JP5661732B2 - 水素エネルギーシステム、水素ガスの使用に関する方法、及び水素貯蔵器の製造に関する方法 - Google Patents
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Description
本発明は、水素エネルギーシステムの提供に関する。より詳細には、本発明は、水素貯蔵のために水素化マグネシウムを使用した、水素エネルギーシステムの提供に関する。さらにより詳細には、本発明は、水素化マグネシウムからの水素ガスの放出を支援するのにレーザ励起を使用した、そのような水素エネルギーシステムに関する。
水素エネルギーシステムの使用では、水素の高い燃焼性を考えると、車両などのシステムにエネルギーを供給するのに使用される水素ガスを安全に貯蔵することは難しい。水素は、エネルギーと重量との比が高いが、気相状態（圧縮されていても）での水素の貯蔵はエネルギーと体積との比を低くし、特に携帯使用でそのような貯蔵を実現不可能にする。したがって、水素ガスがエネルギー目的で使用されることになる場所付近で、水素エネルギーの安全でコンパクトな貯蔵を提供することが有用と考えられる。
本発明の主な目的および特徴は、上述の問題を克服したシステムを提供することである。
本発明の別の目的および特徴は、そのような水素化マグネシウムを安全に貯蔵することができる、そのような水素エネルギーシステムを提供することである。
本発明の別の目的および特徴は、ＣＤに似ている「ディスク」の形をした、そのような水素化マグネシウムを提供することである。
本発明のさらに別の目的および特徴は、水素化マグネシウムのディスクと協働してこのディスクから水素ガスの放出をもたらすための、レーザシステムを提供することである。
本発明の別の目的および特徴は、水素化マグネシウムのディスクと協働してこのディスクから水素ガスの放出をもたらすための、レーザのアレイを利用したレーザシステムを提供することである。
本発明のさらに別の目的および特徴は、制御された水素ガスの放出を提供するために、そのような水素化マグネシウムのディスク表面の連続部分に、制御されたコヒーレント光エネルギーを提供することである。
本発明のさらに別の目的および特徴は、そのような制御された水素ガスの放出後に、そのようなディスクに水素を再充填するためのシステムを提供することである。
本発明の別の目的および特徴は、水素化マグネシウムのディスクにおけるそのような貯蔵から制御可能に放出された水素ガスの形で、少なくとも１種の車両、好ましくは自動車に水素エネルギーを提供することである。
本発明の別の主な目的および特徴は、コンパクトな容積内に水素を放出可能に貯蔵することができる水素化マグネシウムディスクを、製造するシステムを提供することである。
本発明の別の目的および特徴は、相互作用の大面積が露出するように穿孔されかつコンパクトな容積内に水素を放出可能に貯蔵することができる水素化マグネシウムディスクを、製造するシステムを提供することである。
本発明の別の主な目的および特徴は、効率的で安価な扱い易い、そのような水素エネルギーシステムを提供することである。本発明のその他の目的および特徴は、以下の記述を参照することによって明らかにされよう。
本明細書の好ましい実施形態によれば、本発明は、水素ガスの少なくとも１つの供給流を提供するステップを含み；水素プラズマの少なくとも１つの供給流を形成するのに十分な、少なくとも１つの電磁場を提供するステップを含み；但し当該水素プラズマの少なくとも１つの供給流は、水素を貯蔵することが可能な少なくとも１つの金属表面部分に隣接して形成され；当該少なくとも１つの金属表面部分は、当該水素プラズマの少なくとも１つの供給流から水素を吸収して、少なくとも１種の金属水素化物を形成するものであり；当該少なくとも１種の金属水素化物を使用して少なくとも１種の相当量の水素を貯蔵するように構成され配置された、少なくとも１つの水素貯蔵器を提供することにより、貯蔵された水素の光励起支援による放出を可能にするようになされたステップを含み；少なくとも１つの光励起器を使用して、当該少なくとも１つの水素貯蔵器を光学的に励起することにより、当該貯蔵された水素の水素ガスとしての放出を支援するステップを含み；少なくとも１つの商業的使用が支援されるように、当該水素ガスの、当該光励起支援による放出を制御するステップを含む、水素ガスの制御された商業的使用に関する方法を提供する。
本明細書の別の好ましい実施形態によれば、本発明は、少なくとも１つの相当量の水素を貯蔵するように構成され配置された少なくとも１つの水素貯蔵器を含み；但し当該少なくとも１つの水素貯蔵器は、当該少なくとも１つの水素貯蔵器からの、貯蔵された水素の光励起支援による放出を可能にするように構成され配置された、少なくとも１つの水素放出許可器を含むものであり；当該少なくとも１つの水素貯蔵器からの当該貯蔵された水素の放出を支援するために、当該少なくとも１つの水素貯蔵器を光学的に励起するように構成され配置された少なくとも１つの光励起器を含み；但し当該少なくとも１つの光励起器は、少なくとも１つの商業的使用を支援するために、当該水素ガスの光励起支援による放出を制御するように構成され配置された少なくとも１つの制御器を含むものを含む、水素エネルギーシステムを提供する。
本明細書の好ましい実施形態によれば、本発明は、少なくとも１つの相当量の水素を貯蔵するように構成され配置された、少なくとも１つの水素貯蔵器を含み；但し当該少なくとも１つの水素貯蔵器は、当該少なくとも１つの水素貯蔵器からの、貯蔵された水素の光励起支援による放出を可能にするように構成され配置された、少なくとも１つの水素放出許可器を含むものであり；当該少なくとも１つの水素貯蔵器からの、貯蔵された水素の放出を支援するために、当該少なくとも１つの水素貯蔵器を光学的に励起するように構成され配置された少なくとも１つの光励起器を含み；但し当該少なくとも１つの光励起器は、水素の光励起支援による放出を制御するように構成され配置された少なくとも１つの制御器を含むものであり；および放出された水素の収集を支援するように構成され配置された少なくとも１つの水素収集器を含み；水素は、望み通りの使用が可能になるように制御可能に放出されるまで、当該少なくとも１つの水素貯蔵器に貯蔵されていてもよい、水素エネルギーシステムも提供する。
さらに、当該少なくとも１つの光励起器が、約５３０ｎｍから約１７００ｎｍの間の少なくとも１つの光の波長を含む、水素エネルギーシステムが提供される。さらに、当該少なくとも１つの光励起器が、約７８４ｎｍという少なくとも１つの光の波長を含む、水素エネルギーシステムが提供される。また、当該少なくとも１つの光励起器が、約２００ｍＷから約２０００ｍＷの間の少なくとも１つの電力を含む、水素エネルギーシステムも提供される。さらに、当該少なくとも１つの光励起器が、約２００ｍＷという少なくとも１つの電力を含む、水素エネルギーシステムが提供される。
さらに、当該少なくとも１つの水素収集器が少なくとも１つの陰圧環境を含む、水素エネルギーシステムが提供される。さらに、当該少なくとも１つの陰圧環境が、約−１ミリメートル水銀から約−２気圧の間の少なくとも１つの圧力を含む、水素エネルギーシステムが提供される。さらになお、当該少なくとも１つの陰圧環境が、約−１気圧という少なくとも１つの圧力を含む、水素エネルギーシステムが提供される。
さらに、当該少なくとも１つの光励起器が、約１０ｎｍから約２ｍｍの間の少なくとも１つの半径を有する少なくとも１つの光線を含む、水素エネルギーシステムが提供される。さらに、当該少なくとも１つの光励起器が、約１５ｎｍという少なくとも１つの半径を有する少なくとも１つの光線を含む、水素エネルギーシステムが提供される。また、当該少なくとも１つの光励起器が、当該少なくとも１つの水素貯蔵器の少なくとも１つの部分を励起して当該少なくとも１つの部分で約２８０℃から約３９０℃の間の少なくとも１つの温度を誘発するように構成され配置された、水素エネルギーシステムも提供される。さらに、当該少なくとも１つの水素貯蔵器が少なくとも１種の水素化物を含む、水素エネルギーシステムが提供される。
本明細書の別の好ましい実施形態によれば、本発明は、水素を吸収することが可能な少なくとも１つの金属表面部分を含み；水素ガスの少なくとも１つの供給流を含み；水素プラズマの少なくとも１つの供給流を形成するのに十分な少なくとも１つの電磁場を発生させるように構成され配置された、少なくとも１つの電磁場発生器を含み；但し当該少なくとも１つの電磁場発生器は、当該水素プラズマの少なくとも１つの供給流が少なくとも１つの第２の位置に取付けられるように、少なくとも１つの位置に配置されたものであり；当該少なくとも１つの金属表面部分を当該少なくとも１つの第２の位置に取付けるように構成され配置された、少なくとも１つの金属表面位置付け器を含み；但し当該少なくとも１つの金属表面部分は水素を吸収して、少なくとも１つの金属水素化物表面部分を形成することができる、水素エネルギーシステムを提供する。
さらに、当該少なくとも１つの電磁場発生器が、少なくとも１つのマイクロ波場発生器と；少なくとも１つのラジオ波場発生器とを含む、水素エネルギーシステムが提供される。さらに、当該少なくとも１つのマイクロ波場発生器が、少なくとも２つのマイクロ波場発生器を含む、水素エネルギーシステムが提供される。
本明細書の別の好ましい実施形態によれば、本発明は、少なくとも１つの相当量の水素を貯蔵するように構成され配置された少なくとも１つのディスクを含む、少なくとも１つの水素貯蔵器を含み；但し当該少なくとも１つの水素貯蔵器は、当該少なくとも１つのディスクの少なくとも１つの中心スピン軸に取付けられるように構成され配置された、少なくとも１つの中心スピン軸位置付け器を含み；当該少なくとも１つのディスクは、当該少なくとも１つのディスクの当該少なくとも１つの中心スピン軸を中心として回転することができ；当該少なくとも１つのディスクは、少なくとも１つのモータ駆動スピナにより把持されることが可能な少なくとも１つのスピナモータ把持器を含み；当該少なくとも１つのスピナモータ把持器は、当該少なくとも１つの中心スピン軸と実質的に同軸であり；当該少なくとも１つのスピナモータ把持器は、当該少なくとも１つのモータ駆動スピナによって、当該少なくとも１つのディスクの当該少なくとも１つの中心スピン軸を中心として、当該少なくとも１つのディスクを回転させるのを支援するように構成され配置され；当該少なくとも１つのディスクは、実質的に安定して回転するように構成され配置されるものである、水素エネルギーシステムを提供する。
さらになお、当該少なくとも１つのディスクが、約５０ｍｍから約１５０ｍｍの間の少なくとも１つの外径をさらに有する、水素エネルギーシステムが提供される。さらに、当該少なくとも１つのディスクが約１２０ｍｍという少なくとも１つの外径をさらに有する、水素エネルギーシステムが提供される。さらに、当該少なくとも１つの中心スピン軸位置付け器が、約５ｍｍから約１５ｍｍの間の少なくとも１つの直径を有する、水素エネルギーシステムが提供される。また、当該少なくとも１つの中心スピン軸位置付け器が約１５ｍｍという少なくとも１つの直径を有する、水素エネルギーシステムも提供される。
さらに、当該少なくとも１つのディスクが少なくとも１つの水素化物ディスクを含む、水素エネルギーシステムが提供される。さらに、当該少なくとも１つの水素化物ディスクが、約５０ｍｍから約１５０ｍｍの間の少なくとも１つの外径をさらに有する、水素エネルギーシステムが提供される。さらに、当該少なくとも１つの水素化物ディスクが約１２０ｍｍという少なくとも１つの外径をさらに有する、水素エネルギーシステムが提供される。さらになお、当該少なくとも１つの中心スピン軸位置付け器が、約５ｍｍから約１５ｍｍの間の少なくとも１つの直径を有する、水素エネルギーシステムが提供される。さらに、当該少なくとも１つの中心スピン軸位置付け器が約１５ｍｍという少なくとも１つの直径を有する、水素エネルギーシステムが提供される。
さらに、当該少なくとも１つの水素化物ディスクが約１ミリメートルという少なくとも１つの厚さを有する、水素エネルギーシステムが提供される。また、当該少なくとも１つの水素化物ディスクが少なくとも１種の金属水素化物をさらに含む、水素エネルギーシステムも提供される。さらに、当該少なくとも１つの水素化物ディスクが水素化マグネシウムを実質的に含む、水素エネルギーシステムが提供される。また、当該少なくとも１つの水素化物ディスクが水素化ＡＺ３１Ｂを含む、水素エネルギーシステムが提供される。
さらに、当該少なくとも１つの水素化物ディスクが、当該少なくとも１つの水素化物ディスクの水素化を支援するように構成され配置された少なくとも１種の触媒をさらに含む、水素エネルギーシステムが提供される。さらになお、当該少なくとも１種の触媒がニッケルを含む、水素エネルギーシステムが提供される。さらに、当該少なくとも１種の触媒がパラジウムを含む、水素エネルギーシステムが提供される。さらに、当該少なくとも１種の触媒がチタンを含む、水素エネルギーシステムが提供される。また、当該少なくとも１つの水素化物ディスクが約２マイクロメートル未満の表面凹凸を含む、水素エネルギーシステムも提供される。さらに、少なくとも１種の光学的に透明な鉱油を含んだ少なくとも１つのディスクコーティングをさらに含む、水素エネルギーシステムが提供される。
さらに、当該少なくとも１つの水素貯蔵器からの、貯蔵された水素の放出を支援するために、当該少なくとも１つの水素貯蔵器を光学的に励起するように構成され配置された少なくとも１つの光励起器を含み；但し当該少なくとも１つの水素貯蔵器は、当該少なくとも１つの水素貯蔵器からの、貯蔵された水素の光励起支援による放出を可能にするように構成され配置された、少なくとも１つの水素放出許可器を含み；当該少なくとも１つの光励起器は、水素の光励起支援による放出を制御するように構成され配置された少なくとも１つの制御器を含むものであり；放出された水素の収集を支援するように構成され配置された少なくとも１つの水素収集器をさらに含み；但し水素は、望みに応じた使用が可能になるように制御可能に放出されるまで、当該少なくとも１つの水素貯蔵器に貯蔵することができるものである、水素エネルギーシステムが提供される。
さらに、当該少なくとも１つのディスクが少なくとも１種の水素化物を含む、水素エネルギーシステムが提供される。好ましくは少なくとも１つのディスクが、少なくとも１種の光学的に透明な鉱油中に貯蔵される、水素エネルギーシステム。さらになお、当該少なくとも１つの水素収集器が、水素の当該光励起支援による放出中に気化した鉱油の収集を支援するように構成され配置された、少なくとも１つの鉱油凝縮器をさらに含む、水素エネルギーシステムが提供される。
さらに、少なくとも１種の車両で少なくとも１種の燃料として水素を使用するように構成され配置された、少なくとも１つの水素燃料ユーザをさらに含み；当該少なくとも１つの水素燃料ユーザは、少なくとも１つのエネルギー変換プロセスを通して収集された水素を変換するのを支援するように構成され配置された、少なくとも１つのエネルギー変換器を含み；当該少なくとも１つのエネルギー変換プロセスは、当該少なくとも１種の車両が動作するようにエネルギーを提供する、水素エネルギーシステムが提供される。さらに、加速中に当該少なくとも１種の車両からの高い燃料需要を満たすのに十分な、少なくとも１つの体積の水素を入れるように構成され配置された少なくとも１つの水素容器をさらに含む、水素エネルギーシステムが提供される。また、当該少なくとも１つのエネルギー変換器が少なくとも１つの燃焼機関を含む、水素エネルギーシステムも提供される。
さらに、加速中に当該少なくとも１種の車両からの高い燃料需要を満たすのに十分な、少なくとも１つの体積の水素を入れるように構成され配置された少なくとも１つの水素容器をさらに含む、水素エネルギーシステムが提供される。さらに、当該少なくとも１つのエネルギー変換器が少なくとも１つの水素燃料電池を含む、水素エネルギーシステムが提供される。
さらに、水素ガスの少なくとも１つの供給流をさらに含み；水素プラズマの少なくとも１つの供給流を形成するのに十分な少なくとも１つの電磁場を、発生させるように構成され配置された少なくとも１つの電磁場発生器をさらに含み；但し当該少なくとも１つの電磁場発生器は、水素プラズマの少なくとも１つの供給流が少なくとも１つの第２の位置に配置されるように、少なくとも１つの位置に配置され；当該少なくとも１つの水素貯蔵器は、水素を吸収することが可能な少なくとも１つの金属表面部分をさらに含むものであり；当該少なくとも１つの金属表面部分が当該少なくとも１つの第２の位置に取付けられるように構成され配置された、少なくとも１つの金属表面位置付け器をさらに含み；但し当該少なくとも１つの金属表面部分は、少なくとも１つの金属水素化物表面部分が形成されるように水素を吸収することができる、水素エネルギーシステムが提供される。
さらになお、複数の、当該少なくとも１つの水素貯蔵器が、当該少なくとも１つの第２の位置を通して直列に配置される、水素エネルギーシステムが提供される。さらに、当該少なくとも１つの水素化物ディスクが、少なくとも１種の光学的に透明な鉱油中に貯蔵される、水素エネルギーシステムが提供される。さらに、当該複数の、少なくとも１種の水素貯蔵器を、当該少なくとも１種の光学的に透明な鉱油中に存在させたままにすることができる、水素エネルギーシステムが提供される。
本明細書の別の好ましい実施形態によれば、本発明は、水素ガスの少なくとも１つの供給流を提供するステップを含み；水素プラズマの少なくとも１つの供給流を形成するのに十分な、少なくとも１つの電磁場を提供するステップを含み；但し当該少なくとも１つの水素プラズマは、水素を貯蔵することが可能な少なくとも１つの金属表面部分に隣接して形成され；当該少なくとも１つの金属表面部分は、少なくとも１種の金属水素化物が形成されるように、当該水素プラズマの少なくとも１つの供給流から水素を吸収することができるものである、水素の使用に関する方法を提供する。
本明細書の別の好ましい実施形態によれば、本発明は、光により誘発された加熱を通して水素を放出することが可能な少なくとも１つの水素化物ディスクを提供するステップを含み；少なくとも１種の車両から少なくとも１つの水素消費水素化物ディスクを除去するステップを含み；当該少なくとも１つの水素消費水素化物ディスクの代わりに、当該少なくとも１つの水素化物ディスクを用いるステップを含み；当該少なくとも１つの水素消費水素化物ディスクを処分するステップを含む、水素の使用に関する方法を提供する。また、当該処分するステップが、当該少なくとも１つの水素消費水素化物ディスクをリサイクルするステップを含む方法も提供される。
本明細書の別の好ましい実施形態によれば、本発明は、リサイクルすることが可能な少なくとも１つの水素消費水素化物ディスクを提供するステップを含み；あらゆる未放出の水素の、当該少なくとも１つの水素消費水素化物ディスクをパージするステップを含み；当該パージされた、少なくとも１つの水素消費水素化物ディスクに、水素を再充填し、光学的に誘発された加熱を通して水素を放出することが可能な少なくとも１つの水素化物ディスクを形成するステップを含む、水素の使用に関する方法を提供する。
本明細書の別の好ましい実施形態によれば、本発明は、少なくとも１つの相当量の水素を貯蔵するように構成され配置された、少なくとも１つの水素貯蔵器を含み；但し当該少なくとも１つの水素貯蔵器は、当該少なくとも１つの水素貯蔵器が当該少なくとも１つの相当量の水素を貯蔵する場合に少なくとも１つの実質的な充満状態を含み；当該少なくとも１つの水素貯蔵器は、当該少なくとも１つの水素貯蔵器が水素を実質的に貯蔵しない場合に少なくとも１つの実質的に空の状態を含み；当該少なくとも１つの水素貯蔵器は、当該少なくとも１つの実質的な充満状態の透過性と当該少なくとも１つの実質的に空の状態の透過性との間に、少なくとも１つの相当な変動を含むものであり；当該少なくとも１つの水素貯蔵器の透過性における当該少なくとも１つの相当な変動を検出するように構成され配置された、少なくとも１つの透過性変動検出機器を含み；当該少なくとも１つの透過性変動検出機器から透過性変動データを収集するように構成され配置された、少なくとも１つの透過性変動データ収集器を含み；収集された透過性変動データを評価するように構成され配置された、少なくとも１つの透過性変動データプロセッサを含み；但し当該評価は、当該システムの水素含量を示す少なくとも１つの値をもたらす、水素エネルギーシステムを提供する。
本明細書の別の好ましい実施形態によれば、本発明は、少なくとも１つの相当量の水素を貯蔵するための水素貯蔵器手段を含み；但し当該水素貯蔵器手段は、当該水素貯蔵器手段からの、貯蔵された水素の光励起支援による放出を可能にするための水素放出許可器手段を含むものであり；当該水素貯蔵器手段からの、貯蔵された水素の放出を支援するように、当該水素貯蔵器手段を光励起するための光励起器手段を含み；但し当該光励起器手段は、水素の光励起支援による放出を制御するための制御器手段を含むものであり；放出された水素の収集を支援するための水素収集器手段を含み；水素は、望み通りの使用が可能になるように制御可能に放出されるまで、当該水素貯蔵器手段に貯蔵することができる、水素エネルギーシステムを提供する。
本明細書の別の好ましい実施形態によれば、本発明は、水素を吸収することが可能な少なくとも１つの金属表面部分を提供するための、金属表面部分手段を含み；水素ガスの少なくとも１つの供給流を提供するための水素供給手段を含み；水素プラズマの少なくとも１つの供給流を形成するのに十分な、少なくとも１つの電磁場を発生させるための電磁場発生器手段を含み；但し当該電磁場発生器手段は、水素プラズマの少なくとも１つの供給流が少なくとも１つの第２の位置に配置されるように、少なくとも１つの位置に配置されるものであり；そのような金属表面部分手段を当該少なくとも１つの第２の位置に位置付けるための金属表面位置付け器手段を含み；但し当該金属表面部分手段は、少なくとも１つの金属水素化物表面部分が形成されるように水素を吸収することができる、水素エネルギーシステムを提供する。
本明細書の別の好ましい実施形態によれば、本発明は、少なくとも１つの相当量の水素を貯蔵するための、少なくとも１つのディスクを含む、水素貯蔵器手段を含み；但し当該水素貯蔵器手段は、当該少なくとも１つのディスクの少なくとも１つの中心スピン軸を位置付けるための中心スピン軸位置付け器手段を含み；当該少なくとも１つのディスクは、当該少なくとも１つの水素化物ディスクの当該少なくとも１つの中心スピン軸を中心に回転することができ；当該水素貯蔵器手段は、少なくとも１つのモータ駆動スピナにより把持するためのスピナモータ把持器手段を含み；当該スピナモータ把持器手段は、当該少なくとも１つのモータ駆動スピナにより、当該少なくとも１つのディスクの当該少なくとも１つの中心スピン軸を中心として、当該少なくとも１つのディスクを回転させることが可能であり；回転中、当該少なくとも１つのディスクは実質的に安定に回転する、水素エネルギーシステムを提供する。
本明細書の別の好ましい実施形態によれば、本発明は、当該少なくとも１つの金属表面部分が、実質的に均一な多孔率を提供するように構成され配置された少なくとも１つのパターンのキャビティを含む、システムを提供する。本明細書の別の好ましい実施形態によれば、本発明は、当該少なくとも１つのパターンのキャビティが、当該少なくとも１つの金属表面部分に対して約４５度という少なくとも１つの角度を有する、システムを提供する。本明細書の別の好ましい実施形態によれば、本発明は、当該キャビティのそれぞれが約５０マイクロメートルの直径を有するシステムを提供する。本明細書の別の好ましい実施形態によれば、本発明は、当該少なくとも１つの金属表面部分が、ディスク状に切断されかつ当該穴を含有するように適合された沈降マグネシウムプレートを含む、システムを提供する。本明細書の別の好ましい実施形態によれば、本発明は、当該少なくとも１つの金属表面部分が水素化マグネシウムを含む、システムを提供する。本明細書の別の好ましい実施形態によれば、本発明は、当該少なくとも１つの金属表面部分が、剛性を付与するように構成され配置された複数の非多孔性支柱部分を含む、システムを提供する。本明細書の別の好ましい実施形態によれば、本発明は、当該少なくとも１つの金属表面部分が、剛性を付与するように構成され配置された少なくとも１つの薄い剛性の非マグネシウムフレームを含む、システムを提供する。本明細書の別の好ましい実施形態によれば、本発明は、当該少なくとも１つの金属表面部分が、ニッケルおよびＭｇ２Ｎｉを実質的に含む少なくとも１つの薄い表面コーティングを含む、システムを提供する。さらに、当該少なくとも１つの光励起器が、レーザの少なくとも１つのアレイを含む、システムが提供される。本明細書の別の好ましい実施形態によれば、本発明は、当該少なくとも１種の触媒がニッケルを含むシステムを提供する。本明細書の別の好ましい実施形態によれば、本発明は、当該少なくとも１種の触媒がパラジウムを含むシステムを提供する。
本明細書の別の好ましい実施形態によれば、本発明は、水素を貯蔵するように適合された少なくとも１種の水素貯蔵器材料を沈降させるステップを含み；当該少なくとも１種の水素貯蔵器材料を少なくとも１つの幾何形状に切断するステップを含み；当該少なくとも１種の水素貯蔵器材料を穿孔するステップを含み；当該少なくとも１種の水素貯蔵器材料の少なくとも１つの表面を、少なくとも１種の化学薬品でエッチングするステップを含み；当該少なくとも１つの表面を洗浄して、当該少なくとも１種の化学薬品を除去するステップを含み；当該少なくとも１つの表面に、当該少なくとも１つの表面の水素化を支援するように構成され配置された少なくとも１種の触媒を埋め込むステップを含み；当該少なくとも１つの表面を、少なくとも１つの表面反応防止器でコーティングするステップを含み；それによって、少なくとも１つの水素貯蔵器が生成される、少なくとも１つの水素貯蔵器の製造に関する方法を提供する。さらに、当該少なくとも１つの幾何形状が少なくとも１つのディスクを含む方法が提供される。さらになお、穿孔するステップが、少なくとも１つの穴を開けるステップを含む方法が提供される。さらになお、穴を開けるステップが少なくとも１つのレーザを含む方法が提供される。さらになお、当該少なくとも１種の化学薬品がＨＣｌを含む方法が提供される。さらになお、当該少なくとも１つの表面反応防止器がニッケルおよびＭｇ２Ｎｉを含む方法が提供される。さらになお、当該少なくとも１種の水素貯蔵器材料がマグネシウムを含む方法が提供される。
本明細書の好ましい実施形態によれば、本発明は、水素ガスの少なくとも１つの供給流を提供するステップを含み；および水素プラズマの少なくとも１つの供給流を形成するのに十分な、少なくとも１つの電磁場を提供するステップを含み；但し当該水素プラズマの少なくとも１つの供給流は、水素を貯蔵することが可能な少なくとも１つの金属表面部分に隣接して形成され；当該少なくとも１つの金属表面部分は、実質的に均一な多孔率を提供するように構成され配置された少なくとも１つのパターンのキャビティを含み；当該少なくとも１つの金属表面部分は、少なくとも１種の金属水素化物が形成されるように、当該水素プラズマの少なくとも１つの供給流から水素を吸収するものであり；貯蔵された水素の光励起支援による放出が可能になるように、当該少なくとも１種の金属水素化物を使用して、少なくとも１つの相当量の水素を貯蔵するように構成され配置された少なくとも１つの水素貯蔵器を提供するステップを含み；水素ガスとして、当該貯蔵された水素の放出を支援するために、当該少なくとも１つの水素貯蔵器を光励起させる少なくとも１つの光励起器を使用するステップを含み；少なくとも１つの商業的使用が支援されるように、当該水素ガスの当該光励起支援による放出を制御するステップを含む、水素ガスの、制御された商業的使用に関する方法を提供する。
さらに、当該少なくとも１つのパターンのキャビティが、当該少なくとも１つの金属表面部分に対して約４５度という少なくとも１つの角度を有する方法が提供される。さらに、当該キャビティのそれぞれが約５０マイクロメートルの直径を有する方法が提供される。また、当該少なくとも１つの金属表面部分が、ディスク状に切断されかつそのような穴を含有するように適合された沈降マグネシウムプレートを含む方法が提供される。さらに、当該少なくとも１つの金属表面部分が水素化マグネシウムを含む方法が提供される。さらに、当該少なくとも１つの金属表面部分が、剛性を付与するように構成され配置された複数の非多孔性支柱部分を含む方法が提供される。さらに、当該少なくとも１つの金属表面部分が、剛性を付与するように構成され配置された少なくとも１つの薄い剛性の非マグネシウムフレームを含む方法が提供される。さらに、当該少なくとも１つの金属表面部分が、ニッケルおよびＭｇ２Ｎｉを実質的に含む少なくとも１つの薄い表面コーティングを含む方法が提供される。さらに、当該少なくとも１つの水素化物ディスクが少なくとも１つの不活性環境に貯蔵される方法が提供される。さらに、当該少なくとも１つの不活性環境が真空を含む方法が提供される。
本明細書の別の好ましい実施形態によれば、本発明は、水素を吸収することが可能な少なくとも１つの金属表面部分を含み；水素ガスの少なくとも１つの供給流を含み；水素プラズマの少なくとも１つの供給流を形成するのに十分な、少なくとも１つの電磁場を発生するように構成され配置された、少なくとも１つの電磁場発生器を含み；但し当該少なくとも１つの電磁場発生器は、当該水素プラズマの少なくとも１つの供給流が少なくとも１つの第２の位置に配置されるように、少なくとも１つの位置に配置されるものであり；当該少なくとも１つの金属表面部分が当該少なくとも１つの第２の位置に取付けられるように構成され配置された、少なくとも１つの金属表面位置付け器を含み；但し当該少なくとも１つの金属表面部分は、実質的に均一な多孔率を提供するように構成され配置された、少なくとも１つのパターンのキャビティを含み；当該少なくとも１つの金属表面部分は、少なくとも１つの金属水素化物表面部分が形成されるように水素を吸収することができるものである、水素エネルギーシステムを提供する。
さらに、当該少なくとも１つのパターンのキャビティが、当該少なくとも１つの金属表面部分に対して約４５度という少なくとも１つの角度を有する方法が提供される。さらに、当該キャビティのそれぞれが約５０マイクロメートルの直径を有する方法が提供される。さらに、当該少なくとも１つの金属表面部分が、ディスク状に切断されかつ当該穴を含有するように適合された沈降マグネシウムプレートを含む方法が提供される。さらに、当該少なくとも１つの金属表面部分が水素化マグネシウムを含む方法が提供される。さらに、当該少なくとも１つの金属表面部分が、剛性を付与するように構成され配置された複数の非多孔性支柱部分を含む方法が提供される。さらに、当該少なくとも１つの金属表面部分が、剛性を付与するように構成され配置された少なくとも１つの薄い剛性の非マグネシウムフレームを含む方法が提供される。さらに、当該少なくとも１つの金属表面部分が、ニッケルおよびＭｇ２Ｎｉを実質的に含む少なくとも１つの薄い表面コーティングを含む方法が提供される。さらに、当該少なくとも１つの水素化物ディスクが少なくとも１つの不活性環境に貯蔵される方法が提供される。さらに、当該少なくとも１つの不活性環境が真空を含む方法が提供される。
本明細書の別の好ましい実施形態によれば、本発明は、水素ガスの少なくとも１つの供給流を提供するステップを含み；水素プラズマの少なくとも１つの供給流を形成するのに十分な、少なくとも１つの電磁場を提供するステップを含み；但し当該少なくとも１つの水素プラズマは、水素を貯蔵することが可能な少なくとも１つの金属表面部分に隣接して形成され；当該少なくとも１つの金属表面部分は、実質的に均一な多孔率が提供されるように構成され配置された少なくとも１つのパターンのキャビティを含み；当該少なくとも１つの金属表面部分は、少なくとも１種の金属水素化物が形成されるように、当該水素プラズマの少なくとも１つの供給流から水素を吸収することができるものである、水素の使用に関する方法を提供する。
さらに、当該少なくとも１つのパターンのキャビティが、当該少なくとも１つの金属表面部分に対して約４５度という少なくとも１つの角度を有する方法が提供される。さらに、当該キャビティのそれぞれが約５０マイクロメートルの直径を有する方法が提供される。さらに、当該少なくとも１つの金属表面部分が、ディスク状に切断されかつ当該穴を含有するように適合された沈降マグネシウムプレートを含む方法が提供される。さらに、当該少なくとも１つの金属表面部分が水素化マグネシウムを含む方法が提供される。さらに、当該少なくとも１つの金属表面部分が、剛性を付与するように構成され配置された複数の非多孔性支柱部分を含む方法が提供される。さらに、当該少なくとも１つの金属表面部分が、剛性を付与するように構成され配置された少なくとも１つの薄い剛性の非マグネシウムフレームを含む方法が提供される。さらに、当該少なくとも１つの金属表面部分が、ニッケルおよびＭｇ２Ｎｉを実質的に含む少なくとも１つの薄い表面コーティングを含む方法が提供される。さらに、当該少なくとも１つの水素化物ディスクが少なくとも１つの不活性環境に貯蔵される方法が提供される。さらに、当該少なくとも１つの不活性環境が真空を含む方法が提供される。
本明細書の別の好ましい実施形態によれば、本発明は、少なくとも１つの相当量の水素を貯蔵するように構成され配置された、少なくとも１つの水素貯蔵器を含み；但し当該少なくとも１つの水素貯蔵器は、当該少なくとも１つの水素貯蔵器からの、貯蔵された水素の光励起支援による放出を可能にするように構成され配置された、少なくとも１つの水素放出許可器を含むものであり；および当該少なくとも１つの水素貯蔵器からの、当該貯蔵された水素の放出を支援するために、少なくとも１つの水素貯蔵器を光学的に励起するように構成され配置された、少なくとも１つの光励起器を含み；但し当該少なくとも１つの光励起器は、少なくとも１つの商業的使用が支援されるように、当該水素ガスの光励起支援による放出を制御するように構成され配置された少なくとも１つの制御器を含み；当該少なくとも１つの水素貯蔵器は、実質的に均一な多孔率を提供するように構成され配置された少なくとも１つのパターンのキャビティを含む、水素エネルギーシステムを提供する。さらに、当該少なくとも１つの光励起器が、レーザの少なくとも１つのアレイを含む、水素エネルギーシステムが提供される。さらに、当該少なくとも１つの光励起器が、約５３０ｎｍから約１７００ｎｍの間の少なくとも１つの波長の光を含む、水素エネルギーシステムが提供される。また、当該少なくとも１つの光励起器が、約２００ｍＷから約２０００ｍＷの間の少なくとも１つの電力を含む、水素エネルギーシステムも提供される。さらに、当該少なくとも１つの水素収集器が少なくとも１つの陰圧環境を含む、水素エネルギーシステムが提供される。さらに、当該少なくとも１つの陰圧環境が、約−１ミリメートル水銀から約−２気圧の間の少なくとも１つの圧力を含む、水素エネルギーシステムが提供される。さらに、当該少なくとも１つの光励起器が、約１０ｎｍから約２ｍｍの間の少なくとも１つの半径を有する少なくとも１つの光線を含む、水素エネルギーシステムが提供される。さらになお、当該少なくとも１つの光励起器が、当該少なくとも１つの水素貯蔵器の少なくとも１つの部分を励起して、当該少なくとも１つの部分で約２８０℃から約３９０℃の間の少なくとも１つの温度を誘発させるように構成され配置されている、水素エネルギーシステムが提供される。さらになお、当該少なくとも１つの水素貯蔵器が少なくとも１種の水素化物を含む、水素エネルギーシステムが提供される。
本明細書の別の好ましい実施形態によれば、本発明は、水素を貯蔵するように適合された少なくとも１種の水素貯蔵器材料を沈降させるステップを含み；当該少なくとも１種の水素貯蔵器材料を、少なくとも１つの幾何形状に切断するステップを含み；当該少なくとも１種の水素貯蔵器材料を穿孔するステップを含み；当該少なくとも１種の水素貯蔵器材料の少なくとも１つの表面を、少なくとも１種の化学薬品でエッチングするステップを含み；当該少なくとも１つの表面を洗浄して、当該少なくとも１種の化学薬品を除去するステップを含み；当該少なくとも１つの表面に、当該少なくとも１つの表面の水素化を支援するように構成され配置された少なくとも１種の触媒を埋め込むステップを含み；当該少なくとも１つの表面を、少なくとも１つの表面反応防止器でコーティングするステップを含む、少なくとも１つの水素貯蔵器の製造に関する方法であって、それによって少なくとも１つの水素貯蔵器が生成される方法を提供する。さらになお、当該少なくとも１つの幾何形状が少なくとも１つのディスクを含む方法が提供される。さらになお、穿孔するステップが、少なくとも１つの穴を開けるステップを含む方法が提供される。さらになお、穴を開けるステップが少なくとも１つのレーザを含む方法が提供される。さらになお、当該少なくとも１種の化学薬品がＨＣｌを含む方法が提供される。さらになお、当該少なくとも１つの表面反応防止器が、ニッケルおよびＭｇ２Ｎｉを含む方法が提供される。さらになお、当該少なくとも１種の水素貯蔵器材料がマグネシウムを含む方法が提供される。本明細書の好ましい実施形態によれば、本発明は、本特許出願により開示されまたは提示されたそれぞれのおよび全ての新規な特徴、要素、組合せ、ステップ、および／または方法を提供する。
可逆的な金属水素化物（金属合金を含む）中への水素吸収は、水素貯蔵機器として使用することができる。出願人は、試験によって、妥当な温度および妥当なエネルギー消費でのそのような金属水素化物からの水素の吸着（水素結合を不安定にすることによる）が、非常に微細に制御された加熱によって最も良く実現できることを見出した。この発見により、最小限に抑えられたエネルギー消費およびシステム重量で、貯蔵媒体からの水素の約５％（重量による）超という経済的な見返りを提供できることがわかった。
金属水素化物中に吸収された水素の質量を増加させ、それと同時に、水素の放出に必要なエネルギーを削減することが望ましい。出願人は、金属合金および金属キャッピング層が、金属ドープ化学薬品および有機担体と共に、水素の優れた貯蔵媒体であることを見出した。しかし、そのような貯蔵媒体から水素を放出させる際の１つの主な障害は、分解温度が典型的には２００℃より高いために熱を必要とすることである。
出願人は、水素化マグネシウムのレーザ加熱が、利用可能な技術でありかつエネルギーコストが最小限に抑えられる、水素を抽出するための１つの好ましい方法であることを究明した。パルス電力を使用する、少なくとも１つのレーザダイオードを用いることによって、好ましくは水素化マグネシウムの十分な加熱がもたらされ、図１に示されるように水素が放出される。出願人は、実験を通して、毎時約２ ｌｂ（０．９ｋｇ）までの速度で水素約１０ ｌｂ（４．５ｋｇ）が放出されるように水素化マグネシウムを十分加熱するのに、連続出力約８０ワット（about 80 continuous watts）未満が必要であることを見出した。水素のそのような速度は、理論的には、約３３０ ｌｂ（１５０ｋｇ）および約６．３立方フィート（０．１８立方メートル）または約４７ガロン（１７８リットル）未満を加えながら、約２００マイルを超える範囲の、内燃のハイブリッドな水素燃料電池車両を提供することができる。従来のＣＤ（コンパクトディスク）モータは、変更が加えられたレーザ回路と共に、好ましくは、少なくとも１つの水素化マグネシウムディスクを約２４，０００ｒｐｍまでの回転数で少なくとも１つのレーザ光線に曝すことができる。
図１は、少なくとも１つの水素化物ディスク１１０の部分側面図を示し、本発明の好ましい実施形態による、好ましくはレーザ加熱による水素ガス１５０の放出を例示している。水素エネルギーシステム１００は、好ましくは、図示されるような実施形態１０１を含む。水素化物ディスク１１０は、好ましくは、少なくとも１種の金属水素化物を含み、好ましくは実質的に水素化マグネシウムを含む。本明細書で論じるように、水素化物ディスク１１０に貯蔵される水素の濃度は、好ましくは、経済的な効率のために約５重量％より高くあるべきである。水素化マグネシウムは、理論上、最大限に、水素約７．６重量％を貯蔵する。本明細書を解釈するに当たり、当業者であれば、適切な状況下、金属水素化物の利用可能な形や、そのような形を、制御されたレーザ加熱などと共に使用される回転可能な「ディスク」形状構造内に配置する能力を考慮すれば、セグメント化された、液体の、または非単一「ディスク」など、単一のおよび／または完全な「ディスク」以外の「ディスク」なども十分であることを、理解するであろう。
水素化物ディスク１１０の加熱は、好ましくは、図示されるように、少なくとも１つのコヒーレント光源１６０を使用した光励起による局所加熱を含む。コヒーレント光源１６０は、好ましくは、図示されるように少なくとも１つの半導体レーザダイオード１６５を含む。本明細書を解釈するに当たり、当業者であれば、適切な状況下、利用可能な光源、コスト、使用される水素貯蔵媒体などを考慮すれば、集束した日光、蛍光灯、生化学的な光など、その他の光源でも十分であることを理解するであろう。半導体レーザダイオード１６５は、好ましくは、図示されるようなコヒーレント光１７０であって、好ましくは約５３０ｎｍから約１７００ｎｍの間の波長、好ましくは約７８４ｎｍの波長と、好ましくは約２００ｍＷから約２０００ｍＷの間の電力、好ましくは約２００ｍＷの電力を有する光線を生成する。本明細書を解釈するに当たり、当業者であれば、適切な状況下、利用可能なレーザ、コスト、使用される水素貯蔵媒体などを考慮すれば、その他の赤外線波長、可視スペクトル、紫外線などのその他の波長のコヒーレント光でも十分であることを理解するであろう。半導体レーザダイオード１６５を過熱から保護するのを支援するには、電力は、連続的ではなくパルス放出されることが好ましい。
好ましくは、コヒーレント光１７０は水素ガス１５０を吸着するので、水素化物ディスク１１０のサイズは、好ましくは熱膨張により最初に増大し、次いで好ましくは水素化前の体積に縮小することになる。より高い濃度からより低い濃度への少量の水素のいくらかの動きは、理論的には、特定のトラックの吸着後に水素化物ディスク１１０で予測することができるが；出願人は、そのような動きはほとんどの状況で取るに足らないことであることを見出した。
好ましくは、コヒーレント光源１６０は、図示されるような少なくとも１つの脱焦レンズ１６２をさらに含む。脱焦レンズ（defocusing lens）１６２は、好ましくはコヒーレント光１７０の焦点を変化させて、図示されるような少なくとも１つの脱焦レーザ光線１６８を形成する。脱焦レーザ光線１６８は、好ましくは、図示されるように表面１４０で少なくとも１つの光線半径１３６を含む。光線半径１３６は、図示されるように、好ましくは約１０ｎｍから約２ｍｍにおよび、好ましくは約１５ｎｍである。脱焦レンズ１６２と表面１４０との間の隙間１７４は、好ましくは図示されるように約２ミリメートルであり、表面１４０で生じる可能性がある僅かな変形が原因で脱焦レンズ１６２が表面１４０に衝突しないように支援する。
出願人は、試験によることも含め、約３９０℃という少なくとも１つの表面温度を使用した水素化マグネシウムの分解が、約−５バールの真空中では約１０ナノ秒以内に達成され、このときの伝導率は、光線半径１３６内で、貯蔵された水素（最大約７．６重量％）の１００％を放出するのに十分なものであり、約２０マイクロメートルの深さにまで至ると究明した。約１／２ｍｍを含む、少なくとも１つの最大有効分解距離１４５では、温度が約２８０℃まで低下し、貯蔵された水素の放出が最大時（最大約３重量％）の約３９．５％にまで低下する。マグネシウムは、典型的には約６５０℃で融解するので、出願人は、約３９０℃（融解温度の６０％）の表面温度が、マグネシウムの断熱蒸発をほぼ最小限に抑えることを見出した。
コヒーレント光源１６０は、図示されるように、水素化物ディスク１１０の少なくとも１つの表面１４０付近で、好ましくは半径方向に移動する少なくとも１つのレール１７５に搭載されることが好ましい。水素化物ディスク１１０は、好ましくは中心軸２１５（図２参照）を中心として回転し、図示されるように、好ましくは表面１４０を脱焦レーザ光線１６８に合わせて位置決めすることにより加熱を誘発させる。
赤外線に対する吸収率は、熱伝導率に反比例する。出願人は、マグネシウムとは異なって水素化マグネシウムの熱伝導率が温度の上昇と共に増大し、この現象が放射線および「Ｓｍｏｌｕｃｈｏｗｓｋｉ効果」（マリアン スモルコフスキの論文「Ｚｕｒ ｋｉｎｅｔｉｓｃｈｅｎ Ｔｈｅｏｒｉｅ ｄｅｒ Ｂｒｏｗｎｓｈｅｎ ｍｏｌｅｋｕｌａｒ Ｂｅｗｅｇｕｎｇ ｕｎｄ ｄｅｒ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｅｎ」、Ａｎｎａｌｅｎ ｄｅｒ Ｐｈｙｓｉｋ、２１、１９０６、７５６〜７８０に記載されている）によるものであることを究明した。熱容量も、マグネシウムよりも水素化マグネシウムの場合に大きい。マグネシウムは、約１０５０Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）（２９８Ｋで）の比熱容量を有し、水素化マグネシウムの比熱容量は約１４４０Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）（２９８Ｋで）である。さらに、マグネシウムの熱伝導率は約１５６Ｗ／（ｍ・ｋ）であり、それに対して水素化マグネシウムの熱伝導率は約６Ｗ／（ｍ・ｋ）である。
熱伝導率（λ）、密度（ρ）、および比熱（ｃ）を使用した、熱拡散率（ａ）（熱透過の深さの因子）に関して出願人によって決定された１つの式は、
ａ＝λ／ρｃ
である。
ａ＝λ／ρｃ
である。
水素化マグネシウムに関して計算された熱拡散率は、
ａ＝（６Ｗ／（ｍ・Ｋ））／（０．００１４５０ｋｇ／ｍ３×１４４０Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））＝２．８７×１０６Ｊ／（ｍ３・Ｋ）
で与えられる。
ａ＝（６Ｗ／（ｍ・Ｋ））／（０．００１４５０ｋｇ／ｍ３×１４４０Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））＝２．８７×１０６Ｊ／（ｍ３・Ｋ）
で与えられる。
水素化マグネシウムに関する熱拡散率のこの計算を使用して、出願人は、４×回転速度で１１５ナノ秒（ns）および４８×回転速度で１９ナノ秒というパルス時間に基づき、熱透過率（Ｚ）を、
Ｚ＝√（４・ａ・ｔ）＝３６３３４ｎｍ ４×で（０．０３６ｍｍ）
Ｚ＝√（４・ａ・ｔ）＝１４７６９ｎｍ ４８×で（０．０１５ｍｍ）
と推定する。
Ｚ＝√（４・ａ・ｔ）＝３６３３４ｎｍ ４×で（０．０３６ｍｍ）
Ｚ＝√（４・ａ・ｔ）＝１４７６９ｎｍ ４８×で（０．０１５ｍｍ）
と推定する。
推定された熱透過率は、１ｍｍの厚さの場合に約３０倍、水素化物ディスク１１０内の全ての貯蔵された水素の放出に不適切である。しかし出願人は、水素化マグネシウムが、約８０％の透明度をもたらす約１．９６の屈折率を有するので、光透過は、貯蔵された水素の放出を増大させる助けをすることができることを究明した。出願人は、少なくとも１つの最適な電力設定および光線半径１３６を見出すための電力密度の変更を通して、図示されるような約１／２ｍｍを含めた最大有効分解距離１４５に到達できることを見出した。水素化物ディスク１１０の厚さ１４４を通して実質的に水素の放出を推進するために、好ましくは、脱焦レーザ光線１６８を、反対側の表面１４２に入射させてもよい。
下式の通り数学的に定義される電力密度、
Ｅ＝ｑ／π・ｒ２
（式中、ｑは光線電力であり、ｒは光線半径である）は、表面１４０付近のピーク温度と、水素化物ディスク１１０と脱焦レーザ光線１６８との界面１７２での熱相互作用を決定する。出願人は、水素化マグネシウムから水素を放出することが可能な電力密度は、マグネシウムの融点にのみ関係していることを見出した。
Ｅ＝ｑ／π・ｒ２
（式中、ｑは光線電力であり、ｒは光線半径である）は、表面１４０付近のピーク温度と、水素化物ディスク１１０と脱焦レーザ光線１６８との界面１７２での熱相互作用を決定する。出願人は、水素化マグネシウムから水素を放出することが可能な電力密度は、マグネシウムの融点にのみ関係していることを見出した。
水素化マグネシウムの場合、コヒーレント光源１６０は、好ましくは、図示されるように、界面１７２での熱相互作用により、水素化物ディスク１１０で少なくとも１つの温度プロファイル１３０を生成する。温度プロファイル１３０は、好ましくは、図示されるように、表面１４０付近の約３９０℃から最大有効分解距離１４５での約２８０℃に及ぶ。
図２は、図１の好ましい実施形態による少なくとも１つの好ましいディスクプレーヤー２１０を例示する、切欠き斜視図を示す。図示されるように、ディスクプレーヤー２１０は、好ましくは、少なくとも１つの回転モータ２３０と、コヒーレント光源１６０と、ディスク交換機構とを含む。そのようなディスク交換機構は、好ましくは、少なくとも１つの水素化物ディスク１１０を受容し、好ましくはそのような少なくとも１つの水素化物ディスク１１０を回転モータにまで移動させ、好ましくは、消耗したそのような少なくとも１つの水素化物ディスク１１０をディスクプレーヤー２１０から取り外す。回転モータ２３０は、好ましくは水素化物ディスク１１０を回転させて、最大約６３メートル／秒の少なくとも１回の直線運動を実現し、好ましくはそれと共に、コヒーレント光源１６０が、図示されるように水素化物ディスク１１０から水素ガス１５０を遊離させる。ディスクプレーヤー２１０は、好ましくは、約−１トル（torr）から約−５トルの間の真空中で動作する。そのような真空は、好ましくは、図１に示されるように遊離した水素ガス１５０を排出させる働きをし、好ましくは水素化物ディスク１１０の周りに中性雰囲気を維持する。
図示される少なくとも１つの制御回路２２０は、好ましくは、回転モータ２３０の速度を調節し、好ましくはレール１７５上でコヒーレント光源１６０を移動させ、好ましくはコヒーレント光源１６０の電力出力を調節して（そのような少なくとも１つの水素貯蔵器からの、貯蔵された水素の放出を支援するために、そのような少なくとも１つの水素貯蔵器を光励起するように構成され配置された少なくとも１つの光励起器を、少なくとも本明細書で具体化する）、好ましくは水素ガス１５０の放出を最適化する。水素ガス１５０の出力は、好ましくは、少なくとも１つの水素駆動機器８３０（図８に関する考察参照）から水素ガス１５０を要求するように最適化される。
出願人は、ディスクプレーヤー２１０を、好ましくは既存のコンパクトディスクライタ（ＣＤ−Ｒ）技術から再構成できることを究明した。出願人は、少なくとも１つのＣＤライタドライブ（「Ｉｏｍｅｇａモデル５２ｘ」ＣＤＲＷドライブ）を、貯蔵された水素を水素化物ディスク１１０から放出するように適合させた。水素化物ディスク１１０を使用するように、そのような少なくとも１つのＣＤライタを適合させるため、図示される少なくとも１つの制御回路２２０は、好ましくは、そのような少なくとも１つのＣＤライタドライブの内部フィードバック制御を迂回する。フィードバック情報に依拠するのではなく、制御回路２２０は、好ましくは、ディスクプレーヤー２１０の制御された構成要素の直接的な操作を使用し、好ましくは精密な制御が可能になる。さらに、ＣＤライタの内部レーザは、好ましくは、そのようなレーザが半導体レーザダイオード１６５に関して与えられた要件を満たすことを前提に、使用することができる。
水素化マグネシウムディスクの製造
図３は、図１の実施形態１０１による少なくとも１つのディスク３１５を例示する、上面を示す。そのような少なくとも１つのディスク３１５は、好ましくは水素を吸収することが可能な少なくとも１種の材料を含む、好ましくは金属を含む、好ましくは実質的にマグネシウムで作製された、好ましくはＡＺ３１Ｂ（市販されている）で作製された、少なくとも１つのシートから切断することによって形成される。本明細書を解釈するに当たり、当業者であれば、適切な状況下、利用可能な材料、経済性、貯蔵された水素の密度などを考慮すれば、その他の金属、プラスチック、ガラスなどの水素を吸収することが可能なその他の材料でも十分であることを理解するであろう。本明細書を解釈するに当たり、当業者であれば、適切な状況下、安全性、経済性、使用される材料などを考慮すれば、射出成型や機械加工、レーザ切断などのその他のディスク形成法でも十分であることを理解するであろう。
図３は、図１の実施形態１０１による少なくとも１つのディスク３１５を例示する、上面を示す。そのような少なくとも１つのディスク３１５は、好ましくは水素を吸収することが可能な少なくとも１種の材料を含む、好ましくは金属を含む、好ましくは実質的にマグネシウムで作製された、好ましくはＡＺ３１Ｂ（市販されている）で作製された、少なくとも１つのシートから切断することによって形成される。本明細書を解釈するに当たり、当業者であれば、適切な状況下、利用可能な材料、経済性、貯蔵された水素の密度などを考慮すれば、その他の金属、プラスチック、ガラスなどの水素を吸収することが可能なその他の材料でも十分であることを理解するであろう。本明細書を解釈するに当たり、当業者であれば、適切な状況下、安全性、経済性、使用される材料などを考慮すれば、射出成型や機械加工、レーザ切断などのその他のディスク形成法でも十分であることを理解するであろう。
ディスク３１５は、好ましくは、少なくとも１つのウォーターカッターを使用して、あるいは好ましくは、少なくとも１つのスタンプカッターを使用して、切断する。ディスク３１５は、好ましくは約１ミリメートルの厚さである。ディスク３１５の直径３７０は、好ましくは、約５０ｍｍから約１５０ｍｍの間、好ましくは約１２０ｍｍになるように切断される。中心の穴３６０は、好ましくはディスク３１５内で、好ましくは直径約５ミリメートルから約１５ミリメートルの間で、好ましくは約１５ミリメートルに切断される。好ましくは、中心の穴３６０により、安定した回転のためディスク３１５を中心に置くことが可能になる。ディスク３１５は、好ましくは、中心の穴３６０と同心の少なくとも１つのリング３６５を含み（そのような少なくとも１つの水素貯蔵器が、そのような少なくとも１つのディスクの少なくとも１つの中心スピン軸に取付けられるように構成され配置された少なくとも１つの中心スピン軸位置付け器を含む状態を、本明細書で少なくとも具体化する）、図示されるように好ましくは少なくとも１つの摩擦把持可能な表面を提供してディスク３１５を回転させるように回転トルクを適用することが好ましくは可能になる（この配置構成は、本明細書において、そのような少なくとも１つのディスクが、少なくとも１つのモータ駆動スピナによって把持されることが可能な少なくとも１つのスピナモータ把持器を含む状態を、少なくとも具体化する）。
図４Ａは、図１の実施形態１０１による表面調製を例示する、好ましいディスク３１５の側面図を示す。好ましくは、製作後、酸化層、蒸気堆積物、およびその他の水素化に対する物理的な障害物を、ディスク３１５から除去しなければならない。ディスク３１５の表面３４６は、好ましくは、少量の水素化触媒を組み込みながら、好ましくは２マイクロメートル未満の凹凸を有する、鏡状の仕上げに平滑化してもよい。さらに、ディスク３１５は、好ましくは、構造的にバランスをとっており、したがって回転する場合、表面３４６は、最小限に抑えられたぐらつきを有する。表面３４６の凹凸は、ディスク３１５が拡大するにつれ、約２−１／２マイクロメートルまで、水素ガス１５０の添加によって歪む可能性がある。
ディスク３１５は、好ましくは、表面酸化が除去されるように酸化チタンで軽くサンドペーパー仕上げがなされる。次いでディスク３１５を、好ましくは２％ＨＦで洗浄してバルク酸化物を除去し、次いで好ましくは希釈ペプシン／ＨＣｌ清浄溶液で洗浄することにより残留亜酸化物を除去する。複数のそのようなディスク３１５は、好ましくは、各ディスク３１５の間に図５に示される少なくとも１つのステンレス鋼ワッシャ５２０を備えた少なくとも１つのスピンドル３４５に積層される。ステンレス鋼ワッシャ５２０の寸法は、好ましくは、約１５．３ｍｍの内径と、約１８ｍｍの外径と、約４ミリメートルの厚さとを含む。スピンドル３４５は、好ましくは鋼を含み、好ましくはステンレス鋼を含む。スピンドル３４５は、好ましくは約１４．９ｍｍの直径を含む。スピンドル３４５は、好ましくは、図示されるように真空チャンバ３１０内に位置決めされる。少なくとも１つの真空チャンバ３１０は、好ましくは窒素でパージされる。真空チャンバ３１０は、好ましくは約１時間にわたり、好ましくは約０．７トル（０．０１４ｐｓｉ）（０．００１バール）になる。約１時間後、スピンドル３４５上の複数のそのようなディスク３１５は、好ましくは約１８，０００ｒｐｍで回転する。好ましくは少なくとも１種の粉末３４０でブラスト処理するように設計された、少なくとも１つのスプレーノズル３３０は、好ましくは、図示されるようにディスク３１５から固定された距離を隔てて配置されている。粉末３４０は、好ましくは約２．６マイクロメートルから約３．３マイクロメートルの粒度範囲を含むニッケル粉末、好ましくは「Ｉｎｃｏ Ｔｙｐｅ ２８７」として市販されているニッケル粉末を含むことが好ましい。粉末３４０は、好ましくはアルゴンガスを使用して、約５０ｐｓｉで、図示されるようにディスク３１５上にブラスト処理されることが好ましい。ディスク３１５には、好ましくは、引き続き、徐々に小さくなる９９．９％超（99.9+%）のニッケル粒子、好ましくは約−３２５メッシュから約−５００メッシュ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ ＣＡＳ ｎｏ．７４４０−０２−０）の粒子により、好ましくは約４０ｐｓｉで、好ましくは窒素ガスを使用して、サンドブラスト処理がなされる。
図４Ｂは、図１の実施形態１０１による好ましい水素化触媒４４０の導入を例示する、ディスク３１５の側面図を示す。内部真空チャンバ３１０、ディスク３１５は、好ましくはさらに、図示されるように水素化触媒４４０で処理される。水素化触媒４４０は、好ましくは、図示されるように少なくとも１種のサブミクロン粉末４４５を含む。水素化触媒４４０は、好ましくは、約１０分から約１５分の間、好ましくは約３５ｐｓｉでそれぞれ付着される。好ましくは３種のサブミクロン粉末４４５のそれぞれは、好ましくは約９９．９９９％よりも高い純度を含む。あるサブミクロン粉末４４５は、好ましくは９９．９９９％よりも高い純度（99.999+%）のニッケルを含む。別のサブミクロン粉末４４５は、代わりに、好ましくは９９．９９９％よりも高い純度のパラジウムを含む。さらに別のサブミクロン粉末４４５は、代わりに、好ましくは９９．９９９％よりも高い純度のチタンを含む。本明細書を解釈するに当たり、当業者であれば、適切な状況下、利用可能な材料、その他の触媒技術、コスト、使用される水素化物材料などを考慮すれば、その他の触媒、例えばその他の金属、プラスチック、樹脂、スラリーなどでも十分であることを、理解するであろう。
好ましくは記述されるような水素化触媒４４０は、全ての水素化触媒４４０の付着が約３０分から約４５分の間を含むように、連続的に付着されることが好ましい。使用される水素化触媒４４０の量は、キャッピングするのに不十分であり、代わりに好ましくは、水素が表面３４６の外層を好ましくは通過し続けて、水素化マグネシウムの形成および蓄積が水素のさらなる吸着を防止することができるような、「ドアマン（門番）」として働く。水素化触媒４４０による表面の調製および処理は、好ましくは必要な表面平滑度をもたらし、好ましくは、接着を通して、表面３４６の著しいアブレーションを引き起こすことなく好ましい量の水素化触媒４４０を含浸させる。
次いで真空チャンバ３１０を、好ましくは窒素で大気圧に戻し、ディスク３１５を、好ましくは、図５に示されるように少なくとも１つのステンレス鋼高温圧力反応器５１０へと取り出す。ステンレス鋼高温圧力反応器５１０は、水素化の準備をするために、好ましくは少なくとも２回のパージサイクルを通して、排出サイクル上０．１トルで窒素パージされることが好ましい。次いでディスク３１５は、好ましくは水素化の用意が調う。
図５は、図１の実施形態１０１による、スピンドル３４５でのディスク３１５の好ましい水素化を例示する、ステンレス鋼高温圧力反応器５１０の概略図を示す。少なくとも１つの加熱要素５６０が、好ましくは約２０℃から好ましくは約３５０℃で、図示されるようにステンレス鋼高温圧力容器５１０を加熱することが好ましい。マグネシウムの熱膨張係数（α）は約２７×１０−６／℃であり、ディスク３１５は、約２０℃から約３５０℃に上昇したときに直径が約１２０ｍｍから約１２１ｍｍに膨張することになると定める。約２０℃から約３５０℃に上昇することにより、約１／２ｍｍ程度だけ中心の穴の直径が閉じるので、熱膨張または水素化による中心の穴のサイズ縮小を防止する必要がある。複数のディスク３１５は、中心の穴の閉鎖を防止するために、図示されるように、スピンドル３４５に配置されることが好ましい。ステンレス鋼の熱膨張係数は、約１７×１０−６／℃である。スピンドル３４５は、約２０℃での約１４．９ｍｍから、約３５０℃での直径約１５ｍｍまで膨張する。マグネシウムはステンレス鋼ほど稠密ではないので、スピンドル３４５は、ディスク３１５が加熱され水素化するにつれ垂直方向にかつ半径方向に膨張するように、ディスク３１５を抑制することが好ましい。
スピンドル３４５から離れた位置での強制的な膨張による熱および内部歪みは、理論的には、ディスク３１５の中心の穴３６０付近、ほぼリング３６５の内部での、水素の吸収を低下させる。吸収のそのような低下は、リング３６５を含めた水素化物ディスク１１０の中心領域に好ましくはレーザが当たらないので、取るに足らないことである。さらに加熱は、好ましくは、過度な応力を与えずに熱平衡および膨張の十分な時間をとることが可能になるように、ゆっくりと増大させる。そのようなゆっくりとした加熱は、好ましくは、圧力のゆっくりとした上昇によって実現される。ゆっくりとした水素化は、好ましくは、水素ガス１５０のより多くの吸収を可能にするが、それは水素化マグネシウムの蓄積が、完全な水素化を妨げる表面３４６付近で生じないからである。
圧力は、好ましくは、水素ガス１５０で大気圧まで上昇させ、図示される少なくとも１つの熱電対５５０は、初期温度が確立されるように、好ましくは約２１．１℃に設定される。温度および圧力の少量の増加は、好ましくは、圧力を約３５バール（５００ｐｓｉ）に、および温度を好ましくは約３５０℃に上昇させるため、好ましくは約６時間にわたり適用されることが好ましい。最終温度および圧力は、好ましくはさらに約２時間維持される。
少なくとも１つのステップモータ５５４は、好ましくは約１８，０００ｒｐｍでディスク３１５を回転させることができるものであり、好ましくは図示されるように少なくとも１つの軸５５２を含む。軸５５２は、好ましくは、図示されるようにステンレス鋼高温圧力反応器５１０内に入る。スピンドル３４５は、好ましくは図示されるように軸５５２に取り付けられ、ステップモータ５５４で、ステンレス鋼高温圧力反応器５１０内のスピンドル３４５を回転させることが可能になる。約１８，０００ｒｐｍでの回転は、好ましくは、初期水素化が完了するとさらに約７００ｐｓｉから約３０００ｐｓｉの間の圧力をディスク３１５上で半径方向に発生させ、好ましくは少量の水素の「過負荷（over loading）」が可能になる。ステップモータ５５４は、好ましくは約１８，０００ｒｐｍで約１時間、スピンドル３４５およびディスク３１５が回転するように、始動させることが好ましい。その後、ディスク３１５は、好ましくは低速になって停止し、好ましくは完全圧力および温度で約１時間以上維持することが可能である。
水素化物ディスク１１０は、ディスク３１５が、好ましくは約７．６％の水素含量で、好ましくはほぼ１００％の水素化マグネシウムになるまで完全に水素化されるにつれて、形成されることが好ましい。ディスク３１５は、理論的には、約１７％だけ水素化中にその寸法が成長するが、レーザが当てられる水素化物ディスク１１０の表面積は、好ましくは同じままである。水素化物ディスク１１０は、空気中では非常に反応性があり、取扱いおよび貯蔵には十分な注意をすべきである。
水素化マグネシウムは、空気中で自然に発火して、酸化マグネシウムおよび水を形成する。そのような発火は強烈な反応であり、水または二酸化炭素を添加することによって停止させることができない。したがって、水素化マグネシウムを含む水素化物ディスク１１０を生成し、貯蔵し、および輸送する実用性の検討が、重要である。水素化物ディスク１１０は、好ましくは、少なくとも１つの不活性環境に貯蔵される。
ステンレス鋼高温圧力反応器５１０から水素化物ディスク１１０を取り出す前に、圧力は、好ましくは、水素ガス１５０の放出を通して大気圧に戻されるべきである。次いで光学的に透明な鉱油６１０（好ましくは、「Ｓｏｎｔｅｘ ＬＴ−１００」）が、好ましくはステンレス鋼高温圧力反応器５１０内にポンプで送出されて、好ましくはあらゆる残留水素ガス１５０を追い出す。ステンレス鋼高温圧力反応器５１０は、好ましくは、ステンレス鋼高温圧力反応器５１０の内部容積から水素化物ディスク１１０およびスピンドル３４５の体積を差し引いた値に等しい体積の光学的に透明な鉱油６１０がポンプで送出された後に、初めて開放することができる。
代わりに、水素化物ディスク１１０は、好ましくは軽い（−１から−２バール）真空中に貯蔵される。そのような軽い真空中に貯蔵する場合、光学的に透明な鉱油６１０は、水素化物ディスク１１０に付着させる必要はない。光学的に透明な鉱油６１０を付着させないことにより、光学的に透明な鉱油６１０を処理するその他の特殊な取扱いを、好ましくは回避することができる。本明細書を解釈するに当たり、当業者であれば、コスト、将来の技術などを考慮すれば、例えば不活性ガス、その他の不活性液体、コーティングなどのその他の不活性環境でも十分であることが理解されよう。
図示されるように、光学的に透明な鉱油６１０（好ましくは、ＣｎＨ２ｎ＋２）は、好ましくは約１．４７の屈折率および約０．９９９７２の光透過率を含む、高度に精製された有機脂肪族炭化水素を含むことが好ましい。光学的に透明な鉱油６１０は、好ましくは、水素化物ディスク１１０と相互に作用しない。光学的に透明な鉱油６１０は、好ましくは、酸化および静電放電を防止する大気絶縁体として働く。本明細書を解釈するに当たり、当業者であれば、適切な状況下、光源の波長、コスト、利用可能な材料などを考慮すれば、樹脂、その他の油、溶液などのその他の大気絶縁体でも十分であることが理解されよう。
さらに、濃度の差による水素の流れは、光学的に透明な鉱油６１０の本質的に高い水素含量により、最小限に抑えられる。好ましくは、ステンレス鋼高温圧力反応器５１０が開放されている場合、光学的に透明な鉱油６１０ならびに製造環境でのあらゆる含水量を避けるために、注意を払うべきである。そのような水分は、光学的に透明な鉱油６１０中で、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の形成を引き起こす可能性がある。さらに、周囲空気は、好ましくは光学的に透明な鉱油６１０中での過酸化水素の発生を防止するためにも、好ましくはできる限り乾燥しているべきである。光学的に透明な鉱油６１０は、好ましくは、通過する光の約０．０２８％のみの損失を有する。好ましくは、光学的に透明な鉱油６１０は、約４０．１０６の分子量と、約１３５℃の引火点と、０．８より高い比重と、約３００℃の沸点とを有する。次に水素化物ディスク１１０を、好ましくは、ステンレス鋼高温圧力反応器５１０から取り出し、好ましくは即座に、図示されるような光学的に透明な鉱油６１０の少なくとも１つの保持容器６００内に配置することができる。好ましくは、光学的に透明な鉱油６１０は、空気との接触が防止されるように水素化物ディスク１１０の周りに存在したままである。上述のように、そのような接触は、マグネシウムの発火を生成する強烈な反応をもたらす可能性がある。
図６は、図１の実施形態１０１による、複数の水素化物ディスク１１０用の少なくとも１つの保持容器６００を例示する概略図を示す。ステンレス鋼高温圧力反応器５１０から、保持容器６００内の光学的に透明な鉱油６１０への水素化物ディスク１１０の移動は、好ましくは、適正な安全性の衣料および適度な発火抑制を利用可能な状態でのみ行うべきである。水素化マグネシウムの適正な取扱いおよび消火の方法の理解は、最も重要である。本出願で提供される情報は、適正なトレーニングの適切な代替例ではない。マグネシウムの火の輝きにより、目の保護具（好ましくは、溶接工のマスク）を着用すべきである。また、水素化マグネシウムの火の強度により、耐熱および耐火性の衣類も着用すべきである。ビニール袋内の砂は、好ましくは、火が発生したらそこに置くように、利用可能であるべきである。卓上および床は、好ましくはソープストーン（石鹸石）またはその他の不活性材料であるべきであり、金属または木材ではない。二酸化炭素（ＣＯ２）消火器または水は、そのような消火器により反応が促進されるので、マグネシウムの火に決して使用すべきではない。代わりに、保持容器６００は、好ましくは、水素化物ディスク１１０を貯蔵するために軽い真空を維持し、光学的に透明な鉱油６１０の必要性がなくなる。
図７Ａは、図１の実施形態１０１による水素化物ディスク１１０からの光学的に透明な鉱油６１０の除去を例示する、少なくとも１つの鉱油除去システム７００の概略図を示す。光学的に透明な鉱油６１０を使用する場合、光学的に透明な鉱油６１０は、好ましくは、鉱油除去システム７００を使用して水素化物ディスク１１０から除去される。約２１４ｋＪ／ｋｇを含む、光学的に透明な鉱油６１０の気化熱が、特に重要である。光学的に透明な鉱油６１０が水素化物ディスク１１０に残されるほど、貯蔵された水素を効率的に放出するのに必要な電力がより大きくなるが、それは水素化物ディスク１１０上に残された光学的に透明な鉱油６１０が、コヒーレント光１７０によって発生した熱の一部を吸収することになるからである。
鉱油除去システム７００は、好ましくは、図示されるように少なくとも１つのディスクスピナ７１０を含む。ディスクスピナ７１０は、好ましくは、図示されるように少なくとも１つのスピナモータ７１５を含む。ディスクスピナ７１０は、好ましくは陰圧領域で動作する。ディスクスピナ７１０は、好ましくは、少なくとも１つのＣＤドライブから適合させてもよい。そのような少なくとも１つのＣＤドライブを適合させるには、全ての電子部品が、好ましくは、光学的に透明な鉱油６１０への曝露から、好ましくは少なくとも１種のポリマーによって、好ましくはポリビニルによって保護されなければならない。使用前、水素化物ディスク１１０は、好ましくは図示されるようにディスクスピナ７１０内に移動し、好ましくはスピナモータ７１５によって約２４，０００ｒｐｍまで回転し、それによって光学的に透明な鉱油６１０のほとんどを回収し、好ましくは再使用に供する。
図７Ｂは、図７Ａの実施形態１０１による水素化物ディスク１１０からの残留鉱油７１２の回収を例示する、鉱油除去システム７００の概略図を示す。鉱油除去システム７００は、好ましくは、図示される少なくとも１つの残留鉱油除去器７１７をさらに含む。残留鉱油除去器７１７は、好ましくは、図示される少なくとも２つの対向する吸引真空器７２０を含む。回転後、対向する吸引真空器７２０は、図示されるように、再使用のため、光学的に透明な鉱油６１０を含むあらゆる残留鉱油７１２をポンプ排出することが好ましい。対向する吸引真空器７２０は、好ましくは、図示されるように水素化物ディスク１１０の直径を実質的に覆う。光学的に透明な鉱油６１０の１００％の回収は、水素化物ディスク１１０にレーザを当てている間、気化することなく行うことはできない。気化を最小限に抑えることによって、好ましくは、レーザを当てるプロセスのエネルギー消費を最小限に抑える。気化した鉱油は、好ましくは、生態学的および安全性を理由として収集すべきである。光学的に透明な鉱油６１０を除去した後、水素化物ディスク１１０は、本明細書で論じられるように（図１および２参照）水素を放出するために、図８で論じたようにディスクプレーヤー２１０に通すことが好ましい。
図８は、図１の好ましい実施形態による少なくとも１つの水素供給システム８００を例示する、概略図を示す。水素供給システム８００は、好ましくは、図示されるように保持容器６００、鉱油除去システム７００、およびディスクプレーヤー２１０を含む。水素化物ディスク１１０は、好ましくは、図示されるように、保持容器６００から鉱油除去システム７００に移動し、好ましくは光学的に透明な鉱油６１０の除去が行われる。光学的に透明な鉱油６１０を実質的に除去した後、図示されるように、水素化物ディスク１１０を、好ましくはディスクプレーヤー２１０に移して水素放出を行う。少なくとも１つの放出プロセスが終了した後、使用した水素化物ディスク９１０を、好ましくは、図示されるように保持容器６００に戻し、安全に貯蔵する。水素化物ディスク１１０の処理は、好ましくは水素の収集が可能になるようにかつ水素化物ディスク１１０が空気に曝されないようにするために、好ましくは陰圧下（約−１トル）で実行される。
透過率８０％を示す水素化マグネシウムとは異なり、マグネシウムは、本明細書で論じられるように製造した場合、鏡のような不透明さを示す。したがって、使用された水素化物ディスク９１０に対する水素化物ディスク１１０の透過率の変動は、好ましくは水素含量を示す。そのような透過率の変動は、好ましくは、少なくとも１つの使用された水素化物ディスク９１０をそのような少なくとも１つの水素化物ディスク１１０と区別するのに使用することができ、好ましくは少なくとも１つの「ガス」ゲージ８８０として使用することもできる。少なくとも１つの透過率プローブ８５０は、好ましくは、貯蔵されたディスク８６０を集計する。透過率の情報は、少なくとも１つのプロセッサ８７０に伝達され、そこで、そのような少なくとも１つの水素化物ディスク１１０とそのような少なくとも１つの使用された水素化物ディスク９１０との量が決定される。次いで、利用可能な水素の貯蔵量に関して少なくとも１つの値が決定され、少なくとも１つの「ガス」ゲージ８８０に示される。
水素供給システム８００は、好ましくは、図示されるように少なくとも１つの凝縮タンク８１０をさらに含む。処理により放出されたガスは、水素ガス１５０の他に、気化した鉱油（光学的に透明な鉱油６１０を使用した場合）を含有する可能性がある。そのようなガスは、好ましくは収集され、好ましくは凝縮タンク８１０に入る。凝縮タンク８１０は、好ましくは、大気圧で少なくとも１つの冷却環境を含む。光学的に透明な鉱油６１０は、嫌気性雰囲気中での気化によって、その構成成分である要素へと解離しない。光学的に透明な鉱油６１０は、好ましくは、図示されるように凝縮タンク８１０内に再度捕捉される。
光学的に透明な鉱油６１０を凝縮タンク８１０内で凝縮した後、水素ガス１５０が、好ましくは水素駆動機器８３０に供給される。代わりに好ましくは、水素ガス１５０は少なくとも１つの圧力タンク８２０内で加圧されて、少なくとも１つの圧力の雰囲気になり、その後、図示されるように水素駆動機器８３０に供給される。水素供給システム８００により供給された水素ガス１５０は、好ましくは、定常的に動作するように、水素駆動機器８３０に必要とされる水素ガスの供給を維持する。圧力タンク８２０は、好ましくは水素ガスリザーブとして働き、水素供給システム８００の水素放出速度を超えた、限られた時間内での水素ガス１５０の加速的な使用を可能にする。圧力タンク８２０は、好ましくは、水素駆動機器８３０の少なくとも１つの短い増加供給需要に応じて十分な量が得られるように寸法決めすることができる。
水素駆動機器８３０は、好ましくは、水素ガス１５０を使用するのに適合させた少なくとも１つの車両エンジンを含む。そのような少なくとも１つの車両エンジンは、好ましくは少なくとも１つの燃焼エンジンを含み、代わりに好ましくは、少なくとも１つのハイブリッドエンジンを含み、代わりに好ましくは少なくとも１つの水素電力電池駆動エンジンを含む。本明細書を解釈するに当たり、当業者であれば、適切な状況下、利用可能性、コスト、目的などを考慮すれば、調理機器、発生器、加熱器などのその他の水素駆動機器でも十分であることを理解するであろう。そのような少なくとも１つの車両エンジンへの適用では、圧力タンク８２０が、好ましくは、最大約１／２ｋｇの水素ガス１５０を保持することができる約２リットルのサイズを含む。出願人は、関連ある状況下、約２リットルのサイズの圧力タンク８２０によって、加速のための高い消費量の約３０秒のバーストが可能になることを究明した。そのような３０秒のバーストの後、圧力タンク８２０を再充填することができ、出願人により同様に究明されたように、約５０秒の回復時間が得られる。
少なくとも１つの典型的な車両を含む水素駆動機器８３０の場合、水素供給システム８００は、毎時５０マイルよりも良好に維持するために、水素を約１．３ｋｇ／時の供給速度で送達すべきである。厚さ１４４、水素化物ディスク１１０の回転速度、半導体レーザダイオード１６５の電力、および半導体レーザダイオード１６５の数は、そのような少なくとも１つの供給速度に到達するように最適化すべきである。半導体レーザダイオード１６５が弱すぎる場合、水素化物ディスク１１０の回転速度は、十分な水素を遊離するように遅くしなければならない。次いで遅い回転速度の水素化物ディスク１１０は、燃料の適切な供給を維持するために、複数の半導体レーザダイオード１６５と複数のディスクプレーヤー２１０とを必要とすることになる。
出願人は、実験によるものも含め、１つの半導体レーザダイオード１６５（約７６０ｎｍで）を約２×の動作速度（約２．６ｍ／秒）で使用することにより、約１．２グラムの水素を放出するのに約３３分を要することを究明した。この動作速度を使用することにより、毎時約１．３ｋｇというそのような少なくとも１つの供給速度を送出するのに、約８個の半導体レーザダイオード１６５をそれぞれ有する約１４８個のディスクプレーヤー２１０が必要となる。このため、収容するのにさらに１０ｋｇおよび２立方フィートが必要になると考えられる。合計レーザ電力は、約２３６ワット（０．３２馬力）を含み、ディスク交換機構を備えたそのような約１４８個のディスクプレーヤーは、約３００ワット（０．４馬力）が必要と考えられる。好ましくは、複数の半導体レーザダイオード１６５を使用する場合、各半導体レーザダイオード１６５は、水素化物ディスク１１０の中心からの距離に比例して電力が異なるが、それは実際の線形速度が半径の関数だからである。多数の半導体レーザダイオード１６５は、好ましくは少なくとも１つのダイオードレーザアレイと、好ましくは少なくとも１つのバーレーザと置き換えることができる（少なくとも本明細書のこの配置構成は、そのような少なくとも１つの光励起器が少なくとも１つのレーザアレイを含む状態を具体化する）。
比較により、出願人は、実験によるものも含め、別の半導体レーザダイオード１６５（約７８０ｎｍで）を約４８×の動作速度で使用することにより、３分しか必要としないことを究明した。約４８×で、約８個の半導体レーザダイオード１６５をそれぞれ備える約１４個のディスクプレーヤー２１０は、そのような少なくとも１つの供給速度を送出する。これらの条件下、水素供給システム８００の動作には、約０．２５馬力が必要である。
出願人は、実験の知見および約５０％という燃料電池効率を基にして、水素供給システム８００を運転するのに必要な生成された電力のパーセンテージが、約１パーセントを含むと究明した。
図９は、図１の実施形態１０１による、使用された水素化物ディスク９１０の再水素化を例示する、少なくとも１つの水素再充填システム９００の概略図を示す。少なくとも１つの使用された水素化物ディスク９１０は、好ましくは、図示されるように少なくとも１つの水素プラズマ流９３０中に進入させることにより再充填される。水素プラズマ流９３０は、好ましくは、図示されるように多量に充填された水素イオンを含む。水素プラズマ流９３０は、図示されるように、好ましくは少なくとも１種のマイクロ波９２０および少なくとも１種のラジオ波９２５を用いて、好ましくは少なくとも２種のマイクロ波９２０およびそのような少なくとも２種のラジオ波９２５を用いて注入された水素ガスから生成されることが好ましい。マイクロ波９２０は、好ましくは、図示されるように少なくとも１つのマイクロ波発生器９２２から発生させる。ラジオ波９２５は、好ましくは、図示されるように少なくとも１つのラジオ波発生器９２７から発生させる（少なくとも１つの電磁場を発生させるように構成され配置された少なくとも１つの電磁場発生器を本明細書で少なくとも具体化するこれらの発生器は、水素プラズマの少なくとも１つの供給流を形成するのに十分である）。水素プラズマ流９３０は、好ましくは約２０００℃の温度を含む。多量に充填されている水素プラズマ流９３０は、好ましくは、図示されるように、使用された水素化物ディスク９１０を包囲する。水素プラズマ流９３０は、使用された水素化物ディスク９１０を包囲するので、水素プラズマ流９３０は冷却され、好ましくは図示されるように使用された水素化物ディスク９１０に吸収される。水素再充填システム９００は、好ましくは、使用された水素化物ディスク９１０を水素プラズマ流９３０に約０．１５秒間曝し、好ましくはその結果、図示されるように、好ましくは水素化物ディスク１１０に実質的に類似したおよび水素化物ディスク１１０と実質的に同様に使用可能な再充填された水素化物ディスク９１５が得られる。好ましくは、水素再充填システム９００は、使用された水素化物ディスク９１０が保持容器６００内にある間、先に進むことができ、好ましくは再充填された水素化物ディスク９１５が燃焼する危険性が減じられる。
図１０は、図１の実施形態１０１による少なくとも１つの燃料補給法７３０を例示する図を示す。水素ガス１５０は、好ましくは、水素を製造し貯蔵するステップ７３５において、図示されるように少なくとも１つの工場７３２で貯蔵され製造される。水素ガス１５０は、好ましくは、水素を燃料補給センターに輸送するステップ７４０において、図示されるように、少なくとも１台の水素輸送車両７４２で少なくとも１つの燃料補給センター７４７に輸送される。少なくとも１台の水素を動力とする車両７５０は、図示されるような水素化マグネシウムディスクを再充填するステップ７４５において、図９に示される水素再充填システム９００を好ましくは使用して、燃料補給することが好ましい。燃料補給法７３０は、好ましくは、水素化物ディスク１１０を置き換えることなく、燃料補給および使用の多数のサイクルを可能にする。
図１１は、図１の実施形態１０１による、少なくとも１つのディスク交換法７６０を例示する図を示す。そのような少なくとも１つの使用された水素化物ディスク９１０の、再充填性が不十分である場合、使用された水素化物ディスク９１０は、好ましくは、図示されるように水素化物ディスク１１０と交換することができる。複数の、そのような少なくとも１つの水素化物ディスク１１０は、好ましくは、図示されるようなディスクを製造するステップ７６５において、少なくとも１つの工場７６７で図３〜６に示されるように製造される。さらに、ディスクを製造するステップ７６５では、好ましくは、水素化物ディスク１１０を製造するのに必要な材料を、図示されるように使用された水素化物ディスク９１０からリサイクルすることができる。複数の、そのような少なくとも１つの水素化物ディスク１１０は、好ましくは、ディスクをサービスステーションに輸送するステップ７７０において、図示される少なくとも１つのサービスステーション７７７に、少なくとも１台のディスク輸送車両７７２で輸送される。そのような輸送された複数の、そのような少なくとも１つの水素化物ディスク１１０（少なくとも１つの相当量の水素を貯蔵するように構成され配置された、少なくとも１つの水素貯蔵器を、本明細書で少なくとも具体化する）は、好ましくは、保持容器６００で貯蔵される間のように（図６参照）、輸送中は光学的に透明な鉱油６１０に浸漬される。サービスステーション７７７で、水素を動力とする車両７５０の使用された水素化物ディスク９１０のそれぞれは、好ましくは、図示されるようにディスクを交換するステップ７７５において新しい水素化物ディスク１１０に交換される。複数の使用された水素化物ディスク９１０は、好ましくは、ディスクをリサイクルするために戻すステップ７８５において、図示されるようにリサイクルのための工場７６７に、ディスク輸送車両７７２で輸送され戻される。
図１２Ａは、本発明の好ましい実施形態による少なくとも１つの水素化物ディスク１２１０を例示する、平面図を示す。
図１２Ｂは、図１２Ａの好ましい実施形態による、水素化物ディスク１２１０の拡大図を示す。
図１２Ａおよび１２Ｂを参照すると、実施形態１２００のほとんどの特徴は好ましい実施形態１０１から繰り返されるが、図示される実施形態１２００において、実施形態１２００は、好ましくは図示されるように水素化物ディスク１２１０を含む。水素化物ディスク１２１０は、好ましくは、主として水素化マグネシウムを含む（そのような少なくとも１つの金属表面部分が水素化マグネシウムを含む状態を、本明細書では少なくとも具体化する）。本明細書を解釈するに当たり、当業者であれば、適切な状況下、将来の材料、経済性、貯蔵された水素の密度などの課題を考慮すれば、その他の金属、プラスチック、ガラスなどの水素を吸収することが可能なその他の材料でも十分であることを理解するであろう。
水素化物ディスク１２１０は、好ましくは、約１／２ｍｍの厚さ１２１２を有する。水素化物ディスク１２１０は、好ましくは、約５０ｍｍから約１５０ｍｍの間、好ましくは約１２０ｍｍの外径１２１４を有する。好ましくは、水素化物ディスク１２１０は、好ましくは約５ｍｍから約１５ｍｍの間、好ましくは約１５ｍｍの内径を有する。本明細書を解釈するに当たり、当業者であれば、適切な状況下、将来の技術、コスト、将来の適用例などの課題を考慮すれば、その他の寸法でも十分であることを理解するであろう。
水素化物ディスク１２１０は、好ましくは、少なくとも１つの表面積拡張器１２２０、好ましくは穿孔１２２５（図１３参照）をさらに含む。表面積拡張器１２２０は、好ましくは水素化物ディスク１２１０の表面積の量を増加させ、そのため好ましくは、水素化時間および水素化圧力が減じられる。各穿孔１２２５は、好ましくは約１００ｎｍから約５０マイクロメートルの間、好ましくは約５０マイクロメートルの直径を有することが好ましい（そのようなキャビティのそれぞれが約５０マイクロメートルの直径を有する状態を、少なくとも本明細書で具体化する）。本明細書を解釈するに当たり、当業者であれば、適切な状況下、材料の膨張、コスト、将来の穿孔法などの課題を考慮すれば、その他の寸法でも十分であることが理解されよう。
多数の穿孔１２２５は、好ましくは、約１５０マイクロメートルの間隔を空けて配置される（中心から中心までを測定）。穿孔１２２５は、好ましくは、図示されるようにその配置構成が極線アレイであるものを含む。本明細書を解釈するに当たり、当業者であれば、適切な状況下、将来の技術、コスト、材料などの課題を考慮すれば、例えば直線アレイ、６角形アレイなどのその他の配置構成でも十分であることが理解されよう。
水素化物ディスク１２１０は、好ましくは、図示されるように少なくとも１つの構造的完全性維持器（structural integrity maintainer）１２３０をさらに含む。構造的完全性維持器１２３０は、好ましくは、図示されるように少なくとも１つの非穿孔「支柱」またはバンド１２３５を含む（そのような少なくとも１つの金属表面部分が、剛性を付与するように構成され配置された複数の非多孔質支柱部分を含む状態が、少なくとも本明細書では具体化される）。非穿孔バンド１２３５は、好ましくは、図示されるように水素化物ディスク１２１０の内径から外径まで延びる。非穿孔バンド１２３５は、好ましくは、図示されるように約２−３／４ｍｍの幅１２２７を有する。構造的完全性維持器１２３０は、好ましくは、図示されるように少なくとも１つの非穿孔内部リング１２４０と少なくとも１つの非穿孔外部リング１２４５とを含む。非穿孔内部リング１２４０は、好ましくは、図示されるように約２ｍｍの半径方向の幅１２４２を有する。非穿孔外部リング１２４５は、好ましくは、約１ｍｍという半径方向の幅１２４７を有する。非穿孔バンド１２３５、非穿孔内部リング１２４０、および非穿孔外部リング１２４５は、好ましくは穿孔１２２５を含まない。非穿孔内部リング１２４０および非穿孔外部リング１２４５は、好ましくは、水素化物ディスク１２１０の中心と同心である。本明細書を解釈するに当たり、当業者であれば、適切な状況下、将来の技術、コスト、材料などの課題を考慮すれば、その他の構造的完全性の幾何形状、例えば４個以上の中心リング、半径方向に交互に配列したバンド、平行なバンドなどでも十分であることが理解されよう。
図１３は、図１２Ｂの断面１３−１３の、拡大断面図を示す。
穿孔１２２５は、好ましくは、図示されるように水素化物ディスク１２１０を完全に貫通する。本明細書を解釈するに当たり、当業者であれば、適切な状況下、将来の技術、コスト、材料などの課題を考慮すれば、その他の貫入深さ、例えばほぼ中程までの深さ、様々な深さなどでも十分であることが理解されよう。
穿孔１２２５は、好ましくは、図示されるように水素化物ディスク１２１０の表面１２５０に垂直な方向から約４５度（図示されるように、角度θ）の角度をなす（この配置構成は少なくとも本明細書で、そのような少なくとも１つのパターンのキャビティが、そのような少なくとも１つの金属表面部分に対して約４５度という少なくとも１つの角度を有する状態を具体化している）。本明細書を解釈するに当たり、当業者であれば、適切な状況下、将来の技術、コスト、レーザ入射などの課題を考慮すれば、その他の穿孔角度でも十分であることが理解されよう。
穿孔１２２５は、好ましくは図示されるように直線状である。本明細書を解釈するに当たり、当業者であれば、適切な状況下、将来の技術、コスト、材料などの課題を考慮すれば、その他の穿孔幾何形状、例えば螺旋状、渦巻き状、Ｌ字形などでも十分であることが理解されよう。
穿孔１２２５（そのような少なくとも１つの金属表面部分が、実質的に均一な多孔率を提供するように構成され配置されている少なくとも１つのパターンのキャビティを含む状態を、少なくとも本明細書では具体化している）は、好ましくは、中心軸に直角な円形断面を含む。本明細書を解釈するに当たり、当業者であれば、適切な状況下、将来の技術、コスト、レーザ入射などの課題を考慮すれば、その他の穿孔断面、例えば楕円形、６角形、スリットなどでも十分であることが理解されよう。
水素化物ディスク１２１０は、好ましくは、図示されるように表面１２５０付近に埋め込まれた触媒粒子１２５５をさらに含む。触媒粒子１２５５は、好ましくは、ニッケルを含み、好ましくはパラジウムを含む。触媒粒子１２５５は、好ましくは、少なくとも１つの近原子サイズをそれぞれ含む。本明細書を解釈するに当たり、当業者であれば、適切な状況下、将来の技術、コスト、材料などを考慮すれば、その他の触媒、例えばマグネシウム、炭素、プラスチックなどでも十分であることが理解されよう。
水素化物ディスク１２１０は、さらに、好ましくは、図示されるように少なくとも１つのコーティング１２６０を含む。コーティング１２６０は、好ましくは、散在させたＮｉおよび化学量論的なＭｇ２Ｎｉを含む。コーティング１２６０、触媒粒子１２５５、および水素化物ディスク１２１０中のマグネシウムの間の表面１２５０で形成された共晶化合物は、好ましくは、コーティング１２６０（そのような少なくとも１つの金属表面部分が、実質的にニッケルおよびＭｇ２Ｎｉを含む少なくとも１つの薄い表面コーティングを含む状態を、少なくとも本明細書では具体化している）が水素化物ディスク１２１０から分離するのを防止する。本明細書を解釈するに当たり、当業者であれば、適切な状況下、将来の技術、コスト、材料などの課題を考慮すれば、その他のコーティング、例えば純粋なＭｇ２Ｎｉ、純粋なニッケル、プラスチック、サーメットなどでも十分であることが理解されよう。
図１４は、図１３の実施形態１２００による水素化物ディスク１２１０の原子配列を例示する、概略図を示す。水素化物ディスク１２１０は、好ましくは、図示されるように水素貯蔵材料１２７０の、好ましくはマグネシウム１２７２の多数の層１２６５を含む。水素貯蔵材料１２７０は、好ましくは、図示されるように少なくとも１つの結晶質構造１２７５を含む。結晶質構造１２７５で、水素貯蔵材料１２７０は、好ましくは図示されるように水素１２８０を貯蔵する。
図１５は、図１４の好ましい実施形態による、少なくとも１つの水素化物ディスク製造プロセス１５００を例示する、フローチャートを示す。水素化物ディスク製造プロセス１５００は、好ましくは、水素貯蔵材料１２７０の少なくとも１つのシート１４１０を沈降させるステップ１５１０；ディスクを切断するステップ１５２０；ディスクを穿孔するステップ１５３０；ディスクをエッチングするステップ１５４０；ディスクを洗浄するステップ１５５０；触媒を埋め込むステップ１５６０；およびディスクをコーティングするステップ１５７０を含む。水素化物ディスク製造プロセス１５００中、使用される材料および実施されるプロセスは、好ましくは、不活性雰囲気中で維持され、代わりに好ましくは真空中で維持される。
水素貯蔵材料１２７０の少なくとも１つのシート１４１０を沈降させるステップ１５１０において（水素を貯蔵するように適合された少なくとも１種の水素貯蔵器材料を沈降させる状態を、少なくとも本明細書では具体化している）、水素貯蔵材料１２７０の少なくとも１つのシート１４１０は、好ましくは、図１６に示されるように沈降技法１６１０を使用して沈降させる。シート１４１０は、好ましくは約９９重量％のマグネシウムを含み、好ましくは約０．６ｍｍの厚さを有する。シート１４１０は、好ましくは、高い強度、低い反射率、および水和したときのより高いアマルガム化をもたらすように設計された金属を添加することによって、製作される。シート１４１０は、好ましくは、マグネシウム、ニッケル、リチウム、ホウ素、アルミニウム、銅、亜鉛、および鉄を、表１に列挙する重量比で含む。
ディスクを切断するステップ１５２０では（そのような少なくとも１種の水素貯蔵器材料を、少なくとも１つの幾何形状に切断する状態を、少なくとも本明細書で具体化している）、シート１４１０（そのような少なくとも１つの金属表面部分が、ディスクに切断されるようにかつそのような穴を含有するように適合された沈降マグネシウムプレートを含む状態が、少なくとも本明細書では具体化されている）は、好ましくは約１２０ｍｍの直径を含みかつ約１５ｍｍの直径の中心の穴１４２５を含む、図示されるような少なくとも１つのディスク１４２０に切断される。ディスク１４２０の寸法は、好ましくは、１９８８年に除去可能な貯蔵媒体（ＣＤ−Ｒ）として導入された従来のコンパクトディスクに、水平的には類似している。本明細書を解釈するに当たり、当業者であれば、適切な状況下、将来の技術、コスト、材料などの課題を考慮すれば、その他のディスク製造プロセス、例えばディスクを直接沈降させ、シリンダを沈降させるなどのプロセスでも十分であることが理解されよう。
ディスクを穿孔するステップ１５３０では（そのような少なくとも１種の水素貯蔵器材料を穿孔する状態が、少なくとも本明細書では具体化されている）、ディスク１４２０は、好ましくは穿孔され、好ましくは５００，０００個超の穿孔１２２５を備え、好ましくは少なくとも１つの穿孔ディスク１４３０を形成する。少なくとも１つの穿孔プロセス１７００は、図１７に関連して論じる。
ディスクをエッチングするプロセス１５４０では（そのような少なくとも１種の水素貯蔵器材料の少なくとも１つの表面を、少なくとも１種の化学薬品でエッチングする状態が、少なくとも本明細書では具体化されている）、穿孔したディスク１４３０を、好ましくは約４０％から約５０％の濃度の好ましくは塩化水素ガス１５４５に短時間曝して、好ましくはサブミクロンの表面テクスチャを提供する。そのような塩化水素ガスに曝すステップは、好ましくは約７０℃の温度で、好ましくは約２ｐｓｉで、好ましくは約１５秒間にわたり実施される。ディスクをエッチングするプロセス１５４０は、好ましくは少なくとも１つのエッチングされた穿孔ディスク１４４０を生成する。
ディスクをエッチングするステップ１５４０の後、次いでエッチングされた穿孔ディスク１４４０を、好ましくは不活性雰囲気の低圧サンドブラスタ内に配置する。ディスクを洗浄するステップ１５５０では（そのような少なくとも１つの表面を洗浄してそのような少なくとも１種の化学薬品を除去する状態が、少なくとも本明細書では具体化されている）、エッチングされた穿孔ディスク１４４０は、真空供給流と真空除去システムとを分離するように結合された円形に配置された一連の窒素ガスノズル１５５３から、好ましくは約２５ｍｍ離れて配置されたプレート上で、好ましくは回転させる。エッチングされた穿孔ディスク１４４０は、好ましくは、＜５００メッシュの約９９．９５％の噴霧化マグネシウム粉末１５５５で、好ましくは窒素ガス（約９９．９９９％の純度）の弱い圧力下で「洗浄」して、好ましくは、エッチングされた穿孔ディスク１４４０上には残留塩素またはＭｇＣｌ２が残されていないことを確実にし、好ましくはごく微量の（＜１００ｐｐｍ）Ｍｇ（ＮＨ３）６Ｃｌ２しか検出できないことを確実にする。ディスクを洗浄するステップ１５５０は、好ましくは、少なくとも１つの洗浄されたディスク１４５０をもたらす。
触媒を埋め込むステップ１５６０では（そのような少なくとも１つの表面に、そのような少なくとも１つの表面の水素化を支援するように構成され配置された少なくとも１種の触媒を埋め込む状態が、少なくとも本明細書では具体化されている）、窒素ガスを次いで使用して触媒粒子１２５５を供給し、好ましくはニッケル（９９．９９９％よりも高い純度）およびパラジウム（９９．９９％よりも高い純度）粉末（＜５００メッシュで）を沈降させ噴霧化して、ディスク１４５０を洗浄する。触媒粒子１２５５の供給は、好ましくは、約５ｐｓｉから約１５ｐｓｉの間で、約５秒から約１０秒に及ぶ時間、実施する。オーバースプレーは、好ましくは、結果的に行われる平方ｍｍ当たり約０．０５秒の曝露を触媒粒子１２５５に対して行う。ディスクを洗浄するステップ１５５０および触媒を埋め込むステップ１５６０は、好ましくは、得られる触媒付きディスク１４６０中のマグネシウムの著しいアブレーションなしでまたはディスクをエッチングするステップ１５４０で生成される表面積を減少させることなく、触媒要素として機能するように、簡単な衝突接着を通して必要な触媒粒子１２５５を好ましくは提供する。マグネシウム、ニッケル、およびパラジウム粉末の衝突は、好ましくは触媒付きディスク１４６０の表面にサブミクロンの破壊を生成し、好ましくは埋め込まれた粒子（触媒粒子１２５５）を提供して、ＭｇＨ２から脱水素化するときの、マグネシウムの再度の核形成のための沈降点として、好ましくは機能させる。
ディスクをコーティングするステップ１５７０では（少なくとも１つの表面反応防止器を備えたそのような少なくとも１つの表面を、コーティングする状態を、少なくとも本明細書では具体化している）、コーティング１２６０が、好ましくは触媒付きディスク１４６０に付着される。ニッケルカルボニルおよびマグネシウムは、好ましくは個別の分解反応器１５７５内で、好ましくは昇華によって、好ましくは分解し、その結果、ガス状のニッケル１５７３およびガス状のマグネシウム１５７７が得られる。ガス状ニッケル１５７３およびガス状マグネシウム１５７７は、好ましくは反応器１５７２内に供給される。ガス状ニッケル１５７３およびガス状マグネシウム１５７７の原子は、好ましくは冷却された触媒付きディスク１４６０上に好ましくは沈降するときに、好ましくは互いに混合される。このプロセスは、ディスクの加熱および冷却のサイクルで繰り返される。コーティング１２６０は、好ましくは、含浸されたマグネシウムの蒸気およびガス状沈降物から生成される。コーティング１２６０は、好ましくは、貯蔵器内に貯蔵された水素が失われるのを防止するのを支援する。ディスクをコーティングするステップ１５７０は、沈降ステージ１６８０（図１６参照）として触媒付きディスク１４６０を使用した、シートを沈降させるステップ１５１０に類似した沈降技法１６１０を利用する。
水素化物ディスク製造プロセス１５００は、好ましくは、少なくとも１つの水素化の準備ができたディスク１５８０をもたらす。水素化の準備ができたディスク１５８０は、好ましくは約９．５グラムを含み、好ましくは表面から２マイクロメートルでは５ｇ／ｃｍ３超の平均水素化前密度を有し、好ましくは穿孔領域の表面から下に２マイクロメートルから２０マイクロメートルまでの深さでは１．８ｇ／ｃｍ３超の密度を有し、穿孔されていない領域の２０マイクロメートルから中心の２５０マイクロメートルまでの深さでは１．７４〜１．７８ｇ／ｃｍ３を有する。
図１６は、図１５の好ましい実施形態によるシート製造プロセス１６００を例示する、概略図を示す。シート製造プロセス１６００は、好ましくは、図示されるような沈降技法１６１０を含む。沈降技法１６１０では、少なくとも１種の構成成分１６２０が、好ましくは少なくとも１つの分解反応チャンバ１６３０内で分解する。分解反応チャンバ１６３０は、好ましくは構成成分１６２０を加熱すると共に真空１６４０を維持する。温度１６５０および真空１６４０は、好ましくは、構成成分１６２０が好ましくは昇華して少なくとも１種のガス状構成成分１６６０を形成する、少なくとも１つの条件を含む。
ガス状構成成分１６６０は、好ましくは、少なくとも１つの沈降チャンバ１６７０に移される。沈降チャンバ１６７０は、好ましくはガス状構成成分１６６０を冷却し、好ましくはガス状構成成分１６６０を少なくとも１つの沈降ステージ１６８０上に沈降させる。沈降ステージ１６８０は、好ましくは少なくとも１つの沈降温度１６９０まで冷却される。沈降技法１６１０は、好ましくは、多数の構成成分１６６０の均一な分布を可能にし、好ましくは分子を層状にして、表１に列挙される構成要素１６６０を使用してシート１４１０を形成する。
本明細書を解釈するに当たり、当業者であれば適切な状況下、その他のシート製造プロセス、例えばスパッタ沈降、電解沈降、その他の将来の分子層状化技法などでも十分であることが理解されよう。
図１７は、図１５の好ましい実施形態による少なくとも１つの穿孔プロセス１７００を例示する、少なくとも１つの穴開けチャンバ１７１０の概略図を示す。
穿孔プロセス１７００では、ディスク１４２０は、好ましくは低温不活性雰囲気中に配置され、好ましくは少なくとも１つのサブミクロン感受性３次元ステージを含む好ましくは少なくとも１つのステージ１７２０上に平らに固定される。ステージ１７２０は、好ましくは冷却され；穴開けチャンバ１７１０は、好ましくは真空１７１２中で保持される。少なくとも１つの圧力プレート１７３０は、好ましくは少なくとも１つのオリフィス１７４０を含む。圧力プレート１７３０は、好ましくはディスク１４２０を覆い、好ましくは穿孔プロセス１７００中に歪むのを防止するために圧力を加える。オリフィス１７４０は、好ましくはディスク１４２０の直径約０．７ｍｍの円形表面積を露出させる。ステージ１７２０は、好ましくは、穿孔プロセス１７００中にディスク１４２０の種々の部分が露出するように移動する。
少なくとも１つのレーザ１７５０は、好ましくはオリフィス１７４０を通して、好ましくはディスク１４２０を穿孔する。レーザ１７５０は、好ましくはニオブ−ＹＡＧレーザを含む。レーザ１７５０は、好ましくは２パーセント未満の発散で、直径約４５マイクロメートルの光線１７５２を収束する能力により、コリメートされることが好ましい。レーザ１７５０は、好ましくは、ディスク１４２０に対して約４５度の角度で入射する。本明細書を解釈するに当たり、当業者であれば適切な状況下、その他の穿孔プロセス、例えばワイヤドリル、プラズマドリルなどでも十分であることを理解するであろう。
少なくとも１つの穴開けシーケンスによれば、任意の約１分間で、その前に配置された穿孔１２２５の約１ｍｍ以内に穿孔１２２５が全く配置されないように、穿孔１２２５が設けられる。少なくとも１つの真空器１７６０は、ディスクを洗浄するステップ１５５０で後に再使用するために、穿孔プロセス１７００中に気化したマグネシウム１７７０を排気する。歪みは、圧力プレート１７３０およびそのような少なくとも１つの穴開けシーケンスにより防止される。
図１８は、図１５の好ましい実施形態による少なくとも１つの水素化プロセス１８００を例示する、図式的なフローチャートを示す。
水素化プロセス１８００は、好ましくは、ディスクをスピンドルに通すステップ１８１０で示されるように、少なくとも１つのスペーサ１１１０の間の少なくとも１つのスレッド付きスピンドル１８１２に、水素化の準備ができたディスク１５８０を配置するステップを含む。スペーサ１１１０は、好ましくは清浄化され真空中で熱処理されることにより、使用前に不純物が除去される。水素化の準備ができたディスク１５８０は、少なくとも１つのスレッド付きスピンドル１１１５に、少なくとも１つのナット１１１３でスペーサ１１１０の間に固定される。
水素化プロセス１８００は、好ましくは約５００℃の温度が可能でありかつ好ましくは約６５バールを超える圧力が可能な、少なくとも１つの反応器１１２０を用いることが好ましい。水素化プロセス１８００は、好ましくは、約５５℃から約４４０℃の間で、かつ好ましくは約２バールから約３０バールの間で、好ましくは約２時間から約６時間に及ぶ期間にわたり、行われる。マグネシウムは、稠密充填結晶構造に近いので、水素の吸収および脱着の動態を改善するための可能な異性体構成では、双晶化が可能であり、好ましくは望ましい。したがって、水素化プロセス１８００は、好ましくは可能な限りアニーリングを回避し、および好ましくは水素化物ディスク１２１０内の水素の均等な分布を可能にする、低速ステッププロセス（温度ステージングプロセス１８２０）を使用することが好ましい。
水素化プロセス１８００は、好ましくはほぼ液体状態にまで冷却した、瓶詰めされた超純粋（９９．９９９％）な水素ガス、好ましくはＡＬＰＨＡＧＡＺ ２（冷却された水素１８３５）を好ましくは使用する。温度ステージングプロセス１８２０のステージ１８２３中、少量の冷却された水素１８３５が、高速高圧注入によって反応器１１２０内に好ましく導入される。少なくとも１つの注入弁１８３７は、好ましくは約１０秒の間隔でほぼ毎秒、好ましくは冷却した水素１８３５の約１μｓのブラストを生成する。約１０秒の間隔は、好ましくは約１０回繰り返される。冷却水素の繰り返される導入によって、冷却された水素１８３５が反応器１１２０内に超音速で膨張するにつれ、音圧波が好ましく生成される。超音速波は、好ましくはコーティング１２６０の亀裂発生を容易にし、好ましくは水素化の準備ができたディスク１５８０内でのより深い水素化を可能にし、好ましくは後に水素化物ディスク１２１０から吸着する。
図１９は、図１８の好ましい実施形態による水素化プロセス１８００中の温度ステージングプロセス１８２０を例示する、チャート図を示す。
反応器１１２０内の温度は、ステージ１８２１において、好ましくは約２０℃からゆっくりと上昇し、好ましくは約１時間で、好ましくは約５５℃、約１５０℃、および約３００℃で平衡に到達することが可能である。ステージ１８２１は、約２バールという一定の水素圧力を含む。ステージ１８２２では、温度が好ましくは後に約５５℃まで低下し、圧力は、好ましくは約３０バールに上昇する。次いで温度は好ましくは上昇し、好ましくは約１時間で、約５５℃、約１５０℃、および約３００℃で再び平衡に達することが好ましくは可能になる。ステージ１８２２は、約３０バールという一定の圧力も含むが、好ましくは温度が上昇するにつれベントを利用する。次いで温度は、好ましくは約４４０℃まで上昇し、好ましくは約３５０℃から約４３０℃の間は特に素早く移動して、アニーリングを減少させる。
ステージ１８２３では、反応器１１２０が、好ましくは約４４０℃の温度をさらに約１時間維持した後、冷却される。ステージ１８２４では、好ましくは約３０バールという一定の水素圧力下にある間、反応器１１２０は、好ましくは約１３５℃に冷却される。圧力は、好ましくは水素の約２バールまで低下し、水素化物ディスク１２１０は、ステージ１８２５で好ましくは約２バールという一定の圧力下、好ましくは約５５℃までさらに冷却される。次いで水素化物ディスク１２１０は、好ましくは、約５５℃および約１〜２バールの少なくとも１つの不活性ガス炉に取り出されて、ステージ１８２６に供される。次いで水素化物ディスク１２１０は、好ましくは、炉の温度が低下するにつれて冷却され、好ましくは不活性ガスが添加されて、約１〜２バールの一定の正の大気圧を確実にする。
図２０は、図１８の好ましい実施形態によるスペーサ１１１０を例示する、斜視図を示す。スペーサ１１１０は、好ましくは、約３ｍｍの厚さを有する。スペーサ１１１０は、好ましくは水素化の準備ができたディスク１５８０の可能な限り広い表面積に水素を流すように設計された、少なくとも１つのベンチレータ１１１５を含むことが好ましい。スペーサ１１１０は、好ましくは、水素化プロセス１８００中に、水素化の準備ができたディスク１５８０の歪みを防止する。スペーサ１１１０は、好ましくは、チタン、好ましくは９９．９８％のチタンを含む。スペーサ１１１０は、水素化プロセス１８００中の膨張の原因となる、水素化の準備ができたディスク１５８０の外径１２１４を越えて、好ましくは延びる、約１３０ｎｍの外径１１１２を有することが好ましい。
図２１Ａは、本発明の好ましい実施形態による少なくとも１つの水素化物ディスク１９１０を例示する、平面図を示す。
図２１Ｂは、図２１Ａの好ましい実施形態による水素化物ディスク１９１０の拡大図を示す。
図２２は、図２１Ｂの断面２２−２２の拡大図を示す。
図２１Ａ、図２１Ｂ、および図２２を参照すると、ディスク製作の代替方法は、好ましくは約０．１ｍｍの厚さ１９３２を含む少なくとも１つのコアディスク１９３０上への、構成成分１６２０の沈降（沈降技法１６１０）を含むことが好ましい。コアディスク１９３０は、好ましくは炭素を含み、好ましくは炭素繊維を含む。コアディスク１９３０（そのような少なくとも１つの金属表面部分が、剛性を付与するように構成され配置された少なくとも１つの薄い剛性の非マグネシウムフレームを含む状態を、少なくとも本明細書で具体化している）は、好ましくは水素化物ディスク１９１０に安定性を提供し、それによって、構造的完全性維持器１２３０として非穿孔バンド１２３５の代わりをする。
コアディスク１９３０は、好ましくは最上部で閉じている水素通路１９２０を含むことが好ましい。水素通路１９２０は、好ましくはコアディスク１９３０の約０．２ｍｍから、好ましくは約４５度の角度θで生じることが好ましい。水素通路１９２０は、約０．０００１ｍｍ（１００ナノメートル）の直径を有し、好ましくは、水素通路１９２０と水素化物ディスク１９１０との間を水素が通過できるように穿孔される。
沈降は、好ましくは、コアディスク１９３０の各面上に、約０．２ｍｍの厚さ１９２２まで、構成成分１６２０の少なくとも１つの層１９４０を生成する。沈降後、水素通路１９２０は、好ましくはサンド仕上げにより開放されて穿孔１２５５と同様の穴を明らかにし、水素化物ディスク１９１０当たり５００万超の水素通路１９２０の可能性をもたらし、したがって強度または貯蔵容量を減じることなく表面積および水素吸着が増加する。
出願人は、本発明の出願人の好ましい実施形態について述べてきたが、本発明の最も広い範囲は、多様な形状、サイズ、および材料などの変形例を含むことが理解されよう。そのような範囲は、上記明細書と併せて解釈するときに、下記の特許請求の範囲によってのみ限定される。さらに、出願人の本発明の多くのその他の利点は、上記説明および下記の特許請求の範囲から、当業者に明らかにされよう。
Claims (28)
- ａ）水素ガスの少なくとも１つの供給流を提供し；
ｂ）水素プラズマの少なくとも１つの供給流を形成するのに十分な、少なくとも１つの電磁場を提供し；
ｃ）当該水素プラズマの少なくとも１つの供給流は、水素を貯蔵することが可能な少なくとも１つの金属表面部分に隣接して形成され；
ｄ）当該少なくとも１つの金属表面部分は、均一な多孔率が提供されるように構成され配置された少なくとも１つのパターンのキャビティを含み；
ｅ）当該少なくとも１つの金属表面部分は、当該水素プラズマの少なくとも１つの供給流から水素を吸収して、少なくとも１種の金属水素化物を形成するものであり；
ｆ）当該少なくとも１種の金属水素化物を使用して少なくとも１種の相当量の水素を貯蔵するように構成され配置された、少なくとも１つの水素貯蔵器を提供し、それによって、貯蔵された水素の光励起支援による放出を可能にするようになされ；
ｇ）少なくとも１つの光励起器を使用して、当該少なくとも１つの水素貯蔵器を光学的に励起することにより、当該貯蔵された水素の水素ガスとしての放出を支援し；
ｈ）少なくとも１つの商業的使用が支援されるように、当該水素ガスの、当該光励起支援による放出を制御する；
各ステップを含む、水素ガスの制御された商業的使用に関する方法。 - ａ）水素を吸収することが可能な少なくとも１つの金属表面部分と、
ｂ）水素ガスの少なくとも１つの供給流と、
ｃ）水素プラズマの少なくとも１つの供給流を形成するのに十分な少なくとも１つの電磁場を発生させるように構成され配置された、少なくとも１つの電磁場発生器と、
を含み、
ｄ）前記少なくとも１つの電磁場発生器は、前記水素プラズマの少なくとも１つの供給流が少なくとも１つの第２の位置に取付けられるように、少なくとも１つの位置に取付けられたものであり、
ｅ）前記少なくとも１つの金属表面部分を当該少なくとも１つの第２の位置に取り付けるように構成され配置された、少なくとも１つの金属表面位置付け器と、
ｆ）前記少なくとも１つの金属表面部分は、均一な多孔率を提供するように構成され配置された少なくとも１つのパターンのキャビティを含み、
ｇ）前記少なくとも１つの金属表面部分は、水素を吸収して、少なくとも１つの金属水素化物表面部分を形成することができる、水素エネルギーシステム。 - ａ）水素ガスの少なくとも１つの供給流を提供し；
ｂ）水素プラズマの少なくとも１つの供給流を形成するのに十分な、少なくとも１つの電磁場を提供し；
ｃ）当該少なくとも１つの水素プラズマは、水素を貯蔵することが可能な少なくとも１つの金属表面部分に隣接して形成され；
ｄ）当該少なくとも１つの金属表面部分は、均一な多孔率が提供されるように構成され配置された少なくとも１つのパターンのキャビティを含み；
ｅ）当該少なくとも１つの金属表面部分は、少なくとも１種の金属水素化物が形成されるように、当該水素プラズマの少なくとも１つの供給流から水素を吸収することができる、水素の使用に関する方法。 - 当該少なくとも１つのパターンのキャビティが、当該少なくとも１つの金属表面部分に対して４５度の、少なくとも１つの角度を含む、請求項２に記載のシステム。
- 当該キャビティのそれぞれが、５０マイクロメートルの直径を含む、請求項４に記載のシステム。
- 当該少なくとも１つの金属表面部分が、ディスクに切断されるようにかつそのような穴を含有するように適合された沈降マグネシウムプレートを含む、請求項５に記載のシステム。
- 当該少なくとも１つの金属表面部分が水素化マグネシウムを含む、請求項６に記載のシステム。
- 当該少なくとも１つの金属表面部分が、剛性を付与するように構成され配置された複数の非多孔性支柱部分を含む、請求項２に記載のシステム。
- 当該少なくとも１つの金属表面部分が、剛性を付与するように構成され配置された少なくとも１つの薄い剛性の非マグネシウムフレームを含む、請求項２に記載のシステム。
- 当該少なくとも１つの金属表面部分が、ニッケルおよびＭｇ２Ｎｉを含む少なくとも１つの薄い表面コーティングを含む、請求項２に記載のシステム。
- 当該少なくとも１つの水素化物ディスクが少なくとも１つの不活性環境内に貯蔵される、請求項２に記載のシステム。
- 当該少なくとも１つの不活性環境が真空を含む、請求項１１に記載のシステム。
- ａ）少なくとも１つの相当量の水素を貯蔵するように構成され配置された少なくとも１つの水素貯蔵器を含み；
ｂ）前記少なくとも１つの水素貯蔵器は、前記少なくとも１つの水素貯蔵器からの、貯蔵された水素の光励起支援による放出を可能にするように構成され配置された、少なくとも１つの水素放出許可器を含むものであり；
ｃ）前記少なくとも１つの水素貯蔵器からの当該貯蔵された水素の放出を支援するために、前記少なくとも１つの水素貯蔵器を光学的に励起するように構成され配置された少なくとも１つの光励起器を含み；
ｄ）前記少なくとも１つの光励起器は、少なくとも１つの商業的使用を支援するために、前記水素ガスの光励起支援による放出を制御するように構成され配置された少なくとも１つの制御器を含み；
ｅ）前記少なくとも１つの水素貯蔵器は、均一な多孔率を提供するように構成され配置された少なくとも１つのパターンのキャビティを含む、水素エネルギーシステム。 - 前記少なくとも１つの光励起器が少なくとも１つのアレイのレーザを含む、請求項１３に記載の水素エネルギーシステム。
- 前記少なくとも１つの光励起器が、５３０ｎｍから１７００ｎｍの間の少なくとも１つの波長の光を含む、請求項１３に記載の水素エネルギーシステム。
- 前記少なくとも１つの光励起器が、２００ｍＷから２０００ｍＷの間の少なくとも１つの電力を含む、請求項１３に記載の水素エネルギーシステム。
- 前記少なくとも１つの水素収集器が、少なくとも１つの陰圧環境を含む、請求項１３に記載の水素エネルギーシステム。
- 前記少なくとも１つの陰圧環境が、−１ミリメートル水銀から−２気圧の間の少なくとも１つの圧力を含む、請求項１７に記載の水素エネルギーシステム。
- 請求項１３に記載の水素エネルギーシステムであって、前記少なくとも１つの光励起器が、１０ｎｍから２ｍｍの間の少なくとも１つの半径を有する少なくとも１つの光線を含む、請求項１３に記載の水素エネルギーシステム。
- 前記少なくとも１つの光励起器が、前記少なくとも１つの水素貯蔵器の少なくとも１つの部分を励起して、当該少なくとも１つの部分で２８０℃から３９０℃の間の少なくとも１つの温度を誘発するように構成され配置される、請求項１３に記載の水素エネルギーシステム。
- 前記少なくとも１つの水素貯蔵器が少なくとも１種の水素化物を含む、請求項１３に記載の水素エネルギーシステム。
- ａ）水素を貯蔵するように適合された少なくとも１種の水素貯蔵器材料を沈降させるステップと；
ｂ）そのような少なくとも１種の水素貯蔵器材料を少なくとも１つの幾何形状に切断するステップと；
ｃ）当該少なくとも１種の水素貯蔵器材料を穿孔するステップと；
ｄ）当該少なくとも１種の水素貯蔵器材料の少なくとも１つの表面を、少なくとも１種の化学薬品でエッチングするステップと；
ｅ）当該少なくとも１つの表面を洗浄して、当該少なくとも１種の化学薬品を除去するステップと；
ｆ）当該少なくとも１つの表面に、少なくとも１種の触媒を埋め込むステップと；
ｇ）当該少なくとも１つの表面を、少なくとも１つの表面反応防止器でコーティングするステップと；
を含み、
ｈ）それによって、少なくとも１つの水素貯蔵器が生成される、少なくとも１つの水素貯蔵器の製造に関する方法。 - 当該少なくとも１つの幾何形状が少なくとも１つのディスクを含む、請求項２２に記載の方法。
- 穿孔するステップが、少なくとも１つの穴を開けるステップを含む、請求項２２に記載の方法。
- 穴を開けるステップが少なくとも１つのレーザを含む、請求項２４に記載の方法。
- 当該少なくとも１種の化学薬品がＨＣｌを含む、請求項２２に記載の方法。
- 当該少なくとも１つの表面反応防止器がニッケルおよびＭｇ２Ｎｉを含む、請求項２２に記載の方法。
- 当該少なくとも１種の水素貯蔵器材料がマグネシウムを含む、請求項２２に記載の方法。
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