不均一系水素触媒反応器
ハイドリノを形成するための原子状水素の触媒反応のための反応セルと、原子状水素の源と、固体、液体、又は、不均−触媒反応混合物からなる水素触媒の源と、からなるパワー源及び水素化物反応器が提供される。触媒作用反応は、1つ以上の化学的な他の反応によって活性化若しくは開始され、そして、伝播された。電気的に伝導的な支持体の上に維持されるこれらの反応は、幾つかのクラスからなることができる。例えば、(i)ハイドリノ触媒作用反応のための活性化エネルギーを提供する発熱反応、(ii)ハイドリノ触媒作用反応を支持するために触媒若しくは原子状水素の源の少なくとも1つのために供給する結合された反応、(iii)ハイドリノ触媒作用反応の間に触媒からの電子の受容体として機能するフリーラジカル反応、(iv)ハイドリノ触媒作用反応の間に触媒からの電子の受容体として機能する、実施例における、酸化−還元反応、(v)ハイドリノを形成するため、原子状水素からのエネルギーを受けて、イオン化するような触媒の作用を容易にするアニオン交換のような交換反応、そして、(vi)ハイドリノ反応のための化学環境の少なくとも1つにおいて供給し、H触媒機能を容易にするように電子を移動するための動作を行い、変換可能な相又は他の物理的な変化又はその電子状態における変化を経て、そして、ハイドリノ反応の程度又は速度の少なくとも1つを増加するようにより低いエネルギーの水素生産物を結合する、ゲッター、支持、又は、マトリックス支援ハイドリノ反応である。電気分解又は熱的な再生反応を連続的に用いて操作されることができるパワー及び化学プラントは、パワー及びより低いエネルギーの水素化学生産の少なくとも1つと同調して維持された。
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【特許請求の範囲】
【請求項1】
水素種を含む組成及び無触媒作用下の水素種よりも安定で、より負である全エネルギーを持つ水素種を形成する原子状水素の触媒作用のための反応セルと、
反応容器と、
真空ポンプと、
反応容器と連通する源からの原子状水素の源と、
反応容器と連通する水素触媒の源と、
原子状水素の源及び水素触媒の源の少なくとも1つの源は、原子状水素及び水素触媒及び少なくとも1つの他の元素の少なくとも1つを形成する元素を含む少なくとも1つの反応物からなる反応混合物を、原子状水素及び水素触媒の少なくとも1つが前記源から形成されるように、含み、
触媒を活性化すること及び増殖することの少なくとも1つの機能を実行することにより触媒作用を引き起こすような少なくとも1つの他の反応物と、
反応容器の中で水素触媒及び原子状水素の少なくとも1つの形成を開始させ、水素原子の触媒作用の間、水素のモル当たり約300kJよりも大きな量において、原子状水素がエネルギーを放出するように、触媒作用を引き起こす反応を開始させる、容器のためのヒーターと、
を備えることを特徴とするパワー源。
【請求項2】
触媒作用反応を引き起こす反応が、
(i)触媒作用反応のために活性化エネルギーを供給する発熱反応;
(ii)触媒作用反応を支持する触媒又は原子状水素の源の少なくとも1つに対して供給する共役反応;
(iii)触媒作用反応の間、触媒から電子のアクセプターとして機能するフリーラジカル反応;
(iv)触媒作用反応の間、触媒から電子のアクセプターとして機能する酸化還元反応;
(v)前記水素種を形成するために原子状水素からエネルギーを受け入れて、イオン化された触媒の活動を容易にする交換反応;及び
(vi)ゲッター、支持体、マトリックス−支援触媒反応、
から選ばれる反応を含むことを特徴とする請求項1記載のパワー源。
【請求項3】
反応混合物は、触媒作用反応を可能にするように、導電性支持体からなることを特徴とする請求項1記載のパワー源。
【請求項4】
反応混合物は、固体、液体、又は、不均一系の触媒作用の反応混合物からなることを特徴とする請求項1記載のパワー源。
【請求項5】
触媒作用反応を引き起こす酸化還元反応を含む反応混合物が、
(i)Li、LiH、K、KH、NaH、Rb、RbH、Cs、及び、CsHから選ばれる少なくとも1つの触媒;
(ii)H2ガス、H2ガスの源、又は、水素化物;
(iii)以下から選ばれる少なくとも1つの酸化剤;
ハロゲン化物、リン化物、ホウ化物、酸化物、水酸化物、シリサイド、窒素化合物、ヒ化物、セレン化物、テルル化物、アンチモニド、炭化物、硫化物、水素化物、炭酸塩、炭酸水素、硫酸塩、硫酸水素塩、リン酸塩、リン酸水素、二水素リン酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、過マンガン酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、亜塩素酸塩、過亜塩素酸塩、次亜塩素酸塩、臭素酸塩、過臭素酸塩、亜臭素酸塩、ペルブロミド(perbromites)、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、ヨード酸塩(iodites)、過ヨウ素酸塩(periodites)、クロム酸塩、二クロム酸塩、テルル酸塩、セレン酸塩、ヒ酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、コバルト酸化物、酸化テルル、及び、ハロゲン元素のオキシアニオン、P、B、Si、N、As、S、Te、Sb、C、S、P、Mn、Cr、Co、及び、Teからなる金属化合物;
遷移金属、Sn、Ga、In、鉛、ゲルマニウム、アルカリ金属及びアルカリ土類金属化合物;
GeF2,GeCl2,GeBr2,GeI2,GeO,GeP,GeS,GeI4,及び、GeCl4,フルオロカーボン,CF4,ClCF3,クロロカーボン,CCl4,O2,MHO3,MClO4,MO2,NF3,N2O,NO,NO2,ホウ素−窒素化合物、例えば、B3N3H6,硫黄化合物、例えば、SF6,S,SO2,SO3,S2O5Cl2,F5SOF,M2S2O8,SxXy、例えば、S2Cl2,SCl2,S2Br2,又は、S2F2,CS2,SOxXy,SOCl2,SOF2,SO2F2,SOBr2,XxX’y,ClF5,XxX’yOz,ClO2F,ClO2F2,ClOF3,ClO3F,ClO2F3,ホウ素−窒素化合物,B3N3H6,Se,Te,Bi,As,Sb,Bi,TeXx,TeF4,TeF6,TeOx,TeO2,TeO3,SeXx,SeF6,SeOx,SeO2、又は、SeO3,酸化テルル,ハロゲン化物,テルル化合物,TeO2,TeO3,Te(OH)6,TeBr2,TeCl2,TeBr4,TeCl4,TeF4,TeI4,TeF6,CoTe,又は、NiTe,セレン化合物、酸化セレン,ハロゲン化セレン,硫化セレン,SeO2,SeO3,Se2Br2,Se2Cl2,SeBr4,SeCl4,SeF4,SeF6,SeOBr2,SeOCl2,SeOF2,SeO2F2,SeS2,Se2S6,Se4S4,又は、Se6S2,P,P2O5,P2S5,PxXy,PF3,PCl3,PBr3,PI3,PF5,PCl5,PBr4F,PCl4F,POxXy,POBr3,POI3,POCl3、又は、POF3,PSxXy,(Mはアルカリ金属。x,y、及び、zは整数。X及びX’はハロゲン)、PSBr3,PSF3,PSCl3,亜リン酸窒素化合物,P3N5,(Cl2PN)3,(Cl2PN)4,(Br2PN)x,ヒ素化合物,酸化ヒ素,ハロゲン化ヒ素,硫化ヒ素,セレン化ヒ素,ヒ素テルル化物,AlAs,As2I4,As2Se,As4S4,AsBr3,AsCl3,AsF3,AsI3,As2O3,As2Se3,As2S3,As2Te3,AsCl5,AsF5,As2O5,As2Se5,As2S5,アンチモン化合物,酸化アンチモン,ハロゲン化アンチモン,硫化アンチモン,硫酸アンチモン,アンチモン・セレン化物,アンチモン・ヒ化物,SbAs,SbBr3,SbCl3,SbF3,SbI3,Sb2O3,SbOCl,Sb2Se3,Sb2(SO4)3,Sb2S3,Sb2Te3,Sb2O4,SbCl5,SbF5,SbCl2F3,Sb2O5,Sb2S5,ビスマス化合物,酸化ビスマス,ハロゲン化ビスマス,硫化ビスマス,ビスマス・セレン化物,BiAsO4,BiBr3,BiCl3,BiF3,BiF5,Bi(OH)3,BiI3,Bi2O3,BiOBr,BiOCl,BiOI,Bi2Se3,Bi2S3,Bi2Te3,Bi2O4,SiCl4,SiBr4,遷移金属ハロゲン化物,CrCl3,ZnF2,ZnBr2,ZnI2,MnCl2,MnBr2,MnI2,CoBr2,CoI2,CoCl2,NiCl2,NiBr2,NiF2,FeF2,FeCl2,FeBr2,FeCl3,TiF3,CuBr,CuBr2,VF3,CuCl2,金属ハロゲン化物,SnF2,SnCl2,SnBr2,SnI2,SnF4,SnCl4,SnBr4,SnI4,InF,InCl,InBr,InI,AgCl,AgI,AlF3,AlBr3,AlI3,YF3,CdCl2,CdBr2,CdI2,InCl3,ZrCl4,NbF5,TaCl5,MoCl3,MoCl5,NbCl5,AsCl3,TiBr4,SeCl2,SeCl4,InF3,InCl3,PbF4,TeI4,WCl6,OsCl3,GaCl3,PtCl3,ReCl3,RhCl3,RuCl3,金属酸化物,金属水酸化物,Y2O3,FeO,Fe2O3,又は、NbO,NiO,Ni2O3,SnO,SnO2,Ag2O,AgO,Ga2O,As2O3,SeO2,TeO2,In(OH)3,Sn(OH)2,In(OH)3,Ga(OH)3,Bi(OH)3,CO2,As2Se3,SF6,S,SbF3,CF4,NF3,金属過マンガン酸塩,KMnO4,NaMnO4,P2O5,金属硝酸塩,LiNO3,NaNO3,KNO3,ハロゲン化ホウ素,BBr3,BI3,第13族元素ハロゲン化物,ハロゲン化インジウム,InBr2,InCl2,InI3,ハロゲン化銀,AgCl,AgI,ハロゲン化鉛,ハロゲン化カドミウム,ハロゲン化ジルコニウム,遷移金属酸化物,遷移金属硫化物,又は、遷移金属ハロゲン化物(Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,又は、Znと、F,Cl,Br、又は、Iと),第2又は第3遷移金属ハロゲン化物,YF3,第2又は第3遷移金属酸化物,第2又は第3遷移金属硫化物,Y2S3,、Y,Zr,Nb,Mo,Tc,Ag,Cd,Hf,Ta,W,Osのハロゲン化物,例えば、NbX3,NbX5,又は、TaX5,Li2S,ZnS,FeS,NiS,MnS,Cu2S,CuS,SnS,アルカリ土類ハロゲン化物,BaBr2,BaCl2,BaI2,SrBr2,SrI2,CaBr2,CaI2,MgBr2,又は、MgI2,希土類元素ハロゲン化物,EuBr3,LaF3,LaBr3,CeBr3,GdF3,GdBr3,希土類元素ハロゲン化物で金属が2価のもの,CeI2,EuF2,EuCl2,EuBr2,EuI2,DyI2,NdI2,SmI2,YbI2,及び、TmI2,金属ホウ化物,ユーロピウム・ホウ化物,MB2ホウ化物,CrB2,TiB2,MgB2,ZrB2,GdB2,ハロゲン化アルカリ,LiCl,RbCl,又は、CsI,金属リン化物,例えば、Ca3P2,貴金属ハロゲン化物,貴金属酸化物,貴金属硫化物,PtCl2,PtBr2,PtI2,PtCl4,PdCl2,PbBr2,PbI2,希土類元素硫化物,CeS,Laハロゲン化物,Gdハロゲン化物,金属とアニオン,Na2TeO4,Na2TeO3,Co(CN)2,CoSb,CoAs,Co2P,CoO,CoSe,CoTe,NiSb,NiAs,NiSe,Ni2Si,MgSe,希土類元素テルル化物,EuTe,希土類元素セレン化物,EuSe,希土類元素窒素化合物,EuN,金属窒化物,AlN,GdN,Mg3N2,酸素及び異なるハロゲン原子から選ばれる少なくとも2つを含む化合物,F2O,Cl2O,ClO2,Cl2O6,Cl2O7,ClF,ClF3,ClOF3,ClF5,ClO2F,ClO2F3,ClO3F,BrF3,BrF5,I2O5,IBr,ICl,ICl3,IF,IF3,IF5,IF7,第2又は第3遷移金属ハロゲン化物,OsF6,PtF6,又は、IrF6,還元により金属を形成する化合物,金属水素化物,希土類元素水素化物,アルカリ土類水素化物,又は、アルカリ水素化物;
(iv)金属,アルカリ,アルカリ土類,遷移金属,第2及び第3遷移金属,及び、希土類金属,Al,Mg,MgH2,Si,La,B,Zr,及び、Ti粉末,及び、H2,から選択される少なくとも1の還元剤、そして、
(v)AC,カーボン上の1%Pt又はPd(Pt/C,Pd/C),炭化物,TiC,及びWC、から選択される少なくとも1つの電気的に導電性の支持体、
を含む請求項2に記載のパワー源。
【請求項6】
触媒作用反応を引き起こす酸化還元反応を含む反応混合物が、
(i)第1族元素からの金属又は水素化物を含む触媒の源又は触媒の少なくとも1つ;
(ii)H2ガス若しくは水素化物の源、又は、H2ガスを含む水素の源の少なくとも1つ;
(iii)F,Cl,Br,I,B,C,N,O,Al,Si,P,S,Se,及び、Teから選ばれ、第13族、第14族、第15族、第16族、及び、第17族からの元素の少なくとも1つを含む化合物、イオン、又は、原子を含む少なくとも1つの酸化剤;
(iv) Mg, MgH2, Al, Si, B, Zr, 及び、希土類金属から選択された水素化物又は元素を含む少なくとも1つの還元剤 ; 及び
(v)炭素,AC,グラフェン,金属含浸炭素,Pt/C,Pd/C,炭化物,TiC,及び、WCから選ばれる電気的に導電性の支持体の少なくとも1つ;
を含むことを特徴とする請求項2に記載のパワー源。
【請求項7】
触媒作用反応を引き起こすための酸化還元反応を含む反応混合物が
(i)第1族元素からの金属又は水素化物を含む触媒又は触媒の源の少なくとも1つ;
(ii)H2 ガス、又は、H2 ガスの源、又は、水素化物を含む水素の源の少なくとも1つ。;
(iii)第IA族、第IIA族、3d,4d,5d,6d,7d,8d,9d,10d,11d,12d族、及び、ランタニドから選択される元素のハロゲン化物、酸化物、又は、硫化物からなる酸化剤の少なくとも1つ;
(iv)Mg,MgH2,Al,Si,B,Zr,及び、希土類金属から選択される元素又は水素化物を含む還元剤の少なくとも1つ;及び
(v)炭素,AC,グラフェン,Pt/C又はPd/Cのような金属含浸炭素,炭化物,TiC,及び、WCから選ばれる電気的に導電性の支持体の少なくとも1つ;
を含むことを特徴とする請求項2に記載のパワー源。
【請求項8】
触媒作用反応を引き起こす交換反応が、酸化剤、還元剤、及び、触媒の少なくとも2つの間のアニオン交換を含み、ここで、アニオンは、ハロゲン化物、水素化物、酸化物、硫化物、窒素化合物、ホウ化物、炭化物、シリサイド、ヒ化物、セレン化物、テルル化物、リン化物、硝酸塩、硫化水素、炭酸塩、硫酸塩、硫酸水素塩、リン酸塩、リン酸水素、二水素リン酸塩、過塩素酸塩、クロム酸塩、二クロム酸塩、コバルト酸化物、及び、オキシアニオンから選択されることを特徴とする請求項2に記載のパワー源。
【請求項9】
触媒作用を引き起こす交換反応が、最初の交換反応を再生するように熱的に可逆的であることを特徴とする請求項8に記載のパワー源。
【請求項10】
熱的に再生する反応物が、
(i)NaH及びKHから選択された少なくとも1つの触媒又は触媒源;
(ii)NaH、KH、及び、MgH2から選択された水素の源;
(iii)以下から選択される少なくとも1つの酸化剤
(a)BaBr2,BaCl2,BaI2,CaBr2,MgBr2,及び、MgI2から選択されるアルカリ土類ハロゲン化物;
(b)EuBr2,EuBr3,EuF3,DyI2,LaF3,及び、GdF3から選択される希土類ハロゲン化物;
(c)YF3から選択される第2又は第3列遷移金属ハロゲン化物;
(d)CrB2、及び、TiB2から選択される金属ホウ化物;
(e)LiCl,RbCl,及び、CsIから選択されるアルカリハロゲン化物;
(f)Li2S,ZnS、及び、Y2S3から選択される金属硫化物;
(h)Y2O3から選択される金属酸化物;
(i)Ca3P2から選択される金属リン化物
(iv)Mg及びMgH2から選択された少なくとも1つの還元剤;及び
(v)AC、TiC、及び、WCから選択した支持体;
を含むことを特徴とする請求項9に記載のパワー源。
【請求項11】
触媒作用反応を引き起こす、ゲッター、支持体、又は、マトリックス支援の触媒作用反応が、触媒作用反応のための化学的環境の少なくとも1つを提供すること、H触媒機能を促進するように電子を移動させるように働くこと、可逆的相又は他の物理的変化又は電子状態における変化を経ること、触媒作用反応の速度又は程度の少なくとも1つを増大させるように前記水素種生成物に結合すること、を含むことを特徴とする請求項2に記載のパワー源。
【請求項12】
ゲッター、支持体、又は、マトリックス支援の触媒作用反応が、最初の交換反応物を再生するように熱的に逆転させられ得ることを特徴とする請求項11に記載のパワー源。
【請求項13】
ゲッター、支持体、又は、マトリックス支援の触媒作用混合物が、
(i)NaH及びKHから選択された少なくとも1つの触媒又は触媒源;
(ii)NaH、KH、及び、MgH2から選択された水素の源;
(iii)次の2つから選択される少なくとも1つの酸化剤;
(a)Mg3As2から選択される金属ヒ化物;及び
(b)Mg3N2及びAlNから選択される金属窒化物;
(iv)Mg及びMgH2から選択される少なくとも1つの還元剤;及び
(v)AC,TiC,及び、WCから選択される少なくとも1つの支持体;
を備えることを特徴とする請求項12のパワー源。
【請求項14】
アルカリ金属を含む触媒を含む触媒作用反応を引き起こす反応混合物が、電気分解によりアルカリ金属を再生し、1又はそれ以上の成分を分離することにより、生成物から再生されることを特徴とする請求項1のパワー源。
【請求項15】
水素種を含む組成及び無触媒作用下の水素種よりも安定で、より負である全エネルギーを持つ水素種を形成する原子状水素の触媒作用のための反応セルと、
反応容器と、
真空ポンプと、
反応容器と連通する源からの原子状水素の源と、
反応容器と連通する源からの水素触媒の源と、
原子状水素の源及び水素触媒の源の少なくとも1つの源は、原子状水素及び水素触媒及び少なくとも1つの他の元素の少なくとも1つを形成する元素を含む少なくとも1つの反応物からなる反応混合物を、原子状水素及び水素触媒の少なくとも1つが前記源から形成されるように、含み、
触媒を活性化すること及び増殖することの少なくとも1つの機能を実行することにより触媒作用を引き起こすような少なくとも1つの他の反応物と、
反応容器の中で水素触媒及び原子状水素の少なくとも1つの形成を開始させ、水素原子の触媒作用の間、水素のモル当たり約300kJよりも大きな量において、原子状水素がエネルギーを放出するように、触媒作用を引き起こす反応を開始させる、容器のためのヒーターと、を備えることを特徴とする水素化物反応器。
【請求項16】
化合物の合成のための反応混合物が、
(i)−(v):(i)触媒,(ii)水素の源,(iii)酸化剤,(iv)還元剤,及び(v)支持体、
の属から選択される少なくとも2つを含むことを特徴とする請求項15に記載の水素化物反応器。
【請求項17】
酸化剤は、硫黄、リン、酸素、SF6,S,SO2,SO3,S2O5Cl2,F5SOF,M2S2O8,SxXyS2Cl2,SCl2,S2Br2,S2F2,CS2,Sb2S5,SOxXy,SOCl2,SOF2,SO2F2,SOBr2,P,P2O5,P2S5,PxXy,PF3,PCl3,PBr3,PI3,PF5,PCl5,PBr4F,PCl4F,POxXy,POBr3,POI3,POCl3,POF3,PSxXy,PSBr3,PSF3,PSCl3,リンー窒素化合物,P3N5,(Cl2PN)3,又は、(Cl2PN)4,(Br2PN)x(Mはアルカリ金属。x及びyは整数。Xはハロゲン。),O2,N2O,及び、TeO2,ハロゲン化物,CF4,NF3,CrF2,リンの源,硫黄の源,MgS,MHS(Mはアルカリ金属)、から選択されることを特徴とする請求項16の水素化物反応器。
【請求項18】
反応混合物は、触媒された水素のためのものであって、元素のS,P,O,Se,及び、Te、更に、S,P,O,Se,及び、Teを含む化合物から選択されるゲッターを更に含むことを特徴とする請求項17に記載の水素化反応器。
【請求項19】
触媒は、約27.2 eV ± 0.5 eV、及び、27.2/2 eV ± 0.5 eVのうちの1つを整数単位として水素原子からエネルギーを受け入れることが可能であることを特徴とする請求項1に記載のパワー源。
【請求項20】
触媒が原子又はイオンMを含み、t電子をこの原子又はイオンMからから連続エネルギーレベルへとのイオン化は、t電子のイオン化エネルギーの合計が、mを整数として、ほぼ、m・27.2 eV、及び、m・27.2/2 eVのうちの1つであるようになることを特徴とする請求項1に記載のパワー源。
【請求項21】
触媒は二原子分子MHを含み、M−H結合の破断と、原子Mから連続エネルギーレベルへのt電子のイオン化とにおいて、結合エネルギー及びt電子のイオン化エネルギーの合計は、およそ、m×27.2 eV、及び、m・27.2/2 eV (mは整数)であることを特徴とする請求項1に記載のパワー源。
【請求項22】
触媒が、AlH,BiH,ClH,CoH,GeH,InH,NaH,RuH,SbH,SeH,SiH,SnH,C2,N2,O2,CO2,NO2,及び、NO3の分子、及び、Li,Be,K,Ca,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,As,Se,Kr,Rb,Sr,Nb,Mo,Pd,Sn,Te,Cs,Ce,Pr,Sm,Gd,Dy,Pb,Pt,Kr,2K+,He+,Ti2+,Na+,Rb+,Sr+,Fe3+,Mo2+,Mo4+,In3+,He+,Ar+,Xe+,Ar2+及びH+,及びNe+及びH+の原子又はイオン、から選ばれる原子、イオン、及び/又は、分子を含むことを特徴とする請求項1に記載のパワー源。
【請求項23】
電気分解又は熱再生反応を用いてパワー生産及び再生が同調して維持されるように連続して操作されることを特徴とする請求項1のパワー源。
【請求項24】
更に、パワー変換器を含むことを特徴とする請求項1のパワー源。
【請求項25】
変換器が、反応容器と連通する蒸気発生器、蒸気発生器と連通する蒸気タービン、及び、蒸気タービンと連通する発電装置を備えることを特徴とする請求項24に記載のパワー源。
【請求項1】
水素種を含む組成及び無触媒作用下の水素種よりも安定で、より負である全エネルギーを持つ水素種を形成する原子状水素の触媒作用のための反応セルと、
反応容器と、
真空ポンプと、
反応容器と連通する源からの原子状水素の源と、
反応容器と連通する水素触媒の源と、
原子状水素の源及び水素触媒の源の少なくとも1つの源は、原子状水素及び水素触媒及び少なくとも1つの他の元素の少なくとも1つを形成する元素を含む少なくとも1つの反応物からなる反応混合物を、原子状水素及び水素触媒の少なくとも1つが前記源から形成されるように、含み、
触媒を活性化すること及び増殖することの少なくとも1つの機能を実行することにより触媒作用を引き起こすような少なくとも1つの他の反応物と、
反応容器の中で水素触媒及び原子状水素の少なくとも1つの形成を開始させ、水素原子の触媒作用の間、水素のモル当たり約300kJよりも大きな量において、原子状水素がエネルギーを放出するように、触媒作用を引き起こす反応を開始させる、容器のためのヒーターと、
を備えることを特徴とするパワー源。
【請求項2】
触媒作用反応を引き起こす反応が、
(i)触媒作用反応のために活性化エネルギーを供給する発熱反応;
(ii)触媒作用反応を支持する触媒又は原子状水素の源の少なくとも1つに対して供給する共役反応;
(iii)触媒作用反応の間、触媒から電子のアクセプターとして機能するフリーラジカル反応;
(iv)触媒作用反応の間、触媒から電子のアクセプターとして機能する酸化還元反応;
(v)前記水素種を形成するために原子状水素からエネルギーを受け入れて、イオン化された触媒の活動を容易にする交換反応;及び
(vi)ゲッター、支持体、マトリックス−支援触媒反応、
から選ばれる反応を含むことを特徴とする請求項1記載のパワー源。
【請求項3】
反応混合物は、触媒作用反応を可能にするように、導電性支持体からなることを特徴とする請求項1記載のパワー源。
【請求項4】
反応混合物は、固体、液体、又は、不均一系の触媒作用の反応混合物からなることを特徴とする請求項1記載のパワー源。
【請求項5】
触媒作用反応を引き起こす酸化還元反応を含む反応混合物が、
(i)Li、LiH、K、KH、NaH、Rb、RbH、Cs、及び、CsHから選ばれる少なくとも1つの触媒;
(ii)H2ガス、H2ガスの源、又は、水素化物;
(iii)以下から選ばれる少なくとも1つの酸化剤;
ハロゲン化物、リン化物、ホウ化物、酸化物、水酸化物、シリサイド、窒素化合物、ヒ化物、セレン化物、テルル化物、アンチモニド、炭化物、硫化物、水素化物、炭酸塩、炭酸水素、硫酸塩、硫酸水素塩、リン酸塩、リン酸水素、二水素リン酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、過マンガン酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、亜塩素酸塩、過亜塩素酸塩、次亜塩素酸塩、臭素酸塩、過臭素酸塩、亜臭素酸塩、ペルブロミド(perbromites)、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、ヨード酸塩(iodites)、過ヨウ素酸塩(periodites)、クロム酸塩、二クロム酸塩、テルル酸塩、セレン酸塩、ヒ酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、コバルト酸化物、酸化テルル、及び、ハロゲン元素のオキシアニオン、P、B、Si、N、As、S、Te、Sb、C、S、P、Mn、Cr、Co、及び、Teからなる金属化合物;
遷移金属、Sn、Ga、In、鉛、ゲルマニウム、アルカリ金属及びアルカリ土類金属化合物;
GeF2,GeCl2,GeBr2,GeI2,GeO,GeP,GeS,GeI4,及び、GeCl4,フルオロカーボン,CF4,ClCF3,クロロカーボン,CCl4,O2,MHO3,MClO4,MO2,NF3,N2O,NO,NO2,ホウ素−窒素化合物、例えば、B3N3H6,硫黄化合物、例えば、SF6,S,SO2,SO3,S2O5Cl2,F5SOF,M2S2O8,SxXy、例えば、S2Cl2,SCl2,S2Br2,又は、S2F2,CS2,SOxXy,SOCl2,SOF2,SO2F2,SOBr2,XxX’y,ClF5,XxX’yOz,ClO2F,ClO2F2,ClOF3,ClO3F,ClO2F3,ホウ素−窒素化合物,B3N3H6,Se,Te,Bi,As,Sb,Bi,TeXx,TeF4,TeF6,TeOx,TeO2,TeO3,SeXx,SeF6,SeOx,SeO2、又は、SeO3,酸化テルル,ハロゲン化物,テルル化合物,TeO2,TeO3,Te(OH)6,TeBr2,TeCl2,TeBr4,TeCl4,TeF4,TeI4,TeF6,CoTe,又は、NiTe,セレン化合物、酸化セレン,ハロゲン化セレン,硫化セレン,SeO2,SeO3,Se2Br2,Se2Cl2,SeBr4,SeCl4,SeF4,SeF6,SeOBr2,SeOCl2,SeOF2,SeO2F2,SeS2,Se2S6,Se4S4,又は、Se6S2,P,P2O5,P2S5,PxXy,PF3,PCl3,PBr3,PI3,PF5,PCl5,PBr4F,PCl4F,POxXy,POBr3,POI3,POCl3、又は、POF3,PSxXy,(Mはアルカリ金属。x,y、及び、zは整数。X及びX’はハロゲン)、PSBr3,PSF3,PSCl3,亜リン酸窒素化合物,P3N5,(Cl2PN)3,(Cl2PN)4,(Br2PN)x,ヒ素化合物,酸化ヒ素,ハロゲン化ヒ素,硫化ヒ素,セレン化ヒ素,ヒ素テルル化物,AlAs,As2I4,As2Se,As4S4,AsBr3,AsCl3,AsF3,AsI3,As2O3,As2Se3,As2S3,As2Te3,AsCl5,AsF5,As2O5,As2Se5,As2S5,アンチモン化合物,酸化アンチモン,ハロゲン化アンチモン,硫化アンチモン,硫酸アンチモン,アンチモン・セレン化物,アンチモン・ヒ化物,SbAs,SbBr3,SbCl3,SbF3,SbI3,Sb2O3,SbOCl,Sb2Se3,Sb2(SO4)3,Sb2S3,Sb2Te3,Sb2O4,SbCl5,SbF5,SbCl2F3,Sb2O5,Sb2S5,ビスマス化合物,酸化ビスマス,ハロゲン化ビスマス,硫化ビスマス,ビスマス・セレン化物,BiAsO4,BiBr3,BiCl3,BiF3,BiF5,Bi(OH)3,BiI3,Bi2O3,BiOBr,BiOCl,BiOI,Bi2Se3,Bi2S3,Bi2Te3,Bi2O4,SiCl4,SiBr4,遷移金属ハロゲン化物,CrCl3,ZnF2,ZnBr2,ZnI2,MnCl2,MnBr2,MnI2,CoBr2,CoI2,CoCl2,NiCl2,NiBr2,NiF2,FeF2,FeCl2,FeBr2,FeCl3,TiF3,CuBr,CuBr2,VF3,CuCl2,金属ハロゲン化物,SnF2,SnCl2,SnBr2,SnI2,SnF4,SnCl4,SnBr4,SnI4,InF,InCl,InBr,InI,AgCl,AgI,AlF3,AlBr3,AlI3,YF3,CdCl2,CdBr2,CdI2,InCl3,ZrCl4,NbF5,TaCl5,MoCl3,MoCl5,NbCl5,AsCl3,TiBr4,SeCl2,SeCl4,InF3,InCl3,PbF4,TeI4,WCl6,OsCl3,GaCl3,PtCl3,ReCl3,RhCl3,RuCl3,金属酸化物,金属水酸化物,Y2O3,FeO,Fe2O3,又は、NbO,NiO,Ni2O3,SnO,SnO2,Ag2O,AgO,Ga2O,As2O3,SeO2,TeO2,In(OH)3,Sn(OH)2,In(OH)3,Ga(OH)3,Bi(OH)3,CO2,As2Se3,SF6,S,SbF3,CF4,NF3,金属過マンガン酸塩,KMnO4,NaMnO4,P2O5,金属硝酸塩,LiNO3,NaNO3,KNO3,ハロゲン化ホウ素,BBr3,BI3,第13族元素ハロゲン化物,ハロゲン化インジウム,InBr2,InCl2,InI3,ハロゲン化銀,AgCl,AgI,ハロゲン化鉛,ハロゲン化カドミウム,ハロゲン化ジルコニウム,遷移金属酸化物,遷移金属硫化物,又は、遷移金属ハロゲン化物(Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,又は、Znと、F,Cl,Br、又は、Iと),第2又は第3遷移金属ハロゲン化物,YF3,第2又は第3遷移金属酸化物,第2又は第3遷移金属硫化物,Y2S3,、Y,Zr,Nb,Mo,Tc,Ag,Cd,Hf,Ta,W,Osのハロゲン化物,例えば、NbX3,NbX5,又は、TaX5,Li2S,ZnS,FeS,NiS,MnS,Cu2S,CuS,SnS,アルカリ土類ハロゲン化物,BaBr2,BaCl2,BaI2,SrBr2,SrI2,CaBr2,CaI2,MgBr2,又は、MgI2,希土類元素ハロゲン化物,EuBr3,LaF3,LaBr3,CeBr3,GdF3,GdBr3,希土類元素ハロゲン化物で金属が2価のもの,CeI2,EuF2,EuCl2,EuBr2,EuI2,DyI2,NdI2,SmI2,YbI2,及び、TmI2,金属ホウ化物,ユーロピウム・ホウ化物,MB2ホウ化物,CrB2,TiB2,MgB2,ZrB2,GdB2,ハロゲン化アルカリ,LiCl,RbCl,又は、CsI,金属リン化物,例えば、Ca3P2,貴金属ハロゲン化物,貴金属酸化物,貴金属硫化物,PtCl2,PtBr2,PtI2,PtCl4,PdCl2,PbBr2,PbI2,希土類元素硫化物,CeS,Laハロゲン化物,Gdハロゲン化物,金属とアニオン,Na2TeO4,Na2TeO3,Co(CN)2,CoSb,CoAs,Co2P,CoO,CoSe,CoTe,NiSb,NiAs,NiSe,Ni2Si,MgSe,希土類元素テルル化物,EuTe,希土類元素セレン化物,EuSe,希土類元素窒素化合物,EuN,金属窒化物,AlN,GdN,Mg3N2,酸素及び異なるハロゲン原子から選ばれる少なくとも2つを含む化合物,F2O,Cl2O,ClO2,Cl2O6,Cl2O7,ClF,ClF3,ClOF3,ClF5,ClO2F,ClO2F3,ClO3F,BrF3,BrF5,I2O5,IBr,ICl,ICl3,IF,IF3,IF5,IF7,第2又は第3遷移金属ハロゲン化物,OsF6,PtF6,又は、IrF6,還元により金属を形成する化合物,金属水素化物,希土類元素水素化物,アルカリ土類水素化物,又は、アルカリ水素化物;
(iv)金属,アルカリ,アルカリ土類,遷移金属,第2及び第3遷移金属,及び、希土類金属,Al,Mg,MgH2,Si,La,B,Zr,及び、Ti粉末,及び、H2,から選択される少なくとも1の還元剤、そして、
(v)AC,カーボン上の1%Pt又はPd(Pt/C,Pd/C),炭化物,TiC,及びWC、から選択される少なくとも1つの電気的に導電性の支持体、
を含む請求項2に記載のパワー源。
【請求項6】
触媒作用反応を引き起こす酸化還元反応を含む反応混合物が、
(i)第1族元素からの金属又は水素化物を含む触媒の源又は触媒の少なくとも1つ;
(ii)H2ガス若しくは水素化物の源、又は、H2ガスを含む水素の源の少なくとも1つ;
(iii)F,Cl,Br,I,B,C,N,O,Al,Si,P,S,Se,及び、Teから選ばれ、第13族、第14族、第15族、第16族、及び、第17族からの元素の少なくとも1つを含む化合物、イオン、又は、原子を含む少なくとも1つの酸化剤;
(iv) Mg, MgH2, Al, Si, B, Zr, 及び、希土類金属から選択された水素化物又は元素を含む少なくとも1つの還元剤 ; 及び
(v)炭素,AC,グラフェン,金属含浸炭素,Pt/C,Pd/C,炭化物,TiC,及び、WCから選ばれる電気的に導電性の支持体の少なくとも1つ;
を含むことを特徴とする請求項2に記載のパワー源。
【請求項7】
触媒作用反応を引き起こすための酸化還元反応を含む反応混合物が
(i)第1族元素からの金属又は水素化物を含む触媒又は触媒の源の少なくとも1つ;
(ii)H2 ガス、又は、H2 ガスの源、又は、水素化物を含む水素の源の少なくとも1つ。;
(iii)第IA族、第IIA族、3d,4d,5d,6d,7d,8d,9d,10d,11d,12d族、及び、ランタニドから選択される元素のハロゲン化物、酸化物、又は、硫化物からなる酸化剤の少なくとも1つ;
(iv)Mg,MgH2,Al,Si,B,Zr,及び、希土類金属から選択される元素又は水素化物を含む還元剤の少なくとも1つ;及び
(v)炭素,AC,グラフェン,Pt/C又はPd/Cのような金属含浸炭素,炭化物,TiC,及び、WCから選ばれる電気的に導電性の支持体の少なくとも1つ;
を含むことを特徴とする請求項2に記載のパワー源。
【請求項8】
触媒作用反応を引き起こす交換反応が、酸化剤、還元剤、及び、触媒の少なくとも2つの間のアニオン交換を含み、ここで、アニオンは、ハロゲン化物、水素化物、酸化物、硫化物、窒素化合物、ホウ化物、炭化物、シリサイド、ヒ化物、セレン化物、テルル化物、リン化物、硝酸塩、硫化水素、炭酸塩、硫酸塩、硫酸水素塩、リン酸塩、リン酸水素、二水素リン酸塩、過塩素酸塩、クロム酸塩、二クロム酸塩、コバルト酸化物、及び、オキシアニオンから選択されることを特徴とする請求項2に記載のパワー源。
【請求項9】
触媒作用を引き起こす交換反応が、最初の交換反応を再生するように熱的に可逆的であることを特徴とする請求項8に記載のパワー源。
【請求項10】
熱的に再生する反応物が、
(i)NaH及びKHから選択された少なくとも1つの触媒又は触媒源;
(ii)NaH、KH、及び、MgH2から選択された水素の源;
(iii)以下から選択される少なくとも1つの酸化剤
(a)BaBr2,BaCl2,BaI2,CaBr2,MgBr2,及び、MgI2から選択されるアルカリ土類ハロゲン化物;
(b)EuBr2,EuBr3,EuF3,DyI2,LaF3,及び、GdF3から選択される希土類ハロゲン化物;
(c)YF3から選択される第2又は第3列遷移金属ハロゲン化物;
(d)CrB2、及び、TiB2から選択される金属ホウ化物;
(e)LiCl,RbCl,及び、CsIから選択されるアルカリハロゲン化物;
(f)Li2S,ZnS、及び、Y2S3から選択される金属硫化物;
(h)Y2O3から選択される金属酸化物;
(i)Ca3P2から選択される金属リン化物
(iv)Mg及びMgH2から選択された少なくとも1つの還元剤;及び
(v)AC、TiC、及び、WCから選択した支持体;
を含むことを特徴とする請求項9に記載のパワー源。
【請求項11】
触媒作用反応を引き起こす、ゲッター、支持体、又は、マトリックス支援の触媒作用反応が、触媒作用反応のための化学的環境の少なくとも1つを提供すること、H触媒機能を促進するように電子を移動させるように働くこと、可逆的相又は他の物理的変化又は電子状態における変化を経ること、触媒作用反応の速度又は程度の少なくとも1つを増大させるように前記水素種生成物に結合すること、を含むことを特徴とする請求項2に記載のパワー源。
【請求項12】
ゲッター、支持体、又は、マトリックス支援の触媒作用反応が、最初の交換反応物を再生するように熱的に逆転させられ得ることを特徴とする請求項11に記載のパワー源。
【請求項13】
ゲッター、支持体、又は、マトリックス支援の触媒作用混合物が、
(i)NaH及びKHから選択された少なくとも1つの触媒又は触媒源;
(ii)NaH、KH、及び、MgH2から選択された水素の源;
(iii)次の2つから選択される少なくとも1つの酸化剤;
(a)Mg3As2から選択される金属ヒ化物;及び
(b)Mg3N2及びAlNから選択される金属窒化物;
(iv)Mg及びMgH2から選択される少なくとも1つの還元剤;及び
(v)AC,TiC,及び、WCから選択される少なくとも1つの支持体;
を備えることを特徴とする請求項12のパワー源。
【請求項14】
アルカリ金属を含む触媒を含む触媒作用反応を引き起こす反応混合物が、電気分解によりアルカリ金属を再生し、1又はそれ以上の成分を分離することにより、生成物から再生されることを特徴とする請求項1のパワー源。
【請求項15】
水素種を含む組成及び無触媒作用下の水素種よりも安定で、より負である全エネルギーを持つ水素種を形成する原子状水素の触媒作用のための反応セルと、
反応容器と、
真空ポンプと、
反応容器と連通する源からの原子状水素の源と、
反応容器と連通する源からの水素触媒の源と、
原子状水素の源及び水素触媒の源の少なくとも1つの源は、原子状水素及び水素触媒及び少なくとも1つの他の元素の少なくとも1つを形成する元素を含む少なくとも1つの反応物からなる反応混合物を、原子状水素及び水素触媒の少なくとも1つが前記源から形成されるように、含み、
触媒を活性化すること及び増殖することの少なくとも1つの機能を実行することにより触媒作用を引き起こすような少なくとも1つの他の反応物と、
反応容器の中で水素触媒及び原子状水素の少なくとも1つの形成を開始させ、水素原子の触媒作用の間、水素のモル当たり約300kJよりも大きな量において、原子状水素がエネルギーを放出するように、触媒作用を引き起こす反応を開始させる、容器のためのヒーターと、を備えることを特徴とする水素化物反応器。
【請求項16】
化合物の合成のための反応混合物が、
(i)−(v):(i)触媒,(ii)水素の源,(iii)酸化剤,(iv)還元剤,及び(v)支持体、
の属から選択される少なくとも2つを含むことを特徴とする請求項15に記載の水素化物反応器。
【請求項17】
酸化剤は、硫黄、リン、酸素、SF6,S,SO2,SO3,S2O5Cl2,F5SOF,M2S2O8,SxXyS2Cl2,SCl2,S2Br2,S2F2,CS2,Sb2S5,SOxXy,SOCl2,SOF2,SO2F2,SOBr2,P,P2O5,P2S5,PxXy,PF3,PCl3,PBr3,PI3,PF5,PCl5,PBr4F,PCl4F,POxXy,POBr3,POI3,POCl3,POF3,PSxXy,PSBr3,PSF3,PSCl3,リンー窒素化合物,P3N5,(Cl2PN)3,又は、(Cl2PN)4,(Br2PN)x(Mはアルカリ金属。x及びyは整数。Xはハロゲン。),O2,N2O,及び、TeO2,ハロゲン化物,CF4,NF3,CrF2,リンの源,硫黄の源,MgS,MHS(Mはアルカリ金属)、から選択されることを特徴とする請求項16の水素化物反応器。
【請求項18】
反応混合物は、触媒された水素のためのものであって、元素のS,P,O,Se,及び、Te、更に、S,P,O,Se,及び、Teを含む化合物から選択されるゲッターを更に含むことを特徴とする請求項17に記載の水素化反応器。
【請求項19】
触媒は、約27.2 eV ± 0.5 eV、及び、27.2/2 eV ± 0.5 eVのうちの1つを整数単位として水素原子からエネルギーを受け入れることが可能であることを特徴とする請求項1に記載のパワー源。
【請求項20】
触媒が原子又はイオンMを含み、t電子をこの原子又はイオンMからから連続エネルギーレベルへとのイオン化は、t電子のイオン化エネルギーの合計が、mを整数として、ほぼ、m・27.2 eV、及び、m・27.2/2 eVのうちの1つであるようになることを特徴とする請求項1に記載のパワー源。
【請求項21】
触媒は二原子分子MHを含み、M−H結合の破断と、原子Mから連続エネルギーレベルへのt電子のイオン化とにおいて、結合エネルギー及びt電子のイオン化エネルギーの合計は、およそ、m×27.2 eV、及び、m・27.2/2 eV (mは整数)であることを特徴とする請求項1に記載のパワー源。
【請求項22】
触媒が、AlH,BiH,ClH,CoH,GeH,InH,NaH,RuH,SbH,SeH,SiH,SnH,C2,N2,O2,CO2,NO2,及び、NO3の分子、及び、Li,Be,K,Ca,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,As,Se,Kr,Rb,Sr,Nb,Mo,Pd,Sn,Te,Cs,Ce,Pr,Sm,Gd,Dy,Pb,Pt,Kr,2K+,He+,Ti2+,Na+,Rb+,Sr+,Fe3+,Mo2+,Mo4+,In3+,He+,Ar+,Xe+,Ar2+及びH+,及びNe+及びH+の原子又はイオン、から選ばれる原子、イオン、及び/又は、分子を含むことを特徴とする請求項1に記載のパワー源。
【請求項23】
電気分解又は熱再生反応を用いてパワー生産及び再生が同調して維持されるように連続して操作されることを特徴とする請求項1のパワー源。
【請求項24】
更に、パワー変換器を含むことを特徴とする請求項1のパワー源。
【請求項25】
変換器が、反応容器と連通する蒸気発生器、蒸気発生器と連通する蒸気タービン、及び、蒸気タービンと連通する発電装置を備えることを特徴とする請求項24に記載のパワー源。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【公表番号】特表2012−505810(P2012−505810A)
【公表日】平成24年3月8日(2012.3.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−521274(P2011−521274)
【出願日】平成21年7月29日(2009.7.29)
【国際出願番号】PCT/US2009/052072
【国際公開番号】WO2010/014684
【国際公開日】平成22年2月4日(2010.2.4)
【出願人】(501328751)ブラックライト パワー インコーポレーティド (9)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成24年3月8日(2012.3.8)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年7月29日(2009.7.29)
【国際出願番号】PCT/US2009/052072
【国際公開番号】WO2010/014684
【国際公開日】平成22年2月4日(2010.2.4)
【出願人】(501328751)ブラックライト パワー インコーポレーティド (9)
【Fターム(参考)】
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