JP2020527706A - 高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法 - Google Patents

Abstract

一次材料からの水素原子の脱離から生成された高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法。高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法は、概して、一次材料の少なくとも脱離側を封止された反応チャンバ内に配置することを含む。モノアイソトピック水素原子が一次材料により吸収される。高密度の水素クラスターが、一次材料からの水素原子の脱離により形成される。高密度の水素クラスターの安定性が、共有結合の形成および水素分子への再結合の防止により維持される。安定した高密度の水素クラスターの核反応および破砕が始動されて、反応生成物を生成する。エネルギーは、例えば冷却剤を通して反応生成物から抽出され得る。【選択図】図１

Description

本発明は、エネルギーを生成する方法に関し、特に、一次材料からの水素原子の脱離から生成された高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法に関する。

本明細書にわたる関連する技術分野の任意の議論は、どのような観点からも、このような関連する技術が広く知られていること、または、本分野における一般常識の一部を形成することの自認とみなされてはならない。

核エネルギー生成は、ほぼ１世紀にわたって急速に発展している分野である。分裂および融合核エネルギー生成はそれらのそれぞれの欠点に悩まされているが、水素反応を使用して核エネルギーを生成する代替的な手法が確認されている。例えば、Ｍｏｓｉｅｒ−Ｂｏｓｓら、Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ ｍａｔｔｅｒ ｎｕｃｌｅａｒ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｉｎ Ｐｄ／Ｄ ｃｏ−ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ、Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ、１０８（４）、６５６−６５９、２０１５を参照されたい。水素反応を使用してこのようなエネルギー生成を達成するステップおよび方法は、発明者および著作者の間で大きく異なり、すべてが、再現性の欠如に悩まされている。例えば、Ｐｉａｎｔｅｌｌｉに対する欧州特許第２７０２５９３号、Ｍｉｌｅｙに対する米国特許第８６０３４０５号、Ｄａｒｄｉｋに対する欧州特許第１６５６６７８号、Ｌａｒｓｅｎに対する米国特許第７８９３４１４号を参照されたい。

水素およびその超高密度形態、ならびにその重水素対応物のリュードベリマターの理解における最近の進歩が、ニッケル水素実験において説明されている過剰発熱事象の説明のための、最初の理論的および実験的基礎を提供している。例えば、Ｂａｄｉｅｉ Ｓ、Ｈｏｌｍｌｉｄ Ｌ．、Ａｔｏｍｉｃ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｉｎ ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ ｆｏｒｍ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ａ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓ：ａ ｆｕｔｕｒｅ ｅｎｅｒｇｙ−ｒｉｃｈ ｆｕｅｌ？ Ｅｎｅｒｇｙ Ｆｕｅｌｓ ２００５；１９：２２３５−９．；Ｂａｄｉｅｉら、Ｆｕｓｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｉｎ ｈｉｇｈ−ｄｅｎｓｉｔｙ ｈｙｄｒｏｇｅｎ：Ａ ｆａｓｔ ｒｏｕｔｅ ｔｏ ｓｍａｌｌ−ｓｃａｌｅ ｆｕｓｉｏｎ、Ｉｎｔ．Ｊ．Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｅｎｅｒｇｙ ３４（２００９）４８７；Ｆｏｃａｒｄｉら、Ｌａｒｇｅ ｅｘｃｅｓｓ ｈｅａｔ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｎｉ−Ｈ ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｉｌ Ｎｕｏｖｏ Ｃｉｍｅｎｔｏ Ａ、Ｖｏｌｕｍｅ １１１、Ｉｓｓｕｅ １１、ｐ．１２３３、１９９８を参照されたい。

並行して、金属水素化物から励起状態における単原子水素を生成する可能性が実証されているが、リュードベリ状態は金属表面からほとんど形成され得ないと考えられる。例えば、Ｓｈｍａｌ’ｋｏら、Ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｘｃｉｔｅｄ Ｈ ｓｐｅｃｉｅｓ ｕｓｉｎｇ ｍｅｔａｌ ｈｙｄｒｉｄｅｓ、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｌｌｏｙｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ、２３１：８５６−８５９、１９９５；Ａｍａｎら、Ｆｉｅｌｄ ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｙｄｂｅｒｇ ａｌｋａｌｉ ｓｔａｔｅｓ ｏｕｔｓｉｄｅ ｉｒｏｎ ｏｘｉｄｅ ｃａｔａｌｙｓｔ ｓｕｒｆａｃｅｓ：ｐｅａｋｅｄ ａｎｇｕｌａｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ｏｆ ｉｏｎｓ、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ６４、７１−８０、１９９３；Ａｎｄｅｒｓｓｏｎら、Ａｎｇｕｌａｒ−ｒｅｓｏｌｖｅｄ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｉｏｎｓ ｆｒｏｍ ｂａｓａｌ ｇｒａｐｈｉｔｅ ｓｕｒｆａｃｅｓ、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．、Ｆａｒａｄａｙ Ｔｒａｎｓ．、１９９６、９２、４５８１−４５８８を参照されたい。金属は非常に豊富であり−チタン（ＴＩ）は地殻において９番目に豊富な元素であり−、簡単に採取され得る。金属水素化物からの高密度の水素クラスターの生成および励起は、低温におけるこのような核エネルギーの生成を大幅に円滑化する。

高密度の水素クラスターが金属−金属酸化物界面において生成され得るにもかかわらず、このような高密度の水素クラスターにより放出されるエネルギーを始動および制御する手法は、現在のところ導入されていない。例えば、Ｌｉｐｓｏｎら、Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ａｎｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ａｎｏｍａｌｉｅｓ ｂｅｌｏｗ ７０ Ｋ ｉｎ ａ ｈｙｄｒｏｇｅｎ−ｃｙｃｌｅｄ Ｐｄ ｆｏｉｌ ｗｉｔｈ ａ ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ｇｒｏｗｎ ｏｘｉｄｅ、Ｐｈｙｓ Ｒｅｖ Ｂ、２００５、７２：２１２５０７を参照されたい。特に、高密度の水素クラスターを生成するためのガス取り込みシステムが提案されているが、実行可能な電力ユニットを開発するために多くの問題が残されている。例えば、（Ｍｉｌｅｙら、Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｎ ＬＥＮＲ Ｐｏｗｅｒ Ｃｅｌｌ ｆｏｒ Ｓｐａｃｅ、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｎｕｃｌｅａｒ ＆ Ｅｍｅｒｇｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ Ｓｐａｃｅ（ＮＥＴＳ）２０１５、ｐａｐｅｒ ５１３４を参照されたい。

例示的な一実施形態は、高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法に関する。高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法は、封止された反応チャンバ内に一次材料を配置することを含む。モノアイソトピック水素原子が、一次材料により吸収される。一次材料からの励起された水素原子の脱離から、高密度の水素クラスターが形成される。高密度の水素クラスターの形成は、水素分子における共有結合の形成および再結合の防止により円滑化される。安定した高密度の水素クラスターの核反応および破砕が始められて、反応生成物を生成する。例えば冷却剤を通して、反応生成物からエネルギーが抽出される。

従って、高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法の実施形態のうちのいくつかが、それについての詳細な説明がよりよく理解され得るように、および、当技術分野に対する本寄与がよりよく理解され得るように、ある程度幅広く概説される。以下で説明され、本明細書に添付される特許請求の範囲の主題を形成する、高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法の追加的な実施形態が存在する。この点について、高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法がその用途において、以下の説明に記載された、または図面に示されたコンポーネントの詳細な構造に、または配置に限定されないことが理解される。高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法は、他の実施形態もとり得、様々な手法により実施および実行され得る。さらに、本明細書において使用される術語および用語が説明を目的としており、限定とみなされてはならないことが理解される。

例示的な実施形態が、本明細書において以下に記載される詳細な説明および添付図面から、さらに十分に理解されることとなり、同様の要素が同様の参照符号により表され、これらは例示のためにのみ示されるので、本明細書の例示的な実施形態の限定ではない。

例示的な一実施形態による、高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法を実施するためのデバイスの第１の実施形態の断面図である。 図１の２−２線に沿って描かれた断面図である。 例示的な一実施形態による、高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法を実施するためのデバイスの第２の実施形態の断面図である。 例示的な一実施形態による、高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法を実施するためのデバイスの第３の実施形態の断面図である。 例示的な一実施形態による、高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法を実施するためのデバイスの第４の実施形態の断面図である。 例示的な一実施形態による、高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法を実施するためのデバイスの第５の実施形態の断面図である。 例示的な一実施形態による、高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法を実施するためのデバイスの第６の実施形態の断面図である。 例示的な一実施形態による、高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法の安定した高密度の水素クラスターの形成を示すフロー図である。 例示的な一実施形態による、高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法の反応生成物からのエネルギー抽出を示すフロー図である。 例示的な一実施形態による、高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法を示すフロー図である。 例示的な一実施形態による、高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法の加圧取り込みを示すフロー図である。 例示的な一実施形態による、高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法の温度が上げられることを示すフロー図である。 例示的な一実施形態による、高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法において電解電流が使用されることを示すフロー図である。

精製された材料からの制御下における水素原子の脱離から形成された高密度の水素クラスターから核エネルギーを生成する例示的な方法は、概して、封止されたチャンバの内側または外側に位置し得る精製された水素同位体依存一次材料においてモノアイソトピック水素原子を吸収することを含む。封止されたチャンバ内における二次材料の表面における水素の励起状態における一次材料からのモノアイソトピック水素原子の脱離から、高密度の水素クラスターが形成することを可能にされる。これらの高密度の水素クラスターは、水素分子における共有結合の形成および再結合の防止を通して、所定の期間にわたって安定に留まり得る。安定した高密度クラスターの核反応および破砕は、三次材料を通して抽出された反応および破砕生成物により搬送されるエネルギーを使用して始められ得る。

例示的な実施形態において、本方法は、例えば図９に示されるように、一次材料１４において複数の水素原子を吸収するステップと、複数の水素原子を一次材料１４から励起状態に脱離させることにより、複数の高密度の水素クラスターを形成するステップと、高密度の水素クラスターの核反応および破砕を始めて反応生成物を形成するステップと、水素クラスターの核反応および破砕の反応生成物により搬送されるエネルギーを抽出するステップとを含み得る。例えば図８に示されるように、高密度の水素クラスターの形成を円滑化するために、および、それらの安定性を維持するために、水素分子における共有結合の形成および再結合が防止され得る。

封止された反応チャンバ１０内に一次材料１４が位置し得る。水素ガスが、水素原子を提供するために、封止された反応チャンバ１０内に導入され得る。封止された反応チャンバ１０内において温度および圧力が制御され得る。水素原子は、重水素などの、９９％より高い純度をもつ水素同位体を含み得る。一次材料１４は、１つまたは複数の遷移金属の合金または化合物を含み得、一次材料は、水素化物を形成するように水素原子を取り込むように適応される。１つまたは複数の遷移金属は、銀、金、ハフニウム、ランタン、マグネシウム、ネオジム、ニッケル、パラジウム、白金、ロジウム、タンタル、チタン、イットリウム、亜鉛、および／またはジルコニウムを含み得る。

水素原子を脱離させるステップは、水素原子が重水素を含むことを伴って、吸熱性であり得る。一次材料１４は、一次材料１４における水素原子の吸収を最大化するためにマイクロまたはナノ構造物を提供するように改良され得る。一次材料１４は、ホイル、ワイヤ、または粉末を含み得る。

例示的な実施形態において、一次材料１４は、封止された反応チャンバ内に位置する脱離側と吸収側とを含む水素膜として機能し得る。水電解技術を使用すると、水素原子は、水素膜の吸収側において吸収され得、水素膜の脱離側において脱離させられ得る。代替的に、水素加圧チャージが使用され得、水素膜の吸収側は水素膜の脱離側より高い圧力にさらされる。

水素原子は、一次材料の第１の側において吸収され得、一次材料１４の第２の側において脱離させられ得る。電解電流は、原子の吸収のために一次材料１４の第１の側に適用され得る。脱離は、例えば図１３に示されるように、ある期間にわたって初期値から最終値まで電解電流を増やすことにより実現され得る。最終電流値は、初期電流値の少なくとも１０倍であり得、期間は１秒未満であり得る。

ある期間にわたって初期値から最終値まで圧力が高められながら、一次材料１４の第１の側に圧力が印加され得る。最終値は、圧力の初期値の少なくとも１０倍であり得、期間は、１秒未満であり得る。一次材料の第２の側に適用される温度は、初期値から最終値まで上げられ得る。初期値から最終値までの間の温度の上昇は、少なくとも１００ケルビンであり得る。

封止された反応チャンバ１０は、例えば低電気陰性度をもつ原子を含むことにより、高い電子密度をもち得る。原子は、セシウム、カリウム、リチウム、ナトリウム、および／またはルビジウムを含み得る。二次材料１５は、励起状態の高密度化を円滑化するために、封止された反応チャンバ１０内に任意選択的に追加され得る。二次材料１５は、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、および／またはニッケルを含み得る。反応生成物からの熱は、エネルギー抽出のために冷却剤３２に伝達され得る。冷却剤３２は、水を含み得る。

図１および図２は、本明細書において説明される様々な方法を実施するように適応されたデバイスの第１の例示的な実施形態を示す。図１に示されるように、封止された反応チャンバ１０内に一次材料１４が位置し得る。図１は、後述の、封止された反応チャンバ１０内における二次材料１５の使用をさらに示す。いくつかの実施形態において、一次材料１４のみが使用された状態で二次材料１５が省略されてよいことが理解されなければならない。チャンバ封止材１１が、一次材料１４のための封止された環境を生成するために、反応チャンバ１０のいずれかの端部に位置し得る。

図１および図２に示される実施形態において、加熱要素２０は、一次材料１４の温度を上げるために使用され得る。例示として、および限定されないが、加熱要素２０は、例えば図１および図２に示されるジュール加熱要素２２を備え得、ジュール加熱要素２２において、伝導体を通る電流の通過により熱が発生する。電流源（図示されていない）にジュール加熱要素２２を接続し得る加熱要素入力２３が示される。図１および図２に示される実施形態において、ジュール加熱要素２２は、反応チャンバ１０を囲むように位置する。

図１および図２に示されるように、冷却要素３０は、使用中における一次材料１４の温度のより細かい制御を可能にすることに使用され得る。冷却要素３０は、冷却ジャケット３１を備え得、冷却ジャケット３１を通して冷却剤３２が流れ得る。冷却要素３０は、流体入口３３と流体出口３４とを含み得、流体入口３３および流体出口３４を通して、それぞれ、冷却剤３２が、冷却ジャケット３１に入り、および冷却ジャケット３１から出るようにされ得る。冷却剤３２は、例えば、熱冷却剤３２からエネルギーを抽出するための当技術分野において知られた任意の数の方法により、本明細書において説明される方法により生成された熱エネルギーを抽出することに使用され得る。熱を伝達することが知られた任意の流体、例えば限定されないが水といった、様々な冷却剤３２が使用され得る。

図１および図２の実施形態において、圧力は、圧力監視器４０により制御され得る。圧力監視器４０は、圧力センサー４３、ガス入口４２、および、弁４４を備え得、弁４４により水素ガスが調節され得る。内部圧力が最適温度に影響を与えるので、圧力監視器４０が反応チャンバ１０内の圧力を監視し得る。圧力監視器４０は、最適な閾値内に留まるように必要に応じて圧力を上げるように、または下げるようにも適応され得る。最適な閾値内に温度を維持するように加熱要素２０に適切な調節がなされ得るように温度を監視する温度センサー５０がさらに示される。

図３は、本明細書において説明される方法を使用してエネルギーを提供するように適応されたデバイスの別の例示的な実施形態である。図３に示されるように、反応チャンバ１０の遠位端に封止材１１のペアを含む反応チャンバ１０内に一次材料１４が封止されている。一次材料１４は加熱要素２０により加熱され得、図３の実施形態は誘導加熱要素２５の使用を示し、誘導加熱要素２５により、渦電流により熱が生成される。温度センサー５０は、温度を監視するために、および、必要に応じて加熱要素２０を調節するために提供され得る。

図３に示されるように、温度制御のために、およびエネルギーを抽出するために、冷却要素３０が使用され得る。冷却要素３０は冷却ジャケット３１を備え得、冷却剤３２が冷却ジャケット３１を通り、流体入口３３および流体出口３４を介して流れ得る。反応チャンバ１０内の圧力は、圧力センサー４３、ガス入口４２、および弁４４を備える圧力監視器４０により制御され得、弁４４により水素ガスが調節され得る。

図４は、本明細書において説明される方法を使用してエネルギーを提供するように適応されたデバイスの別の例示的な実施形態である。図４に示される実施形態において、一次材料１４は封止された反応チャンバ１０の内部に位置する。図４の実施形態では、ジュール加熱要素２２により熱が提供されるが、他の種類の加熱要素２０が使用され得る。図４のジュール加熱要素２２は、反応チャンバ１０の内部にあるものとして示される。温度は、一次材料１４の熱特性を監視するために反応チャンバ１０内に延びた温度センサー５０により制御され得る。

図４に示されるように、冷却要素３０は、反応チャンバ１０の周囲に少なくとも部分的に延び得る。冷却要素３０は、この実施形態において、冷却ジャケット３１を備えるものとして示され、冷却剤３２は、冷却ジャケット３１を通って流体入口３３および流体出口３４を介して流れる。

続けて図４を参照すると、圧力監視器４０は、反応チャンバ１０内の圧力を検出および制御することに使用され得る。圧力監視器４０はガス入口４２であって、ガス入口４２を通して水素などのガスが反応チャンバ１０内に導入され得るガス入口４２と、反応チャンバ１０に入るガスを調節するための弁４４とを備え得る。圧力センサー４３は、反応チャンバ１０内の圧力を連続的に検出し得る。

図５は、本明細書において説明される方法を使用してエネルギーを提供するように適応されたデバイスの別の例示的な実施形態である。図５は、示されるように例えば封止材１１を使用して一次材料１４が複数の反応チャンバ１０内に封止される一実施形態を示す。この実施形態において、ジュール加熱要素２２を備える加熱要素２０は、エンクロージャ６０内の反応チャンバ１０の外部にある。反応チャンバ支持体１８は、エンクロージャ６０内において、ジュール加熱要素２２との関係における最適な配置をとって、反応チャンバ１０を支持することに使用され得る。

図６は、本明細書において説明される方法を使用してエネルギーを提供するように適応されたデバイスの別の例示的な実施形態である。図６に示される実施形態において、外部反応チャンバ１０が内部反応チャンバ１２を囲むように位置し、内部反応チャンバ１２は、外部反応チャンバ１０内に組み込まれている。示される実施形態では、外部反応チャンバ１０および／または内部反応チャンバ１２は、封止材１１を使用したチューブであり得る。チューブは、様々な材料を含み得、ガラス、石英、アルミナ、およびセラミックスチューブが挙げられる。この実施形態において、外部反応チャンバ１０内の雰囲気４１は、内部反応チャンバ１２内の雰囲気４５と異なる。

図６に示されるように、加熱電力入力２３により制御されるジュール加熱要素２２などの加熱要素２０、および温度センサー５０は外部反応チャンバ１０の雰囲気４１内に位置する。一次材料１４は、内部反応チャンバ１２の雰囲気とは異なる雰囲気４１内において外部反応チャンバ１０内に位置する。外部反応チャンバ１０内の雰囲気４１の圧力は、外部反応チャンバ１０内に水素などのガスを導入するように適応されたガス入口４２、外部反応チャンバ１０内の雰囲気４１の圧力を検出するための圧力センサー４３、および、外部反応チャンバ１０内の雰囲気４１内に導入されたガスの量を調節するための弁４４により制御され得る。

図７は、本明細書において説明される方法を使用してエネルギーを提供するデバイスのさらに異なる別の例示的な実施形態を示す。図７の実施形態において、膜として機能する一次材料１４を使用して、電解槽７０が使用される。電解槽７０内における電解液７４内に反応チャンバ１０が浸された状態で、一次材料１４が反応チャンバ１０内に位置し得る。電解槽７０は、好ましくは、電解槽カバー７１により封止される。

続けて図７の例示的な実施形態を参照すると、電源７６により生成された電流は、水素チャージのためにアノード７５と一次材料１４との間を流れ得る。一次材料１４の温度は、ジュール加熱要素２２などの加熱要素２０、加熱電力入力２３、および温度センサー５０により制御され得る。反応チャンバ１０内の雰囲気４１の圧力は、ガス入口４２、圧力センサー４３、および弁４４により監視および制御され得る。

様々な種類の一次材料１４が、本明細書において説明される様々な方法を実施することに使用され得ることが理解されなければならない。一次材料１４は、水素原子を取り込むこと、および水素化物を形成することが可能な１つまたは複数の遷移金属の合金または化合物を含み得る。１つまたは複数の遷移金属の合金または化合物は、水素化物のアルファ相からベータ相への転移においてミッシビリティギャップを示さないものであり得、例えば室温において、Ｎｉ１−ｘＣｕｘ、ここでｘ＞０．６、および、Ｐｄ１−ｘＡｇｘ、ここでｘ＞０．２５である。例示であり限定されないが、遷移金属、例えば、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ランタン（Ｌａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ネオジム（Ｎｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、イットリウム（Ｙ）、亜鉛（Ｚｎ）、および／または、ジルコニウム（Ｚｒ）が、合金または化合物を形成することに使用され得る。

例示的な一実施形態において例えば図１０に示されるような、以下のステップ、すなわち、
ｉ）反応チャンバ１０の内側または外側に位置する精製された水素同位体依存一次材料１４においてモノアイソトピック水素原子を吸収することと、
ｉｉ）水素の励起状態の促進、ならびに、共有結合の形成、および、水素分子における再結合の防止を通して、封止された反応チャンバ１０内において二次材料１５の表面における一次材料１４からのモノアイソトピック水素原子の脱離から高密度の水素クラスターの形成を可能にすることであって、これらのクラスターが所定の期間にわたって安定に留まることと、
ｉｉｉ）安定した高密度クラスターの核反応および破砕を始めることと、
ｉｖ）例えば冷却剤を通して、安定した高密度クラスターの核反応および破砕の生成物により搬送されるエネルギーを抽出することと、
を含む方法がエネルギーを提供することに使用され得る。

例示的な一実施形態において、水素原子の吸収および脱離は、一次材料１４の表面において実施される。ステップｉからステップｉｉｉの繰り返されるサイクルは、ステップｉｖにおいてより多くのエネルギーを抽出するために実施され得る。このような一実施形態において、一次材料１４は、好ましくは、水素原子の吸収および脱離を円滑化するために当業者により広い表面積をもたらすように精製されており、マイクロまたはナノ結晶構造の形成、および、電解質チャージのための触媒、例えばチオ尿素およびヒ素の使用が挙げられるがこれらに限定されない。一次材料１４は、マイクロまたはナノ構造物を提供するホイル、ワイヤ、または粉末を含み得る。ホイル、ワイヤ、または粉末は、封止された反応チャンバ１０内において水素ガスにさらされ得、または、代替的に、電解質チャージチャンバ内において水素ガスにさらされた後、封止された反応チャンバ１０内に動かされ得る。

一実施形態において、一次材料１４は膜として機能し得、水素原子の吸収が、一次材料１４または膜の一方側において実施され、水素原子の脱離が、一次材料１４または膜の他方側において実施され、水素原子が、一次材料１４または膜のバルク層において拡散する。

例えば水電解技術および高圧水素取り込みといった方法が、一次材料１４における水素原子の吸収を促進するために当業者により使用され得る。電解質チャージの場合アノード７５とカソードの一次材料１４または膜との間に電流が通された状態で、一次材料１４または膜が、ガスから電解質溶液７４を分離し得る。高圧水素取り込みの場合、圧力勾配が一次材料１４または膜の両側間に生成され得、取り込み側が水素ガスの高圧にさらされ、非取り込み側が低圧にさらされ、例えば図１１に示される高密度の水素クラスターの形成を円滑化する。

例示的な一実施形態において、一次材料１４による原子水素の吸収は、当業者により適用される方法により円滑化され得、金属であって、その金属に対して酸化が良好な吸収を妨げる、その金属に対する一次材料１４の精製、（金属であって、その金属に対して、表面に入射する気相水素分子が解離吸収するために障壁、例えばＮｉに対して２５ｋｃａｌ／ｍｏｌを越える必要がある、その金属に対して）分子水素の優れた解離性をもつ材料の追加、衝突により誘起された吸収、プロトン受容体の使用、好ましい角度における不活性ガスの入射ビーム、および、特定の形状（例えば、強化された吸収のための一次材料の凸領域、および、強化された脱離のための凹領域）を使用した、衝突により誘起された再結合的脱離を通した表面に結合された水素の除去が挙げられるがこれらに限定されない。

さらに異なる別の例示的な実施形態において、水素の励起状態への熱脱離は、例えば図１２に示されるように、期間ｔ中における初期温度Ｔｉｎｉｔから最終温度Ｔｆｉｎまでの上昇を通して促進され得る。温度センサーにより制御され得る、封止された反応チャンバ１０の内部または外部における、加熱要素２０、例えば、１つまたは複数の誘導加熱要素２５、または１つまたは複数のジュール加熱要素２２が、期間ｔにおいて温度ＴｉｎｉｔをＴｆｉｎまで上げるために使用される。ＴｆｉｎとＴｉｎｉｔとの間の差は、異なる実施形態において異なり得、３００Ｋより高い場合が挙げられ、その結果、所与の水素圧力Ｐｈに対して、水素原子の吸収が、温度Ｔｉｎｉｔに近い温度レベルにおいて好ましい状態になり、水素原子の脱離が、温度Ｔｆｉｎに近い温度レベルにおいて好ましい状態になる。吸収された水素における応力を生成し、バルクから脱離させられた水素原子当たりのより高いエネルギーレベルをもたらし、ひいては、励起された水素種の形成を伴う、原子の強化された脱離をもたらすために、（Ｔｆｉｎ−Ｔｉｎｉｔ）／ｔと表記されるＴｆｉｎとＴｉｎｉｔとの間の温度上昇率は、異なる実施形態において異なり得、１秒当たり５０Ｋより高い場合が挙げられる。この促進された脱離は、励起された水素種の形成の速度を効果的に高めることに使用され得る。

水素のリュードベリマターを生成するために、脱離するものがバルクの−および表面ではない−水素原子であることが好ましい。バルク水素原子は、従来、表面に結合された水素原子のエネルギーに比べて、大幅に高いエネルギー（一次材料がＮｉである場合に約２５ｋｃａｌ／ｍｏｌ）をもつ。例えばＳ．Ｔ．Ｃｅｙｅｒ、Ｔｈｅ ｕｎｉｑｕｅ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｂｅｎｅａｔｈ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ：ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ、Ａｃｃｏｕｎｔｓ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、３４（９）：７３７〜７４４、２００１を参照されたい。概して、一次材料１４のバルクから新たに出現する水素種のみがリュードベリマターを効果的に形成し、従って高密度の水素クラスターを効果的に形成する。

例示的な実施形態において、一次材料１４または膜の他方側における脱離を伴って、原子水素の吸収が電解質チャージを通して一次材料１４または膜の一方側において実施される場合、一次材料１４または膜の一方側の面積当たりの電解電流の過渡的な増加により、高密度の水素クラスターの形成が促進され得る。例えば、一次材料１４がＮｉである場合、面積当たりの電流は、０．１Ａ／ｃｍ２より高い、またはいくつかの場合において１Ａ／ｃｍ２より高い値まで好ましくは過渡的に増加させられる。例示的な一実施形態において、一次材料１４または膜の他方側における脱離を伴って、気相における高圧チャージングを通して、一次材料１４または膜の一方側において原子水素の吸収が実施される場合、一次材料１４または膜の一方側における水素圧力の過渡的な上昇により、高密度の水素クラスターへの脱離が促進され得る。例えば、一次材料１４がＮｉである場合、ホイルの一方側における水素圧力は、１０ＭＰａより高い値、またはいくつかの実施形態において、１００ＭＰａより高い値まで高められ得る。

使用される水素は、モノアイソトピック、＞９９．９％Ｈ−水素または＞９９．８％Ｄ−重水素であり得る。モノアイソトピック水素の選択は一次材料１４に依存し、より正確には、Ｈ−水素原子またはＤ−重水素原子が一次材料１４のバルクから脱離するエネルギーレベルに依存する。特に、一次材料１４の水素の脱離が吸熱性である場合、同位体は、好ましくは、Ｄ−重水素を含む。一次材料１４の水素の脱離が発熱性である場合、同位体は好ましくは、Ｈ−水素を含む。エネルギーレベルが高いほど、共有結合の形成および水素分子における再結合を上回る高密度の水素クラスターの形成を有利にするために、高い温度上昇率を得る必要性が低い。

一次材料１４のバルクから脱離する水素原子は過渡的に高エネルギーである。高密度の水素クラスターの形成を有利にする方法が適用されない場合、水素原子を脱離させることは、それらのエネルギーを放散させ、分子状水素を最終的に形成し、および／または、表面に結合された水素になる。一実施形態において、高密度の水素クラスターの形成は、高い電子密度をもつ環境の存在に起因して可能とされる。一実施形態において、低い電気陰性度をもつ原子の存在に起因して、高い電子密度が達成される。好ましい実施形態において、低い電気陰性度をもつ原子は、アルカリ金属原子セシウム（Ｃｓ）、カリウム（Ｋ）、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、およびルビジウム（Ｒｂ）から選択される。

例示的な一実施形態において、アルカリ原子は、より高い触媒の性質を示すことが知られた相にあり得る。好ましい実施形態において、アルカリ原子は気相にある。好ましい実施形態において、１０マイクロバールより高く、好ましくは３００マイクロバールより高く、好ましくは１０ミリバールより高く、封止されたチャンバ内のアルカリ金属の分圧蒸気圧Ｐａを維持する手法により、温度Ｔｉｎｉｔおよび温度Ｔｆｉｎが選択される。

一実施形態において、高密度の水素クラスターの形成の前に、封止されたチャンバ内のガス全圧Ｐｔは、緩く結合されたリュードベリマター構造物を破壊するような、水素のリュードベリマターとガス分子との間の衝突を防止するために、好ましくは１ｂａｒ未満に維持される。Ｔｉｎｉｔ、Ｔｆｉｎ、ｔ、Ｐａ、およびＰｔの決定は、一次材料１４の、およびアルカリ金属の選択に依存する。この決定は、脱離時に分子状水素の形成を防止するために、および、高密度の水素クラスターの形成を有利にするために重要である。１つまたは複数の遷移金属の合金または化合物が水素化物の１つの相から別の相への遷移においてミッシビリティギャップを所与の温度において示すことが知られており、ミッシビリティギャップが臨界温度Ｔｃにおいて消失する場合、Ｔｉｎｉｔは、好ましくはＴｃ以上として選択される。さらに、Ｔｉｎｉｔは、好ましくはアルカリ金属の沸点および分圧に基づいて選択され、この場合において、低い電気陰性度を示しながら、所与の温度ＴｉｎｉｔおよびＴｆｉｎに対して、より高いＰａを示すという理由から好ましい選択としてＣｓおよびＲｂが挙げられる。

別の例示的な実施形態において、励起された水素原子は、二次材料１５の表面におけるそれらのあふれ出しのおかげにより保存され得る。脱離する水素原子の分子への再結合を防止するために、および、リュードベリマターの形成、ひいては、高密度の水素クラスターの形成を有利にするために、水素あふれ出し技術が二次材料１５に適用される。一実施形態において、二次材料１５は、遷移金属、好ましくは、それらのより高い触媒作用を理由としてルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）またはニッケル（Ｎｉ）であり、または一次材料１４が遷移金属である場合、同じ一次材料１４である。二次材料１５は、分子状水素を解離するためのその触媒の性質を改善するために処理され得る。二次材料１５が一次材料１４と同じである場合、高密度の水素クラスターは、外面付近だけでなく、微細空洞、空所、亀裂、より包括的にはバルクに存在する任意の隙間サイトにも形成され得る。二次材料１５は、いくつかの実施形態において、一次材料１４を使用した、金属化合物、堆積、スパッタリング、層形成などの形態として存在し得る。

高密度の水素クラスターが二次材料１５の表面において形成を開始するとすぐに、ガス全圧Ｐｔが低下し、低下速度は、リュードベリマターの長距離の相互作用、ひいては高密度の水素クラスターの長距離の相互作用がなされるとき非常に速いものであり得る。この瞬間は反応の開始を示す。高密度の水素クラスターは準安定であり、反応を持続可能にするために維持される必要がある。一実施形態において、水素ガスは、より多くの高密度の水素クラスターを生成するために、ガス入口４２を通して封止された反応チャンバ１０内に直接的に、および連続的に追加される。封止された反応チャンバ１０内に水素ガスが追加される速度は、追加された水素ガスの温度と一緒に、反応を持続させるために制御される。この速度は、材料がその目的のために追加された一次材料１４、二次材料１５、または任意の他の材料のどれであっても、分子状水素の解離性を示す封止されたチャンバ内に存在する材料の量に依存する。速度は、反応チャンバ１０内の温度および圧力に基づいて、高密度の水素クラスターの形成を安定化および最適化するために、連続的に調節され得る。

反応が停止した場合、十分に安定した高密度の水素クラスターを再生成するために、ステップｉおよびステップｉｉを繰り返すことが必要とされる。反応が始動された後にガス全圧Ｐｔは、低い初期圧力から１ｂａｒより高い圧力まで漸進的に高められ得る。高密度の水素クラスターの形成は一次材料１４および二次材料１５に取り込まれ得る水素量と、チャンバの外側における水素の漏れを一切伴わずに、圧力Ｐｔにおいてチャンバのボリュームを占有する水素量との和を何桁もの大きさにより上回る、ある量の水素ガスの封止されたチャンバ内における追加により明らかにされる。

Ｌｅｉｆ Ｈｏｌｍｌｉｄの研究において示されるように、高密度の水素クラスターは、モノアイソトープＨ−水素が使用される場合はＨのペアから主に形成され、モノアイソトープＤ−重水素が使用される場合はＤのペアから主に形成される。例えば、Ｈｏｌｍｌｉｄ、Ｌａｓｅｒ−ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｕｌｔｒａ−ｄｅｎｓｅ ｐｒｏｔｉｕｍ ｐ（−１） ｗｉｔｈ ｖａｒｉａｂｌｅ ｔｉｍｅ−ｏｆ−ｆｌｉｇｈｔ ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ ｆｌｉｇｈｔ ｌｅｎｇｔｈ、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ ３５１（２０１３）６１−６８）；Ｂａｄｉｅｉら、Ｌａｓｅｒ−ｉｎｄｕｃｅｄ ｖａｒｉａｂｌｅ ｐｕｌｓｅ−ｐｏｗｅｒ ＴＯＦ−ＭＳ ａｎｄ ｎｅｕｔｒａｌ ｔｉｍｅ−ｏｆ−ｆｌｉｇｈｔ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｆ ｕｌｔｒａｄｅｎｓｅ ｄｅｕｔｅｒｉｕｍ、Ｐｈｙｓ．Ｓｃｒ．８１ ２０１０を参照されたい。

高密度の水素クラスターは、概して軌道角運動量がゼロであることを特徴とする。これらのＨまたはＤのペアは偶軌道パリティの状態である。比較すると、高温核融合、例えば高温プラズマ状態におけるＤＤ融合では、両方のＤ原子が非常に大きな角運動量をもつ。角運動量保存は、可能な核崩壊の種類、および、それらの対応する速度に強い制約を課す。高温核融合では、角運動量を保存しながら過剰なエネルギーを処分するために、中間体の励起されたＨｅ４が強い相互作用を介してＨｅ３（０．８２ＭｅＶ）＋ｎ（２．４５ＭｅＶ）またはＴ（１．０１ＭｅＶ）＋ｐ（３．０２ＭｅＶ）に急速に分解する。これら２つの分岐がほぼ等しい確率で発生する。両方のＤが非常に大きな角運動量をもつというわけではないので、高密度の水素クラスターを使用した状況は異なっている。従って高温プラズマ核融合において無視できる程度の崩壊チャネルＨｅ４＋２３．９ＭｅＶが可能となり、固く強い核力を伴う２つの主な核反応は、高密度の水素クラスターに対して支配的でない。しかし、電気双極子放射がパリティ変化を必要とするので、電磁励起を一切伴わないと、Ｈｅ４つの分岐のレートは制限され、２つの重陽子と同じパリティをもつＨｅ４に対して何かが禁止される。

むしろ、高密度の水素クラスターは、量子トンネルを可能にするほど十分に短い距離、および弱い相互作用を伴うほど十分に長い期間を特徴とする。従って、Ｄのペアは、弱い相互作用を介して相対論的エネルギーをもつ中間子に崩壊し得る。同様に、Ｈのペアは、弱い相互作用を介して相対論的エネルギーをもつ中間子に崩壊し得る二重陽子を形成し得る。この核破砕は、バリオン数を保存しない。相対論的エネルギーをもつ中間子の生成を伴う二重陽子の破砕が、低エネルギーレーザーの印加により円滑化される。例えば、Ｈｏｌｍｌｉｄ、Ｍｅｓｏｎｓ ｆｒｏｍ Ｌａｓｅｒ−Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｉｎ Ｕｌｔｒａ−Ｄｅｎｓｅ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｈ（０）、ＰＬｏＳ ＯＮＥ １２（１）：ｅ０１６９８９５、２０１７を参照されたいＤのペアの場合、Ｈｅ４における核融合、および、中間子へのそれらの破砕がＨｏｌｍｌｉｄにより実験的に観測されている。例えば、Ｏｌｏｆｓｏｎ ＆ Ｈｏｌｍｌｉｄ、Ｔｉｍｅ−ｏｆ−ｆｌｉｇｈｔ ｏｆ Ｈｅ ｉｏｎｓ ｆｒｏｍ ｌａｓｅｒ−ｉｎｄｕｃｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｉｎ ｕｌｔｒａ−ｄｅｎｓｅ ｄｅｕｔｅｒｉｕｍ Ｄ（０）、Ｉｎｔ Ｊ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃ、２０１４、３７４：３３：３８；Ｈｏｌｍｌｉｄ、ＭｅＶ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｉｎ ａ ｄｅｃａｙ ｃｈａｉｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｒｏｍ ｌａｓｅｒ−ｉｎｄｕｃｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｉｎ ｕｌｔｒａ−ｄｅｎｓｅ ｄｅｕｔｅｒｉｕｍ Ｄ（０）、Ｉｎｔ．Ｊ．Ｍｏｄｅｒｎ Ｐｈｙｓ．Ｅ ２０１；２４：１５５００２６を参照されたい。

高密度の水素クラスターの核融合および破砕は、待機状態、すなわち自然反応を通して、開始され、または、電磁励起を通してトリガーされ得る。一実施形態において、高密度の水素クラスターは赤外線放射光を使用して励起される。好ましい実施形態において、１５〜３００Ｔｈｚの周波数帯域において出射するダイオードまたは赤外線ランプが、二次材料１５を標的にするために使用され得る。

例示的な実施形態において、三次材料が、核融合および破砕の生成物の運動エネルギーの熱エネルギーへの変換を円滑化するために使用され得る。この三次材料は、Ｋ中間子、および、パイオンおよびミューオンを含むそれらの崩壊生成物を冷却する（減衰させる）ことを目的とする。好ましい実施形態において、三次材料は高密度であり、例えば、これらに限定されないがコンクリート、鉛、鉄鉱、銀である。三次材料は、例えば図５に示されるようなエンクロージャ６０内に組み込まれ得る。

一実施形態において、冷却剤３２を備える冷却要素３０が、熱エネルギーを抽出するために使用され得る。この冷却要素は、封止された反応チャンバ１０の表面にあるか、または、三次材料内に埋設され得る。反応チャンバ１０の表面にあるとき、冷却剤の流れ３２は、一次材料１４の温度をより細かく制御するために、ひいては、連続的な形成、および高密度の水素クラスターの核反応をより良好に安定化させるために有益に使用され得る。

高密度の水素クラスターの破砕は、帯電した中間子の生成および、封止されたチャンバの近傍における強いラジオ周波放射をもたらし得る。Ｋ中間子は、パイオンおよびミューオンに崩壊し得、封止されたチャンバからより遠くにラジオ周波放射を生成し得る。一実施形態において、放射に関連した電磁エネルギーを直流電流に変換するための要素が使用される。好ましい実施形態において、この要素は、ダイポール素子にまたがって接続されたラジオ周波ダイオードを各々が含むダイポールアンテナのアレイからなる。

いくつかの実施形態において、ゼロ個、１つまたは複数の水素原子および１つまたは複数のアルカリ原子を含む化合物が、反応チャンバ１０内に組み込まれ得る。化合物は、セシウム、ＣｓＨ、ＣｓＤ、ＫＢＨ４、ＫＢＤ４、ＬｉＢＨ４、ＬｉＢＤ４、ＬｉＡｌＨ４、および／またはＬｉＡｌＤ４を含んでよい。化合物は好ましくは、同位体がＨ−水素であるときＣｓＨを含み、同位体がＤ−重水素であるときＣｓＤを含み得る。反応チャンバ１０内の圧力および温度は、アルカリ原子を気相に維持するように選択され得る。反応チャンバ１０内のアルカリ金属の分圧は、様々な値をとり得、１０マイクロバールより高い、３００マイクロバールより高い、および、１０ミリバールより高い値が挙げられる。

別段の定義がされない限り、本明細書で使用される技術用語および科学用語は、すべて本発明が属する技術分野の当業者により一般的に理解される意味と同じ意味をもつ。本明細書に記載の方法および材料と同様または同等の方法および材料が高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法の実施または試験において使用され得るが、適切な方法および材料がここまでに説明されている。本明細書において言及されているすべての刊行物、特許出願、特許、および他の参考文献は、適用法令で認められる限り全体として参照により組み込まれる。高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法は、その趣旨または本質的な性質から逸脱することなく他の特定の形態で具現化されてよく、従って、本実施形態がすべての点において例示的なものであって、限定するものではないとみなされることが望ましい。説明中の使用されるいずれの見出しも単なる便宜上のものであり、なんらの法的効果も限定する効果ももたない。

１０ 反応チャンバ
１１ 反応チャンバキャップ
１４ 一次材料
１５ 二次材料
１８ チューブ支持要素
２０ 加熱要素
２２ ジュール加熱要素
２３ 加熱電力入力
２５ 誘導加熱要素
３０ 冷却要素
３１ 冷却ジャケット
３２ 冷却剤
３３ 流体入口
３４ 流体出口
４０ 圧力監視器
４１ 雰囲気（外チャンバ）
４２ ガス入口
４３ 圧力センサー
４４ 弁
４５ 雰囲気（内側チャンバ）
５０ 温度センサー
６０ エンクロージャ
７０ 電解槽
７１ 電解槽カバー
７４ 電解液
７５ アノード
７６ 電源

Claims (32)

1. 一次材料において複数の水素原子を吸収することと、
   複数の前記水素原子を前記一次材料から励起状態に脱離させることにより、複数の高密度の水素クラスターを形成することと、
   高密度の前記水素クラスターの核反応および破砕を始めて、反応生成物を形成することと、
   前記水素クラスターの前記核反応および前記破砕の前記反応生成物により搬送されるエネルギーを抽出することと、
   を含む、高密度の水素クラスターからエネルギーを生成する方法。
2. 前記一次材料が、封止された反応チャンバ内に位置する、
   請求項１に記載の方法。
3. 水素が、封止された前記反応チャンバ内に導入される、
   請求項２に記載の方法。
4. 封止された前記反応チャンバ内における温度を制御するステップを含む、
   請求項２または請求項３に記載の方法。
5. 封止された前記反応チャンバ内における圧力レベルを制御するステップを含む、
   請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記水素原子が、９９％より高い純度で水素同位体を含む、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記水素同位体が、重水素を含む、
   請求項６に記載の方法。
8. 前記一次材料が、１つまたは複数の遷移金属の合金または化合物を備え、前記一次材料が、前記水素原子を取り込んで水素化物を形成するように適応される、
   請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の方法。
9. １つまたは複数の前記遷移金属が、金、ハフニウム、イリジウム、ランタン、マグネシウム、ネオジム、ニッケル、パラジウム、白金、ロジウム、銀、タンタル、チタン、イットリウム、亜鉛、およびジルコニウムからなる群から選択される、
   請求項８に記載の方法。
10. １つまたは複数の前記遷移金属の前記合金または前記化合物が、前記水素化物のアルファ相からベータ相への遷移においてミッシビリティギャップを示さない、
    請求項８または請求項９に記載の方法。
11. 前記一次材料が、前記一次材料における前記水素原子の吸収を最大化するために、マイクロまたはナノ構造物を提供するように精製されている、
    請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記一次材料が、ホイル、ワイヤ、または粉末を含む、
    請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記水素原子が、前記一次材料の第１の側において吸収され、前記一次材料の第２の側において脱離させられる、
    請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記一次材料の前記第１の側に電解電流を印加するステップを含む、
    請求項１３に記載の方法。
15. 複数の前記水素原子を脱離させるステップが、ある期間にわたって初期値から最終値まで前記電解電流を増やすことを含む、
    請求項１３または請求項１４に記載の方法。
16. 前記最終値が、前記初期値の少なくとも１０倍であり、前記期間が、１秒未満である、
    請求項１５に記載の方法。
17. 前記一次材料の前記第１の側に適用される圧力が、ある期間にわたって初期値から最終値まで高められる、
    請求項１３から請求項１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記最終値が、前記初期値の少なくとも１０倍であり、前記期間が、１秒未満である、
    請求項１５から請求項１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 前記一次材料の前記第２の側に適用される温度が、ある期間にわたって初期値から最終値まで上昇させられる、
    請求項１３から請求項１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 前記初期値から前記最終値までの前記温度の前記上昇が、少なくとも１００ケルビンであり、前記期間が、５秒未満である、
    請求項１９に記載の方法。
21. 封止された前記反応チャンバが、高い電子密度をもつ、
    請求項２から請求項２０のいずれか一項に記載の方法。
22. 封止された前記反応チャンバが、低い電気陰性度をもつ原子を含む、
    請求項２から請求項２１のいずれか一項に記載の方法。
23. 前記原子が、セシウム、カリウム、リチウム、ナトリウム、およびルビジウムからなる群から選択される、
    請求項２２に記載の方法。
24. 封止された前記反応チャンバ内に二次材料を追加して前記励起状態の高密度化を円滑化するステップを含む、
    請求項１から請求項２３のいずれか一項に記載の方法。
25. 前記二次材料が、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、およびニッケルからなる群から選択される、
    請求項２４に記載の方法。
26. 前記反応生成物からの熱を冷却剤に伝達するステップを含む、
    請求項１から請求項２５のいずれか一項に記載の方法。
27. 前記冷却剤が、水を含む、
    請求項２６に記載の方法。
28. 共有結合の形成および再結合を防止して前記水素クラスターの安定性を維持するステップを含む、
    請求項１から請求項２７のいずれか一項に記載の方法。
29. 前記一次材料が、水素膜として機能し、前記水素膜の脱離側が、封止された前記反応チャンバ内に位置する、
    請求項１から請求項２８のいずれか一項に記載の方法。
30. 前記水素膜の吸収側において水電解技術を通して水素原子を吸収するステップと、前記水素膜の前記脱離側において水素原子を脱離させるステップと、
    を含む、請求項２９に記載の方法。
31. 水素加圧チャージを通して水素原子を吸収するステップを含み、前記水素膜の吸収側が、前記水素膜の前記脱離側より高い圧力にさらされる、
    請求項２９または請求項３０に記載の方法。
32. 前記水素原子が前記一次材料のバルクから脱離するエネルギーレベルに従って、前記一次材料が選択される、
    請求項１から請求項３１のいずれか一項に記載の方法。

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