KR20130100055A - 재활용 액체 금속 시약을 이용한 조정된 요청 원위치 수소 발생 시스템 및 본 시스템에 사용된 방법 - Google Patents

재활용 액체 금속 시약을 이용한 조정된 요청 원위치 수소 발생 시스템 및 본 시스템에 사용된 방법 Download PDF

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Abstract

수소 생성 시스템과 원 위치 요청 조절 수소 생성 방법은 알칼리 금속, 알칼라인 토류 금속, 알칼리 금속 합금, 알칼리 금속과 알칼라인 토류 금속 합금으로 구성된 혼합물 및 알칼라인 토류 금속과 금속 혼합물, 1개 이상의 알칼리 금속과 1개 이상의 알칼라인 토류 금속으로 구성된 금속 합금으로부터 선택된 무알루미늄 금속 시약을 물과 반응하여 수소와 알칼리 수산화물과 알칼라인 토류 수산화물에서 선택된 금속 수산화물로 구성된 잔류 반응제품을 얻고 잔류 반응 제품에서 수소를 분리하는 것으로 구성된다. 이외 다음과 같이 구성이 되며:
금속 시약을 진공 조건하 가열하여 액화하여액체 금속 시약을 얻음;
액체 금속 시약을 원자로(3)에 금속 시약 주입 수단(7, 8) 그리고 동시에 통제된 금속 시약/물 비율이 원자로(3)내에서 유지되도록 원자로(3)내로 투입되는 액체 금속 시약의 양에 있어 물 투입 시스템(13, 14, 15)으로 화학량의 물을 투입,
수소와 잔류 반응 제품을 원자로(3)에서 분리 수단(4, 18)으로 이동;
수소를 잔류 반응 제품에서 분리;
분리된 수소를 수소 수용 수단(5)으로 이동하고 잔류 반응제품을 금속 수산화물 수용 수단(6)으로 전달;
금속 시약 주입 수단(7, 8), 물 주입 시스템(13, 14, 15), 원자로 (3), 분리 수단(4, 18), 수소 수용 수단(5)이 시스템내 진공을 선택적으로 제공하여 무산소를 유지하는 단계를 포함하게 된다.

Description

재활용 액체 금속 시약을 이용한 조정된 요청 원위치 수소 발생 시스템 및 본 시스템에 사용된 방법{A SYSTEM FOR CONTROLLED ON DEMAND IN SITU HYDROGEN GENERATION USING A RECYCLABLE LIQUID METAL REAGENT, AND METHOD USED IN THE SYSTEM}
현 발명은 알칼리 금속과 알칼라인 토류금속을 이용한 수산화물의 화학 발생 및 상응 수소의 알칼리 금속 및 알칼라인 토류 금속의 회복의 기술적 분야에 속한다.
본 발명은 특히 여러 요청에 반응하여 조정이 가능한 형태로서 생성되는 분량의 수소 발생에 유용하다. 예로서 내부 연소 엔진, 터빈 혹은 수소 전지를 갖춘 차량이 이에 속한다. 이들 차량으로서 육지, 항공, 해상의 이동을 위한 차량과 각종 목적으로서의 수소 발생이 요청되는 기타의 장치가 속한다.
수소는 기체 수소가 연료로서 사용되는 기타 시스템을 비롯한 연료 전지, 내부 연소 엔진 혹은 터빈의 비오염 연료로서 활용될 수 있다. 일반적으로 이러한 생성 과정에 의하여 이루어진 수소는 기체나 액체로서 탱크에 저장되어 이곳에서 전력 생성 시스템으로 이동되어진다 (예. US2006/011659A1). 이들 시스템은 비재생가능 화석 연료로서 사용되는 기존의 교통 시스템과 동등한 형태가 된다.
그 중에서도 US-6245309-B1과 US-6461408-B2에서 발표된 에탄올과 같은 탄화수소의 촉매 개질, US2004/0065542A1에서 발표된 물의 전기분해요법, US2005/0036941A1과 US2009/0274595A1에서 발표된 수산화물, US-4988486에서 발표된 금속과 산성, US-7052658-B2에서 발표된 금속과 알칼리나 아미로보라네와 같은 여러 수소 발생 시스템이 현존한다.
미국 에너지부에 따르면 에너지 밀도는 "파운드당으로서의 제공되는 에너지의 비율"을 뜻하게 된다. (예로 중량의 단위당 (비교: 태양 단어집 -http://www1.eere.energy.gov/solar/solar_glossary.html#E)). 다음 표는 연료로서의 가능한 일부 물질의 에너지를 보여주고 있다.
물질 질량에 의한 에너지 밀도( MJ / kg ) 체적에 의한 에너지 밀도( MJ /L)
액체 수소 143.00 10.10
700 바에서 압축된 수소 기체 143.00 5.60
수소 기체 143.00 0.01
수소화 붕소 리튬 65.20 43.40
메탄 (1.013 바; 15℃)* 55.60 0.04
액화 석유가스("LPG") 프로펜* 19.60 25.30
액화 석유가스("LPG") 부탄* 49.10 27.70
가솔린* 46.40 34.20
디젤* 46.20 37.30
리튬 43.10 23.00
케로신* 42.80 33.00
마그네슘 24.70 43.00
칼슘 15.90 24.60
나트륨 13.30 12.80
바이오디젤* 42.20 33.00
리튬/나트륨 합금 (80/20) 37.14 20.96
리튬/마그네슘 합금 (80/20) 39.42 27.00
바이오에탄올* 26.00 35.60
경탄* 32.50 72.40
연탄* 24.00 20.00
목재* 18.00
리튬-이온 밧데리 0.72 0.90
납 축전지 (자동차) 0.14 0.36
*표의 물질은 연로서 사용될시 이산화탄소의 발생
분명 수소 기체 분량의 밀도는 매우 작아 차량 탱크나 비유동적 탱크내의 본 저장으로서 효율성의 문제를 야기시키게 된다.
기존 연료나 전기 밧데리와의 호환성을 위하여 수소 기반 추진 시스템의 에너지 밀도는 동일하거나 이보다 높아야만 한다. 화학 수소 발생은 이러한 가능성을 불러 일으킨다. 상기 언급된 특허 문서에 덧붙여 US-3985866를 비롯한 US-4156635, US-4498927, US-4980136 및 US2006/0117659A1에서 발표된 바 있다.
US-3985866 는 알루미늄을 주요 구성품으로서 그리고 알칼리나 알칼리 토류 금속이나 합금을 소수 구성품으로서 구성되는 연료를 물과 가압된 아르콘 분위기에서 반응하여 고압 수소 기체의 생성 방법을 발표하였다. 고압 기체는 소형 크기의 자체 추진 잠수함 몸체를 추진하기 위한 터빈을 위한 구동 에너지로서의 사용을 위한 것이다. 알칼리 금속 및/혹은 알칼라인 토류 금속은 알루미늄의 융점을 낮추고 물과의 알루미늄의 반응을 막게 되는 산화 알루미늄과 반응하고 금속 알루미늄의 부동화를 피하기 위해 충분한 수산화물을 제공하여 주는 물과 초기 발열 반응을 이루기 위해 추가된다. 본 방법의 기초가 되는 반응은 격렬한 것으로 고온과 고압에서 발생하게 되어 조절이 어렵다. 이는 실제 산업계 실행에 있어 US-3985866 에서 발표된 방법이 실행성이 없음을 나타내게 된다.
여러 알려져 있는 화학 수소 발생 시스템은 산성이나 알칼리와 금속의 반응을 비롯해 과정 금속 혹은 비금속 수소 화물을 사용한다. 다음 표는 차량 엔진에 사용될 시에 가솔린과 디젤을 포함하는 여러 연료를 비교한 것을 보여주고 있다:
연료 엔진 유형 소비 T400 km (L)에 필요한 탱크량 400km의 연료를 저장하기 위해 필요한 탱크의 중량 방출 (g CO2/km)
(L/100km) (kg/L)
가솔린 내부 연소 8 5.84 32 23.36 170
디젤 내부 연소 6 5.1 24 20.4 110
액체 수소 내부 연소 46 3.26 184 13.04 0
액체 수소 연료 전지 23.93 1.7 95.72 6.8 0
리튬 내부 연소 21.34 11.31 85.36 45.24 0
리튬 연료 전지 11.11 5.89 44.44 23.56 0
나트륨 내부 연소 38.63 37.47 154.52 149.88 0
나트륨 연료 전지 20.12 20.12 80.48 80.48 0
여러 기존 수소 발생 시스템은 촉매와 /혹은 점화 시스템을 요하여 연료를 재활용하거나 높은 독성의 물질을 사용하는 점에 있어 고가에 해당되었다. 본 시스템들의 여러 비율이 자동차내의 설치에 있어 허용되고 있으나 여전히 기술적인 복잡함과 기술적, 환경적 혹은 환경적 결정을 안으며 이는 특히 순환 수소 발생의 충분한 형태로서의 정밀성과 민감도에 있어 그러하다. 이러한 정밀성과 민감도로서 내부 연소 모터나 터빈으로의 직접적인 투입에 의한 전력 요청에 즉각적인 반응을 이룰 수가 있는 것이 된다. 또한 사용되는 연료의 재활용에 있어서도 그러한 결점을 안고 있다. 그리하여 이러한 결점을 극복하여줄 수소 발생 시스템을 개발할 필요성을 안게 되었다.
발명의 기술
현 발명품은 알칼리 금속, 알칼라인 토류 금속, 알칼리 금속 합금이나 알칼리 금속과 알칼라인 토류 금속 합금으로 구성된 혼합물이나 알칼라인 토류 금속과 금속 합금 으로 구성된 혼합물이나 최소한 1개 알칼리 금속과 1개 이상의 알칼라인 토류 금속으로 구성된 혼합물에서 선택된 액화 무알루미늄 금속 시약과 물 사이의 반응에 의해 수소 발생의 새로운 방식 및 수소 발생 이후 이러한 금속이나 합금을 재활용하는 개선된 방식에 의해 이전의 기교에 대한 앞서 언급한 결점을 극복하기 위해 고안되었다.
이러한 사양을 의식하고 첨부된 청구항을 촉구하고자 위에 정의된 알칼리 금속, 알칼라인 토류 금속, 합금은 또한 "금속 시약"으로서 언급되어질 것이다. 수소 발생 이후 생성된 금속 시약의 잔류물은 "금속 수산화물"로 칭해지게 된다. 특히, 본 발명은 재활용 가능 액화 금속 시약을 사용한 조정된 요청 원 위치 수소 발생 시스템을 가리키고 있다. 이는 액화 금속 시약을 이용한 요청 원위치 수소 발생 방법에 관한 것이 된다. 또한 수소 발생 이후 금속 수소 화물로부터 금속 시약을 회복하는 과정 및 장치를 아울러 가리키게 된다.
발명의 통제된 요청 원 위치 수소 발생을 위한 수소 발생 시스템은 알칼리 금속, 알칼라인 토류 금속, 알칼리 금속 합금과 알칼리 금속과 알칼라인 토류 금속 합금의 혼합물, 알칼라인 토류 금속, 금속 합금으로 구성된 혼합물, 1개 이상의 알칼리 금속과 1개 이상의 알칼라인 토류 금속으로 구성된 금속 합금으로부터 선택된 대량의 무알루미늄 금속 시약인 첫 시약을 보관하기 위한 첫째 저장 수단과 탈염수, 시약이 기체 수소를 발생하기 위해 반응하기 위해 만들어지게 되는 원자로와 같은 둘째 시약을 보존하기 위한 둘째 저장 수단으로 진공이나 비활성 기체 분위기에 의하여 무산소 환경에서의 안전한 방식 및 적절한 보종 조건하에서 구성된다.
원자로는 동종의 원자로이다. 예로 시약이 한 단계에서 현존하고 시약 유입구와 원자로 유출구로 구성되어 잔류물의 반응 제품으로부터 기체 수소를 분리하기 위한 원자로 출구에 연결된 분리수단, 첫 분리 수단에서 추출된 기체 수소를 받기 위해 첫 분리 수단에 연결된 수소 수용 수단으로 구성되는 원자로가 된다. 예로 원자로에 생성되는 알칼리 금속 수산화물과 알칼라인 토류 금속 수산화물, 알칼리 금소고 합금, 알칼라인 토류 금속 합금과 알칼리 금속과 알칼라인 토류 금속으로 구성되는 합금으로부터 선택되는 금속 수산화물이 이들 제품의 예가 된다.
특히 적절한 금속 시약은 Li, Na, K, Mg이며 선호되는 적정 금속 시약으로서는 Na, Li이며 특히 선호되어지는 금속 시약은 Na로 비교적 낮은 융점과 풍부함을 지니고 있다. 특히 흥미로운 합금은 5/95 Li/Na 합금으로 활동적인 강도를 지녀 Na 자체만으로보다 높고 융점89OC이 Na보다 섭씨 10도가 낮다. 다른 유용한 합금으로서 예로 섭씨 6.8도에 녹는 56/44 Na/K 합금과 같은 칼륨, 나트륨 혹은 섭씨 132도에 녹는 12/88 Li/Sr합금과 같은 리튬과 스트론티늄으로 구성된다.
발명에 의거하여 수소 발생 시스템은 융점 이상으로 가열된 액체 금속 시약을 조정하여 원자로에 주입하기 위한 금속 시약 주입 수단;
조정된 금속 시약/물 비율이 원자로에서 유지되는 형태로서 원자로에 주입되는 금속 시약의 분량에 대하여 차고 액체로서가 좋은 물의 화학량을 항시의 주입을 위한 물 주입 시스템;
시스템내 진공으로서 저장 수단, 금속 시약 주입 수단, 물 주입 시스템, 원자로, 분리 수단, 무산소 수소 수용 수단을 유지하기 위한 수단으로 구성된다.
액체 금속 시약은 순환 탈염수에 주입되거나 난류이며 라미나의 분리된 흐름 조건으로서 탈염수는 액화 금속 시약의 흐름으로 주입될 수 있다.
흐름 조건의 선택은 다음에 따른다:
가. 사용된 금속/금속 합금
나. 조정된 조건하에 반응을 이루기 위해 요구되는 반응 인터페이스 활성 표면
다. 분량 단위당 액체 금속/금속 합금의 질량
비율 "양 시약(탈염수/액화 금속/금속 합금/액화 금속)/분량 단위당 질량내의 인터페이스 표면"은 반응 조절 급수와 수소 발생 과정의 안전성과 성능을 향상시킨다. 이 비율은 여러 매개변수 중에서 주입 파이프의 지름, 원자로 길이, 흐름 속도, 흐름 압력 및 온도를 최적화하여 설정될 수 있다. 라미나 흐름 조건은 수소 발생이 격렬한 흐름 조건하에서보다 보통 조절이 손쉽다는 장점을 지니게 된다.
본 발명의 선호되는 실현 방법에서 첫 저장 수단은 액체 상태의 금속 시약의 흐름을 조정된 차원 구멍 분출기 다이 머리부를 통하여 분출로 인하여 원자로에 주입하기 위한 1개 이상의 금속 시약 주입 장치, 주입 장치를 첫 원자로 유입구와 연결하는 금속 주입 파이프, 금속 시약을 원자로에 진입하기 이전에 언급되어진 액체 상태로 만들기 위하여 금속 시약을 금속 시약의 융점 이상으로 가열하기 위한 시약 가열 수단으로 구성되는 금속 시약 공급 시스템을 통하여 첫 원자로 유립구에 연결된다.
금속 시약 공급 시스템은 또한 첫 공급 시스템에서 선택적으로 진공을 이루기 위한 진공 생성 수단, 저장 수단, 물 주입 시스템, 원자로, 분리 수단, 적절한 보존 조건과 처리 시작을 형성하기 위한 무산소 수소 수용 수단으로 구성된다. 금속 시약의 원자로내로의 흐름을 조절하기 위한 흐름 조절 밸브 수단, 작업 온도에서 원자로를 유지하기 위한 냉장 수단이 제공된다. 흐름 조절 밸브 수단은 금속 주입 파이프내에 삽입될 수 있고 시약 유출구와 첫 원자로 유입구 사이에 배열된 압력 조절 밸브, 원자로에서 시약의 역류를 막기 위한 압력 조절 밸브와 첫 원자로 사이에 배열된 점검 밸브로 구성된다.
본 선호되는 실현 방법에 따라 둘째 저장 수단은 둘째 원자로 유입구에 둘째 저장 수단을 둘째 원자로 유입구에 연결하는 물 주입 파이프, 원자로에 주입하기 위해 물을 도징하기 위한 물 도징 수단, 둘째 원자로 유입구에 연결되는 물 주입 수단으로 구성되는 물 공급 시스템을 통하여 연결된다.
흐름 조절 밸브 수단, 물 도징 수단은 물 도징 수단이 원자로에 주입되는 금속 시약의 분량에 대하여 항상 화학적량의 물을 제공하게 하도록 비율 조절 수단에 의해 조절된다. 이는 조절된 금속 시약/물 비율이 원자로에서 유지되게끔 한다. 원자로는 항상 주입되는 금속 시약과 물의 흐름에 따라 금속 시약과 물의 완벽한 반응을 이루고 추출된 반응 제품이 수소와 잔류 반응 제품만이도록 금속 시약과 물을 충분한 기간동안 보유하도록 고안되고 크기를 갖춘다.
분명 발명품은 아래 공식처럼 알칼리 금속과 알칼라인 토류 금속의 물과의 알려진 반응 계획에 따르게 된다.
Figure pct00001
알려진 바와 같이 이들 반응은 발열적이며 매우 빠른 것으로서 알칼리 금속이나 알칼리 토류 금속 접촉 물과 수소가 나올 경우 거의 즉시로 발생되어지게 된다. 현 발명은 반응의 신속함을 이용한다. 고체 금속 반응물이 액체 상태일 경우 이들 반응은 격렬한 반면 현재 발명에 따라 금속 반응물이 액체 상태로서 손쉽게 도징되어서 무산소 환경에서 화학적량의 방식으로 물과 반응이 되며 이때 주위 산소와의 격렬한 반응은 제외되게 된다.
예로 300 mm/Hg 미만의 진공은 보통 생성된 수소가 폭발하는 것을 방지하기에 충분하다. 이는 원자로에 생성된 수소가 이미 생성된 수소에 의하여 압력하에 놓이기 때문이다. 이 발열 반응에 의해 생성된 열은 원자로에 주입되는 금속 시약을 가열하기 위해 사용될 수 있다. 예로 원자로 냉동 수단을 열로서 첫째 및/혹은 둘째 시약 가열 수단과 연결하여서 이루어질 수 있다. 생성된 열은 또한 열 에너지를 연료 전지나 연소 엔진으로 제공하기 위해 사용될 수 있다.
그리하여 현재 발명의 시스템의 수단에 의하여 수소 발생은 항상 요청되어지는 수소 분량에 따라 증감 혹은 중지될 수 있다. 수소 수용 수단은 예로서 수소 탱크가 될 수 있다. 이로부터 수소는 연료 전지나 수소 연소 엔진이나 수소 터빈 및/혹은 연료 전지 혹은 수소 연소 엔진이나 수소 터빈의 수소 유입구로 전달되게 된다.
금속 시약이 유체임에 따라 여러 형의 수소 요청에 따르는 수소의 갖가지 흐름이 생성되게 되는 신속히 변화되는 비율로서의 상응하는 탈염수의 화학적량으로 원자로에 손쉽게 주입될 수 있다.
그리하여 금속 시약 공급 시스템과 물 공급 시스템은 보통 예로 엔진의 에너지 요청에 항시 맞추고 엔진을 재가동하기 위해 수소를 제공하기에 충분하고/혹은 기타 분량의 수소가 잠시 엔진의 증가된 에너지 요구량을 충족하기 위해 요청될 경우 보완 수소를 제공하기에 충분한 탱크를 채우기 위해 수소 생성을 증가시키도록 채택되는 수소 생성율에 작동하도록 조절될 수 있다.
또한 금속 시약 공급 시스템과 물 공급 시스템은 수소 탱크를 채우기 위한 매우 지속적인 "기저선" 수소 생성율로서 보통 수소를 탱크에 공급하도록 조절될 수 있다. 보통 수소는 이들 탱크에서 예로 엔진의 임시 필요 사항에 따라 일정한 최대 제한치까지 빼내어질 수 있다. 또한 언급된 최대치보다 높은 수소 소비의 정점이 있고/혹은 수소 탱크를 다시 채워야할 경우 수소 생성을 증가시켜 보완 수소를 직접 엔진에 공급하기 위한 수소 생성율에 해당한다.
알칼리 금속과 알칼라인 토류 금속과 기타 특지의 융점은 다음의 표와 같이 나타내어진다:
Figure pct00002
본 시스템의 구체화에서 금속 시약 주입 장치는 실린더 배럴, 금속 시약을 액체나 고체 상태로 보관하는 머리부, 금속 시약 주입 파이프로 연결된 시약 유출구, 금속 시약 공급 파이프에 의해 첫 저장 수단에 연결된 시약 유입구, 시약 유입구와 처서 저장 수단 사이에 연결된 금속 시약 공급 밸브로 구성된다.
본 구체화에서금속 시약 주입 장치는 또한 진공 생성 수단에 연결된 진공 포트, 금속 시약이 시약 유입구를 통하여 머리부로 빨려들어가게 첫 위치를 향하고 금속 시약의 흐름이 시약 유출구를 통하여 머리부에서 금속 주입 파이프로 축출되게 둘째 위치로 향하게 실린더 배럴내에서 이동 가능한 피스톤으로 구성된다.
피스톤 액츄에이터는 언급된 첫째, 둘때 위치 사이에 피스톤의 이동을 조절하고 실린더 배럴내에 있는 액체 금속 시약에 조절된 압력을 가하기 위해 공급된다. 이 경우 진공 생성 수단은 진공 파이프를 통해 진공 포트로 연결된 진공 시스템, 진공 파이프에 삽입된 진공 밸브로 구성된다. 또한 금속 가열 수단은 최소한 금속 시약 주입 장치의 머리부를 가열하기 위해 배열된 첫 시약 가열 수단 또한 금속 주입 파이프에 배열된 둘째 시약 가열 수단으로 구성된다.
발명에 따라 분리 수단은 원자로 유출구로 연결되고 수소 혼합물을 받기 위해 원자로 유출구에 연결된 유입구, 원자로에 생성된 잔류 반응 제품으로 구성된 기체 액체 분리기와 같은 첫 분리 수단, 수소 수용 수단에 연결된 첫 유출구, 첫 분리 수단에서 추출된 잔류반응 제품을 받기 위해 제공된 금속 수산화물에 연결된 둘째 유출구로 구성된다.
첫 분리 수단은 가벼운 수소 기체를 내부실의 상부로 전달하기 위하고 알칼리 금속 수산화물을 내부실 하부에 보유하기 위해 유입구와 첫 유출구 사이의 미로를 제공하기 위해 배열된 경사진 배플이 장착된 내부실이 있는 고정 분리기일 수 있다.
첫 분리 수단은 또한 진공 시스템에 연결된 흡입 포트, 흡입 포트와 진공 시스템 사이에 상호 연결된 가동 진공 밸브로 구성된다. 내부실의 분리된 수소가 압력하에 있음으로서 금속 수산화물의 수압 급수는 내부실의 하부에 유지되어서 금속 수산화물이 빠져나가는 경우 분리된 수소 기체가 빠져나가지 않게 한다.
원자로 유출구는 언급된 혼합물을 첫 분리 수단에 뿌리기 위해 분무 분사구에 연결될 수 있다. 첫 분리 수단은 또한 진공 시스템에 연결된 흡입구, 흡입 포트와 진공 시스템 사이에 상호 연결된 가동 진공 밸브로 구성된다. 기타 기체/액체 분리기가 또한 사용될 수 있다.
시스템은 또한 수소 수용 수단과 첫 분리 수단의 첫째 유입구 사이에 상호 연결된 둘째 분리 수단, 수소 수용 수단에 연결된 수소 유출구로 구성된다. 이때 둘째 분리 수단은 첫 분리 수단의 첫 유출구에 연결된 기체-증기 유입구로 구성되는 성에 방지장치가 된다. 또한 이에 금속 수산화물 수용 수단에 연결된 금속 수산화물 유출구가 포함된다. 수소 여과 장치는 성에 방지 장치와 수소 수용 수단 사이에 상호연결될 수 있다.
발명에 의거하여 시스템은 또한 다음의 구성품이나 합금을 포함하는 잔류 반응 제품으로부터Li, Na, K, Mg과 이들의 합금에서 선택된 금속 시약을 회복하는 회복 시스템을 포함할 수 있다. 회복 시스템은 이후 반응실로 구성된 금속-수산화물 감축 원자로, 잔류 반응 제품을 규소철, 산화 칼슘으로 구성되는 감축 시약에 접촉하기 위해1개 이상의 금속 수산화물로 구성되는 잔류 반응 제품을 반응실로 공급하기 위한 잔류 유입구, 반응실에서 수분과 증발된 금속 시약을 선택적으로 추출하기 위한 원자로 추출 유출구로 구성된다. 감축 시약 유입구는 세밀히 분리된 규소철, 산화 칼슘의 혼합물을 반응실에 공급하기위해 제공될 수 있다.
반응기 가열 수단은 선택적으로 반응실을 탈수 온도로 가열하여 잔여 반응 제품에서 수분을 추출하고 하소 온도로 가열하여 탈수된 금속 수산화물울 산화 금속으로 변환하고 잔여 반응 제품에 현존하는 금속 시약의 비등점보다 높은 증발 온도로 가열하여 증발된 금속 시약을 얻기 위해 제공되는 것이다.
진공 덫은 반응기 추출 유출구와 진공 생성 수단을 연결하는 진공 도관내에 상호 연결되어진다. 진공 덫은 바닥부에 위치하고 응축 추출 밸브에 연결된 응축 유출구와 상부에 위치하고 분기 밸브에 연결된 분기 유출구로 구성된다.
또한 수분 추출 밸브는 추출 유출구와 진공 트랩간의 진공 도관에 상호연결된 것이며 수분 냉각 수단은 진공 덫에 존재하는 수분을 수분 응축 온도로 냉각시키기 위해 제공된다.
추출 도관은 반응기 추출 유출구와 금속 시약 저장기에 연결되며 금속 시약 냉각 수단은 추출 도관에 배열되어 금속 시약의 녹는점 위로 온도를 내리여 추출 제품내로 진입하는 증발된 알칼리 금속을 액화하여서 본 액체 금속 시약은 금속 시약 저장기로 전달되게 된다. 금속 시약 저장기는 저장기 가열 수단과 함께 제공되어 액체 상태의 액체 금속 시약을 유지하게 된다.
금속 시약 저장기는 상기 언급되는 첫 저장 수단이 될 수 있다.
알칼리 금속 수산화물과 알칼라인 토류 금속 수산화물은 강한 부식성으로 알려져 있다. 그러므로 이들 금속 수산화물과 접촉하는 시스템의 전 구성요소는 부식 저항 금속으로 만들어지고/혹은 이로서 회복되어야 한다.
발명에 따른 원 위치 요청 조절 수소 생성 방법은 알칼리 금속, 알칼라인 토류 금속, 알칼리 금속 합금, 알칼리 금속과 알칼라인 토류 금속 합금의 혼합물 및 알칼라인 토류 금속 혼합물, 1개 이상의 알칼리 금속과 1개 이상의 알칼라인 토류 금속으로 구성된 금속 합금으로부터 선택된 금속 시약을 물과 반응하여 수소와 알칼리 수산화물과 알칼리 토류 수산화물에서 선택된 금속 수산화물로 구성된 잔류 반응제품을 얻고 잔류 반응 제품에서 수소를 분리하는 것으로 구성된다. 특히 본 방법의 단계로서
금속 시약을 진공 조건하 가열하여 액화하여액체 금속 시약을 얻음,
액체 금속 시약을 원자로에 금속 시약 수단으로 그리고 동시에 통제된 금속 시약/물 비율이 반응기내에서 유지되도록 원자로내로 투입되는 액체 금속 시약의 양에 있어 물 투입 시스템으로 탈염수 화학량을 투입함,
수소와 잔류 반응 제품을 반응기에서 분리 수단으로 이동,
수소를 잔류 반응 제품에서 분리,
분리된 수소를 수소 수용 수단으로 이동하고 잔류 반응제품을 금속 수산화물 수용 수단으로 전달함으로서 금속 시약 주입 수단, 금속 주입 시스템, 반응기, 분리 수단, 수소 수용 수단이 시스템내 진공을 선택적으로 제공하여 무산소를 유지하는 단계를 포함하게 된다.
본 방법은 또한 Li, Na, K, Mg 혹은 잔류 반응 제품에 현존하는 금속 수산화물의 합금으로부터 선택된 금속 시약을 금속 수산화물을 감축 시약으로 금속 수산화물 감축 반응기에서 감축하여 회복하는 과정으로 구성되며 이에는
잔류 반응 제품을 금속 수산화물 수용 수단에서 금속 수산화물 감축 반응기로 이동,
잔류 반응 제품을 포함하는 금속 수산화물 감축 반응기에서 진공을 생성,
잔류 반응 제품을 진공의 가열 탈수 조건하에 ?,
증발된 물을 금속 수산화물 감축 반응기에서 추출하여 잔류 반응 제품 수분이 없게 하고 최적으로서 증발된 물을 재생하여서 수소 생성 방법에서 이를 사용함,
잔류 반응 제품을 배소하여 금속 수산화물을 산화 금속으로 변형함,
산화 금속을 진공 조건하에 정밀히 분리된 탈수 규소철과 탈수 산화 칼슘으로 구성된 감축 시약으로 감축하되 이는 산화 금속을 산화 금속에 현존하는 금속 시약의 비등점 이상의 온도로 가열하여 산화 금속의 실리코테르믹 감축을 제공하여 증발된 금속 시약이 형성되도록 감축,
증발된 금속 시약을 감축 반응기에서 추출하고 증발된 금속 시약을 냉각기로 이동,
증발된 금속 시약을 냉각기에서 알칼리 금속의 녹는점 이상의 온도로 냉각하여 액체 금속 시약을 얻기 위해 액화;
액체 금속 시약을 금속 시약 저장기로 이동이 수반된다.
액체 금속 시약은 액체 상태에서 금속 시약 저장기에 유지될 수 있다. 금속 시약 저장기에 포함된 알칼리 금속은 금속 시약 투입 장치에 의하여 상기 반응기로 투입되거나 고체 상태로 이후의 소비를 위해 저장될 수 있다.
분명 현재 발명에 의거하여 금속 시약의 잔류 반응 제품으로부터의 회복으로 하여 수소가 생성될시 잔류 반응 제품에 현존하는 형태로서 금속 수산화물에서 금속 시약의 효능적인 재활용이 이루어질 수 있게 된다. 본 회복은 특히 알칼리 금속에 관한 것이 되나 다음 반응 계획을 기초로 하며 이는 또한 유사히 Mg에 적용이 가능하다:
(i) 열 탈수(예, 진공의 알칼리 금속 수산화물의 배소)로서 알칼리 산화 금속과 물을 획득):
Figure pct00003
(ii) 진공의 산화 칼슘과 규소철로 알칼리 산화 금속의 실리코테르믹 감축하여 무가공 알칼리성 금속 및 부산물로서 규산 칼슘, 철을 생성:
Figure pct00004
(iii) 무가공 알칼리성 금속의 증류, 정화로서 순 알칼리성 금속의 획득:
Figure pct00005
실리코테르믹 감축은 마그네시아에서 피젼 과정에 의하여 마그네슘 금속 생성과 산업 연결상으로 크게 사용되게 된다. 이때 산소의 현존은 부정적인 영향을 미치지 않으며 알칼리 금속을 획득하는데 피젼 과정이 사용되지 않게 된다. 이는 주위 산소의 현존이 알칼리성 금소을 재산화하거나 부산물로서의 물의 존재로서 이어지게 되기 때문이다.
그러므로 현 발명에 따른 실리코테르믹 감축이 진공 상태에서 이루어져 주위 산소가 형성되는 것을 피하고 열 탈수 이후 생성시 알칼라인 금속으로 생성되는 물과의 접촉이 이루어지지 않게 된다. 그러므로 사용되는 진공 덫의 분량은 잔류 반응 제품이 감축 반응기에서 탈수시에 생성되는 전체 물을 보유하기 위해 충분히 큰 형태여야 한다.
실리코테르믹 감축은 열역학적으로 비호의적이지만 카텔리에의 원칙에 따라 열의 지속적인 공급과 반응 제품의 하나를 철수함으로써 평형이 우측으로 이루어지게 될 수 있다.
발명에 의거하여 철수된 반응제품은 비등점보다 높은 온도에서 증류에 의하여 철수되는 금속 반응물이 된다.
비등점이 다다르는 온도는 현재 발명에 의거하여 적용되는 진공에 의하여 낮춰지게 된다. 이는 다음 비교 표에서 나타내어지고 있다:
Figure pct00006
본 발명에 의거하여 추가된 산화 칼슘은 2개의 목적으로서 실리카로 반응하여 규산칼슘을 형성하여 반응에서 제품을 철수하고 반응의 발열성에 의하여 생성된 열을 이양하여서 우측으로 반응 평정을 추진하도록 하고자 한다.
금속 시약 회복을 위해 필요한 예정 총 에너지량은 이론적인 금속의 최소 6.7 MHw/ton에서 금속 75 MHw/ton에까지 이르게 되며 대부분의 금속은 25/55 MWh/ton의 범위내에서 구성되어진다. 온실 가스가 생성되지 않는다.
이전 기술과 대조적으로 현 발명에 따라 무산소 반응 환경에서 진공을 생성하여 작동하며 이는 알곤과 같은 가압 불활성 기체의 불활성 분위기를 생성함으로서가 아니다. 이같은 불활성 가스를 포함하는 탱크가 요구되지 않는다.
또한 금속 시약이나 이의 합금을 적절히 선택하여 발명품은 2바 미만의 압력을 포함하여 저압 및 이전의 알려진 기교 시스템보다 예로서의 -14OC와 180OC 사이의 매우 보다 낮은 온도 범위에서 작동이 가능하다.
이들 조건은 발명 시스템이 비교적 낮은 온도와 압력을 견디도록 고안되어 이롭고 또한 격렬한 반응을 조절하고 그리하여 폭연없이 요청에 따른 수소를 조정껏 생성하는 기술적 해결안이 되게 된다.
또한 발명품은 작은 에너지 투입량을 필요로만 하여 반응을 시작하게 되고 손쉽게 분리가 가능한 수소로 이어지게 된다. 수소는 대기 온도에서 반응시에 생성되는 유일한 가스이기 때문이다.
발명 시스템은 차량, 에너지 투입을 요하는 기기 혹은 발전소와 같은 오프라인 정지형 공장내 맞는 수소 생성을 위해 고안될 수 있다.
수소 생성 시스템은 자동차나 기타 시스템으로서만 혹은 회복 시스템과의 병합된 형태로서 시행될 수 있다.
그리하여 서비스 구역에서 금속 반응물은 액체 상태에서 가열되고 첫 저장 수단 및/혹은 고형화되는 1개 이상의 금속 반응물 공급 시스템의 실린더로 펌프로 투입될 수 있다. 후자의 경우 실린더의 머리부는 첫 저장 수단으로 작용되게 된다.
첫 반응물 가열 수단은 이 경우 실린더 머리부의 반응물 유출구 근처의 금속 반응물의 일부를 가열하고 액화하도록 고안된다.
액화된 부분은 유출구를 통하여 피스톤에 의하여 밀려지게 되어 반응기로 공급되게 된다. 첫 가열 수단은 그리하여 예로서 실린더의 머리부의 전면부를 가열하기 위해 위치하는 전기 레지스턴스가 될 수 있게 된다. 생성된 수소는 소비를 위해 탱크에 저장되거나 연료 전지, 엔진, 터빈에서 직접 사용될 수 있다. 시스템이 중지된 경우 금속 반응물은 냉각되고 고형화되어지게 된다.
회복 시스템이 차량이나 에너지 투입을 요하는 기타 시스템, 기구에서 시행될 경우 회복된 금속 반응물은 수소 생성을 위해 사용될 수 있다.
이 경우 회복된 금속 반응물은 첫 저장 수단으로 예로서 별도 침전물로 이동되어질 수 있다. 이로부터 액체 상태로 실린더 머리부내로 혹은 당시 반응물 주입을 위해 사용되지 않는 실린더 머리부로 직접 공급되게 된다.
또한 금속 반응물 저장기는 첫 저장 수단과 동일한 구성요소이거나 금속 반응물은 차량에서 제거가 가능한 별도 탱크일 수 있다.
회복 시스템의 구현물에서 감축 시약은 수산화물 감숙 반응기에서 사전에 예로 증발된 금속 시약이 금속 수산화물의 탈수와 배소 이후 흐르게 되는 내부 통로를 지니는 튜브 모양의 조개탄으로서 설치되어진다.
차량에 실행시에 현존 발명 시스템의 한가지 잇점은 시스템 중량이 생성된 금속 수산화물이 금속 시약의 것과 매우 유사한 중량을 지니는 형태를 유지하는 점이 된다.
그리하여 회복 시스템이 차량에서 시행되지 않을 경우 첫 저장 수단으로 공급되는 신선한 금속 시약의 중량은 실질적으로 제거되는 금속 수산화물의 것과 동일하게 된다. 이에 반하여 회복 시스템이 차량에서 또한 시행될 경우 회복된 금속 시약의 중량은 실질적으로 생성된 금속 수산화물의 중량과 동일하게 된다.
위의 설명에서 분명히 현존 발명은 새로운 시스템과 방법으로서 이전의 기술의 헛점을 극복하고 있게 된다.
이하 도면을 기초로 한 발명품의 측면과 구현물에서
도면 1은 발명에 따른 수소 생성 과정의 구체화의 순서도,
도면 2는 도면 1에서 나타낸 과정에 의한 수소 생성 시스템의 구현,
도면 3은 도면 2의 시스템의 정밀도,
도면 4는 발명의 구체화에 따른 열 증류에 의하여 금속 수산화물에서 금속 시약을 회복하는 시스템의 구현,
도면 5는 도면 4의 시스템의 다른 형태의 감축 반응기를 나타내고 있다.
이들 도면에서 다음 구성품들이 나타내어지고 있다.
1 첫 저장 수단
2 둘째 저장 수단
3 반응기
3a 첫 반응기 유입구
3b 둘째 반응기 유입구
3c 반응기 유출구
4 첫 분리 수단
4a 유입구
4b 첫 유출구
4c 둘째 유출구
4d 흡입 포트
4e 내부실
4f 조절
5 수소 수용 수단
6 금속 수산화물 수용 수단
7 금속 시약 주입 장치
7a 실린더 배럴
7b 머리부
7c 시약 유출구
7d 시약 유입구
7e 진공 포트
7f 피스톤
7g 금속 시약 공급 파이프
7i 금속 시약 공급 밸브
7j 피스톤 액츄에이터
8 금속 시약 주입 파이트
9a 첫 시약 가열 수단
9b 둘째 시약 가열 수단
10a 진공 시스템
10b 진공 파이프
10c 진공 밸브
11 압력 조절 밸브
12 체크 밸브
13 물 주입 파이프
14 물 도징 수단
15 물 주입 수단
16 분무 분사구
17 냉장 수단
18 둘째 분리 수단
18a 가스 기체 유입구
18b 수소 유출구
18c 금속 수산화물 유출구
19 수소 여과 장치
20 수소 압력 조절 밸브
21a 첫 추출 밸브
21b 둘째 추출 밸브
22 레벨 게이지
23 시동 진공 밸브
24 수산화물 감축 반응기
24a 반응실
24b 감축 시약 유입구
24c 잔여 유입구
24d 반응기 유출 유출구
25 반응기 가열 수단
26a 진공 도관
26b 진공 생성 수단
26c 수분 추출 밸브
27 진공 덫
27a 응축 유출구
27b 분기 유출구
28 응축 추출 밸브
29 분기 밸브
30 수분 냉각 수단
31 추출 도관
32 금속 시약 저장기
32a 저장기 유출구
33 금속 시약 냉각 수단
34 저장기 가열 수단
35 엔진/연료 전지/터빈
36 2차 수소 분리기
37 열 전지
38 압력 센서
39 수소 압력 센서
40 시약 밸브
41 금속 유출구 밸브
42 튜브 모양 감축 시약 조개탄
42a 축 통로
43 금속 수산화물
C 첫째 피스톤 위치
V 둘째 피스톤 위치
그림 1 - 3은 발명품의 구체화에 따른 수소 생성의 기본 단계와 구성품을 나타낸다.
본 구체물의 기본 단계는 그림 1에 나타나 있으며 첫 시약으로 사용되는 리튬이나 나트륨과 같은 알칼리 금속의 기본으로서 설명되어지게 된다. 이들 단계는 또한 알칼라인 토류 금속이나 이들 금속의 합금을 유사하게 사용하여질 수 있다.
첫 저장 수단에 포함된 알칼리 금속 -1-은 첫 시약 가열 수단 -9a-에 의하여 비등점 이상의 온도로 가열되고 이러한 액화된 알칼리 금속은 선호적으로서 조정된 치수 분출기 다이 헤드를 사용하여 분출에 의하여 금속 시약 주입 장치-7-의 수단에 의해 반응기 -3-에 주입되게 된다.
동시에 둘째 저장 수단-2-에서의 냉각 탈염수가 또한 물-주입 수단-15-에 의하여 반응기-3-으로 주입된다.
물-주입 수단-15-은 주입된 금속 시약의 흐름에 비례하여 항상 물 흐름을 제공하도록 조절이 되게 된다.
이에 의해 금속 시약의 흐름이 증가된 수소 요구량에 대하여 증가되는 경우 주입된 물 흐름은 증가되게 되고 금속 시약의 흐름이 축소된 수소 요구량에 의하여 감소될 경우 감소되게 된다.
수소 기체와 반응기-3-에서 획득된 알칼리 금속 수산화물로 구성되는 잔류 반응 제품의 혼합물은 첫 분리 수단-4-으로 분무되고 이의 수소는 잔류 반응 제품으로부터 분리되게 된다.
잔류 반응 제품은 첫 분리 수단-4-으로부터 철수되고 예로 하기 그림 4와 함께 기술된 것과 같은 탱크나 축소 반응기와 같은 금속 수산화물 수용 수단-6-으로 이동되어진다.
추출된 수소는 여전히 현존하는 알칼리 금속 수산화물이나 물을 분리하기 위해 성에 방지 장치-18-을 통과하도록 되어 수소 여과 장치-19-을 통하여 예로 수소 저장 탱크, 엔진, 연료전지 혹은 터빈-35- 혹은 엔진, 연료 전지나 터빈 -35-에 직접 연결된 수소 침전물로서 수소 수용 수단 -5-에 의해서 받아들여지게 된다.
수소 기반 전력 생성 이후 엔진 -35-으로부터 나온 기체나 물은 둘째 수소 분리기 -36-에 공급되어져 기체에 남은 수소는 물에서 분리된다.
둘째 수소 분리기 -36-은 안전 조치로서의 주로 예로 에너지가 연료 전지에 생성되는 경우 반응하지 않은 수소를 회복하는 것을 목적으로 한다.
남은 수소는 -18-에 다시 성에 방지장치에 순환되고 물은 둘째 저장 수단 -2-에 공급되어진다.
그림 2, 3은 보다 자세하게 그림 1의 기본 단계의 수행을 위해 사용된 시스템을 나타내고 있다.
분명 도면 2, 3의 시스템은 소듐, 리튬과 같은 알칼리 금속과 같은 첫 저장 수단 -1-, 탈염수 저장을 위한 둘째 저장 수단 -2-, 알칼리 금속과 물이 기체 수소를 형성하도록 반응하는 반응기-3-로 구성된다.
반응기 -3-은 동종의 반응기이며 시약 유입구 -3a, 3b-, 반응기 유출구 -3c-, 반응기 -3-에서 생성된 알칼리 금속 수산화물로 구성되는 잔류 반응 제품에서 기체 수소를 분리하기 위한 반응기 유출구 -3c-에 연결된 분리 수단 -4, 18-로 구성된다.
수소 수용 수단 -5-은 첫 분리 수단-4-에 연결되어 첫 분리 수단 -4-에서 추출된 기체 수소를 받는다.
첫 저장 수단 -1-은 첫 반응기 유입구 -3a-에 구성되어 액체 상태의 금속 시약의 흐름을 반응기-3-으로 통제 가능하게 주입하는 알칼리 금속 주입 장치 -7-, 주입 장치 -7-을 첫 반응기 유입구 -3a-로 연결하는 알칼리 금속 주입 파이프 8-, 금속 시약을 금속 시약의 녹는점 이상의 온도로 가열하여 금속 시약을 반응기 -3-에 들어가기 이전에 상기 액화 상태로 들이는 금속 시약 가열 수단 -9a, 9b- 으로 구성되는 금속 시약 공급 시스템을 통하여 연결된다.
시약 가열 수단 -9a, 9b-은 알칼리 금속 주입 장치 -7-의 최소한 머리부 -7b-를 가열하기 위해 배열된 첫 시약 가열 수단 -9a- 및 알칼리 금속 주입 파이프 -8-에 배열된 둘째 시약 가열 수단 -9b-로 구성된다.
금속 시약 공급 시스템은 또한 첫 공급 시스템에 진공을 선택적으로 생성하기 위한 진공 생성 수단 -10a, 10b, 10c- , 금속 시약의 흐름을 반응기 -3-으로 조절하기 위한 흐름 조절 밸브 수단 -11, 12-, 작업 온도로 반응기-3-을 유지하기 위한 냉장 수단 -17-으로 구성된다.
흐름 조절 밸브 수단 -11, 12-은 알칼리 금속 주입 파이프 -8-에 삽입되고 시약 유출구 -7c-와 첫 반응기 유입구 -3a- 사이에 배열된 압력 조절 밸브 -11-, 반응기 -3-으로부터의 역류를 피하기 위한 압력 조절 밸브 -11-과 첫 반응기 유입구 -3a- 사이에 배열된 체크 밸브 -12- 로 구성된다.
진공 생성 수단 -10a, 10b, 10c- 은 또한 진공 파이프 -10b-를 통하여 진공 포트 -7d-로 연결된 진공 시스템 -10a-, 진공 파이프 -10b-에 삽입된 진공 밸브 -10c-로 구성된다.
둘째 저장 수단 -2-은 둘째 저장 수단 -2-를 둘째 반응기 유입구 -3b-에 연결하는 물 주입 파이프 -13-, 물을 반응기 -3-으로 주입하기 위해 도징하는 물 도징 수단-14-, 둘째 반응기 유입구 -3b-로 연결된 물 주입 수단 -15-으로 구성되는 물 공급 시스템을 통하여 둘째 반응기 유입구 -3b-에 연결된다.
흐름 조절 밸브 수단 -11-과 물 도징 수단 -14-은 물 도징 수단 -14-가 항상 조절된 금속 시약/물 비율이 반응기-3-에서 유지되는 방식으로 반응기-3-내로 주입되는 금속 시약의 분량에 대하여 물의 화학분량을 제공하도록 비율 조절 수단에 의해 조절되는 밸브이다.
그리하여 흐름 조절 밸브 -11-와 물 도징 밸브 -14-는 흐름 조절 밸브 -11-가 주인이고 물도징 밸브 -14-가 노예가 되는M/S -'주인/노인 관계에 있다.
알칼리 금속 주입 장치 -7-는 실린더 배럴 -7a-와 알칼리 금속 주입 파이프 -8-로 연결된 액체 금속 시약과 시약 유출구 -7c-를 갖춘 상기 언급된 머리부 -7b-로 구성된다.
시약 유입구 -7d-는 첫 저장 수단 -1-로 시약 공급 파이프 -7g-와 시약 유입구 -7d-와 첫 저장 수단 -1- 사이에 연결된 시약 공급 밸브 -7i-에 의하여 연결된다.
알칼리 금속 주입 장치는 또한 진공 생성 수단 -10a, 10b, 10c-으로 연결된 진공 포트 -7e-, 실린더 배럴 -7a-내에서 첫 위치 -C-를 향하여 알칼리 금속이 시약 유입구 -7e-를 통하여 머리부내로 흡입되고 액체 알칼리 금속의 흐름이 머리부 -7b-에서 시약 유출구 -7c-를 통하여 알칼리 금속 주입 파이프 -8-내로 축출되어 둘째 위치-V-를 향하여 이동 가능한 피스톤 -7f-로 구성된다.
분리 수단 -4, 18-은 반응기 유출구 -3c-로 연결되고 수소와 반응기에 생성된 잔류 반응 제품의 혼합물을 받기 위해 반응기 유출구 -3c-로 연결된 유입구-4a-로 구성된 첫 분리 수단 -4-, 수소 수용 수단 -5-에 연결된 첫 유출구 -4b-, 첫 분리 수단 -4-에서 추출된 잔류 반응 제품을 받기 위해 공급된 금속 수산화물 수용 수단 -6-에 연결된 둘째 유출구 -4c-로 구성된다.
그림 2, 3에서 나타난 구체물에서 첫 분리 수단 -4-은 가벼운 수소 기체를 내부실 -4a-의 상부로 통과하고 알칼리 금속 수산화물을 내부실 -4a-의 하부에서 보유하기 위해 유입구 -4a-와 첫 유출구 -4b- 사이에 미로를 제공하기 위해 배열된 경사진 배플과 내부실 -4e-를 갖춘 정지 분리기로 구성된다.
첫 분리 수단 -4-은 도한 진공 시스템 -10a-에 연결된 흡입 포트 -4d-와 흡입 포트 -4d-와 진공 시스템 -10a- 사이에 상호 연결된 가동 진공 밸브 -23-으로 구성되어 수소 생성이 시작되는 경우 전체 시스템이 진공 조건하에 있게 된다.
수소 생성이 시작된 이후 생성된 수소는 점차적으로 시스템내에 압력을 증가시켜 수소 분위기가 반응기에서 적용 가능의 엔진, 연료 전지나 터빈이 있는 수소 수용 수단 -5-로 생성되게 된다.
비상시 수소 생성 시스템에 현존하는 수소는 진공 시스템에 의해 철수될 수 있다. 반응기 유출구 -3c-는 분사 분무기 -16-에 연결되어 상기 혼합물을 첫 분리 수단 -4-로 분사한다.
시스템은 또한 수소 수용 수단 -5-과 첫 분리 수단 -4-의 첫째 유출구 -4b- 사이에 상호 연결된 둘째 분리 수단 -18-, 수소 수용 수단 -5-의 첫 유출구에 연결된 수소 유출구 -18b-, 금속 수산화물 수용 수단 -6-에 연결된 금속 수산화물 유출구 -18c-으로 구성된다. 첫 분리 수단 -4-의 첫 유출구로 연결된 기체 증기 유입구 -18a-로 구성되는 소적 분리기인 둘째 분리 수단 -18-에 해당된다.
수소 여과 장치는 소적 분리기 -19-와 수소 수용 수단 -5- 사이에 상호 연결된다.
도면 1-3과 함께 기술된 시스템과의 수소 생성은 다음과 같이 수행된다.
금속 주입 장치 -7-의 피스톤 -7f-가 첫 위치 -V-에 위치할 경우 시약 공급 밸브 -7i-와 압력 조절 밸브 -11-이 단히는 동안 진공 밸브 -10c-는 열린다. 진공이 머리부 -7b-, 시약 유입구 -7b-, 시약 유출구 -7c, 진공 파이프 -10b-와 반응기 유출구 -7c-와 압력 조절 밸브 -11-사이에 구성된 금속 시약 주입 파이프 -8- 부분에서 생성되는 방식이 된다.
이 단계에서 수소 압력 조절 밸브 -20-, 첫 추출 밸브 -21a-, 둘째 추출 밸브 -21b-는 닫히고 진공이 또한 반응기 -3-, 첫 분리 수단 -4-, 소적 분리기 -18-, 수소 여과 장치 -19- 및 이들 구성품을 연결하는 도관과 파이프에서 시동 진공 밸브 -23-을 열어 생성된다. 진공은 진공 시스템 -10a-에 의하여 생성된다.
진공이 시스템내에서 생성되게 되면 진공 밸브 -10c-가 닫히고 시약 공급 밸브 -7i-가 열리며 피스톤 -7f-가 자신의 둘째 위치 -C-를 향해 뒤로 이동하게 되어 융용된 액체 알칼리 금속이 첫 저장 수단 -1-에서 시약 공급 파이프-7g-와 시약 유입구 -7d-를 통하여 머리부 -7b-로 흡입되어지게 된다.
동시에 가열 수단 -9a, 9b-은 각기 머리부 -7b-와 금속 시약 주입 파이프 -8-를 가열하여 반응기 -3-으로 들어가기 이전에 알칼리 금속의 액체 조건을 유지하게 된다. 온도는 열전대 -37에 의하여 조절된다.
피스톤 -7f-를 이의 첫째 위치 -C-로 이동하여 조절된 액체 알칼리 금속의 흐름이 금속 시약 주입 파이프 -8-를 통하여 눌려지고 첫 반응기 유입구 -3a-에서 반응기 -3-으로 주입되게 된다.
액체 알칼리의 흐름은 압력 조절 밸브 -11-에 의하여 조절되고 반응기 -3-으로부터의 역류는 점검 밸브 -12에 의하여 방지된다. 동시에 둘째 저장 수단 -2-에서 조절된 분량의 탈염수는 물 주입 파이프 -13-과 둘째 반응기 유입구 -3b-를 통하여 반응기 -3-으로의 주입 펌프에 의하여 주입되게 된다(도면에 나타나지 않음).
주입되는 물의 분량은 물 도징 수단 -14-(예. 도징 밸브)에 의하여 주입되는 물의 분량이 주입되는 액체 알칼리 금속의 흐름에 대하여 항상 화학량이 되도록 도징된다.
이의 목적으로 압력 조절 밸브 -11-와 도징 밸브 -12-는 상기 기술된 M/S 순환에서 조절된다.
동시에 알칼리 금속과 물을 주입하여 동종의 반응 혼합물이 형성된다.
주어진 수소 생성 급수에서 반응물이 반응기-3-에 남는 시간의 반응기 -3-의 길이는 사용된 금속 반응물이나 합금에 따라 달리한다.
반응은 실질적으로 즉석이거나 적어도 매우 빠른 것으로서 반응기에서 반응에 의해 생성된 압력은 압력 센서 -38-에 의하여 조절된다. 이때 반응기 -3-의 압력은 사전에 결정된 한계치를 초과할 경우 예로서 분무 분사구 -16-의 차단의 경우, 액체 알칼리 금속과 물의 공급이 중지되는 방식이 된다.
반응기 -3-에 여전히 남아있는 수소와 금속 수산화물은 물로 반응기 -3-을 씻어 제거될 수 있다.
반응기 -3-에서 액체 알칼리 금속의 물과의 발열 반응에 의해 생성된 초과 열은 냉장 수단 -17-에 의해 제거된다. 예로서 열 에너지를 전송하는 첫째 및/혹은 둘째 금속 시약 가열 수단 -9a, 9b- 등의 시스템의 다른 구성품에 연결될 수 있는 물과 같은 냉각 유체와의 회로와 같은 냉장 수단이 된다.
수소와 증발된 알칼리 금속 수산화물의 혼합물은 반응기 -3-을 반응기 유출구 -3c-를 통하여 나가게 되고 유입구 -4a-를 통하여 정지 분리기 -4-로 분무 분사구에 의하여 격렬히 분사된다.
레벨 게이지 -22-가 축적된 알칼리 금속 수산화물의 급수가 사전에 결정된 한계치를 초과한 것을 감지할 경우 증발된 알칼리 금속이 냉각되어 액체 상태를 이루게 되어 대부분 상기 내부실 -4a-의 하단에 축적되고 둘째 추출 밸브 -21b-를 열어 금속 수용 수단 -6-으로 이동되는 동안 수소 기체는 정지 분리기의 내부실 -4e-의 상부에 모인다.
수소 생성 시스템의 작동에서 알칼리 금속 수산화물이 철수되는 경우 알칼리 금속 수산화물의 일부 사전 결정된 수압 수준은 내부실 -4e-의 하단에서 유지되어 내부실 -4e-에 존재하는 가압 수소가 달아나지 않도록 방지하게 된다.
상부에 모여진 수소와 여전히 현존하는 증발된 알칼리 금속은 첫 유출구 -4b-를 통하여 가스 기체 유입구 -18a-를 지나 소적 분리기 -18-내로 이동되어 지금까지 현존하는 증발된 알칼리 금속은 액화되어서 수소에서 분리되어 둘째 추출 밸브 -21b-를 열어 금속 수산화물 수용 수단-6-으로 이동되게 된다.
소적 분리기 -18-에서 분리된 수소는 추출되어져 수소 여과 수단 -19-를 통해 수소 수용 수단 -5-로 수소 압력 밸브 -20-을 열어 전도된다. 이곳에서 수소 흐름이 수소 압력 센서 -39-의 조절하에 조절된다.
도면 4는 금속 알칼리를 잔류 반응 제품에서 회복하는 회복 시스템의 구체물을 나타낸다.
회복 시스템은 정밀히 분리된 규소철, 산화 칼슘의 혼합물로 구성된 감축 시약을 반응실 -24a-로 공급하기 위해 감축 시약 유입구 -24b-와 반응실 -24a-, 1개 이상의 알칼리 금속 수산화물을 반응실 -24a-로 공급하는 잔류 반응 제품을 공급하는 잔류 유입구 -24-c-, 반응실 -24a-에서 수분과 증발된 알칼리 금속을 선택적으로 추출하는 반응기 추출 유출구 -24d-로 구성되는 금속 수산화물 감축 반응기 -24-로 구성된다.
감축 반응기 -24-는 반응기 가열 수단 -25-와 함께 공급되어 반응실 -24a-를 탈수 온도로 선택적으로 가열하여 잔류 반응 제품에서 수분을 추출하고, 소성 온도로 가열하여 탈수 알칼리 금속 수산화물을 알칼리 산화 금속으로 변형하고 잔류 반응 제품에 현존하는 알칼리 금속의 비등점보다 높은 증발 온도로 가열하여 증발된 알칼리 금속을 획득한다.
진공 덫 -27-은 진공 도관 -26a-에 추출 유출구 -24d-와 진공 생성 수단 -26b-에 상호 연결된다.
진공 덫 -27-은 하단에 위치하고 응축 추출 밸브 -28-에 연결되는 응축 유출구 -27a-, 상부에 위치하고 분기 밸브 -29-에 연결된 분기 유출구 -27b-로 구성된다.
수분 추출 밸브 -26c-는 진공 도관 -26a-에 추출 유출구 -24a-와 진공 덫 -27-사이에 상호 연결된다. 수분 냉각 수단 -30-은 진공 덫 -24-에 현존하는 수분을 수분 응축 온도로 냉각하기 위해 공급된다.
추출 도관 -31-은 반응기 추출 유출구 -24d-와 알칼리 금속 저장기 -32-에 연결된다.
알칼리 금속 냉각 수단 -33-은 추출 도관 -31-에 배열되어 추출 도관 -31-에 들어가는 증발된 알칼리 금속을 알칼리 금속의 녹는 점 이상의 온도로 냉각하여 액화하여 액체 알칼리 금속이 알칼리 금속 저장기 -32-로 전달된다.
알칼리 금속 저장기 -32-는 저장기 가열 수단 -34-와 제공되어 액체 알칼리 금속을 액체 상태로 유지한다.
알칼리 금속 저장기는 도면 1-3에 나타난 첫 저장 수단 -1-이 될 수 있다.
도면 4의 구체물에 따른 회복 시스템과의 알칼리 금속 회복이 다음과 같은 방식으로 수행된다:
잔류 알칼리 수산화물은 수산화물 감축 반응기 -24-의 반응실 -24a-에 배치된다.
응축 밸브 -28-, 분기 밸브 -29-, 시약 공급 밸브 -7i-가 닫혀진 채로 수분 추출 밸브 -26c-는 진공 펌프 -26b-의 작동에 의하여 진공이 회복 시스템에 생성되는 방식으로 열리게 된다.
그리하여 반응기 -24-의 온도는 반응기 가열 수단 -25-의 작동에 의하여 섭씨100도 이상으로 증가되어 결정화수나 알칼리 금속 수산화물에서 흡수된 수분과 같은 수분을 완전히 증류시키게 된다.
그리하여 수분은 반응기 추출 유출구 -24d-를 통하여 증발하고 진공 도관 -26a-를 통하여 진공 덫 -27-로 전도되며 수분 냉각 수단 -30-의 작동으로 응축되어서 액화는 진공 덫 -27-의 바닥에 축적되게 된다.
액화는 진공을 분기 밸브 -29-과 응축 추출 밸브 -28-을 열어 진공을 파괴하여 추출될 수 있어 물이 응축 유출구 -27a-를 통하여 흐를 수 있게 된다.
진공 덫 -27-의 분량은 수산화물 감축 반응기 -24-에 배치된 알칼리 금속 수산화물에서 증류된 전체 수분을 갖출 수 있도록 충분하여야 한다.
탈수가 완료된 이후 탈수된 알칼리 금속 수산화물은 알칼리 산화 금속으로 소석된다.
탈수되고 정밀히 분리된 규산철과 산화 칼슘의 동종의 혼합물이 시약 밸브 -40-을 열어 반응기 -24-에 도입되어져 혼합물이 반응기의 감축 시약 유입구 -24b-를 통해 반응실 -24a-로 흐르게 된다.
사전에 결정된 진공이 반응실 -24a-에 도달되면 수분 추출 밸브 -26c-와 진공 펌프 -26b-가 정지된다.
그리하여 반응실 -24a-의 온도는 반응 가열 수단 -25-에 의하여 반응실 -24a-에 현존하는 진공 작업 압력에 알칼리 산화 금속에 구성된 알칼리 금속의 비등점 이상의 온도로 증가된다. 이로서 본 알칼리 금속은 반응기 추출 유출구 -24d-를 통하여 추출 도관 -31-로 증발되게 되고 이때 추출된 알칼리 금속은 알칼리 금속 냉각 수단 -30-에 의하여 알칼리 금속의 녹는점에서 약간 높은 온도로 냉각되어져 증발된 알칼리 금속이 액체가 될 때까지 응축되게 된다.
액체 알칼리 금속은 알칼리 금속 저장기 -32-내로 떨어져 이곳의 하단에 축적되게 되고 저장기 가열 수단 -34-에 의하여 본 액체 조건을 유지하고 이로부터 저장기 유출구 -32a-를 통하여 금속 유출구 밸브 -41-를 열어 추출될 수 있게 된다.
괄호의 참고 번호로서 도면 4에 보여지듯 알칼리 금속 저장기 -32-는 첫 저장 수단 -1-이 될 수 있어 저장기 유출구 -32a-과 금속 유출구 밸브 -41-은 도면 2, 3에서의 반응기 공급 파이프 -7 g-와 시약 공급 밸브 -7i-로서 각기 작동되어지는 방식이 되게 된다. 그리하여 도면 4의 금속 회복 시스템은 도면 1-3에서의 수소 생성 시스템으로 통합되게 된다.
도면 5의 감축 반응기 -24-의 또 다른 구체화로서 감축 시약은 수산화물 감축 반응기 -24-에서 동종의 규산철과 산화 칼슘의 혼합물로 만들어진 튜브 모양 조개칸 -42-로 사전에 설치된다.
조개탄 -42-은 잔류 유입구 -24c-와 반응기 추출 유출구 -24d-를 연결하는 -42a- 축 통로를 갖춘다.
알칼리 금속 수산화물은 축 통로 -42a-내에 채워진다.
탈수와 소성은 도면 4에서 상기 기술된 바와 같이 축 통로 -42 a-에서 수행된다.
그리하여 소성 이후 획득된 알칼리 산화 금속은 가열되어져 실리코테르믹 감축이 일어나고 증발된 금속 반응물이 형성된다.
알칼리 산화 금속이 축 통로 -42a-와 접촉함에 따라 알칼리 산화 금속은 규산철과 산화 칼슘과 반응하고 증발된 상태로 반응기 추출 유출구 -24d-를 통해 추출된 알칼리 금속으로 변환된다.
그리하여 축 통로 -42a-는 반응기 가열 수단 -25-에 의하여 가열된 반응실 -35-로서 작동된다.
탈수와 소성에 의하여 획득된 수분 및 증발된 알칼리 금속의 차후 과정은 도면4에서 기술된 바와 유사하게 된다.
실리코테르믹 감축의 완료 이후 결과되는 부산물 Fe과 CaSiO3은 축 통로 -42a-로부터 압축 공기의 조절된 흐름을 가지고 축 통로를 "씻어" 제거될 수 있다.

Claims (22)

  1. 조절된 현 위치 요청 수소 생성을 위한 수소 생성 시스템은 첫 시약을 저장하기 위한 첫 저장 수단 (1) 탈염수를 둘째 시약으로 저장하기 위한 둘째 저장 수단 (2), 기체 수소를 생성하기 위해 시약이 반응하도록 만들어진 반응기 (3), 시약 유입구 (3a, 3b)와 반응기 유출구 (3c)로 구성된 반응기 (3), 녹는점 이상으로 가열된 첫 시약의 흐름을 조절하여 반응기(3)에 주입하기 위한 주입 수단 (7, 8), 탈염수를 반응기(3)에 주입하기 위한 물 주입 시스템 (13, 14, 15), 반응기 (3)에서 생성된 기체 수소를 잔류 반응 제품에서 분리하기 위해 반응기 유출구 (3c)에 연결된 분리 수단 (4, 18), 첫 분리 수단 (4)에서 추출된 기체 수소를 수용하기 위한 첫 분리 수단(4)에 연결된 수소 수용 수단 (5)으로 구성되며, 이들의 특성으로서
    시약은 알칼리 금속, 알칼라인 토류 금속, 알칼리 금속으로 구성된 알칼리 금속 합금과 알칼리 금속 혼합물, 알칼라인 토류 금속으로 구성된 알칼라인 토류 금속 합금과 알칼라인 금속 혼합물, 1개 이상의 알칼리 금속과 1개 이상의 알칼라인 토류 금속으로 구성된 금속 합금과 혼합물에서 선택된 순수 무알루미늄 금속 시약이 된다. 잔류 반응 제품은 알칼리 금속 수산화물과 알칼라인 토류 금속 수산화물에서 선택된 금속 수산화물로 구성되고;
    주입 수단 (7, 8)은 액체 상태의 금속 시약의 반응기(3)내로 분툴로서 흐름을 조절하기 위한 금속 시약 주입 수단(7, 8)이 되고;
    물 주입 시스템(13, 14, 15)은 반응기(3)내로 주입되는 금속 시약의 분량에 대하여 항상 화학량으로서의 물을 차갑고 액체의 상태로 주입하기 위한 것이며 이때 조절된 금속 시약/물 비율은 반응기(3)내에서 유지되는 방식이 되고;
    반응기 (3)는 동종의 반응기이고;
    그리고 저장 수단(1, 2)을 유지하기 위한 수단(10a, 10b, 10c), 금속 시약 주입 수단 (7, 8), 물 주입 시스템(13, 14, 15), 반응기(3), 분리 수단 (4, 18), 시스템내 진공을 선택적으로 제공하여 무산소 수소 수용 수단(5) 으로 구성된다.
  2. 청구항 1에 따른 수소 생성 시스템은 다음과 같은 특징을 갖추며
    첫 저장 수단(1)은 첫 반응기 유입구(3a)에 금속 시약 공급 시스템을 통하여 연결되고, 본 시스템은 다음과 같은 구성요소를 갖추며;
    액체 상태로 금속 시약을 반응기(3)에 조절된 차원 오리피스 분출기 다이 헤드를 통하여 분출에 의해 조절하여 주입하기 위한1개 이상의 금속 주입 장치(7);
    주입 장치(7)과 첫 반응기 유입구(3a)를 연결하는 금속 시약 주입 파이프(8);
    금속 시약을 상기 금속 시약의 녹는점 이상의 온도로 가열하여 반응기(3)로 들어가기 이전에 금속 시약을 상기 액체 상태로 만드는 시약 가열 수단(9a, 9b);
    첫 공급 시스템, 저장 수단(1, 2), 물 주입 시스템(13, 14, 15), 반응기(3), 분리 수단(4, 18), 무산소 수소 수용 수단 (5)내에 선택적으로 진공을 생성하기 위한 진공 생성 수단(10a, 10b, 10c);
    금속 시약의 반응기(3)로의 흐름을 조절하기 위한 흐름 조절밸브 수단(11, 12);
    작업 온도에서 반응기(3)를 유지하기 위한 냉장 수단(17);
    둘째 저장 수단(2)은 둘째 저장 수단(2)을 둘째 반응기 유입구(3b)에 연결하는 주입 파이프(13), 물물을 반응기(3)로 주입하기 위해 도징하는 도징 수단(14), 둘째 반응기 유입구(3b)에 연결된 물 주입 수단(15)으로 구성되는 물 공급 시스템을 통하여 둘째 반응기 유입구(3b)로 연결되고;
    흐름 조절 밸브 수단(11)과 물 도징 수단(14)은 비율 조절 수단에 의하여 조절되며 이때 물 도징 수단(14)은 항상 상기 화학량의 물을 공급하여 상기 조절된 금속 시약/물 비율을 반응기(3)에서 유지하도록 한다.
  3. 청구항 2의 수소 생성 시스템은 다음과 같은 특징을 갖추며
    금속 주입 장치(7)는 다음 구성요소를 갖춘다:
    실린더 배럴 (7a),
    액체 금속 시약을 갖추고 금속 주입파이프 (8)로 연결된 시약 유출구 (7c), 첫 저장 수단(1)으로 금속 시약 공급 파이프(7g)에 의해 연결된 시약 유입구(7d), 시약 유입구(7d)와 첫 저장수단(1) 사이에 연결된 금속 시약 공급 밸브 (7i)로 구성되는 머리부 (7b);
    진공 생성 수단(10a, 10b, 10c)에 연결된 진공 포트(7e);
    시약 유입구(7e)를 통해 금속 시약이 머리부(7b)에 흡입되는 첫 위치(C)를 향하고 금속 시약의 흐름이 머리부(7b)에서 시약 유출구(7c)를 통해 금속 시약 주입 파이프(8)로 빠져나가는 둘째 위치(V)를 향해 실린더 배럴(7a)내에 이동가능 피스톤(7f),
    실린더 배럴(7a)내에 액체 금속 시약상에 조절된 압력을 가하기 위해 상기 첫째 위치(C)와 둘째 위치(V) 사이의 피스톤 (7)의 이동을 조절하기 위한 피스톤 액츄에이터(7j).
  4. 청구항 2 혹은 3에 의해 흐름 조절 밸브 수단(11, 12)가 금속 시약 주입 파이프 (8)내로 삽입되는 수소 생성 시스템은 다음으로 구성된다:
    시약 유출구(7c)와 첫 원자로 유입구(3a) 사이에 배열된 압력 조절 밸브 (11);
    압력 조절 밸브 (11)과 첫 원자로 유입구 (3a) 사이에 있어 원자로(3)에서 역류를 피하기 위한 점검 밸브 (12).
  5. 청구항 2, 3, 4에 의하여 수소 생성 시스템에서 진공 생성 수단은 진공 파이프(10b)를 통해 진공 포트(7e)로 연결된 진공 시스템(10a), 진공 파이프(10b)에 삽입된 진공 밸브(10c)로 구성된다.
  6. 청구항 3 - 5에 의하여 수소 생성 시스템에서 금속 가열 수단(9a, 9b)은 최소한 금속 시약 주입 장치(7)의 머리부를 가열하기 위해 배열된 첫 시약 가열 수단(9a) 으로 구성된다.
  7. 청구항 3 - 6에 의하여 수소 생성 시스템에서 금속 가열 수단(9a, 9b)은 금속 주입 파이프(8)에 배열된 둘째 시약 가열 수단(9b)으로 구성된다.
  8. 이전의 청구항에 의하여 수소 생성 시스템에서 분리 수단 (4, 18)은 원자로 유출구 (3c)로 연결되고 수소와 원자로에 생성된 잔류 반응 제품의 혼합물을 받기 위해 원자로 유출구(3c)로 연결된 유입구(4a)로 구성된 첫 분리 수단(4), 수소 수용 수단(5)에 연결된 첫 유출구(4b), 첫 분리 수단(4)에서 추출된 잔류 반응 제품을 받기 위해 공급된 금속 수산화물 수용 수단(6)에 연결된 둘째 유출구(4c)로 구성된다.
  9. 청구항 8에 의하여 수소 생성 시스템에서 원자로 유출구(3c)는 언급된 혼합물을 첫 분리 수단(4)에 뿌리기 위해 분무 분사구(16)에 연결될 수 있다.
  10. 청구항 8에 의하여 수소 생성 시스템에서 첫 분리 수단(4)은 또한 진공 시스템(10a)에 연결된 흡입구(4d), 흡입 포트(4d)와 진공 시스템(10a) 사이에 상호 연결된 가동 진공 밸브(23)로 구성된다.
  11. 청구항 8, 9,10에 의하여 수소 생성 시스템에서 수소 수용 수단(5)과 첫 분리 수단(4)의 첫째 유입구 사이(4b)에 상호 연결된 둘째 분리 수단(18), 수소 수용 수단(5)에 연결된 수소 유출구(18b)로 구성된다. 이때 둘째 분리 수단(18)은 첫 분리 수단(4)의 첫 유출구에 연결된 기체-증기 유입구(18a)로 구성되는 성에 방지장치가 된다. 또한 이에 금속 수산화물 수용 수단(6)에 연결된 금속 수산화물 유출구(18c)가 포함된다.
  12. 청구항 11에 의하여 수소 생성 시스템에서 수소 여과 장치(19)는 방울 분리기(18)와 수소 수용 수단(5) 사이에 상호연결될 수 있다.
  13. 이전 청구항에 의하여 수소 생성 시스템에서 원자로(3)의 냉동 수단(17)은 첫째 및/혹은 둘째 반응 가열 수단(9a, 9b)에 냉각 유체의 회로로 열로서 연결되어 원자로(3)에서 생성된 열은 원자로(3)에 주입되기 이전에 금속 시약을 가열하기 위해 사용된다.
  14. 이전 청구항에 의하여 수소 생성 시스템은 다음으로 구성되어지며
    반응실(24a), 감축 시약 유입구 -24b-와 반응실 -24a-, 잔류 반응 제품 을 규소철, 산화 칼슘의 혼합물로 구성된 감축 시약과 접촉시키기 위해 1개 이상의 알칼리 금속 수산화물을 반응실(24a)로 전달하는 잔류 반응 제품을 공급하는 잔류 유입구 (24c), 반응실(24a)에서 수분과 증발된 알칼리 금속을 선택적으로 추출하는 원자로 추출 유출구(24d)로 구성되는 금속 수산화물 감축 원자로(24a);
    원자로 가열 수단(25)은 선택적으로 반응실(24a)을 탈수 온도로 가열하여 잔여 반응 제품에서 수분을 추출하고 하소 온도로 가열하여 탈수된 금속 수산화물울 산화 금속으로 변환하고 잔여 반응 제품에 현존하는 알칼리 금속의 비등점보다 높은 증발 온도로 가열하여 증발된 알칼리 금속을 얻기 위해 제공;
    추출 유출구(24d)와 진공 생성 수단(26b)에 연결된 진공 도관(26a);
    진공 덫(27)은 추출 유출구(24d)와 진공 생성 수단(26b)을 연결하는 진공 도관(26a)내에 상호 연결되어진다. 진공 덫은 바닥부에 위치하고 응축 추출 밸브(28)에 연결된 응축 유출구(27a)와 상부에 위치하고 분기 밸(29)브에 연결된 분기 유출구(27b)로 구성;
    수분 추출 밸브(26c)는 추출 유출구(24a)와 진공 트랩(26a)간의 진공 도관에 상호연결된 것;
    수분 냉각 수단(30)은 진공 덫(24)에 존재하는 수분을 수분 응축 온도로 냉각시키기 위해 제공;
    추출 도관은 반응기 추출 유출구(24d)와 금속 시약 저장기(32)에 연결;
    금속 시약 냉각 수단(33)은 추출 도관(31)에 배열되어 알칼리 금속의 녹는점 위로 온도를 내리여 추출 도관(31)내로 진입하는 증발된 알칼리 금속을 액화하여서 본 액체 알칼리 금속은 알칼리 금속 저장기(32)로 전달되게 된다.
  15. 청구항14에 의하여 수소 생성 시스템은 알칼리 금속 저장기(32)는 저장기 가열 수단(34)과 함께 제공되어 액체 상태의 액체 알칼리 재료를 유지하게 된다.
  16. 청구항14에 의하여 수소 생성 시스템은 알칼리 금속 저장기(32)는 첫 저장 수단(1)의 특성을 지닌다.
  17. 청구항14, 15, 16에 의하여 수소 생성 시스템은 정밀히 분리된 규소철, 산화 칼슘의 혼합물을 반응실(24a)로 공급하기 위해 감축 시약 유입구(24b)로 구성된다.
  18. 이전 청구항에 의하여 수소 생성 시스템은 원자로(3)의 냉동 수단(17)은 수산화무루 감축 원자로(24)에 냉각 유체의 회로로 열로서 연결되어 원자로(3)에서 생성된 열은 금속 수산화물 감축 원자로(24)를 가열하기 위해 사용된다.
  19. 원 위치 요청 조절 수소 생성 방법은 알칼리 금속, 알칼라인 토류 금속, 알칼리 금속 합금, 알칼리 금속과 알칼리 금속, 알칼라인 토류 금속 합금으로 구성된 알칼리 금속 혼합물 및 알칼라인 토류 금속 혼합물, 알칼라인 토류 금속, 금속 합금으로 구성된 알칼라인 금속 혼합물, 1개 이상의 알칼리 금속과 1개 이상의 알칼라인 토류 금속으로 구성된 혼합물로부터 선택된 무알루미늄 금속 시약을 물과 반응하여 수소와 알칼리 수산화물와 알칼라인 토류 수산화물에서 선택된 금속 수산화물로 구성된 잔류 반응제품을 얻고 잔류 반응 제품에서 수소를 분리하는 것으로 구성된다. 본 방법은 다음과 같이 구성이 되며
    금속 시약을 진공 조건하 가열하여 액화하여액체 금속 시약을 얻음,
    액체 금속 시약을 동종의 원자로(3)에 분출 및 금속 시약 주입 수단(7, 8) 그리고 동시에 통제된 금속 시약/물 비율이 원자로(3)내에서 유지되도록 원자로(3)내로 투입되는 액체 금속 시약의 양에 있어 물 투입 시스템(13, 14, 15)으로 화학량의 물을 투입,
    수소와 잔류 반응 제품을 원자로(3)에서 분리 수단(4, 18)으로 이동,
    수소를 잔류 반응 제품에서 분리,
    분리된 수소를 수소 수용 수단(5)으로 이동하고 잔류 반응제품을 금속 수산화물 수용 수단으로 전달함으로서 금속 시약 주입 수단(7, 8), 금속 주입 시스템(13, 14, 15), 원자로 (3), 분리 수단(4, 18), 수소 수용 수단(5)이 시스템내 진공을 선택적으로 제공하여 무산소를 유지하는 단계를 포함하게 된다.
  20. 청구항 19에 의하여 방법의 특징으로서 알칼리 금속은 잔류 반응 제품에 있는 알칼리 금속 수산화물에서 금속 수산화물-감축 원자로(24)내에서 여러 감축제로서 다음과 같은 과정으로서 알칼리 금속 수산화물을 감축하여 회복된다:
    잔류 반응제품을 금속 수산화물 수용 수단(6)에서 금속 수산화물 감축 원자로(24)로 이동;
    잔류 반응 제품을 포함하는 수산화물 감축 원자로(24)에서 진공을 생성;
    진공에서 잔류 반응 제품을 열 탈수로 조건화;
    증발된 물을 수산화물 감축 원자로(24)에서 추출하여 잔류 반응 제품 수분이 없게 함;
    잔류 반응 제품을 배소하여 금속 수산화물을 산화 금속으로 변형;
    산화 금속을 진공 조건에서 정밀히 분리된 탈수 규소철과 탈수 산화 칼슘 혼합물로 구성되는 산화 감축제로서 산화 금속을 원자로(24)에서 산화 금속내의 금속 시약의 비등점 이상으로 가열하여 감축하여 산화 금속의실리코테르믹 감축하여 증발된 금속 시약이 획득됨;
    증발된 알칼리 금속을 수산화물 감축 원자로(24)에서 추출하고 증발된 알칼리 금속을 응축기로 이동;
    응축기에서 알칼리 금속의 녹는점 이상의 온도로 냉각시켜 증발된 알칼리 금속을 액화하여액체 알칼리 금속을 얻음;
    액체 알칼리 금속을 알칼리 금속 저장기(32)로 이동.
  21. 청구항 20에 의한 방법은 액체 알칼리 금속이 알칼리 금속 저장기(32)에서 액체 상태로 유지되게 된다.
  22. 청구항 20, 21에 의한 방법은 알칼리 금속 저장기(32)에 포함된 알칼리 금속은 금속 시약 주입 장치(7)에 의하여 상기 원자로(3)로 주입되게 된다.
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