JP2022068189A - 光起電力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
Description
この出願は、2014年3月3日に出願の米国仮出願番号第61/947,019号、2014年3月7日に出願の米国仮出願番号第61/949,271号、2014年3月21日に出願の米国仮出願番号第61/968,839号、及び、2014年3月31日に出願の米国仮出願番号第61/972,807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。
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H2O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(deliver)電気的なパワーの源と、
再装填(reloading)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
少なくとも1つのプラズマ・ダイナミック・コンバーター(plasma dynamic converter)又は少なくとも1つの光起電力コンバーター(photovoltaic converter)と、を含む。
添付される図面は、本明細書の中に組み込まれ、そして、その一部を構成するが、本開示の幾つかの実施例を図解し、そして、本記述と共に、本開示の原理を説明するために機能する。図面においては、以下のようになる。
En = -(e2/n28πε0aH) = -(13.598eV/n2)
(1)
n = 1、2、3、 ・・・ (2)
であり、ここで、aHは、水素原子(52.947 pm)のボーア半径であり、eは電子の電荷の大きさ、ε0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)
それらは、水素の励起状態に対するリュードベリ公式(Rydberg equation)においてよく知られるパラメータn=整数を置き換える。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。
r = aH/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、水素原子から触媒へと、
m・27.2eV、m = 1、2、3、4、 ・・・ (5)
及び、aH/(m+p)へとの半径遷移(radius transitions)、の単位で、移動させられるにちがいない。触媒反応はエネルギー放出の2つのステップ:触媒への非放射的なエネルギーの移動と、それに続いて、対応する安定な最終状態に半径が減少する際の追加のエネルギー放出とを含む。正味反応エンタルピーがよりm・27.2eVに一致するようになるにつれて、触媒の割合が増加すると考えられる。m・27.2eVの±10%、好ましくは±5%以内の正味反応エンタルピーを有する触媒が、ほとんどの用途に適合することが見出されている。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。
m・27.2eV+Catq-+H[aH/p]
→ Cat(q+r)++re- H*[aH/(m+p)]
+m・27.2eV (6)
H*[aH/(m+p)]
→ H[aH/(m+p)]+[(m+p)2-p2]・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[aH/p]
→ H[aH/(m+p)]+[(m+p)2-p2]・13.6eV(9)
q、r、m、及びpは、整数である。H*[aH/(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[aH/(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)2-p2-2m]・13.6eV又は91.2/[(m+p)2-p2-2m]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H2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。
H(1/p’)+H(1/p)
→ H+H(1/(m+p))+[2pm+m2-p’2+1]・13.6eV
(10)
ED = E(2H(1/p))-ET (16)
ここで
E(2H(1/p)) = -p227.20eV (17)
ED = -p227.20eV-ET
= -p227.20eV
-(-p231.351eV-p30.326469eV)
= p24.151eV+p30.326469eV
(18)
Evib = p20.515902eV (21)
ここで、pは整数である。
He+、Ar+、Sr+、Li、K、NaH、nH(n=整数)、及びH2O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。
54.4eV+2H+H
→ 2H+ fast+2e-+H*[aH/3]+54.4eV (24)
H*[aH/3] → H[aH/3]+54.4eV (25)
2H+ fast+2e- → 2H+54.4eV (26)
H → H[aH/3]+[32-12]・13.6eV (27)
ここで、H*[aH/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[aH/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。
81.6eV+3H+H
→ 3H+ fast+3e-+H*[aH/4]+81.6eV (28)
H*[aH/4] → H[aH/4]+122.4eV (29)
3H+ fast+3e- → 3H+81.6eV (30)
H → H[aH/4]+[42-12]・13.6eV (31)
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)2 (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aH/p(式中aH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[aH/p]である。半径aH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。
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。
H2(g)+(1/2)O2(g) → H2O(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。
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、IPn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、IP1=5.39172eVと、第2のイオン化ポテンシャル、IP2=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。
H[aH/p]+e- → H-(n=1/p) (37)
H[aH/p]+e- → H-(1/p) (38)
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。
(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。
(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。
(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。
(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。
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、IPn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、IP1=5.13908eVと、第2のイオン化ポテンシャル、IP2=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、IP1、IP2、及びIP3、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、IP1、IP2、IP3、IP4、及びIP5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。
O+13.61806eV → O++e- 及び
O++35.11730eV → O2++e-
それぞれ、第1のイオン化ポテンシャル、IP1=13.61806eVと、第2のイオン化ポテンシャル、IP2=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。
81.6eV+H2O+H[aH]
→ 2Hfast ++O-+e-+H*[aH/4]+81.6eV(44)
H*[aH/4] → H[aH/4]+122.4eV (45)
2Hfast ++O-+e- → H2O+81.6eV (46)
H[aH] → H[aH/4]+81.6eV+122.4eV (47)
ここで、H*[aH/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[aH/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、H2O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、H2O触媒は発生期のH2Oである。
2MHS → M2S+H2S (49)
80.4eV+OH+H[aH/p] → Ofast 2+ (50)
+2e-+H[aH/(p+3)]+[(p+3)2-p2]・13.6eV
Ofast 2++2e- → O+80.4eV (51)
H[aH/p] →
H[aH/(p+3)]+[(p+3)2-p2]・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。
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)(1H)だけでなく、デューテリウム(2H)もとトリチウム(3H)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H2O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%、H2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H2(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H2(1/4)の予測される全結合エネルギーを示したXPS、H2、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H2(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、H2のエネルギーの二乗の量子数p=4又は16を持つH2(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H2(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。
3NH4NO3+2CH3NO2 → 4N2+2CO2+9H2O (80)
ここで、Hの幾らかはまた、p=4のようなH-(1/p)及びH2(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C3H6N6O6を持つRDXにおけるように同様である。
KNO3+9/2H2 → K+NH3+3H2O (82)
KNO3+5H2 → KH+NH3+3H2O (83)
KNO3+4H2 → KOH+NH3+2H2O (84)
KNO3+C+2H2 → KOH+NH3+CO2 (85)
2KNO3+C+3H2 → K2CO3+1/2N2+3H2O (86)
Ca(OH)2+Li2CO3 → CaO+H2O+Li2O+CO2(87)
Mg(OH)2 → MgO+H2O (88)
2LiOH → Li2O+H2O (89)
H2CO3 → CO2+H2O (90)
2FeOOH → Fe2O3+H2O (91)
2Al(OH)3+ → Al2O3+3H2O (94)
Al2O3+2NaOH → 2NaAlO2+H2O (95)
3MH+Al(OH)3+ → M3Al+3H2O (96)
MoCu+2MOH+4O2 → M2MoO4+CuO+H2O
(M=Li、Na、K、Rb、Cs) (97)
3Co(OH)2 → 2CoOOH+Co+2H2O (98)
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Al2O3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、H2O拡散を防止するところ、選択的にH2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、H2及び原子Hの少なくとも1つが、H2O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、H2O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H2O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H2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。
4NaOH+SiO2 → Na4SiO4+2H2O (99)
ここで、対応する酸の脱水反応は次の通りである。
H4SiO4 → 2H2O+SiO2 (100)
金属酸化物の妥当な反応は次の通りである。
2LiOH+NiO → Li2NiO2+H2O (101)
3LiOH+NiO → LiNiO2+H2O+Li2O+1/2H2(102)
4LiOH+Ni2O3 → 2Li2NiO2+2H2O+1/2O2(103)
2LiOH+Ni2O3 → 2LiNiO2+H2O (104)
3MoO2+4LiOH → 2Li2MoO4+Mo+2H2Ο (105)
2MoO2+4LiOH → 2Li2MoO4+2H2 (106)
O2- → 1/2O2+2e- (107)
2H2O+2e- → 2OH-+H2 (108)
2H2O+2e- → 2OH-+H+H(1/4) (109)
Mo4++4e → Mo (110)
LiOH+2Co(OH)2+1/2H2
→ LiCoO2+3H2O+Co (111)
M+LiOH+Co(OH)2 → LiCoO2+H2O+MH (112)
FeO+3LiOH
→ H2O+LiFeO2+H(1/p)+Li2O (113)
2KOH+NiO → K2NiO2+H2O (114)
3KOH+NiO → KNiO2+H2O+K2O+1/2H2 (115)
2KOH+Ni2O3 → 2KNiO2+H2O (116)
4KOH+Ni2O3 → 2K2NiO2+2H2O+1/2O2 (117)
2KOH+Ni(OH)2 → K2NiO2+2H2O (118)
2LiOH+MoO3 → Li2MoO4+H2O (119)
3KOH+Ni(OH)2
→ KNiO2+2H2O+K2O + 1/2H2 (120)
2KOH+2NiOOH → K2NiO2+2H2O+NiO+l/2O2
(121)
KOH+NiOOH → KNiO2+H2O (122)
2NaOH+Fe2O3 → 2NaFeO2+H2O (123)
2HCl+NiO → H2O+NiCl2 (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)2 → H2O+NiO (125)
2HX+POX3 → H2O+PX5 (126)
LiOH+H2 → H2O+LiH (127)
Li2O → LiOH+LiH (128)
4NaNO3(c)+5MgH2(c)
→ 5MgO(c)+ 4NaOH(c)
+3H2O(l)+2N2(g) (129)
P2O5(c)+6NaH(c)
→ 2Na3PO4(c)+3H2O(g) (130)
NaClO4(c)+2MgH2(c)
→ 2MgO(c)+NaCl(c)
+2H2O(l) (131)
KHSO4+4H2 → KSH+4H2O (132)
K2SO4+4H2 → 2KOH+2H2O+H2S (133)
LiNO3+4H2 → LiNH+3H2O (134)
GeO2+2H2 → Ge+2H2O (135)
CO2+H2 → C+2H2O (136)
PbO2+2H2 → 2H2O+Pb (137)
V2O5+5H2 → 2V+5H2O (138)
Co(OH)2+H2 → Co+2H2O (139)
Fe2O3+3H2 → 2Fe+3H2O (140)
3Fe2O3+H2 → 2Fe3O4+H2O (141)
Fe2O3+H2 → 2FeO+H2O (142)
Ni2O3+3H2 → 2Ni+3H2O (143)
3Ni2O3+H2 → 2Ni3O4+H2O (144)
Ni2O3+H2 → 2NiO+H2O (145)
3FeOOH+1/2H2 → Fe3O4+2H2O (146)
3ΝiΟΟΗ+l/2H2 → Ni3O4+2H2O (147)
3CoOOH+1/2H2 → Co3O4+2H2O (148)
FeOOH+1/2H2 → FeO+H2O (149)
NiOOH+1/2H2 → NiO+H2O (150)
CoOOH+1/2H2 → CoO+H2O (151)
SnO+H2 → Sn+H2O (152)
2NaOH+H2+S → Na2S+2H2O (153)
2NaOH+H2+Te → Na2Te+2H2O (154)
2NaOH+H2+Se → Na2Se+2H2O (155)
LiOH+NH3 → LiNH2+H2O (156)
[NH4]2[MoO4]+4H2S
→ [NH4]2[MoS4]+4H2O (157)
H2O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、H2O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+1/2H2+Pd → NaPb+H2O (158)
NaOH+1/2H2+Bi → NaBi+H2O (159)
NaOH+1/2H2+2Cd → Cd2Na+H2O (160)
NaOH+1/2H2+4Ga → Ga4Na+H2O (161)
NaOH+1/2H2+Sn → NaSn+H2O (162)
NaAlH4+Al(OH)3+5Ni
→ NaAlO2+Ni5Al+H2O+5/2H2 (163)
2MnOOH+Sn → 2MnO+SnO+H2O (164)
4MnOOH+Sn → 4MnO+SnO2+2H2O (165)
2MnOOH+Zn → 2MnO+ZnO+H2O (166)
2NaOH+NiCl2+H2 → 2NaCl+2H2O+Ni (167)
2NaOH+I2+H2 → 2NaI+2H2O (168)
2NaOH+XeF2+H2 → 2NaF+2H2O+Xe (169)
BiX3(X=ハロゲン)+4Bi(OH)3
→ 3ΒiΟΧ+Bi2O3+6H2O (170)
NaOH+1/2H2+1/yMxCly
= NaCl+6H2O+x/yM (171)
ここで、典型的な化合物MxClyは、AlCl3、BeCl2、HfCl4、KAgCl2、MnCl2、NaAlCl4、ScCl3、TiCl2、TiCl3、UCl3、UCl4、ZrCl4、EuCl3、GdCl3、MgCl2、NdCl3、及びYCl3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-TiCl2、約600K-800KでNaCl-UCl3、約250K-300KでNaCl-UCl4、約250K-300KでNaCl-ZrCl4、約900K-1300KでNaCl-MgCl2、約900K-1000KでNaCl-EuCl3、約>1000KでNaCl-NdCl3、及び約>1000KでNaCl-YCl3である。
Na2O+2H2 → 2NaH+H2O (172)
Li2O2+3/2H2 → Li2O+H2O (173)
KO2+3/2H2 → KOH+H2O (174)
2NaH+O2 → Na2O+H2O (175)
H2+1/2O2 → H2O (176)
LiNH2+2O2 → LiNO3+H2O (177)
2LiNH2+3/2O2 → 2LiOH+H2O+N2 (178)
NH4O3 → N2O+2H2O (179)
ΝΗ4ΝO3 → N2+1/2O2+2H2O (180)
Η2O2 → 1/2O2+H2O (181)
H2O2 + H2 → 2H2O (182)
4FeOOH
→ H2O+Fe2O3+2FeO+O2+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、NaFeO2+H2Oのようなアルカリ金属酸化物を形成するためNaOH+FeOOH又はFe2O3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、H2O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、H2O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
→ H2O+Fe2O3+2FeO+O2+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、NaFeO2+H2Oのようなアルカリ金属酸化物を形成するため、NaOH+FeOOH又はFe2O3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、H2Oは触媒として機能する。水酸化物イオンは、H2O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、H2O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)2+2M’X2
→ H2O+2MX2+2Μ’O+1/2O2
+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)2+FeBr2、Cu(OH)2+CuBr2、又はCo(OH)2+CuBr2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。H2O及びH2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
→ H2O+2M’2O+M2O+2MX+X2
+2H(1/4) (186)
5MX2+7H2O
→ MXOH+M(OH)2+MO+M2O3+11H(1/4)
+9/2X2 (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。
NaOCl+H2O2 → O2+NaCl+H2O (188)
T 100 2CuBr2+Ca(OH)2
→ 2CuO+2CaBr2+H2O (189)
T 730 CaBr2+2H2O → Ca(OH)2+2HBr (190)
T 100 CuO+2HBr → CuBr2+H2O (191)
T 100 2CuBr2+Cu(OH)2
→ 2CuO+2CaBr2+H2O (192)
T 730 CuBr2+2H2O → Cu(OH)2+2HBr (193)
T 100 CuO+2HBr → CuBr2+H2O (194)
4MH+Fe2O3
→ +H2O+H(1/p)+M2O+MOH+2Fe+M (195)
ここで、H2O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、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H2O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。
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。
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フロ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。
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。
Timofeev及びGlagolev、[A.V.Timofeev,「プラズマ熱エネルギーの電気エネルギーへの直接変換のためのスキーム(A scheme for direct conversion of plasma thermal energy into electrical energy)」、Sov.J.Plasma Phys.、Vol.4、No.4、7月―8月、(1978)、pp.464-468、V.M.Glagolev、及びA.V.Timofeev,「各熱反応のエネルギーの電気エネルギーへの直接変換 ドラコン・システム(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電荷注入(charge injection)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。
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)×(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。
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/cm2及び50,000A/cm2ピークの間にあり、そして、パワーは、150,000W/cm2及び750,000W/cm2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/cm2から1,000,000A/cm2、1000A/cm2から100,000A/cm2、及び2000A/cm2から50,000A/cm2、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。
プラズマ・パワーは、時期空間電荷分離(magnetic space charge separation)に基づくプラズマダイナミック・パワー・コンバーター6を使用して、電気に変換されるかもしれない。正のイオンに相対してより低い質量のため、電子は、磁場におけるPDC電極又は円柱状のPDC電極のような磁化されたPDC電極の磁束線に優先的に閉じ込められる。このようにして、電子は、易動度において制限されるが、一方、正のイオンは、磁化されたPDC電極に、比較的自由に内的に又は外的に衝突する。電子及び正のイオンの両者は、非磁化されたPDC電極に十分に衝突できる。プラズマダイナミック変換は、プラズマの熱的及びポテンシャル・エネルギーから直接パワーを抽出し、そして、プラズマ・フローに依存しない。その代わり、PDCによるパワー抽出は、外部負荷内に電流を駆動するようにプラズマに浸漬された磁化された及び非磁化されたPDC電極の間のポテンシャル[電位]差(potential difference)を利用する。熱エネルギーから電気へのプラズマダイナミック変換(PDC)は、高温プラズマの本体(body)内に直接的に少なくとも2つの浮遊導体(floating conductors)によって成し遂げられる。これらの導体の1つは、外部電磁場又は永久磁石によって磁化されるが、或いは、内在的に磁気を帯びている。他方は、非磁化されている。ポテンシャル差は、重い正のイオン対軽い電子の電荷移動度における大きな差により生じる。この電圧は、電気負荷に渡って印加される。
1.燃料は、互いにかみ合う領域内に高い導電性のある固体燃料の約0.5gの分割量を閉じ込める一対のギア及び/又はサポート部材内にホッパーから流れるが、ここで、低電圧、高電流が、燃料に点火するようにその燃料を通して流される。点火は、分割量あたり約10kJのエネルギーを解放する。ギアは、60個の歯を含み、1000RPMで回転するので、発火頻度は、1kHzであり、10MWのパワーに対応する。1つの実施例において、ギアは、そのギアに直接接触する燃料粉末層が爆発に対する臨界的な電流密度を運ばないように設計されているが、一方、バルク領域は、そのギアが燃料の点火からのブラストによる浸食(エロ―ジョン)から保護されるようになっている。
2.本質的に十分にイオン化されたプラズマは、そのギアに対して垂直な軸の上にそのギアから外に膨張し、そして、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・コンバーターに入るが、ここで、プラズマのフローは、電気に変換される。その代わりとして、キラキラ輝く光が、光起電力パワー・コンバーターを使用して、電気に変換されるプラズマから発光される。
3.電気の一部が、電極への電気パワーの源にパワーを与え、そして、残りは、対応するユニットによるパワー調整に続いて外部負荷に供給される。電極熱交換機によりギア・ハブから除かれた熱が再生システム熱交換器に流れ、そして、残りが外部熱負荷に流れる。
4.プラズマ・ガスが、H2Oなしで、固体燃料を含む生成物に凝縮する。
5.製薬業界又は食品業界において使用される1つのようならせん状の刃先は、再生システムへと生成物粉末を運ぶが、ここで、それは蒸気で再水和され、蒸気は、再生システム熱交換器のホットコイルの上にH2OリザーバーからのH2Oを流すことにより形成される。
6.再生された固体燃料は、H2Oを単に戻すことで燃料の連続使用を許すように、らせん状の刃先によってホッパーに運ばれる。0.5グラムの固体燃料が1kJのエネルギーを生じさせる仮定する。燃料の密度が、8.96g/cm3のCuの密度であると仮定すると、互いにかみ合うエリア内の歯あたりの燃料の体積は、0.056cm3である。もし、燃料を通る高導電を達成するために導電深さが2mmであるならば、各ギアの三角歯の互いにかみ合うギャップにより規定される燃料ベースは、4mmであり、ギアの幅は、0.11cm3/(0.2)(0.4)=1.39cmである。もう1つの実施例において、典型的な10MW発生器のH2O消費は以下のように与えられる。H2O → H2(1/4)+1/2O2(50MJ/mole H2O);10MJ/s/50MJ/mole H2O=0.2モル(3.6g)H2O/s又は13kg/h=13リットル/時間。1分間及び0.5gで、点火及び再生でもって再循環さえる固体燃料が、10kJを生成すると考える。固体燃料の在庫が、以下のように与えられる。10MJ/s X 0.5g/10kJ=500g/s(30kg/分)。そして、固体燃料在庫が、30kg又は約3リッターである。
本開示の典型的な実施例において、光パワーの光起電力コンバージョンを持つパワー・システムは、SF-CIHTセルについてここに開示される構成要素の如何なるものも含むかもしれない。例えば、ある実施例は、以下のものの1又はそれ以上を含む。それらは、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こと;反応物が、触媒の源、触媒、原子水素の源、及び原子水素の少なくとも1つを形成するように導電性のマトリクス及びのH2O源を含むかもしれないこと;反応物は、バルクH2O、バルクH2O以外の状態、H2Oを形成しかつ結合H2O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H2Oの源を含むかもしれないこと;結合H2Oが、H2Oと相互反応する化合物を含むが、ここで、そのH2Oは、吸収されたH2O、結合されたH2O、物理吸着されたH2O、及び水和の水の少なくとも1つの状態にあること、反応物が、バルクH2O、吸収されたH2O、結合されたH2O、物理吸着されたH2O、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かもしれない、そして、反応生成物としてH2Oを持つかもしれないこと;発生期のH2O触媒及び原子水素の源の少なくとも1つが、a)H2O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つを含むかもしれないこと;反応物が、触媒の源、触媒、原子水素の源、及び原子水素の少なくとも1つを形成するかもしれないこと;及び反応物が、a)H2O及びH2Oの源、b)O2、H2O、HOOH、OOH-、過酸化物イオン、超酸化物イオン、水素化物、H2、ハライド、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、ハライド・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つからなる群から選択される含水化合物、c)導電性マトリクス、の少なくとも1つを含むかもしれないこと;オキシ水酸化物が、TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOH、FeOOH、GaOOH、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH、及びSmOOH、の群からの少なくとも1つを含むかもしれないこと;酸化物が、CuO、Cu2O、CoO、Co2O3、Co3O4、FeO、Fe2O3、NiO、及びNi2O3,の群からの少なくとも1つを含むかもしれないこと;水酸化物が、Cu(OH)2、Co(OH)2、Co(OH)3、Fe(OH)2、Fe(OH)3、及びNi(OH)2、の群からの少なくとも1つを含むかもしれないこと;酸素を含む化合物が、硫酸塩、リン酸塩、硝酸塩、炭酸、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、そして、過ヨウ素酸塩、MXO3、MXO4(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(cobalt magnesium oxide)、ニッケル・マグネシウム酸化物(nickel magnesium oxide)、銅マグネシウム酸化物(copper magnesium oxide)、Li2O、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、CuO、CrO4、ZnO、MgO、CaO、MoO2、TiO2、ZrO2、SiO2、Al2O3、NiO、FeO、Fe2O3、TaO2、Ta2O5、VO、VO2、V2O3、V2O5、P2O3、P2O5、B2O3、NbO、NbO2、Nb2O5、SeO2、SeO3、TeO2、TeO3、WO2、WO3、Cr3O4、Cr2O3、CrO2、CrO3、CoO、Co2O3、Co3O4、FeO、Fe2O3、NiO、Ni2O3、希土類酸化物、CeO2、La2O3、オキシ水酸化物、TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOH、FeOOH、GaOOH、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH、及びSmOOH、の群からの少なくとも1つを含むこと;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、又はニトリルの群からの少なくとも1つを含むかもしれないこと、である。
図2Aに図示されるSF-CIHTセル・パワー発生器(power generator)の代替的なプラズマ電力変換器(plasma power converter)6において、固体燃料3の着火により発生するプラズマは非常にイオン化している。ハイドリノを生じる際、放出するエネルギー並びに、式(6~9)及び式(44~47)によって与えられるようなハイドリノ触媒反応により、燃料のイオン化が生じる。イオンが遊離電子と再結合して、光を発する。励起状態の原子、イオン、分子、化合物及び、物質を減衰させることにより、別の光が発せられる。光は光起電力コンバーター(photovoltaic converter)6に入射する。光起電力パワー・コンバーター6は、カソード6c及びアノード6bを備え、それぞれは、カソード及びアノード出力接続部(anode output power connector)8a及び8によって、出力パワー・コントローラ/コンディショナー(output power controller/conditioner)7に接続している。真空容器1の内部の光起電力タイルなどの光子-電気コンバーター(photon-to-electric converter)6が光を受け取ってもよい。光起電用冷媒吸入管(photovoltaic coolant inlet line)19を介して冷却された冷媒(クーラント)を吸入し、光起電用冷媒排出管(photovoltaic coolant outlet line)20を介して温度の高い冷媒を排出する、少なくとも1つの熱交換器18によって、光起電力パワー・コンバーターを冷却してもよい。本明細書に記載される、SF-CIHTセルの光エネルギーを電気へ光起電力変換することに関する本開示はまた、アーク・プラズマ・セル並びに光エネルギーの光起電力変換を有する高DC、高AC、及び高DC-AC混合電流によるハイドリノ・プラズマ・セルに適用される。
λmax = hc/4.965kT = 483nm (196)
R = eσT4 (197)
R = (1)(σ=5.67X10-8Wm-2K-4)(6000K)4
= 7.34X107Wm-2 (198)
N = 8π(4/3πrps 3)(kT/hc)3(2.405)
= 2.23X1017photons (200)
図2Aに図示されるSF-CIHTセルを参照して、従来のギア・セットは、典型的には、機械的エネルギーをあるギアから別のギアへ転送するように設計されている。これらのギアは、広範な構成を備える一方、ギアは、一般に、衝撃波又は熱を吸収するようには設計されていない。例えば、上述したような用途によっては、強い衝撃を移動させ、また、強い衝撃及び熱伝達に持ちこたえるギアが必要とされている。以下に記載のギア及び方法は、従来技術の制限の少なくとも一部を解消し、上述のシステム及び方法での使用に好適である。
ハイドリノ反応から出力された光エネルギーの光起電力変換は、十分に確立された太陽光産業の新市場を表すものである。重要な産業を含む再生可能エネルギーの更なる資源は、風車を使用して、発電する風力であると考えられている。風力発電所の決定要因のうち1つは、風力発電所が風のパターンを変えることによって、重要な環境地域の気候を変えるということである。風力発電所は、局所的な気候を変える可能性がある。SF-CIHT発電機の実施形態において、風車を使用して、所望のように気候を変える。ある実施形態において、複数の風車がそれぞれSF-CIHT発電機によって駆動されて、沖合の湿った空気が土地に吹き付けられて、乾燥した土地の上で凝結して雨となり、その土地が乾燥しないようにしている。
P = 1/2ρAν3 (202)
ここで、ρは空気の密度(1.3 kg/m3)であり、Aは翼により掃かれる面積であり、そして、νは、タービンにパワーが与えられるときの風の速度である。速度νはまた、SF-CIHT発生器によって印加されるパワーPによりパワーが与えられるとき、面積Aに渡ってそのタービンが生成し得る風の速度であるが、ここで、対応する軸流ファンの性能係数が、桁見積もりに対して1/2として取られている。現在のところ、商業用風車は、7MWのパワーを生成する直径164mの翼をもっており、利用できる。このようにして、速度は、次のようになる。
ν = (2P/ρA)1/3 = 8m/s (203)
単位時間当たりの移動させられる空気の質量dm/dtは、次のように与えられる。
dm/dt = ρAν = 2.2×105kg/s (204)
H2Oの量は、吹かれる空気の質量の3%又はdm/dt(H2O)=6.6×103kg/sである。1エーカーの陸は、43,560平方フィート、又は、4×107cm2である。1cmの深さの雨は、4×107cm3又は4×104kgのH2Oを必要とする。H2O移動の速度が与えられると、この水の量が、(4×104kgのH2O)/(6.6×103kg/s)=6s/エーカー毎に供給され得る。このようにして、1週間に、100,000エーカーが開花するようにされ得る。150の風車を含む風力発電地帯は、1,500万エーカー灌漑するであろう。ハリケーン多発地域における代替の有益な応用として、スタンフォード大学による研究[http://www.youtube.com/watch?v=M7uRtxl8j2U]は、受動(パワーを発生する)風車は、ハリケーンの高い風を弱め、及び、それが形成する前に強風を消散させることができる。この出願は、風が逆方向に吹くようにさせるため、SF-CIHT発生器で風車にパワーを与えることにより、非常に際立っているようにとられ得る。このようにして、この出願において使用される風力発電地帯の能力は、非常に減少させられ得る。
A.エネルギー及び固体燃料再生に関する典型的なSF-CIHTセルのテスト結果
実験テストにおいて、サンプルは、NiOOH、11wt%の炭素、及び27wt%のNi粉末 の薄い(<1mm厚み)テープキャスト・コーティングで被覆された1cm2ニッケル・スクリーン導体からなった。材料は、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つの銅電極の間に閉じ込められ、そして、低電圧、高電流の電気エネルギーの短期爆発(ショート・バースト)を受けた。印加された60Hzの電圧は約8Vのピークであり、ピーク電流は約20,000Aであった。約46Jのエネルギー入力で約0.14msの後、その材料は約1msで蒸発した。幾つかのワイヤーのゲージは、8Vが、高エネルギーと、幾つものキロボルト電荷と、短絡される高キャパシタンスのキャパシタで観測される爆発ワイヤ現象を引き起こすのに十分であるかどうかを決定するためにテストされた。赤く光る既知の抵抗加熱及び0.25mm径のAuワイヤの場合における溶融への加熱のみが観察された。
熱量測定は、パー6774熱量計温度計のオプション付きのパー1341プレイン・ジャケット付熱量計を使用して、固体燃料ペレットについて行われた。熱量計のパー1108酸素燃焼チャンバは、高電流で化学反応の開始を許すように変更された。12インチの長さの銅シリンダーにより1/2インチの外径(OD)からなる銅ロッド点火電極は、固体燃料ペレット又は熱量計の熱容量のキャリブレーションのためのコントロール抵抗負荷としてのグラファイト・ペレット(~1000mg L×W×H=0.18インチ×0.6インチ×0.3インチ)を含むシールされたチャンバを通して導入されたが、ここで、端は、各サンプルを緊密に閉じ込めた銅クランプを持っていた。熱量計ウォーターバスは、2,000gのDI水で充填されていた(パーのマニュアルに従って)。固体燃料ペレットのキャリブレーション及び点火のためのパワー源は、約8V RMSの60Hzの低電圧、及び、約15,000から20,000Aの高電流の形態において、電気的エネルギーのショートバースト(short burst)を供給するテイラー・ウィンフィールドのモデルND-24-75スポット溶接機であった。固体燃料のキャリブレーション及び点火の入力エネルギーは、入力の時間に渡って積分された電圧及び電球の積として与えられた。電圧は、ナショナルインスツルメンツUSB-6210データ・アクィジッション・モジュール及びLabview VI付のPCからなるデータ・アクィジッション・システム(DAS)によって測定された。電流はまた、信号源として0.3%までの精度を持つロゴウィスキ・コイル(700mmのケーブル付のモデルCWT600LF)を使用して、同じDASによって測定された。V及びI入力データは、10 KS/sで得られ、そして、電圧アッテネーターは、USB-6210の±10Vの範囲内にアナログ入力電圧をもってくるために使用された。
アルミニウムDSCパン(70mg)(アルミニウム坩堝30μl、D:6.7×3(セタラム、S08/HBB37408)及びアルミニウム・カバーD:6,7、押し潰された、気密(セタラム、S08/HBB37409))内にシールされたCu(45mg)+CuO(15mg)+H2O(15mg)からなる固体燃料サンプルは、印加されたピーク60Hzの電圧の3-6V及びピーク電流の約10,000-15,000Aで点火された。可視スペクトルは、オーシャンオプティクスの可視分光計(オーシャンオプティクス・ジャズ、ILX511b 検出器付き、OFLV-3 フィルター、L2 レンズ、5umスリット、350-1000nm)で記録された。スペクトルは、約6000Kの黒体にフィットする。太陽の黒体温度は5800Kである。太陽及びSF-CIHTプラズマは共に5800K-6000Kであるので(図40)、また、太陽が地球で1000W/m2の標準黒体であるので、太陽電池はパワーメーターとして機能した。点火中心から太陽電池への与えられた距離でプラズマの光パワー密度は、太陽のそれに対してプラズマ源に応答する相対的な太陽電池パワー密度に基づき計算された。プラズマ源の全光パワーは、そして、パワー密度及びその密度が決定された球の殻の立体角面積を掛け算することにより計算された。
0.05ml(50mg)のH2Oが、アルミニウム DSC パン(アルミニウム坩堝30μl、D:6.7x3(セタラム、S08/HBB37408)及びアルミニウム・カバーD:6,7、押し潰された、気密(セタラム、S08/HBB37409))内にシールされた20mgのCo3O4又はCuOのいずれかに加えられた。テイラー・ウィンフィールドのモデルND-24-75スポット溶接機を使用して、各サンプルは、5/8インチ外径(OD)×3インチ長さの銅シリンダーからなる点火電極に印加された約8V RMSで、15,000から25,000Aの間の電流で点火されたが、ここで、フラットな端がサンプルを閉じ込めた。大きなパワー・バースト(power burst)が、観察され、エネルギーを持つ、高くイオン化した、膨張するプラズマとして、各サンプルが蒸発させられた。PDC電極は、2つの1/16インチ OD 銅ワイヤからなった。磁化されたPDC電極は、燃料サンプルの平面内において、点火電極の周りに囲むように置かれた1インチの直径を備えるオープン・ループ(open loop)として、成形された。電流は軸方向であったので、高電流からの磁場は、半径方向で、ループPDC電極の輪郭に平行であった。対向する非磁化されたPDC電極は、点火電極及び高電流の方向に平行であり、そして、そのようにして、半径方向の磁力線は、このPDC電極に対して垂直であった。対向するPDC電極は、サンプルの平面から上及び下に、2.5インチ延びていた。PDC電圧は、標準の0.1オームの抵抗器を渡って測定された。対応する点火に続くPDC電極の電圧は、25Vであった。
固体燃料は、Auコーティングした坩堝を使用してセタラムDSC131示差走査熱量測定計を使用して最大理論値を超える過剰エネルギーのためにテストされたが、それぞれの結果は表7に示される。
0.05ml(50mg)のH2Oは、アルミニウムDSCパン(アルミニウム坩堝30μl、D:6.7x3(セタラム、S08/HBB37408)及びアルミニウム・カバーD:6,7、押し潰された、非気密(セタラム、S08/HBB37409))内にシールされた、20mgのCo3O4又はCuOのいずれかに追加され、そして、テイラー・ウィンフィールドのモデルND-24-75スポット溶接機を使用して、約8V RMSで、15,000から25,000Aの間の電流で点火された。各々がエネルギーの高い、高くイオン化された、膨張するプラズマとして、サンプルを蒸発させた、大きなパワー・バースト(power burst)が観察された。MoCuホイル確認プレート(50-50at%、アメテック、0.020インチ 厚み)は、膨張するプラズマが、H2(1/4)分子を表面の中に埋め込むため、表面の上に入射するように、点火サンプルの中心から3.5インチのところに置かれた。
H2Oアーク・プラズマ・システムは、水を含む同心の外側銅円柱状電極及び銅ベースプレート―及び―ロッド電極の間に接続されるエネルギー蓄積キャパシタを含んでいたが、ベースプレート―及び―ロッド電極のロッドは、水コラムの下にあった。ロッドは、ベースプレート及び円柱の間のナイロン・ブロック及び円柱状の電極セクション内にナイロン絶縁スリーブ内に埋め込まれた。水道水のコラムは、外側円柱状及び円周の電極及び中心ロッド電極の間に立っていた。6つのキャパシタ(115nF、±10% 20kV DC、モデル M104A203B000)を含むキャパシタ・バンクは、接地に接続された1つのリード及び水アーク・セルのベースプレートに接続された他方のリードを備える2つの銅プレートによって並行に接続された。キャパシタ・バンクは、1MΩの抵抗を持つ接続を通して高電圧パワー・サプライ(Universal Voltronics、20kV DC、モデル 1650R2)によって充電され、そして、ステンレス鋼の電極を含む大気圧空気スイッチによって放電された。高電圧は、約-8kVから-14kVの範囲内であった。テストされた開放セル内の4mlのH2Oに対する典型的なパラメータは、0.68μFのキャパシタンス、約0.3Ωの内部抵抗、それぞれ0.5インチ及び2.5インチの円柱状の電極の内径(ID)及び深さ、1/4インチのロッド外径(OD)、1/8インチの中心ロッド及び円柱状電極の間の距離、0.2μsの回路時定数(circuit time constant)及び約-8kVから-14kVの充電電圧、であった。高速度でハイドリノを形成するためのH2O点火は、トリガーされた水アーク放電によって達成されたが、アークは、高パワーの解放で、ハイドリノを形成するために反応したHOH触媒及び原子水素の形成を引き起こした。高パワーは、研究室内に、全体のH2O含有量10フィートの高さの超音速の放出の生成によって、明らかであったが、ここで、放出された水柱が天井に衝突した。
(1) 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つを発生するパワー・システムであって、
少なくとも1つの槽と、
a) 発生期のH2O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)導電性のマトリクス及び導体の少なくとも1つ;
を含む反応物と、
少なくとも1つのハイドリノ反応物を閉じ込めるための少なくとも1つのセットの電極と、
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と、
再充填システムと、
反応生成物から初期の反応物を再生するための少なくとも1つのシステムと、及び
少なくとも1つの光起電力コンバーター又は少なくとも1つのプラズマ・ダイナミック・コンバーターと、を含むパワー・システム。
(2) 前記槽は、大気圧、大気圧より高い圧、及び、大気圧より低い圧の少なくとも1つの圧力が可能であることを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(3) 反応物が、原子水素、原子水素の源、触媒、触媒の源のうちの少なくとも1つを形成するため、導電性マトリクス及びH2Oの源を含むことを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(4) H2Oの源を含む反応物が、H2Oを形成する及び結合H2Oを解放するための反応の少なくとも1つを被る単数又は複数の化合物、バルクH2O、バルクH2O以外の状態、の少なくとも1つを含むことを特徴とする上記(3)に記載のパワー・システム。
(5) 結合H2Oが、H2Oと相互作用する化合物を含み、H2Oが、吸収されたH2O、結合H2O、物理吸着されたH2O、及び水和物の水の少なくとも1つの状態にあることを特徴とする、上記(4)に記載のパワー・システム。
(6) 反応物は、バルクH2Oの解放、吸収されたH2O、結合H2O、物理吸着されたH2O、及び水和物の水、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み、反応生成物としてH2Oを持つことを特徴とする、上記(1)に記載のパワー・システム。
(7) 発生期のH2O触媒の源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H2O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つを含むことを特徴とする、上記(1)に記載のパワー・システム。
(8) 触媒の源、触媒、原子水素の源、及び原子水素の少なくとも1つを形成する反応物が、
a) H2O及びH2Oの源、
b) O2、H2O、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・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つからなる群から選択される含水化合物、
c) 導電性マトリクス、
の少なくとも1つを含むことを特徴とする、上記(1)に記載のパワー・システム。
(9) オキシ水酸化物が、TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOH、FeOOH、GaOOH、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH、及びSmOOHからなる群からの少なくとも1つを含み、
酸化物が、CuO、Cu2O、CoO、Co2O3、Co3O4、FeO、Fe2O3、NiO、及びNi2O3の群からの少なくとも1つを含み、
水酸化物が、Cu(OH)2、Co(OH)2、Co(OH)3、Fe(OH)2、Fe(OH)3、及びNi(OH)2の群からの少なくとも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、MXO3、MXO4(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、Li2O、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、CuO、CrO4、ZnO、MgO、CaO、MoO2、TiO2、ZrO2、SiO2、Al2O3、NiO、FeO、Fe2O3、TaO2、Ta2O5、VO、VO2、V2O3、V2O5、P2O3、P2O5、B2O3、NbO、NbO2、Nb2O5、SeO2、SeO3、TeO2、TeO3、WO2、WO3、Cr3O4、Cr2O3、CrO2、CrO3、CoO、Co2O3、Co3O4、FeO、Fe2O3、NiO、Ni2O3、希土類酸化物、CeO2、La2O3、オキシ水酸化物、TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOH、FeOOH、GaOOH、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH、及びSmOOH,からなる群からの少なくとも1つを含み、
導電性マトリクスが、金属粉末、炭素、炭化物、ホウ化物、窒化物、TiCNのようなカルボニトリル、又はニトリルからなる群からの少なくとも1つを含むことを特徴とする、上記(8)に記載のパワー・システム。
(10) 反応物は、金属、その金属酸化物、及びH2Oの混合物を含み、H2Oと金属との反応が、熱力学的に有利でないことを特徴とする、上記(1)に記載のパワー・システム。
(11) 反応物は、金属、金属ハロゲン化物、及びH2Oの混合物を含み、H2Oと金属との反応が、熱力学的に有利でないことを特徴とする、上記(1)に記載のパワー・システム。
(12) 反応物は、遷移金属、アルカリ金属ハロゲン化物、及びH2Oの混合物を含み、H2Oと金属との反応が、熱力学的に有利でないことを特徴とする、上記(1)に記載のパワー・システム。
(13) 反応物は、導体、吸湿性の材料、及びH2Oの混合物を含むことを特徴とする、上記(1)に記載のパワー・システム。
(14) 導体は、金属粉末又は炭素粉末を含み、H2Oと金属又は炭素との反応が、熱力学的に有利でないことを特徴とする、上記(1)又は(13)に記載のパワー・システム。
(15) 吸湿性材料は、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(H2O)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濃リン酸、セルロース繊維、糖、キャラメル、蜂蜜、グリセロール、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、化学肥料、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、からなる群の少なくとも1つを含むことを特徴とする、上記(13)に記載のパワー・システム。
(16) 導体、吸湿性材料、及びH2Oの混合物を含み、(金属)、(吸湿性材料)、(H2O)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)の少なくとも1つであることを特徴とする上記(15)に記載のパワー・システム。
(17) H2O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からなる群からの少なくとも1つであることを特徴とする上記(10)、(11)、(12)、又は(14)に記載のパワー・システム。
(18) 反応物は、H2Oの添加によって再生されることを特徴とする上記(17)に記載のパワー・システム。
(19) 反応物は、金属、その金属酸化物、及びH2Oの混合物を含み、金属酸化物が1000℃よりも低い温度でH2還元が可能であることを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(20) 反応物は、H2及びマイルドな熱で容易には還元されない酸化物、1000℃より低い温度でH2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H2Oの混合物を含むことを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(21) 1000℃より低い温度でH2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からなる群の少なくとも1つであることを特徴とする上記(19)又は(20)に記載のパワー・システム。
(22) マイルドな熱及びH2では容易には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つを含むことを特徴とする上記(20)に記載のパワー・システム。
(23) 固体燃料が、炭素若しくは活性炭及びH2Oを含み、混合物が、H2Oの添加を含む再水和によって再生されることを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(24) 反応物が、スラリー、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つを含むことを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(25) H2Oモル%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つの範囲内にあるかもしれないことを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(26) 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ような電気的パワーの源の電流は、非常に速い速度でハイドリノを形成するための反応をハイドリノ反応物が被るようにさせるのに十分であることを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(27) 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ような電気的なパワーの源は、以下の、
100Aから1,000,000A、1kAから100,000A、10kAから50kAの少なくとも1つの範囲内にある電流の、AC,DC,又はAC-DC混合の高いものを引き起こすように選択された電圧;
100A/cm2から1,000,000A/cm2、1000A/cm2から100,000A/cm2、及び2000A/cm2から50,000A/cm2の少なくとも1つの範囲内にある、DC又はピークAC電流密度;
電圧は固体燃料又はエネルギー物質の導電性によって決定されること、ここで、電圧は固体燃料又はエネルギー物質の抵抗×所望の電流によって与えられ、
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こと、
AC振動数は、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こと、
の少なくとも1つを含むことを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(28) 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ように、活性な電極面積あたりの妥当な負荷の導電率は、
約10-10Ω-1cm-2から106Ω-1cm-2、10-5Ω-1cm-2から106Ω-1cm-2、10-4Ω-1cm-2から105Ω-1cm-2、10-3Ω-1cm-2から104Ω-1cm-2、10-2Ω-1cm-2から103Ω-1cm-2、10-1Ω-1cm-2から102Ω-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つの範囲内にあることを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(29) 再生システムが、水和の、熱的な、化学的な、及び電気化学的なシステムの少なくとも1つを含むことを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(30) 光起電力パワー・コンバーターが、フォトン―電気パワー・コンバーターを含むことを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(31) 更に、光分配システムを含むことを特徴とする上記(30)に記載の方法。
(32) 更に、集光式太陽電池装置を含むことを特徴とする上記(31)に記載のパワー・システム。
(33) 光起電力パワー・コンバーターが、フォトン―熱パワー・コンバーターを含むことを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(34) 更に、熱―電気パワー・コンバーターを含むことを特徴とする上記(33)に記載のパワー・システム。
(35) 更に、集光型太陽パワー装置を含むことを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(36) 更に、トラッカーを含むことを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(37) 更に、エネルギー蓄積装置を含むことを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(38) パワー・システムが、送電網に動作可能に接続されることを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(39) パワー・システムが、スタンドアローン・システムであることを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(40) 光起電力パワー・コンバーターが、複数の多接合光起電力セルを含むことを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(41) 多接合光起電力セルが、三重接合光起電力セルであることを特徴とする上記(40)に記載のパワー・システム。
(42) 光起電力パワー・コンバーターが、真空セル内に配置されることを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(43) 光起電力パワー・コンバーターが、反射防止コーティング、光学インピーダンス整合コーティング、又は保護コーティングの少なくとも1つを含むことを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(44) 光起電力パワー・コンバーターが、その光起電力パワー・コンバーターの少なくとも一部をきれいにするように構成されるクリーニング・システムに動作可能に接続されることを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(45) 更に、光学フィルターを含むことを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(46) 光起電力パワー・コンバーターは、単結晶のセル、多結晶のセル、アモルファスのセル、ストリング/リボンのシリコン・セル、多接合セル、ホモ接合セル、ヘテロ接合セル、p-i-n素子、薄膜セル、色素増感セル、及び有機光起電力セルの少なくとも1つを含むことを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(47) 光起電力パワー・コンバーターは、多接合セルを含み、その多接合セルは、反転セル、直立セル、格子不整合セル、格子整合セル、及び第III-V族の半導体材料を含むセルの少なくとも1つを含むことを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(48) 更に、光起電力パワー・コンバーターに動作可能に接続される出力パワー・コンディショナーと、及び、その出力パワー・コンディショナーに動作可能に接続される出力パワー・ターミナルと、を更に含むことを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(49) 更に、インバーターを含むことを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(50) 更に、エネルギー蓄積装置を含むことを特徴とする上記(1)に記載のパワー・システム。
(51) 出力パワー・ターミナルからのパワー出力の一部が、エネルギー蓄積装置に向けられることを特徴とする上記(50)に記載のパワー・システム。
(52) 出力パワー・ターミナルからのパワー出力の一部が、パワー発生システムの構成要素に向けられることを特徴とする上記(50)に記載のパワー・システム。
(53) 出力パワー・ターミナルからのパワー出力の一部が、複数の電極に向けられることを特徴とする上記(50)に記載のパワー発生システム。
(54) 出力パワー・ターミナルからのパワー出力の一部が、外部負荷に向けられることを特徴とする上記(50)に記載のパワー発生システム。
(55) 出力パワー・ターミナルからのパワー出力の一部が、送電網に向けられることを特徴とする上記(50)に記載のパワー発生システム。
(56) 電気パワーを生成する方法において、
複数の電極間の領域に燃料を供給するステップと、
プラズマを形成するように燃料に点火するために複数の電極にエネルギーを与えるステップと、
光起電力パワー・コンバーターで、電気的パワーへと複数のプラズマ・フォトンを変換するステップと、及び
電気的パワーの少なくとも一部を出力するステップと、
を含む方法。
(57) 電気パワーを生成する方法において、
複数の電極間の領域に燃料を供給するステップと、
プラズマを形成するように燃料に点火するために複数の電極にエネルギーを与えるステップと、
光起電力パワー・コンバーターで、熱的パワーへと複数のプラズマ・フォトンを変換するステップと、及び
電気的パワーの少なくとも一部を出力するステップと、
を含む方法。
(58) 電気パワーを発生させる方法において、
複数の電極の内に配置されるものである燃料充填領域へと、ある量の燃料をデリバリするステップと、
プラズマ、光、及び熱の少なくとも1つを生成するために、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2,000A/cm2の電流を流すことにより、燃料に点火するステップと、
光起電力パワー・コンバーター内に光の少なくとも一部を受け取るステップと、
光起電力パワー・コンバーターを使用して、異なる形式のパワーに光を変換するステップと、及び
異なる形式のパワーを出力するステップと、
を含む方法。
(59) 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つの閉鎖反応槽と、
H2O及びH2Oの源の少なくとも1つを含む反応物と、
少なくとも1つの電極と、
H2Oの初期の高いブレークダウン電圧をデリバリするための及びそれに続く高電流を提供するための電気的パワーの源と、
光起電力パワー・コンバーターと、及び
熱交換器システムと、を含み、
そのパワー・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。
(60) パワー発生システムであって、
少なくとも約5,000kW又は少なくとも約2,000A/cm2の電気的パワーの源と、
電気的パワー源に電気的に接続される複数の電極と、
固体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、複数の電極が、プラズマを生成するように固体燃料に電気的なパワーをデリバリするように構成され、
複数のプラズマ・フォトンを受け取るように配置された光起電力パワー・コンバーターと、
を含むパワー発生システム。
(61) パワー発生システムであって、
少なくとも約5,000kW又は少なくとも約2,000A/cm2のパワーをデリバリするように構成される電気的パワー源と、
複数の間隔を置いて離れた電極と、ここで、その複数の電極は、少なくとも部分的に燃料を囲い、電気的なパワー源に電気的に接続され、燃料に点火するため電流を受け取るように構成され、そして、その複数の電極の少なくとも1つは移動可能であり、
燃料を移動させるデリバリ・メカニズムと、及び
異なる形式のパワーへと燃料の点火から発生したフォトンを変換するように構成された光起電力パワー・コンバーターと、
を含むパワー発生システム。
(62) パワー・システムであって、
少なくとも約5,000kW又は少なくとも約2,000A/cm2のパワーをデリバリするように構成される電気的パワー源と、
複数の間隔を置いて離れた電極と、ここで、その複数の電極の少なくとも1つは、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、その燃料充填領域は、少なくとも1つの電極の圧縮メカニズムが、その燃料充填領域に向かって配向するように、複数の電極により取り囲まれ、そして、その複数の電極は、電気的パワー源に電気的に接続され、及び、燃料に点火するように燃料充填領域内に受け取られた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移動させるデリバリ・メカニズムと、及び
非フォトン形態のパワーへと、燃料の点火から発生するフォトンを変換するように構成された光起電力パワー・コンバーターと、
を含むパワー・システム。
(63) パワー発生システムであって、
複数の電極と、
その複数の電極により取り囲まれ、そして、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、その複数の電極は、燃料充填領域内に配置される燃料に点火するように構成され、
燃料充填領域内に燃料を移動させるデリバリ・メカニズムと、
非フォトン形式のパワーへと、燃料の点火から発生するフォトンを変換するように構成された光起電力パワー・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
リサイクルされた燃料へと、点火された燃料の除去された副生成物をリサイクルするための除去システムに動作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。
(64) パワー・システムであって、
少なくとも約5,000kW又は少なくとも約2,000A/cm2のパワーをデリバリするように構成される電気的パワー源と、
電気的パワー源と電気的に接続される、複数の間隔を置いて離れた電極と、
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、その燃料充填領域は、複数の電極に囲まれ、そして、その複数の電極は、燃料充填領域内に受け取られると、その燃料に点火するように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移動させるデリバリ・メカニズムと、
非フォトン形態のパワーへと、燃料の点火から発生する複数のフォトンを変換するように構成された光起電力パワー・コンバーターと、
その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と、及び
その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コントローラと、
を含むパワー・システム。
(65) パワー・システムであって、
少なくとも約5,000kW又は少なくとも約2,000A/cm2のパワーをデリバリするように構成される電気的パワー源と、
電気的パワー源と電気的に接続される、複数の間隔を置いて離れた電極と、
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、その燃料充填領域は、複数の電極に囲まれ、そして、その複数の電極は、燃料充填領域内に受け取られると、その燃料に点火するように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移動させるデリバリ・メカニズムと、
非フォトン形態のパワーへと、燃料の点火から発生する複数のフォトンを変換するように構成された光起電力パワー・コンバーターと、
その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と、及び
その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コントローラと、
を含むパワー・システム。
(66) パワー発生システムであって、
少なくとも約5,000kW又は少なくとも約2,000A/cm2のパワーをデリバリするように構成される電気的パワー源と、
電気的パワー源と電気的に接続される、複数の間隔を置いて離れた電極と、
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、その燃料充填領域は、複数の電極に囲まれ、その複数の電極は、燃料充填領域内に受け取られると、その燃料に点火するように燃料にパワーを供給するように構成され、そして、その燃料充填領域の圧力は部分真空であり、
燃料充填領域内に燃料を移動させるデリバリ・メカニズムと、及び
非フォトン形態のパワーへと、燃料の点火から発生する複数のフォトンを変換するように構成された光起電力パワー・コンバーターと、
を含むパワー発生システム。
(67) 光起電力パワー・コンバーターが真空セル内に配置されることを特徴とする上記(59)から(66)のいずれかのパワー・システム。
(68) 光起電力パワー・コンバーターが、反射防止コーティング、光学インピーダンス整合コーティング、又は保護コーティングの少なくとも1つを含むことを特徴とする上記(59)から(66)のいずれかのパワー・システム。
(69) 光起電力パワー・コンバーターが、その光起電力パワー・コンバーターの少なくとも一部をきれいにするように構成されるクリーニング・システムに動作可能に接続されることを特徴とする上記(59)から(66)のいずれかのパワー・システム。
(70) 更に、光学フィルタを含むことを特徴とする上記(59)から(66)のいずれかのパワー・システム。
(71) 光起電力パワー・コンバーターは、単結晶のセル、多結晶のセル、アモルファスのセル、ストリング/リボンのシリコン・セル、多接合セル、ホモ接合セル、ヘテロ接合セル、p-i-n素子、薄膜セル、色素増感セル、及び有機光起電力セルの少なくとも1つを含むことを特徴とする上記(59)から(66)のいずれかのパワー・システム。
(72) 光起電力パワー・コンバーターは、多接合セルを含み、その多接合セルは、反転セル、直立セル、格子不整合セル、格子整合セル、及び第III-V族の半導体材料を含むセルの少なくとも1つを含むことを特徴とする上記(71)に記載のパワー・システム。
(73) パワーを生成するためのシステムであって、
燃料を供給するように構成される燃料サプライと、
電気的パワーを供給するように構成されるパワー・サプライと、
燃料及び電気的パワーを受け取るように構成される少なくとも1つのギアと、を含み、ここで、その少なくとも1つのギアは、局所内の燃料に点火するようにそのギアの周りの局所に電気的パワーを選択的に向けることを特徴とするシステム。
(74) その燃料がパワーを含むことを特徴とする上記(73)のシステム。
(75) その少なくとも1つのギアが2つのギアを含むことを特徴とする上記(73)のシステム。
(76) その少なくとも1つのギアが、第1の材料及びその第1の材料よりも低い導電率を持つ第2の材料を含み、その第1の材料がその局所に電気的に接続されることを特徴とする上記(73)のシステム。
(77) その局所が、少なくとも1つのギアのギャップ及び歯の少なくとも1つの隣にあることを特徴とする上記(73)のシステム。
(78) 電気的パワーを生成する方法であって、
ギアに燃料を供給するステップと、
そのギアのある領域に少なくとも幾らかの燃料を留めるようにするためにギアを回転するステップと、
エネルギーを生成するように局所に留められた燃料に点火するためにギアに電流を供給するステップと、及び
電気的なパワーへと点火によって生成されたエネルギーの少なくとも幾らかを変換するステップと、
を含む方法。
(79) ギアを回転させるステップが、第1のギア及び第2のギアを回転させることを含み、電流を供給するステップが、その第1のギア及び第2のギアに電流を供給するステップを含むことを特徴とする上記(78)の方法。
Claims (79)
- 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つを発生するパワー・システムであって、
少なくとも1つの槽と、
a) 発生期のH2O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)導電性のマトリクス及び導体の少なくとも1つ;
を含む反応物と、
少なくとも1つのハイドリノ反応物を閉じ込めるための少なくとも1つのセットの電極と、
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と、
再充填システムと、
反応生成物から初期の反応物を再生するための少なくとも1つのシステムと、及び
少なくとも1つの光起電力コンバーター又は少なくとも1つのプラズマ・ダイナミック・コンバーターと、を含むパワー・システム。 - 前記槽は、大気圧、大気圧より高い圧、及び、大気圧より低い圧の少なくとも1つの圧力が可能であることを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- 反応物が、原子水素、原子水素の源、触媒、触媒の源のうちの少なくとも1つを形成するため、導電性マトリクス及びH2Oの源を含むことを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- H2Oの源を含む反応物が、H2Oを形成する及び結合H2Oを解放するための反応の少なくとも1つを被る単数又は複数の化合物、バルクH2O、バルクH2O以外の状態、の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項3に記載のパワー・システム。
- 結合H2Oが、H2Oと相互作用する化合物を含み、H2Oが、吸収されたH2O、結合H2O、物理吸着されたH2O、及び水和物の水の少なくとも1つの状態にあることを特徴とする、請求項4に記載のパワー・システム。
- 反応物は、バルクH2Oの解放、吸収されたH2O、結合H2O、物理吸着されたH2O、及び水和物の水、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み、反応生成物としてH2Oを持つことを特徴とする、請求項1に記載のパワー・システム。
- 発生期のH2O触媒の源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H2O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つを含むことを特徴とする、請求項1に記載のパワー・システム。 - 触媒の源、触媒、原子水素の源、及び原子水素の少なくとも1つを形成する反応物が、
a) H2O及びH2Oの源、
b) O2、H2O、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・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つからなる群から選択される含水化合物、
c) 導電性マトリクス、
の少なくとも1つを含むことを特徴とする、請求項1に記載のパワー・システム。 - オキシ水酸化物が、TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOH、FeOOH、GaOOH、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH、及びSmOOHからなる群からの少なくとも1つを含み、
酸化物が、CuO、Cu2O、CoO、Co2O3、Co3O4、FeO、Fe2O3、NiO、及びNi2O3の群からの少なくとも1つを含み、
水酸化物が、Cu(OH)2、Co(OH)2、Co(OH)3、Fe(OH)2、Fe(OH)3、及びNi(OH)2の群からの少なくとも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、MXO3、MXO4(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、Li2O、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、CuO、CrO4、ZnO、MgO、CaO、MoO2、TiO2、ZrO2、SiO2、Al2O3、NiO、FeO、Fe2O3、TaO2、Ta2O5、VO、VO2、V2O3、V2O5、P2O3、P2O5、B2O3、NbO、NbO2、Nb2O5、SeO2、SeO3、TeO2、TeO3、WO2、WO3、Cr3O4、Cr2O3、CrO2、CrO3、CoO、Co2O3、Co3O4、FeO、Fe2O3、NiO、Ni2O3、希土類酸化物、CeO2、La2O3、オキシ水酸化物、TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOH、FeOOH、GaOOH、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH、及びSmOOH,からなる群からの少なくとも1つを含み、
導電性マトリクスが、金属粉末、炭素、炭化物、ホウ化物、窒化物、TiCNのようなカルボニトリル、又はニトリルからなる群からの少なくとも1つを含むことを特徴とする、請求項8に記載のパワー・システム。 - 反応物は、金属、その金属酸化物、及びH2Oの混合物を含み、H2Oと金属との反応が、熱力学的に有利でないことを特徴とする、請求項1に記載のパワー・システム。
- 反応物は、金属、金属ハロゲン化物、及びH2Oの混合物を含み、H2Oと金属との反応が、熱力学的に有利でないことを特徴とする、請求項1に記載のパワー・システム。
- 反応物は、遷移金属、アルカリ金属ハロゲン化物、及びH2Oの混合物を含み、H2Oと金属との反応が、熱力学的に有利でないことを特徴とする、請求項1に記載のパワー・システム。
- 反応物は、導体、吸湿性の材料、及びH2Oの混合物を含むことを特徴とする、請求項1に記載のパワー・システム。
- 導体は、金属粉末又は炭素粉末を含み、H2Oと金属又は炭素との反応が、熱力学的に有利でないことを特徴とする、請求項1又は13に記載のパワー・システム。
- 吸湿性材料は、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(H2O)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濃リン酸、セルロース繊維、糖、キャラメル、蜂蜜、グリセロール、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、化学肥料、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、からなる群の少なくとも1つを含むことを特徴とする、請求項13に記載のパワー・システム。
- 導体、吸湿性材料、及びH2Oの混合物を含み、(金属)、(吸湿性材料)、(H2O)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)の少なくとも1つであることを特徴とする請求項15に記載のパワー・システム。
- H2O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からなる群からの少なくとも1つであることを特徴とする請求項10、11、12、又は14に記載のパワー・システム。
- 反応物は、H2Oの添加によって再生されることを特徴とする請求項17に記載のパワー・システム。
- 反応物は、金属、その金属酸化物、及びH2Oの混合物を含み、金属酸化物が1000℃よりも低い温度でH2還元が可能であることを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- 反応物は、H2及びマイルドな熱で容易には還元されない酸化物、1000℃より低い温度でH2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H2Oの混合物を含むことを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- 1000℃より低い温度でH2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からなる群の少なくとも1つであることを特徴とする請求項19又は20に記載のパワー・システム。
- マイルドな熱及びH2では容易には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つを含むことを特徴とする請求項20に記載のパワー・システム。
- 固体燃料が、炭素若しくは活性炭及びH2Oを含み、混合物が、H2Oの添加を含む再水和によって再生されることを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- 反応物が、スラリー、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つを含むことを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- H2Oモル%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つの範囲内にあるかもしれないことを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- 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ような電気的パワーの源の電流は、非常に速い速度でハイドリノを形成するための反応をハイドリノ反応物が被るようにさせるのに十分であることを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- 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ような電気的なパワーの源は、以下の、
100Aから1,000,000A、1kAから100,000A、10kAから50kAの少なくとも1つの範囲内にある電流の、AC,DC,又はAC-DC混合の高いものを引き起こすように選択された電圧;
100A/cm2から1,000,000A/cm2、1000A/cm2から100,000A/cm2、及び2000A/cm2から50,000A/cm2の少なくとも1つの範囲内にある、DC又はピークAC電流密度;
電圧は固体燃料又はエネルギー物質の導電性によって決定されること、ここで、電圧は固体燃料又はエネルギー物質の抵抗×所望の電流によって与えられ、
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こと、
AC振動数は、約0.1Hzから10GHz、1Hzから1 MHz、10Hzから100kHz、及び100Hzから10kHzの範囲内にあるかもしれないこと、
の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。 - 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ように、活性な電極面積あたりの妥当な負荷の導電率は、
約10-10Ω-1cm-2から106Ω-1cm-2、10-5Ω-1cm-2から106Ω-1cm-2、10-4Ω-1cm-2から105Ω-1cm-2、10-3Ω-1cm-2から104Ω-1cm-2、10-2Ω-1cm-2から103Ω-1cm-2、10-1Ω-1cm-2から102Ω-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つの範囲内にあることを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。 - 再生システムが、水和の、熱的な、化学的な、及び電気化学的なシステムの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- 光起電力パワー・コンバーターが、フォトン―電気パワー・コンバーターを含むことを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- 更に、光分配システムを含むことを特徴とする請求項30に記載の方法。
- 更に、集光式太陽電池装置を含むことを特徴とする請求項31に記載のパワー・システム。
- 光起電力パワー・コンバーターが、フォトン―熱パワー・コンバーターを含むことを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- 更に、熱―電気パワー・コンバーターを含むことを特徴とする請求項33に記載のパワー・システム。
- 更に、集光型太陽パワー装置を含むことを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- 更に、トラッカーを含むことを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- 更に、エネルギー蓄積装置を含むことを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- パワー・システムが、送電網に動作可能に接続されることを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- パワー・システムが、スタンドアローン・システムであることを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- 光起電力パワー・コンバーターが、複数の多接合光起電力セルを含むことを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- 多接合光起電力セルが、三重接合光起電力セルであることを特徴とする請求項40に記載のパワー・システム。
- 光起電力パワー・コンバーターが、真空セル内に配置されることを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- 光起電力パワー・コンバーターが、反射防止コーティング、光学インピーダンス整合コーティング、又は保護コーティングの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- 光起電力パワー・コンバーターが、その光起電力パワー・コンバーターの少なくとも一部をきれいにするように構成されるクリーニング・システムに動作可能に接続されることを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- 更に、光学フィルターを含むことを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- 光起電力パワー・コンバーターは、単結晶のセル、多結晶のセル、アモルファスのセル、ストリング/リボンのシリコン・セル、多接合セル、ホモ接合セル、ヘテロ接合セル、p-i-n素子、薄膜セル、色素増感セル、及び有機光起電力セルの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- 光起電力パワー・コンバーターは、多接合セルを含み、その多接合セルは、反転セル、直立セル、格子不整合セル、格子整合セル、及び第III-V族の半導体材料を含むセルの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- 更に、光起電力パワー・コンバーターに動作可能に接続される出力パワー・コンディショナーと、及び、その出力パワー・コンディショナーに動作可能に接続される出力パワー・ターミナルと、を更に含むことを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- 更に、インバーターを含むことを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- 更に、エネルギー蓄積装置を含むことを特徴とする請求項1に記載のパワー・システム。
- 出力パワー・ターミナルからのパワー出力の一部が、エネルギー蓄積装置に向けられることを特徴とする請求項50に記載のパワー・システム。
- 出力パワー・ターミナルからのパワー出力の一部が、パワー発生システムの構成要素に向けられることを特徴とする請求項50に記載のパワー・システム。
- 出力パワー・ターミナルからのパワー出力の一部が、複数の電極に向けられることを特徴とする請求項50に記載のパワー発生システム。
- 出力パワー・ターミナルからのパワー出力の一部が、外部負荷に向けられることを特徴とする請求項50に記載のパワー発生システム。
- 出力パワー・ターミナルからのパワー出力の一部が、送電網に向けられることを特徴とする請求項50に記載のパワー発生システム。
- 電気パワーを生成する方法において、
複数の電極間の領域に燃料を供給するステップと、
プラズマを形成するように燃料に点火するために複数の電極にエネルギーを与えるステップと、
光起電力パワー・コンバーターで、電気的パワーへと複数のプラズマ・フォトンを変換するステップと、及び
電気的パワーの少なくとも一部を出力するステップと、
を含む方法。 - 電気パワーを生成する方法において、
複数の電極間の領域に燃料を供給するステップと、
プラズマを形成するように燃料に点火するために複数の電極にエネルギーを与えるステップと、
光起電力パワー・コンバーターで、熱的パワーへと複数のプラズマ・フォトンを変換するステップと、及び
電気的パワーの少なくとも一部を出力するステップと、
を含む方法。 - 電気パワーを発生させる方法において、
複数の電極の内に配置されるものである燃料充填領域へと、ある量の燃料をデリバリするステップと、
プラズマ、光、及び熱の少なくとも1つを生成するために、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/cm2の電流を流すことにより、燃料に点火するステップと、
光起電力パワー・コンバーター内に光の少なくとも一部を受け取るステップと、
光起電力パワー・コンバーターを使用して、異なる形式のパワーに光を変換するステップと、及び
異なる形式のパワーを出力するステップと、
を含む方法。 - 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つの閉鎖反応槽と、
H2O及びH2Oの源の少なくとも1つを含む反応物と、
少なくとも1つの電極と、
H2Oの初期の高いブレークダウン電圧をデリバリするための及びそれに続く高電流を提供するための電気的パワーの源と、
光起電力パワー・コンバーターと、及び
熱交換器システムと、を含み、
そのパワー・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。 - パワー発生システムであって、
少なくとも約5,000kW又は少なくとも約2,000A/cm2の電気的パワーの源と、
電気的パワー源に電気的に接続される複数の電極と、
固体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、複数の電極が、プラズマを生成するように固体燃料に電気的なパワーをデリバリするように構成され、
複数のプラズマ・フォトンを受け取るように配置された光起電力パワー・コンバーターと、
を含むパワー発生システム。 - パワー発生システムであって、
少なくとも約5,000kW又は少なくとも約2,000A/cm2のパワーをデリバリするように構成される電気的パワー源と、
複数の間隔を置いて離れた電極と、ここで、その複数の電極は、少なくとも部分的に燃料を囲い、電気的なパワー源に電気的に接続され、燃料に点火するため電流を受け取るように構成され、そして、その複数の電極の少なくとも1つは移動可能であり、
燃料を移動させるデリバリ・メカニズムと、及び
異なる形式のパワーへと燃料の点火から発生したフォトンを変換するように構成された光起電力パワー・コンバーターと、
を含むパワー発生システム。 - パワー・システムであって、
少なくとも約5,000kW又は少なくとも約2,000A/cm2のパワーをデリバリするように構成される電気的パワー源と、
複数の間隔を置いて離れた電極と、ここで、その複数の電極の少なくとも1つは、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、その燃料充填領域は、少なくとも1つの電極の圧縮メカニズムが、その燃料充填領域に向かって配向するように、複数の電極により取り囲まれ、そして、その複数の電極は、電気的パワー源に電気的に接続され、及び、燃料に点火するように燃料充填領域内に受け取られた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移動させるデリバリ・メカニズムと、及び
非フォトン形態のパワーへと、燃料の点火から発生するフォトンを変換するように構成された光起電力パワー・コンバーターと、
を含むパワー・システム。 - パワー発生システムであって、
複数の電極と、
その複数の電極により取り囲まれ、そして、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、その複数の電極は、燃料充填領域内に配置される燃料に点火するように構成され、
燃料充填領域内に燃料を移動させるデリバリ・メカニズムと、
非フォトン形式のパワーへと、燃料の点火から発生するフォトンを変換するように構成された光起電力パワー・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
リサイクルされた燃料へと、点火された燃料の除去された副生成物をリサイクルするための除去システムに動作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。 - パワー・システムであって、
少なくとも約5,000kW又は少なくとも約2,000A/cm2のパワーをデリバリするように構成される電気的パワー源と、
電気的パワー源と電気的に接続される、複数の間隔を置いて離れた電極と、
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、その燃料充填領域は、複数の電極に囲まれ、そして、その複数の電極は、燃料充填領域内に受け取られると、その燃料に点火するように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移動させるデリバリ・メカニズムと、
非フォトン形態のパワーへと、燃料の点火から発生する複数のフォトンを変換するように構成された光起電力パワー・コンバーターと、
その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と、及び
その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コントローラと、
を含むパワー・システム。 - パワー・システムであって、
少なくとも約5,000kW又は少なくとも約2,000A/cm2のパワーをデリバリするように構成される電気的パワー源と、
電気的パワー源と電気的に接続される、複数の間隔を置いて離れた電極と、
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、その燃料充填領域は、複数の電極に囲まれ、そして、その複数の電極は、燃料充填領域内に受け取られると、その燃料に点火するように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移動させるデリバリ・メカニズムと、
非フォトン形態のパワーへと、燃料の点火から発生する複数のフォトンを変換するように構成された光起電力パワー・コンバーターと、
その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と、及び
その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コントローラと、
を含むパワー・システム。 - パワー発生システムであって、
少なくとも約5,000kW又は少なくとも約2,000A/cm2のパワーをデリバリするように構成される電気的パワー源と、
電気的パワー源と電気的に接続される、複数の間隔を置いて離れた電極と、
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、その燃料充填領域は、複数の電極に囲まれ、その複数の電極は、燃料充填領域内に受け取られると、その燃料に点火するように燃料にパワーを供給するように構成され、そして、その燃料充填領域の圧力は部分真空であり、
燃料充填領域内に燃料を移動させるデリバリ・メカニズムと、及び
非フォトン形態のパワーへと、燃料の点火から発生する複数のフォトンを変換するように構成された光起電力パワー・コンバーターと、
を含むパワー発生システム。 - 光起電力パワー・コンバーターが真空セル内に配置されることを特徴とする請求項59から66のいずれかのパワー・システム。
- 光起電力パワー・コンバーターが、反射防止コーティング、光学インピーダンス整合コーティング、又は保護コーティングの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項59から66のいずれかのパワー・システム。
- 光起電力パワー・コンバーターが、その光起電力パワー・コンバーターの少なくとも一部をきれいにするように構成されるクリーニング・システムに動作可能に接続されることを特徴とする請求項59から66のいずれかのパワー・システム。
- 更に、光学フィルタを含むことを特徴とする請求項59から66のいずれかのパワー・システム。
- 光起電力パワー・コンバーターは、単結晶のセル、多結晶のセル、アモルファスのセル、ストリング/リボンのシリコン・セル、多接合セル、ホモ接合セル、ヘテロ接合セル、p-i-n素子、薄膜セル、色素増感セル、及び有機光起電力セルの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項59から66のいずれかのパワー・システム。
- 光起電力パワー・コンバーターは、多接合セルを含み、その多接合セルは、反転セル、直立セル、格子不整合セル、格子整合セル、及び第III-V族の半導体材料を含むセルの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項71に記載のパワー・システム。
- パワーを生成するためのシステムであって、
燃料を供給するように構成される燃料サプライと、
電気的パワーを供給するように構成されるパワー・サプライと、
燃料及び電気的パワーを受け取るように構成される少なくとも1つのギアと、を含み、ここで、その少なくとも1つのギアは、局所内の燃料に点火するようにそのギアの周りの局所に電気的パワーを選択的に向けることを特徴とするシステム。 - その燃料がパワーを含むことを特徴とする請求項73のシステム。
- その少なくとも1つのギアが2つのギアを含むことを特徴とする請求項73のシステム。
- その少なくとも1つのギアが、第1の材料及びその第1の材料よりも低い導電率を持つ第2の材料を含み、その第1の材料がその局所に電気的に接続されることを特徴とする請求項73のシステム。
- その局所が、少なくとも1つのギアのギャップ及び歯の少なくとも1つの隣にあることを特徴とする請求項73のシステム。
- 電気的パワーを生成する方法であって、
ギアに燃料を供給するステップと、
そのギアのある領域に少なくとも幾らかの燃料を留めるようにするためにギアを回転するステップと、
エネルギーを生成するように局所に留められた燃料に点火するためにギアに電流を供給するステップと、及び
電気的なパワーへと点火によって生成されたエネルギーの少なくとも幾らかを変換するステップと、
を含む方法。 - ギアを回転させるステップが、第1のギア及び第2のギアを回転させることを含み、電流を供給するステップが、その第1のギア及び第2のギアに電流を供給するステップを含むことを特徴とする請求項78の方法。
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