KR20160034856A - Epicatalytic Thermal Diode - Google Patents

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KR20160034856A
KR20160034856A KR1020157036821A KR20157036821A KR20160034856A KR 20160034856 A KR20160034856 A KR 20160034856A KR 1020157036821 A KR1020157036821 A KR 1020157036821A KR 20157036821 A KR20157036821 A KR 20157036821A KR 20160034856 A KR20160034856 A KR 20160034856A
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gas
thermal diode
heat transfer
cavity
epitaxial
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Application number
KR1020157036821A
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Inventor
다이엘 피 쉬한
Original Assignee
패러다임 에너지 리서치 코포레이션
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24VCOLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F24V30/00Apparatus or devices using heat produced by exothermal chemical reactions other than combustion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F23/00Features relating to the use of intermediate heat-exchange materials, e.g. selection of compositions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J15/00Chemical processes in general for reacting gaseous media with non-particulate solids, e.g. sheet material; Apparatus specially adapted therefor
    • B01J15/005Chemical processes in general for reacting gaseous media with non-particulate solids, e.g. sheet material; Apparatus specially adapted therefor in the presence of catalytically active bodies, e.g. porous plates

Abstract

에피캐탈리틱 써멀 다이오드(ETD)는 하나 이상의 ETD 셀을 포함한다. 각 셀은 이들 사이에 공동을 가진 제 1 및 제 2 표면을 포함하며, 공동은 표면의 쌍에 대해 에피캐탈리틱적으로 활성인 기체를 함유한다. 표면은 기체와 화학적으로 반응하여 기체가 제 2 표면에 가까운 곳에서 분해되는 것보다 빠르게 제 1 표면에 가까운 곳에서 분해된다. 따라서, 제 1 표면과 제 2 표면 사이에 정상-상태 온도 차이가 생성되고 유지된다. 다양한 응용분야에서, 여러 ETD 셀이 직렬로 및/또는 병렬로 연결된다.The epitaxial thermal diode (ETD) includes one or more ETD cells. Each cell comprising a first and a second surface having a cavity therebetween, the cavity containing an epitaxially active gas for the pair of surfaces. The surface chemically reacts with the gas and decomposes near the first surface faster than the gas decomposes near the second surface. Thus, a steady-state temperature difference between the first surface and the second surface is created and maintained. In various applications, several ETD cells are connected in series and / or in parallel.

Description

에피캐탈리틱 써멀 다이오드{Epicatalytic Thermal Diode}The present invention relates to an epicatalytic thermal diode,

본 발명은 일반적으로 열 흐름을 유지하는 것에 관한 것이며, 특히 정상-상태 온도 차이를 생성하고 유지하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates generally to maintaining heat flow, and more particularly to an apparatus for generating and maintaining steady-state temperature differences.

열은 보통 고온에서 저온으로 흘러서, 온도 기울기를 줄여서 독립계가 궁극적으로 단일 균일 온도를 특징으로 하는 열역학적 평형에 이른다. 현재, 장치가 온도 기울기를 생성하고 유지하기 위해서, 일이 반드시 가해져야 한다. 온도 기울기를 유지하는 것은 가열, 냉장, 환경 제어, 전력 생산 및 기계 작동과 같은 다양한 기술적 분야에 걸쳐 유용성을 가진다.Heat usually flows from high to low temperatures, reducing the temperature gradient so that the independent system ultimately reaches a thermodynamic equilibrium characterized by a single uniform temperature. Now, in order for the device to generate and maintain temperature gradients, things must be applied. Maintaining temperature gradients has utility across a variety of technical fields such as heating, refrigeration, environmental control, power generation, and machine operation.

일을 가하여 온도 기울기를 유지하는 현존 장치는 또한 폐열을 발생시킨다. 일부 장치는 이 폐열을 사용하려고 시도하나(예를 들어, 자동차 엔진에 의해 발생된 폐열은 자동차 내부로 전달되어 겨울철에 열을 제공할 수 있다) 이런 시스템은 통상적으로 비효율적이고 화석 연료(예를 들어, 가솔린, 석탄, 기름 등)를 연소시킴으로써 일을 제공하는 최초 필요조건을 처리하는데 실패한다. Existing equipment that keeps the temperature slope by adding work also generates waste heat. Some systems attempt to use this waste heat (for example, the waste heat generated by an automobile engine can be delivered to the interior of the car to provide heat during the winter), but these systems are typically inefficient and require fossil fuels , Gasoline, coal, oil, etc.), thereby failing to address the initial requirement to provide work.

상기 및 다른 문제는 에피캐탈리틱 써멀 다이오드(ETD) 및 상응하는 방법에 의해 처리된다. ETD는 자발적으로 i) ETD의 2개의 분리된 표면 사이에 온도 차이를 생성하고 유지하며; 및 ii) 온도 기울기의 방향(즉, 위)으로, ETD를 가로질러 효율적인 정상-상태 열 흐름을 매개한다. 한 양태에서, ETD의 구조는 열역학적으로 그리고 화학적으로 온도 기울기와 열의 흐름의 생성 및 유지 모두를 최적화한다.These and other problems are addressed by epitaxial thermal diodes (ETDs) and corresponding methods. The ETD spontaneously produces i) a temperature difference between two separate surfaces of the ETD; And ii) the direction of the temperature gradient (i. E., Above) to mediate efficient steady-state heat flux across the ETD. In one embodiment, the structure of the ETD optimizes both the generation and maintenance of temperature gradients and heat flow thermodynamically and chemically.

다양한 실시태양에서, ETD 장치는 직렬로 및/또는 병렬로 연결된 하나 이상의 ETD 셀을 포함한다. 특정 실시태양에서, 인접한 ETD 셀은 증가된 작업 효율 및/또는 감소된 생산 비용을 위해 하나 이상의 구성요소를 공유한다.In various embodiments, the ETD device includes one or more ETD cells connected in series and / or in parallel. In certain embodiments, adjacent ETD cells share one or more components for increased operating efficiency and / or reduced production costs.

한 양태에서, ETD 셀은 제 1 및 제 2 표면을 포함하며 이들 사이에 기체를 보유하도록 구성된 공동을 가진다. 기체가 공동에 존재할 때, 표면이 기체와 화학적으로 반응하여 기체는 제 2 표면에 가까운 곳에서 분해되는 속도보다 더 빠른 속도로 제 1 표면에 가까운 곳에서 분해된다. 따라서, 제 2 표면에 가까운 곳보다 제 1 표면에 가까운 곳에서 (분해 반응이 각각 흡열 반응 또는 발열 반응인지에 따라) 더 많은 양의 열이 흡수되거나 배출된다. 결과적으로, 제 1 표면과 제 2 표면 사이의 정상-상태 온도 차이가 생성되고 유지된다.In one embodiment, the ETD cell includes a first and a second surface and has a cavity configured to hold a gas therebetween. When the gas is present in the cavity, the surface chemically reacts with the gas such that the gas decomposes near the first surface at a rate that is faster than the rate at which it is decomposed near the second surface. Thus, a greater amount of heat is absorbed or discharged near the first surface (depending on whether the decomposition reaction is an endothermic reaction or an exothermic reaction, respectively) than near the second surface. As a result, a steady-state temperature difference between the first surface and the second surface is created and maintained.

다른 양태에서, ETD 셀은 각각 제 1 및 제 2 표면에 연결되고 실질적으로 평행한 제 1 및 제 2 열 전달 표면을 더 포함한다. 열 전달 표면은 공동과 반대인 상응하는 표면의 측면에 연결된다. 열 전달 표면은 상응하는 표면으로 및/또는 상응하는 표면으로부터 열을 전도하도록 구성된다.In another embodiment, the ETD cell further comprises first and second heat transfer surfaces connected to the first and second surfaces, respectively, and substantially parallel. The heat transfer surface is connected to the side of the corresponding surface opposite to the cavity. The heat transfer surface is configured to conduct heat to and / or from a corresponding surface.

본 발명의 내용 중에 포함되어 있다.Are included in the scope of the present invention.

도 1a는 한 실시태양에 따른, 두 표면 사이의 온도 차이를 초래하는 에피캐탈리틱 반응을 예시하는 도면이다.
도 1b는 한 실시태양에 따른, 도 1a의 반응이 일어날 수 있는 단일 ETD 셀의 측면도이다.
도 2는 한 실시태양에 따른, 병렬인 여러 ETD 셀을 포함하는 시스템 구성의 다른 성질의 도면이다.
도 3은 한 실시태양에 따른, 직렬인 ETD 셀의 3층을 결합한 시스템 구성의 측면도이다.
도 4는 한 실시태양에 따른, ETD 셀에서 사용하기 위한 적합성을 측정하도록 재료와 기체의 조합을 테스트하기 위한 장치를 예시하는 도면이다.
도 5는 한 실시태양에 따른, ETD 셀에서 사용하기 위한 특정 기체-표면 조합의 안정성을 측정하는 예시적 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 6은 한 실시태양에 따른, ETD 셀에서 사용하기 위한 특정 기체-표면 조합의 안정성을 측정하는 다른 방법을 예시하는 흐름도이다.
FIG. 1A is a diagram illustrating an epitaxial reaction that results in a temperature difference between two surfaces, according to one embodiment. FIG.
1B is a side view of a single ETD cell in which the reaction of FIG. 1A can occur, according to one embodiment.
2 is a diagram of another property of a system configuration including several ETD cells in parallel, in accordance with one embodiment.
3 is a side view of a system configuration incorporating three layers of ETD cells in series, in accordance with one embodiment.
4 is a diagram illustrating an apparatus for testing a combination of material and gas to determine compliance for use in an ETD cell, in accordance with one embodiment.
5 is a flow chart illustrating an exemplary method of measuring the stability of a particular gas-surface combination for use in an ETD cell, in accordance with one embodiment.
6 is a flow diagram illustrating another method of measuring the stability of a particular gas-surface combination for use in an ETD cell, in accordance with one embodiment.

도면과 다음 설명은 단지 예로서 특정 실시태양을 기술한다. 당업자는 다음 설명으로부터 본 발명에 예시된 구조와 방법의 다른 실시태양은 본 발명에 기술된 원리로부터 벗어나지 않고 사용될 수 있다는 것을 쉽게 인식할 것이다. 이제 여러 실시태양을 참조할 것이며, 실시태양의 예는 첨부된 도면에 예시된다. 실시가능한 유사한 또는 같은 참조번호가 도면에 사용될 수 있고 유사한 또는 같은 기능을 나타낼 수 있다는 것을 유의한다.The drawings and the following description illustrate specific embodiments as examples only. Those skilled in the art will readily appreciate from the following description that other embodiments of the structures and methods illustrated in this invention can be used without departing from the principles described herein. Reference will now be made to several embodiments, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. It is noted that similar or like reference numbers that may be employed may be used in the drawings and may indicate similar or equivalent functions.

방법의 개관An Overview of the Method

ETD의 실시태양은 (적어도) 2개의 공간적으로 분리된 표면 사이에 갇힌 기체에 대해 화학적으로 활성인 (적어도) 2개의 공간적으로 분리된 표면을 필요로 하는 방법을 사용하며, 기체는 일반적인 분해 반응이 진행된다 AB ↔ A + B. 도 1a는 2개의 평행한 표면(120 & 140)을 사용하는 이 방법의 한 실시태양을 예시한다. 두(또는 그 이상) 표면(120 & 140)은 전통적인 이형 촉매의 대부분의 행동을 나타내나, 촉매의 한 표준 원리에서 벗어난다. 기체상 평형을 이동시키지 않는 통상적인 촉매와 달리, 표면(120 & 140)은 표면 사이의 공동(130)에서 기체의 부피 특성에 비해 표면 작용의 우세 때문에 기체상 평형을 변화시킨다. 따라서, 표면(120 & 140)은 본 발명에서 "에피캐탈리스트(epicatalysts)"로 불리고 이런 표면을 기초로 방법은 "에피캐탈리시스(epicatalysis)" 및/또는 "에피캐탈릭 방법(epicatalytic process)"으로 불린다. Embodiments of the ETD use a method that requires (at least) two spatially separated surfaces that are chemically active for the trapped gas between (at least) two spatially separated surfaces, Figure AB illustrates one embodiment of this method using two parallel surfaces 120 & 140. The two (or more) surfaces 120 & 140 exhibit most of the behavior of conventional heterogeneous catalysts, but deviate from one standard principle of the catalyst. Unlike conventional catalysts that do not displace gas phase equilibrium, surfaces 120 & 140 change gas phase equilibrium due to the dominance of surface action relative to the volume characteristics of gas in cavity 130 between the surfaces. Thus, surfaces 120 & 140 are referred to in the present invention as "epicatalysts ", and methods based on these surfaces include epicatalysis and / or epicatalytic processes. "

제 1 표면(140)은 제 2 표면(120)과 비교하여 분해 반쪽-반응(AB -> A + B 의미) 상태가 되기 쉽다. 반대로, 제 2 표면(120)은 제 1 표면(140)에 비해, 비교적 재결합 반쪽-반응(A + B -> AB 의미) 상태가 되기 쉽다. 따라서, 기체 다이머가 제 1 표면(140)에 가까울 때, 다이머와 제 1 표면(140) 사이의 상호작용이 제 2 표면(120)에 가까운 상응하는 분해 속도보다 큰 분해 속도를 초래한다. 용어 가까운은 기체와 표면에 대해 본 발명에서 사용되어 기체의 모노머 및/또는 다이머가 표면상에 있는 것을 포함하여, 표면의 약 10Å 내에 있는 것을 의미한다.The first surface 140 is prone to decomposition half-reaction (AB -> A + B meaning) compared to the second surface 120. Conversely, the second surface 120 tends to be in a relatively recombined half-reaction (A + B -> AB meaning) state as compared to the first surface 140. Thus, when the gas dimer is near the first surface 140, the interaction between the dimer and the first surface 140 results in a decomposition rate that is greater than the corresponding decomposition rate close to the second surface 120. The term close means that the gas and surface used in the present invention are within about 10 Angstroms of the surface, including the monomers and / or dimers of the gas on the surface.

공동(130)은 기체를 포함하며, 이는 공동 내에서 자유롭게 이동할 수 있다. 따라서, 제 1 표면(140)으로부터 제 2 표면(120) 쪽으로, 공동(130)을 가로질러, 반대 방향에서보다 큰 기체의 A 및 B 종의 흐름이 존재한다. 반대로, 제 2 표면(120)으로부터 제 1 표면(140) 쪽으로 공동(130)을 가로질러 기체의 AB 종의 더큰 흐름이 존재한다. 결과적으로, 공동(130)에 화학적 사이클이 존재하며 한 방향에서 AB 종의 기체의 최종 흐름(125)과 다른 방향에서 A 및 B 종의 기체의 최종 흐름(135)을 가진다. 두 표면(120 & 140) 사이의 이런 기체 흐름은 최종 열 및 화학 에너지를 운반하여, 두 표면 사이에 정상-상태 온도 차이를 초래한다.Cavity 130 includes a gas, which is free to move within the cavity. Thus, there is a flow of gases A and B of greater gas across the cavity 130 from the first surface 140 toward the second surface 120 in the opposite direction. Conversely, there is a greater flow of AB species of gas across the cavity 130 from the second surface 120 toward the first surface 140. As a result, there is a chemical cycle in the cavity 130 and a final stream 135 of gas of species A and B in a different direction than the final stream 125 of gas of AB species in one direction. This gas flow between the two surfaces 120 & 140 carries the final heat and chemical energy, resulting in a steady-state temperature difference between the two surfaces.

한 실시태양에서, 분해 반응은 흡열 반응이며 재결합 반응은 발열 반응이다. 그 결과, 분해를 선호하는 표면(140)은 자발적으로 냉각되어 (비교적) 재결합을 선호하는 표면(120)보다 더 낮은 온도를 유지한다. 과도한 열이 더 차가운 표면(140)에 제공되어야 하기 때문에, 열은 공간(130)을 통해 다른 표면(120)으로 열적으로 대류되고 화학적으로 이류되어, 표면 사이의 최종 열 흐름을 생성하여, ETD 열 기울기를 증가시킨다. 그런 후에 열은 표준 열 전달 메커니즘(즉, 대류, 전도, 복사)에 의해 더 따뜻한 표면(120)으로부터 회수될 수 있다. 최종 결과는 다른 방향에 비해 한 방향에서 열 전달을 선호하는 써멀(heat)다이오드를 구성하여, 온도 기울기에 거슬러 열의 전체 전달을 가능하게 한다. 비록 분해 반응이 흡열 반응인 특정 실시태양이 아래 기술되나, 일부 실시태양에서, 분해 반응은 발열 반응인 것을 유의해야 한다. 이런 실시태양에서, 분해를 선호하는 표면(140)은 재결합을 선호하는 표면보다 더 따뜻할 것이다.In one embodiment, the decomposition reaction is an endothermic reaction and the recombination reaction is an exothermic reaction. As a result, the surface 140 that is preferred to dissolve is spontaneously cooled and maintains a lower temperature than the (relatively) preferred surface 120 to recombine. Because excessive heat must be provided to the cooler surface 140, the heat is thermally convected and chemically admitted to the other surface 120 through the space 130 to create a final heat flow between the surfaces, Increase the slope. The heat can then be recovered from the warmer surface 120 by a standard heat transfer mechanism (i.e., convection, conduction, radiation). The end result is to construct a heat diode that prefers heat transfer in one direction relative to the other, enabling full transfer of heat back to the temperature gradient. Although certain embodiments in which the decomposition reaction is an endothermic reaction are described below, it should be noted that in some embodiments, the decomposition reaction is an exothermic reaction. In this embodiment, the surface 140 that is preferred for degradation will be warmer than the surface that prefers recombination.

ETD 셀의 구조Structure of ETD cell

도 1b는 한 실시태양에 따른, ETD 셀(100)의 일반적인 구조를 예시하는 내부가 보이는 측면도이다. 여러 ETD 셀(100)이 다양한 방식으로 결합되어 원하는 효과를 얻을 수 있고, 이의 일부 예는 도 2와 3을 참조하여, 이하에서 더 상세하게 논의된다. 도시된 실시태양에서, ETD 셀(100)은 각각 상응하는 열 전달 표면(110)에 의해 지지되고 서로 실질적으로 평행하게 정렬된, 제 1 표면(140) 및 제 2 표면(120)을 포함한다. 표면(120 & 140) 사이의 분리는 복수의 격리판(160)에 의해 유지되며, 이들 중 2개가 도시된다. 따라서, 공동(130)은 표면(120 & 140) 사이에 형성되며, 기체를 포함한다. 다른 실시태양에서, 둘 이상의 표면 사이에 실질적으로 일정한 분리를 유지하는 내포 실린더(nested cylinders), 내포 구체(nested spheres), 나사산 등과 같은 다른 기하학적 형태가 ETD 셀(100)에 사용된다. 일부 실시태양에서, 표면(120 & 140)의 하나 또는 모두는 또한 상응하는 열 전달 표면(110)으로서 역할을 한다. 또 다른 실시태양에서, 표면(120 & 140)은 실질적으로 일정한 간격, 예를 들어, 서로에 대해 45도의 각도로 배열되지 않거나 표면들의 하나는 다른 것에 대해 실질적으로 휘었다. 1B is an interior side view illustrating a general structure of an ETD cell 100, according to one embodiment. Several ETD cells 100 may be combined in various ways to achieve the desired effect, some of which are discussed in more detail below with reference to Figures 2 and 3. In the illustrated embodiment, the ETD cell 100 includes a first surface 140 and a second surface 120 that are each supported by a corresponding heat transfer surface 110 and aligned substantially parallel to each other. The separation between the surfaces 120 & 140 is maintained by a plurality of separator plates 160, two of which are shown. Thus, cavity 130 is formed between surfaces 120 & 140 and includes gas. In other embodiments, other geometric shapes such as nested cylinders, nested spheres, threads, etc. that maintain a substantially constant separation between two or more surfaces are used in the ETD cell 100. In some embodiments, one or both of the surfaces 120 & 140 also serve as the corresponding heat transfer surface 110. In another embodiment, the surfaces 120 & 140 are not arranged at substantially constant intervals, e.g., at an angle of 45 degrees with respect to each other, or one of the surfaces is substantially curved relative to the other.

개시된 장치에 유용한 기체는 다이머, AB, 또한 개별 모노머 A 및 B로서 존재하는 것이다. 또한, 개시된 장치에 유용한 기체는 특정 표면(120 및 140)과의 상호작용을 기초로 선택된다. 상기한 것과 같이, 특정 표면(120 및 140)에 유용한 기체는 제 2 표면과 비교하여 제 1 표면에서 분해되기 쉽고 제 1 표면과 비교하여 제 2 표면에서 재결합되기 쉽다. 한 실시태양에서, 기체는 개별 모노머 A 및 B의 안정성, 다이머 AB에서 구성요소 사이의 결합 강도 및 ETD 장치의 작동 온도(예를 들어, 실온 또는 거의 실온)에서 기체의 증기압을 기초로 선택된다.The gases useful in the disclosed apparatus are dimers, AB, and also exist as individual monomers A and B. In addition, gases useful in the disclosed apparatus are selected based on their interaction with the specific surfaces 120 and 140. As noted above, the gas useful for specific surfaces 120 and 140 is susceptible to degradation at the first surface compared to the second surface and is likely to recombine at the second surface compared to the first surface. In one embodiment, the gas is selected based on the stability of the individual monomers A and B, the bond strength between the components at dimer AB, and the vapor pressure of the gas at the operating temperature of the ETD device (e.g., room temperature or near room temperature).

일부 실시태양에서, 기체가 ETD 작동 온도에 있을 때 기체의 증기압이 화학적 사이클을 작동시키는데 충분하도록 기체가 선택된다. 다시 말하면, 분해/재결합 사이클을 위해 공동(130)을 가로지르는 증기상의 충분한 기체가 있어야 하며, 따라서, 온도 차이가 유지될 것이다. 따라서, 비교적 낮은 분자량(예를 들어, 약 200amu 미만)을 가진 기체가 실온 작업을 위한 일부 실시태양에서 사용될 수 있다. 이런 기체는 주위 열 에너지에 필적가능한 최종 분자내 힘과 에너지를 가지며, 따라서 상당량의 분해가 주위 조건에서 일어난다. 일반적으로, 더 높은 분자량의 기체에 의해, 상당 부분의 분자가 실온에서 액화되거나 응고되어, 반응 사이클이 유지되기 위해 증기상의 상당량의 기체를 포함하지 않는 공동(130)을 초래한다.In some embodiments, the gas is selected such that when the gas is at the ETD operating temperature, the vapor pressure of the gas is sufficient to operate the chemical cycle. In other words, there must be sufficient vapor over the vapor across the cavity 130 for the decomposition / recombination cycle, thus the temperature difference will be maintained. Thus, gases with relatively low molecular weights (e.g., less than about 200 amu) may be used in some embodiments for room temperature operation. These gases have ultimate intramolecular forces and energies comparable to ambient heat energy, so that significant degradation occurs at ambient conditions. In general, a higher molecular weight gas causes a substantial fraction of the molecules to liquefy or coagulate at room temperature, resulting in cavities 130 that do not contain significant amounts of gas on the vapor phase to maintain the reaction cycle.

일부 실시태양에서, 선택된 기체에 대한 개별 모노머의 안정성 및 다이머의 결합 강도는 ETD 장치가 작동 온도에 있을 때 표면(120 & 140)에 의한 표면 작용이 기체상 평형 행동을 지배하도록 하는 것이다. 이런 실시태양에서, 다이머 AB는 상대적으로 약한 결합에 의해 결합되어, 다이머는 실온 또는 거의 실온에서 열적으로 분해될 수 있어서, 소정의 시간에 분해된 종에 존재하는 상당량(예를 들어, 10%)의 기체를 초래한다. 다양한 실시태양에서, 수소 결합(HyB), 할로겐 결합(HaB) 및 반데르바일스 결합(vdWB)을 가진 기체 다이머가 사용된다. 호모다이머(모노머 A 및 B가 동일한 기체) 및 헤테로다이머(모노머 A 및 B가 다른 기체)가 다양한 실시태양에서 사용된다.In some embodiments, the stability of the individual monomers relative to the selected gas and the bond strength of the dimer is such that the surface action by the surface 120 & 140 dominates the gas phase equilibrium behavior when the ETD device is at operating temperature. In this embodiment dimer AB is bonded by a relatively weak bond such that the dimer can thermally decompose at room temperature or near room temperature so that a significant amount (e.g., 10%) of the dimer present in the degraded species at any given time, Of the gas. In various embodiments, a gas dimer with a hydrogen bond (HyB), a halogen bond (HaB) and a van der Waals bond (vdWB) is used. Homodimers (monomers A and B are the same gas) and heterodimers (monomers A and B are different gases) are used in various embodiments.

수소 결합된 다이머는 하나 이상의 수소 결합으로 연결된 두 모노머를 포함하는 분자이다. 분해 및 재결합 속도가 표면에 가까운 곳에 변하는 수소 결합된 다이머(및 따라서 에피캐탈리틱 방법에서 사용될 수 있다)는 다음을 포함하나 이에 제한되지 않는다: 저 분자량 카복실산, 알코올, 알데하이드, 케톤, 에터, 에스터, 아실 할라이드, 아마이드 및 아민. 일반적으로, 전기음성적 원소에 부착된 수소 원자와 함께 일하는, F, O, N 및 때때로 S로부터 이용가능한 비공유 쌍 전자는 적절한 표면에 가까울 때 에피캐탈리틱 행동을 나타내는 다이머를 초래할 것이다. 당업자는 다양한 응용분야에서, 상기 고려사항을 기초로, 실시태양은 기체로서: 포름산, 아세트산, 메탄올, 에탄올, 포름알데하이드, 암모니아, 다이메틸 케톤, 메틸아민, 다이메틸아민, 다이메틸에터, 물, 아세트아마이드, 메틸티올, 사이아노겐, 시안화 수소, 플루오르화 수소, 황화 수소, 사이아노메테인, 포름아마이드, 아미노메테인이민, 염화 수소, 사이아노에테인, 일산화 탄소, 이산화 탄소, 이산화 황 및 산화 질소뿐만 아니라 이런 분자의 모노머의 헤테로다이머 조합을 사용할 수 있다는 것을 인식할 것이다. A hydrogen-bonded dimer is a molecule comprising two monomers linked by one or more hydrogen bonds. Hydrogen bonded dimers (and thus may be used in the epicatechlical process) in which the decomposition and recombination rates change near the surface include, but are not limited to, low molecular weight carboxylic acids, alcohols, aldehydes, ketones, ethers, esters , Acyl halides, amides and amines. In general, noncovalent pair electrons available from F, O, N and sometimes S, which work with hydrogen atoms attached to electrophysiological elements, will result in dimers that exhibit epi-catalytic behavior when close to the appropriate surface. Those skilled in the art will appreciate that, in various applications, on the basis of the above considerations, embodiments may be practiced with a gas comprising: formic acid, acetic acid, methanol, ethanol, formaldehyde, ammonia, dimethyl ketone, methylamine, dimethylamine, , Carbon monoxide, carbon dioxide, sulfur dioxide, and the like, such as acetamide, methyl thiol, cyanogen, hydrogen cyanide, hydrogen fluoride, hydrogen sulfide, cyanomethine, formamide, aminomethaneimine, hydrogen chloride, It will be appreciated that not only nitric oxide but also heterodimer combinations of monomers of such molecules can be used.

할로겐 결합 다이머는 하나 이상의 할로겐 결합으로 연결된 두 모노머를 포함하는 분자이다. 일반적으로, 불소, 염소, 브롬 또는 요오드를 포함하는 낮은 분자량 할로겐 결합 분자는 에피캐탈리틱 행동을 나타낸다. 당업자는 다양한 응용분야에서, 상기 고려사항을 기초로, 실시태양은 기체로서: 모노-할로겐 메테인, 다이-할로겐 메테인, 트라이-할로겐 메테인, 테트라-할로겐 메테인, 할로겐화 에테인, 및 수소화 종의 할로겐화 버전뿐만 아니라 이런 분자의 모노머의 헤테로다이머 조합을 사용할 수 있다는 것을 인식할 것이다. A halogen-bonded dimer is a molecule comprising two monomers linked by one or more halogen bonds. Generally, low molecular weight halogen-bonded molecules, including fluorine, chlorine, bromine or iodine, exhibit epicatalytic behavior. Those skilled in the art will appreciate that, in various applications, based on the above considerations, embodiments can include as gas: mono-halogen methanes, di-halogen methanes, tri-halogen methanes, tetra-halogen methanes, halogenated ethanes, Lt; RTI ID = 0.0 > dimer < / RTI > of monomers of such molecules.

반데르 바알스 결합 다이머는 하나 이상의 반데르 바알스 결합으로 연결된 두 모노머를 포함하는 분자이다. 상기 HyB와 HaB 다이머와 달리, 반데르 바알스 결합 다이머의 여러 형태는 현저하게 실온 아래에서 상당량의 분해를 나타낸다. 당업자는 다양한 응용분야에서, 상기 고려사항을 기초로, 실시태양은 기체로서: 비활성 기체 다이머(예를 들어, 아르곤, 제논), 메테인, 에테인, 프로페인 및 질소를 사용할 수 있다는 것을 인식할 것이다. A van der Waals bond dimer is a molecule comprising two monomers linked by at least one van der Waals bond. Unlike the HyB and HaB dimers described above, various forms of van der Waals bond dimers exhibit significant degradation at significantly below room temperature. It will be appreciated by those skilled in the art that, based on the above considerations, embodiments can use inert gas dimers (e.g., argon, xenon), methane, ethane, propane and nitrogen as the gas .

다양한 실시태양에서, 구체적인 환경, 응용분야 및 표면 재료의 선택에 따라, 상기한 것 이외의 기체가 사용된다. 예를 들어, 다이-보레인 및 사산화 이질소와 같은 일부 공유 결합 기체는 실온 또는 실온 근처일 때 상당 부분의 기체가 분해 상태이기에 충분하게 약한 결합을 가진다. 비록 기체는 본 발명에서 편의를 위해 다이머로 기술되나, 일부 실시태양에서 기체는 상기한 결합 형태의 하나 이상에 의해 결합된 여러 모노머를 포함하는 트라이머 또는 더 높은 등급 분자이다.In various embodiments, gases other than those described above are used depending on the specific environment, application, and choice of surface material. For example, some covalently bonded gases, such as di-borane and tetra-n-hexane, have weak bonds sufficiently at room temperature or near room temperature because a significant portion of the gas is in a decomposed state. Although gases are described herein as dimers for convenience in the present invention, in some embodiments the gas is a trimmer or higher class molecule comprising multiple monomers joined by one or more of the abovementioned conjugated forms.

일부 실시태양에서, 기체의 화학적 특성, 기체의 이용가능성/가격, 기체의 독성 등을 포함하는 추가 인자가 공동(130)을 위한 기체를 선택할 때 고려된다.In some embodiments, additional factors are considered when selecting the gas for cavity 130, including gas chemistry, gas availability / cost, gas toxicity, and the like.

열 전달 표면(110)은 표면(120 및 140)에 기계적 안정성과 지지를 제공한다. 열 전달 표면(110)은 또한 기체에 불침투성이며 기체를 보유하는 밀봉 용기의 일부를 구성한다. 일부 실시태양에서, 표면(120 & 140)의 하나 또는 모두는 또한 상응하는 열 전달 표면(110)으로서 역할을 한다. 통상적인 응용분야에서, ETD 시스템은 복수의 ETD 셀(100)을 포함하며, 각 셀은 복수의 연결된 공동(130) 전체에서 기체를 공유한다. 한 이런 시스템은 도 2를 참조하여 이하에서 더욱 상세하게 기술된다.The heat transfer surface 110 provides mechanical stability and support to the surfaces 120 and 140. The heat transfer surface 110 is also impermeable to gas and constitutes a portion of a sealed container that holds the gas. In some embodiments, one or both of the surfaces 120 & 140 also serve as the corresponding heat transfer surface 110. In a typical application, the ETD system includes a plurality of ETD cells 100, each cell sharing a gas across a plurality of connected cavities 130. One such system is described in more detail below with reference to FIG.

열 전달 표면(110)의 바깥 표면은, 다양한 실시태양에서, 전도와 이류를 통한 열 전달을 증가시키기 위해서 표면 특징(예를 들어, 핀, 거칠기 등)을 포함한다. 또한, 외부 표면은, 일부 실시태양에서, 복사를 통해 열 전달을 최대화하도록 착색된다(예를 들어, 검게 칠해진다). 예를 들어, 바깥 표면은 셀(100) 안과 밖으로 효율적인 복사열 전달을 제공하도록, 양극화 알루미늄, 카본 블랙, 탄소 나노튜브 포레스트 등의 하나 이상을 포함할 수 있다.The outer surface of the heat transfer surface 110, in various embodiments, includes surface features (e.g., fin, roughness, etc.) to increase heat transfer through conduction and advection. In addition, the outer surface is colored (e.g., blackened) to maximize heat transfer through radiation, in some embodiments. For example, the outer surface may include one or more of polarized aluminum, carbon black, carbon nanotube forrest, etc. to provide efficient radiant heat transfer in and out of the cell 100.

일부 실시태양에서, 열 전달 표면(110)은 열적으로 전도되고(예를 들어, 높은 열 전도율을 가지며 물리적으로 얇음) 기계적으로 강하다. 이런 특성을 가진 재료의 예들은 마이라, 케블라, 아라미드, 금속 호일 등을 포함한다. 열 전도성이 되는 것은 열이 제 1 열 전달 표면(110A)을 통해 쉽게 ETD 셀(100)에 들어가게 하고 제 2 열 전달 표면(110B)에서 ETD 셀로부터 회수된다. 기계적으로 강하지는 것은 열 전달 표면(110)이 표면(120 & 140)의 우수한 기계적 지지를 제공하게 하여, ETD 셀(100)의 기능적 기하학적 형태가 응력하에서 실질적으로 유지되는 것을 보장한다. 열 전달 표면(110)은, 특정 실시태양에 따라, 원하는 특성을 가진 동일하거나 다른 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 각 열 전달 표면(110)에 대해 사용된 재료는 상응하는 표면 재료와 효과적인 결합을 보장하도록 선택될 수 있다.In some embodiments, the heat transfer surface 110 is thermally conductive (e.g., has a high thermal conductivity and is physically thin) and is mechanically strong. Examples of materials having such properties include Myra, Kevlar, aramid, metal foil and the like. Being thermally conductive allows heat to easily enter the ETD cell 100 through the first heat transfer surface 110A and is recovered from the ETD cell at the second heat transfer surface 110B. Having a mechanical strength ensures that the heat transfer surface 110 provides excellent mechanical support of the surfaces 120 & 140, so that the functional geometry of the ETD cell 100 is substantially maintained under stress. The heat transfer surface 110 may be made of the same or different materials with the desired properties, according to certain embodiments. For example, the material used for each heat transfer surface 110 may be selected to ensure effective bonding with the corresponding surface material.

한 실시태양에서, 열 전달 표면(110)은 거시적으로 유연할 뿐만 아니라 더 짧은 길이 축척에 비해 기계적으로 강하다. 결과적으로, ETD 셀의 시트는 특정 응용분야를 위해 원하는 대로, 실린더, 나사산, 포장재료 및 다른 이런 구조를 형성하도록 조작될 수 있다.In one embodiment, the heat transfer surface 110 is not only macroscopically flexible, but also mechanically strong compared to a shorter length scale. As a result, sheets of ETD cells can be manipulated to form cylinders, threads, packaging materials and other such structures, as desired for a particular application.

다른 실시태양에서, 열 전달 표면은 내부 단장 표면(예를 들어, 반사됨)에 대해 낮은 복사율을 가져서 더 따뜻한 표면(120)에 의해 더 차가운 표면(140)의 역복사 가열을 감소시킨다. 다른 실시태양에서, 열 전달 표면(110)의 복사율(및 흡수율)과 표면(120 & 140) 사이의 관계는 단독으로 반사함으로써 성취된 역복사 가열의 양을 추가로 감소시키도록 최적화된다. In another embodiment, the heat transfer surface has a low emissivity for the internal round surface (e.g., reflected), thereby reducing the reverse radiant heating of the cooler surface 140 by the warmer surface 120. In another embodiment, the relationship between the emissivity (and absorption rate) of the heat transfer surface 110 and the surface 120 & 140 is optimized to further reduce the amount of reverse radiation heating achieved by the sole reflection.

표면(120 & 140)에 대한 재료의 선택은, 공동(130)에서 특정 기체에 의해, 적어도 부분적으로, 기초하며, 특히, 어떻게 특정 기체의 분해/재결합 반응 속도가 표면에 대해 선택된 재료에 대한 가까움에 의해 변하는지에 기초한다. 상기한 대로, 도 1a를 참조하여, 기체의 분해를 선호하는 재료가 제 1 표면(140)에 대해 선택된다. 반대로, 기체의 재결합을 (상대적으로) 선호하는 재료가 제 2 표면(120)에 대해 선택된다. 일부 실시태양에서, 한 또는 양 표면(120 및 140)의 기하학적 형태는 기체와 표면 사이의 상호작용의 횟수를 증가시키고 상응하는 분해 또는 재결합 속도를 증가시키도록 만들어진다. 예를 들어, 표면(120 또는 140)은 기체-표면 상호작용을 위해 이용가능한 표면적을 증가시키도록 주름이 지고, 홈이 생기고, 거칠게 되고, 나뭇가지 모양이 되거나 다르게 구성될 수 있다(예를 들어, 탄소 나노-튜브 포레스트에 코팅). 한 이런 실시태양에서, 표면(120 또는 140)의 쌍의 기하학적 형태는 분해 표면에서 분해하는 입사하는 다이머의 비율이 재결합 표면에서 재결합하는 모노머 쌍의 비율과 대략 동일하도록 만들어진다.The choice of material for surfaces 120 & 140 is based, at least in part, on the specific gas in cavity 130, and in particular how the decomposition / recombination reaction rate of a particular gas is close to that selected for the surface As shown in FIG. As noted above, with reference to FIG. 1A, a material is preferred for the first surface 140 that favor gas decomposition. Conversely, a material that (relatively) prefers gas recombination is selected for the second surface 120. In some embodiments, the geometry of one or both surfaces 120 and 140 is made to increase the number of interactions between the gas and the surface and increase the corresponding decomposition or recombination rate. For example, surface 120 or 140 may be wrinkled, grooved, roughened, bifurcated, or otherwise configured to increase the surface area available for gas-surface interaction (e.g., , Carbon nano-tube forest). In one such embodiment, the geometry of the pair of surfaces 120 or 140 is made such that the ratio of incident dimers that decompose at the degradation surface is approximately equal to the ratio of monomer pairs that recombine at the recombination surface.

HyB 및/또는 HaB 기체가 사용되는 실시태양에서, 분해 표면(140)에 대해 사용된 재료는 끌어당기기 위한 기체의 모노머와 경쟁하여, 분해 표면에 가까운 곳에서 결합하는 모노머의 숫자를 감소시켜 결과적으로 전체 분해 속도를 증가시킨다. 그러나, 분해 표면(140)이 모노머와 너무 강하게 상호작용하는 경우 모노머가 표면에 부착될 수 있다. 이것이 발생하는 경우, 모노머는 화학적 사이클에 참여하는데 이용될 수 없고, 이는 정상-상태 온도 차이의 설정을 막을 수 있다. 따라서, 분해 표면(140)에 사용된 재료는 사용된 특정 다이머에 대해 상당한 분해 탈착 활성을 가진 것이어야 하며, 이는 표면에 입사된 상당량의 다이머가 분해되고 상당량의 최종 다이머가 표면에 가까운 지역을 떠난다는 것을 의미한다. 이상적으로, 분해 표면(140)에 입사된 모든 다이머는 분해 탈착이 일어난다. 그러나, 실제 시스템은 통상적으로 100% 미만의 분해 탈착비(분해가 일어나고 최종 모노머가 분해 표면(140)에 가까운 지역을 떠나는 입사 다이머의 백분율)를 가진다. 한 실시태양에서, 분해 탈착비는 0.01% 내지 90%이다. 다른 실시태양에서, 분해 탈착비는 0.1% 내지 90%이다. 또 다른 실시태양에서, 분해 탈착비는 0.1% 내지 50%이다. 다른 실시태양에서, 분해 탈착비는 0.1% 내지 10%이다. 다른 실시태양에서, 다른 분해 탈착비는, 특정한 기체와 사용된 재료뿐만 아니라 ETD 작동 온도와 압력에 따라 생긴다.In embodiments where HyB and / or HaB gases are used, the material used for the degradation surface 140 compete with the monomers of the gas to attract, reducing the number of monomers that bind near the degradation surface, Thereby increasing the overall decomposition rate. However, if the degradation surface 140 interacts too strongly with the monomer, the monomer may be attached to the surface. If this occurs, the monomer can not be used to participate in the chemical cycle, which can prevent the setting of the steady-state temperature difference. Thus, the material used for the degradation surface 140 should have a significant degradation / desorption activity for the particular dimer used, because a significant amount of dimer incident on the surface is decomposed and a significant amount of the final dimer leaves the area near the surface Means that. Ideally, all dimers incident on degradation surface 140 will undergo decomposition and desorption. However, actual systems typically have a fractional desorption ratio of less than 100% (the percentage of incident dimers where decomposition occurs and the final monomer leaves an area near the degradation surface 140). In one embodiment, the decomposition / desorption ratio is from 0.01% to 90%. In another embodiment, the decomposition / desorption ratio is from 0.1% to 90%. In another embodiment, the decomposition / desorption ratio is from 0.1% to 50%. In another embodiment, the decomposition / desorption ratio is from 0.1% to 10%. In another embodiment, the other decomposition / desorption ratio is dependent on the ETD operating temperature and pressure, as well as the specific gas and material used.

이런 특성을 나타내는 예시적 재료 종류는 금속, 세라믹, 금속 산화물, 질화물 및 할로겐화물뿐만 아니라 기능화된 표면을 나타내는 기능성 유기 폴리머 및 다른 고 분자량 덩어리 분자를 포함한다(이에 제한되지는 않는다). 당업자는 상기 고려사항을 기초로, 다양한 응용분야에서, 실시태양은 분해 표면(140)으로서 희귀 금속(예를 들어, Au, Ag), 전이 금속(예를 들어, Fe, Ni, Cu), 내화 금속(예를 들어, W, Re, Mo), 알루미나(Al2O3), 마그네시아(MgO), 티타니아(TiO2), 실리카, 나이트로셀룰로오스, 아라미드, 나일론, 레이온 또는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 사용할 수 있다는 것을 인식할 것이다.Exemplary material classes that exhibit this property include, but are not limited to, metals, ceramics, metal oxides, nitrides, and halides, as well as functional organic polymers and other high molecular weight lump molecules that exhibit a functionalized surface. Based on the above considerations, those skilled in the art will appreciate that, in various applications, embodiments may employ rare metals (e.g., Au, Ag), transition metals (e.g., Fe, Ni, Cu) It is possible to use a metal such as W, Re, Mo, Al2O3, MgO, TiO2, silica, nitrocellulose, aramid, nylon, rayon or polymethylmethacrylate It will be appreciated.

vdWB 기체가 사용되는 실시태양에서, 분해 표면(140)은 또한 기체와 상호작용하여 기체는 재결합 표면(120)에 가까운 곳에서 분해하는 것보다 더 빠르게 분해 표면에 가까운 곳에서 분해된다. 당업자는, 상기 고려사항을 기초로, 다양한 응용분야에서, 실시태양은 분해 표면(140)으로서 표면-염소화 폴리에틸렌, 표면-염소화 폴리프로필렌 또는 테플론을 사용할 수 있다는 것을 인식할 것이다. In embodiments where vdWB gas is used, the degradation surface 140 also interacts with the gas such that the gas decomposes more quickly near the decomposition surface than it decomposes near the recombination surface 120. Those skilled in the art will recognize that, based on the above considerations, in various applications, embodiments can use surface-chlorinated polyethylene, surface-chlorinated polypropylene, or Teflon as the degradation surface 140.

vdWB, HaB 또는 HyB 기체를 사용하는 일부 실시태양에서 분해 표면(140)으로 사용된 다른 종류의 재료는 도핑된 반도체이다. 전기음성 또는 전기양성 종으로 반도체를 도핑함으로써, 다이머를 구성하는 모노머와 강하게 상호작용하는 위치가 형성되어, 흡착 속도를 증가시켜서 분해 속도를 증가시킨다. 이런 도핑된 반도체의 예들은 염소, 불소, 질소, 산소, 바륨 및 세슘의 하나 이상으로 도핑된 실리콘 및 게르마늄을 포함한다.The other type of material used as the degradation surface 140 in some embodiments using vdWB, HaB, or HyB gases is a doped semiconductor. By doping semiconductors with electronegative or electropositive species, strong interaction sites with the monomers constituting the dimers are formed, increasing the adsorption rate and increasing the rate of degradation. Examples of such doped semiconductors include silicon and germanium doped with one or more of chlorine, fluorine, nitrogen, oxygen, barium and cesium.

다양한 실시태양에서, 구체적인 환경, 응용분야 및 기체의 선택에 따라, 상기한 것 이외의 재료가 분해 표면(140)에 사용된다.In various embodiments, materials other than those described above are used in the degradation surface 140, depending upon the specific environment, application, and choice of gas.

재결합 표면(120)은 모노머가 다시 다이머로의 재결합을 촉진하며, 재결합 표면에 대해 선택된 재료는, 예를 들어, 모노머의 전하의 분산에 영향을 미침으로써, 재결합을 선호하는 방식으로 모노머와 상호작용한다. 일부 실시태양에서, 재결합 표면(120)은, 예를 들어, 약한 HyB, HaB 또는 VdWB에 의해 약하게 모노머와 결합한다. 결과적으로, 기체 모노머와 재결합 표면(120) 사이의 상호작용은 모노머들 사이의 결합 형성에 우세하지 않아서, 다이머를 형성한다. 분해 표면(140)과 유사하게, 이상적인 시스템에서, 재결합 표면(120)에 입사하는 모노머의 100%는 결합하여 재결합 표면에 가까운 지역을 떠나는 다이머를 만든다. 그러나, 실제적인 시스템은 100% 미만의 재결합 탈착비(재결합이 일어나고 최종 다이머가 재결합 표면(120)에 가까운 지역을 떠나는 입사 모노머의 백분율)를 가진다. 한 실시태양에서, 재결합 탈착비는 0.01% 내지 90%이다. 다른 실시태양에서, 재결합 탈착비는 0.1% 내지 90%이다. 또 다른 실시태양에서, 재결합 탈착비는 0.1% 내지 50%이다. 다른 실시태양에서, 재결합 탈착비는 0.1% 내지 10%이다. 다른 재결합 탈착비는, 특정한 기체와 사용된 재료뿐만 아니라 ETD 작동 온도와 압력에 따라 생긴다.The recombination surface 120 promotes recombination of the monomer back to the dimer and the material selected for the recombination surface can interact with the monomer in a preferred manner by, for example, influencing the dispersion of the charge of the monomer do. In some embodiments, the recombination surface 120 is weakly bound to the monomer by, for example, weak HyB, HaB or VdWB. As a result, the interaction between the gaseous monomer and the recombination surface 120 does not dominate the formation of bonds between the monomers, thus forming a dimer. Similar to the degradation surface 140, in an ideal system, 100% of the monomer entering the recombination surface 120 combine to create a dimer that leaves an area close to the recombination surface. However, the actual system has a recombination desorption ratio of less than 100% (the percentage of incoming monomer leaving recombination and leaving the final dimer near the recombination surface 120). In one embodiment, the recombination desorption ratio is from 0.01% to 90%. In another embodiment, the recombination desorption ratio is from 0.1% to 90%. In another embodiment, the recombination desorption ratio is from 0.1% to 50%. In another embodiment, the recombination desorption ratio is from 0.1% to 10%. Other recombination desorption ratios depend on the ETD operating temperature and pressure, as well as the specific gases and materials used.

이런 특성을 나타내는 재료의 일반적인 종류는 고분자량 탄화수소, 유기실레인, 클로로-폴리머 및 미기능화 폴리머와 같은 비-극성, 유기 표면을 포함한다(이에 제한되지 않는다). 당업자는, 상기 고려사항을 기초로, 다양한 응용분야에서, 실시태양은 재결합 표면(120)으로서, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 파라핀, 천연 고무 또는 폴리에터를 사용할 수 있다는 것을 인식할 것이다.Typical classes of materials that exhibit this property include, but are not limited to, non-polar, organic surfaces such as high molecular weight hydrocarbons, organosilanes, chloro-polymers and unfunctionalized polymers. Those skilled in the art will recognize that, based on the above considerations, in various applications, embodiments can use polyethylene, polypropylene, paraffin, natural rubber or polyether as the recombination surface 120.

또한, 에틸렌, 프로필렌, 바이닐 플루오라이드, 바이닐리덴 플루오라이드, 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌, 퍼플루오로프로필바이닐에터, 퍼플루오로메틸바이닐에터 및 클로로트라이플루오로에틸렌으로부터 제조된 호모-폴리머 및 코-폴리머를 포함하는 여러 플루오로폴리머가 재결합 표면(120)으로서 사용하기 위한 적절한 특성을 나타낸다. 당업자는, 상기 고려사항을 기초로, 다양한 응용분야에서, 실시태양은, 재결합 표면(120)으로서, 폴리바이닐플루오라이드, 폴리바이닐리덴 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 퍼플루오로알콕시 폴리머, 폴리에틸렌클로로트라이플루오로에틸렌, 비톤, 퍼플루오로폴리에터, 또는 퍼플루오로설폰산을 사용할 수 있다. 또한, 그래핀 및 이의 동소체(예를 들어, 흑연, 카본 나노튜브)는 또한 이런 특성을 나타내며 적절한 기체와 조합하여, 재결합 표면(120)에 사용될 수 있다.It is also possible to use a polymer prepared from ethylene, propylene, vinyl fluoride, vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, perfluoropropyl vinyl ether, perfluoromethyl vinyl ether and chlorotrifluoroethylene Several fluoropolymers, including homo-polymers and co-polymers, exhibit suitable properties for use as the recombination surface 120. Those skilled in the art will appreciate that, based on the above considerations, in various applications, embodiments may include, as the recombination surface 120, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, perfluoroalkoxy polymer, Polyethylene terephthalate, polyethylene chlorotrifluoroethylene, biton, perfluoropolyether, or perfluorosulfonic acid. In addition, graphene and its isomers (e. G., Graphite, carbon nanotubes) also exhibit this property and can be used in recombination surface 120 in combination with a suitable gas.

vdWB, HaB 또는 HyB 기체를 사용하는 일부 실시태양에서 재결합 표면(120)으로서 사용된 재료의 다른 종류는 도핑된 반도체이다. 전기음성 또는 전기양성 종으로 반도체를 도핑함으로써, 재결합을 촉진하는 방식으로 모노머와 상호작용하는 위치가 형성된다. 이런 도핑된 반도체의 예들은 염소, 불소, 질소, 산소, 바륨 및 세슘의 하나 이상으로 도핑된 실리콘 및 게르마늄을 포함한다.Another class of materials used as the recombination surface 120 in some embodiments using vdWB, HaB, or HyB gases is a doped semiconductor. By doping the semiconductor with electronegative or electropositive species, a site is formed that interacts with the monomer in a manner that promotes recombination. Examples of such doped semiconductors include silicon and germanium doped with one or more of chlorine, fluorine, nitrogen, oxygen, barium and cesium.

다양한 실시태양에서, 구체적인 환경, 응용분야 및 기체의 선택에 따라, 상기한 것 이외의 재료가 결합 표면(120)에 사용된다.In various embodiments, materials other than those described above are used for bonding surface 120, depending on the specific environment, application, and choice of gas.

한 실시태양에서, 표면(120 & 140) 사이의 분리는 기체-상 분해-재결합 반응(AB ↔ A + B)에 대한 충돌 또는 반응을 위한 평균 자유 경로 미만이다(또는 약 평균 자유 경로이다). 예를 들어, 약 0.01 - 10 기압의 기체 압력의 경우, 약 10 - 0.01 마이크론 범위의 상응하는 분리가 사용될 수 있다. 다른 실시태양에서, 0.001 정도로 낮고 40기압 정도로 높은 기체 압력이 사용되며, 약 100 - 0.0025 마이크론 범위의 분리에 상응한다.In one embodiment, the separation between surfaces 120 & 140 is below (or is about the mean free path) the average free path for a collision or reaction to a gas-phase decomposition-recombination reaction AB & For example, for gas pressures of from about 0.01 to 10 atmospheres, a corresponding separation in the range of about 10 to 0.01 microns may be used. In another embodiment, a gas pressure as low as about 0.001 and as high as about 40 atmospheres is used, corresponding to a separation in the range of about 100 - 0.0025 microns.

또한, 표면(120 & 140)은 높은 열 전도도를 가지며 ETD 셀(100) 안과 밖으로 열의 전달을 돕기 위해 물리적으로 얇다(예를 들어, 1-10nm). 일부 실시태양에서, 표면(120 & 140)은 큰 표면적(예를 들어, 거칠거나 나무 모양)을 가져서 면적당 화학적 반응성을 최대화하며 광학적으로 얇아서(예를 들어, IR 파장 미만) 열 전달 표면(110)의 광학 특성은 ETD 셀(100)의 내부에서 복사에너지 전달을 지배한다.In addition, surfaces 120 & 140 have high thermal conductivity and are physically thin (e.g., 1-10 nm) to assist heat transfer in and out of ETD cell 100. In some embodiments, surfaces 120 & 140 have a large surface area (e.g., rough or woody) to maximize chemical reactivity per area and are optically thin (e.g., below the IR wavelength) The optical properties of the ETD cell 100 dominate the radiation energy transfer inside the ETD cell 100.

복수의 격리판(160)은 활성 표면(120 & 140) 사이의 원하는 분리를 유지한다. 격리판(160)의 재료 및 구조는, 격리판을 통해, 가능한 한 낮게 공동(130)을 가로질러 열 전도의 양을 유지하도록 선택된다. 도 1B에 도시된 실시태양에서, 이것은 열 전달 표면(110)과의 접촉 면적을 최소화하도록 둥근 선단을 가진 얇은 기둥인 격리판(160)을 사용하여 실행된다. 다른 실시태양에서, 구형 미세-입자와 같은 다른 형태의 격리판(160)이 사용된다. 비록 도시된 실시태양에서, 격리판(160)이 열 전달 표면(110)을 받치고 있지만, 다른 실시태양에서 격리판은 (예를 들어, 도 3에 도시된 대로) 표면(120 & 140)을 받치고 및/또는 표면(120 & 140)에 삽입된다.A plurality of separators 160 maintain a desired separation between the active surfaces 120 & 140. The material and structure of the separator 160 are selected to maintain the amount of thermal conduction across the cavity 130 as low as possible through the separator. In the embodiment shown in FIG. 1B, this is done using a separator 160, which is a thin column with a rounded tip to minimize the contact area with the heat transfer surface 110. In another embodiment, another form of separator 160, such as spherical micro-particles, is used. Although the separator 160 rests on the heat transfer surface 110, in other embodiments the separator supports the surfaces 120 & 140 (as shown in FIG. 3, for example) And / or surfaces 120 & 140.

격리판(160)은 기계적으로 충분히 강하며 적절하게 이격되어 ETF 셀(100)이 응력을 받을 때 원하는 값에 가깝게 표면(120 및 140) 사이의 분리를 유지한다. 또한 격리난(160)은 더 차가운 표면(120)으로부터 더 따뜻한 표면(140)으로 열적 재-전도를 최소화하도록 낮은 열 전도도를 가진다. 또한, 격리판(160)은 내부 복사에너지를 흡수하지 않도록 낮은 방출율(예를 들어, 거울-유사)을 가진다.The separator 160 is mechanically strong enough and appropriately spaced to maintain separation between the surfaces 120 and 140 near the desired value when the ETF cell 100 is stressed. The isolation tray 160 also has a low thermal conductivity to minimize thermal re-conduction from the cooler surface 120 to the warmer surface 140. In addition, the separator 160 has a low emissivity (e.g., mirror-like) so as not to absorb internal radiant energy.

한 예시적 실시태양에서, 공동(130)에 있는 기체는 아세트산이며, 분해 표면(140)은 폴리메틸 메타크릴레이트이며 재결합 표면(120)은 폴리에틸렌이다. 다른 예시적 실시태양에서, 기체는 포름아마이드이며, 분해 표면(140)은 부분 표면-염소화 폴리에틸렌이며 재결합 표면(120)은 폴리프로필렌이다. 다른 예시적 실시태양에서, 기체는 암모니아이며, 분해 표면(140)은 알루미나 세라믹이며 재결합 표면(120)은 폴리스티렌이다. 또 다른 예시적 실시태양에서, 기체는 포름산이며, 분해 표면(140)은 폴리메틸 메타크릴레이트이며 재결합 표면(120)은 폴리에틸렌이다.In one exemplary embodiment, the gas in cavity 130 is acetic acid, degradation surface 140 is polymethyl methacrylate, and recombination surface 120 is polyethylene. In another exemplary embodiment, the gas is formamide, the degradation surface 140 is a partial surface-chlorinated polyethylene, and the recombination surface 120 is polypropylene. In another exemplary embodiment, the gas is ammonia, the degradation surface 140 is alumina ceramic, and the recombination surface 120 is polystyrene. In another exemplary embodiment, the gas is formic acid, the degradation surface 140 is polymethylmethacrylate, and the recombination surface 120 is polyethylene.

기체-표면 결합 결정Gas-surface bonding determination

도 4는 한 실시태양에 따른, ETD 셀에서 사용하기 위한 적합성을 측정하도록 재료와 기체의 조합을 테스트하기 위한 장치(400)를 예시한다. 장치(400)는 진공 용기(410) 내부에 흑체 실린더(420)를 포함한다. 한 실시태양에서, 진공 용기(410)의 몸체는 대략 30센티미터(cm)의 지름 및 대략 40cm의 길이를 가진 스테인리스 강 실린더이며 흑체 실린더(420)는 텅스텐 또는 레늄 호일(대략 26 마이크론의 지름을 가짐)로 제조된 대략 0.64cm의 지름과 대략 10cm의 길이를 가진 실린더이다. 진공 용기는 대략 10-6 Torr의 기본 압력으로 펌프된 확산이다. 흑체 실린더(420)의 내부(425)(예를 들어, 중앙 2.5cm 부분)는 한 쌍의 알루미나 디스크(422)로 밀봉된다.FIG. 4 illustrates an apparatus 400 for testing a combination of material and gas to determine compliance for use in an ETD cell, according to one embodiment. The apparatus 400 includes a blackbody cylinder 420 within a vacuum vessel 410. In one embodiment, the body of the vacuum vessel 410 is a stainless steel cylinder having a diameter of approximately 30 centimeters (cm) and a length of approximately 40 cm and the blackbody cylinder 420 is a tungsten or rhenium foil (having a diameter of approximately 26 microns ) With a diameter of approximately 0.64 cm and a length of approximately 10 cm. The vacuum vessel is a pumped diffusion at a base pressure of approximately 10 -6 Torr. The interior 425 of the blackbody cylinder 420 (e.g., a 2.5 centimeter centimeter portion) is sealed with a pair of alumina disks 422.

도 4에 예시된 실시태양에서, 실린더 전극(442)(예를 들어, 탄탈륨 전극)은 흑체 실린더(420)의 각 말단의 내부 표면에 부착된다. 전극(442)은 한 쌍의 와이어(445)를 통해 가변 전원(440)에 부착된다. 가변 전원(440)을 사용하여 전류를 흑체 실린더(420)에 공급함으로써, 흑체 실린더 및 이의 내용물은 저항성으로 가열될 수 있다. 따라서 (어떠한 에피캐탈리틱 작용 없이) 흑체 실린더(420) 및 이의 내용물의 평형 온도는 가변 전원(440)에 의해 공급된 전력을 변화시킴으로써 제어될 수 있다. 다른 실시태양에서, 장치(400)가 실온 에피캐탈리틱 조합을 찾는데 사용되도록 설계되는 경우, 가변 전원(440), 와이어(445) 및 전극(442)의 일부 또는 전부가 생략된다. 또 다른 실시태양에서, 흑체 실린더(420)를 냉장하는 메커니즘은 저온 에피캐탈리틱 행동에 대한 재료의 테스팅을 가능하게 하도록 제공된다.In the embodiment illustrated in Figure 4, a cylinder electrode 442 (e.g., a tantalum electrode) is attached to the inner surface of each end of the blackbody cylinder 420. The electrode 442 is attached to the variable power supply 440 through a pair of wires 445. [ By supplying current to the blackbody cylinder 420 using the variable power supply 440, the blackbody cylinder and its contents can be resistively heated. Thus, the equilibrium temperature of the blackbody cylinder 420 and its contents (without any epicatalytic action) can be controlled by varying the power supplied by the variable power supply 440. In another embodiment, some or all of the variable power supply 440, the wire 445 and the electrode 442 are omitted when the device 400 is designed to be used to find a room temperature epitaxialitic combination. In another embodiment, a mechanism for refrigeration of the blackbody cylinder 420 is provided to enable testing of the material for low temperature epidermal activity.

한 쌍의 열전대(430)가 흑체 실린더(420) 내부에 위치되며 알루미나 디스크(422)에 있는 구멍을 통해 공급되어 각 열전대(430)의 중앙부가 내부(425) 내에 위치된다. 제 1 열전대(430A)는 특정 기체에 대한 분해 반쪽-반응 상태가 되기 쉬운 후보군인 재료로 코팅되며 제 2 열전대(430B)는 동일한 기체에 대해 (제 1 재료에 비해) 재결합 반쪽-반응 상태가 되기 쉬운 후보군인 재료로 코팅된다. 각 열전대는 와이어(435)를 통해 상응하는 열전대 게이지(450)에 연결된다. 따라서, 제 1 열전대에 연결된 열전대 게이지(450A)는 제 1 열전대의 온도를 모니터하고 제 2 열전대 게이지(450B)는 제 2 열전대의 온도를 모니터한다. 예를 들어, 열전대 게이지(450)는 1초에 한 번 열전대의 온도를 모니터하고 기록할 데이터-로거(data-logger) 상의 한 쌍의 채널일 수 있다.A pair of thermocouples 430 are positioned within the blackbody cylinder 420 and fed through holes in the alumina disk 422 so that the center of each thermocouple 430 is located within the interior 425. The first thermocouple 430A is coated with a material that is a candidate group that is likely to become disassociated half-reaction state for a particular gas and the second thermocouple 430B is recombined (compared to the first material) It is coated with an easy candidate material. Each thermocouple is connected to a corresponding thermocouple gage 450 via wire 435. Thus, the thermocouple gage 450A coupled to the first thermocouple monitors the temperature of the first thermocouple and the second thermocouple gauge 450B monitors the temperature of the second thermocouple. For example, thermocouple gage 450 may be a pair of channels on a data-logger to monitor and record the temperature of the thermocouple once per second.

흑체 공동(420) 내에, 열전대(430)는 4개의 열 전달 채널: 1) 와이어(435)를 따르는 열 전도, 2) 흑체 복사, 3) 공동에 존재하는 기체에 의한 열 대류, 및 4) 기체 분해/재결합 반응(즉, 에피캐탈리틱 작용)에 영향을 받는다. 따라서, 열전대들 사이의 관찰된 온도 차이가 (적어도 부분적으로) 에피캐탈리시스에 의한 것인지를 측정하기 위해서, 시스템은 다른 3개의 채널에 의한 어떠한 차이에 대해 테스트되어야 한다. Within the blackbody cavity 420, the thermocouple 430 includes four heat transfer channels: 1) thermal conduction along the wire 435, 2) blackbody radiation, 3) thermal convection by gas present in the cavity, and 4) Is affected by the decomposition / recombination reaction (i.e., epi- catalytic action). Thus, in order to determine whether the observed temperature difference between thermocouples is (at least partially) due to epitaxialis, the system should be tested for any differences by the other three channels.

도 5는 한 실시태양에 따른, ETD 셀에서 사용하기 위한 특정 기체-표면 조합의 안정성을 측정하는 예시적 방법을 예시한다. 이하 단락에서, 방법(500)이 도 4에 도시된 장치(400)를 사용하여 실행되는 방법의 관점으로부터 기술된다. 그러나, 다른 실시태양에서, 다른 테스팅 장치가 사용된다. 다양한 실시태양에서, 방법(500)의 단계의 일부는 다른 순서 및/또는 병렬로 실행된다. 방법(500)의 일부 실시태양은 추가 및/또는 다른 단계를 포함한다.5 illustrates an exemplary method for determining the stability of a particular gas-surface combination for use in an ETD cell, according to one embodiment. In the following paragraphs, the method 500 is described in terms of how it is implemented using the device 400 shown in FIG. However, in other embodiments, other testing devices are used. In various embodiments, some of the steps of method 500 are performed in different orders and / or in parallel. Some embodiments of the method 500 include additional and / or other steps.

510에서, 열전대(430)의 쌍이 흑체 실린더(420) 내에 위치된다. 도 4를 참조하여 상기한 대로, 제 1 열전대(430A)는 제 1 후보 재료로 코팅되고 제 2 열전대(430B)는 제 2 후보 재료로 코팅된다.At 510, a pair of thermocouples 430 are positioned within the blackbody cylinder 420. As described above with reference to FIG. 4, the first thermocouple 430A is coated with the first candidate material and the second thermocouple 430B is coated with the second candidate material.

520에서, 진공 용기(410)가 (예를 들어, 10-6 Torr의 압력으로) 배출되며 열전대(430)의 쌍의 온도는 평형에 도달될 때까지 모니터된다. 예를 들어, 온도는 임계값(예를 들어, 0.1%) 이상의 변화가 설정된 기간(예를 들어, 1분) 동안 관찰되지 않을 때까지 모니터될 수 있다. 재료-기체 조합이 실온 이외의 작업의 표적 온도에 대해 테스트되는 경우, 전력이 가변 전원(440)에 제공되어 시스템을 저항성으로 가열한다. 열전대(430)가 진공하에서 흑체 공동 내에 위치됨에 따라, 온도의 임의의 변화는 와이어(435)를 따르는 열 전도 또는 흑체 복사 또는 둘 다에 의한 것이 분명하다. 이론 및 실험은 이런 조건하에서, 열전대(430)의 쌍 사이에 온도 차이가 관찰되지 않는다는 것을 확인한다.At 520, the vacuum vessel 410 is evacuated (e.g., at a pressure of 10 -6 Torr) and the temperature of the pair of thermocouples 430 is monitored until equilibrium is reached. For example, the temperature can be monitored until a change over a threshold value (e.g., 0.1%) is not observed for a set period of time (e.g., 1 minute). When the material-gas combination is tested against the target temperature of the operation other than room temperature, power is provided to the variable power supply 440 to resistively heat the system. As the thermocouple 430 is placed in the blackbody cavity under vacuum, it is evident that any change in temperature is due to thermal conduction along the wire 435 or blackbody radiation, or both. The theory and experiment confirm that no temperature difference is observed between pairs of thermocouples 430 under these conditions.

530에서, 에피캐탈리틱 불활성 기체(표적 온도에서 평형일 때 상당한 수의 분해와 재결합 반응이 일어나지 않는 기체를 의미)가 진공 용기(410) 속에 삽입된다. 불활성 기체는 바람직하게는 비-에피캐탈리틱 효과가 임의의 관찰된 온도 차이에 원인이 된다는 가능성을 최소화하도록 테스트될 후보 에피캐탈리틱 기체와 유사한 특성을 가진 기체이다. 예를 들어, 테스트되는 후보 에패캐탈리틱 기체가 수소인 경우, 헬륨이 방법(500)의 이 단계 동안 사용될 수 있다. 불활성 기체가 후보 재료의 존재하에서 에피캐탈리틱 행동을 나타내지 않는다는 것을 가정하여, 단계(520)와 비교하여 관찰되는 열전대(430)의 온도에서 임의의 변화는 흑체 원통(420)에 존재하는 불활성 기체(및 임의의 다른 소량 기체)에 의한 열 대류에 의할 것이다. 이론 및 실험은 이런 조건하에서, 열전대(430)의 쌍 사이에 온도 차이가 관찰되지 않는다는 것을 확인한다.At 530, an epitaxial inert gas (meaning a gas that does not undergo a significant number of decomposition and recombination reactions when equilibrated at the target temperature) is inserted into the vacuum vessel 410. The inert gas is preferably a gas having characteristics similar to the candidate epicatechinic gas to be tested to minimize the possibility that the non-epi-cathytic effect is due to any observed temperature difference. For example, if the candidate to be tested is a hydrogen gas, helium may be used during this step of method 500. Any change in the temperature of the thermocouple 430 observed relative to step 520, assuming that the inert gas does not exhibit epicatalytic behavior in the presence of the candidate material, (And any other small amount of gas). The theory and experiment confirm that no temperature difference is observed between pairs of thermocouples 430 under these conditions.

540에서, 진공 용기(410)에 있는 불활성 기체는 후보 에피캐탈리틱 기체로 대체된다. 후보 에피캐탈리틱 기체가 바람직하게는 제 2 열전대(430B)에 비해 제 1 열전대(430A)에 가까운 곳에서 분해되는 경우(또는 그 반대 경우), 정상-상태 온도 차이가 상기한 대로 초래할 것이다. 따라서, (단계 520 및 530에서) 이미 존재하지 않는 열전대(430) 사이에 온도 차이가 관찰될 것이다. 이론과 실험은 이런 행동을 증명하였다. 예를 들어, 텅스텐과 레늄 열전대가 고온과 저압(예를 들어, 1900 켈빈(K)의 온도 및 1 Torr의 압력)에서 수소 기체에 노출될 때, 텅스텐 열전대(430A)는 레늄 열전대(430B)에 비해 자발적으로 가열되는 것으로 관찰되며 관찰된 온도 차이는 열역학적으로 안정하다.At 540, the inert gas in the vacuum vessel 410 is replaced by a candidate epi-cathytic gas. If the candidate epitaxial gas is decomposed at a location closer to the first thermocouple 430A, as opposed to the second thermocouple 430B (or vice versa), the steady-state temperature difference will result as described above. Therefore, a temperature difference will be observed between thermocouples 430 that are not already present (at steps 520 and 530). Theories and experiments have demonstrated this behavior. For example, when a tungsten and rhenium thermocouple is exposed to hydrogen gas at high and low pressures (e.g., a temperature of 1900 Kelvin (K) and a pressure of 1 Torr), the tungsten thermocouple 430A is coupled to the rhenium thermocouple 430B And the observed temperature difference is thermodynamically stable.

550에서, ETD 셀을 제조하기 위해 후보 에피캐탈리틱 기체와 후보 재료를 사용하는 가능성은 관찰된 온도를 기초로 결정된다. 단계 520 및 530에 존재하지 않았던 단계 540에서 큰 온도 차이를 나타내는 임의의 조합이 작동하는 ETD 셀을 제조하는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 더 큰 온도 차이를 가진 조합은, 재료의 특정 특성에 의해 가해진 다른 제약 내에서, 더 큰 전력 밀도를 가진 더욱 효과적인 ETD 셀을 초래할 것이다. 예를 들어, 후보 재료가 특히 낮은 인장 강도를 갖는 경우, 이것은 ETD 셀의 크기 및 가능한 기하학적 형태를 제한할 수 있다. 다른 예로서, 특정 조합이 작동하기 위해 고온으로 가열하는 것을 필요로 하는 경우, 전력은 시스템을 가열하는데 소비되기 때문에, 이것이 ETD 셀의 최종 효율을 감소시킬 것이다. 그 결과, 더 낮은 온도 차이를 나타내는 조합은 전반적으로 더욱 효과적이거나 편리한 ETD 셀을 초래할 수 있다.At 550, the likelihood of using candidate epitaxial gas and candidate materials to fabricate an ETD cell is determined based on the observed temperature. Any combination representing a large temperature difference in step 540 that was not present in steps 520 and 530 may be used to fabricate an operating ETD cell. In general, combinations with larger temperature differences will result in more efficient ETD cells with larger power densities, within other constraints imposed by the particular properties of the material. For example, if the candidate material has a particularly low tensile strength, this may limit the size and possible geometric shape of the ETD cell. As another example, if a particular combination requires heating to a high temperature to operate, this will reduce the ultimate efficiency of the ETD cell because power is consumed to heat the system. As a result, combinations that exhibit lower temperature differences can result in an overall more efficient or convenient ETD cell.

방법(500)을 사용하여, 재료와 기체 조합은 에피캐탈리틱 행동에 대해 쉽게 테스트될 수 있다. 일부 실시태양에서, 둘 이상의 후보 재료가 추가 열전대(430)를 흑체 실린더(420) 내에 포함시킴으로써 소정의 기체로 동시에 테스트될 수 있다. 또한, 후보 재료는 이런 불활성 재료로 코팅된 하나 이상의 열전대(430)를 포함시킴으로써 소정의 기체에 대해 에피캐탈리틱으로 불활성인 것으로 알려진 재료와 유사하게 비교될 수 있다.Using method 500, the material and gas combinations can be easily tested for epicatechallic behavior. In some embodiments, more than one candidate material may be simultaneously tested with a given gas by including an additional thermocouple 430 within the blackbody cylinder 420. The candidate material may also be compared to materials known to be epi-catallitically inert to a given gas by including one or more thermocouples 430 coated with such an inert material.

도 6은 한 실시태양에 따른, ETD 셀에서 사용하기 위한 기체의 소정의 조합, 분해 표면 재료 및 재결합 표면 재료의 안정성을 측정하는 다른 방법(600)을 예시한다. 다양한 실시태양에서, 방법(600)의 단계의 일부는 다른 순서 및/또는 병렬로 실행된다. 방법(600)의 일부 실시태양은 추가 및/또는 다른 단계를 포함한다.6 illustrates another method 600 for measuring the stability of a given combination of gas for use in an ETD cell, degraded surface material, and recombined surface material, according to one embodiment. In various embodiments, some of the steps of method 600 are performed in different orders and / or in parallel. Some embodiments of method 600 include additional and / or other steps.

610에서, 후보 기체의 흐름은 제 1 후보 재료 위로 향한다. 한 실시태양에서, 이것은 초-고 진공 챔버에서 실행되며, 제 1 후보 재료의 순수한 샘플은 후보 기체의 기류에 영향을 받으며, 기류는 후보 기체의 다이머 및 모노머 종을 포함한다. 본 발명에 사용된 대로, 순수한 샘플은 가능한 한 많이 세척된 샘플이다. 다른 실시태양에서, 비-순수한 샘플이 사용된다.At 610, the flow of the candidate gas is directed onto the first candidate material. In one embodiment, this is carried out in a super-high vacuum chamber, wherein a pure sample of the first candidate material is influenced by the air stream of the candidate gas, and the air stream comprises the dimer and monomer species of the candidate gas. As used herein, a pure sample is a sample that has been washed as much as possible. In another embodiment, a non-pure sample is used.

기체 기류는 제 1 후보 재료의 샘플 상에 닿아, 샘플 상에 흡착되고, 샘플과 화학적 및/또는 물리적으로 반응하여, 떠난다(탈착된다). 620에서, 제 1 후보 재료를 떠나는 탈착된 흐름의 모노머/다이머 비가 측정된다. 한 실시태양에서, 탈착된 흐름은 질량 분석기에 의해 분석된다. 다른 실시태양에서, 탈착된 종을 정량적으로 확인하는데 적합한 다른 진단 도구가 사용된다.The gas stream contacts the sample of the first candidate material, adsorbs on the sample, chemically and / or physically reacts with the sample and leaves (desorbs). At 620, the monomer / dimer ratio of the desorbed stream leaving the first candidate material is measured. In one embodiment, the desorbed flow is analyzed by a mass spectrometer. In another embodiment, other diagnostic tools suitable for quantitatively identifying desorbed species are used.

630에서, 후보 기체의 흐름은 제 2 후보 재료 위에 닿는다. 한 실시태양에서, 이것은 초-고 진공 챔버에서 실행되며, 제 2 후보 재료의 순수한 샘플은 후보 기체의 기류에 영향을 받으며, 기류는 후보 기체의 다이머 및 모노머 종을 포함한다. 본 발명에 사용된 대로, 순수한 샘플은 가능한 한 많이 세척된 샘플이다. 다른 실시태양에서, 비-순수한 샘플이 사용된다.At 630, the flow of the candidate gas contacts the second candidate material. In one embodiment, this is carried out in an ultra-high vacuum chamber, a pure sample of the second candidate material is influenced by the air stream of the candidate gas, and the air stream comprises the dimer and monomer species of the candidate gas. As used herein, a pure sample is a sample that has been washed as much as possible. In another embodiment, a non-pure sample is used.

기체 기류는 제 2 후보 재료의 샘플 상에 닿아, 샘플 상에 흡착되고, 샘플과 화학적 및/또는 물리적으로 반응하여, 떠난다(탈착된다). 640에서, 제 2 후보 재료를 떠나는 탈착된 흐름의 모노머/다이머 비가 측정된다. 한 실시태양에서, 탈착된 흐름은 질량 분석기에 의해 분석된다. 다른 실시태양에서, 탈착된 종을 정량적으로 확인하는데 적합한 다른 진단 도구가 사용된다.The gas stream contacts the sample of the second candidate material, adsorbs on the sample, chemically and / or physically reacts with the sample and leaves (desorbs). At 640, the monomer / dimer ratio of the desorbed stream leaving the second candidate material is measured. In one embodiment, the desorbed flow is analyzed by a mass spectrometer. In another embodiment, other diagnostic tools suitable for quantitatively identifying desorbed species are used.

650에서, 측정된 모노머/다이머 비가 비교되어 기체와 재료의 특정 조합이 ETD 셀(100)의 제조에 사용하기에 적합한지를 측정한다. 기체상 평형 값을 초과하여 모노머 비율을 나타내는 탈착된 흐름은 특정 기체를 위한 우수한 분해 표면(140)을 만든다. 반대로, 기체상 평형 값보다 작거나 동일한 모노머 비율을 나타내는 탈착된 흐름은 특정 기체를 위한 우수한 재결합 표면(120)을 만든다. 다양한 실시태양에서, 특정 기체와 후보 재료의 쌍의 조합은 각 표면에 대해 측정된 모노머 비율 사이의 차이가 임계량보다 큰 경우 ETD 셀(100)의 제조에 사용하기에 적합한 것으로 생각된다. 사용된 임계값은 실시태양을 위한 표면들 사이에 원하는 최소 온도 차이를 기초로 선택되고, 더 큰 온도 차이는 더 큰 차이, 따라서, 더 큰 임계값을 필요로 한다. 일부 이런 실시태양에서 상부 임계값은 ETD 셀(100) 및/또는 주위 물체에 열적 손상을 일으키기에 충분히 큰 온도 차이를 생성하는 조합을 선별하기 위해서 모노머 비율의 차이에 대한 상부 한계를 설정하는데 사용된다. At 650, the measured monomer / dimer ratio is compared to determine if a particular combination of gas and material is suitable for use in the manufacture of the ETD cell 100. The desorbed flow, which represents the monomer fraction in excess of the gas phase equilibrium value, produces a good degradation surface 140 for the particular gas. Conversely, desorbed flow, which represents a monomer fraction less than or equal to the gas phase equilibrium value, creates a good recombination surface 120 for a particular gas. In various embodiments, a combination of specific gas and candidate material pairs is considered suitable for use in the manufacture of ETD cell 100 when the difference between the measured monomer ratios for each surface is greater than the threshold amount. The threshold used is selected based on the desired minimum temperature difference between the surfaces for the embodiment, and the larger temperature difference requires a larger difference, and thus a larger threshold. In some such embodiments, the upper threshold is used to set an upper limit on the difference in monomer ratios to select a combination that produces a temperature difference large enough to cause thermal damage to the ETD cell 100 and / or surrounding objects .

상기 방법(600)은 ETD 셀(100)을 제조하는데 사용될 수 있는 조합을 측정하기 위해 기체 및 재료의 쌍의 복수의 조합에 대해 반복될 수 있다(구조적 및 경제적 실현가능성과 같은 다른 고려사항 별도).The method 600 may be repeated for a plurality of combinations of gas and material pairs to measure the combination that may be used to fabricate the ETD cell 100 (other considerations such as structural and economic feasibility) .

예시적 테스트 데이터Example test data

도 4의 장치를 사용하여, 도 5에 도시된 방법(500)을 사용하여 실행된 실험들은 정상-상태 온도 차이가 에피캐탈리틱하게 활성인 기체의 존재하에서 한 쌍의 표면 사이에 설정될 수 있다는 것을 확인한다. 수소 다이머(H2)는 300K 내지 1950K 범위의 온도에서 텅스텐(W) 및 레늄(Re) 코팅 열전대에 대해, 대략 10 Torr까지의 기체 압력으로, 동시에 테스트하였다. 1700K 초과의 온도의 경우, 뚜렷한 정상-상태 온도 차이가 W 및 Re 코팅 열전대 사이에 발생되었고, 이는 ETD 효과를 증명하였다. 측정된 최대 정상-상태 ETD 온도 차이는 126K이었고, 이는 1950K의 평균 압력과 1Torr의 압력에서 관찰되었다.Using the apparatus of FIG. 4, experiments performed using the method 500 shown in FIG. 5 can be performed with a normal-state temperature difference set between a pair of surfaces in the presence of an epitaxially active gas . The hydrogen dimer (H 2 ) was tested simultaneously with gas pressures of up to about 10 Torr for tungsten (W) and rhenium (Re) coated thermocouples at temperatures ranging from 300K to 1950K. For temperatures above 1700 K, a pronounced steady-state temperature difference was generated between the W and Re coated thermocouples, proving the ETD effect. The measured maximum steady state ETD temperature difference was 126K, which was observed at an average pressure of 1950K and a pressure of 1 Torr.

에너지 스케일링 논쟁을 기초로, 정상-상태 온도 차이가 실온에서 설정되고 유지될 수 있다는 것이 추론된다. - 모든 표준 화학이 기초로 하는 - 화학적 평형 상수(Keq)는 온도에 의존하며 지배적인 영향을 받는 반응 깁스 자유 에너지(Keq = exp[-G/RT])는 주로 반응을 위한 결합 에너지이다. 이런 경우에, 화학 평형을 위한 특징적인 에너지 스케일(φ)은 결합 에너지 대 열 에너지의 비, 즉, φ = ㅿG/RT로 제공된다. 따라서, 더 약한 결합은 유사한 수준의 분해 및 탈착을 얻기 위해 동등하게 더 낮은 온도를 필요로 한다.Based on the energy scaling controversy, it is deduced that the steady-state temperature difference can be set and maintained at room temperature. The chemical equilibrium constant (Keq), which is based on all standard chemistry, depends on the temperature and the reaction Gibbs free energy (Keq = exp [-G / RT]), which is dominantly influenced, is mainly the binding energy for the reaction. In this case, the characteristic energy scale ( φ ) for chemical equilibrium is given by the ratio of the bond energy to the thermal energy, ie, φ = ㅿ G / RT. Thus, weaker bonds require equally lower temperatures to achieve a similar level of degradation and desorption.

수소 결합(~0.5eV)은 통상적으로 공유 결합(~5eV)보다 10배 약하며, 반데르 바알스 결합은 통상적으로 여전히(~0.05eV) 10배 더 약하다. 따라서, H2의 공유 에피캐탈리시스가 ~2000K에서 잘 작동하기 때문에, 수소-결합 및 반데르 바알스-결합 다이머의 에피캐탈리틱 분해는 실온 이하에서 일어나야 한다. 예를 들어, 4.5eV가 수소 다이머의 대략적 결합 강도인 비 φ(4.5eV/2000K)는 220K가 실온보다 많이 낮은 비 φ(0.5eV/220K)와 대략 동일하기 때문에, 수소 결합 다이머는 적절한 쌍의 표면의 존재하에서 실온에서 에피캐탈리틱 행동을 쉽게 나타낼 수 있다는 것을 추론할 수 있다.Hydrogen bonds (~0.5 eV) are typically ten times weaker than covalent bonds (~5 eV), and van der Waals bonds are typically still (~0.05 eV) ten times weaker. Therefore, the epi-catalytic decomposition of hydrogen-bonded and van der Waals-bonded dimers should occur at room temperature or below, since the shared epi-catalytic activity of H 2 works well at ~2000 K. For example, since the ratio ? (4.5eV / 2000K), which is the approximate bond strength of hydrogen dimer at 4.5eV, is approximately equal to the ratio ? (0.5eV / 220K) at which 220K is much lower than room temperature, It can be deduced that it is easy to show the epitaxial behavior at room temperature in the presence of the surface.

한 쌍의 에피캐탈리틱 표면 사이의 정상-상태 온도 차이에 관한 추가 실험적 및 이론적 세부내용은 전문이 참조로 포함된 다음 공보에서 발견될 수 있다.Further experimental and theoretical details on the steady-state temperature difference between a pair of epitaxial surfaces can be found in the following publications, which are incorporated by reference in their entirety.

● Sheehan, D.P., D.J. Mallin, J.T. Garamella, and W.F. Sheehan, Experimental test of a thermodynamic paradox, Found. Phys. 44 235 (2014).Sheehan, D.P., D.J. Mallin, J.T. Garamella, and W.F. Sheehan, Experimental test of a thermodynamic paradox, Found. Phys. 44 235 (2014).

● Sheehan, D.P., Nonequilibrium heterogeneous catalysis in the long mean-free-path regime, Phys. Rev. E 88 032125 (2013).● Sheehan, D.P., Nonequilibrium heterogeneous catalysis in the long mean-free-path regime, Phys. Rev. E 88 032125 (2013).

● Sheehan, D.P., J.T. Garamella, D.J. Mallin and W.F. Sheehan, Steady-state nonequilibrium temperature gradients in hydrogen gas-metal systems; Challenging the second law of thermodynamics, Phys. Scr. T151 014030 (2012).Sheehan, D.P., J.T. Garamella, D.J. Mallin and W.F. Sheehan, Steady-state nonequilibrium temperature gradients in hydrogen gas-metal systems; Challenging the second law of thermodynamics, Phys. Scr. T151 014030 (2012).

유사한 현상이 표면 이온화 플라즈마로 알려진, 특정 형태의 플라즈마에서 발생하는 것으로 발견된다는 것에 유의한다. 이런 플라즈마는 흑체 조건하에서 정상-상태 압력 기울기를 설정할 수 있다. 표면 이온화 플라즈마는, 이름이 암시하는 것과 같이, 강한 기체-표면 상호작용을 통해 기체를 이온화하는 표면에 의해 형성된다. 여러 표면 이온화 플라즈마는, 비-맥스웰 빔유사 이온 속도와 같은 비-선형 특징을 강하게 나타내며, 이는 정상-상태 압력 및 온도 차이를 유도할 수 있다. 따라서, ETD 셀이 또한 제조될 수 있으며 여기서 에너지는 이온화 표면 및 플라즈마 이온화에 대해 덜 활성인 표면 사이의 공동을 가로질러 수송된다.It is noted that a similar phenomenon is found to occur in certain types of plasma, known as surface ionization plasmas. Such a plasma can set the steady-state pressure gradient under blackbody conditions. Surface ionizing plasmas are formed by surfaces that ionize the gas through strong gas-surface interactions, as the name suggests. Many surface ionization plasmas strongly indicate non-linear features such as non-Maxwell beam-like ion velocity, which can lead to steady-state pressure and temperature differences. Thus, an ETD cell can also be fabricated wherein the energy is transported across the cavity between the ionizing surface and the less active surface for plasma ionization.

표면 이온화 플라즈마에서 정상-상태 온도 차이에 관한 추가 실험적 및 이론적 세부내용은 전문이 참조로 포함된 다음 공보에서 발견될 수 있다.Additional experimental and theoretical details on steady-state temperature differences in surface ionizing plasma can be found in the following publications, which are incorporated by reference in their entirety:

● Sheehan, D.P. and T. Seideman, Intrinsically biased electrocapacitive catalysis; J. Chem. Physics 122 204713 (2005).● Sheehan, D.P. and T. Seideman, Intrinsically biased electrocapacitive catalysis; J. Chem. Physics 122 204713 (2005).

● Sheehan, D.P. and J.D. Means, Minimum requirement for second law violation: A paradox revisited; Phys. Plasmas 5 2469 (1998).● Sheehan, D.P. and J.D. Means, Minimum requirement for second law violation: A paradox revisited; Phys. Plasmas 5 2469 (1998).

● Sheehan, D.P., Another paradox involving the second law of thermodynamics; Phys. Plasmas 3 104 (1996).● Sheehan, D. P., Another paradox involving the second law of thermodynamics; Phys. Plasmas 3 104 (1996).

● Sheehan, D.P., A paradox involving the second law of thermodynamics; Phys. Plasmas 2 1893 (1995).● Sheehan, D. P., A paradox involving the second law of thermodynamics; Phys. Plasmas 2 1893 (1995).

여러 ETD 셀을 사용하는 예시적 시스템An exemplary system using multiple ETD cells

도 2는 한 실시태양에 따른, 병렬인 여러 ETD 셀(100)을 포함하는 시스템 구성(200)의 다른 성질의 도면이다. 도 2는 단지 설명을 위해서, 3개의 ETD 셀(100) 폭 및 2개의 ETD 셀(100) 깊이인 ETD 시트의 단면을 도시한다. 실제로, ETD 시트는 더 많은 (예를 들어, 백, 천 또는 심지어 백만의) ETD 셀(100)을 포함할 것이다. ETD 셀(100)이 병렬로 연결될 때, 시스템(200)을 가로지르는 열 흐름은 증가하나, 셀의 두 면 사이의 온도 차이는 변하지 않고 유지된다. 이것은 전류는 더해지나 전압은 변하지 않는, 병렬 전기 회로에 셀을 배열하는 것과 유사하다. 2 is a diagram of another property of a system configuration 200 that includes multiple ETD cells 100 in parallel, in accordance with one embodiment. 2 shows, for illustrative purposes only, a cross section of an ETD sheet that is three ETD cell 100 widths and two ETD cell 100 depths. Indeed, the ETD sheet will include more ETD cells 100 (e.g., one hundred, one thousand, or even one million). When the ETD cell 100 is connected in parallel, the heat flow across the system 200 is increased, but the temperature difference between the two sides of the cell remains unchanged. This is similar to arranging the cells in a parallel electrical circuit, with the current added but the voltage unchanged.

도시된 실시태양에서, 표면(120 & 140)뿐만 아니라 열 전달 표면(100)은 여러 ETD 셀(100)을 가로질러 확장된다. ETD 시트는 당업계에 공지된 방법을 사용하여, 층 대 층으로 제조될 수 있기 때문에, 이것은 생산에 유리하다. 또한, 인접 셀은 격리판(160)을 공유한다(따라서, 각 격리판은 4개 ETD 셀(100)의 논리적으로 일부이다). 상기한 대로, 도 1b를 참조하여, 단일 공동(130)이 시트에 있는 ETD 셀(100)의 전부(또는 적어도 일부)에 의해 공유된다. 열 전달 표면(110)은 기체-밀봉 씰을 사용하여 말단 벽(280)을 가진 시트의 가장자리에서 결합된다. 따라서, 열 전달 표면(110)과 말단 벽(280)의 조합이 기체가 공동(130)으로부터 빠져나오는 것을 막는 밀봉된 용기를 만든다. 한 실시태양에서, 밸브(도시되지 않음)가 공동(130)과 ETD 장치의 외부 사이에 제공되어 기체의 삽입 및/또는 대체를 가능하게 한다.In the illustrated embodiment, the heat transfer surface 100 as well as the surfaces 120 & 140 extend across the various ETD cells 100. This is advantageous for production since ETD sheets can be made layer-to-layer using methods known in the art. In addition, adjacent cells share a separator 160 (thus, each separator is a logically part of four ETD cells 100). 1B, a single cavity 130 is shared by all (or at least a portion of) the ETD cell 100 in the seat. The heat transfer surface 110 is joined at the edge of the sheet with the end wall 280 using a gas-tight seal. Thus, the combination of heat transfer surface 110 and end wall 280 creates a sealed container that prevents gas from escaping from cavity 130. In one embodiment, a valve (not shown) is provided between the cavity 130 and the exterior of the ETD device to enable insertion and / or replacement of gas.

격리판(160)은 시트 전체에서 표면(120 & 140) 사이에 실질적으로 일정한 분리(230)를 유지한다. 다양한 실시태양에서, 환경 및 구체적인 응용분야에 따라, 분리(230)는 약 0.01 마이크론 내지 약 100 마이크론의 범위로부터 선택된다. 도시된 실시태양에서, 격리판(160)은 거리(260) 만큼 동일하게 이격된다. 격리판(160)의 숫자를 감소시키면 표면 분리(260)에서 더 적은 규칙성을 이용하여 표면(120 & 140)의 이용가능한 표면적을 증가시킨다. 결과적으로, 거리(260)은 구체적인 응용분야의 필요조건 및 표면(120 & 140)과 열 전달 표면(110)에 사용된 재료의 단단함을 기초로 선택된다. 다양한 실시태양에서, 거리(260)는 약 0.1 마이크론 내지 약 1,000 마이크론의 범위로부터 선택된다. 다른 실시태양에서, 거리(260)는 다른 및/또는 비-직선 형태(예를 들어, 육각형 셀)가 사용되는 것과 한 방향에서 다를 수 있다. 또 다른 실시태양에서, 미세-입자(예를 들어, 구형 나노-비드)가 격리판(160)으로 사용되며 이들은 공동(130)에 무작위로 또는 반-무작위로 분산된다. 이것은 제조 공정 동안 덜 미세한 제어를 필요로하는 이점을 가진다.The separator 160 maintains a substantially constant separation 230 between the surfaces 120 & 140 over the entire sheet. In various embodiments, depending on the environment and specific application, separation 230 is selected from the range of about 0.01 micron to about 100 microns. In the illustrated embodiment, the separator 160 is equally spaced by a distance 260. Reducing the number of separators 160 increases the available surface area of the surfaces 120 & 140 by utilizing less regularity in the surface separation 260. As a result, the distance 260 is selected based on the requirements of the specific application and the rigidity of the materials used for the surfaces 120 & 140 and the heat transfer surface 110. In various embodiments, the distance 260 is selected from the range of about 0.1 microns to about 1,000 microns. In other embodiments, the distance 260 may be different in one direction from that of other and / or non-linear shapes (e.g., hexagonal cells). In another embodiment, micro-particles (e.g., spherical nano-beads) are used as separator 160 and they are dispersed randomly or semi-randomly in cavity 130. This has the advantage of requiring less fine control during the manufacturing process.

도 3은 한 실시태양에 따른, 직렬인 ETD 셀(100)의 3층을 결합한 시스템 구성(300)의 측면도이다. 비록 각 층이 하나의 ETD 셀(100)이 되는 것으로 보이지만, 실제로, 각 층은, 도 2를 참조하여 기술한 대로, 병렬로 정렬된 많은 (예를 들어, 백, 천 또는 심지어 백만의) ETD 셀(100)을 포함할 것이다. 3개 층을 보이도록 한 결정은 단지 설명을 위한 것이다. 본 발명에 기술된 원리들은 임의의 숫자의 층을 적층하는데 사용될 수 있다. 개별 층은 인접 층과 우수하게 열 접촉하고 있다. ETD 셀(100)이 직렬로 연결될 때, 셀의 온도 차이는 증가하나, 시스템(200)을 가로지르는 열 흐름은 변하지 않는다. 이것은 전압은 더해지나 전류는 변하지 않는, 직렬 전기 회로에 셀을 배열하는 것과 유사하다. FIG. 3 is a side view of a system configuration 300 incorporating three layers of a serial ETD cell 100, in accordance with one embodiment. Although each layer appears to be one ETD cell 100, in practice, each layer may have many (e.g., one hundred, even or even one million) ETDs arranged in parallel, as described with reference to FIG. 2 Cell < / RTI > The decision to show three floors is for illustration only. The principles described in this invention can be used to laminate any number of layers. The individual layers are in excellent thermal contact with adjacent layers. When the ETD cells 100 are connected in series, the temperature difference of the cells increases, but the heat flow across the system 200 remains unchanged. This is similar to arranging the cells in a series electrical circuit where the voltage is added but the current is unchanged.

도시된 한 실시태양에서, 인접한 층은 열 전달 표면(110)을 공유하여서, 한 층의 상부 열 전달 표면은 또한 그 위의 층의 하부 열 전달 표면으로서 작용하고 그 반대도 마찬가지이다. 도시된 실시태양에서, 하부층(301)은 두 표면(350 & 360) 및 제 1 기체를 포함하는 공동(355)을 포함한다. 따라서, 하부층(301)은 이를 가로질러 제 1 온도 차이(ㅿT1)를 초래한다. 표면(350 및 360)에 사용된 재료뿐만 아니라 제 1 기체는 입력 열 전달 표면(110A)이 예상 작동 온도에 있을 때 시스템의 작동을 최적화하도록 선택된다.In one embodiment shown, adjacent layers share a heat transfer surface 110 such that the upper heat transfer surface of one layer also acts as the lower heat transfer surface of the layer thereon and vice versa. In the illustrated embodiment, the bottom layer 301 includes a cavity 355 comprising two surfaces 350 & 360 and a first gas. Thus, the bottom layer 301 results in a first temperature difference (T 1 ) across it. The first gas as well as the materials used for the surfaces 350 and 360 are selected to optimize the operation of the system when the input heat transfer surface 110A is at the expected operating temperature.

중간층(302)은 또한 두 표면(330 & 340) 및 제 2 기체를 포함하는 공동(335)을 포함한다. 따라서, 중간층(302)은 이를 가로질러 제 2 온도 차이(ㅿT2)를 초래한다. 한 실시태양에서, 중간층(302)에 대해 사용된 재료와 기체는 하부층(301)에 사용된 것과 동일하다. 다른 실시태양에서, 표면(330 & 340)에 대해 사용된 재료뿐만 아니라 제 2 기체는, 입력 열 전달 표면(110A)의 예상 작동 온도 및 ㅿT1을 기초로, 제 1 내부 열 전달 표면(110B)이 예상 작동 온도에 있을 때 시스템의 작동을 최적화하도록 선택된다.The intermediate layer 302 also includes a cavity 335 comprising two surfaces 330 & 340 and a second gas. Thus, the intermediate layer 302 causes a second temperature difference (T 2 ) across it. In one embodiment, the materials and gases used for the intermediate layer 302 are the same as those used for the bottom layer 301. [ In other embodiments, as well as the material used for the surface (330 & 340), the second gas is input on the basis of the estimated operating temperature and DELTA T 1 of a heat transfer surface (110A), a first internal heat transfer surface (110B ) Is selected to optimize the operation of the system when it is at the expected operating temperature.

상부 층(303)은 또한 두 표면(310 & 320) 및 제 3 기체를 포함하는 공동(315)을 포함한다. 따라서, 상부층(303)은 이를 가로질러 제 3 온도 차이(ㅿT3)를 초래한다. 한 실시태양에서, 상부층(303)에 대해 사용된 재료와 기체는 하부층(301) 및/또는 중간층(302)에 사용된 것과 동일하다. 다른 실시태양에서, 표면(310 & 320)에 대해 사용된 재료뿐만 아니라 제 3 기체는, 입력 열 전달 표면(110A)의 예상 작동 온도 및 ㅿT1과 ㅿT2를 기초로, 제 2 내부 열 전달 표면(110C)이 예상 작동 온도에 있을 때 시스템의 작동을 최적화하도록 선택된다.The top layer 303 also includes a cavity 315 comprising two surfaces 310 & 320 and a third gas. Accordingly, top layer 303 will result in a third temperature difference (DELTA T 3) across it. In one embodiment, the materials and gases used for the top layer 303 are the same as those used for the bottom layer 301 and / or the intermediate layer 302. In other embodiments, as well as the material used for the surface (310 & 320), the third gas is, on the basis of the estimated operating temperature and DELTA T 1 and DELTA T 2 of the input heat transfer surface (110A), the second internal heat Is selected to optimize the operation of the system when the transfer surface 110C is at the expected operating temperature.

결과적으로, 전체로서 시스템 구성(300)은 ㅿT1 + ㅿT2 + ㅿT3의 입력 열 전달 표면(110A) 및 출력 열 전달 표면(110D) 사이의 온도 차이를 제공하며, 이는 층(301-303)의 임의의 하나에 의해 얻은 온도 차이보다 현저하게 클 수 있다.As a result, as a whole, the system configuration 300 provides a temperature difference between the input heat transfer surface 110A and the output heat transfer surface 110D of T 1 + T 2 + T 3 , -303). ≪ / RTI >

추가 고려사항Additional considerations

본 발명에 사용된 용어 포함한다("comprises," "comprising," "includes," "including," "has," "having") 또는 이의 임의의 다른 변형은 비-배타적인 포함을 다루는 것을 의미한다. 예를 들어, 요소들의 목록을 포함하는 공정, 방법, 제품 또는 장치는 반드시 단지 이런 요소에 제한되는 것은 아니며 명백하게 나열된 다른 요소들 또는 이런 공정, 방법, 제품 또는 장치에 고유한 다른 요소들을 포함할 수 있다. 또한, 반대로 명확하게 언급하지 않는 한, "또는"은 배타적인 또한(exclusive or)이 아닌 포함하는 또한(inclusive or)을 의미한다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 다음 중 임의의 하나에 의해 만족된다: A는 참이고 (또는 존재한다) B는 거짓이고(또는 존재하지 않는다), A는 거짓이고(또는 존재하지 않는다) B는 참이고(또는 존재한다), A 및 B는 모두 참이다(또는 존재한다).Includes, "" comprises, "" includes, "" including, "" has, "" having ", or any other variation thereof, means to handle non-exclusive inclusion . For example, a process, method, article of manufacture, or apparatus that comprises a list of elements is not necessarily limited to such elements, but may include other elements that are expressly listed or otherwise unique to such process, method, article of manufacture, or apparatus have. Also, unless the context clearly dictates otherwise, the word "or" means inclusive or exclusive and inclusive. For example, condition A or B is satisfied by any one of the following: A is true (or exists) B is false (or not present), A is false (or does not exist) B (Or present), A and B are both true (or present).

또한, 부정 관사("a" 또는 "an")의 사용은 본 발명의 실시태양의 요소 및 구성요소를 기술하는데 사용된다. 이것은 단지 편의를 위하고 본 발명의 일반적인 인상을 제공하기 위해 실행된다. 이런 설명은 하나 또는 적어도 하나를 포함하고 단수는 또한 다르게 의미하는 것이 분명하지 않는 한 복수를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In addition, the use of "a" or "an" is used to describe elements and components of embodiments of the present invention. This is done for convenience only and to provide a general impression of the present invention. Such description includes one or at least one and the singular should also be understood to include the plural unless it is clear that it is meant otherwise.

본 발명을 읽음으로써, 당업자는 정상-상태 온도 차이를 형성하는 ETD를 위한 추가의 다른 구조적 및 기능적 디자인을 이해할 것이다. 따라서, 특정 실시태양과 응용분야가 예시되고 기술되었지만, 기술된 주제는 본 발명에 기술된 정확한 구조 및 구성요소에 제한되지 않으며 당업자에게 명백할 다양한 변형, 변화 및 변동이 본 발명에 개시된 배열, 작업 및 방법과 장치의 세부내용에서 이루어질 수 있다고 이해될 것이다.By reading the present invention, those skilled in the art will appreciate additional other structural and functional designs for ETD to form steady-state temperature differences. Accordingly, while specific embodiments and applications have been illustrated and described, it should be understood that the described subject matter is not limited to the precise structure and components described herein, and that various changes, changes, and variations, which will be apparent to those skilled in the art, And in the details of the method and apparatus.

Claims (27)

기체와 화학적으로 반응하여 기체가 제 1 표면에 가까운 곳에서 제 1 속도로 분해되는 제 1 표면;
기체와 화학적으로 반응하여 기체가 제 2 표면에 가까운 곳에서 제 1 속도보다 낮은 제 2 속도로 분해되는 제 2 표면;을 포함하며,
제 1 및 제 2 표면은 기체를 포함하도록 구성된 공동을 형성하며, 제 1 속도 및 제 2 속도 사이의 차이가 제 1 표면과 제 2 표면 사이의 공동을 가로질러 정상-상태 온도 차이를 초래하는 에피캐탈리틱 써멀 다이오드 셀.
A first surface chemically reacting with the gas such that the gas decomposes at a first rate near the first surface;
And a second surface that chemically reacts with the gas such that the gas decomposes at a second rate that is less than the first rate near the second surface,
Wherein the first and second surfaces form a cavity configured to contain gas and wherein the difference between the first velocity and the second velocity is greater than the difference between the first surface and the second surface, Catholic thermal diode cell.
제 1 항에 있어서,
제 1 표면은 마그네슘, 알루미늄, 스칸듐, 티타늄, 바나듐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 이티륨, 지르코늄, 몰리부덴, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 주석, 란타늄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 사마륨, 유로퓸, 가돌리늄, 하프늄, 도핑 실리콘, 탄탈륨, 텅스텐, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 백금, 금, 수은, 납, 알루미나, 마그네시아, 티타니아, 실리카, 나이트로셀룰로오스, 아라미드, 나일론, 레이온 및 폴리메틸메타크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료로 제조되는 에피캐탈리틱 써멀 다이오드 셀.
The method according to claim 1,
The first surface may be at least one of magnesium, aluminum, scandium, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, yttrium, zirconium, molybdenum, ruthenium, rhodium, palladium, silver, tin, lanthanum, A metal such as praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, hafnium, doped silicon, tantalum, tungsten, rhenium, osmium, iridium, platinum, gold, mercury, lead, alumina, magnesia, titania, silica, nitrocellulose, aramid, And polymethylmethacrylate. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI > An epitaxial thermal diode cell produced from at least one material selected from the group consisting of polymethylmethacrylate and polymethylmethacrylate.
제 1 항에 있어서,
제 2 표면은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 파라핀, 천연 고무, 도핑 실리콘, 폴리에터, 폴리바이닐플루오라이드, 폴리바이닐리덴 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 퍼플루오로알콕시 폴리머, 폴리에틸렌클로로트라이플루오로에틸렌, 비톤, 퍼플루오로폴리에터 및 퍼플루오로설폰산, 그래핀, 흑연 및 탄소 나노-튜브로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료로 제조되는 에피캐탈리틱 써멀 다이오드 셀.
The method according to claim 1,
The second surface may be selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, paraffin, natural rubber, doped silicone, polyether, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, perfluoroalkoxy polymer, polyethylene chlorotrifluoro An epitaxial thermal diode cell fabricated from at least one material selected from the group consisting of ethylene, biton, perfluoropolyether and perfluorosulfonic acid, graphene, graphite and carbon nanotubes.
제 1 항에 있어서,
기체는 포름산, 아세트산, 메탄올, 에탄올, 포름알데하이드, 암모니아, 다이메틸 케톤, 메틸아민, 다이메틸아민, 다이메틸에터, 하이드로늄 하이드록사이드(물), 아세트아마이드, 메틸티올, 사이아노겐, 시안화 수소, 플루오르화 수소, 황화 수소, 사이아노메테인, 포름아마이드, 아미노메테인이민, 염화 수소, 사이아노에테인, 질소, 일산화 탄소, 이산화 탄소, 이산화 황 및 산화 질소, 모노-할로겐 메테인, 다이-할로겐 메테인, 트라이-할로겐 메테인, 테트라-할로겐 메테인, 할로겐화 에테인, 수소, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논, 라돈, 메테인, 에테인 및 프로페인으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 기체를 포함하는 에피캐탈리틱 써멀 다이오드 셀.
The method according to claim 1,
The gas may be selected from the group consisting of formic acid, acetic acid, methanol, ethanol, formaldehyde, ammonia, dimethyl ketone, methylamine, dimethylamine, dimethylether, hydronium hydroxide (water), acetamide, methylthiol, Hydrogen cyanide, hydrogen fluoride, hydrogen sulfide, cyanomethine, formamide, aminomethaneimine, hydrogen chloride, cyanoethane, nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, sulfur dioxide and nitrogen oxide, mono- At least one selected from the group consisting of di-halogen methane, tri-halogen methane, tetra-halogen methane, halogenated ethane, hydrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, methane, An epitaxial thermal diode cell comprising a gas.
제 1 항에 있어서,
제 1 표면은 실질적으로 제 2 표면에 평행한 에피캐탈리틱 써멀 다이오드 셀.
The method according to claim 1,
Wherein the first surface is substantially parallel to the second surface.
제 5 항에 있어서,
제 1 표면과 제 2 표면 사이에 위치한 복수의 격리판을 더 포함하며, 복수의 격리판은 제 1 표면과 제 2 표면 사이의 분리를 실질적으로 일정한 거리로 유지하는 에피캐탈리틱 써멀 다이오드 셀.
6. The method of claim 5,
Further comprising a plurality of isolation plates located between the first surface and the second surface, wherein the plurality of isolation plates maintains a separation between the first surface and the second surface at a substantially constant distance.
제 6 항에 있어서,
일정한 거리는 0.01 내지 100 마이크론 범위에 있는 에피캐탈리틱 써멀 다이오드 셀.
The method according to claim 6,
An epitaxial thermal diode cell having a constant distance in the range of 0.01 to 100 microns.
제 1 항에 있어서,
공동과 반대인 제 1 표면의 면 상에서 제 1 표면에 연결되고 실질적으로 평행한 제 1 열 전달 표면을 더 포함하며, 제 1 열 전달 표면은 에피캐탈리틱 써멀 다이오드 셀의 외부로부터 제 1 표면으로 열을 전도하도록 구성된 에피캐탈리틱 써멀 다이오드 셀.
The method according to claim 1,
Further comprising a first heat transfer surface coupled to and substantially parallel to the first surface on a face of the first surface opposite to the cavity, the first heat transfer surface extending from the exterior of the epitaxial thermal diode cell to the first surface An epitaxial thermal diode cell configured to conduct heat.
제 8 항에 있어서,
공동과 반대인 제 2 표면의 면 상에서 제 2 표면에 연결되고 실질적으로 평행한 제 2 열 전달 표면을 더 포함하며, 제 2 열 전달 표면은 제 2 표면으로부터 에피캐탈리틱 써멀 다이오드 셀의 외부로 열을 전도하도록 구성된 에피캐탈리틱 써멀 다이오드 셀.
9. The method of claim 8,
Further comprising a second heat transfer surface coupled to and substantially parallel to the second surface on a surface of the second surface opposite to the cavity and wherein the second heat transfer surface extends from the second surface to the exterior of the epitaxial thermal diode cell An epitaxial thermal diode cell configured to conduct heat.
병렬로 연결된 제 5 항의 복수의 에피캐탈리틱 써멀 다이오드 셀을 포함하며, 복수의 에피캐탈리틱 써멀 다이오드 셀의 공동은 서로 연결되고 인접한 에피캐탈리틱 써멀 다이오드 셀은 적어도 하나의 격리판을 공유하는 에피캐탈리틱 써멀 다이오드 장치.Wherein the cavities of the plurality of epitaxial thermal diode cells are connected to each other and adjacent epitaxial thermal diode cells share at least one separator plate, The device comprising: 직렬로 연결된 제 1 항의 복수의 에피캐탈리틱 써멀 다이오드 셀을 포함하며, 인접한 에피캐탈리틱 써멀 다이오드 셀은 공유된 열 전달 표면에 의해 분리되고, 공유된 열 전달 표면은 인접한 에피캐탈리틱 써멀 다이오드 셀 사이에 열을 전달하도록 구성된 에피캐탈리틱 써멀 다이오드 장치.Wherein the adjacent epitaxial thermal diode cells are separated by a shared heat transfer surface and the shared heat transfer surface is adjacent to the adjacent epitaxial thermal diode cell, An epitaxial thermal diode device configured to transfer heat between diode cells. 제 1 항에 있어서,
기체가 제 1 표면상에서 제 1 속도로 분해되고 기체가 제 2 표면상에서 제 2 속도로 분해되는 에피캐탈리틱 써멀 다이오드 셀.
The method according to claim 1,
An epitaxial thermal diode cell in which gas is decomposed at a first rate on a first surface and gas is decomposed on a second surface at a second rate.
제 1 항에 있어서,
제 1 및 제 2 표면은 세척되는 에피캐탈리틱 써멀 다이오드 셀.
The method according to claim 1,
The first and second surfaces are cleaned.
제 1 항에 있어서,
공동 내에 위치되며, 기체가 0.01 내지 10 대기압 범위의 압력에 있도록 선택된 기체의 양을 더 포함하는 에피캐탈리틱 써멀 다이오드 셀.
The method according to claim 1,
Wherein the gas further comprises an amount of gas selected to be at a pressure in the range of 0.01 to 10 atmospheres.
제 14 항에 있어서,
기체는 정화되는 에피캐탈리틱 써멀 다이오드 셀.
15. The method of claim 14,
The epitaxial thermal diode cell in which the gas is purified.
기체와 화학적으로 반응하여 기체가 제 1 표면에 가까운 곳에서 제 1 속도로 분해되는 제 1 표면을 제공하는 단계;
기체와 화학적으로 반응하여 기체가 제 2 표면에 가까운 곳에서 제 1 속도보다 낮은 제 2 속도로 분해되는 제 2 표면을 제공하는 단계; 및
공동에 기체의 양을 제공하는 단계를 포함하며;
제 1 및 제 2 표면은 공동을 형성하며, 제 1 속도 및 제 2 속도 사이의 차이가 제 1 표면과 제 2 표면 사이의 공동을 가로질러 정상-상태 온도 차이를 초래하는 온도 차이를 생성하고 유지하는 방법.
Chemically reacting with the gas to provide a first surface at which the gas decomposes at a first rate near the first surface;
Providing a second surface that chemically reacts with the gas such that the gas decomposes at a second rate lower than the first rate near the second surface; And
Providing an amount of gas to the cavity;
Wherein the first and second surfaces form a cavity and wherein the difference between the first velocity and the second velocity creates and maintains a temperature difference across the cavity between the first surface and the second surface resulting in a steady- How to.
제 16 항에 있어서,
제 1 표면은 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 오스뮴, 이리듐, 백금, 금, 스칸듐, 카드뮴, 티타늄, 하프늄, 도핑 실리콘, 바나듐, 탄탈륨, 크롬, 텅스텐, 마그네슘, 레늄, 철, 오스뮴, 코발트, 이리듐, 니켈, 구리, 아연, 이티륨, 지르코늄, 니오븀, 몰리부덴, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 알루미나, 마그네시아, 티타니아, 실리카, 나이트로셀룰로오스, 아라미드, 나일론, 레이온 및 폴리메틸메타크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료로 제조되는 방법.
17. The method of claim 16,
The first surface may be at least one of ruthenium, rhodium, palladium, silver, osmium, iridium, platinum, gold, scandium, cadmium, titanium, hafnium, doped silicon, vanadium, tantalum, chromium, tungsten, magnesium, rhenium, iron, osmium, cobalt, iridium From a group consisting of nickel, copper, zinc, yttrium, zirconium, niobium, molybdenum, ruthenium, rhodium, palladium, alumina, magnesia, titania, silica, nitrocellulose, aramid, nylon, rayon and polymethylmethacrylate RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI >
제 16 항에 있어서,
제 2 표면은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 파라핀, 천연 고무, 도핑 실리콘, 폴리에터, 폴리바이닐플루오라이드, 폴리바이닐리덴 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 퍼플루오로알콕시 폴리머, 폴리에틸렌클로로트라이플루오로에틸렌, 비톤, 퍼플루오로폴리에터 및 퍼플루오로설폰산, 그래핀, 흑연 및 탄소 나노-튜브로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료로 제조되는 방법.
17. The method of claim 16,
The second surface may be selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, paraffin, natural rubber, doped silicone, polyether, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, perfluoroalkoxy polymer, polyethylene chlorotrifluoro At least one material selected from the group consisting of ethylene, vinyltoluene, perfluoropolyether and perfluorosulfonic acid, graphene, graphite and carbon nano-tubes.
제 16 항에 있어서,
기체는 포름산, 아세트산, 메탄올, 에탄올, 포름알데하이드, 암모니아, 다이메틸 케톤, 메틸아민, 다이메틸아민, 다이메틸에터, 하이드로늄 하이드록사이드(물), 아세트아마이드, 메틸티올, 사이아노겐, 시안화 수소, 플루오르화 수소, 황화 수소, 사이아노메테인, 포름아마이드, 아미노메테인이민, 염화 수소, 사이아노에테인, 질소, 일산화 탄소, 이산화 탄소, 이산화 황 및 산화 질소, 모노-할로겐 메테인, 다이-할로겐 메테인, 트라이-할로겐 메테인, 테트라-할로겐 메테인, 할로겐화 에테인, 수소, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논, 라돈, 메테인, 에테인 및 프로페인으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 기체를 포함하는 방법.
17. The method of claim 16,
The gas may be selected from the group consisting of formic acid, acetic acid, methanol, ethanol, formaldehyde, ammonia, dimethyl ketone, methylamine, dimethylamine, dimethylether, hydronium hydroxide (water), acetamide, methylthiol, Hydrogen cyanide, hydrogen fluoride, hydrogen sulfide, cyanomethine, formamide, aminomethaneimine, hydrogen chloride, cyanoethane, nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, sulfur dioxide and nitrogen oxide, mono- At least one selected from the group consisting of di-halogen methane, tri-halogen methane, tetra-halogen methane, halogenated ethane, hydrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, methane, ≪ / RTI >
제 16 항에 있어서,
제 1 표면은 제 2 표면과 실질적으로 평행한 방법.
17. The method of claim 16,
Wherein the first surface is substantially parallel to the second surface.
제 20 항에 있어서,
제 1 표면과 제 2 표면 사이에 위치된 복수의 격리판을 제공하는 단계를 더 포함하며, 복수의 격리판은 제 1 표면과 제 2 표면 사이의 분리를 실질적으로 일정한 거리로 유지하는 방법.
21. The method of claim 20,
Providing a plurality of separators located between the first surface and the second surface, wherein the plurality of separators maintains a separation between the first surface and the second surface at a substantially constant distance.
제 16 항에 있어서,
공동과 반대인 제 1 표면의 면 상에서 제 1 표면에 연결되고 실질적으로 평행한 제 1 열 전달 표면을 제공하는 단계를 더 포함하며, 제 1 열 전달 표면은 에피캐탈리틱 써멀 다이오드 셀의 외부로부터 제 1 표면으로 열을 전도하도록 구성된 방법.
17. The method of claim 16,
Further comprising providing a first heat transfer surface coupled to and substantially parallel to the first surface on a surface of the first surface opposite to the cavity, wherein the first heat transfer surface extends from the exterior of the epitaxial thermal diode cell And configured to conduct heat to the first surface.
제 22 항에 있어서,
공동과 반대인 제 2 표면의 면 상에서 제 2 표면에 연결되고 실질적으로 평행한 제 2 열 전달 표면을 제공하는 단계를 더 포함하며, 제 2 열 전달 표면은 제 2 표면으로부터 에피캐탈리틱 써멀 다이오드 셀의 외부로 열을 전도하도록 구성된 방법.
23. The method of claim 22,
Further comprising providing a second heat transfer surface coupled to and substantially parallel to the second surface on a surface of the second surface opposite to the cavity, wherein the second heat transfer surface comprises an epitaxial thermal diode And configured to conduct heat to the outside of the cell.
제 16 항에 있어서,
기체가 제 1 표면상에서 제 1 속도로 분해되고 기체가 제 2 표면상에서 제 2 속도로 분해되는 방법.
17. The method of claim 16,
Wherein the gas is decomposed at a first rate on the first surface and the gas is decomposed on the second surface at a second rate.
제 16 항에 있어서,
기체를 제공하는 단계 이전에 제 1 및 제 2 표면을 세척하는 단계를 더 포함하는 방법.
17. The method of claim 16,
Further comprising the step of cleaning the first and second surfaces prior to the step of providing gas.
제 16 항에 있어서,
공동 내에 위치된 기체의 양이 0.01 내지 10 대기압 범위의 압력을 초래하는 방법.
17. The method of claim 16,
Wherein the amount of gas located in the cavity results in a pressure in the range of 0.01 to 10 atmospheres.
제 16 항에 있어서,
기체를 제공하는 단계 이전에 기체를 정제하는 단계를 더 포함하는 방법.
17. The method of claim 16,
Further comprising the step of purifying the gas prior to the step of providing the gas.
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