KR20040105867A - 수소 및 산소의 연소를 위한 물 연소 기술-방법들,프로세스들, 시스템들 및 장치들 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수소(H2)와 산소(O2)를 혼입시키는 물(H2O) 뿐만 아니라 연료로서 H2O의 화학에 기초한, Water Combustion Technology(WCT)의 개선된 연소 방법들 및 시스템들에 관한 것이다. 본 발명에 개시된 WCT는 연료 자원으로서 탄화수소를 사용하지 않고, 오히려 WCT는 바람직하게는 O2와 조합되고, 2차적으로는 공기와 조합된 H2를 사용한다. H2및 O2의 연소의 주요 산물은 H2O이다. 더욱이, WCT는 H2O를 H2및 O2로 분리시킴으로써, H2O를 연료를 저장하는 효율적인 방법으로 만든다. 발견된 WCT는 연소의 열동력학들을 현저히 개선시키고, 그에 따라 연소 효율을 현저히 개선시킨다. 더욱이, 발견된 WCT는 H2O가 연소 온도를 제어하기 위해 연료 혼합물에 부가됨으로써, 히트 싱크로서 연소되는 동안 H2O를 이용하는 연소에 관한 것이다. 생산된 스팀은 1) 연소의 동력 출력을 유지하고, 2) 에너지의 재순환 방법(들)을 제공하고, 3) 효율적인 에너지 저장 방법을 제공하는 한편, 4) 연소 온도를 제어함으로써, 엔진을 냉각시킨다. 스팀은 이용 가능한 키네틱 에너지 및 이용 가능한 열 에너지로부터 배기 장치에서 재사용 가능한 에너지원을 제공할 뿐만 아니라, 상기 스팀의 H2및/또는 O2로 변환을 제공한다.

Description

수소 및 산소의 연소를 위한 물 연소 기술-방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치들 {WATER COMBUSTION TECHNOLOGY-METHODS, PROCESSES, SYSTEMS AND APPARATUS FOR THE COMBUSTION OF HYDROGEN AND OXYGEN}
수세기에 걸쳐 인류는 많은 형태의 에너지 및 많은 형태의 수송 수단들을 제공해 왔다. 현대 자본주의 경제에서, 에너지의 유용성은 문자 그대로 난방하고, 전기를 제공하고, 전등에 동력을 제공하고, 수송 수단에 동력을 제공하고 제조 설비들에 동력을 제공하는 등의 경제적인 엔진에 대한 "연료"로서 중요하다. 에너지의 유용성은 잡화들 및 사람들의 수송에 특히 중요하다. 19세기 및 20세기 동안 인류는 수송, 공장들의 가동, 전기 발생 및 열 발생을 포함하는 많은 용도들에 대해 화석 연료들을 신뢰할 수 있고 저렴한 연료들로서 개발하였다. 20세기 동안, 화석 연료들의 사용은 화석 연료들의 연소 생성물들이 대기 오염 또는 수질 오염의 주요 제공원이 되는 정도까지 증가하였다.
대부분의 화석 연료 연소 시스템들은 40% 미만의 효율을 갖고, 내연 엔진은 20% 미만의 효율을 갖는 것을 이해하거나 또는 인식해야 한다. 이와 같이 매우 불량한 결과들은 연소의 열동력학의 직접적인 결과이다. 현행 연소 시스템들은 엔트로피를 현저히 증가시키고, 이들 주변에 엔트로피 뿐만 아니라 엔탈피를 방출한다.이는 화석 연료 연소 시스템인 이들의 환경에 대한 현저한 엔트로피 및 엔탈피 손실들 없이 온도를 관리하는 것이 매우 곤란하기 때문이고; 이들 손실들은 환경에 대한 배기 가스들 및 열 손실들로서 나타난다. 요약하자면, 열동력학의 제1 및 제2 법칙들은 화석 연료 연소 시스템들에 대한 부담이다.
탄화수소(들)은 연소를 위한 연료로서 공기와 조합되어 사용되어 왔다. 탄화수소들은 가솔린, 디젤, 연료 오일, 제트 연료 및 케로센 등의 석유 증류물 또는 메탄올 및 에탄올 등의 발효 증류물, 또는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 석탄 및 목재 등의 천연 발생 물질들로 이용되어 왔다. 화석 연료(들)의 연소는 자연과 조화롭지 못하다. 화석 연료들의 생성물들이 자연의 산소-탄소 사이클과 조화롭게 이루어지는 것으로 생각된다.
CnH2n+2+ (1.5n+1/2)O2-------→nCO2+ (n+1)H2O + 에너지
보다 상세하게는:
가솔린(n-옥탄) C8H18+ 12-1/2O2------→8CO2+ 9H2O + 1,300 kcal
천연 가스(메탄 )CH4+ 2O2-------→CO2+ 2H2O + 213 kcal
탄소 산화물들(COx, CO 및/또는 CO2)은 화석 연료들의 연소에 의해 생산된다. 현저한 숲들의 파괴와 합해지는 이러한 생산은 식물 생명체가 인간이 만들어낸 CO2를 O2, CO로 되돌리기에 충분히 변환될 수 없게 하고, 불완전 연소 부산물은 모든 인간, 동물 및 식물 생명체에 독성이다. 더욱이, 지구 온난화는 지구 대기권에서 COX의 증강의 결과이다. 또한, 공기의 연소는 N2의 일부를 NOX(NO, NO2및/또는 NO3)로 변환시키는 질소(N)의 산화물들을 생성한다. NOX는 모든 인류, 동물 및 식물 생명체에 독성이다. NOX는 CO2를 O2로 되돌려 변환시키는 자연의 생화학적 경로인 광합성을 억제하는 것으로 공지되어 있다. NOX의 형성은 흡열 반응이므로, 연소 효율을 감소시킨다. 더욱이, NOX는 대기 중의 O2와 반응하여 오존(O3)을 생성한다. O3는 모든 인간, 동물 및 식물 생명체에 독성이다. O3는 단지 대기의 보다 높은 레벨에서 존재해야 하고, 여기서 O3는 O2로부터 자연적으로 생성된다. 보다 높은 레벨의 대기에서, O3는 태양의 유해 광선들로부터 모든 인간, 동물 및 식물 생명체를 보호한다. 액체 및 고체 화석 연료들은 천연적으로 오염물로서 황(S)을 포함한다. 연소 중에, S는 SOX(SO2, SO3및/또는 SO4)로 산화된다. SOX는 모든 인간, 동물 및 식물 생명체에 독성이다. 마지막으로, COX, NOX및 SOX는 공기 중의 물과 반응하여 COX, NOX및/또는 SOX의 산들을 형성하고, 이는 문자 그대로 지구 상에 산성비로 된다. 요약하자면, 공기 중의 COX, NOX, SOX또는 O3는 모든 인간, 동물 및 식물 생명체의 건강에 악영향을 미친다. 화석 연료들에 대한 환경적으로 허용될 수 있는 대안은 자연과 조화롭게 이루어지는 연료 시스템이어야 한다. 그러한 시스템은 COX, NOX및 SOX를 생산하지 않아야 한다.
탄화 수소 연소와 연관된 환경적 쟁점들에 대한 분투가 기계적으로 및 화학적으로 많이 이루어져 왔다. 일 예로서, 산업 설비들은 정치권이 그의 설치를 요구하고(하거나) 비지니스가 그 설치를 지원할 때마다 고가의 스크러버들을 구비하였다. 다른 예로써, 내연 엔진은 엔진을 보다 연료 효율적이고 환경 친화적으로 만들도록 증진되어 왔다. 증진되고서 조차, 내연 엔진은 단지 대략 20% 효율을 내고, 가스 터빈/스팀 터빈 시스템은 단지 대략 30 내지 40% 효율을 갖는다. 도 2a에 나타낸 바와 같이, 내연 엔진은 특정 백분율의 유효 에너지 연료 값: 즉, 1) 배기 장치에서 대략 35%, 2) 냉각 중에 대략 35%, 3) 마찰 손실에서 대략 9% 및 4) 불량한 연소 성능으로 인해 단지 1%를 손실하고, 엔진에는 대략 20%의 효율을 남긴다.
탄화수소 연료들은 COX또는 NOX의 형성을 최소화시키기 위해 첨가제들에 의해 변형되고 있다. 그러나, 스크러버 변형들, 엔진 변형들 및 연료 변형들 모두에 의해, 지구는 탄화수소 연소 시스템들로부터 기원하는 인류가 만들어낸 오염물들을 처리하기 위해 분투하고 있다. 환경적 쟁점들 외에, 대량의 석유 탄화수소들의 유용성 및 의존성은 지정학적 쟁점이 되고 있다.
공기 및 H2를 오퍼레이트할 수 있는 연소 엔진을 생산하고자 하는 많은 시도들이 이미 이루어지고 있다. 이들 시도는 곤란점들로서 높은 연소 온도, 보다 높은 연소 온도들에서 증가된 NOX형성, H2의 정량에 충분히 큰 저장 용량 및 오퍼레이션 단가를 갖는다. O2및 H2의 연소는 연소 엔진을 쓸모없게 하는 전통적인 구성물질들을 만드는 2000℉에서 발생한다. H2는 온도가 -430℉ 근처로 강하될 때까지 액체가 아니고; 따라서, H2에 대한 저장 장비는 고압, 저온 또는 이들 모두를 지탱할 수 있을 필요가 있다. 큰 용적들의 H2를 위한 그러한 저장 장비는 경제적으로 실시 불가해지고 있다.
역사적으로 및 현재 전기 모터는 환경 친화적인 에너지 소스를 발견하는 해결책으로 믿어진다. 그러나, 이러한 개념은 전기 모터에 동력을 공급하는데 필요한 전기 에너지가 생성되어야 하고 저장되어야 하는 결점들을 갖는다. 전기 에너지는 1) 탄화수소 연소/스팀 발전 공정들, 2) 광전지 발전 공정들, 3) 물 구동 발전 공정들, 4) 풍력 구동 발전 공정들 또는 5) 핵 발전/스팀 구동 발전 공정들로 생성된다. 광전지 공정은 환경 친화적인 한편, 광전지 공정은 연소 엔진을 대체할 많은 용도들에서 충분히 신뢰할 수 없거나 또는 효과적이지 못하다. 물 구동 (물 휠) 발전 공정은 환경 친화적이지만, 물 구동 발전 공정은 지리적으로 제한된 에너지원이다. 풍력 구동 발전 공정은 환경 친화적이지만, 바람은 제한되고 신뢰할 수 없는 자원이다. 핵 발전/스팀 구동 발전 공정은 환경 친화적이지만, 그의 설치의 안정성에 대한 염려들로 제한되게 적용된다.
전기 자동차의 상용화는 전기 에너지 단가로 인해 제한되고 있고, 전기 에너지 저장을 위해 너무 육중하므로 최상의 상황들 하에서 전기 자동차는 단거리들로 제한되어야 하거나 또는 내연 엔진이 보충되어야 한다.
H2및 공기 뿐만 아니라 탄화수소들 및 공기를 오퍼레이트할 수 있는 연료전지를 생산하려는 이전이 시도 및 현행 시도들은 유망한 결과들을 보이고 있다. 그러나, 연료 전지들에 대한 동력 출력 비율에 대한 자본 투자는 전통적인 연소 시스템들의 동일한 투자의 400 내지 500%이다. 또한, 수송에 있어서 연료 전지는 연료 전지들에 대한 수용 쟁점들을 유도할 수 있는 내연 엔진과 동일한 "느낌"을 갖지 못한다. 내연 엔진의 동력을 대체하거나 또는 감소시키려는 선행된 시도들은 시장 수용으로 실패하였다. 자동차광들은 내연 엔진의 "느낌" 및 동력을 즐기게 되고 기대하게 된다.
탄화수소(들) 이외의 연료(들)을 오퍼레이트할 연소 엔진을 개발하고자하는 선행된 연구는 미합중국 특허 제US3,884,262호, 동 제US3,982,878호, 동 제US4,167,919호, 동 제US4,308,844호, 동 제US4,559,865호, 동 제US5,775,091호, 동 제US5,293,857호, 동 제US5,782,081호, 동 제US5,775,091호, 및 동 제US6,290,184호에서 참조할 수 있다. 이들 특허 각각은 연소 기술의 개선점들을 제공하지만, 각각 그러한 연소 엔진의 상용화가 실시될 수 없다는 문제점들을 남기고 있다.
O2를 제조하기 위한 많은 방법들이 있지만, 공기를 그의 성분들로 분리하는 것은 3가지 방법들: 즉, 저온 증류, 멤브레인 분리 및 PSA에 의해 공업적으로 수행된다.
저온 증류의 한 성분인 저온 냉장을 위해 이용되는 많은 방법들 및 프로세스이 있다. 당업계에 공지된 저온 냉장법 및 프로세스들에 대한 양호한 참조 문헌은Thomas M. Flynn이 저술하고 Dekker가 인쇄한 "Cryogenic Engineering"일 수 있다. Flynn이 저술한 바와 같이, 저온 냉장 및 액화는 액화가 구성되어야 하는 냉장된 액체의 일부를 최하는 것을 제외하고는 동일한 프로세스들이고, 여기서, 모든 액체의 냉장은 재순환된다. 냉장 및 액화를 위한 모든 방법들 및 프로세스들은 도 1에 나타내 바와 같이 동일한 기본 냉장 원리들에 기초한다.
Flynn이 저술한 바와 같이, 일(압축)의 몇몇 성분들, 열 거부, 팽창 및 열 흡수를 조합하는 많은 방식이 있다. 당업계에는 저온 냉장을 위한 많은 방법들 및 프로세스들이 존재하며, 이들 모두는 냉장 액화를 위해 채택될 수 있다. 이들 냉장 사이클의 리스팅은 주울 톰슨, 스털링, 브레이톤, 클라우드, 린드, 햄손, 포스틀, 에릭슨, 기포드-액마흔 및 뷰레미어를 포함할 수 있다. Flynn이 저술한 바와 같이, "그들을 조합하는 엔지니어들이 있는 한 이들 소수의 성분들을 조합하는 많은 방식들이 있다" (당업계에 공지된 바와 같이, H2는 대략 350R의 온도들이 얻어질 때까지 음의 주울-톰슨 계수를 갖는 것을 인식하는 것이 중요하다.)
공기를 O2, Ar 및 N2로 분리시키는 종래의 저온 공기 증류 프로세스들은 통상적으로 이중 압력 사이클에 기초한다. 공기는 먼저 압축되고, 순차로 냉각된다.냉각은 4가지 방법들: 1- 액체의 기화, 2- 주울 톰슨 효과(방법 3이 증가될 때 최상으로 수행됨), 3- 이전에 냉각된 가온 생성물 스트림과 또는 외부 냉각된 가온 제품 스트림들과 카운터-전류 열 교환 및 4-외부 작업을 실행하는 엔진에서 가스의 팽창 중의 하나에 의해 수행될 수 있다. 냉각되고 압축된 공기는 보편적으로 2개의 분별 구역들 내로 도입된다. 제1 분별 구역은 보다 낮은 압력에 있는 제2 분별 구역과 열적으로 연결된다. 2 구역들은 제1 구역의 콘덴서가 제2 구역을 다시 보일링하도록 열적으로 연결된다. 공기는 실질적으로 순수한 N2분획 및 O2에서 풍부한 액체 분획을 생산하는 제1 구역에서 부분 증류를 수행한다. 농축 O2분획은 제2 분획 구역에 대한 중간 공급물이다. 제1 분별 구역으로부터 실질적으로 순수한 액체 N2는 제2 분별 구역의 상단에서 리플럭스로서 사용된다. 제2 분별 구역에서 분리가 완료되어, 구역의 바닥으로부터 실질적으로 순수한 O2를 생산하고, 상부로부터 실질적으로 순수한 N2를 생산한다. Ar이 종래 프로세스에서 생산될 때, 제3 분별 구역이 사용된다. 이러한 구역으로의 공급물은 제2 분별 구역에서 중간 지점으로부터 회수되는 Ar 중에서 풍부한 증기 분획이다. 이러한 제3 구역의 압력은 제2 구역의 그것과 동일한 치수이다. 제3 분별 구역에서, 공급물은 상부로부터 회수되는 Ar이 풍부한 스트림 및 제3 분별 구역으로부터 회수되고 중간 지점에서 제2 분별 구역에 도입되는 액체 스트림 내로 정류된다. 제3 분별 구역에 대한 리플럭스는 상단에 위치한 콘덴서에 의해 제공된다. 이러한 콘덴서에서, 농축 증기는 다른스트림으로부터 열 교환에 의해 응축되고, 이는 제1 분별 구역으로부터 전형적으로 농축 O2분획이다. 이어서, 농축 O2스트림은 중간 지점에서 부분적으로 기화된 상태로 제2 분별 구역으로 도입되고, 그 지점 이상에서 제3 분별 구역으로의 공급물이 회수된다.
3성분 혼합물인 공기를 N2, O2및 Ar로 증류하는 것은 2개의 이진 증류로서 검토될 수 있다. 하나의 2진 증류는 중간 끓는점 Ar로부터 높은 끓는점 O2의 분리이다. 나머지 2진 증류는 낮은 끓는점 N2로부터 중간 끓는점 Ar의 분리이다. 이들 2개의 2진 증류 중에서, 전자는 후자보다 많은 리플럭스 및/또는 이론적인 트레이들을 필요로 하는 점에서 보다 난해하다. Ar-O2분리는 제3 분별 구역 및 제2 분별 구역의 바닥 섹션의 주요 기능이고, 그 지점 아래에서 제3 구역으로의 공급물이 회수된다. N2-Ar 분리는 제2 분별 구역의 상부 섹션의 주요 기능이고, 그 지점 위에서 제3 분별 구역으로의 공급물이 회수된다.
증류의 용이성은 또한 압력의 함수이다. 2진 분리 모두는 고압에서 보다 난해해진다. 이 사실은 종래 배치에 대해, 제2 및 제3 분별 구역들의 최적의 오퍼레이팅 압력이 1기압의 최소 압력이나 또는 그 근처임을 나타낸다. 종래의 배치에 대해, Ar-O2분리의 증가하는 곤란성으로 인해 오퍼레이팅 압력이 주로 1기압 이상으로 증가함에 따라 실질적으로 생성물 회수율은 감소한다. 그러나, 증가된 압력 프로세싱을 매력적으로 만드는 다른 생각들이 있다. 증류 컬럼 직경들 및 단면적들을 가로지르는 열 교환기는 증가된 증기 밀도로 인해 감소될 수 있다. 증가된 압력 생성물들은 단가를 절감한 실질적인 압축 장비를 제공할 수 있다. 일부 경우들에서, 공기 분리 프로세스와 동력 발생 가스 터빈의 통합이 바람직하다. 이들 경우들에서, 공기 분리 공정의 상승한 압력 오퍼레이션이 요구된다. 제1 분별 구역으로의 공기 공급물은 약 10 내지 20 절대 기압들의 상승한 압력에 있다. 이는 제2 및 제3 분별 구역들의 오퍼레이팅 압력을 대략 3 내지 6의 절대 기압으로 되게 한다. 이들 압력들에서 종래 배치의 오퍼레이션은 분리의 용이성에 대한 압력의 상기한 효과로 인해 매우 불량한 생성물 회수율을 초래한다.
본원에 사용된 바의 "간접 열 교환"이라는 용어는 2개의 유체 스트림을 임의의 물리적 접촉 없이 열 교환 관계로 가져오거나 또는 유체들을 상호 혼합시키는 것을 의미하고, "공기"라는 용어는 주로 N2, O2및 Ar로 구성된 혼합물을 의미하고, "상위 부분" 및 "하위 부분"이라는 용어는 각각 컬럼의 중간 지점의 위 및 아래의 컬럼의 섹션들을 의미하고; "트레이"라는 용어는 반드시 평형 스테이지는 아니지만, 하나의 트레이와 등가의 분리 능력을 갖는 패킹 등의 다른 접촉 장치를 의미할 수 있는, 접촉 스테이지를 의미하고; "평형 스테이지"라는 용어는 증기-액체 접촉 스테이지를 의미함으로써 증기 및 액체 이탈 스테이지는 대량 전달 평형이고, 예를 들면 하나의 이론적 플레이트(HETP)에 등가 높이의 패킹 소자 또는 100% 효율을 갖는 트레이에 있고; "상단 콘덴서"라는 용어는 컬럼 상단 증기로부터 컬럼 하류 액체를 발생시키는 열 교환 디바이스를 의미하고; "바닥 리보일러"라는 용어는 컬럼바닥 액체로부터 컬럼 상류 증기를 발생시키는 열 교환 디바이스를 의미한다. (바닥 리보일러는 물리적으로 컬럼 내외에 있을 수 있다. 바닥 리보일러가 컬럼 내에 있을 때, 바닥 리보일러는 최하위 트레이 아래 컬럼 부분 또는 컬럼의 평형 스테이지를 포위한다.)
화학 공업에서 공기를 O2및 N2로 저온 증류하는 것이 이들 기본적인 2원자 가스들을 생산하는 최상의 경제적인 경로인 것으로 잘 공지되어 있지만, O2및 N2와 함께 H2를 증류하거나, H2와 함께 O2의 연소에 연료를 공급하거나, 또는 공기의 저온 증류에 동력을 제공하기 위해 H2와 함께 O2의 연소 에너지를 이용하기 위해 이러한 공업적 프로세스를 이용하는 것은 제안되지 않았다. 공기를 그의 성분들로 분리하기 위해 수행된 이전의 작업은 미합중국 특허 제US4,112,875호; 동 제US5,245,832호; 동 제US5,976,273호; 동 제US6,048,509호; 동 제US6,082,136호; 동 제US6,298,668호; 및 동 제US6,333,445호에서 참조할 수 있다.
멤브레인들로 공기를 분리하는 것은 많은 업계에서 역시 잘 공지되어 있다. 멤브레인들의 2개의 일반적 유형들은 당업계에 공지되어 있다: 유기 폴리머 멤브레인들 및 무기 멤브레인들. 이들 멤브레인 분리 프로세스들은 전기 도전적으로 고안된 멤브레인을 가로질러 전위를 셋업함으로써 개선된다. 많은 이들 프로세스들이 잘 공지되어 있고 확립되어 있지만, H2와 함께 O2의 연소에 연료를 공급하거나, 또는 공기의 분리에 동력을 제공하기 위해 H2와 함께 O2의 연소 에너지를 이용하기위해 이들 프로세스를 이용하는 것은 제안되지 않았다. 공기를 멤브레인들에 의해 그의 성분들로 분리하기 위해 수행된 이전의 작업은 미합중국 특허 제US4,112,875호; 동 제US5,559,383호; 동 제US5,820,654호; 동 제US6,277,483호; 동 제US6,289,884호; 동 제US6,298,664호; 동 제US6,315,814호; 동 제US6,321,915호; 동 제US6,325,218호; 동 제US6,340,381호; 동 제US6,357,601호; 동 제US6,360,524호; 동 제US6,361,582호; 동 제US6,361,583호; 및 동 제US6,362,020호에서 참조할 수 있다.
공기를 PSA에 의해 O2및 N2로 분리하는 것은 역시 잘 공지되어 있다. 그러나, H2와 함께 O2의 연소에 연료를 공급하거나, 또는 공기의 PSA 분리에 동력을 제공하기 위해 H2와 함께 O2의 연소 에너지를 이용하기 위해 PSA를 이용하는 것은 제안되지 않았다. 공기를 PSA에 의해 그의 성분들로 분리하기 위해 수행된 이전의 작업은 미합중국 특허 제US3,140,931호; 동 제US3,140,932호; 동 제US3,140,933호; 동 제US3,313,091호; 동 제US4,481,018호; 동 제US4,557,736호; 동 제US4,859,217호; 동 제US5,464,467호; 동 제US6,183,709호; 및 동 제US6,284,201호에서 참조할 수 있다.
본 발명은 연료로서 뿐만 아나라 연소 생성물로서 H2O를 제공한다. 본 발명은 물은 연소 생성물, 에너지 콘딧 및 에너지 저장 매체로서 이용함으로써 연소 효율을 개선시키는 신규한 에너지 재순환 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치들에 관한 것이다. 탄화수소 연소에서 발생된 고유 에너지 손실들은 회복할 수 없고;탄화 수소 연소에 의해, 상실된 배출 에너지, 열 에너지 또는 기계적 에너지를 회수할 실질적인 방법은 없다.
발견된 WCT는 스팀이 WCT로부터 물 생성물의 물리적 상태이기 때문에, 스팀으로부터 H2를 생산하는 화학적 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치들에 관한 것이다. 이 분야에서 선행 작업은 정련 또는 동력 공장 배기 가스들에 초점을 맞추고 있고; 그 작업의 어떤 것도 H2O를 H2로 되돌려 분리하는 것을 고찰하지 않는다. 내연 엔진으로부터 탄화수소 연소의 생성물들을 이용하기 위해 수행된 선행 작업은 미합중국 특허 제US4,003,343호에서 참조할 수 있다. 부식을 고무시키는 대신에 부식을 억제하도록 지향된 부식에서의 선행 작업은 미합중국 특허 제US6,315,876호; 동 제US6,320,395호; 동 제US6,331,243호; 동 제US6,346,1885호; 동 제US6,348,143호; 및 동 제US6,358,397호에서 참조할 수 있다.
발견된 WCT는 H2를 O2및 H2로 화학적으로 변환시키는 전기 분해 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치들에 관한 것이다. 전기 분해 기술이 개선되고 탄화 수소 연료가 전기 분해에 의해 생산된 H2로 보충된 연소 엔진에 의한 전기 분해를 포함시키려는 많은 시도가 있었지만, 전기 분해가 O2및 H2의 현저한 제공원인 연소 엔진에 연료를 공급하기 위해 전기 분해에 의해 이루어지는 어떠한 작업도 없다. 연소 시스템들에 관련한 전기 분해물로서 전기 분해에서의 선행 작업은 미합중국 특허 제US4,336,430호; 동 제US6,338,786호; 동 제US6,361,893호; 동 제US6,365,026호; 동 제US6,635,032호; 및 동 제US4,003,035호에서 참조할 수 있다.
발견된 WCT는 전기의 생산에 관한 것이다. 발전기일 수 있는 기계적으로 구동되는 전기 발전 디바이스를 위한 기계적 에너지는 WCT의 연료(들)에 의해 생산된다. 또한, 스팀 구동 발전기를 위한 스팀 에너지는 WCT의 연료(들)에 의해 생산된다. 더욱이, WCT 엔진 배출 스팀 에너지는 스팀 터빈을 구동함으로써, 전류를 생성하는 발전기를 구동한다. 더욱이, 상기 배기 가스, H2O는 환경 장비를 최소화시킨다. 발견된 WCT는 연소 터빈을 제공하고, 여기서 연소 가스는 완전히 H2O가 아닌 경우 주로 적어도 그러하다. 스팀 터빈들의 설계에 많은 작업들이 이루어지고 있지만, 모든 경우에 스팀 터빈을 위한 스팀이 열 전달에 의해 발생되고, 여기서 열 전달을 위한 상기 열은 핵 융합 또는 탄화 수소 연소에 의해 생성된다. 연소 엔진의 직접 배기 장치에 스팀 터빈을 이용하거나, 연소 엔진 내에서 에너지를 재순환시키거나, 특히 H2O를 O2및 H2로 전기 분해 변환시키기 위한 전류를 생성하는 개념은 신규하고 새롭다. 스팀 터빈 발전 기술 또는 엔진 배기 터빈 기술에서 선행 작업은 미합중국 특허 동 제US6,100,600호; 동 제US6,305,901호; 동 제US6,332,754호; 동 제US6,341,941호; 동 제US6,345,952호; 동 제US4,003,035호; 동 제US6,298,651호; 동 제US6,354,798호; 동 제US6,357,235호; 동 제US6,358,004호; 및 동 제US6,363,710호에서 참조할 수 있다.
발견된 WCT는 전기를 생성하기 위한 공기 및 물 구동 터빈 기술들에 관한 것이다. 공기 또는 물 구동 터빈 전기 발전 기술은 발견된 WCT를 이용하는 연소 시스템(들)에 적용될 수 있고; 여기서 공기 및/또는 물을 이동시키는 신뢰할 수 있는 자원이 존재한다. 공기의 이동하는 자원 또는 물의 이동하는 자원이 H2O의 전기 분해에 연료를 공급하기 위한 전력 발전의 우수한 자원 일 수 있고, 발견된 WCT에 연료를 공급하기 위해 상기 전기 분해를 사용하거나 또는 발견된 WCT에 연료를 공급하기 위해 상기 전기 분해에 동력을 가하는 풍차 또는 수차를 사용하는 개념은 신규하다. 바람 구동 발전기 기술에서 선행 작업은 미합중국 특허 제US3,995,972호; 동 제US4,024,409호; 동 제US5,709,419호; 동 제US6,132,172호; 동 제US6,153,944호; 동 제US6,224,338호; 동 제US6,232,673호; 동 제US6,239,506호; 동 제US6,247,897호; 동 제US6,270,308호; 동 제US6,273,680호; 동 제US293,835호; 동 제US294,844호; 동 제US6,302,652호; 동 제US6,323,572호; 및 동 제US6,635,981호에서 참조할 수 있다.
발견된 WCT는 전기를 생성하기 위한 광전지 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치들에 관한 것이고, 상기 전기는 H2및 O 중2의 적어도 하나를 생성하기 위해 사용되고, 상기 H2및/또는 O2는 상기 WCT에서 연료로서 사용된다. 당업계에 공지된 바와 같이, 전기를 광전지 생산하는 많은 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치들이 있다. H2O를 O2및 H2로 전긴 분해 분리하기 위한 전기를 생성하기 위해 광전지가 사용되고, 여기서 H2가 연료 전지에 사용되는 많은 방법들, 시스템들 및 프로세스들이 있다. H2의 생산과 관련하여 광전지들 중에서 선행된 작업은 미합중국특허 제US5,797,997호, 동 제US5,900,330호, 동 제US5,989,206호, 동 제US6,075,203호, 동 제US6,128,903호, 동 제US6,166,397호, 동 제US6,172,296호, 동 제US6,211,643호, 동 제US6,214,636호, 동 제US6,279,321호, 동 제US6,372,978호, 동 제US6,459,231호, 동 제US6,471,834호, 동 제US6,489,553호, 동 제US6,503,648호, 동 제US6,508,929호, 동 제US6,515,219호 및 동 제US6,515,283호에서 참조할 수 있다. 선행 작업중 어떤 것도 상기 WCT와 조합된 광전지의 사용을 기재하거나 또는 제안하지 않는다.
발견된 WCT는 물 적용들에서 부식, 스케일 및 침착을 제어하는 방법들에 관한 것이다. 1980년 6월 24일자로 Ik 등에게 발행된 미합중국 특허 제US4,209,398호는 물과 접촉하는 표면들 상의 스케일 및 침착물들의 형성을 억제하고 표면들의 부식을 최소화시키기 위해 물을 처리하는 프로세스를 제공한다. 이 프로세스는 에틸렌계 불포화 결합을 갖고, 1개 이상의 카르복실 라디칼들, 변형된 상기 카르복실 라디칼들의 적어도 일부를 갖는 모노머로부터 유도된 구조 단위를 함유하는 유효량의 수용성 폴리머 및 무기 인산들 및 그에 따른 수용성 염들, 포스폰산들 및 그의 수용성 염들, 유기 인산들 및 그의 수용성 염들, 유기 인산 에스테르들 및 그의 수용성 염들 및 물속에서 다가 금속 이온들로 해리될 수 있는 다가 금속 염들로 구성된 군으로부터 선택되는 1개 이상의 부식 억제제 화합물들을 물속에서 혼합하는 것을 포함한다. Ii 특허는 전기 분해 또는 연소를 위한 시스템들을 토의하거나 또는 제공하지 않는다.
1984년 4월 10일자로 O'Leary에게 발행된 미합중국 특허 제US4,442,009호는보일러 물속에 함유된 수용성 칼슘, 마그네슘 및 철 불순물들로부터 형성된 스케일을 제어하는 방법을 제공한다. 이 방법은 물을 킬런트 및 그의 수용성 염들, 수용성 인산염 및 수용성 폴리메타크릴산 또는 그의 수용성 염에 부가하는 것을 포함한다. O'Leary 특허는 전기 분해 또는 연소의 시스템들을 고찰하거나 또는 제공하지 않는다.
1986년 12월 23일자로 Cuisia 등에게 발행된 미합중국 특허 제US4,631,131호는 수증기 발생 보일러 시스템에서 스케일의 형성을 억제하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 본질적으로 말레산 및 알킬 술폰산 또는 그의 수용성 염, 히드록실 에틸리덴 1,1-디포스프산 또는 그의 수용성 염 및 수용성 인산 나트륨 경질물 침전 제의 공중합체를 포함하는 조성물의 스케일-억제량을 보일러 시스템 내의 물에 부가하는 것으로 구성된 화학적 처리를 포함한다. Cuisia 특허는 전기 분해 또는 연소 시스템들을 고찰하거나 또는 제공하지 않는다.
1987년 2월 3일자로 Persinski 등에게 발행된 미합중국 특허 제US4,640,793호는 (a) 불포화 카르복실산 및 불포화 술폰산 또는 이들의 염을 1:20 내지 20:1의 비율로 포함하는 25,000 미만의 중량 평균 분자량을 갖는 수용성 중합체, 및 (b) 수용성 폴리카르볼실산염, 포스폰산염, 인산염, 폴리인산염, 금속염 및 술폰산염으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하는 수성 시스템들에서 스케일 및 부식을 억제하는데 있어서 혼합물 및 그의 용도를 제공한다. Persinski 특허는 스케일 및 부식을 방지하는 화학적 조합들을 제공하지만; Persinski 특허는 전기 분해 또는 연소를 다루지 못한다.
본 출원 발명은 4/11/02에 출원된 미합중국 특허 출원 제60/371,768호, 05/10/02에 출원된 동 제60/379,587호, 08/19/20에 출원된 동 제60/404,644호 및 02/14/03에 출원된 동 제60/447,880호의 우선권을 주장한다.
본 발명은 환경 친화적인 연소 제품들을 제공하는 개선된 연소 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치들 뿐만 아니라, 상기 개선된 연소 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치들에 대한 연료 및 에너지 관리 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치들에 관한 것이다. 본 발명의 연소 및/또는 연료 및/또는 에너지 관리 방법들, 프로세스들, 시스템들 또는 장치들(Water Combustion Technology, WCT)은 수소(H2)와 산소(O2)를 혼입시키는 물(H2O) 뿐만 아니라 연료로서 H2O의 화학에 기초한다. 본 발명에 개시된 WCT는 연료 자원으로서 탄화수소를 사용하지 않고, 오히려 WCT는 바람직하게는 O2와 조합되고, 2차적으로는 공기와 조합된 H2를 사용한다. H2및 O2의 연소의 주요 산물은 H2O이다. 더욱이, WCT는 H2O를 H2및 O2로 분리시킴으로써, H2O를 연료를 저장하는 효율적인 방법으로 만든다.
본원에 사용되는 바의 연소라는 용어는 임의의 연소 방법, 시스템, 프로세스 또는 장치, 퍼네이스, 연소 엔진, 내연 엔진, 터빈 또는 기계적, 전기적 또는 열 에너지가 생성되는 임의의 연소 시스템을 포함할 수 있다. 발견된 WCT는 질소(N2) 또는 N2와 아르곤(Ar)이 연소의 에너지 생산을 개선시키기 위해서 및/또는 연소의 오염물 생산을 감소시키기 위해 연료 혼합물로부터 부분적으로 또는 전체적으로 제거되는 개선된 연소 시스템들에 관한 것이다.
발견된 WCT는 연소의 열동력학들을 현저히 개선시키고, 그에 따라 연소 효율을 현저히 개선시키는 개선된 연소 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치들에 관한 것이다. 오히려, 발견된 WCT는 H2O가 연소 온도를 제어하기 위해 연료 혼합물에 부가됨으로써, 히트 싱크와 같이 연소되는 동안 H2O를 이용하는 개선된 연소 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치에 관한 것이다. 연소에 의해 생성된 스팀 및/또는 연소의 냉각은 1) 연소의 동력 출력을 유지하고, 2) 에너지의 재순환 방법(들)을 제공하고, 3) 효율적인 에너지 저장 방법들을 제공하는 한편, 4) 연소 온도를 제어함으로써, 엔진을 냉각시킨다. 스팀은 이용 가능한 키네틱 에너지 및 이용 가능한 열 에너지로부터 배기 장치 중에서 재사용 가능한 에너지 소스를 제공할 뿐만 아니라, 상기 스팀의 H2및/또는 O2로의 변환을 제공한다.
연료 혼합물로부터 N2, 또는 N2및 Ar을 최소화시키거나 또는 배제할 의도로 연료 혼합물 중으로 H2O를 혼입시키면 O2, H2및 H2O; O2, H2, H2O 및 N2; O2, H2,H2O, N2및 Ar; O2, H2, H2O 및 공기; 및 H2, H2O 및 공기 중의 적어도 하나인 연료 혼합물 중에 축적된다. 본원에 사용된 바의, WCT 중의 연료 혼합물은 O2및 H2; O2, H2, 및 N2; O2, H2, 및 Ar; O2, H2및 공기; O2, H2및 H2O; O2, H2, H2O 및 N2; H2, H2O, N2및 Ar; O2, H2, H2O 및 공기; 또는 H2, H2O 및 공기에 혼입되도록 한정된다.
발견된 WCT는 전기를 발생시키는 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치들에 관한 것이다. 전기를 발생시키는 4개의 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치가 발견되었다. 첫째는 연소 엔진 배기 장치 내에 스팀 터빈을 위치시키는 것으로, 여기서 상기 스팀 터빈은 연소에서 생산된 상기 스팀에 의해 구동되고; 상기 스팀 터빈은 발전기를 회전시키고(발전기라는 용어는 교류기 또는 다이나모를 한정하도록 사용됨), 여기서 상기 스팀 에너지의 적어도 일부는 상기 전기 에너지로 전환된다. 둘째는 연소 엔진의 기계적 출력 상에 발전기를 위치시키는 것으로, 여기서 기계적 에너지가 생성되고, 여기서 상기 기계적 에너지의 적어도 일부가 상기 발전기에 의해 전기 에너지로 변환된다. 셋째는 터빈 상으로 공기 및/또는 물 흐름들의 초점을 맞추는 물리적 시스템을 혼입하는 것으로, 여기서 상기 터빈은 공기 또는 물을 이동시킴으로써 구동되고, 여기서 상기 터빈은 전기 에너지를 생성하기 위해 발전기를 구동시킨다. 넷째는 전기 에너지를 생성하기 위해 광전지를 사용하는 것이다.
H2O를 O2및 H2로 전기분해시키기 위해 상기 전기 에너지의 적어도 일부를 사용하는 것으로 밝혀졌다. 다이나모가 사용될 때, 다이나모 D/C 전류의 적어도 일부는 전기 분해를 위해 사용되고; 교류기가 사용되는 경우 A/C에서 D/C로의 변환기는 전기 분해를 위해 교류 전류의 일부를 직류 전류로 변환시킨다. 상기 전기 분해에 의해 발생된 O2및/또는 H2중의 적어도 하나를 WCT에서 연료로서 이용할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
발견된 WCT는 추가로 공기로부터 O2를 분리하는 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치들에 관한 것이다. 첫째로, O2는 저온학 증류 시스템에 동력을 제공하기위해 상기 WCT로부터 이용될 수 있는 에너지를 이용하여 분리되고, 여기서 공기는 냉각되고 O2및 N2로 증류된다. 둘째로, 공기는 분리되어 멤브레인들을 이용하여 O2를 생산하고; 상기 멤브레인들은 유기(폴리머) 구조 또는 무기(세라믹) 구조일 수 있다. 셋째, 공기는 분리되어 압력 스윙 흡착(PSA)을 이용하여 O2를 생산한다. 공기를 O2및 N2로 분리시키는 것은 많은 정도의 분리 효율을 가질 수 있는 한편, 본원에 사용되는 바의 O2라는 용어는 적어도 O2농도가 적어도 40%인 농축 O2, 바람직하게는 O2농도가 적어도 80%인 순수한 O2, 가장 바람직하게는 O2농도가 적어도 90%인 매우 순수한 O2를 의미한다.
발견된 WCT는 추가로 금속 촉매 분해 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치들에 관한 것이고, 여기서 WCT에서 생산된 상기 스팀은 촉매 시스템의 일부로서 H2및 금속 산화물들로 변환된다. 상기 H2의 적어도 일부는 WCT에서 연료로서 사용될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 본원에 사용되는 바와 같이, 금속 촉매 분해라는 용어는 주기율표에서 임의의 금속 또는 금속들의 조합을 의미하고, 여기서 금속 또는 금속들의 조합은 스팀 또는 수증기 내의 H2O를 대응하는 금속 산화물(들) 및 H2로 변환시킬 것이다.
본 발명의 주요 목적은 환경 친화적이고, 효과적이고, 효율적이고, 경제적으로 실행 가능한 연소 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치를 고안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 내연 엔진을 위한 환경 친화적이고, 효과적이고, 효율적이고, 경제적으로 실행 가능한 연소 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치를 고안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전기 에너지 발전을 위한 환경 친화적이고, 효과적이고, 효율적이고, 경제적으로 실행 가능한 연소 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치를 고안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 탄소 산화물을 생산하지 않는, 효과적이고, 효율적이고, 경제적으로 실행 가능한 연소 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치를 고안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 질소 산화물들의 생산을 최소화하는, 효과적이고, 효율적이고, 경제적으로 실행 가능한 연소 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치를 고안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 환경 친화적이고, 효과적이고, 효율적인 연소 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치를 위한 효과적이고, 효율적이고, 경제적으로 실행 가능한 연료 공급 시스템을 고안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 환경 친화적이고, 효과적이고, 효율적인 내연 엔진들을 위한 효과적이고, 효율적이고, 경제적으로 실행 가능한 연료 공급 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치를 고안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 환경 친화적이고, 효과적이고, 효율적인 전기 생산을 위한 효과적이고, 효율적이고 경제적으로 실행 가능한 연료 공급 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치를 고안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 환경 친화적이고, 효과적이고, 효율적인 열 발생을 위한 효과적이고, 효율적이고 경제적으로 실행 가능한 연료 공급 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치를 고안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 수소 및 산소 또는 수수 및 공기 또는 산소 및 산소 및 공기를 포함하고, 연소 온도가 물을 연소에 부가함으로써 제어됨에 따라 연소 엔진을 위한 경제적인 구성 물질들이 사용될 수 있는 효과적이고, 효율적이고 경제적으로 실행 가능한 연소 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치를 고안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 연소 효율을 증가시키는 효과적이고, 효율적이고, 경제적으로 실행 가능한 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치를 고안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 연소로부터 입수할 수 있는 에너지를 이용하여 물을 산소 및/또는 수소로 변환시키기 위한 효과적이고, 효율적이고 경제적으로 실행 가능한 전기 분해 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치를 고안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 증기가 산소, 수소 및 물; 산소, 수소, 물 및 질소; 산소, 수소, 물 및 공기; 수소, 물 및 공기 중의 적어도 하나에 의해 연료 공급되는, 스팀을 수소로 변환시키기 위한 효과적이고, 효율적이고 경제적으로 실행 가능한 촉매적 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치를 고안하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적들 및 장점들은 다음 설명에 부분적으로 나타낼 것이고, 그 설명으로부터 부분적으로 명확해질 것이거나, 또는 본 발명을 실시함으로써 배우게될 것이다.
화석 연료들의 연소에 걸쳐 에너지를 생성하는 개선된 환경 친화적인 프로세스는 지구가 자연적으로 제거해야 하거나 또는 변환시켜야 하는 생성물을 생성하지 않는 프로세스여야 한다. 본발명 WCT는 그러한 과업, 즉 H2O를 수행할 수 있는 생성물을 제공한다. 물은 O2및 H2의 연소에 의해 제조된다. 더욱이, O2를 생산하는 공지된 방법들은 공기의 액화(저온 증류); 공기의 멤브레인 분리, 공기의 압력 스윙 흡착(PSA) 및 H2O의 전기 분해에 의한 것들이다. 이들 프로세스들 모두는 환경 친화적이다. 또한, H2는 거의 모든 화합물들 및 조성물들 내에 광범위하게 존재하는 가장 풍부한 원소이다. H2를 생산하기 위한 알콜, 오일, 석탄 및 가스 정련 개질은 경제적인 확장을 자극할 수 있지만, 공기 오염의 책임을 재정련 환경으로 초점을 맞추면서, 그 책임이 관리될 수 있다.
발견된 WCT는 전통적인 연소 엔진이 수송, 전기 발전 및 열 발생 용도들에 관련함에 따라, 전통적인 연소 엔진의 그것에 비해 훨씬 더 효과적으로 에너지를 관리한다. 이는 내연 엔진에 관하여 특별한 경우이다. 열은 엔진, 엔진 배기 가스들 및 미사용 기계적 에너지로부터 상실되어: 내연 엔진 뿐만 아니라 연소 엔진들은 일반적으로 이들의 연소 에너지의 대략 60% 내지 85%를 상실한다. 본 발명은 화학적 위치 에너지로 변환되는 전기 에너지로 상실된 에너지를 변환시킴으로써 에너지 손실량의 현저한 부분들을 재포획한다.
발견된 WCT는 에너지를 생성하기 위한 연소 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치를 위한 에너지원으로서 H2와 함께 O2의 연소 에너지를 이용한다. O2및 H2의 연소 생성물은 H2O이다. 이러한 연소 반응은 탄화 수소 연소 반응과 다소 유사하지만; 탄소는 반응으로부터 제거되고, N2는 반응에서 부분적으로 또는 완전히 제거된다. 요약하자면, WCT는 C, N 및/또는 S의 연소와 연관된 환경적 쟁점들을 제거한다.
2H2+ O2--------→2H2O + 137 kcal
68.5 kcal/mole에서, H2는 파운드당 34kcal의 에너지 값을 갖고; 이는 1300 kcal/mole = 파운드당 11 kcal인 n-옥탄 및 213 kcal/mole = 파운드당 13kcal인 메탄과 비교된다.
H2O가 환경 친화적인 연소 생성물이지만, O2와 H2의 연소 온도는 대부분의 연소 시스템 물질들에 비해 너무 높다. 특히, 내연 엔진의 경우에, 임의의 새로운 연소 시스템의 구현은 엔진 구성 단가를 최소화시킬 수 있도록, 전통적인 구성 물질들의 사용을 통해 현저히 고무될 수 있다. 본 발명은 O2와 H2의 연소 온도를 제어하기 위한 바람직한 실시예로써 H2O를 이용한다. 상기 H2O는 다음 3가지 형태:즉 고체(얼음 입자들), 액체(수증기) 및 가스(스팀) 중의 하나일 수 있다. H2O가 고체 형태일 경우, 연소 온도는 고체 H2O의 열 용량, H2O의 승화 에너지, H2O 증기의 열 용량, H2O의 기화 잠열 및 스팀의 열 용량에 의해 제어될 것이다. H2O가 액체 형태인 경우, 연소 온도는 액체 H2O의 열 용량, H2O의 기화 잠열 및 스팀의 열 용량에 의해 제어될 것이다. H2O가 가스인 경우, 온도는 스팀의 열 용량에 의해 제어될 것이다.
전통적으로, 공기는 연소 옥시단트(공기 중의 O2)로서 사용되어 온 한편, 공기로부터 N2및/또는 Ar을 포함하지 않거나 또는 최소량의 N2및/또는 Ar을 포함하는 O2와 H2의 연소는 연소 에너지 출력을 300% 이상으로 개선시킨다. 본 발명의 이러한 국면은 옥시던트용으로 공기를 이용하는 연소 시스템(여기서, 공기는 단지 20% O2및 78% N2로 됨)과 옥시단트로서 매우 순수한 O2를 이용하는 연소 시스템을 비교함으로서 용이하게 나타날 수 있다. 질소는 연소 온도를 감소시키는 한편 흡열적으로 NOX를 생산함으로써 엔진 효율을 감소시키면서 오염물을 생성한다. 공기는 대략 78%가 N2이므로, 전통적인 연소 엔진의 연소 혼합물의 거의 78%는 연소 중에 에너지를 제공하지 않고, 실제로 연소 에너지 출력을 감소시킨다. 공기 중의 N2는 연소 온도를 낮게 유지함으로써 대략 1000℉ 이하의 배기 가스 온도들을 생산함으로써, 전통적인 엔진 전도 물질에 유해하고, O2/H2연료 혼합물로의 H2O의 부가는 연소 온도를 냉각시키면서 스팀을 생산함으로써, 연소 열 에너지를 용이하게 재순환되는 에너지로 변환시키는 등온 연소에 접근한다. N2를 포함시키는 것은 에너지 재순환 능력을 제공하지 않고: 동일한 고찰이 Ar에 대해서 적용된다.
연소 과학에서 용이하게 이해되는 바와 같이, 연소를 시작하는데 필요한 3가지 성분들: 즉, 연료, 열 및 점화가 있다. 연료(H2및 O2) 및 점화의 일정한 소스를 가정하면, H2O를 연소 혼합물에 부가하는 것은 연소 온도를 제한하고 연소 엔진을 위한 구성 물질들의 단가를 최소화시킬 뿐만 아니라 연소가 시작될 수 있도록 연소 온도를 충분히 높게 유지하는 방법 및 프로세스를 제공한다. 연소 챔버에 H2O를 부가하는 것은 연소를 유지할 뿐만 아니라 연소 온도를 제어하기 위해 관리될 수 있다. 엔진 구성, 엔진 챔버 디자인들 및 구성 물질들을 변화시키는 것은 연소 온도의 한계 내에서 연소 챔버에 대한 H2O의 부가의 한계를 결정할 것이다.
발견된 WCT는 에너지 저장 매체, 연소 생성물, 냉각제 및 에너지 전달 콘딧 및/또는 그들 내부의 임의의 조합 중의 적어도 하나로서 H2O를 제공한다. 본 발명의 이러한 국면의 중요성은 열동력학적 원리들에 의해 인식될 수 있다. 열동력학의 제1 법칙에 의해, 시스템에 부가된 열 + 시스템 상에서 행해진 일은 내부 에너지의 변화 + 잠재적 에너지 및 키네틱 에너지의 변화와 동일하다. 그렇지 않으면, 본 발명에 의해 상실된 에너지의 재순환은 내부 에너지 및 잠재적 에너지 모두를증가시킴으로써, 연소 시스템들의 효율을 증가시킨다. 열동력학의 제2 법칙에 의해: 내부 에너지의 변화는 (특이적 온도에서) 엔트로피의 변화 - 시스템에 의해 수행된 일과 동일하다. 본 발명은 상실된 엔트로피를 재순환시킴으로써 엔트로피의 변화를 현저히 감소시키면서 상실된 엔탈피를 재순환된 배기 가스 엔탈피/엔트로피로 초점을 맞추기 때문에, 본 발명은 내부 에너지를 현저히 증가시킴으로써, 효율을 현저히 증가시킨다. WCT는 중요한 것으로서 열동력학의 제1 및 제2 법칙들을 사용한다. 대조적으로, 탄화 수소 연소 기술은 부담으로서 열동력학의 제1 및 제2 법칙들을 갖는다. 더욱이, 연소 챔버 내에 H2O를 사용하는 것은 이론적으로 등온 연소에 접근한다.
본 발명은 H2O를 O2및 H2로 변환시키기 위한 전기-화학적 경로들을 이용하고, 여기서 이들 경로들에 대한 전기 에너지는 냉각되는 엔진, 배기 가스 에너지, 연소 출력 기계적 에너지, 광전지 에너지 및 공기 또는 물 움직임의 에너지 중의 하나로부터 얻어진다. 대부분의 연소 엔진들(특히 내연 엔진)의 효율이 단지 대략 20%로 주어지면, 발견된 WCT는 연소 효율을 현저히 증가시킬 수 있다. 유효한 H2연료가 그의 탄화수소 전구물들의 그것에 인접한 변환 효율을 가짐으로써 신선한 H2에 대해 100%의 소스 값을 나타내고, 공기의 O2, N2및 Ar로의 분리가 거의 20%의 효율을 갖는다고 가정하면, 본 발명의 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치는 연소 엔진의 효율을 거의 40% 내지 70%로 증가시키는 능력 및 내연 엔진의 효율을 대략 50%로 증가시키는 능력을 갖는다. 연소 효율은 공기가 O2, N2및 Ar로 되는 분리 효율에 의존하여 추가로 증가될 수 있는 것으로 이론화된다. 본 발명에 의해 발견된 WCT에 대한 효율의 이론적 한계는 H2O를 H2및 O2로 변환시키는 전기 분해의 효율 한계 - 마찰 손실들과의 조합으로 전기를 일으키는 스팀의 변환, 기계적, 광전지, 바람 및 수차 에너지에서의 효율 한계로 대략적으로 제한된다. 이러한 이론적 한계는 본 발명에서 연소 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치의 이론적 효율 한계가 대략적으로 거의 70-80%임을 나타낸다.(엔진이 운전되지 않고, 광전지는 물로부터 연료를 생성함으로써 내부 에너지를 증가시키는 재미있는 상황이 있을 수 있다. 이러한 시나리오 하에, 엔진은 임의의 연료를 사용하지 않고 그의 연료를 실제로 증가시키고, 여기서 그 효율은 한정적이다.)
발견된 WCT는 O2와 H2의 연소와의 조합으로 공기로부터 O2및 N2를 분리시키기 위한 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치를 제공한다. 3가지 분리 방법들이 있다. 제1 방법에 의해, 공기를 가압하고, 냉각시키고 증류시켜, 공기를 O2및 N2로 분리하기 위해 사용되는 저온 증류 공정을 이용하여 공기가 분리된다. 제2 방법에 의해, 공기는 멤브레인들을 이용하여 분리되고; 이 멤브레인은 유기 폴리머 구성 도는 무기 구성될 수 있다. 제3 방법에 의해, 공기는 압력 스윙 흡착(PSA)을 이용함으로써 분리된다. PSA를 이용함으로써 O2가 흡수되는 것이 바람직하지만; N2가 흡수되는 것이 실질적이다. 이들 방법들 중의 적어도 하나에 의해 생산된 분리된O2는 연소 시스템들 내에서 연료로서 사용되는 것이 바람직하다.
저온학 증류 - 화학 공업에서, 공기를 O2및 N2로 저온 증류시키는 것은 이들 2원소 가스들을 생산하는 통상적인 경로이다. 그러나, 그것은 이전에 제안되지 않았고, H2와 함께 O2의 연소에 연료를 공급하고(하거나), 또는 공기의 저온 증류에 동력을 제공하기 위해 H2와 함께 O2의 연소 에너지를 이용하기 위해 H2증류와 조합하여 이러한 공정을 이용하는 것은 신규하다. 또한, 공기를 O2및 N2로 분리하기 위한 거의 모든 산업 프로세스들은 공업 생성물들로서 N2또는 N2및 Ar을 이용한다. 발견된 WCT의 경우에, 증류된 N2및/또는 Ar의 주요 사용은 히트 싱크로서 이루어질 수 있다. 이러한 히트 싱크는 O2의 저장물 또는 H2의 저장물을 냉각시키고, 저온학 증류를 고무시키고, 연소 엔진을 냉각시키고(거나) 냉장 및/또는 환경 냉각을 제공하는 것 중의 적어도 하나를 수행하도록 제공되는 것이 바람직하다. 내연 엔지의 경우에, 이러한 히트 싱크는 엔진 물 냉각제 냉각 시스템(전형적으로 팬 냉각된 래디에이터) 및/또는 패신저 냉각(에어 컨디셔닝) 시스템을 위한 컴프레서 대신에 사용되는 것이 바람직하다. 본 발명은 또한 Ar의 증류가 연소 효율의 개선으로서 중요치 않고; Ar을 분리시키기 위한 추가의 분별화 컬럼은 자본 투자 - 회복 분석의 효율에 대해 검토되어야 하는 것을 제안한다.
멤브레인 분리 - 멤브레인 분리는 저온 증류보다 훨씬 더 단순하지만; 질소는 열 싱크로서 이용될 수 없다. 멤브레인 분리 프로세스를 이용함으로써, 별개의냉각 시스템들이 엔진 및 임의의 승객 또는 환경 냉각을 위해 잠재적으로 이용될 필요가 있을 것이다.
PSA - PSA 분리는 저온 프로세스들보다 단순하지만 멤브레인 분리보다 더 복잡해진다. PSA는 멤브레인 분리에 의한 것과 동일한 결점을 갖고; N2는 히트 싱크로서 이용될 수 없다. PSA 분리 프로세스를 이용함으로써, 별개의 냉각 시스템들은 엔진을 위해서 및 임의의 승객 또는 환경 냉각을 위해 잠재적으로 이용될 필요가 있다.
발견된 WCT는 스팀으로부터 H2를 생산하는 화학적 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치들에 관한 것으로, 그 이유는 스팀이 연소로부터 물 생성물의 물리적 상태에 있기 때문이다. 본 발명은 스팀을 통상적으로 유해한 것으로 생각되는 공정을 이용하여 H2로 변환시킨다. 본 발명은 스팀을 H2로 화학적으로 변환시키기 위해 부식을 이용한다. 부식은 O2를 이용하여 금속을 그의 금속 산화물로 변환시키는 한편, H2를 방출한다. 이러한 금속 산화물은 그의 금속 상대물에 비해 낮은 강도, 내구성 및 광택을 갖기 대문에, 이러한 금속 산화물은 전통적으로 유해한 것으로서 검토되고 있다. 옥시단트로서 물에 의해 부식을 위한 일반적인 화학 반응은
M + H2O ----eV---→ MO + H2
여기서, M은 주기율표로부터 임의의 금속 또는 금속들의 조합이고, eV는 전동 전위이다. 부식의 전동 전위로 인해, 부식에 반하여 금속을 보호하는 많은 방법들이 금속의 전동 전위를 관리하는 것에 기초한다. 하나의 그러한 방법은 음극의 보호이다. 음극 보호 하에, 금속은 그 금속의 부식에 대한 전동 전위에 반대인 금속에서 전동 전위를 생산함으로써 부식에 반하여 보호된다. 전통적인 음극 보호 방법들이 부식을 방지하기 위해 사용되는 경우, 본 발명은 양극 전위를 생성함으로써 부식을 구동하는 것을 제안한다. 본 발명은 WCR의 배기 가스(스팀) 중에서 촉매적 희생 금속(들)을 대체하는 것을 제안하고, 여기서 양극 전위는 금속의 부식 또는 금속들의 조성물을 구동하기 위해 사용됨으로써 스팀의 적어도 일부를 수소로 변환시키기 위해 사용되는 것이 바람직하다.(전동 전위들에 대한 양호한 참조 문헌은 CRC 출판의 Handbook of Chemistry and Physics일 수 있다.)
발견된 WCT는 H2O를 전기-화학적으로 O2및 H2로 변환시키는 전기 분해 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치들에 관한 것이다. 최상의 공학적 상황들 하에, H2O를 O2및 H2로 변환시키는 전기 분해에 의해 요구되는 전기 에너지는 O2와 H2의 연소에 의해 얻어진 에너지보다 훨씬 더 클 것이다. 그러나, 전기 분해는 그렇지 않으면 상실될 수 있는 에너지를 재요구함으로써 연소 효율의 현저한 개선을 허용한다. 전기 에너지가 연소 스팀으로부터 회수되거나 또는 기계적 에너지 변환, 스팀 에너지 변환, 빛 에너지 변환, 풍력 에너지 변환 또는 수차 에너지 변환 중의 적어도 하나로부터 회수되거나, 일단 변환 장비의 단가가 제자리이면, 에너지 변환 비용은 장비 유지 경비로 제한된다. 4가지 유형의 유효한 전기 에너지 변환: 즉, 기계적 에너지, 스팀 에너지, 이동하는 공기(바람) 또는 물 에너지 및 광전지(태양)에너지가 본 발명에서 밝혀졌다.
전기 분해는 전체 연소 시스템의 연료 효율을 증가시키기 위해 매우 낮은 에너지 전환 비용으로 H2O로부터 충분한 연료를 생성할 수 있다. 내연 엔진의 적용은 전기 분해가 H2O를 연료 소스로서 변환시키기 위해 사용될 수 있는 상황의 우수한 예이다. 내연 엔진은 일단 작동 중에 통상적으로 대략 500 내지 대략 6000 rpm으로 회전하고, 드물게는 특정하게 처리되는 상황에서 대략 10,000 내지 20,000 rpm으로 회전한다. 발전기가 구동축 상에 위치하거나 또는 트랜스미션 디바이스에 의해 활성화되고 구동축에 의해 구동되고, H2O를 O2및 H2로 전기 분해에 의해 변환시키기 위한 전류를 생성하기 위해 연소 엔진의 기계적 에너지에 의해 회전될 수 있는 연소 엔진들의 오퍼레이션 중의 많은 상황들이 존재한다. 또한, H2O가 연소 시스템의 연소 온도를 제어하기 위해 이용되는 정도까지는 스팀 구동 터빈 발전기가 전기를 생성하기 위해 WCT의 배기 가스 스트림에 추가로 이용될 수 있는 정도까지이다. 이어서, 전기는 H2O를 O2및 H2로 전기 분해하기 위해 사용될 수 있다. 전기 발생을 위해 특별히 WCT를 사용하는 경우에, 훨씬 과도한 전기는 발생되지 않는다. 일단 기계적 구동 발전기 또는 스팀 구동 발전기의 비용이 발생되는 경우, 기계적 또는 스팀 에너지를 전기로 변환시키는 비용은 장비 유지 비용으로 제한된다. 동일한 단가/이익 시나리오는 이동하는 공기(바람) 또는 물 구동 발전기 뿐만 아니라 광전지 시스템에 적용될 것이다.
본 발명은 공지되고 연소의 잡음을 머플링하기 위해 사용되는 기술들과 같은 머플러 기술들의 적용에 관한 것이다. 내연 엔진의 경우에, 머플러들은 연소에 의해 생산된 잡음을 제한시키고자 설치된다. 머플러 디자인들이 연소 엔진으로부터 잡음 또는 공기 진동을 제어하는 한편, 현행 머플러 디자인들은 유효한 연소 배기 가스 에너지를 폐기한다. 연소 엔진 배기 가스 스트림 중의 스팀 터빈의 설치는 전류를 생산하는 것이 바람직하다. 스팀 터빈은 연소로부터 공기 진동을 흡수하는 것이 바람직하다. 연소 시스템들에서 생산된 스팀으로부터 H2를 생성하기 위해 접촉/머플러 챔버에 산화된 금속(들)을 용이하게 설치하는 것이 바람직하다. 배기 장치 중의 스팀 구동 터빈 발전기 및 촉매적 변환 금속(들)의 조합은 연소 시스템들로부터 배기 가스들의 스팀 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 한편, 배기 가스들에서 공기 진동을 머플링하는 최상의 바람직한 조합일 수 있다.
도면의 간단한 설명
본 발명은 바람직한 실시예들의 다음 설명이 다음 도면들과 관련하여 고려될 때 보다 잘 이해될 수 있다.
표 1 및 1A는 도 1 내지 15의 기호들에 대한 키를 제공한다.
도 2a는 전통적인 탄화수소 연소 엔진의 일반적인 열동력학적 설명의 블록도를 예시한다.
도 2ab는 발견된 WCT 연소 엔진에서 H2O, O2, H2및 공기를 관리하기 위한 제안된 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치들의 일반적인 설명을 블록도 형태로예시한다.
도 3은 O2및 H2, 공기 및 H2중의 적어도 하나에 의해 연료 공급되고, 여기서 H2O는 연소 챔버를 냉각시키고 연소 온도를 냉각시키기 위한 옵션이고, 연료 시스템은 H2O를 H2및 O2로 변환시키는 전기 분해를 위한 전기를 생성하는 대안의 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치를 포함시킨 것인, 연소 엔진을 위한 제안된 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치의 일반적인 설명을 블록도 형태로 예시한다.
도 4는 O2및 H2, 공기 및 H2중의 적어도 하나에 의해 연료 공급되고, 여기서 H2O는 연소 챔버를 냉각시키고 연소 온도를 냉각시키기 위한 옵션이고, 연료 시스템은 스팀의 H2로의 촉매적 변환을 포함시킨 것인, 연소 엔진을 위한 제안된 방법들, 공정들, 시스템들 및 장치의 일반적인 설명을 블록도 형태로 예시한다.
도 5는 O2및 H2, 공기 및 H2중의 적어도 하나에 의해 연료 공급되고, 여기서 H2O는 연소 챔버를 냉각시키고 연소 온도를 냉각시키기 위한 옵션이고, 연료 시스템은 공기의 질소 및 O2로의 저온 증류를 포함시킨 것인, 연소 엔진을 위한 제안된 방법들, 공정들, 시스템들 및 장치의 일반적인 설명을 블록도 형태로 예시한다.
도 6은 O2및 H2, 공기 및 H2중의 적어도 하나에 의해 연료 공급되고, 여기서 H2O는 연소 챔버를 냉각시키고 연소 온도를 냉각시키기 위한 옵션이고, 연료 시스템은 스팀의 H2로의 촉매적 변환 뿐만 아니라 H2O를 H2및 O2로 변환시키는 전기 분해를 위한 전기를 생성하는 대안의 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치를 포함시킨 것인, 연소 엔진을 위한 제안된 방법들, 공정들, 시스템들 및 장치의 일반적인 설명을 블록도 형태로 예시한다.
도 7은 O2및 H2, 공기 및 H2중의 적어도 하나에 의해 연료 공급되고, 여기서 H2O는 연소 챔버를 냉각시키고 연소 온도를 냉각시키기 위한 옵션이고, 연소 온도 및 연료 시스템은 공기의 질소 및 O2로의 저온 증류 뿐만 아니라 H2O를 H2및 O2로 변환시키는 전기 분해를 위한 전기를 생성하는 대안의 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치를 포함시킨 것인, 연소 엔진을 위한 제안된 방법들, 공정들, 시스템들 및 장치의 일반적인 설명을 블록도 형태로 예시한다.
도 8은 O2및 H2, 공기 및 H2중의 적어도 하나에 의해 연료 공급되고, 여기서 H2O는 연소 챔버를 냉각시키고 연소 온도를 냉각시키기 위한 옵션이고, 연료 시스템은 공기의 질소 및 O2로의 저온 증류와 함께 스팀의 H2로의 촉매적 변환 뿐만 아니라 H2O를 H2및 O2로 변환시키는 전기 분해를 위한 전기를 생성하는 대안의 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치를 포함시킨 것인, 연소 엔진을 위한 제안된 방법들, 공정들, 시스템들 및 장치의 일반적인 설명을 블록도 형태로 예시한다.
도 9는 O2및 H2, 공기 및 H2중의 적어도 하나에 의해 연료 공급되고, 여기서 H2O는 연소 챔버를 냉각시키고 연소 온도를 냉각시키기 위한 옵션이고, 연료 시스템은 멤브레인들 및 PSA 중의 적어도 하나에 의한 공기의 질소 및 O2로의 분리를 포함시킨 것인, 연소 엔진을 위한 제안된 방법들, 공정들, 시스템들 및 장치의 일반적인 설명을 블록도 형태로 예시한다.
도 10은 O2및 H2, 공기 및 H2중의 적어도 하나에 의해 연료 공급되고, 여기서 H2O는 연소 챔버를 냉각시키고 연소 온도를 냉각시키기 위한 옵션이고, 연료 시스템은 멤브레인들 및 PSA 중의 적어도 하나에 의한 공기의 질소 및 O2로의 분리 뿐만 아니라 H2O를 H2및 O2로 변환시키는 전기 분해를 위한 전기를 생성하는 대안의 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치를 포함시킨 것인, 연소 엔진을 위한 제안된 방법들, 공정들, 시스템들 및 장치의 일반적인 설명을 블록도 형태로 예시한다.
도 11은 O2및 H2, 공기 및 H2중의 적어도 하나에 의해 연료 공급되고, 여기서 H2O는 연소 챔버를 냉각시키고 연소 온도를 냉각시키기 위한 옵션이고, 연료 시스템은 멤브레인들 및 PSA 중의 적어도 하나에 의한 공기의 질소 및 O2로의 분리와 함께 스팀의 H2로의 촉매적 변환 뿐만 아니라 H2O를 H2및 O2로 변환시키는 전기 분해를 위한 전기를 생성하는 대안의 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치를 포함시킨 것인, 연소 엔진을 위한 제안된 방법들, 공정들, 시스템들 및 장치의 일반적인 설명을 블록도 형태로 예시한다.
도 12는 O2및 H2, 공기 및 H2중의 적어도 하나에 의해 연료 공급되고, 여기서 H2O는 연소 챔버를 냉각시키고 연소 온도를 냉각시키기 위한 옵션이고, 연료 시스템은 공기의 질소 및 O2로의 저온 증류와 함께 스팀의 H2로의 촉매적 변환을 포함시킨 것인, 연소 엔진을 위한 제안된 방법들, 공정들, 시스템들 및 장치의 일반적인 설명을 블록도 형태로 예시한다.
도 13은 O2및 H2, 공기 및 H2중의 적어도 하나에 의해 연료 공급되고, 여기서 H2O는 연소 챔버를 냉각시키고 연소 온도를 냉각시키기 위한 옵션이고, 연료 시스템은 멤브레인들 및 PSA 중의 적어도 하나에 의한 공기의 질소 및 O2로의 분리와 함께 스팀의 H2로의 촉매적 변환을 포함시킨 것인, 연소 엔진을 위한 제안된 방법들, 공정들, 시스템들 및 장치의 일반적인 설명을 블록도 형태로 예시한다.
도 14는 O2및 H2, 공기 및 H2중의 적어도 하나에 의해 연료 공급되고, 여기서 H2O는 연소 챔버를 냉각시키고 연소 온도를 냉각시키기 위한 옵션인, 연소 혼합물을 가열하기 위한 제안된 방법들, 공정들, 시스템들 및 장치의 일반적인 설명을 블록도 형태로 예시한다.
도 15는 O2및 H2, 공기 및 H2중의 적어도 하나에 의해 연료 공급되고, 여기서 H2O는 연소 챔버를 냉각시키고 연소 온도를 냉각시키기 위한 옵션이고, 연료 시스템은 공기의 질소 및 O2로의 저온 증류를 포함시킨 것인, 연소 엔진을 위한 제안된 방법들, 공정들, 시스템들 및 장치의 일반적인 설명을 블록도 형태로 예시한다.
도 17은 O2및 H2, 공기 및 H2중의 적어도 하나에 의해 연료 공급되고, 여기서 H2O는 연소 챔버를 냉각시키고 연소 온도를 냉각시키기 위한 옵션이고, 연료 시스템은 공기의 질소 및 O2로의 저온 증류와 함께 스팀의 H2로의 촉매적 변환을 포함시킨 것인, 연소 엔진을 위한 제안된 방법들, 공정들, 시스템들 및 장치의 일반적인 설명을 블록도 형태로 예시한다.
도 18은 O2및 H2, 공기 및 H2중의 적어도 하나에 의해 연료 공급되고, 여기서 H2O는 연소 챔버를 냉각시키고 연소 온도를 냉각시키기 위한 옵션이고, 연료 시스템은 멤브레인들 및 PSA 중의 적어도 하나에 의한 공기의 질소 및 O2로의 분리와 함께 스팀의 H2로의 촉매적 변환을 포함시킨 것인, 연소 엔진을 위한 제안된 방법들, 공정들, 시스템들 및 장치의 일반적인 설명을 블록도 형태로 예시한다.
도 19는 O2및 H2, 공기 및 H2중의 적어도 하나에 의해 연료 공급되고, 여기서 H2O는 연소 챔버를 냉각시키고 연소 온도를 냉각시키기 위한 옵션인, 연소 혼합물을 가열하기 위한 제안된 방법들, 공정들, 시스템들 및 장치의 일반적인 설명을 블록도 형태로 예시한다.
도 2a0은 O2및 H2, 공기 및 H2중의 적어도 하나에 의해 연료 공급되고, 여기서 H2O는 연소 챔버를 냉각시키고 연소 온도를 냉각시키기 위한 옵션인 연소 엔진을 위한 O2및/또는 H2의 저장물의 액화 및 냉각을 위한 제안된 방법들, 공정들, 시스템들 및 장치의 일반적인 설명을 블록도 형태로 예시한다.
도 2a1 및 21A는 O2및 H2, 공기 및 H2중의 적어도 하나에 의해 연료 공급되고, 여기서 H2O는 연소 챔버를 냉각시키고 연소 온도를 냉각시키기 위한 옵션인, 연소 엔진의 배기 장치 내에 스팀 터빈이 위치하고, 그 배기 장치에 의해 동력을 제공받는 것인, 스팀 터빈을 위한 제안된 방법들, 공정들, 시스템들 및 장치의 일반적인 설명을 블록도 형태로 예시한다.
도 2a2는 공기 터빈이 연소 엔진을 위해 H2O를 H2및 O2로 분리시키는 전기를 제공하고, 상기 연소 엔진은 O2및 H2, 공기 및 H2중의 적어도 하나에 의해 연료 공급되고, 여기서 H2O는 연소 챔버를 냉각시키고 연소 온도를 냉각시키기 위한 옵션인, 공기 터빈을 위한 제안된 방법들, 공정들, 시스템들 및 장치의 일반적인 설명을 블록도 형태로 예시한다.
도 2a3 및 23A는 H2O 터빈이 연소 엔진을 위해 H2O를 H2및 O2로 분리시키는 전기를 제공하고, 상기 연소 엔진은 O2및 H2, 공기 및 H2중의 적어도 하나에 의해 연료 공급되고, 여기서 H2O는 연소 챔버를 냉각시키고 연소 온도를 냉각시키기 위한 옵션인, H2O 터빈을 위한 제안된 방법들, 공정들, 시스템들 및 장치의 일반적인 설명을 블록도 형태로 예시한다.
도 2a4는 연소 엔진이 O2및 H2, 공기 및 H2중의 적어도 하나에 의해 연료 공급되고, 여기서 H2O는 연소 챔버를 냉각시키고 연소 온도를 냉각시키기 위한 옵션인, 연소 엔진을 위한 제안된 방법들, 공정들, 시스템들 및 장치의 일반적인 설명을 블록도 형태로 예시한다.
<도면의 주요 기호에 대한 설명>
본 발명의 타이밍은 지구 온난화가 지구의 정책적 쟁점이 되고 있기 때문에 중요하다. 본 발명의 타이밍은 탄화 수소들의 주요 제공원인 오일의 유용성이 지구의 정책적 쟁점이 되고 있기 때문에 중요하다. 본 발명의 타이밍은 대기 오염이 많은 인류에 대한 건강의 문제가 되기 때문에 중요하다. 본 발명의 타이밍은 천연 가스(메탄, 에탄, 프로판 및/또는 부탄) 시장이 전기의 생산 및/또는 시장 가격에 영향을 미치기 때문에 중요하다. 본 발명은 효율적이고, 구현시킬 상당량의 기구화를 필요로 할 환경 친화적인 연소 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치를 제공한다. 또한, 내연 엔진의 경우에, 본 발명은 탄화수소 연소 엔진들의 그것과 유사한 "느낌"을 운전자에게 갖게 할 것이고; 이러한 "느낌"은 본 발명을 추가로 구현할 연소 프로세스를 제공한다.
WCT 엔진의 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치는 상용화로부터 연소 기술들에 기초하여 수소를 유지하는 무수한 도전들을 해결한다. 이들 도전들은 1) 연료 연소 온도 및 연관된 연소 엔진 비용, 2) 요구되는 연료의 부피 및 연관된 연료 저장 요건들, 3) 필요한 엔진 효율 및 연관된 연료, 4) NOX의 발생, 5) 엔진 효율 및 오퍼레이션의 연관된 비용, 6) 연소 엔진 크기 및 연관된 연소 엔진 단가, 7) 일반적으로 필요한 연료 및 연료 저장, 8) 일반적인 오퍼레이션의 단가, 9) 일반적인 연소 엔진 단가, 및 내연 엔진의 경우, 10) 느낌, 효율, 단가 및 환경적 충격에 대한 고객의 기대에 부합하는 엔진으로만 제한되지 않는다.
WCT의 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치는 에너지를 생성하기 위해 연소 시스템들을 위한 주요 에너지원으로서 H2에 의한 O2의 연소열을 이용한다. 본 발명의 바람직한 실시예는 H2와 함께 O2를 연소시킬 수 있어야 한다. 본 발명의 가장 바람직한 실시예는 연소 온도를 제어하기 위해 연소 챔버에 H2O를 부가하는 것일 수 있다. 일 실시예는 연소 가스가 수증기 및 스팀 중의 적어도 하나인 연소 챔버 내에서 H2O로 엔진을 냉각시키는 것이다. WCT의 바람직한 실시예는 연소 혼합물이 가스 상태 또는 유체 상태 중의 적어도 하나가 되도록 점화에 앞서 연소 혼합물의 최종 온도를 관리하는 것이다.
O2및 H2의 저장은 저온에서 가장 잘 수행될 수 있기 때문에, 저온 O2및/또는 저온 H2는 연소를 억제할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예는 저온 O2및/또는 저온 H2의 온도에 의해 연소 온도 및/또는 엔진 온도를 적어도 부분적으로 제어할 수 있다. 효율적인 연소를 허용하는 온도/압력 조합까지 O2, H2및 H2O 중의 적어도 하나를 예열하는 것이 가장 바람직하다. 이러한 에너지를 관리하기 위해, 엔진 연소 에너지, 엔진 배기 스팀 에너지 및 전기 저항 가열 디바이스로부터 방사성 에너지 및/또는 내부의 임의의 조합 중의 적어도 하나로부터 열 교환에 의해 O2, H2또는 H2O 및/또는 내부의 임의의 조합 중의 적어도 하나를 가열하는 것이 바람직한 실시예이다. 엔진 연소 에너지 및 엔진 배기 스팀 에너지 중의 적어도 하나로부터 열 교환에 의해 O2, H2또는 H2O를 가열하기 전의 환경 에너지로부터 O2및 H2중의 적어도 하나를 예열하는 것이 가장 바람직하다. 물의 열 용량은 수증기(스팀)의 그것보다 훨씬 더 크고, 물의 기화 잠열은 현저한 히트 싱크이기 때문에, H2O를 기체나 유체 상태(스팀)가 아니라 액체 상태로 가열하는 것이 가장 바람직하다. 도 19는 연소 혼합물을 가열하는 연소의 가장 바람직한 실시예에 근사한다.
바람직하지는 않지만, 본 발명의 연소의 일 실시예는 N2및 Ar 중의 적어도 하나와 함께 H2O를 연소 챔버에 부가하여 연소 온도를 제어하기 위해 H2O 뿐만 아니라 N2및/또는 Ar을 히트 싱크로서 이용하는 것이다. 바람직하지 않지만, 본 발명의 연소의 일 실시예는 O2의 소스로서 O2대신에 공기를 이용하고, 충분한 O2가 이용될 수 없을 때마다, 주요 연소 생성물로서 H2O를 생산하도록 H2로 연소시키는 것이고, NOX는 2차 연소 생성물이 될 것임을 알게 된다. 공기 및 H2의 연소를 위한 실시예는 연소 챔버에 부가된 H2O에 의해 수행됨으로서 연소 온도를 감소시키고 스팀을 생성하기 위한 히트 싱크로서 H2O를 이용하는 것이 바람직하다. 간단히 하기 위해, 연소의 가장 바람직한 실시예(들), 바람직한 실시예(들) 및 실시예(들)의 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치는 본원에서 이하 WCT라 칭하게 될 것이다. WCT를 위한 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치는 도 2a 내지 3A에서 근사된다.
저온 증류 - 저온 증류를 포함시킨 WCT를 위한 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치는 도 5, 7, 8, 12, 15 및 17에 근사된다. WCT에 포함된 저온 증류 원리는 저온 증류 업계에 현재 공지된 바의 원리들이어야 한다. 증류의 각각의 스테이지에 대한 증기-액체-평형도당, 증류 온도는 증류 압력에 의존하고; 보다 큰 분리 압력들은 보다 큰 분리 온도들을 유도하는 것을 이해해야 한다. N2/O2분리 부분은 순수한 O2의 생산을 위해 2개의 컬럼들을 포함하고, 제2 컬럼은 순수한 O2의 그것보다 적은 O2의 순도에 도달하도록 제거될 수 있다. 가장 바람직한 실시예는 주울 톰슨 효과 및 카운터-전류 열 교환 중의 적어도 하나를 이용하여 증류를 위해 공기를 냉각시키는 것이다. 바람직한 실시예는 주울 톰슨 효과 및 액체의 기화 중의 적어도 하나를 이용하는 증류를 위해 공기를 냉각시키는 것이다. 일 실시예는 엔진에서 작업이 이루어지는 주울 톰슨 효과 및 가스의 팽창 중의 적어도 하나를 이용하여 증류를 위해 공기를 냉각시키는 것이다. 가장 바람직한 실시예는 100 내지 400 psia에서 제1 스테이지 증류 컬럼을 오퍼레이팅하는 것이다. 바람직한 실시예는 대기압 내지 500 psia에서 제1 스테이지 증류 컬럼을 오퍼레이팅하는 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예는 히트 싱크로서 재순환된 N2를 사용하는 것이고, 재순환된 N2및 재순환된 Ar 중의 적어도 하나는 O2저장물, H2저장물, 연소 엔진의 냉각 시스템, 전기 분해를 위한 냉각 시스템, 연소 엔진, 에어 컨디셔닝 시스템 중의 공기, 공기의 저온 증류의 스테이지들에서 가스들/액체들 및/또는 이들 내의 임의의 조합 중의 적어도 하나를 냉각시키기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 가장 바람직한 실시예는 공기를 그의 성분들, O2, Ar 및 H2로 저온학적으로 증류시키고, 여기서 저온 분리를 위해 이용된 에너지는 WCT로부터 얻어지고, 분리된 O2는 WCT에서 연료로서 이용되는 것이다.
도 5, 7, 8, 12, 15 및 17은 저온 증류가 공기를 분리하기 위해 사용되고, 상기 분리로부터 얻은 O2가 상기 WCT에 연료로서 사용되는 것인 WCT의 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치에 근사한다.
멤브레인들 - 유기 또는 무기 구성의 멤브레인들이 공기를 O2로 분리시키기 위해 효과적으로 사용될 수 있다. WCT에 포함된 멤브레인 분리 원리들은 멤브레인 분리 업계에 현재 공지된 바의 원리들이어야 한다. 스태그된 멤브레인 분리는 가장 순수한 O2를 생산하는 것이 바람직하다. 무기 또는 유기 폴리머 멤브레인들을 사용함으로써, 분리를 촉진시키는 전위를 유지하도록 고안된 멤브레인을 가로질러 전위를 배치하는 것이 바람직하다. 공기를 분리하기 위해 유기 및 무기 멤브레인들 중의 적어도 하나를 이용하는 것이 가장 바람직하고, 여기서 상기 분리로부터 O2는 WCT에 사용된다. 기계적 에너지를 제공하기 위해 WCT로부터 연소 에너지를 이용하는 것이 가장 바람직하고, 여기서 상기 기계적 에너지는 상기 멤브레인(들)을 통해 공기의 흐름에 동력을 제공하고, 상기 멤브레인은 공기를 분리하고, 상기 분리로 얻어진 O2는 상기 WCT에서 연료로서 사용된다.
PSA - 양의 압력이거나 또는 진공 흡착이거나 무관하게, PSA는 공기를 분리하기 위해 효과적으로 사용될 수 있다. WCT 내로 포함된 PSA 원리들은 PSA 업계에 현재 공지된 바의 원리들이어야 한다. O2뿐만 아니라 N2를 흡착하는 물질들의 디자인들이 존재하는 한편, PSA의 크기를 최소화시키기 위한 O2흡착을 수행하는 것이바람직하다. 공기를 분리하기 위해 PSA를 이용하는 것이 가장 바람직하고, 여기서 상기 분리에 의한 O2는 WCT에 사용된다. 기계적 에너지를 제공하기 위해 WCT로부터 연소 에너지를 이용하는 것이 가장 바람직하고, 여기서 상기 기계적 에너지는 상기 PSA에 동력을 제공하고, 상기 PSA는 공기를 분리하고, 상기 분리로부터 O2는 상기 WCT에서 연료로서 사용된다.
도 9, 10, 11, 13, 16 및 18은 WCT의 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치에 근사하고, 여기서 유기 멤브레인(들), 무기 멤브레인(들), PSA 및/또는 이들 내의 임의의 조합 중의 적어도 하나는 공기를 분리하기 위해 사용되고, 상기 분리로부터 O2는 상기 WCT에서 연료로서 사용된다. 이들 도면에서, H2또는 O2의 액화는 묘사된 옵션이다. 액화된 O2또는 H2에 비해 제1의 선호되는 것으로서 연소 중에 발생된 온난한 O2및 H2를 이용하는 것이 바람직하고; 따라서, 임의의 액화는 도 2a0에 나타낸 바와 같이 저장물로 수행되는 것이 가장 바람직하다.
스팀은 WCT로부터 물 생성물의 물리적 상태이기 때문에, 본 발명은 스팀으로부터 H2를 생산하는 화학적 방법들에 관한 것이다. 도 4, 6, 8, 11, 12, 13, 14, 17 및 18은 본 발명의 이러한 국면에서 발견된 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치에 근사한다. 본 발명은 부식 프로세스를 이용하여 스팀을 H2로 변환시킨다. 본 발명의 바람직한 실시예는 WCT에 의해 생산된 스팀을 적어도 하나의 금속의 부식을 이용하여 H2로 화학적으로 변환시키는 것이다. 본 발명의 가장 바람직한 실시예는 WCT에 의해 생산된 스팀을 H2로 화학적으로 변환시키는 것이고, 여기서 상기 H2는 적어도 하나의 금속의 부식에 의해 생산되고, 부식은 금속(들) 중의 전류에 의해 증진된다. 본 발명의 바람직한 실시예는 WCT에 의해 생산된 스팀을 H2로 화학적으로 변환시키는 것이고, 여기서 상기 H2는 적어도 하나의 금속의 부식에 의해 생성되고, 상기 H2는 상기 WCT에서 연료로서 사용된다. 본 발명의 가장 바람직한 실시예는 WCT에 의해 생산된 스팀을 H2로 화학적으로 변환시키는 것이고, 여기서 상기 H2는 적어도 하나의 금속의 부식에 의해 생성되고, 상기 부식은 금속(들)에서 전류에 의해 증진되고, 상기 H2는 상기 WCT에서 연료로서 사용된다. 많은 이들 도면에서, H2의 액화는 도시된 옵션이다. 액화된 H2에 비해 제1의 선호되는 것으로서 연소 중에 발생된 온난한 O2및 H2를 이용하는 것이 바람직하고; 따라서, 임의의 액화는 도 2a0에 나타낸 바와 같이 저장물로 수행되는 것이 가장 바람직하다.
본 발명은 H2O를 O2및 H2로 전기 분해에 의해 변환시키는 전기 분해 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치에 관한 것으로, 여기서 상기 O2및 H2는 WCT에서 연료로서 사용된다. WCT에 포함되는 전기 분해 원리들은 전기 분해 업계에 현재 공지된 원리들이어야 한다. 도 3, 6, 7, 8, 10 및 11은 본 발명의 전기 분해를 위한 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치에 근사한다. 액화된 O2또는 H2에 비해 제1의 선호되는 것으로서 연소 중에 발생된 온난한 O2및 H2를 이용하는 것이 바람직하고; 따라서, 임의의 액화는 도 2a0에 나타낸 바와 같이 저장물로 수행되는 것이 가장 바람직하다. 가장 바람직한 실시예로서, 본 발명은 전기 분해에 앞서 H2O에서 뿐만 아니라 O2에서 및 H2에서 이용될 수 있는 전위 화학적 에너지에 의해 에너지를 저장한다. 상기 O2및 H2는 전기 에너지를 생성하기 위해 WCT에 대해서 및/또는 연료 전지에 대해 이용될 수 있다. 가장 바람직한 실시예에서, 본 발명은 H2O에서 입수될 수 있는 전위 화학적 에너지에 의해 에너지를 저장하고, 여기서 상기 H2O는 전기 분해적으로 O2및 H2로 전환될 수 있고, 여기서 상기 O2및 H2는 전기 에너지를 생성하기 위해 WCT에 대해서 및/또는 연료 전지에 대해 이용될 수 있다. 바람직한 실시예로서, 본 발명은 H2O, O2및 H2중의 적어도 하나에서 뿐만 아니라 배터리들에 이용될 수 있는 전위 화학적 에너지에 의해 에너지를 저장한다.
많은 유형의 연소 엔진들이 기계적 동력 출력 또는 기계적 에너지 회전축을 갖기 때문에, 단지 본 발명의 모든 용도들이 유용한 기계적 회전 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 능력을 갖는다. 유효한 기계적 회전 에너지의 전환은 전기 발생 디바이스; 가장 바람직하게는 발전기를 이용하여 수행되고, 여기서 상기 전기 에너지가 생성되는 것이 바람직하다. 교류기가 사용되는 경우에, 일 실시예는 교류 전류로부터 상기 전기 에너지를 직류로 변환시키는 것이다. WCT가 전기, 열 또는 스팀 발생 이외의 작업을 수행하는 경우, 상기 발전기의 활성화는 WCT에 의해수행되는 일 또는 토크에 반비례하는 것이 바람직하다. WCT에 의해 생산된 기계적 회전 에너지는 트랜스미션에 도입되는 것이 바람직하고, 여기서 상기 트랜스미션은 상기 연소 시스템의 토크 및/또는 일 출력에 반비례하는 방식으로 결속되고, 상기 트랜스미션은 상기 전기 에너지를 생성하기 위해 상기 발전기를 회전시키는 기계적 회전 에너지를 출력한다. 상기 트랜스미션은 회전성 키네틱 에너지를 저장할 수 있는 플라이휠을 결속시키는 것이 바람직하고, 여기서 상기 플라이휠은 상기 발전기를 회전시킨다. 도 3, 6, 7, 8, 10 및 11은 본 발명에서 발견된 바의 기계적 에너지를 재순환시키는 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치에 근사한다. 본 발명의 바람직한 실시예는 WCT에 의해 생성된 기계적 에너지를 전기 발전기 디바이스를 이용하여 전기 에너지로 변환시키는 것이다. 가장 바람직한 실시예는 상기 전기 에너지가 H2O를 O2및 H2로 전기 분해시키는데 이용된다는 것이다. 본 발명의 가장 바람직한 실시예는 WCT에 의해 생성된 기계적 에너지를 전기 발전기 디바이스를 이용하여 전기 에너지로 전환시키는 것이고, 여기서 전기 에너지는 H2O의 O2및 H2로의 전기 분해에 이용되고, 상기 H2및/또는 O2는 상기 WCT에서 연료로서 사용된다.
연료 저장 - 가스 법칙(PV = rRT)에 의해, O2및/또는 H2에 대한 압축 효율 및 저장 효율은 O2및/또는 H2가 저온에 저장되는 경우 현저히 증가되는 것으로 요약될 수 있다. H2및 O2의 폭발성 및 가연성으로 인해, H2및 O2중의 적어도 하나의 저장을 위한 냉매로서 N2를 이용하는 것이 바람직하다. O2의 전형적인 폭발성 특성으로 인해, 상기 O2발생 기술들 중의 임의의 것에 대한 선호도로 O2의 필요한 저장을 제한시키는 것이 바람직하다. 연료 저장 온도들을 유지하기 위해, O2의 액화, O2의 냉각, H2의 액화, H2의 냉각 및/또는 이들 내의 임의의 조합 중의 적어도 하나에 대해 컴프레서를 운영하는 것이 바람직하다. 상기 컴프레서는 WCT에 의해 생성된 기계적 에너지에 의해 동력을 제공받는 것이 가장 바람직하다. 도 2a0은 O2및/또는 H2의 냉각 및/또는 액화를 블록도 형태로 예시한다.
WCT의 거의 모든 용도들은 엔진 배기 장치를 갖기 때문에, 본 발명의 모든 용도들은 연소 배기 스팀 에너지를 변환시키는 능력을 가질 것이다. 스팀을 생산하기 위해 실질적으로 가능한 한 많은 에너지를 보유하도록 연소 엔진 및/또는 스팀 터빈을 절연시킴으로써, 엔진 효율을 개선시키는 것이 바람직하다. 상기 에너지의 변환은 스팀 터빈을 이용하여 수행되는 것이 바람직하다. 도 3, 6, 7, 8, 10, 11, 14, 15, 16, 17 및 18은 스팀 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치에 근사한다. WCT에 포함된 스팀 터빈 원리들은 스팀 터빈 기술 업계에 현재 공지된 원리들이어야 한다. 본 발명의 바람직한 실시예는 스팀 에너지의 변환이고, 여기서 상기 스팀 에너지는 WCT에 의해 생성되고, 상기 스팀 에너지는 스팀 터빈을 이용하여 전기 에너지로 변환되고, 상기 스팀 터빈은 상기 전기 에너지를 생성하는 발전기를 회전시킨다. 상기 전기 에너지는 조절되는 것이 바람직하다. 교류기가 사용되는 경우에, 상기 전기 에너지는 교류 전류로부터 직류 전류로 변환되는 것이 바람직하다. 본 발명의 가장 바람직한 실시예는 상기 전기 에너지의 적어도 일부가 H2O의 O2및 H2로의 전기 분해에 이용되는 것이다. 본 발명의 가장 바람직한 실시예는 WCT에 의해 생성된 스팀 에너지를 스팀 터빈을 이용하여 전기 에너지로 변환시키는 것이고, 여기서 상기 스팀 터빈을 발전기 디바이스를 회전시키고, 상기 발전기 디바이스는 전류를 생성하고, 상기 전류의 적어도 일부는 H2O의 O2및 H2로의 전기 분해에 이용되고, 상기 H2및/또는 O2의 적어도 일부는 상기 WCT에서 연료의 적어도 일부로서 사용된다.
일부 유형의 이동을 수행하는 연소 엔진들의 많은 용도가 존재하고(하거나) 연소 엔진들의 많은 용도들은 이동하는 공기 또는 이동하는 물의 유효한 소스를 가질 것이기 때문에, 본 발명의 많은 용도들은 이동하는 공기 또는 물의 에너지를 변환시키는 능력을 가질 것이다. 도 3, 6, 7, 8, 10, 11 및 22는 이동하는 공기 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치에 근사한다. 본 발명의 바람직한 실시예는 이동하는 공기 또는 물의 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 것이고, 여기서 전기 에너지는 이동하는 공기 또는 물의 직접적인 결과로 회전하는 터빈을 이용하여 이동하는 공기 또는 물로부터 발전기에 의해 생성되고, 상기 전기 에너지의 적어도 일부는 H2O의 H2및 O2로의 전기 분해에 이용된다. 상기 전기 에너지는 조절되는 것이 바람직하다. 발전기가 사용되는 경우에, 상기 전기 에너지는 교류 전류로부터 직류 전류로 변환되는 것이 바람직하다. 본 발명의 가장 바람직한 실시예는 상기 WCT에서 연료로서 상기 H2및/또는 O2의 적어도 일부를 사용하는 것이다.
스팀 터빈 방법, 프로세스 및 시스템
스팀의 에너지는 온도에서 및 압력에서 측정된다. 포화 스팀을 가정하면, 스팀 에너지는 압력 단독에 의해 측정되고, 즉, 스팀은 통상적으로 150, 300 또는 400 psig 스팀 등이다. 과열된 스팀의 경우에 압력 및 온도 모두에 의해 스팀 에너지가 측정된다. 스팀은 에너지가 사용됨에 따라 온도 및 입력을 상실한다. 에너지를 상실함에 따라, 스팀 온도 및 압력(통상적으로 막 측정된 압력)은 감소되고 스팀은 물을 응축하기 시작한다. 일단 모든 스팀 에너지가 고갈되면, 어떠한 압력이나 수증기, 심지어 고온의 물도 없다. 이러한 지식을 사용하면, 누구나 스팀의 모든 최종 BTU 또는 psig를 사용하는 모든 전기 발전 설비들을 기대할 수 있다. 필요한 투자가 주어진다면, 그것은 경제적이지 않기 때문에, 그와 같이 행해지지 않는다. 그러나, WCT의 경우에, 오염 제어 장비는 최소화되고 열 전달 장비가 제거됨으로써, 투자를 감소시키고 열 전달을 개선시킨다. 열 전달 장비는 최소화되거나, 또는 제거되고 그 이유는 WCT 엔진의 배기물, 즉 스팀이 스팀 터빈에 직접적으로 전달되기 때문이다. 탄화수소 연소의 경우에, 연소되는 고온 가스들의 에너지는 열 교환기를 통해 물로 전달됨으로써, 스팀을 생성하고, 그 후 상기 고온 가스들은 환경 보호 장비에 전달된다. 상기 열 교환기(들)은 통상적으로 보일러들이라 칭한다. 발견된 WCT는 보일러들이 스팀을 발생시킬 필요성을 제거함으로써 열 전달을 개선시킴으로써, 스팀 발생 효율을 개선시킨다.
본 발명의 스팀 터빈(들)은 WCT의 배기 장치가 상기 스팀 터빈(들)을 구동시키고, 응축이 제거되는 구성으로 설치되는 것이 바람직하다. 상기 응축을 전기 분해에 전달하는 것이 가장 바람직하다. 스팀 에너지의 상기 제거는 스태그된 시스템에서 수행되는 것이 가장 바람직하고, 여기서 각각의 스테이지에서 스팀 에너지의 일부는 스팀 터빈에 의해 제거되고 결과의 응축은 다음 스팀 터빈 또는 에너지 제거 스테이지 전에 제거된다. 스팀 에너지(압력)의 전부는 스팀 터빈/물 제거 시스템(들)에 의해 제거되는 것이 가장 바람직하다. 스팀 에너지(압력)의 적어도 일부는 스팀 터빈/물 제거 시스템에 의해 제거되는 것이 바람직하다. 도 2a1 및 21A는 본 발명에서 발견된 바와 같이, 스팀 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치에 근사한다.
공기 및 물 이동 터빈 방법 및 시스템
이동하는 공기 또는 물의 에너지는 중량 및 속도로 측정된다. 공기 또는 물 터빈으로의 공기 또는 물의 중량은 상기 터빈에서 벗어난 중량과 동일하기 때문에, 속도의 변화는 에너지 제거의 측정이다. 그러한 에너지 차이는 물리학적 법칙들, 특히 키네틱 에너지를 사용하여 직접적으로 산출될 수 있다. 그러나, 터빈에 의해 전기 에너지로 변환될 수 있는 제거된 에너지인 속도의 차이는 반대쪽 견인력을 가질 것임을 인식해야 한다. 발견된 WCT의 정지된 연소 엔진에 대해, 상기 견인력은 터빈의 지지 구조에 의해 역밸런스될 수 있다. 그러나, 견인력이 이동 방향과 반대인 수송 용도들에서, 상기 견인력은 수송 효율을 감소시킬 것이다. 수송 용도들에서, 차량은 고유하게 수송 효율을 감소시키는 견인력을 포함한다. 상기 포함된 견인력이 상기 포함된 견인력에서 에너지 손실들보다 적은 단가로 이동하는 공기또는 물 에너지를 전기 에너지로 변환시키는데 이용될 수 있는 정도는 상기 바람 및/또는 물 터빈이 실질적인 용도를 가질 정도이다. 하나의 그러한 용도는 범선의 경우이고, 여기서 견인력은 이동 방향과 동일한 방향이다. 도 2a2는 본 발명에서 발견된 바와 같이, 이동하는 공기 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치에 근사한다.
물 용도들에서, 파형 에너지(수직 에너지)는 물의 이동 에너지(수평 에너지)보다 훨씬 더 크다. 물 용도들에서 발전기는 수직 파형 이동 에너지에 의해 구동되는 것이 바람직하다. 도 2a3 및 23A는 본 발명에서 발견된 바와 같이, 이동하는 물 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 방법들, 프로세스들, 시스템들 및 장치에 근사한다. H2O를 H2및 O2로 전기 분해에 의해 변환시키기 위해 상기 물 에너지로부터 상기 전기 에너지를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 WCT에 대한 연료로서 상기 H2및/또는 상기 O2를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
광전지들
발견된 WCT의 모든 용도들에서, 빛이 이용될 수 있고, 일 실시예는 전기를 생성하기 위해 광전지들을 이용하는 것이다. H2O를 H2및 O2로 전기 분해에 의해 변환시키기 위해 상기 광전지들로부터 상기 전기를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 WCT에 대한 연료로서 상기 H2및/또는 상기 O2를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
연료 전지들
발견된 WCT의 모든 용도들에서, 전기가 생성되고, 일 실시예는 전기를 생성하기 위해 연료 전지들을 이용하는 것이다. 그러한 용도들에서 연료 전지는 전기 에너지의 저장을 위한 배터리를 대체할 수 있다. WCT 엔진이 오퍼레이션되지 않을 때 연료 전지에 의해 상기 전기를 생성하는 것이 바람직하다. 전기를 생성하기 위해 발견된 WCT를 이용하는 것이 가장 바람직하다.
가열
발견된 WCT는 열을 발생시키는 용도들에 특히 적절하다. 열 발생은 산업적 용도 및 가정용 모두에서 발견된 WCT를 사용하여 수행될 수 있다. 가스 또는 액체를 가열하는 경우에, 발견된 WCT의 열 에너지는 열 전달 업계에 공지된 바와 같이 임의의 열 교환 장비를 통해 효과적으로 전달될 수 있다.
공기를 가열하는 경우에, 연소 성분들은 WCT에서 발견된 것들이고, 연소의 배기물은 가열되어야 하는 상기 공기 내로 직접적으로 방출되는 것이 가장 바람직하다. 인클로즈된 인간, 식물 및/또는 동물용으로 사용되어야 하는 공기를 가열하는 경우에, 연소 성분들은 O2및 H2; 및 O2, H2및 H2O 중의 적어도 하나이고, 연소 배기물이 가열되어야 하는 상기 공기 중으로 직접적으로 방출됨으로써 가습된 가열 공기를 제공하는 것이 바람직하다.
물을 가열하는 경우에, 연소 성분들은 WCT에서 발견된 것들이고, 연소의 배기물은 가열되어야 하는 상기 공기 내로 직접적으로 방출되는 것이 가장 바람직하고, 물 가열기 또는 온수 저장기는 발생된 NOX를 방출하기 위한 환기를 갖는다. 물을 가열하는 경우, 연소 성분들은 O2및 H2; 및 O2, H2및 H2O 중의 적어도 하나이고, 연소 배기물이 가열되어야 하는 상기 물 중으로 직접적으로 방출되고, 물 가열기 또는 온수 저장기는 당업계에 공지된 바와 같이 압력 이완 디바이스를 갖는 것이 바람직하다.
가열 용도에서 연소 엔진은 전기를 생성할 뿐만 아니라 주제의 가스 및/또는 액체를 가열하는 것이 가장 바람직하다. 가스 또는 액체를 가열하기 위한 시스템 구성들은 디자이너의 창의성에 제한되지만, 가스 또는 액체의 가열이 수행되는 발견된 WCT 시스템에 근사하는 구성들은 도 2a 내지 13에서 근사되고, 여기서 열 전달은 상기 연소의 배기 장치에서 또는 상기 CE의 블록에서 수행될 수 있다(이러한 경우에, 상기 CE를 냉각시키는 것은 제거된 열이 어떤 목적을 갖지 때문에 효율의 손실이 아니다.)
냉각
발견된 WCT는 열을 제거하는 용도들에 특히 적절하다. 열 제거는 발견된 WCT를 사용하여 수행될 수 있고, 저온 증류가 수행되고(되거나) WCT는 기계적 에너지를 제공하고, 상기 기계적 에너지는 냉장 시스템에 동력을 제공하는 것 중의 적어도 하나가 이루어진다. 가스 또는 액체를 냉각시키는 경우에, 상기 저온 증류로부터 냉각된 N2의 히트 싱크 능력은 열 전달 업계에 공지된 바와 같이, 열 교환 장비를 통해 전달되는 것이 바람직하다. 가스 또는 액체를 냉각시키는 경우에, 냉장 유닛이 사용되는 것이 바람직하고, 여기서 상기 냉장 유닛은 기계적 에너지에 의해동력을 제공받고, 상기 기계적 에너지는 WCT에 의해 생성된다.
공기 또는 물을 냉각시키는 경우에, 상기 저온 증류로부터 냉각된 N2의 히트 싱크 능력은 열 전달 업계에 공지된 바와 같이, 상기 공기에 직접적으로 전달되고(되거나) 임의의 열 교환 기술을 통해 전달되는 것이 가장 바람직하다.
냉각 용도들에서 연소 엔진은 전기를 생성할 뿐만 아니라, 주제의 가스 및/또는 액체를 냉각시키는 것이 가장 바람직하다. 가스 또는 액체를 냉각시키기 위한 시스템 구성들은 디자이너의 창의성으로 제한된다.
물 화학
물은 O2및/또는 H2를 저장하는 가장 효율적이고 경제적인 방법이다. 물의 전기 분해는 H2O로서 저장된 H2및/또는 O2를 연소 가능한 형태로 변환시키는 바람직한 방법이다. 전기 분해는 물에 용해된 전해질에 의해 최상으로 수행되고; 용해된 전해질 또는 염은 수중 전도성을 개선시킴으로써, 전기 분해를 수행하는데 필요한 전기 에너지를 감소시킬 것이다. 본 발명에서, 일 실시예는 전해질을 포함하는 물에 대한 전기 분해를 수행하는 것이다. 본 발명에서, 염을 포함하는 물에 대한 전기 분해를 수행하는 것이 바람직하다. 그러나, 많은 용해된 양이온(들) 및 음이온(들) 조합물(들)이 시간이 지남에 따라 침전될 수 있고, 전기 분해의 효율을 감소시킨다. 고유의 용해도로 인해, 본 발명에서 IA족/VIIA족 염(산들을 포함함)을 포함하는 물에 대한 전기 분해를 수행하는 것이 바람직한 실시예이다. 더욱이, 온도가 증가됨에 따라, 경수 오염물들이 침전될 수 있고; 따라서, 가수 분해의 물은IA족/VIIA족 염의 부가 이전에 증류되거나 또는 탈이온화되는 것이 바람직하다.
분산제는 스케일을 방지하기 위해 물에 부가되는 것이 바람직하다. 분산제들은 저분자량 폴리머들이고, 보편적으로 25,000 미만, 바람직하게는 10,000 미만의 분자량을 갖는 유기산들이다. 분산제 화학은 카르복실산 화학 뿐만 아니라 알킬 설페이트, 알킬 설파이트 및 알킬 설파이드 화학에 기초하고; 그것은 분산을 생성하는 산소 원자이고, 산소는 카르복실 잔기 및/또는 술폭시 잔기로서 분자 중에 그의 형태를 취한다. 카르복실 잔기를 포함하는 본 발명에 사용될 수 있는 분산제는 아크릴계 폴리머들, 아크릴산, 아크릴산의 폴리머들, 메타크릴산, 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 크로톤산, 신남산, 비닐 벤조산, 이들 산의 임의의 폴리머들 및/또는 이들의 임의의 조합이지만, 이들로만 제한되지 않는다. 알킬 술폭시 또는 알릴 술폭시를 함유하는 본 발명에 사용될 수 있는 분산제들은 임의의 알킬 또는 알릴 화합물을 포함하고, 이는 SO, SO2, SO3, 및/또는 이들의 임의의 조합 중의 적어도 하나인 잔기를 함유하는 수용성이다. 유기 분자들이 카르복실 잔기 및/또는 술폭시 잔기를 함유하도록 디자인될 수 있는 많은 방식들로 인해, 본 발명의 일 실시예는 임의의 수용성 유기 화합물이 카르복실 잔기 및/또는 술폭시 잔기 중의 적어도 하나를 함유하는 것이다. (이는 모든 분산제들이 등가의 분산 특성들을 갖는 것이 아니라는 지식에 따른다.) 아크릴계 폴리머들은 매우 양호한 분산 특성들을 나타냄으로써, 수용성 염들의 침착을 제한하고, 본 발명의 분산제로서 가장 바람직한 실시예들이다. 분산제의 용도 제한은 그의 카르복실 특성 및/또는 술폭시 특성과조합된 분산제 수용성이다.
물은 금속들에 대해 고유적으로 부식성이다. 물은 천연적으로 금속들을 산화시키고, 그 일부는 다른 것들보다 큰 산화율을 갖는다. 부식을 최소화시키기 위해, 물은 7.5 이상의 pH를 갖는 것이 바람직하고, 여기서 pH의 알칼리도는 히드록실 음이온으로부터 나온다. 더욱이, 스팀 터빈들 상의 물 침착물들의 부식 또는 침착을 방지하기 위해, 응축 부식 억제제를 물에 부가하는 것이 바람직하다.
부식 억제제들은 부식을 방지하기 위해 물에 부가된다. 킬런트들은 부식 뿐만 아니라 착물을 방지하고, 경도 및 중금속들을 포함하는 많은 양이온들의 침착을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 킬런트들 또는 킬레이트제들은 적어도 2a 종류의 원자들이 하나의 고리에 참여한 헤테로시클릭 고리를 갖는 화합물들이다. 킬레이트화는 킬레이트제를 금속 이온에 참여시킴으로써 헤테로시클릭 고리 화합물을 형성한다. 킬런트들은 배위 결합들(즉, 공유 화학 결합은 하나의 원자가 전자쌍을 그러한 전자쌍이 결여된 원자와 공유할 때 생산된다)에 의해 동일한 헤테로시클릭 고리 내의 적어도 2a개의 비금속 이온들에 부착된 금속 이온을 함유한다. 본 발명의 무기 침착을 위해 사용된 많은 킬런트들의 예는 인산염, 인산염 폴리머들, 인산염 모노머들 및/또는 이들의 임의의 조합으로 구성된 수용성 인산염들이다. 인산염 폴리머들은 인산 에스테르들, 메타포스페이트들, 헥사메타포스페이트들, 피로포스페이트들 및/또는 이들의 임의의 조합으로 구성되지만, 이들로만 제한되지 않는다. 인산염 폴리머들은 마그네슘 실리케이트, 마그네슘 하이드록사이드 및 칼슘 포스페이트들을 분산시키는데 특히 효과적이다. 인산염 폴리머들은 부식 제어에특히 효과적이다. 적절한 폴리머 농도 레벨을 유지하는 것에 따른 폴리머의 적절한 선택에 의해, 입자(들) 상의 표면 전하는 양호하게 변경될 수 있다. 표면 전하를 변경하는 것 외에, 폴리머들은 결정 성장을 뒤틀리게 함으로써 또한 기능한다. 킬런트들은 물 속의 금속들을 이들 킬런트들의 가용성 유기 고리 구조들 내로 잠근다. 킬런트들은 양이온들의 배위 부위들(즉 화학적 결합에 대해 허용되는 이온의 영역들)을 유인하는 반응성 부위들을 제공한다. 철은 예를 들면 6개의 배위 부위들을 갖는다. 철 이온의 모든 배위 부위들은 적절한 금속 킬런트를 형성하기 위해 사용된다. 킬런트들은 그렇지 않으면 침착물들을 형성할 수 있는 칼슘, 마그네슘, 철 및 구리 등의 양이온들과 합해진다. 결과의 킬레이트된 입자들은 수용성이다. 킬런트(들)의 효과는 경쟁하는 음이온들의 농도, 알칼리도 및 온도에 의해 제한된다.
본 발명에 의해 충분한 야의 많은 킬런트(들)을 부가하는 효과는 물 중에서 유효한 유리 금속 이온들을 감소시키고, 따라서, 인산염 수요를 감소시키는 것이다. 인산 및/또는 파이로인산 등의 인산염은 착물을 형성하거나 도는 금속 인산염들을 형성하기 위해 사용되고, 이들은 불용성이다. 바람직한 실시예들에서, 메타포스페이트 및/또는 헥사메타포스페이트 등의 인산염 폴리머들은 칼슘 및/또는 마그네슘의 임의의 침전을 상응하게 방지하는 한편, 부식 제어를 제공하는 부식 억제제로서 및 킬런트로서 사용된다. 메타포스페이트 및/또는 헥사메타포스페이트 뿐만 아니라 이러한 화학에 기초한 폴리머들은 물로부터 유리 칼슘 및/또는 마그네슘 이온들을 제거함으로써 및 금속 이온들을 가용성의 약간-이온화된 화합물 또는 라디칼로 가져옴으로서 물을 연화시킨다. 또한, 임의의 과량의 메타포스페이트 및/또는 헥사메타포스페이트를 함유하는 물은 침착될 수 있는 임의의 인산염 또는 탄산염을 실제로 용해시킬 것이다. 메타포스페이트 및/또는 헥사메타포스페이트는 보편적인 물 연화 화합물들의 경우와 같이 용액 밖으로 금속 이온들을 던지지 않고, 오히려 메타포스페이트 및/또는 헥사메타포스페이트 착물 분자에서 금속 이온들을 찾고; 이들 분자들은 금속 부식을 제한하기 위해 금속 표면들 상에 1개 또는 2개의 분자 두께 코팅을 제공한다. 이는 중금속 물질들에 대해 특히 중요하다.
오퍼레이팅 압력 이완
WCT 엔진은 연소의 배기 가스들의 재순환 또는 재사용이 큰 오퍼레이팅 압력을 생성하는 용도들을 가질 것이다. 더욱이, 의도되지 않은 오퍼레이팅 상황들이 존재할 수 있음이 매우 타당하고, 여기서 오퍼레이팅 압력은 사용된 장비의 디자인 압력보다 더 커지고; 임의의 그러한 상황은 현저한 안전성 문제가 될 수 있다. 내연 엔진의 경우에, 현저한 공업적 모범 축은 연소 엔진 배기 가스들을 트래핑하고 재순환시킬 것을 고려하는 공업에 필요할 수 있다. 발견된 WCT는 본 발명의 많은 국면들에서 다양한 압력들로 H2, N2, O2, H2O 및/또는 이들의 임의의 조합 중의 적어도 하나를 포함할 것이다. WCT가 안전하게 오퍼레이팅되는 것을 보장하기 위해, 운영 실패한 장비 또는 과량의 의도된 압력으로 운영된 장비의 경우에, 압력 이완이 바람직하다. 압력 이완은 재난적 실패의 잠재적인 경우를 제한할 수 있다. 압력 이완 디바이스(들)은 이들 디바이스들이 당업계에 공지된 바와 같고, 실패 모드및 효과 분석 및/또는 폴트 트리 분석을 통해 통상적으로 위치함에 따라 WCT를 통해 설치되는 것이 바람직하다. 전형적인 디바이스들은 압력 이완 밸브들, 단절 디스크들 및 압력 이완 제어 루프들을 포함한다. 압력 이완 디바이스는 WCT의 임의의 압축 발생 부분 아래 부분에 설치되는 것이 가장 바람직하다. 그와 같이, 압력 이완 디바이스(들)은 임의의 컴프레서 바로 아래쪽 및 연소 엔지 배기 장치 내에 설치되는 것이 가장 바람직하다. 도 2a 내지 18은 연소 엔진 배기 장치 내의 압력 제어/이완 위치에 근사한다. 도 2a4는 압력 이완 디자인들에 근사한다.
WCT 엔진 및 장치
도 3 내지 18을 참조하면, 연소 엔진(CE)은 연료 H2로서 O2및 공기 중의 적어도 하나를 수용하는 것으로 기호로 나타낸다. 상기 연소 엔진은 임의의 유형일 수 있고, 여기서 연소는 기계적 토크, 열, 전기 및/또는 이들의 임의의 조합 중의 적어도 하나를 발생시키기 위해 수행된다. H2O는 상기 연료와 함께 연소 챔버 내에 수용되는 것이 바람직하고, 상기 H2O는 연소 H2O라는 용어를 가져야 한다.
CE로 흐르는 H2는 어떤 흐름을 가져야 한다. CE로 흐르는 O2는 어떤 흐름을 가져야 한다. CE로 흐르는 공기는 어떤 흐름을 가져야 한다. 상기 H2흐름을 측정하고, 상기 O2흐름을 측정하고 상기 공기 흐름을 측정하는 수단들은 흐름에 관련한 비례 신호가 상기 H2흐름 측정 디바이스, 상기 O2흐름 측정 디바이스 및 상기 공기 흐름 측정 디바이스 각각으로부터 EC 제어기(CONT)로 전송되도록 제공되어야 한다. CE로 흐르는 H2는 흐름 밸브(들)을 가져야 한다. CE로 흐르는 O2는 흐름 밸브(들)을 가져야 한다. CONT는 입력으로서 상기 H2흐름 신호, 상기 O2흐름 신호 및 상기 공기 흐름 신호를 가져야 한다. 상기 제어기는 연소 세트포인트를 지시하는 외부 소스로부터 입력 신호를 수신해야 한다. 상기 제어기는 상기 연소 세트포인트를 상기 H2흐름 신호에 비교하고, 상기 연소 세트포인트와 H2흐름 신호의 차이에 비례하는 비례 신호를 상기 H2흐름 제어 밸브에 제공함으로써 상기 H2흐름 제어 밸브의 비율을 정한다. CONT는 상기 O2흐름 신호 및 상기 공기 흐름 신호를 H2/O2비율 세트포인트에 비교하고, O2흐름 제어 밸브에 대해서 및 에어 흐름 제어 밸브에 대한 비례 신호를 제공하고, 여기서, 상기 H2흐름, 상기 O2흐름 및 상기 공기 흐름은 H2/O2몰비가 대략 2:1이 되도록 한다. 상기 O2흐름 제어 밸브 신호가 대략 100%에 근사하지 않는 경우, CONT는 상기 공기 흐름 제어 밸브를 폐쇄시키는 신호를 전송한다. 상기 O2흐름 제어 밸브 신호가 대략 100%에 근사하는 경우, CONT는 공기 흐름 차이를 얻는 상기 H2/O2비율 세트포인트에 상기 O2흐름 신호 및 상기 공기 흐름 신호를 비교함으로써, 상기 공기 흐름 제어 밸브의 비율을 정한다.
에너지를 보존하기 위해, 도 2a0에 나타낸 바와 같이, H2흐름 제어 밸브(들)은 흐름 제어 밸브들의 2개의 스태그된 시스템으로 구성되는 것이 바람직하다.발생된 H2의 아래쪽 및 H2저장물의 아래쪽의 제1 H2흐름 제어 밸브는 CE로의 H2흐름을 제어해야 한다. (발생된 H2를 갖는 설치를 위한) 제2 H2흐름 제어 밸브는 발생된 H2라인으로부터 위치해야 하고 H2저장소로부터 흐르는 H2라인에 위치해야 한다. 제2 H2흐름 제어 밸브는 이 제2 H2흐름 제어 밸브가 저장소로부터 H2를 공급하기 위해 오프닝을 시작하는 시점에 제1 H2흐름 밸브가 거의 대략 100% 개방될 때까지 (그에 따라 저장된 H2의 사용 전에 발생된 H2의 완전한 사용을 보장함) 폐쇄된 채 유지되어야 한다.
에너지를 보존하기 위해, 도 2a0에 나타낸 바와 같이, O2흐름 제어 밸브(들)은 2개의 스태그된 흐름 제어 밸브들로 구성되는 것이 바람직하다. 발생된 O2의 아래쪽 및 O2저장물의 아래쪽의 제1 O2흐름 제어 밸브는 CE로의 O2흐름을 제어해야 한다. 제2 H2흐름 제어 밸브는 발생된 O2라인으로부터 위치해야 하고 O2저장소로부터 흐르는 O2라인에 위치해야 한다. 제2 O2흐름 제어 밸브는 이 제2 O2흐름 제어 밸브가 저장소로부터 O2를 공급하기 위해 오프닝을 시작하는 시점에 제1 O2흐름 밸브가 거의 대략 100% 개방될 때까지 (그에 따라 저장된 O2의 사용 전에 발생된 O2의 완전한 사용을 보장함) 폐쇄된 채 유지되어야 한다.
상기 연소 H2O는 CE 내의 상기 연소 챔버(들)로의 흐름을 갖는 것이 바람직하다. 냉각제의 소스는 CE 블록으로 및/또는 그것을 통해 흐르는 것이 바람직하다. 온도 측정 디바이스는 연소 온도 및/또는 CE의 연소 챔버(들) 근처의 CE 블록 온도를 측정하는 수단을 갖는 것이 바람직하다. 상기 연소 H2O 흐름을 측정하고, 상기 연소 온도를 측정하는 수단은 상기 연소 H2O 흐름 측정 디바이스 및 상기 연소 온도 측정 디바이스 각각으로부터 비례 신호가 제어기(CONT)에 전송되도록 제공되어야 한다. CONT는 상기 H2흐름 신호 및 상기 온도 신호 전에 입력으로서 상기 연소 H2O 흐름 신호를 가져야 한다. CONT는 고온 세트포인트, 냉각제 온도 세트포인트, 온난한 온도 세트포인트 및 H2/H2O 비율 세트포인트를 갖는 것이 바람직하다. CONT는 상기 온도 신호를 상기 온난한 온도 세트포인트, 상기 냉각제 온도 세트포인트 상기 고온 세트포인트에 비교하는 것과 조합하여 상기 H2흐름 신호 및 상기 연소 H2O 흐름 신호를 H2/H2O 비율 세트포인트에 비교하고, 상기 연소 H2O 흐름 제어 밸브에 및 상기 냉각제 흐름 제어 밸브에 대한 비례 신호를 제공하는 것이 바람직하다.
상기 온도 신호가 상기 온난한 온도 세트포인트보다 낮고, 상기 냉각제 온도 세트포인트보다 낮고, 상기 고온 온도 세트포인트보다 낮은 경우, CONT는 상기 냉각제 흐름 제어 밸브를 폐쇄시키기 위해 상기 냉각제 흐름 제어 밸브에 어떤 신호를 전송하고, 상기 연소 H2O 흐름 제어 밸브를 폐쇄시키기 위해 상기 연소 H2O 흐름 제어 밸브에 어떤 신호를 전송하는 것이 바람직하다.
상기 온도 신호가 상기 온난한 온도 세트포인트 이상이고, 상기 냉각제 온도 세트포인트보다 낮고, 상기 고온 온도 세트포인트보다 낮은 경우, CONT는 상기 냉각제 흐름 제어 밸브를 폐쇄시키기 위해 상기 냉각제 흐름 제어 밸브에 어떤 신호를 전송하고; 상기 측정된 온도 신호와 상기 온난한 온도 세트포인트 간의 차이에 비례하는 신호(H2/H2O 비율은 상기 H2/H2O 비율 세트포인트보다 큼)를 상기 연소 H2O 흐름 제어 밸브에 전송함으로써, 상기 연소 H2O 흐름 제어 밸브의 비율을 정하는 것이 바람직하다.
상기 온도 신호가 상기 온난한 온도 세트포인트보다 크고, 상기 냉각제 온도 세트포인트 이상이고, 상기 고온 온도 세트포인트보다 낮은 경우, CONT는 연소 H2O 흐름 제어 밸브에 어떤 신호를 전송함으로써 (여기서, H2/H2O 비율은 상기 H2/H2O 비율 세트포인트보다 큼), 상기 연소 H2O 흐름 제어 밸브의 비율을 정하고; 상기 온도 신호와 상기 냉각제 온도 세트포인트 간의 차이에 비례하는 신호를 상기 냉각제 흐름 제어 밸브에 전송함으로써, 상기 냉각제 흐름 제어 밸브의 비율을 정하는 것이 바람직하다.
상기 온도 신호가 상기 온난한 온도 세트포인트보다 크고, 상기 냉각제 온도 세트포인트보다 크고, 상기 고온 온도 세트포인트 이상인 경우, CONT는 상기 H2/H2O 세트포인트보다 낮은 H2/H2O 비율을 얻는 연소 H2O 흐름 제어 밸브를 100% 개방시키기 위해 어떤 신호를 전송하고, 상기 온도 신호와 상기 냉각제 세트포인트 간의 차이에 비례하는 신호를 상기 냉각제 흐름 밸브에 전송함으로써 상기 냉각제 흐름 제어 밸브의 비율을 정하고; 상기 H2흐름 제어 밸브에 어떤 신호를 전송함으로써, 상기 H2흐름 제어 밸브를 폐쇄시키고, 상기 O2흐름 제어 밸브에 어떤 신호를 제공함으로써, 상기 O2흐름 제어 밸브를 폐쇄시키고, 상기 공기 흐름 제어 밸브에 어떤 신호를 전송함으로써, 상기 공기 흐름 제어 밸브를 폐쇄시키는 것이 바람직하다.
WCT 엔진은 상기 온난한 온도 세트포인트와 상기 냉각제 온도 세트포인트 사이의 온도에서 오퍼레이트되는 것이 가장 바람직하다. 냉각제를 통한 WCT 엔진에 에너지가 남지 않는 것이 바람직하다. 필요한 엔진 냉각은 연소 챔버(들)에 연소 H2O를 부가함으로서 수행된다.
상기 WCT 엔진은 O2저장, 저온 증류, 멤브레인 분리, PSA, H2O의 전기 분해 및/또는 이들의 임의의 조합 중의 적어도 하나로부터 O2를 얻는 것이 바람직하다. 상기 저온 증류는 공기 및/또는 H2O의 전기 분해 중의 하나로부터 O2를 얻는 것이다. 상기 멤브레인 분리 및/또는 상기 PSA는 공기로부터 O2를 얻는 것이 바람직하다. 상기 저온 증류 및/또는 상기 멤브레인 분리 및/또는 상기 PSA는 상기 WCT 엔진에 의해 동력을 제공받는 것이 바람직하다. 상기 O2저장은 저온에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기 저온 저장을 위한 기계적 에너지는 상기 WCT 엔진에 의해 생성되는 것이 바람직하다.
상기 WCT 엔진은 H2저장, 금속(들)의 스팀 부식, H2O의 전기 분해 및/또는 이들의 임의의 조합 중의 적어도 하나로부터 H2를 얻는 것이 바람직하다. 부식으로부터 H2를 생산하는 상기 스팀은 상기 WCT 엔진의 배기 가스 생성물인 것이 바람직하다. 상기 H2저장은 저온에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기 저온 저장을 위한 기계적 에너지는 상기 WCT 엔진에 의해 생성되는 것이 바람직하다.
상기 H2O의 전기 분해 전에 스팀 터빈, 기계적 회전 에너지, 이동하는 공기의 에너지에 의해 동력을 제공받는 공기 터빈, 이동하는 물의 에너지에 의해 동력을 제공받는 물 터빈 및/또는 이들의 임의의 조합 및/또는 광전지(들) 중의 적어도 하나에 의해 구동되는 발전기로부터 전기 분해를 위한 전기 에너지를 얻는 것이 바람직하다. 상기 전기 에너지가 조절되는 것이 바람직하다. 교류기가 사용되는 경우에, 상기 전기 에너지는 교류 전류로부터 직류 전류로 변환되는 것이 바람직하다. 상기 스팀 터빈은 상기 WCT 엔진에 의해 발생된 스팀에 의해 동력을 제공받는 것이 가장 바람직하다. 상기 기계적 회전 에너지는 상기 WCT 엔진에 의해 동력을 제공받는 것이 바람직하다.
WCT 엔진은 토크 형태로 기계적 에너지를 발생시키는 것이 바람직하다. 상기 기계적 에너지는 발전기를 회전시키고, 상기 발전기는 전기 에너지를 생성하는 것이 바람직하다. 상기 WCT 엔진으로부터 배기 장치는 스팀 터빈을 회전시키는 것이 바람직하고, 상기 스팀 터빈은 발전기를 회전시키고, 상기 발전기는 전기 에너지를 생성한다. 상기 전기 에너지의 적어도 일부는 H2O를 H2및 O2로 전기 분해에 의해 변환시키기 위해 사용되는 것이 바람직하다. 상기 H2및/또는 상기 O2의 일부를 상기 WCT 엔진에 대한 연료로서 사용하는 것이 가장 바람직하다.
WCT 엔진을 위한 구성 물질들, 연료들 및 에너지 관리 시스템들 및 장치는 그 용도가 당해 업계에서 달리 수행되지 않는 한 각각의 용도에 대해 당업계에 공지된 것들과 같다. 예를 들면, 다양한 복합체 및 금속 합금들이 공지되어 있고, 저온에서 사용하기 위한 물질들로서 사용된다. 여러 가지 복합체 및 금속 합금들이 공지되어 있으며, 500℉ 이상의 오퍼레이팅 온도에서 사용하기 위한 물질들로서 사용된다. 여러 가지 세라믹 물질들은 도전성일 수 있고, 2,000℉의 오퍼레이팅 온도에서 수행되고, 절연체로서 작용하고, 반도체로서 작용하고(하거나) 다른 기능들을 수행한다. 여러 가지 철 복합 및 합금들은 대략 200 내지 1,500℉ 범위에서 오퍼레이팅되는 연소 엔진들에서 이들의 성능에 대해 공지되어 있다. 티탄 및 티탄 합금들은 2,000 내지 3,000℉에서 오퍼레이트되는 것으로 공지되어 있다. 탄탈 및 텅스텐은 3,000℉ 이상에서 오퍼레이트되는 것으로 공지되어 있다. WCT 엔진의 구성의 적어도 일부가 합금 조성을 포함하고, 주기 4, 주기 5 및/또는 주기 6 중금속 중의 적어도 하나가 사용되는 합금 조성을 함유하는 것이 바람직하고, 금속(들)은 부식을 제한하고(하거나) 저온 용도들에서 수행하고(하거나) 1,000℉에 걸치는 온도의 용도들에서 수행하기 위해 개별적으로 또는 합금으로 조합되어 수행되는 것으로 당업계에 공지되어 있다. 알루미늄은 경량이고 제한된 구조적 용도들을 수행할 수 있지만, 알루미늄은 적용 온도에서 제한된다. WCT 엔진에 연루된 오퍼레이팅 온도들로 인해, 사용 용도들이 유리 전이 온도 및 열 가소성 물질의 유연화 온도를 고려하지 않는 한, 바람직하지 않다.
실시예 1
전통적인 가솔린 내연 엔진은 대략적으로 갤런당 20마일을 얻는다. 도 2a에 따라, 엔진에 대한 에너지 밸런스를 수행하면:
EF= EW+ EEX+ EC+ Efric+ EC
EF= ~ 20%EF+ ~35%EF+ ~35%EF+ ~9%EF+ ~1%EF
EF= EW+ 내연 CE(s)에 대한 에너지 손실들에서 ~ 80%EF
EF= 20mpg + 80%EF
다시,
EF= EW+ EEX+ EC+ Efric+ EC
1) 엔진 절연 완료, 2) 80% 효율을 갖는 스팀 터빈, 2) 90% 효율을 갖는 발전기 및 3) 80% 효율을 갖는 전기 분해 유닛이 EX및 EC, EWCT를 대략적으로 30% EF로 회전시킨다고 가정하면,
WCT를 사용하여,
EF= EW+ 0.30EF+ ~9%EF+ ~1%EF
EW(WCT) = 50%EF
실시예 2
화학 및 물리학의 CRC 핸드북을 참조하면, n-옥탄에 대한 전체 유효 연소 에너지는 대략 1,300kcal/mole이고; 114lb/lb 몰에서, EF=11.4 kcal/lb이다. (이는 NOX형태의 흡열성 손실들을 포함한다). 더욱이, n-옥탄의 밀도는 대략 6.7lb/갤런이고, 이는 평균 자동차에서 n-옥탄에 대한 에너지 수치들을 유도한다:
EF~100mpg=15mile/lb.=11.4kcal/lb.; EW~20mrg=3mile/lb.= 2.3kcal/lb.
수소의 연소를 위한 전체 유효 에너지는 68kcal/mole이고; 2lb/lb mole에서, EF= 34kcal/lb. 따라서, 질량에 기초하여, H2= 34/11.4 ~ 파운드당 3배 이상의 에너지.
따라서, WCT를 사용함으로써, H2및 O2는 50%/20% = 2.5배 큰 효율이다.
상관시키면, 평균 자동차들에서 WCT에 대한 에너지 수치는 다음과 같다:
먼저, 연료 유용성이 산출되어야 한다. H2는 전달된 바와 같이 100%이다. 저온학은 적어도 대략 16% 효율이고, O2의 생산은 16% 효율로 추정된다.
2/3 X 1 + 1/3 X 0.16 ~ 70%
(따라서, H2및 O2의 에너지의 약 30%가 O2를 발생시키기 위해 사용된다.)
EF~15mile/lb.X0.70X34kcal/lb.H2X2.5=3m/lb.;EW~15mile/lb. H2
11.4kcal/lb.n-옥탄
(죽: H2의 모든 lb.마다 발생된 O2의 1/2lb.를 요구한다.)
실시예 3
화학적 시장 리포터에 따라, H2는 약 $0.50/lb.의 현재 시장가를 갖고, 가솔린은 갤런당 약 $1.60 또는 파운드당 약 $0.24의 가격을 갖는다. 수송에 전통적인 탄화수소 연소 기술을 이용함으로써, 연로에 대해 마일당 단가는 다음과 같다:
lb.당 $0.24/lb.당 3mile = 개솔린에 대해 mile당 $0.08
H2의 현재 단계에 의해 WCT를 이용함으로써, 연료에 대한 마일당 단가는 다음과 같다:
lb.당 $0.50/lb.당 15mile = mile당 $0.03
실시예 4
전력 공장들은 스팀 터빈에 이어 천연 가스 터빈을 사용하여 현재 전기를 생산하고, 여기서 스팀 발생을 위한 에너지는 천연 가스 터빈의 배기 가스로부터 보일러를 통해 전달된다. 공업에서 전형적인 바와 같이:
■ 연소 효율은 대략 99%이다.
■ 천연 가스 터빈의 효율은 대략 20%이다.
■ 보일러의 효율은 대략 85%이다.
■ 스팀 발생기의 효율은 대략 90%이다.
상기한 바를 이용함으로써 전기 발생 효율은 대략적으로:
0.99 X 0.20 + 0.99 X 0.20 X 0.85 X 0.90 = 35%
도 2a3A의 구성을 이용하는 WCT에 대해, 효율에 대한 적절한 가정들은 대략적으로 다음과 같을 수 있다:
■ 연소 효율은 거의 99%이다.
■ O2발생 효율은 거의 16%이다(저온학은 16%).
■ 수소가 전달됨으로써, 100% 전달 효율을 갖는다.
■ 배기 장치(1200℉-212℉~80%)에서 물의 가열 손실은 거의 80%이다.
■ 마찰 손실은 거의 12%이다.
상기한 바를 이용하여, 전기 발생 효율은 대략적으로 다음과 같다:
0.99 X (2/3 X 1 + 1/3 X 0.16) X 0.80 X 0.88 = 50%
상기한 바를 이용하여, 다음을 포함시킨다:
■ H2가격은 파운드당 약 $0.50이다.
■ 천연 가스 가격은 1000 입방 피트당 약 $6.00이다.
■ 천연 가스 에너지 값은 대략 212 kcal/mole이다.
kcal 기준으로 WCT에 대한 전기 생산 단가는:
$0.50/lb. X 0.50/34kcal/lb. = $0.007/kcal
kcal 기준으로 전통적인 천연 가스 공장에 대한 전기 생산 단가는 다음가 같다:
먼저, STP에서 파운드당 입방 피트로 전환시키고 kcal/lb.로 전환시킨다:
1000 입방 피트(tcf)/lb.mole당 360 입방 피트 = 2.8 lb.mole
2.8 lb.mole X 16 lb./lb.mole = 45 lb.
212 kcal/mole/16 lb./lb.mole = 13.25 kcal/lb.
둘째로, 경제값을 추정한다:
(tcf당 $6.00/tcf당 45 lb.)X0.36/13.25 kcal/lb. = $0.010/kcal
실시예 5
주거용 난방에, 천연 가스가 종종 사용된다. 상기 내용을 참조하면, 천연 가스 난방 비용은 80% 열 전달 효율을 가정하여 다음과 같고:
(tcf당 $8.00/tcf당 15 lb.)X0.80/13.25 kcal/lb. = $0.011/kcal
멤브레인들을 사용하고 상기를 참조하여 WCT에 대해:
$0.50/lb.X(2/3X1+1/3X0.40)X0.80/34kcal/lb. = $0.009/kcal
특정 목적들은 위에 나타내며 다음 설명으로부터 명백해진다. 그러나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 특정 변화들이 상기 설명에서 이루어질 수 있고, 상기 설명에 포함된 모든 사안들은 본 발명의 원리들을 단지 예시적인 것으로서 해석되어야 하고 그 의미가 제한적이지 않아야 한다. 상기 설명에 관하여, 당업계의 숙련자들에게 용이하고 명백한 임의의 설명들, 도면들 및 실시예들 및 명세서에 기재된 것들과 관련한 모든 등가물들은 본 발명에 의해 포함되도록 의도되는 것을 인식해야 한다.
더욱이, 수많은 변형들 및 변화들이 당업계의 숙련자들에게 용이하게 발생할것이기 때문에, 본 발명을 도시되고 기재된 정확한 구성 및 오퍼레이션으로 제한시키는 것은 바람직하지 않고, 따라서, 모든 적절한 변형들 및 등가물들이 본 발명의 범위 내에 속하도록 재분류될 수 있다. 또한, 다음 특허 청구의 범위는 기재된 본 발명의 일반적이고 특정한 특징들 모두를 커버하도록 의도되고, 언어의 문제로서 본 발명의 범위의 모든 설명이 그들 사이에 속할지도 모르는 것이 이해되어야 한다.

Claims (153)

  1. 연소 온도가 연소 챔버에 물을 부가함으로써 적어도 부분적으로 제어되는 산소와 수소의 연료 혼합물을 포함하는 연소 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 연소에 의해 생산된 증기가 스팀 터빈을 돌리고,
    전기 에너지를 생성하기 위해 상기 스팀 터빈에 의해 발전기가 회전되는 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 연소 시스템에 의해 기계적 회전 에너지가 생성되고,
    전기 에너지를 생성하기 위해 상기 기계적 회전 에너지에 의해 발전기가 회전되는 시스템.
  4. 다음: 즉, 연소 배기 가스가 발전기를 회전시키는 스팀 터빈을 회전시키고(회전시키거나)(여기서 전기 에너지가 생성됨),
    연소에 의해 생산된 기계적 회전 에너지의 적어도 일부가 발전기를 회전시키는 것 중의 적어도 하나가 이루어지는, 산소 및 수소의 연료 혼합물을 포함하는, 연소 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 연소 온도는 연소 챔버에 물을 부가함으로써 적어도부분적으로 제어되는 것인 시스템.
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서, 질소 또는 아르곤이 상기 연료 혼합물 중에 존재하는 것인 시스템.
  7. 제1항 또는 제4항에 있어서, 공기가 산소 대신에 적어도 부분적으로 사용되는 것인 시스템.
  8. 제1항, 제2항 또는 제4항에 있어서, 연소에 의해 생산된 스팀의 적어도 일부는 적어도 하나의 금속의 부식에 의해 수소로 전환되는 것인 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 수소의 생산량이 상기 금속(들) 중의 전류에 의해 증가되는 것인 시스템.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 수소는 상기 연소 엔진 중에서 연료로서 적어도 부분적으로 사용되는 것인 시스템.
  11. 제1항 또는 제4항에 있어서, 공기 또는 물의 이동으로 인해 발전기가 회전되고,
    상기 발전기는 전기 에너지를 생성하고,
    상기 전기 에너지는 물을 수소와 산소로 전기 분해시키는데 적어도 부분적으로 이용되고,
    상기 수소 및/또는 산소의 적어도 일부는 상기 연소 시스템 내에서 연료로서 적어도 부분적으로 사용되는 것인 시스템.
  12. 제1항 또는 제4항에 있어서, 광전지가 전기 에너지를 생성하는 것인 시스템.
  13. 제2항, 제3항, 제4항 또는 제12항에 있어서, 상기 전기 에너지는 수소 및 산소를 생산하기 위한 물의 전기 분해에 적어도 부분적으로 사용되는 것인 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 수소 및/또는 산소의 적어도 일부는 상기 연소 시스템에서 연료로서 적어도 부분적으로 사용되는 것인 시스템.
  15. 제1항 또는 제4항에 있어서, 연소 에너지의 적어도 일부는 저온학의 공기 분리 시스템의 적어도 일부에 동력을 제공하는 것인 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 공기는 농축 산소, 순수 산소 및 매우 순수한 산소 중의 적어도 하나로 분리되는 것인 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 아르곤은 상기 산소로부터 실질적으로 제거되는 것인 시스템.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 산소의 적어도 일부는 상기 연소 시스템 내에서 연료로서 사용되는 것인 시스템.
  19. 제15항, 제16항, 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 질소는 상기 저온학 증류 시스템의 임의의 부분을 냉각시키기 위해 사용되는 것인 시스템.
  20. 제15항, 제16항, 제17항, 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 질소는 산소의 저장물, 수소의 저장물, 전기분해물, 상기 연소 시스템용 냉각제 및 상기 연소 시스템 중의 적어도 하나를 냉각시키기 위해 사용되는 것인 시스템.
  21. 제15항, 제16항, 제17항, 제18항, 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 질소는 공기 또는 물을 냉각시키기 위해 사용되는 것인 시스템.
  22. 제1항 또는 제4항에 있어서, 연소 에너지의 적어도 일부는 멤브레인 분리 시스템의 적어도 일부에 동력을 제공하는 것인 시스템.
  23. 제1항 또는 제4항에 있어서, 연소 에너지의 적어도 일부가 PSA 분리 시스템의 적어도 일부에 동력을 제공하는 것인 시스템.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서, 공기가 농축 산소, 순수한 산소 및 매우 순수한 산소 중의 적어도 하나로 분리되는 것인 시스템.
  25. 제24항에 있어서, 아르곤이 상기 산소로부터 실질적으로 제거되는 것인 시스템.
  26. 제22항, 제23항, 제24항 또는 제25항에 있어서, 상기 산소의 적어도 일부가 상기 연소 시스템에서 연료로서 사용되는 것인 시스템.
  27. 제1항, 제2항, 제4항, 제5항, 제15항, 제16항, 제19항 또는 제20항에 있어서, 부식 억제제 및 킬런트 중의 적어도 하나가 부가되는 것인 시스템.
  28. 제1항, 제2항, 제4항, 제5항, 제11항, 제13항, 제15항, 제16항, 제19항, 제20항 또는 제27항에 있어서, 분산제가 부가되는 것인 시스템.
  29. 제1항 또는 제4항에 있어서, 산소 및 수소 중의 적어도 하나가 액화에 의해 액체 상태로 저장되는 것인 시스템.
  30. 제29항에 있어서, 액화용 컴프레서(들)이 연료 전지 및/또는 상기 연소 시스템 중의 적어도 하나에 의해 동력을 제공받는 것인 시스템.
  31. 제30항에 있어서, 상기 연료 전지가 산소 및/또는 수소 중의 적어도 하나에 의해 동력을 제공받는 것인 시스템.
  32. 제1항, 제4항 또는 제29항에 있어서, 수소, 산소 및 물 중의 적어도 하나는 주변 온도, 상기 연소 시스템, 상기 연소 시스템 배기 장치, 전기 방사열 소스 및/또는 그 내부의 임의의 조합물 중의 적어도 하나로부터 에너지에 의해 연소되기에 앞서 예열되는 것인 시스템.
  33. 제3항 또는 제4항에 있어서, 연소로부터 상기 기계적 회전 에너지가 트랜스미션으로 도입되고,
    상기 트랜스미션 엔진은 상기 연소 시스템의 토크 및/또는 일 출력에 반비례하는 방식이고,
    상기 전송 출력 기계적 회전 에너지는 상기 전기 에너지를 생성하기 위해 상기 발전기를 회전시키는 것인 시스템.
  34. 제33항에 있어서, 상기 트랜스미션은 회전성 키네틱 에너지를 저장할 수 있는 플라이휠을 결속시키고,
    상기 플라이휠은 상기 발전기를 회전시키는 것인 시스템.
  35. 제1항, 제2항, 제4항, 제8항 또는 제15항에 있어서, 압력 제어 디바이스는 상기 연소 엔진 배기 장치 내에 설치되는 것인 시스템.
  36. 제1항, 제2항, 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 연소 배기 장치가 가스 및 액체 중의 적어도 하나를 가열하기 위해 사용되는 것인 시스템.
  37. 제36항에 있어서, 다음: 가스는 공기이고(이거나) 액체는 물인 것 중의 하나가 이루어지는 시스템.
  38. 제37항에 있어서, 상기 배기물은 상기 공기 또는 물 내로 직접적으로 방출되는 것인 시스템.
  39. 제1항, 제2항, 제4항, 제5항, 제8항, 제15항, 제16항, 제19항, 제20항 또는 제29항에 있어서, 상기 시스템이 절연되는 것인 시스템.
  40. 연료가 산소 및 수소이고,
    연소 온도가 연소 챔버에 물을 부가함으로써 제어되는 것인 연소 엔진.
  41. 제40항에 있어서, 연소에 의해 생산된 증기가 스팀 터빈을 돌리고,
    상기 스팀 터빈은 전기 에너지를 생산하기 위해 발전기를 회전시키는 것인 연소 엔진.
  42. 제40항에 있어서, 상기 연소 시스템에 의해 기계적 회전 에너지가 생성되고,
    전기 에너지를 생성하기 위해 상기 기계적 회전 에너지에 의해 발전기가 회전되는 연소 엔진.
  43. 다음: 즉, 연소 배기 장치가 발전기를 회전시키는 스팀 터빈을 회전시키고(회전시키거나)(여기서, 전기 에너지가 생성됨),
    연소에 의해 생산된 기계적 회전 에너지의 적어도 일부가 발전기를 회전시키는 것(여기서, 전기 에너지가 생성됨) 중의 적어도 하나가 이루어지는, 연료가 산소 및 수소인, 연소 엔진.
  44. 제43항에 있어서, 상기 연소 온도는 연소 챔버에 물을 부가함으로써 적어도 부분적으로 제어되는 것인 연소 엔진.
  45. 제40항 또는 제43항에 있어서, 질소 또는 아르곤이 상기 연료 혼합물 중에 존재하는 것인 연소 엔진.
  46. 제40항 또는 제43항에 있어서, 공기가 산소 대신에 적어도 부분적으로 사용되는 것인 연소 엔진.
  47. 제40항, 제41항 또는 제43항에 있어서, 연소에 의해 생산된 스팀의 적어도 일부는 적어도 하나의 금속의 부식에 의해 수소로 전환되는 것인 연소 엔진.
  48. 제47항에 있어서, 수소의 생산량이 상기 금속(들) 중의 전류에 의해 증가되는 것인 연소 엔진.
  49. 제47항 또는 제48항에 있어서, 상기 수소는 상기 연소 엔진 중에서 연료로서 적어도 부분적으로 사용되는 것인 연소 엔진.
  50. 제40항 또는 제43항에 있어서, 공기 또는 물의 이동으로 인해 발전기가 회전되고,
    상기 발전기는 전기 에너지를 생성하고,
    상기 전기 에너지는 물을 수소와 산소로 전기분해시키는데 적어도 부분적으로 이용되고,
    상기 수소 및/또는 산소의 적어도 일부는 상기 연소 엔진 내에서 연료로서 적어도 부분적으로 사용되는 것인 연소 엔진.
  51. 제40항 또는 제43항에 있어서, 광전지가 전기 에너지를 생성하는 것인 연소엔진.
  52. 제41항, 제42항, 제43항 또는 제51항에 있어서, 상기 전기 에너지는 수소 및 산소를 생산하기 위한 물의 전기 분해에 적어도 부분적으로 사용되는 것인 연소 엔진.
  53. 제52항에 있어서, 상기 수소 및/또는 산소의 적어도 일부는 상기 연소 엔진에서 연료로서 적어도 부분적으로 사용되는 것인 연소 엔진.
  54. 제40항 또는 제43항에 있어서, 연소 에너지의 적어도 일부는 저온학의 공기 분리 시스템의 적어도 일부에 동력을 제공하는 것인 연소 엔진.
  55. 제54항에 있어서, 공기는 농축 산소, 순수 산소 및 매우 순수한 산소 중의 적어도 하나로 분리되는 것인 연소 엔진.
  56. 제54항에 있어서, 아르곤은 상기 산소로부터 실질적으로 제거되는 것인 연소 엔진.
  57. 제54항, 제55항 또는 제56항에 있어서, 상기 산소의 적어도 일부는 상기 연소 엔진 내에서 연료로서 사용되는 것인 연소 엔진.
  58. 제54항, 제55항, 제56항, 또는 제57항에 있어서, 상기 질소는 상기 저온학 증류 시스템의 임의의 부분을 냉각시키기 위해 사용되는 것인 연소 엔진.
  59. 제54항, 제55항, 제56항, 제57항 또는 제58항에 있어서, 상기 질소는 산소의 저장물, 수소의 저장물, 전기분해물, 상기 연소 시스템용 냉각제 및 상기 연소 시스템 중의 적어도 하나를 냉각시키기 위해 사용되는 것인 연소 엔진.
  60. 제54항, 제55항, 제56항, 제57항, 제58항 또는 제59항에 있어서, 상기 질소는 공기 또는 물을 냉각시키기 위해 사용되는 것인 연소 엔진.
  61. 제40항 또는 제43항에 있어서, 연소 에너지의 적어도 일부는 멤브레인 분리 시스템의 적어도 일부에 동력을 제공하는 것인 연소 엔진.
  62. 제40항 또는 제43항에 있어서, 연소 에너지의 적어도 일부가 PSA 분리 시스템의 적어도 일부에 동력을 제공하는 것인 연소 엔진.
  63. 제61항 또는 제62항에 있어서, 공기가 농축 산소, 순수한 산소 및 매우 순수한 산소 중의 적어도 하나로 분리되는 것인 연소 엔진.
  64. 제63항에 있어서, 아르곤이 상기 산소로부터 실질적으로 제거되는 것인 연소 엔진.
  65. 제61항, 제62항, 제63항 또는 제64항에 있어서, 상기 산소의 적어도 일부가 상기 연소 시스템에서 연료로서 사용되는 것인 연소 엔진.
  66. 제40항, 제41항, 제43항, 제44항, 제54항, 제55항, 제58항 또는 제59항에 있어서, 부식 억제제 및 킬런트 중의 적어도 하나가 부가되는 것인 연소 엔진.
  67. 제40항, 제41항, 제43항, 제44항, 제50항, 제52항, 제54항, 제55항, 제58항, 제59항 또는 제66항에 있어서, 분산제가 부가되는 것인 연소 엔진.
  68. 제40항 또는 제43항에 있어서, 상기 연소 엔진이 내연 엔진인 연소 엔진.
  69. 제40항 또는 제43항에 있어서, 산소 및 수소 중의 적어도 하나가 액화에 의해 액체 상태로 저장되는 것인 연소 엔진.
  70. 제40항, 제43항 또는 제69항에 있어서, 수소, 산소, 물 및/또는 내부의 임의의 조합물 중의 적어도 하나는 주변 온도, 상기 연소 엔진, 상기 연소 엔진 배기 장치, 전기 방사성 열원 및/또는 내부의 임의의 조합물 중의 적어도 하나로부터 에너지에 의해 연소되기 전에 예열되는 것인 연소 엔진.
  71. 제69항에 있어서, 액화용 컴프레서(들)이 연료 전지 및/또는 상기 연소 엔진 중의 적어도 하나에 의해 동력을 제공받는 것인 연소 엔진.
  72. 제71항에 있어서, 상기 연료 전지가 산소 및 수소 중의 적어도 하나에 의해 동력을 제공받는 것인 연소 엔진.
  73. 제42항 또는 제43항에 있어서, 연소로부터 상기 기계적 회전 에너지가 트랜스미션으로 도입되고,
    상기 트랜스미션 엔진은 상기 연소 시스템의 토크 및/또는 일 출력에 반비례하는 방식이고,
    상기 전송 출력 기계적 회전 에너지는 상기 전기 에너지를 생성하기 위해 상기 발전기를 회전시키는 것인 연소 엔진.
  74. 제73항에 있어서, 상기 트랜스미션은 회전성 키네틱 에너지를 저장할 수 있는 플라이휠을 결속시키고,
    상기 플라이휠은 상기 발전기를 회전시키는 것인 연소 엔진.
  75. 제40항, 제41항, 제43항, 제47항 또는 제54항에 있어서, 압력 제어 디바이스는 상기 연소 엔진 배기 장치 내에 설치되는 것인 연소 엔진.
  76. 제40항, 제41항, 제43항 또는 제44항에 있어서, 상기 연소 배기 장치가 가스 및 액체 중의 적어도 하나를 가열하기 위해 사용되는 것인 연소 엔진.
  77. 제76항에 있어서, 다음: 가스는 공기이고(이거나) 액체는 물인 것 중의 하나가 이루어지는 연소 엔진.
  78. 제77항에 있어서, 상기 배기물은 상기 공기 또는 물 내로 직접적으로 방출되는 것인 연소 엔진.
  79. 제40항, 제41항, 제43항, 제45항, 제47항, 제54항, 제55항, 제58항, 제59항 또는 제69항에 있어서, 상기 시스템이 절연되는 것인 연소 엔진.
  80. 산소 및 수소의 연료 혼합물을 포함하고,
    연소 온도가 연소 챔버에 물을 부가함으로써 적어도 부분적으로 제어되는 것인 연소 방법.
  81. 제80항에 있어서, 연소에 의해 생산된 증기가 스팀 터빈을 돌리고,
    발전기는 전기 에너지를 생산하기 위해 상기 스팀 터빈에 의해 회전되는 것인 연소 방법.
  82. 제80항에 있어서, 상기 연소 시스템에 의해 기계적 회전 에너지가 생성되고,
    발전기는 전기 에너지를 생성하기 위해 상기 기계적 회전 에너지에 의해 회전되는 연소 방법.
  83. 다음: 즉, 연소 배기 장치가 발전기를 회전시키는 스팀 터빈을 회전시키고(회전시키거나)(여기서, 전기 에너지가 생성됨),
    연소에 의해 생산된 기계적 회전 에너지의 적어도 일부가 발전기를 회전시키는 것(여기서, 전기 에너지가 생성됨) 중의 적어도 하나가 이루어지는, 산소 및 수소의 연료 혼합물을 포함하는 연소 방법.
  84. 제83항에 있어서, 상기 연소 온도는 연소 챔버에 물을 부가함으로써 적어도 부분적으로 제어되는 것인 연소 방법.
  85. 제80항 또는 제83항에 있어서, 질소 또는 아르곤이 상기 연료 혼합물 중에 존재하는 것인 연소 방법.
  86. 제80항 또는 제83항에 있어서, 공기가 산소 대신에 적어도 부분적으로 사용되는 것인 연소 방법.
  87. 제80항, 제81항 또는 제83항에 있어서, 연소에 의해 생산된 스팀의 적어도 일부는 적어도 하나의 금속의 부식에 의해 수소로 전환되는 것인 연소 방법.
  88. 제87항에 있어서, 수소의 생산량이 상기 금속(들) 중의 전류에 의해 증가되는 것인 연소 방법.
  89. 제87항 또는 제88항에 있어서, 상기 수소의 적어도 일부가 상기 연소 엔진 중에서 연료로서 사용되는 것인 연소 방법.
  90. 제80항 또는 제83항에 있어서, 공기 또는 물의 이동으로 인해 발전기가 회전되고,
    상기 발전기는 전기 에너지를 생성하고,
    상기 전기 에너지는 물을 수소와 산소로 전기분해시키는데 적어도 부분적으로 이용되고,
    상기 수소 및/또는 산소의 적어도 일부는 상기 연소 시스템에서 연료로서 적어도 부분적으로 사용되는 것인 연소 방법.
  91. 제80항 또는 제83항에 있어서, 광전지가 전기 에너지를 생성하는 것인 연소 방법.
  92. 제81항, 제82항, 제83항 또는 제91항에 있어서, 상기 전기 에너지는 수소 및 산소를 생산하기 위한 물의 전기 분해에 적어도 부분적으로 사용되는 것인 연소 방법.
  93. 제92항에 있어서, 상기 수소 및/또는 산소의 적어도 일부는 상기 연소 시스템에서 연료로서 적어도 부분적으로 사용되는 것인 연소 방법.
  94. 제80항 또는 제83항에 있어서, 연소 에너지의 적어도 일부는 저온학의 공기 분리 시스템의 적어도 일부에 동력을 제공하는 것인 연소 방법.
  95. 제94항에 있어서, 공기는 농축 산소, 순수 산소 및 매우 순수한 산소 중의 적어도 하나로 분리되는 것인 연소 방법.
  96. 제94항에 있어서, 아르곤은 상기 산소로부터 실질적으로 제거되는 것인 연소 방법.
  97. 제95항 또는 제96항에 있어서, 상기 산소의 적어도 일부는 상기 연소 시스템 내에서 연료로서 사용되는 것인 연소 방법.
  98. 제94항, 제95항, 제96항, 또는 제97항에 있어서, 상기 질소는 상기 저온학 증류 시스템의 임의의 부분을 냉각시키기 위해 사용되는 것인 연소 방법.
  99. 제94항, 제95항, 제96항, 제97항 또는 제98항에 있어서, 상기 질소는 산소의 저장물, 수소의 저장물, 전기분해물, 상기 연소 시스템용 냉각제 및 상기 연소 시스템 중의 적어도 하나를 냉각시키기 위해 사용되는 것인 연소 방법.
  100. 제94항, 제95항, 제96항, 제97항, 제98항 또는 제99항에 있어서, 상기 질소는 공기 또는 물을 냉각시키기 위해 사용되는 것인 연소 방법.
  101. 제80항 또는 제83항에 있어서, 연소 에너지의 적어도 일부는 멤브레인 분리 시스템의 적어도 일부에 동력을 제공하는 것인 연소 방법.
  102. 제80항 또는 제83항에 있어서, 연소 에너지의 적어도 일부가 PSA 분리 시스템의 적어도 일부에 동력을 제공하는 것인 연소 방법.
  103. 제101항 또는 제102항에 있어서, 공기가 농축 산소, 순수한 산소 및 매우 순수한 산소 중의 적어도 하나로 분리되는 것인 연소 방법.
  104. 제103항에 있어서, 아르곤이 상기 산소로부터 실질적으로 제거되는 것인 연소 방법.
  105. 제101항, 제102항, 제103항 또는 제104항에 있어서, 상기 산소의 적어도 일부가 상기 연소 시스템에서 연료로서 사용되는 것인 연소 방법.
  106. 제80항, 제81항, 제83항, 제84항, 제94항, 제95항, 제98항 또는 제99항에 있어서, 부식 억제제 및 킬런트 중의 적어도 하나가 부가되는 것인 연소 방법.
  107. 제80항, 제81항, 제83항, 제84항, 제90항, 제92항, 제94항, 제95항, 제96항, 제98항, 제99항 또는 제106항에 있어서, 분산제가 부가되는 것인 연소 방법.
  108. 제80항 또는 제83항에 있어서, 산소 및 수소 중의 적어도 하나가 액화에 의해 액체 상태로 저장되는 것인 연소 방법.
  109. 제108항에 있어서, 액화용 컴프레서(들)이 연료 전지 및/또는 상기 연소 시스템 중의 적어도 하나에 의해 동력을 제공받는 것인 연소 방법.
  110. 제109항에 있어서, 상기 연료 전지가 산소 및 수소 중의 적어도 하나에 의해 동력을 제공받는 것인 연소 방법.
  111. 제80항, 제83항 또는 제109항에 있어서, 수소, 산소 및 물 중의 적어도 하나는 주변 온도, 상기 연소 시스템, 상기 연소 시스템 배기 장치, 전기 방사성 열원 및/또는 내부의 임의의 조합물 중의 적어도 하나로부터 에너지에 의해 연소되기 전에 예열되는 것인 연소 방법.
  112. 제82항 또는 제83항에 있어서, 연소로부터 상기 기계적 회전 에너지가 트랜스미션으로 도입되고,
    상기 트랜스미션 엔진은 상기 연소 시스템의 토크 및/또는 일 출력에 반비례하는 방식이고,
    상기 전송 출력 기계적 회전 에너지는 상기 전기 에너지를 생성하기 위해 상기 발전기를 회전시키는 것인 연소 방법.
  113. 제112항에 있어서, 상기 트랜스미션은 회전성 키네틱 에너지를 저장할 수 있는 플라이휠을 결속시키고,
    상기 플라이휠은 상기 발전기를 회전시키는 것인 연소 방법.
  114. 제80항, 제81항, 제83항, 제87항 또는 제94항에 있어서, 압력 제어 디바이스는 상기 연소 엔진 배기 장치 내에 설치되는 것인 연소 방법.
  115. 제80항, 제81항, 제83항 또는 제84항에 있어서, 상기 연소 배기 장치가 가스및 액체 중의 적어도 하나를 가열하기 위해 사용되는 것인 연소 방법.
  116. 제115항에 있어서, 다음: 가스는 공기이고(이거나) 액체는 물인 것 중의 하나가 이루어지는 연소 방법.
  117. 제116항에 있어서, 상기 배기물은 상기 공기 또는 물 내로 직접적으로 방출되는 것인 연소 방법.
  118. 제80항, 제81항, 제83항, 제84항, 제87항, 제94항, 제95항, 제98항, 제99항 또는 제108항에 있어서, 상기 시스템이 절연되는 것인 연소 방법.
  119. a. i. 산소 흐름 제어 밸브 및 산소 흐름에 비례하는 산소 흐름 신호를 제어기에 전송하는 산소 흐름을 감지하는 산소 흐름 감지 디바이스를 포함하는 연소 엔진에 대한 산소 흐름 소스,
    ii. 수소 흐름 제어 밸브 및 수소 흐름에 비례하는 수소 흐름 신호를 제어기에 전송하는 수소 흐름을 감지하는 수소 흐름 감지 디바이스를 포함하는 상기 엔진에 대한 수소 흐름 소스,
    iii. 공기 흐름 제어 밸브 및 수소 흐름에 비례하는 수소 흐름 신호를 제어기에 전송하는 수소 흐름을 감지하는 수소 흐름 감지 디바이스를 포함하는 상기 엔진에 대한 공기 흐름 소스, 및
    iv. 연소 온도 또는 연소 엔진 온도에 비례하는 온도 신호를 제어기에 전송하는 상기 엔진 연소 챔버 근처의 상기 연소 엔진 온도 또는 연소 온도 중의 적어도 하나를 측정하는 온도 측정 디바이스를 포함하는
    연료 시스템,
    b. i. 냉각제 소스 및 냉각제 흐름 제어 밸브를 포함하는, 상기 엔진에 대한 냉각제 흐름 소스, 및
    ii. 물 소스, 연소 물 흐름 제어 밸브 및 물 흐름에 비례하는 연소 물 흐름 신호를 제어기에 전송하는 물 흐름을 감지하는 물 흐름 감지 디바이스를 포함하는, 상기 엔진의 연소 챔버에 대한 연소 물 흐름 소스를 포함하는
    냉각제 시스템,
    c. i. 산소, 수소 및 연소 물에 대한 상기 비례하는 흐름 신호를 수신하고,
    ii. 상기 비례적인 온도 신호를 수신하고,
    iii. 외부 연소 신호 세트 포인트를 수신하고,
    iv. 산소에 대한 수소의 비율에 대한 세트포인트를 갖고,
    v. 물에 대한 수소의 비율에 대한 세트포인트를 갖고,
    vi. 따뜻한 연소 온도 세트포인트를 갖고,
    vii. 냉각제 연소 온도 세트포인트랄 갖고,
    viii. 고온 연소 온도 세트포인트를 갖는
    적어도 하나의 제어기를 포함하는 제어 시스템을 포함하고,
    상기 제어기는
    d. 상기 수소 흐름 신호에 상기 연소 신호 세트포인트를 비교하고, 상기 연소 신호 세트포인트에 대한 상기 흐름 신호 중의 차이에 비례하는 수소 흐름 제어 밸브에 어떤 신호를 전송함으로써, 상기 수소 흐름 제어 밸브의 비율을 정하고,
    e. 상기 수소 대 산소 비율 세트포인트에 상기 수소 흐름 신호 및 상기 산소 흐름 신호를 비교하고, 산소 흐름 제어 밸브에 어떤 신호를 전송함으로써, 상기 산소 흐름 제어 밸브의 비율을 정하고,
    i. 산소 흐름 제어 밸브 신호가 거의 100%가 아닌 경우, 공기 흐름 제어 밸브에 상기 공기 흐름 제어 밸브를 폐쇄시키는 신호를 전송하고,
    ii. 산소 흐름 제어 밸브 신호가 거의 100%인 경우, O2흐름 신호 및 공기 흐름 신호를 공기 흐름차를 얻는 상기 수소 대 산소 비율 세트포인트에 비교하고, 그 차이에 비례하는 비례 신호를 상기 공기 흐름 제어 밸브에 전송함으로써, 상기 공기 흐름 제어 밸브의 비율을 정하고,
    f. 상기 온도 신호를 상기 온난한 온도 세트포인트, 상기 냉각제 온도 세트포인트 및 상기 고온 온도 세트포인트에 비교하고;
    i. 상기 온도 신호가 상기 온난한 온도 세트포인트보다 낮고, 상기 냉각제 온도 세트포인트보다 낮고, 상기 고온 온도 세트포인트보다 낮은 경우, 상기 연소 물 흐름 제어 밸브에 어떤 신호를 전송함으로써, 상기 연소 물 흐름 제어 밸브를 폐쇄시키고, 상기 냉각제 물 흐름 제어 밸브에 어떤 신호를 제공함으로써, 상기 냉각제 물 흐름 제어 밸브를 폐쇄시키고,
    ii. 상기 온도 신호가 상기 온난한 온도 세트포인트이상이고, 상기 냉각제 온도 세트포인트보다 낮고, 상기 고온 온도 세트포인트보다 낮은 경우, 상기 수소 대 물 비율 세트포인트보다 큰 수소 대 물 비율을 얻는 상기 저온 세트포인트와 상기 온도 신호 간의 차이에 비례하는 신호를 상기 연소 물 흐름 제어 밸브에 전송함으로써, 상기 연소 물 흐름 제어 밸브의 비율을 정하고; 상기 냉각제 흐름 제어 밸브에 어떤 신호를 전송함으로써, 상기 냉각제 흐름 제어 밸브를 폐쇄시키고,
    iii. 상기 온도 신호가 상기 온난한 온도 세트포인트보다 크고, 상기 냉각제 온도 세트포인트 이상이고, 상기 고온 온도 세트포인트보다 낮은 경우, 상기 수소 대 물 비율 세트포인트와 동일한 수소 대 물 비율을 얻는 상기 연소 물 제어 밸브에 어떤 신호를 전송함으로써, 연소 물 제어 밸브의 비율을 정하고; 상기 온도 신호와 상기 냉각제 온도 세트포인트 간의 차이에 비례하는 신호를 상기 냉각제 흐름 제어 밸브에 전송함으로써, 상기 냉각제 흐름 제어 밸브의 비율을 정하고,
    iv. 상기 온도 신호가 상기 온난한 온도 세트포인트보다 크고, 상기 냉각제 온도 세트포인트보다 크고, 상기 고온 온도 세트포인트보다 큰 경우, 상기 연소 물 흐름 제어 밸브에 어떤 신호를 전송함으로서, 상기 연소 물 흐름 제어 밸브를 100% 개방시키고, 상기 온도 신호와 상기 냉각제 세트포인트 간의 차이에 비례하는 신호를 상기 냉각제 흐름 제어 밸브에 전송하고; 상기 수소 흐름 제어 밸브에 어떤 신호를 전송함으로써, 상기 수소 흐름 제어 밸브를 폐쇄시키고, 상기 산소흐름 제어 밸브에 어떤 신호를 제공함으로써, 상기 산소 흐름 제어 밸브를 폐쇄시키고, 상기 공기 흐름 제어 밸브에 어떤 신호를 전송함으로써, 상기 공기 흐름 제어 밸브를 폐쇄시키는 것인,
    엔진 내에서 산소 및 수소의 연소를 수행하는 장치.
  120. 제119항에 있어서, 연소에 의해 생산된 증기가 스팀 터빈을 돌리고,
    발전기는 전기 에너지를 생산하기 위해 상기 스팀 터빈에 의해 회전되는 것인 장치.
  121. 제119항에 있어서, 상기 연소 시스템에 의해 기계적 회전 에너지가 생성되고,
    발전기는 전기 에너지를 생성하기 위해 상기 기계적 회전 에너지에 의해 회전되는 장치.
  122. 제119항에 있어서, 연소에 의해 생산된 스팀의 적어도 일부는 적어도 하나의 금속의 부식에 의해 수소로 전환되는 것인 장치.
  123. 제122항에 있어서, 수소의 생산량이 상기 금속(들) 중의 전류에 의해 증가되는 것인 장치.
  124. 제122항 또는 제123항에 있어서, 상기 수소의 적어도 일부가 상기 연소 엔진 중에서 연료로서 사용되는 것인 장치.
  125. 제119항에 있어서, 공기 또는 물의 이동으로 인해 발전기가 회전되고,
    상기 발전기는 전기 에너지를 생성하고,
    상기 전기 에너지는 물을 수소와 산소로 전기분해시키는데 적어도 부분적으로 이용되고,
    상기 수소 및/또는 산소의 적어도 일부는 상기 연소 시스템에서 연료로서 적어도 부분적으로 사용되는 것인 장치.
  126. 제119항에 있어서, 광전지가 전기 에너지를 생성하는 것인 장치.
  127. 제120항, 제121항, 제125항 또는 제126항에 있어서, 상기 전기 에너지는 수소 및 산소를 생산하기 위한 물의 전기 분해에 적어도 부분적으로 사용되는 것인 장치.
  128. 제127항에 있어서, 상기 수소 및/또는 산소의 적어도 일부는 상기 연소 시스템에서 연료로서 적어도 부분적으로 사용되는 것인 장치.
  129. 제119항, 제120항 또는 제121항에 있어서, 연소 에너지의 적어도 일부는 저온학의 공기 분리 시스템의 적어도 일부에 동력을 제공하는 것인 장치.
  130. 제129항에 있어서, 공기는 농축 산소, 순수 산소 및 매우 순수한 산소 중의 적어도 하나로 분리되는 것인 장치.
  131. 제130항에 있어서, 아르곤은 상기 산소로부터 실질적으로 제거되는 것인 장치.
  132. 제130항 또는 제131항에 있어서, 상기 산소의 적어도 일부는 상기 연소 시스템 내에서 연료로서 사용되는 것인 장치.
  133. 제129항, 제130항, 제131항 또는 제132항에 있어서, 상기 질소는 상기 저온학 증류 시스템의 임의의 부분을 냉각시키기 위해 사용되는 것인 장치.
  134. 제129항, 제130항, 제131항, 제132항 또는 제133항에 있어서, 상기 질소는 산소의 저장물, 수소의 저장물, 전기분해물, 상기 연소 시스템용 냉각제 및 상기 연소 시스템 중의 적어도 하나를 냉각시키기 위해 사용되는 것인 장치.
  135. 제129항, 제130항, 제131항, 제132항, 제133항 또는 제134항에 있어서, 상기 질소는 공기 또는 물을 냉각시키기 위해 사용되는 것인 장치.
  136. 제119항에 있어서, 연소 에너지의 적어도 일부는 멤브레인 분리 시스템의 적어도 일부에 동력을 제공하는 것인 장치.
  137. 제119항에 있어서, 연소 에너지의 적어도 일부가 PSA 분리 시스템의 적어도 일부에 동력을 제공하는 것인 장치.
  138. 제136항 또는 제137항에 있어서, 공기가 농축 산소, 순수한 산소 및 매우 순수한 산소 중의 적어도 하나로 분리되는 것인 장치.
  139. 제138항에 있어서, 아르곤이 상기 산소로부터 실질적으로 제거되는 것인 장치.
  140. 제136항, 제137항, 제138항 또는 제139항에 있어서, 상기 산소의 적어도 일부가 상기 연소 시스템에서 연료로서 사용되는 것인 장치.
  141. 제119항, 제120항, 제121항, 제129항 또는 제133항에 있어서, 부식 억제제 및 킬런트 중의 적어도 하나가 부가되는 것인 장치.
  142. 제119항, 제120항, 제121항, 제127항, 제129항, 제130항, 제133항 또는 제141항에 있어서, 분산제가 부가되는 것인 장치.
  143. 제119항에 있어서, 산소 및 수소 중의 적어도 하나가 액화에 의해 액체 상태로 저장되는 것인 장치.
  144. 제143항에 있어서, 액화용 컴프레서(들)이 연료 전지 및 상기 연소 시스템 중의 적어도 하나에 의해 동력을 제공받는 것인 장치.
  145. 제144항에 있어서, 상기 연료 전지가 산소 및 수소 중의 적어도 하나에 의해 동력을 제공받는 것인 장치.
  146. 제119항 또는 제143항에 있어서, 수소, 산소 및 물 중의 적어도 하나는 주변 온도, 상기 연소 시스템, 상기 연소 시스템 배기 장치, 전기 방사성 열원 및/또는 내부의 임의의 조합물 중의 적어도 하나로부터 에너지에 의해 연소되기 전에 예열되는 것인 장치.
  147. 제119항, 제120항 또는 제121항에 있어서, 연소로부터 상기 기계적 회전 에너지가 트랜스미션으로 도입되고,
    상기 트랜스미션 엔진은 상기 연소 시스템의 토크 및/또는 일 출력에 반비례하는 방식이고,
    상기 전송 출력 기계적 회전 에너지는 상기 전기 에너지를 생성하기 위해 상기 발전기를 회전시키는 것인 장치.
  148. 제147항에 있어서, 상기 트랜스미션은 회전성 키네틱 에너지를 저장할 수 있는 플라이휠을 결속시키고,
    상기 플라이휠은 상기 발전기를 회전시키는 것인 장치.
  149. 제119항, 제120항, 제121항, 제122항 또는 제129항에 있어서, 압력 제어 디바이스는 상기 연소 엔진 배기 장치 내에 설치되는 것인 장치.
  150. 제119항, 제120항 또는 제121항에 있어서, 상기 연소 배기 장치가 가스 및 액체 중의 적어도 하나를 가열하기 위해 사용되는 것인 장치.
  151. 제150항에 있어서, 다음: 가스는 공기이거나 액체는 물인 것 중의 하나가 이루어지는 장치.
  152. 제151항에 있어서, 상기 배기물은 상기 공기 또는 물 내로 직접적으로 방출되는 것인 장치.
  153. 제119항, 제120항, 제121항, 제122항, 제129항, 제133항, 제134항, 제135항또는 제143항에 있어서, 상기 시스템이 절연되는 것인 장치.
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