Co、及びFeの少なくとも1つを含むもののような酸素を含む化合物として複数の安定な酸化状態を持つことができるカチオンを含むかもしれないが、そのカチオンは、Ni、Co、及びFeの場合2及び3の酸化状態、及び、Moの場合2、3、4、5、及び6の酸化状態、のような複数の安定な酸化状態を持つことができる。これらの状態は、水酸化物、オキシ水酸化物、酸化物、及びハロゲン化物化合物として存在するかもしれない。酸化状態の変化は、還元を受けているカチオンによる反応の間、HOH触媒のイオン化により自己限定電荷蓄積を除去することによりハイドリノ反応の伝播を容易にするかもしれない。
1つの実施例において、固体燃料又はエネルギー物質は、HO及び分散剤及び発生期のHO及びHを形成する解離剤を含む。妥当な典型的な分散剤及び解離剤は、FeBrのような臭化物のような遷移金属ハロゲン化物のような金属ハロゲン化物のようなハロゲン化物化合物、CuBr,のような水素化物を形成する化合物、及び複数の酸化状態を可能とする金属を持つハロゲン化物及び酸化物のような化合物である。他のものは、CoO、CO、CO、CoOOH、Co(OH)、Co(OH)、NiO、Ni、NiOOH、Ni(OH)、FeO、Fe、FeOOH、Fe(OH)、CuO、CuO、CuOOH、及びCu(OH)、のような遷移元素のそれらのような水酸化物又はオキシ水酸化物又は酸化物を含む。他の実施例において、遷移金属は、アルカリ、アルカリ土類、内部遷移金属、及び希土類金属、及び第13族及び第14族金属のような他の者によって置換される。妥当な例は、La、CeO、及びLaX(X=ハロゲン)である。もう1つの実施例において、固体燃料又はエネルギー物質は、酸化物、オキシ水酸化物、水酸化物、又はハロゲン化物のような無機化合物の水和物としてHOを含む。他の妥当な水和物は、硫酸塩、リン酸塩、硝酸塩、炭酸塩、炭酸水素塩、クロム酸、ピロリン酸塩、過硫酸塩、次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、次亜臭素酸塩、ブロマイト(bromite)、臭素酸塩、過塩素酸塩、次亜ヨウ素酸塩、アイオダイト(iodite)、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、硫酸水素塩、水素又は二水素リン酸塩、オキシアニオンを備える他の金属化合物、及び金属ハロゲン化物のグループの少なくとも1つのような本開示の金属化合物である。金属酸化物又はハロゲン化化合物のような解離剤及び分散剤のモル比は、点火事象を生じさせる所望の如何なるものでもある。モルHOに対する少なくとも1化合物の妥当なモル数は、約0.000001から100000、0.00001から10000、0.0001から1000、0.01から100、0.1から10、及び0.5から1の少なくとも1つの範囲内にあるが、その比は、(化合物モル数/HOモル数)で定義付けされる。固体燃料又はエネルギー物質は、遷移金属粉末のような金属粉末、Ni又はCoセルメット、炭素粉末、又は炭化物又は他の導体のような導体又は導電性のマトリクス、又は導電性の支持体又は導電性のマトリクスで当業者に知られるものを更に含むかもしれない。導体のモル数に対するHO及び少なくとも1つの化合物を含む水和された化合物のモルの妥当な比率は、約0,000001から100000、0.00001から10000、0.0001から1000、0.01から100、0.1から10、及び0.5から1の少なくとも1範囲内にあるが、比率は、(水和化合物のモル数/導体のモル数)として定義される。
1つの実施例において、反応物は、HOの追加により生成物から再生される。1つの実施例において、固体燃料又はエネルギー物質は、HO及び点火という結果となるように水和した材料を通して流れるような本開示の高電流定電圧に妥当な導電性マトリクスを含む。導電性マトリクス材料は、金属表面、金属粉末、炭素、炭素粉末、炭化物、ホウ化物、窒化物、TiCNのような炭窒化物、ニトリル、本開示のもう1つのもの又は当業者に知られるものの少なくとも1を含むかもしれない。固体燃料又はエネルギー物質を形成する又はそれを生成物から再生するHOの添加は、連続又は断続であるかもしれない。
固体燃料又はエネルギー物質は、導電性マトリクスと、Fe、Cu、Ni、又はCo、から選択されるもののようなその酸化物の少なくとも1つ及び遷移金属のような対応する金属酸化物及び金属の混合物のような酸化物と、及びHOとの混合物を含むかもしれない。HOは、水和された酸化物内にあるかもしれない。他の実施例において、金属/金属酸化物反応物は、水との反応性が低く対応する酸化物が容易にその金属に還元できる金属、又は、ハイドリノ反応の間に酸化性でない金属を含む。低いHO反応性を持つ妥当な典型的な金属は、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、から選択される1つである。金属は反応の間に酸化物に変換されるかもしれない。金属反応物に対応する酸化物生成物は、当業者に知られる方法及びシステムにより水素還元により最初の金属に再生されるかもしれない。水素還元は昇温された温度であるかもしれない。水素はHOの電気分解で供給されるかもしれない。もう1つの実施例において、金属は、溶融塩における電気分解のような電気分解又はより酸素活性な金属のような還元材で還元、炭素還元により酸化物から再生される。酸化物からの金属の形成は、当業者に知られる方法及びシステムによって達成されるかもしれない。HOに対する金属酸化物に対する金属のモル量は、本開示において与えられるように電気の低電圧高電流パルスを受けるとき、点火という結果となる如何なる所望のものでもある。(金属)、(金属酸化物)、(HO)の妥当な相対モル比の範囲は、約(0.000001から100000)、(0.000001から100000)、(0.000001から100000);(0.00001から10000)、(0.00001から10000)、(0.00001から10000);(0.0001から1000)、(0.0001から1000)、(0.0001から1000);(0.001から100)、(0.001から100)、(0.001から100);(0.01から100)、(0.01から100)、(0,01から100);(0.1から10)、(0.1から10)、(0.1から10);及び(0.5から1)、(0.5から1)、(0.5から1)である。固体燃料又はエネルギー物質は、スラリ、溶液、エマルション、コンポジット、及び化合物の少なくとも1つを含むかもしれない。
固体燃料又はエネルギー物質は、導電性マトリクス、第1金属及び第1金属に対応する金属ハロゲン化物又は第2金属ハロゲン化物、及びHOの混合物を含むかもしれない。HOは水和したハロゲン化物の形態であるかもしれない。第2の金属ハロゲン化物は、第1の金属ハロゲン化物よりも安定であるかもしれない。1つの実施例において、第1金属は、その金属に還元され得る酸化物に対応するHOとの反応性が低いか、又は、ハイドリノ反応の間にその金属が酸化性でない。HO反応性が低い妥当な典型的な金属は、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Crから選択される1つである。HOに対する金属ハロゲン化物に対する金属のモル量は、本開示において与えられる電気の高電流定電圧パルスを受けるときに点火という結果になる如何なる所望のものでもよい。(金属)、(金属ハロゲン化物)、(HO)の相対的なモル量の妥当な範囲は、約(0.000001から100000)、(0.000001から100000)、(0.000001から100000);(0.00001から10000)、(0,00001から10000)、(0.00001から10000);(0.0001から1000)、(0.0001から1000)、(0.0001から1000);(0.001から100)、(0.001から100)、(0.001から100);(0.01から100)(0.01から100)、(0.01から100);(0.1から10)、(0.1から10)、(0.1から10);及び(0.5から1)、(0.5から1)、(0.5から1)の少なくとも1つである。固体燃料又はエネルギー物質は、スラリ、溶液、エマルション、コンポジット、及び化合物の少なくとも1つを含むかもしれない。
1つの実施例において、固体燃料又はエネルギー物質は、金属又は炭素のような本開示のような導体、含水材料、及びHOを含むかもしれない。妥当な典型的な含水材料は、臭化リチウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、炭酸カリウム、リン酸カリウム、KMgCl・6(HO)のようなカーナライト、クエン酸鉄IIIアンモニウム、水酸化カリウム及び水酸化ナトリウム及び濃硫酸及びリン酸、セルロース繊維(綿と紙のようなもの)、糖、カラメル、蜂蜜、グリセリン、エタノール、メタノール、ディーゼル燃料、メタンフェタミン、多くの肥料化学製品、塩類(食塩を含む)及び多種多様な他のもので当業者に知られるもの及びシリカのようなデシカント、活性炭、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、及びモレキュラーシーブ(概して、ゼオライト)又は塩化亜鉛のような潮解性の材料、塩化カルシウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム及び多くの異なる潮解性の塩類で当業者に知られいるものである。(金属)、(含水材料)、(HO)の相対的なモル量の妥当な範囲は、約(0.000001から100000)、(0.000001から100000)、(0.000001から100000);(0.00001から10000)、(0.00001から10000)、(0.00001から10000);(0.0001から1000)、(0.0001から1000)、(0.0001から1000);(0.001から100)、(0.001から100)、(0,001から100);(0,01から100)、(0.01から100)、(0,01から100);(0,1から10)、(0.1から10)、(0.1から10);及び(0.5から1)、(0.5から1)、(0.5から1)、の少なくとも1つである。固体燃料又はエネルギー物質は、スラリ、溶液、エマルション、コンポジット、及び化合物の少なくとも1つを含むかもしれない。
1つの典型的なエネルギー物質において、0.05ml(50mg)のHOが、アルミDSCパン(アルミ坩堝30μl、D:6.7x3(Setaram、S08/HBB37408)及びアルミカバーD:6,7,スタンピングされた,気密ではない(Setaram、S08/HBB37409))内にシールされた、20mg又はCo若しくはCuOに添加された。そして、Taylor−WinfieldモデルND−24−75スポット溶接機を用いて、約8V RMSで15,000から25,000Aの間の電流で点火された。大きなエネルギーバーストが、観測され、サンプルが蒸発したが、各々エネルギーのある高イオン化、膨張プラズマであった。もう1つの典型的な固体燃料で同じように点火されたもので同様な結果を得たものは、Cu(42.6mg)+CuO(14.2mg)+HO(16.3mg)を含むが、これは、アルミDSCパン(71.1mg)(アルミ坩堝30μl、D:6.7x3(Setaram、S08/HBB37408)及びアルミカバーD:6,7,スタンピングされた,気密な(Setaram、S08/HBB37409))内にシールされた。
1つの実施例において、固体燃料又はエネルギー物質は、発生期のHO触媒及びH源を含む。1つの実施例において、固体燃料又はエネルギー物質は、導電性であり、又は、導電性マトリクス材料を含み、これにより、発生期のHO触媒及びH源の混合物が導電性となるようにする。発生期のHO触媒の源及びH源の少なくとも1つの源は、少なくともO及びHを含む材料及び化合物の混合物又は化合物である。Oを含む材料又は化合物は、酸化物、水酸化物、及びオキシ水酸化物の少なくとも1つであり、例えば、アルカリ、アルカリ土類、遷移金属、内部遷移金属、希土類金属、及び第13及び14族金属の酸化物、水酸化物、及びオキシ水酸化物である。Oを含む材料又は化合物は、硫酸塩、リン酸塩、硝酸塩、炭酸塩、炭酸水素塩、クロム酸塩、ピロリン酸塩、過硫酸塩、過塩素酸塩、過臭素酸塩、及び過ヨウ素酸塩、MXO、MXO(M=Li、Na、K、Rb、Csのようなアルカリ金属のような金属、X=F、Br、Cl、I),コバルトマグネシウム酸化物、ニッケルマグネシウム酸化物、銅マグネシウム酸化物、LiO、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、CuO、CrO、ZnO、MgO、CaO、MoO、TiO、ZrO、SiO、Al、NiO、FeO、Fe、TaO、Ta、VO、VO、V、V、P、P、B、NbO、NbO、Nb、SeO、SeO、TeO、TeO、WO、WO、Cr、Cr、CrO、CrO、CeOのような希土類酸化物、又はLa、TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOH、FeOOH、GaOOH、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH、及びSmOOHのようなオキシ水酸化物である。典型的なH源は、HO、水和物のような結合又は吸収したHOを持つ化合物、水酸化物、オキシ水酸化物又は硫酸水素塩、水素又は二水素リン酸塩、及び炭化水素である。導電性マトリクス材料は、金属粉末、炭素、炭素粉末、炭化物、ホウ化物、窒化物、TiCNのようなカルボニトリル、又はニトリルであるかもしれない。本開示の導体は、異なる物理形態の異なる実施例においてあり、例えば、バルク、粒子、粉末、微粉末、及び他の形態で当業者に知られるもので、導体との混合物を含む固体燃料又はエネルギー物質が導電性になるようにするものであるかもしれない。
典型的な固体燃料又はエネルギー物質は、HO及び導電性マトリクスの少なくとも1つを含む。1つの典型的な実施例において、固体燃料は、HO及び金属導体を含む。それは、Feのような線金属であり、Fe金属粉末及び水酸化鉄、酸化鉄、オキシ水酸化鉄、及びハロゲン化鉄のようなFe化合物状態である。後者は、HO源として機能する水和物のようなHOを置換するかもしれない。他の金属は、バルク、シート、スクリーン、メッシュ、ワイヤー、微粒子、粉、微粉末、及び固体、液体、及びガス状のような状態、化合物及び金属のような物理的な形態のような如何なるFeを置き換えるかもしれない。導体は、バルク・カーボン、微粒炭素、炭素粉末、カーボン・エーロゲル、カーボンナノチューブ、活性炭、グラフィーム、KOH活性炭又はナノチューブ、カーバイドから派生した炭化物、炭素繊維布、及びフラーレンの少なくとも1つをのような1又はそれ以上の物理形態でのカーボンを含むかもしれない。妥当な典型的な固体燃料又はエネルギー物質は、次の通りである。CuBr+HO+導電性マトリクス;Cu(OH)+FeBr+カーボン又は金属粉末のような導電性マトリクス;FeOOH+カーボン又は金属粉末のような導電性マトリクス;Cu(OH)Br+カーボン又は金属粉末のような導電性マトリクス;AlOOH又はAl(OH)+Al粉末(追加HがAlOOH又はAl(OH);の分解から形成されるHOとのAlの反応によってハイドリノを形成する反応に供給される);金属化されたゼオライト内のHO及び蒸気活性化されたフラーレン及びカーボンナノch−部のようなナノ粒子内のHO(分散剤は、カーボンのようなウェットな疎水性材料に対して使用されるだろう);NHNO+HO+NiAl合金粉末;LiNH+LiNNO+Ti粉末;LiNH+LiNO+Pt/Ti;LiNH+NHNO+Ti粉末;BHNH+NHNO;BHNH+CO、SO、NO、硝酸塩、炭酸塩、硫酸塩も同様;LiH+NHNO+遷移金属、希土類金属、Al又は他の酸化性の金属;NHNO+遷移金属、希土類金属、Al他の酸化性の金属;NHNO+R−Ni;P本開示の水酸化物の各々を伴う、LiNO、LiClO及びS+導電性マトリクス;及び、水酸化物、オキシ水酸化物、水素貯蔵材料(本開示の1又それ以上のものを含む)、ディーゼル燃料のような水素源、及び、CO、SO、又はNOのような他の酸無水物及びPのような電子受容体であるかもしれない酸素源。
ハイドリノを形成する固体燃料又はエネルギー物質は、NHNO、トリトナル(tritonal)、RDX、PETN、及び本開示の他のもののような高い反応性の又はエネルギー物質の少なくとも1つを含むかもしれない。固体燃料又はエネルギー物質は、追加的に、導体、導電性マトリクス、金属粉のような導電性材料、カーボン、カーボン粉、炭化物、ホウ化物、窒化物、TiCNのような炭窒化物、ニトリル、ディーゼル燃料のような炭化水素、オキシ水酸化物、水酸化物、酸化物、及びHOを含む。典型的な実施例において、固体燃料又はエネルギー性材料(energetic material)は、NHNO、トリトナル(tritonal)、RDXのような非常に反応性の又はエネルギー性材料及びAl又は遷移金属粉のような金属粉末及び炭素粉末の少なくとも1つのような導電性マトリクスを含む。本開示で与えられるように、固体燃料またはエネルギー性材料は高電流で反応を起こすかもしれない。ある実施例において、固体燃料またはエネルギー性材料は、ガラス・マイクロ球のような増感剤を更に含む。
エネルギー物質は、ハイドリノガス回収のための源であるかもしれない。
1つの実施例において、固体燃料の点火は、膨張ガス、少なくとも部分的にイオン化された膨張サスペンション、及び膨張プラズマの少なくとも1つを作る。膨張は真空中であるかもしれない。1つの実施例において、ガス、懸濁液、又は真空中に膨張するかもしれないプラズマは、ガス、懸濁液、又はプラズマの少なくとも1つが冷却するとき、ナノ粒子を作る。ナノ粒子は、エレクトロニクス、薬学、及び表面コーティングのような分野におけるユニークな応用で新規な材料として機能する。
A.プラズマダイナミック・コンバーター(PDC)
プラズマの正にチャージしたイオンの質量は、少なくとも電子のそれの1800倍であり、サイクロトロンの軌道は1800倍大きい。この結果は、電子がドリフトするかもしれないところ、磁気場ラインの上に電子が磁気的にトラップされることを許す。チャージ分離は、プラズマダイナミック・コンバーターへの電圧の供給で起こるかもしれない。
B.電磁流体力学的(MHD)コンバーター
交差磁気場におけるイオンの質量フローの形成に基づくチャージ分離は、マグネトハイドロダイナミック(MHD)パワー・コンバージョンとして良く知られる。正の及び負のイオンは、逆の方向にローレンツ方向を受け、そして、それらの間の電圧を影響するように対応するMHD電極で受け取られる。イオンのマス・フローを形成する典型的なMHD方法は、曲げられたイオンを受け取るデフレクティング場について、交差するMHD電極の1セットを備える交差磁場を通る高速ふろーを作るノズルを通してイオンで種付けされた高圧ガスを膨張させることである。本開示において、圧力は典型的に大気圧より大きく、しかし必ずしもそうではなく、方向的なマスフローは、高くイオン化された放射方向に膨張するプラズマを形成するため、固体燃料の反応により達成されるかもしれない。
C.電磁気ダイレクト(交差場又はドリフト)コンバーター、(ベクトルE)×(ベクトルB)ダイレクト・コンバーター
磁気的な及び交差電場内のチャージされた粒子の旋回中心ドリフト(guiding center drift)は、部分的に分離された(ベクトルE)x(ベクトルB)電極で、チャージを回収し及び分離するように利用されるかもしれない。装置が旋回場(guide field)に垂直な粒子エネルギーを抽出するので、プラズマ膨張は、必要ではないかもしれない。理想化された(ベクトルE)x(ベクトルB)コンバーターのパフォーマンスは、チャージ分離の源である、イオン及び電子の最初の違い、及び、交差場方向に相対的に、対向する(ベクトルE)x(ベクトルB)電極での電圧の生成に、依存する。∇(ベクトルB)ドリフト回収は、また、独立して、又は、(ベクトルE)x(ベクトルB)回収と組合せて、使用されるかもしれない。
D.チャージ・ドリフト・コンバーター
Timofeev及びGlagolev、[A.V.Timofeev,“A scheme for direct conversion of plasma thermal energy into electrical energy”、Sov.J.Plasma Phys.、Vol.4、No.4、July−August、(1978)、pp.464−468、V.M.Glagolev、及びA.V.Timofeev,““Direct Conversion of thermonuclear into electrical energy a drakon system”、Plasma Phys.Rep.、Vol.19、No.12、December(1993)、pp.745−749]によって記述されたダイレクト・コンバーターは、プラズマからのパワーを抽出するために、ドリフトする分離された正のイオンへのチャージ・インジェクションに依存する。このチャージ・ドリフト・コンバーターは、力線(field lines)の曲率(curvature)を持つ磁束(magnetic flux)B(ベクトルB)の源、及び、磁束(magnetic flux)B(ベクトルB)の元の方向に対して横切る方向に磁場傾斜(magnetic field gradient)を含む。両方の場合において、ドリフトする負に及び正にチャージされたイオンは、B(ベクトルB)がその中に曲率を持つ平面又は磁場勾配(magnetic field gradient)の方向及びB(ベクトルB)によって形成される平面に垂直な対向する方向に動く。各場合において、分離されたイオンは、イオンの熱エネルギーの同時に起こる減少と共に平面に対して平行である対向するキャパシタでの電圧を発生する。電子は、1つのチャージ・ドリフト・コンバーター・電極で受け取られ、そして、正のイオンはもう1つのもののところで受け取られる。イオンの移動度が、電子のそれよりもずっと小さいので、電子インジェクションは、直接的に実施されるか、或いは、加熱されたチャージ・ドリフト・コンバーター電極から沸騰させて離れさせることにより行われる。パワー損失は、パワーバランスにおいて大きなコストなしで、小さい。
E.磁気閉じ込め
ハイドリノを形成するHの触媒反応が非常に高い速度に加速するとき、ブラスト又は点火事象を考慮する。1つの実施例において、ブラスト又は点火事象から生成されるプラズマは、膨張プラズマである。この場合において、電磁流体力学(magnetohydrodynamics)(MHD)は、妥当な変換システム及び方法である。その代わりとして、1つの実施例において、プラズマは閉じ込められる。この場合において、コンバージョンは、プラズマダイナミック・コンバーター、電磁流体力学的コンバーター、エレクトロマグネチック・ダイレクト(交差場又はドリフト)・コンバーター、(ベクトルE)x(ベクトルB)ダイレクト・コンバーター、及びチャージ・ドリフト・コンバーター(charge drift converter)の少なくとも1つによって達成されるかもしれない。この場合において、SF−CIHTセル及び、点火、再充填、燃料ハンドリング、及びエレクトリック・パワー・コンバージョン・システムへのプラズマを含むプラントのバランスに加えて、パワー・ジェネレーション・システムは、更に、プラズマ閉じ込めシステムを含む。閉じ込めは、ソレノイド場のような磁場で達成できるかもしれない。磁石は、ハイドリノベースのパワー・ジェネレーターのパワー出力によってパワーが与えられるかもしれないコンプレッサー及び、クライオポンプ、放射バッフル、液体窒素デュワー、及び液体ヘリウムデュワーの少なくとも1つを含む対応する極低温管理システム(cryogenic management system)で超電導磁石、冷却された水、冷却されないものの少なくとも1つのような電磁石及び永久磁石の少なくとも1つを含むかもしれない。磁石は、ヘルムホルツ・コイルのようなオープン・コイルであるかもしれない。プラズマは、磁気瓶(magnetic bottle)内に、そして、当業者に知られる別のシステム及び方法で、閉じ込められるかもしれない。
2つの磁気ミラー又はそれ以上が、ハイドリノを形成するHの触媒反応によって形成されるプラズマを閉じ込める磁気瓶を形成するかもしれない。閉じ込めの理論は、私の以前の出願において与えられる。例えば、Microwave Power Cell, Chemical Reactor, And Power Converter、PCT/US02/06955、filed 3/7/02(short version)、PCT/US02/06945 filed 3/7/02(long version)、US case number 10/469,913 filed 9/5/03であり、ここにおいて参照され全体が組み込まれる。中心領域に瓶内に作られるイオンは、軸にそってらせんとなるであろう、しかし、各端で磁気ミラーによって反射されるであろう。所望の軸に対して平行な速度の高い成分を持つより大きなエネルギー・イオンは、ビンの端で逃げるであろう。このようにして、1つの実施例において、瓶は、マグネトハイドロダイナミック・コンバーターへ磁気瓶の端からイオンの本質的に直線の流れを生成するかもしれない。電子は、正のイオンに比べてより低い質量のために優先的に閉じ込められるかもしてないので、電圧が本開示のプラズマダイナミック実施例において発展される。パワーは、閉じ込められる電子と接触するアノード及び正のイオンを回収する閉じ込め槽の壁のようなカソードの間を流れる。パワーは、外部負荷で消散するかもしれない。
F.固体燃料触媒誘導ハイドリノ遷移(SF−CIHT)
本発明の化学的反応物は、固体燃料又はエネルギー物質又はその両方に言及されるかもしれない。固体燃料は、ハイドリノを形成する非常に高い反応キネティクスを引き起こすように、条件が作られ及び維持されるとき、エネルギー物質を含む。1つの実施例において、ハイドリノ反応速度は、高い電流の発展又は適用に依存する。SF−CIHTセルの1つの実施例において、ハイドリノを形成する反応物は、非常に速い反応速度及びエネルギー放出を引き起こす定電圧高電流ハイパワー・パルスに曝される。速度は、衝撃波を作るほど十分であるかもしれない。典型的な実施例において、60Hz電圧は15Vピークより小さく、電流は、10,000A/cm及び50,000A/cmピークの間にあり、そして、パワーは、150,000W/cm及び750,000W/cmの間にある。他の周波数、電圧、電流、及びパワーは、これらのパラメータが妥当であるものの約1/100倍から100倍である。1つの実施例において、ハイドリノ反応速度は、高電流の適用又は発展に依存する。高AC、DC、又はAC−DC混合の電流(100Aから1,000,000A、1kAから100,000A、10kAから50kA、の少なくとも1つの範囲内)を引き起こすように選択される。DC又はピークAC電流密度は、100A/cmから1,000,000A/cm、1000A/cmから100,000A/cm、及び2000A/cmから50,000A/cm、の少なくとも1つであるかもしれない。DC又はピークAC電圧は、約0.1Vから1000V、0.1Vから100V、0.1Vから15V、及び1Vから15V、から選択される少なくとも1つの範囲内である。AC周波数は、約0.1Hzから10GHz、1Hzから1MHz、10Hzから100kHz、及び100Hzから10kHz、の範囲内かもしれない。パルス時間は、約10−6sから10s、10−5sから1s、10−4sから0.1s、及び10−3sから0.01s、から選択される少なくとも1つの範囲内であるかもしれない。
ハイドリノにより形成されるプラズマ・パワーは、直接電気に変換されるかもしれない。ハイドリノへのHの触媒反応の間に、電子は、の触媒作用がおよぼされたHからHOHへ移動するエネルギーによってHOH触媒からイオン化される。これらの電子は、触媒反応がチャージの蓄積により自己限定されないように印加される高回路電流において実行される。ブラストは、順に莫大な電子イオン化を引き起こす高速反応速度(kinetics)により生成される。印加される電流のためまわりの高磁場ないの本質的に100%イオン化されたプラズマ・を含む爆発する固体燃料の放射的に外側への膨張の高速度は、マグネトハイドロダイナミック・パワー変換を生じる。電圧の大きさは、印加される極性の方向において増加する。なぜなら、これは、電流の方向及び対応する磁場ベクトル及び放射状のフロー方向によるローレンツ湾曲方向(Lorentzian deflection direction)であるからである。マグネトハイドロダイナミック・パワー変換を使用する1つの実施例において、印加される高電流はDCであり、対応する磁場もDCである。印加される電流からの高磁場及び膨張するプラズマにおける空間チャージ電場(space charge electric field)はまた、(ベクトルE)x(ベクトルB)ダイレクト・コンバーターを含むかもしれないが、これは、発生するDC電圧及び電流(実施例において印加高電流はDC)である。更に、高電流により生成される高磁場は、磁力線上に莫大なより軽い電子をトラップするが、一方、もしこの効果において電極バイアスがあるならば、プラズマダイナミック電圧が電極間で生成されるように、重い正のイオンはドリフトする。他の実施例において、MHD、PDC、及び(ベクトルE)x(ベクトルB)ダイレクト・コンバーターの少なくとも1つのような少なくとも1つの専用のプラズマから電気へのコンバーターを使用して、プラズマは、パワーを固体燃料の点火から変換される電気パワーへ与える。これら及び他のプラズマ−電気パワー・コンバーターの詳細は、私の従前の発行物で与え得るが、例えば、R.M.Mayo、R.L.Mills、M.Nansteel、“Direct Plasmadynamic Conversion of Plasma Thermal Power to Electricity”、IEEE Transactions on Plasma Science、October、(2002)、Vol.30、No.5、pp.2066−2073、R.M.Mayo、R.L.Mills、M.Nansteel、“On the Potential of Direct and MHD Conversion of Power from a Novel Plasma Source to Electricity for Microdistributed Power Applications”、IEEE Transactions on Plasma Science、August、(2002)、Vol.30、No.4、pp.1568−1578;R.M.Mayo、R.L.Mills、“Direct Plasmadynamic Conversion of Plasma Thermal Power to Electricity for Microdistributed Power Applications”、40th Annual Power Sources Conference、Cherry Hill、NJ、June 10−13、(2002)、pp.1−4、(“Mills Prior Plasma Power Conversion Publications”)、私の以前の出願、例えば、「Microwave Power Cell,Chemical Reactor,And Power Converter」、PCT/US02/06955、filed 3/7/02(short version)、PCT/US02/06945 filed 3/7/02(long version)、US case number 10/469,913 filed 9/5/03;「Plasma Reactor And Process For Producing Lower−Energy Hydrogen Species」、PCT/US04/010608 filed 4/8/04、US/ 10/552,585 filed 10/12/15;及び「Hydrogen Power,Plasma,and Reactor for Easing,and Power Conversion」、PCT/US02/35872 filed 11/8/02、US/ 10/494,571 filed 5/6/04 (“Mills Prior Plasma Power Conversion Publications”)であり、ここにおいて参照され全体が組み込まれる。
電気に変換されたプラズマ・エネルギーは、外部回路において消散される。ミルズの従前のプラズマ・パワー・コンバージョン発行物に計算及び実験的に示されるように、50%を超えるプラズマ・エネルギーの電気への返還が達成できる。プラズマだけでなく熱も各SF−CIHTセルにより生産される。蒸気機関又は蒸気又はガスタービン及び発電機、ランキン又はブレイトンサイクルエンジン、又はスターリングエンジンのような熱エンジンのような分野の当業者により知られるコンバーターを使用して、熱は、直接使用され、又は、機械的又は電気パワーへ変換される。動力(power)変換に対して、各SF CIHTセルは、熱エンジン、蒸気又はガスタービンシステム、スターリングエンジン、又は熱電子もしくは熱電変換器のような分野の当業者に知られるコンバーターだけでなく、ミルズの従前の発行物に記述される、熱エネルギー又はプラズマから機械的又は電気的パワーへのコンバーターの如何なるものと接続されるかもしれない。更なるプラズマコンバーターは、プラズマダイナミック・コンバーター、(ベクトルE)x(ベクトルB)ダイレクト・コンバーター、マグネトハイドロダイナミック・パワー・コンバーター、磁気ミラー電磁流体力学的パワー・コンバーター(magnetic mirror magnetohydrodynamic power converter)、チャージ・ドリフト・コンバーター、ポスト又はベネチアン・ブラインド・パワー・コンバーター(Post or Venetian Blind power converter)、ジャイロトロン(gyrotron)、フォトン・バンチング・マイクロウェーブ・パワー・コンバーター(photon bunching microwave power converter)、及びフォトエレクトリック・コンバーター(photoelectric converter)の少なくとも1つを含む。これらは、ミルズの従前の発行物に開示される。1つの実施例において、ミルズの従前の刊行物「Thermal Power Conversion」、ミルズの従前の刊行物「Plasma Power Conversion」、及びミルズの従前の出願で与えられるように、セルは、内燃機関の少なくとも1つのシリンダーを含む。
図3に示される、固体燃料触媒誘導ハイドリノ遷移(SF−CIHT)セル及びパワー・コンバーターは、燃料3を通して定電圧高電流電気エネルギーのショート・バーストをデリバリする電気パワー源4及び固体燃料3のアリコート、一部、ペレット、又はサンプルを閉じ込める少なくとも2つの電極2を各々持つ、構造的なサポート・フレーム1aを持つ少なくとも1つのSF−CIHTセル1を含む。電流はハイドリノを形成することからエネルギーを解放するように燃料を点火する。パワーは、燃料3の熱パワー及び高くイオン化されたプラズマの形態であり、直接電気に変換できるものである。(ここで、「ブラストを点火する又は形成する」とは、燃料に印加される高電流による高いハイドリノ反応速度(reaction kinetics)の確立(establishment)を意味する)電気的パワーの典型的な源は、Taylor−WinfieldモデルND−24−75スポット溶接機及びEMテスト・モデルCSS500N10電流サージ発生機、8/20US 10KA以下、のそれである。1つの実施例において、電気的パワー源4はDCであり、プラズマ−電気パワー・コンバーターは、DC磁場に対して適合される。DC磁場でオペレーションする妥当なコンバーターは、電磁流体力学的、プラズマダイナミック、及び、(ベクトルE)x(ベクトルB)パワー・コンバーターである。1つの実施例において、磁場は、固体燃料ペレット3だけでなく、追加の電磁石を通して流れるかもしれない図3、及び4A及び4Bの電気的パワー源4の電球によって供給されるかもしれない(図3、及び4A及び4B)。PDCプラズマ−電気コンバーターの1つの実施例において、電極2の電流による放射状の磁場は、磁力線の輪郭線に従うように形付けられるPDC電極の少なくとも1を磁化するかもしれない。放射状の磁力線に垂直な少なくとも1つのPDC電極は、非磁化のPDC電極を含む。PDCコンバーターの1つの非磁化PDC電極及び少なくとも1つの磁化電極の間に電圧が発生する。
1つの実施例において、電気的パワー源4は、本開示において与えられるそれらのような高電流を供給する又は受け取ることができるが、電流を受け取ることで、ハイドリノ反応からの自己限定チャージの蓄積が改善されるかもしれない。電流の源及びシンクは、トランス回路、LC回路、RLC回路、キャパシタ、ウルトラキャパシタ、誘導子、バッテリ、及び、少なくとも1つのバースト又はパルスの形態であるかもしれない大電流を受け取る及び生成する方法に関する分野の陶業さに知られる電気的エネルギー蓄積要素又は装置及び回路要素又は低インピーダンス又は低抵抗回路で他のものであるかもしれない。図4Bに示されるもう1つの実施例において、スタートアップ・パワー源として機能するかもしれない点火パワー源4は、低電圧のバンクのようなキャパシタ、低電圧を供給する高キャパシタンス・キャパシタ、点火を達成するに必要な高電流の少なくとも1つを含む。キャパシタ回路は、キャパシタの寿命を延ばすために放電時に音鳴り又は振動を避けるように設計されるかもしれない。寿命は、約1から20年の範囲内と、長いかもしれない。
1つの実施例において、電極の幾何学的領域は、高い電流密度をサンプル全体に点火されるように供給するために、固体燃料了以このそれより大きく又は同じになっている。1つの実施例において、電極は、表面で酸化による導電率の損失を避けるためカーボンである。もう1つの実施例において、固体燃料の点火は、電極が酸化されないように真空中で起こる。電極は、固体燃料3の構成要素からの金属で連続的に又は断続的に再生されるかもしれない。固体燃料は、オペレーションの間に腐食又は消耗された金属のような材料の電極2を置換するため表面に何かが、接着、溶着、溶接、又は合金化するように、点火の間に溶融するような形態で金属を含むかもしれない。SF−CIHTセル・パワー・コンバーターは更に、ギア2aの歯のような電極の形を修理する手段をふくむかもしれない。その手段は、キャスト・モールド、グラインダー、及びミリング・マシーンの少なくとも1つを含むかもしれない。
パワーシステムは、更に、点火のためにもう1つの固体燃料ペレットを閉じ込めるように、使用された燃料の生成物を除去し、そして、電極2を再装着するように、搬送する再装着の機械的システム5を含む。1つの実施例において、燃料3は、電流が流れるところに点火のみさえる連続片(strip)を含む。そして、本開示において、固体燃料ペレット3は、一般的な意味で、固体燃料の片の一部を意味する。電極2は再装着の間に開き及び閉じるかもしれない。機械的なアクションは、空気圧の、ソレノイドの、又は、電気モーター・アクション・システムのような分野の当業者に知られるシステムによって影響されるかもしれない。搬送する再装着システムは、生成物を動かして出し、及び、電極2によって閉じ込められる位置に燃料を入れるリニアなコンベヤ・ベルトを含むかもしれない。その代わりとして、搬送する再装着システムは、生成物を取り除くため各点火の間に回転する回転式コンベヤ5と、もう1つの点火のために電極2によって閉じ込められるべき燃料3を位置付けることを含む。回転式コンベア5は、当業者にしられるような高温ステンレス鋼、TiAlNのような高温耐酸化性合金、耐熱性合金のような溶融や腐食に耐性のある金属を含むかもしれない。1つの実施例において、図3に示されるSF−CIHTセル・パワー発生機は、SF−CIHTセル1からのハイドリノ−生成パワーの断続的なバーストを生成する。その代わりとして、パワー発生機は、複数のSF−CIHTせる1を含み、それらは、固体燃料ペレット3のタイミングを合わせたブラスト事象の間に個々のセルのハイドリノ−生成されたパワーの重ね合わせを出力する。1つの実施例において、複数のセルの中の事象のタイミングは、より連続的な出力パワーの提供かもしれない。他の実施例において、燃料は、連続のパワーを生産するために電極2の間で高電流に連続的に供給される。1つの実施例において、2つの電極2は、固体燃料を閉じ込めるが、伸ばされ、電極のセット2に沿った高速ハイドリノ反応速度(reaction kinetics)及び高電流フローの連続が引き起こされるように伸ばされた電極のセット2の長さに沿った対向するポイントで接触ができるようになる。対向する電極2の上の対向する接触ポイントは、電気的に接続をスイッチングすることにより、又は、位置に対応する接続を機械的に動かすことにより作られるかもしれない。接続は、セル又は複数のセルからのより定常なパワー出力を達成するために、シンクロした態様でできる。燃料及び点火のパラメータは、本開示において与えれるそれらである。
如何なる断続を抑制するため、あるパワーは、キャパシタに蓄えられ、そして、オプション的に高電流トランス、バッテリ、又は他のエネルギー貯蔵装置に蓄られるかもしれない。もう1つの実施例において、1つのセルからの電気的出力は、もう1つのセルの燃料を点火する低電圧高電流電気的エネルギーのショート・バーストをデリバリできる(deliver)。出力電気的パワーは、パワー・コネクター8によって接続される出力パワー・コンディショナー7によって更に調整されることができる。出力パワー・コンディショナー7は、バッテリ又はスーパーキャパシタ、DC−AC(DC/AC)コンバーター又はインバーター、及びトランスのようなパワー貯蔵のような要素を含むかもしれない。DCパワーは、より高い電圧のそれのようなDCパワーのもう1つの形態にも変換できるが、そのパワーは、AC、又はDC及びACの混合物にも変換できる。出力パワーは、60Hz ACパワーのような所望の波形にパワー調整でき、出力ターミナル9を通って負荷に供給される。1つの実施例において、出力コンディショナー7は、プラズマ−電気コンバーター又は熱−電気コンバーターから、所望の周波数及び波形(例えばAC周波数で、それぞれ、米国及び欧州で標準となる60又は50Hz以外)で変換する。異なる周波数は、駆動のためのようなモーター、航空機、船舶、家庭電気製品、ツール、及び機械、電気加熱及び空間調整、電気通信、及び絵レトロにクスのような異なる周波数で設計された負荷にマッチするように適用される。パワー出力ターミナル9での出力パワーの部分は、約5−10Vのような電気的パワー源4にパワーを与えるために使用されるかもしれない。MHD及びPDCパワー・コンバーターは、続いて供給される燃料の点火を引き起こす電極2を再パワー付与するために十分に適合される低電圧高電流DCパワーを出力するかもしれない。定電圧高電流の出力は、DC負荷へ供給されるかもしれない。DCは、DC/DCコンバーターで調節されるかもしれない。典型的なDC負荷は、駆動、航空機、船舶、家庭用電気機器、ツール、及び機械のためのそれらのような電気的に整流されたモーター、及びDC電子機器のようなDCモーターを含む。
パワーが分配されるので、パワー伝達は必要ない、そして、最少の損失で高電圧DCの伝達がオプションであるが、伝達は地方エリアのグリッドにおいて望まれている。そして、パワー応用は、高電流DCでパワー付与されるかもしれず、DCパワーがACに勝って有利かもしれない。実際、大部分でないなら多くの場合、モーター、電気機器、照明、及びエレクトロニクスが、伝達されるACグリッド電力から変換されたDCパワーで動作する。SF−CIHTセルの直流高電流DCパワー出力から便宜が得られるかもしれないもう1つの応用は、DCブラシ、ブラシレス、電気的に整流されたDCモーターを使用する、電気駆動パワーである。DC/ACコンバーターは、多くの場合、AC/DCコンバーター、及び対応する変換は、SF−CIHTセルの直流高電流DCパワー出力で除去される。これは、DC及びACの間の変換の損失を除去することから資本設備及びパワーのコストにおいて減少という結果となる。
1つの実施例において、スーパーキャパシタ又はバッテリ16(図3及び4A)は、最初の点火のためのパワーを供給することによりSF−CIHTセルをスタートさせるために使用されるが、そのようにして、それに続く点火のためのパワーが、出力パワー・コンディショナー7によって供給され、順に、プラズマによってパワーが、電気パワーコンバーター6に付与される。1つの実施例において、パワー・コンディショナー7は、の出力は、パワー発生機を再スタートさせるためにエネルギー貯蔵装置16に流れる。貯蔵は、負荷における急速な変化を平準化するようにパワーを供給又は蓄積するかもしれず、それによって、負荷平準化を提供するかもしれない。パワー発生機は、回転式コンベヤ5aの変化できる又は中断できる回転速度をコントロールすることによって電極2の中に支給される速度をコントロールすることにより燃料が消費される速度をコントロールすることにより変更できるパワー出力を提供するかもしれない。その代わりとして、電極2が点火される速度が可変であり及びコントロールされる。
点火は、出力プラズマ及び熱パワーを発生する。プラズマ・パワーは、プラズマ−電気パワー・コンバーター6によってチョクセツ電気に変換されるかもしれない。セルは大気に開放されて操作されるかもしれない。1つの実施例において、セル1は、真空、又は大気圧より低い圧力を維持することができる。真空又は大気圧より低い圧力は、固体燃料3の点火の膨張するプラズマのためのイオンが、大気圧のガスとの衝突がないように、真空ポンプ13aで維持される。1つの実施例において、真空又は大気圧より低い圧力は、プラズマ生成セル1及び接続されるプラズマ−電気コンバーター6を含むシステム内で維持される。真空又は大気圧より低い圧力は、プラズマ−電気コンバーターを干渉するガスの衝突を取り除く。1つの実施例において、セル1は、固体燃料又は点火生成物が酸素と反応しないように、不活性ガスで満たされるかもしれない。酸素のないセル1は、セルが真空下である又は不活性ガスで満たされていることにより、燃料再生には好ましいが、特に、燃料が酸化に対してHOとの反応が有利ではない金属又は炭素のような導体を含むときには、特にそうである。そのような金属は、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びIn、のグループの少なくとも1つである。真空下のセルは、プラズマ−電気変換にたいして有利である。なぜならば、プラズマ・イオン・ガス衝突及びプラズマ・イオン速度エネルギー(kinetic energy)による熱化が避けられるからである。
熱パワーは、MHDクーラント排出ライン20及びMHDクーラント吸入ライン19を通してクーラントが流れる、MHD熱交換器18及び電極クーラント排出ライン12及び電極クーラント吸入ライン11を通してクーラントが流れる電極熱交換器10の少なくとも1つによって抽出されるかもしれない。他の熱交換器は、槽1の少なくとも1つの壁、MHDコンバーターの少なくとも1つの他の壁、及び、MHDコンバーターの電極17のバックに更に適用するように、水壁タイプの設計のようなハイドリノ反応からの熱パワーを受け取るように使用されるかもしれない。反応からの熱をコスト効果的に及び効率的に取り除く、これら及び他の熱交換器の設計は、当業者に知られている。熱は、熱負荷へ移動されるかもしれない。このようにして、パワー・システムは、熱負荷へ熱を移動させる熱交換器又は熱負荷へ行くクーラント排出ライン12及び20の少なくとも1つによって供給される熱を備えるヒータを含むかもしれない。冷却されるクーラントは、クーラント吸入ライン11及び19の少なくとも1つによって戻されるかもしれない。クーラント排出ライン11及び20の少なくとも1つによって供給される熱は、熱エンジン、蒸気機関、蒸気タービン、ガスタービン、ランキン・サイクル・エンジン、ブレイトン・サイクル・エンジン、及びスターリング・エンジンに流れるかもしれず、これにより、シャフト、車輪、発電機、航空機ターボファン又はターボプロップ、海洋プロペラ、インペラー、及び回転シャフト機械類の少なくとも1つで回転のそれのような機械的なパワーに変換される。その代わりとして、熱パワーは、クーラント排出ライン12及び20の少なくとも1つから、熱−電気パワー・コンバーターで本開示のそれらのようなものに流れるかもしれない。妥当な典型的な熱−電気コンバーターは、熱エンジン、蒸気機関、蒸気タービン及び発電機、ガスタービン及び発電機、ランキン・サイクル・エンジン、ブレイトン・サイクル・エンジン、スターリング・エンジン、熱電子パワー・コンバーター、及び熱電性パワー・コンバーター、のグループの少なくとも1つを含む。熱−電気コンバーターからの出力パワーは、負荷にパワー付与するのに使用されるかもしれず、一部は、電気的パワー源4のようなSF−CIHTセルパワー発電機の部品にパワーを付与するかもしれない。
与えられたペレットの反応物の点火は、パワー及び生成物を生み出すが、そのパワーは生成物のプラズマの形態におけるかもしれない。プラズマ−電気コンバーター6は、プラズマから電気を発生する。それを通っての移行に続いて、プラズマ−電気コンバーター6は、再装着システム5へのコンベヤ及びプラズマ生成物の凝縮器を更に含むかもしれない。そして、生成物は、再装着システム5から再生システム14に生成物を運ぶ生成物除去燃料充電装置13へ回転コンベヤ5のような再装着システムによって輸送される。1つの実施例において、SF−CIHTセル・パワー発生機は更に、如何なる生成物酸素及び分子ハイドリノ・ガスをも除去するかもしれない真空ポンプ13aを含む。1つの実施例において、酸素及び分子ハイドリノの少なくとも1つは、市販生成物としてタンクに回収される。ポンプは更に、選択的膜、バルブ、篩、冷凍フィルター(cryofilters)、又は、他の手段で、酸素及びハイドリノガスの分離に対する分野における当業者に知られる手段を含むかもしれず、及び、追加的にHO蒸気を回収し、また、HOを再生システム14に供給し、再生される固体燃料内にリサイクルされるかもしれない。ここで、使用された燃料は、HO源14aからHOを補充されて再生されて、ハイドリノの形成において消耗されたH又はHOと共に最初の反応物又は燃料に戻される。水源は、タンク、セル、又は槽14aを含むかもしれない、その槽14aは、バルク又はガス状のHO、又はHOを含む材料又は化合物、又は1又はそれ以上の反応物で、H+OのようなHOを形成する。その代わりとして、源は、大気圧の水蒸気、又は、大気からHOを抽出する手段を含むかもしれない。それは、例えば、含水材料のようなものであり、例えば、臭化リチウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、炭酸カリウム、リン酸カリウム、KMgCl・6(HO)のようなカーナライト、クエン酸鉄IIIアンモニウム、水酸化カリウム及び水酸化ナトリウム及び濃硫酸及びリン酸、セルロース繊維(綿と紙のようなもの)、糖、カラメル、蜂蜜、グリセリン、エタノール、メタノール、ディーゼル燃料、メタンフェタミン、多くの肥料化学製品、塩類(食塩を含む)及び多種多様な他のもので当業者に知られるもの及びシリカのようなデシカント、活性炭、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、及びモレキュラーシーブ(概して、ゼオライト)又は塩化亜鉛のような潮解性の材料、塩化カルシウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム及び多くの異なる潮解性の塩類で当業者に知られいるものである。
もう1つの実施例において、回転コンベヤ5のような再装着システムは、生成物除去燃料充電装置13により再生システム14から再生された固体燃料で満たされたホッパーを含む。燃料は、電極2の間の底から流れる。散布機によりそのように置かれ、又は、電極2の間に点火のための位置に流れ込む、燃料の各部分が点火されるために、電極2は、開閉されるかもしれない。1つの実施例において、燃料3は、再生された又は再処理された固体燃料をボールミルすることにより形成されるかもしれない微粉末を含むが、再生システム14は、ボールミル、グラインダー、又は、分野で知られる粉砕手段のそれらのようなより大きな粒子からより細かい粒子にする他の手段を更に含むかもしれない。典型的な固体燃料混合物は、遷移金属、銀又はアルミの粉末のような導電性金属粉末のような導体、その酸化物、及びHOを含む。もう1つの実施例において、燃料13は、再生システム14においてプレスされるかもしれない固体燃料のペレットを含むかもしれない。固体燃料ペレットは更に、粉体金属又は別の金属の薄い箔であって、その金属の酸化物及びHOを、そして、オプションとしてその金属粉末を、カプセルに入れる薄い箔を含むかもしれない。この場合において、再生システム14は、真空中での加熱、減圧された水素気圧下での加熱、及び、溶融塩電解質のような電解質からの電気分解、の少なくとも1つのような手段によって、金属箔を再生する。再生システム14は、更に、再生された箔金属ストックから箔を形成するローリング又はミリング機械のような金属処理システムを含む。ジャケットは、スタンピング機械又はプレスによって形成されるかもしれないが、カプセルに入れられた固体燃料は内側にスタンピング又はプレスされる。
1つの実施例において、典型的な固体燃料混合物は、遷移金属粉末、その酸化物、及びHOを含む。微粉末は、電極2の間に形成されるギャップ内に空気圧で、それらが開いたときに、スプレイされるかもしれない。もう1つの実施例において、燃料は少なくとも粉末及びスラリの少なくとも1つを含む。燃料は、高電流により点火されるために電極2の間に閉じ込められる所望の領域内に注入されるかもしれない。粉末をよりよく閉じ込めるため、電極2は、燃料を保持するようにチャンバーを形成する、オス−メス半割を備えるかもしれない。1つの実施例において、燃料及び電極2は、対向して静電的にチャージされるかもしれず、これにより、燃料が、電極内領域流れ込み、静電的に各電極2の所望の領域に付き、そこで燃料が点火される。
図4A及び4Bに示されるようなパワー発生器の1つの実施例において、電極表面2は、重力軸に対して平行であるかもしれず、及び固体燃料粉末3は、断続的な流れとして、オーバーヘッド・ホッパー5から重量で流されるかもしれないが、断続的な流れストリームのタイミングは、電極2のディメンションにマッチし、それらが、流れる粉末化した燃料3を受け取るように開き、そして、燃料ストリームを点火するために閉じる。もう1つの実施例において、電極2は更に、燃料フローで満たされた小さなギャップによって分離されているそれらの端にローラー2aを更に含む。電気的に導電性の燃料3は、電極2の間の回路を完成し、そして、高電流がそれを通って流れて燃料を点火する。燃料ストリーム3は、膨張するプラズマがその燃料ストリームのフローを邪魔をしないように、断続的であるかもしれない。
もう1つの実施例において、電極2は、構造要素2bによって支持される1セットのギア2aを含む。そのセットのギアは、駆動ギア・モーター2dによりパワーが付与されてドライブ・ギア2cにより回転するかもしれない。ドライブ・ギア2cは、各ギア2aのためのヒートシンクとして更に機能するかもしれず、その熱は、10のような電極熱交換器によって取り除かれるかもしれず、それはドライブ・ギア2cから熱を受け取る。ヘリングボーン歯車のようなギア2aは、各々整数n個の歯を含み、燃料がn番目の歯間のギャップ又は歯底面に流れ込み、n−1番目の歯間にある燃料が対になるギアのn−1番目の歯によって圧縮される。ギアに対する他の幾何学又はギアの機能は、互いにかみ合う多角形又は三角形−歯切りギア、スパイラル・ギア、及びらせん状の刃先、のような当業者に知られるものであり、本開示の範囲内にある。1つの実施例において、燃料及び、歯底面のような電極2aのギアの所望の領域は、逆に静電的に帯電しており、燃料が静電的に、一方又は両方の電極2aの所望の領域に付き、歯がかみ合ったときに、そこで燃料が点火される。1つの実施例において、微粉末のような燃料3は、ギア2aの所望の領域内に空気圧でスプレーされる。もう1つの実施例において、燃料3は、高電流で点火されるように、ギア2aの歯の互いにかみ合う領域のような電極の間に閉じ込められる所望の領域内に注入される。1つの実施例において、ローラー又はギア2aは、空気圧で又は油圧作動で充填されるスプリングのような手段で互いにテンションを維持する。歯のかみ合い及び圧縮は、導電性の燃料を通して組み合わされる歯の間の電気的な接触を引き起こす。1つの実施例において、ギアは、かみ合いの間に燃料に接触する互いのかみ合い領域において導電性であり、他の領域では絶縁的であり、それで電流が選択的に燃料を通して流れる。1つの実施例において、ギア2aは、接地を持たない電気的に単離された、又は、互いにかみ合う領域内で導電性であるように金属被覆されたセラミック・ギアを含む。また、駆動ギア2は、非導電性又は接地なしで電気的に単離されている又は非導電性である。電気的な接触及び電極2から歯の互いにかみ合う領域へとの供給は、図4Aに示されるように、ブラシ2eにより提供される。典型的なブラシは、カーボン・バー又はロッドを含む。そして、それは、例えば、スプリングによりギアと接触するように押される。
図4Bに示される、もう1つの実施例において、電気的接触及び電極2から歯の互いにかみ合う領域へとの供給は、対応するギア・ハブ及びベアリングで直接提供されるかもしれない。図4Aの構造要素2bは、電極2を含むかもしれない。図4Bにおいて示されるように、対の電極の各電極2は、各ギアにセンターに配置され、各ギアの中心に接続され、両方で図4Aの構造的要素2b及び電極2として機能し、各ギア2aをそのシャフト又はハブに接続するギアのベアリングは、電気的接触として機能し、そして、唯一の接地が対向するギアの接触する歯の間にある。1つの実施例において各ギアの外側部分が、より大きな半径で追加のベアリングを通して電気的な接触をより持つように、中央ハブのまわりを回転する。ハブはまた大きなヒートシンクとしても機能するかもしれない。電極熱交換機10はまた、ギアから熱を取り除くようにハブにくっつくかもしれない。熱交換機10は、ダイヤモンド又はダイヤモンドライクカーボン・フィルムのような高い熱伝導度を持つ電気的な絶縁体のような絶縁体の薄い層を持つハブから電気的に分離されるかもしれない。ギアの帯電は、ブラシレスDC電気モーターにおいて使用されるそれらのようなスイッチング・トランジスタ及びコンピュータを使用して、タイミングを取ることができる。1つの実施例において、ギアがかみ合うときに高電流が燃料を通して流れるように、ギアは、断続的に電気を印加される。燃料の流れは、ギアがかみ合い、電流が燃料を通して流れるようにされるとき、ギアへの燃料のデリバリがマッチするようにタイミングが取られる。結果としての高電流フローは燃料が点火することを引き起こす燃料は、そのギャップを通して燃料を押し出すように回転するギア又はローラー2aを通して連続的に流されるかもしれない。1セットのローラーの対向する側部又は1セットのギアのかみ合う領域を含む電極2の間の空間を埋めるように回転させられるときに、燃料は連続的に点火されるかもしれない。この場合には、出力パワーは安定であるかもしれない。1つの実施例において、結果的なプラズマはギアの側部から膨張し、プラズマ―電気コンバーター6に流れる。プラズマ膨張フローは、燃料ストリーム3のフローの方向に垂直である、及び、各ギアのシャフトと平行である、軸にそっているかもしれない。軸フローは、MHDコンバーターを通っているかもしれない。更なる方向的フローは、磁気瓶又はヘルムホルツ・コイルのそれらのような閉じ込め磁石で達成されるかもしれない。
パワー発生器は更に、変化し得るパワー出力のための方法及び手段を含む。1つの実施例において、パワー発生器のパワー出力は、パワー源4により変化し得る又は中断し得る燃料点火速度、及び、電極2又はローラー又はギア2a内への燃料3の変化し得るまた中断し得るフロー速度をコントロールすることにより、コントロールされる。ローラー又はギアの回転の速度はまた、燃料点火速度をコントロールするようにコントロールされるかもしれない。1つの実施例において、出力パワー・コンディショナー7は、DCであるかもしれない出力をコントロールする、パワー・コントローラー7を含む。パワーコントローラーは、ギア2aを回転する、及び、ドライブ・ギア2cを回転する、ギア・ドライブ・モーター2dをコントロールすることにより、ギアの回転速度、燃料フロー速度をコントロールするかもしれない。発火速度又は燃料燃焼速度の少なくとも1つの機械的又は電気的コントロールに基づく応答時間は、10msから1usの範囲内のように非常に速いかもしれない。パワーはまた、プラズマ―電気コンバーターのコンバーター電極の接続性をコントロールすることによりコントロールされるかもしれない。例えば、MHD電極17又はPDC電極を直列に接続することは、電圧を増加させ、そしてコンバーター電極を並列に接続することは電流を増加させる。プラズマ伝播方向及び磁場方向の少なくとも1つに相対的な異なる角度でMHD電極17のセットに選択的に接続すること又はMHD電極17の角度を変えることは、電圧及び電流の少なくとも1つを変化させることにより集められるパワーを変化させる。
パワー・コントローラー7は更に、電圧、電流、及び電力(パワー)のような入力及び出力パラメータのセンサーを含む。センサーからの信号は、パワー発生器をコントロールするプロセッサに供給されるかもしれない。ランプ・アップ時間、ランプ・ダウン時間、電圧、電流、パワー、波形、及び周波数の少なくとも1つは、コントロールされるかもしれない。パワー発生器は、パワー負荷のための所望の又は要求されるものより過剰なパワーがそれを通して消散されるかもしれない、分流抵抗器のような抵抗器を含むかもしれない。分流抵抗器は、出力パワー・コンディショナー又はパワー・コントローラー7に接続されるかもしれない。パワー発生器は、パワー発生器を機能不全にするため能力を更に持つかもしれない遠隔モニタリングを提供するシステム及び埋め込まれたプロセッサを含むかもしれない。
ホッパー5は、生成物除去燃料充填装置13によって再生システム14から再生された燃料で再充填されるかもしれない。ハイドリノの形成においてのように消費されるH又はHOの如何なるものも、HO源14aからのHOで埋め合わせられるかもしれない。1つの実施例において、燃料又は燃料ペレット3は、ハイドリノ反応ブラスト事象の間のプラズマのようなガス状の物理的な状態に部分的にから実質的にまで蒸発させられる。プラズマは、プラズマ―電気パワー・コンバーター6を通り、そして、再結合したプラズマは、ガス状の原子及び化合物を形成する。これらは、凝縮器15により凝縮され、回収され、そして、生成物除去燃料充填装置13によって再生システム14に運ばれる。この装置は、再生システム14に接続するコンベヤを含み、及び、ホッパー5に接続するコンベヤも含む。凝縮器15及び生成物除去燃料充填装置13は、材料を回収及び移動させる真空又は吸気システムのようなコンベヤ又は空気圧システム、らせん状の刃先の少なくとも1つ及び静電回収システムの少なくとも1つのようなシステムを含むかもしれない。妥当なシステムは当業者に知られている。1つの実施例において、マグネトハイドロダイナミック・コンバーターのようなプラズマ―電気コンバーター6は、生成物が、生成物除去燃料充填装置13へと運ばれるための、シュート又はチャネル6aを含む。MHDコンバーター6のフロア、シュート6a、及びMHD電極17の少なくとも1つは、重力フローにより、少なくとも部分的に生成物フローとなるようにスロープになっているかもしれない。MHDコンバーター6のフロア、シュート6a、及びMHD電極17の少なくとも1つは、フローを支援するために機械的に揺らされ又は振動されるかもしれない。フローは、固体燃料の点火により形成される衝撃波によって支援されるかもしれない。1つの実施例において、MHDコンバーター6のフロア、シュート6a、及びMHD電極17の少なくとも1つは、生成物除去燃料充填装置13へと対応する方面から生成物を移動させるコンベヤ又は機械的なスクレーパーを含む。
1つの実施例において、SF−CIHTセル・パワー発生器は、如何なる生成物酸素及び分子ハイドリノ・ガスをも取り除くかもしれない真空ポンプ13aを更に含む。ポンプは、選択的な膜、バルブ、篩、冷凍フィルター、又は酸素及びハイドリノガスの分離の分野の当業者に知られるその他の手段を更に含み、そして、追加的にHO蒸気を回収し、HOを再生システム供給し、再生された固体燃料内にリサイクルされる、1つの実施例において、燃料3は、ボールミルで形成されるかもしれず、再生又は再プロセスされた固体燃料であるかもしれない微粉末を含むが、再生システム14は更に、ボールミル、グラインダー、又は、研磨又は身リング手段のようなより大きな粒子からより小さな粒子を形成する他の手段で当業者に知られるものを更に含む。1つの実施例において、ターミナル9での電気的パワー出力の一部は、電気的パワー源4、ギア(ローラー)ドライブ・モーター2d、ドライブ・モーターを持つ回転コンベア5a(図3)、生成物除去燃料充填装置13、ポンプ13a、及び、反応生成物からオリジナルの固体燃料を再生する化学反応を伝播するためのエネルギー及び電気的パワーを供給する再生システム14、の少なくとも1つに供給される。1つの実施例において、電極熱交換機10及びMHD熱交換機18の少なくとも1つからの熱の一部は、反応生成物からオリジナルの固体燃料を再生する化学反応を伝播させるエネルギー及び熱パワーを提供するため、クーラント・インプット・ライン11及び19の少なくとも1つによって、クーラント・リターン循環を備えるクーラント排出ライン12及び20の少なくとも1つによって固体燃料再生システムにインプットされる。熱―電気コンバーター6からの出力パワーの一部は、SF−CIHTセル発生器の他のシステムだけでなく、再生システムにパワーを与えるようにも使用されるかもしれない。
1つの典型的な実施例において、固体燃料は、Hの追加、HOの追加、熱的再生、及び電気的再生の少なくとも1つのような本開示において与えられるような手段によって再生される。NiOOHの場合において100倍のような(3.22kJ出力、これに対して、46Jの入力、典型的なSF−CIHTセルテスト結果の節に与えられる)、反応を開始するための入力エネルギーに比べてハイドリノ反応の非常に大きなエネルギー・ゲインにより、Ni及びNiOのような生成物は、水酸化物に変換され得、そして、次に、本開示において与えられるように、また、当業者に知られるように、化学反応だけでなく電気化学反応によってオキシ水酸化物に変換され得る。他の実施例において、Ti、Gd、Co、In、Fe、Ga、Al、Cr、Mo、Cu、Mn、Zn、及びSm、のような他の金属、及び対応する酸化物、水酸化物、及びオキシ水酸化物で本開示のそれらのようなものは、Niを置換するかもしれない。もう1つの実施例において、固体燃料は、金属酸化物及びHO及び導電性マトリクスのような対応する金属を含む。生成物は、金属酸化物かもしれない。固体燃料は、再水和された酸化物と後に混ぜられる金属へと、金属酸化物の一部の水素還元により再生されるかもしれない。1000℃よりも低いようなマイルドな加熱及び水素で金属に直ちに還元され得る酸化物を持つ妥当な金属は、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びIn、である。もう1つの実施例において、固体燃料は、(1)アルミナ、アルカリ土類酸化物、及び希土類酸化物の少なくとも1つのような、マイルドな熱とHで容易に還元されない酸化物と、(2)1000℃よりも低いような穏やかな温度でHで金属に還元されることができる酸化物を持つ金属と、及び(3)HOと、を含む。典型的な燃料は、MgO+Cu+HOである。そして、非還元性の酸化物及びH還元性の酸化物の生成物混合物は、Hで処理され、還元性の金属酸化物だけが金属に変換されるようにマイルドな条件で加熱される。この混合物は、再生された固体燃料を含むように水和されるかもしれない。典型的な燃料は、MgO+Cu+HOであり、生成物MgO+CuOは、H還元処理を受けてMgO+Cuを生成し、水和されて固体燃料になる。
もう1つの実施例において、CuO又はAgOのような酸化物生成物は、真空及び不活性ガスストリームの少なくとも1つの条件下で加熱により再生される。温度は、約100℃から3000℃、300℃から2000℃、500℃から1200℃、及び500℃から1000℃、の少なくとも1つの範囲内であるかもしれない。1つの実施例において、再生システム14は、約10nmから1cm、100nmから10mm、0.1umから1mm、及び1umから100um(u=ミクロ(micro))、の少なくとも1つの範囲内の粒子サイズのそれのような微粉末のような粉末に、バルク酸化物及び金属の少なくとも1つを、粉末にするため、ボールミル、及び、粉砕/研磨ミルの少なくとも1つを更に含むかもしれない。
もう1つの実施例において、再生システムは、金属イオンを含む溶融塩電気分解セルのような電気分解セルをふくむかもしれないが、金属酸化物生成物の金属は、当該分野でよく知られている方法及びシステムを用いて電着により電気分解セルカソードの上に被覆されるかもしれない。そのシステムは、電気めっきされた金属から所望のサイズの金属粒子を形成するためにミル又はグラインダーを更に含むかもしれない。金属は、再生された固体燃料を形成するようにHOような反応混合物の他の構成要素に添加されるかもしれない。
1つの実施例において、図3及び4A及び4Bのセル1は、真空又は大気圧より低い圧力を維持することができる。真空又は大気圧より低い圧力は、ポンプ13aによりセル1内で維持され、そして、プラズマ源、セル1から高エネルギーのプラズマイオンを受け取る、接続するプラズマ―電気コンバーター6内でも維持されるかもしれない。1つの実施例において、固体燃料は、酸化する金属になるためにHOとの反応の方へかなり熱力学的に安定である金属から成る。この場合において、固体燃料の金属は、生成物を形成するために、反応の間、酸化しない。典型的な固体燃料は、金属、酸化する金属とHOの混合物を含む。そして、最初の金属と金属酸化物の混合物のような生成物は、生成物除去燃料充填装置13によって除去されるかもしれなくて、HOの添加によって再生されるかもしれない。HOとのかなり熱力学的に有利でない反応を持つ妥当な材料は、以下のグループから選ばれるかもしれない:Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、AS、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びIn。他の実施例において、固体燃料は、HO不活性の金属とHO、金属酸化物、水酸化物と同じことまたは少なくとも1つの異なる金属を含むかもしれないオキシ水酸化物の少なくとも1つを含む。
1つの実施例において、H還元の方法、真空の下の還元と再水和は、効率的に、迅速に固体燃料を再生するために実施されて、コスト効果的に可能である。
1つの実施例において、固体燃料は、HOと導体を含んでいる吸湿物質の混合物を含む。典型的な燃料は、MgX(X=F、Cl、Br、I)のようなアルカリ土類金属ハロゲン化物及び、Co、Ni、Fe、又はCuのような遷移金属である。
1つの実施例において、固体燃料は、導電性のジャケットにカプセル化されるHOの源を含む。HOの源は、本開示の材料と反応混合物を含むかもしれない。導電性のジャケットは、金属、カーボン、炭化物、及び本開示の他の導電性のマトリックス材料の少なくとも1つを含む。1つの実施例において、固体燃料は、金属酸化物とHOと、金属酸化物とHOとをカプセル包含する薄い箔として対応する金属としての材料を含む。吸湿物質のような他の材料は、金属酸化物の代わりになるかもしれなくて、HOを結びつけるか、吸収するために、マトリックスの役割をするかもしれない。HOの導体でカプセル化された源は、ペレットを含むかもしれない。典型的な固体燃料ペレットは、遷移金属、銀またはHOの源であるか、HO(例えば本開示の材料と反応混合物)を持つ材料をカプセル化するアルミニウムを含んでいる1つのような薄い金属ホイルジャケットを含む。エネルギー解放に続き、手段(例えば当該分野で知られているサイクロン分離、遠心沈降、篩分けと他の手段)で、ホイルのような導体は、回収されるかもしれない。ホイルは、ローリングであるかミリング機械のような金属処理システムによって、取り戻された金属ストックから作られるかもしれない。スタンピング機またはカプセル化された材料が印を押されるかもしれないか、中でプレスされるかもしれないプレスによって、ジャケットは作られるかもしれない。金属のような導体が酸化する場合において、金属は、酸化物の還元によって再生されるかもしれない。ホイル金属は、真空の加熱、還元する水素空気の下の加熱と融解塩電解質のような電解液からの電気分解の少なくとも1つによって再生するかもしれない。
ある実施例において、固体燃料が一度しか使われるかもしれなくて、再生しないかもしれない。活性炭とHO湿潤カーボンのようなHとOを含むカーボンは、再生なしで消費されるかもしれない適当な典型的な反応物または固体燃料である。
磁気スペース電荷分離に基づくプラズマダイナミック・パワーコンディショナー6を使って、プラズマ・パワーは、電気に変換されるかもしれない。正イオンと比較してそのより低い質量のために、電子は、磁場における円筒形のPDC電極またはPDC電極のような、磁化するPDC電極の磁力線に、優先して閉じ込められる。このようにして、正イオンは、本質的に、または、外的に磁化するPDC電極で衝突することが比較的ない。電子と正イオンの両方は、磁化していないPDC電極との衝突が十分におきる。プラズマダイナミック変換は直接電源をプラズマのサーマルとポテンシャルエネルギーから抽出して、プラズマ・フローに依存しない。その代わり、外部の負荷で電流をドライブして、それによって、直接電力を保存されたプラズマ熱エネルギーから抽出するためにプラズマに浸漬される磁化して磁化していないPDC電極の間で、PDCによるパワー抽出は、ポテンシャル・ディファレンス(電位差,電圧)を利用する。直接少なくとも2つの浮動する導体を高温プラズマの本体に挿入することによって、電気への熱プラズマ・エネルギーのプラズマダイナミック変換(PDC)は、達成される。これらの導体の1つは外部電磁場または永久磁石によって磁化される、あるいは、それは本質的に磁性である。他は磁化していない。ポテンシャル・ディファレンス(電位差,電圧)は、重い正イオン対軽い電子の電荷移動度の膨大な差のために起こる。この電圧は、電気的負荷に渡って印加される。
実施例において、パワー・システムは、追加の内部であるか外電磁石または永久磁石を含む、又は、ピンPDC電極のような円筒形のPDC電極のような複数の本質的に磁化して及び磁化していないPDC電極を含む。均一な磁場Bの源は、例えばヘルムホルツコイルによって電磁石によって各々のPDC電極と平行して提供されるかもしれない。電磁石は、永久磁石(例えば、そして、非冷却で、Halbach配列磁石)の少なくとも1つ冷却される水と超電導の電磁石である場合がある。典型的な超伝導磁石は、NbTi、NbSnまたは高温超電導材料を含むかもしれない。磁石電流は、点火を開始するために、固体燃料ペレットに供給されるかもしれない。1つの実施例において、電力4の源の高電流による磁場生産物は、固体燃料ペレットの中を流れる前に、電磁石の複数の適用を通して流れることにより増やされる。PDC電極で電源を最大にするために電子回転半径に対して最適正イオンを生じるように、磁場Bの強さは、調整される。1つの実施例において、少なくとも1つの磁化されるPDC電極は、印加磁場Bと平行である。一方、それがBの方向と比較して配向のために磁化していないような磁場Bに対して、少なくとも1つの対応する対PDC電極は垂直である。少なくとも1つの対PDC電極に接続しているリードを通して、パワーは負荷にデリバリされることができる。1つの実施例において、セル壁は、PDC電極の役割をするかもしれない。1つの実施例において、高温ステンレス鋼のような高温大気環境で安定である耐熱金属と、当業者に知られている他の材料を、PDC電極は含む。1つの実施例において、プラズマダイナミック・コンバータは、プラズマ閉じ込め構造(例えばプラズマを閉じ込めて、電気としてエネルギッシュなイオンのパワーのより多くを抽出するソレノイド場の磁気瓶または源)を更に含む。プラズマダイナミック出力パワーは、負荷で消散される。
図3、4A、及び4Bのプラズマ電気パワーコンバーターは、z軸(図5で示すイオン・フロー102の方向)に対して直角な磁束101の源を含んでいる磁気流体力学パワーコンバータを更に含むかもしれない。このようにして、イオンは、Heimholtzコイル104により提供される閉じ込め磁場103のために、z軸に沿って優先速度を持つ。
このようにして、イオンは、横磁束の領域に伝播する。伝播する電子及びイオンのローレンツ型曲線力は、次の式で与えられる。
F = ev(ベクトルv)xB(ベクトルB) (196)
力は、イオン速度と磁場と、そして、正と負のイオンのための逆方向に対して横方向である。このように、横断方向の電流はできる。平行した速度分散がある流れイオンの交差した曲がり(式(196))を最適化するために、z軸に沿った位置の機能として異なる強さの直交磁界を提供する構成要素を、直交磁界の源は、含むかもしれない。
図5に示される磁気流体力学パワーコンバータは、受ける磁場(B)への横方向である場合がある少なくとも2つのMHD電極105を更に含む横方向に、ローレンツ型曲線曲がりは、MHD電極105全体で電圧をつくるイオンをそらした。MHDパワーは、電気的負荷106で消散されるかもしれない。マグネトハイドロダイナミック・コンバーターの略図は、図6に示される。HeimholtzコイルのMHDセット又は磁石110のセットは、負荷106を渡ってアプライされるMHD電極105で電圧を発生させるために、磁気拡張セクション120で流れるプラズマに対してローレンツ湾曲フィールドを提供する。図4A及び4Bを参照して、MHD電極は、17として示される。図3と4Aの電極2と4Bは、電極2とプラズマ膨張の方向をつなげている軸に、横向きである方向で十分に印加磁場でMHD電極の役割をもするかもしれない。電力4の源からの電極2に沿った電流のための放射磁場は、ローレンツ屈曲を提供するかもしれない。電磁流体発電(magnetohydrodynamic generation)は、Walsh[E.M.Walsh、Energy Conversion Electromechanical、Direct、Nuclear、Ronald Press Company、NY、NY、(1967)、pp.221−248]により記述され、ここにおいて参照され組み込まれる。
電磁石110(図6)と6f(図4A及び4B)は、永久磁石(例えば、非冷却で、Halbach配列磁石)の少なくとも1つ冷却される水と対応する極低温のマネージメントによる超電導の電磁石である場合がある。図4A及び4Bで示される超電導の磁石システム6fは、以下のものを含む。(i)超電導コイル6bで、NbTi、又はNbSnの超伝導体ワイヤー巻、単にYBCO、又はYBCO−123と共通に呼ばれる、YBaCuのような高温超電導体(HTS)を含む。(ii)コイル6bの両面の上で液体ヘリウム6cを提供している液体ヘリウム・デュワー。(iii)液体ヘリウムと液体窒素デュワーが壁の構成銅と高真空絶縁6eである場合がある放射線バッフルと防熱板を含むかもしれないソレノイド磁石の内側と外側の半径に、液体窒素6dがある液体窒素デュワー。そして、(iv)クライオポンプを付けたかもしれない磁石6fと出力パワー・ターミナル9でSF CIHTセル・パワー・ジェネレーター(発生器)のパワー出力によって動かされるかもしれないコンプレッサーのための入口6g。
図6のMHD電極105またはMHD電極105への防護壁は、耐火材料の外層、固体燃料の成分である材料、及び、MHD電極またはバリア腐食生成物が固体燃料またはエネルギッシュな材料のかなり有害な汚染物質にならないかもしれないようなカーボン、を含むかもしれない。MHDのようなプラズマ−電気コンバータは、更に、100%は電気に変換されない膨張プラズマに含まれるぱわーのような、それは、MHD冷却水出口140を通して熱の形であるパワーを除去する、及び、MHD冷却水入口130で、冷却水を受ける、MHD熱交換器135を含むかもしれない。熱交換器135は、図6に示されるように、水−壁タイプまたは、当業者に知られているもう一つのタイプで示すようにコイル−タイプである場合がある。図4A及び4Bを参照し、MHD熱交換器18はMHD冷却水入口19で冷却水を受けて、MHD冷却水出口20を通して熱の形であるパワーを除去する。この熱パワーは、電極冷却水出口ライン12を流出する電極熱交換器10からのそれと結合されるかもしれない。熱負荷を供給することの少なくとも1つ、図3、4A、及び4Bの再生システム14による固体燃料の再生とシステムによる機械的であるか電気パワーと本開示の方法への変換に、熱は適用されるかもしれない。
1つの実施例において、マグネトハイドロダイナミック・パワー・コンバーターは、ファラデー発電機である。もう1つの実施例において、イオン・フローのローレンツ屈曲によって作られる横方向の電流は、第1のMHD電極及びz軸に沿って相対的に移動する第2のMHD電極の間のホール電圧を生成するイオンのインプットフロー(z軸)に平行な方向にローレンツ屈曲を受ける。そのような装置は、マグネトハイドロダイナミック・パワー・コンバータのホール発電機実施例として、分野で知られている。xy−平面のz軸に関して角度をつけられるMHD電極付きの類似した装置は、本発明のもう一つの実施例を含んで、「窓枠」建造による対角線の発電機と呼ばれている。部分に分かれたファラデー発電機、ホール発電機、及び対角の発電機の実施例は、Petrick、[J.F.Louis、V.I.Kovbasyuk、Open−cycle Magnetohydrodynamic Electrical Power Generation、M.Petrick、及びB.Ya Shumyatsky、Editors、Argonne National Laboratory、Argonne、Illinois、(1978)、pp.157−163]、に与えられ、全体が参照され組み込まれる。
マグネトハイドロダイナミック・パワー・コンバーターの更なる実施例において、
Figure 2017508235
を備えるz軸に沿ったイオンのフローは、次に、増加する軸方向の磁場勾配を含む圧縮セクションに入るかもしれない。z−軸の方向に平行な電子の動きの成分
Figure 2017508235
は、少なくとも部分的に垂直な電子の動きの成分νに変換される。以下の断熱不変量のためである。ν /B=一定。νによるアジマス電流(azimuthal current)は、z−軸のまわりに形成される。内側リングとディスク発電機マグネトハイドロダイナミック・パワー・コンバーターの外側リングMHD電極の間でホール電圧を発生するために、電流は軸の磁場によって動作の平面で、放射状に曲げられる。電圧は、電気的負荷に電流を通すかもしれない。(ベクトルE)x(ベクトルB)ダイレクト・コンバーター10又は本開示の他のプラズマ−電気装置を使用して、プラズマ・パワーは、電気に変換されるかもしれない。
パワーサプライ4によって電極2に供給される交流(AC)のような電流を変えている時間を持つ1つの実施例において、パワー・システムは更に以下のものを含む。ミューメタル・シールドのような磁気シールドにより、プラズマ−電気パワー・コンバータのDC磁場から、マグネトハイドロダイナミック又はプラズマダイナミックの、源4からの時間変化する電流による時間変化の磁場が、シールドされるようなDC磁場である。磁気シールドの貫通を通しての時間変化磁場領域からパワー変換が起こる場合があるDCフィールド領域まで、プラズマは外へ膨張するかもしれない。適当な磁気シールドは、当業者に知られているものである。源4から電流のかなりのDC源を持つ1つの実施例において、PDCコンバータのようなコンバータのためのプラズマ閉じ込め、妥当に整列するPDC電極でのPDC変換を介するプラズマ−電気変換、及び、プラズマ・フローの方向を制御するため、の少なくとも1つの目的のために利用されるかもしれない。たとえば、フィールドはプラズマがかなりリニアに流れる原因になる場合がある。リニア・フローは、MHDプラズマ−電気コンバーターによるかもしれない。あるいは、DC磁場は、磁気シールドでもう一つの望ましい磁場がある領域からシールドされるかもしれない。プラズマは、もう一つの磁場がある領域に、磁気シールドで貫通の中を流れるかもしれない。
各セルはまた、それぞれ、入口及び出口クーラント・ライン11及び12により、電極熱交換器10から抽出されるかもしれない熱パワーを出力し、そして、MHD熱交換器18からは、それぞれ、入口及び出口クーラント・ライン19及び20による。熱パワーが直接熱として使われるかもしれないか、電気に変わるかもしれない。実施例において、パワー・システムは、熱−電気コンバーターを更に含む。従来のランキンまたはブレイトン電源設備(例えばボイラ、蒸気タービンと発電機を含む蒸気プラントまたは外部的に熱いガスタービンと発電機のようなガスタービンを含んでいるもの)を用いて、変換は成し遂げられるかもしれない。適当な反応物、再生反応及びシステム、そして、パワープラントは、本開示のそれら、従前の米国出願にあるものを含むかもしれない。出願は、例えば、Hydrogen Catalyst Reactor、PCT/US08/61455、filed PCT4/24/2008;Heterogeneous Hydrogen Catalyst Reactor、PCT/US09/052072、filed PCT7/29/2009;Heterogeneous Hydrogen Catalyst Power System、PCT US10/27828、PCT filed 3/18/2010;Electrochemical Hydrogen Catalyst Power System、PCT/US11/28889、filed PCT3/17/2011;HO−Based Electrochemical Hydrogen−Catalyst Power System、PCT/US12/3369 filed 3/30/2012、及びCIHT Power System、PCT/US13/041938 filed 5/21/13(Mills Prior Applications)であり、私の従前の発行物は例えば、R.L.Mills、M.Nansteel、W.Good、G.Zhao、“Design for a BlackLight Power Multi−Cell Thermally Coupled Reactor Based on Hydrogen Catalyst Systems”、Int.J.Energy Research、Vol.36、(2012)、778−788;doi:10.1002/er.l834;R.L.Mills、G.Zhao、W.Good、“Continuous Thermal Power System,”Applied Energy、Vol.88、(2011)789−798、doi:10.1016/j.apenergy.2010.08.024、及びR.L.Mills、G.Zhao、K.Akhtar、Z.Chang、J.He、X.Hu、G.Wu、J.Lotoski、G.Chu、“Thermally Reversible Hydrino Catalyst Systems as a New Power Source”、Int.J.Green Energy、Vol.8、(2011)、429−473(Mills Prior”Thermal Power Conversion”Publications)であり、これらは参照され全体が組み込まれる。他の実施例において、直接のパワーコンディショナ(例えばスターリング・エンジンのような熱電子及び熱電性パワーコンディショナと他の熱機関)のような当業者に知られている熱−電気パワー・コンバーターに、パワー・システムは他の1つから成る。
典型的な実施例に、SF CIHTセル・パワー・ジェネレーターは、望ましい波形(例えばDCまたは120V60HzのACならびに熱パワー)で、10MWの連出力を出力する。固体燃料は、以下からなるグループの1つのような金属を含むかもしれない。それは、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びIn、であり、点火及び真空中のプラズマ膨張の間にHOで酸化されないであろうものである。もう一つの実施例で、酸化物AgOが真空で加熱によって還元されることができるAgのような金属を、固体燃料は含むかもしれない。あるいは、酸化物CuOが水素空気で加熱で還元されることができるCuのような金属を、固体燃料は含むかもしれない。固体燃料がCu+CuO+HOを含む場合を考える。ある実施例において、プラズマは、Cu金属が酸化しないような真空の下で形成される。そして、点火の後の燃料の再生は、それがハイドリノをつくるために失ったものを補うHOの添加を要求するが、HO→H(1/4)及び1/2Oのエネルギーは、50MJ/moleHOである。このようにして、反応生成物は、0.2molesのHO/sで水和される。Cuが酸化する場合には、CuOの典型的なマスフロー速度は、10MJ/s又は10kJ/msを生成する200kJ/gに対応する50gCuO/sである。電解槽を用いたH2Oの電気分解によって生産されるかもしれない0.625molesH/sのCuOは還元されるかもしれない。これは、サイクルの間の熱として返されるおよそ178kWの電力を必要とする。もう一つの実施例において、CuがCuOをつくるためにCuOと反応しないように、CuOはCuOに代わる。Agが固体燃料の金属として使われるならば、Hは金属Ag(各サイクルの間、返される熱だけ)にAgOの還元のために必要でない。
非常に高い速度でハイドリノをつくる固体燃料の点火は、0.2kHzの繰返し頻度で、20kAのパワー源によって始まる。パワー源は、ミヤチ(Miyachi)、ISA−500CR/IT−1320−3又はISA−1000CR/IT−1400−3、のような市販溶接機源である場合があるミヤチISA−500CR/IT−1320−3又はISA−1000CR/IT−1400−3のトランスの体積は34リットルである。そして、より高い周波数でトランスを操作することのような手段で、それはさらに小型化されることができる。パワー・コントローラ体積も考慮されなければならない。しかし、トランス置換が制限するように、制御装置が小型化されることができると予想される。このパワー源は、出力パワー・コンディショナーの少なくとも部分的に役割をするかもしれない。さらに、一旦システムが開始されるならば、MHDまたはPDCコンバータのそれのようなSF−CIHTセル・パワー発生器の電気出力の1%のような小さな部分は燃料点火を維持するのに十分である場合がある。このように、燃料を開始する高電流電源は、本質的にSF CIHTセル・パワー・ジェネレーターのスケールに対する彼らのそれぞれのボリューム貢献があるセルSF CIHTセルとパワーコンバータである場合がある。およそ1リットル量がある充電されたスーパー・キャパシタは、ユニットを始動するのに用いられることができる。もう一つの実施例では、スタートアップ電源だけでなく点火パワー源は、少なくとも1つのキャパシタ(例えば低電圧のバンク、低電圧を供給する高いキャパシタンス・キャパシタ、点火を提供するのに必要な高電流)を含む。もう一つの実施例では、スタートアップ電源だけでなく点火パワー源は、少なくとも1つのキャパシタ(例えば低電圧のバンク、低電圧を供給する高いキャパシタンス・キャパシタ、点火を提供するのに必要な高電流)を含む。ほとんど出力調整が必要とされないように、発電機パワー出力は低電圧DCである場合がある。前者は、DC/DCコンバータを使用して達成されるかもしれない。
点火の間表面が金属被覆されているセラミック・ギアのような60−歯のギアの典型的なケースを考える。200のRPMで動いている間、対応する点火速度は0.2kHzまたは1点火につき5msである。この点火システムを持つSF−CIHTセルは、およそ2リットルの体積を持つ。RLN2のMHD容積変換密度は、700 MW/m([Yoshihiro Okuno、“Research activities on MHD power generation at Tokyo Institute of Technology”、Tokyo Institute of Technology、19 December 2013、
http://vips.es.titech.ac.jp/pdf/090325-meeting/Okuno.pdf
])であることを考慮し、ハイドリノ駆動プラズマのより高いイオン密度及び超音速の粒子の規模のオーダーが与えられると、変換密度は、MHD置換の少なくとも10GW/mまたは10W/リットルでなければならない。超伝導磁石とデュワー/低温貯蔵マネージメントシステムは、もう6リットルを置き換えるかもしれない。最後に、生成物回収と再生システムは最低およそ2リットルを置き換えることになっている、しかし、再生がH還元を必要とするならば、20リットルのようなもので、置換はより高くなることができる。
システムが以下のものを含むことを考慮する。(1)また、最初の電源として機能する、およそ1.5リットルの置き換えをする0.2kHzの繰返し頻度の20kAの電極への電源のキャパシタ・ベースの源。(2)燃料点火を維持するのに十分である、MHDまたはPDCコンバータのそれのようなSF−CIHTセル・パワー・ジェネレーターの電気出力の小さな一部。(3)60−歯、200のRPMで動いているかみ合っているギアを含んでいる点火システムでおよそ2リットルの置き換えをしているSF−CIHTセル。(4)2セクションを持つMHDコンバータで、そこで2リットルの保存的置き換えで超伝導磁石を区分する、そして、極低温のマネジメントシステムはこの体積(もう6リットル)の3倍を置き換える。(5)生成物が反応物に再水和されるおよそ2リットルの置き換えをしている生成物回収と再生システム。そして、(6)MHDコンバータからの直接のDC出力である。この典型的な実施例の10MWのシステムの総容積は、1.5+2+2+6+2=13.5リットル(およそ24cm×24cm×24cmまたはおよそ9.4インチの×9.4インチ×を9.4インチ)である。
ある実施例において、SF CIHTセル・パワー・ジェネレーターは、複数のSF−CIHTセル・パワー・ジェネレーターのモジュラユニットの役割をするかもしれない。モジュラユニットは、電圧、電流とパワーを所望出力に増やすために、平行、直列または平行と直列でつながれるかもしれない。ある実施例において、複数のモジュラユニットは、中心グリッド・パワー・システムを置き換えるパワーを提供するかもしれない。たとえば、電気の1MW〜10MWの複数のユニットが、サブステーションまたはセントラル・パワー・ステーションと置き換わるかもしれない。当業者に知られているシステムと方法を使用している電気電力系統のそれのような互いと他の出力調整と貯蔵システムと電源インフラストラクチャーで、SF−CIHTセル・パワー・ジェネレーターは相互接続するかもしれない。
G.応用
SF−CIHTセルを使用して、従来の電気的パワー源を利点のある自律的な送電網及び化石燃料インフラストラクチャと置き換えることができる。代表的な一般的用例は、加熱(空間加熱とプロセス加熱の両方)、住居用、商用、及び産業用などの電気的パワー、電気自動車、トラック及び電車、電動船及び潜水艦などの船舶、電動飛行機及びヘリコプターなどの航空、並びに電化衛星などの航空宇宙の動力である。特定の用例は、家庭用及び業務用電化、照明、電動車、HOの電気分解によるHの生成、トラック冷凍車、通信リピータ、塩水脱塩、遠隔採鉱及び精錬、家庭用及び業務用暖房などの電気暖房、アラームシステム、冷蔵庫/冷凍庫、食洗器、オーブン、洗濯機/乾燥機、芝刈り機、植木用トリマー、除雪機などの家電製品、並びに、パソコン、TV、ステレオ及びビデオプレイヤーなどの家庭用電子機器である。様々な適当なサイズのSF−CIHTセルをヒータ、洗濯機/乾燥機、又エアコンなどの特定の電化製品専用のパワー源としてもよい。
AC及びDCパワーの少なくとも一方を対応する負荷に出力するSF−CIHTセルによって多数のパワーアプリケーションを実現できる。電気的SF−CIHTセルのアプリケーション200のシステムインテグレーションの概略図が図7に示されている。ある実施形態では、SF−CIHTセル202は、SF−CIHTセルコントローラ201によって制御される。SF−CIHTセルはソース204からHOを受け取り、HOを再生燃料に加え、Hをハイドリノに変換すると共に、極めて大量のパワーを放出し、このパワーを電力に変換する。副生成熱は、熱負荷に送られてもよく、又は熱冷却システム203によって排熱として除去されてもよい。出力される電気的パワーはバッテリ又はスーパーキャパシタなどの蓄電手段205に蓄積されてもよく、次いで配電センター206に送ってもよい。あるいは、出力される電力は配電センター206に直に送ってもよい。プラズマからMHD又はPDC変換器などの電気変換器へのDC出力がある実施形態では、電気的パワーは次いでDC/ACコンバータ207によってDCからACに調整され、又はDC/DCコンバータ221によって別の形態のDCパワーに変更される。その後、調整されたAC又はDCパワーは、ACパワーコントローラ208、又はDCパワーコントローラ222、及びACパワー負荷209、又はDCパワー負荷223にそれぞれ流れ込む。AC又はDCモータ215を動力とする機械的負荷の例には、家電製品216、モーターサイクル、スクーター、ゴルフカート、自動車、トラック、列車、トラクター及びブルドーザー、及びその他の掘削機などの動力パワー用途などにおけるホイール217、航空機などの航空用電気プロペラ又は電気ファン218、船舶及び潜水艦などの船用プロペラ219、及び回転シャフト機械220がある。別のAC負荷の例には、AC電気通信210、AC家電211、AC電子機器212、AC照明213、並びに暖房及びエアコンなどのAC空間及びプロセスコンディショナー214が含まれる。対応する好適なDC負荷の例には、データセンターなどのDC電気通信224、DC家電225、DC電子機器226、DC照明227、並びに暖房及びエアコンなどのDC空間及びプロセスコンディショナー228が含まれる。
SF−CIHTセルによる、HOからハイドリノなどの、ソースからのHの変換から導出される電気的及び熱的パワーの少なくとも一方を使用し、シャフトの回転という形式で機械的パワーを出力することで、多数のパワーアプリケーションを実現することができる。熱的、及び電気的−熱的ハイブリッド型のSF−CIHTセルのアプリケーション300のシステムインテグレーションの概略図が図8に示されている。ある実施形態では、SF−CIHTセル302は、SF−CIHTセルコントローラ301によって制御される。SF−CIHTセル302は、ソース303からHOを受け取り、HOを再生燃料に加え、Hをハイドリノに変換すると共に、極めて大量のプラズマパワーを放出し、このパワーは、プラズマ/電気変換器を使用して直接電力に変換するか、熱/電気変換器を使用して間接的に電力に変換してよく、又は熱的パワーを直接出力してもよい。この電力は、熱又は外部熱交換器305を加熱し得る電気式ヒータ304に送ってもよい。あるいは、SF−CIHTセル302から外部熱交換器305に直接、熱を送ってもよい。空気流などの作動ガスを、非燃焼(unfired)タービン306に流入させ、高温外部熱交換器305によって加熱することによって、SF−CIHTセル302からの熱的パワーを受け取らせる。加熱された作動ガスは、非燃焼タービン306のブレードに対して圧力/体積仕事を行い、そのシャフトを回転させる。回転するシャフトは複数のタイプの機械的負荷を駆動し得る。好適な機械的負荷の例には、動力パワー用途などにおけるホイール307、発電などにおける発電機308、航空機などにおける航空用電気プロペラ、又は電気ファン309、船舶及び潜水艦などの船用プロペラ310、及び回転シャフト機械311が含まれる。発電機308からの電気的パワーは電気的動力パワー及び定置用電気的パワーなどの別の用途に使用されてもよい。これらの、及びその他の用途は、図7に示す統合システム、又は統合システムの一部分を使用して達成できる。
ある実施形態では、SF−CIHTセルからの電気的パワーを使用して、伝送されたパワーを受信できるアンテナによって受信され得る所望の周波数帯域でアンテナを駆動する。このパワーはパソコンの携帯電話などの電子機器、又はMP3プレイヤー又はビデオプレイヤーなどのエンターテインメントシステムを動作させるために使用されてもよい。別の実施形態では、受信アンテナは伝送されたパワーを集電し、電子機器を動作させるためのバッテリを充電してもよい。
本開示は更に、水素から、より低いエネルギ(ハイドリノ)状態への触媒反応から起電力(EMF)を生成して、ハイドリノ反応から放出されたエネルギを電力に直接変換するバッテリ、又は燃料電池システムであって、
別々の電子流及びイオン質量輸送を伴うセル・オペレーション中のハイドリノ反応物を構成する反応物、
カソードを含むカソード・コンパートメントと、
アノードを含むアノード・コンパートメントと、
水素源と、を備える、システムに関する。
本開示の別の実施形態は、水素から、より低いエネルギ(ハイドリノ)状態への触媒反応から起電力(EMF)を生成して、ハイドリノ反応から放出されたエネルギを電力に直接変換するバッテリ、又は燃料電池システムに関し、本システムは、触媒又は触媒源、原子水素又は原子水素源、触媒又は触媒源、及び原子水素又は原子水素源を形成する反応物、原子水素の触媒作用を開始させる1つ以上の反応物、及び触媒作用を可能にする支持体から選択される、少なくとも2つの構成要素を含み、本ハイドリノを形成するためのバッテリ又は燃料電池システムは、カソードを含むカソード・コンパートメントと、アノードを含むアノード・コンパートメントと、任意選択で塩橋と、別々の電子流及びイオン質量輸送を伴うセル・オペレーション中のハイドリノ反応物を構成する反応物と、水素源と、を更に含む。
本開示のある実施形態では、反応混合物と、本開示の交換反応などのハイドリノ反応を開始するための反応とが、電気的パワーがハイドリノを形成する水素の反応によって生じる燃料電池のベースである。酸素還元半電池反応により、ハイドリノを生成する反応混合物は、外部回路を経た電子の移動、及び電気回路を完成するための別の経路を経たイオン質量輸送で構成される。半電池反応の総和によって得られるハイドリノを生成する反応全体、及び対応する反応混合物は、本開示の熱的パワーの反応タイプ、及びハイドリノの化学的生成を含んでいてもよい。
本開示のある実施形態では、異なる反応物、又は異なる温度、圧力、及び濃度のうちの少なくとも1つなどの異なる状態若しくは条件下での同じ反応物が、異なるセル・コンパートメントに供給され、これが、別々の電子及びイオン導管に接続され、コンパートメント間の電気回路が完成する。別々のコンパートメントの電極間の電位及び電気的パワーゲイン、又はシステムの熱的ゲインは、ハイドリノ反応が1つのコンパートメントから別のコンパートメントへの質量流量に依存して生じる。質量流量は、反応してハイドリノを生成する反応混合物の情報と、かなりの速度でハイドリノ反応を生じさせることができる条件の少なくとも一方をもたらす。理想的には、ハイドリノ反応は、電子流とイオン質量輸送がないと適切な速度では生じない。
別の実施形態では、セルは、電極を経て適用される電気分解パワーのゲイン以上の電気的、及び熱的パワーゲインの少なくとも一方を生じる。
ある実施形態では、ハイドリノを形成する反応物は熱的に再生可能であるか、電解的に再生可能であるかの少なくとも一方である。
本開示のある実施形態は、起電力(EMF)と熱エネルギとを生成する電気化学的パワー・システムであって、カソードと、アノードと、別々の電子流及びイオン質量輸送を伴って、セル・オペレーション中のハイドリノ反応物を構成する反応物と、を含み、(a)触媒源、又はnH、OH、OH、−HO、HS、又はMNH(式中、nは整数であり、Mはアルカリ金属である)の群のうちの少なくとも1種類を含む触媒と、(b)原子水素源、又は原子水素と、(c)触媒源、触媒、原子水素源、及び原子水素の少なくとも1つを形成する反応物と、原子水素の触媒作用を開始させる1つ以上の反応物と、支持体と、から選択される少なくとも2つの構成要素を含む、システムに関する。電気化学的パワー・システムでは以下の条件、すなわち、(a)原子水素及び水素触媒が反応混合物によって形成される、(b)反応を受けることによって1つの反応物が触媒を活性にする、及び(c)触媒作用を引き起こす反応が(i)発熱反応、(ii)共役反応、(iii)フリーラジカル反応、(iv)酸化還元反応、(v)交換反応、及び(vi)ゲッター、支持体、又はマトリックス支援触媒反応から選択される反応を含む、のうちの少なくとも1つが生じ得る。ある実施形態では、(a)異なる反応物、又は(b)異なる状態若しくは条件下での同じ反応物が、異なるセル・コンパートメントに供給され、これが、別々の電子及びイオン導管に接続され、コンパートメント間の電気回路が完成する。内部質量流及び外部電子流の少なくとも一方は、以下の条件、(a)ハイドリノを生成するように反応する反応混合物の形成、及び(b)かなりの速度でハイドリノ反応を生じさせることができる条件の形成の少なくとも1つをもたらし得る。ある実施形態では、ハイドリノを形成する反応物は熱的に、又は電解的に再生可能である。電気的及び熱的なエネルギ出力の少なくとも一方は、生成物からの反応物を再生するために必要な出力を超え得る。
本開示の他の実施例は、起電力(EMF)と熱エネルギーを生み出す電気化学的パワー・システムに向けられる。これは、カソード、アノード、反応物を含み、該反応物は、別々の電子フローとイオン質量の輸送でセル・オペレーションの間、ハイドリノ反応物を構成する。そして、以下のものから選択される少なくとも2つの構成要素を含む。(a)触媒源又は触媒であって、O、O、、、O、O、H2O、H、OH、OH、OH、HOOH、OOH、O、O から選択される少なくとも1つの酸素種を含み、OH及びHOを形成するようにH種との酸化性反応を受け、H種は、H、H、H、HO、H、OH、ΟH、OH、HOOH、及びOOH;からの少なくとも1つを含む。(b)原子水素源又は原子水素。(c)触媒源、触媒、原子酸素源、及び原子酸素、及び1又はそれ以上の反応物は原子水素の触媒反応を開始する。そして、支持体である。以下のものを含む少なくとも1つの化合物又は混合物をO種源は含むかもしれない。それは、O、O、空気、酸化物、NiO、CoO、アルカリ金属酸化物、LiO、NaO、KO、アルカリ土類金属酸化物、MgO、CaO、SrO、及びBaO、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、及びW、のグループからの酸化物、過酸化物、アルカリ金属過酸化物、超酸化物、アルカリまたはアルカリ土類金属超酸化物、水酸化物、アルカリ、アルカリ土類、遷移金属、内部遷移金属、及び第III、IV、又はV族、水酸化物、オキシ水酸化物、AlO(OH)、ScO(OH)、YO(OH)、VO(OH)、CrO(OH)、MnO(OH)(−MnO(OH)グラウト石及び−MnO(OH)亜マンガン酸塩)、FeO(OH)、CoO(OH)、NiO(OH)、RhO(OH)、GaO(OH)、InO(OH)、Ni1/2Co1/2O(OH)、及びNi1/3Co1/3Mn1/3o(OH)、である。以下のものを含む少なくとも1つの化合物又は混合物をH種源は含むかもしれない。それは、H、金属水素化物、LaNi、水酸化物、オキシ水酸化物、H、H源、H、及び水素浸透膜、NiPt(H)、Ni(H)、V(H)、Ti(H)、Nb(H)、Pd(H)、PdAg(H)、Fe(H)、及び430SS(H2)のようなステンレス鋼(SS)、である。
もう一つの実施例に、電気化学的パワー・システムは、水素アノード、水酸化物を含んでいる融解塩電解質とOとHOカソードの少なくとも1つを含む。水素アノードは、以下のものから少なくとも1つのような水素透過性電極を含むかもしれない。それは、NiPt(H)、Ni(H)、V(H)、Ti(H)、Nb(H)、Pd(H)、PdAg(H)、Fe(H)、及び430SS(H)、H2を散布するかもしれない多孔質電極、及び水素化物(例えば、R−Ni、LaNi、LaCoNi、ZrCr、LaNi3.55Mn0.4Al0.3Co0.75、ZrMn0.5Cr0.20.1Ni1.2、及び他の金属水素化物、AB(LaCePrNdNiCoMnAl)、又はAB(VTiZrNiCrCoMnAlSn)タイプ(「AB」は、Aタイプ元素(LaCePrNd又はTiZr)、とBタイプ元素(VNiCrCoMnAlSn)の比率)、AB−type:MmNiCo1.0Mn0.6Al0.11Mo0.09(Mm=ミッシュメタル:25wt% La、50wt% Ce、7wt% Pr、18wt% Nd)、AB−type:Ti0.51Zr0.490.70Ni1.18Cr0.12 合金、マグネシウム系合金、Mg1.9Al0.11Ni0.8Co0.1Mn0.1 合金、Mg0.72Sc0.28(Pd0.012+Rh0.012)、及びMg80Ti20、Mg8020、La0.8Nd0.2Ni2.4Co2.5Si0.1、LaNi(M=Mn、Al)、(M=Al、Si、Cu)、(M=Sn)、(M=Al、Mn、Cu)及びLaNiCo、MmNi3.55Mn0.44Al0.3Co0.75、LaNi3.55Mn0.44Al0.3Co0.75、MgCu、MgZn、MgNi、AB型化合物、TiFe、TiCo、及びTiNi、AB型化合物(n=5、2、又は1)、AB3−4型化合物、AB(A=La、Ce、Mn、Mg;B=Ni、Mn、Co、Al)、ZrFe、Zr0.5Cs0.5Fe、Zr0.gSc0.2Fe、YNi、LaNi、LaNi4.5Co0.5、(Ce、La、Nd、Pr)Ni、ミッシュメタル−ニッケル合金、Ti0.98Zr0.020.43Fe0.09Cr0.05Mn1.5、LaCoNi、FeNi、及びTiMn、から選択される水素化物)である。一つ以上の他の水酸化物、ハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩とリン酸塩から選ばれる1つのような少なくとも1つの他の塩に、融解塩は水酸化物を含むかもしれない。融解塩は、以下から選ばれる少なくとも1つの塩混合物を含むかもしれない。それは、CsNO−CsOH、CsOH−KOH、CsOH−LiOH、CsOH−NaOH、CsOH−RbOH、KCO−KOH、KBr−KOH、KCl−KOH、KF−KOH、KI−KOH、KNO−KOH、KOH−KSO、KOH−LiOH、KOH−NaOH、KOH−RbOH、LiCO−LiOH、LiBr−LiOH、LiCl−LiOH、LiF−LiOH、LiI−LiOH、LiNO−LiOH、LiOH−NaOH、LiOH−RbOH、NaCO−NaOH、NaBr−NaOH、NaCl−NaOH、NaF−NaOH、NaI−NaOH、NaNO−NaOH、NaOH−NaSO、NaOH−RbOH、RbCl−RbOH、RbNO−RbOH、LiOH−LiX、NaOH−NaX、KOM−KX、RbOH−RbX、CsOH−CsX、Mg(OH)−MgX、Ca(OH)−CaX、Sr(OH)−SrX、又はBa(OH)−BaX、ここでX=F、Cl、Br、又はI、及びLiOH、NaOH、KOH、RbOH、CsOH、Mg(OH)、Ca(OH)、Sr(OH)、又はBa(OH)、及び、1又はそれ以上の以下のもの:AlX、VX、ZrX、TiX、MnX、ZnX、CrX、SnX、InX、CuX、NiX、PbX、SbX、BiX、CoX、CdX、GeX、AuX、IrX、FeX、HgX、MoX、OsX、PdX、ReX、RhX、RuX、SeX、AgX、TcX、TeX、TIX、及びWX、ここでX=F、Cl、Br、又はI、である。融解塩は塩混合電解質のアニオンに共通であるカチオンを含むかもしれない、あるいは、アニオンはカチオンに共通である、そして、水酸化物は混合物の他の塩に安定である。
開示のもう一つの実施例で、電気化学的パワー・システムは、[M’’(H)/MOH−M’ハロゲン化物/M’’’]、及び[M’’(H)/M(OH)−M’ハロゲン化物/M’’’]、の少なくとも1つを含む。Mは、アルカリまたはアルカリ土類金属である。M’は、アルカリまたはアルカリ土類金属のそれらより安定でなく、水と反応性がひくい金属である。M’’は、水素透過性金属である。M’’’は導体である。ある実施例において、M’は、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Te、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びIn、から選択される少なくとも1つの金属である
その代わりとして、M及びM’は、Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、Sn、In、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、及びW、から独立に選択される1つのような金属であるかもしれない。他の典型的なシステムは、[M’(H)/MOH M’’X/M’’’]を含み、M、M’、M’’、及びM’’’、はメタルカチオンまたは金属であり、Xは水酸化物、ハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩とリン酸塩から選択される1つのようなアニオンであり、M’は水素透過性である。ある実施例において、水素アノードは、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、Sn、In、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、及びW、から選択される少なくとも1つの金属から成るが、放電中で電解質と反応する。もう一つの実施例に、電気化学的パワー・システムは、水素源、OH、OH、及びHO触媒の少なくとも1つを形成して、Hを提供することができる水素アノード;O及びHOの少なくとも1つ、HO又はOの少なくとも1つを還元することができるカソード、アルカリ電解質の源;HO蒸気、N、及びO、の少なくとも1つを収集と再循環が可能なオプションのシステム、及びHを集めて、再循環させるシステム、を含む。
本開示は、以下の少なくとも1つを含んでいるアノードを含んでいる電気化学的パワー・システムにさらに関する。それは、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、Sn、In、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Al、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、及びW、から選択される1つのような金属であり、R−Ni、LaNi、LaCoNi、ZrCr3.8、LaNi3.55Mn0.4Al0.3Co0.75、ZrMn0.5Cr0.20.1Ni1.2,から選択される金属水素化物であり、AB(LaCePrNdNiCoMnAl)、及びAB(VTiZrNiCrCoMnAlSn)タイプ、ここで、“AB”はAタイプ元素(LaCePrNd及びTiZr)とBタイプ元素(VNiCrCoMnAlSn)の比率を意味し、AB−タイプ、MmNi3.2Co1.0Mn0.09Al0.11Mo0.09 (Mm=ミッシュメタル:25wt% La、50wt% Ce、7wt% Pr、18wt% Nd)、AB−タイプ:Ti0.51Zr0.490.70Ni1.18Cr0.12 合金、マグネシウム系合金、Mg1.9Al0.1Ni0.8Co0.1Mn0.1 合金、Mg0.72Sc0.28(Pd0.012+Rh0.012)、及びMg80Ti20、Mg8020、La0.8Nd0.2Ni2.4Co2.5Si0.1、LaNi5−x(M=Mn、Al)、(M=Al、Si、Cu)、(M=Sn)、(M=Al、Mn、Cu)、及びLaNiCo、MmNi3.55Mn0.44Al0.3Co0.75、LaNi3.55Mn0.44Al0.3Co0.75、MgCu、MgZn、MgNi、AB型化合物、TiFe、TiCo、及びTiNi、AB型化合物(n=5、2、及び1)、AB3−4型化合物、AB(A=La、Ce、Mn、Mg;B=Ni、Mn、Co、Al)、ZrFe、Zr0.5Cs0.5Fe、Zr0.8Sc0.2Fe、YNi、LaNi、LaNi4.5Co0.5、(Ce、La、Nd、Pr)Ni、ミッシュメタル−ニッケル合金、Ti0.98Zr0.020.43Fe0.09Cr0.05Mn1.5、LaCoNi、FeNi、及びTiMn;から選択される1つのような他の水素貯蔵合金であり、セパレーターであり、水溶性のアルカリ電解質であり、少なくとも1つのO及びHO還元カソードであり、のと空気とO2の少なくとも1である。ゲインが正味のエネルギー・バランスにあるように、セルの断続的に充電および放電を行う電気分解システムを、電気化学システムは更に含むかもしれない。あるいは、パワー・システムが水素化物アノードをそばに再水素化ことを、再生させる水素化システムから、電気化学的パワー・システムは成るかもしれないか、更に含むかもしれない。
もう一つの実施例は、起電力(EMF)を発生させる電気化学的パワー・システムと溶融したアルカリ金属アノードを含んでいる熱エネルギーを含む;ベータ・アルミナ固体電解質(BASE)と水酸化物を含んでいる融解塩カソードを含む。融解塩カソードは、共晶混合物(例えば表4のそれらの1つと水素(例えば水素透過性膜とHガス)の源)から成るかもしれない。触媒または触媒の源は、OH、OH、HO、NaH、Li、K、Rb、及びCs、から選ばれるかもしれない融解塩カソードは、水酸化アルカリを含むかもしれない。アルカリ金属カソードと水酸化アルカリ・カソードが酸化生成物の水素化と結果として生じるアルカリ金属と金属水酸化物の分離によって再生する水素反応器と金属−水酸化物セパレーターを、システムは更に含むかもしれない。
電気化学的パワー・システムのもう一つの実施例は、水素浸透膜とH2ガスから選ばれる1つのような水素と融解した水酸化物を更に含んでいる水素化物の源から成っているアノードを含む;ベータ・アルミナ固体電解質(BASE)と融解した元素と融解したハロゲン塩の少なくとも1つまたは混合を含んでいるカソード。適当なカソードは、In、Ga、Te、Pb、Sn、Cd、Hg、P、S、I、Se、Bi、及びAs、からの1つを含んでいる溶融した元素カソードを含む。あるいは、カソードは、NaX(Xはハロゲン化物である)及び、NaX、AgX、AlX、AsX、AuX、AuX、BaX、BeX、BiX、CaX、CdX、CeX、CoX、CrX、CsX、CuX、CuX、EuX、FeX、FeX、GaX、GdX、GeX、HfX、HgX、HgX、InX、InX、InX、IrX、IrX、KX、KAgX、KAlX、KAlX、LaX、LiX、MgX、MnX、MoX、MOX、MoX、NaAlX、NaAlX、NbX、NdX、NiX、OsX、OsX、PbX、PdX、PrX、PtX、PtX、PuX、RbX、ReX、RhX、RhX、RuX、SbX、SbX、ScX、SiX、SnX、SnX、SrX、ThX、TiX、TiX、TlX、UX、UX、VX、WX、YX、ZnX、及びZrX、のグループからの1又はそれ以上を含む融解した塩カソードである場合がある。
起電力(EMF)と熱エネルギーを生み出す電気化学的パワー・システムのもう一つの実施例は、Liを含むアノードと、有機溶剤と無機Li電解質及びLiPF;の少なくとも1つを含んでいる電解質と、オレフィン・セパレーターと、及び、カソードとを含み、カソードは、オキシ水酸化物、AlO(OH)、ScO(OH)、YO(OH)、VO(OH)、CrO(OH)、MnO(OH)(α−MnΟ(ΟH)グラウト鉱、及びγ−MnO(OH)亜マンガン酸塩)、FeO(OH)、CoO(OH)、NiO(OH)、RhO(OH)、GaO(OH)、InO(OH)、Ni1/2Co1/2O(OH)、及びNi1/3Co1/3Mn1/3O(OH)、のすくなくとも1つを含む。
もう一つの実施例で、電気化学的パワー・システムは、Li、リチウム合金、LiMg、及びLi−N−Hシステムの種の少なくとも1つを含んでいるアノードと、融解した塩電解質と、水素カソードと、を含み、カソードは、Hガス及びポーラスカソード、H及び水素透過膜、及び、金属水素化物、アルカリ、アルカリ土類、遷移金属、内部遷移金属、及び希土類元素水素化物の1つを含む。
本開示は、更に、電気化学的パワー・システムに関し、それは、(a)から(h)のセルの少なくとも1つを含む。
(a)(i)NiPt(H)、Ni(H)、V(H)、Ti(H)、Fe(H)、b(H)又は、LaNi、TiMn、及びLaNiCoH(xは整数)から選択される1つのような金属水素化物、から選択される1つのような水素透過性金属と水素ガスを含んでいるアノードと、(ii)M’X又はM’Xを備えるMOH又はM(OH)、又はMOH又はM(OH)から選択される溶融電解質と、ここで、M及びM’は、Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、及びBa、から選択される金属、Xは水酸化物、ハロゲン化物、硫酸塩と炭酸塩から選択される1つのようなアニオンであり、(iii)アノードと同じ金属を含み、更に空気とO;を含むカソードと、からなるもの。
(b)(i)R−Ni、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びIn、から選択されるような少なくとも1つの金属を含むアノードと、(ii)飽和したものにおよそ10Mの濃度範囲がある水溶性の水酸化アルカリを含んでいる電解質;と、(iii)オレフィン・セパレーターと、そして、(iv)更に空気とOを含むカーボン・カソードと、からなるもの。
(c)(i)融解したNaOHと水素透過膜(例えばNiと水素ガス)を含んでいるアノードと、(ii)βアルミナ固体電解質(BASE)を含んでいる電解質、そして、(iii)NaCl−MgCl、NaCl−CaCl、又はMX−M’X’(Mはアルカリ、M’はアルカリ土類、及び、X及びX’はハロゲン化物)のような融解した共晶の塩を含んでいるカソードと、をふくむもの。
(d)(i)溶融Naを含むアノードと、(ii)βアルミナ固体電解質を含んでいる電解質(BASE)と、そして、(iii)融解したNaOHを含んでいるカソードと、を含むもの。
(e)(i)LaNi、のような水素化物を含むアノードと、(ii)飽和したものにおよそ10Mの濃度範囲がある水溶性の水酸化アルカリを含んでいる電解質と、(iii)オレフィン・セパレーターと、そして、(iv)更に空気とO;を含むカーボン・カソードと、からなるもの。
(f)(i)Liを含んでいるアノードと、(ii)オレフィン・セパレーターと、(iii)LP30とLiPFを含んでいる1つのような有機電解質と、そして、(iv)CoO(OH)のようなオキシ水酸化物を含んでいるカソードと、を含むもの。
(g)(i)LiMgのようなリチウム合金を含んでいるアノードと、(ii)LiCl−KCl又はMX−M’X’(M及びM’はアルカリ、X及びX’はハロゲン化物)のような溶融塩電解質と、そして、(iii)CeH、LaH、ZrH、及びTiH、から選ばれる1つのような金属水素化物を含んでいるカソードで更にカーボンブラックを含むもの、とを含むもの。
(h)(i)Liを含んでいるアノードと、(ii)LiCl−KCl又はMX−M’X’(M及びM’はアルカリ、X及びX’はハロゲン化物)のような溶融塩電解質と、そして、(iii)CeH、LaH、ZrH、及びTiH、から選ばれる1つのような金属水素化物を含んでいるカソードで更にカーボンブラックを含むもの、とを含むもの。
適当な実施例に、水素電極は、NiOのような保護酸化物コートを持っている調製ができているニッケルのような金属を含む。酸化物被膜は、酸素を含んでいる1つのような酸化性雰囲気で、陽極酸化または酸化によって形成されるかもしれない。
本開示は、更に、電気化学的パワー・システムに関し、それは、(a)から(d)のセルの少なくとも1つを含む。
(a)(i)水素の透過、拡散と断続的な電気分解源の少なくとも1つを含んでいるNi(H)でしめされる水素電極を含んでいるアノードと、(ii)M’X又はM’Xを備えるMOH又はM(OH)、又は、MOH又はM(OH)から選択される溶融電解質と、ここで、M及びM’は、Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、及びBa、から選択される金属、Xは水酸化物、ハロゲン化物、硫酸塩と炭酸塩から選択される1つのようなアニオンであり、(iii)アノードと同じ金属を含み、更に空気とOを含むカソードと、からなるもの。
(b)(i)水素の浸透、散布することと断続的な電気分解源の少なくとも1つを含むNi(H)と称される水素電極を含んでいるアノードと、(ii)LiOH−LiBr、NaOH−NaBr、又はNaOH−NaIのような溶融電解質と、そして、(iii)アノードと同じ金属を含み、更に空気とOを含むカソードと、からなるもの。
(c)(i)Pt/Tiのような貴金属を含んでいるアノードと、(ii)それぞれ、1Mから10Mと5Mから15Mの濃度範囲にあるかもしれないHSO又はHPOのような水溶性の酸電解質と、そして、(iii)アノードと同じ金属を含み、更に空気とOを含むカソードと、からなるもの。
(d)(i)水素の透過源を含んでいるNi(H)と示した水素電極と融解したNaOHとを含んでいるアノードと、(ii)βアルミナ固体電解質を含んでいる電解質(BASE)と、そして、(iii)NaCl−MgCl、NaCl−CaCl、又はMX−M’X’(Mはアルカリ、M’アルカリ土類、及びX及びX’はハロゲン化物)のような融解した共晶の塩を含んでいるカソードと、をふくむもの。
本開示の別の実施形態は、n=1状態にある原子Hを、より低いエネルギ状態にさせることができる水素触媒と、原子水素源と、より低いエネルギの水素を形成するための反応を開始させ、伝搬させることができる他の種と、を含む、電気化学セルの触媒システムなどの触媒システムに関する。特定の実施形態では、本開示は、少なくとも1つの原子水素源、及びハイドリノを形成するように水素の触媒作用をサポートする少なくとも1つの触媒又は触媒源を含む反応混合物に関する。本明細書に開示する固体及び液体燃料に対する反応物及び反応は、複数の相の混合を含む不均一系燃料の反応物及び反応でもある。反応混合物は、水素触媒又は水素触媒源、及び原子水素又は原子水素源から選択される少なくとも2つの構成要素を含み、原子水素及び水素触媒の少なくとも一方は反応混合物の反応によって形成されてもよい。更なる実施形態では、反応混合物は更に、特定の実施形態では導電性であってよい支持体、還元剤、及びオキシダントを含み、少なくとも1つの反応物が反応を受けることによって触媒作用を活性化させる。反応物は、加熱によっていずれかの非ハイドリノ生成物のために再生されることがある。
本開示はまた、パワー源であって、
原子水素の触媒作用のための反応セルと、
反応槽と、
真空ポンプと、
反応槽と連通する原子水素源と、
反応槽と連通するバルク材料を含む水素触媒源と、
原子水素及び水素触媒の少なくとも一方、及び少なくとも1つの別の元素を形成する元素(1つ又は複数)を含む少なくとも1つの反応物を含む反応混合物を含み、それによって原子水素及び水素触媒の少なくとも一方がその供給源から形成される、原子水素源及び水素触媒源のうちの少なくとも一方の供給源と、
触媒作用を引き起こす少なくとも1つの別の反応物と、
槽用のヒータと、を含み、
それによって原子水素の触媒作用により、水素1モルあたり約300KJ以上の量でエネルギを放出する、パワー源に関する。
ハイドリノを形成する反応は、一回以上の化学反応によって活性化、又は開始、又は伝搬され得る。これらの反応は例えば、(i)水素化物交換反応、(ii)ハロゲン化物−水素化物交換反応、(iii)特定の実施形態でハイドリノ反応のための活性化エネルギを供給する発熱反応、(iv)特定の実施形態でハイドリノ反応をサポートする触媒又は原子水素源の少なくとも一方を提供する共役反応、(v)特定の実施形態ではハイドリノ反応中に触媒からの電子の受容体として機能するフリーラジカル反応、(vi)特定の実施形態でハイドリノ反応中に触媒からの電子の受容体として機能する酸化還元反応、(vii)ある実施形態でハイドリノを形成するように原子水素からエネルギを受ける際にイオン化されるような触媒の作用を促進する、ハロゲン化物、硫化物、水素化物、ヒ化物、酸化物、リン酸化物、及び硝酸化物交換を含む陰イオン交換などの他の交換反応、及び(viii)(a)ハイドリノ反応のための化学環境、(b)H触媒の機能を促進するように電子を移動する作用、(c)可逆的位相変化、又はその他の物理的変化、又は電子状態の変化を受けること、また(d)ハイドリノ反応の程度又は速度の少なくとも一方を増加させるためにより低いエネルギの水素生成物と結合すること、の少なくとも1つを提供し得る、ゲッター、支持体、又はマトリックス支援ハイドリノ反応から選択することができる。特定の実施形態では、導電性支持体によって活性化反応が可能になる。
別の実施形態では、ハイドリノを形成する反応には、水素化物交換、及び少なくとも2種類の金属などの2種間のハロゲン化物交換の少なくとも一方が含まれる。少なくとも1種類の金属は、アルカリ金属、又はアルカリ金属水素化物などのハイドリノを形成する触媒、又は触媒源であってもよい。水素化物交換は、少なくとも2種類の水素化物間、少なくとも1種類の金属と少なくとも1種類の水素化物間、少なくとも2種類の金属水素化物間、少なくとも1種類の金属と少なくとも1種類の金属水素化物間のものであってよく、また、2つ以上の種の間の、又はこれらの種を含むこのような交換の他の組み合わせであってもよい。ある実施形態では、水素化物交換は、(M(M(式中、x、y、及びzは整数であり、M及びMは金属である)などの混合金属水素化物を形成する。
本開示の他の実施形態は、反応物であって、活性化反応及び/又は伝播反応における触媒が、触媒又は触媒源と、層間化合物を形成するための材料又は化合物を含む水素源との反応を含み、反応物がインターカレートされた種の除去によって再生される反応物に関する。ある実施形態では、カーボンがオキシダントとして機能してもよく、カーボンは、例えば加熱、置換エージェントの使用によって電解的に、又は溶媒の使用によってアルカリ金属インターカレートされたカーボンから生成されてもよい。
更なる実施形態では、本開示はパワー・システムであって、
(i)触媒又は触媒源、原子水素又は原子水素源、触媒又は触媒源、及び原子水素又は原子水素源を形成する反応物、原子水素の触媒作用を開始させる1つ以上の反応物、及び触媒作用を可能にする支持体から選択される少なくとも2つの構成要素を含む化学燃料混合物と、
(ii)複数の反応槽を含む、交換反応を反転させて、反応生成物から熱的に燃料を再生する、1つ以上の熱的システムであって、
混合物の反応生成物から初期化学燃料混合物を形成する反応を含む再生反応が、前記複数のうちの少なくとも1つの反応槽内で、パワー反応を受ける少なくとも1つの他の反応槽と共に行われ、
少なくとも1つのパワー生成槽からの熱が、熱的再生用のエネルギを供給するために、再生を受けている少なくとも1つの反応槽に送られ、
槽は熱の流れを達成するために熱移動媒体に埋設され、
少なくとも1つの槽は、真空ポンプ及び水素源を更に含み、種がより低温のチャンバ内に優先的に蓄積されるように、より高温のチャンバと、より低温のチャンバとの間で維持される温度差がある、2つのチャンバを更に備えていてもよく、
水素化物反応は、より高温のチャンバに戻される少なくとも1つの初期反応物を形成するためにより低温のチャンバ内で実施される、熱的システムと、
(iii)熱バリア越しにパワー生成反応槽からの熱を受けるヒートシンクと、
(iv)Rankine又はBraytonサイクル・エンジン、蒸気エンジン、Stirlingエンジンなどの熱エンジンを含んでもよいパワー変換システムであって、熱電又は熱電子変換器を含んでもよいパワー変換システムと、を含むパワー・システムに関する。特定の実施形態では、ヒートシンクは電力を生成するためにパワーをパワー変換システムに移動させてもよい。
特定の実施形態では、パワー変換システムはヒートシンクからの熱の流れを受け取り、特定の実施形態では、ヒートシンクは蒸気発生器を備え、蒸気は電力を生成するためにタービンなどの熱エンジンに送られる。
更なる実施形態では、本開示はパワー・システムであって、
(i)触媒又は触媒源、原子水素又は原子水素源、触媒又は触媒源、及び原子水素又は原子水素源を形成する反応物、原子水素の触媒作用を開始させる1つ以上の反応物、及び触媒作用を可能にする支持体から選択される少なくとも2つの構成要素を含む化学燃料混合物と、
(ii)少なくとも1つの反応槽を含む、反応生成物から燃料を熱的に再生するために交換反応を反転させるための熱的システムであって、混合物の反応生成物から初期化学燃料混合物を形成する反応を含む再生反応が、少なくとも1つの反応槽内で、パワー反応と共に行われ、パワー生成反応からの熱が、再生反応に送られ、熱的再生用のエネルギを供給し、少なくとも1つの槽が、1つの部分の上では断熱され、かつ別の部分の上では熱伝導性溶媒と接触して、その槽のそれぞれより高温の部分、及びより低温の部分の間の熱勾配が達成され、より低温の部分内に種が優先的に蓄積されるようになっており、少なくとも1つの槽が真空ポンプ及び水素源を更に含み、水素化物反応が、より高温の部分に戻される少なくとも1つの初期反応物を形成するように、より低温の部分内で実施される熱的システムと、
(iii)熱伝導性の媒体を通して、かつ任意選択的には少なくとも1つの熱バリア越しに移動されるパワー生成反応からの熱を受け取るヒートシンクと、
(iv)Rankine又はBraytonサイクル・エンジン、蒸気エンジン、Stirlingエンジンなどの熱エンジンを含んでもよいパワー変換システムであって、熱電又は熱電子変換器を含んでもよいパワー変換システムであって、この変換システムは、ヒートシンク熱流を受け取る、パワー変換システムと、を含むパワー・システムに関する。
ある実施形態では、ヒートシンクは蒸気発生器と、電力を生成するためのタービンなどの熱エンジンに送られる。
H.電気化学的SF−CIHTセル
SF−CIHTセルの電気化学的実施例で、高電流の流れが存在する場合、ある触媒反応によって大いに強化される速度でハイドリノをつくるために、HOHがHの反応を引き起こす高電流の流れによって、適用されるか、内部的に発生するそれらへの過剰電圧、電流と電力の少なくとも1つは、HOH触媒とHの少なくとも1つの形成によって発生される。SF−CIHTセルのもう一つの電気化学的実施例で、HOH触媒、Hと高電流の流れが存在する場合、ある触媒反応によって大いに強化される速度でハイドリノをつくるために、HOHがHの反応を引き起こす少なくとも1つの電気化学反応によって高電流を伝えることができる導体の少なくとも1つの形成によって、電圧と電力は、発生される。電気化学反応は、セルの少なくとも1つの電極で、電子移動を含むかもしれない。図1に示される1つのような実施例に、セルは、セル成分、反応物と電解質を含むことができる槽400、カソード405とアノード410を含んでいるセル構成要素、HOH触媒の源とHの源を含んでいる反応物とイオンと電子流の少なくとも1つを伝えることができる非常に伝導性の媒体の源を含んでいる電解質を含む。カソードは、本開示の酸化ニッケル、リチウム化された酸化ニッケル、ニッケルと他を含むかもしれない。アノードは、Ni、MoまたはMo合金(例えばMoCu、MoNiまたはMoCo)を含むかもしれない。HOHの源は、Hの源である場合がある。HOH触媒とHの少なくとも1つの源は、水化物のCuOのような水化物の酸化物またはハロゲン化物のような本開示の水化物の吸湿物質のような含水化合物または材料のような酸素と水素の少なくとも1つの源である場合がある、CoO、そして、MX(M=Mg、Ca、Sr、Ba;X=F、Cl、Br、I)、酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物、O、HO、HOOH、OOH、過酸化物イオン、超酸化物イオン、水素化物とH。含水化合物のHOモル%含有量は、約0.000001%から100%、0.00001%から100%、0.0001%から100%、0,001%から100%、0.01%から100%、0.1%から100%、1%から100%、10%から100%、0.1%から50%、1%から25%、及び1%から10%の少なくとも1つの範囲にあるかもしれない。ある実施例において、電気化学反応は、セルに存在するHと反応するHOHをつくる。セルは、図2に示されて、それのようなバイポーラー・プレート500を更に含むかもしれない。より大きな電圧、電流と電源の少なくとも1つを達成するために、バイポーラー・プレートは直列または並列または組合せで積み重なるかもしれなくて、接続されるかもしれない。
本開示の実施例に、電気化学的パワー・システムは、槽と、槽を含んでいる少なくとも1つカソードと、少なくとも1つアノードと、少なくとも1つ電解質と、(a)触媒の少なくとも1つ源または発生期のHOを含んでいる触媒、(b)原子状水素または原子状水素の少なくとも1つ源、及び、(c)導体(伝導性のマトリクスの源、導体と伝導性のマトリクス)の源と高いイオンの少なくとも1つを含んでいる電流を生産する少なくとも1つ電流源と内部の電流源から選ばれる電子流と外部電流源、の少なくとも1つで、そこで、電気化学的パワー・システムは、電気と熱エネルギーの少なくとも1つを生み出すが、これらから選ばれる少なくとも2つの反応物と、を含むことができる;特定の実施例に、各々のカソードと対応するアノードの間で電流への寄与を維持する伝播にハイドリノをつくるのを、カソードの組合せ、アノード、反応物と外部電流源は原子水素の触媒作用が許す。更なる実施例に、セル電流が増加して、原子水素による触媒の反応によってセル電圧の減少が起きることがありえる。
ある実施例において、電解質は酸素、水素の源、HO、HOH触媒の源とHの源の源の少なくとも1つを含むかもしれない。電解質は、溶融する水酸化物と溶融するハロゲン化物(例えば水酸化アルカリの混合物とLiOH−LiBrのようなハロゲン化アルカリ)の混合物のような本開示のそれらのような溶融する電解質を含むかもしれない。電解質は、MgOのようなアルカリ土類のような酸化物のような本開示のそれらの1つのようなマトリックス材料を更に含むかもしれない。電解質は、本開示のそれらのような添加剤を更に含むかもしれない。あるいは、電解質は、KOHまたは酸(例えばHCl、HPO、またはHSO)のような水酸化アルカリのような水酸化物のような塩基を含んでいる1つのような水溶性の電解質を含むかもしれない。そのうえ、電解質は、以下から選ばれる少なくとも1つ電解質を含むことができる。それは、少なくとも1つ水溶性のアルカリ金属水酸化物;飽和水溶性のKOH;少なくとも1つ融解した水酸化物;少なくとも1つ共晶塩混合物;融解した水酸化物と少なくとも1つ他の化合物との少なくとも1つの混合物;融解した水酸化物と塩の少なくとも1つの混合物;融解した水酸化物とハロゲン塩の少なくとも1つの混合物;アルカリ水酸化物とアルカリ・ハロゲン化物の少なくとも1つ混合物;融解したLiOH−LiBr、LiOH−NaOH、LiOH−LiBr−NaOH、LiOH−LiX−NaOH、LiOH−LiX、NaOH−NaBr、NaOH−NaL、NaOH−NaXとKOH−KX(Xはハロゲン化物を表す)のグループの少なくとも1つ;少なくとも1つの酸と;HO、HPO、とHSOの少なくとも1つ、である。
ある実施例において、発生期のH2O触媒の源と原子水素の源の少なくとも1つは、以下を含むことができる。それは、(a)H2Oの少なくとも1つの源;(b)少なくとも1つの酸素、及び、(c)少なくとも1つの水素、である。更なる実施例に、導体、触媒の源、触媒、原子水素の源と原子水素の少なくとも1つをつくるために、電気化学的パワー・システムは、一つ以上の固体燃料反応物を更に含むことができる。更なる実施例に、反応物は反応物の範囲内で外部回路と電子流とイオン質量の輸送で別々の電子流でセル・オペレーションの間、反応を受けることができる。実施例に、適用されるか、内部的に発生するそれらへの過剰電圧、電流と電力の少なくとも1つは、高電流の流れによって、HOH触媒とHの少なくとも1つの形成によって生産されることができる。更なる実施例に、HOH触媒、Hと少なくとも1つ電気化学反応によって高電流を伝えることができる導体の少なくとも1つの形成によって、電圧と電力は生産されることができる、そして、更なる実施例において、高電流は原子状水素で触媒の反応速度を高める。実施例で、電気化学反応はセルの少なくとも1つの電極で、電子移動を含むことができる。
ある実施例において、高電流と高電流密度の少なくとも1つは、ハイドリノ反応が高い速度で起こる原因になるために適用される。高電流と高電流密度の少なくとも1つの源は、外部の及び内部の源の少なくとも1つである場合がある。内部及び外部の電流源の少なくとも1つは、DC、ACまたはAC−DC混合の電流を引き起こすために選択される電圧を含み、電流は、1Aから50kA、10Aから10kA、及び10Aから1kAの少なくとも1つの範囲にあり、DC又はピークAC電流密度は1A/cmから50kA/cm、10A/cmから10kA/cm、及び10A/cmから1kA/cm、の少なくとも1つの範囲にある。電圧が導体を含むかもしれない電解質の抵抗を望ましい電流にかけることによって与えられる電解質の導電性で、電圧は測定されるかもしれない。DCまたはピークの交流電圧は、約0.1Vから100V、0.1Vから10V、及び1Vから5V、から選ばれる少なくとも1つ範囲にあるかもしれず、AC周波数は、0.1Hzから10GHz、1Hzから1MHz、10Hzから100kHz、及び100Hzから10kHz、から選ばれる少なくとも1つ範囲にあるかもしれない。ある実施例において、放電アークが彼らの間でできるかもしれないように、電極は非常に接近してスペースを入れられるかもしれない。ある実施例において、電解質の抵抗はおよそ0.001ミリオームから10オームと0.01オーム〜1オームまで選ばれる少なくとも1つ範囲にある、そして、ハイドリノをつくるために活発な電極領域につき電解質の抵抗はおよそ0.001ミリオーム/cmから10オーム/cmと0.01オーム/cm〜1オーム/cmまで選ばれる少なくとも1つ範囲にある。
ある実施例において、イオンと電子流の少なくとも1つを含んでいる電流は、電解質によって伝えられる。電流は、電解質、反応物と電極の少なくとも1つの間で、電気化学反応によって伝えられるかもしれない。特定の実施例で、電解質の少なくとも1つの種は、少なくとも1つの反応物を任意に含むかもしれない。電流は、電解質の導体の中を流れるかもしれない。導体は、カソードのような電極で、還元反応によって生ずるかもしれない。電解質は、導電性のある金属を形成するために還元される金属イオンを含むかもしれない。実施例で、金属イオンは、導電性の金属を形成するために、電流の流れの間、還元されることがありえる。他の実施例で、還元電気化学反応を伝えている電流は、金属への金属イオンの少なくとも1つである。HO+O→OH;金属酸化物+HO→金属オキシ水酸化物及び金属水酸化物及びOH;及び金属オキシ水酸化物+HO→OH、ここで、イオン電流搬送者はOH、である。実施例で、アノードはHを含むことができる、HOはアノードでHでOHと反応の酸化によってつくられることができる、および/または、アノードのHの源は金属水素化物の少なくとも1つ、LaNiHx、アノードの上で電気分解によってつくられるH、ガスとして供給されるHと水素透過膜を通して供給されるHを含む。
ある実施例において、電解質と反応物の少なくとも1つは、触媒の少なくとも1つ源を含んでいる本開示または発生期のHO(原子水素または原子水素の少なくとも1つ源)を含んでいて、導体と導電性のマトリクスの少なくとも1つを更に含んでいる触媒のハイドリノ反応物を構成する反応物を含む。ある実施例において、電解質と反応物の少なくとも1つは、本開示と固体燃料の固体燃料またはエネルギー性材料の源または本開示のエネルギー性材料の少なくとも1つを含む。ある実施例において、触媒、触媒、原子水素の源と原子水素の源の少なくとも1つをつくるために、典型的な固形燃料は、H2Oと導電性のマトリクスの源を含む。HO源は、バルクHO、バルクHO以外の状態、化合物またはHOを作り、結合HOを解放するために反応の少なくとも1つを受ける化合物の少なくとも1つを含むかもしれない。H2Oが吸収されるHO、結合HO、物理吸着されたHOと水和水の少なくとも1つの状態にあるHOと、相互作用する化合物を、結合HOは含むかもしれない。反応物は、バルクHO、吸収されるHO、結合HO、物理吸着されたHOと水和水の発散の少なくとも1つを受ける導体と一つ以上の化合物または材料を含むかもしれなくて、反応生成物としてHOを持つかもしれない。さらに典型的な固形燃料は、水和化された吸湿物質と導体、水化物のカーボン;水化物のカーボンと金属;金属酸化物、金属またはカーボン、HOの混合物;及び、ハロゲン化金属、金属またはカーボン、HOの混合物である。金属と金属酸化物は、遷移金属(例えばCo、Fe、NiとCu)を含むかもしれない。ハロゲン化物の金属は、MgまたはCaとハロゲン化物(例えばF、Cl、BrまたはI)のようなアルカリ土類金属を含むかもしれない。金属は、HOとの熱力学的に好ましからぬ反応を持つかもしれないが、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びIn、のグループの少なくとも1つのようなものであり、反応物はHOの添加によって再生されるかもしれない。ハイドリノ反応物を構成する反応物は、スラリー、溶液、エマルジョン、複合物と化合物の少なくとも1つを含むかもしれない。
本開示の更なる実施例において、触媒の源の少なくとも1つをつくる反応物、触媒、原子水素の源と原子水素は、以下の少なくとも1つを含むことができる。それは、HO及び発生期のHO;O、HO、HOOH、OOH,過酸化物イオン、超酸化物イオン、水素化物、H2、ハロゲン化物、酸化物、オキシ水酸化物、水酸化物、酸素を含む化合物、含水化合物、ハロゲン化物の少なくとも1つのグループから選ばれる含水化合物、酸化物、オキシ水酸化物、水酸化物、酸素を含む化合物と導電性のマトリクスである。典型的な実施例のように、オキシ水酸化物が、以下のグループから少なくとも1つを含むことができる。それは、TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOFL、FeOOH、GaOOI、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH、及びSmOOH;であり、酸化物が、以下のグループから少なくとも1つを含むことができるが、それは、CuO、CuO、CoO、Co、CO、FeO、Fe、NiO、及びNi;であり、水酸化物が、Cu(OH)、Co(OH)、Co(OH)、Fe(OH)、Fe(OH)、及びNi(OH);のグループから少なくとも1つを含むことができ、酸素を含む化合物が、以下のグループから少なくとも1つを含むことができ、それは、硫酸塩、リン酸塩、硝酸塩、炭酸塩、酸性炭酸塩、クロム酸塩、ピロリン酸塩、過硫酸塩、過塩素酸塩、過臭素酸塩と過ヨウ素酸塩、MXO、MXO(M=Li、Na、K、Rb、Csのようなアルカリ金属のような金属;X=F、Br、Cl、I)、コバルトマグネシウム酸化物、ニッケルマグネシウム酸化物、銅マグネシウム酸化物、LiO、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、CuO、CrO、ZnO、MgO、CaO、MoO、TiO、ZrO、SiO、Al、NiO、FeO、Fe、TaO、Ta、VO、VO、V、V、P、P、B、NbO、NbO、Nb、SeO、SeO、TeO、TeO、WO、WO、Cr、Cr、CrO、CrO、CoO、Co、Co、FeO、Fe、NiO、Ni、希土類酸化物、CeO、La,オキシ水酸化物、TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOH、FeOOH、GaOOH、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH、及びSmOOH、であり、そして、導電性マトリクスは、金属粉、カーボン、炭化物、ホウ化物、窒化物、カルボニトリル(例えばTiCN)またはニトリルのグループから、少なくとも1つを含むことができる。
実施例で、反応物は、金属、ハロゲン化金属とHOの混合物を含んでいるハイドリノ反応物を構成する。他の実施例で、反応物は、遷移金属、アルカリ土類金属ハロゲン化物とHOの混合物を含んでいるハイドリノ反応物を構成する。更なる実施例で、反応物は、導体、吸湿物質とHOの混合物を含んでいるハイドリノ反応物を構成する。導体の非限定的な例は、金属粉または炭素粉末を含み、及び吸湿物質の非限定的な例は以下のグループからの少なくとも1つを含む。それは、臭化リチウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、炭酸カリウム、リン酸カリウム、カーナライト(例えばKMgCl・6(HO))、クエン酸鉄(III)アンモニウム、水酸化カリウムと水酸化ナトリウムと濃硫酸及びリン酸、セルロース繊維、砂糖、キャラメル、蜂蜜、グリセリン、エタノール、メタノール、ディーゼル燃料、メタンフェタミン、肥料化学製品、塩、乾燥剤、シリカ、活性炭、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、モレキュラシーブ、ゼオライト、潮解性の材料、塩化亜鉛、塩化カルシウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、と潮解性の塩である。本開示の特定の実施例で、電気化学的パワー・システムは、導体、吸湿物質とHOの混合物を含むことができるここで、(金属)、(吸湿物質)、(HO)の相対的なモル料の範囲は、約(0.000001から100000metal)、(0.000001から100000hydroscopic material)、(0.000001から100000HO):約(0.00001から10000metal)、(0.00001から10000hydroscopic material)、(0.00001から10000HO);約(0.0001から1000metal)、(0.0001から1000hydroscopic material)、(0.0001から1000HO);約(0.001から100metal)、(0.001から100hydroscopic material)、(0.001から100HO);約(0.01から100metal)、(0.01から100hydroscopic material)、(0.01から100HO);約(0.1から10metal)、(0.1から10hydroscopic material)、(0.1から10HO);及び約(0.5から1metal)、(0.5から1hydroscopic material)、(0.5から1HO)の少なくとも1つである。
イオン電流を起こすために還元反応を受けることができる典型的なカソード材料は、酸素とH2Oの金属オキシ水酸化物、金属酸化物、金属イオン、酸素と混合物である。金属酸化物、金属オキシ水酸化物と水酸化金属の少なくとも1つは、遷移金属を含むかもしれない。金属酸化物、金属オキシ水酸化物と水酸化金属は、本開示の1つを含むかもしれない。典型的な電流伝達還元電気化学反応は、金属イオン→金属;HO+O→OH;金属酸化物+HO→金属オキシ水酸化物及び金属水酸化物の少なくとも1つ+OH,そして、金属オキシ水酸化物+HO→OH、である。イオン電流キャリヤーはOHである場合がある、そして、アノードはOHの酸化によってHOをつくるためにHを含むかもしれない。アノードのHの源は、LaNi,のような金属水素化物、アノードの上で電気分解によってつくられるH、ガスとして供給されるH、及び水素透過膜を通してのHの少なくとも1つ、含むかもしれない。他の実施例で、酸素を含んでいるイオン、酸素と水素を含むイオン、OH、OOH、O2−、及びO 2−、の少なくとも1つによって、イオン電流は伝えられるが、イオン搬送反応は、式(61−72)、で与えられる。
ある実施例において、開示の本電気化学的パワー・システムは、(a)多孔性電極、(b)ガス拡散電極、(c)水素透過性アノード(酸素とHOの少なくとも1つはカソードに供給されて、そして、Hはアノードに供給される)、(d)オキシ水酸化物、酸化物、酸化ニッケル、リチウム化された酸化ニッケル、ニッケルの少なくとも1つを含んでいるカソード、及び、(e)Ni、Mo、Mo合金(例えばMoCu、MoNiまたはMOCO)、水素化物を含むアノード、の少なくとも1つを含むことができる。更なる実施例で、水素化物はLaNiであることができ、カソードは、TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOH、FeOOH、GaOOH、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH、SmOOH、及びMnO、の少なくとも1つであることができる。他の実施例で、本開示の電気化学的パワー・システムは、電極に接続しているマニホールド、ガス・ラインと少なくとも1つガス・チャネルを含んでいる少なくとも1つガス供給システムを含むことができる。
ある実施例において、ハイドリノの形成で解放されるパワーにより使用されて、セルはそれに電流を過剰で生産する。ある実施例において、Hからのハイドリノの形成は、反応物、電解質と電極の少なくとも1つのような少なくとも1つ種のイオン化を引き起こすエネルギーを解放する。イオン化は、適用されるそれを越えて過剰電流を起こすかもしれない。イオンと比較した電子のより高い移動度のために、イオン化種は、適用された電流の方向に電流に寄与を引き起こす。ある実施例において、適用された電流は、外部の電圧と電流源、又は内部的には電気化学的に生産する電流、の少なくとも1つによるかもしれない。2cm ODセル[Ni、Ni粉+LaNi/KOH(飽和水溶液)/Ni粉+NiOOH、Ni]、(50wt% Ni粉カソード及びアノード材料と混合された。電極集電体はNiであった)を含む典型的実施例において、セルは、電圧限定高電流DCパワー供給しながら動作した。(Kepco ATE6−100M、0−6V、0−100A)電圧リミットは4Vにセットされた。セル電流は最初20Aで3.8Vで、100Aに上げられ、電圧は2.25Vに下がった。セルは異常な負性抵抗(より高い電流の減少する電圧)を示した。そして、それはハイドリノの形成から電力寄与の特性であり、それを特定する。セル温度も、ハイドリノ反応から熱のエネルギー放出のために予想されて、それより上に増加した。
ある実施例において、Hの触媒作用からハイドリノまで解放されるエネルギーによってつくられる電子のローレンツ屈曲を引き起こすために、少なくとも1つ磁石は、セルに印加される。ある実施例において、電子は負極に優先して曲げられるか、バイアスされる、そして、正イオンは正極に優先して曲げられるか、バイアスされる。ある実施例において、優先屈曲は、電流の流れの方向に屈曲でより大きなエネルギー放出による。
ある実施例において、電気化学的SF−CIHTセルは、電気分解システムを更に含む。電解質、反応物と電極の少なくとも1つを再生させるために、電気分解は断続的に適用されるかもしれない。システムは、ハイドリノとパワーの形成の間、消費される反応物を供給されるかもしれない。供給された反応物は、HOHとHの源の少なくとも1つに代わるかもしれない。適当な典型的な供給された反応物は、HO、H、及びOのグループの一つ以上である。ある実施例において、電解質と固体燃料の少なくとも1つが、その場で再生させられる。又は連続的に又は断続的にセルに供給されるかもしれない。ここで、セル反応の生成物が再生されて、最初の反応物になるかもしれない。再生は、熱の再生、H還元、再水和、または本開示の方法又は従前の出願に開示され、これらは、参照されここに組み込まれる。(53−60)式のそれらのような本開示のそれらのような反応の再生スキームを含むかもしれないMo合金、Ni、Moのような金属のようなアノード材料の電気分解によって、電極は再生するかもしれない。
ある実施例において、イオンキャリアはHを含むかもしれない、そして、電解質はLiCl−KClのような溶融したハロゲン化アルカリ塩混合物のような溶融したハロゲン塩混合物のようなヒドリドイオンを導通することができる場合がある。触媒は、(6−9)及び(24−31)式の反応によって、少なくとも1つのH原子を含むかもしれない。セルは、Liのようなアルカリ金属のような金属のような水素化物をつくることができる反応物を含んでいる水素ガスとアノードを供給される水素透過膜カソードを含むかもしれない。金属は、水素透過性アノードの中にあるかもしれない。典型的な水素透過性金属は、Ni、V、Ti、NbとTaである。ハイドリノ形成によってパワーを作るためにセルを導通している水素化物イオンのセルと方法は、ここに及びミルズの従前の出願に開示される。例えば、Hydrogen Catalyst Reactor,PCT/US08/61455,filed PCT 4/24/2008;Heterogeneous Hydrogen Catalyst Reactor,PCT/US09/052072,filed PCT 7/29/2009;Heterogeneous Hydrogen Catalyst Power System,PCT/US10/27828,PCT filed 3/18/2010;Electrochemical Hydrogen Catalyst Power System,PCT/US11/28889,filed PCT 3/17/2011;HO−Based Electrochemical Hydrogen−Catalyst Power System,PCT US12/31369 filed 3/30/2012,及びCIHT Power System,PCT/US13/041938 filed 5/21/13、である。これらは、ここにおいて参照され全体として組み込まれる。ある実施例において、外部や内部の源からのパワーはそれを放出するためにセルに適用される、そして、余剰出力はハイドリノをつくることによってつくられる。電流は、本開示のそれらの1つのような高い場合がある。ある実施例において、セルは、それを再充電するために、逆に断続的に動く。ある実施例において、金属はアノードで再生される、そして、水素ガスはカソードで再生する。
熱ならびに電気は、SF−CIHTセルの電気化学的実施例によって生産される。SF−CIHTセルの電気化学的実施例は、セルで生産される熱を取り除いて、それを負荷に届けるために、外側セル表面の上にあるかもしれない熱交換器を更に含む。もう一つの実施例に、SF−CIHTセルは、ボイラを含む。熱い冷却水を供給するか、返す負荷と冷却水出口から負荷まで冷たい冷却水を受け取るために、熱交換器またはボイラは冷却水入力を含む。熱が直接使われるかもしれないか、当業者(例えば蒸気機関または蒸気またはガスタービンのような熱機関と発電機)、ランキンまたはブレイトンサイクル・エンジンまたはスターリング・エンジンによってわかるコンバータを使用している機械であるか電気パワーに変わるかもしれない。パワー変換のために、ミルズの従前の発行物に記述される当業者(例えば熱機関、蒸気またはガスタービンシステム、スターリング・エンジンまたは熱電子であるか熱電性コンバータ)に知られているコンバータで機械的又は電気パワーに、SF−CIHTセルの各々の電気化学的実施例から熱出力は、熱エネルギーのコンバータのどれにでも、冷却水出口ラインを外へ流すかもしれない。ある実施例において、電気化学的SF−CIHTセルは、電解セルとして操作される。水素は負極で生産されるかもしれない、そして、酸素は正極で生産されるかもしれない。セルは、HOを消費するかもしれない。HOは、HとOに電解されるかもしれない。HOは、タンクのような源から、または、HO蒸気供給から、または、空気からセルに供給されるかもしれない。ハイドリノの形成は、直接使われるかもしれないか、機械的又は電気パワーに変換されるかもしれない熱を生産するかもしれない。
I.内部SF−CIHTセル・エンジン
SF−CIHTセルエンジンを含むSF−CIHTセルの機械的実施形態では、熱とガス圧の少なくとも一方が固形燃料、又は本開示のエネルギ材料の点火によって生成される。点火は、印加される高電流の流れによるHOH触媒及びHの少なくとも一方の形成によって達成され、HOHはHの反応に触媒作用を及ぼして、高電流の存在下での触媒反応により速度が大幅に高まってハイドリノを形成する。本開示の特定の実施形態は、機械的パワー・システムであって、内燃機関型エンジンの少なくとも1つのピストン・シリンダと、(a)少なくとも1つの触媒源、又は発生期HOを含む触媒と、(b)原子水素源又は原子水素の少なくとも一方と、(c)導体及び導電性マトリックスの少なくとも一方と、を含む燃料と、少なくとも1つのバルブを有する少なくとも1つの燃料入口と、少なくとも1つのバルブを有する少なくとも1つの排気出口と、少なくとも1つのピストンと、少なくとも1つのクランクシャフトと、高電流源と、燃料を通る高電流を制約し、導通させる少なくとも2つの電極と、を備えるパワー・システムに関する。
パワー・システムは、往復周期の異なる相中に、大気圧、大気圧以上、及び大気圧以下の少なくとも1つの気圧を可能とする少なくとも1つのピストン・シリンダと、高電流及び任意選択で高電圧を許容する高パワー源と、固形燃料、又は本開示のエネルギ材料源と、少なくとも1つのバルブを有する少なくとも1つの燃料入口と、少なくとも1つのバルブを有する少なくとも1つの排気出口と、少なくとも1つのピストンと、少なくとも1つのピストンの機械的な運動を機械的負荷に伝達するためのクランクシャフトなどの少なくとも1つのシャフトと、燃料を通るように高電流を制約し、導通させて、燃料を点火させる少なくとも2つの電極と、を備えることができ、ピストン又はシリンダの少なくとも一方は他の電極の対向電極の機能を果たし得る。それに加えて、パワー・システムは更に、少なくとも1つのピストンと高電流源との間を電気的に接触させるための少なくとも1つのブラシを備えている。ある実施形態では、内部SF−CIHTセルエンジンは更に、エンジンの機械的パワーによって動作して、高電流源を駆動するための電気的パワーを生成する発電機を備え、この高電流源は、固形燃料を通る高電流を供給してこれを点火させる。発電機はエンジンのクランクシャフトなどのシャフトによって回転されてもよく、又はクランクシャフトへのギヤ又はその他の機械的結合部材で作動されてもよい。エンジンは更に、生成物が初期固形燃料に戻るようにこれを変換、又は再生する燃料再生器を備えていてもよい。
エンジン・ピストン(1つ又は複数)は往復運動されてもよい。エンジンは、誘導と圧縮、及び点火と排気のステップを含む2ストローク・サイクル、又はパワー、排気、取入れ、及び圧縮のステップを含む4ストローク・サイクルを含んでいてもよい。ロータリエンジンなどの当業者に知られている他のエンジンは、本開示の範囲内にある。固形燃料はピストンの変位でピストン・チャンバに流入する。往復サイクルのパワーストローク中、圧縮された燃料はハイドリノの高い遷移速度に対応する高電流で点火され、それによって生成物及び追加された添加ガス、又はガス源が加熱され、ピストンに対して圧力/体積仕事(PV)を行い、ピストンをシリンダ内で移動させ、クランクシャフトなどのシャフトを回転させる。ピストンが変位すると、燃料はシリンダに流入し、燃料は点火前にピストンが復帰することによって圧縮され、生成物は変位したピストンの復帰によりパワー・ステップ後に排気される。あるいは、排気ガスは燃料がシリンダに流入している間にベントされ、次の点火の前にピストンがこれを圧縮する。排気された生成物は再生システムに送られ、初期燃料に再生されてもよい。固形燃料の点火による熱のPV仕事への変換結果を向上させるために、任意の添加ガス、又はガス源を、回収、再生、再循環してもよい。
ある実施例において、燃料は、触媒の少なくとも1つ源を含んでいる本開示または発生期のHO(原子水素または原子水素の少なくとも1つ源)を含んでいて、導体と導電性のマトリクスの少なくとも1つを更に含んでいる触媒のハイドリノ反応物を構成する反応物を含む。ある実施例において、燃料は本開示と固体燃料の固体燃料またはエネルギー性材料の源または本開示のエネルギー性材料の少なくとも1つを含む。ある実施例において、触媒、触媒、原子水素の源と原子水素の源の少なくとも1つをつくるために、典型的な固形燃料は、HOと導電性のマトリクスの源を含む。HO源は、バルクHO、バルクHO以外の状態、化合物またはHOをつくって、結合したHOを解放するために反応の少なくとも1つを受ける化合物の少なくとも1つを含むかもしれない。HOが吸収されるHO、結合したHO、物理吸着されたHOと水和水の少なくとも1つの状態にあるHOと、相互作用する化合物を、結合したHOは含むかもしれない。反応物は、バルクHO、吸収されるHO、結合したHO、物理吸着されたHOと水和水の解放の少なくとも1つを受ける導体と一つ以上の化合物または材料を含むかもしれなくて、反応生成物としてHOを持つかもしれない。さらに典型的な固形燃料は、水化物の吸湿物質及び導体;水和されたカーボン;水和されたカーボン及び金属;金属酸化物、金属またはカーボン、及びHOの混合物;そして、金属ハロゲン化物、金属またはカーボン、及びHOの混合物である。金属及び金属酸化物は、遷移金属(例えばCo、Fe、Ni、Cu)を含むかもしれない。ハロゲン化物の金属は、MgまたはCaとハロゲン化物(例えばF、Cl、Br、またはI)のようなアルカリ土類金属を含むかもしれない。金属が、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びIn、のグループの少なくとも1つのようなHOとの熱力学的に不利な反応を持つかもしれないが、ここで、反応物は、HOの添加によって再生されるかもしれない。ハイドリノ反応物を構成する反応物は、スラリー、溶液、エマルジョン、複合物と化合物の少なくとも1つを含むかもしれない。
特定の実施例に、発生期のHO触媒の源と原子水素の源の少なくとも1つは、(a)少なくとも1つのHO源;(b)少なくとも1つの酸素源,及び(c)少なくとも1つの水素源、の少なくとも1つを含むことができる:更なる実施例において、燃料は、触媒の源、触媒、原子水素源、及び原子水素の少なくとも1つをつくることができ、(a)HO及びHO源;(b)O、HO、HOOH、OOH、過酸化物イオン、超酸化物イオン、水素化物、H、ハロゲン化物、酸化物、オキシ水酸化物、水酸化物、酸素を含む化合物、含水化合物、(ハロゲン化物、酸化物、オキシ水酸化物、水酸化物、酸素を含む化合物)の少なくとも1つグループから選択される水和した化合物、及び(c)導電性マトリクス、の少なくとも1つを含む。オキシ水酸化物の非限定的な例は、以下のグループから選ばれる少なくとも1つを含み、それは、TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOH、FeOOH、GaOOH、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH、及びSmOOH;であり、酸化物の非限定的な例は、以下のグループから選ばれる少なくとも1つを含み、それは、CuO、CuO、CoO、CO、CO、FeO、Fe、NiO、及びNi;であり、水酸化物の非限定的な例は、以下のグループから選ばれる少なくとも1つを含み、それは、Cu(OH)、Co(OH)、Co(OH)、Fe(OH)、Fe(OH)、及びNi(OH);であり、酸素を含む化合物の非限定的な例は、以下のグループから選ばれる少なくとも1つを含み、それは、硫酸塩、リン酸塩、硝酸塩、炭酸塩、酸性炭酸塩、クロム酸塩、ピロリン酸塩、過硫酸塩、過塩素酸塩、過臭素酸塩と過ヨウ素酸塩、MXO、MXO(M=Li、Na、K、Rb、Csのようなアルカリ金属;X=F、Br、Cl、I)、コバルトマグネシウム酸化物、ニッケルマグネシウム酸化物、銅マグネシウム酸化物、LiO、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、CuO、CrO、ZnO、MgO、CaO、MoO、TiO、ZrO、SiO、Al、NiO、FeO、Fe、TaO、Ta、VO、VO、V、V、P、POs、B、NbO、NbO、Nb、SeO、SeO、TeO、TeO、WO、WO、Cr、Cr、CrO、CrO、CoO、Co、CO、FeO、Fe、NiO、Ni、希土類酸化物、CeO、La、オキシ水酸化物、TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOH、FeOOH、GaOOH、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH、及びSmOOH、であり、そして、導電性マトリクスは、金属粉、カーボン、炭化物、ホウ化物、窒化物、カルボニトリル(例えばTiCN)またはニトリル、のグループから選ばれる少なくとも1つを含む。
特定の実施例で、燃料は、(a)金属、その金属酸化物とHOの混合物、ここで金属のHOとの反応が熱力学的に有利でない;(b)金属、その金属ハロゲン化物とHOの混合物、ここで金属のHOとの反応が熱力学的に有利でない;及び(c)遷移金属、アルカリ土類金属ハロゲン化物とHOの混合物、ここで金属のHOとの反応が熱力学的に有利でない、を含むことができる。更なる実施例で、HOとの反応が熱力学的に有利でない金属は、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びIn、の少なくとも1つから選ばれる。更なる実施例に、燃料は導体、吸湿物質とHOの混合物を含むことができる。更なる実施例において、導体は、金属粉または炭素粉末を含むことができ、ここで、金属の反応またはHOによるカーボンは、熱力学的に有利でなく、そして、吸湿物質は、以下のグループの少なくとも1つを含むことができ、それは、臭化リチウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、炭酸カリウム、リン酸カリウム、カーナライト(例えばKMgCl・6(HO)、クエン酸鉄(III)アンモニウム、水酸化カリウムとナトリウム水酸化物と濃硫酸及びリン酸、セルロース繊維、砂糖、キャラメル、蜂蜜、グリセリン、エタノール、メタノール、ディーゼル燃料、メタンフェタミン、肥料化学製品、塩、乾燥剤、シリカ、活性炭、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、モレキュラシーブ、ゼオライト、潮解性の材料、塩化亜鉛、塩化カルシウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムと潮解性の塩である。ある実施例において、燃料は、導体、含水材料、及びHOの混合物を含むことができ、(金属)、(含水材料)、(HO)の相対的モル量の範囲が、約(0.000001から100000metal)、(0.000001から100000含水材料)、(0.000001から100000HO);(0.00001から10000金属)、(0.00001から10000含水材料)、(0.00001から10000HO);(0.0001から1000金属)、(0.0001から1000含水材料)、(0.0001から1000HO);(0.001から100金属)、(0.001から100含水材料)、(0.001から100HO);(0.01から100金属)、(0.01から100含水材料)、(0.01から100HO);(0.1から10金属)、(0.1から10含水材料)、(0、1から10HO);及び(0.5から1金属)、(0.5から1含水材料)、(0.5から1HO)、の少なくとも1つである。
追加の実施例において、燃料は、金属、その酸化物、及びHOの混合物を含むことができ、その酸化物は、H及び1000℃未満の温度でHで金属に還元されることができる。実施例において、1000℃未満の温度でHで金属に還元されることができる酸化物を持つ金属は、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びInの少なくとも1つから選択できる。
他の実施例において、燃料は、H及びマイルドな熱で容易に還元されない酸化物、1000℃未満の温度でHで金属に還元されることができる酸化物を持つ金属、及びHO、の混合物を含むことができる。実施例において、H及びマイルドな熱で容易に還元されない金属酸化物は、アルミナ、アルカリ土類酸化物、及び希土類酸化物の少なくとも1つを含む。更なる実施例において、燃料は、炭素又は活性炭及びHOを含むことができるが、その混合物は、HOの追加を含む再水和によって再生される。
ある実施例において、パワーシステム内のHOモル%含有量は、約0.000001%から100%、0.00001%から100%、0.0001%から100%、0.001%から100%、0.01%から100%、0.1%から100%、1%から100%、10%から100%、0.1%から50%、1%から25%、及び1%から10%.の少なくとも1つの範囲にあることができる。
ある実施例において、ミルズの従前の熱パワー変換発行物、ミルズの従前のプラズマ・パワー変換発行物、及びミルズの従前の出願に与えられるように、図3と4Aと4Bで示されるもののようなセルlは、内部の燃焼制式機関の少なくとも1つシリンダーを含む。図9に示される内部のSF CIHTセル・エンジンは、燃料源63からフュエルインレット(燃料入口)56まで燃料を受ける少なくとも1つシリンダー52と往復動式サイクルの燃料吸気フェーズの間に通路をシリンダー・チャンバーに開ける吸込弁アセンブリ60を含む。例えば、空気のようなガスまたはリサイクルされるかもしれないアルゴンのような貴ガスのような希ガスはフュエルインレット(燃料入口)56と吸気弁アセンブリ60を通して手段でシリンダー52内に流入もするかもしれない。もう一つの実施例で、HOのような発電の間、蒸発させられたことができる流体のようなガスの源は、注入される。HOのような流体は、触媒とHの源のような燃料を少なくとも部分的に含むかもしれない。
電気的接続65によって本開示で与えられるように、非常に高い速度でハイドリノをつくるために固体燃料に点火するために高電流を提供するためにおよそ1kAを100kAに提供することができるもののような高電流パワーサプライ58に接続して、各々のシリンダー52は62と52の少なくとも2つの電極54と少なくとも1つを含む。ある実施例において、燃料は少なくとも2つの電極の間に流れて、熱ガスと加熱の解放の少なくとも1つを引き起こす熱エネルギーの解放とシリンダーで蒸発させるかもしれないガスとどんな流体のでも膨張でハイドリノをつくるために点火される。もう一つの実施例で、本開示で与えられるように、電極はHOまたはガスを含んでいるHOのアーク・プラズマがハイドリノをつくるためにHOに点火する原因になる。ある実施例において、1つの電極は絶縁した貫通接続を含む、そして、他はピストンとシリンダーの少なくとも1つを含む。電気的接続65は、高電流パワーサプライ58と貫通接続54と円柱電極52の間で直接なされるかもしれない。ピストン62が対電極である実施例で、シリンダー52は非導電性である。典型的な非電導性シリンダーは、セラミックを含む。ピストン電極62に電気的接続であるシャフト51に接触するもののようなブラシ64によって、高電流パワーサプライ58からピストン電極62への電気的接触は、あるかもしれない。燃料が圧縮フェーズまたは往復動式サイクルのストロークの間、圧縮されるとき、導電性の燃料61と貫通接続電極54の間の接触とピストン62と円柱電極52の少なくとも1つは作られるかもしれない。非常に高い速度でハイドリノをつくるために圧縮H2Oまたは固体燃料53の燃料点火と同時に、熱いシリンダーガスは、圧力ボリューム仕事を実行するために拡大する。それがパワー・フェーズの間、容積式と一致することを動かす原因になるために、熱いシリンダーガスは、ピストン62の上部への圧力をかける。ピストン62の動作は回るクランク軸51へ移される、そして、この行動は技術分野でしられるもののような機械負荷に適用される。ある実施例において、エンジンは、ジェネレーター・パワー・コネクタ67で高いパワーサプライ58に接続している出力電気でシャフト51に接続している内部のジェネレーター66を更に含む。このように、他のシャフト、車輪、外部のジェネレーター、航空ターボファンまたはターボ・プロペラ(機械のような船用プロペラ、インペラーと回転シャフト)の少なくとも1つを回すこと機械的負荷に残りが適用される間、一部の機械的エネルギーは点火を維持するためにハイパワーを提供するのに用いられる。
非常に高い速度でハイドリノをつくるために反応を受けるハイドリノ反応物が原因になるのに十分、高電流電気エネルギーの短いバーストをデリバリする高電流パワーサプライは、十分である。ある実施例において、高電流パワーサプライは、HOアーク・プラズマを成し遂げるために、高電圧が可能である。アーク・プラズマは、本開示のDC、AC、及び混合を持つアーク及び高電流ハイドリノ・プラズマ・セルのセクションに与えられる。ある実施例において、高電流電気エネルギーの短いバーストをデリバリする高電流パワーサプライは、以下を含むが、それは、高AC、DC、又はAC−DC混合の電流(100Aから1,000,000A、1kAから100,000A、10kAから50kA、の少なくとも1つの範囲内)を引き起こすように選択される電圧であって、電圧が、固体燃料の導電率により決定され、電圧が、固定燃料の抵抗かける所望の電流で与えられるところ、100A/cmから1,000,000A/cm、1000A/cmから100,000A/cm、及び2000A/cmから50,000A/cm、の少なくとも1つの範囲内のDC又はピークAC電流密度、0.1Vから500kV、0.1Vから100kV、及び1Vから50kV少なくとも1つの範囲内のDC又はピークAC電流密度であるが、AC周波数は、約0.1Hz.から10GHz、1Hzから1MHz、10Hzから100kHz、及び100Hzから10kHzの内かもしれない。特定の実施例に、燃料の抵抗は、約0.001mΩから100MΩ、0.1Ωから1MΩ、及び10Ωから1kΩ、から選ばれる少なくとも1つ範囲にあることができ、ハイドリノをつくるために活性電極面積にあたりの適当な負荷の導電性は、約10−10Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、10−5Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、10−4Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、10−3Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、10−2Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、10−1Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、及び1Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、から選ばれる少なくとも1つ範囲にあることができる。
実施例において、シリンダー・ガスの膨張と対応しているパワー・ストロークの後に、圧縮のエクゾーストストロークが続くが、ピストンは、逆方向のに動き、負の移動はシリンダー・ガスを圧縮し、排気口または排気バルブ・アセンブリ59を通してシリンダー52の外に強制的に押し出されるかもしれない。熱いシリンダー・ガスは、少なくとも1つ排気バルブ59を通してシリンダー52から生成物を輸送するかもしれない。燃料蒸発させる生成物とオプションとしてガスまたは流体が最初の燃料に再生されて、そして、燃料源に戻った燃料再生器(fuel regenerator)55に、生成物とガスがそうである場合がある燃料の少なくとも1つは、排気ガスの排出口57を通して排気バルブ・アセンブリ59から外に輸送するかもしてない。ある実施例において、ハイドリノをつくるために消費されるHOの添加と排気ガスの排出57と再生器(regenerator)55によって出されるかもしれない酸素を除いて、システムは閉じられるかもしれない。ある実施例において、エンジンは、燃料源63に再生器55から再生燃料を動かすために、コンベヤーを更に含む。適当なコンベヤーはコンベヤーベルト、らせんぎりまたはネジ、空気コンベヤーまたは移動機の少なくとも1つである場合がある。そして、重力アシスト流路、その他が当業者に知られている。
ある実施例において、エンジンは正と負の排気量押除け量による往復動式タイプである。少なくとも2本のシリンダーは、往復動式サイクルに相互にアシストするために、互いにフェーズを合わせずに動くかもしれない。燃料は、HOを含むカーボンのような、少なくともかなり可燃性である場合がある。燃料は、ある実施例において空気圧によって注入される細粉である場合がある。燃料は、導体と導体が圧力体積仕事を実行するかもしれないガス状の生成物を形成するかもしれないHO含むかもしれなくて、シリンダーからすぐに排出するかもしれない。ある実施例において、SF−CIHTエンジンは化石燃料を本開示の固体燃料またはエネルギー性材料と取り替えておいている変更された内部の燃焼機関を含む、そして、低電圧または本開示のそれらの1つのようなアーク・プラズマ・パワー源である場合がある62と52と高電流パワー源58の電極54と少なくとも1つと、点火プラグと対応するパワー源は取り替えられる。
内燃機関のプラントとパワー負荷システムのバランスは、当業者にはよく知られている。他の実施例に、爆発的な動力学的である場合があるハイドリノ反応によって解放されるエネルギーによって作られて、熱されるガスの少なくとも1つによって、圧力体積(PV)仕事が実行されるロータリーエンジンのようなもう一つのタイプを、エンジンは含むかもしれない。システムと方法は、従来のピストン・エンジンのそれらに対応する。燃料は圧縮チャンバー内に流れ、点火され、膨張して、PV仕事を実行し、そして、ガスは圧縮され、新しいサイクルを始めるために排出される。排気ガスは、再生され、リサイクルされるかもしれない。
熱ならびに機械動力は、SF−CIHTセルの機械的実施例によって生産される。SF−CIHTセル・エンジンは、セルで生産される熱源を取り除いて、負荷にそれをデリバリするために、外部シリンダー表面であるかもしれないところに熱交換器を更に含む。もう一つの実施例で、SF−CIHTセルは、ボイラを含む。熱交換器またはボイラは、負荷から冷たいクーラントを受け取るクーラント・インプット及び熱いクーラントを負荷に供給又は戻すクーラント出口を含む。熱が直接使われるかもしれないか、当業者(例えば蒸気機関または蒸気またはガスタービンのような熱機関とジェネレーター)、ランキンまたはブレイトンサイクル・エンジンまたはスターリング・エンジンによってわかるコンバータを使用している機械であるか電気パワーに変わるかもしれない。パワー変換に対して、当業者(例えば熱機関、蒸気またはガスタービンシステム、スターリング・エンジンまたは熱電子であるか熱電性コンバータ)に知られているミルズ従前の発行物ならびにコンバータで記述される機械であるか電気パワーに、SF CIHTセルの機械の実施例から熱出力は、熱エネルギーのコンバータのどれにでも、冷却水出口ラインを外へ流すかもしれない。
VIII.ハイドリノ・プラズマ・セル
ある実施例において、プラズマが外部の入力パワーの断続的なアプリケーションで断続的に形成されるプラズマセルを、CIHTセルは含む、そして、外部が離れてパワーを中に入力したフェーズの間、電力は引き出されるか、出力される。プラズマガスは、水素、水素、触媒の源とパワーを外部の負荷へ供給するために触媒でHの反応によってハイドリノをつくる触媒の源の少なくとも2つを含む。入力プラズマ・パワーは、外部のパワー・オフ・フェーズの間、少なくともハイドリノをつくる反応物をつくる。プラズマセルは、プラズマ電気分解反応器を含むかもしれない、バリア電極反応器(RFプラズマ反応器)rt−プラズマ反応器、加圧したガス・エネルギー反応器(ガス放電エネルギー反応器)マイクロ波セル・エネルギー反応器、そして、グロー放電セルの組合せとマイクロ波、そして、又はRFプラズマ反応器。
例えば、触媒とシステムは本開示のそれらと私の先の米国特許出願で開示されるもののそれらである場合がある。例えば、Hydrogen Catalyst Reactor,PCT/US08/61455,filed PCT 4/24/2008;Heterogeneous Hydrogen Catalyst Reactor,PCT/US09/052072,filed PCT 7/29/2009;Heterogeneous Hydrogen Catalyst Power System,PCT/US10/27828,PCT filed 3/18/2010;Electrochemical Hydrogen Catalyst Power System,PCT/US11/28889,filed PCT 3/17/2011;HO−Based Electrochemical Hydrogen−Catalyst Power System,PCT/US12/31369 filed 3/30/2012,及びCIHT Power System,PCT/US13/041938 filed 5/21/13(“ミルズの従前の出願”)、であり、ここで参照され全体が組み込まれる。
ハイドリノ反応速度は、Hと触媒(例えばHOH)を含んでいる反応物を通して、高電流の適用によって、とても増やされる。HOを含んでいる固形燃料への高電流の適用またはHOの源によって、または、HOを含んでいるアーク・プラズマを形成して、維持することによって、HOの点火は、達成される。DCとACの混合で動かされるマイクロ波セル、DCで動くセル、ACで動くセルとセルにおいて、アーク・プラズマは成し遂げられるかもしれない。もう一つの実施例に、プラズマ・プラズマが静電で磁気フィールドの少なくとも1つで限られるかもしれないフローを使って、高電流は成し遂げられる。出産の典型的な実施例はミルズの従前の出願で与えられるヘルムホルツコイル、磁気瓶または鏡により提供されるそれのようなソレノイド場を含む、そして、構成が当業者に知られている熱い融合研究で使われる。プラズマの当業者に知られているRFカップリング、粒子注入と他の方法と手段で、プラズマ・フローは増やされることができる。
本開示の実施例に、水アーク・プラズマ・パワー・システムは、少なくとも1つの閉じた反応器及び反応物を含むことができ、該反応物は、H及びHOの源の少なくとも1つと、少なくとも1セットの電極と、HOの初期の高いブレークダウン電圧をデリバリして、それに続く高い電流を供給する、電気的パワーの源と、及び、熱交換器システムと、を含み、当該水パワー・システムが、アーク・プラズマ、光、及び熱エネルギーを発生させる。実施例で、アーク・プラズマは発生することができて、反応物が非常に高い速度でハイドリノをつくるために反応を受ける原因になることができる。特定の実施例で、a)発生期のHOを含む触媒又は触媒源、b)原子水素又は原子水素源、及び、c)プラズマ媒質、を含む反応物としてHOが機能する。アーク・プラズマ・パワー・システムは、HO及び微量のイオンの少なくとも1つを含むプラズマ媒質を更に含む。特定の実施例で、HOがアーク・プラズマによって形成されるH及びHOH触媒の源であり得る。HOが、それぞれ、1℃から2000℃及び0.01気圧から200気圧の範囲内で、オペレーション温度及び圧力に対するHO相図によると、液体及びガス状の混合物の標準状態で、液体及びガス状の状態の少なくとも1つとして存在し得る。更なる実施例で、プラズマ媒質が、より低い電圧で、アーク・ブレークダウンを達成するようにその媒質がより導電性であるようにする塩化合物及び分解されたイオンの少なくとも1つを含むことができる。
実施例で、高いブレークダウン電圧が、約50Vから100kV、1kVから50kV、及び1kVから30kVの少なくとも1つの範囲内であり、かつ、高電流が、1kAから100kA、2kAから50kA、及び10kAから30kAの少なくとも1つの範囲内にリミットを持つことができる。高電圧と電流は、DC、ACとそれらの混合の少なくとも1つである場合がある。加えて、電気的パワーの源が、0.1A/cmから1,000,000A/cm、1A/cmから1,000,000A/cm、10A/cmから1,000,000A/cm、100A/cmから1,000,000A/cm、及び1kA/cmから1,000,000A/cmの少なくとも1つの範囲内に、高い放電電流を供給することができる。実施例で、アーク・プラズマを形成する電気的パワーの源が、抵抗及び電圧が減少する際に増加する高い電流及び約1kVから50kVの範囲内の高い電圧を供給することができるキャパシターのバンクを含む複数のキャパシターを含む。更なる実施例において、水アーク・プラズマ・パワー・システムは、2次的なパワー源を更に含む。加えて、水アーク・プラズマ・パワー・システムは、追加のパワー回路要素及び2次的な高電流パワー源の少なくとも1つを含むことができる。そのような実施例において、電気的パワーの源は、アークにパワーを順次供給するキャパシターの複数のバンクを含むことができ、そして、各放電されたバンクのキャパシターは、充電されたバンクのキャパシターが放電されたので、2次的なパワー源によって充電される。
更なる実施例において、密閉槽は、蒸気排気口、リターン、及び再循環ポンプを含んでいるボイラを更に含み、少なくとも1つH2Oフェーズが熱い水の少なくとも1つを含んで、過熱した水、蒸気と過熱水蒸気は蒸気排気口を外へ流して、サーマルまたは機械的負荷を供給する。そして、少なくとも1つが排気口フローの冷却行程である、及び、蒸気の凝縮が、負荷への熱パワー移動で起こる、及び、冷却された蒸気または水は、リターンを通してセルに戻される。更なる実施例に、ボイラと熱交換器の少なくとも1つから熱パワーを受け取るために、水アーク・プラズマ・パワー・システムは、少なくとも1つ熱−電気コンバータを更に含む。少なくとも1つ熱−電気コンバータは、熱機関、蒸気機関、蒸気タービンとジェネレーター(ガスタービンとジェネレーター)からランキン−サイクルエンジン、ブレイトン−サイクルエンジン、スターリング・エンジン、熱電子のパワーコンバータと熱電子パワー・コンバータに選ばれるグループの少なくとも1つを含むことができる。
A.マイクロウェーブ・ハイドリノ・プラズマ・セル
ある実施例において、プラズマセルはミルズの従前の出願の1つのようなマイクロ波プラズマセルを含む。マイクロウェーブ・セルは真空、気圧と上記の圧力の少なくとも1つを大気に保つことができる槽(プラズマガスの源、ガス入口、ガス出口とプラズマガスとプレッシャーゲージのフローを維持するポンプ)を含む、そして、少なくとも1つアンテナ、そして、マイクロ波空胴、マイクロ波発振器と同軸ケーブルはマイクロ波発振器からアンテナとマイクロ波空胴の少なくとも1つまでつながる。プラズマガスは、HとHOの少なくとも1つを含むかもしれない。プラズマセルは、アンテナまたは空洞で発生する電圧の接地にショートを提供するために中心の軸の金属棒のようなプラズマに浸漬される接地された導体を更に含むかもしれない。ショートは、ハイドリノ反応に点火するために、高電流を引き起こす。ショートは、アンテナと接地された導体の間でアークをつくるかもしれない。アークの高電流は、ハイドリノ反応がかなり増加する原因になる場合がある。
マイクロウェーブ・プラズマセルの実施例に、プラズマガスは少なくとも窒素と水素を含む。触媒は、アミドイオンである場合がある。圧力は、少なくともおよそ0.001Torrから100atm、0.01Torrから760Torr、及び0.1Torrから100Torr、の範囲内にあるかもしれない。窒素と水素の比は、所望の如何なるものでもよい。ある実施例において、窒素水素プラズマガスの窒素のパーセンテージは、およそ1%〜99%の範囲にある。
B.DC、AC、及び混合を持つアーク及び高電流ハイドリノ・プラズマ・セル
ある実施例において、CIHTセルは、ハイドリノ・プラズマセルと呼ばれているハイドリノ−成形プラズマセルを含む。高電流は、DC、ACまたはその組合せである場合がある。ある実施例において、セルは、ガロライト(Garolite)絶縁物を含んでいるバリアのような誘電バリアで、包まれる役立っている電極と導電対電極を含んでいる高圧誘電バリア・ガス放電セルを含む。導電電極は、軸の中心のバリア電極に周囲で円筒形である場合がある。プラズマガスは、Hの源とHOのようなHOH触媒の源の少なくとも1つを含むかもしれない。更なる適当なプラズマガスは、HOの少なくとも1つの混合物、Hの源、H、酸素の源、Oと貴ガスのような不活性ガスである。ガス圧は、約0.001Torrから100atm、1Torrから50atm、及び100Torrから10atm、の少なくとも1つの範囲内にあるかもしれない。例えば、電圧は、約50Vから100kV、1kVから50kV、及び1kVから30kV、の少なくとも1つの範囲内にあるように高いかもしれない。電流は、約0.1mAから100A、1mAから50A、及び1mAから10A、の少なくとも1つの範囲にあるかもしれない。プラズマは、約1Aから100kA、100Aから50kA、及び1kAから20kA、の少なくとも1つの範囲のような非常により高い電流をもつアークを含むかもしれない。ある実施例において、高電流はハイドリノ反応速度を速める。ある実施例において、電圧と電流は、ACである。駆動周波数は、例えば3kHz〜15kHzの範囲の可聴周波数である場合がある。ある実施例において、周波数は、約0.1Hzから100GHz、100Hzから10GHz、1kHzから10GHz、1MHzから1GHz、及び10MHzから1GHz、の少なくとも1つの範囲にある。典型的なバリア電極プラズマセルは、以下のところに記述される。J.M.Nowak、“Examination of the Strontium Catalysis of the Hydrino Reaction in an Audio−Frequency, Capacitively Coupled, Cylindrical Plasma Discharge”、Master of Science Thesis、North Carolina State University、Nuclear Engineering Department、(2009)、
http://repository.lib.ncsu.edu/ir/bitstream/1840.16/31/1/etd.pdf
これは、ここで参照され全体が組み込まれる。もう一つの実施例で、誘電バリアは、よりよくアーク・プラズマを支えるために取り除かれるプラズマガスにそれによってさらされる導体は、アーク・プラズマを支えるために、熱電子の電子と電界放射を提供するかもしれない。
ある実施例において、セルは、Hの源とHOH触媒の源を含んでいるプラズマガスにおいてブレークダウンを成し遂げるために、適用される高電圧パワー源を含む。プラズマガスは水蒸気、水素、酸素の源とアルゴンのように貴な不活性ガスの少なくとも1つを含むかもしれない。高電圧パワーは、直流電流(DC)、交流(AC)とそれらの混合を含むかもしれない。プラズマガスのブレークダウンは、導電性がかなり増加する原因になる。パワー源は、高電流ができる。HOH触媒によってハイドリノにHの触媒作用が高い速度で起こる原因になるために、ブレークダウン電圧より低い電圧の高電流は、適用される。高電流は、直流電流(DC)、交流(AC)とそれらの混合を含むかもしれない。
実施例、高電流の、プラズマセルは成形HOH触媒とHができるプラズマガスを含む。プラズマガスは、HOHの源とH(例えばHOとHガス)の源を含む。プラズマガスは、HOH触媒とHを許すか、強化するか、維持するさらなるガスを更に含むかもしれない。他の適当なガスは、希ガスである。セルは、少なくとも1つを含む、電極のセットされる少なくとも1つ、少なくとも1つアンテナ、少なくとも1つRFコイルとアンテナと電圧または電子を生産することができる1つのような少なくとも1つブレークダウン・パワー源またはプラズマガスの電気的破壊(electrical breakdown)を引き起こすのに十分なイオン・エネルギーを更に含むことを含むかもしれない少なくとも1つマイクロ波空胴。電圧は、約10Vから100kV、100Vから50kV、及び1kVから20kVの少なくとも1つの範囲にあるかもしれない。プラズマガスは、まず最初にガス状であるかもしれないだけでなく、液状であるかもしれない。プラズマは、液体HOであるか、液体HOを含む媒体で形成されるかもしれない。ガス圧は、約0,001Torrから100atm、0.01Torrから760Torr、及び0.1Torrから100Torr、の少なくとも1つの範囲にあるかもしれない。一旦ブレークダウンが達成されるならば、高電流を提供するパワーの少なくとも1つの二次の源を、セルは含むかもしれない。高電流は、ブレークダウン・パワー源によっても提供されるかもしれない。パワー源の各々は、DCまたはACである場合がある。どちらの振動数範囲でも、約0.1Hzから100GHz、100Hzから10GHz、1kHzから10GHz、1MHzから1GHz、及び10MHzから1GHzの少なくとも1つの範囲にあるかもしれない。高電流は、約1Aから100kA、10Aから100kA、1000Aから100kA、10kAから50kAの少なくとも1つの範囲にあるかもしれない。高い放電電流密度は、0.1A/cmから1,000,000A/cm、1A/cmから1,000,000A/cm、10A/cmから1,000,000A/cm、100A/cmから1,000,000A/cm、及び1kA/cmから1,000,000A/cm.の少なくとも1つの範囲にあるかもしれない。ある実施例において、ブレークダウンと二次の高電流電源の少なくとも1つは、断続的に適用されるかもしれない。断続的な周波数は、約0.001Hzから1GHz、0.01Hzから100MHz、0.1Hzから10MHz、1Hzから1MHz、及び10Hzから100kHzの少なくとも1つの範囲にあるかもしれない。デューティサイクルは、約0,001%から99.9%、1%から99%、及び10%から90%、の少なくとも1つの範囲にあるかもしれない。
ある実施例において、RF電力源と直流電源源のようなACを含んで、直流電源源は、少なくとも1つキャパシターで交流電源から分離される。ある実施例において、ハイドリノ・パワー構成要素が入力電気的パワーを上回る1つのような望ましいセル・ゲインを、出力パワーへのハイドリノ構成要素がすなわち与えると、主張する速度で、例えばHで少なくとも1つあるもののハイドリノとHOをつくるHの源は、セルに供給される。
ある実施例において、純粋である場合があるか、塩水のような水溶性の塩溶液を含む場合がある液体HOと、プラズマガスは取り替えられる。溶液は、AC励起によるインシデントである場合があるそのような高局波放射線(例えばRFまたはマイクロウェーブ励起)である。塩水のようなHOを含んでいる励起媒体は、RF送信器とレシーバーの間に置かれるかもしれない。HOを含んでいる媒体に吸収されることができる周波数とパワーのRF信号を生み出すことができる高周波発振器から、RF送信器またはアンテナはRF電力を受け取る。セルと励起パラメータは、本開示のそれらの1つである場合がある。ある実施例において、RF周波数は、およそ1MHz〜20MHzの範囲にあるかもしれない。RF励起源は、負荷のインピーダンスを送信器と合わせるために、同調回路またはマッチング・ネットワークを更に含むかもしれない。金属粒子は、HOまたは塩溶液で懸濁されるかもしれない。インシデント・パワーは、金属粒子とインシデント放射の交互作用のためにプラズマ内でアークを引き起こすために、約0.1W/cmから100kW/cm、0.5W/cmから10kW/cm、及び0.5W/cmから1kW/cm、の少なくとも1つの範囲にあり、高いかもしれない。金属粒子のサイズは、アーク形成を最適化するように調整されるかもしれない。適当な粒子サイズは、約0.1μmから10mmの範囲内にある。アークは、ハイドリノ反応が高いカイネティクスで起こる原因になる高電流を伝える。もう一つの実施例に、プラズマガスはHO蒸気のようなHOを含む、そして、セルは高局波放射線(例えばRFまたはマイクロウェーブ)によるインシデントでもある金属物を含む。ハイドリノ反応速度の大きな強化でH2Oを含んでいるプラズマガスで、金属物のシャープな点の上のフィールド濃度は、アークを引き起こす。
ある実施例において、高電流プラズマは、アークを含む。アーク・プラズマには、グロー放電プラズマの上に際立った特性があるかもしれない。前者の場合、電子とイオン温度は類似している場合がある、そして、後者の場合、電子熱エネルギーはイオン熱エネルギーより非常に大きい場合がある。ある実施例において、アーク・プラズマセルは、ピンチ・プラズマを含む。HOを含んでいる1つのようなプラズマガスは、アーク・プラズマを形成するのに十分な圧力に維持される。例えば、圧力は、約100Torrから100atmの範囲内で高いかもしれない。ある実施例において、ブレークダウンと高電流パワーサプライは、同じことである場合がある。およそ1kV〜50kVの範囲で電圧のような高電圧を供給することができるキャパシターのバンクを含んでいる複数のキャパシターを含んでいるパワーサプライと抵抗と電圧がアーク形成とメンテナンスで減少して、増加するかもしれないもののような高電流によって、アークは液体HOを含む高圧HOでつくられるかもしれないが、電流は、100,000のAにおよそ0.1mAの範囲にあるかもしれない。電圧は直列にキャパシターをつなぐことによって増やされるかもしれない、そして、望ましい高電圧と電流を成し遂げるために並列にキャパシターをつなぐことによって、キャパシタンスは増やされるかもしれない。キャパシタンスは、0.1s〜24時間を超えるのような長い期間の間プラズマを維持するのに十分である場合がある。かつて二次の高電流パワー源のようなつくられるアークを維持するために、パワー回路は追加の要素を持っているかもしれない。ある実施例において、キャパシターのバンクにチャージされる電荷が放出されて、キャパシターの各々の放電されたバンクが充電用電力源によって再充電されるかもしれないアークに、パワーを順次供給するかもしれないキャパシターの複数のバンクを、パワーサプライは含む。複数のバンクは、定常状態アーク・プラズマを維持するのに十分である場合がある。もう一つの実施例に、プラズマ・ブレークダウンと高電流の少なくとも1つをアーク・プラズマに提供するパワーサプライは、少なくとも1つトランスを含む。ある実施例において、例えば、アークは1MHzまでおよそ0.01Hzの範囲で、高いDC繰返し速度で確立される。ある実施例において、カソードとアノードの役割は、周期的に逆転するかもしれない。逆転の速度は、アーク・プラズマを維持するために低い場合がある。交流のサイクル速度は、0Hzから1000Hz、0Hzから500Hz、及び0Hzから100Hz、の少なくとも1つである場合がある。パワーサプライには、ハイドリノ反応速度を望ましい速度に維持する極大電流制限があるかもしれない。ある実施例において、変動出力出力を提供するためにハイドリノを生産されたパワーをコントロールするために、高電流は可変である。パワーサプライによって制御される高電流制限は、約1kAから100kA、2kAから50kA、及び10kAから30kA、の少なくとも1つの範囲にあるかもしれない。アーク・プラズマは、電流を増やすことで減少する電圧挙動を含んでいる負性抵抗を持つかもしれない。プラズマアーク・セル・パワー回路は、望ましいレベルで安定した電流を確立するために、電気バラストのような陽インピーダンスの形を含むかもしれない。電極は、2つの間に提供する望ましい幾何学と電界にあるかもしれない。適当な幾何学的形状は、中心の円筒電極と外の同心電極の少なくとも1つ、並行平板電極と対向したピンまたはシリンダーである。電極は、アーク・プラズマを支えるために、カソードで熱電子の電子と電界放射の少なくとも1つを提供するかもしれない。およそ10A/cmと同じくらい高いもののような高電流密度は、作られるかもしれない。電極は、WまたはMoとカーボンのような高融点金属のグループから1つのような高い融解点を持つ材料と水で低い反応性を持つ材料の少なくとも1つから成る場合がある。例えば、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Ti、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びIn、のグループからの1つである。ある実施例において、電極は動かせる場合がある。互いとその時によるダイレクト・コンタクトがアーク・プラズマを開始して、維持するために機械的に分かれた又は、電極は近くに置かれるかもしれない。この場合、ブレークダウン電圧は、電極が一定の隙間で永久に切り離されるケースより非常に少ない場合がある。動かせるまたは隙間調節可能な電極でアークをつくるために適用される電圧は、約0.1Vから20kV、1Vから10kV、及び10Vから1kV、の少なくとも1つの範囲にあるかもしれない。電極間隔は、安定したアークを欲求電流または電流密度に維持するように調整されるかもしれない。
ある実施例において、OH、HOH、O、nOとnH(nは整数である)の少なくとも1つを含んでいる触媒は、水−アーク・プラズマで発生する。HOアーク・プラズマセル・パワー・ジェネレーター700の略図は、図10に示される。外の円筒電極706のような2つの電極とセル・キャップ711と絶縁物ベース702による大気のものより大きい真空、気圧と圧力の少なくとも1つができるセル709のアーク・プラズマ・チャンバーを定めることができる中心のロッドのような中心の軸の電極703を、アーク・プラズマセル709は含む。セル709は、アーク・プラズマガスまたは液体(例えばH2O)を供給される。あるいは、アーク・プラズマガスまたは液体(例えば槽709に含まれるHO)に、電極703と706は浸漬される。HOは、塩のような溶けるかもしれないイオン化合物のようなイオンの源の添加によって低い電圧でアーク・ブレークダウンを達成するためにより伝導力があるようになるかもしれない。塩は、水酸化物またはハロゲン化物(例えば本開示の水酸化アルカリまたはハロゲン化物または他)を含むかもしれない。弁708を備えているタンク707のような源と少なくとも1つプレッシャーゲージ715を持っている排気口ライン726とポンプにおいて、望ましいフローと圧力の少なくとも1つを維持するために、717がセル709からガスを取り除く弁716によって、セル709と排気ガスへのガスまたは液流量がセルから流れ出るライン710から、供給はあるかもしれない。ある実施例において、プラズマガスは気圧のような高圧で超音速流のような高い流動状態に維持されて、生産物ハイドリノ・ベースのパワーにハイドリノ反応に反応物の十分なマスフローに望ましいレベルを提供するためにより高い。適当な典型的な流速は、入力パワーを上回るハイドリノ・ベースのパワーを成し遂げる。あるいは、液状水分は例えば境界として電極を備える貯水池に、セル709であるかもしれない。電極703と706は、セル・パワー・コネクタ724によって高電圧−高電流パワーサプライ723に接続している。中心電極703への接続は、ベースプレート701を通してあるかもしれない。ある実施例において、パワーサプライ723はコネクタ722によって荷電パワーサプライ721のようなもう一つのパワーサプライによって供給されるかもしれない。高電圧−高電流パワーサプライ723は高いキャパシタンスと高電流を提供するために高電圧と並列を直列に提供することになっているかもしれないキャパシターのバンクを含むかもしれない、そして、各々が時間的に放出されるかもしれなくて、連続出力に接近するかもしれないパワー出力を提供するためにチャージされるかもしれない複数のそのようなキャパシター・バンクを、パワーサプライ723は含むかもしれない。キャパシター・バンクまたはバンクは、荷電によってパワーサプライ721にチャージされるかもしれない。
ある実施例において、高周波である場合があって、テスラコイルのような高周波発振器により提供されるそれのようなハイパワーである場合がある交流電源723で、703のような電極は、動かされるかもしれない。もう一つの実施例に、電極703はマイクロウェーブ・プラズマトーチのアンテナを含む。それぞれ、パワーと周波数は例えば、約100kHzから100MHz、又は100MHzから10GHz及びリットルあたり100Wから500kWの範囲の本開示の1つである。ある実施例において、円筒電極はセル壁だけを含むかもしれなくて、絶縁物(例えば石英、セラミックまたはアルミナ)から成る場合がある。セル・キャップ711は、接地されたか非接地電極のような電極を更に含むかもしれない。アーク・プラズマセル709の中で電極703を少なくとも部分的にカバーするH2Oのプラズマアークまたはストリーマーをつくるために、セルは操作されるかもしれない。アークまたはスチーマーは、ハイドリノ反応速度を大いに高くする。
ある実施例において、アーク・プラズマセル709は、熱のエネルギー放出を限るために閉じられる。当業者に知られているように、当時の溶封セルの中の水は望ましいオペレーティング温度と圧力のためにHO状態図によって液体と気体混合物の標準状態である。操作温度は、約25℃から1000℃の範囲内にあるかもしれない。運転作動圧力は、約0.001atmから200atm、0.01atmから200atm、及び0.1atmから100atm、の少なくとも1つの範囲にあるかもしれない。熱い水を含んでいる少なくとも1つフェーズ、非常に加熱された水、蒸気と外へ過熱蒸気フローが排気口714を蒸して、電気を発生させるために蒸気タービンのようなサーマルまたは機械的負荷を供給するボイラを、セル709は含むかもしれない。排気口の冷却行程が流す少なくとも1つと蒸気の凝縮が負荷への熱パワー移動で起こる、そして、冷却された蒸気または水はリターン712を通してセルに戻される。あるいは、メイクアップ蒸気または水は、返される。行われるシステムは、閉じられて、ポンプ713(例えばクーラントとして用いられるその物理フェーズでHOを回すHO再循環またはリターン・ポンプ)を更に含むかもしれない。セルは、内部かもしれないか、クーラント入口718に冷たく入って、クーラント排気口720で熱く存在するクーラントに熱エネルギーを取り除くために外部のセル壁の上にあるかもしれない熱交換器719を更に含むかもしれない。その後、熱いクーラントは、熱負荷(例えば純粋な熱負荷または機械のパワーコンバータまたは電気パワーコンバータ(例えば蒸気機関とオプションとしてジェネレーターのような蒸気またはガスタービンまたは熱機関)へのサーマルへのサーマル)へと流れる。熱にから機械であるか電気パワーへのさらに典型的なコンバータは、技術分野で知られているランキンまたはブレイトンサイクル・エンジン、スターリング・エンジン、熱電子で熱電性コンバータと他システムである。機械的及び電気的変換の少なくとも1つへの熱のシステムと方法は、ミルズの従前の発行物に開示され、ここにおいて参照され全体が組み込まれる。
ある実施例において、それらがプラズマのために腐食して、カーボンのような電極703と706またはタングステンまたは銅の電極のような金属電極はセル709に供給されるかもしれない。十分に侵食されるか、連続的にとって代わられるとき、電極は交換されるかもしれない。腐食生成物は沈殿物のような形でセルから集められるかもしれなくて、新しい電極にリサイクルされるかもしれない。このように、アーク・プラズマセル・パワー・ジェネレーターは、電極腐食生成物回復システム705、電極再生システム704と再生する電極連続供給725を更に含む。ある実施例において、中心電極703のようなカソードのような大部分の腐食にうつ伏せの少なくとも1つ電極は、システムと本開示の方法によって再生するかもしれない。たとえば、電極は、H処理、加熱、及び真空中の加熱で還元されるかもしれない対応する酸化物を持つ、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びIn、から選ばれる1つの金属を含むかもしれない。酸化物と金属とキャストの少なくとも1つを溶かすか、再生された金属から電極を押し出すために、再生システム704は、炉を含むかもしれない。システムと金属精錬と形削りまたはミリングのための方法は、当業者によく知られている。もう一つの実施例に、電解セル(例えば電極金属がシステムを用いた電着によって電極の上へメッキをされるかもしれない金属イオンを含んでいる融解した塩電解セルと周知の技術である方法)を、再生システム704は含むかもしれない。
実験部で報告される典型的なプラズマシステムは、ベースプレートとロッド電極のロッドが水柱の下にある水を、含むベースプレートとロッド電極と同心電極の間につながれるエネルギー貯蔵キャパシターを含む。ロッドは、ベースプレートとシリンダーの間にナイロンまたは円筒形のセクションとナイロンのセラミックそでのような絶縁物またはセラミック・ブロックに埋められる。ロッドと円柱電極の間で水の中で振動性放電を引き起こすために、回路は抵抗器と誘導物質を更に含む。キャパシターは高電圧によってパワーサプライにチャージされるかもしれなくて、スパークギャップを大気に含むかもしれないスイッチで放電される。電極は、銅でできているかもしれない。高電圧は、およそ5〜25kVの範囲にあるかもしれない。放電電流は、5〜100kAの範囲にあるかもしれない。アークが原子水素の形成を引き起こす引き起こされる水アーク放電とハイパワーの解放でハイドリノをつくるために反応するHOH触媒によって、高い速度でハイドリノをつくるHO点火は、達成される。ハイドリノの形成からのパワーは、サーマル、プラズマと光エネルギーの形であるかもしれない。ある実施例において、すべてのエネルギー放出は、密封されたセルで捕えられて、スペースとプロセス加熱のような熱のアプリケーションで直接使われるかもしれない熱エネルギーに変わるかもしれないか、熱機関を用いた機械的エネルギーに、または、電気コンバーター(例えば当業者に知られている蒸気タービンとジェネレーターならびに他系)にサーマルを使っている電気に変わるかもしれない。システムは、分子ハイドリノH(1/p)のような増加した結合エネルギー水素種と化合物を形成するのにも用いられるかもしれない。生成物は、排気口705と726で取り除かれるかもしれない。
ある実施例において、ハイドリノ・セルは、ハイドリノ連続光放射を作るために、ピンチ・プラズマ源を含む。セルは、ピンチ・プラズマを形成するために、水素の源とHOH触媒の源のカソード、アノード、パワーサプライと少なくとも1つを含む。プラズマシステムは、技術分野で知られたような濃いプラズマ集束源を含むかもしれない。プラズマ電流は、1kAを超えるような非常に高いものかもしれない。プラズマは、アーク・プラズマであるかもしれない。際立った特徴は、H触媒とプラズマ条件が水素連続光放射をするために最適化されるかもしれない又は、プラズマガスがHとHOHの少なくとも1つを含むということである。発光が、EUVリソグラフィの光源として使われるかもしれない。
IX. 追加の電気パワー発生実施例
本開示の例示的なパワー発生システムは、燃料源にエネルギを供給するように構成された2つ以上の電極と、電極にエネルギを供給するように構成された電気的パワー源と、プラズマパワー変換器とを含んでいてもよい。燃料は2つ以上の電極によって画定される領域に装入されてもよく、電気的パワー源が電極にパワーを供給すると、電極によって燃料が点火され、エネルギを放出し得る。燃料の点火による副生成物は熱とプラズマを含んでいてもよい。したがって、燃料の点火により生成されるパワーは熱的パワーの形態であってもよく、また燃料源の高度にイオン化されたプラズマでもよく、これは直接、又は間接的に電力に変換可能であり得る。プラズマは一旦形成されると、プラズマのエネルギを捕捉するためのプラズマパワー変換器に向けられてもよい。
本明細書で用いる「点火」という用語は、燃料に印加される高電流により生じる高反応速度の達成を指す。点火はほぼ大気圧下で起こってもよく、又は真空下で、例えば約10−10トール以上までの圧力の真空下で起ってもよい。したがって、電極及び/又はプラズマ変換器は真空環境にあってもよい。更に、これらの構成要素の1つ以上は、真空環境の生成と維持を容易にするために好適な真空槽内にあってもよい。
本開示の化学反応物は、多くのHO、又は固形燃料、又はエネルギ材料(例えばHO、又はHO源、及び高印加電流を導通させることにより燃料の点火を促進するための材料を更に含む材料)、又はこれらの組み合わせを含んでもよい水性反応物と呼ばれてもよい。固形燃料1003は、プラズマを形成可能な任意の材料を含み、例えばペレット、分包、アリコート、パウダー、液滴、ストリーム、蒸気、ミスト、気体、懸濁液、又はこれらの任意の好適な組み合わせを含んでいてもよい。固形の実施形態は任意の好適な形状のものでよく、例えば固形燃料1003は、点火を促進するために固形燃料1003の表面積を大きくするように成型されてもよい。「固形燃料」という用語には液体又は蒸気燃料を含めてもよい。適切な固形燃料の例は、本開示の化学反応器の節、及び固形燃料触媒誘導ハイドリノ遷移(SF−CIHT)セル及びパワー変換器の節に記載されているが、必要な基本反応物には特に、H源、O源、及びHO、又はHO源、及び導体のうちの少なくとも1つが含まれてもよい。固形燃料及び/又はエネルギ材料は発生期HO触媒、H源、及び導体を含んでいてもよい。例示的な固形燃料はモル比が例えばおよそ1:1:1の遷移金属酸化物:遷移金属:水を含んでいてもよいが、任意の材料を、任意の他の材料に対する比率がおよそ2:1、又は10:1となるように含んでいてもよい。多くのHOを含む水性燃料は、水、又は水性混合物、又は溶液、例えば1種類以上の不純物を含む水を含んでいてもよい。水は別の材料に吸収されてもよく、又はその中に溶解、又は混合された導電性要素を含んでいてもよい。例示的実施形態の多くは「固形燃料」と共に使用されるものとして言及されるが、本明細書では水性燃料を含む全ての化学反応物と共に使用する装置も考えられる。
燃料、又はエネルギ材料は、例えば金属、金属酸化物、又は導電性要素であってよい。幾つかの実施形態では、点火中に高電流が固形燃料1003に導通できるように、かつ/又は混合物を導電性にするよう導電性マトリックスを使用してもよい。例えば、化学反応物は、スラリとしてメッシュに噴霧、又は被覆され、電気パルスを受ける前に乾燥されてもよい。化学反応物は容器に入っていなくてもよく、又は例えば密封アルミ容器などの密封された金属容器などの、密封容器に入っていてもよい。例えばアルカリ土類ハロゲン化物、塩化マグネシウム、幾つかの遷移金属若しくは金属酸化物、活性炭素、又は任意の好適な材料、又はそれらの組み合わせから作製された特定の燃料ペレットなど、一部の燃料は、導電性容器と共に使用することはできない。
ある実施例において、燃料1003は、触媒の少なくとも1つの源を含んでいる開示または発生期のHO(原子水素または原子水素の少なくとも1つ源)を含んでいて、導体と伝導力があるマトリクスの少なくとも1つを更に含んでいる触媒のハイドリノ反応物を構成する反応物を含む。ある実施例において、燃料1003は現在の開示と固体燃料の固体燃料またはエネルギー性材料の源または現在の開示のエネルギー性材料の少なくとも1つを含む。ある実施例において、触媒、触媒、原子水素の源と原子水素の源の少なくとも1つをつくるために、典型的な固形燃料1003は、HOと伝導力があるマトリクスの源を含む。HO源は、バルクHO、バルクHO以外の状態、化合物またはHOをつくって、結合したHOを解放するために反応の少なくとも1つを受ける化合物の少なくとも1つを含むかもしれない。HOが吸収されるHO、結合したHO、物理吸着されたHOと水和水の少なくとも1つの状態にあるHOと、相互作用する化合物を、結合したHOは含むかもしれない。燃料1003は、バルクHO、吸収されるHO、結合したHO、物理吸着されたHOと水和水の解放の少なくとも1つを受ける導体と一つ以上の化合物または材料を含むかもしれなくて、反応生成物としてHOを持つかもしれない。更に典型的な固体またはエネルギー性材料燃料1003は、水化物の吸湿物質と導体;水和されたカーボン;水和されたカーボンと金属;金属酸化物、金属またはカーボンとHOの混合物;そして、金属ハロゲン化物、金属またはカーボンとHOの混合物;である。金属と金属酸化物は、遷移金属(例えばCo、Fe、NiとCu)を含むかもしれない。ハロゲン化物の金属は、ハロゲン化物(例えばF、Cl、BrまたはI)及びMgまたはCaのようなアルカリ土類金属を含むかもしれない。金属は、HOとの熱力学的に有利でない反応を持つかもしれないが、例えば、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びIn、のグループの少なくとも1つであることができ、燃料1003は、HOの添加により再生されるかもしれないハイドリノ反応物を構成する燃料1003は、スラリー、溶液、エマルジョン、複合物と化合物の少なくとも1つを含むかもしれない。
図12に示されているように、固体燃料1003を受けておよび/または含むために、いくつかの電極1002は電極の間でスペース1017を規定する。電極1002は、固体燃料1003に電力をデリバリする(たとえば、低圧、高電流電気エネルギーのショートバーストにおいて)ように構成されるかもしれない。たとえば、若干の固体燃料が使われる実施例において、低い電圧とより高い電流は、点火を促進するために、燃料に適用されるかもしれない。たとえば、10V未満(例えば、8V)とおよそ14,000A/cmは、固体燃料に適用されるかもしれない。より高い電圧が固体燃料に適用される実施例において、導体は点火を促進するために必要でないかもしれない。低い電圧が燃料に適用されるとき、導体は点火を促進するのに用いられるかもしれない。若干の実施例に、化学反応物をプラズマに変える反応速度は、少なくとも一つには、反応物に高電流の適用または発展次第かもしれない。たとえば、水ベースの燃料が使われる若干の実施例において、およそ4.5kVとおよそ20,000A/cmは、燃料に適用されるかもしれない。非常に急速な反応速度とエネルギー放出を引き起こす固体燃料1003に、電極1002は低電圧であるもの、高電流、ハイパワー・パルスを適用するかもしれない。エネルギー放出は非常に高い場合があって、超音速のような高初速で逆方向で外へ流れるプラズマの流れを生み出すかもしれない。
典型的な実施例に、電極1002は15Vのピークより少ないもので60Hzの電圧を適用するかもしれない、そして、電流はおよそ10,000A/cmと50,000のA/cmピークの間にあるかもしれない、そして、パワーはおよそ50,000W/cmと750,000W/cmの間にあるかもしれない。広範囲にわたる周波数、電圧、電流とパワーは、適当である場合があり、たとえば、前記のパラメータに対して、約1/100から100倍の範囲は、適当であるかもしれない。たとえば、低圧、高電流パルス(スポット溶接機によってつくられる1つのような)によって、固体燃料またはエネルギー性材料は点火されるかもしれない。そして、テイラー−ウィンフィールドのモデルND−24−75スポット溶接機の2つの銅の電極の間で閉じ込めによって成し遂げられる。若干の実施例において、60Hzの電圧はおよそ5から20VのRMSであるかもしれず、そして、電流は、約10,000から40,000のAであるかもしれない。
電圧は、例えば、約100Aから1,000,000A、1kAから100,000A,又は10kAから50kA、の範囲内であるAC、DCまたはAC−DC混合の高電流を引き起こすように選択されるかもしれない。DC又はピークAC電流密度は、例えば、約100A/cmから1,000,000A/cm、1,000A/cmから100,000A/cm、2,000A/cmから50,000A/cm、10,000A/cmから50,000A/cm、又は5,000A/cmから100,000A/cm、例えば、5,000A/cm、10,000A/cm、12,000A/cm、14,000A/cm、18,000A/cm、又は25,000A/cmの範囲内であるかもしれない。高導電率燃料に対して、DC又はピークAC電圧は、例えば、0.1VからlkV、1Vから100V、1Vから20V、又は1Vから15Vの範囲内であるかもしれない。大部分HOを含む水ベースの固体燃料のような高抵抗の固体燃料は、DC又はピークAC電圧が、例えば、約100Vから50kV、1kVから30kV、2kVから15kV、又は4kVから10kV、の範囲内であるかもしれない。AC周波数は、例えば、約0.1Hzから10GHz、1Hzから1MHz、10Hzから100kHz、又は100Hzから10kHz、の範囲内であるかもしれない。パルス時間は、例えば、約10−6sから10s、10−5sから1s、10−4sから0.1s、又は10−3sから0.01sの範囲内であるかもしれない。
いくつかの実施例において、電流、電圧、周波数またはパルス時間は、少なくとも部分的に、固体燃料1003又は使用されるエネルギー性材料のタイプによって、或いは、その燃料又はエネルギー性材料の導電率によって、決定されるかもしれない。電圧は、燃料又はエネルギー性材料サンプルの抵抗に所望の電流をかけることにより決定される。例えば、固体燃料又はエネルギー性材料サンプルの抵抗が1mΩのオーダーであるならば、印加される電圧は、例えば、<10Vと、低いかもしれない。燃料が、1MΩより大きいという非常に高い抵抗を持つHOの100%又は本質的に100%のHOの場合において、電圧は、高いかもしれず、幾つかの実施例において、HOのブレークダウン電圧(例えば、>5kV)の上であるかもしれない。2つの極端な場合に渡る実施例において、DC又はピークAC電圧は、約0.1Vから500kV、0.1Vから100kV、及び1Vから50kV、から選択される少なくとも1つの範囲内にあるかもしれない。AC周波数は、約0.1Hzから10GHz、1Hzから1MHz、10Hzから100kHz、又は100Hzから10kHz、の範囲内にあるかもしれない。1つの実施例において、DC電圧は、イオン化されたHOを含むアーク・プラズマのようなプラズマを作るために放電されるかもしれないが、電流は、それが衰退する際に減衰不足で振動する。
いくつかの実施例に、直列につながれる場合があるか、並列である場合があるキャパシターの放電を使って(例えばスーパーキャパシター)、望ましい電圧と電流による高電流パルスは、成し遂げられるかもしれない。電流はDCであるかもしれず、又は、トランス(例えば定電圧トランス)を含む回路素子で調整されるかもしれない。キャパシターは電力源1004によってチャージされるかもしれないか、それに含まれるかもしれない。そして、例えば、それは、例えば、パワー・ジェネレーター・システム1020またはおう1つのパワー・ジェネレーター・システムのパワー・グリッド、ジェネレーター、燃料電池、バッテリーまたは一部の電気出力を含むかもしれない。典型的な実施例で、キャパシターまたはバッテリーの出力を調節しているパワーによって、適当な周波数、電圧と電流波形は成し遂げられるかもしれない。1つの実施例において、典型的な回路は、8Vで15,000のAの電流パルスを成し遂げる。
大部分はHOを含んでいるいくつかの典型的な水性燃料実施例に、プラズマが発生させた高電流は、アーク・プラズマの形であるかもしれない。HOを含むようなプラズマ・ガスは、アーク・プラズマを形成するのに十分な圧力で維持されるかもしれない。アークは、高圧(例えば、約100Torrから100atmの範囲)のHO内(液体HOを含む)で、高電流(例えば、約0.1mAから100,000Aの範囲)及び高電圧(例えば、およそ1kV〜50kVの範囲)を供給することができるパワーサプライによって作られるかもしれないが、抵抗と電圧がアーク形成とメンテナンスで減少する際に電流が増加する。典型的なパワーサプライは、電圧を増やすために直列につながれる場合があって、キャパシタンスと電流を増やすために並列である場合がある一連のキャパシターを含むかもしれない。キャパシターのオプションのダイナミックな再充電によるキャパシタンスは、より長い継続期間の間プラズマを維持する(たとえば、およそ0.1s〜24時間を超える)のに十分である場合がある。いくつかの実施例で、ブレークダウン及び高電流パワーサプライは、同じであるかもしれない。システムは、キャパシターをダイナミックに再充電するために、第2のパワーサプライを含むかもしれない。
一度つくられた(例えば二次の高電流パワー源)アークを維持するのを助けるために、典型的なパワー発生システムは、添加元素を含むかもしれない。いくつかの実施例で、アークにパワーを順次供給するかもしれない直列または並列に、パワーサプライは複数のキャパシターを含むかもしれない。複数のキャパシターは、定常状態アーク・プラズマを維持するのに十分である場合がある。いくつかの実施例で、アークはより高いDC繰返し頻度で確立されるかもしれない(例えば、約0.01Hzから1MHzの範囲)、そして、カソードとアノードの役割は周期的に逆転するかもしれない。逆転の頻度は、アーク・プラズマを維持するために低い場合がある。
交流のサイクル頻度は、約0Hzから1000Hz、0Hzから500Hz、及び0Hzから100Hz、の少なくとも1つであるかもしれない。パワーサプライには、プラズマ反応速度を望ましい速度に大幅に維持する最大電流リミットがあるかもしれない。いくつかの実施例で、可変パワー出力を提供するためにプラズマで生産されたパワーをコントロールするために、高電流は可変であるかもしれない。パワーサプライによってコントロールされる高電流リミットは、約1kAから100kA、2kAから50kA、及び10kAから30kA、の少なくとも1つの範囲にあるかもしれない。
水性燃料実施例のための触媒は、OH、HO、O、nO、及びnH(nは整数である)の少なくとも1つを水−アーク・プラズマの発生を促進するために含むかもしれない。典型的なパワー発生システムは、エネルギー貯蔵キャパシターを含むかもしれない。キャパシターは高電圧によってパワーサプライにチャージされるかもしれなくて、スパークギャップを大気圧の空気内に含むかもしれないスイッチで放電されるかもしれない。たとえば、高電圧はおよそ4〜25kVの範囲にあるかもしれない。たとえば、放電電流は5〜100kAの範囲にあるかもしれない。高い速度でプラズマを形成するHO点火は、水アーク放電によって引き起こされ達成されるが、アークが原子水素及びHOH触媒の形成をし、それは、ハイパワーの解放でプラズマを形成する。反応からのパワーは、サーマル、プラズマ、及び光エネルギーの形であるかもしれない。すべてのエネルギー放出は、熱のアプリケーション(例えば、加熱のスペース及び処理)で、直接使われるかもしれない熱エネルギーに変わるかもしれないか、熱機関(例えば、蒸気タービン)を使って、電気に変わるかもしれない。
燃料点火と結果として生じる発熱にかなり耐えるために、電極1002はどんな適当な材料で作られてもよい。たとえば、電極1002はカーボンで作られるかもしれない。そして、それは減少するかもしれないか、大幅に、表面で酸化により起こる場合がある導電性の損失を防止するかもしれない。高温大気環境(たとえば、高温ステンレス鋼、銅または他のどの適当な材料もまたは材料の組合せ)で安定である高融点金属の、電極は作られるかもしれない。電極1002は、電極1002を点火プロセスから保護するために、コーティングを含むかもしれない。電極1002は、溶融及び腐食に耐性のある耐火合金、高温、酸化耐性合金[例えばTiAlN]または高温ステンレス鋼のような適当な導電材料及び適当な組合せでコーティング又は表面形成されるかもしれない。その上、電極1002は、水溶性の環境でかなり非反応性である材料の作られるかもしれない。1又はそれ以上の電極は、例えば、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びIn、の1又はそれ以上を含む。
電極の幾何学的面積によって、点火される燃料サンプルに対する、また幾つかの例では燃料サンプル全体に対する高電流密度が促進され得る。例示的な図には2つの電極1002が示されているが、任意の数の電極を使用してもよく、例えば3つ以上の電極が共に固形燃料1003を受容する領域を画定してもよく、又は電極1002の複数のセットをパワー発生システム1020に含めてもよく、また燃料を受容するための複数の領域を画定してもよい。
図12に燃料装入領域1017として示されている固形燃料1003を受容する電極間の空間は、その領域を画定する各電極のそれぞれのサイズよりも小さくてもよく、又は電極のサイズと同じでもよく、それよりも長くてもよい。図13A及び13Bに示すように、燃料装入領域1017のサイズを変えてもよい。例えば、電極1002は互いに更に離間するように(図13A)、又は互いにより近接するように、移動するように構成されてもよい(図13B))。図13C及び13Dに示すように、パワー発生システム1020は複数の燃料装入領域1017を画定する複数の電極を含んでいてもよく、これらの電極も互いに移動可能であってもよく、あるいは固定されていてもよい。例えば、一組の電極は移動可能で、一組は固定されてもよく、又は両方の電極セットが移動可能であるか、若しくは両方の電極セットが固定されてもよい。移動可能な実施形態では、燃料装入領域1017のサイズ変化を固定してもよく、例えば電極1002が互いに固定的な距離で移動してもよい。別の実施形態では、例えば異なるサイズの燃料サンプルを収容するため、又はパワー発生、又は電極1002により固形燃料1003に供給される電圧又は電流の量を増減するために、燃料装入領域1017のサイズ変化を変更してもよい。
図13A及び13Cに示すように、固形燃料1003を受容するときに、電極1002を移動して互いに更に離間するようにしてもよく、また図13B及び13Dに示すように、固形燃料1003が燃料装入領域1017内に入った後は、互いにより近接するように移動してもよい。前述のように、電極1002は連携して燃料装入領域1017を画定してもよい。電極1002は、例えば燃料装入領域1017のサイズを増減して燃料を燃料装入領域1017に給送し、保持し、かつ/又は固形燃料1003を燃料装入領域1017内に配置し易くするために互いに離間し、又は互いに近接するように移動されてもよい。幾つかの実施形態では、一方の電極は別の電極に近接するように、又は互いに更に遠くなるように移動するが、他方の電極は同じ位置にあるようにしてもよく、別の実施形態では、両方の電極1002が移動可能であってもよい。電極1002の互いへの移動は、燃料装入領域1017内の固形燃料1003の点火を促進し得る。例えば、電極面の衝突によって点火が促進されてもよく、又は一方又は両方の電極の回転若しくは摩擦発生移動によって点火が促進されてもよい。別の実施形態では、電極1002は各々固定されてもよい。
図14A及び図14Bに示すように、固形燃料1003をよりしっかりと拘束するために、電極1002の1つは領域Aとして示したオス部分を含み、電極1002の1つは領域Bとして示したメス部分を含んでいてもよい。オス部分とメス部分とは、図14Bに示すように、連携して固形燃料1003を収容できるチャンバを形成するように構成されてもよい。チャンバ、ひいては燃料装入領域1017は開放されていてもよく、又は一部又は全部が周囲環境から閉鎖されていてもよい。加えて、チャンバは、電極1002を互いに離間するように、又は近接するように移動し、又は移動せずに開放及び/又は閉鎖するように構成されていてもよい。例えば、オス又はメス部分は固形燃料1003を電極1002によって画定されたチャンバ内に装入するための開口、又は可動パネル、又はドアを含んでいてもよい。
更に、装入領域1017で得られる圧力も燃料点火及び/又はプラズマ生成と操作を容易にし得る。固形燃料1003の点火から生成されるプラズマは高反応性であり、このプラズマを真空環境に入れるとプラズマ生成及び変換プロセスの制御性を高め得る。例えば、真空環境はイオンと周囲の空気との衝突を軽減し、かつ/又はプラズマと周囲の酸素との反応を制御し得る。様々な実施形態では、装入領域1017は好適な真空槽内に封入されてもよく、又は電極1002、プラズマ−電気変換器1006、及び/又はシステム1020の任意の他の構成要素を真空槽内に収容してもよい。幾つかの実施形態では、システム1020全体を真空槽内に含めてもよい。好適な圧力は、ほぼ大気圧から約10−10トール以上までの範囲であってよい。真空圧を生成し、維持するため、パワー発生システム1020は、例えば任意の好適な真空ポンプ、バルブ、入口、出口を含んでいてもよい。更に、真空槽は実質的に剛性、又は実質的に可撓性(例えばバッグ、又はその他の変形可能材料)でもよく、例えば金属又はプラスチックを含む任意の好適な材料から形成されてよい。好適な容器は酸素低減、又は無酸素環境、気体低減、又は無気体環境を生成、又は保持してもよく、又はプラズマの反応の制御を助ける量の不活性ガス、例えばアルゴン、窒素、又はその他の希ガスを含んでいてもよい。
図15Aでは、燃料装入領域1017は電極1002で両側を挟まれ、電極1002及び固形燃料1003は周囲環境に開放されている。図15Bでは、電極1002は各々、連携してより閉鎖された燃料装入領域1017を形成するように構成された半円形の部分を含んでいる。電極1002は燃料装入領域1017を完全に閉鎖してもよく、又は開放部分(例えば、そこから膨張プラズマが逃げ得るような部分)を含んでいてもよい。電極の1002は、燃料装入領域1017を開閉するために、互いに近接するように、また互いに更に離間するように移動してもよく、又は固定状態に保たれてもよい。図15Cでは、電極1002及び燃料装入領域1017は、両方とも一部、又は全部がセル1001内に囲まれてもよい。セル1001は、固形燃料1003を燃料装入領域1017内に給送できるようにするため、開閉するように構成されていてもよい。前述のように、セル1001は真空槽を含んでいてもよく、電極1002及び燃料装入領域1017は負圧にさらされてもよい。図15Dに示すように、セル1001は燃料装入領域1017、電極1002、及びプラズマ−電気変換器1006を囲んでもよい。セル1001内の圧力は大気圧に近くてもよく、又は燃料装入領域1017、電極1002、及びプラズマ−電気変換器1006を真空圧にさらすように負圧でもよい。図15Cの場合と同様に、セル1001は内部構成要素の一部又は全部を囲んでもよく、固形燃料1003を燃料装入領域1017内に給送できるように開閉するように構成されていてもよい。
電極1002は、独立型でもよく、又はパワー発生システム1020内のより大きい構成要素の一部でもよい。例えば、図12の実施形態では、電極1002を触媒誘導ハイドリノ遷移セルの一部に含めてもよい。パワー発生システムは1つ以上のセルを含んでいてもよい。各電池は少なくとも2つの電極1002を含んでいてもよい。図12に示すように、セル1001内では、2つ以上の電極1002が互いに連携して燃料装入領域1017を画定してもよい。セル1001を組み込んだ幾つかの実施形態では、電極1002は、極めて迅速な反応速度、及びエネルギ放出をもたらす低電圧、高電流、高出力パルスを固形燃料1003に印加してもよい。加えて、セル1001内の圧力は、プラズマ生成及び操作をし易くし、生成されたプラズマの反応性を制御するため負圧であってもよい。例えば、燃料装入領域1017及び/又は電極1002は、大気圧より少し低い圧力から約10−10トール以上までの圧力の真空下にあってもよい。したがって、真空圧を生成し、維持するため、システム1020内に真空ポンプ、バルブ、入口、出口などを含めてもよい。
幾つかの実施形態では、燃料1003及び電極1002は、固形燃料1003を燃料装入領域1017に装入し易くするために静電的に、逆に帯電されてもよく、それによって固形燃料1003は、燃料が点火される各電極1002の所定領域に静電的に付着し得る。図16に示す実施形態では、電極1002の表面は重力軸に平行であってもよい。それによって、固形燃料1003を電極1002の上方の領域から燃料装入領域1017に給送できるようになる。更に、燃料装入領域1017を画定する電極1002の領域は、例えば固形燃料1003の点火を促進するために平滑にされてもよく、又は起伏をつけられてもよい。
幾つかの実施形態では、電極1002は、例えば固形燃料1003の点火を促進するため可動部分を含んでいてもよい。1つの電極は、1つ以上の他の電極表面と相互作用するように構成された可動部分を含んでいてもよく、又は電極は、1つ以上の他の電極の可動部分と相互作用するように構成された可動部分を含んでいてもよい。
図16の実施形態では、電極1002は、固形燃料1003に圧縮力を加えるために互いに相互作用するように構成された可動圧縮機構1002aを含んでいてもよい。例えば、1つ以上の電極1002が、燃料装入領域1017の近傍にギヤを含んでいてもよい。好適なギヤには、例えばべベルギヤ、平歯ギヤ、ヘリカルギヤ、ダブルヘリカルギヤ(例えばへリングボーンギヤ)、及びクロスギヤが含まれてもよく、ギヤは任意の好適な数又は向きの歯を含んでいてよい。図17Aに示すように、固形燃料1003はギヤの間の燃料装入領域1017内に受容されてもよい。固形燃料1003は、ギヤ歯の間に形成されるギャップ内に堆積してもよく、相手ギヤの相手歯部によって圧縮されてもよい。例えば、図17Bに示すように、ギヤは相互作用してもよく、n個の歯を有するギヤ(nは整数)は、n番目の歯間ギャップ内に固形燃料1003を受容してもよく、n−1番目の歯間ギャップ内の燃料は、相手ギヤの歯n−1によって圧縮されてもよい。幾つかの実施形態では、固形燃料1003と電極1002のギヤ歯の燃料受容領域を、静電的に、逆に帯電させることによって、固形燃料1003が電極に給送されると固形燃料1003が、一方又は両方の電極の、歯が噛み合ったときに燃料が点火される領域に静電的に付着するようにしてもよい。
図17A及び17Bでは、圧縮機構1002aが電極1002の一領域として示されている。別の圧縮機構では、圧縮機構1002aが電極1002の全てを形成してもよい。このような実施形態は図18A及び18Bに示されている。更に、圧縮機構1002aは動いてもよく(この場合は回転)、電極1002も図17Aと17B、及び図18Aと18Bに示されているように各圧縮機構から近接するように、また更に離間するように動いてもよい。あるいは、圧縮機構1002aは動いてもよく(この場合は回転)、電極1002は固定状態に保たれてもよい。
幾つかの実施形態では、1つ以上の電極1002は圧縮機構1002aとしてギヤの代わりに、又はギヤに加えてローラを含んでいてもよい。例えば、図24に示す実施形態はギヤの代わりにローラを含んでいる。ローラは電極1002の端部領域に位置していてもよく、電極間に固形燃料1003を給送し易くするためにギャップによって分離されてもよく、また燃料に圧縮力を加えるために、固形燃料1003が燃料装入領域1017に給送されると互いに近接するように動いてもよい。別の実施形態では、電極1002とローラとは、同じ位置に留まるように構成されてもよく、固形燃料1003は、電極1002が互いの方向に、又は互いに離れるように動くことなく、1つの側から(例えば下方に)ローラへと給送されてよい。固形燃料1003と電極1002のローラの燃料受容領域を逆に帯電させることによって、固形燃料1003が電極に給送されると、固形燃料1003が、一方又は両方の電極の、ローラが接触し、燃料が点火される領域に静電的に付着するようにしてもよい。
可動的な実施形態では、電極1002は互いの方向に、又は互いに離れるように付勢されてもよい。例えば、幾つかの可動的な実施形態では、電極1002のローラ又はギヤは互いの方向に付勢されてもよい。電極1002又は電極1002の可動部分の付勢は、例えばばね、又は空気圧又は油圧機構を用いて達成されてもよい。
固形燃料1003をローラ又はギヤに対して圧縮すると点火に役立ち、ギヤを含む実施形態では、歯の噛み合いと固形燃料1003の圧縮によって、導電性燃料を通して噛み合う歯の間に電気的な接触が生じる。幾つかの実施形態では、ギヤは噛み合い中に燃料に接触する噛み合い領域に導電性材料を含んでいてもよく、電流が燃料を通って選択的に流れるように、他の領域に絶縁材料を含んでいてもよい。例えば、ギヤは非導電性、又は絶縁性材料、例えばセラミック、石英、ダイアモンド薄膜、又は、任意の他の好適な材料、又はこれらの材料の組み合わせで形成され、又は被覆されてもよく、噛み合い領域で例えば導電性金属などの導電性材料で被覆されてもよい。別の実施形態では、ギヤは導電性材料から形成されてもよく、噛み合い領域外は、非導電性材料又は絶縁性材料で被覆されてもよい。噛み合い歯間での電気的接触によって生成される高電流は、固形燃料1003の点火を促進し得る。ギヤ又はローラには、例えば摩擦を大きくし、点火を促進するために起伏が付けられてもよい。幾つかの実施形態では、固形燃料1003の給送はギヤ又はローラの動きとタイミングを合わせてもよい。
固形燃料1003の点火によって形成されるプラズマは、電極1002のギヤ、ローラ又は端部領域の側部の外側に膨張することがあり、プラズマを受容するためにプラズマ−電気変換器を流路内に配置してもよい。2つ以上のプラズマのストリームが電極1002から軸方向反対側に噴射される実施形態では、変換器を各流れの流路に配置してもよい。軸流は電磁流体力学的(HDM)変換器によって発生されてもよく、又はプラズマは固定状態で、若しくは流れた状態でプラズマ力学的(PDC)パワー変換器に接触してもよい。更に、指向流は、例えばヘルムホルツコイル、又は磁気ボトルなどの拘束磁石によって達成されてもよい。
例えば、可動的な実施形態では、プラズマの膨張流は、(それらが含まれている場合は)ギヤのシャフトと平行な軸に沿って発生してもよく、これは燃料装入領域1017内に燃料を給送する方向を横断する方向であってもよい。固形燃料1003は、ギャップを通って燃料を前進させるために回転するギヤ又はローラに連続的に給送されてもよい。固形燃料1003は、回転されてギヤセットの噛み合い領域、又はローラセットの対向する面に沿った電極間の空間に充填される際に連続的に点火されてもよい。導電性固形燃料1003は電極間1002間の回路を完成させ、固形燃料1003を流れる高電流は燃料を点火し得る。幾つかの実施形態では、出力パワーはおおむね定常状態にあることができる。幾つかの実施形態では、固形燃料1003は、膨張したプラズマが燃料流のストリームを妨害することを防止するため断続的に給送されてよい。例えば、固形燃料1003の給送は時間間隔をおいて行われてもよく、又は例えばフィードバック機構を用いることによって自動的に、又は手動的に出力パワーに基づいて開始されてもよい。例示的な給送機構は更に、以下に詳細に記載する。
例示的実施形態では、(パワー発生器の一部として機能する)電極1002は、セル1001からの断続的なパワーのバーストを生成してもよい。あるいは、パワー発生システム1020は、固形燃料1003のタイミングを合わせたブラスト事象の間に、個々のセルのパワーの重ね合わせを出力する複数のセル1001を含んでいてもよい。複数のセル間で事象のタイミングを合わせることにより、より連続的な出力パワーを提供し得る。
電極1002は、所定の場所にセットされた電極に沿って、高電流フロー及び急速な化学反応速度のシークエンスを引き起こすために、電極の長手方向に沿って対向する点で互いに接触をするように、配置されるかもしれない。逆の電極の対向した接触点は、接触位置に対応する接続を機械的に動かすことによって又は接続を電子的にスイッチングすることによって、作られるかもしれない。セルまたは大多数セルからより安定したパワー出力を達成するために、接続は同期した方法でなされるかもしれない。
点火の後、形成されたプラズマ・パワーは、それから、適当なプラズマ・コンバータで電気に変換されるかもしれない。プラズマ・コンバータは、プラズマを、例えば、機械的な、核的な、化学的な、熱的な、電気的な、電磁気的なパワーまたはそのどんな適当な組合せを含む、非プラズマ・パワーの如何なる適当な形に変換するかもしれない。典型的な適当なプラズマ・パワーコンバータの記述は、プラズマダイナミック・コンバーター(PDC)のセクション、マグネトハイドロダイナミック(MHD)コンバーターのセクション、エレクトロマグネチック・ダイレクト(交差場又はドリフト)コンバーター、E(ベクトル)×B(ベクトル)ダイレクト・コンバーターのセクション、チャージ・ドリフト・コンバーターのセクション、磁気閉じ込めのセクション、及び固体燃料触媒誘導ハイドリノ遷移(SF−CIHT)セルのセクション、に与えられる。これら及び他のプラズマ−電気パワーコンバータの詳細は、私の従前の発行物に与えられ、例えば、R.M.Mayo,R.L.Mills,M.Nansteel,“Direct Plasmadynamic Conversion of Plasma Thermal Power to Electricity,” IEEE Transactions on Plasma Science,October,(2002),Vol.30,No.5,pp.2066−2073;R.M.Mayo,R.L.Mills,M.Nansteel,“On the Potential of Direct and MHD Conversion of Power from a Novel Plasma Source to Electricity for Microdistributed Power Applications,”IEEE Transactions on Plasma Science,August,(2002),Vol.30,No,4,pp.1568−1578;R.M.Mayo,R.L.Mills,“Direct Plasmadynamic Conversion of Plasma Thermal Power to Electricity for Microdistributed Power Applications,”40th Annual Power Sources Conference,Cherry Hill,NJ,June 10−13,(2002),pp.1−4、(“Mills Prior Plasma Power Conversion Publications”)、私の従前の出願、例えば、Microwave Power Cell,Chemical Reactor,And Power Converter,PCT/US02/06955,filed 3/7/02(short version),PCT/US02/06945 filed 3/7/02(long version),US case number 10/469,913 filed 9/5/03;Plasma Reactor And Process For Producing Lower−Energy Hydrogen Species,PCT/US04/010608 filed 4/8/04,US/10/552,585 filed 10/12/15;及び、Hydrogen Power,Plasma,and Reactor for Lasing,and Power Conversion,PCT/US02/35872 filed 11/8/02,US/10/494,571 filed 5/6/04(「ミルズの従前の刊行物、Plasma Power Conversion」)、であり、ここにおいて参照され全体が組み込まれる。熱(プラズマだけでなく)は、燃料点火の副産物として、各々のセルで生産されるかもしれない。熱は直接使われるか、又は、例えば、熱機関(例えば、蒸気機関または蒸気又はガス・タービン及び発電機)、ランキンまたはブレイトンサイクル・エンジンまたはスターリング・エンジンのような、適当なコンバータまたは組合せを用いて、機械的又は電気的パワーに変換されるかもしれない。動力(power)変換に対して、各セルは、例えば、プラズマ−電気コンバーター、熱エンジン、蒸気又はガスタービンシステム、スターリングエンジン、又は熱電子もしくは熱電変換器のような、熱パワー又はプラズマパワーを機械的な又は電気的なパワーに変える如何なるコンバーターにインターフェイス(接続)されるかもしれない。典型的なプラズマ・コンバータは、プラズマダイナミック・パワー・コンバーター、E(ベクトル)×B(ベクトル)ダイレクト・コンバーター、マグネトハイドロダイナミック・パワー・コンバーター、マグネチック・ミラー・マグネトハイドロダイナミック・パワー・コンバーター、チャージ・ドリフト・コンバーター、ポスト又はベネチアン・ブラインド・パワー・コンバーター、ジャイロトロン、フォトン・バンチング・マイクロウェーブ・パワー・コンバーター、フォトエレクトリック・コンバーター、エレクトマグネチック・ダイレクト(交差場又はドリフト)コンバーター、又は如何なる他の適当なコンバーター又はそれらの組合せ、を含むかもしれない。いくつかの実施例で、セルは、内燃機関の少なくとも1つのシリンダーを含むかもしれない。典型的なセルは、詳細にさらにここに記述される。
電気に変わるプラズマ・エネルギーは、いくつかの実施例で、外部の回路で消散されるかもしれない。計算によって、そして、実験的に示されるように、電気へのプラズマ・エネルギーのより大きい50%の変換はいくつかの例において成し遂げられるかもしれない。
いくつかの実施例で、パワーが形成したプラズマは、電気に直接変わるかもしれない。H触媒作用の間、触媒反応を及ぼされているHからHOHへ移されるエネルギーによって、電子はHOH触媒から電離される。触媒反応が電荷蓄積によって自己限定的であるのを防ぐために、これらの電子は、印加された高電流回路で導通されるかもしれない。大きい電子衝撃イオン化を順番に引き起こす速いカイネティクス(反応速度)によって、バーストは生成される。いくつかの実施例で、爆発している燃料の放射状に外向きの膨張の高速度は、印加される電流のため周囲の高磁場に本質的に100%イオン化されたプラズマを含むかもしれず、及び、交差する電極で電磁流体力学的パワー変換が生じるかもしれない。これが現在の方向と対応する磁場ベクトルと半径方向流方向のためのローレンツ曲げ方向であるので、電圧の大きさは適用された極性の方向に増加するかもしれない。ある実施例において磁気流体力学パワー変換とDC電流を使って、適用された高いDC電流は、対応する磁場がDCであるようなものである場合がある。
磁気スペース電荷分離の原理を使用するある実施例において、って、プラズマダイナミック・パワー・コンバータ1006が、使われるかもしれない。正イオンと比較してそのより低い質量のために、電子は磁化する電極(例えば、円筒形の磁化する電極または適用された磁場の電極)の磁力線に閉じ込められるかもしれない。このように、電子は移動度において制限される、ところが、正イオンは、内在的または外在的に磁化する電極に衝突することが比較的ない。電子と正イオンの両者は十分に、外在的に磁化された電極に適用される磁場に垂直な方向に配向した導体を含むかもしれない非磁化の対電極に十分に衝突的である。プラズマダイナミック変換(「PDC」)は、直接パワーをプラズマのサーマルとポテンシャルエネルギーから抽出して、プラズマ・フローに依存しない。その代わりに、PDCによるパワー抽出は、ポテンシャル・ディファレンス(電位差,電圧)を利用する。そのポテンシャル・ディファレンスは、プラズマに浸漬される磁化して磁化していない電極の間であり、外部の負荷に電流を駆動して、それにより、保存されたプラズマ熱エネルギーから直接電気パワーを抽出する。直接少なくとも2つの浮動する導体を高温プラズマの本体に挿入することによって、電気への熱プラズマ・エネルギーのPDCは、達成されるかもしれない。これらの導体の1つは外部の電磁場または永久磁石によって磁化されるかもしれない、あるいは、それは本質的に磁気を帯びている場合がある。他は磁化していないかもしれない。ポテンシャル・ディファレンスは、重い正イオン対軽い電子の電荷移動度の違いのために起こる。この電圧は、電気的負荷にわたって適用される。
パワー発生システム1020は添加された内部や外部の電磁であるか永久の磁石も含むかもしれないか、ピン電極のような複数の内因的磁化して磁化していない電極(たとえば、円筒電極)も含むかもしれない。電磁石(例えば、超伝導または永久磁石である場合がある一つ以上のヘルムホルツコイル)によって、均一な磁場Bの源は、各々の電極と平行して提供されるかもしれない。
磁石電流は、点火を開始するために、固体燃料003に供給されるかもしれない。電気的パワー1004の源は、図12で示すように、固体燃料1003に点火するために、電極1002にパワーを供給するかもしれない。そのような実施例で、電力源1004の高電流によって生産される磁気フィールドは、固体燃料1003の中を流れる前に、電磁石の複数のターンを通して、流れ増やされるかもしれない。電極でパワーを最大にするために電子回転半径に対して予め定められた正イオンを生産するように、磁気フィールドBの強さは調整されるかもしれない、いくつかの実施例において、少なくとも1つ磁化する電極は適用された磁気フィールドBと平行して正しい位置に置かれるかもしれない、そして、それがBの方向と比較して方針のために磁化していないような磁気フィールドBに対して垂直で、少なくとも1つ対応する対電極は正しい位置に置かれるかもしれない。少なくとも1つ対電極に接続しているリードを通して、パワーは負荷にデリバリされるかもしれない。いくつかの実施例で、セル壁は電極として機能するかもしれない。
いくつかの実施例で、点火イベントから生産されるプラズマは、プラズマを膨張させているかもしれない。膨脹プラズマが生産されるとき、磁気流体力学(MHD)は変換の適当な方法であるかもしれない。あるいは、いくつかの実施例において、プラズマは閉じ込められるかもしれない。プラズマ・パワー変換システムに加えて、プラズマを閉じ込めて、電気としてエネルギー性イオンのパワーのより多くを抽出するために、パワー発生システムは、プラズマ閉じ込めシステム(例えば、ソレノイド場または磁気瓶)も含むかもしれない。磁石は、1又はそれ以上の電磁石及び永久の磁石を含むかもしれない。磁石は、例えば、ヘルムホルツコイルのように、開いたコイルであるかもしれない。プラズマは、更に、磁気瓶内に閉じ込められるかもしれず、また、当業者に知られているどんな他のシステムと方法によってでもである。
図12、15A−15C、及び16のプラズマ−電気・パワーコンバータ1006は、電磁流体力学的パワー・コンバーターを含むかもしれない。正と負のイオンは逆方向のローレンツ曲げの方向を受けて、それらの間で電圧に影響を及ぼすために、対応する電極で受け取られる。したがって、2つの電磁流体力学的パワー・コンバーターが使われるかもしれず、各々が各イオン通路に置かれる。イオンのマスフローをつくる典型的なMHD方法は、曲げられたイオンを受けるために曲げ曲場に関して一組の電極を横切って交差した磁気フィールドで高速のフローをつくるためにノズルを通してイオンが種付けされた高圧ガスを膨張させることである。本開示において、圧力は大気のものより典型的に大きいが、必ずしもそうであるというわけではなく、非常にイオン化、放射状に拡大しているプラズマを形成するために、方向性のマスフローは固体燃料の点火によって達成されるかもしれない。
1つの実施例で、電磁流体力学的パワー・コンバーターは、セグメント化されたファラデー発電機である。もう1つの実施例において、イオン・フローのローレンツ曲げによって作られる横方向の電流は、z軸に沿って相対的に移動される第1の電極及び第2の電極の間のホール電圧を生成する、イオンののインプットフロー(z軸)に平行な方向にローレンツ曲げを受ける。そのような装置は、電磁流体力学的パワー・コンバーター(マグネトハイドロダイナミック・パワー・コンバーター)のホール発電機実施例として、技術分野で知られている。いくつかの実施例で、電極をxy−平面のz軸に関して角度をつけておいている「窓枠」構造で、パワー発生システム1020は、対角のジェネレーターを含むかもしれない。
それぞれの場合、電圧は電気的負荷に電流を通すかもしれない。図19に示されているように、電磁流体力学的コンバーター1006はz軸に対して直角な磁気流動1101の源を含むかもしれない、そして、イオンは方向1102に流れるかもしれない。このように、イオンはヘルムホルツコイル1104により提供される閉じ込め磁場1103のためにz軸に沿って優先速度を持つかもしれない。そして、イオンが横磁束の領域に広がる原因になる。伝搬性電子とイオンのローレンツ曲げ力は、F=ev(ベクトル)×B(ベクトル)によって与えられる。力は、イオン速度及び磁気フィールドに対して横方向であり、正及び負のイオンに対して逆の方向である。これは、横方向の電流を作るかもしれない。直交磁界の源は、並列速度分散がある流れイオンの交差した偏向を最適化するために、z軸に沿った位置の機能として異なる強さの直交磁界を提供する構成要素を含むかもしれない。
図19に示される電磁流体力学的パワー・コンバーター1006はまた、少なくとも2つの電極1105も含むかもしれないが、これらは、electrodes 1105を渡った電圧を作るローレンツで横方向に曲げられたイオンを受け取る磁場に対して横方向であるかもしれない。MHDパワーは、電気的負荷1106で消散されるかもしれない。図12−16の電極1002は、MHD電極としても、機能するかもしれない。図19に示される電磁流体力学的パワー・コンバーター1006は、負荷1106に渡って印加される電圧を、電極1105で発生するように磁気的膨張セクションにおいて流れるプラズマに対するローレンツの曲げフィールドを提供する1追加セットのヘルムホルツコイル(図示せず)を含むかもしれない。
電磁流体力学的パワー・コンバーター1006の幾つかの実施例において、
Figure 2017508235
を備えるz軸に沿ったイオンのフローは、次に、圧縮セクションに入るかもしれない。圧縮セクションは、増大する軸方向の磁場勾配を含むかもしれないが、ここで、z軸の方向に平行な電子の動きの構成要素
Figure 2017508235
は、断熱不変量 ν /B=一定 のため、少なくとも部分的に、垂直な動きνに変換される。νによるアジマス電流は、z軸のまわりに形成されるかもしれない。電流は、例えば、ディスク・ジェネレーター・マグネトハイドロダイナミック・パワー・コンバーター(disk generator magnetohydrodynamic power converter)の内側リング及び外側リング電極の間で、ホール電圧を生成するため、軸方向の磁場によって運動面内で放射状に曲げられるかもしれない。電圧は、電気的負荷を通して電流を駆動するかもしれない。幾つかの実施例において、プラズマ・パワーはまた、E(ベクトル)×B(ベクトル)ダイレクト・コンバーターを使用して、或いは、如何なる他の適当なプラズマ・コンバーター装置を使用して、電気に変換されるかもしれない。
前述のように、プラズマとイオンの操作と変換を容易にするため、磁気流体力学的パワー変換器1006の一部又は全部が真空内にあってもよい。例えば、磁気流体力学的パワー変換器1006内の圧力は、ほぼ大気圧から約10−10トール以上の負圧までの範囲である。幾つかの実施形態では、例えば拘束磁場1103及び/又はヘルムホルツコイル1104が真空環境にあってもよい。
磁気流体力学的パワー変換器1006の磁場は、固形燃料1003に流れる他に付加的な電磁石を通って流れ得る電気的パワー源1004の電流によって提供されてもよい。幾つかの実施形態では、磁気流体力学的パワー変換器1006の磁場は別個のパワー源によって励磁されてもよい。
上に簡単に記載したように、パワー発生システム1020は、電極1002を介して低電圧、高電流電気的エネルギの短いバーストを固形燃料1003に送るように構成された、電気的パワー源1004を含んでいてもよい。任意の好適な電気的パワー源1004、又は電気的パワー源1004の組み合わせを使用してよく、例えば送電網、発電機、燃料電池、太陽光、風力、化学、原子力、潮力、熱、水力、又は機械的パワー源、バッテリ、パワー源1020、又は別のパワー源1020などがある。パワー源1004は、Taylor−WinfieldモデルND−24−75スポット溶接機、及び10KAまでのEMテストモデルCSS500N10電流サージ発生器、8/20USを含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、電気的パワー源1004は直流であり、プラズマパワー変換器は、例えば磁気流体力学的変換器、又はE(ベクトル)×B(ベクトル)パワー変換器と共に直流磁場に適している。
電気的パワー源1004は、高電流を電極1002(及び含まれている場合はセル1001)に供給してもよく、固形燃料点火による生成物を、再利用できる初期の固形燃料に変換して戻すために、パワーをパワー発生システム1020の他の構成要素に、例えば任意のプラズマ変換器、又は再生システムに供給してもよい。
幾つかの実施形態では、電気的パワー源1004は、本開示に記載の高電流などの電流も受け取ってもよい。電流を受け取ることによって、反応による自己制限的な電荷蓄積を改善できる。1つ以上の電流源及び電流シンクを含めてもよい。例えば、パワー発生システム1020は、変成器回路、LC回路、RLC回路、コンデンサ、ウルトラキャパシタ、インダクタ、バッテリ、及びその他の低インピーダンス、又は低抵抗回路、又は回路素子及び電気的エネルギ蓄積素子、又は電流を受け取るのに適した任意の他の装置、又は装置の組み合わせのうちの1つ以上を含んでいてもよい。
次に図20及び21の例示的実施形態を参照すると、パワー発生システム1020は、図12〜19を参照して記載した電極、電気的パワー源、及びプラズマ−電気変換器1006の他に別の構成要素を含んでいてもよい。例えば、パワー発生システム1020は、固形燃料1003を電極1002間の燃料装入領域1017に給送するための給送機構1005を含んでいてもよい。パワー発生システム1020に含まれる給送機構のタイプは、燃料装入領域1017に給送される燃料の例えば状態、タイプ、サイズ又は形状に少なくとも部分的に依存するものでよい。例えば、図20の実施形態では、固形燃料1003はペレットの形態で示されている。燃料ペレットを給送するための好適な給送機構1005には、ペレットを燃料装入領域1017に給送するために回転するように構成されたカルーセルを含んでいてもよい。図20の例示的実施形態では、給送機構1005は、カルーセルの周囲領域に沿って離間された幾つかの燃料ペレットを搬送してもよい。カルーセルが回転すると、連続的なペレットが電極1002間の燃料装入領域1017に給送できる。
幾つかの実施形態では、カルーセルには所定数の燃料ペレットが事前装填されてもよい。図20のカルーセルには8つのペレットが事前装填されているように示されているが、任意の数のペレットが給送機構1005に事前装填されてもよい。カルーセルは、取り外し及び交換用に構成された使い捨てカートリッジの形態を取ってもよい。このような実施形態では、給送機構1005は更に、残りのペレット数、使用されたペレットペレット数、又はカートリッジの交換が必要な場合を報知するための表示器を含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、カートリッジにはペレットを所定位置に一度に事前装填してもよく、又は事前装填してから、ペレットが使用されるときに再度装填してもよい。例えば、ペレットが使用されると、これを取り換えるために、別個の貯蔵及び/又は装填機構が給送機構1005と連携して動作してもよい。このような再装填可能、又は装填可能な実施形態では、カートリッジは交換可能、使い捨て可能、又は永続使用可能なものでよい。
加えて、燃料装入領域1017への固形燃料1003のペレットの給送には、カルーセルからペレットを離脱させることを含んでもよく、又はペレットがカルーセル上にとどまったまま、単にペレットを電極1002の間に設置することを含んでいてもよい。更に、図20ではカルーセル上のペレットはカバーされていないように示されているが、ペレットはカルーセル内に収容されてもよく、又は例えば外壁によって、ペレットの間を個々に仕切ることによって、又は張り出しによって部分的に囲んでもよい。燃料装入領域1017へのペレットの給送には、例えば給送されたペレットのカバーを外すこと、又はペレットをカルーセルから分配することを含めてもよい。別の実施形態では、図20のペレットを含むカルーセルは、電極1002、燃料装入領域1017、及びプラズマ−電気変換器1006をも収納する真空チャンバ内に収納されてもよい。
幾つかの実施形態では、一度に1つのペレットが燃料装入領域1017に給送されてもよい。別の実施形態では、固形燃料1003の点火前に1つ以上のペレットが燃料装入領域1017に給送されてもよい。固形燃料1003は一定の速度で、又は可変速度で給送されてもよい。給送速度は、例えばパワー出力を変更し、又は実質的に一定の出力を保つために、手動的に、又は(フィードバック、又はタイミングを合わせたスケジュールに基づいて)自動的に変更可能であってもよい。燃料の給送は、電極1002が燃料を受容するために開閉する際、又は(可動圧縮機構1002aを有する可動的な1つ又は複数の実施形態で)燃料を点火するために電極1002が動く際の、電極1002の動きにタイミングを合わせてもよい。
図21の実施形態では、給送機構1005は固形燃料1003を給送するためのホッパ、又は貯蔵タンクとして示されている。ホッパは図20に示すペレットのような燃料サンプルを給送してもよく、又は例えば固形燃料1003が粉末の形態の実施形態では固形燃料1003の顆粒を給送してもよい。粉末燃料はペレットの給装方法と同様に個々のカプセル内で給送されてもよく、又はある量の容器に入っていない粉末として給送されてもよい。液体燃料はカプセルに入れて給送されてもよく、又は例えば、ストリーム、蒸気、噴霧、若しくは液滴として給送されてもよい。ホッパは1つ以上のペレットを燃料装入領域1017に給送してもよく、又は、計量された量若しくはストリームとしての粉末若しくは液体を燃料装入領域1017に給送してもよい。図20を参照して前述したように、燃料装入領域1017への燃料給送の量又は速度は一定でもよく、又は変化してもよく、また、任意の好適な手段によって制御されてもよい。
ホッパはシュート、バルブ、ドロッパ、又は固形燃料1003の流れを燃料装入領域1017へと向け、又は調整するための任意の好適な構造(1つ又は複数)を含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、ホッパは流体ディスペンサの形態を取っていてもよく、固形燃料1003から液体又は気体を分配してもよい。加えて、ホッパ、又は任意の給送機構1005は、固形燃料、又は給送機構のパラメータを検知するための1つ以上のセンサを含んでいてもよい。例えば、給送機構1005は、例えば圧力、温度、充填レベル、移動、流速、又は任意の他の好適なパラメータを検知する1つ以上のセンサと作動的に結合されてもよい。センサは、表示、メータ、制御システム、又は測定データと外部読み取り装置との通信手段、又は測定されたパラメータに基づいてパワー発生システム1020を調整する手段に作動的に結合されてもよい。1つ以上のセンサは、例えば残りの、又は使用された固形燃料1003の全体量、又は内部の固形燃料1003の状態を検知するため、燃料装入領域1017への燃料の給送量を判定し、又は制御するのに役立ち得る。
幾つかの実施形態では、ホッパを装入領域1017の上方に配置して、固形燃料1003のサンプルが給送されると、重力によって固形燃料が燃料装入領域1017内に落下するようにしてもよい。別の実施形態では、ホッパを燃料装入領域1017の近傍、又は下方に配置してもよく、また固形燃料1003を燃料装入領域1017に給送するために固形燃料のサンプルを横方向又は、重力に逆らって上方に射出し、又は押し出すように構成してもよい。例えば、ホッパはレバー、ピストン、ばね、空気圧、オーガ、コンベヤ、油圧又は電気装置、又はトリガ装置、又は固形燃料1003を(重力によって受動的に落下させるのではなく)能動的に燃料装入領域1017に押し込むための任意の好適な他の機構、又は機構の組み合わせを含んでいてもよい。
幾つかの粉末の実施形態では、固形燃料1003は断続的なストリームとしてオーバーヘッドホッパから流されてもよく、電極1002が粉末の、又は液体の固形燃料1003を受容するために互いに離れるように移動し、燃料のストリームを点火するために互いより近接するように移動する際に、断続的な流れのストリームのタイミングを電極の寸法に適合するように同期させてもよい。あるいは、燃料の給送を連続的に行ってもよい。
幾つかの粉末の実施形態では、固形燃料1003は微小粉末、例えばボールミル(又は任意の他の好適な技術)によって形成された粉末の形態の再生、又は再処理された燃料であってもよい。例示的な燃料混合物には、例えば遷移金属、その酸化物、及びHOが含まれてもよい。このような実施形態では、給送機構1005には噴霧器(例えば空気圧、エアゾール、機械的又は電気的噴霧器)が含まれてもよく、微小粉末の固形燃料1003(例えば懸濁液又は噴霧)を燃料装入領域1017に噴射してもよい。
図22の実施形態では、コンベヤベルトを使用して固形燃料1003を給送してもよい。例えば、カルーセルではなくコンベヤベルトが燃料を装入領域1017に移動させてもよい。コンベヤベルトは事前装填されてもよく、又は燃料源1014から固形燃料装入器1013によって装填され、固形燃料1003を供給源から燃料装入領域1017に搬送してもよい。例えば、装入器1013は供給源1014からの固形燃料1003のサンプルをコンベヤベルト1005上に堆積してもよく、又はコンベヤベルト1005が燃料源と相互作用して、供給源の側を通り、又は供給源を貫通する際に、ある量の固形燃料1003を供給源から引き出すようにしてもよい。コンベヤベルトは(燃料装入領域1017と同列、上方、又は下方で)燃料装入領域1017の横方向に延びていてもよく、又は燃料装入領域1017に対して垂直に延びていてもよい。垂直の実施形態では、コンベヤベルトは、固形燃料1003のサンプルをベルトに沿って燃料装入領域1017に搬送するように構成された一連の区画、スコップ、又は突起部を含んでいてもよい。加えて、燃料装入領域1017への固形燃料1003の給送には、固形燃料1003がベルト上に留まることができるような給送、又は固形燃料1003をベルトから離脱させて、装入領域へと移動させるような給送が含まれていてもよい。
更に別の実施形態では、給送機構1005は、固形燃料1003を移動するように構成されたねじ山付きのスクリューコンベアを含んでいてもよく、又はギヤ、バルブ、レバー、プーリ、噴霧器、液体ディスペンサ、ドロッパ、又はその他の好適な給送機構の1つ以上を含んでいてもよい。
更に、任意の好適な給送機構1005、又は給送機構1005の組み合わせを使用して固形燃料1003を燃料装入領域1017に給送してもよい。例えば、給送された燃料を交換するために、カルーセル又はコンベヤベルトを装填又は再装填するために、カルーセル又はコンベヤベルトと共にホッパを使用してもよく、又はコンベヤベルトが固形燃料1003をホッパ又はカルーセルに給送してもよい。
加えて、図23に示すように、例えばシステム1020が複数の電極1002のセット及び/又は複数のセル1001を含む実施形態では、給送機構1005は、燃料1003を複数の燃料装入領域1017に給送してもよい。別の実施形態では、複数の給送機構1005は複数の燃料装入領域1017に対応してもよく、又は複数の給送機構1005が単一の燃料装入領域1017に対応してもよい。幾つかの実施形態は、システム1020によるパワー発生の増加を可能にし得る。
パワー発生システム1020はまた、消費された燃料の副生成物を燃料装入領域1017から除去するための除去システムを含んでいてもよい。副生成物には消費済み燃料、未反応燃料、又は固形燃料1003の反応時に形成されるいずれかの生成物が含まれてもよい。除去システムは給送機構1005から分離していてもよく、又は給送機構1005は、電極への点火用燃料の装入の他に、消費済み燃料を除去する機能をも果たしてもよい。
給送機構1005が除去機能も果たす実施形態では、給送機構1005は、例えば消費済み燃料を燃料装入領域1017から移動させるコンベヤベルトの形態を取ってもよく、コンベヤベルトは燃料を燃料装入領域1017内に移動させるコンベヤベルトであってもよい。幾つかの実施形態では、固形燃料1003とコンベヤベルトは、電流が流れる箇所だけ点火される連続帯材の形態のものであってもよい。このような実施形態では、固形燃料1003を一般に固形燃料帯材の一部といってよく、帯材の新たな未点火部分を燃料装入領域1017内に移動し、点火されてから燃料装入領域1017の外に移動してもよい。帯材の別の実施形態では、帯材は粉末燃料のパケットを含んでいてもよく、又は帯材に取り付けた燃料ペレットを含んでいてもよく、パケット又はペレットは点火のために燃料装入領域1017内に移動し、消費されると装入領域1017の外に移動してもよい。
幾つかの実施形態では、給送機構1005は、回転して、固形燃料1003を燃料装入領域1017内に給送し、点火のために停止し、次いで回転して消費済燃料を装入領域外に除去し、次の点火プロセスのために新たな固形燃料1003を電極1002の間の燃料装入領域1017に配置するカルーセルを含んでいてもよい。除去機能と給送機能の両方を実行するカルーセル、又はコンベヤベルト、又は任意の給送機構は、例えばセラミック、石英、ダイアモンド薄膜、又は金属(耐火性合金、耐高温、耐酸化性合金(例えばTiAlNなど)、又は高温ステンレス鋼など)、又はそれらの任意の好適な組み合わせなどの耐溶解性、又は耐腐食性の好適な材料で被覆、又は形成されてもよい。このような材料によって、点火中に給送機構1005の完全性を損なわずに固形燃料1003を給送機構1005上に留まらせることが可能になり得る。給送又は除去機能の一方だけを備える給送及び/又は除去機構も、例えば付加的な保護を与え、又は摩耗を軽減するために同様のコーテイング又は材料で形成されてもよい。
除去システムが給送機構1005から分離されている実施形態では、除去システムは、カルーセル、コンベヤベルト、又は給送機構1005に関連して記載したいずれかの機構を含んでいてもよく、給送機構1005と相互作用し、又は給送機構1005とは別個に動作してもよい。幾つかの実施形態では、除去システムによって、消費済み燃料が燃料装入領域1017から排出されるように、流体ブラスト(例えば水又は空気)を方向付けるようにしてもよい。別の実施形態では、真空が燃料装入領域1017から消費済み燃料を吸引してもよく、磁石が燃料装入領域1017から消費済み燃料を撥ねのけ、若しくは引き込んでもよく、又は静電収集システムが装入領域1017から消費済み燃料を移動させてもよい。電極1002も、消費済み燃料が例えば重力によって燃料装入領域1017から落下するように移動してもよい。レバー、スイーパ、レーキ、フック、スクレーパ、又は他の機械的装置が消費済み燃料を燃料装入領域1017から押し出し、引き込み、又は持ち上げてもよい。消費済み燃料、又は生成物も、同様の機構によってMHD変換器などのプラズマ−電気変換器1006から除去されてもよい。
更に別の実施形態では、消費済み燃料1003が実質的に破壊され、蒸発し、又はその他の態様で使い果たされるため、固形燃料1003の点火後には少量の、又はごく僅かな消費済み燃料しか残らないので、除去システムは必要ないこともある。
図20の例示的実施形態では、カルーセルは消費済み燃料を燃料装入領域1017の外に移動させる部分的除去システムの役割を果たしてもよいが、消費済み燃料が燃料装入領域1017から除去された後に、これをカルーセルから除去するための付加的な除去システム1013と共に動作してもよい。除去システム1013は同様に、コンベヤベルト、又は上述の任意の他の給送機構1005と共に使用されてもよい。除去システム1013はまた、未使用の固形燃料1003を装入領域1017に装入するために、カルーセル又は他の給送機構1005に再装填してもよい。
除去システム1013はまた、消費済み燃料を(例えば燃料及びエネルギ材料などの使用可能な構成要素に)再利用できる再生システム1014と共に動作してもよい。加えて、給送機構1005は、図20の例示的実施形態に示すように、除去システム1013及び再生システム1014と共に動作してもよい。消費済みの固形燃料は給送システム1005によって燃料装入領域1017から除去されてもよく、除去システム1013によって給送システム1005から除去されてもよく、再生システム1014によって処理されてもよく、続いて、例えば、再装入システムとしての役割をも果たし得る除去システム1013を介して、再生システム1014からの再生された再生燃料で、給送システム1005が再充填されてもよい。あるいは、再装入システムを除去システム1013から分離してもよい。
図21の実施形態では、固形燃料1003はホッパ給送機構1005から燃料装入ゾーン1017に分配されてもよい。固形燃料1003は電極1002によって点火されると、部分的に、又は完全に物理的気相状態に蒸発して、その結果生じるバースト又はブラスト反応事象中にプラズマを形成し得る。プラズマは一旦形成されると、プラズマ−電気パワー変換器1006を通過してよく、再結合プラズマは気相原子及び化合物を形成し得る。これらの気相原子及び化合物は凝縮器1015によって凝縮され、除去システム1013によって収集され、再生システム1014に搬送される。例えば、除去システム1013は、ホッパ給送機構1005に更に連結されてもよい再生システム1014へのコンベヤ連結を含んでいてもよい。消費済み燃料は燃料装入ゾーン1017から凝縮器1015及び/又は除去システム1013、再生システム1014、貯蔵構成要素及び/又は給送機構1005へと移動し、ゾーン1017に戻ってよい。凝縮器1015及び除去システム1013は、例えば静電収集システム、オーガ、コンベヤ、カルーセル、又は空気圧(例えば真空又は正圧)システムを含む、材料を収集し移動する任意の好適なシステム、又はシステムの組み合わせを含んでいてもよい。
いくつかの実施例で、電気的パワー源1004は、除去システム1013及び/又は再生システム1014にパワーを与えるかもしれない。パワー発生システム1020は、プラズマ−電気パワーコンバータ1006により発生するパワーを導くように構成される出力パワー・ターミナル1009を更に含むかもしれない。ターミナル1009での一部の電気的パワー出力は、反応生成物から最初の固体燃料1003を再生するのに必要な化学反応を伝播させるための電気的パワー及びエネルギーを供給するため、除去システム1013及び/又は再生システム1014及び/又は凝縮器1015に供給されるかもしれない。出力ターミナル1009からのパワーは、パワー発生システム1020のどんな適当な構成要素でも供給するのにも用いられるかもしれない。金属酸化物、HOとの反応に耐性のある金属、及びHOを含む固体燃料の典型的な実施例において、再生は生成物の再水和を含む。
パワー発生システム1020は、温度調節システムも含むかもしれない。たとえば、固体燃料1003の点火によって生産されるシステム1020から、冷却システムは熱を取り除くかもしれない。図20−25において示されるように、システム1020は熱交換器1010をオプションとして含む。図24の典型的な実施例で、熱交換器1010からの熱の一部は、クーラント・ライン1011と1012によって、再生システム1014へ移動されるかもしれない。反応生成物から最初の固体燃料1003を再生させるために化学反応を伝播するように、再生システム1014内の熱は、熱パワー及びエネルギーを提供するかもしれない。いくつかの実施例で、プラズマ−電気コンバータ1006からの出力パワーの一部がまた、パワー再生システム1014に対して使用されるかもしれない。
再生システム1014は、例えば、H、HOの添加、熱再生、又は、電解質再生のような、化学反応器のセクション及び固体燃料触媒誘導ハイドリノ遷移(SF−CIHT)セルのセクションに記述されるそれらを含み、如何なる適当な反応又は反応の組合せを用いて固体燃料1003を再生するかもしれない。反応を開始するための入力エネルギーに対して反応の非常に大きなエネルギー・ゲイン(幾つかの実施例において、NiOOHの場合(例えば、入力が46Jに比較して、5.5kJの出力)において100倍であるかもしれない)のため、生成物(例えば、Ni及びMO)は、電気化学的反応及び/又は化学反応によって、水酸化物に変換されるかもしれず、次に、オキシ水酸化物に変換されるかもしれない。他の実施例において、Ti、Gd、Co、In、Fe、Ga、Al、Cr、Mo、Cu、Mn、Zn、及びSmのような金属、及び対応する酸化物、水酸化物及びオキシ水酸化物は、例えばNiと置き換わるかもしれない。固体燃料1003はまた、金属酸化物及びHOを含むかもしれない、更に、対応する金属を導電性マトリクスとして含むかもしれない。生成物は金属酸化物であるかもしれない。固体燃料は、再水和された酸化物と混ぜられた金属になるよう、金属酸化物の一部が水素還元により再生されるかもしれない。約1000℃よりも低いようなマイルドな加熱及び水素で金属に直ちに還元され得る酸化物を持つ妥当な金属は、例えば、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びIn、又はこれらの組合せである。
もう一つの実施例で、固体燃料1003が、(1)例えば、アルミナ、アルカリ土類酸化物、及び希土類酸化物のような、マイルドな加熱及びHで金属に直ちに還元されない酸化物、(2)例えば、約1000℃よりも低いような穏やかな温度でHで金属に還元されることができる酸化物を持つ金属、及び(3)HOを含むかもしれない。典型的な燃料は、MgO+Cu+HOである。H還元しうる及び非還元の酸化物の混合物は、Hとマイルドな加熱で処理されて、還元しうる酸化物が金属に変換される。この混合物は、再生された燃料を含むように水和さえるかもしれない。典型的な燃料は、MgO+Cu+HOである。ここで、生成物MgO+CuOは、H還元処理を受けて、MgO+Cuを生じ、それは水和されて燃料になる。
もう一つの実施例で、反応物はHOの添加によって、生成物から再生されるかもしれない。たとえば、燃料またはエネルギー性材料は、HO及び導電性のマトリクスを含むかもしれず、そして、再生は使用済燃料へHOを添加することを含むかもしれない。使用済燃料を再生させて、固体燃料1003をつくるHOの添加は、連続的又は断続的であるかもしれない。他の実施例で、金属/金属酸化物反応物は、金属になることができる酸化物と対応しているHOとの低い反応性を持つ金属を含むかもしれない。HO反応性が低い妥当な典型的な金属は、例えば、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr又はこれらの組合せ、から選択される1つである。金属は、点火反応の間、酸化物の形に変換されるかもしれない。金属反応物と対応している酸化物生成物は、システムによって水素還元を含むかもしれない再生システム1014及び他の適当なシステムによって、最初の金属へ再生されるかもしれない。水素は、HOの電気分解によって供給されるかもしれない。もう一つの実施例で、金属はカーボン還元によって、還元剤での還元(例えば、より酸素活性な金属)、又は、電気分解によって(例えば溶融塩内の電気分解)、酸化物から再生される。酸化物からの金属の形成は、当業者に知られている如何なる適当なシステム及び方法によって、達成されるかもしれない。
他の実施例で、水和された金属/金属酸化物固体燃料は、点火の間の形態ではない酸化物に対応する、HOとの低い反応性を持つ金属を含むかもしれない。HO反応性が低い妥当な典型的な金属は、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びIn、又はそれらの組合せ、から選択される1つである。未反応の金属と金属酸化物を含んでいる生成物は、再生される固体燃料をつくるために再水和される。もう一つの実施例で、固体燃料は、HOを含むカーボンを含む。プラズマから凝縮されるカーボン生成物は、再生サイクルで固体を改質するために再水和されるかもしれない。
固体燃料1003を一回だけ使って、再生ステップを使用しないことができるかもしれない。たとえば、H及びOを含むカーボン(例えば、蒸気カーボンまたは活性炭)は、再生なしで消費されるかもしれない適当な典型的な反応物または固体燃料1003であるかもしれない。そのような実施例で、パワー発生システム1020は、再生システム1014または凝縮器1015を含まないかもしれない。
例えば、空気であるか、ソレノイドであるか、電気的なモーター・アクション・システムを含む当業者に知られているどんな適当なシステムによってでも、デリバリー・メカニズム1005、除去システム1013または再生システム1014に関して上述の機械的作用は、もたらされるかもしれない。そのうえ、デリバリー・メカニズム1005、除去システム1013または再生システム1014は、パワー発生システム1020で他の構成要素のどれのためにでも、電力源1004、出力パワー・ターミナル1009とどんなさらなるパワー源からでも、または、それと組み合わせて別にパワーを供給されるかもしれない。
典型的なパワー発生プロセスは、以下のように進行するかもしれない。所定の固体燃料1003の反応物の点火は、プラズマを産する。プラズマ−電気・コンバータ1006は、プラズマから電気を発生させるかもしれない。プラズマ−電気コンバーター1006は、プラズマ生成物の凝縮器及びデリバリー・メカニズム1005へのコンベヤを更に含む。それから、デリバリー・メカニズム1005から再生システム1014まで生成物を運ぶ除去システム1013に、生成物はデリバリー・メカニズム1005(例えば、円形コンベヤー)で輸送されるかもしれない。再生システム1014では、使いきった固体燃料は最初の反応物または固体燃料1003に再生するかもしれなくて、それから除去システム1013または別々の再充填構成要素を通してデリバリー・メカニズム1005へ導かれるかもしれない。
固体燃料1003の点火は、出力プラズマと熱パワーを発生させる。上で論じたように、プラズマ・パワーは、プラズマ−電気パワーコンバータ1006によって電気に直接変換されるかもしれない。図25の実施例で示されているように、少なくとも、いくつかのパワーは向きを変えられて、システム1020に含まれる貯蔵装置1018に蓄えられるかもしれない。たとえば、貯蔵装置1018は電気的な、化学的な、機械的なエネルギーを含む、エネルギーの如何なる適当な形において貯蔵するかもしれない。貯蔵装置1018は、例えば、キャパシター、高電流トランス、バッテリー、フライホイールを含むかもしれない、あるいは、適当な他のものがパワー貯蔵装置またはその組合せである。たとえば、もう一つの装置(例えば、外部の負荷)での後の使用のために、システム1020によって後の使用のために電気へのプラズマ・パワーコンバータ1006によって発生する電源を貯蔵するか、どんな断続でも遅くするために、貯蔵装置1018はシステム1020に含まれるかもしれない。貯蔵装置1018を再充電するか、満たすように、システム1020は構成されるかもしれない。そして、それから、充てんされて、供給パワーに別々の装置に接続して、それは一度取り除かれるかもしれない。システム1020は、いくつかを受け入れて、貯蔵するか、システム1020によって後の使用のためにシステム1020によって発生する(たとえば、バックアップ・パワーサプライとして)電源の不調に構成される貯蔵装置をオプションとして含むかもしれない。図25に示されているように、貯蔵装置1018は出力パワー・コンディショナー1007と電力源1004に電気的接続かもしれない。パワー電極1002またはシステム1020の他のどの適当な構成要素にとっても、たとえば、パワー源1004(それが使われるかもしれない)を通してシステム1020にフィードバックされるシステム1020によって発生するのを、これは一部の電源が許すかもしれない。他の実施例に、貯蔵装置1018はシステム1020によって発生するパワーを受け入れないかもしれなくて、その代わりにシステム1020だけにパワーを供給するかもしれない。さらに、貯蔵装置1018の代わりに、または、それに加えて、システム1020によって発生するパワーが直接別々の装置のパワー源となるかもしれないか、直接別々の送電網にパワーを供給するかもしれないように、システム1020は外部の装置または送電網に電気的接続かもしれない。いくつかの実施例で、システム1020のセル1001からの電気出力はもう一つのセルの燃料に点火する低圧、高電流電気エネルギーのショート・バーストをデリバリするかもしれない。そして、貯蔵装置1018を使わずに燃料系統1020に発生するパワーを再利用する。さらに、図25の実施例の場合のように、システム1020にパワーを供給するとき、利用するシステム1020からパワーを受け入れるために、電力源1004は、それ自身の貯蔵装置1018を含むかもしれない。
各電極1002及び/又はセル1001はまた、入口及び出口のクーラントライン1011及び1012によって熱交換器1010から抽出されるかもしれない熱パワーを出力する。熱パワーが直接熱として使われるかもしれない、或いは、電気に変換されるかもしれない。パワー発生システム1020は、熱−電気コンバータを更に含むかもしれない。変換は、どんな適当なパワーコンバータ(例えば、パワー・プラント(例えば、従来のランキンまたはブレイトン)、ボイラによる蒸気プラント、蒸気タービン、ジェネレーターまたはジェネレーターによるガスタービン)でも使って成し遂げられるかもしれない。典型的な反応物(再生反応)とシステム、そして、パワーコンバータは以下に記述される。例えば、国際出願番号 PCT/US08/61455,PCT/US09/052072,PCT/US10/27828,PCT/US11/28889,PCT/US12/31369,及びPCT/US13/041938で、これらは、ここで参照され全体が組み込まれる。他の適当なパワーコンバータは、例えば、熱電子で熱電性パワーコンバータと熱機関(例えばスターリング・エンジン)を含むかもしれない。熱交換器1010は、システム1020の電極1002、電気へのプラズマ・コンバータ1006、燃料装荷領域1017またはどんな適当な構成要素でも冷却するのに用いられるかもしれない。
パワー・コネクタ1008で電気へのプラズマ・コンバータ1006に接続している出力パワー・コンディショナー1007で、パワー発生システム1020によって発生する電力は、さらに調節されるかもしれない。パワーがデリバリされている内部や外部の電気的負荷装置と互換性を持つ発生するパワーの品質を、出力パワー・コンディショナー1007は変えるかもしれない。発生するパワーの品質は、電流、電圧、周波数、雑音/一貫性または他のどの適当な品質も含むかもしれない。たとえば、器材またはパワーがシステム1020によって生み出した電気的負荷の変化を反映するためにパワーを調節することを変えるために、プラズマからパワー・コネクタ1008でつながれる電気コンバーター1006への出力パワー・コンディショナー1007とパワー・フローは、調節可能かもしれない。コンディショナーは一つ以上の機能を実行するかもしれない。そして、例えば、パワーレベル(電圧調整、力率訂正、雑音抑圧または一時的な衝動的な保護)を含む。
典型的な実施例に、様々な負荷の上により多くの定常電圧を維持するために、出力パワー・コンディショナー1007は、望ましい波形(例えば、60HzのAC電源)にシステム1020によって発生するパワーを調節するかもしれない。
一旦調節されるならば、発生するパワーは出力ターミナル1009によってコンディショナー1007から負荷まで通過されるかもしれない。電気コンバーター1006と1つの出力パワー・コンディショナー1007への2つのプラズマへの2つのパワー・コネクタ1008が典型的な数字で表されるけれども、これらの装置のどんな適当な数と配置でもシステム1020に取り込まれるかもしれない。さらに、出力パワー・ターミナル1009のどんな数と配置でも、パワー発生システム1020に含まれるかもしれない。
いくつかの実施例に、上で示したように、パワー出力ターミナル1009の一部の電力出力は、たとえば、電気パワー源1004を動かすのに用いられるかもしれない。そして、およそ5−10V(10,000−40,000A直流電源)を提供する。MHDとPDCパワーコンバータは、その後供給された燃料の点火を引き起こすために、リパワリング電極1002ができる低圧、高電流直流電源を出力するかもしれない。いくつかの実施例に、以降の点火のためのパワーが出力パワー・コンディショナー1007で提供されるように、最初の点火にパワーを供給することによってセル1001を始めるのに、スーパーキャパシターまたはバッテリーは用いられるかもしれない。そして、それは電気へのプラズマ・パワーコンバータ1006によって順番に動かされるかもしれない。
その上、入口ライン1011と排気口ライン1012の中を流れているクーラントで、熱パワーは熱交換器1010によって抽出されるかもしれない。更なる熱交換器は、MHDコンバータ1006のような電気コンバーターに、槽1001またはプラズマの壁で、一つ以上のような予想される。熱交換器各々は水−壁掛形を含むかもしれないか、クーラントがライン、パイプまたは通信路で含まれて、回されるタイプを含むかもしれない。熱は、熱負荷に、または、熱−電気パワー・コンバータに移されるかもしれない。熱−電気コンバータからの出力パワーは負荷にパワーを付与するのに用いられるかもしれない、そして、一部がパワー電力源1004に使われるかもしれない。
パワー発生システム1020はコントロールシステム1030を更に含むかもしれない。そして、それはシステム1020の一部であるかもしれないか、別々かもしれなくておよび/またはシステムから1020を取り除くかもしれない。コントロールシステム1030はシステム1020をモニターするかもしれなくておよび/または部分またはシステム1020の全てを自動化するかもしれない。例えば、コントロールシステム1030は、点火のタイミング、点火を引き起こすのに用いられる電流または電圧の量、デリバリー・メカニズム1005やタイミングの速度または配達されるか、システム1020の範囲内で燃料充填領域1017、位置決めや電極1002、燃料の再生、発生するパワーのフローの変化から取り除かれる燃料の量をコントロールするかもしれない。(例えば、一つ以上の構成要素の原動力となるか、ストレージ・デバイスを中で貯蔵するために、)システム1020の冷却または加熱を開始するために、システム1020からの発生するパワーのフロー(システム1020の一つ以上のパラメータをモニターするために、)(例えば、温度、圧力、一杯レベル、電流と電圧のような発電パラメータ、磁気フィールド、動作、メンテナンス指標または他のどの適当なパラメータも、)、オン/オフ動作のシステム1020を回すか、セイフティ機構またはスタンバイモードを開始するか、システム1020の他のどの適当な機能もコントロールすること。いくつかの実施例に、コントロールシステム1030はシステム1020をモニターするだけかもしれない。
パワー発生システム1020は、使用できてシステム1020の一つ以上の構成要素に結合して、適当なパラメータを測るように構成される一つ以上の測定器1025も含むかもしれない。図20がパワー出力ターミナル1009に置かれる1つの測定器1025を表す間、どんな適当な場所ででも、一つ以上の測定器1025はシステム1020でどんな適当な共西洋にでも使用できて結合するかもしれなくて、パワー発生システム1020のどんな適当な共西洋の中にでも、それの上に、または、それの近くで位置するかもしれない。測定器1025は、外部のリーダーに測定データを伝えるために、ディスプレイ、1メートル、コントロールシステム1030またはどんな適当な手段にでも使用できて結合するかもしれない。測定器1025は、センサ(温度、圧力、一杯レベル、発電パラメータ(例えば、電流(電圧))、磁気フィールド、動作、メンテナンス指標または他のどの適当なパラメータも見つける人々のような)を含むかもしれない。存在するか、システム1020に関して可能である(例えば、音声であるか視覚の警報によって)特定の条件のシステム1020またはコントロールシステム1030についてオペレーターに警告するように、これらのセンサは構成されるかもしれない。いくつかの実施例に、一つ以上の感じられたパラメータに基づくシステム1020の自動化を容易にするために、システム1020とともに動いているセンサは、フィードバックシステムをつくるかもしれない。いくつかの実施例に、予め定められた区分の入り口の上下にありながら1またはより多くのパラメータが見つけられるならば、例えば、測定器1025で測定される一つ以上のパラメータは非常ロケットのシャットオフまたはスタンバイモードを開始するかもしれない。そして、システム1020または周囲の地域への損害を防止するか、メンテナンスまたは修理を容易にする。
システム1020のどんな適当な共西洋と連絡してでも、自動化を容易にするシステム1020の範囲内の制御機構で、または、プロセッサーまたはディスプレイで、コントロールシステム1030や測定器1025はあるかもしれない。コントロールシステム1030は、有効にパワー発生システム1020に接続しているプロセッサーを含むかもしれない。プロセッサーは、例えば、Programmable Logic Controller(社)、Programmable Logic Relay(PLR)、Remote Terminal Unit(RTU)、Distributed Control System(DCS)、PCボード(PCB)を含むかもしれない、あるいは、他のタイプのどんなプロセッサーでもパワー発生システム1020をコントロールすることができて、A表示はコントロールシステム1030に使用できて接続しているかもしれなくて、情報を視覚的に表すことができる装置(例えば、CRTモニター、液晶画面など)の任意型を含むかもしれない。測定器1025やコントロールシステム1030は、システム1020(例えば、ハード配線によって)の互いや構成要素に直接接続しているかもしれないか、ワイヤレスでつながれるかもしれない(例えば、WiFi(ブルートゥース))。さらに、パワー発生システム1020、測定器1025やコントロールシステム1030は遠隔装置(例えば、高度自動機能電話または遠いパワー管制設備)と通信するように構成されるかもしれない。そして、パワー発生システム1020が全く、または、部分的に自動化されるならば、リモートモニタリングやシステム1020の制御のために、システム1020が手動オーバーライドも含むかもしれないと認める。そして、それは離れておよび/または現場で起動するかもしれない。
いくつかの実施例では、発電システム1020は自律的または半自律的に操作するかもしれない。たとえば、システム1020は継続したオペレーションのためにパワーそのものに、十分なパワーを生産するかもしれない。システム1020はシステム020に含まれるストレージ・デバイスにパワーを供給するのに十分なパワーを発生させるかもしれない。そして、それが供給されたパワーが低いとき又は主電源がボリュート巻き始めである場合には、バックアップ・パワーサプライとして使われるかもしれない。外部電源からパワーを受け取ることなくしばらくの間オペレーションを続けるために十分なパワーをそれ自体へ供給している間、システム1020は外部の負荷装置を動かすのに十分なパワーを発生させもするかもしれない。システム1020のこのような実施形態は、制御システム1030と組み合わせた場合に特に、発電システム1020を、必要に応じて独立したグリッドまたは伝統的な化石燃料インフラのように、部分的又は完全に自給自足、及び自律的にするかもしれない。
この自給自足の実施形態は、他のスタンドアロンまたは自家用として、又はハード・ツー・アクセス位置または、電力の提供が矛盾する、或は予測できない場所、への電力供給において有用であり得る。たとえば、システム1020が時間とともに作動し続ける間、すべてであるならば、パワー発生システム1020は遠隔設置で、そして、左側に準備されるかもしれなくて、離れてモニターされるかもしれない、動くのに十分なパワーを生み出す(必要に応じて、または、連続的に、断続的に)、また、負荷に給液のために余分のパワーを生産する。コントロールシステム1030は発電を守るシステム1020の一つ以上の構成要素をコントロールするかもしれなくて、例えば、外部電源と独立して作動するかもしれない。そのような自治および/または半自治の実施例に、すべてであるならば反応物がそれほど多くはないが、補充される必要があるように、上で示したように、すべてまたは大部分の燃料反応物を再利用させられるために、パワー発生システム1020は再生システムを含むかもしれない。そのうえ、固体燃料またはエネルギー性材料の再生のための燃料または反応物として水を必要とする実施例において、パワー発生システム1020は、例えば、周囲の環境から燃料系統1020まで水を集めるために構成される水収集コンポーネントを含むかもしれない。水収集コンポーネントは、H0を雰囲気から抽出するために、開示の1つのような吸湿物質を含むかもしれない。
本開示の自治であるか、半自治であるか、非自治実施例は、外部の負荷を動かすのに用いられるかもしれない本開示の実施例は、工業的利用のために、地元のパワー・ステーションまたはジェネレーターとして、データ・センタのようなテレコミュニケーションのために、または、どんな適当なアプリケーションのためにでも王室のアイテム(例えば、加熱または冷却システム、機器、電子工学など)(車両(例えば、車、トラック、平面、フォークリフト、電車、ボート、オートバイなど))を動かすのに用いられるかもしれない。いろいろな外部の負荷の原動力となっている異なるアプリケーションのためにパワーの適切な量を生み出すために、いろいろな典型的な実施例は、燃料(例えば、大部分はH0を含んでいる水性固形燃料と固体燃料の伝導力がある共西洋のために非常に伝導力があるそれら)、異なる点火パラメータやシステム構成部品の異なる構成の異なるタイプを使うかもしれないパワー発生システム1020が出力に構成されるかもしれないパワーの典型的な範囲を示すために、いくつかの典型的な装置と彼らの一般的な典型的なパワー使用は下で提供される。その上、自治であるか半自治のパワー発生システム1020は、システムのパワー・オペレーションにシステム1020へ向け直す余剰電力を供給するためにされた使用のために必要とされることより多くのパワーを発生させるかもしれない。複数のモジュラー・パワー発生システム1020を構成するか、つなぐことによって、より大きなパワー系統は達成されることができる。凝集単位の望ましい電圧、電流とパワーを成し遂げるために、接続は直列、並列またはその組合せであるかもしれない。
Figure 2017508235
X. 追加の機械的パワー発生実施例
本開示の一実施形態では、機械的パワーを生成するシステムが提供される。システムは、少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、プラズマ及び熱的パワーの少なくとも一方を生成するように構成された点火チャンバと、及び本開示の固形燃料を点火チャンバ内に給送するように構成された燃料給送装置と、を含むことができる。機械的パワーを生成するための(本開示で固形燃料又はエネルギ材料と呼ばれる)水、又は水性燃料源の点火に好適な例示的な固形燃料は、本開示の内部SF−CIHTセルエンジンの節に記載されている。この節に開示される各実施形態は、本開示の固形燃料を使用することができる。システムはまた、パワー源に結合され、プラズマを生成するために固形燃料にパワーを供給するように構成された一対の電極と、点火チャンバ内に配置され、機械的パワーを出力するために点火チャンバに対して移動するように構成されたピストンと、を含むことができる。
別の態様では、少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、プラズマ及び熱的パワーの少なくとも一方を生成するように構成された点火チャンバと、及び本開示の固形燃料を点火チャンバ内に給送するように構成された燃料給送装置と、を含むことができる。システムはまた、電気的パワー源に結合され、プラズマを生成するために固形燃料に電気的パワーを供給するように構成された一対の電極と、排気口に流体連通され、回転して機械的パワーを出力するように構成されたタービンとを含むことができる。
別の態様では、システムは、少なくとも約5,000Aが可能な電気的パワー源と、回転して機械的パワーを出力するように構成されたインペラとを含むことができ、インペラは、プラズマ及び熱的パワーの少なくとも一方を生成するように構成された中空領域を含むことができ、中空領域は作動流体を受け取るように構成された取入口を含むことができる。システムは更に、本開示の固形燃料を中空領域に給送するように構成された燃料給送装置と、電気的パワー源に結合され、中空領域にパワーを供給して固形燃料を点火し、プラズマを生成するように構成された一対の電極とを含むことができる。
別の実施形態では、システムは、少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、回転して機械的パワーを出力するように構成された可動要素と、を含むことができ、可動要素はプラズマ及び熱的パワーの少なくとも一方を生成するように構成された点火チャンバの少なくとも一部を画定する。更に、システムは固形燃料を点火チャンバに給送するように構成された燃料給送装置と、電気的パワー源に結合され、固形燃料にパワーを供給してプラズマを生成するように構成された一対の電極とを含むことができる。
別の実施形態では、システムは少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、複数の点火チャンバと、を含むことができ、複数の点火チャンバは各々、プラズマ及び熱的パワーの少なくとも一方を生成するように構成されている。システムはまた、固形燃料を複数の点火チャンバに給送するように構成された燃料給送装置と、パワー源に結合された複数の電極と、を含み、複数の電極の少なくとも1つは複数の点火チャンバの少なくとも1つに関連し、固形燃料にパワーを供給してプラズマを生成するように構成されている。
別の実施形態では、システムは少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、アークプラズマ及び熱的パワーの少なくとも一方を生成するように構成された点火チャンバと、水性燃料を点火チャンバに給送するように構成された燃料給送装置と、を含むことができる。システムは、パワー源に結合され、アークプラズマを生成するために燃料にパワーを供給するように構成された一対の電極と、点火チャンバに流体結合され、機械的パワーを出力するために点火チャンバに対して移動するように構成されたピストンと、を更に含むことができる。
別の実施形態では、システムは少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、アークプラズマ及び熱的パワーの少なくとも一方を生成するように構成された点火チャンバと、を含むことができ、点火チャンバは排気口と、水性燃料を点火チャンバに給送するように構成された燃料給送装置とを含んでいる。また、電気的パワー源に結合され、アークプラズマを生成するために燃料にパワーを供給するように構成された一対の電極と、排気口に流体連通され、回転して機械的パワーを出力するように構成されたタービンとを含めることができる。
別の実施形態では、システムは、少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、回転して機械的パワーを出力するように構成されたインペラであって、アークプラズマ及び熱的パワーの少なくとも一方を生成するように構成された中空領域を含み、中空領域は、作動流体を受け取るように構成された取入口を含む、インペラと、水性燃料を中空領域に給送するように構成された燃料給送装置と、電気的パワー源に結合され、中空領域にパワーを供給して水性燃料を点火してアークプラズマを生成するように構成された一対の電極と、を含んでいる。
別の実施形態では、システムは少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、複数の点火チャンバであって、複数の点火チャンバの各々はアークプラズマ及び熱的パワーの少なくとも一方を生成するように構成された、点火チャンバと、水性燃料を複数の点火チャンバに給送するように構成された燃料給送装置と、電気的パワー源に結合された複数の電極と、を含み、複数の電極の少なくとも1つは複数の点火チャンバの少なくとも1つに関連し、水性燃料に電気的パワーを供給してアークプラズマを生成するように構成されている。
別の実施形態では、点火チャンバは、少なくともプラズマ、アークプラズマ、及び熱的パワーを生成するように構成された中空チャンバを画定するシェルと、中空チャンバと流体連通し、一対の電極に電気的に結合された燃料レセプタクルと、中空チャンバと流体連通する可動要素と、を含むことができる。
別の実施形態では、点火チャンバは中空チャンバを画定するシェルと、中空チャンバと流体連通し、燃料を中空チャンバに噴射するように構成された噴射装置と、を含むことができる。チャンバは更に、中空チャンバに電気的に結合され、プラズマ、アークプラズマ、及び熱的パワーのうちの少なくとも1つを中空チャンバ内に生成するのに十分な電気的パワーを燃料に供給するように構成された一対の電極と、中空チャンバと流体連通する可動要素と、を含むことができる。
別の実施形態では、機械的パワーを生成する方法は、固形燃料を点火チャンバに給送し、少なくとも約5,000Aの電流を固形燃料に導通させ、約10V未満の電圧を固形燃料に印加して固形燃料を点火させ、プラズマ及び熱的パワーの少なくとも一方を生成することを含むことができる。方法はまた、熱的パワーを作動流体と混合し、作動流体を可動要素へと送って可動要素を動かし、機械的パワーを出力することを含むことができ、ここで、本開示ではプラズマとアークプラズマのパワーが自然に減衰し、又は熱的パワーに変換されることを前提としている。的パワーは圧力/体積仕事などによって機械的パワーに変換されてもよい。プラズマは、MHD又はPDC変換器などの本開示のプラズマ−電気変換器などによって直接電気的パワーに変換されてもよい。電気的パワーは電動モータなどの手段によって機械的パワーに変換されてもよく、又はプラズマ若しくはプラズマアークパワーは、熱化(thermalize)されてもよく、熱的パワーは、熱を圧力/体積仕事に結合し得る熱エンジンなどの手段によって、機械的パワーに変換されてもよい。
別の方法は、水性燃料を点火チャンバに給送し、少なくとも約10,000Aの電流を水性燃料に導通させ、少なくとも約4kVの電圧を水性燃料に印加して水性燃料を点火させ、アークプラズマ及び熱的パワーの少なくとも一方を生成することを含むことができる。更に、方法は熱的パワーを作動流体と混合し、作動流体を可動要素へと送って可動要素を動かし、機械的パワーを出力することを含むことができる。
別の方法は、固形燃料を点火チャンバに供給することと、少なくとも約5,000Aを固形燃料に電気的に結合された電極に供給することと、固形燃料を点火して、点火チャンバ内でプラズマ及び熱的パワーの少なくとも一方を生成することと、プラズマ及び熱的パワーの少なくとも一方の少なくとも一部を機械的パワーに変換することと、を含むことができる。
別の方法は、水性燃料を点火チャンバに供給することと、少なくとも約5,000Aを水性燃料に電気的に結合された電極に供給することと、水性燃料を点火して、点火チャンバ内でアークプラズマ及び熱的パワーの少なくとも一方を生成することと、アークプラズマ及び熱的パワーの少なくとも一方の少なくとも一部を機械的パワーに変換することと、を含むことができる。
本開示の更なる実施形態は地上輸送用の機械を提供する。機械は、少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、プラズマ、アークプラズマ、及び熱的パワーの少なくとも1つを生成するように構成された点火チャンバと、燃料を点火チャンバに給送するように構成された燃料給送装置と、を含んでいてもよい。また、機械は、電気的パワー源に結合され、燃料にパワーを供給してプラズマ、アークプラズマ、及び熱的パワーの少なくとも1つを生成するように構成された一対の電極と、点火チャンバに流体結合され、点火チャンバに対して動くように構成された可動要素と、可動要素に機械的に結合され、輸送要素に機械的パワーを提供するように構成されたドライブシャフトと、を含むことができる。
本開示の更なる実施形態は航空輸送用の機械を提供する。機械は、少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、プラズマ、アークプラズマ、及び熱的パワーの少なくとも1つを生成するように構成された点火チャンバと、燃料を点火チャンバに給送するように構成された燃料給送装置と、を含んでいてもよい。また、機械は、電気的パワー源に結合され、燃料にパワーを供給してプラズマ、アークプラズマ、及び熱的パワーの少なくとも1つを生成するように構成された一対の電極と、点火チャンバに流体結合され、点火チャンバに対して動くように構成された可動要素と、可動要素に機械的に結合され、航空環境で推進力を提供するように構成された航空要素と、を含むことができる。
本開示の別の実施形態は海上輸送用の機械を提供する。機械は、少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、プラズマ、アークプラズマ、及び熱的パワーの少なくとも1つを生成するように構成された点火チャンバと、燃料を点火チャンバに給送するように構成された燃料給送装置と、を含んでいてもよい。また、機械は、電気的パワー源に結合され、燃料にパワーを供給してプラズマ、アークプラズマ、及び熱的パワーの少なくとも1つを生成するように構成された一対の電極と、点火チャンバに流体結合され、点火チャンバに対して動くように構成された可動要素と、可動要素に機械的に結合され、海上環境で推進力を提供するように構成された海上要素と、を含むことができる。
本開示の別の実施形態は、少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、プラズマ、アークプラズマ、及び熱的パワーの少なくとも1つを生成するように構成された点火チャンバと、燃料を点火チャンバに給送するように構成された燃料給送装置と、を含んでいてもよい作業機械を提供する。また、作業機械は、電気的パワー源に結合され、燃料にパワーを供給してプラズマ、アークプラズマ、及び熱的パワーの少なくとも1つを生成するように構成された一対の電極と、点火チャンバに流体結合され、点火チャンバに対して動くように構成された可動要素と、可動要素に機械的に結合され、機械的パワーを提供するように構成された作業要素と、を含むことができる。
本開示の実施形態では、電気的パワー源は、少なくとも約10,000A、例えば少なくとも約14,000Aであってよい。本開示の別の実施形態では、電気的パワー源は約100V未満、例えば約10V未満、又は約8V未満であってよい。本開示の更なる実施形態では、電気的パワー源は少なくとも約5,000kWであってよい。更なる実施形態では、固形燃料は水分、水吸収材料分、及び導電性要素分を含むことができ、非限定的な例は、固形燃料の少なくとも約30モル%の水分、固形燃料の少なくとも約30モル%の水吸収材料分、及び固形燃料の少なくとも約30モル%の導電性要素分を含んでいる。
更なる実施形態では、システムは、作動流体を点火チャンバに給送するように構成された取入口を含むことができる。特定の実施形態では、作動流体は空気、HO及び不活性ガスのうちの少なくとも1つを含むことができ、作動流体は大気圧未満、大気圧、及び大気圧以上の少なくとも1つの圧力で点火チャンバに給送されることができる。加えて、システムは、ピストンと点火チャンバの少なくとも一方に電気的に結合された少なくとも一対の電極を含むことができる。特定の実施形態では、燃料給送装置は、気体、液体及び固体粒子のうちの少なくとも1つを点火チャンバに噴射するように構成された噴射装置などの、固形燃料の少なくとも一部を点火チャンバに噴射するように構成された噴射装置を含んでいる。加えて、燃料給送装置はカルーセルを含むことができる。特定の実施形態では、燃料給送装置と一対の電極の少なくとも一方は、固形燃料を受容するように構成されたレセプタクルを含むことができる。
本開示の特定の実施形態は更に、冷却システム、加熱システム、真空システム、及びプラズマ変換器の少なくとも1つを含んでいる。加えて、特定のシステムは更に、固形燃料の点火によって生成される構成要素の1つ以上の捕捉、再生、及び再利用のうちの少なくとも1つを行うように構成された再生システムを含むことができる。
本開示の実施形態では、一対の電極の少なくとも一方は、タービン及び点火チャンバの少なくとも一方に電気的に結合されていてもよい。加えて、燃料給送装置は、固形燃料の少なくとも一部を点火チャンバに噴射するように構成された噴射装置を含んでいてもよく、又は噴射装置は、気体、液体及び固体粒子のうちの少なくとも1つを点火チャンバに噴射するように構成され得る。特定の実施形態では、インペラは作動流体の流れをそらすように構成された少なくとも1つのブレードを含むことができ、作動流体は空気、HO、及び不活性ガスの少なくとも1つを含んでいる。別の実施形態では、作動流体は大気圧未満、大気圧、及び大気圧以上の少なくとも1つの圧力で中空領域に給送されることができる。
本開示の実施形態では、一対の電極の少なくとも一方は、インペラと中空領域の少なくとも一方に電気的に結合される。加えて、燃料給送装置は、固形燃料の少なくとも一部を中空領域に噴射するように構成された噴射装置を含んでいてもよく、噴射装置は、気体、液体及び固体粒子のうちの少なくとも1つを中空領域に噴射するように構成され得る。
特定の実施形態では、可動要素は一対の電極のうちの第1の電極の少なくとも一部を形成することができ、第2の可動要素は一対の電極のうちの第2の電極の少なくとも一部を形成することができる。複数の実施形態では、可動要素は燃料を受容するように構成されたレセプタクルを含み、可動要素は、点火チャンバに流体結合され、プラズマ及び熱的パワーの少なくとも一方の流れを方向付けるように構成されたノズルを含むことができ、可動要素は直線、円弧、及び回転方向の少なくとも1つの方向に動くように構成され、可動要素はギヤとローラの少なくとも一方を含んでいる。
図26は、例示的実施形態による機械的パワー発生システム2010を示している。システム2010は、少なくとも1つのタイプの機械的出力を生成するように構成できる。このような出力は1つ以上の直線、又は回転方向の並進運動を含むことができる。例えば、機械的パワーの生成には、ピストン(図28を参照)、タービン(図29を参照)、ギヤ(図30を参照)、又はインペラ(図33A、33Bを参照)などのシステム2010に関連する可動要素の動きを含むことができる。可動要素は、直線、円弧、回転方向又はこれらの組み合わせで、又は1つ以上の他の方向に動くように構成できる。他のタイプの可動要素は、本明細書に記載の点火プロセス及び構成要素を使用して機械的パワーを提供してもよい。
システム2010は、水素、酸素、水又は水性燃料2020(本開示の内部SF−CIHTセルエンジンの節、化学反応器の節、及び固形燃料触媒誘導ハイドリノ遷移(SF−CIHT)セル、及びパワー変換器の節に記載されているような、本開示の固形燃料を指す)を点火するように構成できる。燃料2020は、本開示に開示されているような固形燃料を含むことができ、ここで、本開示では、燃料は他の物理状態を含み得ることが前提とされている。複数の実施形態では、燃料、又は固形燃料は、気相、液相、固体、スラリ、ゾルゲル、溶液、混合物、気相懸濁物、及び送気流のうちの少なくとも1つの状態であってよい。燃料2020は点火してプラズマを形成するように構成できる。固形燃料は前述のように、水分、水吸収材料分、及び導電性要素分を含むことができる。これらの構成要素のモル分は約1%から約99%の範囲であってよい。幾つかの実施形態では、モル分は各々、固形燃料の約30%であってよい。別の実施形態では、燃料2020は、点火してアークプラズマ、及び熱的パワーの少なくとも一方を形成し得る水性燃料を含むことができる。水性燃料は、少なくとも50%の水、少なくとも90%の水、又は約1%から100%モル/モル、体積/体積、又は重量/重量の範囲の水を含む材料を含むことができる。燃料2020は、気体、液体、及び固体を含む様々な形態の材料を含んでいてもよい。液体は更に、極めて低い粘性から極めて高い粘性までの範囲の粘性を含むことができ、スラリ又はゲルタイプの稠度の液体を含んでいてもよい。図27は固体の細長い形態の燃料2020を示しているが、他の形態の燃料2020をシステム2010で使用することも考えられる。以下に説明するように、気体、液体、又は気体、液体、又は固体の様々な形態を組み合わせた燃料2020をシステム2010で使用してもよい。例えば、燃料2020はペレット、分包、アリコート、パウダー、液滴、ストリーム、蒸気、ミスト、気体、懸濁液、又はこれらの任意の好適な組み合わせを含み得る。基本反応物には特に、H源及びO源が含まれてもよく、これらは生成物、又は中間反応生成物としてHO又はHを形成することができる。
燃料2020はまた、点火プロセスを受けるようにも構成された本開示の1つ以上のエネルギ材料を含んでいてもよい(本開示では、固形燃料は、高エネルギ収率、及び高い運動性、及びそれに対応するパワーによりエネルギ材料とも呼ばれる)。更に、エネルギ材料の燃料2020は導電性であってよい。例えば、エネルギ材料はHO、及び金属及び金属酸化物の少なくとも一方、及び導電性要素を含んでいてもよい。エネルギ材料の燃料2020は、スラリ、溶液、乳濁液、複合材料、及び化合物の少なくとも1つのような複数の物理形態、又は物質の状態を含んでいてもよい。
ある実施例において、燃料2020は、触媒の少なくとも1つ源を含んでいる本開示または発生期のHO(原子水素または原子水素の少なくとも1つ源)を含んでいて、導体と伝導力があるマトリクスの少なくとも1つを更に含んでいる触媒のハイドリノ反応物を構成する反応物を含む。ある実施例において、燃料2020は現在の開示と固体燃料の固体燃料またはエネルギー性材料の源または現在の開示のエネルギー性材料の少なくとも1つを含む。ある実施例において、触媒、触媒、原子水素の源と原子水素の源の少なくとも1つをつくるために、典型的な固形燃料2020は、HOと伝導力があるマトリクスの源を含む。HO源は、バルクHO、バルクHO以外の状態、化合物またはHOと解放結合したHOをつくるために反応の少なくとも1つを受ける化合物の少なくとも1つを含むかもしれない。HOが吸収されるHO、結合したHO、物理吸着されたHOと水和水の少なくとも1つの状態にあるHOと、相互作用する化合物を、結合したHOは含むかもしれない。燃料2020は、バルクHO、吸収されるHO、結合したHO、物理吸着されたHOと水和水の解放の少なくとも1つを受ける導体と一つ以上の化合物または材料を含むかもしれなくて、反応生成物としてHOを持つかもしれない。さらに典型的な固体またはエネルギー性材料燃料2020は、水化物の吸湿物質と導体(水化物のカーボン)である;水化物のカーボンと金属、金属酸化物、金属またはカーボンとHOの混合物;そして、金属ハロゲン化物、金属またはカーボンとHOの混合物。金属と金属酸化物は、遷移金属(例えばCo、Fe、NiとCu)を含むかもしれない。ハロゲン化物の金属は、MgまたはCaとハロゲン化物(例えばF、Cl、BrまたはI)のようなアルカリ土類金属を含むかもしれない。金属が、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びIn、のグループの少なくとも1つのようなHOとの熱力学的に不利な反応を持つかもしれないが、ここで、燃料2020は、HOの添加によって再生されるかもしれない。ハイドリノ反応物を構成する燃料2020は、スラリー、溶液、エマルジョン、複合物と化合物の少なくとも1つを含むかもしれない。
システム2010は、一つ以上の電極を含むこともできる。たとえば、システム2010は一対の電極2030を含むことができる。他の構成要素が回転性であるか、弓形であるか線形運動を含む一つ以上の方向で運動のために構成した又は、電極2030は動かせる構成要素(例えばギア、歯車、ローラー)を含むことができる。電極2030は、動かない一つ以上の電極と動く一つ以上の電極を含むこともできる。すべての電極は動かないかもしれないか、動かせるかもしれない。たとえば、電極2030が動かないままの間、燃料2020が線形に動くか、電極2030と比較して回転するのを許すように、電極2030は構成されることができる。電極2030は、摩耗するように構成されもするかもしれない。
一般に、電流が燃料2020全体で適用されることができるように、電極2030は燃料2020と相互作用するように構成されることができる。燃料は、非常に導電性が高いかもしれない。燃料2020は、約2,000Aから100,000Aの範囲である高電流を応用することによって点火されるかもしれない。例えば、電圧はおよそ1Vから100Vの範囲で、下でそうするかもしれない。あるいは、非HO物質を含んでいるマイナーな添加剤有り無しでHOのような燃料には、高い抵抗があるかもしれない。点火は、電極2030に十分な高電圧と電流を応用することによって達成されるかもしれない。たとえば、電極2030の中の1kV〜50kVとして。そのような点火プロセスはプラズマ、アーク・プラズマ、物質の類似した形の少なくとも1つをつくるかもしれなくて、物質を熱した。光、熱と他の反応生成物は、形成されるかもしれない。
電極2030は、電気パルスを燃料2020に適用するように構成される。具体的には、高輝度電流の流れのアプリケーション、高電流を成し遂げる燃料の抵抗に適切な低度のまたは高輝度電圧または燃料2020の中の他の高輝度パワー・フローを許すように、電極2030は設計されていることがありえる。下で説明されるように、一つ以上の電極2030は動かせるか静止した構成要素に結合するかもしれない。たとえば、一つ以上の電極は、ピストン、タービン、ギア、インペラーまたは他の動作素子に結合するかもしれない。一つ以上の他の電極は、点火チャンバーまたは中空の領域(点火チャンバーまたは中空の領域に関連した導管またはシステム2010のもう一つの固定部分)に結合するかもしれない。
電極2030は、一つ以上の電気パルスに対応するために、特定の寸法がある適当な材料から作られるかもしれない。電極2030は、必要に応じて作動することを絶縁、冷却と制御メカニズムに要求もするかもしれない。電流の高いAC、DCまたはACDC混合物が電極2030全体で適用されることができると考えられる。電流は、およそ100Aから1,000,000A、1kAから100,000A、又は10kAから50kA,の範囲にあり、及びDC又はピークAC電流密度は、およそ100A/cmから1,000,000A/cm、1,000A/cmから100,000A/cm、又は2,000A/cmから50,000A/cm、の範囲にあるかもしれない。DC又はピークAC電圧は、およそ0.1Vから50kV、1kVから20kV、0.1Vから15V、又は1Vから15V、の範囲にあるかもしれない。AC周波数は、およそ0.1Hzから10GHz、1Hzから1MHz、10Hzから100kHz、又は100Hzから10kHz、の範囲にあるかもしれない。そして、パルス時間は、およそ10−6sから10s、10−5sから1s、10−4sから0、ls、又は10−3sから0.01s、の範囲にあるかもしれない。
電極2030が、15Vのピークより小さい電圧で60Hzを適用し、電流は、およそ10,000A/cm及び50,000A/cmピークの間で、電力は、およそ10,000W/cm及び750,000W/cm.の間であるかもしれない。広範囲にわたる周波数、電圧、電流とパワーは、適用されるかもしれない。たとえば、100かける前記のパラメータへのおよそ1/100回の範囲も、適当かもしれない。特に、低圧、高電流パルス(点溶接機によってつくられる1つのような)によって、燃料は点火されるかもしれない。そして、テイラー−ウィンフィールド模型のND−24−75点溶接機の2つの銅の電極の間で閉じ込めによって成し遂げられる。60Hzの電圧はおよそ5〜20VのRMSであるかもしれない、そして、燃料2020を通しての電流と電流密度は、およそ10,000Aから40,000A、及び10,000A/cmから40,000A/cm,であるかもしれない。
システム2010は、他系、装置または構成要素を含むこともできる。たとえば、システム2010は冷却システム2040、燃料送出量装置2050、再生システム2060と電力源2070を含むことができる。冷却システム2040は、システム2010(例えば電極2030)の一つ以上の構成要素を冷却するように構成されるかもしれない。燃料送出量装置2050は、電極2030に燃料2020を配達するように構成されるかもしれない。再生システム2060は、燃料2020と関連した一つ以上の材料を再生するように構成されるかもしれない。たとえば、燃料2020の範囲内で含まれる金属の形は、捕えられるかもしれなくて、リサイクルされるかもしれなくて、燃料送出量装置2050に戻されるかもしれない
電力源2070は、電極2030にpower(例えば電力)を供給するように構成されるかもしれない。いくつかの面では、パワー源2070は、プラズマを生産するために十分なパワーを供給するように構成されることができる。たとえば、パワー源2070は、少なくともおよそ10,000のA、少なくともおよそ14,000のA、およそ100V未満、およそ10V未満、およそ8V未満または少なくともおよそ5,000kWでありえる。他の面では、パワー源2070は、アーク・プラズマを生産するために十分なパワーを供給するように構成されることができる。たとえば、パワー源2070は、少なくともおよそ10,000のA、少なくともおよそ12,000のA、少なくともおよそ1kV、少なくともおよそ2kV、少なくともおよそ4kVまたは少なくともおよそ5,000kWでありえる。
図27で示すように、2020がそうである燃料がプラズマ、アーク・プラズマまたは熱パワーの形少なくとも1つに反応した点火チャンバー2080を、システム2010は含むこともできる。下で説明されるように、システム2010は一つ以上の点火チャンバー2080を含むことができる。プラズマと熱パワー形成の水点火または少なくとも1つに関連した力と温度に耐えることができる金属または他の適当な材料の、チャンバー2080はつくられることができる。チャンバー2080は、水に点火することにふさわしい環境を提供するように構成される一般に円筒形の導管を含むことができる。チャンバー2080は、異なるアプリケーションのためにさまざまに形づくられることができるか、寸法決めされることができるか、構成されることができる。
下で説明されるように、一つ以上の動作素子を機械動力を出力するように構成して動くように、チャンバー2080は構成されることができる。チャンバー2080は一つ以上の港、カム、インジェクション装置を含むこともできる、あるいは、他の構成要素は流体が室2080に入るか、出るのを許すために構成した。特に、チャンバー2080は、チャンバー2080に流体のデリバリーを許すように構成される吸気口を含むことができる。チャンバー2080は、流体がチャンバー2080から出るのを許すように構成される出口ポートを含むこともできる。機械動力を提供するためにプラズマ、アーク・プラズマと熱パワーの少なくとも1つとともに動くように作業流体を構成して動くために、そのような港は構成されるかもしれない。作業流体は、プラズマ、アーク・プラズマと熱パワーの少なくとも1つで、オペレーティングができる空気、不活性ガスまたはもう一つの流体を含むかもしれない。作業流体または他のタイプのどんな流体でも、加圧した状態でチャンバー2080に配達されるかもしれない。特に、流体は気圧の下に、気圧で、または、気圧より上に圧力でチャンバー2080に配達されることができた。チャンバー2080に流体を供給する前に流体に圧力をかけるのに、例えば、いろいろな構成要素排気タービン過給機または過給機は用いられることができた。
点火チャンバー2080は、プラズマ、アーク・プラズマと熱パワーの少なくとも少なくとも1つをつくるために構成される中空室を定めているシェルを含むこともできる。チャンバー2080は、中空室で燃料レセプタクルを流体連通に含むこともできる。燃料レセプタクルは、一対の電極に電気的に結合されるかもしれない。チャンバー2080は、中空室で動作素子を流体連通に含むこともできる。
典型的な実施例によれば、図28は点火チャンバー2080を表す。図示の通り、チャンバー2080は、エネルギーの一部を変えるように構成されるピストン2090を含む−機械動力への燃料2020の点火により提供される。ピストン2090は、燃焼室(例えば、チャンバー2080)の中で、往復動式運動のために構成されることができる。他の実施例に、なめらかにチャンバー2080に接続している燃焼室で、ピストン2090は往復動式運動を受けることができる。ピストン2090は、寸法取りされることもできて、いろいろな燃焼環境で、そして、いろいろな可燃性の燃料で動くように設計されていることもできる。さらに、ピストン2090は材料の範囲から作られることができる。そして、焼却プロセスのタイプと必要条件次第である。下で更に詳細に説明されるように、他のタイプの動作素子は機械動力を提供するのにも用いられるかもしれない。そのうえ、システム2010は、スターリング・エンジンとして動くために修正されることができた。
たとえば、図29で示すように、タービン2100は、回転性パワーを提供するために、一つ以上のチャンバー2080から出力で流体連通にあるかもしれない。図29に示されるシステム2010は他の構成要素(例えば一つ以上のさらなるタービンまたはコンプレッサー)を含むかもしれない。そして、チャンバー、増量剤送風機、空気取入口、過給機、改革者、クーラー、モーター、ジェネレーター、回収熱交換器、再サーキュレータ、熱交換器、制動器または排気を混ぜる。そのように、システム2010はブレイトン−制式機関またはその修正として構成されることができた。他の構成要素、装置とシステムが、システム2010と統合されるかもしれないか、機械動力を提供するために、システム2010とともに使われるかもしれない。
典型的な実施例によれば、図30はアノード2110とカソード2120を含む電極2030を表す。図示の通り、アノード2110とカソード2120は、回転するように構成される。したがって、電極2030はギア2125を含むことができる。カソード2120は、歯2140と関連した燃料2020のペレット2130でも示される。燃料送出量装置2050は、歯2140と比較してペレット2130を置くことができる(たとえば、歯2140の先端で)。他の実施例(図示せず)に、ペレット2130は隣接した歯2140の間に部分的に少なくとも位置することができたか、アノード2110に置かれることができた。
カソード2120または燃料2020は、どんな適当なメカニズムを用いてでも互いに結合することができた。たとえば、機械の把持装置(図示せず)が、歯2140にカップル・ペレット2130に使われることができた。液体状態の燃料2020は、表面張力を通してカソード2120に連結することができた。磁気で他の力が、使われることもできた。
燃料20またはペレット2130は、いろいろな移送機構を用いたシステム2010のまわりに動かされるかもしれない。たとえば、機械式メカニズム(例えば、らせんぎり、ローラー、螺旋、ギア、コンベヤベルトなど)が、使われるかもしれない。空気であるか、油圧であるか、静電であるか、電気化学的であるか、他のメカニズムが使われるかもしれないことも考えられる。燃料2020が一方または両方の電極2030の望ましい領域内に流入して、静電的にそれを支持するようなものに、燃料2020と電極2030の歯2140の望ましい領域は逆静電的にチャージされるかもしれない。対向した歯2140がかみ合うとき、燃料2020はその後点火されることができる。もう一つの実施例に、例えば、たとえば、ばね荷重によって、または、空気圧工学または作動によって、ローラーまたはギア2125は、メカニズムをバイアスすることによって、互いの方へ緊張を維持する。間にそこの燃料2020の歯2140と圧縮をかみ合わせることは、伝導力がある燃料2020を通してかみ合い歯2140の間で電気的接触を引き起こすかもしれない。
一旦カソード2120に結合するならば、近い近くに、または、アノード2110との接点にペレット2130を持ってくるために、ペレット2130は回転することができる。一旦とても置かれるならば、高輝度電流は電極2030全体で適用されるかもしれない。そして、燃料2020で水の点火を引き起こす。ペレット2130の点火処理に起因する膨脹ガス2135は、電極2030の回転を引き起こすかもしれない。そのような回転は、回転性パワーを提供するために、シャフト(図示せず)に結合するかもしれない。
各々、n−第lの歯中の隙間の燃料が噛み合い歯車の歯n−1によって圧縮されて、燃料2020が第n番目の歯中の隙間内に流入するn歯または底が着陸させる整数を含んでいる一組のやまば歯車を、一つ以上のギア2125は含むことができる。本開示(例えばインター指のあるポリゴンであるか三角形の歯のあるギア、ウォーム・ギヤと当業者に知られているらせんぎり)によって、ギア2125の他の幾何学的形状またはギア2125の機能は考えられる。
電極2030は、導電および非電導性領域を含むことができた。たとえば、アノード2110の歯2140が非電導性であるかもしれない間、カソード2120の歯2140は導電材料を含むかもしれない。その代わりに、アノード2110の歯2140の間の材料は伝導しているかもしれない。そして、ペレット2130を通過するアノード2110とカソード2120の間で導通経路を提供する。接点がかみ合って2020を活気づけて、他の領域で絶縁している導電鉗合領域をギア2125が持つならば、電流燃料2020を通してのフローで選択的にある。鉗合領域が伝導力があるためにおおわれている金属でありえる間、ギア2125の少なくとも部分は非導電性セラミック材料を含むかもしれない。
動作において、ギア2125がかみ合うとき高電流が燃料2020の中を流れるように、ギア2125は断続的に付勢されるかもしれない。彼らがかみ合って、燃料2020の流れはペレット2130のデリバリーをギア2125と合わせるように調節されるかもしれない、そして、電流はペレット2130を通して流れが引き起こされる。それに伴う高い電流の流れは、点火する燃料2020を引き起こす。結果として生じるプラズマは、ギア2125の側を外へ拡大する。燃料2020の流れの方向にギア2125とトランスバースのシャフトと平行である軸に沿って、プラズマ膨張流はあるかもしれない。さらに、プラズマの一つ以上の流れは、同期変流機を対象としてあることができる(例えばMHDコンバータ(下で更に詳細に説明される)では)。プラズマのさらなる流の方向は、ヘルムホルツコイルまたは磁気瓶のそれらのような磁石を閉じ込めることで達成されているかもしれない。
材料を取り除くプロセスが点火プロセスによって歯車の歯2140に堆積した又は、電極2030は再生システムを含むかもしれない。加熱または冷却システム(図示せず)も、含まれるかもしれない。
カソード2120のあらゆる歯2140が付随する数字でペレット2130に結合するかもしれないが、いくつかの実施例において、一つ以上の歯2140はペレット2130に連結しないかもしれない。その上、燃料2020(たとえば、ペレット2130の異なる数)の他の形が異なる歯2140の上に各々に置かれるかもしれない又は、アノード2110、カソード2120または両方の電極2030はペレット2130のいろいろな分布を含むかもしれない。
隙間で燃料2020を推進するために回転するかもしれないギア2125(またはローラー)は、オペレーション燃料2020の中に、連続的に流れられるかもしれない。一組のギア2125のかみ合っている領域を含んでいる電極2030の間でスペースを充てんすることが回転して、燃料2020は連続的に点火されるかもしれない。そのようなオペレーションは、一般に一定の機械のまたは電力出力を出力するかもしれない。
カソード2120が動かないままの間アノード2110が動く(例えば、回転する)所で、図31は、もう一つの典型的な実施例によって、電極2030を表す。他の実施例に、カソード2120は動くかもしれない、そして、アノード2110は動かないままかもしれない。
図示の通り、燃料送出量装置2050は、歯2140の間にペレット2130を配達する。それから、アノード2110の回転は、カソード2120の近い近くとともに、または、それに接点にペレット2130を持ってくることができる。それから、同様の方法でその記述された上記にとって、ペレット2130の範囲内の水の点火は、アノード2110の回転を引き起こすことがありえる。
もう一つの電極2150(それはアノード2110またはカソード2120を含むことができる)が回転性突きを提供するために電極2150のまわりに置かれる一つ以上の点火フロー入口2160を含む構成を、図32は例示する。たとえば、図32で示すように、点火ガスが斜めにフロー入口2160を出るような電極2150の円周と比較して、フロー入口2160は角度をつけられることができた。そのような角度をつけられたスラストは、電極2150に回転を提供することができる。他の物(図示せず)(例えばバッフル、導管または他のメカニズム)は電極2150の上で回転性力をつくるのに用いられるかもしれない。そして、それはシャフト(図示せず)または他の構成要素をその後回転性パワーを出力するようにすることができた。
図33A、33Bは、点火プロセスがインペラー2170を回転させるのに用いられるそれによってシステム2010の実施例を、例示する。そのような半径方向流インペラーは、燃料2020(上述の)を用いた点火プロセスまでに運転されるかもしれない。図33Aで示すように、燃料送出量装置2050は、インペラー2170の中心、くぼんだ領域2180の方へ広がるかもしれない。図33Bで示すように、ペレット2130は通常、くぼんだ領域2180の中に置かれるかもしれない。ペレット2130がくぼんだ領域2180の中に位置するとき、電極(図示せず)はくぼんだ領域2180の中に位置することもできて、ペレット2130に電気的に結合するように構成されもするかもしれない。きちんと一旦置かれるならば、ペレット2130は点火されることができる。そして、放射状に膨脹点火ガスやプラズマを生産する。これらのガスは、インペラー2170の一つ以上のブレード2190で指示されるかもしれない。ブレード2190はインペラー2170に斜めに点火ガス流動を指示するかもしれない。そして、インペラー2170の上で回転運動を与える。
図34は、システム2010(燃料送出量装置2050は円形コンベヤー2200を含む)のもう一つの典型的な実施例を表す。円形コンベヤー2200は、回転運動を通して電極2030の間に一般に燃料2020を動かすように構成されることができる。たとえば、きちんと一旦点火室2080の中に置かれるならば、高輝度電気パルスはペレット2130に適用されることができる。システム2010の他の構成要素は、上で記述される。
本開示のもう一つの実施例は、図35Aおよび35B(燃料送出量装置2050は点火チャンバー2080に動かせるように結合する)に示される。特に、円形コンベヤー2200はレセプタクル2210の中でペレット2130を受けるように構成されることができる。一旦ペレット2130がレセプタクル2210に結合するならば、円形コンベヤー2200は点火チャンバー2080の開口2220について位置ペレット2130に回転するかもしれない。たとえば、ペレット2130は開口2220内に、または、流体相互通信開口2220で置かれることができた。適切に一旦置かれるならば、高輝度電気パルスは電極2030全体で適用されるかもしれなくて、ペレット2130を通過するかもしれない。点火ガスは拡大するかもしれなくて、そうする際に、駆動ピストン2090に圧力をピストン2090に適用するかもしれない。
図36は、システム2010(円形コンベヤー2200はチャンバー配列2230と協力する)のもう一つの典型的な実施例を表す。チャンバー配列2230は、2点火チャンバー2080以上のコレクションを含むことができる。動作において、チャンバー配列2230は、円形コンベヤー2200または燃料送出量装置2050のもう一つの形と比較して動くことができる。たとえば、配列2230は静止した燃料送出量装置2050と比較して、回転して動くかもしれない。あるいは、円形コンベヤー2200が動く間、チャンバー配列2230は動かないままかもしれない、あるいは、配列2230と円形コンベヤー2200は動くかもしれない。
燃料送出量装置2050からの燃料は、順次、または、同時に、配列2230の一つ以上の点火チャンバー2080に詰められるかもしれない。一旦載せられるならば、一つ以上のチャンバー2080の一つ以上のペレット2130はパワー一つ以上ピストン、タービン、ギアまたは他の動作素子(図示せず)に焼かれるかもしれない。システム2010が単一円形コンベヤー2200で示される間、複数の円形コンベヤー2200が配列2230に燃料を供給するのに用いられることができたことも考えられる。そのようなシステムは単一点火チャンバー2080と関連した単一円形コンベヤー2200を含むことができた、そのため、4つの円形コンベヤー(図示せず)は配列2230の4つの点火チャンバー2080に燃料を供給する。そのような具体化は、単一円形コンベヤー2200を用いてより大きな発火頻度を考慮に入れることができた。
先に述べたように、水性燃料2020は、ガス、液体または固体を含む一つ以上の諸式で供給されるかもしれない。固体ペレット2130はいろいろな形で提供されるかもしれない、そして、上記の図に示されるホッケー・パックは典型的である。他の具体化において、ペレット2130は立方であるか、球面であるか、タブレット形であるか、不規則であるか、少なくとも他の適当な形でありえる。さらに、ペレット2130はmm、ミクロンとナノメートル・サイズの粒子を含むどんな適切なサイズでも作られることができた。
ペレット2130の形と寸法は、電極2030の構成に影響するかもしれない。たとえば、図37Aで示すように、37B、パック−タイプ・ペレットは、十分に形づくられたレセプタクル2240で受け取られることができる。レセプタクル2240の一部は壁元素2250によって作られるかもしれない。そして、それは動かないかもしれないか動かせるかもしれない。そして、それはかつて受け取られるペレット2130を囲むかもしれないか、部分的に囲むかもしれない。レセプタクル2240の一部は、一つ以上の電極2030でも作られるかもしれない。図37Aにさらに示されるように、37B、電極2030や壁元素2250の異なる構成は異なる力方向(「F」として示される矢)をつくることができる。さらに、違って形づくられた電極2030や壁元素2250は、図37Cで示すように違って形づくられたレセプタクル(例えば球面レセプタクル2240)をつくるように構成されることができる。
上で説明されるように、固体、液体または燃料2020のガス形が使われるかもしれない。図38Aおよび38Bで示すように、そのような燃料は、一つ以上のインジェクション装置2260を用いた点火チャンバー2080に注入されるかもしれない。液体、スラリー、ジェルまたはガスにおいて、最初のインジェクション装置2260は、粉粒体の微細流れで水または水性材料を供給するように構成されるかもしれない。先に述べたように(後者はいくつかのHOまたは形HOを本開示のいくつかの実施例に含む)、固形燃料またはエネルギー性材料を供給するように、第2のインジェクション装置2260は構成されるかもしれない。電極2030と比較して材料の適切なミキシングや位置決めを提供するために、一つ以上の材料の流れは、チャンバー2080に導かれるかもしれない。
他の具体化において、一つ以上のインジェクション装置2260は、チャンバー2080に作業流体を配達するように構成されることができる。作業流体は、空気、不活性ガス、他のガスまたはガス組合せまたは液体を含むことができる。作業流体は、大気のものより劣った圧力で、大気のもので、または、大気のものより上に注入されることができる。
図38Aが単一点火チャンバー2080と関連した2つのインジェクション装置2260を表すが、一つ以上のインジェクション装置は一つ以上のチャンバー2080と関係しているかもしれない。インジェクション装置2260が一つ以上の電極2030を含むかもしれないことも考えられる。一つ以上の電極は、点火チャンバー2080と比較して動かないかもしれないか、動かせるかもしれない。たとえば、図38Bで示すように、ピストン2090はカソードを含むかもしれない、そして、チャンバー2080はアノードを含むかもしれない。電極2030とチャンバー2080間の相対運動は、燃料2020の再生を許すかもしれないか、メンテナンスを還元するかもしれないか、システム2010の操作生命を長くするかもしれない。さらに、一つ以上のインジェクション装置2260は点火チャンバー2080と比較して動かせるかもしれなくて、上述の燃料送出量装置2050に類似しているかもしれない。燃料2020の点火の前に点火チャンバー2080と比較してインジェクション装置2260を動かすことは、メンテナンスを還元するかもしれなくて、注入装置2260の操作寿命を長くするかもしれない。
他の面では、一つ以上のインジェクション装置2260が、上述のシステム2010で使われることができた。たとえば、細粉の形の燃料2020は、歯2140の領域に噴霧されるかもしれない。隣接した電極2030の間で閉じ込められる燃料は点火されるかもしれない。そして、力を可動要素へ移す。そして、機械動力を出力する。もう一つの面では、図38Aおよび38Bで示すように、燃料2020は窪んだ領域2180に注入されるかもしれない。
図39は、システム2010(点火チャンバー2080は少なくとも部分真空を含む)のもう一つの典型的な実施例を表す。具体的には、ピストン2090を含んでいるチャンバー2080のくぼんだ領域は、少なくとも部分真空を含むかもしれない。真空は、およそ10−1Torrから約10−10Torrの範囲内にあるかもしれない。いくつかの具体化において、気圧が使われるかもしれない。他の具体化において、大気の圧力超過が、使われるかもしれない。
動作において、図39の中で示されるように、ピストン2090は左右を動かすかもしれない。たとえば、チャンバー2080の左側の燃料2020の点火は、ピストン2090を正しくするかもしれない。それから、チャンバー2080の右側の燃料2020の点火は、残ったピストン2090を動かすかもしれない。点火サイクルの間に、燃料送出量装置2050は、燃料2020を補充するかもしれない。ピストン2090は機械の加盟(図示せず)に結合するかもしれない。そして、出力機械動力に構成される。そのような閉ループ具体化は、文字型、β−タイプ、ガンマ−タイプ、フリーピストン、フラットと他のタイプのスターリング・エンジンを含むスターリング・エンジンとして動くのに適していることがありえた。
閉ループシステムは、一つ以上の動作素子で作動することもできた。そして、一般に、システム2010の一つ以上の構成要素は、閉ループシステムの一部を作ることができた。たとえば、チャンバー2080は、作業流体を再循環させるように構成される閉ループシステムの一部を作ることができた。そのようなシステムは、熱交換器として作動することができた。たとえば、作業流体が加熱冷却元素の間で回るそれによって冷凍サイクルを、システム2010は運営することができた。少なくともパワー形成をプラズマ、アーク・プラズマとサーマルでやってい保つために、そのようなシステムは、必要に応じて周期的な燃料噴射2020を含むかもしれない。
幾つかの実施例において、MHD電極の役割をする少なくとも1対の伝導力がある元素2270を含んでいるか、電極2270の一組と磁石2270が互いへのトランスバースである、そして、両方ともプラズマ・フローの方向へのトランスバースである燃焼室2080の前後軸として示されるフローの軸に直交磁界を生産するために磁石2270を含んでいる一つ以上の磁気流体力学(MHD)コンバータを、図39のシステム2010は、含むことができた。他の具体化において、類似した装置は、電力を発生させるように構成される。たとえば、プラズマ筋無力症のコンバータ(PDC)では、電力を発生させるためにチャンバー2080に置かれる対応して対磁化していない伝導力がある元素(図示せず)で、チャンバー2080に置かれる一つ以上の磁化された伝導力がある元素(図示せず)が、使われるかもしれない。他の具体化において、電磁ダイレクト・コンバータ、電荷漂流コンバータまたは磁気閉じ込めは、電力を発生させるのにも用いられるかもしれない。
MHD電力変換は、イオンまたはプラズマのフローを磁気フィールドの上に動かすことに頼る。電極配置に従い、正と負のイオンはいろいろな軌道に沿って指示されるかもしれない、そして、電圧は電極の間で適用されるかもしれない。イオンの質量フローをつくる典型的MHD方法は、ノズルを通してイオンで播種される高圧ガスを膨張させることを含む。そらされたイオンを受けるために偏向フィールドに関して位置する一組の電極で、これは交差した磁気フィールドで高速のフローをつくることができる。システム2010では、点火反応の圧力は、大気のものより典型的に大きいが、必ずしもそうであるというわけではない。方向質量フローは、イオン化膨脹プラズマを形成するために、燃料2020の点火によって達成されるかもしれない。
そのような構成は、水の点火から、機械で電気パワーの発生を考慮に入れることができた。そのほかに、少なくとも、点火プロセスまでに生産される電気エネルギーの一部が、システム2010のパワー電極2030または他の電気部品に使われることができた。
図40は、システム2010(一つ以上のタービン2280はフロー室2290の中に位置する)のもう一つの典型的な実施例を表す。一つ以上のインジェクション装置2260は、フロー・チャンバー2290にも導かれるかもしれない。
チャンバー2080のために先に述べたように、フロー・チャンバー2290は、燃料2020に点火するように構成されることができる。フロー室2290を通り抜ける作業流体を受けるように、フロー・チャンバー2290は、構成されることもできる。図示の通り、タービン2280はインジェクション装置2260の上流で作業流体のフローを受けるかもしれなくて、少なくとも部分的に作業流体を圧縮するかもしれない。それから、インジェクション装置2260は圧縮作業流体に一つ以上の材料を、先に述べたように、注入するかもしれない。点火は第2の下流のタービン2280によって作業流体を拡大するかもしれない。そして、スラストをつくる。あるいは、機械動力はシャフト(図示せず)を経た出力またはタービン2280に機械的な結合他の装置であるかもしれない
図41は、システム2010(スラスタ2320は矢で示すようにスラストを提供するように構成される)のもう一つの典型的な実施例を表す。たとえば、燃料2020は通路2300に供給されるかもしれない。いくつかの具体化において、燃料2020や通過2300の流体は、要素2310によってノズル2330に少なくとも部分的に向けられるかもしれない。そのうえ、通過2300において燃料2020または流体を圧縮するか、指示するために、通過2300は構成されることができる。上で説明されるように、通過2300の流体は作業流体を含むことができる。一つ以上の電極2030は、通過2300または元素2310と関係していることがありえる。そのような取り決めは、スラスタ2320を提供するのに用いられることができる。
動作において、燃料2020は先に述べたように点火されることができる。たとえば、高電流起動点火は、スラストを提供するかもしれない膨脹プラズマをつくることができる。膨脹プラズマにスラストを提供するように指示するように構成されるノズル2330を除いて、スラスタ2320はクローズドセルを含むかもしれない。もう一つの具体化において、スラスタ2320は磁気であるか他のプラズマ閉じ込め領域を含むことができる。添加された構成要素は、磁気界磁に高電流によって点火の後、電極2030から誘導された方法でフローにプラズマを引き起こすように指示することができる。もう一つの具体化において、スラストを提供するために当業者に知られているイオン・モーターとイオンスラスタで、非常にイオン化プラズマが使われるかもしれない。
機械動力を必要としている広範囲にわたるアプリケーションで、ここに記述されるシステム、エンジンと点火プロセスは、使用を発見するかもしれない。たとえば、現在のシステム、装置と方法が、使われるかもしれないか、地上配備もので動くために、すぐに構成されるかもしれない(航空、海兵隊員、潜水艦または宇宙環境)。ここに記述される原理を使っている機械動力生成は、使用を輸送、鉱業、農業または工業的設備で見つけるかもしれない。たとえば、大きな出力モーターが、産業の処理、発電、HVACまたは製造設備で使われるかもしれない。中間の出力アプリケーションは、使用を車、トラック、電車、ボート、モーターバイク、スクーター、ジェットスキー、スノーモービル、船外船用エンジン、フォークリフト、その他に含むかもしれない。小型出力モーターを必要としている白物(例えば、冷蔵庫、洗濯機、さら洗い器など)、庭造り装置(例えば、芝刈機、除雪機、生意気なカッターなど)または他のアプリケーションでも、ここに記述される特集が、使われるかもしれない。
たとえば、本開示の実施例が、機械を地上配備輸送のために構成して使われるかもしれない。他の共西洋が輸送元素に出力機械動力に構成した又は、上述のシステム2010の一つ以上の面は駆動軸に機械的に結合するかもしれない。輸送元素は、ランド面の上に運動を提供するために、車輪、トラック、ギア・アセンブリ、油圧部材または他の装置の少なくとも1つを含むことができる。地上配備輸送、含むこと、自動車、オートバイ、スノーモービル、トラックまたは電車のために、いろいろな機械はじっと見つめられる。他のタイプの個人で、娯楽用で、商用車両も、じっと見つめられる。
もう一つの具体化において、システム2010の一つ以上の面が、機械を航空輸送のために構成して使われることができた。そのような機械は、推進力を提供するように構成される一つ以上の航空元素を含むことができる。航空要素が航空環境で推進力を生産するように構成される航空プロペラ、コンプレッサーまたは他の元素を含むことができたと考えられる。そのような機械は、ターボジェット、ターボファン、ターボプロップ、ターボシャフト、プロップファン、ラムジェット、スクラムジェットまたはもう一つの種類の航空エンジンを含むことができた。
本開示の面は、海洋環境で動くために、構成されることもできた。たとえば、海の要素は海洋環境で推進力を提供することができて、船用プロペラを含むかもしれない。他のタイプの海の要素は通常の知識を有する者によってじっと見つめられることができて、加速ジェット、hydroであるジェット、噴射水または他のタイプの水エンジンの一部を作ることができた。
本開示のさらに他の面は、機械動力を提供するように構成される仕事要素を備えている仕事機械を含む。仕事要素は、芸術で知られている回転シャフト、往復動式ロッド、歯車、らせんぎり、ブレードまたは他の構成要素を含むことができる。仕事要素は、冷蔵庫、洗濯機、さら洗い器、芝刈機、除雪機、ブラシカッターまたは他のタイプの仕事機械の一部を作ることができる。
XI.実験
A.エネルギー及び固体燃料再生に関して典型的なSF−CIHTセル・テスト結果
サンプルが含んだ実験的なテストでは、1cmのニッケル・スクリーン導体は、NiOOH、11重量%のカーボンと27重量%のNi粉の細い(厚さ<1mm)テープ・キャストコーチングで塗装した。材料はテイラー−ウィンフィールド模型のND−24−75点溶接機の2つの銅の電極の間で閉じ込められて、低圧、高電流電気エネルギーの短いバーストを受けさせられた。適用された60Hzの電圧はおよそ8Vのピークであった、そして、ピーク電流はおよそ20,000のAであった。およそ46Jのエネルギー入力によるおよそ0.14msの後、材料はおよそ1msで蒸発させた。高いキャパシタンス、巡回される短絡である高エネルギ、マルチ−キロボルト充電される、キャパシターで観察される爆発線現象を引き起こすのに、8Vが十分だったかどうかこと決定するために、ワイヤーのいくつかのゲージは、テストされた。赤く輝くことへの既知の抵抗加熱と0.25mmの直径Auワイヤーの場合メルティングへの暖房だけは、観察された。
正味350mgのNiOOHと50mgのNi金属を蒸発させる熱力学的に計算されたエネルギーは、3.22kJ又は9.20kJ/gのNiOOHであった。NiOOH分解エネルギーが基本的にゼロであるので、この実験は大きなエネルギー放出を示した。40Jの取るに足りない全エネルギーの後開始される爆発は、適用された。爆発は、3.22kJの熱エネルギーが1,100,000W(1.1MW)の熱出力と対応して3msでリリースされる原因になった。1cmの面積と<1mmの厚さのサンプル寸法があれば、容積出力密度は11X10W/lサーマルを上回った。オーシャンオプティクス可視分光計で記録される可視スペクトルの発作から黒体放射カーブまで、ガス温度は25,000Kであった。
検討すると、正味350mgのNiOOHの観察された蒸発と反応混合物の50mgのNiメッシュ構成要素を提供する計算された熱エネルギーが3.22kJである。350mgのNiOOH固形燃料内のHのモル数は2mmolesである。2/3化学量論のHがHOH触媒になる、及び1/3がハイドリノH(1/4)になる、に伴う、HからH(1/4)へのハイドリノ反応のための、50MJ/moleのH(1/4)の計算されたエンタルピーに基づく、H(1/4)の形成による対応する最大の理論的なエネルギーは33kJである;それにより、有効水素のおよそ10%が、H(1/4)に変わった。対応するハイドリノ反応産出高は、64.4umoles H(1/4)である。
固形燃料のもう一つの具体化は、水化物だった100mgのCo粉と20mgのMgClを含んだ。反応物はペレットに圧縮されて、ペレットに低圧、高電流電気エネルギーの短いバーストを受けさせることによって、テイラー−ウィンフィールド模型のND−24−75点溶接機で点火された。適用された60Hzの電圧はおよそ8Vのピークであった、そして、ピーク電流はおよそ20,000Aであった。爆発はアルゴンを満たした手袋バッグで生じて、約3つのkJのプラズマ・エネルギーをリリースした。ナノである粉として凝縮されるプラズマの粒子。生成物は10mgのHOで水化物だった、そして、点火は繰り返された。再生された固形燃料の繰り返し爆風は最初より強力だった。そして、およそ5kJのエネルギーをリリースした。
B.固定燃料のSF−CIHTセルの熱容量計
パー6774カロリメータ温度計による1341の質素にジャケット付きカロリメータが固体の燃料ペレットの上でオプションをつけるパーを利用して、熱量測定は実行された。カロリメータのパー1108酸素燃焼室は、高電流で化学反応の開始を許すために修正された。カロリメータの熱容量の校正または端が各々のサンプルをきつく閉じ込めた銅のクランプを持っていた固体の燃料ペレットのための制御抵抗型負荷としてグラファイト・ペレット(〜1000mg、L×W×H=0.18インチ×0.6インチ×0.3インチ)を含んでいる溶封チャンバーを通して、12本の長さ銅シリンダーでの1/2を含んだ銅のロッド点火電極」外径(OD)は、供給された。カロリメータ水浴は、2,000gの脱イオン水(パー・マニュアルに従って)を積んでいた。固体の燃料ペレットの校正と点火のための電源は、およそ8VのRMSで低電圧60Hzの形の電気エネルギーの短いバーストとおよそ15,000〜20,000Aの高電流を供給したテイラー−ウィンフィールド模型のND−24−75点溶接機であった。入力の時代の間集積される電圧と電流の生成物として、校正の入力エネルギーと固形燃料の点火は与えられた。ナショナル・インスツルメンツ USB−6210データ収集モジュールでPCを含んでいるデータ取得システム(DAS)で、電圧は測定された、そして、LabはVIを見る。信号源と同じ0.3%まで正確だったロゴスキーコイル(700mmのケーブルによるモデルCWT600LF)を用いたDASで、電流も測定された。データが10KS/s得られた入力と電圧アテニュエーターで、VとIはあるUSB−6210の+/−10Vの範囲までアナログの入力電圧を持ってくる用いられた。
カロリメータと電極装置の調整された熱容量は、点溶接機による995Jのエネルギー入力によるグラファイト・ペレットを用いた12,000J/℃であると測定された。アルミニウムDSCパン(70mg)に封入されたCu(45mg)+CuO(15mg)+HO(15mg)を含んでいる固形燃料のサンプル(アルミニウム坩堝30μl(D)をきつく、6.7x3(Setaram、S08/HBB37408)とアルミニウムカバーD:6,7(印を押される):(Setaram、S08/HBB37409))3Vとおよそ11,220Aのピーク電流の適用されたピークの60Hzの電圧で点火した。点溶接機のパワー・パルスによって合計899J入力で波形で混乱スパイクで示されるように、時間とともに電圧と電流から測られる入力エネルギーはサンプルに点火する46Jであった、そして、調整された熱容量を使っている点火された固形燃料から自由にされるエネルギーに熱量測定熱的応答のために計算される合計出力エネルギーは3,035.7Jであった。入力エネルギーを引くことによって、正味エネルギーは0.075gのサンプルのための2,136.7Jであった。HOによる対照実験に、アルミナ・パンは、爆風の中で蒸発させられるより別の反応を受けなかった。XRDも、酸化アルミニウム形成を示さなかった。このように、理論的な化学反応エネルギーはゼロであった、そして、固形燃料は過剰エネルギーの28,500J/gをハイドリノの形成で生産した。
C.固体燃料の示差走査熱量測定(DSC)
固形燃料は、表8で代表的結果を示して、Auメッキ坩堝を用いたSetaram DSC131示差走査熱量計を用いて理論的な最大限以上、過剰エネルギーを見つけるため検査された。
Figure 2017508235
D.分子ハイドリノの分光学的同定
アルミニウムDSCパンの溶封であった20mgまたはどちらのCoでもまたはCuOに、HOの0.05ml(50mg)は加えられた(アルミニウム坩堝30μl(D)を非きつく、6.7x3(Setaram、S08/HBB37408)とアルミニウムカバーD:6,7(印を押される):(Setaram、S08/HBB37409))、そして、15,000〜25,000の間での電流でAに点火されて、テイラー−ウィンフィールドを用いた8V RMSはND−24−75点溶接機をモデル化する。それがサンプル(エネルギー性、高くイオン化、拡大しているプラズマとしての各々)を蒸発させると、バーストがそうであった大口電力は、述べた。膨脹プラズマが表面にH(1/4)分子を埋める表面の上のインシデントであったような点火された試料の中心から3.5インチで、MoCuホイル目撃者プレート(50−50at%、AMETEK、0.020の厚み)は、置かれた。
マクロモードでの780nmのダイオードレーザーでサーモ科学DXRスマートラマンを使用して、40cm−1ブロードな吸収ピークはH(1/4)含有プラズマへの曝露後MoCu箔上に観察されました。ピークはバージン合金で観察されなかった、そして、ピーク強度はプラズマ強度とレーザー強度を増やすことで増加した。1.33eV(1950のcm−1引いた780nmのレーザーのエネルギー)のHで赤外輝線の近くで単一40のcm−1(0.005eV)を吸収することができる他のいかなる要素または化合物もわかっていないので、(1/4)は考慮された。1950のcm−1から始まっている吸収ピークはH(1/4)(0.2414eV)の遊離スペース回転エネルギーを4つの有効数字と合わせた、そして、40のcm−1の幅は軌道に核カップリング・エネルギー・スプリッティング[ミルズGUTCP]にマッチする。
(1/4)に回転エネルギーに合うものを見つけている吸収ピークは、本当のピークで、少しの既知の種によっても説明されることができない。ハイドリノ回転の励起は、逆ラマン効果(IRE)によって、吸収ピークを引き起こすかもしれない。ここでは、レーザーに起因する連続体は、吸収されて、反ストークス・エネルギー寄与を許すために回転性励起状態人口を維持するのに十分、連続体が強いレーザ周波数に変わった。一般的に、レーザ出力光はIREのために非常に高い、しかし、MoCu面が表面励起ラマン散乱(SERS)を引き起こすとわかった。吸収は、J’=1からJ’’=0に遷移のための、H(1/4)回転エネルギーのための逆ラマン効果(FIRE)に割り当てられました。H(1/4)がシリコン・マトリクスでHで本当である自由ローターであることを、この成績は示す。報告されるように、プラズマにさらされたMoCuホイルの結果はCIHTセルの上で以前に観察されるそれらにマッチする。ミルズの従前の発行物:R.Mills,J.Lotoski,J.Kong,G Chu,J.He,J.Trevey,High−Power−Density Catalyst Induced Hydrino Transition(CIHT) Electrochemical Cell,(2014)、ここにおいて参照され全体が組み込まれる。
閉じたCIHTセルの密封容器に置かれるCIHT電解質、CIHT電極と無機化合物ゲッターKClKOH混合物を含んでいる反応生成物のサンプルの上で、MAS H NMR、電子ビーム励起発光光分析、ラマン分光法とホトルミネセンス発光光分析は実行された。
プロトン性マトリクスで罠にかけられる分子ハイドリノのMAS NMRは、マトリクスでその交互作用を通して分子ハイドリノのユニークなcharacteri sticsをその識別のために利用する手段を意味する。NMRスペクトルに関する独特の考慮は、可能性がある分子ハイドリノ量子的状態である。出られるHへの同様は、述べる、分子ハイドリノH(1/p)には、l(普通の書き方では)=0、1、2、 ... p−1、で状態がある、。l(普通の書き方では)=0量子的状態であっても、比較的大四重極モーメントと、その上、高磁場マトリクス・シフトの原因となる場合がある磁気モーメント[ミルズGUT]を引き起こすと、が述べるl(普通の書き方では)≠0の対応する軌道角運動量。交換できるH(例えば水和水を持っているマトリクスまたはH(1/p)による局所相互作用が迅速な交換のためにより大きい人口に影響するアルカリ水酸化物固体マトリックス)をマトリクスが含むとき、この影響は特に好ましい。CIHTセル・ゲッターKOH−KClは、溶封CIHTセルの中で大気暴露の後、+4.4ppmから約−4から−5ppmまでマトリクス(KOH)のMAS NMR能動素子のシフトを示した。たとえば、OHマトリクスの既知のダウンフィールドのピークが+4ppmについてからおよそ−4ppmの攻撃陣内の領域まで動くことを、最初のKOH−KCl(1:1)ゲッター、その出力2.5Whを含んでいる[MoNi/LiOH−LiBr/NiO]、[CoCu(Hパーマ)/LiOH−LiBr/NiO]CIHTセルからの同じKOH−KCl(1:1)ゲッター、125%のゲインで、80mAのMAS NMR範囲と186%のゲインの6.49Wh(150mA)は、それぞれ、示した。良い面からかなり攻撃陣内へマトリクスを移されるCIHTセルで生産される分子ハイドリノ。p=4つの状態のために可能な限りの異なるl量子数は、並列の観察に合わせた異なる高磁場マトリクス交替制への浮上にそのようなピークをほぼ−4ppm与えることができる。攻撃陣内の移された水酸化イオン(OH)が自由ローター(事前の観察に合わせた)の働きをするとき、鋭くありえる分子ハイドリノで錯体を形成することによって、KOHマトリクス高磁場のMAS NMRピークは、動いた。MAS−NMR結果は、構造(M)の一部として二水素でマトリクス化合物のmuitimer一群を示した先の正イオンToF−SIMS範囲に合わせている:H(M=KOHまたはKCO)。具体的には、KOHを含んでいる先のCIHTセル・ゲッターの正イオン範囲と例えばKCO−KCl(30:70の重量%)のKCOは、カリウムイオンを示した[H:KOH)n、そして、カリウムイオン(H:KCO)構造[R.ミルズ、X Yu、Y.Lu、G Chu、J.He、J.Lotoski(「触媒は、ハイドリノ移行(CIHT)電気化学的電池を誘導した」)(2014)、インターナショナルEnergy Researchジャーナル]の中の錯体としてのH2(1/p)に合わせたn。
その特徴的とても高い回転振動エネルギーによる分子ハイドリノの直接の識別は、ラマン分光法を使って求められた。もう一つの際立った特性は、分子ハイドリノのための選択規則が普通の分子水素のそれらと異なるということである。同様にH励起状態にとって、分子ハイドリノには、l(筆記体)=0、1、2、 ... p−1、状態がある。ここで長球の球状光子がH(1/p)の守備につく;、p=1、2、3、 ... 、137は長半径と比較して、量子数l(普通の書き方では)の球状調和的な角ばった構成要素を持っている[ミルズGUT]。ΔJ=0(H励起状態のために観察される電子移動のない純粋な振動遷移の間の±1)の回転遷移で、これらの長球の球状調和的な状態の間の移行は、甘すぎる。H(1/p)が選択規則ΔJ=0(±1)を持っている純粋なro−振動遷移をユニークに受けるかもしれないように、角ばった状態の生涯は十分に長い。
発している回転振動性分子ハイドリノ状態は、高エネルギ電子衝突によって励起されるかもしれない、又はによって対応する熱エネルギーから外界温度の統計熱力学人口が0.02eV未満で、p2(J+1)の回転エネルギーのために、0.01509eV[ミルズGUT]が回転状態を励起したレーザーが住まれることができなくて。このように、回転振動状態人口分布は、外部のソースの励起確率を反映する。さらに、p 0.515eVの35倍より高い振動エネルギーのために回転エネルギーの上に、最初のレベル(ν=1)だけは、外部のソースに興奮していることになっている。外界温度でl(筆記体)量子数変化を受けることができることを、分子ハイドリノが述べる、そして、J量子的状態は、熱源が熱化されるようにe光線またはレーザー照射の間、変化する。このように、回転性で回転振動性移行は、R、Q、角運動量が回転性で電子状態変化の間で節約されるその点でを与えられているP部門で活性ラマンとIRである。l(筆記体)量子数(脱励起振動遷移υ=1→υ=0)の変化によって許される、それぞれ、回転エネルギー・アップコンバージョン(J’―J’’=−1)、下の変換(J’―J’’=+1)と変化、及び(J’―J’’=0)によらないは、P、R、及びQ支流を引き起こす。純粋な振動遷移v=1→υ=0と対応しているQ支流ピーク;内部の変換の有効エネルギーのためにそこで高次の移行ピークのPとR直列のために急速な減少で強度において最も激しいと、ΔJ=0は予測される、より高い強度のより多くのピークはR枝と比較してP枝のために予想される。マトリクスの影響は自由バイブレーターのそれから振動性エネルギーシフトを引き起こすことになっている、そして、ピークが明らかにするPとR枝の各々に回転性ピークの直列の線形エネルギー分離のゼロ以外の妨害と同じエネルギーシフトについてを起こすために、マトリクス回転性エネルギー障壁は予想される。
(1/4)がCIHTセル・ガスのゲッターの結晶格子で罠にかけたHの回転振動性発光が5×10−6Torrの圧力範囲で8μΑのビーム電流でありがちな6KeV電子銃で励起されて、窓のない紫外分光法によって記録されると前に報告された[R.ミルズ、X Yu、Y.Lu、G Chu、J.He、J.Lotoski、“Catalyst induced hydrino transition (CIHT) electrochemical cell”)、(2014)、インターナショナル・ジャーナルまたはEnergy Research]。同法によって、MoCuの金属結晶格子で罠にかけられるH(1/4)は、電子ビーム励起発光光分析によって観察された。5.97Whを出力するCIHTセル[MoCu(50/50)(H透過)/LiOH+LiBr/NiO]のMoCuアノードから記録されるH(1/4)(いわゆる260nmのバンド)の解決されたro−vib合理的なspectmmの例、80mA、190%で、ゲインは227、238、250、263、277と293nmでピークの代表的な位置で258nmでピーク最大値を示した。そして、0.2491eVの均等割り付けを持った。結果はυ=1→υ=0のマトリクス動かれた振動性で遊離ローター回転遷移の移行のためにH(1/4)のために予言値との非常に良い一致にある、それぞれ、とQ(0)、R(0)、R(1)、P(1)、P(2)と直列で最も激しいピークのように、Q(0)が定義可能であるP(3)で、がある。ピーク幅(FWHM)は、4nmであった。関係するエネルギーが、16倍より高くて、驚異的で、結果として共鳴広がりになっている格子のフォノン・バンドにかなり連結する時から、結晶格子で普通のH2比較してH(1/4)の回転振動遷移を広げることは予想される。260nmのバンドは、MoCu出発原料の上で観察されなかった。以前に記述される[R.ミルズ、X Yu、Y.Lu、G Chu、J.He、J.Lotoski、「触媒は、ハイドリノ移行(CIHT)電気化学的電池を誘導した」、(2014)、インターナショナル・ジャーナルまたはEnergy Research]、CIHTセルに封入されるとき、H(1/4)ガスのゲッターとして用いられたKOH−KCl結晶からの二次ラマン蛍光スペクトルとして、260nmのバンドは観察された。260nmのバンドは、CoCuアノードの上でも観察された。
(1/4)はオルトとパラシュートで降下する人の大きなエネルギー違いのためにそこでラマン分光法を使ってさらに確証された、後者は人口を支配することになっていた。パラシュートで降下する人が対等であるとすると、純粋な回転遷移のための典型的選択規則は整数のためのΔJ=±2であるさえ。しかし、反響する光子エネルギーが軌道に核超微細エネルギーによってl(筆記体)量子数変化がない場合移行と比較して周波数で移される回転準位を、励起する光子の角運動量の保護で、軌道の回転性角運動量カップリングは、l(筆記体)量子数の変化を引き起こす。さらに、l(筆記体)≠0のために、Ref.[ミルズGUT]のChp12で与えられるように、核は核間軸に沿って整列する。最終状態なしで始源状態がΔJ=J’−J’’=−1であると、定義されるストークス範囲のための回転選択則、軌道角運動量選択規則はΔJ=±1である、そして、移行は回転性で軌道の角運動量励起[ミルズGUT]のカップリングの間、角運動量保存によって許される。そして、核スピンへの強度依存は、期待されない。
マクロ・モードで780nmのダイオードレーザーでサーモScientific DXRスマートラマンを使って、40cm−1広い吸収ピークは、過剰な電気の生産の後、MoCu水素透過アノードの上で観察された。ピークはバージン合金で観察されなかった、そして、ピーク強度は過剰エネルギーとレーザー強度を増やすことで増加した。さらに、SEM−EDXによって確かめられるようにソースがMo、Cu、HとOであったと、思うその唯一の可能性がある要素を示すことは、現在のpreとポスト音波処理であった。支配化合物の置換は、ピークを再生させなかった。Moがあるセル、CoCu、及び176%のゲインで2.40Wh(80mA)を出力する186%のゲインとセル[MoNiAl(45.5/45.5/9つの重量%)/LiOH−LiBr/NiO]で、6.49Wh(150mA)を出力するセル[CoCu(H透過)/LiOH−LiBr/NiO]のようなMoNiAlアノードの上でも、ピークは観察された。別々の実験では、これらのセルからのKOH−KClゲッターのガスは、H(1/4)回転振動に割り当てられたピークの非常に激しい蛍光またはphotoiuminescence直列を与えた。1.33eV(2000cm−1引いた780nmのレーザーのエネルギー)の赤外輝線の近くで単一40cm−1(0.005eV)を吸収することができる他のいかなる要素または化合物もわかっていないので、H(1/4)は考慮された。1950cm−1から始まっている吸収ピークはH(1/4)(0.2414eV)の遊離スペース回転エネルギーを4つの有効数字と合わせた、そして、40cm−1の幅は軌道に核カップリング・エネルギー・スプリッティング[ミルズGUT]にマッチする。
(1/4)に回転エネルギーに合うものを見つけている吸収ピークは、本当のピークで、少しの既知の種によっても説明されることができない。ハイドリノ回転の励起は、2台のメカニズムで吸収ピークを引き起こすかもしれない。最初に、ストークス光は、格子の包含として回転ハイドリノの強い相互作用のために、格子で吸収される。260nmのe−光線バンドで観察される共鳴広がりと、これは同類である。第2は、既知の逆ラマン効果を含む。ここでは、レーザーに起因する連続体は、吸収されて、反ストークス・エネルギー寄与を許すために回転性励起状態人口を維持するのに十分、連続体が強いレーザ周波数に変わった。一般的に、レーザ出力光はIREのために非常に高い、しかし、分子ハイドリノはそのゼロ以外のl(筆記体)量子数と対応するより抜き規則のための特例であるかもしれない。さらに、Moの小さな寸法と金属の混合物のCu粒界のためにSurface Enhanced Raman Scattering(SERS)を引き起こすために、MoCuは予想される。それで、結果は後のメカニズムの前後関係から議論される。
吸収は、J’=1→J’’=0に移行するため、H(1/4)回転エネルギーのために、逆ラマン効果(IRE)に割り当てられた[ミルズGUT]。H(1/4)がシリコン・マトリクスでHで本当である自由ローターであることを、この成績は示した。さらに、Hから、(1/4)はMAS NMRとToF−SIMで示すように水酸化物で錯体を形成するかもしれない、そして、マトリクス・シフトは格子でH(1/4)サイトでローカル環境の影響のために電子ビーム励起発光スペクトルと光ルミネセンススペクトルで観察される。異なるマトリクスで同様に、そのうえ、圧力[R.ミルズ、X Yu、Y.Lu、G Chu、J.He、J.Lotoski、「触媒は、ハイドリノ移行(CIHT)電気化学的電池を誘導した」、(2014)、インターナショナル・ジャーナルまたはEnergy Research]とともに動くために、IREは予想される。同様に、マトリクス包含としてのHのラマン・ピークは、圧力とともに動く。いくつかの例は、金属と無機化合物のラマン幻のようなスクリーニングによって観察された。TiとNbは、1950cm−1から始まっているおよそ20カウントの小さな吸収ピークを示した。Alは、非常により大きなピークを示した。無機化合物の例は、それぞれ、2308cm−1と2608のcm−1でピークを示したLiOH及びLiOH−LiBrを含んだ。ボールミル粉砕LiOH−LiBrは、反応が大いにIREピークを強めて、LiOHのような2308cm−1に集中しているためにそれを移してならびに1990cm−1に集中しているピークを作る原因になった。特に強い吸収ピークは、HOをつくるCa(OH)から、2447cm−1で観察された。後者は、512℃又はCOとの反応によるところで、Ca(OH)の脱水に、H(1/4)型に、触媒の役割をするかもしれない。前に報告される[R.ミルズ、X Yu、Y.Lu、G Chu、J He、J Lotoski、「触媒は、ハイドリノ移行(CIHT)電気化学的電池を誘導した」、(2014)、インターナショナル・ジャーナルまたはEnergy Research]のように、これらはハイドリノ型への固形燃料典型的反応である。LiOHとCa(OH)はH(1/4)IREピークを示して、そして、LiOHはLiCOとの反応によって、Ca(OH)から、商業的に作られる。このように、Ca(OH)+LiCO混合物はボールミル粉砕によって反応するようにされた、そして、非常に激しいH(1/4)IREピークは1997cm−1で中心におかれるのを見られた。
(1/4)固形燃料反応の生成物が前に報告された、[R.ミルズ、X Yu、Y、Lu、G Chu、J.He、J.Lotoski、「触媒は、ハイドリノ移行(CIHT)電気化学的電池を誘導した」、(2014)インターナショナルEnergy Researchジャーナル;R.ミルズ、J.Lotoski、W.Good、J.Heは、「固体の燃料が、そのHOH型触媒である」、(2014)]。式(6−9)によって成形ハイドリノによってリリースされるエネルギーは、高い運動のエネルギーHを起こすことが示された。Al(OH)の分解とHOとLiNHによるLiの反応によってHとHOH触媒を形成することができる固形燃料Li+LiNH+解離剤Ru−Alを使って、式(9)のエネルギー放出が高い運動のエネルギーHとして明らかであることを、確認したToF−SIMSによって、m/e=1の前に到着しているイオンは、観察された。酸素(m/e=16)のような他のイオンは、初期のピークを示さなかった。飛行時間T、質量mと加速電圧Vの関係は、以下の通りである。
Figure 2017508235
ここで、Aは、イオン逃走距離次第である定数である。3kVの加速電圧によるm/e=0.968の観察された初期のピークから、ハイドリノ反応からのH種への運動付与エネルギーは、式(6−9)によって与えられるHOH触媒反応の相手であるおよそ204eVである。同じ初期のスペクトルはプロトンと対応しているポジティブなモードで観察された、しかし、強度は下位であった。
XPSは、固体燃料で実行された。少しの既知の要素にも割り当てられることができなかった2つの異なる走力の反応生成物の上で、Li(LiBr、LiNH、解離剤R−Ni(およそ2重量%のAl(OH)を含む)と1気圧H)の反応によってつくられるLiHBrのXPSは、XPS範囲のために494.5電子ボルトと495.6eVでピークを示した。Na、Sn、そしてZnは、唯一の可能性であることが容易だった、Li、Br、C、及びOピークだけが観察された時から、これらの要素の他のどの対応するピークの欠如にも基づいて、除く。ピークは、分子ハイドリノH(1/4)の理論的に許容二重イオン化[R.ミルズ、X Yu、Y.Lu、G Chu、J.He、J.Lotoski、「触媒は、ハイドリノ移行(CIHT)電気化学的電池を誘導した」、(2014)、インターナショナル・ジャーナルまたはEnergy Research]のエネルギーにマッチした。分子ハイドリノは、ラマンとFTIR分光学による生成物として、さらに確かめられた。固形燃料生成物LiHBrのラマンスペクトルは、1994cm−1に集中しているH(1/4)逆ラマン効果吸収ピークを示した。H(1/4)の自由ローター・エネルギーの近い相手である1988cm−1で、固形燃料生成物LiHBrのFTIRスペクトルは、新しい鋭いピークを示した。更に、MAS NMRは、強い高磁場側へのシフトを示し、それは、他のCIHTセルの結果と合致する。KOH−KCl(1:1)ゲッターサンプル。例えば、CIHTセルは、[Mo/LiOH−LiBr/NiO]を含む。出力が2.5Wh,80mA,125%のゲインで示した。高磁場側のシフトを示した。−4.04及び−4.38ppm そして、CIHTセルは、[CoCu(H permeation)/LiOH−LiBr/NiO]を含み、出力は、6.49Wh,150mA,186%のゲインで。これは、高磁場側のシフトを示した。−4.09及び−4.34ppmであった。
例えばCIHTセルのアノードの上で、XPSも実行された(1.53Wh、190%で、50mA)[MoCu(H透過)LiOH−LiBr/NiO](1.56Wh、189%のゲインで、50mA)、[MoNi(H透過)/LiOH−LiBr/NiO]。496eVのピークは、同様に観察された。他の可能性がなくされた時から、ピークはH(1/4)に割り当てられた。詳しくは、各々のケース(ピークがMo 1sに関連していることがありえなかった496eV)でその強度であるMo 3pピークとエネルギーがとてもとても観察されてより高いより非常に小さな、そして、Na 1sがスペクトルでない時から、Na KLLに割り当てる。
260nmのe−光線バンドにマッチしているH(1/4)の回転振動が二次蛍光として観察されたラマン分光計の使用を、ハイドリノ範囲を捜したもう一つの成功したクロス確証的テクニックは、含んだ。セル[Mo、10のバイポーラー板/LiOH−LiBr−MgO/NiO](2550.5Wh、1.7のA、234%のゲインで、9.5V)[MoCu/LiOH−LiBr/NiO](3.5Wh、120%のゲインで、80mA)[MoNi/LiOH−LiBr/NiO](1.8Wh、140%で、80mA)からのガスはKOH−KCl(50−50のat%)と[CoCu(H透過)/LiOH−LiBr/NiO](6.49Wh、186%のゲインで、150mA)でゲッターだった、そして、40Xの拡大で顕微鏡モードでHeCd 325nmのレーザーで堀場Johin Yvon LabRAM Aramis Raman分光器を使っているゲッターの上で、ラマン範囲は記録された。それぞれの場合、等しいエネルギー間隔をあけられたラマンがピークまで上げる激しい一連の1000cm−1(0.1234eV)は、18,000cm−1領域に8000のcm−1で観察された。e−光線励起[R.ミルズ、X Yu、Y.Lu、G Chu、J.He、J.Lotoski、「触媒は、ハイドリノ移行(CIHT)電気化学的電池を誘導した」、(2014)、インターナショナル・ジャーナルまたはEnergy Research]によって最初に観察される260nmのバンドと対応しているH(1/4)の二次回転振動スペクトルであると、蛍光または光ルミネセンススペクトルへのラマンスペクトルでやっているconversiは、試合が明らかにした。Q、Rと範囲のためのP枝へのピークの任務は、それぞれ、12,199、11,207、10,191、9141、8100、13,183、14,168、15,121、16,064、16,993と、17,892cm−1で観察されるQ(0)、R(0)、R(1)、R(2)、R(3)、R(4)、P(1)、P(2)、P(3)、P(4)、P(5)とP(6)である。高エネルギUVとEUV Heとレーザー光学部品が少なくとも170nmまで透明であるレーザーのCd発光のそばにあると、励起は考えられた、そして、格子(1024のX 26μm画素CCDによるLabram Aramis 2400g/mm 460mmの焦点距離システム)は散発性で、スペクトル範囲(260nmのバンドと同じ範囲)の短波長側でその最高効率を持つ。たとえば、e−光線励起データに基づくClマトリクスで、H(1/4)の回転振動性励起エネルギーに匹敵する214.4nm(5.8eV)で、カドミウムは非常に激しいラインを持つ。CCDは、500nm(520nmに集中している260nmのバンドで二次ものの領域)でも、最も敏感である。
ホトルミネセンス・バンドは、攻撃陣内の移されたNMRピークとも相関していた。たとえば、[Mo/LiOH−LiBr/NiO]持っている高磁場を含んでいるMoNiアノードCIHTセルからのKOH−KCl(1:1)ゲッターは−4.09と−4.34ppmでマトリクス・ピークを移した、そして、[CoCu(H透過)/LiOH−LiBr/NiO]持っている高磁場を含んでいるCoCu H透過アノードCIHTセルからのKOH−KCl(1:1)ゲッターは−4.09でマトリクス・ピークを移した、そして、−4.34ppmは260nmのeビームと対応している光ルミネセンスピークの直列を示した。
全体として、0.241eV(1940cm−1)ラマン逆ラマン効果の観察のようなラマン結果は、ピークに達する、そして、260nmのe光線スペクトルにマッチした0.2414eVの間隔をあけたラマン・ホトルミネセンス・バンドは、1/4である核間距離を持っている分子ハイドリノの強い確証であるHのそれ。マトリクスのありうる割当てが理論的な予測との4つの有効数字一致でピークに達する又は、既知の一次ピークがない領域にあることによって、証拠は後者の場合さらに立証される。
各々、アルミニウムDSCパンに封入されたCuO(30mg)+Cu(10mg)+HO(14.5mg)を含んでいる15の別々の固体の燃料ペレットの15連続入会のセンターから、2インチ離れて持たれた1gのKOH−KCl(1:1)ゲッター・サンプルの上で、ラマンスペクトルは実行された(アルミニウム坩堝30μl(D)をきつく、6.7x3(Setaram、S08/HBB37408)とAluminumカバーD:6,7(印を押される):(Setaram、S08/HBB37409))。低圧、高電流電気エネルギーの短いバーストを供給したテイラー−ウィンフィールド模型のND−24−75点溶接機で、固形燃料の各々の試料は、点火された。適用された60Hzの電圧はおよそ8Vのピークであった、そして、ピーク電流はおよそ20,000Aであった。坩堝に結びつけられるポリマー・メッシュワイヤで、おおわれていたアルミナ坩堝に、ゲッター・サンプルは含まれた。ガスをずっと通らせている間、メッシュはどんな固反応生成物でもサンプルに入るのを防いだ。15の別々の固形燃料サンプルは速く連続して点火された、そして、それがすり鉢とすりこぎを使って同種に混ぜられたArグローブボックスへ、15の露出時間を蓄えたゲッター・サンプルは移された。40Xの拡大倍率で顕微鏡モードでHeCd 325nmのレーザーで堀場ジョバン・イボンLabRAM Aramisラマン分光計を使って、υ=1→υ=0移行の範囲内のH2(I/4)の回転性発光が観察されたという第2の命令に、マッチしたラマン・ピークに、1000のcm−1等しいエネルギーの直列は、間隔をあけた。具体的には、それぞれ、分子ハイドリノH(1/4)が点火された固形燃料のエネルギー性爆風のソースであることを確かなものにした、12,194、11,239、10,147、13,268、14,189、15,127、16,065、17,020、及び17,907cm−1で、Q、R、及びP枝ピークQ(0)(R(0)、R(1)、R(2)、P(1)、P(2)、P(3)、P(4)とP(5))は観察された。
NiOOH(11重量%のカーボン)の細い(厚さ<1mm)テープ・キャストコーチングでおおわれている0.08cmのニッケル・スクリーン導体を含んでいる固形燃料サンプルの上で、EUV分光学は実行された、そして、27重量%のNiは真空室が5×X10−4Torrに空にした包含にパウダーをつける。Acme Electric Welder Companyモデル3−42−75(アライメントレーザーによって確かめられるようにサンプルの水平面がEUV分光器の光学部品に合わせられたような75のKVA点溶接機)の2つの銅の電極の間で、材料は閉じ込められた。サンプルは、低圧、高電流電気エネルギーの短いバーストを受けさせられた。適用された60Hzの電圧はおよそ8Vのピークであった、そして、ピーク電流はおよそ20,000Aであった。ブロック可視光にプラチナ・メッキ600g/mmの格子とAluminum(Al)(800nmの厚さ、Luxel社)フィルタを備えているマクファーソン斜入射EUV分光器(モデル248/310G)を使って、EUVスペクトルは記録された。入射角は、87°であった。100μmの入射スリット幅による波長分解能は、CCDセンターのおよそ0.15nmと50nmのCCD波長帯ウインドウのリミットの0.5nmであった。点火された固形燃料であるプラズマ源から分光器入口までの距離は、70cmであった。−60℃まで冷却されるCCD検出器(アンドールiDus)で、EUV光は見つけられた。CCD検出器は、35nmに集中していた。連続体放射線は、ほぼ10〜40nm観察された。
Alウインドウは、爆発スペクトルの記録の後、無傷であることが確認された。短い波長連続波スペクトルがAlフィルタを渡した散らばった可視光によらなかったことを確認している平坦スペクトルを、パス可視光によってどんなEUV光でも切る石英窓の外の爆発は、示した。高電圧ヘリウム・ピンチ放電スペクトルは原子Heだけを示した、そして、波長に使われたイオン線はスペクトルを調整する。このように、高エネルギ光は、実信号であることが確認された。最大の適用された電圧が8V未満だった時から、およそ125eVのエネルギーの放射線はフィールド加速により可能でない;さらに、化学反応が2、3eV以上のものを再賃貸することができるということを少しも知ってはいけない。形に92のエネルギー中止をしている連続体バンドの発光で、中間体がとても腐敗することを81.6eV(m=3)認めて、発生期のHO分子は、触媒の役割をするかもしれない、9・13.6eV=122.4eV、そして、短絡波長分離のは、次の通りである。
Figure 2017508235
10nmの領域の連続体放射線バンドとより長い波長へ行くことは、式(43−47)によって、Hの理論的に予測された移行をハイドリノ状態H(1/4)と合わせた。
E.プラズマダイナミック・パワー変換
アルミニウムDSCパンの溶封であった20mgまたはどちらのCoでもまたはCuOに、HOの0.05ml(50mg)は、加えられた(アルミニウム坩堝30μl(D)をきつく、6.7x3(Setaram、S08/HBB37408)とアルミニウムカバーD:6,7(印を押される):(Setaram、S08/HBB37409))。テイラー−ウィンフィールド模型のND−24−75点溶接機を使って、各々のサンプルは、5/8を含んだ点火電極に適用される8VのRMS頃に、15,000〜25,000のAの間での電流で点火された」固定端柱がサンプルを閉じ込めた3つの本銅のシリンダーでの外径(外径)。エネルギー性、高くイオン化、拡大しているプラズマとして各々のサンプルを蒸発させた大口電力バーストは、obseivedされた。PDC電極は、2つの1/16インチ外径の銅線を含んでいた。燃料サンプルの平面において、点火電極のまわりに円周方向に置かれた1インチの直径による開ループとして、磁化するPDC電極は形づくられた。電流が軸だったので、ループPDC電極の輪郭と平行して、高電流からの磁気フィールドは放射状だった。反磁化していないPDC電極は、点火電極と高電流の方向と平行だった。このように、放射磁力線は、このPDC電極に対して垂直だった。反PDC電極は、サンプルの平面の上下に、2.5インチを広げた。PDC電圧は、標準的な0.1オームの抵抗器全体で測られた。25Vの電圧と250のAの電流と対応している点火の後、6250Wのパワーは、PDC電極のワンセットの上で記録された。PDCパワーは、PDC電極組の数で、線形に基準化した。
F.H Oアーク・プラズマ・セル
永続的なHOカラムでアーク・プラズマを引き起こすことによるハイドリノの形成からハイパワーは、実験的にテストされた。実験的なHOアーク・プラズマセル・パワー・ジェネレーター800の略図は、図11に示される。ベースプレートとロッド電極803と802のロッド802が水柱の下にあった水805を、含んだ銅のベースプレートとロッド電極803と802と同心の外の銅の円筒電極801の間につながれるエネルギー貯蔵キャパシター806を、HOアーク・プラズマシステムは含んだ。ロッド802は、ベースプレート803とシリンダー801の間に円筒形の電極部分とNylonブロック804の中にNylon碍子スリーブ804に埋められた。水道水のカラムまたは脱イオン水805に加えられる水道水は、中心のロッド電極802と外の円筒形と周囲の電極801の間に立っていた。放電は、脱イオン水で適用される電圧で成し遂げられなかった。0.6メガオームの抵抗器808で410を接地するために1つのリードをつないで、2へのターミナル・ボルト、幅1インチ×厚さ1/8インチ、銅棒で並列につながれる4つのキャパシター(スピローグ、16uF 4500VのDC、模型のA−109440、30P12)を含んでいるコンデンサーバンク806は、電極全体でつながれた。コンデンサーバンクは1メガオームの抵抗器807を持っている接続を通して高電圧によってパワーサプライ809(一般的なVoltronics、20kVのDC、モデル1650R2)にチャージされて、ステンレス鋼電極を含んだ大気スパークギャップ・スイッチ411で放電された。高電圧は、およそ3〜4.5kVの流行の範囲であった。放電は、3kV以下で成し遂げられなかった。放電電流は、10〜13kA(ロゴスキーコイル(700mmのケーブルによるモデルCWT600LF)で測定される)の範囲にあった。それぞれ、テストされた開放蓄電池の4mlのHOのための典型的なパラメータはおよそ64のμFのキャパシタンス、およそ6μHの固有のインダクタンス、およそ0.3Ωの固有抵抗、円筒電極801内径(ID)と1/2インチと2.5インチの深さであった。そして、ロッドが1/4インチ(1/8の円筒電極801と中心のロッド802の間の距離)の802の外径(外径)であった、およそ4.5kVとおよそ20μsの回路時定数の充電電圧。アークが原子水素の形成を引き起こした引き起こされる水アーク放電とハイパワーの解放で形ハイドリノに反応したHOH触媒によって、高い速度の形ハイドリノへのHO点火は、達成された。放出された羽が独房生活をすることに影響を与えた研究所に高さ10フィートの全てのHO含有量の超音波の放出の成果によって、ハイパワーは明白だった。
パー6774カロリメータ温度計による1341の質素にジャケット付きカロリメータがオプションをつけるパーを利用して、熱量測定は実行された。カロリメータ水浴は2,000gの脱イオン水(パー・マニュアルに従って)を積んでいた、そして、HOアーク・プラズマセル・パワー・ジェネレーターは水に潜入して中に置かれた。アーク・プラズマセルへの唯一の修正は、圧力解放チャネルによるキャップが円筒電極の上部に固定されたということであった。パワーは、賛成に校正と点火を供給する64μFの全静電容量Cを持っているキャパシターのバンクであったキャパシター・バンクの明確な接続は8AWG 40kVDCワイヤーでセルに接続していた、そして、負のリードはType90が配線する10AWGと関係があった。それぞれ、キャパシターの放電の前後に、校正とHOアーク・プラズマの点火の入力エネルギーの間、水浴熱容量を決定する入力エネルギーEinputは手法 Einput=1/2C(V ―v ) によって与えられた、ここで、VとVはイニシャルと最終電圧である。電圧は、器具の範囲まで電圧分割器によって信号を減らして、NISTを用いてトレース可能な調整されたFluke 45計数形電圧計を測られた。
同じ熱容量の放電セルとアーク・プラズマを生産しなかった排気量押除け量で浴を熱することによって、熱容量は決定された。カロリメータとアーク・プラズマ装置の調整された熱容量は、10,678J/°Kであると固く決心していた。それぞれ、HOアーク・プラズマを引き起こす放電によるキャパシターのイニシャルと最終電圧は3.051kVと0.600kVであった。そして、286.4Jの入力エネルギーと対応した。合計出力エネルギーは入力エネルギーに熱量測定熱的応答のために計算した、そして、調整された熱容量を使っている点火されたHOアーク・プラズマから自由にされるエネルギーは533.9Jであった。入力エネルギーを引くことによって、正味エネルギーは247.5Jであった。そして、ハイドリノの形成でリリースされた。

Claims (404)

  1. 電気及び熱エネルギーの少なくとも1つを発生させる電気化学的パワーシステムは、槽を含み、当該槽は、
    少なくとも1つのカソードと、
    少なくとも1つのアノードと、
    少なくとも1つのバイポーラ・プレートと、及び、
    a)HOの少なくとも1つの源、
    b)酸素の源、
    c)nが整数であるところ、nH、O、O、OH、OH、及び、発生期のHOから選択されるグループの少なくとも1つを含む触媒又は触媒源の少なくとも1つ、及び、
    d)原子水素又は原子水素源の少なくとも1つ、
    から選択される少なくとも2つの構成要素を含む反応物と、を含み、
    1又はそれ以上の反応物は、触媒源、触媒、原子水素源、及び原子水素の少なくとも1つを形成し、及び、
    1又はそれ以上の反応物は、原子水素の触媒反応を開始させ、
    当該電気化学的パワーシステムは更に電解システム及びアノード再生システムを含む、ことを特徴とする電気化学的パワーシステム。
  2. 少なくとも1つの反応物が、分離した電子流れ及びイオン質量輸送を備えるセル・オペレーションの間に形成される、請求項1の電気化学的パワーシステム。
  3. 多孔性電極、ガス拡散電極、及び水素透過性アノードの少なくとも1つを含み、酸素及びHOの少なくとも1つがカソードに供給され、且つ、Hがアノードに供給される、請求項1の電気化学的パワーシステム。
  4. 水素化されたアノード及び水素透過性アノードを含む少なくとも1つの表面を持つ閉鎖された水素リザーバーの少なくとも1つを含む、請求項3の電気化学的パワーシステム。
  5. 直列及び並列の少なくとも1つの様式で電気的に接続されたセルのスタックの1つのユニットを含む対となるカソードを備える背中合わせの水素透過性アノードを含む、請求項3の電気化学的パワーシステム。
  6. 電極に接続されるガス・チャネル、ガス・ライン、及びマニホールドを各々が含む、少なくとも1つのガス供給システムを更に含む、請求項3の電気化学的パワーシステム。
  7. MoO+3MgBr
    → 2MoBr+3MgO(−54 kJ/mole(298K)−46(600K))
    MoBr
    → Mo+3/2Br(284kJ/mole 0.95V/3電子)
    MoBr+Ni
    → MoNi+3/2Br(283kJ/mole 0.95V/3電子)
    MgO+Br+H
    → MgBr+HO(−208kJ/mole(298K)−194kJ/mole(600K))
    の再生反応ステップを実施する電解質反応物から充電フェーズの間に再生されるMoをアノードが含む、請求項1の電気化学的パワーシステム。
  8. MoO、MoO、LiO、及びLiMoOの少なくとも1つを含む電解質反応物から充電フェーズの間に再生されるMoをアノードが含む、請求項1の電気化学的パワーシステム。
  9. 直接的な電気エネルギー及び熱エネルギーの少なくとも1つを発生させるパワーシステムであって、
    少なくとも1つの槽と、
    a)発生期のHOを含む触媒又は触媒源の少なくとも1つ、
    b)原子水素又は原子水素源の少なくとも1つ、
    c)導体及び導電性マトリクスの少なくとも1つ、
    を含む反応物と、
    ハイドリノ反応物を閉じ込める少なくとも1セットの電極と、
    高電流の電気エネルギーのショート・バーストをデリバリするための電気的パワー源と、
    再充填システムと、
    反応生成物から初期反応物を再生する少なくとも1つのシステムと、及び、
    直接的なプラズマ−電気コンバータの少なくとも1つ及び熱−電気パワー・コンバータの少なくとも1つと、を含むパワーシステム。
  10. 前記槽が、大気圧、大気圧より高い、及び大気圧より低いの少なくとも1つの圧力が可能となる、請求項9のパワーシステム。
  11. 反応物が、触媒源、触媒、原子水素源、及び原子水素の少なくとも1つを形成するため導電性マトリクス及びHOの源を含む、請求項9のパワーシステム。
  12. O源を含む前記反応物が、HOを形成する反応及び結合されたHOを解放する反応の少なくとも1つを経る1又は複数の化合物、バルクHO以外の状態、及びバルクHOを含む、請求項11のパワーシステム。
  13. 前記HOが、吸収されたHO、結合されたHO、物理吸着されたHO、及び水和の水の少なくとも1つの状態にあるところ、結合されたHOがHOと相互作用する化合物を含む、請求項12のパワーシステム。
  14. バルクHO、吸収されたHO、結合されたHO、物理吸着されたHO、及び水和の水の解放の少なくとも1つを被る1又はそれ以上の化合物若しくは材料、及び、導体を、前記反応物が含む、請求項9のパワーシステム。
  15. 発生期のHO触媒源、及び、原子水素源の少なくとも1つが、
    a)HO源の少なくとも1つ、
    b)酸素源の少なくとも1つ、及び
    c)水素源の少なくとも1つ、
    の少なくとも1つを含む、請求項9のパワーシステム。
  16. 触媒源、触媒、原子水素源、及び原子水素の少なくとも1つを形成する前記反応物が、
    O及びHO源、
    、HO、HOOH、OOH、過酸化物イオン、超酸化物イオン、水素化物、H、ハロゲン化物、酸化物、オキシ水酸化物、水酸化物、酸素を含む化合物、含水化合物、(ハロゲン化物、酸化物、オキシ水酸化物、水酸化物、酸素を含む化合物、の少なくとも1つのグループから選択される)含水化合物、及び、
    導電性マトリクス、
    の少なくとも1つを含む、請求項9のパワーシステム。
  17. 前記オキシ水酸化物が、TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOH、FeOOH、GaOOH、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH、及びSmOOHのグループからの少なくとも1つを含み、
    前記酸化物が、CuO、CuO、CoO、Co、Co、FeO、Fe、NiO、及びNi,のグループからの少なくとも1つを含み、
    前記水酸化物が、Cu(OH)、Co(OH)、Co(OH)、Fe(OH)、Fe(OH)、及びNi(OH)のグループからの少なくとも1つを含み、
    酸素を含む前記化合物が、硫酸塩、リン酸塩、硝酸塩、炭酸塩、炭酸水素塩、クロム酸塩、ピロリン酸塩、過硫酸塩、過塩素酸塩、過臭素酸塩、及び、過ヨウ素酸塩、MXO、MXO (M=Li、Na、K、Rb、Csのようなアルカリ金属のような金属;X=F、Br、Cl、I)、コバルト・マグネシウム酸化物、ニッケル・マグネシウム酸化物、銅・マグネシウム酸化物、LiO、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、CuO、CrO、ZnO、MgO、CaO、MoO、TiO、ZrO、SiO、Al、NiO、FeO、Fe、TaO、Ta、VO、VO、V、V、P、P、B、NbO、NbO、Nb、SeO、SeO、TeO、TeO、WO、WO、Cr、Cr、CrO、CrO、CoO、Co、Co、FeO、Fe、NiO、Ni、希土類酸化物、CeO、La、オキシ水酸化物、TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOH、FeOOH、GaOOH、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH、及び、SmOOH、のグループからの少なくとも1つを含み、そして、
    導電性マトリクスが、金属粉末、炭素、炭化物、ホウ化物、窒化物、TiCNのようなカルボニトリル、又は亜硝酸塩のグループからの少なくとも1つを含む、請求項16のパワーシステム。
  18. 前記反応物が、金属、その金属酸化物、及びHOの混合物を含み、その金属とHOとの反応が熱力学的に有利でない、請求項9のパワーシステム。
  19. 前記反応物が、金属、金属ハロゲン化物、及びHOの混合物を含み、その金属とHOとの反応が熱力学的に有利でない、請求項9のパワーシステム。
  20. 前記反応物が、遷移金属、アルカリ土類金属ハロゲン化物、及びHOの混合物を含み、その金属とHOとの反応が熱力学的に有利でない、請求項9のパワーシステム。
  21. 前記反応物が、導体、吸湿材料、及びHOの混合物を含む、請求項9のパワーシステム。
  22. 前記導体が、金属粉末若しくは炭素粉末を含み、その金属若しくは炭素とHOとの反応が熱力学的に有利でない、請求項9又は21のパワーシステム。
  23. 前記吸湿材料が、臭化リチウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、炭酸カリウム、リン酸カリウム、KMgCl・6(HO)のようなカーナル石、クエン酸鉄(III)アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、濃硫酸及び濃リン酸、セルロース繊維、糖、カラメル、ハチ蜜、グリセリン、エタノール、メタノール、ディーゼル燃料、メタンフェタミン、肥料化学製品、塩、乾燥剤、シリカ、活性炭、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、モレキュラシーブ、ゼオライト、潮解性材料、塩化亜鉛、塩化カルシウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、及び潮解性塩、のグループからの少なくとも1つを含む、請求項21のパワーシステム。
  24. 導体、吸湿材料、及びHOの混合物を含み、(金属)、(吸湿材料)、(HO)の相対的なモル量の範囲が、約(0.000001から100000)、(0.000001から100000)、(0.000001から100000);(0.00001から10000)、(0.00001から10000)、(0.00001から10000);(0.0001から1000)、(0.0001から1000)、(0.0001から1000);(0.001から100)、(0.001から100)、(0.001から100);(0.01から100)、(0.01から100)、(0.01から100);(0.1から10)、(0.1から10)、(0.1から10);及び(0.5から1)、(0.5から1)、(0.5から1)からの少なくとも1つである、請求項23のパワーシステム。
  25. Oとの反応が熱力学的に有利でない金属が、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びInのグループからの少なくとも1つである、請求項18、19、20、又は22のパワーシステム。
  26. 反応物が、HOの追加により再生される、請求項25のパワーシステム。
  27. 反応物が、金属、金属酸化物、及びHOの混合物を含み、その金属酸化物が1000℃よりも低い温度でH還元ができる、請求項9のパワーシステム。
  28. 反応物が、
    及びマイルドな熱で容易に還元されない酸化物、
    1000℃未満の温度でHで金属に還元されることができる酸化物を持つ金属、及び

    の混合物を含む、請求項9のパワーシステム。
  29. 1000℃未満の温度でHで金属に還元されることができる酸化物を持つ金属が、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Ti、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びInのグループからの少なくとも1つである、請求項27又は28のパワーシステム。
  30. マイルドな熱及びHで容易に還元されない金属酸化物が、アルミナ、アルカリ土類酸化物、及び希土類酸化物の少なくとも1つを含む、請求項28のパワーシステム。
  31. 固体燃料が、炭素若しくは活性炭及びHOを含み、混合物がHOの追加を含む再水和により再生される、求項9のパワーシステム。
  32. 反応物が、スラリー、溶液、エマルション、複合材、及び化合物の少なくとも1つを含む、請求項9のパワーシステム。
  33. O mole%含有量が、約0.000001%から100%、0.00001%から100%、0.0001%から100%、0.001%から100%、0.01%から100%、0.1%から100%、1%から100%、10%から100%、0.1%から50%、1%から25%、及び1%から10%の少なくとも1つの範囲内にあってよい、請求項9のパワーシステム。
  34. 高電流電気エネルギーのショート・バーストをデリバリするために電気的パワーの源の電流が、ハイドリノ反応物をして非常に速い速度でハイドリノを形成する反応を受けさせる、請求項9のパワーシステム。
  35. 高電流電気エネルギーのショート・バーストをデリバリするための電気的パワーの源は、
    100Aから1,000,000A、1kAから100,000A、10kAから50kAの少なくとも1つの範囲内である電流の、AC、DC、又はAC−DC混合物の高いものを引き起こすように選択される電圧、を含み、
    100A/cmから1,000,000A/cm、1000A/cmから100,000A/cm、及び2000A/cmから50,000A/cmの少なくとも1つの範囲内のDC又はピークAC電流密度、を含み、
    電圧が固体燃料又はエネルギー物質の導電率により決定され、その電圧は、固体燃料又はエネルギー物質のサンプルの抵抗かける所望の電流により与えられ、
    DC又はピークAC電圧が、約0.1Vから500kV、0.1Vから100kV、及び1Vから50kVから選択される少なくとも1つの範囲内にあってよい、
    AC周波数が、約0.1Hzから10GHz、1Hzから1MHz、10Hzから100kHz、及び100Hzから10kHzの範囲内にあってよい、
    の以上のうち少なくとも1つを含む、請求項9のパワーシステム。
  36. 固体燃料又はエネルギー物質のサンプルの抵抗が、約0.001mΩから100MΩ、0.1Ωから1MΩ、及び10Ωから1kΩから選択される少なくとも1つの範囲内にあり、及び、
    ハイドリノを形成するように活性な電極面積当たりの妥当な負荷の導電率が、約10−10Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、10−5Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、10−4Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、10−3Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、10−2Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、10−1Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、及び1Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2から選択される少なくとも1つの範囲内にある、
    請求項9のパワーシステム。
  37. 再生システムが、水和の、熱の、化学的な、及び電気化学的なシステムの少なくとも1つを含む、請求項9のパワーシステム。
  38. 少なくとも1つの直接のプラズマ−電気コンバーターが、プラズマダイナミック・パワー・コンバーター、(ベクトルE)×(ベクトルB)ダイレクト・コンバーター、電磁流体力学的パワー・コンバーター、磁気ミラー電磁流体力学的パワー・コンバーター、チャージ・ドリフト・コンバーター、ポスト又はベネチアン・ブラインド・パワー・コンバーター、ジャイロトロン、フォトン・バンチング・マイクロウェーブ・パワー・コンバーター、及びフォトエレクトリック・コンバーターのグループからの少なくとも1つを含み、
    少なくとも1つの熱−電気コンバータが、熱機関、蒸気機関、蒸気タービン、発電機、ガスタービン及び発電機、ランキン・サイクル・エンジン、ブレイトン・サイクル・エンジン、スターリング・エンジン、熱電子パワー・コンバーター、及び熱電パワー・コンバーター のグループからの少なくとも1つを含む、
    請求項9のパワーシステム。
  39. 槽を含む電気化学的パワー・システムであって、
    少なくとも1つのカソードと、
    少なくとも1つのアノードと、
    少なくとも1つの電解質と、
    a)発生期のHOを含む触媒又は触媒源の少なくとも1つ、
    b)原子水素又は原子水素源の少なくとも1つ、
    c)導体の源、導電性マトリクスの源、導体、及び導電性マトリクスの少なくとも1つ、
    から選択される少なくとも2つの反応物と、
    内部電流源及び外部電流源から選択される高いイオン及び電子電流の少なくとも1つを含む電流を生成する少なくとも1つの電流源と、
    を当該電気化学的パワー・システムは、含み、
    当該電気化学的パワー・システムが、電気及び熱エネルギーの少なくとも1つを発生させることを特徴とする電気化学的パワー・システム。
  40. 発生期のHO触媒及び原子水素源の少なくとも1つが、
    a)HOの少なくとも1つの源、
    b)酸素の少なくとも1つの源、及び
    c)水素の少なくとも1つの源、
    を含む、請求項39の電気化学的パワー・システム。
  41. 導体、触媒源、触媒、原子水素源、及び原子水素の少なくとも1つを形成する1又はそれ以上の固体燃料反応物を更に含む、請求項40の電気化学的パワー・システム。
  42. 反応物内の電子流れ及びイオン質量輸送、及び、外部回路内の分離した電子流れを備えるセル・オペレーションの間に、反応物が反応を受ける、請求項41の電気化学的パワー・システム。
  43. 原子Hとの触媒の反応が、セル電流が増加すると、セル電圧における減少を生じさせる、請求項39の電気化学的パワー・システム。
  44. 内部的に発生させられるか又は印加される、過剰の電圧、電流、及び電気的パワーの少なくとも1つが、高電流の流れによりHOH触媒及びHの少なくとも1つの形成により生成される、請求項41の電気化学的パワー・システム。
  45. 電圧及び電流パワーが、少なくとも1つの電気化学的反応により高電流を運ぶことができる導体、H、及びHOH触媒の少なくとも1つの形成により生成される、請求項41の電気化学的パワー・システム。
  46. 高電流が、原子Hとの触媒の反応の速度を高める、請求項42、44、又は45の電気化学的パワー・システム。
  47. 電気化学的反応が、セルの少なくとも1つの電極で電子移動を含む、請求項41の電気化学的パワー・システム。
  48. 更に、少なくとも1つのバイポーラ−・プレートを含む、請求項39の電気化学的パワー・システム。
  49. 更に、電解システム及びアノード再生システムの少なくとも1つを含む、請求項39の電気化学的パワー・システム。
  50. a)多孔性電極、
    b)ガス拡散電極、
    c)酸素及びHOの少なくとも1つがカソードに供給され、Hがアノードに供給されるところ、水素透過性のアノード、
    d)オキシ水酸化物、酸化物、酸化ニッケル、リチウム化ニッケル酸化物、ニッケルの少なくとも1つを含むカソード、及び
    e)Ni、Mo、又はMoCu、MoNi若しくはMoCoのようなMo合金、及び水素化物を含むアノード、
    の少なくとも1つを含む、請求項39の電気化学的パワー・システム。
  51. 電極に接続される少なくとも1つのガス・チャネル、ガス・ライン、及びマニホールドを含む少なくとも1つのガス供給システムを更に含む、請求項50の電気化学的パワー・システム。
  52. 水素化物が、LaNiSHxであり、カソードが、TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOH、FeOOH、GaOOH、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH、SmOOH、及びMnO2の少なくとも1つである、請求項50の電気化学的パワー・システム。
  53. イオン及び電子電流の少なくとも1つを含む電流が、電解質により運ばれる、請求項41の電気化学的パワー・システム。
  54. 電流が、電解質、反応物、及び電極の少なくとも1つの間での電気化学的反応により運ばれる、請求項41の電気化学的パワー・システム。
  55. 電解質の少なくとも1つの種が、オプションとして、少なくとも1つの反応物を含んでよい、請求項54の電気化学的パワー・システム。
  56. 電子電流が、電解質の導体を通して流れる、請求項41の電気化学的パワー・システム。
  57. 導体が、電極において電子電流の流れの間に還元反応により形成される、請求項41の電気化学的パワー・システム。
  58. 電解質が金属イオンを含む、請求項41の電気化学的パワー・システム。
  59. 金属イオンが、導電性の金属を形成するように電流の流れの間に還元される、請求項58の電気化学的パワー・システム。
  60. 還元電気化学反応を運ぶ電流が、
    金属イオン→金属、
    O+O→OH
    金属酸化物+HO→金属オキシ水酸化物、及び金属水酸化物、及びOH、及び
    金属オキシ水酸化物+HO→OH
    の少なくとも1つであり、
    イオン電流キャリアがOHである、請求項41の電気化学的パワー・システム。
  61. アノードがHを含む、請求項60の電気化学的パワー・システム。
  62. Oが、アノードでのHとの反応及びOHの酸化により形成される、請求項61の電気化学的パワー・システム。
  63. アノードでのHの源が、金属水素化物、LaNi、アノードでの電気分解により形成されるH、ガスとして供給されるH、及び水素透過性の膜を通して供給されるH、の少なくとも1つを含む、請求項61の電気化学的パワー・システム。
  64. イオン電流が、酸素を含むイオン、酸素及び水素を含むイオン、OH、OOH、O2−、及びO 2−、の少なくとも1つにより運ばれる、請求項39の電気化学的パワー・システム。
  65. 電解質が、酸素源、水素源、HO、HOH触媒の源、及びHの源、の少なくとも1つを含む、請求項39の電気化学的パワー・システム。
  66. 電解質が、
    水性アルカリ金属水酸化物、
    飽和KOH水溶液、
    少なくとも1つの溶融水酸化物、
    少なくとも1つの共晶塩混合物、
    溶融水酸化物及び少なくとも1つの他の化合物の混合物のすくなくとも1つ、
    溶融水酸化物及び塩の混合物のすくなくとも1つ、
    溶融水酸化物及びハロゲン化物塩の混合物のすくなくとも1つ、
    溶融水酸化物及びアルカリハロゲン化物の混合物のすくなくとも1つ、
    溶融LiOH−LiBr、LiOH−NaOH、LiOH−LiBr−NaOH、LiOH−LiX−NaOH、LiOH−LiX、NaOH−NaBr、NaOH−NaI、NaOH−NaX、及びKOH−KX、(ここで、Xはハロゲン)、のグループからの少なくとも1つ、
    少なくとも1つの酸、及び
    HCl、HPO、及びHSO の少なくとも1つ、
    から選択される少なくとも1つの電解質を含む、請求項39の電気化学的パワー・システム。
  67. 固体燃料反応物が、原子水素、原子水素源、触媒、触媒源の少なくとも1つを形成するような導電性マトリクス及びHOの源を含む、請求項41の電気化学的パワー・システム。
  68. Oの源を含む固体燃料反応物が、HOを形成する及び結合HOを解放する反応の少なくとも1つを受ける化合物(単数又は複数)、バルクHO以外の状態、バルクHOの少なくとも1つを含む、請求項41の電気化学的パワー・システム。
  69. 結合HOが、HOと相互作用する化合物を含み、そのHOが吸収されたHO、結合されたHO、物理吸着されたHO、及び水和の水の少なくとも1つの状態にある、請求項68の電気化学的パワー・システム。
  70. 固体燃料反応物が、バルクHO、吸収HO、結合HO、物理吸着HO、及び水和の水の解放の少なくとも1つを受け、及び、反応生成物としてHOを持つ1又はそれ以上の化合物又は材料、及び、導体を含む、請求項41の電気化学的パワー・システム。
  71. 触媒源、触媒、原子水素源、及び原子水素の少なくとも1つを形成する反応物が、
    O及びHOの源、
    、HO、HOOH、HOOH、過酸化物イオン、超酸化物イオン、水素化物、H、ハロゲン化物、酸化物、オキシ水酸化物、水酸化物、酸素を含む化合物、(ハロゲン化物、酸化物、オキシ水酸化物、水酸化物、酸素を含む化合物 の少なくとも1つのグループから選択される)水和化合物、及び
    導電性マトリクス、
    の少なくとも1つを含む、請求項41の電気化学的パワー・システム。
  72. オキシ水酸化物が、TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOH、FeOOH、GaOOH、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH、及びSmOOH、のグループからの少なくとも1つを含み、
    酸化物が、CuO、CuO、CoO、Co、CO、FeO、Fe、NiO、及びNi、のグループからの少なくとも1つを含み、
    水酸化物が、Cu(OH)、Co(OH)、Co(OH)、Fe(OH)、Fe(OH)、及びNi(OH)、のグループからの少なくとも1つを含み、
    酸素を含む化合物が、硫酸塩、リン酸塩、硝酸塩、炭酸塩、炭酸水素塩、クロム酸、ピロリン酸塩、過硫酸塩、過塩素酸塩、過臭素酸塩、及び過ヨウ素酸塩、MXO、MXO (M=Li、Na、K、Rb、Csのようなアルカリ金属のような金属、X=F、Br、Cl、I)、コバルトマグネシウム酸化物、ニッケルマグネシウム酸化物、銅マグネシウム酸化物、LiO、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、CuO、CrO、ZnO、MgO、CaO、MoO、TiO、ZrO、SiO、Al、NiO、FeO、Fe、TaO、Ta、VO、VO、V、V、P、P、B、NbO、NbO、Nb、SeO、SeO、TeO、TeO、WO、WO、Cr、Cr、CrO、CrO、CoO、Co、CO、FeO、Fe、NiO、Ni、希土類酸化物、CeO、La、オキシ水酸化物、TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOH、FeOOH、GaOOH、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH、及びSmOOH、のグループからの少なくとも1つを含み、
    導電性マトリクスが、金属粉末、炭素、炭化物、臭化物、窒化物、TiCNのようなカルボニトリル、又はニトリル、のグループからの少なくとも1つを含む、請求項71の電気化学的パワー・システム。
  73. 反応物が、金属、金属ハロゲン化物、及びHOの混合物を含むハイドリノ反応物を構成する、請求項41の電気化学的パワー・システム。
  74. 反応物が、遷移金属、アルカリ土類金属ハロゲン化物、及びHOの混合物を含むハイドリノ反応物を構成する、請求項41の電気化学的パワー・システム。
  75. 反応物が、導体、含水材料、及びHOの混合物を含むハイドリノ反応物を構成する、請求項41の電気化学的パワー・システム。
  76. 導体が、金属粉末又は炭素粉末を含む、請求項75の電気化学的パワー・システム。
  77. 含水材料が、臭化リチウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、炭酸カリウム、リン酸カリウム、KMgCl3・6(HO)のようなカーナライト、クエン酸鉄(III)アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、濃硫酸、濃リン酸、セルロース繊維、糖、カラメル、ハチ蜜、グリセリン、エタノール、メタノール、ディーゼル燃料、メタンフェタミン、肥料化学製品、塩、乾燥剤、シリカ、活性炭、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、モレキュラシーブ、ゼオライト、潮解性の材料、塩化亜鉛、塩化カルシウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、及び、潮解性の塩、のグループからの少なくとも1つを含む、請求項75の電気化学的パワー・システム。
  78. 導体、含水材料、及びHOを含み、(金属)、(含水材料)、(HO)の相対的モル量の範囲が、約(0.000001から100000金属)、(0.000001から100000含水材料)、(0.000001から100000HO);約(0.00001から10000金属)、(0.00001から10000含水材料)、(0.00001から10000HO)、約(0.0001から1000金属)、(0.0001から1000含水材料)、(0.0001から1000HO);約(0.001から100金属)、(0.001から100含水材料)、(0.001から100HO);約(0.01から100金属)、(0.01から100含水材料)、(0.01から100HO);約(0.1から10金属)、(0.1から10含水材料)、(0.1から10HO);及び約(0.5から1金属)、(0.5から1含水材料)、(0.5から1HO)、の少なくとも1つである、請求項75の電気化学的パワー・システム。
  79. 反応物が、スラリー、溶液、エマルション、複合物、及び化合物の少なくとも1つを含むハイドリノ反応物を構成する、請求項39の電気化学的パワー・システム。
  80. O mole%含有量が、約0.000001%から100%、0.00001%から100%、0.0001%から100%、0.001%から100%、0.01%から100%、0.1%から100%、1%から100%、10%から100%、0.1%から50%、1%から25%、及び1%から10%、の少なくとも1つの範囲内にある、請求項41の電気化学的パワー・システム。
  81. 内部及び外部電流源の電流が、ハイドリノ反応物をして非常に速い速度でハイドリノを形成する反応を受けさせるように十分に多い、請求項39の電気化学的パワー・システム。
  82. 内部電流源及び外部電流源から選択される電流源が、
    1Aから50kA、10Aから10kA、10Aから1kA、の少なくとも1つの範囲内にある、DC、AC、又はAC−DC混合の電流を引き起こすように選択される電圧、
    1A/cmから50kA/cm、10A/cmから10kA/cm、及び10A/cmから1kA/cm、の少なくとも1つの範囲内のDC又はピークAC電流密度、
    を含み、
    電圧が電解質の導電率によって決定され、電圧が導体を含む電解質の抵抗かける所望の電流により与えられ、
    DC又はピークAC電圧が、約0.1Vから100V、0.1Vから10V、及び1Vから5V、から選択される少なくとも1つの範囲内であってよく、及び
    AC周波数が、約0.1Hzから1GHz、1Hzから1MHz、10Hzから100kHz、及び100Hzから10kHz、の範囲内であってもよい、
    請求項39の電気化学的パワー・システム。
  83. 少なくとも1つの電気放電アークが、電極の間で形成される、請求項39の電気化学的パワー・システム。
  84. 電解質の抵抗が、約0.001mΩから10Ω、及び0.01Ωから1Ω、から選択される少なくとも1つの範囲内にあり、ハイドリノを形成する活性な電極面積あたりの電解質の抵抗が、約0.001mΩ/cmから10Ω/cm、及び0.01Ω/cmから1Ω/cm、から選択される少なくとも1つの範囲内にある、請求項39の電気化学的パワー・システム。
  85. 当該電気化学的パワー・システムは更に外部セル表面の上の熱交換器を含み、その熱交換器が更にクーラント・インプット及びクーラント出口を含む、請求項39の電気化学的パワー・システム。
  86. 熱機関、蒸気機関、蒸気タービン、発電機、ガスタービン及び発電機、ランキン−サイクルエンジン、ブレイトン−サイクルエンジン、スターリング・エンジン、熱電子パワーコンバータ、及び熱電性パワーコンバータ、から選択される少なくとも1つを含む熱−電気コンバーターの少なくとも1つを更に含む、請求項39の電気化学的パワー・システム。
  87. カソード、アノード、反応物、及び外部電流源の組み合わせが、原子水素の触媒作用に、各カソード及び対応するアノードの間の電流への寄与を維持するように増殖するハイドリノを形成させることを許す、請求項39の電気化学的パワー・システム。
  88. 水アーク・プラズマ・パワー・システムであって、
    少なくとも1つの閉じられた反応槽と、
    Oの源及びHOの少なくとも1つを含む反応物と、
    少なくとも1つのセットの電極と、
    Oの初期の高いブレークダウン電圧をデリバリして、それに続く高い電流を供給する、電気的パワーの源と、及び
    熱交換器システムと、
    を含み、
    当該水パワー・システムが、アーク・プラズマ、光、及び熱エネルギーを発生させることを特徴とする、水アーク・プラズマ・パワー・システム。
  89. a)発生期のHOを含む触媒又は触媒源、
    b)原子水素又は原子水素源、及び
    c)プラズマ媒質、
    を含む反応物としてHOが機能する、請求項88の水アーク・プラズマ・パワー・システム。
  90. O及び微量のイオンの少なくとも1つを含むプラズマ媒質を更に含む、請求項88の水アーク・プラズマ・パワー・システム。
  91. アーク・プラズマが、発生させられ、そして、反応物が非常に高い速度でハイドリノを形成する反応を受けるようにさせる、請求項88の水アーク・プラズマ・パワー・システム。
  92. Oがアーク・プラズマによって形成されるH及びHOH触媒の源である、請求項88の水アーク・プラズマ・パワー・システム。
  93. Oが、それぞれ、1℃から2000℃及び0.01気圧から200気圧の範囲内で、オペレーション温度及び圧力に対するHO相図によると、液体及びガス状の混合物の標準状態で、液体及びガス状の状態の少なくとも1つとして存在する、請求項88の水アーク・プラズマ・パワー・システム。
  94. プラズマ媒質が、より低い電圧で、アーク・ブレークダウンを達成するようにその媒質がより導電性であるようにする塩化合物及び分解されたイオンの少なくとも1つを含むイオンの源を含む、請求項88の水アーク・プラズマ・パワー・システム。
  95. 高いブレークダウン電圧が、約50Vから100kV、1kVから50kV、及び1kVから30kV、の少なくとも1つの範囲内である、請求項88の水アーク・プラズマ・パワー・システム。
  96. 高電流が、1kAから100kA、2kAから50kA、及び10kAから30kA、の少なくとも1つの範囲内にリミットを持つ、請求項88の水アーク・プラズマ・パワー・システム。
  97. 電気的パワーの源が、0.1A/cmから1,000,000A/cm、1A/cmから1,000,000A/cm、10A/cmから1,000,000A/cm、100A/cmから1,000,000A/cm、及び1kA/cmから1,000,000A/cm、の少なくとも1つの範囲内に、高い放電電流を供給する、請求項88の水アーク・プラズマ・パワー・システム。
  98. 高電圧及び電流が、DC、AC、及びそれらの混合の少なくとも1つであってよい、請求項88の水アーク・プラズマ・パワー・システム。
  99. アーク・プラズマを形成する電気的パワーの源が、抵抗及び電圧が減少する際に増加する高い電流及び約1kVから50kVの範囲内の高い電圧を供給することができるキャパシターのバンクを含む複数のキャパシターを含む、請求項88の水アーク・プラズマ・パワー・システム。
  100. 2次的なパワー源を更に含む、請求項88の水アーク・プラズマ・パワー・システム。
  101. 追加のパワー回路要素及び2次的な高電流パワー源の少なくとも1つを含む、請求項88の水アーク・プラズマ・パワー・システム。
  102. 電気的パワーの源が、アークに、パワーを連続的に供給するキャパシターの複数のバンクを含み、各放電されたキャパシタのバンクは、与えられた充電されたキャパシターのバンクが放電される際に、2次的なパワー源により再充電される、請求項101の水アーク・プラズマ・パワー・システム。
  103. 閉鎖された槽が、蒸気出口、リターン、及び再循環ポンプを含む、ボイラーを更に含み、加熱された水、超加熱された水、蒸気、及び超加熱された蒸気の少なくとも1つを含むHO相の少なくとも1つが、蒸気出口を流れ出し、そして、熱的又は機械的負荷を供給し、
    出口流れ及び蒸気の凝縮の冷却プロセスの少なくとも1つが、その負荷への熱パワー移動と共に起こり、
    冷却された蒸気又は水が、再循環ポンプによって汲み出され、
    冷却された蒸気又は水が、リターンを通ってセルへ戻される、請求項88の水アーク・プラズマ・パワー・システム。
  104. ボイラー及び熱交換器の少なくとも1つから熱パワーを受け取る熱−電気コンバーターの少なくとも1つを更に含む、請求項103の水アーク・プラズマ・パワー・システム。
  105. 熱−電気コンバーターの少なくとも1つが、熱機関、蒸気機関、蒸気タービン、発電機、ガスタービン及び発電機、ランキン・サイクル・エンジン、ブレイトン・サイクル・エンジン、スターリング・エンジン、熱電子パワー・コンバーター、及び熱電性パワー・コンバーターから選択されるグループの少なくとも1つを含む、請求項104の水アーク・プラズマ・パワー・システム。
  106. 内燃タイプのエンジンのピストンシリンダーの少なくとも1つと、
    a)発生期のHOを含む触媒又は触媒源の少なくとも1つ、
    b)原子水素又は原子水素源の少なくとも1つ、
    c)導電性マトリクス及び導体の少なくとも1つ、
    を含む燃料と、
    少なくとも1つのバルブを備える燃料入口の少なくとも1つと、
    少なくとも1つのバルブを備える排出口の少なくとも1つと、
    少なくとも1つのピストンと、
    少なくとも1つのクランクシャフトと、
    高い電流源と、及び、
    燃料を通して高電流を導き閉じ込める少なくとも2つの電極と、
    を含む、機械的パワー・システム。
  107. ガス又はガスの源の少なくとも1つを更に含む、請求項106の機械的パワー・システム。
  108. ガス又はガスの源が加熱される、請求項107の機械的パワー・システム。
  109. ピストンシリンダーは、レシプロ・サイクルの異なるフェーズの間に、大気圧、大気圧より上、及び大気圧より下の少なくとも1つの圧力が可能である、請求項106の機械的パワー・システム。
  110. ピストン又はピストンシリンダーの少なくとも1つが、もう1つの電極に対する対電極として機能してよい、請求項106の機械的パワー・システム。
  111. 少なくとも1つのピストン及び高電流源の間に電気的接触を提供する少なくとも1つのブラシを更に含む、請求項110の機械的パワー・システム。
  112. そのエンジンの機械的パワーによりパワーを供給される発電機を更に備える、請求項106の機械的パワー・システム。
  113. 発電機が高電流源にパワーを供給する、請求項112の機械的パワー・システム。
  114. 燃料再生装置を更に含む、請求項106の機械的パワー・システム。
  115. 当該システムのピストンが、往復運動を被る、請求項106の機械的パワー・システム。
  116. 当該システムが、誘導及び圧縮、並びに、点火及び排気のステップを含む2ストローク・サイクルを含む、請求項106の機械的パワー・システム。
  117. 当該システムが、出力、排気、吸気、及び圧縮のステップを含む4ストローク・サイクルを含む、請求項106の機械的パワー・システム。
  118. 当該システムが、ロータリーエンジンを含む、請求項106の機械的パワー・システム。
  119. 燃料が、ピストンが移動して、ピストン・チャンバー内に流れる、請求項106の機械的パワー・システム。
  120. レシプロ・サイクルの出力ストロークの間、
    圧縮された燃料が点火され、
    生成物及び如何なる追加の加えられたガス又はガスの源が、加熱されるようにされ、及び、
    シリンダー内の加熱されたガスが、ピストンをしてシリンダー内を移動させ、及び、クランクシャフトを回転させる、請求項106の機械的パワー・システム。
  121. ピストンが移動させられるとき、燃料がシリンダー内に流れ、点火の前に戻ってくるピストンによって圧縮され、そして、移動させられたピストンが戻ってくることにより出力ステップの後に生成物が排出される、請求項106の機械的パワー・システム。
  122. 排気ガスが放出されて燃料がシリンダー内に流れ、そして、もう1つの点火の前にピストンが燃料を圧縮する、請求項106の機械的パワー・システム。
  123. 排気された生成物は、再生システムへと流れてよい、請求項114の機械的パワー・システム。
  124. 燃料の点火からの熱の変換のパフォーマンスをアシストするようにガスの源又は追加のガスの如何なるものも、回収され、再生され、及びリサイクルされる、請求項107の機械的パワー・システム。
  125. 原子水素、原子水素源、触媒、及び触媒源の少なくとも1つを形成する導電性マトリクス及びHOの源を、その燃料が含む、請求項106の機械的パワー・システム。
  126. Oを形成する、及び、結合HOを解放する反応の少なくとも1つを受ける化合物(単数又は複数)、バルクHO以外の状態、バルクHOの少なくとも1つを含むHOの源を、燃料が含む、請求項106の機械的パワー・システム。
  127. 結合HOが、HOと相互作用する化合物を含み、そのHOが、吸収されたHO、結合されたHO、物理吸着したHOの少なくとも1の状態にある、請求項126の機械的パワー・システム。
  128. 水和の水、物理吸着されたHO、結合されたHO、吸収されたHO、及び、バルクHOの解放の少なくとも1つを受け、及び、反応生成物としてHOを持つ、1又はそれ以上の化合物又は材料、及び、導体を、燃料が含む、請求項106の機械的パワー・システム。
  129. 原子水素の源及び発生期のHO触媒の源の少なくとも1つが、
    a)HOの少なくとも1つの源、
    b)酸素の少なくとも1つの源、及び
    c)水素の少なくとも1つの源、
    の少なくとも1つを含む、請求項106の機械的パワー・システム。
  130. 燃料が触媒源、触媒、原子水素源、及び、原子水素の少なくとも1つを形成し、原子水素が、
    a)HO及びHOの源、
    b)O、HO、HOOH、OOH、過酸化物イオン、超酸化物イオン、水素化物、H、ハロゲン化物、酸化物、オキシ水酸化物、水酸化物、酸素を含む化合物、含水化合物、(ハロゲン化物、酸化物、オキシ水酸化物、水酸化物、酸素を含む化合物の少なくとも1つのグループから選択される)含水化合物、及び、
    c)導電性マトリクス、
    の少なくとも1つを含む、請求項106の機械的パワー・システム。
  131. TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOH、FeOOH、GaOOH、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH、及びSmOOH、から選択される少なくとも1つのグループをオキシ水酸化物が含み、
    CuO、CuO、CoO、Co、Co、FeO、Fe、NiO、及びNi、から選択される少なくとも1つのグループを酸化物が含み、
    Cu(OH)、Co(OH)、Co(OH)、Fe(OH)、Fe(OH)、及びNi(OH)、から選択される少なくとも1つのグループを水酸化物が含み、
    硫酸塩、リン酸塩、硝酸塩、炭酸塩、炭酸水素塩、クロム酸塩、ピロリン酸塩、過硫酸塩、過塩素酸塩、過臭素酸塩、及び過ヨウ素酸塩、MXO、MXO (M=Li、Na、K、Rb、Csのようなアルカリ金属のような金属;X=F、Br、Cl、I)、コバルトマグネシウム酸化物、ニッケルマグネシウム酸化物、銅マグネシウム酸化物、LiO、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、CuO、CrO、ZnO、MgO、CaO、MoO、TiO、ZrO、SiO、Al、NiO、FeO、Fe、TaO、Ta、VO、VO、V、V、P、P、B、NbO、NbO、Nb、SeO、SeO、TeO、TeO、WO、WO、Cr、Cr、CrO、CrO、CoO、Co、Co、FeO、Fe、NiO、Ni、希土類酸化物、CeO、La、オキシ水酸化物、TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOH、FeOOH、GaOOH、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH、及びSmOOH、から選択される少なくとも1つのグループを、酸素を含む化合物が含み、
    金属粉末、炭素、炭化物、臭化物、窒化物、TiCNのようなカルボニトリル、又はニトリル、から少なくとも1つを、導電性マトリクスが含み、
    以上のうちの少なくとも1つが存在する、請求項130の機械的パワー・システム。
  132. 燃料が、金属、その金属酸化物、及びHOを含み、HOとその金属との反応が、熱力学的に有利でない、請求項106の機械的パワー・システム。
  133. 燃料が、金属、金属ハロゲン化物、及びHOの混合物を含み、HOとその金属との反応が、熱力学的に有利でない、請求項106の機械的パワー・システム。
  134. 燃料が、遷移金属、アルカリ土類金属ハロゲン化物、及びHOの混合物を含み、HOとその金属との反応が、熱力学的に有利でない、請求項106の機械的パワー・システム。
  135. 燃料が、導体、含水材料、及びHOの混合物を含む、請求項106の機械的パワー・システム。
  136. 導体が、金属粉末又は炭素粉末を含み、HOとその金属又は炭素との反応が、熱力学的に有利でない、請求項135の機械的パワー・システム。
  137. 含水材料が、臭化リチウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、炭酸カリウム、リン酸カリウム、KMgCl3・6(HO)のようなカーナライト、クエン酸鉄(III)アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、濃硫酸、濃リン酸、セルロース繊維、糖、カラメル、ハチ蜜、グリセリン、エタノール、メタノール、ディーゼル燃料、メタンフェタミン、肥料化学製品、塩、乾燥剤、シリカ、活性炭、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、モレキュラシーブ、ゼオライト、潮解性の材料、塩化亜鉛、塩化カルシウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、及び、潮解性の塩、のグループからの少なくとも1つを含む、請求項135の機械的パワー・システム。
  138. 導体、含水材料、及びHO、を含み、(金属)、(含水材料)、(HO)の相対的モル量の範囲が、(0.000001から100000金属)、(0.000001から100000含水材料)、(0.000001から100000HO);(0.00001から10000金属)、(0.00001から10000含水材料)、(0.00001から10000HO)、(0.0001から1000金属)、(0.0001から1000含水材料)、(0.0001から1000HO);(0.001から100金属)、(0.001から100含水材料)、(0.001から100HO);(0.01から100金属)、(0.01から100含水材料)、(0.01から100HO);(0.1から10金属)、(0.1から10含水材料)、(0.1から10HO);及び(0.5から1金属)、(0.5から1含水材料)、(0.5から1HO)、の少なくとも1つである、請求項135の機械的パワー・システム。
  139. Oとの熱力学的に有利でない反応を持つ金属が、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びIn、の少なくとも1つから選択される、請求項132、133、134、又は136の機械的パワー・システム。
  140. 燃料がHOの追加により再生される、請求項139の機械的パワー・システム。
  141. 燃料が、金属、その金属酸化物、及びHOの混合物を含み、その金属酸化物が、1000℃未満の温度でH還元が可能なものである、請求項106の機械的パワー・システム。
  142. 燃料が、
    a)H及びマイルドな熱で容易に還元されない酸化物、
    b)1000℃未満の温度でHで金属に還元されることができる酸化物を持つ金属、及び
    b)HO、
    の混合物を含む、請求項106の機械的パワー・システム。
  143. 1000℃未満の温度でHで金属に還元されることができる酸化物を持つ金属が、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びIn、の少なくとも1つから選択される、請求項141又は142の機械的パワー・システム。
  144. で容易に還元されない金属酸化物、及び、マイルドな熱が、アルミナ、アルカリ土類酸化物、及び希土類酸化物の少なくとも1つを含む、請求項141又は142の機械的パワー・システム。
  145. 燃料が炭素又は活性炭及びHOを含み、その混合物がHOの追加を含む再水和によって再生される、請求項114の機械的パワー・システム。
  146. 燃料が、スラリー、溶液、エマルション、複合物、及び化合物の少なくとも1つを含む、請求項106の機械的パワー・システム。
  147. O mole%含有量が、約0.000001%から100%、0.00001%から100%、0.0001%から100%、0.001%から100%、0.01%から100%、0.1%から100%、1%から100%、10%から100%、0.1%から50%、1%から25%、及び1%から10%、の少なくとも1つの範囲内である、請求項106の機械的パワー・システム。
  148. 高電流電気エネルギーのショート・バーストをデリバリする電気的パワーの源の電流が、非常に高い速度でハイドリノを形成する反応を燃料が受けるようにするだけ十分にある、請求項106の機械的パワー・システム。
  149. 高電流電気エネルギーのショート・バーストをデリバリする電気的パワーの源は、HOアーク・プラズマを達成する高い電圧を可能とする、請求項106の機械的パワー・システム。
  150. 高電流電気エネルギーのショート・バーストをデリバリする電気的パワーの源は、
    100Aから1,000,000A、1kAから100,000A、10kAから50kA、の少なくとも1つの範囲の中にある電流、及び、100A/cmから1,000,000A/cm、1000A/cmから100,000A/cm、及び2000A/cmから50,000A/cm、の少なくとも1つの範囲内あるDC又はピークAC電流密度、の高いAC、DC、又は、AC−DC混合を引き起こすように選択される電圧を含み、
    その電圧が、燃料の導電率により決定され、
    その電圧が、燃料の抵抗かける所望の電流により与えられ、
    DC又はピークAC電圧が、約0.1Vから500kV、0.1Vから100kV、及び1Vから50kV、から選択される少なくとも1つの範囲内であり、
    AC周波数が、約0.1Hzから10GHz、1Hzから1MHz、10Hzから100kHz、及び100Hzから10kHz、の範囲内にある、
    請求項106の機械的パワー・システム。
  151. 燃料の抵抗が、約0.001mΩから100MΩ、0.1Ωから1MΩ、及び10Ωから1kΩ、から選択される少なくとも1つの範囲内にあり、
    ハイドリノを形成する活性な電極面積あたりの妥当な負荷の伝導度は、約10−10Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、10−5Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、10−4Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、10−3Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、10−2Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、10−1Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、及び1Ω−1cm−2から10Ω−1cm−2、から選択される少なくとも1つの範囲内にある、
    請求項106の機械的パワー・システム。
  152. 再生システムが、水和、熱の、化学的、及び電気化学的システムの少なくとも1つを含む、請求項114の機械的パワー・システム。
  153. セルによって生成された熱を取り除き、及び、それを負荷にデリバリする、外側シリンダー表面の上に熱交換器を更に含み、
    その熱交換器は、負荷から冷たいクーラントを受け取るクーラント・インプットと、及び、負荷へと熱いクーラントを供給又はリターンするクーラント排出口とを含み、
    その熱は、対応するコンバーターを使用して、機械的又は電気的パワーに変換され、又は、直接的に使用され、
    熱−電気コンバーターの少なくとも1つが、熱機関、蒸気機関、蒸気タービン及び発電機、ガスタービン及び発電機、ランキン−サイクルエンジン、ブレイトン−サイクルエンジン、スターリング・エンジン、熱電子パワーコンバーター、及び、熱電性パワーコンバーター、のグループの少なくとも1つを含む、
    請求項106の機械的パワー・システム。
  154. パワー発生システムであって、
    少なくとも約2,000 A/cmの電気的パワー源と、
    前記電気的パワー源に電気的に接続される複数の電極と、
    前記複数の電極が、プラズマを生成するために固体燃料へ電気的パワーをデリバリするように構成されるところ、固体燃料を受け取るように構成される燃料充填領域と、
    プラズマの少なくとも一部を受け取るように位置付けられたプラズマ・パワー・コンバーターと、
    を含む、パワー発生システム。
  155. 更に触媒誘導ハイドリノ遷移セルを更に含み、複数の電極の2つが、その触媒誘導ハイドリノ遷移セルに含まれる、請求項154のパワー発生システム。
  156. 当該パワー発生システムが、複数の触媒誘導ハイドリノ遷移セルを含む、請求項155のパワー発生システム。
  157. 前記複数の電極の第1の電極は、動くことができる、請求項154のパワー発生システム。
  158. 前記複数の電極の第2の電極は、動くことができ、第1の電極及び第2の電極は、それらが動くときに、燃料充填領域のサイズを変化させる、請求項157のパワー発生システム。
  159. 前記複数の電極の第1の電極は、圧縮メカニズムを含む、請求項154のパワー発生システム。
  160. 圧縮メカニズムは、動くことができる、請求項159のパワー発生システム。
  161. 前記複数の電極の少なくとも第2の電極が圧縮メカニズムを含み、第1の電極の圧縮メカニズム及び第2の電極の圧縮メカニズムが、それらが動くときに、互いに相互作用する、請求項160のパワー発生システム。
  162. 圧縮メカニズムが回転可能なギアを含む、請求項158のパワー発生システム。
  163. 圧縮メカニズムが回転可能なローラーを含む、請求項158のパワー発生システム。
  164. 燃料を燃料充填領域内に動かすためのデリバリ・メカニズムを更に含む、請求項154のパワー発生システム。
  165. デリバリ・メカニズムが回転式コンベヤーを含む、請求項164のパワー発生システム。
  166. デリバリ・メカニズムがコンベヤー・ベルトを含む、請求項164のパワー発生システム。
  167. デリバリ・メカニズムがホッパーを含む、請求項164のパワー発生システム。
  168. デリバリ・メカニズムがまた、燃料充填領域から外に燃料を移動させる、請求項164のパワー発生システム。
  169. プラズマ・パワー・コンバーターが、
    プラズマダイナミック・パワー・コンバーター、電磁流体力学的パワー・コンバーター、磁気ミラー電磁流体力学的パワー・コンバーター、チャージ・ドリフト・コンバーター、ポスト又はベネチアン・ブラインド・パワー・コンバーター、ジャイロトロン、フォトン・バンチング・マイクロウェーブ・パワー・コンバーター、及びフォトエレクトリック・コンバーターの少なくとも1つを含む、請求項154のパワー発生システム。
  170. 燃料充填領域から燃料の副生成物を除くための除去システムを更に含むが、その副生成物は、複数の電極がその燃料充填領域にパワーをデリバリするときに、生成される、請求項154のパワー発生システム。
  171. その燃料充填領域から外に燃料を移動させるように構成されたデリバリ・メカニズムを更に含む、請求項170のパワー発生システム。
  172. 燃料の副生成物を処理するための再生システムを更に含む、請求項171のパワー発生システム。
  173. 燃料の副生成物を凝縮するための凝縮器を更に含む、請求項171のパワー発生システム。
  174. プラズマ・パワー・コンバーターにより変換されるパワーの質を変更するための出力パワー・コンディショナーを更に含む、請求項154のパワー発生システム。
  175. 熱交換器及び冷却ラインを含む温度コントロール・システムを更に含む、請求項154のパワー発生システム。
  176. 当該パワー発生システムに関連付けられた少なくとも1つのパラメータを測定するように構成されるセンサーを更に含む、請求項154のパワー発生システム。
  177. 当該パワー発生システムに関連付けられた1つのパラメータをモニターするように構成されるコントローラーを更に含む、請求項154のパワー発生システム。
  178. 前記コントローラは、当該パワー発生システムに関連付けられた少なくとも1つのプロセスをコントロールするように構成される、請求項177のパワー発生システム。
  179. 当該パワー発生システムに関連付けられた少なくとも1つのパラメータを測定するように構成される1又はそれ以上のセンサーを更に含み、前記コントローラは、その少なくとも1つの測定されたパラメータに基づき当該パワー発生システムに関連付けられた少なくとも1つのプロセスをコントロールするように構成される、請求項178のパワー発生システム。
  180. そのパワー源が、少なくとも約5,000A/cm、少なくとも約12,000A/cm、少なくとも約14,000A/cm、少なくとも約18,000A/cm、又は少なくとも約25,000A/cm、の電気的パワー源である、請求項154のパワー発生システム。
  181. そのパワー源が、約5,000A/cmから約100,000A/cm、又は約10,000A/cmから約50,000A/cm、の範囲の電気的パワー源である、請求項154のパワー発生システム。
  182. パワー発生システムであって、
    複数の電極と、
    複数の電極の間に配置される、及び、導電性の燃料を受け取るように構成される、燃料充填領域と、ここで、前記複数の電極が、導電性の燃料を点火するに十分な導電性の燃料に対して電流を印加するように、及び、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを発生させるように、構成され、
    導電性の燃料を燃料充填領域内に動かすためのデリバリ・メカニズムと、
    パワーの非プラズマ形態にプラズマを変換するように構成されるプラズマ−電気パワー・コンバーター、又は、電気又は機械的パワーを含むパワーの非熱形態に熱パワーを変換するように構成される、熱−電気又は機械的コンバーター、と、
    を含む、パワー発生システム。
  183. プラズマ−電気パワー・コンバーターによって変換されたパワーの質を変更するための出力パワー・コンディショナーを更に含む、請求項182のパワー発生システム。
  184. 前記出力パワー・コンディショナーによって、調整されるパワーを出力するための1又はそれ以上の出力パワー・ターミナルを更に含む、請求項183のパワー発生システム。
  185. 非プラズマ形態のパワーが、機械的な、原子核の、化学の、熱の、電気の、及び、電磁のエネルギーの少なくとも1つを含む、請求項182のパワー発生システム。
  186. 点火された燃料の副生成物をリサイクルするための再生システム及び点火された燃料の副生成物を除去するための除去システムを更に含む、請求項182のパワー発生システム。
  187. 当該パワー発生システムに関連付けられた少なくとも1つのパラメーターを測定するように構成されたセンサー及びコントローラーを更に含み、前記コントローラーが、少なくとも1つの測定されたパラメーターに基づいて、当該パワー発生システムの少なくとも一部をコントロールするように構成される、請求項182のパワー発生システム。
  188. パワーを発生させる方法であって、
    燃料充填領域にある量の燃料をデリバリするステップと、ここで、前記燃料充填領域は複数の電極の中に配置され、
    プラズマ、光、及び熱の少なくとも1つを生成するように複数の電極に電流を印加することにより燃料を通して、少なくとも約2,000 A/cmの電流を流すことにより燃料に点火するステップと、
    プラズマ−電気コンバーター内にプラズマの少なくとも一部を受け取るステップと、
    プラズマ−電気コンバーターを使用して、プラズマを異なる形態のパワーに変換するステップと、及び、
    異なる形態のパワーを出力するステップと、
    を含む、パワーを発生させる方法。
  189. 燃料充填領域から燃料副生成物のある量を除去するステップと、及び、燃料副生成物の少なくとも一部を再生するステップと、を含む、請求項188の方法。
  190. 点火プロセスによって生成される熱の少なくとも一部を除去するステップを更に含む、請求項188の方法。
  191. 異なる形態のパワーを出力するステップは、外部負荷へパワーをデリバリするステップを含む、請求項188の方法。
  192. 異なる形態のパワーを出力するステップは、ストレージ・デバイスへパワーをデリバリするステップを含む、請求項188の方法。
  193. 異なる形態のパワーを出力するステップは、複数の電極にパワーの一部をデリバリするステップを含む、請求項188の方法。
  194. パワー発生システムであって、
    少なくとも約5,000kWの電気的パワー源と、
    複数の間隔を空けられた電極と、ここで、前記複数の電極は、少なくとも部分的に燃料を囲み、電気的パワー源と電気的に接続され、燃料を点火する電流を受け取るように構成され、及び、前記複数の電極の少なくとも1つは動くことができ、
    その燃料を動かすためのデリバリ・メカニズムと、及び、
    非プラズマ形態のパワーへと燃料の点火から発生させられたプラズマを変換するように構成されるプラズマ−電気パワー・コンバーターと、
    を含む、パワー発生システム。
  195. パワー発生システムであって、
    少なくとも約2,000A/cmの電気的パワー源と、
    複数の間隔を空けられた電極と、ここで、前記複数の電極は、少なくとも部分的に燃料を囲み、電気的パワー源と電気的に接続され、燃料を点火する電流を受け取るように構成され、及び、前記複数の電極の少なくとも1つは動くことができ、
    その燃料を動かすためのデリバリ・メカニズムと、及び、
    非プラズマ形態のパワーへと燃料の点火から発生させられたプラズマを変換するように構成されるプラズマ−電気パワー・コンバーターと、
    を含む、パワー発生システム。
  196. プラズマ−電気パワー・コンバーターによって変換さえたパワーの質を変更するための出力パワー・コンディショナーと、
    その出力パワー・コンディショナーによって調整されるパワーを出力するための1又はそれ以上の出力パワー・ターミナルと、
    を更に含む、請求項194又は195のパワー発生システム。
  197. 当該パワー発生システムは、2つの電極を含み、その電極の両方が、デリバリ・メカニズムにその燃料を動かすことを許すように、互いに相対的に動くことができる、請求項194又は195のパワー発生システム。
  198. 前記複数の電極は、触媒誘導ハイドリノ遷移セルの一部である、請求項194又は195のパワー発生システム。
  199. 当該パワー発生システムが複数の触媒誘導ハイドリノ遷移セルを含み、各々の触媒誘導ハイドリノ遷移セルが燃料充填領域を囲む一対の電極を含み、それらの一対の電極の少なくとも1つに対して、電極は、互いに相対的に移動可能であり、デリバリ・メカニズムが燃料充填領域に燃料をデリバリすることを許す、請求項198のパワー発生システム。
  200. 少なくとも約5,000 kWの電気的パワー源と、
    複数の間隔を空けられた電極と、ここで、その複数の電極の少なくとも1つが圧縮メカニズムを含み、
    燃料をデリバリするように構成される燃料充填領域と、ここで、前記燃料充填領域は複数の電極によって囲まれて、少なくとも1つの電極の圧縮メカニズムが燃料充填領域に向かって配向しており、前記複数の電極は電気的パワー源に電気的に接続されて、燃料を点火するように前記燃料充填領域内で受け取られる燃料にパワーを供給するように構成され、
    前記燃料充填領域内に燃料を動かすためのデリバリ・メカニズムと、及び、
    燃料の点火から発生させられるプラズマを非プラズマ形態のパワーに変換するように構成されたプラズマ・パワー・コンバーターと、
    を含む、パワー発生システム。
  201. 少なくとも約2,000A/cmの電気的パワー源と、
    複数の間隔を空けられた電極と、ここで、その複数の電極の少なくとも1つが圧縮メカニズムを含み、
    燃料を受け取るように構成された燃料充填領域と、ここで、前記燃料充填領域は複数の電極によって囲まれて少なくとも1つの電極の圧縮メカニズムが燃料充填領域に向かって配向しており、前記複数の電極が電気的パワー源に電気的に接続されて燃料を点火するように燃料充填領域内で受け取られる燃料にパワーを供給するように構成され、
    燃料充填領域内に燃料を動かすためのデリバリ・メカニズムと、
    燃料の点火から発生させられるプラズマを非プラズマ形態のパワーに変換するように構成されるプラズマ・パワー・コンバーターと、
    を含む、パワー発生システム。
  202. プラズマ・パワー・コンバーターによって変換されるパワーの質を変更するための出力パワー・コンディショナーと、及び
    前記出力パワー・コンディショナーによって調整されるパワーを出力するための1又はそれ以上の出力パワー・ターミナルと、
    を含む、請求項48のパワー発生システム。
  203. 圧縮メカニズムが移動可能である、請求項200又は201のパワー発生システム。
  204. それらの電極の各々が圧縮メカニズムを含み、その圧縮メカニズムが電気的接触及び燃料の点火を促進する、請求項200又は201のパワー発生システム。
  205. 圧縮メカニズムが回転可能である、請求項200又は201のパワー発生システム。
  206. 圧縮メカニズムがギア及びローラーの少なくとも1つを含む、請求項205のパワー発生システム。
  207. 複数の電極と、
    前記複数の電極によって囲まれる及び燃料を受け取るように構成される燃料充填領域と、ここで、前記複数の電極がその燃料充填領域内に配置される燃料を点火するように構成され、
    燃料充填領域内へと燃料を動かすデリバリ・メカニズムと、
    燃料の点火から発生させられるプラズマを非プラズマ形態のパワーに変換するように構成されるプラズマ・パワー・コンバーターと、
    点火された燃料の副生成物を除去するための除去システムと、及び、
    点火された燃料の副生成物で除去されたものをリサイクル燃料にリサイクルするための除去システムに作動可能に接続される再生システムと、
    を含む、パワー発生システム。
  208. リサイクル燃料を燃料充填領域内に動かすためのデリバリ・メカニズムにリサイクル燃料を再導入するための再生システムに作動可能に接続される再充填システムを更に含む、請求項207のパワー発生システム。
  209. 燃料の副生成物を凝縮するための凝縮器を更に含む、請求項207のパワー発生システム。
  210. 熱交換器及び冷却ラインを含む温度コントロール・システムを更に含み、前記冷却ラインが燃料充填エリア内の燃料の点火により発生させられる熱の一部を再生システムへと迂回させる、請求項207のパワー発生システム。
  211. 少なくとも約2,000 A/cmの電流を出力するように構成される電気的パワー源と、
    前記電気的パワー源に電気的に接続される間隔を空けられた複数の電極と、
    燃料を受け取るように構成された燃料充填領域と、ここで、前記燃料充填領域は、前記複数の電極により囲まれ、前記複数の電極は、その燃料充填領域内に受け取られたときに燃料を点火するようにその燃料にパワーを供給するように構成され、
    燃料充填領域内に燃料を動かすためのデリバリ・メカニズムと、
    燃料の点火から発生させられるプラズマを電気的パワーへと変換するように構成されたプラズマ−電気パワー・コンバーターと、
    前記プラズマ−電気パワー・コンバーターに作動可能に接続された1又はそれ以上の出力パワー・ターミナルと、及び、
    パワー・ストレージ・デバイスと、
    を含む、パワー発生システム。
  212. 前記プラズマ−電気パワー・コンバーターによって変換されたパワーの質を変更するための、前記プラズマ−電気パワー・コンバーターに作動可能に接続される1又はそれ以上の出力パワー・コンディショナーを更に含む、請求項211のパワー発生システム。
  213. 前記パワー・ストレージ・デバイスが、1又はそれ以上の出力パワー・ターミナルからパワーの少なくとも一部を受け取るように前記1又はそれ以上の出力パワー・ターミナルに作動可能に接続される、請求項211のパワー発生システム。
  214. 前記パワー・ストレージ・デバイスが、電気的パワー源に作動可能に接続され、及び、そのパワー源にパワーを供給する、請求項211のパワー発生システム。
  215. 前記パワー・ストレージ・デバイスが、電気的パワー源にパワーを断続的に供給する、請求項214のパワー発生システム。
  216. 1又はそれ以上の出力パワー・ターミナルが、外部負荷へとパワーをデリバリするように構成される、請求項211のパワー発生システム。
  217. 1又はそれ以上の出力パワー・ターミナルが、パワー・ストレージ・デバイスにパワーをデリバリするように更に構成される、請求項216のパワー発生システム。
  218. パワー・ストレージ・デバイスがバッテリを含む、請求項211のパワー発生システム。
  219. 少なくとも5,000kWの電気的パワー源と、
    前記電気的パワー源に電気的に接続される間隔を空けられた複数の電極と、
    燃料を受け取るように構成される燃料充填領域と、ここで、前記燃料充填領域は、複数の電極によって囲まれ、前記複数の電極は、前記燃料充填領域内に受け取られるとき燃料に点火するように燃料へパワーを供給するように構成され、
    前記燃料充填領域内へと燃料を動かすためのデリバリ・メカニズムと、
    燃料の点火から発生させられるプラズマを非プラズマ形態のパワーに変換するように構成されたプラズマ・パワー・コンバーターと、
    当該パワー発生システムに関連付けられる少なくとも1つのパラメータを測定するように構成されるセンサーと、及び、
    当該パワー発生システムに関連付けられる少なくとも1つのプロセスをコントロールするように構成されるコントローラーと、
    を含む、パワー発生システム。
  220. 少なくとも2,000A/cmの電気的パワー源と、
    前記電気的パワー源に電気的に接続される間隔を空けられた複数の電極と、
    燃料を受け取るように構成される燃料充填領域と、ここで、前記燃料充填領域は、複数の電極によって囲まれ、前記複数の電極は、前記燃料充填領域内に受け取られるとき燃料に点火するように燃料へパワーを供給するように構成され、
    前記燃料充填領域内に燃料を動かすためのデリバリ・メカニズムと、
    燃料の点火から発生させられるプラズマを非プラズマ形態のパワーに変換するように構成されたプラズマ・パワー・コンバーターと、
    当該パワー発生システムに関連付けられる少なくとも1つのパラメータを測定するように構成されるセンサーと、及び、
    当該パワー発生システムに関連付けられる少なくとも1つのプロセスをコントロールするように構成されるコントローラーと、
    を含む、パワー発生システム。
  221. 前記プラズマ・パワー・コンバーターによって変換されたパワーの質を変更するための、前記プラズマ・パワー・コンバーターに作動可能に接続される出力パワー・コンディショナーを更に含む、請求項219又は220のパワー発生システム。
  222. コントローラーが、測定された少なくとも1つのパラメータに基づき当該パワー発生システムに関連付けられるプロセスをコントロールするように構成される、請求項219又は220のパワー発生システム。
  223. コントローラーが、パワー出力をコントロールするため燃料デリバリ又は点火メカニズムの速度を調節するように構成される、請求項219又は220のパワー発生システム。
  224. コントローラーが、パワー出力をコントロールするため間隔を空けられる電極の少なくとも1つの動きをコントロールするように構成される、請求項219又は220のパワー発生システム。
  225. 当該パワー発生システムが自律性がある、請求項219又は220のパワー発生システム。
  226. 点火される燃料の副生成物を除去するための除去システムと、
    点火される燃料の副生成物の除去されるものをリサイクル燃料にリサイクルするための、除去システムに作動可能に接続される再生システムと、
    リサイクル燃料を燃料充填領域内に動かすためのデリバリ・メカニズムにリサイクル燃料を再導入するための再生システムに作動可能に接続される再充填システムと、
    を含む、請求項225のパワー発生システム。
  227. 少なくとも約5,000kWの電気的パワー源と、
    前記電気的パワー源に電気的に接続される間隔を空けられた複数の電極と、
    燃料を受け取るように構成される燃料充填領域と、ここで、前記燃料充填領域は、複数の電極によって囲まれ、前記複数の電極は、前記燃料充填領域内に受け取られるとき燃料に点火するように燃料へパワーを供給するように構成され、及び、燃料充填領域の圧力が部分減圧であり、
    前記燃料充填領域内へと燃料を動かすためのデリバリ・メカニズムと、
    燃料の点火から発生させられるプラズマを非プラズマ形態のパワーに変換するように構成されるプラズマ−電気パワー・コンバーターと、
    を含む、パワー発生システム。
  228. 少なくとも約2,000 A/cmの電気的パワー源と、
    前記電気的パワー源に電気的に接続される間隔を空けられた複数の電極と、
    燃料を受け取るように構成される燃料充填領域と、ここで、前記燃料充填領域は、複数の電極によって囲まれ、前記複数の電極は、前記燃料充填領域内に受け取られるとき燃料に点火するように燃料へパワーを供給するように構成され、及び、燃料充填領域内の圧力が部分減圧であり、
    前記燃料充填領域内に燃料を動かすためのデリバリ・メカニズムと、
    燃料の点火から発生させられるプラズマを非プラズマ形態のパワーへと変換するように構成されるプラズマ−電気パワー・コンバーターと、
    を含む、パワー発生システム。
  229. プラズマ−電気パワー・コンバーター内の圧力が部分減圧である、請求項227又は228のパワー発生システム。
  230. 燃料充填領域が、真空槽内に収納される、請求項227又は228のパワー発生システム。
  231. 前記複数の電極の少なくとも2つが、真空槽内に収納される、請求項230のパワー発生システム。
  232. 更に真空ポンプを含む、請求項227又は228のパワー発生システム。
  233. 触媒誘導ハイドリノ遷移セルを更に含み、触媒誘導ハイドリノ遷移セルの槽が複数の電極を囲み、及び、触媒誘導ハイドリノ遷移セル内の圧力が、約10−10 Torrよりも高い部分減圧である、請求項227又は228のパワー発生システム。
  234. 真空ポンプに接続される排出口ポートと、
    少なくとも5,000 kWの電気的パワー源に電気的に接続される複数の電極と、
    大部分のHOを含む水ベース燃料を受け取るように構成される燃料充填領域と、ここで、前記複数の電極は、アーク・プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するため水ベース燃料にパワーをデリバリするように構成され、
    アーク・プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つの少なくとも一部を電気的パワーに変換するように構成されるパワー・コンバーターと、
    を含む、パワー発生セル。
  235. アーク・プラズマ及びアーク・プラズマの熱パワーの少なくとも1つの少なくとも一部を受け取るように位置付けられる熱−電気パワー・コンバーター及びプラズマ−電気パワー・コンバーターの少なくとも1つを更に含む、請求項234のセル。
  236. 真空ポンプを更に含む、請求項234のセル。
  237. 電気的パワー源を更に含む、請求項234のセル。
  238. 燃料が、金属酸化物、金属ハロゲン化物、及び含水材料の少なくとも1つ、水溶液環境内において実質的に非反応性である金属の少なくとも1つ、及び、HOを含む、請求項234のセル。
  239. 少なくとも5,000 A/cmの電気的パワー源と、
    前記電気的パワー源に電気的に接続される複数の電極と、
    大部分のHOを含む水ベース燃料を受け取るように構成される燃料充填領域と、ここで、前記複数の電極は、アーク・プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように水ベース燃料にパワーをデリバリするように構成され、
    アーク・プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つの少なくとも一部を電気的パワーへと変換するように構成されるパワー・コンバーターと、
    を含む、パワー発生システム。
  240. 電気的パワー源が、少なくとも10,000A/cm、少なくとも約12,000A/cm、少なくとも約14,000A/cm、少なくとも約18,000A/cm、又は少なくとも20,000A/cm、のパワー源である、請求項239のパワー発生システム。
  241. 複数の電極が水ベース燃料に少なくとも4kVを印加するように構成される、請求項239のパワー発生システム。
  242. パワー源が複数のキャパシターを含む、請求項239のパワー発生システム。
  243. 燃料が、金属酸化物、金属ハロゲン化物、及び含水材料の少なくとも1つ、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Ti、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、及びInから選択される少なくとも1つの金属、及び、HOを含む、請求項239のパワー発生システム。
  244. 生成物を少なくとも部分的に回収し、そして、それを再生するように構成される燃料再生システムを更に含む、請求項243のパワー発生システム。
  245. パワー・コンバーターが熱−電気パワー・コンバーターである、請求項239のパワー発生システム。
  246. パワー・コンバーターが熱交換器を含む、請求項239のパワー発生システム。
  247. 燃料充填領域内に燃料を充填するステップと、ここで、前記燃料充填領域は複数の電極を含み、
    アーク・プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するため燃料を点火するよう複数の電極に少なくとも約2,000A/cmの電流を印加するステップと、
    電気的パワーを発生させるためアーク・プラズマにプラズマ−電気コンバーターを通過させるステップ、及び、電気的パワーを発生させるため熱パワーに熱−電気コンバーターを通過させるステップ、の少なくとも1つを実施するステップと、
    発生させられる電気的パワーの少なくとも一部を出力するステップと、
    を含む、パワーを発生させる方法。
  248. 燃料充填領域内に真空を発生させるステップを更に含む、請求項247の方法。
  249. 燃料充填領域へと不活性ガスをデリバリするステップを更に含む、請求項247の方法。
  250. 燃料充填領域から酸素を除去するステップを更に含む、請求項247の方法。
  251. 少なくとも5,000kWの電気的パワー源と、
    前記電気的パワー源に電気的に接続される複数の電極と、ここで、前記複数の電極は、熱パワーを生成するため大部分のHOを含む水ベース燃料へ電気的パワーをデリバリするように構成され、
    熱パワーの少なくとも一部を電気的パワーに変換するように構成される熱交換器と、
    を含む、パワー発生システム。
  252. 熱交換器は、パワー・プラント、ボイラーを備える蒸気プラント、タービン、及び、発電機、の1又はそれ以上を含む、請求項251のパワー発生システム。
  253. 少なくとも5,000kWの電気的パワー源と、
    間隔を空けられた複数の電極と、ここで、前記複数の電極の少なくとも1つが圧縮メカニズムを含み、
    大部分のHOを含む水ベース燃料を受け取るように構成された燃料充填領域と、ここで、前記燃料充填領域は、前記複数の電極により囲まれて、少なくとも1つの電極の圧縮メカニズムが燃料充填領域に向かって配向し、及び、前記複数の電極は、電気的パワー源に電気的に接続され、かつ、燃料を点火するため燃料充填領域内に受け取られる水ベース燃料にパワーを供給するように構成され、
    燃料充填領域内に水ベース燃料を動かすためのデリバリ・メカニズムと、及び、
    燃料の点火から発生させられるプラズマを非プラズマ形態のパワーへと変換するように構成されるプラズマ・パワー・コンバーターと、
    を含む、パワー発生システム。
  254. プラズマ・パワー・コンバーターによって変換されるパワーの質を変更するための出力パワー・コンディショナーと、及び、
    前記出力パワー・コンディショナーによって調整されるパワーを出力するための1又はそれ以上の出力パワー・ターミナルと、
    を含む、請求項253のパワー発生システム。
  255. 圧縮メカニズムが移動可能である、請求項253のパワー発生システム。
  256. 複数の電極の各々が圧縮メカニズムを含み、及び、その圧縮メカニズムが燃料の点火を促進するように相互作用する、請求項253のパワー発生システム。
  257. 圧縮メカニズムが回転可能である、請求項253のパワー発生システム。
  258. 圧縮メカニズムがギア及びローラの少なくとも1つを含む、請求項253のパワー発生システム。
  259. 少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、
    プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように構成される点火チャンバーと、
    前記点火チャンバーへ固体燃料をデリバリするように構成される燃料デリバリ装置と、
    電気的パワー源に接続される、及び、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように固体燃料にパワーを供給するように構成される、一対の電極と、
    点火チャンバー内に配置される、及び、機械的パワーを出力するように点火チャンバーに相対的に動くように構成される、ピストンと、
    を含む、機械的パワーを生成するためのシステム。
  260. 少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、
    プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように構成される点火チャンバーと、ここで、点火チャンバーは、排出口ポートを含み、
    プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するため点火チャンバーへと固体燃料をデリバリするように構成される燃料デリバリ装置と、
    電気的パワー源に接続される、及び、点火チャンバーにパワーを供給するように構成される、一対の電極と、
    排出口ポートと連通する流体内にある、及び、機械的パワーを出力するため回転するように構成される、タービンと、
    を含む、機械的パワーを生成するためのシステム。
  261. 少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、
    機械的パワーを出力するため回転するように構成されるインペラーと、ここで、前記インペラーは、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように構成される空洞領域を含み、及び、前記空洞領域は、作動流体を受け取るように構成される吸気ポートを含み、
    前記空洞領域へと固体燃料をデリバリするように構成される燃料デリバリ装置と、
    電気的パワー源に接続される、及び、固体燃料を点火してプラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するため前記空洞領域へパワーを供給するように構成される、一対の電極と、
    を含む、機械的パワーを生成するためのシステム。
  262. 少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、
    機械的パワーを出力するため回転するように構成される可動要素と、ここで、前記可動要素は、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように構成される点火チャンバーを少なくとも部分的に規定し、
    前記点火チャンバーへと固体燃料をデリバリするように構成される燃料デリバリ装置と、
    電気的パワー源に接続される、及び、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するため固体燃料にパワーを供給するように構成される、一対の電極と、
    を含む、機械的パワーを生成するためのシステム。
  263. 前記電気的パワー源が少なくとも約10,000A、又は少なくとも14,000Aである、請求項259、260、261、又は、262のシステム。
  264. 前記電気的パワー源が、約100V未満、約10V未満、又は約8V未満である、請求項259、260、261、又は、262のシステム。
  265. 前記電気的パワー源が、少なくとも約5,000 kWである、請求項259、260、261、又は、262のシステム。
  266. 固体燃料が、一部水、一部の水吸収材料、及び、一部の導電要素を含む、請求項259、260、261、又は、262のシステム。
  267. 前記一部の水が少なくとも約30mole%の固体燃料である、請求項266のシステム。
  268. 前記一部の水吸収材料が、少なくとも約30mole%の固体燃料である、請求項266のシステム。
  269. 前記一部の導電要素が、少なくとも約30mole%の固体燃料である、請求項266のシステム。
  270. 点火チャンバーへ作動流体をデリバリするように構成される吸気ポートを更に含む、請求項259、260、又は、262のシステム。
  271. 作動流体が、空気、HO、及び、不活性ガス の少なくとも1つを含む、請求項270のシステム。
  272. 作動流体が、大気圧未満、大気圧、及び大気圧より上の少なくとも1つの圧力で点火チャンバーにデリバリされる、請求項271のシステム。
  273. 一対の電極の少なくとも1つが、ピストン及び点火チャンバーの少なくとも1つに電気的に接続される、請求項259、260、261、又は、262のシステム。
  274. 燃料デリバリ装置が、点火チャンバー内に固体燃料の少なくとも一部を噴射するように構成される噴射装置を含む、請求項259、260、261、又は、262のシステム。
  275. 前記噴射装置が、ガス、液体、及び、固体粒子の少なくとも1つを点火チャンバー内に噴射するように構成される、請求項274のシステム。
  276. 燃料デリバリ装置が、回転式コンベヤーを含む、請求項259、260、261、又は、262のシステム。
  277. 燃料デリバリ装置及び一対の電極の少なくとも1つが、固体燃料を受け取るように構成される容器を含む、請求項259、260、261、又は、262のシステム。
  278. 冷却システム、加熱システム、真空システム、及び、プラズマ・コンバーターの少なくとも1つを更に含む、請求項259、260、261、又は、262のシステム。
  279. 固体燃料の点火によって生成される1又はそれ以上の化合物を、捕獲する、再生する、及び、リサイクルする、の少なくとも1つを行うように構成される再生システムを更に含む、請求項259、260、261、又は、262のシステム。
  280. 一対の電極の少なくとも1つが、タービン及び点火チャンバーの少なくとも1つに電気的に接続される、請求項260のシステム。
  281. 燃料デリバリ装置が、点火チャンバー内に固体燃料の少なくとも一部を噴射するように構成される噴射装置を含む、請求項260のシステム。
  282. 前記噴射装置が、ガス、液体、及び、固体粒子の少なくとも1つを、点火チャンバー内に、噴射するように構成される、請求項260のシステム。
  283. 前記インペラーが、作動流体の流れを迂回させるように構成される少なくとも1つのブレードを含む、請求項261のシステム。
  284. 前記作動流体が、空気、HO、及び、不活性ガス、の少なくとも1つを含む、請求項283のシステム。
  285. 前記作動流体が、大気圧未満、大気圧、及び大気圧より上の少なくとも1つの圧力で、空洞領域にデリバリされる、請求項261のシステム。
  286. 一対の電極の少なくとも1つが、インペラー及び空洞領域の少なくとも1つと電気的に接続される、請求項261のシステム。
  287. 前記燃料デリバリ装置が、固体燃料の少なくとも一部を、空洞領域内に、噴射するように構成される噴射装置を含む、請求項261のシステム。
  288. 前記噴射装置が、ガス、液体、及び、固体粒子の少なくとも1つを、空洞領域内に、噴射するように構成される、請求項262のシステム。
  289. 前記可動要素が、一対の電極の第1の電極の少なくとも一部を形成する、請求項288のシステム。
  290. 第2の可動要素が、一対の電極の第2の電極の少なくとも一部を形成する、請求項289のシステム。
  291. 前記可動要素が、燃料を受け取るように構成される容器を含む、請求項262のシステム。
  292. 前記可動要素は、点火チャンバーと流体的に接続される、及び、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つの流れを導くように構成される、ノズルを含む、請求項262のシステム。
  293. 前記可動要素が、直線的な、アーチ状の、及び回転的な、方向の少なくとも1つにおいて、動くように構成される、請求項262のシステム。
  294. 前記可動要素が、ギア及びローラーの少なくとも1つを含む、請求項262のシステム。
  295. 少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、
    複数の点火チャンバーと、ここで、前記複数の点火チャンバーの各々は、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように構成され、
    前記複数の点火チャンバーへ固体燃料をデリバリするように構成される燃料デリバリ装置と、及び、
    電気的パワー源に接続される複数の電極と、ここで、前記複数の電極の少なくとも1つは、その複数の点火チャンバーの少なくとも1つを関連付けられ、かつ、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するため固体燃料に電気的パワーを供給するように構成され、
    を含む、機械的パワーを生成するためのシステム。
  296. 前記燃料デリバリ装置が、複数の点火チャンバーの少なくとも1つに相対的に回転するように構成される回転式コンベヤーを含む、請求項295のシステム。
  297. 複数の点火チャンバーの少なくとも1つが、ピストン、タービン、インペラー、ギア、及びローラーの少なくとも1つと流体的に接続される、請求項295のシステム。
  298. 複数の点火チャンバーが、燃料デリバリ装置に相対的に回転するように構成される、請求項295のシステム。
  299. 複数燃料デリバリ装置を更に含む、請求項295のシステム。
  300. 複数の電気的パワー源を更に含み、前記複数の電気的パワー源の少なくとも1つが、複数の電極の少なくとも1つと電気的に接続される、請求項295のシステム。
  301. 複数の電極への電気的パワーの供給をコントロールするように構成されるコントローラーを更に含む、請求項295のシステム。
  302. 前記コントローラーは、燃料デリバリ装置の動きをコントロールするように構成される、請求項301のシステム。
  303. 前記コントローラーは、複数の点火チャンバーの動きをコントロールするように構成される、請求項301のシステム。
  304. 少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、
    プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように構成される点火チャンバーと、
    前記点火チャンバーへと水ベース燃料をデリバリするように構成される燃料デリバリ装置と、
    電気的パワー源に接続される、及び、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するため燃料にパワーを供給するように構成される、一対の電極と、
    点火チャンバーに流体的に接続される、及び、機械的パワーを出力するように点チャンバーに相対的に動くように構成される、ピストンと、
    を含む、機械的パワーを生成するためのシステム。
  305. 少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、
    プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように構成される点火チャンバーと、ここで、前記点火チャンバーは、排出口ポートを含み、
    前記点火チャンバーへ水ベース燃料をデリバリするように構成される燃料デリバリ装置と、
    電気的パワー源に接続される、及び、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように燃料にパワーを供給するように構成される、一対の電極と、
    排出口ポートと連通する流体内にある、及び、機械的パワーを出力するため回転するように構成される、タービンと、
    を含む、機械的パワーを生成するためのシステム。
  306. 前記電気的パワー源が、少なくとも約10,000A、又は、少なくとも約12,000Aである請求項304又は305のシステム。
  307. 前記電気的パワー源が、少なくとも約1kV、少なくとも約2kV、又は、少なくとも約4kVである請求項304又は305のシステム。
  308. 前記電気的パワー源が、少なくとも約5,000kWである、請求項304又は305のシステム。
  309. 前記水ベース燃料が、少なくとも50mole%水、又は、少なくとも90mole%水である、請求項304又は305のシステム。
  310. 更に、点火チャンバーへ作動流体をデリバリするように構成される吸気ポートを含む、請求項304又は305のシステム。
  311. 前記作動流体が、水ベース流体及び不活性ガスの少なくとも1つである、請求項310のシステム。
  312. 前記作動流体が、大気圧未満、大気圧、及び大気圧より上の少なくとも1つの圧力で点火チャンバーにデリバリされる、請求項310のシステム。
  313. 前記点火チャンバーが、作動流体を再循環するように構成される閉ループ・システムの部分を形成する、請求項310のシステム。
  314. 前記燃料デリバリ装置が、点火チャンバー内へと水ベース燃料の少なくとも一部を噴射するように構成される噴射装置を含む、請求項304又は305のシステム。
  315. 前記噴射装置が、点火チャンバー内へと、ガス、液体、及び固体粒子の少なくとも1つを噴射するように構成される、請求項314のシステム。
  316. 冷却システム及び加熱システムの少なくとも1つを更に含む、請求項304又は305のシステム。
  317. 真空システム及びプラズマ・コンバーターの少なくとも1つを更に含む、請求項304又は305のシステム。
  318. アーク・プラズマに関連付けられる熱エネルギーを異なる形態のエネルギーに変換するように構成される熱交換器を更に含む、請求項304又は305のシステム。
  319. 少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、
    機械的パワーを出力するため回転するように構成されるインペラーと、ここで、前記インペラーは、アークプラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように構成され、及び、空洞領域は、作動流体を受け取るように構成される吸気ポートを含み、
    前記空洞領域へ水ベース燃料をデリバリするように構成される燃料デリバリ装置と、
    電気的パワー源に接続される、及び、水ベース燃料を点火してプラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するため前記空洞領域へパワーを供給するように構成される、一対の電極と、
    を含む、機械的パワーを生成するためのシステム。
  320. 前記電気的パワー源が、少なくとも約10,000A、又は、少なくとも約12,000Aである請求項319のシステム。
  321. 前記電気的パワー源が、少なくとも約1kV、少なくとも約2kV、又は、少なくとも約4kVである請求項319のシステム。
  322. 前記電気的パワー源が、少なくとも約5,000kWである、請求項319のシステム。
  323. 前記水ベース燃料が、少なくとも50mole%水、又は、少なくとも90mole%水である、請求項319のシステム。
  324. 前記インペラーが、作動流体の流れを迂回させるように構成されるブレードの少なくとも1つを含む、請求項319のシステム。
  325. 前記作動流体が、水ベース流体及び不活性ガスの少なくとも1つを含む、請求項319のシステム。
  326. 前記作動流体が、大気圧未満、大気圧、及び大気圧より上の少なくとも1つの圧力で空洞領域にデリバリされる、請求項319のシステム。
  327. 前記空洞領域が、作動流体を再循環するように構成される閉ループ・システムの部分を形成する、請求項319のシステム。
  328. 前記燃料デリバリ装置が、空洞領域内に、水ベース燃料の少なくとも一部を噴射するように構成される噴射装置を含む、請求項319のシステム。
  329. 前記噴射装置が、ガス、液体、及び固体粒子の少なくとも1つを空洞領域内に噴射するように構成される、請求項328のシステム。
  330. 冷却システム及び加熱システムの少なくとも1つを更に含む、請求項319のシステム。
  331. 真空システム及びプラズマ・コンバーターの少なくとも1つを更に含む、請求項319のシステム。
  332. アーク・プラズマに関連付けられた熱エネルギーを異なる形態のエネルギーに変換するように構成される熱交換器を更に含む、請求項319のシステム。
  333. 少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、
    複数の点火チャンバーと、ここで、前記複数の点火チャンバーの各々は、アーク・プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように構成され、
    複数の点火チャンバーへ水ベース燃料をデリバリするように構成される燃料デリバリ装置と、
    電気的パワー源に接続される複数の電極と、ここで、前記複数の電極の少なくとも1つが複数の点火チャンバーの少なくとも1つに関連付けられ、及び、アーク・プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するため水ベース燃料に電気的パワーを供給するように構成され、
    を含む、機械的パワーを生成するためのシステム。
  334. 前記水ベース燃料が、少なくとも50mole%水、又は、少なくとも90mole%水である、請求項333のシステム。
  335. 更に、複数の点火チャンバーの少なくとも1つへ作動流体をデリバリするように構成される少なくとも1つの吸気ポートを含む、請求項333のシステム。
  336. 前記作動流体が、水ベース流体及び不活性ガスの少なくとも1つである、請求項335のシステム。
  337. 前記作動流体が、大気圧未満、大気圧、及び大気圧より上の少なくとも1つの圧力で複数の点火チャンバーの少なくとも1つにデリバリされる、請求項335のシステム。
  338. 前記複数の点火チャンバーの少なくとも1つが、作動流体を再循環するように構成される閉ループ・システムの部分を形成する、請求項335のシステム。
  339. 前記燃料デリバリ装置が、複数の点火チャンバーの少なくとも1つの中へと水ベース燃料の少なくとも一部を噴射するように構成される少なくとも1つの噴射装置を含む、請求項335のシステム。
  340. 前記少なくとも1つの噴射装置が、複数の点火チャンバーの少なくとも1つの中へと、ガス、液体、及び固体粒子の少なくとも1つを噴射するように構成される、請求項339のシステム。
  341. 複数の点火チャンバーの少なくとも1つが、ピストン、タービン、インペラー、ギア、及びローラーの少なくとも1つに流体的に接続される、請求項333のシステム。
  342. 複数の点火チャンバーが、燃料デリバリ装置に相対的に回転するように構成される、請求項333のシステム。
  343. 複数の燃料デリバリ装置を更に含む、請求項333のシステム。
  344. 複数の電気的パワー源を更に含む、ここで、前記複数の電気的パワー源の少なくとも1つが複数の電極の少なくとも1つに電気的に接続される、請求項333のシステム。
  345. 複数の電極への電気的パワーの供給をコントロールするように構成されるコントローラーを更に含む、請求項333のシステム。
  346. 前記コントローラーが、燃料デリバリ装置の動きをコントロールするように構成される、請求項333のシステム。
  347. 前記コントローラーが、複数の点火チャンバーの動きをコントロールするように構成される、請求項333のシステム。
  348. プラズマ、アーク・プラズマ、及び熱プラズマの少なくとも1を作るように構成される空洞チャンバーを規定するシェルと。
    空洞チャンバーと連通する流体における燃料容器と、ここで、燃料容器は、一対の電極に電気的に接続され、及び
    空洞チャンバーと連通する流体における可動要素と、
    を含む点火チャンバー。
  349. 空洞チャンバーを規定するシェルと、
    前記空洞チャンバーと連通する流体における噴射装置と、ここで、前記噴射装置は、空洞チャンバー内に燃料を噴射するように構成され、
    空洞チャンバーに電気的に接続される、及び、空洞チャンバー内のプラズマ、アーク・プラズマ、及び熱パワーの少なくとも1つの少なくとも1つを生成するのに十分な燃料に電気的パワーを供給するように構成される、一対の電極と、
    空洞チャンバーと連通する流体における可動要素と、
    を含む、点火チャンバー。
  350. 前記可動要素は、空洞チャンバー内に配置されるピストンを含む、請求項348又は349の点火チャンバー。
  351. 前記可動要素は、空洞チャンバーの外側に配されるタービンを含む、請求項348又は349の点火チャンバー。
  352. 前記可動要素は、空洞チャンバーを少なくとも部分的に囲むインペラ―を含む、請求項348又は349の点火チャンバー。
  353. 前記空洞チャンバーは、作動流体を受け取るように構成される、請求項348又は349の点火チャンバー。
  354. 一対の電極は、燃料容器に少なくとも5,000Aの電流を供給するように構成される、請求項348又は349の点火チャンバー。
  355. 前記燃料容器は、少なくとも50mole%水を含む水ベース燃料を受け取るように構成される、請求項348又は349の点火チャンバー。
  356. 前記燃料容器は、一部の水、一部の水吸収材料、及び、一部の導電性元素を含む固体燃料を受け取るように構成される、請求項348又は349の点火チャンバー。
  357. 前記燃料は、一部の水、一部の水吸収材料、及び、一部の導電性元素を含む固体燃料である、請求項349の点火チャンバー。
  358. 前記噴射装置は、空洞チャンバー内に、ガス、液体、及び固体粒子の少なくとも1つを生成する噴射するように構成される、請求項349の点火チャンバー。
  359. 点火チャンバーに固体燃料をデリバリするステップと、
    固体燃料を通して少なくとも約5,000 Aの電流を流し、そして、固体燃料を点火してプラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するために固体燃料に約10V未満の電圧を印加するステップと、
    プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを作動流体と混合するステップと、
    可動要素を動かして機械的パワーを出力する可動要素に向かって作動流体を導くステップと、
    を含む、機械的パワーを生成するための方法。
  360. 電流が少なくとも約14,000Aである、請求項359の方法。
  361. 電圧が、約8V未満である、請求項359の方法。
  362. 前記固体燃料は、一部の水、一部の水吸収材料、及び一部の導電性元素を含む、請求項359の方法。
  363. 固体燃料の点火によって生成される1又はそれ以上の構成要素を、捕獲するステップ、再生するステップ、及びリサイクルステップ、の少なくとも1つを含む、請求項359の方法。
  364. 可動要素が、直線的な、アーチ状の、及び回転的な、方向の少なくとも1つで、動く、請求項359の方法。
  365. 電流が、可動要素に接続された少なくとも1つの電極を経由して、固体燃料に供給される、請求項359の方法。
  366. 点火チャンバーに水ベース燃料をデリバリするステップと、
    水ベース燃料を通して少なくとも約5,000Aの電流を流し、及び、アーク・プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するために水ベース燃料を点火するように水ベース燃料に少なくとも約2kVの電圧を印加するステップと、
    プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを作動流体と混合するステップと、
    可動要素を動かして機械的パワーを出力する可動要素に向かって作動流体を導くステップと、
    を含む、機械的パワーを生成するための方法。
  367. 電流が、少なくとも約12,000Aである、請求項366の方法。
  368. 電圧が、少なくとも4kVである、請求項366の方法。
  369. 水ベース燃料が、少なくとも90mole%水を含む、請求項366の方法。
  370. 前記可動要素が、直線的な、アーチ状の、及び回転的な、方向の少なくとも1つにおいて動く、請求項366の方法。
  371. 電流が点火チャンバーに接続される少なくとも1つの電極を経由して水ベース燃料に供給される、請求項366の方法。
  372. 点火チャンバーに固体燃料を供給するステップと、
    固体燃料に電気的に接続される電極に少なくとも約5,000Aを供給するステップと、
    点火チャンバー内において、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように固体燃料に点火するステップと、及び、
    プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つの少なくともいくらかを、機械的パワーに変換するステップと、
    を含む、機械的パワーを生成するための方法。
  373. 点火チャンバーに作動流体を供給するステップを更に含む、請求項372の方法。
  374. 前記作動流体が、空気、HO、及び、不活性ガス、の少なくとも1つを含む、請求項373の方法。
  375. 点火チャンバー内に作動流体を噴射する前に、作動流体を圧縮するステップを更に含む、請求項373の方法。
  376. プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つの少なくとも幾らかを機械的パワーに変換するステップが、可動要素に向かって作動流体の流れを導くステップを含む、請求項373の方法。
  377. 直線的な、アーチ状の、及び回転的な、方向の少なくとも1つにおいて、可動要素を動かすステップを含む、請求項376の方法。
  378. 固体燃料に少なくとも約10,000Aを、又は、固体燃料に少なくとも約14,000Aを、供給するステップを更に含む、請求項372の方法。
  379. 固体燃料に約100V未満、固体燃料に約10V未満、又は、固体燃料に約8V未満を、供給するステップを更に含む、請求項372の方法。
  380. 固体燃料に少なくとも約5,000kWを供給するステップを更に含む、請求項372の方法。
  381. 点火チャンバー内に部分減圧を作るステップを更に含む、請求項372の方法。
  382. 固体燃料の点火によって生成される少なくとも1又はそれ以上の構成要素を、捕獲するステップ、再生するステップ、及びリサイクルステップ、の少なくとも1つを更に含む、請求項372の方法。
  383. 点火チャンバーに水ベース燃料を供給するステップと、
    水ベース燃料に電気的に接続される電極に少なくとも約5,000Aを供給するステップと、
    点火チャンバー内において、プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つを形成するように水ベース燃料に点火するステップと、及び、
    アーク・プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つの少なくとも幾らかを、機械的パワーに変換するステップと、
    を含む、機械的パワーを生成するための方法。
  384. 点火チャンバーに作動流体を供給するステップを更に含む、請求項383の方法。
  385. 前記作動流体が、水ベース燃料及び不活性ガス、の少なくとも1つを含む、請求項384の方法。
  386. 点火チャンバー内に作動流体を噴射する前に、作動流体を圧縮するステップを更に含む、請求項384の方法。
  387. アーク・プラズマ及び熱パワーの少なくとも1つの少なくとも幾らかを機械的パワーに変換するステップが、可動要素に向かって作動流体の流れを導くステップを含む、請求項384の方法。
  388. 直線的な、アーチ状の、及び回転的な、方向の少なくとも1つにおいて、可動要素を動かすステップを更に含む、請求項387の方法。
  389. 水ベース燃料に少なくとも約12,000Aを、又は、水ベース燃料に少なくとも約14,000Aを、供給するステップを更に含む、請求項383の方法。
  390. 水ベース燃料に少なくとも約1kVを、水ベース燃料燃料に少なくとも約2kVを、又は、水ベース燃料に少なくとも約4kVを、供給するステップを更に含む、請求項383の方法。
  391. 水ベース燃料に少なくとも約5,000kWを供給するステップを更に含む、請求項383の方法。
  392. 点火チャンバー内に部分減圧を作るステップを更に含む、請求項383の方法。
  393. 少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、
    プラズマ、アーク・プラズマ、及び熱パワーの少なくとも1つの少なくとも1つを生成するように構成される点火チャンバーと、
    点火チャンバーに燃料をデリバリするように構成される燃料デリバリ装置と、
    電気的パワー源に接続される、及び、プラズマ、アーク・プラズマ、及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように燃料にパワーを供給するように構成される、一対の電極と、
    点火チャンバーに流体的に接続される、及び、点火チャンバーに相対的に動くように構成される、可動要素と、及び
    可動要素に機械的に接続される、及び、輸送要素に機械的パワーを供給するように構成される、ドライブ・シャフトと、
    を含む、陸上移動手段のためのマシーン。
  394. 前記輸送要素が、車輪、軌道、ギア・アセンブリ、及び油圧部材の少なくとも1つを含む、請求項393のマシーン。
  395. 前記輸送要素が、自動車、オートバイ、スノーモービル、トラック、及び列車の少なくとも1つの部分を形成する、請求項393のマシーン。
  396. 少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、
    プラズマ、アーク・プラズマ、及び熱パワーの少なくとも1つの少なくとも1つを生成するように構成される点火チャンバーと、
    点火チャンバーへ燃料をデリバリするように構成される燃料デリバリ装置と、
    電気的パワー源に接続される、及び、プラズマ、アーク・プラズマ、及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように燃料にパワーを供給するように構成される、一対の電極と、
    点火チャンバーに流体的に接続される、及び、点火チャンバーに相対的に動くように構成される、可動要素と、
    前記可動要素と機械的に接続される、及び、飛行環境内で推進力を提供するように構成される、航空要素と、
    を含む、航空輸送のために構成されるマシーン。
  397. 前記航空要素が航空プロペラ及び圧縮器の少なくとも1つを含む、請求項396のマシーン。
  398. 前記航空要素が、ターボジェット、ターボファン、ターボプロップ、ターボシャフト、プロップファン、ラムジェット、及びスクラムジェットの少なくとも1つの部分を形成する、請求項396のマシーン。
  399. 少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、
    プラズマ、アーク・プラズマ、及び熱パワーの少なくとも1つの少なくとも1つを生成するように構成される点火チャンバーと、
    点火チャンバーへ燃料をデリバリするように構成される燃料デリバリ装置と、
    電気的パワー源に接続される、及び、プラズマ、アーク・プラズマ、及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように燃料にパワーを供給するように構成される、一対の電極と、
    点火チャンバーに流体的に接続される、及び、点火チャンバーに相対的に動くように構成される、可動要素と、
    前記可動要素と機械的に接続される、及び、海洋環境内で推進力を提供するように構成される、船舶要素と、
    を含む、海上輸送のために構成されるマシーン。
  400. 前記船舶要素が船用プロペラを含む、請求項399のマシーン。
  401. 前記船舶要素が、ポンプジェット、ハイドロジェット、及び、ウォータージェットの少なくとも1つの部分を形成する、請求項399のマシーン。
  402. 少なくとも約5,000Aの電気的パワー源と、
    プラズマ、アーク・プラズマ、及び熱パワーの少なくとも1つの少なくとも1つを生成するように構成される点火チャンバーと、
    点火チャンバーへ燃料をデリバリするように構成される燃料デリバリ装置と、
    電気的パワー源に接続される、及び、プラズマ、アーク・プラズマ、及び熱パワーの少なくとも1つを生成するように燃料にパワーを供給するように構成される、一対の電極と、
    点火チャンバーに流体的に接続される、及び、点火チャンバーに相対的に動くように構成される、可動要素と、
    前記可動要素と機械的に接続される、及び、機械的パワーを提供するように構成される、ワーク要素と、
    を含む、ワーク・マシーン。
  403. 前記ワーク要素が、回転軸、往復動ロッド、歯、らせん状の刃先、及びブレードの少なくとも1つを含む、請求項402のマシーン。
  404. 前記ワーク要素が、冷蔵庫、洗濯機、さら洗い器、芝刈機、除雪機、及びブラシカッターの少なくとも1つの部分を形成する、請求項402のマシーン。
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