KR20080033240A - 멜라닌 또는 이의 유사체, 전구체 또는 유도체를 주전기분해 요소로서 이용하여 물을 수소와 산소로 분리하기위한 광전기화학적 방법 - Google Patents

멜라닌 또는 이의 유사체, 전구체 또는 유도체를 주전기분해 요소로서 이용하여 물을 수소와 산소로 분리하기위한 광전기화학적 방법

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Abstract

본 발명은 대체 에너지를 얻기 위한 프로세스 및 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 물분자의 분리(separation) 또는 분할(patition)에 의해 수소와 산소 원자가 얻어지고, 또한 이것을 통해 수소와 산소를 생성하는 광전기화학적 프로세스로 알려진 대체 에너지에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 고에너지 전자를 생산하면서 이산화탄소, 질산염 및 황산염 분자를 환원시킬 수 있는 방법에 관한 것이다.

Description

멜라닌 또는 이의 유사체, 전구체 또는 유도체를 주 전기분해 요소로서 이용하여 물을 수소와 산소로 분리하기 위한 광전기화학적 방법{PHOTOELECTROCHEMICAL METHOD OF SEPARATING WATER INTO HYDROGEN AND OXYGEN, USING MELANINS OR THE ANALOGUES, PRECURSORS OR DERIVATIVES THEREOF AS THE CENTRAL ELECTROLYSING ELEMENT}
본 발명은 대체 에너지를 얻기 위한 프로세스 및 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 물분자의 분리(separation) 또는 분할(patition)에 의해 수소와 산소 원자가 얻어지고, 또한 이것을 통해 수소와 산소를 생성하는 광전기화학적 프로세스로 알려진 대체 에너지에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 고에너지 전자를 생산하면서 이산화탄소, 질산염 및 황산염 분자를 환원시킬 수 있는 방법에 관한 것이다.
반응은 두가지 방식으로 일어나므로, 본 발명은 전기 생산에 적용될 수 있는데, 본 발명은 수소와 산소를 결합하여 물 분자를 형성하고, 부수적으로 전류를 생성할 수 있다.
관련 기술에 있어서, 현재까지 물 분자를 수소와 산소 원자로 분리하기 위해 사용되는 공지의 프로세스는 특히 다음과 같다:
a) 강한 전류의 인가
b) 2천 ℃까지 물을 가열
c) 태양 전기화학적(광전기화학적) 방법에 의한 물 분자를 분리 - 이 방법은 반도체 물질과 수전해조(water electrolyzer)를 모놀리식 설계(monolithic design)로 통합하여 고유 에너지원으로서 빛을 사용해 물로부터 수소를 직접 생산한다. 개념은 단순한데, 문제는 전체 프로세스를 지원할 수 있는 물질 또는 베이스를 발견하는 것인데, 일부 물질은 고가이고, 일부 물질은 오염성이 있고, 나머지는 비효율적이기 때문에, 지금까지는 이상적 또는 적당한 물질이 발견되지 않았다. 이들 물질 대부분은 분해가 빠르고, 일부는 물에 의해 손상되며, 일부는 엄격한 작업 환경을 요구하기 때문에, 현재까지 경제적, 환경적 그리고 정책적인 관점에서 가격대비효율은 적합하지 않고, 나머지 물질은 대규모 적용에 적합하지 않고, 따라서 그 사용은 특정 프로세스 또는 소규모 프로세스로 제한된다.
d) 다른 방법은 대상물에 태양 에너지 집중(concentration)(예를 들면, 거울을 사용)하여 물 온도를 2천 ℃까지 올리는 것이다. 이는 물 분자를 분리하기 위해 실험실에서 사용된 요구 온도이다.
e) 다른 추가의 방법은 녹조류(green algas)와 시아노박테리아(cyanobacterium)로서 광합성 미생물(photosynthetic microbes)를 사용하는 것이다. 미생물들은 주 에너지원으로서 광에너지를 사용하여 신진대사 운동(metabolic activities)의 일부로서 물로부터 수소를 생성한다. 이 광생물학적인 기술은 유망하지만, 수소와 함께 산소가 생성됨으로, 이 기술은 효소 시스템(enzymatic system)에서의 산소에 대한 감도(sensibility)의 제한을 해결해야만 한다. 게다가, 광합성 유기체로부터의 수소 생산은 너무 낮아서 경제적 이용성이 없다.
f) 다른 방법은 물 분자를 그 구성요소(수소 및 산소 원자)로 분해하기 위해 전기를 사용하는 물 전기분해이다. 현재, 알카라인 및 양자 상호교환식 멤브레인의 두 종류의 전해조(electrolyzer)가 수소의 상업적 생산에 사용되지만, 이 방식은 현재 천연 가스로부터 생성된 수소와의 경제적인 관점에서 비견되지 못한다(출처: Department of Energy, Efficiency and Renewable Hydrogen fuel cells and Infrastructure Technology Program Hydrogen Production & Delivery).
물 분자를 분해 또는 분리할 수 있는 연구중에 있는 천연 물질은 엽록소(chlorophyll)이지만, 빛에 대한 그 친화도는 400nm 내지 700nm이기 때문에, 나머지 광에너지가 유실된다. 이는 사용 에너지의 80%가 유실되는 이유이다. 또한, 그 생성은 예를 들면 -8℃의 온도를 요구하여 복잡하면서 비용이 많이 든다. 이런 유로 본 발명은 전해수(electrolyzing water) 성분으로서 멜라닌을 사용하기로 결정하였는데, 이는 멜라닌에서 통상적으로 발생하는 조직의 생리학적 특성으로 인해 그 친화도가 스펙트럼내에서 200nm 내지 900nm이기 때문이다. 산소 농도 등의 파라미터는 주의(attention)를 요하는데, 이는 멜라닌이 조사(illuminated)될 때, 물 분자가 광분해(photolysis)되어서, 수소와 산소 원자, 그 이외의 OH, 과산화수소(hydrogen peroxide), 활성 수소(anion superoxide), 고에너지 전자 등의 산물이 생성되고, 또한 역반응도 지지 및 촉진된다는 가설(hypothesis)을 대조하기로 한 이유이다.
본 발명의 연구 이전에, 멜라닌의 광가수분해(photohydrolitic) 및 가수합성(hydrosynthetic) 특성, 소위 망막 전도(electroretinogram)에 대한 멜라닌 응답(response)은 단지 역사적 관심 대상이였다. 1960년대 초반에, 강한 비생리적 루미넌스 자극(intense non physiological luminous stimulus)을 망막의 색소 상피(pigmented epithelium)에 인가하면, 이를 통해 전위적 변화가 발생되는 것이 발견되었다. 멜라닌에 대한 이런 응답은 멜라닌에 의한 광흡수, 유사하게 옵신(opsin) 분자에 의해 생성된 초기 전위의 망막 전도 수용체(electroretinogram receptor)에 대한 물리화학적(physicochemical) 응답을 반영한다.
이 문헌(literature)에는 연구원(researchers)이 멜라닌 반응에 대한 임상적인 어플리케이션을 발견하지 못한 것으로 되어 있다. 본 발명자는 이는 상기 이벤트의 프로세스가 파악되지 않았다는 사실에 기인한 것이라 첨언한다. 현재 본 발명자는 분자 주변 부분들이 광자 에너지를 수집하고, 이를 통해 물 분자가 분해되는 것, 즉 주변부가 물 분자를 산화시켜 우수한 에너지 캐리어인 수소가 진핵 세포(eukaryote cell)에 의한 다음의 공정에서 FAD 및 NAD에 의해 캐치되어, 매 순간 발생되는 다수의 반응 가운데 하나 또는 다른 반응을 에너자이징하여, 생활에 사용될 수 있다. 그러나, 놀라운 점은 멜라닌의 구조(1차, 2차, 3차, 4차)는, 물과 전기를 생성하는, 반대의 반응, 즉 수소와 산소의 결합, 또는 환원(reduction of oxygen) 반응의 발생을 허용한다는 점이다. 멜라닌에 의한 빛의 흡수는 최종적으로 우리에게 전기를 제공하는 이온적 이벤트를 시작하고, 물 분자의 단독 분리는 충분하지 않기 때문에, 이 반응의 역반응, 즉 수소와 산소 원자의 재결합이 발생된다.
본 발명은, 상온에서, 에너지원으로서 자연광 또는 인조광 하에서, 물을 분해하여 고에너지의 전자와 함께 수소 및 산소 원자를 얻거나, 수소와 산소 원자를 결합하여 물과 전류를 얻고; 멜라닌, 멜라닌 전구체(precursors), 멜라닌 유도체(derivatives), 및 멜라닌 유사체(analogues)를 전기분해하는 것이며; 폴리하이드록시인돌(polihydroxyindole), 유멜라닌(eumelanin), 페오멜라닌(feomelanin), 알로멜라닌(alomelanin), 뉴로멜라닌(neuromelanin), 휴민산(humic acid), 플레렌(fulerens), 흑연(graphite), 폴리인돌퀴논(polyindolequinones), 아세틸렌 블랙(acetylene black), 피롤 블랙(pyrrole black), 인돌 블랙(indole black), 벤젠 블랙(benzene black), 티오펜 블랙(thiophene black), 아닐린 블랙(aniline black), 세피오멜라닌(sepiomelanins)으로부터 수화된 폴리퀴논(poliquinones), 도파 블랙(dopa black), 도파민 블랙(dopamin black), 아드레날린 블랙(adrenalin black), 카테콜 블랙(catechol black), 직쇄 형태의 4-아민 카테콜 블랙(4-amine catechol black), 지방족(aliphatics) 또는 방향족(aromatics); 또는 페놀(phenoles), 아미노페놀 또는 디페놀의 전구체, 인돌 폴리페놀(indole poliphenols), 시클로도파(ciclodopa) DHI Y DHICA1, 퀴논, 세미퀴논 또는 하이드로퀴논(hydroquinones)을 포함한다. L-티로신(L-tyrosine), L-도파민, 모폴린(morpholin), 오르토 벤조퀴논(ortho benzoquinone), 디몰포린(dimorpholin), 포르피린 블랙(porphirin black), 프테린 블랙(pterin black), 오모크롬 블랙(ommochrome black), 유리 질소 전구체, 상기 열거한 것의 어떤 크기 또는 입자(1 옴스트롱 내지 3 또는 4cm)를 가진 전술한 것 중 어떤 것을 포함한다. 전술한 화합물 모두 현탁액, 용액 또는 겔에서 전기적 활성이고, 1MHz의 인터벌에서 초음파를 흡수하고, 식물성(vegetal) 또는 동물성 또는 미네랄 천연 또는 인조 물질, 순수 또는 혼합 유기 또는 무기 화합물, 이온, 금속, (가돌리늄(gadolinium), 이온, 니켈, 코퍼, 유로퓸(europium), 프라세오디늄(praseodymium), 디스프로슘(dysprosium), 홀뮴(holmium), 크로뮴(holmium), 마그네슘, 리드 세레늄(lead selenure 등))를 포함한다. 가돌리늄은 매우 유효한 금속이다. 이 금속은 약품 또는 약물뿐만 아니라 멜라닌 내에 이온 폼 또는 입자로서 포함되어, 주로 200 내지 900nm 사이의 파장의 빛(자연 또는 인조, 간섭 또는 비간섭, 단색 또는 다색)을 가진 광전기화학 설계 - 나머지 조건(pH, 온도, 압력 등)에 따라 다른 파장과 다른 에너지 타입, 예를 들면 역학 에너지가 다양한 등급으로 유효함 - 를 에너자이징한다. 이런 종류의 설계에서 약한 강도의 자계(magetic field)로부터 강한 강도의 자계가 인가될 수 있다.
이 설계에서의 이벤트는 내부적 또는 외부적 물리 또는 화학적 자극하에서 어느 정도 범위내에서 발생된다.
본 발명자는 광전기화학적 방법으로서 공지된 수소 생산 시스템에 있어서 200 내지 900nm 사이의 파장의, 주 에너지 또는 단독 에너지원으로서 빛을 사용하여 물 분자의 전기분해 물질로서 멜라닌(전술한 바와 같음)을 사용하는 것을 고려한다. 전술한 바와 같이, 이들 시스템은 반도체 물질과 수전해조를 통합하고, 1MHz 인터벌의 음파, 초음파, 기계적 자극, 자계 등이 이용될 수 있지만, 주 에너지원 또는 단독 에너지원으로서 빛을 사용하여, 물로부터 수소 원자를 직접 생성한다.
간단한 개념이지만, 문제는 전체 프로세스를 견딜 수 있는 물질을 찾는데 있다. 충족해야만 하는 적어도 두개의 기본적인 기준(criteria)이 있는데, 한가지는 광 흡수 시스템 또는 혼합물은 전기분해 반응을 완전하게 시작, 리드, 그리고 지원하기에 충분한 에너지를 생성해야만 하며, 이는 저가이고, 안정적이면서 물 환경에서 길게 지속되어야만 한다는 것이다.
멜라닌, 멜라닌 전구체, 멜라닌 유도체, 멜라닌 변형체(variant) 및 유사체는 전술한 요구사항을 합리적이고 유효하게 충족시킬 수 있고, 이는 광전기화학 설계의 핵심 문제점을 해결하는 진보성을 띤다.
적당한 설비내에 이를 유지하는 콘테이너의 형태는, 입방형, 실린더형, 구형, 다면체, 장방형 등으로 다양하게 변경될 수 있다. 주요 요구사항의 하나는 빛이 통과되고 사용될 조명의 파장에 의존한 투과성이며, 예를 들면 벽은 석영(quartz)으로 만들어질 수 있고, 따라서 콘테이너의 벽은 자외선을 흡수하지 않으며, 또는 특정 파장이 결정되면, 콘테이너의 물질은 전기기계적 스펙트럼으로부터 파장의 최대 투과 또는 흡수를 허용하는 컬러로 이루어질 수 있고, 이는 본 발명이 관심을 갖는 부분이다. 벽은 유리 또는 전자기적 방사의 그 투과성이 광전기화학적 설계의 최종 요구(need)에 부합하는 다른 폴리머로 이루어질 수 있다. 이런 설계를 에너자이징하는데 이용가능한 파장은 200nm에서 900nm 사이의 파장을 포함한다.
셀(cell) 내측에서, 주요 물질, 필수 용질(solute), 멜라닌 전구체, 멜라닌 유도체, 멜라닌 변형체 및 유사체가 물에 용해되는데, 이는 본 설계가 아마도 분자의 주변부에 의해 200nm 내지 900nm 사이에 포함된 파장의 광자를 캡쳐함으로써 저에너지 전자로부터 고에너지 전자를 생성하는 멜라닌의 주목할만한 용량에 기초하기 때문이다. 이들 고에너지 전자는 혼합물의 유리 라디칼의 중심으로 이동하고, 이들은, 예를 들면 철(iron), 구리(copper), 가돌리늄(gadolinium), 유로퓸(europium) 등의 금속 엘리먼트에 의해 캡쳐되고, 이것에 의해 이들은 현재까지 모호한 특성(nature) - 화합물(union)이 복잡하고, 또 pH에 의존하여 이온 상호작용을 포함하기 때문임- 으로부터 제1 전자 수용체(acceptor)로 전달된다. 이 전자 전달은 양자 그레디언트(gradient)를 설정하는데 이용되는 에너지를 방출시킨다.
멜라닌 분자와 물(water form)의 결합은, 물로부터의 전자의 제거 및 양자 그레디언트의 생성과 같은 적어도 두개의 상관 활동(interrelated activities)을 이용하여 광에너지(luminous energy)를 캡쳐하는 광학시스템이라 언급될 수 있는 것을 형성한다.
멜라닌 화합물은 그들간에 밀착되어 에너지의 신속한 전달을 용이하게 한다. 3피코초(picosecond)의 조사에서, 멜라닌 반응 센터들(reaction centers)은 광-여기(photo-excited) 전자를 제1 전자 수용체로 전달하는 것에 응답한다. 이런 전자의 이동은 양전화된(또는 양으로 대전된)(positively charged) 도네이터(donator)를 생성하고, 음전하된 리시버를 생성한다. 이들 두 종류의 상반되는 전하의 형성은, 이들 중 일종은 전자가 부족하여 산화제를 만들수 있기 때문에, 이들 두 종류의 환원 용량을 고려할 때 중요하다. 대조적으로, 다른 화합물은 쉽게 유실되는 과잉 전자를 가지며, 이는 환원제를 형성한다. 빛으로부터 산화제와 환원제를 형성하는 이런 이벤트는, 10억분의 1초(billionesimal)보다 작은 시간이 걸리고, 광분해에서 첫 번째 필수 단계이다.
이들 화합물은 반대로 하전되기 때문에, 이들 화합물은 상호간 인력(attraction)이 작용함은 명백하다. 전하의 분리는 분자의 양측으로의 전하 이동에 의해 안정화되는데, 음의 화합물은 퀴논(Q1)에 그 전자를 주고, 혹은 제2 타입의 퀴논(Q2)에 전자가 전달되며, 이는 멜라닌 분자의 반응 센터에 강하게 결합될 수 있는 반 환원(semi reduced) 형태의 퀴논 분자를 생성한다. 각각의 전달에 있어서, 전자는 멜라닌 분자의 반응 센터에 근접하게 된다. 양전하된 멜라닌 부분이 환원되고, 따라서 다른 광자의 흡수를 위한 반응 센터가 준비된다. 제2 광자의 흡수는 (음전하된 멜라닌은 제1 퀴논 분자(Q1) 및 제2 퀴논 분자(Q2)를 향함) 제2 전자를 내보낸다. 이 제2 분자는 2개의 전자를 흡수하고, 따라서 2개의 양자와 결합된다. 이 반응에 이용된 양자는 동일한 멜라닌 분자 또는 주변수(surrounding water)로부터 유도될 수 있으며, 광학시스템의 수소 이온의 농도 감소를 유발하여 양자 그레디언트의 형성에 기여한다. 이론적으로, 환원된 퀴논 분자는, 새로운 퀴논 분자로 대체된 반응인, 멜라닌의 반응 센터로부터 해리(dissociated)된다. 이들 반응은 상온에서 일어나지만, 일례로 온도를 변경한 경우, 반응은 다른 변수(pH, 자계, 농도, 가스, 부분압, 셀의 형태 등)와 프로세스의 주요 오브젝트의 제어에 따라 다른 방식으로 일어날 수 있다.
물 분자의 수소와 산소 원자로의 분리는, 수소와 산소 원자의 매우 안정된
결합으로 인해 높은 에너지 흡수 반응이다. 실험실에서의 물 분자의 수소와 산소 원자로의 분리는 강한 전류 또는 2,000℃ 정도의 높은 온도의 사용을 필요로 한다. 전술한 물 전기분해는 주로 200nm 내지 900nm 범위에 포함된 파장의 빛으로부터 얻어진 에너지만을 사용하여 상온에서 얻어지는데, 광원은 자연 또는 인조, 간섭성(coherent) 또는 비 간섭성, 집중식(concentrated) 또는 분산식(disperse), 단색(mono) 또는 다색(polychromatic)일 수 있다. 퀴논의 산화 형태의 리독스 포텐셜(redox potential)은 대략 +1.1V로 추정되는데, 이는 물분자로부터 단단하게 결합된 낮은 에너지 전자를 끌어당겨(리독스 포텐셜은 +0.82), 수소와 산소 분자로 분리하기에 충분하다. 광색소(photopigment)에 의한 물 분자의 분리는 알려진 광분해 방법이다. 광분해 동안 산소 분자의 형성은 다음의 반응식에 따라 2개의 물분자로부터 4개 전자의 동시적인 유실을 요구한다.
2H2O <-> 4H+ + O2 + 4e-
반응 센터는 양전하 또는 그 산화 등가물만을 동시에 생성할 수 있다. 이 문제점은 멜라닌 분자의 반응 센터 내에 4개의 질소 원자의 존재에 의해 가설적으로 해결될 수 있으며, 이들 각각은 하나의 전자만을 전달한다. 이런 질소 농축, 추가는 4개의 전자를 가까운 퀴논+ 분자로 전달하는 4개의 양 전하일 수 있다.
반응 센터의 질소로부터 퀴논+으로의 전자 전달은 양으로 전하된 타이로신(tyrosine) 모이어티(moiety)를 통한 운반(passage) 수단에 의해 얻어진다. 각각의 전자가 퀴논+으로 전달된 후, 퀴논을 재생성하고, 다른 광자가 광학시스템으로 흡수된 후, 색소는 재산화(다시 퀴논+) 된다. 따라서, 반응 센터의 질소 원자에 의해 4개의 양 전하(산화 등가물)의 축적은 멜라닌 광학시스템에 의해 4개 광자의 연속적인 흡수로 변경된다. 일단 4개의 전하가 축적되면, 산소 방출 퀴논 복합체(oxgen releasing quinone complex)는 2H2O로부터 4e-의 제거에 촉매 작용을 하여 O2 분자를 형성하고, 반응 센터에 총량이 감소된 질소를 재생성한다.
광분해에서 생성된 양자는 매체에서 방출되고, 이들은 양자 그레디언트에 기여한다. 광학시스템은 O2 방출 발생 이전에 복수회 조사되어야만 하며, 따라서 수소가 측정될 수 있는데, 이는 각각의 광학 반응의 결과(effect)가 O2와 수소가 방출되기 전에 축적되는 것을 의미한다.
퀴논은 이동 전자의 캐리어로 고려된다. 모든 전자 전달은 에너지방출성(exergonics)이며, 전자가 전자에 대한 친화력(affinity)이 높은(높은 양의 리독스 포텐셜) 캐리어에 성공적으로 취해짐에 따라 발생된다. 전자 이동 캐리어의 필요성은 자명하다. 광분해에 의해 생성된 전자는 복수의 무기질 리시버를 통과할 수 있고, 따라서 환원될 수 있다. 전자에 대한 이들 방식은 암모니아 분자(NH3)로의 질산염(NO3)의 최종적인 환원, 또는 무기물 폐기물을 생활에 필요한 화합물로 변환하는 SH-(sulphydrides) 내의 설페이트 환원을 이끈다. 태양광 에너지는 탄소 원자(CO2)의 대부분의 산화된 형태를 환원하는데 사용될 수 있지만, 대부분의 산화 형태 또는 질소 또는 황을 환원하는데도 사용될 수 있다.
O2 분자의 생산은 2개의 물 분자로부터의 전자 4개의 제거를 요하며, 물로부터의 4개의 전자의 제거는 각 전자당 하나씩 4개의 양자의 흡수를 요한다.
전지의 설계는 본 발명자들이 특별한 관심을 갖는 반응 생성물을 얻기 위한 최적화에 중요한 패러미터인데, 그것은 전자의 추가, 이들의 성질, 자지장의 사용, 애초에는 단지 멜라닌과 물이었던 광시스템에 몇몇 화합물(유기 또는 무기 이온, 금속, 약물 또는 의약)의 추가, 전해질의 추가, 의약의 추가 및 온도 조절, 기체의 부분압의 조절, 생성된 전류의 관리, 자기장의 인가, pH의 수준, 전지 제조에 사용된 물질 및 이의 내부 구획 등의 형태 및 배치 때문이다. 최종 설계가 전자, 또는 양자, 또는 산소를 회수할 수 있도록 조절할 수 있는 다른 변수와는 별개로, 매질의 형성에 따른 생성 화합물은 용해된다. 이와 같이, 멜라닌, 멜라닌 전구체, 멜라닌 유도체, 멜라닌 변이체 및 유사체(이의 유사체, 이의 합성 또는 천연 전구체, 순수 또는 유기 화합물 및 무기 화합물과 합친 것, 금속)은 도달할 목표에 다른 설계의 주목할만한 유연성을 허용한다.
광전기화학 설계의 최적화는 전자 캐리어 화합물의 추가, 멜라닌 도핑 또는 광을 집중시키기 위한 포지티브 마이크로렌즈 등과는 별개의 예를 들면 더욱 높은 양자 및 산소 생성 또는 전기 생산, 확장된 콘테이너 내에서의 광에 대한 액체 화합물의 가장 넓은 노출이라는 목적에 관한 것이다.
콘테이너의 설계는 제한되지 않으며 구형, 정육면체형, 장사방형, 다면체형, 단순 요면형, 단순 볼록형, 양면 볼록형, 한 면(빛을 집중시키기 위해서 빛에 노출되는 면)에 마이크로렌즈를 가지고 다른 면은 평탄한 양면 오목형, 실린더형, 원형 실린더형, 중공 실린더형, 원형 원뿔형(직선)의 절두 원뿔형, 직사각형 프리즘, 기울어진 프리즘, 직사각형 피라미드, 직선 절두 피라미드, 절두 구형 단편,구형 단편형, 구형 섹터, 실린더형 구멍을 갖는 구형, 원뿔형 구멍을 갖는 구, 원환체(원형 절단 환), 경사 단면을 갖는 실린더, 실린더형 웨지, 반 프리즘 배럴 및 이들의 조합형 등의 형태일 수 있는데, 그것은 액체가 어떤 형태든 취할 수 있어서 광이 가능한 최대로 통과하도록 하기 위해서 투명할 것을 요하며 사용되는 멜라닌(예를 들면,도핑되거나 되지 않은) 의 종류에 따라 가용성 멜라닌을 조사하기 위해서 특정 파장을 선택하는 것이 편리한데, 이 순간까지 가용성 합성 멜라닌의 큰 장점의 하나는 전자기 스펙트럼의 대부분의 파장을 흡수한다는 것이다. 그러나, 이는 주 흡수 파장이 200 내지 900nm인 것으로 보인다. 전지 내부의 기체의 부분압의 제어는 중요한 변수이며, 전지 형태 및 주어진 용도에 따라 이 압력은 3 또는 4 기압까지는 0.1mm Hg에 이를 수 있고, 고려해야 할 또 다른 변수는 액체에 용해된 다른 물질의 농도로서, 임계 농도는 주로 멜라닌 농도이며 0.1 내지 100%에 이를 수 있으며, 변경할 수 있는 다른 변수는 공식(용도에 의존)의 다른 성분 중에서의 비인데, 그것은 칼륨을 0.1 내지 10%, 나트륨을 0.1 내지 10%, 염소를 0.1 내지 10%,, 칼슘을 0.1 내지 10%, 철을 0.1 내지 8%, 구리를 0.1 내지 5%, 비소를 0.1 내지 8 또는 9%, 금을 0.1 내지 8 또는 9%, 은을 금과 유사한 농도, 니켈을 0.1 내지 8%의 농도로 첨가할 수 있고, 가돌리늄, 유로퓸 등도 첨가할 수 있기 때문이다.
최종 용량은 콘테이너의 크기 및 이용가능한 공간에 따라서 1μl 내지 10 또는 20l에 이를 수 있으며, 온도는 2 내지 45℃이고, 용액의 교체 주기는 매 15분 내지 수개월 또는 2 또는 3년에 이를 수 있고, 전지 형태 내부의 소 전지 내부 격실의 형상은 작은 구(미세구로서 수십개가 있을 수 있음) 내지 전체 설계의 내부의 3 내지 4배 이르는 크기의 구일 수 있고, 소 전지 내부의 형태는 정육면체 마름모형, 다면체형, 오목 평면, 볼록 평면, 양면 볼록형, 마이크로셀을 갖는 양면 오목형, 한 면( 빛을 집중시키기 위해서 빛에 노출되는 면)은 양면 볼록형이고 다른 면은 평탄한 형태, 실린더형, 원형 실린더형, 중공 실린더형, 원형 원뿔 (직선), 절두 원뿔, 직사각형 프리즘 (직선), 기울어진 프리즘, 직사각형 프리즘 (직선), 절두 피라미드, 절두 구형 단편, 구형 섹터, 실린더형 구멍을 갖는 구형, 원뿔형 구멍을 갖는 구, 원환체(원형 절단 환), 경사 단면을 갖는 실린더, 실린더형 웨지, 배럴, 반프리즘 및 이들의 조합 형태를 사용할 수 있고, 마이크로렌즈의 배율은 0.1 내지 100 디옵터에 이를 수 있으며, 격실의 형성에 사용될 수 있는 레독스 특성의 물질은 철, 은, 구리, 니켈, 금, 백금, 갈륨, 비소, 규소, 가돌리늄, 유로퓸, 이르븀, 프라세오디뮴, 디스프로슘, 홀뮴, 크롬, 망간, 셀렌화 납 및 이들의 합금 등이 있다.
양극 y 음극의 사용 여부, 이의 물질(예를 들면, 백금, 철, 은, 금, 강철, 알루미늄, 니켈, 비소, 가돌리늄, 유로퓸, 프라세오디뮴, 디스프로슘, 홀뮴, 크롬, 망간, 갈륨)은 전자 또는 수소를 회수하는 최적 특성에 의존하지만, 금속 또는 붕소의 존재하에서 수소는 -1로 작동하며, 또 다른 변수는 2 또는 3 내지 8 또는 9의 pH에 이를 수 있는 용액의 최초 pH이고, 가장 많이 사용되는 pH는 7이며, 상기 언급한 변수는 문제의 프로젝트의 요구에 따라 광전기분해 프로세스를 제어하기 위해 조정할 수 있다.
효율적인 광전기화학적 설계의 핵심은 멜라민, 즉 멜라민, 멜라민 전구체, 멜라민 유도체, 멜라민 변이체 및 유사체는 수용성으로서, 이들은 광분해 프로세스에 촉매 작용을 하며, 망간, 철, 구리, 납 및 기타 금속과 같은 원소의 존재를 제외하고는 심한 변화를 겪지 않으며, 생성된 생산물은 산소 원자(과산화물 음이온, 하이드록실 라디칼, 과산화수소, 퀴논 및 오르토퀴논)의 부분 환원의 결과로서 생성된 생산물과 함께 그속히 또는 천천히 멜라민의 효율에 손상을 입힐 수 있지만 순수한 멜라민의 경우, 10% 농도에서 예를 들면 화합물의 지속 시간이 경제적으로 효율적일 정도로 충분히 길고(수년), 멜라민의 합성은 매우 효율적인 프로세스이다. 이와 같이, 경제적 및 생태학적 관점에서 이는 매우 실용적인데, 그것은 순수한 멜라민이 완전 생분해성이기 때문이다. 이와 같이, 소 전지는 증류수의 주기적 공급만을 요하며, 또한 가용성 멜라민의 주기적 교체 또는 궁극적으로 광에 광-전기화학적 설계를 노출시킨 결과로서 발생하는 프로세스를 일부 최적화하거나 강화하도록 설계에 추가되는 물질의 대체를 요한다. 반응의 최종 생성물인 물 분자, 산소 분자 또는 원자, 수소, 고 에너지 전자 및 전류의 생태학적 이점은 용이하게 실현될 수 있다. 온실 효과를 일으키는 이산화탄소 분자의 생성은 적다. 전자의 이동은 에너지를 방출하며, 이는 양자 그래디언트를 설정하는데 사용된다.
전자 이동 동안 양자 움직임은 다른 이온의 움직임으로 보상할 수 있으며 멤브레인 및 용매를 적당한 용질과 함께 사용함으로써 멜라민에 의해 광자를 포착하여 멤브레인 전위를 형성시킬 수 있다.
(특히) 멜라민의 전기분해 특성은 망막 전도에서 관찰되는 광 생성 피크를 설명할 수 있는데, 이는 멜라민이 조사될 경우 세포간 pH가 낮아져서 아래옆(basolateral) 세포막의 pH에 민감한 염소 채널을 활성화시키기 때문이다. 광 피크는 FOT 상(fast oscillation trough)을 따르는 전위의 증가이며 직류로부터 망막 전도의 가장 느리고 가장 지속적인 성분을 형성한다(참조: Kris 1958, Kolder 1959, Kikadawa 1968, Steinberg 1982).
멜라민, 멜라민 전구체, 멜라민 유도체, 멜라민 변이체 및 유사체는 물 분자를 O, O2 및 H2로 산화시키고, 광(광자)에 의해 얻어진 에너지를 흡수하고, 수소 원자로 산소 원자를 환원시켜 에너지(전기-이는 전기를 "유지", 즉 이는 배터리 또는 축전지 역할을 한다. 다시 말해서, 에너지를 생산할 뿐만 아니라 제한된 시간 동안 당분간 이를 유지한다)를 방출한다. 이것이 전지 설계를 요건에 맞추어야 하는 이유이다.
H2 및 O2 원자는 빛과 함께 생산되지만, 이들 원소의 생성은 물과 멜라닌(멜라민, 이의 전구체, 변이체, 유도체, 또는 합성 또는 천연 유사체)을 함유하는 액체에 예를 들면 응집성 또는 분산성, 단색성, 다색성, 연속, 불연속, 천연, 인공 광 등을 사용하여 결정적 파장을 집중 또는 선택하기 위한 마이크로렌즈에 기초한 설계를 이용하여 금속 또는 유기 및 무기 분자를 첨가하거나, 전해질 농도를 변경하거나, 약물을 첨가하거나 광의 특성을 조절 멜라민 도핑(멜라민, 이의 전구체, 변이체, 유도체, 또는 합성 또는 천연 유사체)하여 증가시킬 수 있다.
광전기화학적 반응은 2 가지 방식으로 일어난다: 즉, 물 분자가 분리되지만 또한 형성되어서, 설계의 전류를 회복할 수 있고 또한 상이한 물질(약물, 금속, 전해질, 유기 및 무기 분자 및 기타)로 도핑하거나 특히 렌즈에 의해 광을 집중함으로써 최적화할 수 있다.
액체를 함유하는 박스는 상이한 요구에 맞는 상이한 형태, 예를 들면, 집 지붕, 자동차 지붕, 공장 건물, 산업 프로세스 등을 가질 수 있으며 전지가 이들에 연결되지만 설계의 중추 성분은 멜라민(수용성의 멜라민, 이의 전구체, 변이체, 유도체, 유사체)으로서 광의 존재하에서 물 분자의 광분해를 유도하고 수행한다.
멜라민, 멜라민 전구체, 멜라민 변이체, 멜라민 유도체 및 멜라민 유사체는 물로부터 전자를 제거하고 양자 그래디언트를 생성한다.
광 의존 반응은 또한 CO2를 CH2O로, 질산염을 암모니아로 그리고 황산염을 설피드릴(sulphydrile)으로 환원시키기 위한 에너지를 생성할 수 있다.
문헌에 보고되고 이들 프로세스를 유도하고 수행하는 것으로 알려진 화합물은 클로로필이지만 이는 가시 스펙트럼의 극단 영역에서 주로 빛을 흡수하기 때문에 조사된 빛의 80%가 낭비되는 것으로 평가되며, 이에 대해, 본 발명자들이 제안하는 멜라민은 실질적으로 연질 및 경질 지외선 전자기 방사선을 흡수하기 때문에 모든 가시 스펙트럼 및 원 적외선 및 근 적외선 파징을 흡수한다(Spicer & Goldberg 1996). 이것이 다른 유형의 에너지, 예를 들면 역학적 에너지 또는 다른 파장의 전자기 스펙트럼을 흡수할 수 있다는 것은 놀라운 일이 아니다.
본 발명자들은 작은 규모의 실험을 수행하였다. 본 발명자들은 구조 활성 관련에 따른 멜라민의 흥미있는 특성을 일단 추론했기 때문에 가용성 합성 멜라민을 물에 넣고 5개의 20ml 투명 고밀도 폴리텐(polythene) 플라스크 sodptj 1% 용액을 실온에서 형성시켰다. 본 발명자들은 집중되지 않은 자연 원천(태양)의 가시 광으로 30분 동안 이들을 조사하기 전후의 pH를 측정한 결과, 평균 두 자리수의 pH(7.3 에서 7.1) 단위 감소를 수득하였는데 본 발명자들은 멜라민이 자체적으로 완충 특성을 가지기 때문에 이를 중요하다고 생각하는데 변화는 더 컸어야 했지만 멜라민 고유의 완충 특성에 의해 숨겨진 것으로서 본 발명자들은 이 pH 변화의 일부만 탐지한 것인데, pH의 규모 변화는 생물학적 시스템에 관련되며, 만약 변화가 더 컸더라면 이는 아마도 전지를 심각하게 손상시키거나 파괴했을 것이지만 이 크기의 변화는 상기 비정상적 화합물이 관련되는 생물학적 변화를 유도하기에 충분하다. 02 단위의 pH 감소의 생물학적 규모를 측정하기 위해서 혈액의 경우 이 감소는 칼슘 농도를 10% 넘게 증가시킬 것이러고 언급할 것이다.
게다가, 총 혈액 pH는 7.38 내지 7.44로서 동맥 혈액 pH는 7.36 내지 7.41, 정맥 혈액 pH는 7.37 내지 7.45이다. 즉, 변화는 아주 좁은 범위 내이며 따라서 pH 단위의 두 자리수 차이는 생물학적 시스템에서 실로 큰다고 할 수 있다.
초기 밀접 설계에서 본 발명자들은 전류 생산의 함수로서의 수소 방출을 평가했는데 평균 50mV, 각 피크 사이에서는 110mV를 수득했는데 이는 약 1 내지 2 단위의 pH에 상당하는 것으로서 각 pH 단위당 수소 1x10-7 mol/l의 생산에 해당된다(수소의 분자량은 이의 mol이 수소의 그램과 동등하기 때문이다).
반면, 멜라닌 세포(melanocyte)는 유기체에서 칼슘 친화도가 가장 높은 세포로서 뼈 보다 친화도가 천배 높은데, 그것은 후자가 많은 양을 가지지만 단지 미네랄 형태로 침착되기 때문이다.
암소에서 플라스크에 넣었을 때 pH 단위가 0.2에서 1.0으로의 이 변화와 이의 역전은 본 발명자들의 이론 시스템에서 예측된 것이다. 즉, 본 발명자들이 실험했을 때 본 발명자들은 본 발명자들이 얻을려는 결과를 알고 있었다. 달리 말해서, 본 발명자들은 많은 실험을 하지 않았고 단지 두세번 실험하여 본 발명자들이 기대한 결과를 얻었다는 것을 주목하기 바란다. 실험에 사용된 멜라닌 용액은 적어도 3년 동안 준비한 것으로서 도핑되지 않았으며 이론 시스템에서 지적한 바와 같이 이는 아주 오래 지속되는 화합물로서 물에서 극히 안정하고 방부제 또는 냉동을 필요로 하지 않으며 제조 연한에도 불구하고 미생물에 의해 오염되지 않으며 이들 용액은 단지 신선하고 건조한 장소에 유지하면 되는데, 이것이 본 발명자들이 반응이 일어날 것임을 비교적 확신하는 이유이지만, 본 발명자들은 멜라닌의 완충 능력이 알려지지 않았기 때문에 그 정도는 예측할 수 없었거나 멜라닌 공식이 완전히 알려지지 않았기 때문에 그것을 정확히 평가할 수 없었다. 이 실험은 또한 멜라닌이 방부제를 필요로 하지 않으며 이의 전기분해 특성이 시간(합성된 후 3년)에도 불구하고 유지된다는 것을 보여주었다. 본 발명자들은 이제 이들 실험을 통해 나타난 많은 질문의 일부에 답하기 위해 프로토콜을 개선시키는데 노력하고 있지만 멜라닌의 산업적, 의약적, 에너지적 및 실험실적 응용의 비상한 가능성 때문에 본 발명자들은 에너지 생산의 광전기화학적 프로세스에서 이의 용도를 즉시 보호하기로 결정하였다.
본 발명자들의 특허가 지지되는 또 다른 예는 멜라닌 세포에 둘러싸인 망막(coroideos) 혈관을 통해 눈(동맥)에 들어온 혈액은 산소 포화도가 97%이고 눈을 나갈 때는 정맥(vorticous)에서 산소 포화도가 94%, 이산화탄소 포화도가 40%이다는 사실이다. 산소 포화도가 3% 감소되는 것은 매우 흥미로운 것이다. 이 비정상적 특성은 눈의 혈액 흐름의 높은 속도에 의해 설명할 수 없으며 그 자체로 특이한 것인데, 그것은 흐름이 10 내지 20ml/min/g에서 진동하는 것으로서 이는 0.5ml/min/g인 뇌의 그것보다 10 내지 20배 높으며, 또한 만약 흐름 속도로 설명된다면 망막 혈관의 산소 포화도는 유사(동맥에서 97%, 망막의 중추 정맥에서 94%이며 이산화탄소는 40%)하지만 망막 혈관에서 수치는 유기체의 나머지 부분과 유사한, 즉 유입시 산소 포화도가 97%이고 유출시(정맥에서) 60%이며 이산화탄소는 40%이다.
이 흥미로운 차이는 현재까지 문헌에서 설명하지 못했는데, 본 발명자들이 멜라닌으로부터의 전기분해 특성을 고려하면 해결될 수 있는 것으로서, 이는 어떤 문헌에도 언급되어 있지 않았으며 본 발명자들이 처음으로 이 사실을 추론해서 보고하는 것이다.
본 발명자들의 특허를 지지하는 또 다른 생물학적 사건은 망막의 색소 상피의 세포가 조사받을 때 일반적으로 세포간 pH의 값이 감소된다는 것으로서, 실제 문헌에는 이 변화가 설명되어 있지 않으며 단지 이 효과에 책임이 있는 미확인 물질을 제시하고 있지만, 본 발명자들은 본 발명자들이 그 용도를 청구하는 멜라닌으로부터의 전기분해 특성에 기인한다고 보는데, 빛의 존재하에서 멜라닌은 물 분자를 분해하여 수소와 산소 원자를 생성시키며, 이것이 이미 언급한 양 사건, 즉 정맥 코로이데아(코로이데스는 통상 매우 색소가 많다) 혈액의 이해할 수 없는 94%의 산소 포화도 및 조사 받을 때 색소 상피 세포의 세포질의 pH 감소를 설명한다.
무언가에 의해 눈에는 많은 색소가 있는데, 피부보다 40%가 많다. 본 발명을 지지하는 또 다른 예는 망막, 색소 상피 및 코로이데스의 망막 정도 또는 전기 활성 레지스터에서 관찰가능한 빛에 의해 발생되는 피크로서, 멜라닌이 수소 원자를 생성하도록 조사될 때 세포간 pH가 감소되어 pH 멤브레인 민감성인 아래옆 세포 채널에서 염소를 활성화시킨다. 광 피크는 FOT 상(Fast Oscillation Trough)을 다르는 전위의 증가이며 직류로부터 망막 전도의 가장 느리고 가장 긴 원소를 형성하는데, 이 사건은 이의 분자 기질이 아직 설명되지 않고 있었지만 멜라닌의 전기분해 특성이 충분히 잘 설명한다.
본 발명은 대체 에너지를 얻기 위한 프로세스 및 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 물분자의 분리(separation) 또는 분할(patition)에 의해 수소와 산소 원자가 얻어지고, 또한 이것을 통해 수소와 산소를 생성하는 광전기화학적 프로세스로 알려진 대체 에너지에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 고에너지 전자를 생산하면서 이산화탄소, 질산염 및 황산염 분자를 환원시킬 수 있는 방법에 관한 것이다.

Claims (9)

  1. 광의 존재하에서 물 분자를 전기분해하는 물질의 수단으로서의 멜라닌의 용도로서, 물 분자를 분리하여 수소 및 산소 원자뿐만 아니라 고 에너지의 전자를 수득함으로써 에너지를 생산하는 것, 또는 가역 반응으로, 수소와 산소 원자의 결합을 통한 물 분자와 동시에 전류를 얻는 것은 그러한 성질의 사건을 생성시키고 제어하기 위해서 수반되는 이점 때문에 실험실 및 산업에서 집중적으로 추구하는 프로세스로서, 프로세스를 시작하고 허용하며 마무리하기 위한 유일한 사용된 에너지 파워는 가시 광 에너지이며 이는 재생가능하며 또한 이러한 반응의 생성물은 생태학적인 것으로 잘 알려져 있다. 이 프로세스 전 가지는 실험실이나 산업계에서 만족스럽게 재현되지 못했는데 그것은 종체적으로 이러한 사건을 지지하는 기질, 수단 또는 물질의 결여 때문으로서, 프로세스의 유도 또는 시작에 이은 이의 에너지화 및 생성물을 수득하는 이의 마무리로부터의 수단은 본 발명자들이 찾은 바 일반적으로 수소, 산소, 고 에너지의 전자, 및 전기 또는 전류로서 반응의 방향에 의존하며, 이러한 단계를 포함하는 상이한 화학 반응을 통해 발생하고, 또한 이러한 기질은 내구성이 있어야 하며, 효율적이고, 신뢰할 수 있으며, 용이하게 재현되고, 생산시, 사용 동안 및 재순환시 비오염성이며, 상이한 기술적, 생태학적, 정치적 또는 경제적 이유로 대규모로 적용 불가한 다른 형태의 수소 생산 및/또는 공지된 전기적 에너지에 비해 경쟁적 장점이 있어야 하고, 재생가능한 에너지 파워에 기초해야 하며, 에너지 생산에 대규모로 적용된 일반적 프로세스가 그 목적이 놀라운 속도를 얻는 것에서 시작하는 비 재생성 에너지 파워로부터 유래한 지금까지와는 다르며, 사용시 재앙을 일으키고 악몽보다 더한 막대한 양의 오염 물질을 발생시키는 원자로부터의 에너지 생산은 언급할 필요가 없다. 본 특허를 경제적, 정치적 및 기술적 가능성이 높아진 생태학적 프로세스에 기초한 재생 에너지 파워의 사용 이점에 노출시키는데, 이것은 태양광 및 물과 같은 재생성 원천으로부터 에너지를 생산할 수 있는 기질의 사용이 청구하는 특성으로서 이의 생태학적 생산, 사용 및 순환은 널리 공지되어 있다. 본 발명자들이 제안하며 청구하는 개선은 멜라닌, 멜라닌의 유도체, 변이체, 멜라닌의 유사체, 물 분자가 수소 및 산소의 원자로 되도록 하는 광전기화학적 프로세스에 대한 중요 요소와 같은 천연 또는 합성, 순수 또는 혼합물(유기 또는 무기 화합물, 금속, 이온 또는 약물과의) 및/또는 불완전 환원의 이의 유도체의 사용을 포함하며 이는 주로 파장이 200 내지 900nm인 주 에너지 파워로서의 광원을 사용하지만, 시스템의 물리적-화학적 배치에 따라 다른 파장 및 다른 형태의 에너지(소리, 기계적 진탕, 자지장 등)도 사용할 수 있으며, 이 역시 고 에너지 생산의 전자를 생성하거나 수소와 산소 원자의 결합으로 물 분자를 형성시키고 전기 또는 전류를 생성시키는 가역 반응을 일으킨다. 또한 산소 원자의 환원의 비 총 생산물도 분자 과산화물 음이온, 수소의 과산화물 및 하이드록실과 같이 생성될 수 있다. 모든 이전의 것은 실온에서 일어나며, 자연스런 설계를 둘러싸는 패러미터 및 변수에 따라 변경될 수 있는데, 이들은 설계에 사용된 멜라민과 동일한 성질의 것이며, 일부 금속의 첨가, 유기, 무기 화합물, 약물, 압력, 온도, pH, 기체, 내용물의 형태, 내용물의 특성도 달라질 수 있으며 프로세스에 에너지를 가하는 형태는 자연광, 인공광, 가시광, 집중광, 응집광일 수 있고, 프로세스의 특성을 변경하는 가능성은 지대하며 생성된 수소 및/또는 원자의 양, 고 에너지의 전자, 또는 다른 의미의 물 분자, 전기 또는 전류, 하이드록실 분자 또는 수소 과산화물과 같은 목적하는 최종 생성물결과적인 효율이 높아진다. 즉, 멜라민 유사체, 전구체, 유도체 또는 순수 또는 혼합 형태, 천연 또는 합성 멜라민을 사용하여 멜라민 광전기화학적 설계를 최적화하는 가능성을 말하는 것이지만, 이 화합물을 중요 요소처럼 사용하는 것은 물 및 태양광인 재생원으로부터 교류 에너지 파워(수소, 산소, 고 에너지 전자, 물, 전기)의 일반화된 또는 대규모 사용을 가능하게 한다. 상기 지적한 프로세스는 단독으로 또는 다른 널리 공지된 방법과 함께 보완적으로 사용할 수 있으며 궁극적으로 수소를 통해 또는 전류에 의해 에너지를 생산한다는 것은 자체 공지되어 있다.
  2. 본 발명자들의 제안에 따르는 개선으로 인해, 제1항의 광전기화학적 프로세스를 위한 멜라닌의 용도, 멜라닌의 전구체, 멜라닌의 유도체, 변이체, 유사체, 천연 또는 합성, 순수 또는 ( 유기 또는 무기 화합물, 금속, 이온, 약물과의) 혼합 멜라닌을 청구하는데, 이들 물질은 폴리하이드록실인돌, 유멜라니나, 퍼멜라니나, 알로멜라니나, 뉴로멜라니나, 휴미코산, 풀레레노스, 흑연, 폴리인돌퀴논, 아세틸-블랙, 피롤-블랙, 인돌-블랙, 벤젠-블랙, 블랙 티오펜-블랙, 아닐린-블랙, 수화된 형태의 폴리퀴논, 세피오멜라닌, 도파 블랙, 도파민-블랙, 아드레날린-블랙, 카테콜-블랙, 4 아민 카테콜-블랙, 선형 쇄의 단순 지방족 또는 방향족) 또는 이의 전구체, 예를 들면 페놀, 아미노페놀, 오디페놀, 인돌-폴리페놀, 시클로도파, DHI 및 DHICA, 퀴논, 세미퀴논 또는 하이드로퀴논, 티로시나(L 또는 D), 도파민(L 또는 D), 모르폴린 오르토 벤조퀴논, 유리 질소 디모르폴리노-오르토-벤조퀴논, 모르폴린카테콜, 오르토벤조퀴논, 포르피린-블랙, 프테린-블랙, 오모크롬-블랙, 전구체, 상기 언급한 것의 특정 크기의 입자(1 옹스트롱 내지 3 또는 4 cm)일 수 있으며, 모든 언급한 화합물은 전기활성으로서 현탁액 또는 용액에서 1MHz의 초음파를 흡수하고, 천연 또는 합성의 식물, 동물 또는 광물 기원일 수 있고, 순수 형태이거나 유기 또는 무기 화합물, 이온 약물 또는 약물과 혼합된 형태일 수 있고, 중추 물질, 주요 물질 또는 부수 물질일 수 있다. 프로세스에서, 멜라닌 농도는 주용하게 고려해야 하며, 설계의 물리화학적 특성에 따라 0.1 내지 100%일 수 있다.멜라닌 특성으로 인해서, 본 발명자들은 이의 이산화탄소, 황산염 및 질산염 환원 용도를 청구한다. 일반적으로, 본 발명자들은 멜라닌, 이의 유사체, 이의 전구체 또는 유도체의 산소, 수소 및 고 에너지 전자를 생성하거나 수소와 산소 원자의 결합에 의해 물 분자 및 전기 또는 전류를 생성하는 가역 반응의 특성의 용도에 전적으로 또는 부분적으로 기초하는 일련의 프로세스의 일부 또는 고유 형태에서 산업적, 실험실적 용도 또는 또 다른 유형의 용도를 청구한다. 앞서의 것은 멜라닌의 일부 형태 또는 변이체, 이의 유사체, 이의 전구체 또는 이의 유도체 형태로 물 분자 중에 멜라니을 함유하며, 유사하지 않은 에너지 파워 또는 주 자연광 또는 합성광, 응집광 또는 집중광 또는 분산광뿐만 아니라 전자기 스펙트럼의 200 내지 900nm의 상이한 파장의 광을 사용한다. 또한 프로세스를 소리, 기계적 진탕, 자기장 및 기타로 에너지 공급할 수 있다.
  3. 제1항에 있어서 또한 청구하는 것은 에너지를 생산하는 것이 목적인 설계에서 천연 또는 합성, 순수 또는 혼합( 유기 또는 무기 화합물, 금속 , 이온, 약물과의) 멜라민, 멜라민 전구체, 이의 유사체, 변이체의 용도로서, 에너지 생산은 수소와 산소 원자가 결합하여 물 분자를 형성할 때 발생하는 전류의 생산, 물 분자의 광전기화학적 분리에 의한 직접적인 수소와 산소의 원자의 생성, 또는 멜라닌 특성을 사용하여 수소의 과산화물, 음이온 과산화물, 하이드록실 및 단원자 또는 분자 산소 또는 고 에너지의 전자를 생성함으로써 이루어진다. 이들 모든 특징은 200 내지 900nm의 파장의 전자기 방사선을 주 에너지 방사선으로 사용하거나 고유 에너지를 사용하여 물 분자를 분리함으로써 시작하지만, 다른 파장 또는 다른 형태의 에너지(소리, 기계적 진탕, 자기장)도 유용할 수 있다. 또한 본 발명자들이 청구하는 것은 멜라닌이 축전지나 배터리처럼 전기를 유지하는 특성을 청구하는데, 이는 에너지를 생산할뿐만 아니라 특정 한계 내에서 당분간 이를 보존할 수 있다.
  4. 제1항에 있어서, 광전기화학적 프로세스 또는 제 1항 내지 제3항에서 청구한 에너지의 생산을 위한 천연 또는 합성, 순수 또는 혼합( 유기 또는 무기 화합물, 금속 , 이온, 약물과의) 멜라민, 멜라민 전구체, 이의 유사체, 변이체의 사용을 허용하는 장치 또는 설계에서, 자기장의 인가는 약한 강도에서 심한 강도에 이른다.
  5. 제1항에 있어서, 물 분자가 수소 및 산소 원자로 분리되고 이의 유도체의 불완전 환원을 유도하며 200 내지 800nm의 파장의 광원(자연광 또는 합성광, 응집광 또는 비응집광)을 주로 사용하는 천연 또는 합성, 순수 또는 혼합( 유기 또는 무기 화합물, 금속 , 이온, 약물과의) 멜라민, 멜라민 전구체, 이의 유사체, 변이체의 용도.
  6. 제1항에서 청구한 광전기화학적 프로세스를 위한 천연 또는 합성, 순수 또는 혼합( 유기 또는 무기 화합물, 금속 , 이온, 약물과의) 멜라민, 멜라민 전구체, 이의 유사체, 변이체의 용도로서, 이들 물질은 폴리하이드록실인돌, 유멜라니나, 퍼멜라니나, 알로멜라니나, 뉴로멜라니나, 휴미코산, 풀레레노스, 흑연, 폴리인돌퀴논, 아세틸-블랙, 피롤-블랙, 인돌-블랙, 벤젠-블랙, 블랙 티오펜-블랙, 아닐린-블랙, 수화된 형태의 폴리퀴논, 세피오멜라닌, 도파 블랙, 도파민-블랙, 아드레날린-블랙, 카테콜-블랙, 4 아민 카테콜-블랙, 선형 쇄의 단순 지방족 또는 방향족) 또는 이의 전구체, 예를 들면 페놀, 아미노페놀, 오디페놀, 인돌-폴리페놀, 시클로도파, DHI 및 DHICA, 퀴논, 세미퀴논 또는 하이드로퀴논, 티로시나(L 또는 D), 도파민(L 또는 D), 모르폴린 오르토 벤조퀴논, 유리 질소 디모르폴리노-오르토-벤조퀴논, 모르폴린카테콜, 오르토벤조퀴논, 포르피린-블랙, 프테린-블랙, 오모크롬-블랙, 전구체, 상기 언급한 것의 특정 크기의 입자(1 옹스트롱 내지 3 또는 4 cm)일 수 있으며, 모든 언급한 화합물은 전기활성으로서 현탁액 또는 용액에서 1MHz의 초음파를 흡수하고, 천연 또는 합성의 식물, 동물 또는 광물 기원일 수 있고, 순수 형태이거나 유기 또는 무기 화합물, 이온 약물 또는 약물과 혼합된 형태일 수 있고, 중추 물질, 주요 물질 또는 부수 물질일 수 있다. 이 프로세스에서, 멜라닌의 농도는 주요하게 고려해야 하는데, 0.1 내지 100% 이상일 수 있다.
  7. 수소와 산소 원자가 결합하여 물 분자를 형성할 때 발생하는 전류의 생산, 물 분자의 광전기화학적 분리에 의한 직접적인 수소와 산소의 원자의 생성, 또는 멜라닌 특성을 사용하여 제1항의 수소의 과산화물, 음이온 과산화물, 하이드록실 및 단원자 또는 분자 산소 또는 고 에너지의 전자의 생성에 의해 에너지를 생산하는 것이 목적인 설계에서 천연 또는 합성, 순수 또는 혼합( 유기 또는 무기 화합물, 금속 , 이온, 약물과의) 멜라민, 멜라민 전구체, 이의 유사체, 변이체의 용도.
  8. 자기장을 약한 강도 또는 센 강도로 인가함을 포함하며, 이 사건은 물리적 또는 화학적 자극하에서 다소간의 정도로 일어날 수 있는, 제1항 내지 제3항에서와 같은 에너지를 수득하기 위한 광전기화학적 프로세스를 위한 천연 또는 합성, 순수 또는 혼합( 유기 또는 무기 화합물, 금속 , 이온, 약물과의) 멜라민, 멜라민 전구체, 이의 유사체, 변이체의 사용을 허용하는 장치로서, 전시를 위해 이들 물질은 콘테이너에 넣어야 하며 이 장치는 또한 0.1mm Hg 내지 3 또는 4 기압에 이르는 기체의 부분압을 제어할 수 있어야 한다.
  9. 제4항에서 청구한 에너지의 생산 또는 광전기화학적 프로세스를 위한 천연 또는 합성, 순수 또는 혼합( 유기 또는 무기 화합물, 금속 , 이온, 약물과의) 멜라민, 멜라민 전구체, 이의 유사체, 변이체의 사용을 허용하는 장치로서 콘테이너는 연장된 콘테이너 또는 정육면체 마름모형, 다면체형, 오목 평면, 볼록 평면, 양면 볼록형, 마이크로셀을 갖는 양면 오목형, 한 면( 빛을 집중시키기 위해서 빛에 노출되는 면)은 양면 볼록형이고 다른 면은 평탄한 형태, 실린더형, 원형 실린더형, 중공 실린더형, 원형 원뿔 (직선), 절두 원뿔, 직사각형 프리즘 (직선), 기울어진 프리즘, 직사각형 프리즘 (직선), 절두 피라미드, 절두 구형 단편, 구형 섹터, 실린더형 구멍을 갖는 구형, 원뿔형 구멍을 갖는 구, 원환체(원형 절단 환), 경사 단면을 갖는 실린더, 실린더형 웨지, 배럴, 반프리즘 및 이들의 조합 형태를 갖는 수단에 의해 가장 넓은 영역에서 물질의 전시를 허용하며, 이들 형태는 어떤 목적의 최적 연구 또는 사용이 가능하도록 하는 목적으로 서로 전자, 양자, 기체, 액체 등을 교환할 수 있는 방식으로 서로 결합되고, 콘테이너의 물질은 광의 최대 통과가 가능하도록 투명해야 한다.
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