JPH05507353A - エネルギー変換のための重水素蓄積器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 エネルギー変換のための重水素蓄積器 技術分野 この発明は他の形式のエネルギーからの変換による熱エネルギーの生成のための セルに関するものである。

背景技術 裸電子、または陽子、もしくはミューオンのような電気的荷電粒子はフェルミ粒 子であり、フェルミ−ディラックの統計に従うことが既知である。２つの陽子の ような２つの同じ荷電素粒子は同じ電荷を育し、それによって互いに反発し合う 傾向かある。さらに、２つの同じフェルミ粒子はパウリの禁制原理に従い、それ によってもし粒子が同じ量子数を有せば、たとえそれらの同じ粒子が実効電荷を 有さなくても、これらの２つの同じ粒子は同時に同じ空間領域を占めないであろ う。中性子および陽子のような、重水素原子、またはイオンの原子核を共に形成 する原子核内の２つのフェルミ粒子の結合はボース粒子と呼ばれる別の型の粒子 として作用し、これはフェルミ−ディラックの統計よりむしろポースーアインシ ュタインの統計に従う。これは１９８９年４月のアメリカン・ケミカル・ソサエ ティのダラス会議（ｔｈｅ　ｆ）ａｌＩａｓ　ｍｅｅｔｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　 Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｃｈｅｍｊｃａｌ　５ｏｃｉｅｔｙ）における理論化学者の 講演で、Ｋ、パージツタ　ホエーリー（Ｋ、　Ｂｉｒｇｉｔｔａ　Ｗｈａｌｅｙ ）によって最近論じられている。

ホースーアインシュタインの統計に従う粒子（「ボース粒子Ｊ）はフェルミ粒子 のように離れたままであるよりはむしろ、同じ環境下の同じ空間領域に蓄積する 傾向かある。

同じ空間領域に蓄積するというこのボース粒子の傾向は、１９５８年アディソン ーウェズリー・コーポレーション（Ａｄｃｌｉｓｏｎ−Ｗｅｓ！ｅｙ　Ｃｏ、） 　、Ｌ、　Ｄ、ランド−（Ｌ、　Ｄ、　Ｌａｎｄａ、ｕ）およびＥ、Ｍ、リフシ ッッ（Ｅ、　Ｍ、　Ｌｉｆｓｈｉｔｚ）　ニよって「統計物理学（Ｓｔａｔｉｓ ｔｉｃａｌ　Ｐｈｙｓｉｃｓ）Ｊ　１５９頁で発展され、かつ論じられたボース 粒子の系における圧力のための量子熱力学式によって示される。この圧力式にお いて、ボース粒子の系によって発生された圧力は、同じ濃度および温度で、フェ ルミ粒子でもボース粒子でもない粒子の系によって発生された圧力より低い。こ れは、ボース粒子が量子学的力にその起源を持つ互いに対する適度の引きつけ力 を経験することを示唆している。

ホエーリ−は、重水素核のような粒子の量子効果の特徴によってこのような２つ の原子核間の自然反発が結晶の内部で阻止され得、それによって重水素イオンが 強いクーロン力および量子力の結合によって離れて保持されないと推測した。あ る研究者は、重水素核は結晶の内部で極めて近接されるであろうから、通常の重 水素核の流体密度で観察される無限小速度と比較すると速い速度で、核融合プロ セスて結合し得ると推測する。

リチウムイオンは、ボンダ（Ｐｏｎ５）およびフライッシュマン（Ｆｌ　ｅｊｓ ｃｈｅ［ＩＩａｎｎ）ならびに他の多くの研究者によって、パラジウムを伴うあ る実験において重水に添加された電解液に広く使用されている。最も一般的に使 用される電解液は、ＬｉＯＨ中のほとんと、またはすべての水素が重水素によっ て置換されたＬｉ０Ｄである。これらの実験による熱の発生のほとんどのレポー トは、Ｌｉ０Ｄ！解液か使用されたことを示した。１９９０年３月、数人の物理 学者は、発生した過剰エンタルピーが次の反応から起こったかもしれないと推測 した。

Ｌｉｓ＋Ｄ−＝２Ｈｅ’　＋２２．４ＭｅＶ２２．４ＭｅＶの過剰エネルギーは ２つのヘリウム核の運動エネルギーによって伝達され、通常パラジウムである、 使用されるホスト格子において消失する。

リチウムは水素と反応してＬｉＨを形成し、そこで水素が負イオンとして作用す ることが既知である。これは、この物質が電解されるとき、水素が陽極で遊離さ れるという事実によって証明される。したかって、パラジウム格子内でリチウム −６イオンおよび重水素イオンが極めて近接することによって、重水素イオンか 負で、リチウム−６イオンが正の強い化学結合が生じると予想されるであろう。

対照的に、２つの重陽子の場合、クーロン力はそれらを引き離す傾向かある。

ある金属は実質的量の水素、またはそのアイソトープをこのような金属の内部に 容易に受け入れ、かつこのような金属が他の物質の流れから水素アイソトープを 濾過するために使用され得ることが既知である。１９８８年９月２７日にＲ・ペ ンゾーン（Ｐｅｎｚｈｏｒｎｅ）らへ許可された米国特許第４．７７４．０６５ 号において、熱パラジウム膜が６０分子からトリチウムおよび重水素を濾過する であろうことが開示されている。ペンゾーンらによって開示されたパラジウム膜 は核融合原子炉からの排ガスを濾過するために使用された。

しかし、たとえパラジウムのような金属が重水素イオン（［重陽子Ｊ）、または リチウムイオン（「リソン（Ｉｉｔｈｏｎ）　Ｊ　）のための蓄積構造（「蓄積 器Ｊ）として選択される場合でも、蓄積器で電子、または他の負に荷電された粒 子を取り出すこれらの重水素イオン、またはリチウムイオンは、もし負電荷から 分離せず、かつ格子内の正イオンに戻らなければ、もはやボース粒子として作用 せず、パラノウ１４内部、または格子内で高密度蓄積という望ましい特徴を呈さ ないであろう。また、先行技術においてパラジウム陰極で電子を取り出すりソン はリチウム原子としてパラジウム上で析出し得、これは核融合プロセスを妨げる 。

この発明の目的は、重水素化されたパラジウム格子内で核反応を促進し、過剰熱 エネルギーを発生する装置を提供することである。

この発明の別の目的は、重水素イオンおよびリチウムイオンが蓄積器に接近する 際、または蓄積器として働く金属の内部に入る際に、電子を取り出す傾向を抑制 する装置を提供することである。

この発明の別の目的は、所望されない重水素および酸素ガスを発生し、エネルギ ーを消費し、かつイオンの流れを中断させる気泡を生じる電解プロセスを抑制す ることである。

別の目的は、蓄積構造の表面積を大きく拡大して、核融合プロセスか進行するで あろう速度を上げることである。

別の目的は、電気的電荷中和を与えて、蓄積器上、または蓄積器内における正に 荷電された重水素イオン、およびリチウムイオンの吸収、または吸着によって後 に到着した重水素イオンがこの構造から追い出されないようにすることである。

発明の概要 これらの目的は、普通の水中に見られるほとんどの水素イオンが水素アイソトー プの重水素のイオンによって置換された高純度の重水を主に含む液体において重 陽子およびリソンの形成を高める装置によって満たされる。実質的量のリチウム −６を含むＬ　ｉＯＤ！解液が添加され、著しい重水の重陽子およびリソン形成 を確実にする。この装置は第１および第２の電極を含み、これらは各々他方から 間隔をあけられ、かつ電極上の絶縁コーティングによってそれらか浸される液体 から電気的に絶縁される。代替的に、電極は液体から絶縁されないが、１つの変 形において大きいコンデンサを介して交流電圧源へ接続され、別の変形において 直接電圧源に接続される。２つの電極間の電圧は方形波、または正弦波で、正か ら負へ、かつ再度逆に逐次切換えられる。イオン蓄積器は液体中て第１および第 ２の電極間に位置決めされ、かつこの蓄積器は電気的にフローティングする、す なわち液体の電気的導電性を除いて第１および第２の電極上の電圧源から絶縁さ れる。この蓄積器は懸濁微粒子の三次元マトリクスを含み、それらは各々重陽子 およびリソンをその内部に容易に吸収する金属の表面層を有するか、または蓄積 器の微粒子がすへてこのような材料から構成されてもよい。このような金属の例 は、パラジウムおよびチタンであり、ここでパラジウムは過剰の電力を生成する ために好ましいとされ、チタンはトリチウムを生成するために好ましいとされる であろう。

瞬時負電極へ移動するために、電解液の使用によって生成された正に荷電された 重陽子およびリソンのほとんどは；ｆ検器を通過せねばならない。三次元マトリ クス内の粒子分布を適切に選択すると、蓄積器に接近する重陽子およびリソンの 一部か蓄積器材料の内部に引き込まれ、そこでイオンか結合し、その中のエネル ギー発生に寄与し得る。ここのイオン運動を促進する装置は第１および第２の電 極を含み、それらの逐次の電圧切換によってイオンは蓄積器の粒子マトリクスを 通って前後に移動する。重陽子およびリソンへの蓄積器の引きつけ力は先行技術 におけるように重水素ガスおよび原子の蓄積によって低下しない。一部の重陽子 およびリソンは、イオンか蓄積器を通過する度にパラジウム蓄積器材料によって 遮断され、かつ吸収される。蓄積器材料内で、重陽子およびリソンはボース粒子 として作用してもよく、かつ核融合するか、またはさもなければ結合して、熱を 発生してもよい。蓄積器は三次元マトリクス内に懸濁されたパラジウム、または パラジウム複合体の粒子分布を含む。これを達成するには多数の方法がある。

たとえば、円筒形状の第１の電極が竿状の第２の電極を取り囲み、そのロッドの 縦軸が第１の電極のシリンダの軸とほぼ平行であってもよい。電気的に導電性の ない平面ディスクのような複数のシート材料が液体中で２つの電極間の位置に浸 され、各シートは電気的に非導電性のマトリクス、およびその中に懸濁されたパ ラジウムのような重水素吸収金属の微粒子を含む表面層を存する。シートは互い にほぼ平行てあり、かつ互いに間隔をあけられ、第１の電極・から間隔をあけら れ、かつ第２の電極の平面材料に隣接し、かつそれを取り囲む。たとえば、複数 枚のシートは一部のほぼ平面なディスクであり、各ディスクが竿状の第２の電極 を取り囲み、かつ各ディスクの平面が第２の電極の縦軸とほぼ垂直に配向されて もよい。各シートの表面はパラジウムのような重陽子およびリソンのいずれも吸 収する材料の金属微粒子を含む材料で被覆される。重陽子およびリソン吸収金属 微粒子（以下「メタライト（ｍｅｔａｌ　ｌ１ｔｅ）Ｊとする）はウシの骨から 誘導された写真ゼラチン、またはボリビニールアルコールから誘導された無機ゼ ラチンのようなゼラチン状マトリクス材料に懸濁されてもよく、ここでこの材料 はより厚い厚みが可能であるが、典型的には１０μｍおよび１０００μｍの間の 厚さである。代替的に、メタライトか固体の誘導体、プラスチック、セラミック 、または他の類似の材料の表面に付けられ、それによって表面に付けられたメタ ライトの各々の少なくとも１つの表面が液体中の重水素イオンに直接露出されて もよい。いずれの例においても、複数枚のシートか、最初に第１の電極の付近に 位置決めされた荷電粒子が第２の電極に到達するために複数枚のシートの少なく とも１枚の付近を通過しなければならないように位置決めされる。別の実施例に おいて、２つの電極は単に間隔をあけられ、複数枚のシートが２つの電極間に位 置決めされる。分離されたメタライトは電気的に導電するか、各シートは全体と して電気的に導電しない。

したがって各シートはこれらのシートかなけれは存在しているであろう液体中の 電界を著しく変化させないであろう。

一般に、重陽子およびυソンが通過することを許容すれは、電気的に非導電性の マトリクスのいかなるものかパラジウム粒子を保持するために使用されてもよい 。

分離およびイオン化か生じ、重水素イオンＤ＋およびＯＤ−が各々重水分子から 生成される場合、重陽子は電極によって生じた電界によって加速され、メタライ トの１つを貫き、かつ浸透して、それによってメタライトか＋１の電荷を獲得す るであろう。代替的に、リチウムイオンＬｆ”およびＯＤ−のような重水素含有 イオンかイオン化によって生じ、１つのリチウムイオンが電界によって加速され 、メタライトの１つを貫き、浸透する。この事象に続いて、負に荷電されたＯＤ −イオンの１つが正に荷電されたメタライトによって引きつけられ、これに付着 して、それによってメタライトは電荷０を獲得する。この事象に続いて、もしメ タライトが電荷Ｏを存せば、第２の正に荷電された重水素イオン、またはりソン かメタライトを貫き、それによってメタライト上の電荷は再度正になるであろう 。重水素イオンおよびリチウムイオンはこのように同じメタライトに付着される が、必ずしも互いに付着しない。この手段によって、パラジウムメタライトは重 水素化され、βパラジウムと呼ばれるであろう。このプロセスはセル内で行なわ れるか、またはメタライトがまず別のセル内で予め荷電されてもよい。βパラジ ウムにおける格子間部位の少なくとも６５％か、好ましくは約８５％が重陽子で 満たされるべきである。溶液はＬｉ０Ｄのイオン化からのリチウム−６イオンも 含むのて、リソンもメタライトを貫く。リチウム−６イオンはポース粒子であり 、かつ重水素イオンもポース粒子である。したがって、これらはパラジウム格子 の内部でパウリの排他体を満たす必要はない。したかって、これらのイオンは非 常に近接し得、格子内で核融合するであろう。メタライト中の重陽子およびリソ ンか核融合するとき、熱エネルギーか発生され、これは液体によって除去される 。外部熱交換器かこのエネルギーを捕獲する。

図面の簡単な説明 図１は、この発明の第１の実施例の外部の一部を切り取られた斜視図である。

図２は、この発明に従って図１、図４、図５、図６および図７において２つの電 極間に与えられた時間変化する電圧差の幾つかの適当な形を示す。

図３は、この発明の第１の実施例のための図１のシートの１つの側面図である。

図４は、この発明の第２の実施例に従って表面に付けられたメタライトの外部の 一部を切り取られた側面図である。

図５、図６および図７はこの発明の他の実施例の外部の一部を切り取られた斜視 図である。

図５ａは図５の実施例で使用される開口網目シリンダの部分の拡大図である。

図６ａは図６の実施例で使用されるロッドの表面の部分の拡大図である。

この発明を実行するためのベストモード図１を参照すると、一実施例における装 置１１は、実質的量の高純度重水り、Ｏと、０．１Ｍおよび１．０Ｍの間の、好 ましくは０．ＩＭにより近い濃度の多量のＬｉ０Ｄ電解液とを含んで、イオン化 を行ない、大きいイオン集団を作り出して、液体の電気的導電性を高くする液体 Ｉ４を含む容器１３を含む。Ｌｉ０Ｄか少なくとも７％のリチウム−６を含み、 残りがリチウム−７であることか重要である。リチウム−６のパーセンテージか より高い方が好ましい。電気的に絶縁された電極１５および第２の電気的に絶縁 された電極１７は液体中に浸され、互いに間隔をあけられて、電圧源１９によっ て接続され、この電圧源は第２の電極１７の電圧に関して第１の電極１５上に時 間変化する電圧Ｖ＋ｚ（ｔ）を与える。液体１４中のり、０分子は電解液の作用 によって、部分的に分解されて、正の電圧がそこに現われるとき第２の電極１７ の方に引きつけられる負イオンＯＤ−と、負の電圧がそこに現われるとき第１の 電極１５の方に引きつけられる正に荷電された重陽子Ｄ１およびリソンＬｉ“と になる。電圧差の符号が反転されるとき、負および正イオンは第２および第１の 電極１７および１５にそれぞれ引きつけられる。第１の電極１５は、図１に示さ れるように配向された縦軸ＡＡを育する、フェス、ガラス、プラスチックまたは セラミックのような絶縁材料で被覆された竿状の電気的導電材料であってもよい 。第２の電極１７は第１の電極１５を放射状に取り囲み、これと同様に電気的導 電材料からなり、かつ絶縁体で被覆され、かつ螺旋として、はぼ同心円の環の集 まりとして、またはある開きを含む開口網目円筒形面として、または開口を有す るか、もしくは育さない管として形成されてもよい。

絶縁体コーティング電極Ｉ５および】７は各々電気コンデンサを作り、一方の導 体がたとえば電極１５であり、他方の導体がイオン化された液体である。好まし くは金、銀またはプラチナの薄い金属コーティングが任意に絶縁体を被覆して、 より明らかなコンデンサを形成してもよい。もし低周波数電圧が電極１５および １７に印加されれば、はとんどの電圧は１５および１７の高いインピーダンスキ ャパシタンスで降下し、極めて小さい電圧降下か低インピーダンスのイオン化液 に生じるであろう。任意に、外部コンデンサが１５および１７でキャパシタンス と並列に接続され、絶縁体コーティングの電圧降下を低減してもよい。代替的に 、電極は液体から絶縁されないが、大きいコンデンサを介して代替電圧源に接続 され、液体と直列のインピーダンスを最小にする。好ましくは、このような電極 は金、銀またはプラチナで被覆される。

竿状の第１の電極Ｉ５は複数の隣接するシート、または平面ディスクによって取 り囲まれ、それらの幾つかは２Ｉ、２３．２５．２７として示され、互いに、か つ第２の電極１７から、かつ第１の電極Ｉ５から間隔をあけられる。第１の電極 １５と同軸であるか、またはこれを放射状に取り囲むであろう第２の電極Ｉ７は 、開いた絶縁形の周りを覆われた螺旋ワイヤであってもよく、その中に開口を有 するか、もしくは好さない管状部材であってもよく、複数の電気的に接続された 環であってもよく、または網目籠構成であってもよい。各シート２１．２３．２ ５．２７は他のシートの各々とほぼ平行に配向され、各シートはメタライトがそ の中に懸濁されるゼラチン状の電気的に非導電性のマトリクスを含む表面層を片 側、または両側に存する。ゼラチン状物質はウシの骨から誘導された任意の有機 ゼラチンか、またはポリビニールアルコールから誘導された無機ゼラチンであっ てもよく、典型的には１０μｍおよびｌｏ。

０８ｍの間の厚さを存してもよい。より厚い厚さもまた実行可能である。マトリ クスそのものは重陽子およびリソンに対して、場合によってはＯＤ−イオンに対 して浸透性であり、それによって重陽子およびリソンはゼラチン状マトリクスを 通って容易に移動し、マトリクス内に含まれるすべてのメタライトの浸水された 、または露出された表面に到達するであろう。この複合構造は重陽子／リソン蓄 積器と呼ばれるであろう。代替的に、メタライトは図４、図５ａおよび図６ａに 示されるように図１のシート２１．２３．２５および２７の表面に付けられても よい。この装置はこのようなメタライトで発生された熱エネルギーの変換、また は蓄積のためにメタライトに関連する熱交換器装置２９を含んでもよい。

図２ａ、図２ｂ、および図２ｃは第１および第２の電極１５および１７の間の電 圧源Ｉ９によって与えられた電圧差Ｖ＋ｚ（ｔ）に適当な、様々な時間変化する 電圧を示す。

これらの電圧は（ａ）方形波、（ｂ）台形波、（Ｃ）三角波、（ｄ）制波、およ び（ｅ）正弦波を含むが、これらに限定されるものではない。電圧差Ｖ＋＊（ｔ ）は時間の１つの分画に対して正であり、時間の第２の分画に対して負であるか 、これらの２つの分画が等しい必要はない。電圧差Ｖ１２（ｔ）はまた、時間の 第３の分画に対してほぼゼロであってもよい。Ｖ＋！（ｔ）の正および負のピー ク値が同じ大きさを育す必要はない。電圧差Ｖ＋＊（ｔ）が異なる時間間隔の間 交互に正および負になる場合、正に荷電された重陽子Ｄ″″およびリソンＬｉ０ はこれらの異なる時間間隔の間第２の電極１７の方へ、かつ第１の電極１５の方 へ蓄積器を通って掃引される。

図３は、図１からシート２１．２３．２５．２７の１つを側面図で表わし、マト リクスの支持を与えるが、局部電界上に僅かな効果しか有さない電気的非導電材 料の構造基板３３上に付けられるある厚さｄ２の電気的非導電性ゼラチン状マト リクス３１を含む表面層を示す。重水素浸透性の金属の複数の微粒子３５は表面 層の一部としてマトリクス３１全体に分布される。粒子、またはメタライトの直 径ｄ、は好ましくはマトリクス層３１の厚さｄ２より小さい。

マトリクスは図３に示されるように電気的非導電性基板３３の両側に載置される か、基板の片側に載置されてもよい。

重陽子およびリソンの両方を吸収せねばならない金属は、好ましくはパラジウム 、またはパラジウム複合体であり、微粒子の代表的直径ｄ１は０．００５ｍｍな いし１０ｍｍであってもよく、メタライトが表面に付けられるときは特にそれよ り大きくてもよい。表面層におけるメタライトの体積分率は１０％と９０％との 間であってもよい。シート２１．２３．２５．２７の表面層は液体１４の電解質 誘起されたイオン化によって存在する重陽子およびリソンのための蓄積構造を形 成する。

ある環境下で、金属微粒子、またはメタライトは、重水素／リチウム浸透性金属 の連続構造、または金属の電極より効率的に重陽子およびリソンを蓄積すること かできる。

マトリクス３１内に多数のメタライト粒子を分散することによって、この粒子の 集まりの総表面積がマトリクスの体積の表面積に関して、粒径をどんどん小さく することによって極めて大きくされてもよい。メタライトは１つより多い型の重 水素浸透性材料の使用が同じ装置内で行なわれることを許容する。すなわち、メ タライトは、もしパラジウムの性能と一致する他の金属、または複合体か発見さ れれば、２つ、またはそれより多い金属から選択されてもよいであろう。

液体内で電解質誘起されたイオン化によって生成されている重陽子およびＯＤイ オンの集まりについて検討されたい。重陽子Ｄ＋は瞬間負電圧電極の存在を感知 し、その電極の方へ移動する。そうすることにおいて、重陽子は１つ、またはそ れより多いシート２１．２３．２５．２７の表面層の付近を通過し、通過する重 陽子はそのシートの表面層中のメタライトの１つの上に吸着されるか、またはそ の中に吸収されるであろう。重陽子を吸収したメタライトはそこで＋１の電荷を 獲得し、その表面に隣接する負に荷電されたＯＤ−イオンを引きつけることがで きる。もし−ｌの電荷を存するＯＤ−イオンがメタライトの表面に引きつけられ れば、メタライトの実効電荷はゼロになる。リソンの蓄積は同じ態様で行なわれ るであろう。メタライトに引きつけられたｔｍ子およびリソンは容易にメタライ トの内部に入るが、ＯＤ−イオンは一般にメタライトの表面上に残るか、または それに隣接する。正に荷電された重陽子を引きつけそれがメタライトによって吸 収され、かつ負に荷電されたイオンを引きつけ、それがメタライトの表面上に残 るか、またはその表面に隣接するステップは何回も繰返され、それによってメタ ライト内の重陽子およびリソンの密度はメタライトの内部においてバルク金属に よって受け入れられ得る密度まで増加されることができる。２つの電極は電界を 作り出し、別々の蓄積器構造は重陽子およびリソンを蓄積する。

このアプローチは正イオン蓄積機能をイオン加速機能から分離し、それによって 瞬間負電極は電界を作り出す役割、およびその内部に正イオンを蓄積する役割を もはや二重に行なう必要かなくなる。重陽子およびリソンは一度電子を取り出さ ずにメタライトの内部に入ると、ボース粒子として作用し、したかって前述のよ うに作用する。

図４の外部の一部を切り取られた図に示される第２の（「表面に付けられた」） 実施例において、重陽子／リソン浸透性微粒子３７は、電気的非導電性基板４０ の上に横たわる固体の誘電体、セラミックまたは絶縁ポリマ材料３９の表面に保 持され、かつそれによって隣接する液体、およびその中の重水素イオンに直接露 出される。重陽子およびリソンはメタライトの表面へ移動し、メタライトの内部 に入り、隣接する負イオンか前のようにメタライト上の実効電荷を中和するため にメタライトの表面に引きつけられる。

ポリマ材料３９および基板４０のための適当な誘電材料、プラスチック、セラミ ックおよび絶縁性ポリマの選択は、誘電材料が電解液の存在によって劣化すべき でなく、かつ電解液を汚染すべきではないという条件によってのみ限定される。

初めの２つの実施例において、メタライトを保持する表面層の厚さは好ましくは ２５ミクロンか、またはそれより厚い。３０−９０％の範囲のメタライト３７の 面積密度は各シートの面積全体にわたってメタライトの表面にかなりの数の重水 素イオンを引きつけるのに十分であるべきである。

図１において（かつ図５、図６、および図７において）も示される別の実施例に おいて、電極１５および１７は電解液から電気的に絶縁されず、重水素原子およ び分子と酸素原子および分子とは、電圧差Ｖ＋！（ｔ）が周期的に符号を変化さ せるに伴い、これらの電極の各々の付近で交互に生成され、これらの電極の各々 の付近で互いに結合する。

この手段によって、Ｄ、ＯのＤおよび０への電気分解で消費されるエネルギーは 、ＤおよびＯか再び結合してＤｚＯを形成すると、熱の形に戻される。このプロ セスは両方の絶縁されない電極で、または他方の電極が絶縁されていれば、一方 の絶縁されない電極で生じ得る。

図５に示される第３の実施例において、２つの電気的に絶縁された逆極性の電極 ４３および４５はｒ１１隔をあけられ、高純度の重水を含む液体４９をその中に 含む容器４７内に位置決めされる。代替的に、電極は液体から絶縁されないが、 大きいコンデンサを介して交流電圧源に接続され、液体と直列のインピーダンス を最小にする。好ましくは、このような電極は金、銀またはプラチナで被覆され る。重水素のイオン化は再度液体４９へＬｉ０Ｄ電解液を添加することによって 達成される。第１の電極４３は竿状てあってもよく、かつ第２の電極４５は螺旋 構成を存するか、またはほぼ同心円の環の集まり、もしくは開口をその中に有す る管状シリンダからなり、そこにおいて第２の電極か液体４９中で第１の電極を 取り囲み、かつそれから間隔をあけられてもよい。竿状の第１の電極４３はまた 、固体の誘電体、プラスチック、セラミック、ポリマまたは他の類似の電気的非 導電材料からなる１つ、またはそれより多いほぼ同心円の開０網目シリンダ５１ ，５３．５５によって放射状に取り囲まれる。重陽子／リソン蓄積器の部分であ る網目シリンダ５１．５３．５５は第１の電極４３を放射状に取り囲み、第２の 電極４５によって取り囲まれ、かつ両方の電極から間隔をあけられる。網目シリ ンダ５１．５３．５５の非導電材料はマトリクスとして働き、マトリクス材料の 表面でその上に付けられるメタライト（図５には図示せず）を有する。これらの 表面に付けられたメタライトは前述の第２の実施例に関連して論ぜられた表面に 付けられたメタライトの作用に類似の態様で作用する。図５ａにより詳細に示さ れるシリンダ５１の１つの小領域５１ａは電気的非導電材料の第１の複数のスト ランド５１−１．５１−２．５１−３．５１−４と、この材料のストランドの第 ２の複数の横断方向に配向されたストランド５２−１．５２−２５２−３．５２ −４とから構成されるであろう。図５ａ上の丸で示されるメタライトはこのマト リクス材料の表面上に付けられ、したがって図５の電極４３および４５によって 与えられた電界に応答して網目開口を流れる重水素イオンに露出される。電圧源 ５０は２つの電極４３および４５の間に接続され、図２ａ、図２ｂまたは図２０ に示されるような交流電圧差ＶＩ２（ｔ）を与え、熱交換器５７がエネルギー変 換のために設けられる。前の実施例におけるように、重陽子およびリソンは電極 か液体４９から絶縁されるとき自由電子を取り出すことができない。

図６に示される第４の実施例６１において、２つの電気的に絶縁された逆極性の 電極６３および６５は間隔をあけられ、その中に高純度重水を含む液体６９を含 む容器６７内に位置決めされる。代替的に、電極は液体から絶縁されないが、大 きいコンデンサを介して交流電圧源に接続され、液体と直列のインピーダンスを 最小にする。好ましくはこのような電極は金、銀またはプラチナで被覆される。

第１の電極６３は竿状であってもよく、かつ第２の電極６５は螺旋構成を有する か、複数のほぼ同心円の環、またはスリットか、開口を有するか、もしくは有さ ない管からなり、そこにおいて第２の電極は液体６９中で第１の電極を放射状に 取り囲み、かつそこから間隔をあけられてもよい。竿状の第１の電極はまた、１ つ、またはそれより多いほぼ同心円の環（明示せず）によって放射状に取り囲ま れ、各項は第１の電極６３にほぼ平行に配向された複数のロッド７１１７３．７ ５．７７．７９．８１，８３．８５．８７を含む。ロッド７１．７３、・・・８ ７の各々は誘電体、プラスチック、セラミックまたはポリマ材料のような固体の 電気的非導電材料からなり、そのようなロッドの各々はその表面上に複数のメタ ライトか付けられる。非導電性ロッド７Ｉ、７３、・・・８７は、同じ環内の２ つのこのような隣接するロッドの間の間隙、または距離が１０−１０００μｍの オーダであるように十分に密接して間隔をあけられる。２つの電極６３および６ ５は、図２ａ、図２ｂまたは図２０に示されるような交流電圧差Ｖ＋＊（ｔ）を 与える電圧源８９によって接続される。前の実施例におけるように、重陽子およ びリソンは電極が液体６９から絶縁されるとき自由電子を取り出すことができな い。熱交換器９０がエネルギー変換のために設けられる。

図６ａは、非導電ロッド８１の１つの小領域８１ａをより詳細に示し、そこでメ タライト（図６ａで小さい円、または球として示される）がロッド８１の表面上 につけられる。表面につけられたメタライトは前述の第２の実施例に関連して論 じられた表面につけられたメタライトの作用と類似の態様で作用する。メタライ トは２つの電極によって与えられる電界に応答して、非導電ロッドの周り、また は２つのこのような隣接するロッドの間を流れるイオンに露出される。

図７に示される別の実施例において、容器９３は高純度重水を含む液体９９をそ の中に保持し、２つの電気的に絶縁された電極９５および９７が容器内で液体中 に浸けられ、かつ図示されるように互いに間隔をあけられる。液体９９から絶縁 された２つの電極９５および９７は、２つの電極間に時間変化する電圧差Ｖ＋２ （ｔ）を与える電圧源１００によって電気的に接続される。代替的に、このよう な電極は液体から絶縁されないが、大きいコンデンサを介して交流電圧源に接続 され、液体と直列のインピーダンスを最小にする。好ましくは、このような電極 は金、銀、またはプラチナで被覆される。幾つかが１０１，１０３．１０５．１ ０７て示される複数のシート、またはプレートは重陽子／リソン蓄積器を形成し 、電極９５および９７の閘に位置決めされ、それによってこれらのシートは互い にほぼ平行であり、互いにＨ＠をあけられ、各シートが電極のその表面方向が表 面方向に関してほぼ平行がらほぼ直交するまでの範囲であるように配向される。

熱交換器１１０がここにエネルギー変換のために設けられる。各シート１０１Ｓ 　１０３．１０５．１０７は電気的非導電材料の表面層を存し、その上にメタラ イトが非導電性の薄い層における析出によるように、析出されるか、または接着 されてもよい。支持基板の表面上に小微粒子を固着する態様は、微細研磨紙およ び鋸の製造からも既知である。重陽子およびリソンの微粒子メタライトへの吸収 、および各メタライト上の電荷の中和は前の手順に関連して論じられたように進 行する。

重陽子およびリソンは重水のＬｉ０Ｄ電解液に補助されたイオン化によって生成 され、この重水はＤ２０の形で存在する高濃度の重水素原子を有する。図１、図 ４、図５、図６および図７の２つの電極は、液体に与えられた−１゜Ｏ〜−１ボ ルトの範囲のほぼピークの交流電圧差−Ｖ　ｅ　１１、および２つの電極が液体 から絶縁されるとき、そこでキャパシタンスにかかる過剰電圧降下によって電極 にかかるより高いピーク電圧を有する従来の設計および材料のものであってもよ い。

ライリー（Ｒｅｉｌｌｙ）およびサンドロック（５ａｎｄｒｏｃｋ）は、サイエ ンティフィック・アメリカン（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ａｍｅｒｉｃａｎ’）　 （１９８０年２月）、ｌｌ９−１３０頁の「金属水素化物における水素貯蔵（Ｈ ｙｄｒｏｇｅｎ　Ｓｔｏｒａｇｅ　ｉｎ　Ｍｅｔａｌ　Ｈｙｄｒｉｄｅｓ）　Ｊ で水素およびそのアイソトープのための貯蔵媒体としての金属水素化物の使用を 論じた。これらの著者は、上に説明したようなスクリーンの表面層のための材料 が１００気圧の圧力で維持される液体水素、または気体水素の等しい体積より高 い水素貯蔵、または受容能力を有することに注目した。理論的には、＋２および ＋４の独特の原子価を有するパラジウムは、存在するパラジウム原子の数の２な いし４倍の重水素原子を受け入れ、貯蔵することができた。しかし、存在するパ ラジウム原子の数に対する存在する重水素原子、またはイオンの最大数のより現 実的な比率は約０．６であろう。固体パラジウムの数値密度は約６゜７５ｘｌＯ ”Ｐｄ原子ｃｍ−’であり、それによってＰｄベースの格子内に結合された重水 素原子の現実的平均密度は約４Ｘ１０”Ｄ原子、またはイオンｃｍ−”になり得 た。この格子内の重陽子の密度は重水素関連の核融合反応のポテンシャルを有す る。

ジョーンズ（Ｊｏｎｅｓ）らは、ネイチ＋　−（Ｎａｔｕｒｅ）　（１９８９） の「濃縮体における低温核融合の観察（０ｂｓｅｒｖａｔ　ｉ。

ｎ　ｏｆ　Ｃｏ１ｄ　Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｆｕｓｉｏｎ　ｉｎ　Ｃｏｎｄｅｎｓｅ ｄ　Ｍａｔｔｅｒ）　Ｊにおいて、金属チタン、またはパラジウム電極における 重水素−重水素融合から生じる中性子の検出について報告している。これらの研 究者は、金属塩Ｆ　ｅ　Ｓ　０４　、　７　Ｈｔ　０１Ｎｊｃ］＊　、６Ｈ＊　 Ｏ，ＰｄＣ１ｔ　、ＣａＣ０ｚ　、Ｌｊｔ、ＳＯ，、Ｈ，ＯｌＮ　ａ　Ｓ　０４ 　、ｌ　ＯＨｚ　０１ＣａＨｉ（ＰＯ４）！、Ｈ＊　Ｏ，ＴｔＯ８Ｏａ　、Ｈｚ 　ＳＯａ　、８ＨｔＯの各々を０．２ｇ加えた１６０ｇの重水素酸化物り。

０の混合物のような電解液を使用した。電解液のｐＨはＨＳＯ３の添加を使用し て３．０より低く調整された。電解が始まった後、酸素の気泡が陽極でただちに 形成するのが観察された。しかし、水素、または重水素の気泡は電解の何分も後 にやっと負の電極（ＰｄまたはＴｆ）で形成するのか観察され、このことは重水 素が最初にこの電極に急速に吸収されたことを示唆する。過剰エンタルピーの発 生は報告されなかった。

フライッシュマンおよびボンダは、「Ｊ・エレクトロアナル・ケム（Ｊ、　Ｅｌ ｅｃｔｒｏａｎａｌ、　Ｃｈｅｍ）　２６１巻（１９８９）、３０１頁の「重水 素の電気化学的に誘起された核融合（ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａＬＩｙ　Ｉ ｎｄｕｃｅｄ　Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｆｕｓｉｏｎ　ｏｆ　Ｄｅｕｔｅｒｉｕｍ）Ｊ において、かつ！　９９０年３月２８−３１日の第１回低温接融合に関する年次 会議（Ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　Ａｎｎｕａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｃｏ １ｄ　Ｆｕｓｉｏｎ）て、重水、パラジウム陰極、プラチナ螺旋陽極、およびＯ ，ＩＭ　Ｌｉ０Ｄ電解質溶液を使用した電解セルにおけるパラジウムの熱エネル ギーの発生について報告している。

フライッシュマンーボンズのセルにおいて唯一の電極はパラジウム陰極とプラチ ナ陽極とである。陰極は重陽子およびリソンを蓄積し、かつ重陽子を重水素ガス に変換するという二重の役割を果たす。

ここに開示される発明は電解機能から重陽子およびリソンの蓄積を物理的に分離 するが、先行技術ではこれらの活動はいずれも陰極で行なわれる。この発明は電 解プロセス　゛を抑制するか、または除去するさらなるステップを含む。

この発明はまた、自由電子をリチウムイオンへ与えないパラジウム蓄積器を与え るステップも行なう。したがって、リチウムイオンは先行技術においてそれが析 出する程度まで蓄積器に析出されない。

先行技術におけるような、重水が電解して重水素および酸素ガスになる際生じる エネルギー損失は、電極で自由電子にイオンが近づくことを拒否する絶縁された 電極を使用することによってここでは抑制され、別の実施例では気体か作り出さ れるが、再び結合してエネルギーを熱の形で液体へ戻す。また、交流電圧を使用 することによって重陽子およびリソンは何回も蓄積器の近くを通過し、それによ って蓄積器における遮断および吸収の可能性を高くする。

ＦＩＧ、−２ 要約 高純度重水（Ｌｉ’ＯＤを含む）の電解質イオン化を促進し、それによって交流 電圧によって加速された重水素イオンおよびリチウムイオンを生成する方法およ び装置（ｌｌ）である。これらは懸濁重水素吸収、およびリチウム吸収微粒子（ ３５）のマトリクス（３１）によって掃引され前記微粒子の内部に集められる。

電極（１７，１５）は液体（１４）中に間隔をあけられて浸けられ、それらの間 に交流電圧を加えられる。懸濁粒子のマトリクスは２つの電極間に置かれる。重 水素およびリチウムイオンが微粒子マトリクスを通過するとき、イオンの一部が 微粒子を貫き、それらに吸収される。微粒子に吸収された重水素およびリチウム イオンは核融合するか、またはさもなければ結合して熱エネルギーを発生するで あろう。

国際調査報告 １１１１ｅ′Ｎ１１□ｅ−ＩＩ＆ｅ６”Ｉ夢Ｎ’ａ−Ｃτ〕１−・・１・／１ｉ （ｑｌ／Ｑ３２８Ｑｒ／ＩＥＯＩ／ｍ）８０

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. １．重陽子およびリソンの蓄積によるエネルギー生成のための装置であって、こ の装置は、 主に高純度の液体重水と、液体中にＬｉ６ＯＤを含む電解液とを含む容器と、 重水に浸された第１の電気的に絶縁された電極と、液体に浸され、かつ第１の電 極から間隔をあけられた第２の電気的に絶縁された電極と、 第１および第２の電極の間に接続され、２つの電極の間に交流電圧差を与えて、 それによって重水素イオンが第１の電極および第２の電極へ交互に移動する交流 電圧源と、液体中で２つの電極の間にあり、かつそこから間隔をあけられた位置 に侵された蓄積器とを含み、この蓄積器は重陽子およびリソンの一部を、各々蓄 積器を通過する間、両方のイオンが第１の電極および第２の電極の方へ交互へ移 動するに伴い、遮断し、この蓄積器は電気的非導電性支持構造において電気的非 導電性マトリクス層に支持された重陽子浸透性、かつリソン浸透性微粒子を含み 、この装置はさらに、 蓄積器から熱エネルギーを取り除くためのエネルギー除去手段を含む、装置。
2. ２．前記微粒子はパラジウム、パラジウム複合体またはパラジウム合金からなる 類の材料から引き出される、請求項１に記載の装置。
3. ３．前記微粒子材料は少なくとも２つの異なる材料を含み、各々重陽子およびリ ソンによって浸透可能である、請求項１に記載の装置。
4. ４．前記微粒子の各々は１０ミリメートルより小さい直径を有する、請求項１に 記載の装置。
5. ５．前記電極は前記交流電圧源を、前記電極と前記電圧源との間に位置決めされ るコンデンサによって液体から絶縁する、請求項１に記載の装置。
6. ６．前記マトリクス層材料はゼラチンマトリクスおよびポリビニールアルコール マトリクスからなる類から引き出される、請求項１に記載の装置。
7. ７．前記蓄積器は平行な、間隔をあけられた環状ディスク、またはシートを含み 、前記電極の１つがディスク、またはシートを通る、請求項１に記載の装置。
8. ８．前記蓄積器は積み重ねられた、平行な、かつ間隔をあけられたブレートを含 み、前記電極がプレートの両側近くに位置決めされる、請求項１に記載の装置。
9. ９．前記エネルギー除去手段は熱交換器を含む、請求項１に記載の装置。
10. １０．前記蓄積器は２つの両主表面を有する薄い部材を含み、前記微粒子は両主 表面の少なくとも片側に位置決めされる、請求項１に記載の装置。
11. １１．前記蓄積器は前記第１の電極を放射状に取り囲む、請求項１に記載の装置 。
12. １２．．前記支持構造は螺旋ロッドを含む、請求項１１に記載の装置。
13. １３．前記支持構造は網目籠を含む、請求項１１に記載の装置。
14. １４．前記支持構造は複数の平行ロッドであり、これらはすべて平面に対してほ ぼ垂直に配向され、各ロッドの平面との交点が前記第１の電極の平面との交点を 放射状に取り囲む、平面における閉じた凸状曲線に沿ってある、請求項１１に記 載の装置。
15. １５．前記第２の電極は前記蓄積器を放射状に取り囲む、請求項１１に記載の装 置。
16. １６．前記第２の電極は電気的導電材料の螺旋ロッドを含む、請求項１５に記載 の装置。
17. １７．前記第２の電極は網目籠を含む、請求項１５に記載の装置。
18. １８．重陽子およびリソンの蓄積によるエネルギー生成のための装置であって、 この装置は、 主に高純度の液体重水とＬｉ６ＯＤを含む電解液とを含む容器と、 液体中に浸けられ、かつ容器から間隔をあげられた第１の電気的に絶縁された電 極と、 液体中に浸けられ、かつ容器および第１の電極から間隔をあけられた第２の電気 的に絶縁された電極と、液体中で第１および第２の電極の間の位置に浸された、 複数の間隔をあけられた電気的非導電性シートとを含み、各シートは重陽子浸透 性かつりソン浸透性材料の微粒子を含む表面層を有し、シートは互いにほぼ平行 に配向され、さらに、 第１および第２の電極の間に接続され、シートの間の一方、または他方の電極に 向かう交互のイオンの流れを確立するのに十分な交流電圧差を２つの電極の間に 与える交流電圧源と、 １つ、またはそれより多いシートから熱エネルギーを除去するための除去手段と を含む、装置。
19. １９．前記微粒子はパラジウム、パラジウム複合体またはパラジウム合金からな る類の材料から引き出される、請求項１８に記載の装置。
20. ２０．前記微粒子材料は少なくとも２つの異なる材料を含み、各々重陽子および リソンによって浸透可能である、請求項１８に記載の装置。
21. ２１．前記微粒子の各々は１０ミリメートルより小さい直径を有する、請求項１ ８に記載の装置。
22. ２２．前記電極は前記交流電圧源を、前記電極と前記電圧源との間に位置決めさ れるコンデンサによって液体から絶縁する、請求項１８に記載の装置。
23. ２３．前記エネルギー除去手段は熱交換器を含む、請求項１８に記載の装置。
24. ２４．少なくとも１枚の前記シートは２つの両生表面を有する薄い部材を含み、 前記微粒子は両主表面の少なくとも片側に位置決めされる、請求項１８に記載の 装置。
25. ２５．重陽子およびリソンの蓄積によるエネルギー生成のための方法であって、 この方法は、 主に液体重水を含む容器を与えるステップと、液体中にＬｉ６ＯＤを含む電解液 によって重水をイオン化するステップと、 液体中に間隔をあけて浸すように２つの電極を与えるステップと、 第１および第２の電極に接続され、それによって重水素イオンが２つの電極間を 電圧が交互に与えられるのに伴いそれらの間を前後に移動する交流電圧源を与え るステップと、 液体中で２つの電極間の位置に浸された、懸濁重陽子吸収、およびリソン吸収金 属粒子のマトリクスを与えるステップと、 マトリクス内の懸濁粒子から熱エネルギーを取り除くためのエネルギー除去手段 を与えるステップとを含み、重陽子およびリソンはそれによってマトリクス内に 高密度で蓄積され、結合してエネルギーを発生する、方法。
26. ２６．コンデンサを選択して前記電極と前記液体との間に挿入し、前記電圧源を 前記液体から絶縁するステップをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
27. ２７．パラジウム、パラジウム複合体またはパラジウム合金からなる類の材料か ら前記粒子材料を選択するステップをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
28. ２８．重陽子およびリソンの蓄積によるエネルギー生成のための装置であって、 この装置は、 主に高純度の液体重水と液体中にＬｉ６ＯＤを含む電解液とを含む容器と、 液体中に浸けられ、容器から間隔をあけられた第１の電極と、 液体中に浸けられ、かつ容器および第１の電極から間隔をあけられた第２の電極 とを含み、第１および第２の電極の多くて１つが液体から電気的に絶縁され、さ らに液体中に第１および第２の電極の間の位置で浸された、複数の間隔をあけら れた電気的非導電性シートを含み、各シートは重陽子浸透性、かつリソン浸透性 材料の微粒子を含む表面層を有し、シートは互いにほぼ平行に配列され、第１お よび第２の電極の間に接続され、電極の一方または他方に向かうシート間の交互 のイオンの流れを確立するのに十分な交流電圧差を２つの電極間に与える交流電 圧源と、 １つ、またはそれより多いシートから熱エネルギーを取り除くための除去手段と をさらに含む、装置。
29. ２９．前記微粒子はパラジウム、パラジウム複合体またはパラジウム合金からな る類の材料から引き出される、請求項２８に記載の装置。
30. ３０．前記微粒子材料は少なくとも２つの異なる材料を含み、各々重陽子および リソンによって浸透可能である、請求項２８に記載の装置。