JP2022168898A - Plasma reaction method and plasma reactor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、常温で電磁波を利用してプラズマ空間を形成し、このプラズマ空間内にCO2又は燃料気体を注入して気体原子をプラズマ崩壊させ、CO2を無害化したり、燃料気体から多数の電子を取出して出力の大きな燃料とできるプラズマ反応方法及びプラズマ反応装置に関する。 In the present invention, a plasma space is formed using electromagnetic waves at room temperature, CO 2 or fuel gas is injected into this plasma space, gas atoms are plasma-collapsed, CO 2 is rendered harmless, and a large number of The present invention relates to a plasma reaction method and a plasma reaction apparatus capable of extracting electrons and producing high-output fuel.
本件発明者は、従来、ステンレス容器内にNaOHとステンレス粉を入れ、ステンレス容器を500℃以上に加熱してNaOHの微粒子を容器内に充填させ、この微粒子と処理気体の分子とを反応させ、水から水素を生成したり、CO2を無害化していた。 Conventionally, the present inventor put NaOH and stainless steel powder in a stainless steel container, heated the stainless steel container to 500 ° C. or higher to fill the container with fine particles of NaOH, reacted the fine particles and the molecules of the gas to be treated, It produced hydrogen from water and detoxified CO2 .
しかしながら、特許文献1、2では、ステンレスの容器内に入れられるNaOHとステンレス粉の作用について充分認識していなかったので、単に粉末状のNaOHとステンレス粉を容器内で加熱するのみでこれら物質に加工を施しておらず、短時間で表面が固化して微粒子が発生しなくなり、反応が長く続かず耐久性に問題があり実用化が困難であった。
However, in
本発明のプラズマ反応方法は、電磁波を常温で放射、反射するケーシング内に、アルカリ金属であるナトリウム、又はカリウム又はこれらの水酸化物と、亜鉛、アルミニウム、又はこれら金属を含む酸化物とを加熱処理して製造した合金の小塊を収納し、前記ケーシング内にCO2を注入してCO2と前記合金との酸化反応により合金を励起させ、合金の表面から微粒子をケーシング内に飛散させるとともに微粒子から電磁波を発生させ、これら微粒子をそれ自体およびケーシングの壁面で生じる電磁波で電離させ、合金の金属イオンと電子とのプラズマ空間を形成し、この空間内でケーシング内に供給されるCO2の各原子の原子核をプラズマ崩壊させて陽子と中性子と電子に分解した。 In the plasma reaction method of the present invention, an alkali metal such as sodium or potassium or their hydroxides and zinc, aluminum or oxides containing these metals are heated in a casing that radiates and reflects electromagnetic waves at room temperature. A small lump of the alloy produced by the treatment is housed, and CO2 is injected into the casing to excite the alloy by an oxidation reaction between the CO2 and the alloy, and fine particles are scattered from the surface of the alloy into the casing. Electromagnetic waves are generated from the fine particles, and these fine particles are ionized by the electromagnetic waves generated by themselves and the walls of the casing, forming a plasma space of the metal ions and electrons of the alloy, in which the CO 2 supplied into the casing The nucleus of each atom was broken down into protons, neutrons and electrons by plasma decay.
更に、本発明の第1のプラズマ反応装置は、常温で電磁波を放射、反射する壁面を備えたケーシングと、このケーシング内に充填され、アルカリ金属であるナトリウム又はこれらの水酸化物と亜鉛、アルミニウム又はこれら金属を含む酸化物とを加熱処理して造粒された金属塊とを有し、この金属塊の表面から微粒子を放出し、この微粒子は、ケーシング内に発生する電磁波により電離して金属イオンと電子に分離してプラズマ空間を形成し、処理すべき気体であるCO2ガスをケーシング内に合金塊を吹上げる方向に注入した。 Further, the first plasma reactor of the present invention comprises a casing having a wall surface that radiates and reflects electromagnetic waves at room temperature, and sodium, which is an alkali metal, or a hydroxide thereof, zinc, and aluminum. Alternatively, it has an oxide containing these metals and a metal lump granulated by heat treatment, and fine particles are emitted from the surface of the metal lump, and the fine particles are ionized by electromagnetic waves generated in the casing to form a metal. A plasma space was formed by separating ions and electrons, and CO 2 gas, which was the gas to be treated, was injected into the casing in a direction to blow up the alloy mass.
本発明の第2のプラズマ反応装置は、常温で電磁波を放射、反射する壁面を備えた負極室と、この負極室の壁面の一部をなし、陽子のみを通過せしめる高分子イオン交換膜と、この負極室内に充填され、アルカリ金属であるナトリウム又はカリウム又はこれらの水酸化物と、亜鉛、アルミニウム又はこれら金属を含む酸化物とを加熱処理して造粒された合金塊と、この合金塊に接触し、前記負極室内の電子を集める集電体と、前記負極室内に供給され、前記合金塊から放たれる微粒子の電磁波の増幅作用によりプラズマ崩壊して生成される電子の供給源となる一原子中に複数の電子を備えた燃料気体と、前記高分子イオン交換膜の負極室とは反対面に接触配置され、前記集電体からの電子が送り込まれる陽極と、この陽極に酸素を接触させて陽極から供給される陽子と電子とが再結合して生成された水素と反応させて水として排出させる排出室とからなる。 The second plasma reactor of the present invention comprises: a negative electrode chamber having a wall surface that radiates and reflects electromagnetic waves at room temperature; an alloy ingot filled in the negative electrode chamber and granulated by heat-treating alkali metals such as sodium or potassium or their hydroxides and zinc, aluminum or oxides containing these metals; A current collector that is in contact with and collects electrons in the negative electrode chamber, and a source that supplies electrons that are supplied to the negative electrode chamber and generated by plasma collapse due to amplification of electromagnetic waves emitted from fine particles emitted from the alloy lump. A fuel gas having a plurality of electrons in its atoms, an anode placed in contact with the surface of the polymer ion exchange membrane opposite to the negative electrode chamber, to which electrons from the current collector are sent, and oxygen being brought into contact with the anode. and an exhaust chamber for reacting with hydrogen produced by recombination of protons and electrons supplied from the anode and ejecting the hydrogen as water.
本発明においては、イオン化エネルギーが低く電離し易くプリズマ雰囲気を作り易い身近な物資であるナトリウム、カリウムを中心とし、この反応の補助として成形性を増す亜鉛、活性なアルミニウムを加えたものを500~600℃に加熱して電磁波のエネルギーを増幅する増幅合金とし、これを粉砕、造粒、小塊としたので、処理すべき気体の流速により位置がずれ、全表面を微粒子発生表面として利用でき、増幅合金の耐久性が増幅することに加えて、プラズマ崩壊をさせる供給気体(CO2、O2)との接触面積も著しく増大し、増幅合金の表面からの微粒子の放出が著しく多くなり、微粒子の金属イオンと電子との混合体であるプラズマ空間の粒子密度が高くなる。また、プラズマ反応装置の壁面のカーボン材からは、常温でも周波数の比較的小さい電磁波を放射するが前記壁面は、供給気体と増幅合金(微粒子を含む)との酸化反応により加熱させるので、周波数の高い波が多くなるし、微粒子の増幅効果と相俟って供給気体をプラズマ崩壊させ、陽子と中性子と電子に分離し、CO2又はO2を増幅合金の下から吹上げるようにして供給すれば、効率よくCO2を無害化できるし、燃料気体のO2から分離した電子を取り出す一方、更に、陽子と再結合させれば、大電力の燃料電池を形成することができる。 In the present invention, sodium and potassium, which are familiar materials with low ionization energy and are easy to ionize and easily create a prismatic atmosphere, are mainly used, and zinc and active aluminum are added to increase moldability as aids for this reaction, and the amount is 500 to 500. An amplification alloy that amplifies the energy of electromagnetic waves by heating to 600° C. is made, and this is pulverized, granulated, and made into small lumps, so that the position is shifted depending on the flow velocity of the gas to be treated, and the entire surface can be used as a fine particle generation surface. In addition to increasing the durability of the amplification alloy, the contact area with the plasma disrupting feed gases (CO 2 , O 2 ) is also significantly increased, resulting in significantly more particulate emission from the surface of the amplification alloy and the The particle density in the plasma space, which is a mixture of metal ions and electrons, increases. In addition, although the carbon material on the walls of the plasma reactor radiates electromagnetic waves with a relatively low frequency even at room temperature, the walls are heated by the oxidation reaction between the supplied gas and the amplification alloy (including fine particles), so the frequency is low. High waves increase, coupled with the amplification effect of fine particles, the supplied gas is plasma-collapsed, separated into protons, neutrons and electrons, and CO 2 or O 2 is supplied by blowing up from the bottom of the amplification alloy. CO 2 can be efficiently detoxified, and electrons separated from O 2 in the fuel gas can be taken out, and furthermore, if they are recombined with protons, a high-power fuel cell can be formed.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1のプラズマ反応装置M1を示し、この装置M1は、筒形のステンレス製(SUS304)のケーシング1を備え、このケーシング1の側壁には、カーボン材2が内張りされ、前記ケーシング1の底部には円錐部3が形成され、円錐部3の上端には気体を通過させるが、ある径以上の個体は通さない流動板4が取付けられ、この流動板4上にはケーシング1内部の電磁波のエネルギーを増幅する増幅材5が保持され、この増幅材5は、その表面から微粒子を放出し、この微粒子が後述する電磁波により電子を放出して、イオンと電子とに別れて混合気体(プラズマ)を形成する。前記円錐部3の下端部にはCO2の導入口6が形成され、前記ケーシング1の上端には、透明板7で閉塞されこの透明板7を通して太陽光が取入れられる。前記透明板7の上方にはフレネルレンズ8が設置され、このフレネルレンズ8によって太陽光が集光されて平行光に変えられケーシング1内に取入れられる。前記ケーシング1の側壁上部には、処理されたCO2が排出された排出口9が設けられ、ケーシング1の側壁下半部には、熱不足の時に補足的に使用される電気ヒータ10が設けられている。
FIG. 1 shows a first plasma reactor M1 of the present invention, and this device M1 comprises a tubular stainless steel (SUS304) casing 1 , and a side wall of the
次に、前記増幅材5について詳しく述べる。増幅材5は、
E=nhγ(h:プランク定数、γ:周波数、n:整数)…(1)
で定義付けられる電磁波のエネルギーEを増幅させるためのものであり、その増幅態様としては2種類あり、図2に示すように、電磁波γ1が原子の内側の電子軌道にある電子e-に当たると、電子e-が外側の軌道にジャンプ(クオンタムジャンプ)し、元の軌道に戻る時に周波数(γ)の高いエネルギーの大きな電磁波γ2を放射する場合((1)式のγの増大)と、図3に示すように、電磁波γ3が原子内に入射されると、この固有振動数と同じ振動数の電磁波を誘導放出して電磁波の数(光子数)を増大せしめる場合((1)式のnの増大)の2種類である。
Next, the amplifying material 5 will be described in detail. The amplification material 5 is
E=nhγ (h: Planck's constant, γ: frequency, n: integer) (1)
There are two types of amplification modes . As shown in FIG. , the electron e − jumps to the outer orbit (quantum jump), and when it returns to the original orbit, it radiates a high-energy electromagnetic wave γ 2 with a high frequency (γ) (increase of γ in equation (1)); As shown in FIG. 3 , when an electromagnetic wave γ3 is incident on an atom, the number of electromagnetic waves (the number of photons) is increased by stimulated emission of electromagnetic waves with the same frequency as this natural frequency (equation (1) increase in n).
一般に、物質を加熱すると、第4図に示すようにその表面からは温度に応じて周波数の異なる無数の電磁波が発生し、温度が上昇するにつれて、ある周波数γaにおけるエネルギー(E)は高くなる。すなわち、温度が高くなるにつれてその周波数γaにおける光子数((1)式のn)は大きくなる。常温(15~25℃)においてもカーボン材2表面からは無数の周波数の電磁波が発生し、その時の光子数は温度の高い時に比較して少ない。なお、カーボン材2は常温でも電磁波を放射するとともに、CO2の酸素と酸化してもCO2を形成するのみで酸化膜の形成がないために使用している。表面に酸化膜が形成されると電磁波が放射されない。
In general, when a substance is heated, countless electromagnetic waves with different frequencies are generated from its surface as shown in Fig. 4, and as the temperature rises, the energy (E) at a certain frequency γa increases. . That is, as the temperature increases, the number of photons (n in equation (1)) at that frequency γa increases. Even at room temperature (15 to 25° C.), the surface of the
物質の原子構造は、原子核の周りに電子が回っており、異なる物質の差は原子核の核子数と電子数との違いであり、殆どの物質はクオンタムジャンプを起こすし、誘導放出も起こす。従って大概の物質は増幅材の機能を有しており、使用可能であるが、以下の条件を満足するものが好ましい。 In the atomic structure of matter, electrons revolve around the nucleus, and the difference between different substances is the difference between the number of nucleons and the number of electrons in the nucleus. Most substances cause quantum jumps and stimulated emission. Therefore, most substances have the function of an amplifying material and can be used, but those satisfying the following conditions are preferable.
1)増幅材の原子のイオンと電子とからなるプラズマ空間を形成するために、イオン化エネルギーが小さく多くの電子が電離して電子リッチなプラズマ空間を形成できること。 1) In order to form a plasma space composed of ions and electrons of atoms of the amplifying material, the ionization energy is small and many electrons are ionized to form an electron-rich plasma space.
2)比較的融点が低く、他の物質と合金を作り易く、加熱により表面が活性化し、微粒子として飛び出し易いこと。 2) It has a relatively low melting point, is easy to form an alloy with other substances, and is easy to pop out as fine particles when its surface is activated by heating.
3)常温でCO2と酸化反応して発熱し、原子自体が励起し、電磁波を発生すること。 3) Oxidative reaction with CO2 at room temperature to generate heat, excite the atoms themselves, and generate electromagnetic waves.
4)地球上に多く存在し、手に入れ易いこと。 4) Abundant on the earth and easy to obtain.
アルカリ金属は、イオン化エネルギーが低く、その中で融点が低く、活性が大きくCO2とも酸化反応し易く、地球上に多く存在するのはNa、Kであり、この金属に物質が近いのがMg、Caである。これら主増幅材に添加されて補助的に使用される金属としてはZn、Cu、Alが好ましい。Na、K金属単体では取扱いに注意を要するので、それらの水酸化物(NaOH、KOH)を使用するのが好ましく、Zn、Cu、Al単体でもCO2を減少させる効果があるし、増幅材の成形性の観点からこれら金属が補助的に使用される。 Alkali metals have low ionization energy, low melting point among them, high activity and easy oxidation reaction with CO2 . Na and K are abundant on earth, and Mg is the closest substance to this metal. , Ca. Zn, Cu, and Al are preferable as metals added to these main amplifying materials and used as supplementary materials. Na and K metals alone require caution in handling, so it is preferable to use their hydroxides (NaOH, KOH). These metals are used supplementarily from the standpoint of formability.
具体的な増幅材としては、NaOHとZnとAlとの化合物が好ましく、それらの化合物は図5に示すようにして製造される。図5において、真空加熱釜40内には、原料であるNaOH粉:Zn粉:Al粉が1:1:0.1の割合で供給され、加熱釜40内で600℃に加熱溶融される。加熱釜40は、ヒータ41によって5~6時間加熱され、その中に配設された撹拌板42によって撹拌され、釜内は真空ポンプ43によって真空にされ、この時、水素が発生する。加熱釜40で5~6時間加熱した後に排出弁44を開放し、型45内に溶融金属を排出して冷却し、所定体積のインゴット46とする。このインゴット46は、破砕台48上に載せ、破砕板47で細かく破砕して増幅材をなす合金小塊49として回収する。この合金塊49が図1の増幅材5として作用する。合金塊49の成分は、
NaOH+Zn+Al→NaZnO・Al2O3 …(2)
のように、亜鉛酸・アルミナナトリウム化合物と考えられ、これにCO2を接触させれば酸化反応により常温でも発熱して(40~50℃上昇)、Na、Zn、O各原子を励起させてその中の電子を振動せしめ、電磁波を放射し、この放射電磁波は、プラズマ空間内の微粒子に吸収されて上述の誘導放出とクオンタムジャンプによる高周波数の電磁波放射を行う。この電磁波は、カーボン材2に吸収されると、その位置の電子を振動させ、この振動により電磁波が反対方向に放射され、結果的にカーボン材2で反射したと同じ状態になる。電磁波は光の速さで進行するので、短時間で発生電磁波は著しく増幅され、この増幅電磁波が供給されたCO2分子に当たると電磁波のエネルギーの程度に応じて、CとOとを分離したり、CとOの原子の原子核を崩壊して陽子と中性子と電子に分離させる。これをプラズマ崩壊と称する。このようにして常温でもCO2が減少する。
A compound of NaOH, Zn and Al is preferable as a specific amplifying material, and these compounds are produced as shown in FIG. In FIG. 5, raw material NaOH powder:Zn powder:Al powder is supplied in a
NaOH+Zn+Al→NaZnO.Al 2 O 3 (2)
As shown in, it is considered to be a zincic acid/alumina sodium compound, and when CO 2 is brought into contact with it, it generates heat even at room temperature due to an oxidation reaction (40 to 50 ° C rise), and excites each atom of Na, Zn, and O. The electrons in it are oscillated to radiate electromagnetic waves, which are absorbed by fine particles in the plasma space and radiate high-frequency electromagnetic waves by the above-mentioned stimulated emission and quantum jump. When this electromagnetic wave is absorbed by the
更に、電磁波が酸化反応中の微粒子から発生することに加えて、カーボン材2からも発生し、このカーボン2から発生する電磁波は、図6に示すように、その両端が固定され、その半波長の整数倍がカーボン材2の内径Lに等しくなっている。シュレジンガーの波動方程式によれば、半波長が内径Lに等しいときを量子数n=1、1波長が内径Lに等しいときをn=2、1.5波長が内径Lに等しいときをn=3、2波長=Lの時をn=4、2.5波長のときをn=5とするときに、運動エネルギーEはn2に比例するので、周波数が大きくなれば、運動エネルギーEは周波数の2乗に比例して大きくなる。従って、カーボン材2から放射される電磁波の周波数は、マイクロ波(109~1012Hz)よりも低く、105~107Hzでも定常波であれば1010~1014Hzに相当するエネルギーを持ち、しかもその定常波は、増幅材の微粒子により増幅(周波数増幅、光子数増幅)されるので、CO2のCとOとの結合を切断したり、CとOの原子核をもプラズマ崩壊させることができる。また、CO2は装置M1の下から上方に合金小塊を吹上げるようにして送られているので、合金小塊は位置を変化させられ、その表面全体がCO2と接触して接触面積を増大するばかりでなく、成形時にポーラス状に形成されるので、CO2は合金小塊間及び合金小塊内を通過するし、合金小塊の表面積が増大して微粒子の数も増大し、プラズマ空間も広げられる。
Furthermore, electromagnetic waves are generated not only from fine particles undergoing oxidation reaction, but also from the
図7は、塊状の増幅材5の一部を拡大表示したもので、小塊50の表面には、凹凸が形成され、部分的に開口部51、51、51が形成され、それらの表面は活性で微粒子52、52…52が浮遊している。CO2が供給されると、小塊50の表面及び微粒子52が酸化反応により発熱し、それらの中の電子が振動して電磁波を放射する。この電磁波は、他の小塊及び微粒子に当たって増幅され、この増幅電磁波がCO2をCとOに分離したり、プラズマ崩壊させる。電磁波はカーボン材2からも定常波として放射され、これらの電磁波も粒子、微粒子によって増幅される。
FIG. 7 is an enlarged view of a part of the block-shaped amplifying material 5. The surface of the
また図1に示すように、太陽光をプラズマ反応装置M1内に取り入れて、増幅材5で増幅させると、紫外線も太陽光中に含まれるので大きなエネルギーの電磁波とすることができる。このように、増幅材5自体、カーボン材及び太陽光からの電磁波がCO2を常温で無害化する。 Further, as shown in FIG. 1 , when sunlight is introduced into the plasma reactor M1 and amplified by the amplifying material 5, ultraviolet rays are also included in the sunlight, so that they can be converted into electromagnetic waves of large energy. Thus, the amplifying material 5 itself, the carbon material, and the electromagnetic waves from the sunlight render CO 2 harmless at room temperature.
次に、他の実施例について説明する。 Another embodiment will now be described.
前述のように、CO2はプラズマ崩壊したときに、CとO原子の電子は、全て原子核から分離するので、これらの多数の電子を取り出せば、高電力の燃料電池が形成される。 As mentioned above, when CO2 plasma decays, the electrons of C and O atoms are all dissociated from the nucleus, so extracting a large number of these electrons will form a high power fuel cell.
図8に示すように、本発明の他の実施例である第2プラズマ反応装置M2は、フレーム60を有し、このフレーム60は陰極室61を備え、この陰極室61内には前述の造粒した増幅材としての合金小塊62が充填され、前記陰極室61の上壁、下壁及び右側壁を除く側壁には、カーボン材70が内張りされ、このカーボン材70からは常温でも電磁波が放射される。前記陰極室61内には、増幅材の作用によりプラズマ崩壊して生じた多数の電子を集電する集電体63(例えば、ステンレス板)が設けられ、集電された電子e-は電流として負荷74に送られて仕事をする。前記陰極室61の右側壁は高分子イオン交換膜64の一面で構成され、このイオン交換膜64の反対面は陽極66に接触し、このイオン交換膜64は、プラズマ崩壊して形成された陽子P+のみを通過せしめ陽極66に陽子P+を供給する。
As shown in FIG. 8, a second plasma reactor M2, which is another embodiment of the present invention, has a
前記陰極室61内に下から合金小塊62を吹上げるようにして送り込まれる燃料としては、電子の数の多い気体が好ましく、例えば一原子、一電子の水素よりもCO2ガス、O2ガスが取扱い易い。実施例では酸素を用いた場合について示されているが、陰極室61内でプラズマ崩壊しなかったO2は、後述する陽極室(再結合室)67に送り込まれる。前記陽極66は、例えばステンレス板で構成され、その左面は前記高分子イオン交換膜64に接触してそこを通過して来た陽子P+を受け取る。陽極66上では、前記負荷64で仕事を終えた電子e-と陽子P+とを再結合させて水素Hとし、この水素Hは陽極室67内に送り込まれたO2と結合して水H2Oを生成し、この水H2Oは排出口68から排出される。
As the fuel that is sent into the
次に、実施例と実験で確認された現象を分析する。
1.実験
1)増幅材の製造
NaOH3K、Zn3K、Al板200gを混合してトレー内に収納し、このトレーを電気ヒータ上で10時間以上加熱したものを粉砕したところ0.5~1cmの塊状になった。
2)実験方法
前記塊状の増幅材200gをステンレス製の容器(SUS304 内径8cm、高さ20cm,厚さ5mm)内に入れ、真空引きした後、3~4回上下に振って約3lのCO2ガスを容器内に注入した。この時、圧力は-0.1Mpaから+6.1Mpaまで上昇した。
3)結果
容器内は、-0.1Mp(真空)になり、約3lのCO2は、5分程度でほぼ消滅してしまった。その後、数回同じ実験を繰り返して行ったが、真空になる時間は若干延びた。しかしながら消滅することに変わりはなかった。この間に、容器内の空間は15~20℃上昇した。
Next, the phenomena confirmed in the examples and experiments will be analyzed.
1. Experiment 1) Production of amplifying material NaOH3K, Zn3K, and 200 g of Al plate were mixed and placed in a tray, and the tray was heated on an electric heater for 10 hours or longer. rice field.
2) Experimental method Put 200 g of the above-mentioned lumped amplification material in a stainless steel container (SUS304,
3) Results The inside of the container became -0.1 Mp (vacuum), and about 3 liters of CO 2 almost disappeared in about 5 minutes. After that, the same experiment was repeated several times, but the vacuum time was slightly extended. However, it did not disappear. During this time, the space inside the vessel increased by 15-20°C.
更に、同じ実験を繰り返したが、真空に向かって圧力が減少する途中で(0Pa~+0.1Mpa)、圧力が増大したので、その最大値(+0.05MPa)でガスを採集してガスクロで分析したら、
CO2 19.2%
H2 4.5%
であった。残りのガスの成分は不明である。なお、この現象は3~4回観察している。
2.検討
1)常温でCO2が消滅するということは、増幅材と反応して固体に変化するか、増幅材に吸収されてしまうか、プラズマ崩壊して陽子、中性子、電子に分離してしまうかのいずれかであると思うが、CO2を容器に+0.1Mpaまで入れた後に、消滅途中で圧力が上昇するという現象は、プラズマ崩壊の途中で陽子と電子の再結合が生じ水素ガスが発生して膨らむものと考えざるを得ない。そこで、同一条件で600℃迄加熱してCO2を注入してCO2濃度を測定したら、CO2が10.3%、H2が90%のデータが取れ、これとほぼ同じデータ(CO2減少、H2発生)が加熱すると取れるので(数回実施)、常温でもCO2が水素に変換されていると認めざるを得ない。
2)問題点
しかしながら、CO2がプラズマ崩壊したなら、陽子22個、中性子22個、電子22個容器内に存在し、中性子はβ崩壊して陽子になるので、10~15分経過後は、注入した1モルのCO2は44モルの水素になるべきである。しかしながら、現在のところ1モル強しか回収できていない(但し、質量は増加している。)。しかしながら、これは再結合の条件の問題であり、増幅材にAlを多く添加すると、水素ができて急激に圧力が上昇することもあり、酸素と水素の両方の気体を600℃の容器内で共存させても爆発は生じないので、やはりプラズマ崩壊して、これらの気体は陽子と中性子と電子に分離していると考えざるを得ない。
3)常温でプラズマ崩壊が起る量子力学上の根拠
(a)電磁波はE=hγ(h:プランク定数、γ:周波数)のエネルギーを有し、運動量(P=h/λ)を持ち、周波数が大きくなれば大きなエネルギーとなり、特に定常波の場合には、周波数の2乗に比例して大きくなり、本発明の場合、カーボン材から放射される電磁波は定常波を含む。
Furthermore, the same experiment was repeated, but while the pressure decreased toward vacuum (0 Pa to +0.1 MPa), the pressure increased, so the gas was collected at the maximum value (+0.05 MPa) and analyzed by gas chromatography. if you do,
CO2 19.2%
H2 4.5%
Met. The composition of the remaining gas is unknown. This phenomenon was observed 3 to 4 times.
2. Investigation 1) If CO 2 disappears at room temperature, does it react with the amplification material and change to a solid state, is it absorbed by the amplification material, or is it plasma-collapsed and separated into protons, neutrons, and electrons? I think it is one of the following, but the phenomenon that the pressure rises in the middle of extinction after CO 2 is put into the container to +0.1 Mpa is due to the recombination of protons and electrons in the middle of plasma collapse, generating hydrogen gas. I have no choice but to think of it as something that swells. Therefore, when heating up to 600°C under the same conditions and injecting CO2 and measuring the CO2 concentration, we obtained data that CO2 was 10.3% and H2 was 90%, which is almost the same data ( CO2 reduction, H2 evolution) can be removed by heating ( done several times), so we have to admit that even at room temperature CO2 is converted to hydrogen.
2) Problems However, if CO 2 undergoes plasma decay, there are 22 protons, 22 neutrons, and 22 electrons in the container, and the neutrons undergo β decay to become protons. 1 mol of CO2 injected should become 44 mol of hydrogen. However, at present, only a little over 1 mol has been recovered (however, the mass has increased). However, this is a problem of recombination conditions, and if a large amount of Al is added to the amplifying material, hydrogen may be produced and the pressure may rise sharply. Since no explosion occurs even if they coexist, we have to think that the plasma collapses and these gases are separated into protons, neutrons and electrons.
3) Quantum mechanical grounds for plasma decay at room temperature
(a) Electromagnetic waves have an energy of E = hγ (h: Planck's constant, γ: frequency), and have momentum (P = h/λ). , increases in proportion to the square of the frequency, and in the case of the present invention, the electromagnetic waves radiated from the carbon material include standing waves.
したがって、600℃で発生しているプラズマ崩壊が常温でも程度の差はあるにしても、生ずると言うのは、単に増幅材の微粒子の増幅程度によると言えるので、常温でも十分起こりえると考えられる。 Therefore, even if there is a difference in the degree of plasma collapse that occurs at 600°C, it can be said that it will occur even at room temperature, because it can be said that it simply depends on the degree of amplification of the fine particles of the amplifying material, so it is considered that it can occur sufficiently even at room temperature. .
(b)具体的に増幅度について検討する。 (b) Examine specifically the degree of amplification.
カーボン材の加熱温度における常温から600℃迄順次上昇させた場合の周波数とエネルギーEとの関係を示すグラフは、図4に示され、 A graph showing the relationship between the frequency and the energy E when the heating temperature of the carbon material is gradually increased from room temperature to 600° C. is shown in FIG.
C:高速 h:波数(2π/λ(波長))
γ;振動数(Hz) k:プランク定数
T:絶対温度
で表され、同一周波数(γa4図)においては温度(T)が高くなると、エネルギーEも増大する。すなわち、光子の数が(nhγ)が増えることとなる。
C: high speed h: wave number (2π/λ (wavelength))
γ: Frequency (Hz) k: Planck's constant T: Expressed in absolute temperature. At the same frequency (γ a in Figure 4), the energy E increases as the temperature (T) increases. That is, the number of photons increases by (nhγ).
今、Cがプラズマ崩壊するためには、Cの場合、一核子当たりの結合エネルギーは、7.68MeVであり、これをジュールに換算すると、
7.68×1.6×10-19×106→1.23×10-12J …(4)
となり、Cの原子核の核力は、核子数が12であるので、
1.23×10-12×12→1.48×10-11J…(5)
となる。
Now, in order for C to undergo plasma decay, the binding energy per nucleon in the case of C is 7.68 MeV, and converting this to joules,
7.68×1.6×10 −19 ×10 6 →1.23×10 −12 J (4)
Then, the nuclear force of the nucleus of C has 12 nucleons, so
1.23×10 −12 ×12→1.48×10 −11 J (5)
becomes.
また、Oの場合、一核子当たりの結合エネルギーは、7.98MeVであり、これをジュールに換算すると、
7.98×1.6×10-19×106→1.28×10-12J …(6)
となり、Oの原子核の核力は核子数が16であるので、
1.28×10-12×16→2.05×10-11J …(7)
(5)、(7)式のエネルギーを備えた電磁波の周波数は、
Cの場合γc=Ec/h=1.48×10-11/6.63×10-34
≒2.2×1022Hz …(8)
Oの場合γ0=E0/h=2.05×10-11/6.63×10-34
≒3.1×1022Hz …(9)
となる。すなわち、C及びOの場合、1023Hzの周波数を有する電磁波を光子数(n)12及び16個以上それぞれの原子核に当てる必要がある。
In addition, in the case of O, the binding energy per nucleon is 7.98 MeV, and when converted to joules,
7.98×1.6×10 −19 ×10 6 →1.28×10 −12 J (6)
Since the nuclear force of the nucleus of O has 16 nucleons,
1.28×10 −12 ×16→2.05×10 −11 J (7)
(5), (7) The frequency of the electromagnetic wave with the energy of the formula is
For C, γ c =E c /h=1.48×10 −11 /6.63×10 −34
≈2.2×10 22 Hz (8)
For O, γ 0 =E 0 /h=2.05×10 −11 /6.63×10 −34
≈3.1×10 22 Hz (9)
becomes. That is, for C and O, an electromagnetic wave with a frequency of 10 23 Hz should be applied to the respective nuclei with photons (n) of 12 and 16 or more.
常温でカーボン材から放射される電磁波の周波数は105~107であるので、これが定常波だとしても、1010~1014Hzの波のエネルギーしか出てこない。しかしながら、電磁波は光の速度でカーボン壁間を往復動するので、カーボン壁間が1mだとしても1秒間に3×108回微粒子に当たる可能性があり、数秒間には、周波数が105倍となり、1010~1012Hzの周波数が発生し、それらが定常波であれば1020~1024Hzに相当するエネルギーを持つことになり、プラズマ崩壊が起り得る。
(C)ハイデルベルグの不確定性原理
これは、発生エネルギーと発生時間との積には、下限が存在するという原理であり、
ΔE=Δt≧h(エイチバー)/2 …(10)
したがって、CとOとのプラズマ崩壊エネルギーが発生する時間を計算すると、
Cの場合、Δtcは、h(エイチバー)/2÷1.48×10-11J=3.6×10-24秒以下となり、
Oの場合、Δt0は、h(エイチバー)/2÷2.05×10-11J=2.6×10-24秒以下となる。
Since the frequency of the electromagnetic waves radiated from the carbon material at room temperature is 10 5 to 10 7 , even if this is a standing wave, only wave energy of 10 10 to 10 14 Hz is emitted. However, since the electromagnetic wave reciprocates between the carbon walls at the speed of light, even if the distance between the carbon walls is 1 m, there is a possibility that the particles will be hit 3×10 8 times per second, and the frequency will increase by 10 5 times for a few seconds. Then, frequencies of 10 10 to 10 12 Hz are generated, and if they are standing waves, they have energy corresponding to 10 20 to 10 24 Hz, and plasma collapse can occur.
(C) Heidelberg's uncertainty principle This is the principle that there is a lower limit to the product of the generated energy and the generated time.
ΔE=Δt≧h (eight bar)/2 (10)
Therefore, when calculating the time for the plasma decay energy of C and O to occur,
In the case of C, Δt c is h (h bar) / 2 ÷ 1.48 × 10 -11 J = 3.6 × 10 -24 seconds or less,
In the case of O, Δt 0 is h (h bar)/2÷2.05×10 −11 J=2.6×10 −24 seconds or less.
本発明はCO2を排出する火力発電所、焼却炉等、その他化石燃料を使用する一般工業分野に適用し得る。 The present invention can be applied to thermal power plants, incinerators, etc. that emit CO2 , and other general industrial fields that use fossil fuels.
1…ケーシング
2…カーボン材
3…円錐部
4…流動板
5…増幅材
8…フレネルレンズ
60…フレーム
61…陰極室
66…陽極
DESCRIPTION OF
Claims (3)
A negative electrode chamber having a wall surface that radiates and reflects electromagnetic waves at room temperature, a polymer ion exchange membrane forming a part of the wall surface of the negative electrode chamber and allowing only protons to pass through, and an alkali metal filled in the negative electrode chamber. An alloy small lump granulated by heat-treating sodium, potassium, or hydroxides thereof and zinc, aluminum, or an oxide containing these metals; and a plurality of electrons in one atom that is supplied to the negative electrode chamber and serves as a supply source of electrons generated by plasma collapse due to the amplification action of the electromagnetic waves of the fine particles emitted from the alloy lump. The fuel gas is placed in contact with the polymer ion exchange membrane on the opposite side of the negative electrode chamber, and an anode to which electrons from the current collector are sent is brought into contact with oxygen, and the oxygen is reacted with hydrogen. A plasma reactor comprising an exhaust chamber in which the hydrogen is exhausted as water and produced by recombination of protons collected at the anode through a polymeric ion exchange membrane and electrons transmitted from the current collector.
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US20220219977A1 (en) * | 2019-03-26 | 2022-07-14 | Yasuo Ishikawa | Method of and apparatus for plasma reaction |
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- 2021-04-27 JP JP2021074557A patent/JP2022168898A/en active Pending
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