JPH04505505A - Improvement of materials - Google Patents
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21B—FUSION REACTORS
- G21B3/00—Low temperature nuclear fusion reactors, e.g. alleged cold fusion reactors
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 1田 本発明は、材料の改良に関する。より詳細には、「低温核融合」もしくは「固体 核融合」として公知の熱発生法用の改良された物質に関する。[Detailed description of the invention] 1 field The present invention relates to improvements in materials. More specifically, "cold fusion" or "solid-state fusion" This invention relates to improved materials for the heat generation process known as ``nuclear fusion''.
フライシュマン(Fleischmann)及びポンダ(Pons)教授らがパ ラジウム陰極を用いる重水(D20)の電気分解により得られる異常な実験効果 を記載したため(J、Electroanal、Chea+、 。Professors Fleischmann and Pons and others Unusual experimental effects obtained by electrolysis of heavy water (D20) using a radium cathode (J, Electroanal, Chea+,.
251、 (1989)301−308)、「低温融合」法に関する興味が広が った。この核融合理論を立証するもしくは反証することを試みるためこの効果が 研究されているが、もっともらしい他の説明はまだされていない。従来、熱発生 効果を得る゛プロセスは、通常「低温融合jタイプのプロセスとされており、フ ライシュマン及びポンズムこより記載されたプロセスがらの変形を含む。特に、 我々は、フライシュマン及びポンダにより記載された電気化学方法以外の方法に よる水素/重水素貯蔵材料を「チャージ」する方法を含むことを望む。科学的研 究のため、及び信顛できそして産業上利用可能な電源にこのプロセスを開発する ため高い熱発生効果を示す陰極材料に対する要求がある。本願は熱発生効果に関 するが、核融合の他の生成物に関しても利用性が見出され、従ってトリチウムの 形成及び/又は中性子の発生にも用いてよい。251, (1989) 301-308), interest in the "cold fusion" method spreads. It was. This effect is used to try to prove or disprove this nuclear fusion theory. Although being studied, other plausible explanations have not yet been proposed. Traditionally, heat generation The process that achieves this effect is usually considered to be a low-temperature fusion type process, and It includes variations on the process described by Reischman and Ponsum. especially, We use methods other than the electrochemical method described by Fleischmann and Ponda. It would be desirable to include a method for "charging" hydrogen/deuterium storage materials according to the invention. scientific research for research and develop this process into a reliable and industrially usable power source. Therefore, there is a need for cathode materials that exhibit high heat generation efficiency. This application concerns the heat generation effect. However, applications have also been found for other products of nuclear fusion, and therefore tritium It may also be used for the formation and/or generation of neutrons.
我々は、低温融合条件下、重水素の局部環境を変えるよう改良されたパラジウム を含む、重水素と共に挿入された際常温核融合がおこる材料の組成物を提供する 。We used modified palladium to alter the local environment of deuterium under low temperature fusion conditions. Provided are compositions of materials that undergo cold fusion when intercalated with deuterium, including: .
−態様において、本発明は高いそして実質的に安定な転移密度、又は点欠陥濃度 を有するパラジウムより得られると考えられる。他の態様において、本発明は、 応力が発生した際に点欠陥もしくは境界領域のいずれかにおいて低温融合プロセ スの間応力の中心のパラジウム材料への混入より得られると考えられる。また他 の態様は、高いミュー中間子捕獲断面゛を有する材料を含む。さらに他の態様は 、リチウム、特にLi6に富んだリチウムの混入により改良されたパラジウムの 利用に関する。- In embodiments, the present invention provides high and substantially stable dislocation densities, or point defect concentrations. It is thought that it can be obtained from palladium with In other aspects, the invention provides: The low temperature fusion process occurs either at the point defect or at the boundary region when stress occurs. It is thought that this is obtained from the incorporation of stress into the palladium material at the center of stress during the process. Also other Embodiments include materials with high muon capture cross sections. Still other aspects , of palladium improved by the incorporation of lithium, especially Li6-rich lithium. Regarding usage.
本発明の目的の1つは、その加工又は点欠陥の濃度及び位置に影響を与える他の 元素もしくは物質の添加による高い転移密度もしくは点欠陥濃度を有する改良さ れたパラジウムを得ることである。この目的を達成する本発明に係る方法には様 々なものがあり、これは如何により詳細に説明されるであろう。One of the objects of the present invention is that the processing or other Improved materials with high dislocation density or point defect concentration due to the addition of elements or substances. The objective is to obtain palladium that is There are various methods according to the invention to achieve this objective. There are many things, which will be explained in more detail.
改良パラジウムを形成する第一の方法は、当該分野において公知の方法により、 例えば融解紡糸により、好適には105−10b″C/secのオーダーの速度 で冷却することによる、もしくはα及びβ相に金属を速く循環させることにより 金属を冷間加工する、又は溶融した金属を急速に冷却する、機械的方法を含む。A first method of forming improved palladium is by methods known in the art. For example, by melt spinning, preferably at speeds on the order of 105-10 b''C/sec. or by rapidly cycling the metal through the α and β phases. Includes mechanical methods of cold working metals or rapidly cooling molten metals.
本発明は、高い重水素−金属比で金属内ムコα相を保つよう、冶金分野において 公知の、そのような方法で加工される材料を含む。しかU2.1′″:f′1. らの方法による点欠陥の導入は、この欠陥が室温はどの温度においてアニールさ れるので、時には適当でない。さらに、ある実験結果は、例えば所望の寸法に材 料を延伸操作した後、アニールにより粒子サイズ及び形状を改良することが望ま しいことを示している。The present invention aims to maintain the intrametallic muco-α phase with a high deuterium-to-metal ratio in the metallurgical field. It includes materials known to be processed by such methods. However, U2.1''': f'1. The introduction of point defects by the method of et al. Sometimes it's not appropriate. Additionally, some experimental results show that e.g. After the material is stretched, it is desirable to improve the particle size and shape by annealing. It shows something new.
「低温融合」プロセスは通常室温以上の温度で行われ、そしてその後の熱発生が パラジウム陽極の局部加熱を起こすとされているので、純粋な金属の点欠陥は比 較的速く失われると考えられる。従って、以下に記載の第2の方法を用いること 又は第1と第2の方法の組合せを用いることが好ましい。The "cold fusion" process usually takes place at temperatures above room temperature, and the subsequent heat generation Point defects in pure metals are considered to cause local heating of the palladium anode, so It is thought that it will be lost relatively quickly. Therefore, use the second method described below. Alternatively, it is preferable to use a combination of the first and second methods.
本発明に係る第2の方法は、制御された粒子及び半粒子サイズを形成するもので ある。その最も簡単な形態において、制御された粒子サイズは冶金分野において 公知の原理による再結晶によって達成され、それにより粒子表面及び三重点が調 節される。点欠陥及び常温核融合における活性が粒子境界において集中すること が1つの理論である。本発明の特定の実施態様は、粒子が10未満のアスペクト 比(直径に対する長さの比)を有する細かい粒子構造を有する材料を与える加工 条件を用いる。我々は、10〜40ミクロンの実質的に均一の粒子サイズが好ま しい制御された微小構造が、少なくとも熱発生プロセスに改良された性能を与え ることを示唆する実験的証拠を有している。この微小構造は、当該分野において 公知の方法により冶金学者により達成される。例えば、所望の粒子サイズを形成 するため、10ミクロン未満の粒子サイズを有しそして粒子のアスペクト比が1 0を越えている材料をアニールすることは、過剰の熱効果を示す活性パラジウム サンプルを形成しようとする方法である。延伸した材料に対する好適なアニール 条件は、約650°Cの温度において、望ましくは真空下もしくは可能ならば不 活性ガス下、約1時間加熱することである。この温度及び時間条件は変化しても よい。それは加工硬化の程度に依存しそした所望の微小構造が達成される多くの 時間一温度カーブが存在するからである。A second method according to the invention produces controlled particle and sub-particle sizes. be. In its simplest form, controlled particle size is used in metallurgy This is achieved by recrystallization according to known principles, whereby particle surfaces and triple points are It is stipulated. Activity in point defects and cold fusion is concentrated at grain boundaries is one theory. Certain embodiments of the invention have particles with an aspect ratio of less than 10. Processing that gives a material with a fine grain structure with a ratio (ratio of length to diameter) Use conditions. We prefer substantially uniform particle sizes of 10 to 40 microns. The new controlled microstructure provides improved performance for at least the heat generation process. There is experimental evidence to suggest that This microstructure is known in the field This is achieved by metallurgists using known methods. Forming the desired particle size e.g. have a particle size less than 10 microns and have a particle aspect ratio of 1. Annealing the material with more than 0 active palladium exhibits excessive thermal effects. This is a method that attempts to form a sample. Suitable annealing for stretched materials The conditions are at a temperature of about 650°C, preferably under vacuum or if possible It is heated under active gas for about 1 hour. Even if these temperature and time conditions change good. It depends on the degree of work hardening and how many times the desired microstructure is achieved. This is because there is a time-temperature curve.
この第2の群内に考えられる他の方法は、高温においてその安定性に寄与するも しくは点欠陥の形成に寄与する添加物のパラジウム内の混入である。添加物とは 、元素もしくは化合物である、通常の使用において不純物と考えられる物質を含 むこととして広い意味である。そのような場合、不純物を与えることは有利な全 体の効果を有し、もしくは少なくとも逆効果を有さす、この不純物は精製されず パラジウム内にとどまっている。そのような不純物を排除するよりはむしろ減少 させることが望ましい。ここで理解されているように、添加物としての、金、カ ルシウム、銅、鉄、及び白金、並びにホウ素、炭素、硫黄、珪素及びリチウムの ような元素、及びセリウムを含む稀土類金属の使用が考えられる。それはこの添 加物元素が粒子境界において濃縮され、起こる化学及び/又は核反応に対しかな りの影響を有するからである。考えられる他の添加物はウラン、特にU235で ある。Other possible methods within this second group also contribute to its stability at high temperatures. or the incorporation of additives into the palladium that contribute to the formation of point defects. What are additives? , elements or compounds that contain substances that would be considered impurities in normal use. It has a broad meaning. In such cases, it is advantageous to introduce impurities. This impurity that has an effect on the body, or at least an adverse effect, is not purified. Remains within palladium. Reduce rather than eliminate such impurities It is desirable to As understood here, gold, carbon, as an additive, of lucium, copper, iron, and platinum, and of boron, carbon, sulfur, silicon, and lithium. The use of rare earth metals including elements such as cerium and cerium can be considered. It's this attachment The additive elements are concentrated at the grain boundaries and are susceptible to chemical and/or nuclear reactions that occur. This is because it has a negative impact. Other possible additives are uranium, especially U235. be.
添加物の使用の特定の実施態様は、非晶質パラジウム材料の形成であり、これは 珪素のような添加剤の混入により達成される。PdSi及びPdS icr合金 はまったく容易に非晶質形状で製造され、これらは約400℃で不透明になるが 、これらはこの温度まで安定であると考えられる。かなり短い範囲の結晶どを形 成するため改良された水素/重水拡散/溶解性が制御された失透を用いることに よって改良されると考えられている。非晶質材料の形成のためパラジウムにより 共融混合物を形成するにふされしい元素は珪素、ホウ素、炭素、リチウム、カリ ウム、ナトリウム及び鉄を含む。A particular embodiment of the use of additives is the formation of amorphous palladium materials, which This is achieved through the incorporation of additives such as silicon. PdSi and PdS icr alloy are quite easily produced in amorphous form, and these become opaque at about 400°C, but , these are considered stable up to this temperature. The shape of the crystal in a fairly short range By using improved hydrogen/heavy water diffusion/devitrification with controlled solubility to achieve Therefore, it is thought that it will be improved. by palladium for the formation of an amorphous material Elements suitable for forming eutectic mixtures include silicon, boron, carbon, lithium, and potassium. Contains sodium, sodium and iron.
添加物の使用の他の実施例は、パラジウムマトリックス内に分散した酸化物粒子 、例えばジルコニア、分散した金属間化合物、例えばLaNi、もしくはFeT i、又は分散した水素化物形成金属の形成である。そのような材料の不利な物理 もしくは他の特性を避けるため、例えば標準無電もしくは電気めっきし次いで圧 力焼結結合及び冷却変形により添加剤上にPdを付着させることによって添加剤 をカプセル封入する。低温融合プロセスに試される他の材料は、例えばパラジウ ムスキン内に封入された粉末金属成形体、及び例えばAlzOsの量が焼く2〜 5重量%であるPd/Al!03、又はチタン粒子がP d / T i固体溶 液内に分散したもしくはパラジウムマトリックスに分散しているがP d / T i固体溶液に囲まれているP d / T iである。そのような材料は、 低温融合プロセスの間もしくは前に重水素によるパラジウム化合物の「チャージ ング」の際、重水素化合物及び関連する化合物、もしくは重水素の溶液の形成の 際の体積変化によりおこる差膨張による大きな内部応力を示すと考えられている 。Another example of the use of additives is oxide particles dispersed within a palladium matrix. , such as zirconia, dispersed intermetallic compounds such as LaNi, or FeT i, or the formation of dispersed hydride-forming metals. Unfavorable physics of such materials or to avoid other properties, e.g. standard electroless or electroplating followed by pressure Additives by depositing Pd on the additives by force sintering bonding and cooling deformation encapsulate. Other materials tried for cold fusion processes are e.g. palladium The powder metal compact encapsulated within the muskine and the amount of e.g. AlzOs baked 2~ 5% by weight of Pd/Al! 03, or titanium particles are in Pd/Ti solid solution. Dispersed in the liquid or dispersed in the palladium matrix, but P d / Pd/Ti surrounded by Ti solid solution. Such materials are “Charging” of palladium compounds with deuterium during or before the cold fusion process deuterium and related compounds, or the formation of solutions of deuterium. It is thought that the large internal stress is caused by the differential expansion caused by the volume change during the process. .
添加物の量は好ましくは約20重量%未満、より好ましくは約10重量%未満、 最も好ましくは約5重量%未満である。Preferably the amount of additive is less than about 20% by weight, more preferably less than about 10% by weight, Most preferably less than about 5% by weight.
通常、点欠陥の濃度は材料の抵抗率並びに結晶学及び表面分光法によりモニター される。The concentration of point defects is usually monitored by material resistivity and crystallography and surface spectroscopy. be done.
本発明の実施態様は、付着したコーティングより得られる高い点欠陥濃度及び高 い応力を用いる。このコーティングはパラジウムのみであるか、又はパラジウム /添加物混合物であり、電気めっき、無電解めっき、スバ・ンタリング、化学気 相成長、厚膜法、電鋳(例えば応力及びコーティング特性を変えるため電鋳温度 が変えられる)又は所望の結果を与える他の方法によりマトリックスに付着され る。Embodiments of the present invention provide high point defect concentrations and high Use high stress. This coating may be palladium only or palladium /Additive mixture, electroplating, electroless plating, subtantaring, chemical vapor phase growth, thick film methods, electroforming (e.g. electroforming temperature to change stress and coating properties) (altered) or attached to the matrix by other methods that give the desired result. Ru.
本発明の材料は、フライシュマン及びポンスによる電気誘導低温核融合に示され ているが、我々は、材料が圧力効果による重水素化物の形成による、格子内に濃 縮された重水素を有するプロセスを含む。理論物理は適当な融合圧力が従来の方 法により達成されないことを示しているが、低温融合プロセスは多くの方法で現 在の理論に反対すると考えられる。できるだけ高い重水素の圧力を提供すること が望ましく、我々は、この方法が微小重力を研究する実験のように音波を含むこ とを構想している。高い圧力を発生させる他の方法は、ダイアモンドアンビルの 使用、及び変動磁場による局在ドメイン壁移動により磁気誘導された圧力の使用 を含む方法を含む。The material of the present invention has been demonstrated for electrically induced cold fusion by Fleischmann and Pons. However, we have shown that the material is concentrated in the lattice due to the formation of deuterides due to pressure effects. Including processes with condensed deuterium. In theoretical physics, an appropriate fusion pressure is the conventional method. However, the low temperature fusion process can be achieved in many ways. This is considered to be contrary to the existing theory. To provide the highest deuterium pressure possible is desirable, and we believe that this method may involve sound waves, such as in experiments to study microgravity. We are envisioning this. Another method of generating high pressure is the use of a diamond anvil. use of magnetically induced pressure by localized domain wall movement with varying magnetic fields. including a method including.
本発明の材料に、磁気効果に対する材料の感受性を高めるための元素、例えば1 重量%未満はどの少量のコi<ルトを混入することが望ましい。また高圧となっ た材料を0℃以下、例えば−70°Cに冷却する方法の変形も含む。低温融合を 誘導するだの方法を開発してよく、本発明は電解法のみに依存していない。The material of the invention may contain an element for increasing the susceptibility of the material to magnetic effects, for example It is desirable to incorporate a small amount of coir, which is less than % by weight. Also, high pressure It also includes variations in the method of cooling the material to below 0°C, for example -70°C. low temperature fusion Any method of induction may be developed, and the present invention does not rely solely on electrolytic methods.
上記のように、一実施態様において、パラジウムにリチウムを混入する。好まし くは、リチウムの量は材料の巨視的領域において約20%未満、好ましくは約1 0%未満、最も好ましくは5%未満である。As mentioned above, in one embodiment, the palladium is mixed with lithium. preferred Preferably, the amount of lithium is less than about 20% in the macroscopic area of the material, preferably about 1 Less than 0%, most preferably less than 5%.
本発明の特定の実施態様において、もちいられるリチウムは同位体Li6に冨ん でいる。リチウム中のLi6の通常の割合は7.4重量%であり、Libはリチ ウム−重水素反応に寄与していると考えられる。好適な濃縮度は存在するリチウ ムの約10重量%のLi6濃度を与え、これは通常20重量%を越える。In certain embodiments of the invention, the lithium used is enriched in the isotope Li6. I'm here. The normal proportion of Li6 in lithium is 7.4% by weight, and Lib It is thought that it contributes to the umium-deuterium reaction. A suitable concentration is the amount of lithium present. This provides a Li6 concentration of about 10% by weight of the film, which is typically greater than 20% by weight.
リチウムは、合金を含む多くの異なる方法によりパラジウムに混入されるが、リ チウムの融点(−180°C)とパラジウムの融点(−1800℃)の大きな差 は、パラジウムの融点においてリチウムがとても高い蒸気圧を有しそした蒸発に より容易に失われることを意味している。リチウムは、リチウム塩溶液中でパラ ジウム陽極を用いることによって、又は例えば溶融した塩システムを含む非水シ ステムを用いることによって電気化学的にパラジウムに混入される。他の可能な 方法として、リチウムの付着した表面層からのリチウム原子の熱拡散が挙げられ 、この層はめっきもしくは他の付着法により付着されたものである。拡散法は、 他の金属に関し当業者に公知である。例えばH/D大気でのLiH及びPdスポ ンジで開始する粉末ルートも用いてよい。Lithium is incorporated into palladium by many different methods, including alloying, but Big difference between the melting point of lithium (-180°C) and palladium (-1800°C) The reason is that lithium has a very high vapor pressure at the melting point of palladium and is subject to evaporation. This means that it is more easily lost. Lithium is paralyzed in lithium salt solution. by using a nickel anode or by using a non-aqueous system containing e.g. a molten salt system. The palladium is incorporated electrochemically by using a stem. other possible One method is thermal diffusion of lithium atoms from the surface layer to which lithium is attached. , this layer is applied by plating or other deposition methods. The diffusion method is Other metals are known to those skilled in the art. For example, LiH and Pd spots in H/D atmosphere. A powder route starting with a powder may also be used.
電気化学もしくは熱の何れかによるパラジウムへのリチウムの拡散を含む製造法 は濃度勾配を形成すると認められ、濃度の絶対値及び勾配の傾きは用いる方法及 び条件に依存している。濃度勾配は、局在応力及びパラジウム格子点欠陥が表面 領域に存在していることが望ましく、これは水素/重水素溶解度及び移動度に影 響を及ぼし、熱発生効果に影響を及ぼす。核融合プロセスはまだよく理解されて いないので、理論づけようとはしない。Production process involving diffusion of lithium into palladium either electrochemically or thermally is recognized to form a concentration gradient, and the absolute value of the concentration and the slope of the gradient depend on the method used and the slope. and conditions. The concentration gradient is caused by local stress and palladium lattice point defects on the surface. It is desirable that the hydrogen/deuterium solubility and mobility be present in the effect on the heat generation effect. The fusion process is still poorly understood I don't have one, so I won't try to theorize.
般的特性を改良しない他の金属もしくは物質をさらに含んでよい。It may further contain other metals or substances that do not improve the general properties.
本発明のもう一つのB様は、パラジウムと、ミュオンのための捕獲断面が大きい 添加物とを含んでなるパラジウム材料を提供する。一般に、ミュオン捕獲断面は 原子番号が大きくなるにつれて大きくなる。好ましくは、添加物は希土類、イツ トリウム及びスカンジウムから選ばれた元素であり、ガドリニウム又はセシウム が特に指示される。アクチニドも、ウランのようにいくつかのより重い元素も、 やはり考えられるべきである。Another type B of the present invention has a large capture cross section for palladium and muons. A palladium material comprising an additive is provided. Generally, the muon capture cross section is It increases as the atomic number increases. Preferably, the additive is rare earth, An element selected from thorium and scandium, and gadolinium or cesium is specifically indicated. Both actinides and some heavier elements such as uranium It should be considered after all.
添加物は、単一の添加物でもよく、あるいは2種以上のそのような添加物の組み 合わせでもよく、そして、熱発生プロセスに不利な影響を及ぼさない他の物質と の混合物で存在しても差支えない。The additive may be a single additive or a combination of two or more such additives. May be combined with other substances that do not adversely affect the heat generation process. There is no problem in the presence of a mixture of
添加物の適当な量は、パラジウムを基準にして、15原子%未満、好ましくは8 原子%未満、とりわけ約1原子%である。発明者らは、存在している添加物の量 (これは材料がミュオンを捕獲する能力に影響を及ぼす)と添加物がシュウチリ ウムのパラジウムへの溶解度に及ぼす不利な影響との間には釣り合いが達成され るべきであると信じる。A suitable amount of additive is less than 15 atomic %, preferably 8 atomic %, based on palladium. less than 1 atomic %, especially about 1 atomic %. The inventors determined that the amount of additive present (this affects the material's ability to capture muons) and additives A balance has been achieved between the adverse effects of I believe that I should.
本発明はまた、方法であって、当該方法を周囲温度より低い温度で、好ましくは 10°C未満、より好ましくは0°C未満、そして最も好ましくは一10℃未満 で、例えば−40’C〜−70°C程度の温度で、実施すること又は開示させる ことを含む、改良された低温融合法にも及ぶ。従って、この方法は、熱を効率的 に除去しながら、例えば、アノード材料を通る液体の流れにより過剰の熱を除去 することにより、また任任意的に外部冷却を行いながら、運転する方が好ましい 。水性の電解液を使用する場合には特に、電解液の凝固点は運転温度未満でなく てはならないということが認められよう。そしてこれは、塩又は有機の「凍結防 止」物質、例えばメタノール又はエチレングリコールを添加することにより達成 することができる。The present invention also provides a method for carrying out the method at a temperature below ambient temperature, preferably less than 10°C, more preferably less than 0°C, and most preferably less than -10°C and, for example, at a temperature of about -40'C to -70°C. It also extends to improved low temperature fusion methods, including Therefore, this method efficiently dissipates heat. For example, excess heat is removed by liquid flow through the anode material while removing It is preferable to operate with external cooling and optionally with external cooling. . Especially when using aqueous electrolytes, the freezing point of the electrolyte should not be below the operating temperature. It is recognized that this should not be the case. And this is a salt or organic “freeze protector”. Achieved by adding a “stopping” substance, e.g. methanol or ethylene glycol. can do.
本発明はまた、以前に提案されておらず、そして水素/シュウチリウムの溶解度 及び拡散特性の所望の組み合わせを有する材料を利用して、シュウチリウム濃度 を上昇させることを包含する。この材料は、希土類、例としてはとりわけセリウ ム、イツトリウム、スカンジウム、アクチニド、ウラン、タンタル、ニオブ、バ ナジウム、所望の性質を有する金属間化合物及びミツシュメタル、並びにパラジ ウム/銀合金から選択することができる。これらの材料は、分散された水素貯蔵 元素又は化合物を取入れることができ、それらのうちのPd/Ag及びL a N i sに特に言及することができる。The present invention has also not been proposed previously and Utilizing materials with the desired combination of and diffusion properties, includes raising the This material is made of rare earths, such as cerium among others. yttrium, scandium, actinide, uranium, tantalum, niobium, barium Nadium, intermetallic compounds and metals with desired properties, and palladium um/silver alloys. These materials provide distributed hydrogen storage Can incorporate elements or compounds, among which Pd/Ag and L a Particular mention may be made of Nis.
特に、ウラン及びアクチニドの場合には、高エネルギー放射により生じる放射能 はいずれの融合反応を開始させることもできると考えることができ、それゆえに 本発明は、放射性の同位体に富む材料の使用を考えている。もちろんながら、放 射性物質を取扱うためには認められている手順に従って注意を払うべきである。In particular, in the case of uranium and actinides, radioactivity caused by high-energy radiation can be considered to be able to initiate any fusion reaction, and therefore The present invention contemplates the use of materials rich in radioactive isotopes. Of course, Care should be taken to follow accepted procedures when handling radioactive materials.
これらの新しい物質のうちのいくつかは、水性系で電極として使用するのには水 素/シュウチリウムの存在下での活性表面層の形成あるいは競合する反応、及び ガスの生成又は物理的性質の喪失のために、理想的に適しておらず、そして本発 明は、パラジウム又はパラジウム/銀合金で材料を表面被覆することを包含する 。そのような表面被覆は、無電解めっき、電気めっき、スパッタリングもしくは 化学気相成長のような薄膜成長法等を含めた多数の方法でもって果すことができ る。Some of these new materials require water to be used as electrodes in aqueous systems. formation of an active surface layer or competing reactions in the presence of Due to gas formation or loss of physical properties, it is not ideally suited and The method includes surface coating the material with palladium or palladium/silver alloys. . Such surface coatings can be applied by electroless plating, electroplating, sputtering or This can be accomplished by a number of methods, including thin film growth methods such as chemical vapor deposition. Ru.
本発明は更に、安定なマトリックスに通常の冶金技術により分散させた新しい材 料を包含し、そしてマトリ、7クスのうちでパラジウム及びパラジウム/銀合金 が好都合である。The present invention further provides novel materials that are dispersed in a stable matrix by conventional metallurgical techniques. palladium and palladium/silver alloys among the seven is convenient.
チタンを「低温融合」法で使用することは提案されてはいるが、本発明は、パラ ジウム又はパラジウム/銀に分散させた、あるいはそれで表面被覆されたチタン を提供し、そしてそれは、水性の電解液系で使用するのに特に有利であると信じ られる。Although it has been proposed to use titanium in "cold fusion" methods, the present invention Titanium dispersed in or surface coated with gold or palladium/silver and believe it is particularly advantageous for use in aqueous electrolyte systems. It will be done.
別の側面において、本発明は改変された表面を有するパラジウムを提供する。こ の改変された表面は、次に掲げる目的のうちの一つ又は二つ以上にかなう。In another aspect, the invention provides palladium with a modified surface. child The modified surface serves one or more of the following purposes:
・水素/シュウチリウムの吸着を増加させること・水素/シュウチリウムの脱着 を制御すること・望まれない表面反応を抑制すること ・表面積を制御すること ・表面の不純物レベルを管理することを含めて、表面の特性を管理すること ・所望の寸法安定性を与えること 水素の吸着を水素の脱着を同時に減少させながら増加させる場合には、総括的な 効果は材料内に含むことができる水素(及びその同位体)の量を増加させること であり、融合又は他の熱発生プロセスの機会を増加させることである、というこ とが認められよう。・Increase hydrogen/shuutilium adsorption ・Hydrogen/shuutilium desorption control and suppress undesired surface reactions. ・Controlling surface area -Managing surface properties, including controlling surface impurity levels; ・Providing desired dimensional stability If hydrogen adsorption is increased while simultaneously decreasing hydrogen desorption, the overall The effect is to increase the amount of hydrogen (and its isotopes) that can be contained within the material , increasing the chances of fusion or other heat-generating processes. It would be recognized that
詳しく言うと、本発明は、表面被覆又は改変された表面領域を含んでなる材料を 提供する。この材料のマトリックスは、パラジウム又はパラジウムの合金もしく は固溶体でよい。Specifically, the invention provides a material comprising a surface coating or modified surface area. provide. The matrix of this material is palladium or an alloy of palladium or may be a solid solution.
所望のコーティング及びマトリックス組成物に応じて、無電解又は電気めっき、 スパッタリング、化学気相成長を含めた薄膜又は厚膜成長、及び他の適当な被覆 法から選ばれた方法により通用することができる表面被覆のほかに、本発明は、 所望される元素又は化合物を表面領域に取入れ、それにより電極材料に元素又は 化合物の濃度勾配を作り出すことを包含する。これは、被覆からマトリックスへ 、一般には熱的に誘起される拡散を利用して、拡散させることにより達成するこ とができ、そして改変された表面領域を作り出すための方法は他の材料に関して 当業者に知られている。発明者らは、濃度勾配を有するそのような改変表面領域 はかなり応力を受け、また格子点欠陥が多いと信じるが、発明者らはこれは水素 及びその同位体の吸着と材料内のそれらの拡散率とに、またし、材料内の熱発生 プロセスに、有意に貢献するものと信じる。electroless or electroplating, depending on the desired coating and matrix composition; Thin or thick film growth, including sputtering, chemical vapor deposition, and other suitable coatings. In addition to surface coatings that can be applied by methods selected from the Incorporating the desired element or compound into the surface region, thereby adding the element or compound to the electrode material. Involves creating a concentration gradient of a compound. This is from coating to matrix , generally achieved by diffusion using thermally induced diffusion. and methods for creating modified surface areas with respect to other materials. known to those skilled in the art. The inventors have proposed that such modified surface regions with concentration gradients The inventors believe that this is highly stressed and has many lattice defects; and the adsorption of its isotopes and their diffusivity within the material, and also the heat generation within the material. believe that they will contribute meaningfully to the process.
本発明による適当な被覆は、特にパラジウムとパラジウム/銀合金を包含する。Suitable coatings according to the invention include in particular palladium and palladium/silver alloys.
例えばパラジウム黒で被覆するため、パラジウムマトリックスをパラジウムで表 面被覆することが望ましいことがある。表面被覆はまた一般に、大きな応力を有 し且つ点欠陥が多く、そしてこれらは、先に検討したように「低温融合」又は熱 発生プロセスで好都合であるかもしれないが、とは言え発明者らはここに記載さ れたいずれの理論にも束縛されたくない。For example, a palladium matrix is coated with palladium to coat it with palladium black. Surface coating may be desirable. Surface coatings also generally have large stresses. In addition, there are many point defects, and these can be solved by "cold fusion" or thermal fusion, as discussed earlier. Although this may be advantageous in the developmental process, the inventors I don't want to be bound by any theory.
本発明は、先に説明した改変パラジウム材料を「低温融合」型プロセスで用いる ことを包含する。本発明は更に、本発明による材料中のシュウチリウムを、例え ば先に説明した改変パラジウム材料であるカソードを利用してD20を電気分解 することにより、濃縮することを含む、「低温融合」型の熱を発生する電気化学 的方法を提供する。その上、本発明は、アノードと、先に説明した改変パラジウ ム材料であるカソードとを含んでなる、「低温融合」型の熱を発生する電気化学 的方法で使用するための電解槽を提供する。本発明の実例として、少量の添加物 を含有しているパラジウムを調製し、融解させ、そして鋳造してから、引抜きを 2回行って直径8皿の電極棒を作った。電極の一つの試料を真空下に650″C で1時間焼きなましした。焼きなまししていない棒と比較した焼きなましした棒 のミクロ構造の調査から、焼きなましを行っていない棒は最大寸法10陶未満の 粒度で、粒子のアスペクト比が10より大きいのに対し、焼きなましを行った棒 は10〜40−の粒度まで再結晶していて、アスペクト比は10未満であるとい うことが示された。次に、これらの棒を、文献に報告された条件下に「低温融合 」電解槽で使用した。The present invention uses the modified palladium material described above in a "cold fusion" type process. It includes things. The invention further provides that shuutilium in the material according to the invention is D20 is electrolyzed using a cathode made of the modified palladium material described above. Electrochemistry that generates heat of the "cold fusion" type, including condensation by provide a method for Moreover, the present invention provides an anode and a modified parasitic tube as described above. A "cold fusion" type of heat-generating electrochemical The present invention provides an electrolytic cell for use in a commercial manner. As an illustration of the invention, a small amount of additives Palladium containing I did it twice and made electrode rods with a diameter of 8 dishes. One sample of the electrode was placed under vacuum at 650″C. I annealed it for 1 hour. Annealed bar compared to non-annealed bar From the investigation of the microstructure of the non-annealed bars, the maximum dimension is less than 10 mm. In grain size, the aspect ratio of the grain is greater than 10, whereas the annealed bar is said to be recrystallized to a grain size of 10 to 40, and the aspect ratio is less than 10. It was shown that These rods were then “cold fused” under conditions reported in the literature. ” Used in an electrolytic cell.
焼きなましを行っていない棒はかなりの期間装入しておいたにもかかわらず熱発 生活性を少しも示さなかったのに対し、焼なましした棒は過剰の発熱効果を示し 、熱が一気に発生した。パラジウムは、少量のアルミニウム、マグネシウム、ニ ッケル、ケイ素及び銀のほかに、0. OO2%のホウ素、0、 OO1%の銅 、0.001%の鉄、O,OO1%の白金、0、 OO3%の金及び0. OO 3%のカルシウムを含有していた。Bars that have not been annealed will generate heat even after being charged for a considerable period of time. The annealed rods showed an excessive exothermic effect, whereas they did not show any vitality. , a fever suddenly occurred. Palladium is found in small amounts of aluminum, magnesium and nitrogen. In addition to nickel, silicon and silver, 0. OO2% boron, 0, OO1% copper , 0.001% iron, O, OO 1% platinum, 0, OO 3% gold and 0. OO It contained 3% calcium.
更に別の例では、重水の電気分解のカソードとして25%Ag−75%Pd合金 を使用し、電解液としてLi0DとNa0Dの両者のり、O溶液を使った。20 0111A/Cl11から750mA/cdまでの範囲の電流密度を使用した。Yet another example is a 25%Ag-75%Pd alloy as a cathode for heavy water electrolysis. was used, and both Li0D and Na0D glue and O solution were used as electrolytes. 20 Current densities ranging from 0111 A/Cl11 to 750 mA/cd were used.
検出生成物に含まれていたのは、トリチウムと中性子であって、その融合を起こ させた。The detected products contained tritium and neutrons, which were fused together. I let it happen.
発明者らは温度プログラム還元を使用する研究及び電気化学的研究を行って、軽 水中でLiCIHを使って生成された水素化パラジウムは軽水中でNaOH又は KOHを使用した水素化物と比べて、まだ解明されていない理由から安定化され る、と結論することができた。The inventors conducted studies using temperature-programmed reduction and electrochemical studies to Palladium hydride produced using LiCIH in water can be prepared using NaOH or Compared to hydrides using KOH, it is not stabilized for reasons that are not yet understood. I was able to conclude that.
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