【手続補正書】
【提出日】平成27年4月14日(2015.4.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子水素の触媒作用のための反応セルと、
大気圧よりも低い、それと等しい、またはそれよりも高い範囲の圧力を含有するように構築および構成された反応槽と、
真空ポンプと、
前記反応槽と連通した源からの、原子水素源と、
固体燃料反応混合物を含む前記反応槽と連通する、触媒源と、
反応が周囲温度で自然発生しない場合、前記槽を加熱して前記反応槽内で前記触媒の形成を開始させるための加熱器であって、それによって原子水素の前記触媒作用が、水素原子の触媒作用の間水素１モルあたり約３００ｋＪを超える量のエネルギーを放出する、加熱器と、を備える電源であって、
前記固体燃料反応混合物は、
（１）ナトリウム源、
（２）担体材料、
（３）水素源、
（４）置換剤、および
（５）還元性物質または還元剤のうちの少なくとも１つを含み、
前記ナトリウム源は、Ｎａ、ＮａＨ、ＮａＮＨ２、ＮａＯＨ、ＮａＯＨ被覆Ｒ−Ｎｉ、ＮａＸ（Ｘはハロゲン化物である）、およびＮａＸ被覆Ｒ−Ｎｉを含み、
前記還元性物質または還元剤は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ランタニド、遷移金属、金属合金、および単体金属源または第２の還元剤および酸化性物質との組み合わせ金属源、の少なくとも１つ、およびＲ−ＮｉのＡｌ金属間化合物を含み、
前記水素源は、Ｈ２ガスおよび解離剤および水素化物を含み、
前記置換剤は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属水素化物、およびアルカリ土類金属水素化物のうちの少なくとも１つを含み、
前記担体は、Ｒ−Ｎｉ、Ａｌ、Ｓｎ、Ａｌ２Ｏ３、アルミネート、アルミン酸ナトリウム、アルミナナノ粒子、多孔質Ａｌ２Ｏ３、Ｐｔ、Ｒｕ、またはＰｄ／Ａｌ２Ｏ３、炭素、ＰｔまたはＰｄ／Ｃ、無機化合物、ランタニド酸化物、Ｓｉ、シリカ、シリケート、ゼオライト、Ｙゼオライト粉末、ランタニド、遷移金属、金属合金、希土類金属、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３またはＳｉＯ２担持Ｎｉおよびアルミナ担持白金、アルミナ担持パラジウム、およびアルミナ担持ルテニウムのうちの少なくとも１つを含み、
前記解離剤は、ラネーニッケル（Ｒ−Ｎｉ）、貴重金属または貴金属、および担体上の貴重金属または貴金属のうちの少なくとも１つを含み、前記貴重金属または貴金属は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、およびＲｈであり得、前記担体は、Ｔｉ、Ｎｂ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、およびこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つであり得、炭素上ＰｔまたはＰｄ、水素スピルオーバー触媒、ニッケル繊維マット、Ｐｄシート、Ｔｉスポンジ、ＴｉまたはＮｉスポンジまたはマット上に電気メッキされたＰｔまたはＰｄ、ＴｉＨ、ＰｔブラックおよびＰｄブラック、耐熱金属、遷移金属、内部遷移金属、ならびに耐熱金属、ならびに、解離材料は、高温で維持され得る、電源。
【請求項２】
前記固体燃料反応混合物は、Ｒ−ＮｉおよびＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｎ、およびＨの少なくとも２つからなる合金、ならびにＬｉＮＨ２、Ｌｉ２ＮＨ、ＮａＮＨ２、Ｎａ２ＮＨ、およびＫＮＨ２の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の電源。
【請求項３】
Ｘは、ＢｒまたはＩである、請求項１に記載の電源。
【請求項４】
前記還元性物質または還元剤は、Ｔｉ、アルミニウム、およびＢから選択される遷移金属を含む、請求項１に記載の電源。
【請求項５】
前記還元性物質または還元剤は、ＡｌＨｇ、ＮａＰｂ、ＮａＡｌ、およびＬｉＡｌから選択される金属合金である、請求項１に記載の電源。
【請求項６】
前記第２の還元剤は、アルカリ土類ハロゲン化物、遷移金属ハロゲン化物、ランタニドハロゲン化物、ハロゲン化アルミニウム、金属水素化物、ならびに、アルカリまたはアルカリ土類金属から選択される、請求項１に記載の電源。
【請求項７】
前記金属水素化物は、ＬｉＢＨ４、ＮａＢＨ４、ＬｉＡｌＨ４、およびＮａＡｌＨ４から選択される、請求項６に記載の電源。
【請求項８】
前記酸化性物質は、ＡｌＸ３、ＭｇＸ２、ＬａＸ３、ＣｅＸ３、およびＴｉＸｎ（Ｘはハロゲン化物）から選択される、請求項１に記載の電源。
【請求項９】
電力を生成する方法であって、
大気圧よりも低い、それと等しい、またはそれよりも高い範囲の圧力を含有するように構築および構成された反応槽を提供するステップと、
固体燃料混合物を提供するステップと、
大気圧よりも低い、それと等しい、またはそれよりも高い範囲の圧力を維持するステップと、
前記反応槽と連通した第１の水素原子源から前記反応槽内に水素原子を提供するステップと、
固体燃料反応混合物を含む前記反応槽と連通する触媒源を提供するステップと、および
触媒がまだ存在しない、または前記触媒を形成する反応が周囲温度で自然発生しない場合、原子触媒源から原子触媒を生成する前記固体燃料反応混合物を加熱するステップと、
反応が周囲温度で自然発生しない場合、前記反応槽内で原子水素の触媒作用を開始させるために、前記反応混合物を加熱するステップとを含む電力を生成する方法であって、ここで、原子水素の触媒作用が、水素１モルあたり約３００ｋＪを超える量のエネルギーを放出し、
前記固体燃料反応混合物が、
（１）ナトリウム源、
（２）担体材料、
（３）水素源、
（４）置換剤、および
（５）還元性物質または還元剤のうちの少なくとも１つを含み、
前記ナトリウム源は、Ｎａ、ＮａＨ、ＮａＮＨ２、ＮａＯＨ、ＮａＯＨ被覆Ｒ−Ｎｉ、ＮａＸ（Ｘはハロゲン化物である）、およびＮａＸ被覆Ｒ−Ｎｉを含み、
前記還元性物質または還元剤は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ランタニド、遷移金属、金属合金、および単体金属源または第２の還元剤および酸化性物質との組み合わせ金属源、の少なくとも１つ、およびＲ−ＮｉのＡｌ金属間化合物を含み、
前記水素源は、Ｈ２ガスおよび解離剤および水素化物を含み、
前記置換剤は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属水素化物、およびアルカリ土類金属水素化物のうちの少なくとも１つを含み、
前記担体は、Ｒ−Ｎｉ、Ａｌ、Ｓｎ、Ａｌ２Ｏ３、アルミネート、アルミン酸ナトリウム、アルミナナノ粒子、多孔質Ａｌ２Ｏ３、Ｐｔ、Ｒｕ、またはＰｄ／Ａｌ２Ｏ３、炭素、ＰｔまたはＰｄ／Ｃ、無機化合物、ランタニド酸化物、Ｓｉ、シリカ、シリケート、ゼオライト、Ｙゼオライト粉末、ランタニド、遷移金属、金属合金、希土類金属、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３またはＳｉＯ２担持Ｎｉ、アルミナ担持白金、アルミナ担持パラジウム、およびアルミナ担持ルテニウムの少なくとも１つを含み、
前記解離剤は、ラネーニッケル（Ｒ−Ｎｉ）、貴重金属または貴金属、および担体上の貴重金属または貴金属のうちの少なくとも１つを含み、前記貴重金属または貴金属は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、およびＲｈであり得、前記担体は、Ｔｉ、Ｎｂ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、およびこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つであり得、
炭素上ＰｔまたはＰｄ、水素スピルオーバー触媒、ニッケル繊維マット、Ｐｄシート、Ｔｉスポンジ、ＴｉまたはＮｉスポンジ、粉末、またはマット上に電気メッキされたＰｔまたはＰｄ、ＴｉＨ、ＰｔブラックおよびＰｄブラック、耐熱金属、遷移金属、内部遷移金属、および耐熱金属、ならびに、解離材料は、高温で維持され得る、電力を生成する方法。
【請求項１０】
前記固体燃料反応混合物は、Ｒ−ＮｉおよびＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｎ、およびＨの少なくとも２つからなる合金、ならびにＬｉＮＨ２、Ｌｉ２ＮＨ、ＮａＮＨ２、Ｎａ２ＮＨ、およびＫＮＨ２の少なくとも１つを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
Ｘは、ＢｒまたはＩである、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
Ｍは、Ｌａ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｔｂ、Ｇｄ、およびＥｒから選択される、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記還元性物質または還元剤は、Ｔｉ、アルミニウム、およびＢから選択される遷移金属を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記還元性物質または還元剤は、ＡｌＨｇ、ＮａＰｂ、ＮａＡｌ、およびＬｉＡｌから選択される金属合金である、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の還元剤は、アルカリ土類ハロゲン化物、遷移金属ハロゲン化物、ランタニドハロゲン化物、ハロゲン化アルミニウム、金属水素化物、ならびに、アルカリまたはアルカリ土類金属から選択される、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記金属水素化物は、ＬｉＢＨ４、ＮａＢＨ４、ＬｉＡｌＨ４、およびＮａＡｌＨ４から選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記酸化性物質は、ＡｌＸ３、ＭｇＸ２、ＬａＸ３、ＣｅＸ３、およびＴｉＸｎ（Ｘはハロゲン化物）から選択される、請求項９に記載の方法。
【請求項１８】
前記槽から反応生成物を除去するステップと、前記反応生成物の少なくとも一部から前記触媒源を再生するステップとをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１９】
前記放出されたエネルギーを電気エネルギーに変換するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項２０】
前記水素触媒源は、水素および少なくとも他の１種の元素を有する少なくとも１種の反応物質を含み、
前記少なくとも１種の反応物質は、放出されるエネルギーが、生成物の化学量または元素組成を有する化合物の標準生成エンタルピーと、前記少なくとも１種の反応物質の生成エネルギーとの間の差よりも大きくなるように反応する、請求項９に記載の方法。
【請求項２１】
前記固体燃料反応混合物を調製または再生するステップをさらに含み、調製または再生は、機械的混合または分離、溶融、濾過、水素化、脱水素化、分解、蒸着、蒸発、気化、および昇華、ならびにボールミル粉砕のステップのうちの少なくとも１つにより達成される、請求項９に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】水素触媒反応器
【技術分野】
【０００１】
（関連特許の相互参照）
本出願は、（１）２００７年４月２４日出願の出願第６０／９１３，５５６号、（２）２００７年７月２７日出願の出願第６０／９５２，３０５号、（３）２００７年８月７日出願の出願第６０／９５４，４２６号、（４）２００７年８月９日出願の出願第６０／９３５，３７３号、（５）２００７年８月１３日出願の出願第６０／９５５，４６５号、（６）２００７年８月２０日出願の出願第６０／９５６，８２１号、（７）２００７年８月２３日出願の出願第６０／９５７，５４０号、（８）２００７年９月１４日出願の出願第６０／９７２，３４２号、（９）２００７年９月２１日出願の出願第６０／９７４，１９１号、（１０）２００７年９月２６日出願の出願第６０／９７５，３３０号、（１１）２００７年９月２８日出願の出願第６０／９７６，００４号、（１２）２００７年１０月９日出願の出願第６０／９７８，４３５号、（１３）２００７年１１月１３日出願の出願第６０／９８７，５５２号、（１４）２００７年１１月１４日出願の出願第６０／９８７，９４６号、（１５）２００７年１１月２１日出願の出願第６０／９８９，６７７号、（１６）２００７年１１月３０日出願の出願第６０／９９１，４３４号、（１７）２００７年１２月３日出願の出願第６０／９９１，９７４号、（１８）２００７年１２月５日出願の出願第６０／９９２，６０１号、（１９）２００７年１２月１０日出願の出願第６１／０１２，７１７号、（２０）２００７年１２月１９日出願の出願第６１／０１４，８６０号、（２１）２００７年１２月２６日出願の出願第６１／０１６，７９０号、（２２）２００８年１月９日出願の出願第６１／０２０，０２３号、（２３）２００８年１月１５日出願の出願第６１／０２１，２０５号、（２４）２００８年１月１７日出願の出願第６１／０２１，８０８号、（２５）２００８年１月１８日出願の出願第６１／０２２，１１２号、（２６）２００８年１月２３日出願の出願第６１／０２２，９４９号、（２７）２００８年１月２４日出願の出願第６１／０２３，２９７号、（２８）２００８年１月２５日出願の出願第６１／０２３，６８７号、（２９）２００８年１月３０日出願の出願第６１／０２４，７３０号、（３０）２００８年２月１日出願の出願第６１／０２５，５２０号、（３１）２００８年２月１４日出願の出願第６１／０２８，６０５号、（３２）２００８年２月２１日出願の出願第６１／０３０，４６８号、（３３）２００８年３月６日出願の出願第６１／０６４，４５３号、（３４）２００８年３月２１日出願の出願第６１／ｘｘｘ，ｘｘｘ号，および、（３５）２００８年４月１７日出願の出願第６１／ｘｘｘ，ｘｘｘ号の利益を主張し、参照することによりこれらすべての全内容が本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
［発明の記述］
１．技術分野：
参照することにより本明細書に組み入れられる、論文 R. Mills, J. He, Z. Chang, W. Good, Y. Lu, B. Dhandapani, “Catalysis of Atomic Hydrogen to Novel Hydrogen Species H-(1/4) and H2(1/4) as a New Power Source”, Int. J. Hydrogen Energy, Vol. 32, No. 12, (2007), pp. 2573-2584に開示されるように、広範囲にわたる調査技術からのデータは、水素が従来可能と考えられていた状態よりも低いエネルギー状態で存在し得ることを、強く、また一貫して示している。予測される反応は、他の場合には安定な原子水素から、エネルギーを受容可能な触媒への共鳴的な非放射性のエネルギー移動が関与する。生成物は、Ｈ（１／ｐ）、つまり水素の分数のリュードベリ状態であり、式中、ｎ＝１／２，１／３，１／４，．．．，１／ｐ；（Ｐ≦１３７は整数である）が、水素の励起状態のリュードベリ方程式における周知のパラメータｎ＝整数と置き換わっている。Ｈｅ＋、Ａｒ＋、およびＫは、触媒の基準、すなわち原子水素のポテンシャルエネルギー２７．２ｅＶの整数倍に等しいエンタルピー変化での化学的または物理的プロセスを満たしているため、触媒として機能すると予測される。エネルギー準位に関する閉じた形の方程式に基づく具体的な予測が試験された。例えば、２つのＨ（１／ｐ）が反応して、触媒されていない原子水素を含むＨ２のｐ２倍の振動および回転エネルギーを有するＨ２（１／ｐ）を形成し得る。回転線は、大気圧下電子ビーム励起アルゴン−水素プラズマから、１４５〜３００ｎｍの領域に観察された。前例のなかった、水素のエネルギー間隔の４２倍のエネルギー間隔により、原子核間距離がＨ２の原子核間距離の１／４と確定され、Ｈ２（１／４）が特定された。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
アルカリ触媒Ｋの予測される生成物は、新規なハロゲン化アルカリ（Ｘ）水素化物化合物ＫＨ＊Ｘを形成するＨ−（１／４）、および結晶中に捕捉され得るＨ２（１／４）である。外部テトラメチルシラン（ＴＭＳ）と比較した新規化合物ＫＨ＊Ｃｌの１Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲスペクトルは、ｐ＝４のＨ−（１／ｐ）の理論的予測と一致する−３５．９ｐｐｍの絶対的な共鳴シフトに対応して、−４．４ｐｐｍで大きく明確な高磁場共鳴を示した。オルト−およびパラ−Ｈ２（１／４）の予測振動数は、Ｈ−（１／４）に帰属される−４．６ｐｐｍのＮＭＲピークを有するＫＨ＊Ｉの高分解能ＦＴＩＲスペクトルにおいて、１９４３ｃｍ−１および２０１２ｃｍ−１で観察された。１９４３／２０１２ｃｍ−１の強度比は、特徴的なオルト対パラピーク強度比３：１に一致し、６９ｃｍ−１のオルト−パラ分離は、予測されたものと一致した。ＮＭＲによるＨ−（１／４）を有するＫＨ＊Ｃｌは、アルゴン−水素プラズマにおいて観察されるように、侵入型Ｈ２（１／４）の同様の放射を励起した１２．５ｋｅＶ電子ビームから生じる。ＫＮＯ３およびラネーニッケルをそれぞれＫ触媒および原子水素の源として使用し、対応する発熱反応を生成した。エネルギー収支は、ＫＮＯ３の最もエネルギー的な既知の化学に対して予測されたものの約３００倍であるΔＨ＝−１７，９２５ｋｃａｌ／ｍｏｌｅＫＮＯ３、および、可能な最大Ｈ２インベントリを仮定した水素の大気中の酸素との燃焼に起因する仮説上の最大エンタルピー  −５７．８ｋｃａｌ／ｍｏｌｅＨ２の６０倍を超える−３５８５ｋｃａｌ／ｍｏｌｅＨ２であった。生成熱から計算される、ＫＮＯ３の水、カリウム金属、およびＮＨ３への還元は、わずか−１４．２ｋｃａｌ／ｍｏｌｅＨ２を放出するのみであり、これは観察される熱を説明し得ず、また水素燃焼も説明し得ない。しかし、結果は、燃焼エンタルピーの１００倍を超える生成エンタルピーを有するＨ−（１／４）およびＨ２（１／４）の形成と一致している。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
実施形態において、本発明は、より低エネルギーの水素種および化合物を形成するための電源および反応器を含む。本発明はさらに、触媒および原子水素を提供するための触媒反応混合物を含む。好ましい原子触媒は、リチウム、カリウム、およびセシウム原子である。好ましい分子触媒は、ＮａＨである。
【０００５】
（ハイドリノ）
下記式
【数１】
2015071536.tif 000001
により与えられる結合エネルギーを有する水素原子は、以下の文献に記載されており、これらの全開示は、参照することによりすべて本明細書に組み入れられる（以降「Ｍｉｌｌｓ先行出版物と称する」）。
【０００６】
R. L. Mills, “The Grand Unified Theory of Classical Quantum Mechanics”, October 2007 Edition, posted at http://www.blacklightpower.com/theory/book.shtml); R. Mills, The Grand Unified Theory of Classical Quantum Mechanics, May 2006 Edition, BlackLight Power, Inc., Cranbury, New Jersey, (“ '06 Mills GUT”), provided by BlackLight Power, Inc., 493 Old Trenton Road, Cranbury, NJ, 08512 (posted at www.blacklightpower.com); R. Mills, The Grand Unified Theory of Classical Quantum Mechanics, January 2004 Edition, BlackLight Power, Inc., Cranbury, New Jersey, (“ '04 Mills GUT”), provided by BlackLight Power, Inc., 493 Old Trenton Road, Cranbury, NJ, 08512; R. Mills, The Grand Unified Theory of Classical Quantum Mechanics, September 2003 Edition, BlackLight Power, Inc., Cranbury, New Jersey, (“ '03 Mills GUT”), provided by BlackLight Power, Inc., 493 Old Trenton Road, Cranbury, NJ, 08512; R. Mills, The Grand Unified Theory of Classical Quantum Mechanics, September 2002 Edition, BlackLight Power, Inc., Cranbury, New Jersey, (“ '02 Mills GUT”), provided by BlackLight Power, Inc., 493 Old Trenton Road, Cranbury, NJ, 08512; R. Mills, The Grand Unified Theory of Classical Quantum Mechanics, September 2001 Edition, BlackLight Power, Inc., Cranbury, New Jersey, Distributed by Amazon.com (“ '01 Mills GUT”), provided by BlackLight Power, Inc., 493 Old Trenton Road, Cranbury, NJ, 08512; R. Mills, The Grand Unified Theory of Classical Quantum Mechanics, January 2000 Edition, BlackLight Power, Inc., Cranbury, New Jersey, Distributed by Amazon.com (“ '00 Mills GUT”), provided by BlackLight Power, Inc., 493 Old Trenton Road, Cranbury, NJ, 08512; R.L. Mills, “Physical Solutions of the Nature of the Atom, Photon, and Their Interactions to Form Excited and Predicted Hydrino States,” Physics Essay, in press; R. L. 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Orbis Scientiae entitled The Role of Attractive and Repulsive Gravitational Forces in Cosmic Acceleration of Particles The Origin of the Cosmic Gamma Ray Bursts, (29th Conference on High Energy Physics and Cosmology Since 1964) Dr. Behram N. Kursunoglu, Chairman, December 14-17, 2000, Lago Mar Resort, Fort Lauderdale, FL, Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, pp. 243-258; R. L. Mills, B. Dhandapani, N. Greenig, J. He, “Synthesis and Characterization of Potassium Iodo Hydride,” Int. J. of Hydrogen Energy, Vol. 25, Issue 12, December, (2000), pp. 1185-1203; R. L. Mills, “The Hydrogen Atom Revisited,” Int. J. of Hydrogen Energy, Vol. 25, Issue 12, December, (2000), pp. 1171-1183; R. L. Mills, “BlackLight Power Technology-A New Clean Energy Source with the Potential for Direct Conversion to Electricity,” Global Foundation International Conference on “Global Warming and Energy Policy,” Dr. Behram N. Kursunoglu, Chairman, Fort Lauderdale, FL, November 26-28, 2000, Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, pp. 187-202; R. L. Mills, J. Dong, Y. Lu, “Observation of Extreme Ultraviolet Hydrogen Emission from Incandescently Heated Hydrogen Gas with Certain Catalysts,” Int. J. Hydrogen Energy, Vol. 25, (2000), pp. 919-943; R. L. Mills, “Novel Inorganic Hydride,” Int. J. of Hydrogen Energy, Vol. 25, (2000), pp. 669-683; R. L. Mills, “Novel Hydrogen Compounds from a Potassium Carbonate Electrolytic Cell,” Fusion Technol., Vol. 37, No. 2, March, (2000), pp. 157-182; R. L. Mills, W. Good, “Fractional Quantum Energy Levels of Hydrogen,” Fusion Technology, Vol. 28, No. 4, November, (1995), pp. 1697-1719; R. L. Mills, W. Good, R. Shaubach, “Dihydrino Molecule Identification,” Fusion Technol., Vol. 25, (1994), 103; R. L. Mills and S. Kneizys, Fusion Technol. Vol. 20, (1991), 65；ならびに、先行公開ＰＣＴ出願番号国際公開第ＷＯ９０／１３１２６、ＷＯ９２／１０８３８、ＷＯ９４／２９８７３、ＷＯ９６／４２０８５、ＷＯ９９／０５７３５、ＷＯ９９／２６０７８、ＷＯ９９／３４３２２、ＷＯ９９／３５６９８、ＷＯ００／０７９３１、ＷＯ００／０７９３２、ＷＯ０１／０９５９４４、ＷＯ０１／１８９４８、ＷＯ０１／２１３００、ＷＯ０１／２２４７２、ＷＯ０１／７０６２７、ＷＯ０２／０８７２９１、ＷＯ０２／０８８０２０、ＷＯ０２／１６��５６、ＷＯ０３／０９３１７３、ＷＯ０３／０６６５１６、ＷＯ０４／０９２０５８、ＷＯ０５／０４１３６８、ＷＯ０５／０６７６７８、ＷＯ２００５／１１６６３０、ＷＯ２００７／０５１０７８、およびＷＯ２００７／０５３４８６号、ならびに、先行米国特許第６，０２４，９３５号および第７，１８８，０３３号。
【０００７】
イオン化エネルギーとしても知られる、原子、イオン、または分子の結合エネルギーは、原子、イオン、または分子から１つの電子を取り除くために必要とされるエネルギーである。方程式（１）で与えられる結合エネルギーを有する水素原子は、以降ハイドリノ原子またはハイドリノと称される。半径ａＨ／ｐ（式中ａＨは通常の水素原子の半径であり、ｐは整数である）のハイドリノの記号表示は、Ｈ［ａＨ／ｐ］である。半径ａＨの水素原子は、以降、「通常の水素原子」または「普通の水素原子」と称される。通常の原子水素は、１３．６ｅＶの結合エネルギーで特徴付けられる。
【０００８】
ハイドリノは、通常の水素原子を、約
【数２】
2015071536.tif 000002
の正味反応エンタルピーを有する触媒と反応させることにより形成される。この触媒はまた、先行して出願されたＭｉｌｌｓの特許出願において、エネルギーホールまたはエネルギーホール源と称されている。正味反応エンタルピーがよりｍ・２７．２ｅＶに一致するようになるにつれて、触媒の割合が増加すると考えられる。ｍ・２７．２ｅＶの±１０％、好ましくは±５％以内の正味反応エンタルピーを有する触媒が、ほとんどの用途に適合することが見出されている。
【０００９】
この触媒作用は、水素原子のサイズｒｎ＝ｎａＨの相応した減少とともに、水素原子からエネルギーを放出する。例えば、Ｈ（ｎ＝１）からＨ（ｎ＝１／２）への触媒作用は、４０．８ｅＶを放出し、水素半径はａＨから（１／２）ａＨに減少する。触媒系は、ｔ電子のイオン化エネルギーの和が近似的にｍ・２７．２ｅＶ（式中、ｍは整数である）であるような、連続体エネルギー準位までの原子それぞれからのｔ電子のイオン化により提供される。
【００１０】
１つのそのような触媒系は、リチウム金属を含む。リチウムの第１および第２イオン化エネルギーは、それぞれ５．３９１７２ｅＶおよび７５．６４０１８ｅＶである。したがって、ＬｉからＬｉ２＋への二重イオン化（ｔ＝２）反応は、式（２）においてｍ＝３に等しい、８１．０３１９ｅＶの正味反応エンタルピーを有する。
【数３】
2015071536.tif 000003
また、全体的な反応は、以下の通りである。
【数４】
2015071536.tif 000004
【００１１】
別の実施形態において、触媒系はセシウムを含む。セシウムの第１および第２イオン化エネルギーは、それぞれ３．８９３９０ｅＶおよび２３．１５７４５ｅＶである。したがって、ＣｓからＣｓ２＋への二重イオン化（ｔ＝２）反応は、式（２）においてｍ＝１に等しい、２７．０５１３５ｅＶの正味反応エンタルピーを有する。
【数５】
2015071536.tif 000005
また、全体的な反応は、以下の通りである。
【数６】
2015071536.tif 000006
【００１２】
さらなる触媒系は、カリウム金属を含む。カリウムの第１、第２、および第３イオン化エネルギーは、それぞれ４．３４０６６ｅＶ、３１．６３ｅＶ、および４５．８０６ｅＶである。したがって、ＫからＫ３＋への三重イオン化（ｔ＝３）反応は、式（２）においてｍ＝３に等しい、８１．７７６７ｅＶの正味反応エンタルピーを有する。
【数７】
2015071536.tif 000007
また、全体的な反応は、以下の通りである。
【数８】
2015071536.tif 000008
電源として、触媒作用の間生成されるエネルギーは、触媒に失われるエネルギーよりもずっと大きい。放出されるエネルギーは、従来の化学反応に比べ大きい。例えば、水素および酸素ガスが燃焼して水を形成する場合、
【数９】
2015071536.tif 000009
水の既知の生成エンタルピーは、１水素原子あたりΔＨｆ＝−２８６ｋＪ／ｍｏｌｅまたは１．４８ｅＶである。一方、触媒作用されるそれぞれ（ｎ＝１）の通常の水素原子は、正味４０．８ｅＶを放出する。さらに、ｎ＝１／２→１／３，１／３→１／４，１／４→１／５，等のようにさらなる触媒の遷移が生じ得る。触媒作用が開始すると、ハイドリノは、不均化と呼ばれるプロセスにおいてさらに自己触媒する。この機構は、無機イオン触媒の機構と類似している。しかし、ハイドリノ触媒作用は、エンタルピーがｍ・２７．２ｅＶにより良く一致するために、無機イオン触媒の反応速度より速い反応速度を有する。
【００１３】
（本発明のさらなる触媒生成物）
本発明のハイドリノ水素化物イオンは、ハイドリノ、すなわち、約１３．６ｅＶ／ｎ２（式中、ｎ＝１／ｐおよびｐは１より大きい整数である）の結合エネルギーを有する水素原子との、電子源の反応により形成され得る。ハイドリノ水素化物イオンは、以下のＨ−（ｎ＝１／ｐ）またはＨ−（１／ｐ）で表される。
【数１０】
2015071536.tif 000010
【００１４】
ハイドリノ水素化物イオンは、通常の水素原子核および約０．８ｅＶの結合エネルギーを有する２つの電子を含む通常の水素化物イオンと区別される。後者は、以降「通常の水素化物イオン」または「普通の水素イオン」と称される。ハイドリノ水素化物イオンは、プロチウム、ジューテリウム、またはトリチウムを含む水素原子核、および式（１５）に従う結合エネルギーの区別できない２つの電子を含む。
【００１５】
新規ハイドリノ水素化物の結合エネルギーは、以下の式で表すことができる。
【数１１】
2015071536.tif 000011
で与えられる減少した電子の質量であり、ａＨは、水素原子の半径であり、ａ０はボーア半径であり、ｅは、電気素量である。半径は、以下の式で与えられる。
【数１２】
2015071536.tif 000012
を、表１に示す。
【００１６】
【表１】
2015071536.tif 000013
【００１７】
本発明によれば、ｐ＝２から２３に対しては通常の水素化物イオンの結合エネルギー（約０．８ｅＶ）より大きく、ｐ＝２４（Ｈ−）に対してはそれより小さい、式（１５〜１６）に従う結合エネルギーを有するハイドリノ水素化物イオン（Ｈ−）が提供される。式（１５〜１６）のｐ＝２からｐ＝２４に対し、水素化物イオン結合エネルギーは、それぞれ、３、６．６、１１．２、１６．７、２２．８、２９．３、３６．１、４２．８、４９．４、５５．５、６１．０、６５．６、６９．２、７１．６、７２．４、７１．６、６８．８、６４．０、５６．８、４７．１、３４．７、１９．３、および０．６９ｅＶである。新規な水素化物イオンを含む組成物もまた提供される。
【００１８】
ハイドリノ水素化物イオンは、通常の水素原子核および約０．８ｅＶの結合エネルギーを有する２つの電子を含む通常の水素化物イオンと区別される。後者は、以降「通常の水素化物イオン」または「普通の水素イオン」と称する。ハイドリノ水素化物イオンは、プロチウム、ジューテリウム、またはトリチウムを含む水素原子核、および式（１５〜１６）に従う結合エネルギーの区別できない２つの電子を含む。
【００１９】
１つ以上のハイドリノ水素化物イオンおよび１つ以上の他の原子を含む新規な化合物が提供される。そのような化合物は、ハイドリノ水素化物化合物と称する。
【００２０】
通常の水素種は、以下の結合エネルギーにより特徴付けられる。（ａ）水素化物イオン、０．７５４ｅＶ（「通常の水素化物イオン」）、（ｂ）水素原子（「通常の水素原子」）、１３．６ｅＶ、（ｃ）二原子水素分子、１５．３ｅＶ（「通常の水素分子」）、（ｄ）水素分子イオン、１６．３ｅＶ（「通常の水素分子イオン」）、および（ｅ）Ｈ３＋、２２．６ｅＶ（「通常の三水素分子イオン」）。本明細書において、水素の形態に関して、「普通の」および「通常の」は同義的である。
【００２１】
本発明のさらなる実施形態によれば、少なくとも１つの増加結合エネルギー水素種、例えば、（ａ）好ましくは±１０％、より好ましくは±５％以内で約１３．６ｅＶ／（１／ｐ）２（式中、ｐは整数、好ましくは２から１３７の整数である）の結合エネルギーを有する水素原子、（ｂ）好ましくは±１０％、より好ましくは±５％以内で約
【数１３】
2015071536.tif 000014
（式中、ｐは整数、好ましくは２から２４の整数である）の結合エネルギーを有する水素化物イオン（Ｈ−）、（ｃ）Ｈ４＋（１／ｐ）、（ｄ）好ましくは±１０％、より好ましくは±５％以内で約２２．６／（１／ｐ）２ｅＶ（式中、ｐは整数、好ましくは２から１３７の整数である）の結合エネルギーを有する三ハイドリノ分子イオンＨ３＋（１／ｐ）、（ｅ）好ましくは±１０％、より好ましくは±５％以内で約１５．３／（１／ｐ）２ｅＶ（式中、ｐは整数、好ましくは２から１３７の整数である）の結合エネルギーを有する二ハイドリノ、（ｆ）好ましくは±１０％、より好ましくは±５％以内で約１６．３／（１／ｐ）２ｅＶ（式中、ｐは整数、好ましくは２から１３７の整数である）の結合エネルギーを有する二ハイドリノ分子イオンを含む化合物が提供される。
【００２２】
本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの増加結合エネルギー水素種、例えば、（ａ）
【数１４】
2015071536.tif 000015
以内で有する、二ハイドリノ分子イオン、および（ｂ）
【数１５】
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の総エネルギーを、±１０％、より好ましくは±５％以内で有する、二ハイドリノ分子を含む化合物が提供される。
【００２３】
化合物が負電荷の増加結合エネルギー水素種を含む本発明の一実施形態によれば、化合物は、１つ以上のカチオン、例えばプロトン、通常のＨ２＋、または通常のＨ３＋をさらに含む。
【００２４】
少なくとも１つの増加結合エネルギー水素化物イオンを含む化合物を調製するための方法が提供される。そのような化合物は、以降「ハイドリノ水素化物化合物」と称する。方法は、約（ｍ／２）・２７ｅＶ（式中、ｍは、１を超える整数、好ましくは４００未満の整数である）の正味反応エンタルピーを有する原子水素を触媒と反応させ、約１３．６ｅＶ／（１／ｐ）２（式中、ｐは整数、好ましくは２から１３７の整数である）の結合エネルギーを有する、増加結合エネルギー水素原子を生成するステップを含む。触媒作用のさらなる生成物は、エネルギーである。増加結合エネルギー水素原子は、電子源と反応して増加結合エネルギー水素化物イオンを生成することができる。増加結合エネルギー水素化物イオンは、１つ以上のカチオンと反応して少なくとも１つの増加結合エネルギー水素化物イオンを含む化合物を生成することができる。
【００２５】
原子水素の触媒作用により形成される新規な水素種および新たな形態の水素を含む組成物は、「Ｍｉｌｌｓ先行出版物」に開示されている。新規な水素組成物は、
【００２６】
（ａ）少なくとも１つの中性、正、または負の水素種（以降、「増加結合エネルギー水素種」と称する）であって、
（ｉ）対応する通常の水素種の結合エネルギーよりも大きい、または
（ｉｉ）周囲条件（標準温度および圧力、ＳＴＰ）下での熱エネルギーよりも小さいもしくは負である結合エネルギーを有するため、対応する通常の水素種が不安定である、または観察されない、いかなる水素種の結合エネルギーよりも大きい、結合エネルギーを有する水素種と、
【００２７】
（ｂ）少なくとも他の１種の元素、とを含む。本発明の組成物は、以降、「増加結合エネルギー水素化合物」と称する。
【００２８】
本文脈において、「他の元素」とは、増加結合エネルギー水素種以外の元素を意味する。したがって、上記の他の元素は、通常の水素種であっても、または水素以外の任意の元素であってもよい。化合物の１つの群において、他の元素および増加結合エネルギー水素種は、中性である。化合物の別の群において、他の元素および増加結合エネルギー水素種は、他の原子が平衡電荷を提供して中性化合物を形成するように荷電している。化合物の前者の群は、分子および配位結合により特徴付けられ、後者の群は、イオン結合により特徴付けられる。
【００２９】
また、
（ａ）少なくとも１つの中性、正、または負の水素種（以降、「増加結合エネルギー水素種」と称する）であって、
（ｉ）対応する通常の水素種の総エネルギーよりも大きい、または
（ｉｉ）周囲条件下での熱エネルギーよりも小さいもしくは負である総エネルギーを有するため、対応する通常の水素種が不安定である、または観察されない、いかなる水素種の総エネルギーよりも大きい、総エネルギーを有する水素種と、
【００３０】
（ｂ）少なくとも他の１種の元素と、を含む新規の化合物および分子イオンも提供される。
【００３１】
水素種の総エネルギーは、水素種から電子のすべてを取り除くためのエネルギーの和である。本発明による水素種は、対応する通常の水素種の総エネルギーよりも大きな総エネルギーを有する。増加した総エネルギーを有する水素種のいくつかの実施形態は、対応する通常の水素種の第１電子結合エネルギーより小さい第１電子結合エネルギーを有し得るにもかかわらず、本発明による増加した総エネルギーを有する水素種は、「増加結合エネルギー水素種」とも称される。例えば、ｐ＝２４の式（１５〜１６）の水素化物イオンは、通常の水素化物イオンの第１結合エネルギーより小さい第１結合エネルギーを有するが、ｐ＝２４の式（１５〜１６）の水素化物イオンの総エネルギーは、対応する通常の水素化物イオンの総エネルギーよりずっと大きい。
【００３２】
また、
（ａ）複数の中性、正、または負の水素種（以降、「増加結合エネルギー水素種」と称する）であって、
（ｉ）対応する通常の水素種の結合エネルギーよりも大きい、または
（ｉｉ）周囲条件下での熱エネルギーよりも小さいもしくは負である結合エネルギーを有するため、対応する通常の水素種が不安定である、または観察されない、いかなる水素種の結合エネルギーよりも大きい、結合エネルギーを有する水素種と、
【００３３】
（ｂ）任意選択で他の１種の元素と、を含む、新規な化合物および分子イオンが提供される。本発明の組成物は、以降、「増加結合エネルギー水素化合物」と称する。
【００３４】
増加結合エネルギー水素種は、１つ以上のハイドリノ原子を、電子、ハイドリノ原子、前記増加結合エネルギー水素種の少なくとも１つを含有する化合物、および増加結合エネルギー水素種以外の少なくとも１種の他の原子、分子またはイオンと反応させることにより形成され得る。
【００３５】
また、
（ａ）複数の中性、正、または負の水素種（以降、「増加結合エネルギー水素種」と称する）であって、
（ｉ）通常の分子水素の総エネルギーよりも大きい、または
（ｉｉ）周囲条件下での熱エネルギーよりも小さいもしくは負である総エネルギーを有するため、対応する通常の水素種が不安定である、または観察されない、いかなる水素種の総エネルギーよりも大きい、総エネルギーを有する水素種と、
【００３６】
（ｂ）任意選択で他の１種の元素と、を含む、新規な化合物および分子イオンが提供される。本発明の組成物は、以降、「増加結合エネルギー水素化合物」と称する。
【００３７】
一実施形態において、（ａ）ｐ＝２から２３までに対しては通常の水素化物イオンの結合（約０．８ｅＶ）より大きく、ｐ＝２４に対してはそれより小さい、式（１５〜１６）に従う結合エネルギーを有する水素化物イオン（「増加結合エネルギー水素化物イオン」または「ハイドリノ水素化物イオン」）、（ｂ）通常の水素原子の結合エネルギー（約１３．６ｅＶ）よりも大きい結合エネルギーを有する水素原子（「増加結合エネルギー水素原子」または「ハイドリノ」）、（ｃ）約１５．３ｅＶよりも大きな第１結合エネルギーを有する水素分子（「増加結合エネルギー水素分子」または「二ハイドリノ」、および（ｄ）約１６．３ｅＶより大きい結合エネルギーを有する分子水素イオン（「増加結合エネルギー分子水素イオン」または「二ハイドリノ分子イオン」）からなる群から選択される、少なくとも１つの増加結合エネルギー水素種を含む化合物が提供される。
【００３８】
（増加した結合エネルギー種の特徴および特定）
原子水素とある特定の触媒との間の共鳴エネルギー移動機構（ｒｔ−プラズマ）に基づく新しい化学的に生成または支援されるプラズマ源が開発されており、新たな電源となり得る。生成物は、Ｈ−（１／４）およびＨ２（１／４）等の、より安定な水素化物および分子水素種である。１つのそのような源は、触媒が原子水素と反応してプラズマを生成するように、水素解離剤および触媒を白熱加熱してそれぞれ原子水素およびガス状触媒を提供することにより動作する。Ｍｉｌｌｓらにより、低温
【数１６】
2015071536.tif 000017
および約１〜２Ｖ／ｃｍの極めて低い電界強度において、原子水素およびある特定の原子化元素、または原子水素のポテンシャルエネルギー２７．２ｅＶの整数倍で単一または複数でイオン化する、ある特定のガス状イオンから強い極紫外線（ＥＵＶ）放射が観察されたことは、驚くべきことであった。数々の独立した実験的観察により、ｒｔ−プラズマが、従来の「基底」（ｎ＝１）状態より低いエネルギーにある分数の量子状態における水素を化学中間体として生成する、原子水素の新規な反応に起因することが確認されている。電力が放出され、最終反応生成物は、新規な水素化物化合物またはより低いエネルギーの分子水素である。それを裏付けるデータは、ＥＵＶ分光法、触媒および水素化物イオン生成物からの特徴的な放射、低エネルギー水素放射、化学的に形成されたプラズマ、顕著な（＞１００ｅＶ）バルマーα線の広がり、Ｈ線の反転分布、電子温度の上昇、特異なプラズマ残光期間、電力生成、および新規な化学化合物の分析を含む。
【００３９】
以前に示された理論は、電子構造を解くためのマクスウェル方程式に基づいている。式（２０）のｎ＞１に対する水素励起状態に関し、よく知られたリュードベリ方程式（式（１９））が導かれる。
【数１７】
2015071536.tif 000018
さらなる結果として、原子水素は、原子水素のポテンシャルエネルギーの整数倍であるｍ・２７．２ｅＶ（式中ｍは整数である）の正味エンタルピーを伴う反応を提供するある特定の原子、エキシマー、およびイオンと触媒反応を生じ得る。反応は、分数の主量子数に対応する、未反応原子水素よりもエネルギーが低いハイドリノ原子と呼ばれる水素原子を形成する、非放射性のエネルギー移動が関与する。すなわち、
【数１８】
2015071536.tif 000019
が、水素励起状態に関するリュードベリ方程式における周知のパラメータｎ＝整数と置き換わる。水素のｎ＝１状態および水素のｎ＝（１／整数）状態は非放射性であるが、２つの非放射状態の間、例えばｎ＝１からｎ＝１／２の遷移は、非放射性のエネルギー移動により可能である。したがって、触媒は、ｍ・２７．２ｅＶの正の正味反応エンタルピーを提供する（すなわち、共鳴的に水素原子からの非放射性のエネルギー移動を受容し、エネルギーを周囲に放出して、分数の量子エネルギー準位まで電子遷移をもたらす）。非放射性のエネルギー移動の結果、水素原子は不安定となり、式（１９）および（２１）により与えられる主エネルギー準位を有するより低いエネルギーの非放射状態に達するまで、さらなるエネルギーを放出する。光子なしで生じ、また衝突を必要とする、水素分子結合形成等のプロセスが一般的である。また、いくつかの市販の蛍光物質は、多極カップリングを伴う共鳴非放射性エネルギー移動に基づいている。
【００４０】
２つのＨ（１／ｐ）は、反応してＨ２（１／ｐ）を形成し得る。水素分子イオンおよび分子の電荷および電流密度関数、結合距離、ならびにエネルギーは、以前に、極めて正確に、厳密に解かれている。非放射の制限付きで楕円座標におけるラプラシアンを使用すると、長円分子軌道の各焦点で＋ｐｅの中心力場を有する水素分子の総エネルギーは、
【数１９】
2015071536.tif 000020
分数リュードベリ状態分子水素Ｈ２（１／ｐ）の振動および回転エネルギーは、Ｈ２のエネルギーのｐ２倍である。したがって、水素型分子Ｈ２（１／ｐ）のν＝０からν＝１の遷移に対する振動エネルギーＥｖｉｂは、
【数２０】
2015071536.tif 000021
は、ＢｅｕｔｌｅｒおよびＨｅｒｚｂｅｒｇにより与えられる。水素型分子Ｈ２（１／ｐ）のＪからＪ＋１の遷移に対する回転エネルギーＥｒｏｔは、
【数２１】
2015071536.tif 000022
の遷移に対する実験的回転エネルギーは、Ａｔｋｉｎｓにより与えられる。回転エネルギー結果のｐ２依存性は、原子核間距離のｐの逆数に対する依存性およびそれに対するＩに対する影響に起因する。Ｈ２（１／ｐ）に対する予測原子核間距離２ｃ’は、
【数２２】
2015071536.tif 000023
である。
回転エネルギーは、十分確立された理論を用いて、Ｉおよび原子核間距離の非常に正確な尺度を提供する。
【００４１】
Ａｒ＋は、そのイオン化エネルギーが約２７．２ｅＶであることから、触媒として機能し得る。Ａｒ＋のＡｒ２＋への触媒反応は、Ｈ（１／２）を形成し、これはさらに触媒および反応物質の両方として機能し、Ｈ（１／４）を形成し得る。したがって、Ｈ（１／４）の観察は、Ｈ２（１／４）の形成が中間体の蓄積を必要とするため、流量依存性であると予測される。この機構は、流動プラズマガスを用いた実験により試験された。１２．５ｋｅＶ電子ビームにより励起された高圧アルゴン−水素プラズマに対し、中性分子放射が推測された。１５０〜２５０ｎｍ領域においてＨ２（１／４）の回転線が推測され、追求された。スペクトル線が、式（２５）により与えられたＨ２の距離の１／４の原子核間距離に対応する式（２３〜２４）により予測されたものと比較された。式（２３〜２４）において、ｐ＝４に対して、ν＝１→ν＝０のＨ２（１／４）振動−回転系列の予想されるエネルギーは、
【数２３】
2015071536.tif 000024
である。
【００４２】
Ｈｅ＋もまた、５４．４１７ｅＶ、すなわち２・２７．２ｅＶでイオン化するため、エンタルピー変化を伴う化学的または物理的プロセスが２７．２ｅＶの整数倍に等しいという触媒基準を満足する。Ｈｅ＋の触媒反応生成物であるＨ（１／３）は、さらに触媒として機能してＨ（１／４）およびＨ（１／２）を形成し得るが、これは他の状態Ｈ（１／ｐ）への遷移へとつながり得る。ｑ・１３．６ｅＶ（式中、ｑ＝１，２，３，４，５，６，７，８，９，または１１）のエネルギーを伴う新規な輝線は、以前に、２％水素を含むヘリウムのマイクロ波放電に対し記録された、極紫外線（ＥＵＶ）分光法により観察されている。これらの線は、式（１９）および（２１）で与えられる原子水素の分数リュードベリ状態Ｈ（１／ｐ）に一致する。
【００４３】
回転線は、大気圧下電子ビーム励起アルゴン−水素プラズマから、１４５〜３００ｎｍの領域に観察された。前例のなかった、水素のエネルギー間隔の４２倍のエネルギー間隔により、原子核間距離がＨ２の原子核間距離の１／４と確定され、Ｈ２（１／４）が特定された（式（２３〜２６））。Ｈ２（１／ｐ）ガスは、高真空（１．３３×１０−４Ｐａ）対応の液体窒素低温トラップを使用したヘリウム−水素プラズマガスの液化により単離され、質量分析（ＭＳ）により特性決定された。凝縮可能ガスは、ＭＳにより、Ｈ２より高いイオン化エネルギーを有していた［１７］。対応する水素化物イオンＨ−（１／４）を含有する水素化物の化学分解から、また触媒−プラズマガスの液化からのＨ２（１／４）ガスもまた、１Ｈ  ＮＭＲにより、理論的予測と一致した４．６３のＨ２に対して、２．１８ｐｐｍの高磁場シフトした単一ピークとして同定された。Ｈ２（１／４）は、電子ビーム維持アルゴン−水素プラズマから、および、侵入型Ｈ−（１／４）を有するＨ２（１／４）を含有する固体試料のフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光法からの、振動−回転放射に対する研究によりさらに特性決定された。
【００４４】
水浴熱量測定を使用して、式（１９）および（２１）により与えられる状態を形成する反応により、測定可能な電力がｒｔ−プラズマ内で生成されたことを決定した。具体的には、ガス流量、圧力、およびマイクロ波動作条件の同一の条件下で、Ｅｖｅｎｓｏｎマイクロ波空洞で生成されたＨｅ／Ｈ２（１０％）（６６．５Ｐａ）、Ａｒ／Ｈ２（１０％）（６６．５Ｐａ）、およびＨ２Ｏ（ｇ）（６６．５および２６．７Ｐａ）プラズマが、一貫してＨｅ、Ｋｒ、Ｋｒ／Ｈ２（１０％）等の非ｒｔ−プラズマ（対照）よりも約５０％多く熱を生成した。ｒｔ−プラズマの過剰の電力密度は、約１０Ｗ・ｃｍ−３であった。独特の真空紫外（ＶＵＶ）線に加え、これらの同じｒｔ−プラズマに関する以前の研究では、水素バルマー系列の劇的な広がり、および水プラズマの場合での水素励起状態の反転分布を含む、他の特異な特徴が存在したことが実証された。現在の結果および以前の結果の両方が、これまで不明であった、ｒｔ−プラズマ内に生じる予測される発熱化学反応の存在と完全に一致している。
【００４５】
Ｓｒ＋からＳｒ３＋へのイオン化エネルギーは、２・２７．２ｅＶの正味反応エンタルピーを有するため、Ｓｒ＋は、単独触媒として、またはＡｒ＋触媒とともに機能し得る。以前に、タングステンフィラメントで生成された原子水素および金属を加熱することにより蒸発したストロンチウムから、低電界（１Ｖ／ｃｍ）および低温
【数２４】
2015071536.tif 000025
でｒｔ−プラズマが形成されたことが報告されている。アルゴンの添加とともに増加した強いＶＵＶ放射が観察されたが、ナトリウム、マグネシウム、またはバリウムでストロンチウムを置き換えた場合、または水素、アルゴン、もしくはストロンチウム単独を用いた場合には、観察されなかった。Ａｒ  ＩおよびＡｒ  ＩＩ線の典型的なリュードベリ系列なしでＡｒ２＋の連続体状態から４５．６ｎｍで特徴的な放射が観察され、これは原子水素からＡｒ＋への２７．２ｅＶの共鳴非放射性エネルギー移動を確証するものであった。ストロンチウム−水素プラズマから、予測されたＳｒ３＋輝線もまた観察され、これはｒｔ−プラズマ機構を裏付けるものであった。極めて速いＨ（２５ｅＶ）に応じて、Ｈバルマーα線時間依存的な線の広がりが観察された。Ａｒ＋が追加触媒としてＳｒ＋に添加された場合に形成されたｒｔプラズマに対し、熱量測定により２０ｍＷ・ｃｍ−３の過剰の電力が測定された。
【００４６】
純粋な水素、キセノン−水素、およびマグネシウム−水素の
【数２５】
2015071536.tif 000026
と比較して、ストロンチウムおよびアルゴン−ストロンチウムｒｔ−プラズマ、ならびにストロンチウム−水素、ヘリウム−水素、アルゴン−水素、ストロンチウム−ヘリウム−水素、およびストロンチウム−アルゴン−水素それぞれからの放電に対して、１４、２４ｅＶ、および２３〜４５ｅＶの平均水素原子温度に対応する顕著なバルマーα線の広がりが観察された。その同じ光学的に測定された光出力電力を達成するために、水素−ナトリウム、水素−マグネシウム、および水素−バリウム混合物は、それぞれ、水素−ストロンチウム混合物の電力の４０００、７０００、および６５００倍を必要とし、アルゴンの添加によりこれらの比は約２倍増加した。水素−ストロンチウム混合物において、水素単独およびナトリウム−水素混合物の２５０Ｖ、水素−マグネシウムおよび水素−バリウム混合物の１４０〜１５０Ｖと比較して、約２Ｖという極めて低電圧でグロー放電プラズマが形成した。これらの電圧は、高印加電場による加速イオンが関与する従来の機構により説明できるには低すぎるものである。低電圧ＥＵＶおよび可視光源が実行可能である。
【００４７】
一般に、水素原子から触媒へのｍ・２７．２ｅＶのエネルギー移動は、Ｈ原子の中心力場の相互作用をｍだけ増加させ、その電子を水素原子の半径ａＨからａＨ／（１＋ｍ）の半径までｍレベル低下させる。ＫからＫ３＋は、原子水素のポテンシャルエネルギーの３倍  ３・２７．２ｅＶに等しい正味エンタルピーを伴う反応を提供するため、それは、触媒作用を受けるそれぞれの通常の水素原子が正味２０４ｅＶを放出するように触媒として機能し得る。次いで、Ｋは、生成物Ｈ（１／４）と反応してさらにより低い状態Ｈ（１／７）を形成し得るか、または、１／４→１／５，１／５→１／６，１／６→１／７，等、さらなる触媒遷移が生じ得、不均化と呼ばれるプロセスにおいてハイドリノのみが関与する。以前に示されたように、ポテンシャルエネルギーの多極展開に対応するハイドリノのイオン化エネルギーおよび準安定共鳴状態はｍ・２７．２ｅＶ（式（１９）および（２１））であるため、触媒作用が開始すると、ハイドリノはより低い状態へのさらなる遷移を自己触媒する。この機構は、無機イオン触媒の機構と類似している。第１のハイドリノ原子から第２のハイドリノ原子へのｍ・２７．２ｅＶのエネルギー移動は、第１の原子の中心力場をｍだけ増加させ、その電子をａＨ／ｐの半径からａＨ／（ｐ＋ｍ）の半径までｍレベル低下させる。
【００４８】
触媒生成物Ｈ（１／ｐ）はまた、電子と反応して、以下の結合エネルギーＥＢを有する新規な水素化物イオンＨ−（１／ｐ）を形成し得る。
【数２６】
2015071536.tif 000027
イオン半径は
【数２７】
2015071536.tif 000028
である。式（２７）から、水素化物イオンの計算イオン化エネルギーは０．７５４１８ｅＶであり、Ｌｙｋｋｅにより与えられた実験値は６０８２．９９±０．１５ｃｍ−１（０．７５４１８ｅＶ）である。
【００４９】
エネルギー的な触媒反応の実質的な証拠は、予測分数主量子数ｐ＝４を有するハイドリノ水素化物と呼ばれる非常に安定な新規水素化物イオンＨ−（１／ｐ）を形成する水素原子とＫとの間の共鳴エネルギー移動に関して、以前に報告されている。特徴的な放射がＫ３＋から観察され、これにより原子水素からＫへの３・２７．２ｅＶの共鳴非放射性エネルギー移動が確認された。式（２７）から、Ｈ−（１／４）の結合エネルギーＥＢは、
【数２８】
2015071536.tif 000029
である。
【００５０】
生成物である水素化物イオンＨ−（１／４）は、その予測結合エネルギー１１．２ｅＶに対応して、分光学的に１１０ｎｍで観察された。
【００５１】
高磁場シフトＮＭＲピークは、通常の水素化物イオンと比較して減少した半径を有し、またプロトンの反磁性遮蔽が増加した、より低いエネルギー状態の水素の存在の直接的な証拠である。Ｈ−（１／ｐ）に対する総理論シフトΔＢＴ／Ｂは、Ｈ−（１／１）のシフトとより低い電子エネルギー状態による寄与の和により与えられる。
【数２９】
2015071536.tif 000030
対応するアルカリ水素化物およびアルカリハイドリノ水素化物（Ｈ−（１／ｐ）を含有する）は、１Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲにより特性決定され、理論値と比較された。まぎれもない予測ピークと観察ピークの一致は、決定的な試験を表す。
【００５２】
外部テトラメチルシラン（ＴＭＳ）と比較した新規な化合物ＫＨ＊Ｃｌの１Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲスペクトルは、ｐ＝４の理論的予測と一致する−３５．９ｐｐｍの絶対的な共鳴シフトに対応して、−４．４ｐｐｍで大きく明確な高磁場共鳴を示した。この結果は、強い水素Ｌｙｍａｎ放射のｒｔ−プラズマからの以前の観察、定常反転Ｌｙｍａｎ分布、過剰の残光期間、極めてエネルギーの高い水素原子、触媒作用による特徴的なアルカリイオン放射、予測される新規なスペクトル線、および、Ｈ−（１／ｐ）と指定されたより安定な水素化物イオンを形成する原子水素の触媒反応に対する予測と一致した従来のいかなる化学をも超える電力の測定を確証するものであった。ＫＨ＊Ｃｌの理論および実験的なシフトの比較は、その形成中に潜在的な大きな発熱を伴うより低エネルギーの水素の直接的な証拠であるため、ＮＭＲの結果は、いかなる既知の説明をも排除するために、赤外（ＦＴＩＲ）分光法によるさらなる分析とともに繰り返された。
【００５３】
元素分析により、これらの化合物はアルカリ金属、ハロゲン、および水素を含有するのみであると確認され、この組成物の高磁場シフト水素化物ＮＭＲピークを有する既知の水素化物化合物は、文献中に見つけることができなかった。通常のアルカリ水素化物単体またはアルカリハロゲン化物との混合は、低磁場シフトピークを示す。文献から、高磁場ＮＭＲピークの可能な源としてのＨ−（１／ｐ）の代替物のリストは、Ｕ中心Ｈに限定された。Ｈ−のＫＣｌにおけるＣｌ−との置換に起因する５０３ｃｍ−１の強い特徴的な赤外振動バンドにより、高磁場シフトＮＭＲピークの源としてのＵ中心Ｈを排除することができた。
【００５４】
さらなる特性決定として、ハイドリノ水素化物ＫＨ＊ＩのＸ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）を行い、式（２８）により与えられる予測Ｈ−（１／４）結合エネルギーが観察されるかどうかを決定し、式（２４）により与えられる予測回転エネルギーを有する侵入型Ｈ２（１／４）を探求するために、アルゴン中の９０日間の保存の前後に、Ｈ−（１／４）を有するこれらの結晶のＦＴＩＲ分析を行った。非常に小さな水素分子の自由回転に起因するオルト−パラ分裂を有するこのエネルギーでの単一の回転ピークの特定は、他に考えられ得る帰属がないため、その存在の決定的な証拠を表す。
【００５５】
Ｈ２（１／４）の回転放射が、Ｈ−（１／４）に帰属されるピークを有するＫＨ＊Ｉの結晶中で観察され、また、Ｈ２（１／４）の衝突励起に起因してＨ２（１／４）の振動−回転放射が１％水素を含むアルゴンの１２．５ｋｅＶ電子ビーム維持プラズマから観察されたため、ＫＨ＊Ｃｌの格子中に捕捉されたＨ２（１／４）、または電子衝撃を介してＨ−（１／４）から形成された、もしくはＨのＫ触媒作用からもとの位置（ｉｎ  ｓｉｔｕ）で形成されたＨ２（１／４）が、それより低い圧力ではいかなるガスも検出可能な放射を生成し得る圧力下（＜１．３３×１０−３Ｐａ）での、１２．５ｋｅＶ電子銃を使用した結晶の電子ビーム励起に対する窓なしＥＵＶ分光法により調査された。Ｈ２（１／４）の回転エネルギーも同様にこの技術により確認された。広範囲の調査技術からの一貫した結果は、水素が、Ｈ−（１／４）およびＨ２（１／４）の形態で、以前可能と考えられていたものより低いエネルギー状態で存在し得ることの決定的な証拠を提供する。一実施形態において、Ｌｉ触媒反応およびＮａＨ触媒反応の生成物は、ともにＨ−（１／４）およびＨ２（１／４）であり、ＮａＨに対しては、さらにＨ−（１／３）およびＨ２（１／３）である。本発明は、ＥＵＶ分光法によるその特定および対応するエネルギー的な発熱反応、触媒および水素化物イオン生成物からの特徴的な放射、より低エネルギーの水素の放射、化学的に形成されたプラズマ、顕著なバルマーα線の広がり、Ｈ線の反転分布、電子温度の上昇、特異なプラズマ残光期間、電力生成、および新規な化学化合物の分析を提供する。種Ｈ−（１／ｐ）およびＨ２（１／ｐ）に対する好ましい特定技術は、Ｈ−（１／ｐ）およびＨ２（１／ｐ）のＮＭＲ、結晶中に捕捉されたＨ２（１／ｐ）のＦＴＩＲ、Ｈ−（１／ｐ）のＸＰＳ、Ｈ−（１／ｐ）のＴｏＦ−ＳＩＭｓ、Ｈ２（１／ｐ）の電子ビーム励起発光分光法、結晶格子内に捕捉されたＨ２（１／ｐ）の電子ビーム発光分光法、ならびに、Ｈ−（１／ｐ）を含む新規な化合物のＴＯＦ−ＳＩＭＳ特定である。エネルギー的な触媒反応および電力収支に対する好ましい特性決定技術は、線の広がり、プラズマ形成、および熱量測定である。好ましくは、Ｈ−（１／ｐ）およびＨ２（１／ｐ）はそれぞれＨ−（１／４）およびＨ２（１／４）である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明によるエネルギー反応器および電力プラントの概略図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明による、燃料のリサイクルまたは再生のためのエネルギー反応器および電力プラントの概略図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明による電力反応器の概略図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明による放電電力およびプラズマセルならびに反応器の概略図である。
【図１】図１は、リチウム−アルゴン−水素およびリチウム−アルゴン−水素ｒｔ−プラズマを形成するための、フィラメントガスセルを備える実験装置である。
【図２】図２は、反応セルの概略図およびハイドリノを形成するＮａＨ触媒反応のエネルギー収支を測定するために使用された水流熱量計の断面図である。構成部品は、１−入口および出口サーミスタ、２−高温弁、３−セラミック繊維ヒータ、４−銅製水−クーラントコイル、５−反応器、６−断熱材、７−セル熱電対、および８−水流チャンバであった。
【図３】図３は、ハイドリノを形成するＮａＨ触媒反応のエネルギー収支を測定するために使用された水流熱量計である。
【図４】図４は、反応混合物（ｉ）Ｒ−Ｎｉ、Ｌｉ、ＬｉＮＨ２、およびＬｉＢｒもしくはＬｉＩまたは（ｉｉ）Ｐｔ／Ｔｉ解離剤、Ｎａ、ＮａＨ、およびＮａＣｌもしくはＮａＢｒを反応物質として含む、ＬｉＨ＊Ｂｒ、ＬｉＨ＊Ｉ、ＮａＨ＊ＣｌおよびＮａＨ＊Ｂｒを合成するためのステンレススチール製ガスセルの概略図である。構成部品は、１０１−ステンレススチール製セル、１１７−セルの内部空洞、１１８−高真空コンフラットフランジ、１１９−整合ブランクコンフラットフランジ、１０２−ステンレススチール製管真空ラインおよびガス供給ライン、１０３−窯の蓋または頂部断熱材、１０４−高温断熱材により覆われた周囲の加熱器、１０８−Ｐｔ／Ｔｉ解離剤、１０９−反応物質、１１０−高真空ターボポンプ、１１２−圧力計、１１１−真空ポンプ弁、１１３−弁、１１４−弁、１１５−レギュレータ、および１１６−水素タンクであった。
【図５】図５は、（Ａ）リチウム−アルゴン−水素ｒｔ−プラズマの初期放射および（Ｂ）７０時間運転での放射に対し高分解能可視分光計で記録された、６５６．３ｎｍバルマーα線幅である。＞４０ｅＶの平均水素原子温度および９０％を超える部分分布に対応して、リチウム線と、Ｈ線のみの顕著な広がりとが経時的に観察された。
【図６】図６は、（Ａ）リチウム−水素ｒｔ−プラズマの初期放射および（Ｂ）７０時間運転での放射に対し高分解能（±０．００６ｎｍ）可視分光計で記録された、６５６．３ｎｍバルマーα線幅である。リチウム線と、Ｈ線のみの広がりが経時的に観察されたが、アルゴン−水素ガス（９５／５％）を有する場合に比べ減少していた。バルマー幅は、６ｅＶの平均水素原子温度および２７％部分分布に対応していた。
【図７】図７は、０．１度／分の走査速度でのＮａＨのＤＳＣ（１００〜７５０℃）の結果を示す図である。３５０℃から４２０℃に広い吸熱ピークが観察され、これは４７ｋＪ／ｍｏｌｅに対応し、対応する５７ｋＪ／ｍｏｌｅのエンタルピーを伴うこの温度範囲における水素化ナトリウムの分解に一致する。６４０℃から８２５℃の領域においてＮａＨ触媒を形成する条件下で大きな発熱が観察され、これは、Ｈに対し可能な最も発熱性の反応の水素の燃焼エンタルピー  −２４１．８ｋＪ／ｍｏｌｅＨ２よりも大きい、少なくとも−３５４ｋＪ／ｍｏｌｅＨ２に対応する。
【図８】図８は、０．１度／分の走査速度でのＭｇＨ２のＤＳＣ（１００〜７５０℃）の結果を示す図である。２つの鋭い吸熱ピークが観察された。６８．６１ｋＪ／ｍｏｌｅＭｇＨ２に対応する、３５１．７５℃を中心とした第１のピークは、７４．４ｋＪ／ｍｏｌｅＭｇＨ２分解エネルギーに一致する。６．６５ｋＪ／ｍｏｌｅＭｇＨ２に対応する６４７．６６℃の第２のピークは、Ｍｇ（ｍ）の既知の融点６５０℃に一致し、融解エンタルピーは８．４８ｋＪ／ｍｏｌｅＭｇ（ｍ）である。したがって、対照である非触媒水素化物の分解に対して予想された挙動が観察された。
【図９】図９は、真空試験セルおよび抵抗加熱のみでの較正実験に対する温度対時間のグラフである。
【図１０】図１０は、真空試験セルおよび抵抗加熱のみでの較正実験に対する電力対時間のグラフである。入力および出力電力曲線の数値積分により、２９２．２ｋＪの出力エネルギーおよび３０３．１ｋＪの入力エネルギーを得、抵抗入力の９６．４％のフローの電力クーラントへの結合に相当する。
【図１１】図１１は、触媒材料、１ｇ  Ｌｉ、０．５ｇ  ＬｉＮＨ２、１０ｇ  ＬｉＢｒ、および１５ｇ  Ｐｄ／Ａｌ２Ｏ３を含む試薬を含有するセルとのハイドリノ反応における、経時的なセル温度を示すグラフである。反応は、１２０秒未満で１９．１ｋＪのエネルギーを放出し、１６０Ｗを超えるシステム応答較正ピーク電力を生成した。
【図１２】図１２は、触媒材料、１ｇ  Ｌｉ、０．５ｇ  ＬｉＮＨ２、１０ｇ  ＬｉＢｒ、および１５ｇ  Ｐｄ／Ａｌ２Ｏ３を含む試薬を含有するセルとのハイドリノ反応における、経時的なクーラント電力を示すグラフである。較正補正を適用した入力および出力電力曲線の数値積分により、２２７．２ｋＪの出力エネルギーおよび２０８．１ｋＪの入力エネルギーを得、１９．１ｋＪの過剰エネルギーに相当する。
【図１３】図１３は、Ｒ−Ｎｉの出発材料、１５ｇのＲ−Ｎｉ／Ａｌ合金粉末、および３．２８ｇのＮａを含む試薬を含有するセルに対するＲ−Ｎｉ対照電力試験における、経時的なセル温度を示すグラフである。
【図１４】図１４は、Ｒ−Ｎｉの出発材料、１５ｇのＲ−Ｎｉ／Ａｌ合金粉末、および３．２８ｇのＮａを含む試薬を含有するセルに対する対照電力試験における、経時的なクーラント電力を示すグラフである。入力および出力電力曲線の較正補正した数値積分により、エネルギー収支を得、３８４ｋＪの出力エネルギーおよび３８５ｋＪの入力エネルギーを得た。
【図１５】図１５は、触媒材料、１５ｇ  ＮａＯＨ  ドープＲ−Ｎｉ  ２８００、および３．２８ｇのＮａを含む試薬を含有するセルとのハイドリノ反応における、経時的なセル温度を示すグラフである。反応は、９０秒未満で３６ｋＪのエネルギーを放出し、０．５ｋＷを超えるシステム応答較正ピーク電力を生成した。
【図１６】図１６は、触媒材料、１５ｇ  ＮａＯＨ  ドープＲ−Ｎｉ  ２８００、および３．２８ｇのＮａを含む試薬を含有するセルとのハイドリノ反応における、経時的なクーラント電力を示すグラフである。較正補正を適用した入力および出力電力曲線の数値積分により、１８５．１ｋＪの出力エネルギーおよび１４９．１ｋＪの入力エネルギーを得、３６ｋＪの過剰エネルギーに相当する。
【図１７】図１７は、触媒材料、１５ｇ  ＮａＯＨ  ドープＲ−Ｎｉ  ２４００を含む試薬を含有するセルとのハイドリノ反応における、経時的なセル温度を示すグラフである。セル温度は６０秒で６０℃から２０５℃に上昇し、反応は、より短い時間で１１．７ｋＪのエネルギーを放出し、０．２５ｋＷを超えるシステム応答較正ピーク電力を生成した。
【図１８】図１８は、触媒材料、１５ｇ  ＮａＯＨ  ドープＲ−Ｎｉ  ２４００を含む試薬を含有するセルとのハイドリノ反応における、経時的なクーラント電力を示すグラフである。較正補正を適用した入力および出力電力曲線の数値積分により、１９５．７ｋＪの出力エネルギーおよび１８４．０ｋＪの入力エネルギーを得、１１．７ｋＪの過剰エネルギーに相当する。
【図１９】図１９は、ＬｉＢｒのポジティブＴｏＦ−ＳＩＭＳスペクトル（ｍ／ｅ＝０−１００）を示す図である。
【図２０】図２０は、ＬｉＨ＊Ｂｒ結晶のポジティブＴｏＦ−ＳＩＭＳスペクトル（ｍ／ｅ＝０−１００）を示す図である。
【図２１】図２１は、ＬｉＢｒのネガティブＴｏＦ−ＳＩＭＳスペクトル（ｍ／ｅ＝０−１００）を示す図である。
【図２２】図２２は、ＬｉＨ＊Ｂｒ結晶のネガティブＴｏＦ−ＳＩＭＳスペクトル（ｍ／ｅ＝０−１００）を示す図である。主要な水素化物、ＬｉＨＢｒ−、およびＬｉ２Ｈ２Ｂｒ−のピークが独自に観察された。
【図２３】図２３は、ＬｉＩのポジティブＴｏＦ−ＳＩＭＳスペクトル（ｍ／ｅ＝０−２００）を示す図である。
【図２４】図２４は、ＬｉＨ＊Ｉ結晶のポジティブＴｏＦ−ＳＩＭＳスペクトル（ｍ／ｅ＝０−２００）を示す図である。ＬｉＨＩ＋、Ｌｉ２Ｈ２Ｉ＋、Ｌｉ４Ｈ２Ｉ＋、およびＬｉ６Ｈ２Ｉ＋は、ＬｉＨ＊Ｉ結晶のポジティブイオンスペクトルにおいてのみ観察された。
【図２５】図２５は、ＬｉＩのネガティブＴｏＦ−ＳＩＭＳスペクトル（ｍ／ｅ＝０−１８０）を示す図である。
【図２６】図２６は、ＬｉＨ＊Ｉ結晶のネガティブＴｏＦ−ＳＩＭＳスペクトル（ｍ／ｅ＝０−１８０）を示す図である。主要な水素化物、ＬｉＨＩ−、Ｌｉ２Ｈ２Ｉ−、およびＮａＨＩ−のピークが独自に観察された。
【図２７】図２７は、１５ｋＪの過剰の熱の生成後の、ＮａＨ＊被覆Ｐｔ/ＴｉのネガティブＴｏＦ−ＳＩＭＳスペクトル（ｍ／ｅ＝２０−３０）を示す図である。ハイドリノ水素化物化合物ＮａＨｘ−が観察された。
【図２８】図２８は、５０℃で４８時間にわたり反応させたＲ−ＮｉのポジティブＴｏＦ−ＳＩＭＳスペクトル（ｍ／ｅ＝０−１００）を示す。表面上の主要なイオンは、表面のＮａＯＨドーピングと一致してＮａ＋であった。Ｒ−Ｎｉ  ２４００の他の主要な元素のイオン、例えばＡｌ＋、Ｎｉ＋、Ｃｒ＋、およびＦｅ＋もまた観察された。
【図２９】図２９は、５０℃で４８時間にわたり反応させたＲ−ＮｉのネガティブＴｏＦ−ＳＩＭＳスペクトル（ｍ／ｅ＝０−１８０）を示す。主要な水素化物、ナトリウムハイドリノ水素化物に帰属されるＮａＨ３−およびＮａＨ３ＮａＯＨ−、ならびにこのイオンのＮａＯＨとの組み合わせ、さらにナトリウムハイドリノ水素化物ＮａＨｘ−に帰属可能な、他の独自のイオンが、ＮａＯＨ、ＮａＯ、ＯＨ−およびＯ−と組み合わせて観察された。
【図３０】図３０Ａ−Ｂは、外部ＴＭＳに対する１Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲスペクトルを示す図である。（Ａ）それぞれＨ−（１／４）およびＨ２（１／４）に帰属される広い−２．５ｐｐｍ高磁場シフトピークおよび１．１３ｐｐｍのピークを示すＬｉＨ＊Ｂｒ。（Ｂ）Ｈ−（１／４）に帰属される広い−２．０９ｐｐｍ高磁場シフトピーク、ならびに、それぞれＨ２（１／４）およびＨ２に帰属される１．０６ｐｐｍおよび４．３８ｐｐｍのピークを示すＬｉＨ＊Ｉ。
【図３１】図３１Ａ−Ｂは、外部ＴＭＳに対する１Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲスペクトルを示す図である。（Ａ）本質的に遊離イオンの環境である環境に対応する非常に鋭い−４．４６ｐｐｍ高磁場シフトピークを示すＫＨ＊Ｃｌ。（Ｂ）ＬｉＨ＊ＢｒおよびＬｉＨ＊Ｉの場合と類似した広い−２．３１ｐｐｍ高磁場シフトピークを示すＫＨ＊Ｉ。両方のスペクトルはまた、Ｈ２（１／４）に帰属される１．１３ｐｐｍのピークを有していた。
【図３２】図３２Ａ−Ｂは、ハロゲン化物の非分極性および対応するＨ−（１／４）への非反応性に基づく分子種のみに対するＬｉＨ＊ＸのＨ含量選択性を示す、外部ＴＭＳに対する１Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲスペクトルである。（Ａ）Ｈ２に帰属される４．３１ｐｐｍおよびＨ２（１／４）に帰属される１．１６ｐｐｍのピーク、ならびにＨ−（１／４）イオンピークの不在を示す、非分極性フッ素を含むＬｉＨ＊Ｆ。（Ｂ）Ｈ２に帰属される４．２８ｐｐｍおよびＨ２（１／４）に帰属される１．２ｐｐｍのピーク、ならびにＨ−（１／４）イオンピークの不在を示す、非分極性塩素を含むＬｉＨ＊Ｃｌ。
【図３３】図３３は、それぞれＨ−（１／４）、Ｈ２（１／４）、およびＨ２に帰属される、−３．５８ｐｐｍ高磁場シフトピーク、１．１３ｐｐｍのピーク、および４．３ｐｐｍのピークを示す、外部ＴＭＳに対するＮａＨ＊Ｂｒの１Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲスペクトルを示す図である。
【図３４】図３４Ａ−Ｂは、Ｈ２、Ｈ２（１／４）、およびＨ−（１／４）の相対強度に対する水素付加の効果を示す、外部ＴＭＳに対するＮａＨ＊Ｃｌ  １Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲスペクトルを示す図である。水素の付加により、Ｈ−（１／４）ピークが増加し、Ｈ２（１／４）が減少する一方で、Ｈ２が増加した。（Ａ）Ｈ−（１／４）に帰属される−４ｐｐｍ高磁場シフトピーク、Ｈ２（１／４）に帰属される１．１ｐｐｍのピーク、およびＨ２に帰属される主要な４ｐｐｍのピークを示す、水素付加ありで合成されたＮａＨ＊Ｃｌ。（Ｂ）Ｈ−（１／４）に帰属される−４ｐｐｍ高磁場シフトピーク、Ｈ２（１／４）に帰属される１．０ｐｐｍのピーク、およびＨ２に帰属される小さな４．１ｐｐｍのピークを示す、水素付加なしで合成されたＮａＨ＊Ｃｌ。
【図３５】図３５は、Ｈ−（１／３）に帰属される−３．９７ｐｐｍのＨ−（１／４）ピークおよび−３．１５ｐｐｍの高磁場シフトピークを示す、ＮａＣｌと唯一の水素源としての固体酸ＫＨＳＯ４との反応からのＮａＨ＊Ｃｌの外部ＴＭＳに対する１Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲを示す図である。対応するＨ２（１／４）およびＨ２（１／３）ピークは、それぞれ１．１５ｐｐｍおよび１．７ｐｐｍに現れている。両方の分数水素状態が存在し、水素ガスおよび解離剤の添加ではなくＨ源として固体酸を使用したＮａＨ＊Ｃｌの合成に起因して、Ｈ２ピークは４．３ｐｐｍに存在しなかった（ＳＢ＝側波帯）。
【図３６】図３６Ａ−Ｂは、ＸＰＳ検査スペクトル（Ｅｂ＝０ｅＶから１２００ｅＶ）を示す図である。（Ａ）ＬｉＢｒ。（Ｂ）ＬｉＨ＊Ｂｒ。
【図３７】図３７は、ＬｉＨ＊Ｂｒおよび対照ＬｉＢｒ（破線）の高分解能ＸＰＳスペクトルの０〜８５ｅＶ結合エネルギー領域を示す図である。ＬｉＨ＊ＢｒのＸＰＳスペクトルは、既知の元素に帰属不可能で他のいかなる主要元素ピークにも対応しない、９．５ｅＶおよび１２．３ｅＶの追加のピークを有する点でＬｉＢｒとは異なる。ピークは、２つの異なる化学的環境においてＨ−（１／４）に一致する。
【図３８】図３８Ａ−Ｂは、ＸＰＳ検査スペクトル（Ｅｂ＝０ｅＶから１２００ｅＶ）を示す図である。（Ａ）ＮａＢｒ。（Ｂ）ＮａＨ＊Ｂｒ。
【図３９】図３９は、ＮａＨ＊Ｂｒおよび対照ＮａＢｒ（破線）の高分解能ＸＰＳスペクトルの０〜４０ｅＶ結合エネルギー領域を示す図である。ＮａＨ＊ＢｒのＸＰＳスペクトルは、既知の元素に帰属不可能で他のいかなる主要元素ピークにも対応しない、９．５ｅＶおよび１２．３ｅＶの追加のピークを有する点でＮａＢｒとは異なる。ピークは、２つの異なる化学的環境においてＨ−（１／４）に一致する。
【図４０】図４０Ａ−Ｂは、ＸＰＳ検査スペクトル（Ｅｂ＝０ｅＶから１２００ｅＶ）を示す図である。（Ａ）Ｐｔ／Ｔｉ。（Ｂ）１５ｋＪの過剰の熱の生成後のＮａＨ＊被覆Ｐｔ／Ｔｉ。
【図４１】図４１Ａ−Ｂは、高分解能ＸＰＳスペクトル（Ｅｂ＝０ｅＶから１００ｅＶ）を示す図である。（Ａ）Ｐｔ／Ｔｉ。（Ｂ）１５ｋＪの過剰の熱の生成後のＮａＨ＊被覆Ｐｔ／Ｔｉ。Ｐｔ４ｆ７／２、Ｐｔ４ｆ５／２、およびＯ２ｓピークは、それぞれ７０．７ｅＶ、７４ｅＶ、および２３ｅＶに観察された。Ｎａ２ｐおよびＮａ２ｓピークは、ＮａＨ＊被覆Ｐｔ／Ｔｉに対し３１ｅＶおよび６４ｅＶで観察され、価電子帯はＰｔ／Ｔｉに対してのみ観察された。
【図４２】図４２Ａ−Ｂは、高分解能ＸＰＳスペクトル（Ｅｂ＝０ｅＶから５０ｅＶ）を示す図である。（Ａ）Ｐｔ／Ｔｉ。（Ｂ）１５ｋＪの過剰の熱の生成後のＮａＨ＊被覆Ｐｔ／Ｔｉ。ＮａＨ＊被覆Ｐｔ／ＴｉのＸＰＳスペクトルは、既知の元素に帰属不可能で他のいかなる主要元素ピークにも対応しない、６ｅＶ、１０．８ｅＶ、および１２．８ｅＶの追加のピークを有する点で、Ｐｔ／Ｔｉとは異なる。１０．８ｅＶおよび１２．８ｅＶのピークは、２つの異なる化学的環境においてＨ−（１／４）に一致し、６ｅＶのピークはＨ−（１／３）に一致しこれに帰属された。したがって、１／３および１／４の両方の分数水素状態が、式（２７）により予測されたように存在した。
【図４３】図４３は、主要元素ピークが確認されたＮａＨ＊被覆ＳｉのＸＰＳ検査スペクトル（Ｅｂ＝０ｅＶから１２０ｅＶ）を示す図である。
【図４４】図４４は、既知の元素に帰属不可能で他のいかなる主要元素ピークにも対応しない、６ｅＶ、１０．８ｅＶ、および１２．８ｅＶのピークを有するＮａＨ＊被覆Ｓｉの高分解能ＸＰＳ検査スペクトル（Ｅｂ＝０ｅＶから１２０ｅＶ）を示す図である。１０．８ｅＶおよび１２．８ｅＶのピークは、２つの異なる化学的環境においてＨ−（１／４）に一致し、６ｅＶのピークはＨ−（１／３）に一致しこれに帰属された。したがって、１／３および１／４の両方の分数水素状態が、式（２７）により予測されたように存在し、図４２Ｂに示されるＮａＨ＊被覆Ｐｔ／Ｔｉの結果と一致する。
【図４５】図４５Ａ−Ｂは、高分解能（０．５ｃｍ−１）ＦＴＩＲスペクトル（４９０〜４０００ｃｍ−１）を示す図である。（Ａ）ＬｉＢｒ。（Ｂ）−２．５ｐｐｍのＮＭＲピークを維持した動的真空下６００℃を超える温度まで加熱された、Ｈ−（１／４）に帰属されるＮＭＲピークを有するＬｉＨ＊Ｂｒ試料。３３１４、３２５９、２０７９（広）、１５６７、および１５４１ｃｍ−１のアミドピーク、ならびに３１７２（広）、１９５３、および１５７８ｃｍ−１のイミドピークがなくなり、したがって、これらは維持された−２．５ｐｐｍのＮＭＲピークの源ではなかった。１Ｈ  ＮＭＲスペクトルにおける−２．５ｐｐｍのピークは、Ｈ−（１／４）イオンに帰属された。さらに、１９８９ｃｍ−１のＦＴＩＲピークはいかなる既知の化合物にも帰属不可能であったが、パラＨ２（１／４）の予測振動数に一致した。
【図４６】図４６は、捕捉Ｈ２（１／４）を有する電子ビーム励起ＣｓＣｌ結晶の１５０〜３５０ｎｍスペクトルを示す図である。Ｈ２（１／４）のＰ分岐の間隔および強度プロファイルと一致する、２２０〜３００ｎｍ領域における均一な間隔の一連の線が観察された。
【図４７】図４７は、捕捉Ｈ２（１／４）を有するＮａＨ＊Ｃｌで被覆された電子ビーム励起シリコンウエハの１００〜５５０ｎｍのスペクトルを示す図である。Ｈ２（１／４）のＰ分岐の間隔および強度プロファイルと一致する、２２０〜３００ｎｍ領域における均一な間隔の一連の線が観察された。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
［好ましい実施例の詳細な説明］
（水素触媒反応器）
本発明による、エネルギーおよびより低エネルギーの水素種を生成する水素触媒反応器５０が図１Ａに示されるが、エネルギー反応混合物５４を含有する槽５２、熱交換器６０、ならびに蒸気発生器６２およびタービン７０等の電力変換器を備える。一実施形態において、触媒作用は、源５６からの原子水素を触媒５８に反応させてより低エネルギーの水素「ハイドリノ」を形成し電力を発生するステップを含む。水素および触媒を含む反応混合物が反応してより低エネルギーの水素を形成する際に、熱交換器６０は触媒反応により放出された熱を吸収する。熱交換器は、蒸気発生器６２と熱交換し、該発生器は交換器６０からの熱を吸収して蒸気を生成する。エネルギー反応器５０は、蒸気発生器６２からの蒸気を受けて電力発生器８０に機械力を供給するタービン７０をさらに備え、電力発生器は蒸気エネルギーを電気エネルギーに変換し、これは負荷９０が受けて仕事を生成または散逸する。
【００５８】
一実施形態において、エネルギー反応混合物５４は、供給通路４２から供給される固体燃料等のエネルギー放出材料５６を含む。反応混合物は、水素同位体原子源または分子水素同位体源、および共鳴的に約ｍ・２７．２ｅＶを取り除いてより低エネルギーの原子水素を形成する触媒源５８を含んでもよく、ｍは整数、好ましくは４００未満の整数であり、水素のエネルギー状態を低下させる反応は、水素と触媒の接触により生じる。触媒は、溶融物、液体、ガス、または固体の状態であってもよい。触媒は熱等の形態でエネルギーを放出し、より低エネルギーの水素同位体原子、分子、水素化物イオン、およびより低エネルギーの水素化合物のうちの少なくとも１つを形成する。したがって、電力セルはまた、より低エネルギーの水素の化学反応器を備える。
【００５９】
水素源は、水素ガス、熱解離を含む水の解離、水の電気分解、水素化物からの水素、または金属−水素溶液からの水素であってもよい。別の実施形態において、エネルギー放出材料５６の分子水素が、混合物５４の分子水素解離触媒により原子水素に解離する。そのような解離触媒はまた、水素、ジューテリウム、またはトリチウム原子および／もしくは分子を吸収することができ、また、例えば、パラジウムおよび白金等の貴金属の元素、化合物、合金、または混合物、モリブデンおよびタングステン等の耐熱金属、ニッケルおよびチタン等の遷移金属、ニオブおよびジルコニウム等の内部遷移金属、ならびに、Ｍｉｌｌｓ先行出版物にリストされているような他の材料を含む。好ましくは、解離剤は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｅ、またはＲｈ等の貴金属、またはＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、またはこれらの組み合わせの上のＮｉ等、大表面積を有する。
【００６０】
一実施形態において、触媒は、ｔ電子のイオン化エネルギーの和が近似的にｍ・２７．２ｅＶ（ｔおよびｍはそれぞれ整数である）であるような、連続体エネルギー準位までの原子またはイオンからのｔ電子のイオン化により提供される。触媒はまた、関与イオン間のｔ電子の移動により提供され得る。１つのイオンから別のイオンへのｔ電子の移動は、正味反応エンタルピーを提供し、それによって、電子供与イオンのｔイオン化エネルギーの和から電子受容イオンのｔ電子のイオン化エネルギーを差し引くと、近似的にｍ・２７．２ｅＶ（ｔおよびｍはそれぞれ整数である）と等しくなる。別の好ましい実施形態において、触媒は、水素に結合した原子Ｍを有するＮａＨ等のＭＨを含み、ｍ・２７．２ｅＶのエンタルピーは、Ｍ−Ｈ結合エネルギーおよびｔ電子のイオン化エネルギーの和で与えられる。
【００６１】
好ましい実施形態において、触媒源は、触媒供給通路４１から供給される触媒材料５８を含み、これは典型的には、近似的に（ｍ／２）・２７．２ｅＶプラスまたはマイナス１ｅＶの正味エンタルピーを提供する。触媒は、本明細書に記載のもの、ならびに、参照により本明細書に組み入れられるＭｉｌｌｓ先行出版物（例えば、ＰＣＴ／ＵＳ９０／０１９９８の表４およびＰＣＴ／ＵＳ９４／０２２１９２５〜４６、８０〜１０８ページ）に記載の原子、イオン、分子、およびハイドリノを含む。実施形態において、触媒は、ＡｌＨ、ＢｉＨ、ＣｌＨ、ＣｏＨ、ＧｅＨ、ＩｎＨ、ＮａＨ、ＲｕＨ、ＳｂＨ、ＳｅＨ、ＳｉＨ、ＳｎＨ、Ｃ２、Ｎ２、Ｏ２、ＣＯ２、ＮＯ２、およびＮＯ３の分子、ならびに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＋、Ｎａ＋、Ｒｂ＋、Ｓｒ＋、Ｆｅ３＋、Ｍｏ２＋、Ｍｏ４＋、Ｉｎ３＋、Ｈｅ＋、Ａｒ＋、Ｘｅ＋、Ａｒ２＋およびＨ＋、ならびにＮｅ＋およびＨ＋の原子またはイオンの群から選択される少なくとも１種を含み得る。
【００６２】
（水素触媒反応器および電力システム）
電力システムの一実施形態において、熱は熱交換媒体を有する熱交換器により取り除かれる。熱交換器は水冷壁であってもよく、媒体は水であってもよい。熱は、暖房およびプロセス加熱のために直接移動され得る。代替として、水等の熱交換媒体は、蒸気への変換等、相変化する。変換は蒸気発生器内で生じ得る。蒸気タービンおよび発生器等の熱機関において蒸気を使用して発電することができる。
【００６３】
本発明による、燃料のリサイクルまたは再生のための水素触媒エネルギーおよびより低エネルギーの水素種を生成する反応器５の実施形態が図２に示されているが、固体燃料反応混合物１１を含むボイラー１０、水素源１２、蒸気管および蒸気発生器１３、タービン１４等の電力変換器、水凝縮器１６、給水源１７、固体燃料リサイクラ１８、ならびに水素二ハイドリノガスセパレータ１９を備える。ステップ１において、触媒源および水素源を含む固体燃料が反応してハイドリノおよびより低エネルギーの水素生成物を形成する。ステップ２において、火力生成を維持するために消費された燃料が再処理されてボイラー１０に再供給される。ボイラー１０で生成された熱は管および蒸気発生器１３内で蒸気を形成し、これがタービン１４に送達され、次いで発生器を駆動することにより発電される。ステップ３において、水凝縮器１６により水が凝縮される。水源１７によりいかなる水の損失も補給され、熱から電力への変換を維持するためのサイクルが完結する。ステップ４において、ハイドリノ水素化物化合物および二ハイドリノガス等のより低エネルギーの水素生成物を除去することができ、未反応水素を燃料リサイクラ１８に戻すことができるか、または水素源１２が消費された燃料に再び添加されてリサイクル燃料を補完することができる。ガス生成物および未反応水素は、水素−二ハイドリノガスセパレータ１９により分離され得る。いかなる生成物ハイドリノ水素化物化合物も、固体燃料リサイクラ１８を使用して分離および除去され得る。処理は、固体燃料が返却されながら、ボイラ内で、またはボイラの外部で行うことができる。したがって、システムは、反応物質および生成物を移動させて消費燃料の除去、再生、および再供給を達成するために、ガスおよび塊輸送器の少なくとも１つをさらに備えることができる。ハイドリノ形成中に消費された水素のための補給水素は、燃料再処理中に源１２から添加され、リサイクルされた未消費の水素を含み得る。リサイクルされた燃料は、電力プラントが発電するのを駆動するように火力の生成を維持する。
【００６４】
好ましい実施形態において、反応混合物は、さらに反応してハイドリノを形成する原子もしくは分子触媒および原子水素の反応物質を生成し得る種を含み、触媒および原子水素の生成により形成される生成物種は、少なくとも生成物を水素と反応させるステップにより再生され得る。一実施形態において、反応器は、流動床反応器をさらに含み得る移動床反応器を含み、反応物質は連続的に供給され、副生成物が除去および再生されて反応器に戻される。一実施形態において、反応物質が再生される際、ハイドリノ水素化物化合物または二ハイドリノ分子等のより低エネルギーの水素生成物が回収される。さらに、反応物質の再生中、ハイドリノ水素化物イオンは、他の化合物に形成され得るか、または二ハイドリノ分子に変換され得る。
【００６５】
電力システムは、表面温度を反応セルの温度よりも低い値に制御する温度制御手段により触媒蒸気圧を維持するための触媒凝縮手段をさらに備えることができる。表面温度は、触媒の所望の蒸気圧を提供する所望の値に維持される。一実施形態において、触媒凝縮手段は、セル内のチューブグリッドである。熱交換器を備える一実施形態において、伝熱媒体の流速は、凝縮器を主熱交換器よりも低い所望の温度に維持する速度に制御され得る。一実施形態において、作動媒体は水であり、凝縮器がより低い所望の温度となるように、流速は水冷壁よりも凝縮器でより高い。作動媒体の別個のストリームが再結合されて、暖房およびプロセス加熱のため、または蒸気への変換のために移動され得る。
【００６６】
本エネルギーの発明は、参照により本明細書に組み入れられるＭｉｌｌｓ先行出版物にさらに記載されている。本発明のセルは、以前に説明されたものを含み、また本明細書に開示される触媒、反応混合物、方法、およびシステムをさらに含む。本発明の電界セルエネルギー反応器、プラズマ電界反応器、バリア電極反応器、ＲＦプラズマ反応器、圧縮ガスエネルギー反応器、ガス放出エネルギー反応器、マイクロ波セルエネルギー反応器、ならびにグロー放電セルとマイクロ波およびＲＦプラズマ反応器の組み合わせは、水素源と、触媒の固体、溶融物、液体、およびガスの触媒源のうちの１つと、水素および触媒を含有する槽であって、より低エネルギーの水素を形成する反応は、水素と触媒の接触により、またはＭＨ触媒の反応により生じる槽と、より低エネルギーの水素生成物を除去する手段とを備える。電力変換のために、各セルタイプは、Ｍｉｌｌｓ先行出版物に記載の熱エネルギーまたはプラズマの機械力または電力への任意の変換器、ならびに当業者に知られた変換器、例えば熱機関、蒸気もしくはガスタービンシステム、スターリングエンジン、または熱イオンもしくは熱電子変換器等と連結することができる。さらなるプラズマ変換器は、Ｍｉｌｌｓ先行出版物に記載の磁気ミラー電磁流体電力変換器、プラズマ力学電力変換器、ジャイロトロン、光子束マイクロ波電力変換器、電荷ドリフト電力、または光電変換器を含む。一実施形態において、セルは、Ｍｉｌｌｓ先行出版物に記載のような内燃機関の少なくとも１つのシリンダを含む。
【００６７】
（水素ガスセルおよび固体燃料反応器）
本発明の実施形態によれば、ハイドリノおよび電力を生成するための反応器は、水素ガスセルの形態をとり得る。本発明のガスセル水素反応器を、図３Ａに示す。反応物質ハイドリノは、触媒との触媒反応により提供される。触媒作用は、気体状態または固体状態または液体状態において生じ得る。
【００６８】
図３Ａの反応器は、真空または大気圧を越える圧力を含有し得るチャンバ２００を有する反応槽２０７を備える。チャンバ２００と連通する水素源２２１は、水素供給通路２４２を通して水素をチャンバに送給する。コントローラ２２２は、水素供給通路２４２を通した層への水素の圧力および流れを制御するように位置している。圧力センサ２２３は、層内の圧力を監視する。真空ポンプ２５６は、真空ライン２５７を通してチャンバから排気する。
【００６９】
一実施形態において、触媒作用は気相で生じる。触媒は、セル温度を高温に維持することによりガス状とすることができ、これは一方で触媒の蒸気圧を決定する。原子および／または分子水素反応物質はまた、任意の圧力範囲内であってよい所望の圧力に維持される一実施形態において、圧力は大気圧未満、好ましくは約１．３３Ｐａから約１３３００Ｐａの範囲内である。別の実施形態において、圧力は、金属源および対応する水素化物、例えば金属水素化物等の触媒源の混合物を、セル内で所望の運転温度に維持することにより決定される。
【００７０】
ハイドリノ原子を生成するための触媒源２５０は、触媒貯蔵部２９５内に配置することができ、加熱によりガス状触媒を形成することができる。反応槽２０７は、触媒貯蔵部２９５から反応チャンバ２００へのガス状触媒の通過のための触媒供給通路２４１を有する。代替として、触媒は、反応層内の耐薬品性の開いた容器、例えばボート内に配置されてもよい。
【００７１】
水素源は、水素ガスおよび分子水素であってよい。水素は、分子水素解離触媒により原子水素に解離され得る。そのような解離触媒または解離剤は、例えば、ラネーニッケル（Ｒ−Ｎｉ）、貴重金属または貴金属、および担体上の貴重金属または貴金属を含む。貴重金属または貴金属は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、およびＲｈであってよく、担体は、Ｔｉ、Ｎｂ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２およびこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つであってよい。さらなる解離剤は、水素スピルオーバー触媒を含み得る炭素上ＰｔまたはＰｄ、ニッケル繊維マット、Ｐｄシート、Ｔｉスポンジ、ＴｉまたはＮｉスポンジまたはマット上に電気メッキされたＰｔまたはＰｄ、ＴｉＨ、ＰｔブラックおよびＰｄブラック、耐熱金属、例えばモリブデンおよびタングステン等、遷移金属、例えばニッケルおよびチタン等、内部遷移金属、例えばニオブおよびジルコニウム等、ならびに、Ｍｉｌｌｓ先行出版物に列記されているような他の材料である。好ましい実施形態において、水素は、ＰｔまたはＰｄ上で解離する。ＰｔまたはＰｄは、チタンまたはＡｌ２Ｏ３等の担体材料上に被覆され得る。別の実施形態において、解離剤は、タングステンまたはモリブデン等の耐熱金属であり、解離材料は、図３Ａの断面図で示されるような加熱コイルの形態をとり得る温度制御手段２３０により高温に維持され得る。加熱コイルは、電源２２５により電力供給される。好ましくは、解離材料は、セルの運転温度に維持される。また、解離剤は、さらに、より効果的に解離するようにセル温度を超える温度で使用されてもよく、また高温は触媒が解離剤上に凝縮されるのを防ぐことができる。水素解離剤は、電源２８５により電力供給される２８０等の熱フィラメントによっても提供され得る。
【００７２】
一実施形態において、水素解離は、解離した水素原子がガス状触媒と接触してハイドリノ原子を生成するように生じる。触媒蒸気圧は、電源２７２により電力供給される触媒貯蔵部ヒータ２９８により触媒貯蔵部２９５の温度を制御することにより所望の圧力に維持される。触媒が反応器内のボートに含有される場合、触媒蒸気圧は、触媒ボートの電源を調節してボートの温度を制御することにより、所望の値に維持される。セル温度は、電源２２５により電力供給される加熱コイル２３０により所望の運転温度に制御することができる。セル（浸透セルと呼ばれる）は、内部反応チャンバ２００および外部水素貯蔵部２９０をさらに備え、２つのチャンバを隔てる壁２９１を通した水素の拡散により水素がセルに供給され得るようにすることができる。拡散速度を制御するために、壁の温度をヒータにより制御することができる。拡散速度は、水素貯蔵部内の水素圧力を制御することによりさらに制御することができる。
【００７３】
触媒圧力を所望のレベルに維持するために、水素源としての浸透性を有するセルを封止することができる。代替として、セルは、さらに高温弁を各入口または出口に備え、反応ガス混合物に接触する弁が所望の温度に維持されるようにすることができる。セルは、より低エネルギーの水素種および／または増加結合エネルギー水素化合物を選択的に収集するためにゲッターまたはトラップ２５５をさらに備えることができ、また、二ハイドリノガス生成物を放出するための選択弁２０６をさらに備えることができる。
【００７４】
触媒は、原子リチウム、カリウム、またはセシウム、ＮａＨ分子およびハイドリノ原子の群のうちの少なくとも１つであってよく、触媒作用は、不均化反応を含む。リチウム触媒は、セル温度を５００〜１０００℃の範囲に維持することによりガス状とすることができる。好ましくは、セルは、５００〜７５０℃の範囲内に維持される。セル圧力は大気圧未満、好ましくは約１．３３Ｐａから約１３３００Ｐａの範囲内に維持され得る。最も好ましくは、触媒金属および対応する水素化物、例えばリチウムおよび水素化リチウム、カリウムおよび水素化カリウム、ナトリウムおよび水素化ナトリウム、ならびにセシウムおよび水素化セシウムの混合物を、所望の運転温度に維持されるセル内に維持することにより、触媒および水素圧力のうちの少なくとも１つが決定される。気相の触媒は、金属またはリチウム金属源からのリチウム原子を含むことができる。好ましくは、リチウム触媒は、５００〜１０００℃の運転温度範囲のリチウム金属および水素化リチウムの混合物により決定される圧力に維持され、最も好ましくは、５００〜７５０℃の運転温度範囲のセルによる圧力に維持される。他の実施形態において、Ｋ、Ｃｓ、およびＮａがＬｉに置き換わり、触媒は原子Ｋ、原子Ｃｓ、および分子ＮａＨである。
【００７５】
触媒貯蔵部またはボートを備えるガスセル反応器の一実施形態において、ガス状Ｎａ、ＮａＨ触媒、またはＬｉ、Ｋ、およびＣｓ蒸気等のガス状触媒は、セル蒸気の源である貯蔵部またはボート内の蒸気と比較して、セル内で過熱状態に維持される。一実施形態において、過熱蒸気は、水素解離剤上、または、以下に開示されるような金属および金属水素化物分子のうちの少なくとも１つの解離剤上の触媒の凝縮を低減する。貯蔵部またはボートからの触媒としてＬｉを含む一実施形態において、貯蔵部またはボートは、Ｌｉが蒸発する温度に維持される。Ｈ２は、貯蔵部温度においてＬｉＨの著しいモル分率を形成する圧力より低い圧力に維持することができる。この条件を達成する圧力および温度は、所与の等温線におけるＨ２圧力対ＬｉＨモル分率の図６．１等、Ｍｕｅｌｌｅｒらのデータプロットから決定することができる。一実施形態において、解離剤を含有するセル反応チャンバは、Ｌｉが壁または解離剤上で凝縮しないように、より高い温度で運転される。Ｈ２は、貯蔵部からセルに流入して触媒移動率を増加させ得る。触媒貯蔵部からセルへ、次いでセル外へといった流れは、反応のハイドリノ生成物阻害を防ぐためにハイドリノ生成物を除去する手段である。他の実施形態において、Ｋ、Ｃｓ、およびＮａがＬｉに置き換わり、触媒は原子Ｋ、原子Ｃｓ、および分子ＮａＨである。
【００７６】
水素は、水素源から反応に供給される。好ましくは、水素は、水素貯蔵部からの浸透により供給される。水素貯蔵部の圧力は、１３３０Ｐａから１．３３ＭＰａ、好ましくは１３．３ｋＰａから１３３ｋＰａ、最も好ましくは約大気圧である。セルは、約１００℃から３０００℃の温度、好ましくは約１００℃から１５００℃の温度、最も好ましくは約５００℃から８００℃の温度で運転することができる。
【００７７】
水素源は、添加された水素化物の分解からであってもよい。浸透によりＨ２を供給するセル設計は、封止された槽内に配置された内部金属水素化物を備えるものであり、高温で原子Ｈが浸透により送出される。槽は、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔｉ、またはＮｂであってよい。一実施形態において、水素化物は、水素化物を含有するＮｂ管等の封止チューブ内に配置され、スウェージロック（登録商標）等の封止器具により両端を封止される。封止される場合、水素化物は、アルカリまたはアルカリ土類水素化物であり得る。または、この場合、および内部水素化物試薬の場合、水素化物は、塩類似水素化物、水素化チタン、バナジウム、ニオブ、および水素化タンタル、水素化ジルコニウムおよびハフニウム、希土類水素化物、水素化イットリウムおよびスカンジウム、遷移元素水素化物、内部金属水素化物、ならびに、Ｗ．Ｍ．Ｍｕｅｌｌｅｒらによりにより示されるこれらの合金の群のうちの少なくとも１種であり得る。
【００７８】
一実施形態において、水素化物および運転温度±２００℃は、各水素化物分解温度に基づき、以下のリストのうちの少なくとも１つである。
【００７９】
約８００℃の運転温度での希土類水素化物、約７００℃の運転温度での水素化ランタン、約７５０℃の運転温度での水素化ガドリニウム、約７５０℃の運転温度での水素化ネオジム、約８００℃の運転温度での水素化イットリウム、約８００℃の運転温度での水素化スカンジウム、約８５０〜９００℃の運転温度での水素化イッテルビウム、約４５０℃の運転温度での水素化チタン、約９５０℃の運転温度での水素化セリウム、約７００℃の運転温度での水素化プラセオジム、約６００℃の運転温度での水素化ジルコニウム−チタン（５０％／５０％）、約４５０℃の運転温度でのＲｂ／ＲｂＨまたはＫ／ＫＨ等のアルカリ金属／アルカリ金属水素化物混合物、および約９００〜１０００℃の運転温度でのＢａ／ＢａＨ２等のアルカリ土類金属／アルカリ土類水素化物混合物。
【００８０】
気体状態の金属は、二原子共有結合分子を含む。本発明の目的は、Ｌｉ、さらにＫおよびＣｓ等の原子触媒を提供することである。したがって、反応器は、金属分子（「ＭＭ」）および金属水素化物分子（「ＭＨ」）のうちの少なくとも１つの解離剤をさらに含むことができる。好ましくは、触媒源、Ｈ２源、ならびにＭＭ、ＭＨ、およびＨＨの解離剤（式中Ｍは原子触媒である）は、例えば温度および反応物質濃度等の所望のセル条件で運転するように適合する。Ｈ２の水素化物源が使用される場合、一実施形態において、その分解温度は、触媒の所望の蒸気圧を生成する温度の範囲内にある。水素源が水素貯蔵部から反応チャンバへの浸透である場合、連続運転のための好ましい触媒源は、ＳｒおよびＬｉ金属であるが、これは、浸透が生じる温度におけるその蒸気圧のそれぞれが１．３３Ｐａから１３．３ｋＰａの所望の範囲内となり得るためである。浸透セルの別の実施形態において、セルは、浸透を可能とする高温で運転され、次いでセル温度は、所望の圧力で揮発性触媒の蒸気圧を維持する温度まで低下される。
【００８１】
ガスセルの一実施形態において、解離剤は、源から触媒およびＨを生成するための手段を備える。Ｔｉ上Ｐｔ、またはＰｄ、イリジウムもしくはロジウム単体、またはＴｉ等の基材上のもの等の表面触媒はまた、触媒および水素原子の組み合わせの分子の解離剤としての役割を果たすことができる。好ましくは、解離剤は、Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３またはＰｄ／Ａｌ２Ｏ３等、大表面積を有する。
【００８２】
Ｈ２源はまた、Ｈ２ガスであってもよい。この場合、圧力を監視および制御することができる。これは、それぞれＫまたはＣｓ金属およびＬｉＮＨ２等の触媒および触媒源を用いて可能であるが、これは、これらが低温で揮発性であるためであり、高温弁の使用を可能とするからである。ＬｉＮＨ２はまた、Ｌｉセルの必要な運転温度を低下させ、腐食性がより低く、フィラメントが水素解離剤として機能するプラズマおよびフィラメントセルの場合、フィードスルーを使用した長期間運転を可能とする。
【００８３】
触媒としてＮａＨを有するガスセル水素反応器のさらなる実施形態は、反応器セル内に解離剤および貯蔵部内にＮａを有するフィラメントを備える。Ｈ２は、貯蔵部を通って主チャンバに流入することができる。電力は、ガス流速、Ｈ２圧力、およびＮａ蒸気圧を制御することにより制御され得る。後者は、貯蔵部温度を制御することにより制御され得る。別の実施形態において、ハイドリノ反応は、外部ヒータでの加熱により開始され、原子Ｈは解離剤により提供される。
【００８４】
本発明はまた、二ハイドリノ分子およびハイドリノ水素化物化合物等の本発明の増加結合エネルギー水素化合物を生成するための他の反応器に関する。触媒作用のさらなる生成物は、プラズマ、光、および電力である。そのような反応器は、以降、「水素反応器」または「水素セル」と呼ばれる。水素反応器は、ハイドリノを生成するためのセルを備える。ハイドリノを生成するためのセルは、例えば、ガスセル、ガス放出セル、プラズマトーチセル、またはマイクロ波電力セル等の形態をとり得る。これらの例示的セルは、網羅的であることを意図しないが、Ｍｉｌｌｓ先行出版物に開示されており、参照により組み入れられる。これらのセルはそれぞれ、原子水素源、ハイドリノ形成のための固体、溶融物、液体、またはガス状触媒のうちの少なくとも１つ、および水素とハイドリノ形成のための触媒とを反応させるための槽とを備える。本明細書で使用される場合、および本発明により企図されるように、「水素」という用語は、別段の指定がない限り、プロチウム（１Ｈ）だけでなく、ジューテリウム（２Ｈ）およびトリチウム（３Ｈ）も含む。
【００８５】
（水素ガス放電電力およびプラズマセルならびに反応器）
本発明の水素ガス放電電力およびプラズマセルならびに反応器を、図４Ａに示す。図４Ａの水素ガス放電電力およびプラズマセルならびに反応器は、チャンバ３００を有する水素ガス入りグロー放電真空槽３１５を備える、ガス放電セル３０７を含む。水素源３２２は、水素供給路３４２を介して、制御弁３２５を通して、チャンバ３００に水素を供給する。触媒は、セルチャンバ３００に含有される。電圧および電流源３３０は、電流にカソード３０５とアノード３２０との間を通過させる。電流は逆にすることが可能であり得る。
【００８６】
一実施形態では、カソード３０５の材料は、Ｆｅ、Ｄｙ、Ｂｅ、またはＰｄ等の触媒源であり得る。水素ガス放電電力およびプラズマセルならびに反応器の別の実施形態では、槽の壁３１３は、導電性であり、電極３０５と置き換わるカソードとして機能し、アノード３２０は、ステンレススチール製中空アノード等の中空であり得る。放電は、触媒源を触媒に気化することができる。分子水素は、ハイドリノおよびエネルギーの生成のための水素原子を形成するために、放電によって解離することができる。チャンバ内の水素解離剤によって、さらなる解離がもたらされ得る。
【００８７】
気相において触媒作用が生じる、水素ガス放電電力およびプラズマセルならびに反応器の別の実施形態は、制御可能なガス状触媒を利用する。ハイドリノへの変換のためのガス状水素原子は、分子水素ガスの放電によって提供される。ガス放電セル３０７は、触媒容器３９５から反応チャンバ３００へのガス状触媒３５０の通過のための触媒供給路３４１を有する。触媒容器３９５は、反応チャンバ３００にガス状触媒を提供するために、電力供給３７２を有する触媒容器加熱器３９２によって加熱される。触媒の蒸気圧は、加熱器３９２をその電力供給３７２を用いて調節することによって、触媒容器３９５の温度を制御することによって制御される。反応器は、選択的排出弁３０１をさらに備える。ガス放電セル内に位置付けられる、ステンレススチール、タングステン、またはセラミックボート等の化学的耐性を有する開放容器は、触媒を含有することができる。触媒ボート内の触媒は、反応チャンバにガス状触媒を提供するために、関連した電力供給を使用したボート加熱器で加熱されてもよい。代替として、グローガス放電セルは、ボート内の触媒が気相へと昇華、沸騰、または揮発させられるように、高温で作動される。触媒の蒸気圧は、加熱器をその電力供給で調節することによって、ボートまたは放電セルの温度を制御することによって制御される。触媒がセル内で液化することを防止するために、温度は、触媒源、触媒容器３９５、または触媒ボートの温度よりも高く維持される。
【００８８】
好ましい実施形態では、触媒作用は気相において生じ、リチウムが触媒であり、リチウム金属またはＬｉＮＨ２等のリチウム化合物等の原子リチウム源は、セル温度を約３００〜１０００℃の範囲内に維持することによって、気体の状態にされる。最も好ましくは、セルは、約５００〜７５０℃の範囲内に維持される。原子および／または分子水素反応物質質は、大気圧未満、好ましくは、約１．３３Ｐａ〜約１３．３ｋＰａの範囲内の圧力で維持され得る。最も好ましくは、圧力は、所望の作動温度で維持されるセル内に、リチウム金属および水素化リチウムの混合物を維持することによって決定される。作動温度範囲は、好ましくは、約３００〜１０００℃の範囲内であり、最も好ましくは、圧力は、約３００〜７５０℃の作動温度範囲でのセルで達成される圧力である。セルは、電力供給３８５によって電力供給される図４Ａの３８０等の加熱コイルによって、所望の作動温度で制御することができる。セルは、内部反応チャンバ３００および外部水素容器３９０をさらに備えることができ、水素を、２つのチャンバを分離する壁３１３を通した水素の拡散によって、セルに供給することができる。壁の温度は、拡散率を制御するために加熱器で制御することができる。拡散率は、水素容器内の水素圧を制御することによってさらに制御され得る。
【００８９】
本発明のプラズマセルの一実施形態は、ＬｉおよびＬｉＮＨ２等の反応物質質を再生する。一実施形態では、方程式（３２）および（３７）によって得られる反応が起こり、ハイドリノ生成によって放出される非常に過剰なエネルギーで、ハイドリノ反応物質質ＬｉおよびＨを生成する。次いで、生成物は水素源によって水素化される。ＬｉＨが形成される場合、より低エネルギーの水素触媒反応物質を再生するための一反応は、方程式（６６）によって与えられる。これは、水素プラズマセル内のカソード領域等の、プラズマセル内の反応領域に配置される反応物質で達成され得る。反応は、
ＬｉＨ＋ｅ−→ＬｉおよびＨ−                                （３０）
であり得、次いで、反応
Ｌｉ２ＮＨ＋Ｈ−→Ｌｉ＋ＬｉＮＨ２                          （３１）
は、Ｌｉ＋ＬｉＮＨ２の定常状態レベルを維持するために、ある程度起こり得る。Ｈ２圧力、電子密度、およびエネルギーを、ハイドリノ反応物質Ｌｉ＋ＬｉＮＨ２を再生する最大限または所望の程度の反応を達成するために制御することができる。
【００９０】
一実施形態では、混合物は、プラズマ反応中に撹拌または混合される。本発明のプラズマ再生システムおよび方法のさらなる実施形態では、セルは、加熱された平底ステンレススチール製プラズマチャンバを備える。ＬｉＨおよびＬｉ２ＮＨは、溶融Ｌｉ中の混合物を成す。ステンレススチールは磁性を有しないため、液体混合物は、平底プラズマ反応器が置かれる撹拌用モータによって駆動される、ステンレススチール製被覆撹拌棒で撹拌することができる。Ｌｉ金属混合物は、カソードとして機能し得る。ＬｉＨからＬｉおよびＨ−への還元およびＨ−＋Ｌｉ２ＮＨからＬｉおよびＬｉＮＨ２へのさらなる反応は、生成物のＸＲＤおよびＦＴＩＲによって監視することができる。
【００９１】
Ｌｉ、ＬｉＮＨ２、Ｌｉ２ＮＨ、Ｌｉ３Ｎ、ＬｉＮＯ３、ＬｉＸ、ＮＨ４Ｘ（Ｘはハロゲン化物）、ＮＨ３、およびＨ２の群の種を含む反応混合物を有するシステムの別の実施形態では、反応物質のうちの少なくとも１つは、試薬の１つ以上を添加することによって、およびプラズマ再生によって再生される。プラズマは、ＮＨ３およびＨ２等のガスのうちの１つであり得る。プラズマは、ｉｎ  ｓｉｔｕ（反応セル内）、または反応セルと連通している外部セル内に維持することができる。他の実施形態では、Ｋ、Ｃｓ、およびＮａが、Ｌｉに置き換わり、触媒は、原子Ｋ、原子Ｃｓ、および分子ＮａＨである。
【００９２】
触媒の圧力を所望のレベルに維持するために、水素源として透過を有するセルは、密閉され得る。代替として、セルは、各入口または出口に高温弁をさらに備え、反応ガス混合物と接触する弁が、所望の温度に維持されるようにする。
【００９３】
プラズマセル温度は、セルを絶縁することによって、および加熱器３８０で補助的加熱器電力を印加することによって、広範囲にわたって独立して制御することができる。したがって、触媒の蒸気圧は、プラズマ電力とは独立して制御することができる。
【００９４】
放電電圧は、約１００〜１０，０００ボルトの範囲内であり得る。電流は、所望の電圧においていかなる所望の範囲内であり得る。さらに、プラズマは、”Ｐｕｌｓｅｄ  Ｐｌａｓｍａ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｅｌｌ  ａｎｄ  Ｎｏｖｅｌ  Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｌｉｎｅｓ”と題するＰＣＴ／ＵＳ０４／１０６０８等の、Ｍｉｌｌｓ先行出版物に開示されるように、パルスであってもよく、それは、全体として参照することにより本明細書に組み入れられる。
【００９５】
窒化ホウ素は、この材料がＬｉ蒸気に対して安定しているため、プラズマセルのフィードスルーを成し得る。結晶性および透明アルミナは、本発明の他の安定したフィードスルー材料である。
【００９６】
（固体燃料および水素触媒反応器）
気体状態の金属は、二原子共有結合分子を含む。本発明の目的は、ＬｉならびにＫおよびＣｓ等の原子触媒、ならびに分子触媒ＮａＨを提供することである。したがって、固体燃料の実施形態において、反応物質は、金属触媒Ｍで可逆的に形成され、Ｌｉ等のガス状触媒をもたらすために分解または反応する合金、錯体、または錯体源を含む。別の実施形態では、触媒源および原子水素源のうちの少なくとも１つは、触媒および原子水素のうちの少なくとも１つを形成するように反応する、少なくとも１つの反応物質をさらに含む。一実施形態では、源（複数を含む）は、ＬｉＮＨ２等のアミド、Ｌｉ２ＮＨ等のイミド、Ｌｉ３Ｎ等の窒化物、およびＮＨ３を含む触媒金属のうちの少なくとも１つを含む。これらの種の反応は、Ｌｉ原子および原子水素の両方をもたらす。これらおよび他の実施形態は以下に示され、ここで、さらに、Ｋ、Ｃｓ、およびＮａがＬｉに置き換わり、触媒は原子Ｋ、原子Ｃｓ、および分子ＮａＨである。
【００９７】
本発明は、大気圧よりも低い、それに等しい、およびそれよりも高い圧力を含有するように構築および構成された反応槽と、槽と連通して原子水素を化学的に生成するための原子水素源と、槽と連通して、原子リチウム、原子セシウム、原子カリウム、および分子ＮａＨのうちの少なくとも１つを含む触媒源とを備える、エネルギー反応器を備え、より低エネルギーの水和物との結合または反応のためのイオン化合物源等の、ゲッターをさらに含むことができる。触媒源および反応原子水素源は、セルの内部または外部で連続的またはバッチ式に再生され得る固体燃料を備えてもよく、ここで、物理的プロセスまたは化学反応は、Ｈ触媒作用が生じ、ハイドリノが形成されるように、源から触媒およびＨを生成する。したがって、ハイドリノ反応物質の本発明の実施形態は、固体燃料を備え、好ましい実施形態は、再生することができる固体燃料を備える。固体燃料は、空間およびプロセス加熱、発電、駆動用途、推進剤、および当業者にはよく知られている他の用途に及ぶ多くの用途で使用することができる。
【００９８】
図３Ａおよび４Ａに示されるような本発明のガスセルまたはプラズマセルは、源から触媒およびＨ原子を形成するための手段を含む。固体燃料の実施形態では、セルは、化学的または物理的プロセスの開始時に触媒およびＨを提供するために、反応物質をさらに含む。開始は、加熱またはプラズマ反応等の手段によることができる。好ましくは、ハイドリノの生成を維持するための外部電力条件は、ハイドリノを形成するためのＨ触媒反応の大電力に基づくと、低いか、またはゼロである。大きいエネルギー利得によって、反応物質は、反応および再生の各サイクルに対して、エネルギーの正味放出量で再生することができる。
【００９９】
他の実施形態では、図３Ａに示される反応器は、反応混合物が触媒源および水素源を含む、固体燃料反応器を備える。反応混合物は、反応物質の流動を提供することによって、および対応する生成混合物から生成物を除去することによって再生することができる。一実施形態では、反応槽２０７は、真空、または大気圧に等しいか、または大気圧よりも大きい圧力を含有することができる、チャンバ２００を有する。ガス状試薬２２１等の、少なくとも１つの試薬源は、チャンバ２００と連通しており、少なくとも１つの試薬供給路２４２を通して試薬をチャンバに送達する。制御装置２２２は、試薬供給路２４２を通した槽内への試薬の圧力および流量を制御するように位置付けられる。圧力センサ２２３は、槽内の圧力を監視する。真空ポンプ２５６は、真空ライン２５７を通してチャンバを真空排気するために使用される。代替として、ライン２５７は、反応器から材料を除去するための、生成物通過ライン等の少なくとも１つの出力経路を表す。反応器は、固体燃料化学およびハイドリノ形成触媒反応を開始する所望の温度まで、反応物質を到達させるための、加熱器２３０等の熱源をさらに含む。一実施形態では、温度は、約５０〜１０００℃の範囲内であり、好ましくは、約１００〜６００℃の範囲内であり、少なくともＬｉ／Ｎ合金系を含む反応物質に対しては、所望の温度は、約１００〜５００℃の範囲内である。
【０１００】
セルは、原子水素を形成するための水素ガス源および解離剤をさらに備えることができる。槽は、原子リチウム等の原子触媒源および原子水素源のうちの少なくとも１つを再生するために、槽と連通している水素源２２１をさらに備え得る。水素源は、水素ガスであり得る。Ｈ２ガスは、水素ライン２４２によって、または水素容器２９０からの浸透によって供給することができる。例示的な再生反応において、原子リチウム源および原子水素源は、方程式（６６〜７１）に従った水素付加によって生成され得る。代替の再生反応の第１ステップは、方程式（６９）により与えることができる。
【０１０１】
一実施形態では、セルサイズおよび材料は、高い作動温度が達成されるようなものである。セルは、所望の作動温度に到達するために、電力出力に対して適切にサイズ決定することができる。セル構築のための高温度材料は、ニオブおよびハスタロイ等の高温度ステンレススチールである。Ｈ２源は、ＬｉＮＨ２と反応しないが、非常に高い温度でＨのみを放出する、内部金属水素化物であり得る。また、水素化物が実際にＬｉＮＨ２と反応する場合でさえ、それをセル内の開放または密閉槽内に配置することによって、ＬｉおよびＬｉＮＨ２等の試薬から分離することができる。浸透によってＨ２を供給するセル設計は、原子Ｈが高温度で外に浸透する、密閉槽内に配置される内部金属水素化物を含む設計である。
【０１０２】
反応器は、サイズ等の物理的特性の差によって機械的に分離するためのふるい等の、生成混合物の成分を分離するための手段をさらに備えてもよい。反応器は、異なる相変化または反応に基づいて、１つ以上の成分を分離するための手段をさらに備えてもよい。一実施形態では、相変化は、加熱器を使用した溶融を含み、液体は、重力濾過、加圧ガスアシストを使用した濾過、および遠心分離等の当技術分野で既知の手段によって、固体から分離される。反応は、水素化物分解等の分解または水素化物を形成するための反応を含んでもよく、分離は、対応する金属の溶融、続いてそれを分離すること、および水素化物を機械的に分離することのそれぞれによって達成され得る。後者は、ふるい分けにて達成され得る。一実施形態では、相変化または反応は、所望の反応物質または中間体を生成し得る。実施形態では、いかなる所望の分離ステップも含む再生も、反応器の内部または外部で生じ得る。
【０１０３】
（化学反応器）
本発明の化学反応器は、Ｍがアルカリ金属であり、Ｘがハロゲン化物であるＭＸ等の、無機化合物源をさらに含む。ハロゲン化物に加えて、無機化合物は、水酸化物、酸化物、炭酸塩、硫酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、およびシリケート等の、アルカリまたはアルカリ土類塩であり得る（他の好適な無機化合物は、D. R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 86th Edition, CRC Press, Taylor & Francis, Boca Raton, (2005-6), pp. 4-45 to 4-97に示され、これは参照することにより本明細書に組み入れられる）。無機化合物は、生成物蓄積および結果として生じる逆反応、または他の生成物阻害を防止することによって、発電におけるゲッターとしての役割をさらに果たすことができる。好ましいＬｉ化学式パワーセルは、約１０１ｋＰａのＨ２および約７００＋℃で作動する水素セルにおいて、Ｌｉ、ＬｉＮＨ２、ＬｉＢｒまたはＬｉＩ、およびＲ−Ｎｉを含む。好ましいＮａＨ化学式パワーセルは、約１０１ｋＰａのＨ２および約７００＋℃で作動する水素セルにおいて、Ｎａ、ＮａＸ（Ｘはハロゲン化物、好ましくは、ＢｒまたはＩである）、およびＲ−Ｎｉを含む。セルは、ＮａＨおよびＮａＮＨ２のうちの少なくとも１つをさらに含み得る。好ましいＫ化学式パワーセルは、約１０１ｋＰａのＨ２および約７００＋℃で作動する水素セルにおいて、Ｋ、ＫＩ、およびＮｉスクリーン、またはＲ−Ｎｉ解離剤を備える。一実施形態では、Ｈ２圧力範囲は、約１３３Ｐａ〜１３．３ＭＰａである。好ましくは、Ｈ圧力は、約１０１〜１３３ｋＰａの範囲内に維持される。ＬｉＨＢｒおよびＬｉＨＩ等のＬｉＨＸは、典型的に、約４５０〜５５０℃の温度範囲内で合成されるが、ＬｉＨが存在する場合、より低い温度（約３５０℃）で作動することができる。ＮａＨＢｒおよびＮａＨＩ等のＮａＨＸは、典型的に、約４５０〜５５０℃の温度範囲内で合成される。ＫＨＩ等のＫＨＸは、好ましくは、約４５０〜５５０℃の温度範囲内で合成される。ＮａＨＸおよびＫＨＸ反応器の実施形態では、ＮａＨおよびＫは、触媒容器等の源から供給され、セル温度は、触媒容器の温度よりも高いレベルで維持される。好ましくは、セルは、約３００〜５５０℃の温度範囲で維持され、容器は、約５０〜２００℃低い温度範囲内で維持される。
【０１０４】
触媒としてＮａＨを有する水素反応器の別の実施形態は、発電、およびＨが増加結合エネルギー水素であり、Ｘがハロゲン化物であるＮａＨＸ等の、増加結合エネルギー水素化合物のためのプラズマトーチを備える。ＮａＦ、ＮａＣｌ、ＮａＢｒ、ＮａＩのうちの少なくとも１つは、Ｈ２等のプラズマガス、またはＨｅ／Ｈ２もしくはＡｒ／Ｈ２等の希ガス／水素混合物中でエアロゾル化され得る。
【０１０５】
（一般的な固体燃料化学）
本発明の反応混合物は、触媒または触媒源および原子水素または原子水素源（Ｈ）を含み、ここで、触媒および原子水素のうちの少なくとも１つは、反応混合物の少なくとも１種、または２種以上の反応混合物種間の化学反応によって放出される。好ましくは、反応は可逆的である。好ましくは、放出されるエネルギーは、触媒および反応水素の形成の反応のエンタルピーよりも大きく、反応混合物の反応物質が再生および再循環される場合、好ましくは、正味エネルギーは、方程式（１）により与えられる生成物Ｈの状態の形成の大きいエネルギーによって、反応および再生サイクルにわたって放出される。種は、元素、合金、または分子もしくは無機化合物等の化合物のうちの少なくとも１つであってもよく、ここで、それぞれは、反応器内の試薬または生成物のうちの少なくとも１つであり得る。一実施形態では、種は、水素および触媒のうちの少なくとも１つで、合金、または分子もしくは無機化合物等の化合物を形成し得る。反応混合物種のうちの１つ以上は、Ｈまたは遊離触媒を放出するためのエネルギーが、反応生成物種の形成がない場合と比べてより低くなるように、１つ以上の反応生成物種を形成することができる。方程式（１）により与えられるエネルギー準位を有する状態を形成するための、触媒および原子水素を提供するための反応物質の実施形態では、反応物質は、固体、液体（溶融を含む）、およびガス状反応物質のうちの少なくとも１つを含む。方程式（１）により与えられるエネルギー準位を有する状態を形成するための、触媒および原子水素を形成するための反応は、固相、液相（溶融を含む）、および気相のうちの１つ以上で生じる。追加の試薬を含む他の反応が本発明の範囲内であるという点で、制限することを確実に意図していない、例示的な固体燃料反応が本明細書に示される。
【０１０６】
一実施形態では、反応生成物種は、触媒および水素ならびにそれらの源のうちの少なくとも１つの合金または化合物である。一実施形態では、反応混合物種は、触媒水素化物であり、反応生成物種は、より低い水素含有量を有する触媒合金または化合物である。触媒の水素化物からＨを放出するためのエネルギーは、元素もしくは第１化合物等の少なくとも１つの別の種での合金または第２化合物の形成によって、低下させることができる。一実施形態では、触媒は、Ｌｉ、Ｋ、Ｃｓ、およびＮａＨ分子のうちの１つであり、水素化物は、ＬｉＨ、ＫＨ、ＣｓＨ、ＮａＨ（ｓ）のうちの１つであり、少なくとも１つの他の元素が、Ｍ（触媒）、Ａｌ、Ｂ、Ｓｉ、Ｃ、Ｎ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｐ、Ｓ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｐｔ、およびＰｄの群から選択される。第１および第２化合物は、Ｈ２、Ｈ２Ｏ、ＮＨ３、ＮＨ４Ｘ（Ｘはハロゲン化物等の対イオンである）（他のアニオンは、D. R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 86th Edition, CRC Press, Taylor & Francis, Boca Raton, (2005-6), pp. 4-45 to 4-97によって示され、これは参照することにより本明細書に組み入れられる）、ＭＸ、ＭＮＯ３、ＭＡｌＨ４、Ｍ３ＡｌＨ６、ＭＢＨ４、Ｍ３Ｎ、Ｍ２ＮＨ、およびＭＮＨ２（Ｍは、触媒であり得るアルカリ金属である）の群のうちの１つであり得る。別の実施形態では、触媒元素以外の少なくとも１つの他の元素を含む水素化物は、可逆的分解によってＨを放出する。
【０１０７】
反応混合物種のうちの１つ以上は、遊離触媒を放出するためのエネルギーが、反応生成物種の形成がない場合と比べて低下するように、１つ以上の反応生成物種を形成し得る。合金または化合物等の反応種は、可逆反応または分解によって遊離触媒を放出することができる。また、遊離触媒は、合金または第２化合物等の種を形成するための、元素または第１化合物等の少なくとも１つの他の種との触媒源の可逆反応によって形成され得る。元素または合金は、Ｍ（触媒原子）、Ｈ、Ａｌ、Ｂ、Ｓｉ、Ｃ、Ｎ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｐ、Ｓ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｐｔ、およびＰｄのうちの少なくとも１つを含み得る。第１および第２化合物は、Ｈ２、ＮＨ３、ＮＨ４Ｘ（Ｘはハロゲン化物等の対イオンである）、ＭＭＸ、ＭＮＯ３、ＭＡｌＨ４、Ｍ３ＡｌＨ６、ＭＢＨ４、Ｍ３Ｎ、Ｍ２ＮＨ、およびＭＮＨ２の群のうちの１つであり得、ここで、Ｍは、触媒であり得るアルカリ金属である。触媒は、Ｌｉ、Ｋ、およＣｓ、ならびにＮａＨ分子のうちの１つであり得る。触媒源は、ＬｉＬｉ、ＫＫ、ＣｓＣｓ、およびＮａＮａ等のＭ−Ｍであり得る。Ｈ源は、ＬｉＨ、ＫＨ、ＣｓＨ、またはＮａＨ（ｓ）等のＭＨであり得る。
【０１０８】
Ｌｉ触媒は、ＬｉＨからのＨまたはＬｉＨおよびＬｉＬｉ分子からのＬｉの放出に対するエネルギー障壁が低下するように、少なくとも１つの他の元素または化合物で化合物を形成するために、合金化することができ、または反応することができる。合金または化合物はまた、分解またはさらなる反応種との反応によってＨまたはＬｉを放出することができる。合金または化合物は、ＬｉＡｌＨ４、Ｌｉ３ＡｌＨ６、ＬｉＢＨ４、Ｌｉ３Ｎ、Ｌｉ２ＮＨ、ＬｉＮＨ２、ＬｉＸ、およびＬｉＮＯ３のうちの１つ以上であり得る。合金または化合物は、Ｌｉ／Ｎｉ、Ｌｉ／Ｔａ、Ｌｉ／Ｐｄ、Ｌｉ／Ｔｅ、Ｌｉ／Ｃ、Ｌｉ／Ｓｉ、およびＬｉ／Ｓｎのうちの１つ以上であり得、ここで、Ｌｉおよび合金または化合物のいかなる他の元素の化学量論も、続いて水素のより低エネルギーの状態を形成するために、触媒反応中に反応するＬｉおよびＨの最適放出量を達成するために変動される。他の実施形態では、Ｋ、Ｃｓ、およびＮａが、Ｌｉに置き換わり、ここで、触媒は、原子Ｋ、原子Ｃｓ、および分子ＮａＨである。
【０１０９】
一実施形態では、合金または化合物は、式ＭｘＥｙを有し、式中、ＭはＬｉ、Ｋ、またはＣｓ等の触媒であるか、Ｎａであり、Ｅは他の元素であり、ｘおよびｙは化学量論を示す。ＭおよびＥｙは、いかなる所望のモル比であってもよい。一実施形態では、ｘは１〜５０の範囲内であり、ｙは１〜５０の範囲内であり、好ましくは、ｘは１〜１０の範囲内であり、ｙは１〜１０の範囲内である。
【０１１０】
別の実施形態では、合金または化合物は、式ＭｘＥｙＥｚを有し、式中、ＭはＬｉ、Ｋ、またはＣｓ等の触媒であるか、Ｎａであり、Ｅｙは第１の他の元素であり、Ｅｚは第２の他の元素であり、ｘ、ｙ、およびｚは、化学量論を示す。Ｍ、Ｅｙ、およびＥｙは、いかなる所望のモル比であってもよい。一実施形態では、ｘは１〜５０の範囲内であり、ｙは１〜５０の範囲内であり、ｚは１〜５０の範囲内であり、好ましくは、ｘは１〜１０の範囲内であり、ｙは１〜１０の範囲内であり、ｚは１〜１０の範囲内である。好ましい実施形態では、ＥｙおよびＥｚは、Ｈ、Ｎ、Ｃ、Ｓｉ、およびＳｎの群から選択される。合金または化合物は、ＬｉｘＣｙＳｉｚ、ＬｉｘＳｎｙＳｉｚ、ＬｉｘＮｙＳｉｚ、ＬｉｘＳｎｙＣｚ、ＬｉｘＮｙＳｎｚ、ＬｉｘＣｙＮｚ、ＬｉｘＣｙＨｚ、ＬｉｘＳｎｙＨｚ、ＬｉｘＮｙＨｚ、およびＬｉｘＳｉｙＨｚのうちの少なくとも１つであってもよい。他の実施形態では、Ｋ、Ｃｓ、およびＮａが、Ｌｉに置き換わり、ここで、触媒は、原子Ｋ、原子Ｃｓ、および分子ＮａＨである。
【０１１１】
別の実施形態では、合金または化合物は、式ＭｘＥｗＥｙＥｚを有し、式中、ＭはＬｉ、Ｋ、またはＣｓ等の触媒であるか、Ｎａであり、Ｅｗは第１の他の元素であり、Ｅｙは第２の他の元素であり、Ｅｚは第３の他の元素であり、ｘ、ｗ、ｙ、およびｚは、化学量論を示す。Ｍ、Ｅｙ、Ｅｙ、およびＥｚは、いかなる所望のモル比であってもよい。一実施形態では、ｘは１〜５０の範囲内であり、ｗは１〜５０の範囲内であり、ｙは１〜５０の範囲内であり、ｚは１〜５０の範囲内であり、好ましくは、ｘは１〜１０の範囲内であり、ｗは１〜１０の範囲内であり、ｙは１〜１０の範囲内であり、ｚは１〜１０の範囲内である。好ましい実施形態では、Ｅｗ、Ｅｙ、およびＥｚは、Ｈ、Ｎ、Ｃ、Ｓｉ、およびＳｎの群から選択される。合金または化合物は、ＬｉｘＨｗＣｙＳｉｚ、ＬｉｘＨｗＳｎｙＳｉｚ、ＬｉｘＨｗＮｙＳｉｚ、ＬｉｘＨｗＳｎｙＣｚ、ＬｉｘＨｗＮｙＳｎｚ、およびＬｉｘＨｗＣｙＮｚのうちの少なくとも１つであってもよい。他の実施形態では、Ｋ、Ｃｓ、およびＮａが、Ｌｉに置き換わり、ここで、触媒は、原子Ｋ、原子Ｃｓ、および分子ＮａＨである。ＭｘＥｗＥｙＥｚ等の種は例示的であり、追加の元素を含む他の種が本発明の範囲内であるという点で、制限することを確実に意図していない。
【０１１２】
一実施形態では、反応は、原子水素源およびＬｉ触媒源を含有する。反応は、水素解離剤、Ｈ２、原子水素源、Ｌｉ、ＬｉＨ、ＬｉＮＯ３、ＬｉＮＨ２、Ｌｉ２ＮＨ、Ｌｉ３Ｎ、ＬｉＸ、ＮＨ３、ＬｉＢＨ４、ＬｉＡｌＨ４、Ｌｉ３ＡｌＨ６、ＮＨ３、およびＮＨ４Ｘの群からの１つ以上の種を含有し、式中Ｘは、ハロゲン化物等およびＣＲＣに示されるような対イオンである。反応物質の重量％は、いかなる所望のモル範囲であってもよい。試薬は、ボールミルを使用して十分に混合することができる。
【０１１３】
一実施形態では、反応混合物は、触媒源およびＨ源を含む。一実施形態では、反応混合物は、Ｌｉ触媒および原子水素を形成する反応を起こす反応物質をさらに含む。反応物質は、Ｈ２、ハイドリノ触媒、ＭＮＨ２、Ｍ２ＮＨ、Ｍ３Ｎ、ＮＨ３、ＬｉＸ、ＮＨ４Ｘ（Ｘは、ハロゲン化物等の対イオンである）、ＭＮＯ３、ＭＡｌＨ４、Ｍ３ＡｌＨ６、およびＭＢＨ４の群のうちの１つ以上を含み得、ここで、Ｍは、触媒であり得るアルカリ金属である。反応混合物は、Ｌｉ、ＬｉＨ、ＬｉＮＯ３、ＬｉＮＯ、ＬｉＮＯ２、Ｌｉ３Ｎ、Ｌｉ２ＮＨ、ＬｉＮＨ２、ＬｉＸ、ＮＨ３、ＬｉＢＨ４、ＬｉＡｌＨ４、Ｌｉ３ＡｌＨ６、ＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｓ、ＬｉＨＳ、ＬｉＦｅＳｉ、Ｌｉ２ＣＯ３、ＬｉＨＣＯ３、Ｌｉ２ＳＯ４、ＬｉＨＳＯ４、Ｌｉ３ＰＯ４、Ｌｉ２ＨＰＯ４、ＬｉＨ２ＰＯ４、Ｌｉ２ＭｏＯ４、ＬｉＮｂＯ３、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７（テトラホウ酸リチウム）、ＬｉＢＯ２、Ｌｉ２ＷＯ４、ＬｉＡｌＣｌ４、ＬｉＧａＣｌ４、Ｌｉ２ＣｒＯ４、Ｌｉ２Ｃｒ２Ｏ７、Ｌｉ２ＴｉＯ３、ＬｉＺｒＯ３、ＬｉＡｌＯ２、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＧａＯ２、Ｌｉ２ＧｅＯ３、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｌｉ４ＳｉＯ４、Ｌｉ２ＳｉＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＣｕＣｌ４、ＬｉＰｄＣｌ４、ＬｉＶＯ３、ＬｉＩＯ３、ＬｉＦｅＯ２、ＬｉＩＯ４，ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＳｃＯｎ、ＬｉＴｉＯｎ、ＬｉＶＯｎ、ＬｉＣｒＯｎ、ＬｉＣｒ２Ｏｎ、ＬｉＭｎ２Ｏｎ、ＬｉＦｅＯｎ、ＬｉＣｏＯｎ、ＬｉＮｉＯｎ、ＬｉＮｉ２Ｏｎ、ＬｉＣｕＯｎ、およびＬｉＺｎＯｎ（ｎ＝１、２、３、または４）、オキシアニオン、強酸のオキシアニオン、酸化性物質、Ｖ２Ｏ３、Ｉ２Ｏ５、ＭｎＯ２、Ｒｅ２Ｏ７、ＣｒＯ３、ＲｕＯ２、ＡｇＯ、ＰｄＯ、ＰｄＯ２、ＰｔＯ、ＰｔＯ２、およびＮＨ４Ｘ（Ｘは硝酸塩またはＣＲＣに示される他の好適なアニオンである）等の分子状酸化性物質、ならびに還元性物質の群から選択される試薬を含み得る。いずれの場合にも、混合物は水素または水素源をさらに含む。他の実施形態では、他の解離剤が使用されるか、または原子水素および任意選択で原子触媒が、混合物種の反応によって化学的に生成される場合、解離剤は使用されない場合もある。さらなる実施形態では、反応触媒は、反応混合物に添加されてもよい。
【０１１４】
反応混合物は、Ｈ２ＳＯ３、Ｈ２ＳＯ４、Ｈ２ＣＯ３、ＨＮＯ２、ＨＮＯ３、ＨＣｌＯ４、Ｈ３ＰＯ３、およびＨ３ＰＯ４等の酸、または無水酸等の酸源をさらに含み得る。後者は、ＳＯ２、ＳＯ３、ＣＯ２、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ３、Ｎ２Ｏ５、Ｃｌ２０７、ＰＯ２、Ｐ２Ｏ３、およびＰ２Ｏ５のリストのうちの少なくとも１つを含み得る。
【０１１５】
一実施形態では、反応混合物は、より低エネルギーの水素触媒またはより低エネルギーの水素触媒源、および原子水素または原子水素源として機能する反応物質を生成するために、反応触媒をさらに含む。適した反応触媒は、酸、塩基、ハロゲン化物イオン、金属イオン、および遊離基源の群のうちの少なくとも１つを含む。反応触媒は、Ｌｉ２ＳＯ４等の弱塩基触媒、ＬｉＨＳＯ４等の固体酸等の弱酸触媒、Ｔｉ３＋およびＡｌ３＋イオンをそれぞれ提供するＴｉＣｌ３もしくはＡｌＣｌ３等の金属イオン源、ＣｏＸ２等の遊離基源（Ｘは、Ｃｌ等のハロゲン化物であり、ここで、Ｃｏ２＋は、Ｏ２と反応してＯ２−基を形成してもよい）、好ましくは、約１モル％の濃度でのＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ等の金属、ＬｉＸからのＣｌ−またはＦ−等のＸ−イオン源（Ｘはハロゲン化物である）、過酸化物等の遊離基開始剤／増殖剤源、アゾ基化合物、および紫外線の群のうちの少なくとも１つであり得る。
【０１１６】
一実施形態では、より低エネルギーの水素を形成するための反応混合物は、水素源と、触媒源と、ハイドリノ用のゲッター、および原子水素からのエネルギーを共鳴的に受容して、方程式（１）により与えられるエネルギーを有するハイドリノを形成するようにイオン化されるような、触媒からの電子用のゲッターのうちの少なくとも１つと、を含む。ハイドリノゲッターは、通常の水素への逆反応を防止するために、より低エネルギーの水素に結合することができる。一実施形態では、反応混合物は、ＬｉＸまたはＬｉ２Ｘ（Ｘは、ハロゲン化物またはＣＲＣからのアニオン等の他のアニオンである）等のハイドリノ用のゲッターを含む。電子ゲッターは、触媒からの電子を受容すること、および触媒反応が速い反応速度で生じることを可能にするために、Ｌｉ２＋中間体等の触媒イオン中間体を安定化させることのうちの少なくとも１つを行ない得る。ゲッターは、少なくとも１つのカチオンおよび１つのアニオンを含む、無機化合物であってもよい。カチオンはＬｉ＋であり得る。アニオンは、ハロゲン化物、またはＦ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＮＯ３−、ＮＯ２−、ＳＯ４２−、ＨＳＯ４−、ＣｏＯ２−、ＩＯ３−、ＩＯ４−、ＴｉＯ３−、ＣｒＯ４−、ＦｅＯ２−、ＰＯ４３−、ＨＰＯ４２−、Ｈ２ＰＯ４−、ＶＯ３−、ＣｌＯ４−、およびＣｒ２Ｏ７２−を含む群のうちの１つ等の、ＣＲＣに示される他のアニオン、および反応物質の他のアニオンであり得る。水素化物結合剤および／または安定剤は、ＬｉＸ（Ｘ＝ハロゲン化物）および反応物質を含む他の化合物の群のうちの少なくとも１つであり得る。
【０１１７】
Ｘが水素化物結合化合物である、Ｌｉ、ＬｉＮＨ２、およびＸ等の反応混合物の実施形態では、Ｘは、ＬｉＨＢｒ、ＬｉＨＩ、ハイドリノ水素化物化合物、およびより低エネルギーの水素化合物のうちの少なくとも１つである。一実施形態では、触媒反応混合物は、水素源からの水素の付加によって再生される。
【０１１８】
一実施形態では、ハイドリノ生成物は、安定したハイドリノ水素化物化合物を形成するために結合し得る。水素化物結合剤はＬｉＸであってもよく、式中Ｘはハロゲン化物または他のアニオンである。水素化物結合剤は、ＴＭＳのものよりも大きいＮＭＲの高磁場シフトを有する、水素化物と反応し得る。結合剤は、ハロゲン化アルカリであってもよく、水素化物結合の生成物は、ＴＭＳのものよりも大きいＮＭＲの高磁場シフトを有する、水素化ハロゲン化アルカリ（Ａｌｋａｌｉ  ｈｙｄｒｉｄｅ  ｈａｌｉｄｅ）であってもよい。水素化物は、１１〜１２ｅＶのＸＰＳによって決定される、結合エネルギーを有し得る。一実施形態では、触媒反応の生成物は、ＴＭＳと比較して約１ｐｐｍでの固体ＮＭＲピーク、および結晶イオン格子に捕捉される約２５０ｅＶの結合エネルギーを有する、水素分子Ｈ２（１／４）である。一実施形態では、生成物Ｈ２（１／４）は、赤外線吸収に対する選択則が、分子がＩＲ活性となり、ＦＴＩＲピークが約１９９０ｃｍ−１で認められるようなものになるように、反応器のイオン化合物の結晶格子に捕捉される。
【０１１９】
本発明のさらなる原子Ｌｉ源は、Ｌｉ、ならびにアルカリ、アルカリ土類金属、遷移金属、希土類金属、貴金属、スズ、アルミニウム、他のＩＩＩ族およびＩＶ族金属、アクチニド、およびランタニドのうちの少なくとも１つを含むような、さらなるＬｉ合金を含む。いくつかの代表的な合金としては、ＬｉＢｉ、ＬｉＡｇ、ＬｉＩｎ、ＬｉＭｇ、ＬｉＡｌ、ＬｉＭｇＳｉ、ＬｉＦｅＳｉ、ＬｉＺｒ、ＬｉＡｌＣｕ、ＬｉＡｌＺｒ、ＬｉＡｌＭｇ、ＬｉＢ、ＬｉＣａ、ＬｉＺｎ、ＬｉＢＳｉ、ＬｉＮａ、ＬｉＣｕ、ＬｉＰｔ、ＬｉＣａＮａ、ＬｉＡｌＣｕＭｇＺｒ、ＬｉＰｂ、ＬｉＣａＫ、ＬｉＶ、ＬｉＳｎ、およびＬｉＮｉの群のうちの１つ以上の成員が挙げられる。他の実施形態では、Ｋ、Ｃｓ、およびＮａが、Ｌｉに置き換わり、ここで、触媒は、原子Ｋ、原子Ｃｓ、および分子ＮａＨである。
【０１２０】
別の実施形態では、アニオンは、共有結合性Ｌｉ−Ｌｉ分子のＬｉ原子と水素型結合を形成することができる。この水素型結合は、Ｌｉ原子が、ハイドリノを形成するために触媒原子として機能することができるような、真空エネルギー（自由原子と同等）の状態になるまで、Ｌｉ−Ｌｉ結合を弱めることができる。他の実施形態では、Ｋ、Ｃｓ、およびＮａが、Ｌｉに置き換わり、ここで、触媒は、原子Ｋ、原子Ｃｓ、および分子ＮａＨである。
【０１２１】
一実施形態では、水素解離剤の機能は、化学反応によって提供される。原子Ｈは、反応混合物の少なくとも２種の反応によって、または少なくとも１種の分解によって生成される。一実施形態では、Ｌｉ−Ｌｉは、ＬｉＮＨ２と反応し、原子Ｌｉ、原子Ｈ、およびＬｉ２ＮＨを形成する。原子Ｌｉはまた、ＬｉＮＯ３の分解または反応によって形成され得る。他の実施形態では、Ｋ、Ｃｓ、およびＮａが、Ｌｉに置き換わり、ここで、触媒は、原子Ｋ、原子Ｃｓ、および分子ＮａＨである。
【０１２２】
さらなる実施形態では、より低エネルギーの水素を形成するための触媒または触媒源に加えて、反応混合物は、ＭおよびＨ原子をもたらすために、ＬｉＬｉおよびＬｉＨ等の、ＭＭおよびＭＨを解離させるための不均一触媒を含む。不均一触媒は、遷移元素、貴重金属、希土類および他の金属、ならびにＭｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｏ、およびＳｎ等の元素の群からの少なくとも１つの元素を含み得る。
【０１２３】
Ｌｉ炭素合金の実施形態では、反応混合物は、Ｌｉ炭素のインターカレーション限度を超えて、過剰なＬｉを含む。過剰分は、１％〜１０００％の範囲内、好ましくは、１％〜１０％の範囲内であり得る。炭素は、活性炭上にＰｄまたはＰｔ等の水素解離剤を有する水素スピルオーバー触媒をさらに含み得る。さらなる実施形態では、セル温度は、Ｌｉが炭素に完全に組み入れられる温度を超える。セル温度は、約１００〜２０００℃の範囲内、好ましくは、約２００〜８００℃の範囲内、最も好ましくは、約３００〜７００℃の範囲内であり得る。他の実施形態では、Ｋ、Ｃｓ、およびＮａが、Ｌｉに置き換わり、ここで、触媒は、原子Ｋ、原子Ｃｓ、および分子ＮａＨである。
【０１２４】
Ｌｉシリコン合金の実施形態では、セル温度は、Ｈをさらに含むシリコン合金が原子水素を放出する範囲内である。範囲は、約５０〜１５００℃、好ましくは、約１００〜８００℃、最も好ましくは、約１００〜５００℃の範囲内であり得る。水素圧は、約１．３３Ｐａ〜１３．３ＭＰａの範囲内、好ましくは、約１．３３ｋＰａ〜６５５ｋＰａの範囲内、最も好ましくは、約１３．３Ｐａ〜１０１ｋＰａの範囲内であり得る。他の実施形態では、Ｋ、Ｃｓ、およびＮａが、Ｌｉに置き換わり、ここで、触媒は、原子Ｋ、原子Ｃｓ、および分子ＮａＨである。
【０１２５】
反応混合物、合金、および化合物は、Ｌｉ等の触媒または触媒水素化物等の触媒源を、他の元素もしくは化合物、または他の元素の水素化物等の他の元素もしくは化合物の源と混合することによって、形成することができる。触媒水素化物は、ＬｉＨ、ＫＨ、ＣｓＨ、またはＮａＨであり得る。試薬は、ボールミル粉砕によって混合することができる。触媒の合金はまた、触媒および少なくとも１つの他の元素または化合物を含む、合金源から形成することができる。
【０１２６】
一実施形態では、原子ＬｉおよびＨのハイドリノ反応物質を形成するためのＬｉ／Ｎ系のための反応機構は、
ＬｉＮＨ２＋Ｌｉ−Ｌｉ→Ｌｉ＋Ｈ＋Ｌｉ２ＮＨ                （３２）
である。他のＬｉ合金系の実施形態では、反応機構は、Ｎと置き換わる他の合金元素を有するＬｉ／Ｎ系の反応機構と類似している。Ｓ、Ｓｎ、Ｓｉ、およびＣのうちの少なくとも１つを有するＬｉを含む反応混合物を含む、ハイドリノ反応物質、原子ＬｉおよびＨを形成するための反応を行うための例示的な反応機構は、
ＳＨ＋Ｌｉ−Ｌｉ→Ｌｉ＋Ｈ＋ＬｉＳ                          （３３）
ＳｎＨ＋Ｌｉ−Ｌｉ→Ｌｉ＋Ｈ＋ＬｉＳｎ                      （３４）
ＳｉＨ＋Ｌｉ−Ｌｉ→Ｌｉ＋Ｈ＋ＬｉＳｉ、および              （３５）
ＣＨ＋Ｌｉ−Ｌｉ→Ｌｉ＋Ｈ＋ＬｉＣ                          （３６）
である。
【０１２７】
Ｌｉ／Ｓ合金触媒系の好ましい実施形態は、Ｌｉ２Ｓを有するＬｉ、およびＬｉＨＳを有するＬｉを含む。他の実施形態では、Ｋ、Ｃｓ、およびＮａが、Ｌｉに置き換わり、ここで、触媒は、原子Ｋ、原子Ｃｓ、および分子ＮａＨである。
【０１２８】
（一次Ｌｉ／窒素合金反応）
固体および液体状態のリチウムは金属であり、気体は、共有結合Ｌｉ２分子を含む。原子リチウムを生成するために、固体燃料の反応混合物は、Ｌｉ／Ｎ合金反応物質を含む。反応混合物は、Ｌｉ、ＬｉＨ、ＬｉＮＨ２、Ｌｉ２ＮＨ、Ｌｉ３Ｎ、ＮＨ３、解離剤、Ｈ２ガスまたは水素化物等の水素源、担体、およびＬｉＸ（Ｘはハロゲン化物である）等のゲッターの群のうちの少なくとも１つを含み得る。解離剤は、好ましくは、Ｌｉに不活性な高表面積担体上のＰｔまたはＰｄである。それは、炭素またはＰｄ／Ａｌ２Ｏ３上にＰｔまたはＰｄを含んでもよい。後者の担体は、ＬｉＡｌＯ２等の材料の表面保護コーティングを含むことができる。Ｌｉ／Ｎ合金またはＮａ／Ｎ合金を含む試薬混合物のための好ましい解離剤は、Ａｌ２Ｏ３上のＰｔまたはＰｄ、ラネーニッケル（Ｒ−Ｎｉ）、および炭素上のＰｔまたはＰｄである。解離剤担体がＡｌ２Ｏ３である場合、反応器温度は、Ｌｉとのその相当量の反応をもたらす温度以下に維持され得る。温度は、約２５０°Ｃ〜６００°Ｃの範囲以下であり得る。別の実施形態では、Ｌｉは、ＬｉＨの形であり、反応混合物は、ＬｉＮＨ２、Ｌｉ２ＮＨ、Ｌｉ３Ｎ、ＮＨ３、解離剤、Ｈ２ガスまたは水素化物等の水素源、担体、およびＬｉＸ（Ｘはハロゲン化物である）等のゲッターのうちの１つ以上を含み、ここで、ＬｉＨのＡｌ２Ｏ３との反応は、実質的に吸熱反応である。他の実施形態では、解離剤は、反応混合物の残りから分離されてもよく、ここで、セパレータはＨ原子を通過させる。
【０１２９】
２つの好ましい実施形態は、ＬｉＨ、ＬｉＮＨ２、およびＡｌ２Ｏ３粉末上のＰｄの第１の反応混合物、およびさらにＨ２ガスを含み得るＬｉ、Ｌｉ３Ｎ、およびＡｌ２Ｏ３粉末上の水素化Ｐｄの第２の反応混合物を含む。第１の反応混合物は、Ｈ２の添加によって再生することができ、第２の混合物は、Ｈ２を除去し、解離剤を水素化することによって、またはＨ２を再導入することによって再生することができる。触媒およびＨを生成するための反応および再生反応を以下に示す。
【０１３０】
一実施形態では、ＬｉＮＨ２は、反応混合物に添加される。ＬｉＮＨ２は、可逆反応
【数３０】
2015071536.tif 000031
に従って原子水素および原子Ｌｉを生成する。
【０１３１】
一実施形態では、反応混合物は、約２：１のＬｉおよびＬｉＮＨ２を含む。ハイドリノ反応サイクルにおいて、Ｌｉ−ＬｉおよびＬｉＮＨ２は、反応して原子Ｌｉ、原子Ｈ、およびＬｉ２ＮＨを形成し、サイクルは、方程式（３８）に従って継続する。反応物質はいかなる重量％で存在してもよい。
【０１３２】
ＬｉＮＨ２からのＬｉ２ＮＨの形成の機構は、アンモニアを形成する第１のステップを含む。
２ＬｉＮＨ２→Ｌｉ２ＮＨ＋ＮＨ３                            （３９）
ＬｉＨが存在する場合、アンモニアは反応してＨ２を放出し、
ＬｉＨ＋ＮＨ３→ＬｉＮＨ２＋Ｈ２                            （４０）
正味反応は、Ｈ２の形成によるＬｉＮＨ２の消費である。
ＬｉＮＨ２＋ＬｉＨ→Ｌｉ２ＮＨ＋Ｈ２                        （４１）
Ｌｉが存在する場合、アミドは、エネルギー的にはるかに有利なＬｉのアンモニアとの逆反応によって、消費されない。
Ｌｉ−Ｌｉ＋ＮＨ３→ＬｉＮＨ２＋Ｈ＋Ｌｉ                    （４２）
したがって、一実施形態では、反応物質は、方程式（３７〜３８）に従って原子Ｌｉおよび原子Ｈを形成するために、ＬｉおよびＬｉＮＨ２の混合物を含む。
【０１３３】
Ｌｉ触媒および原子水素の源として機能する、ＬｉおよびＬｉＮＨ２の反応混合物を再生することができる。再生サイクル中、Ｌｉ、Ｌｉ２ＮＨ、およびＬｉ３Ｎ等の種を含む反応生成混合物は、Ｈと反応しＬｉＨおよびＬｉＮＨ２を形成することができる。ＬｉＨが、６８８℃の融点を有する一方で、ＬｉＮＨ２は３８０℃で溶融し、Ｌｉは１８０℃で溶融する。ＬｉＮＨ２液体および形成されるいかなるＬｉ液体も、約３８０℃でＬｉＨ固体から物理的に除去することができ、次いで、ＬｉＨ固体は、ＬｉおよびＨ２を形成するために別々に加熱することができる。ＬｉおよびＬｉＮＨ２は、反応混合物を再生するために再結合することができる。また、ＬｉＨ熱分解からの過剰なＨ２は、ハイドリノ形成において消費されるいかなるＨ２も置換するために、多少の補給Ｈ２と共に次の再生サイクルで再利用することができる。
【０１３４】
好ましい実施形態では、別の反応物質に対する１つの反応物質の水素化または脱水素化の競合反応速度が、水素化および非水素化化合物を含む所望の反応混合物を得るために利用される。例えば、水素は、方程式（３７）および（３８）の逆の反応が、ＬｉＨの形成の競合反応に勝って生じ、水素化された生成物が主にＬｉおよびＬｉＮＨ２であるような、適切な温度および圧力条件下で添加することができる。代替として、Ｌｉ、Ｌｉ２ＮＨ、およびＬｉ３Ｎの群の化合物を含む反応混合物は、水素化物を形成するために水素化されてもよく、ＬｉＨは、微分反応速度に基づいて選択性を達成する温度および圧力範囲ならびに期間でのポンピングによって、選択的に脱水素化することができる。
【０１３５】
一実施形態では、Ｌｉは、広い面積にわたって薄膜として蒸着され、ＬｉＨおよびＬｉＮＨ２の混合物は、アンモニアの添加によって形成される。反応混合物は、過剰なＬｉをさらに含み得る。原子ＬｉおよびＨは、方程式（１）により与えられるエネルギーを有する状態を形成するための後続反応を伴なう、方程式（３７〜３８）に従って形成される。次いで、混合物は、Ｈ２添加によって、続いて、加熱および選択的ポンピングおよびＨ２の除去を伴なう、ポンピングによって再生することができる。
【０１３６】
原子リチウム触媒を生成するための本発明の可逆系は、ポンピングによって再生することができるＬｉ３Ｎ＋Ｈ系である。反応混合物は、Ｌｉ３ＮならびにＬｉおよびＮ２等のＬｉ３Ｎ源のうちの少なくとも１つ、ならびにＨ２および水素解離剤、ＬｉＮＨ２、Ｌｉ２ＮＨ、ＬｉＨ、Ｌｉ、ＮＨ３、および金属水素化物のうちの少なくとも１つ等のＨ源を含む。Ｈ２のＬｉ３Ｎとの反応が、ＬｉＨおよびＬｉ２ＮＨをもたらす一方で、Ｈ２および解離剤等の原子水素源、または分解を受ける水素化物からのＬｉ３ＮおよびＨの反応は、
Ｌｉ３Ｎ＋Ｈ→Ｌｉ２ＮＨ＋Ｌｉ                              （４３）
をもたらす。次いで、原子Ｌｉ触媒は、追加の原子Ｈと反応し、ハイドリノを形成することができる。ＬｉＨ、Ｌｉ２ＮＨ、およびＬｉＮＨ２等の副生成物は、Ｈ２の反応槽を空にすることによって、Ｌｉ３Ｎに変換することができる。代表的なＬｉ／Ｎ合金反応は、以下の通りである。
【数３１】
2015071536.tif 000032
【０１３７】
Ｌｉ３Ｎ、Ｈ源、および水素解離剤は、いかなる所望のモル比であってもよい。それぞれは、０よりも大きく、１００％未満のモル比である。好ましくは、モル比は同様である。一実施形態では、Ｌｉ３Ｎ、ＬｉＮＨ２、Ｌｉ２ＮＨ、ＬｉＨ、Ｌｉ、およびＮＨ３のうちの少なくとも１つ、ならびに金属水素化物等のＨ源の比は、同様である。他の実施形態では、Ｋ、Ｃｓ、およびＮａが、Ｌｉに置き換わり、ここで、触媒は、原子Ｋ、原子Ｃｓ、および分子ＮａＨである。
【０１３８】
一実施形態では、リチウムアミドおよび水素は反応し、アンモニアおよびリチウムを形成する。
【数３２】
2015071536.tif 000033
反応は、Ｈ２濃度を増加させることによって、Ｌｉを形成するように促進することができる。代替として、正反応は、解離剤を使用した原子Ｈの形成によって、促進することができる。原子Ｈとの反応は、
【数３３】
2015071536.tif 000034
により与えられる。Ｌｉ源と反応してＬｉ触媒を形成する１つ以上の化合物を含む、反応混合物の実施形態では、反応混合物は、ＬｉＮＨ２、Ｌｉ２ＮＨ、Ｌｉ３Ｎ、Ｌｉ、ＬｉＨ、ＮＨ３、Ｈ２、および解離剤の群からの少なくとも１種を含む。一実施形態では、Ｌｉ触媒は、ＬｉＮＨ２および水素、好ましくは、反応方程式（５０）に示されるような原子水素の反応から生成される。反応物質の比は、いかなる所望の量であってもよい。好ましくは、比は、方程式（４９〜５０）の比に対してほぼ化学量論的である。触媒を形成するための反応は、ハイドリノを形成するために反応する触媒と置き換わるために、Ｈ２ガス等のＨ源の添加によって可逆的であり、ここで、触媒反応は方程式（３〜５）により与えられ、リチウムアミドは、アンモニアのＬｉとの反応によって形成される。
【数３４】
2015071536.tif 000035
【０１３９】
他の実施形態では、Ｋ、Ｃｓ、およびＮａが、Ｌｉに置き換わり、ここで、触媒は、原子Ｋ、原子Ｃｓ、および分子ＮａＨである。好ましい実施形態では、反応混合物は、水素解離剤、原子水素源、ならびにＮａまたはＫおよびＮＨ３を含む。一実施形態では、アンモニアは、ＮａまたはＫと反応し、触媒源として機能するＮａＮＨ２またはＫＮＨ２を形成する。別の実施形態は、Ｋ金属等のＫ触媒源、ＮＨ３、Ｈ２、および金属水素化物等の水素化物のうちの少なくとも１つ等の水素源、ならびに解離剤を含む。好ましい水素化物は、解離剤として機能することも可能であるＲ−Ｎｉを含む水素化物である。さらに、ＫＸ等のハイドリノゲッターが存在し得、Ｘは、好ましくは、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩ等のハロゲン化物である。セルは、水素源の置換で連続的に作動され得る。ＮＨ３は、アミド、イミド、または窒化物のうちの少なくとも１つ等のＫ−ＫからのＫＮ合金化合物の可逆的形成によって、または原子Ｋの放出したＫＨの形成によって、原子Ｋ源として作用してもよい。
【０１４０】
さらなる実施形態では、反応物質は、Ｌｉ等の触媒、Ｈ２等の原子水素源、および水素化Ｒ−Ｎｉ等の解離剤または水素化物を含む。Ｈは、Ｌｉ−Ｌｉと反応してＬｉＨおよびＬｉを形成することができ、それらは、追加のＨと反応してハイドリノを形成するための触媒として、さらに機能することができる。次いで、Ｌｉは、ＬｉＨから放出されるＨ２を排出することによって再生することができる。ＬｉＨ分解に対する１３３Ｐａでのプラトー温度は、約５６０℃である。ＬｉＨは、Ｒ−Ｎｉの合金形成および焼結温度以下の約６６．５Ｐａおよび約５００℃で、分解することができる。溶融Ｌｉは、Ｒ−Ｎｉから分離することができ、Ｒ−Ｎｉは、水素化されてもよく、Ｌｉおよび水素化Ｒ−Ｎｉは、別の反応サイクルに戻すことができる。
【０１４１】
一実施形態では、Ｌｉ原子は、表面上に蒸着される。表面は、Ｈ原子源を支持するか、またはＨ原子源であり得る。表面は、水素化物および水素解離剤のうちの少なくとも１つを含んでもよい。表面は、水素化され得るＲ−Ｎｉであってもよい。蒸着は、Ｌｉ原子源を含む容器からであってもよい。Ｌｉ源は、加熱によって制御することができる。加熱時にＬｉ原子をもたらす１つの源は、Ｌｉ金属である。表面は、蒸着中に室温などの低温で維持され得る。Ｌｉ被覆表面は、方程式（１）により与えられるＨ状態を形成するために、ＬｉおよびＨの反応を引き起こすために、加熱され得る。当技術分野でよく知られている他の薄膜蒸着技術が、本発明のさらなる実施形態を成す。そのような実施形態には、物理的な噴霧、エレクトロスプレー、エアロゾル、エレクトロアーキング、クヌーセンセル制御放出、ディスペンサーカソードインジェクション、プラズマ蒸着、スパッタリング、ならびにＬｉの微細分散液の溶融、Ｌｉの電気めっき、およびＬｉの化学蒸着等のさらなるコーティング方法およびシステムが含まれる。他の実施形態では、Ｋ、Ｃｓ、およびＮａが、Ｌｉに置き換わり、ここで、触媒は、原子Ｋ、原子Ｃｓ、および分子ＮａＨである。
【０１４２】
水素化物表面上に蒸着されたＬｉの場合、再生は、ＬｉＨおよびＬｉを除去するためのポンピングを伴う加熱によって達成することができ、水素化物は、Ｈ２を導入することによって再水素化することができ、Ｌｉ原子は、セルが一実施形態において空にされた後に、再生された水素化物に再蒸着されることができる。他の実施形態では、Ｋ、Ｃｓ、およびＮａが、Ｌｉに置き換わり、ここで、触媒は、原子Ｋ、原子Ｃｓ、および分子ＮａＨである。
【０１４３】
ＬｉおよびＲ−Ｎｉは、いかなる所望のモル比であってもよい。ＬｉおよびＲ−Ｎｉのそれぞれは、０よりも大きく、１００％未満のモル比である。好ましくは、ＬｉおよびＲ−Ｎｉのモル比は同様である。
【０１４４】
好ましい実施形態では、別の反応物質に対する１つの反応物質の水素化または脱水素化の競合反応速度が、水素化および非水素化化合物を含む反応混合物を得るために利用される。例えば、ＬｉＨの形成は、Ｒ−Ｎｉ水素化物の形成よりも熱力学的に好ましい。しかしながら、約２５℃〜１００℃の範囲等の低温度でのＬｉＨ形成の速度は非常に遅い。一方で、Ｒ−Ｎｉ水素化物の形成は、約１３．３ｋＰａ〜３９９ｋＰａの範囲等の適度な圧力において、この温度範囲内で高い速度で続行する。したがって、Ｌｉおよび水素化Ｒ−Ｎｉの反応混合物は、ＬｉＨを脱水素化するための約４００〜５００℃でのポンピング、約２５〜１００℃への槽の冷却、所望の選択性を達成する期間、Ｒ−Ｎｉを優先的に水素化するための水素の付加、次いで、セルを空にすることによる過剰な水素の除去によってＬｉＨ  Ｒ−Ｎｉから再生することができる。過剰なＬｉが存在するか、または過剰になるように添加される一方で、Ｒ−Ｎｉは、選択的に単独で水素化することによって、反復サイクルで使用することができる。これは、Ｒ−Ｎｉの選択的水素化を達成する温度および圧力範囲内での水素の付加によって、次いで、槽が、原子Ｈおよび原子Ｌｉを形成する反応ならびに後続のハイドリノ反応を開始するために加熱される前に、過剰な水素を除去することによって、達成することができる。さらなる水素化物および触媒源は、この方法においてＬｉおよびＲ−Ｎｉの代わりに使用することができる。さらなる実施形態では、Ｒ−Ｎは、高温および高圧水素を使用した、または電気分解を使用することによる別の調製ステップにおいて大幅に水素化される。電気分解は、塩基性水溶液中であり得る。塩基は、水酸化物であり得る。対電極は、ニッケルであり得る。この場合、Ｒ−Ｎｉは、適切な温度、圧力、および温度ランプ速度で長い持続時間、原子Ｈを提供することができる。
【０１４５】
ＬｉＨは、６８８℃の高い融点を有し、それは、解離剤を焼結するか、または解離剤金属に触媒金属との合金を形成させる融点を超えている場合がある。例えば、ＬｉＮｉの合金は、解離剤がＲ−Ｎｉであり、触媒がＬｉである場合、約５５０℃を超えた温度で形成され得る。したがって、別の実施形態では、ＬｉＨは、反応混合物を再生することができるような、そのより低い融点で除去することができる、ＬｉＮＨ２に変換される。水素化リチウムおよびアンモニアからリチウムアミドを形成するための反応は、
【数３５】
2015071536.tif 000036
により与えられる。次いで、溶融ＬｉＮＨ２は、３８０℃の融点で回収することができる。ＬｉＮＨ２は、分解によってＬｉに変換することができる。
【０１４６】
溶融ＬｉＮＨ２の回収を含む実施形態では、ガス圧が、固形成分からのその分離の速度を増加させるために、ＬｉＮＨ２を含む混合物に印加される。スクリーンセパレータまたは半透膜は、固形成分を保持することができる。ガスは、ＬｉＮＨ２の分解を制限するために、希ガス等の不活性ガス、または窒素等の分解生成物であり得る。溶融Ｌｉもまた、ガス圧を使用して分離することができる。解離剤からいかなる残渣も除去するために、ガス流を使用することができる。希ガス等の不活性ガスが好ましい。残留ＬｉがＲ−Ｎｉ等の解離剤に付着する場合、残渣は、Ｒ−Ｎｉの再生もし得る塩基性水溶液等の塩基性溶液で洗浄することによって、除去することができる。代替として、Ｌｉは、水素化されてもよく、ＬｉＨおよびＲ−Ｎｉの固体、ならびに存在するいかなる追加の固体化合物も、ふるい分け等の方法によって機械的に分離することができる。別の実施形態では、Ｒ−Ｎｉ等の解離剤および他の反応物質は、物理的に分離されるが、反応混合物の残りへの原子水素の拡散を可能にするために、極めて接近して維持され得る。反応混合物の残りおよび解離対は、例えば、並置された開放ボードに配置することができる。他の実施形態では、反応器は、解離剤および反応混合物の残りを独立して含有する、複数のコンパートメントをさらに備える。各コンパートメントのセパレータは、解離剤コンパートメント内で形成される原子水素が、化学的分離を維持しながら、反応混合物の残りのコンパートメントに流動することを可能にする。セパレータは、金属スクリーン、または金属製であり得る半透性不活性膜であってもよい。含有物は、反応器の作動中に機械的に混合することができる。反応混合物の分離された残りおよびその生成物は、除去し、反応槽の外で再処理し、解離剤とは独立して戻すことができるか、または反応器内で独立して再処理されてもよい。
【０１４７】
原子触媒Ｌｉおよび原子Ｈを生成するための系の他の実施形態は、Ｌｉ、アンモニア、およびＬｉＨが関与する。原子Ｌｉ触媒および原子Ｈは、Ｌｉ２およびＮＨ３の反応によって生成することができる。
Ｌｉ２＋ＮＨ３→ＬｉＮＨ２＋Ｌｉ＋Ｈ                        （５３）
ＬｉＮＨ２は、反応
２ＬｉＮＨ２→Ｌｉ２ＮＨ＋ＮＨ３                            （５４）
によってＮＨ３の源である。好ましい実施形態では、Ｌｉは、アンモニアを反応するために、大きい表面積を有する担体上に分散される。アンモニアはまた、ＬｉＮＨ２を生成するために、ＬｉＨと反応することができる。
ＬｉＨ＋ＮＨ３→ＬｉＮＨ２＋Ｈ２                            （５５）
【０１４８】
また、Ｈ２は、ＬｉＮＨ２を再生するために、Ｌｉ２ＮＨと反応することができる。
Ｈ２＋Ｌｉ２ＮＨ→ＬｉＮＨ２＋ＬｉＨ                        （５６）
別の実施形態では、反応物質は、ＬｉＮＨ２および解離剤の混合物が関与する。原子リチウムを形成するための反応は、
ＬｉＮＨ２＋Ｈ→Ｌｉ＋ＮＨ３                                （５７）
である。
【０１４９】
次いで、Ｌｉは、追加のＨと反応し、ハイドリノを形成することができる。
【０１５０】
原子触媒Ｌｉおよび原子Ｈを生成するための系の他の実施形態は、ＬｉおよびＬｉＢＨ４またはＮＨ４Ｘ（Ｘは、ハロゲン化物等のアニオンである）が関与する。原子Ｌｉ触媒および原子Ｈは、Ｌｉ２およびＬｉＢＨ４の反応によって生成することができる。
Ｌｉ２＋ＬｉＢＨ４→ＬｉＢＨ３＋Ｌｉ＋ＬｉＨ                （５８）
ＮＨ４Ｘは、ＬｉＮＨ２およびＨ２を生成することができる。
Ｌｉ２＋ＮＨ４Ｘ→ＬｉＸ＋ＬｉＮＨ２＋Ｈ２                  （５９）
【０１５１】
次いで、原子Ｌｉは、方程式（３２）および（３７）の反応に従って、生成することができる。別の実施形態では、原子ＬｉおよびＨのハイドリノ反応物質を形成するためのＬｉ／Ｎ系のための反応機構は、
ＮＨ４Ｘ＋Ｌｉ−Ｌｉ→Ｌｉ＋Ｈ＋ＮＨ３＋ＬｉＸ              （６０）
であり、式中、Ｘは、対イオン、好ましくは、ハロゲン化物である。
【０１５２】
原子Ｌｉ触媒は、Ｈ２の解離によって形成される原子ＨとのＬｉ２ＮＨまたはＬｉ３Ｎの反応によって、生成することができる。
Ｌｉ２ＮＨ＋Ｈ→ＬｉＮＨ２＋Ｌｉ                            （６１）
Ｌｉ３Ｎ＋Ｈ→Ｌｉ２ＮＨ＋Ｌｉ                              （６２）
【０１５３】
さらなる実施形態では、反応混合物は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、およびＴｈの窒化物等、Ｌｉに加えて金属の窒化物を含む。反応混合物は、Ｌｉと交換するか、またはＬｉとの混合金属化合物を形成する金属を含んでもよい。金属は、アルカリ、アルカリ土類、および遷移金属からの金属であってもよい。化合物は、アミド、イミド、および窒化物等のＮをさらに含んでもよい。
【０１５４】
一実施形態では、触媒Ｌｉは、ハロゲン化物（Ｘ）交換反応等のアニオン交換反応によって、化学的に生成される。例えば、Ｌｉ金属およびＬｉ−Ｌｉ分子のうちの少なくとも１つは、ハロゲン化物化合物と反応して原子ＬｉおよびＬｉＸを形成する。代替として、ＬｉＸは、金属Ｍと反応して原子ＬｉおよびＭＸを形成する。一実施形態では、リチウム金属は、ランタニドハロゲン化物と反応し、ＬｉおよびＬｉＸを形成し、式中Ｘはハロゲン化物である。一例は、ＬｉおよびＬｉＢｒを形成するためのＬｉ２とのＣｅＢｒ３の反応である。他の実施形態では、Ｋ、Ｃｓ、およびＮａが、Ｌｉに置き換わり、ここで、触媒は、原子Ｋ、原子Ｃｓ、および分子ＮａＨである。
【０１５５】
別の実施形態では、反応混合物は、ハーバー法の反応物質および生成物をさらに含む。生成物は、ＮＨｘ、ｘ＝０、１、２、３、４であり得る。これらの生成物は、ＬｉまたはＬｉを含む化合物と反応し、原子Ｌｉおよび原子Ｈを形成することができる。例えば、Ｌｉ−Ｌｉは、ＮＨｘと反応し、Ｌｉおよび場合によってはＨを形成し得る。
Ｌｉ−Ｌｉ＋ＮＨ３→Ｌｉ＋ＬｉＮＨ２＋Ｈ                    （６３）
Ｌｉ−Ｌｉ＋ＮＨ２→ＬｉＮＨ２＋Ｌｉ                        （６４）
Ｌｉ−Ｌｉ＋ＮＨ２→Ｌｉ２ＮＨ＋Ｈ                          （６５）
他の実施形態では、Ｋ、Ｃｓ、およびＮａが、Ｌｉに置き換わり、ここで、触媒は、原子Ｋ、原子Ｃｓ、および分子ＮａＨである。
【０１５６】
個々の化合物の１つ以上の温度よりも低い温度で溶融する、化合物の混合物が使用され得る。好ましくは、ＬｉおよびＬｉＮＨ２等の反応物質を混合する溶融塩である、共晶混合物が形成され得る。
【０１５７】
反応混合物の化学的性質は、非常に本質的に、反応物質の物理的状態、および溶媒または添加された溶質もしくは合金種の有無に基づいて変化し得る。物理的状態を変化させる本発明の目的は、反応速度を制御すること、およびＨ源からのＨの添加により、持続可能なより低エネルギーの水素の反応を達成するために、熱力学を変化させることである。ＬｉおよびＬｉＮＨ２等の反応物質を含むＬｉ／Ｎ合金系に対して、アルカリ金属、アルカリ土類金属、およびそれらの混合物は、溶媒として機能することができる。例えば、過剰なＬｉは、固体混合物の反応速度および反応熱力学に対して異なる反応速度および反応熱力学を有する、溶媒和ＬｉおよびＬｉＮＨ２反応物質を含むために、ＬｉＮＨ２のための溶融溶媒として機能することができる。前者の効果、すなわち、より低エネルギーの水素の反応の反応速度の制御は、温度、濃度、およびモル比等の溶質および溶媒の特性を制御することによって、調節することができる。原子触媒および原子水素を生成するための反応に続いて、初期の反応物質を再生するために、後者の効果を使用することができる。これは、生成物を水素化によって直接再生することができない場合の手段である。
【０１５８】
反応物質の再生が、溶媒または添加された溶質もしくは合金種によって促進される一実施形態は、リチウム金属が関与し、ここで、Ｌｉの水素化は、Ｌｉが溶媒および反応物質のまま残るように完了しない。Ｌｉ溶媒において、以下の再生反応は、源からのＨの添加によって生じ得、ＬｉＨを形成する。
ＬｉＨ＋Ｌｉ２ＮＨ→２Ｌｉ＋ＬｉＮＨ２                      （６６）
【０１５９】
ＬｉおよびＬｉＮＨ２等の反応物質を含むＬｉ／Ｎ合金系に対して、アルカリ金属、アルカリ土類金属、およびそれらの混合物は、溶媒として機能し得る。一実施形態では、溶媒は、それがＬｉＨをＬｉに還元し、Ｈの放出を伴って不安定な水素化溶媒を形成することができるように選択される。好ましくは、溶媒は、低温安定性を有するＬｉ＋および対応する水素化物を還元する能力を有するＬｉ（過剰）、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、およびＢａの群のうちの１つ以上であり得る。７２７℃の高い融点を有するＢａの場合等の、溶媒の融点が所望よりも高い場合において、溶媒は、共晶混合物を含む溶媒等のより低い融点を有する溶媒を形成するために、金属等の他の溶媒と混合することができる。一実施形態では、１つ以上のアルカリ土類金属は、融点を低下させ、Ｌｉ＋を還元する能力を追加し、対応する水素化溶媒の安定性を減少させるために、１つ以上のアルカリ金属と混合することができる。
【０１６０】
反応物質の再生が、溶媒または添加された溶質もしくは合金種によって促進される別の実施形態は、カリウム金属が関与する。ＬｉＨおよびＬｉＮＨ２の混合物中のカリウム金属は、ＬｉＨをＬｉに還元し、ＫＨを形成し得る。ＫＨは３００℃などの中間温度で熱的に不安定であるため、それは、Ｌｉ２ＮＨのＬｉおよびＬｉＮＨ２へのさらなる水素化を促進し得る。
【０１６１】
したがって、Ｋは、方程式（６６）により与えられる反応を触媒することができる。反応ステップは、
ＬｉＨ＋Ｋ→Ｌｉ＋ＫＨ                                      （６７）
ＫＨ＋Ｌｉ２ＮＨ→Ｋ＋Ｌｉ＋ＬｉＮＨ２                      （６８）
であり、式中、Ｈは、それが、より低エネルギーの水素の生成によって消費される速度で添加される。代替として、Ｋは、ＬｉＨからＬｉおよびＨを触媒的に生成し、ここで、ＬｉＮＨ２は、Ｌｉ２ＮＨの水素化から直接形成される。反応ステップは、
Ｌｉ２ＮＨ＋２Ｈ→ＬｉＨ＋ＬｉＮＨ２                        （６９）
ＬｉＨ＋Ｋ→ＫＨ＋Ｌｉ                                      （７０）
ＫＨ→Ｋ＋Ｈ（ｇ）                                          （７１）
である。水素化物（ＫＨ）の不安定性の好ましい条件に加えて、アミド（ＫＮＨ２）もまた、リチウムアミドのカリウムアミドとの交換が、熱力学的に好ましくならないように、不安定である。Ｋに加えて、Ｎａは、ＬｉＨを還元することができ、より低い蒸気圧を有するため、好ましい金属溶媒である。好適な金属溶媒の他の例は、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、およびＳｎである。溶媒は、２つ以上のアルカリまたはアルカリ土類金属の混合物等の、金属の混合物を含んでもよい。好ましい溶媒は、３８０℃を超えるＬｉ（過剰）およびＮａであり、これは、Ｌｉがこの温度より上でＮａに混和性を有するためである。
【０１６２】
別の実施形態では、アルカリまたはアルカリ土類金属は、方程式（７０〜７１）に従って再生触媒として機能する。一実施形態では、ＬｉＮＨ２は、最初に、ＬｉＮＨ２を溶融することによって、ＬｉＨ／ＬｉＮＨ２混合物から除去される。次いで、金属Ｍは、ＬｉＨからＬｉへの変換を触媒するために添加され得る。Ｍは、蒸留によって選択的に除去することができる。Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、およびＣｓは、比較的に低い温度で分解し、熱分解するアミドを形成する水素化物を形成する。したがって、別の実施形態では、少なくとも１つは、方程式（６７〜７１）により与えられるＫに対する対応する反応に従って、ＬｉＨからＬｉおよびＨへの触媒変換のための反応物質として機能することができる。加えて、Ｓｒ等の一部のアルカリ土類は、安定したアルカリ土類水素化物を形成するための、ＬｉＨおよびアルカリ土類金属の反応によって、ＬｉＨをＬｉに変換する働きをすることができる、非常に安定な水素化物を形成することができる。高温で作動することによって、水素は、主にＬｉとしてであるリチウムインベントリーによる分解によって、アルカリ土類水素化物から供給され得る。反応混合物は、Ｌｉ、ＬｉＮＨ２、Ｘ、および解離剤を含んでもよく、ここで、Ｘは、ＬｉＨからＬｉを生成するために、安定した水素化物を形成する少量のアルカリ土類金属を含む、ＬｉＨ、Ｌｉ２ＮＨ、Ｌｉ３Ｎ等のリチウム化合物であってもよい。水素源は、Ｈ２ガスであってもよい。作動温度は、Ｈが利用可能となるほど十分であってもよい。
【０１６３】
一実施形態では、ＬｉＮＯ３は、一連の共役反応において、ＬｉおよびＨのＬｉＮＨ２源を生成する働きをすることができる。Ｌｉ、ＬｉＮＨ２、およびＬｉＮＯ３を含む触媒反応混合物の一実施形態を考慮されたい。Ｌｉ３Ｎへの、およびＨ２を放出するためのＬｉおよびＬｉＮＨ２の反応は、
【数３６】
2015071536.tif 000037
である。
【０１６４】
水およびリチウムアミドを形成するための、ＬｉＮＯ３との放出されたＨ２の平衡の取れたＨ２還元反応（方程式（７２））は、
【数３７】
2015071536.tif 000038
である。
【０１６５】
次いで、反応方程式（７２）は、生成されたＬｉＮＨ２およびＬｉの残りで続行することができ、方程式（７２）および（７３）により与えられる共役反応は、Ｌｉが完全に消費されるまで起こることができる。全体的な反応は、
【数３８】
2015071536.tif 000039
により与えられる。水は、Ｌｉ、ＬｉＮＨ２、Ｌｉ２ＮＨ、およびＬｉ３Ｎ等の種とのその反応を防止するために、凝結等の方法によって動的に除去されるか、ゲッターと反応させてもよい。
【０１６６】
（例示的なＬｉ触媒反応物質の再生）
本発明は、反応混合物を生成または再生し、該反応中に形成されるいかなる副生物からも、方程式（１）により与えられる状態を形成するための方法およびシステムをさらに含む。例えば、エネルギー反応器の一実施形態では、Ｌｉ、ＬｉＮＨ２、およびＬｉＮＯ３等の触媒反応混合物は、Ｃｏｔｔｏｎ及びＷｉｌｋｉｎｓｏｎに示されるような当業者に既知の方法によって、ＬｉＯＨおよびＬｉ２Ｏ等のいかなる副生物からも再生される。副生物を含む反応混合物の成分は、液体または固体であり得る。混合物は、所望の温度に加熱または冷却され、生成物は、当業者によって既知の手段によって物理的に分離される。一実施形態では、ＬｉＯＨおよびＬｉ２Ｏは固体であり、Ｌｉ、ＬｉＮＨ２、およびＬｉＮＯ３は液体であり、固形成分は、液体成分から分離される。ＬｉＯＨおよびＬｉ２Ｏは、高温でのＨ２での還元によって、または溶融化合物もしくはそれらの含有する混合物の電気分解によって、リチウム金属に変換することができる。電気分解セルは、ＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ、ＣａＣｌ２、およびＮａＣｌのうちの少なくとも１つを含む、共晶溶融塩を含み得る。電気分解セルは、ＢｅＯまたはＢＮ槽等の、Ｌｉによる衝撃に耐性を有する材料から成る。Ｌｉ生成物は、蒸留によって精製することができる。ＬｉＮＨ２は、Ｌｉの窒素との反応、続いて、水素還元等の、当技術分野で既知の手段によって形成される。代替として、ＬｉＮＨ２は、ＬｉのＮＨ３との反応によって直接形成することができる。
【０１６７】
初期の反応混合物が、Ｌｉ、ＬｉＮＨ２、およびＬｉＮＯ３のうちの少なくとも１つを含む場合、Ｌｉ金属は、電気分解等の方法によって再生されてもよく、ＬｉＮＯ３は、Ｌｉ金属から生成することができる。困難な窒素固定ステップを除去する１つの重要なステップは、室温であっても、Ｌｉ３Ｎを形成するためのＬｉ金属のＮ２との反応である。Ｌｉ３Ｎは、Ｈ２と反応し、Ｌｉ２ＮＨおよびＬｉＮＨ２を形成することができる。Ｌｉ３Ｎは、酸素源と反応し、ＬｉＮＯ３を形成することができる。一実施形態では、Ｌｉ３Ｎは、リチウム（Ｌｉ）、窒化リチウム（Ｌｉ３Ｎ）、酸素（Ｏ２）、酸素源、リチウムイミド（Ｌｉ２ＮＨ）、およびリチウムアミド（ＬｉＮＨ２）のうちの少なくとも１つ以上の反応物質または中間体を含む、硝酸リチウム（ＬｉＮＯ３）の合成に使用される。
【０１６８】
一実施形態では、酸化反応は、
【数３９】
2015071536.tif 000040
である。
【０１６９】
硝酸リチウムは、以下の反応によって、ＮＯ２、ＮＯ、およびＯ２のうちの少なくとも１つを使用して、Ｌｉ２ＯおよびＬｉＯＨから再生することができる。
【数４０】
2015071536.tif 000041
酸化リチウムは、蒸気との反応によって、水酸化リチウムに変換することができる。
【数４１】
2015071536.tif 000042
一実施形態では、Ｌｉ２Ｏは、ＬｉＯＨに変換され、その後に、方程式（８１）に従ったＮＯ２およびＮＯとの反応が続く。
【０１７０】
酸化リチウムおよび水酸化リチウムの両方は、硝酸での処理、続いて乾燥によって、硝酸リチウムに変換することができる。
【数４２】
2015071536.tif 000043
【０１７１】
ＬｉＮＯ３は、酸化リチウムまたは水酸化リチウムの硝酸での処理によって作製することができる。次に、硝酸は、ハーバー法、続いてオストワルト法によって、次いで、Ｃｏｔｔｏｎ及びＷｉｌｋｉｎｓｏｎに示されるようなＮＯの水和および酸化によって等の、既知の工業的方法によって生成することができる。一実施形態では、例示的な一連のステップは、
【数４３】
2015071536.tif 000044
である。
【０１７２】
具体的に、ハーバー法は、ある酸化物を含有するα鉄等の触媒を使用して、高い温度および圧力で、Ｎ２およびＨ２からＮＨ３を産生するために使用することができる。アンモニアは、ＬｉからＬｉＮＨ２を形成するために使用することができる。オストワルト法は、高温白金または白金ロジウム触媒等の触媒で、アンモニアをＮＯに酸化するために使用することができる。ＮＯは、酸素および水とさらに反応させ、硝酸を形成することができ、硝酸は、酸化リチウムまたは水酸化リチウムと反応させて、硝酸リチウムを形成することができる。次いで、結晶性硝酸リチウム反応物質は、乾燥によって得られる。別の実施形態では、ＮＯおよびＮＯ２は、酸化リチウムおよび水酸化リチウムのうちの１つ以上と直接反応し、硝酸リチウムを形成する。次いで、再生されたＬｉ、ＬｉＮＨ２、およびＬｉＮＯ３は、所望のモル比で反応器に戻される。さらなる例示的な再生反応では、反応器の一実施形態は、Ｌｉ、ＬｉＮＨ２、およびＬｉＣｏＯ２の反応物質を含む。ＬｉＯＨ、Ｌｉ２Ｏ、およびＣｏ、ならびにその低酸化物は副生物である。反応物質は、ＬｉＯＨおよびＬｉ２ＯのＬｉへの電気分解によって再生することができる。ＬｉＮＨ２は、ＮＨ３またはＮ２、次いでＨとのＬｉの反応によって再生することができる。ＣｏＯ２およびその低酸化物は、酸素との反応によって再生することができる。ＬｉＣｏＯ２は、ＣｏＯ２とのＬｉの反応によって形成することができる。次いで、Ｌｉ、ＬｉＮＨ２、およびＬｉＣｏＯ２は、バッチまたは連続再生プロセスにおいてセルに戻される。ＬｉＩＯ３またはＬｉＩＯ４が混合物の試薬である場合、ＩＯ３−および／またはＩＯ４−は、塩基とのヨウ素またはヨウ化物イオンの反応によって再生されてもよく、ＬｉＩＯ３またはＬｉＩＯ４として沈殿され、乾燥され、脱水されてもよい所望のアニオンへの電気分解をさらに受けることができる。
【０１７３】
（ＮａＨ分子触媒）
さらなる実施形態では、ＭＨ（Ｈは水素であり、Ｍは別の元素である）等の水素を含む化合物は、水素源および触媒源として機能する。一実施形態では、触媒系は、結合エネルギーとｔ電子のイオン化エネルギーの和が近似的にｍ・２７．２ｅＶ及びｍ・（２７．２／２）ｅＶ（式中、ｍは整数である）のうちの１つであるような、Ｍ−Ｈ結合の解離、および連続体エネルギー準位までの原子Ｍそれぞれからのｔ電子のイオン化によって提供される。
【０１７４】
１つのそのような触媒系はナトリウムを含む。ＮａＨの結合エネルギーは、１．９２４５ｅＶである。Ｎａの第１および第２のイオン化エネルギーはそれぞれ、５．１３９０８ｅＶおよび４７．２８６４ｅＶである。これらのエネルギーに基づいて、ＮａＨ分子は、ＮａＨの結合エネルギーおよびＮａからＮａ２＋への二重イオン化（ｔ＝２）が、５４．３５ｅＶ（２Ｘ２７．２ｅＶ）であり、それが、方程式（２）におけるｍ＝２に等しいため、触媒およびＨ源として機能することができる。触媒反応は、
【数４４】
2015071536.tif 000045
により与えられる。また、全体的な反応は、以下の通りである。
【数４５】
2015071536.tif 000046
【０１７５】
参考文献［３０］および参考文献［２０］の第５章に示されるように、水素原子Ｈ（１／ｐ）  ｐ＝１，２，３，．．．１３７は、方程式（１）により与えられるより低エネルギーの状態へのさらなる遷移を受けることができ、ここで、１つの原子の遷移は、そのポテンシャルエネルギーの同時に起こる逆の変化を伴って、ｍ・２７．２ｅＶを共鳴的かつ非放射的に受容する、第２の原子によって触媒される。ｍ・２７．２ｅＶからＨ（１／ｐ’）への共鳴移動によって誘発される、Ｈ（１／ｐ）からＨ（１／（ｐ＋ｍ））への遷移に対する全体的な一般方程式は、
【数４６】
2015071536.tif 000047
によって表される。水素濃度が高い場合、触媒としてＨを伴う、Ｈ（１／３）（ｐ＝３）からＨ（１／４）（ｐ＋ｍ＝４）への遷移（ｐ＝１、ｍ＝１）は、高速であり得る。
【数４７】
2015071536.tif 000048
ハロゲン化物中のＨ−（１／４）の安定した結合、および他の反応種に対するそのイオン化の安定性によって、Ｈ−（１／４）、および反応２Ｈ（１／４）→Ｈ２（１／４）およびＨ−（１／４）＋Ｈ＋→Ｈ２（１／４）によって形成される、対応する分子は、水素の触媒作用の好ましい生成物である。
【０１７６】
ＮａＨ触媒反応は、ＮａＨの結合エネルギー、ＮａからＮａ２＋への二重イオン化（ｔ＝２）、およびＨのポテンシャルエネルギーの和が、８１．５６ｅＶ（３・２７．２ｅＶ）であり、それが、方程式（２）におけるｍ＝３と同等であるため、協奏的であり得る。触媒反応は、
【数４８】
2015071536.tif 000049
により与えられる。また、全体的な反応は、以下の通りであり、
【数４９】
2015071536.tif 000050
式中、Ｈｆａｓｔ＋は、少なくとも１３．６ｅＶの運動エネルギーを有する高速水素原子である。
【０１７７】
一実施形態では、反応混合物は、ＮａＨ分子および水素の源のうちの少なくとも１つを含む。ＮａＨ分子は、方程式（１）により与えられるＨ状態を形成するための触媒として機能し得る。ＮａＨ分子源は、Ｎａ金属、水素源、好ましくは、原子水素、およびＮａＨ（ｓ）のうちの少なくとも１つを含み得る。水素源は、Ｈ２ガスおよび解離剤および水素化物のうちの少なくとも１つであり得る。好ましくは、解離剤および水素化物は、Ｒ−Ｎｉであり得る。好ましくは、解離剤はまた、Ｐｔ／Ｔｉ、Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３、およびＰｄ／Ａｌ２Ｏ３粉末であり得る。固体ＮａＨは、ＮａＨ分子、Ｈ原子、およびＮａ原子のうちの少なくとも１つの源であり得る。
【０１７８】
好ましい実施形態では、原子ナトリウムおよび分子ＮａＨのうちの１つは、金属状、イオン状、もしくは分子状のＮａと、少なくとも１つの他の化合物もしくは元素との間の反応によって提供される。ＮａまたはＮａＨの源は、金属Ｎａ、ＮａＯＨ等のＮａを含む無機化合物、ならびにＣＲＣに示されるＮａＮＨ２、Ｎａ２ＣＯ３、およびＮａ２Ｏ、ＮａＸ（Ｘはハロゲン化物である）、およびＮａＨ（ｓ）等の他の好適なＮａ化合物のうちの少なくとも１つであり得る。他の元素は、Ｈ、置換剤、または還元剤であり得る。反応混合物は、（１）Ｎａ（ｍ）、ＮａＨ、ＮａＮＨ２、Ｎａ２ＣＯ３、Ｎａ２Ｏ、ＮａＯＨ、ＮａＯＨドープＲ−Ｎｉ、ＮａＸ（Ｘはハロゲン化物である）および、ＮａＸドープＲ−Ｎｉのうちの少なくとも１つ等のナトリウム源、（２）Ｈ２ガスおよび解離剤および水素化物等の水素源、（３）アルカリまたはアルカリ土類金属、好ましくは、Ｌｉ等の置換剤、ならびに（４）金属、例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属、ランタニド、Ｔｉ等の遷移金属、アルミニウム、Ｂ等、金属合金、例えばＡｌＨｇ、ＮａＰｂ、ＮａＡｌ、ＬｉＡｌ等、ならびに金属源単体または還元剤との組み合わせ、例えばアルカリ土類ハロゲン化物、遷移金属ハロゲン化物、ランタニドハロゲン化物、およびハロゲン化アルミニウム等のうちの少なくとも１つ等の還元剤のうちの少なくとも１つを含み得る。好ましくは、アルカリ金属還元性物質は、Ｎａである。他の好適な還元性物質は、ＬｉＢＨ４、ＮａＢＨ４、ＬｉＡｌＨ４、またはＮａＡｌＨ４等の金属水素化物を含む。好ましくは、還元剤は、ＮａＯＨと反応し、ＮａＨ分子、ならびにＮａ、ＮａＨ（ｓ）、およびＮａ２Ｏ等のＮａ生成物を形成する。ＮａＨ源は、アルカリもしくはアルカリ土類金属、またはＲ−ＮｉのＡｌ金属間等のＮａＨ触媒を形成するために、還元性物質等の、ＮａＯＨおよび反応物質を含むＲ−Ｎｉであり得る。さらなる例示的な試薬は、アルカリまたはアルカリ土類金属および酸化性物質、例えばＡｌＸ３、ＭｇＸ２、ＬａＸ３、ＣｅＸ３、およびＴｉＸｎ（式中Ｘはハロゲン化物、好ましくはＢｒまたはＩである）である。さらに、反応混合物は、Ｒ−Ｎｉ等の解離剤にドープされてもよいＮａ２ＣＯ３、Ｎａ３ＳＯ４、およびＮａ３ＰＯ４のうちの少なくとも１つ等の、ゲッターまたは分散を含む別の化合物を含み得る。反応混合物は、担体をさらに含んでもよく、ここで、担体は、混合物の少なくとも１つの反応物質でドープされ得る。担体は、好ましくは、反応混合物からのＮａＨ触媒の生成を支持する大きい表面積を有し得る。担体は、Ｒ−Ｎｉ、Ａｌ、Ｓｎ、Ａｌ２Ｏ３、例えばγ、β、またはαアルミナ等、アルミン酸ナトリウム（Ｃｏｔｔｏｎに従って、ベータアルミナは、Ｎａ＋等の存在する他のイオンを有し、理想的な組成物Ｎａ２Ｏ・１１Ａｌ２Ｏ３を有する）、ランタニド酸化物、例えばＭ２Ｏ３（好ましくは、Ｍ＝Ｌａ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｔｂ、Ｇｄ、およびＥｒである）等、Ｓｉ、シリカ、シリケート、ゼオライト、ランタニド、遷移金属、金属合金、例えばＮａとのアルカリおよびアルカリ土類合金、希土類金属、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３またはＳｉＯ２担持Ｎｉ、ならびに他の担持金属、例えばアルミナ担持白金、パラジウム、またはルテニウムの群のうちの少なくとも１つを含み得る。担体は、高表面積を有し、Ｒ−Ｎｉ、ゼオライト、シリケート、アルミネート、アルミナ、アルミナナノ粒子、多孔質Ａｌ２Ｏ３、Ｐｔ、Ｒｕ、またはＰｄ／Ａｌ２Ｏ３、炭素、ＰｔまたはＰｄ／Ｃ、無機化合物、例えばＮａ２ＣＯ３等、シリカおよびゼオライト材料、好ましくは、Ｙゼオライト粉末等の高表面積（ＨＳＡ）材料を含み得る。一実施形態では、Ａｌ２Ｏ３等の担体（および存在する場合、解離剤のＡｌ２Ｏ３担体）は、ランタニド等の還元性物質と反応し、表面修飾担体を形成する。一実施形態では、表面Ａｌは、ランタニドと交換し、ランタニド置換担体を形成する。この担体は、ＮａＯＨ等のＮａＨ分子源でドープされ、ランタニド等の還元性物質と反応させ得る。ランタニドとのランタニド置換担体の後続反応は、それを大幅には変化させず、表面上のドープＮａＯＨは、還元性物質ランタニドとの反応によって、ＮａＨ触媒に還元することができる。
【０１７９】
反応混合物がＮａＨ触媒源を含む一実施形態では、ＮａＨ源は、Ｎａおよび水素源の合金であり得る。合金は、ナトリウム金属および１つ以上の他のアルカリもしくはアルカリ土類金属、遷移金属、Ａｌ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｈｇ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐｔ、Ｐｄ、または他の金属の合金等の、当技術分野で既知の合金のうちの少なくとも１つを含んでもよく、Ｈ源は、Ｈ２または水素化物であってもよい。
【０１８０】
ＮａＨ分子源、ナトリウム源、ＮａＨ源、水素源、置換剤、および還元剤等の試薬は、いかなる所望のモル比であってもよい。それぞれは、０よりも大きく、１００％未満のモル比である。好ましくは、モル比は同様である。
【０１８１】
好ましい実施形態は、ＮａＨおよびＡｌ２Ｏ３粉末上のＰｄの反応混合物を含み、ここで、反応混合物は、Ｈ２の添加によって再生することができる。
【０１８２】
一実施形態では、Ｎａ原子は、表面上に蒸着される。表面は、ＮａＨ分子を形成するために、Ｈ原子源を支持するか、またはＨ原子源であり得る。表面は、水素化され得るＰｔ、Ｒｕ、またはＰｄ／Ａｌ２Ｏ３等の水素化物および水素解離剤のうちの少なくとも１つを含んでもよい。好ましくは、表面積は大きい。蒸着は、Ｎａ原子源を含有する容器からであり得る。Ｎａ源は、加熱によって制御され得る。加熱時にＮａ原子を提供する１つの源は、Ｎａ金属である。表面は、蒸着中に室温などの低温度で維持され得る。Ｎａ被覆表面は、ＮａＨを形成するためのＮａおよびＨの反応を引き起こすために加熱されてもよく、ＮａＨ分子の反応をさらに引き起こし、方程式（１）により与えられるＨ状態を形成し得る。当技術分野でよく知られている他の薄膜蒸着技術には、本発明のさらなる実施形態が含まれる。そのような実施形態には、物理的な噴霧、エレクトロスプレー、エアロゾル、エレクトロアーキング、クヌーセンセル制御放出、ディスペンサーカソードインジェクション、プラズマ蒸着、スパッタリング、ならびにＮａの微細分散液の溶融、Ｎａの電気めっき、およびＮａの化学蒸着等のさらなるコーティング方法およびシステムが含まれる。Ｎａ金属は、ＨまたはＨ源等の別の試薬と反応する際に、ＮａＨを形成するための活性を増加させるために、高表面積材料、好ましくは、Ｎａ２ＣＯ３、炭素、シリカ、アルミナ、Ｒ−Ｎｉ、およびＰｔ、Ｒｕ、またはＰｄ／Ａｌ２Ｏ３上に分散されてもよい。他の分散材料は、Ｃｏｔｔｏｎ  ｅｔ  ａｌ．に示されるような材料等、当技術分野で既知である。
【０１８３】
一実施形態では、還元性物質またはＮａおよびＮａＯＨ等のＮａＨ源を含む、少なくとも１つの反応物質は、反応しＮａＨ触媒を形成するための対応する反応物質蒸気を作製するために、エアロゾル化を受ける。ＮａおよびＮａＯＨは、セル内で反応し、ＮａＨ触媒を形成してもよく、ここで、少なくとも１種は、エアロゾル化を受ける。エアロゾル化した種は、反応しＮａＨ触媒を形成するために、セル内に輸送することができる。エアロゾル化した種を運ぶ手段は、キャリアガスであり得る。反応物質のエアロゾル化は、機械式アジテータ、およびＮａＨ触媒を形成するためにセル内に反応物質を運ぶための希ガス等のキャリアガスを使用して、達成され得る。一実施形態では、ＮａＨおよび還元性物質の源として機能し得るＮａは、荷電され、電気的に分散されることによってエアロゾル化される。ＮａおよびＮａＯＨのうちの少なくとも１つ等の反応物質は、キャリアガス中で機械的にエアロゾル化されてもよく、またはそれらは、超音波エアロゾル化を受けてもよい。反応物質は、蒸気を形成するために、オリフィスを通して強制されてもよい。代替として、反応物質は、蒸気を形成するために気化または昇華されるために、非常に高い温度まで局所的に加熱されてもよい。反応物質は、水素源をさらに含むことができる。水素は、Ｎａと反応しＮａＨ触媒を形成することができる。Ｎａは、蒸気の形態であり得る。セルは、Ｈ２から原子水素を形成するための解離剤を含むことができる。当業者に既知のエアロゾル化を達成するための他の手段は、本発明の一部である。
【０１８４】
一実施形態では、反応混合物は、ＮａまたはＮａ源、ＮａＨまたはＮａＨ源、金属水素化物または金属水素化物源、金属水素化物を形成するための反応物質または反応物質源、水素解離剤、および水素源を含む群のうちの少なくとも１種を含む。反応混合物は、担体をさらに含み得る。金属水素化物を形成するための反応物質は、ランタニド、好ましくは、ＬａまたはＧｄを含み得る。一実施形態では、Ｌａは、ＮａＨと可逆的に反応し、ＬａＨｎ（ｎ＝１，２，３）を形成し得る。一実施形態では、水素化物交換反応は、ＮａＨ触媒を形成する。可逆的な一般反応は、
【数５０】
2015071536.tif 000051
により与えられ得る。方程式（９６）により与えられる反応は、表２に示される他のＭＨ型触媒にも適用される。反応は、解離されて、Ｎａと反応してＮａＨ触媒を形成する原子水素を形成し得る水素の形成を進めることができる。解離剤は、好ましくは、Ｐｔ、Ｐｄ、またはＲｕ／Ａｌ２Ｏ３粉末、Ｐｔ／Ｔｉ、およびＲ−Ｎｉのうちの少なくとも１つである。優先的に、Ａｌ２Ｏ３等の解離剤担体は、少なくともＡｌに対する表面Ｌａ置換を含むか、またはＰｔ、Ｐｄ、またはＲｕ／Ｍ２Ｏ３粉末（Ｍはランタニドである）を含む。解離剤は、反応混合物の残りから分離されてもよく、ここで、セパレータは原子Ｈを通過させる。
【０１８５】
好ましい実施形態は、ＮａＨ、Ｌａ、およびＡｌ２Ｏ３粉末上のＰｄの反応混合物を含み、ここで、反応混合物は、Ｈ２の追加、ふるい分けによるＮａＨおよび水素化ランタンの分離、Ｌａを形成するための水素化ランタンの加熱、ならびにＬａおよびＮａＨの混合によって、一実施形態において再生することができる。代替として、再生は、Ｎａの溶融および液体の除去によってＮａおよび水素化ランタンを分離するステップと、ＮａをＮａＨに水素化するステップと、ＬａおよびＮａＨを混合するステップを伴う。混合は、ボールミル粉砕によってもよい。
【０１８６】
一実施形態では、Ｒ−Ｎｉ等の高表面積材料は、ＮａＸ（Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）でドープされる。ドープＲ−Ｎｉは、ＮａおよびＮａＨのうちの少なくとも１つを形成するために、ハロゲン化物と置き換わる試薬と反応する。一実施形態では、反応物質は、少なくともアルカリまたはアルカリ土類金属、好ましくは、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうちの少なくとも１つである。別の実施形態では、反応物質は、アルカリまたはアルカリ土類水素化物、好ましくは、ＫＨ、ＲｂＨ、ＣｓＨ、ＭｇＨ２、およびＣａＨ２のうちの少なくとも１つである。反応物質は、アルカリ金属およびアルカリ土類水素化物の両方であってもよい。可逆的な一般反応は、
【数５１】
2015071536.tif 000052
により与えられ得る。
【０１８７】
（ＮａＨ触媒を形成するためのＮａＯＨ触媒反応）
ＮａＯＨおよびＮａのＮａ２ＯおよびＮａＨへの反応は、
【数５２】
2015071536.tif 000053
である。
【０１８８】
発熱反応は、ＮａＨ（ｇ）の形成を促進することができる。したがって、Ｎａ金属は、触媒ＮａＨ（ｇ）を形成するための還元性物質として機能することができる。ＮａＨ源との同様の高発熱還元反応を有する好適な還元性物質の他の例は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、例えばＭｇおよびＣａのうちの少なくとも１つ等、金属水素化物、例えば、ＬｉＢＨ４、ＮａＢＨ４、ＬｉＡｌＨ４、またはＮａＡｌＨ４等、Ｂ等、Ａｌ、Ｔｉ等の遷移金属、ランタニド、例えば、Ｌａ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｔｂ、Ｇｄ、およびＥｒのうちの少なくとも１つ等、好ましくは、Ｌａ、Ｔｂ、ならびにＳｍである。好ましくは、反応混合物は、ＮａＨ触媒源を含むＮａＯＨ等のドーパントを有する高表面積材料（ＨＳＡ材料）を含む。好ましくは、高表面積を有する材料上のドーパントの触媒への変換が達成される。変換は、還元反応によって生じてもよい。還元性物質は、ガス流として提供されてもよい。好ましくは、Ｎａは、ガス流として反応器に流入される。好ましい還元性物質、Ｎａに加えて、他の好ましい還元性物質は、他のアルカリ金属、Ｔｉ、ランタニド、またはＡｌである。好ましくは、反応混合物は、ＨＳＡ材料、好ましくは、Ｒ−ＮｉにドープされるＮａＯＨを含み、ここで、還元性物質は、Ｎａまたは金属間Ａｌである。反応混合物は、水素化物またはＨ２ガスおよび解離剤等のＨ源をさらに含み得る。好ましくは、Ｈ源は水素化Ｒ−Ｎｉである。
【０１８９】
一実施形態では、反応温度は、ランタニド等の還元性物質が、Ｒ−Ｎｉ等の触媒源と合金を形成する温度以下に維持される。ランタンの場合、好ましくは、反応温度は、Ｇａｓｓｅｒ及びＫｅｆｉｆによって示されるようなＮｉおよびＬａの合金温度である５３２℃を超えない。さらに、反応温度は、１００°Ｃ〜４５０°Ｃの範囲内等、Ｒ−ＮｉのＡｌ２Ｏ３との反応が、かなりの程度まで生じる温度以下に維持される。
【０１９０】
一実施形態では、方程式（９８）により与えられるような、ＮａＨ触媒を生成するために、反応の生成物として形成されるＮａ２Ｏは、水素源と反応し、ＮａＨ触媒源としてさらに機能することができるＮａＯＨを形成する。一実施形態では、原子水素の存在下での方程式（９８）ｋらのＮａＯＨの再生反応は、
【数５３】
2015071536.tif 000054
である。
【０１９１】
したがって、少量のＮａＯＨおよびＮａは、原子水素源または原子水素とともに、ＮａＨ触媒の触媒源として機能し、それは、方程式（９８〜１０１）により与えられるような複数の再生反応サイクルを通して、大量のハイドリノを形成する。一実施形態では、方程式（１０２）により与えられる反応から、Ａｌ（ＯＨ）３は、ＮａＯＨおよびＮａＨの源として機能することができ、ここで、ＮａおよびＨを伴って、方程式（９８〜１０１）により与えられる反応は、ハイドリノの形成を進める。
【数５４】
2015071536.tif 000055
一実施形態では、金属間Ａｌは、ＮａＨ触媒を形成するための還元性物質として機能する。釣り合った反応は、
【数５５】
2015071536.tif 000056
により与えられる。この発熱反応は、方程式（８８〜９２）により与えられる高発熱反応を促進するために、ＮａＨ（ｇ）の形成を促進することができ、ここで、ＮａＨの再生は、原子水素の存在下でＮａから生じる。
【０１９２】
２つの好ましい実施形態は、約０．５重量％のＮａＯＨ（式中Ｎａは還元性物質として機能する）を含むＮａおよびＲ−Ｎｉの第１の反応混合物、ならびに約０．５重量％のＮａＯＨ（金属間Ａｌは還元性物質として機能する）を含むＲ−Ｎｉの第２の反応混合物を含む。反応混合物は、Ｈ源および還元性物質として機能し得るＮａＯＨおよびＮａＨを添加することによって、再生することができる。
【０１９３】
エネルギー反応器の一実施形態では、ＮａＯＨ等のＮａＨ源は、水素化物および水素ガスおよび解離剤のうちの少なくとも１つ等の水素源の添加によって再生される。水素化物および解離剤は、水素化Ｒ−Ｎｉであり得る。別の実施形態では、ＮａＯＨドープＲ−Ｎｉ等のＮａＨ源は、再水素化、ＮａＨの添加、およびＮａＯＨの添加のうちの少なくとも１つによって再生され、ここで、添加は物理的混合であってもよい。混合は、ボールミル粉砕によって等の手段によって機械的に行われ得る。
【０１９４】
一実施形態では、反応混合物は、ＮａＯＨまたはＮａ２Ｏと反応し、非常に安定な酸化物およびＮａＨを形成する、酸化物形成反応物質をさらに含む。そのような反応物質は、セリウム、マグネシウム、ランタニド、チタン、もしくはアルミニウム、またはそれらの化合物、例えばＡｌＸ３、ＭｇＸ２、ＬａＸ３、ＣｅＸ３、およびＴｉＸｎ（式中Ｘはハロゲン化物、好ましくは、ＢｒまたはＩである）等、ならびに還元化合物、例えばアルカリまたはアルカリ土類金属等を含む。一実施形態では、ＮａＨ触媒源は、その表面上にＮａＯＨ等のナトリウム化合物を含むＲ−Ｎｉを含む。次いで、酸化物形成反応物質例えば、ＡｌＸ３、ＭｇＸ２、ＬａＸ３、ＣｅＸ３、およびＴｉＸｎ、ならびにアルカリ金属ＭとのＮａＯＨの反応は、ＮａＨ、ＭＸ、およびＡｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｌａ２Ｏ３、Ｃｅ２Ｏ３、およびＴｉ２Ｏ３をそれぞれ形成する。
【０１９５】
一実施形態では、反応混合物は、ＮａおよびＮａＨ分子のうちの少なくとも１つを形成するために添加される、ＮａＯＨドープＲ−Ｎｉおよびアルカリまたはアルカリ土類金属を含む。Ｎａは、Ｒ−Ｎｉ等のＨ２ガスまたは水素化物等の源からのＨとさらに反応し、ＮａＨ触媒を形成し得る。ＮａＨの後続触媒反応は、方程式（１）により与えられるＨ状態を形成する。アルカリまたはアルカリ土類金属Ｍの添加は、反応
ＮａＯＨ＋Ｍ→ＭＯＨ＋Ｎａ                                （１０４）
２ＮａＯＨ＋Ｍ→Ｍ（ＯＨ）２＋２Ｎａ                      （１０５）
によって、Ｎａ＋をＮａに還元することができる。Ｍはまた、ＮａＯＨと反応して、ＨならびにＮａを形成し得る。
２ＮａＯＨ＋Ｍ→Ｎａ２Ｏ＋Ｈ２＋ＭＯ                      （１０６）
Ｎａ２Ｏ＋Ｍ→Ｍ２Ｏ＋２Ｎａ                              （１０７）
【０１９６】
次いで、触媒ＮａＨは、方程式（１０６）により与えられるような反応から、ならびにＲ−Ｎｉおよびいかなる添加されたＨ源からのＨとも反応することによって、反応
Ｎａ＋Ｈ→ＮａＨ                                          （１０８）
によって形成され得る。Ｎａは、それが追加のＮａＨ源であるため、好ましい還元性物質である。
【０１９７】
水素を添加して、ＮａＯＨを還元し、ＮａＨ触媒を形成することができる。
ＮａＯＨ＋Ｈ２→ＮａＨ＋Ｈ２Ｏ                            （１０９）
【０１９８】
Ｒ−Ｎｉ中のＨは、ＮａＯＨをＮａ金属、およびポンピングによって除去され得る水に還元し得る。一実施形態では、反応混合物は、ＮａＨ源と反応しＮａＨ触媒を形成する、１つ以上の化合物を含む。源はＮａＯＨであってもよい。化合物は、ＬｉＮＨ２、Ｌｉ２ＮＨ、およびＬｉ３Ｎのうちの少なくとも１つを含み得る。反応混合物は、Ｈ２等の水素源をさらに含み得る。実施形態において、ＮａＨおよび水酸化リチウムを形成するための、水酸化ナトリウムおよびリチウムアミドの反応は、
【数５６】
2015071536.tif 000057
である。
【０１９９】
ＮａＨおよび水酸化リチウムを形成するための、水酸化ナトリウムおよびリチウムイミドの反応は、
【数５７】
2015071536.tif 000058
である。
また、ＮａＨおよび酸化リチウムを形成するための、水酸化ナトリウムおよび窒化リチウムの反応は、
【数５８】
2015071536.tif 000059
である。
【０２００】
（ＮａＨ触媒を形成するためのアルカリ土類水酸化物触媒反応）
一実施形態では、Ｈ源は、触媒ＮａＨを形成するためにＮａ源に提供される。Ｎａ源は金属であり得る。Ｈ源は水酸化物であり得る。水酸化物は、アルカリ、アルカリ土類水酸化物、遷移金属水酸化物、およびＡｌ（ＯＨ）３のうちの少なくとも１つであってもよい。一実施形態では、Ｎａは、水酸化物と反応し、対応する酸化物およびＮａＨ触媒を形成する。水酸化物がＭｇ（ＯＨ）２である一実施形態では、生成物はＭｇＯである。水酸化物がＣａ（ＯＨ）２である一実施形態では、生成物はＣａＯである。アルカリ土類酸化物は、Ｃｏｔｔｏｎに示されるような水酸化物を再生するために、水と反応させることができる。水酸化物は、濾過および遠心分離等の手段によって沈殿物として回収することができる。
【０２０１】
例えば、一実施形態では、ＮａＨ触媒を形成するための反応およびＭｇ（ＯＨ）２のための再生サイクルは、反応
【数５９】
2015071536.tif 000060
により与えられる。
【０２０２】
一実施形態では、ＮａＨ触媒を形成するための反応およびＣａ（ＯＨ）２のための再生サイクルは、反応
【数６０】
2015071536.tif 000061
により与えられる。
【０２０３】
（ＮａＨ触媒を形成するためのＮａ／Ｎ合金反応）
固体および液体状態のナトリウムは金属であり、気体は、共有結合Ｎａ２分子を含む。ＮａＨ触媒を生成するために、固体燃料の反応混合物は、Ｎａ／Ｎ合金反応物質を含む。一実施形態では、反応混合物、固体燃料反応、および再生反応は、Ｌｉ／Ｎ系のものを含み、ここで、固体燃料反応が原子ＬｉおよびＨではなくむしろ分子ＮａＨを生成することを除いて、ＮａがＬｉに置き換わり、触媒は分子ＮａＨである。一実施形態では、反応混合物は、ＮａＨ源と反応しＮａＨ触媒を形成する、１つ以上の化合物を含む。反応混合物は、Ｎａ、ＮａＨ、ＮａＮＨ２、Ｎａ２ＮＨ、Ｎａ３Ｎ、ＮＨ３、解離剤、水素源、例えばＨ２ガスまたは水素化物等、担体、およびゲッター、例えばＮａＸ（Ｘはハロゲン化物である）等の群のうちの少なくとも１つを含み得る。解離剤は、好ましくは、Ｐｔ、Ｒｕ、またはＰｄ／Ａｌ２Ｏ３粉末である。高温度作動に対して、解離剤は、Ｎａに適切に不活性な高表面積担体上にＰｔまたはＰｄを含み得る。解離剤は、炭素またはＰｄ／Ａｌ２Ｏ３上のＰｔまたはＰｄであり得る。後者の担体は、ＮａＡｌＯ２等の材料の表面保護コーティングを含み得る。反応物質は、いかなる重量％で存在してもよい。
【０２０４】
好ましい実施形態は、Ａｌ２Ｏ３粉末上にＮａまたはＮａＨ、ＮａＮＨ２、およびＰｄの反応混合物を含み、ここで、反応混合物は、Ｈ２の添加によって再生され得る。
【０２０５】
一実施形態では、ＮａＮＨ２が、反応混合物に添加される。ＮａＮＨ２は、可逆反応
【数６１】
2015071536.tif 000062
に従ってＮａＨを生成する。
【０２０６】
ハイドリノ反応サイクルにおいて、Ｎａ−ＮａおよびＮａＮＨ２は反応し、ＮａＨ分子およびＮａ２ＮＨを形成し、ＮａＨは、ハイドリノおよびＮａを形成する。したがって、反応は、反応
【数６２】
2015071536.tif 000063
に従って可逆的である。
【０２０７】
一実施形態では、方程式（１１９）のＮａＨは、この反応が触媒を生成するための別の反応であるように、分子状である。
【０２０８】
アンモニアおよび水素化ナトリウムを形成するためのナトリウムアミドおよび水素の反応は、
【数６３】
2015071536.tif 000064
である。
【０２０９】
一実施形態では、この反応は可逆的である。反応は、Ｈ２濃度を増加させることによって、ＮａＨを形成するために促進することができる。代替として、正反応は、解離剤を使用した原子Ｈの形成によって促進することができる。反応は、
【数６４】
2015071536.tif 000065
により与えられる。発熱反応は、ＮａＨ（ｇ）の形成を促進することができる。
【０２１０】
一実施形態では、ＮａＨ触媒は、ＮａＮＨ２および水素、好ましくは、反応方程式（１２１〜１２２）に示されるような原子水素の反応から生成される。反応物質の比は、いかなる所望の量であってもよい。好ましくは、比は、方程式（１２１〜１２２）の比に対してほぼ化学量論的である。触媒を形成するための反応は、ハイドリノを形成するために反応する触媒と置き換わるための、Ｈ２ガスまたは水酸化物等のＨ源の添加により可逆的であり、ここで、触媒反応は方程式（８８〜９５）により与えられ、ナトリウムアミドが、アンモニアのＮａとの反応によって、追加のＮａＨ触媒で形成される。
【数６５】
2015071536.tif 000066
【０２１１】
一実施形態では、ＨＳＡ材料はＮａＮＨ２でドープされる。ドープＨＳＡ材料は、ＮａおよびＮａＨのうちの少なくとも１つを形成するために、アミド基と置き換わる試薬と反応する。一実施形態では、反応物質は、アルカリまたはアルカリ土類金属、好ましくは、Ｌｉである。別の実施形態では、反応物質は、アルカリまたはアルカリ土類水素化物、好ましくは、ＬｉＨである。反応物質は、アルカリ金属およびアルカリ土類水素化物の両方であってもよい。Ｈ２ガス等のＨ源は、水素化物、ＨＳＡ材料、および置換試薬等の反応混合物のいかなる他の試薬によっても提供される源に加えて、さらに提供され得る。
【０２１２】
一実施形態では、ナトリウムアミドは、リチウムとの反応を受け、リチウムアミド、イミド、または窒素物、およびＮａまたはＮａＨ触媒を形成する。リチウムイミドおよびＮａＨを形成するためのナトリウムアミドおよびリチウムの反応は、
【数６６】
2015071536.tif 000067
である。
【０２１３】
リチウムアミドおよびＮａＨを形成するためのナトリウムアミドおよび水素化リチウムの反応は、
【数６７】
2015071536.tif 000068
である。
【０２１４】
リチウムアミドおよびＮａＨを形成するためのナトリウムアミド、リチウム、および水素の反応は、
【数６８】
2015071536.tif 000069
である。
【０２１５】
一実施形態では、混合物の反応はＮａを形成し、反応物質は、以下のような反応によって、触媒ＮａＨを形成するためにＮａと反応するＨ源をさらに含む。
Ｌｉ＋ＮａＮＨ２→ＬｉＮＨ２＋Ｎａ                        （１２７）
および
Ｎａ＋Ｈ→ＮａＨ                                          （１２８）
ＬｉＨ＋ＮａＮＨ２→ＬｉＮＨ２＋ＮａＨ                    （１２９）
【０２１６】
一実施形態では、反応物質は、ＮａＮＨ２、アルカリまたはアルカリ土類金属、好ましくは、Ｌｉ等のＮａＮＨ２のアミド基と置き換わるための反応物質を含み、ＭＨ（Ｍ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、およびＢａ）、Ｈ２および水素解離剤、ならびに水素化物のうちの少なくとも１つ等のＨ源を追加として含み得る。
【０２１７】
Ｍ、ＭＨ、ＮａＨ、ＮａＮＨ２、ＨＳＡ材料、水素化物、および解離剤等の反応混合物の試薬は、いかなる所望のモル比でもある。Ｍ、ＭＨ、ＮａＮＨ２、および解離剤のそれぞれは、０よりも大きく、１００％未満のモル比であり、好ましくは、モル比は同様である。
【０２１８】
分子触媒ＮａＨを生成するための系の他の実施形態は、ＮａおよびＮａＢＨ４またはＮＨ４Ｘ（Ｘはハロゲン化物等のアニオンである）を含む。分子ＮａＨ触媒は、Ｎａ２およびＮａＢＨ４の反応によって生成することができる。
Ｎａ２＋ＮａＢＨ４→ＮａＢＨ３＋Ｎａ＋ＮａＨ              （１３０）
ＮＨ４Ｘは、ＮａＮＨ２およびＨ２を生成することができる。
Ｎａ２＋ＮＨ４Ｘ→ＮａＸ＋ＮａＮＨ２＋Ｈ２                （１３１）
次いで、ＮａＨ触媒は、方程式（１１７〜１２９）の反応に従って生成することができる。別の実施形態では、ハイドリノ触媒ＮａＨを形成するためのＮａ／Ｎ系のための反応機構は、
ＮＨ４Ｘ＋Ｎａ−Ｎａ→ＮａＨ＋ＮＨ３＋ＮａＸ              （１３２）
である。
【０２１９】
（ＮＨ触媒反応物質の調製および再生）
一実施形態では、ＮａＨ分子またはＮａおよび水素化Ｒ−Ｎｉは、Ｌｉベースの反応物質系に関して開示された後のシステムおよび方法によって再生することができる。一実施形態では、Ｎａは、ＮａＨから放出されるＨ２を排出することによって、固体ＮａＨから再生することができる。ＮａＨ分解のための約１３３Ｐａでのプラトー温度は、約５００℃である。ＮａＨは、約１３３Ｐａ、およびＲ−Ｎｉの合金形成および焼結温度以下である５００℃で分解することができる。溶融Ｎａは、Ｒ−Ｎｉから分離することができ、Ｒ−Ｎｉは、再水素化されてもよく、Ｎａおよび水素化Ｒ−Ｎｉは、別の反応サイクルに戻すことができる。水素化物表面上に蒸着されたＮａの場合、再生は、Ｎａを除去するためにポンピングで加熱することによって達成することができ、水素化物は、Ｈ２を導入することによって再水素化することができ、Ｎａ原子は、セルが一実施形態において空にされた後に、再生された水素化物上に再蒸着することができる。
【０２２０】
好ましい実施形態では、別の反応物質に対する１つの反応物質の水素化または脱水素化の競合反応速度が、水素化および非水素化化合物を含む反応混合物を得るために利用される。例えば、ＮａＨ固体の形成は、Ｒ−Ｎｉ水素化物の形成よりも熱力学的に好ましい。しかしながら、約２５℃〜１００℃の範囲等の低温度でのＮａＨ形成の速度は非常に遅い。一方で、Ｒ−Ｎｉ水素化物の形成は、約１３．３ｋＰａ〜３９９ｋＰａの範囲等の適度な圧力において、この温度範囲内で高い速度で続行する。したがって、Ｎａおよび水素化Ｒ−Ｎｉの反応混合物は、ＮａＨを脱水素化するための約４００〜５００℃でのポンピング、約２５〜１００℃への槽の冷却、所望の選択性を達成する期間、Ｒ−Ｎｉを優先的に水素化するための水素の付加、次いで、セルを空にすることによる過剰な水素の除去によってＮａＨ固体およびＲ−Ｎｉから再生することができる。過剰なＮａが存在するか、または過剰になるように添加される一方で、Ｒ−Ｎｉは、選択的に単独で水素化することによって、反復サイクルで使用することができる。これは、Ｒ−Ｎｉの選択的水素化を達成する温度および圧力範囲内での水素の付加によって、次いで、槽が、原子Ｈおよび分子ＮａＨを形成する反応、ならびに方程式（１）により与えられるＨ状態をもたらすための後続反応を開始するために加熱される前に、過剰な水素を除去することによって、達成することができる。代替として、ＮａおよびＲ−Ｎｉ等の水素源を含む反応混合物は、水素化物を形成するために水素化されてもよく、ＮａＨ固体は、異なる反応速度に基づいて選択性を達成する温度および圧力範囲ならびに期間でのポンピングによって、選択的に脱水素化することができる。
【０２２１】
粉末触媒源および還元性物質等の粉末反応物質を有する一実施形態では、還元性物質粉末は、触媒源粉末と混合される。例えば、ＮａＨ触媒をもたらすＮａＯＨドープＲ−Ｎｉは、それぞれランタニドまたはＮａＨ等の金属または金属水素化物粉末と混合される。反応混合物の少なくとも１つの他の種でドープまたは被覆される解離剤、担体、またはＨＡＳ材料等の固体材料を有する反応混合物の一実施形態では、混合は、ボールミル粉砕または初期湿潤法によって達成することができる。一実施形態では、表面は、ＮａＯＨまたはＮａＸ（Ｘはハロゲン化物等の対アニオンである）等の種の溶液への表面の浸漬、続いて乾燥によって被覆され得る。代替として、ＮａＯＨは、当技術分野でよく知られているようなＲ−Ｎｉをエッチングするための方法と同一の方法を使用して、濃縮ＮａＯＨ（脱酸素化）でエッチングすることによって、Ｎｉ／Ａｌ合金またはＲ−Ｎｉに組み込むことができる。一実施形態では、ＮａＯＨ等の種でドープされたＲ−Ｎｉ等のＨＳＡ材料は、Ｎａ等の還元性物質と反応し、ハイドリノを形成するために反応するＮａＨ触媒を形成する。次いで、Ｎａ等の過剰な還元性物質は、好ましくは高温での真空下での蒸発によって、生成物から除去され得る。還元性物質は、再循環されるために凝縮することができる。別の実施形態では、還元性物質および生成物種のうちの少なくとも１つは、気体または溶媒等の液体等の輸送媒体を使用することによって除去され、除去された種は、輸送媒体から単離される。種は、沈殿、濾過、または遠心分離等の当技術分野でよく知られている手段によって単離することができる。種は、直接再循環されるか、または再循環に好適な化学形態にさらに反応されてもよい。加えて、ＮａＯＨは、Ｈ還元によって、または水蒸気ガス流との反応によって再生され得る。前者の場合、過剰なＮａは、好ましくは高温での真空下での蒸発によって除去され得る。代替として、反応生成物は、水等の好適な溶媒で洗浄することによって除去することができ、ＨＳＡ材料は乾燥されてもよく、初期反応物質が添加されてもよい。個別に、生成物は、当業者に既知の方法によって元の反応物質に再生され得る。あるいは、Ｒ−Ｎｉを洗浄することによって分離されるＮａＯＨ等の反応生成物は、それを再生するためのＲ−Ｎｉのエッチングプロセスに使用することができる。ＨＳＡ材料と反応する反応物質を含む一実施形態では、酸化物等の生成物は、生成物を除去するために希酸等の溶媒で処理され得る。次いで、除去された生成物が既知の方法によって再生されてもよい一方で、ＨＳＡ材料は、再ドープおよび再利用されてもよい。
【０２２２】
アルカリ金属等の還元性物質は、Ｃｏｔｔｏｎに示されるような当業者に既知の方法およびシステムを使用して、対応する化合物、好ましくはＮａＯＨまたはＮａ２Ｏを含む生成物から再生することができる。一方法は、共晶混合物等の混合物中の電気分解を含む。さらなる実施形態では、還元性物質生成物は、ランタニド金属酸化物（例えば、Ｌａ２Ｏ３）等の少なくともある程度の酸化物を含み得る。水酸化物または酸化物は、ＮａＣｌまたはＬａＣｌ３等の対応する塩を形成するために、塩酸等の弱酸に溶解することができる。酸での処理は、気相反応であってもよい。気体は、低圧力で流動し得る。塩は、元の還元性物質を形成するために、アルカリまたはアルカリ土類金属等の生成物還元性物質で処理することができる。一実施形態では、第２の還元性物質は、アルカリ土類金属、好ましくは、Ｃａであり、ここで、ＮａＣｌまたはＬａＣｌ３は、ＮａまたはＬａ金属に還元される。当業者に既知の方法は、全体として参照することにより本明細書に組み入れられるＣｏｔｔｏｎに示される。ＣａＣｌ３の追加の生成物は、同様に回収および再循環される。代替の実施形態では、酸化物は、高温でＨ２で還元される。
【０２２３】
ＮａＡｌＨ４が還元性物質である一実施形態では、生成物は、Ｒ−Ｎｉ生成物から分離される必要がないＮａおよびＡｌを含む。Ｒ−Ｎｉは、分離することなく触媒源として再生される。再生は、ＮａＯＨの添加によってもよい。ＮａＯＨは、再利用のために乾燥されるＲ−ＮｉのＡｌを部分的にエッチングしてもよい。代替として、ＮａおよびＡｌは、ｉｎ  ｓｉｔｕで反応するか、または反応生成混合物から分離され、Ｃｏｔｔｏｎによって示されるように、ＮａＡｌＨ４を直接形成するために、またはＮａＡｌＨ４を形成するためにＡｌとの回収されたＮａＨの反応によって、Ｈ２と反応する。
【０２２４】
Ｒ−Ｎｉは、ＮａＨ触媒源としてＮａＯＨを有する好ましいＨＳＡ材料である。一実施形態では、製造業者からのＮａ含有量は、Ｒ−Ｎｉ１グラム当たり約０．０１ｍｇ〜１００ｍｇの範囲内、好ましくは、Ｒ−Ｎｉ１グラム当たり約０．１ｍｇ〜１０ｍｇの範囲内、最も好ましくは、Ｒ−Ｎｉ１グラム当たり約１ｍｇ〜１０ｍｇのＮａの範囲内である。Ｒ−ＮｉまたはＮｉ合金は、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｆｅ、およびＣｒのうちの少なくとも１つ等の促進剤をさらに含むことができる。Ｒ−Ｎｉまたは合金は、Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ  Ｄａｖｉｄｓｏｎ  Ｒａｎｅｙ  ２４００、Ｒａｎｅｙ  ２８００、Ｒａｎｅｙ  ２８１３、Ｒａｎｅｙ  ３２０１、およびＲａｎｅｙ  ４２００のうちの少なくとも１つ、好ましくは２４００、またはこれらの材料のエッチングされた、またはＮａでドープされた実施形態であり得る。Ｒ−ＮｉのＮａＯＨ含有量は、約１．０１〜１０００倍の範囲内の倍数で増加してもよい。固体ＮａＯＨは、ボールミル粉砕等の手段による混合によって添加することができ、または所望の濃度またはｐＨを達成するために、溶液に溶解され得る。溶液を、Ｒ−Ｎｉに添加することができ、水を蒸発させてドーピングを達成する。ドーピングは、Ｒ−Ｎｉ１グラム当たり約０．１μｇ〜１００ｍｇの範囲内、好ましくは、Ｒ−Ｎｉ１グラム当たり約１μｇ〜１００μｇの範囲内、最も好ましくは、Ｒ−Ｎｉ１グラム当たり約５μｇ〜５０μｇの範囲内であり得る。一実施形態では、０．１ｇのＮａＯＨが、１００ｍｌの蒸留水に溶解され、１０ｍｌのＮａＯＨ溶液が、約０．１重量％のＮａの初期全含有量を有するロット＃２８００／０５３１０等の、Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙからの５００ｇのデカントされていないＲ−Ｎｉに添加される。次いで、混合物は乾燥される。乾燥は、６５時間、真空下で５０℃で加熱することによって達成され得る。別の実施形態では、ドーピングは、Ｒ−Ｎｉ１グラム当たり約１〜１０ｍｇのＮａＯＨ等、Ｒ−ＮｉでＮａＯＨをボールミル粉砕することによって達成され得る。
【０２２５】
Ｒ−Ｎｉは、標準Ｒ−Ｎｉ乾燥手順に従って乾燥することができる。Ｒ−Ｎｉはデカントされ、真空下で約１０〜５００℃の温度範囲内で乾燥することができ、好ましくは、５０℃で乾燥される。乾燥時間は、約１時間〜２００時間の範囲内であり得、好ましくは、期間は約６５時間である。一実施形態では、乾燥Ｒ−ＮｉのＨ含有量は、約１ｍｌ〜１００ｍｌ  Ｈ／ｇ  Ｒ−Ｎｉの範囲内であり、好ましくは、乾燥Ｒ−ＮｉのＨ含有量は、約１０〜５０ｍｌ  Ｈ／ｇ  Ｒ−Ｎｉの範囲内である（ここで、ｍｌの気体はＳＴＰである）。乾燥中および後の乾燥温度、時間、真空圧力、およびもしあれば、Ｈｅ、Ａｒ、またはＨ２等の気体流は、乾燥および所望のＨ含有量を達成するために制御される。
【０２２６】
ＮａＯＨ等のＮａＨ触媒源でドープされるＲ−Ｎｉの一実施形態では、Ｎｉ／Ａｌ合金からのＲ−Ｎｉの調製は、ＮａＯＨ水溶液で合金をエッチングするステップを含む。ＮａＯＨの濃度、エッチング時間、およびすすぎ水の交換は、ＮａＯＨの混入の所望のレベルを達成するために変化させることができる。一実施形態では、ＮａＯＨ溶液は無酸素である。モル濃度は、約１〜１０Ｍの範囲内、好ましくは、約５〜８Ｍの範囲内、最も好ましくは、約７Ｍである。一実施形態では、合金は、約５０℃で約２時間、ＮａＯＨと反応する。次いで、溶液は、Ａｌ（ＯＨ）３沈殿物が形成されるまで、脱イオン水等の水で希釈される。その場合、水溶性Ｎａ［Ａｌ（ＯＨ）４］を形成するＡｌ（ＯＨ）３とのＮａＯＨの両性反応は、ＮａＯＨがＲ−Ｎｉに混入されるように、少なくとも部分的に防止される。混入は、デカントすることなくＲ−Ｎｉを乾燥させることによって達成され得る。希釈液のｐＨは、８〜１４の範囲内、好ましくは、９〜１２の範囲内、最も好ましくは、約１０〜１１であり得る。アルゴンを、約１２時間溶液を通して泡立てることができ、次いで、溶液は乾燥され得る。
【０２２７】
ハイドリノ（方程式（１）により与えられる状態を有するＨ）を形成するための還元性物質および触媒源の反応に続いて、還元性物質および触媒源は再生される。一実施形態では、反応生成物は分離される。還元性物質生成物は、触媒源の生成物から分離され得る。還元性物質および触媒源のうちの少なくとも１つが粉末である一実施形態では、生成物は、粒子のサイズ、形状、重量、密度、磁性、または誘電率のうちの少なくとも１つに基づいて、機械的に分離される。サイズおよび形状に著しい差を有する粒子は、ふるいを使用して機械的に分離することができる。密度に大きな差を有する粒子は、浮力差によって分離することができる。磁化率に大きな差を有する粒子は、磁気的に分離することができる。誘電率に大きな差を有する粒子は、静電的に分離することができる。一実施形態では、生成物は、いかなる焼結も逆にするために粉砕される。粉砕はボールミルによってもよい。
【０２２８】
当業者によって既知の方法を、日常の実験の適用によって本発明の分離に適用することができる。概して、機械的分離は、全体として参照することにより本明細書に組み入れられるＥａｒｌｅに記載されるように、沈降、遠心分離、濾過、およびふるい分けの４つの群に分類することができる。好ましい実施形態では、粒子の分離は、ふるい分けおよび分級機の使用のうちの少なくとも１つによって達成される。粒子のサイズおよび形状は、生成物の所望の分離を達成するために出発材料において選択することができる。
【０２２９】
さらなる実施形態では、還元性物質は、粉末であるか、または粉末に変換され、ＨＳＡ材料等の生成反応混合物の他の成分から機械的に分離される。実施形態では、Ｎａ、ＮａＨ、およびランタニドは、還元性物質および還元性物質源のうちの少なくとも１つを含み、ＨＳＡ材料成分はＲ−Ｎｉである。還元性物質生成物は、いかなる未反応の非粉末還元性物質金属をも水素化物に変換することによって、生成混合物から分離することができる。水素化物は、水素の付加によって形成され得る。金属水素化物は、粉末を形成するために粉砕され得る。次いで、粉末は、粒子のサイズの差に基づいて、触媒源の生成物等の他の生成物から分離され得る。分離は、分離をもたらすために、あるサイズ範囲に対して選択的である一連のふるいにわたって、混合物を撹拌することによってもよい。代替として、またはふるい分けと組み合わせて、Ｒ−Ｎｉ粒子は、粒子間の大きな磁化率の差に基づいて、金属水素化物または金属粒子から分離される。還元されたＲ−Ｎｉ生成物は、磁性であり得る。未反応ランタニド金属および水素化金属、ならびにＬａ２Ｏ３等のいかなる酸化物もそれぞれ、弱常磁性およ反磁性である。生成混合物は、磁石へのＲ−Ｎｉ生成物粒子のより強い付着および引力、ならびに２種類の粒子のサイズの差のうちの少なくとも１つに基づいて、分離をもたらすために、単独で、または１つ以上のふるいと組み合わせて、一連の強磁石にわたって撹拌することができる。ふるいの使用および印加された磁場の一実施形態では、後者は、還元性物質生成物の弱常磁性または反磁性粒子が、それらのより大きいサイズの理由から、ふるい上で保持される一方で、ふるいを通してより小さいＲ−Ｎｉ生成物粒子を引き込むために、重力にさらなる力を追加する。アルカリ金属は、加熱することによって、および任意選択で、真空を印加することによって、対応する水素化物から回収され得る。発生水素は、反復的な反応−再生サイクルの別のバッチにおいて、アルカリ金属と反応させることができる。種々の段階におけるサイクルにおいて、２つ以上のバッチがある場合がある。水素化物およびいかなる他の化合物も、分離され、次いで、水素化物からの金属の形成とは別に金属を形成するために反応させ得る。
【０２３０】
一実施形態では、反応混合物は、好ましくは、反応物質がＲ−Ｎｉ等のＨＳＡ材料の表面上にある場合に、蒸着技術によって再生される。表面上のＮａＨ触媒源、およびＨＳＡ材料等のＮａＨ触媒の形成を支持する材料のうちの少なくとも１つを含む、他の被覆された所望の反応物質を有するさらなる実施形態では、反応物質は、Ｒ−Ｎｉ等のＨＳＡ材料とガス流を反応させることによってもたらされる。堆積された反応物質は、Ｎａ、ＮａＨ、Ｎａ２Ｏ、ＮａＯＨ、Ａｌ、Ｎｉ、ＮｉＯ、ＮａＡｌ（ＯＨ）４、β−アルミナ、Ｎａ２Ｏ・ｎＡｌ２Ｏ３（ｎ＝１〜１０００、好ましくは、１１の整数）、Ａｌ（ＯＨ）３、およびα、β、およびγ形態のＡｌ２Ｏ３の群のうちの少なくとも１つを含み得る。所望の反応物質であるか、または所望の反応物質に変換される蒸着された元素、化合物、中間体、および種、ならびにガス流の配列および組成、およびガス流から反応物質を形成するための化学反応は、蒸着の当業者によってよく知られている。例えば、アルカリ金属は直接蒸着することができ、Ａｌ等の低蒸気圧を有するいかなる金属も、ガス状ハロゲン化物または水素化物から蒸着することができる。さらに、Ｎａ２Ｏ等の酸化物生成物は、水素源と反応し、ＮａＯＨ等の水酸化物を形成することができる。水素源は、ＮａＯＨを再生するために、水蒸気ガス流を含み得る。代替として、ＮａＯＨは、Ｈ２またはＨ２源を使用して形成することができる。加えて、Ｒ−Ｎｉ等のＨＡＳ材料の水素化は、水素ガスを供給し、ポンピング等の手段によって過剰な水素を除去することによって達成することができる。ＮａＯＨは、水蒸気または水素ガス等の源からの反応したＨの全モルを正確に制御することによって、化学量論的に再生され得る。この段階で形成されるいかなる追加のＮａまたはＮａＨは、蒸発、ならびに分解および蒸発のそれぞれによって除去され得る。代替として、Ｎａ２Ｏまたは過剰なＮａＯＨ等の酸化物または水酸化物生成物は、除去することができる。これは、蒸留または蒸発によって除去され得るＮａＩ等のハロゲン化物への変換によって達成することができる。蒸発は、加熱で、および高温で真空を維持することによって達成することができる。ハロゲン化物への変換は、ＨＩ等の酸との反応によって達成され得る。処理は、酸性ガスを含むガス流によってもよい。別の実施形態では、いかなる過剰なＮａＯＨも昇華によって除去される。これは、Ｃｏｔｔｏｎによって示されるように、３５０〜４００℃の温度範囲内での真空下で生じる。反応物質のいかなる蒸発、蒸留、輸送、ガス流プロセス、または関連プロセスは、キャリアガスをさらに含むことができる。キャリアガスは、希ガス等の不活性ガスであり得る。さらなるステップは、機械的混合または分離を含み得る。例えば、ＮａＯＨおよびＮａＨは、それぞれボールミル粉砕およびふるい分け等の方法によって、機械的に堆積または除去することもできる。
【０２３１】
余剰が、Ｎａ等の所望の第１の元素以外の元素である場合、他の元素は、当技術分野で既知の方法を使用して、Ｎａ等の第２の元素によって置換されてもよい。ステップは、過剰な還元性物質の蒸発を含み得る。Ｒ−Ｎｉ等の大表面積材料はエッチングされ得る。エッチングは、塩基、好ましくはＮａＯＨによって行なうことができる。エッチングされた生成物は、デカントおよび場合によっては遠心分離による等、機械的に除去される水などのいかなる溶媒の実質的に全てでデカントされ得る。エッチングされたＲ−Ｎｉは、真空下で乾燥され、再循環することができる。
【０２３２】
（追加のＭＨ型触媒および反応）
ＭＨ型の別の触媒系はアルミニウムを含む。ＡｌＨの結合エネルギーは２．９８ｅＶである。Ａｌの第１および第２のイオン化エネルギーはそれぞれ、５．９８５７６８ｅＶおよび１８．８２８５５ｅＶである。これらのエネルギーに基づいて、ＡｌＨ分子は、ＡｌＨの結合エネルギーおよびＡｌからＡｌ２＋への二重イオン化（ｔ＝２）が、２７．７９ｅＶ（２７．２ｅＶ）であり、それが、方程式（２）におけるｍ＝１に等しいため、触媒およびＨ源として機能することができる。触媒反応は、
【数６９】
2015071536.tif 000070
により与えられる。また、全体的な反応は、以下の通りである。
【数７０】
2015071536.tif 000071
【０２３３】
一実施形態では、反応混合物は、ＡｌＨ分子およびＡｌＨ分子源のうちの少なくとも１つを含む。ＡｌＨ分子源は、Ａｌ金属および水素源、好ましくは、原子水素を含み得る。水素源は、水素化物、好ましくは、Ｒ−Ｎｉであり得る。別の実施形態では、触媒ＡｌＨは、還元性物質とのＡｌの酸化物または水酸化物の反応によって生成される。還元性物質は、すでに示されているＮａＯＨ還元性物質のうちの少なくとも１つを含む。一実施形態では、Ｈ源は、触媒ＡｌＨを形成するためにＡｌ源に提供される。Ａｌ源は金属であり得る。Ｈ源は水酸化物であり得る。水酸化物は、アルカリ、アルカリ土類水酸化物、遷移金属水酸化物、およびＡｌ（ＯＨ）３のうちの少なくとも１つであり得る。
【０２３４】
ラネーニッケルは、以下の２つの反応ステップによって調製することができる。
【数７１】
2015071536.tif 000072
Ｎａ［Ａｌ（ＯＨ）４］は、濃縮ＮａＯＨに容易に溶解される。それは、脱酸素水中で洗浄することができる。調製されたＮｉは、Ａｌ（約１０重量％であるが、異なる場合がある）を含有し、多孔質であり、大きい表面積を有する。それは、Ｎｉ格子およびＮｉ−ＡｌＨｘ（ｘ＝１，２，３）の形態の両方で、大量のＨを含有する。
【０２３５】
Ｒ−Ｎｉは、別の元素と反応し、ＡｌＨ分子の化学的放出を引き起こし得、次いで、それは、方程式（１３３〜１３５）により与えられる反応に従って、触媒作用を受ける。一実施形態では、ＡｌＨ放出は、還元反応、エッチング、または合金形成によって引き起こされる。１つのそのような他の元素Ｍは、Ｒ−ＮｉのＮｉ部分と反応して、ＡｌＨｘ成分に、続いて触媒作用を受けるＡｌＨ分子を放出させる、アルカリまたはアルカリ土類金属である。一実施形態では、Ｍは、ＡｌＨを形成するためにＨとさらに反応し得るＡｌ金属を形成するために、Ａｌ水酸化物または酸化物と反応させることができる。反応は、加熱によって開始することができ、速度は、温度を制御することによって制御され得る。Ｍ（アルカリまたはアルカリ土類金属）およびＲ−Ｎｉは、いかなる所望のモル比であってもよい。ＭおよびＲ−Ｎｉの各々は、０よりも大きく、１００％未満のモル比である。好ましくは、ＭおよびＲ−Ｎｉのモル比は同様である。
【０２３６】
一実施形態では、Ａｌ原子は表面上に蒸着される。表面は、ＡｌＨ分子を形成するために、Ｈ原子源を支持するか、またはＨ原子源であり得る。表面は、水素化物および水素解離剤のうちの少なくとも１つを含み得る。表面は、水素化され得るＲ−Ｎｉであってもよい。蒸着は、Ａｌ原子源を含む容器からであり得る。Ａｌ源は、加熱によって制御され得る。加熱時にＡｌ原子をもたらす１つの源は、Ａｌ金属である。表面は、蒸着中に室温などの低温で維持することができる。Ａｌ被覆表面は、ＡｌＨを形成する、ＡｌおよびＨの反応を引き起こすために加熱され得、方程式（１）により与えられるＨ状態を形成するように、ＡｌＨ分子の反応をさらに引き起こし得る。Ａｌおよび金属等の他の原子のうちの少なくとも１つの層を形成するための、当技術分野でよく知られている他の薄膜蒸着技術は、本発明のさらなる実施形態を成す。そのような実施形態には、物理的な噴霧、エレクトロスプレー、エアロゾル、エレクトロアーキング、クヌーセンセル制御放出、ディスペンサーカソードインジェクション、プラズマ蒸着、スパッタリング、ならびにＡｌの微細分散液の溶融、Ａｌの電気めっき、およびＡｌの化学蒸着等のさらなるコーティング方法およびシステムが含まれる。
【０２３７】
一実施形態では、ＡｌＨ源は、Ｒ−Ｎｉ、またはＮｉ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、ならびに他の元素および化合物のうちの少なくとも１つを含む合金等の、当技術分野で既知のＲ−Ｎｉおよび他のラネー金属、またはＡｌの合金を含む。Ｒ−Ｎｉまたは合金は、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｆｅ、およびＣｒのうちの少なくとも１つ等の促進剤をさらに含むことができる。Ｒ−Ｎｉは、Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ  Ｒａｎｅｙ  ２４００、Ｒａｎｅｙ  ２８００、Ｒａｎｅｙ  ２８１３、Ｒａｎｅｙ  ３２０１、Ｒａｎｅｙ  ４２００、または２４００、またはこれらの材料のエッチングされた、またはＮａでドープされた実施形態のうちの少なくとも１つであり得る。ＡｌＨ触媒系の別の実施形態では、触媒源はＮｉ／Ａｌ合金を含み、ここで、Ａｌ：Ｎｉの比は、約１０〜９０％、好ましくは、約１０〜５０％、より好ましくは、約１０〜３０％の範囲内である。触媒源は、パラジウムまたは白金を含んでもよく、ラネー金属としてＡｌをさらに含んでもよい。
【０２３８】
ＡｌＨ源は、ＡｌＨ３をさらに含み得る。ＡｌＨ３は、ＮｉＡｌＨｘ合金を形成するために、Ｎｉ上に、またはＮｉとともに堆積され得る。合金は、アルカリまたはアルカリ土類金属等の金属の添加によって活性化され得る。一実施形態では、反応混合物は、ＡｌＨ３、Ｒ−Ｎｉ、およびアルカリ金属等の金属を含む。金属は、容器からの蒸発によって、または高温でＲ−Ｎｉ上に流れ落ちる源からの重力送りによって供給され得る。一実施形態では、ＡｌＨ分子またはＡｌおよび水素化Ｒ−Ｎｉは、他の反応物質系に関して開示された後のシステムおよび方法によって再生することができる。
【０２３９】
ＭＨ型の別の触媒系は、塩素を含む。ＨＣｌの結合エネルギーは、４．４７０３ｅＶである。Ｃｌの第１、第２、および第３のイオン化エネルギーはそれぞれ、１２．９６７６４ｅＶ、２３．８１４ｅＶ、および３９．６１ｅＶである。これらのエネルギーに基づいて、ＨＣｌは、ＨＣｌの結合エネルギーおよびＣｌからＣｌ３＋への三重イオン化（ｔ＝３）が、８０．８６ｅＶ（３・２７．２ｅＶ）であり、それが、方程式（２）におけるｍ＝３に等しいため、触媒およびＨ源として機能することができる。触媒反応は、
【数７２】
2015071536.tif 000073
により与えられる。また、全体的な反応は、以下の通りである。
【数７３】
2015071536.tif 000074
【０２４０】
一実施形態では、反応混合物は、ＨＣｌまたはＨＣｌ源を含む。源は、ＮＨ４Ｃｌまたは固体酸、およびアルカリまたはアルカリ土類塩化物等の塩化物であり得る。固体酸は、ＭＨＳＯ４、ＭＨＣＯ３、ＭＨ２ＰＯ４、およびＭＨＰＯ４のうちの少なくとも１つであり得、ここで、Ｍは、アルカリまたはアルカリ土類カチオン等のカチオンである。他のそのような固体酸は、当業者に既知である。一実施形態では、反応物質は、アルカリまたはアルカリ土類ハロゲン化物、好ましくは塩化物中のＨＣｌ等の、イオン格子中のＨＣｌ触媒を含む。一実施形態では、反応混合物は、Ｈ２ＳＯ４等の強酸およびＮａＣｌ等のイオン化合物を含む。ＮａＣｌ等のイオン化合物との酸の反応は、ハイドリノ触媒およびＨ源として機能する、結晶格子中のＨＣｌを生成する。
【０２４１】
概して、結合エネルギーとｔ電子のイオン化エネルギーの和が近似的にｍ・２７．２ｅＶ（式中、ｍは整数である）であるような、Ｍ−Ｈ結合の解離、および連続体エネルギー準位までの原子Ｍそれぞれからのｔ電子のイオン化によって提供される、ハイドリノを産生するためのＭＨ型水素触媒は、表２に示される。各ＭＨ触媒は１列目に示され、対応するＭ−Ｈ結合エネルギーは２列目に示される。１列目に示されるＭＨ種の原子Ｍは、イオン化され、２列目の結合エネルギーの添加を伴い、ｍ・２７．２ｅＶの反応の正味エンタルピーを提供する。触媒のエンタルピーは８列目に示され、ｍは、９列目に示される。イオン化に関与する電子は、イオン化ポテンシャル（イオン化エネルギーまたは結合エネルギーとも呼ばれる）とともに示される。例えば、ＮａＨの結合エネルギー、１．９２４５ｅＶは２列目に示される。原子またはイオンの第ｎの電子のイオン化ポテンシャルは、ＩＰｎによって表され、ＣＲＣによって示される。それは、例えば、Ｎａ＋５．１３９０８ｅＶ→Ｎａ＋＋ｅ−およびＮａ＋＋４７．２８６４ｅＶ→Ｎａ２＋＋ｅ−である。第１のイオン化ポテンシャル、ＩＰ１＝５．１３９０８ｅＶ、および第２のイオン化ポテンシャル、ＩＰ２＝４７．２８６４ｅＶは、２列目および３列目にそれぞれ示される。ＮａＨ結合の解離およびＮａの二重イオン化に対する反応の正味エンタルピーは、８列目に示されるように５４．３５ｅＶであり、９列目に示されるように方程式（２）におけるｍ＝２である。さらに、Ｈは、表２に示されるＭＨ分子の各々と反応することができ、例示的な方程式（９２）により与えられるようなＭＨの触媒反応生成物単独に対して、１増加する量子数ｐを有するハイドリノ（方程式（１））を形成する。
【０２４２】
【表２】
2015071536.tif 000075
【０２４３】
ＭＨ型触媒の他の実施形態では、反応物質は、ＳｂＨ、ＳｉＨ、ＳｎＨ、およびＩｎＨの源を含む。触媒ＭＨを提供する実施形態では、源は、ＭならびにＨ２およびＭＨｘの源のうちの少なくとも１つ、例えば、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、およびＩｎおよびＨ２源、ならびにＳｂＨ３、ＳｉＨ４、ＳｎＨ４、およびＩｎＨ３のうちの少なくとも１つ等を含む。
【０２４４】
反応混合物は、Ｈ源および触媒源をさらに含み得、ここで、Ｈおよび触媒のうちの少なくとも１つの源は、固体酸またはＮＨ４Ｘ（Ｘはハロゲン化物、好ましくは、ＨＣｌ触媒を形成するためのＣｌである）であり得る。好ましくは、反応混合物は、ＮＨ４Ｘ、固体酸、ＮａＸ、ＬｉＸ、ＫＸ、ＮａＨ、ＬｉＨ、ＫＨ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｋ、担体、水素解離剤、およびＨ２のうちの少なくとも１つを含み得る（Ｘはハロゲン化物、好ましくは、Ｃｌである）。固体酸は、ＮａＨＳＯ４、ＫＨＳＯ４、ＬｉＨＳＯ４、ＮａＨＣＯ３、ＫＨＣＯ３、ＬｉＨＣＯ３、Ｎａ２ＨＰＯ４、Ｋ２ＨＰＯ４、Ｌｉ２ＨＰＯ４、ＮａＨ２ＰＯ４、ＫＨ２ＰＯ４、およびＬｉＨ２ＰＯ４であり得る。触媒は、ＮａＨ、Ｌｉ、Ｋ、およびＨＣｌのうちの少なくとも１つであり得る。反応混合物は、解離剤および担体のうちの少なくとも１つをさらに含んでもよい。
【０２４５】
当技術分野でよく知られている他の薄膜蒸着技術は、本発明のさらなる実施形態を成す。そのような実施形態には、物理的な噴霧、エレクトロスプレー、エアロゾル、エレクトロアーキング、クヌーセンセル制御放出、ディスペンサーカソードインジェクション、プラズマ蒸着、スパッタリング、ならびにＭの微細分散液の溶融、Ｍの電気めっき、およびＭの化学蒸着等のさらなるコーティング方法およびシステムが含まれる（ＭＨは触媒を含む）。
【０２４６】
Ｍ合金、例えばＡｌＨおよびＡｌのそれぞれ等を含むＭＨ源のそれぞれの場合において、合金は、Ｈ２ガス等のＨ２源で水素化され得る。Ｈ２は、反応中に合金に供給することができるか、またはＨ２は、反応中に変化するＨ圧力により、所望のＨ含有量の合金を形成するために供給され得る。この場合、初期のＨ２圧力は、近似的にゼロであり得る。合金は、アルカリまたはアルカリ土類金属等の金属の添加によって活性化され得る。ＭＨ触媒およびＭＨ源に対して、水素ガスは、約１３３Ｐａ〜１０．１ＭＰａ、好ましくは、約１３.３ｋＰａ〜１．０１ＭＰａ、より好ましくは、約６６．５ｋＰａ〜２０３ｋＰａの範囲内に維持され得る。他の実施形態では、水素源は、アルカリもしくはアルカリ土類金属水素化物、または遷移金属水素化物等の水素化物からである。
【０２４７】
高密度の原子水素は、ハイドリノを形成するために三体衝突反応を受けることができ、ここで、２つの追加のＨ原子がイオン化する時に、１つのＨ原子は、方程式（１）により与えられる状態を形成するために遷移を受ける。反応は、
【数７４】
2015071536.tif 000076
により与えられる。また、全体的な反応は、以下の通りである。
【数７５】
2015071536.tif 000077
【０２４８】
別の実施形態では、反応は、
【数７６】
2015071536.tif 000078
により与えられる。また、全体的な反応は、以下の通りである。
【数７７】
2015071536.tif 000079
【０２４９】
一実施形態では、高密度のＨ原子を提供する材料は、Ｒ−Ｎｉである。原子Ｈは、Ｒ−ＮｉにおけるＨの分解、およびセルに供給されるＨ２ガス等のＨ２源からのＨ２の解離のうちの少なくとも１つからであり得る。Ｒ−Ｎｉは、触媒作用を引き起こすための、原子Ｈの層の生成を助長するために、アルカリまたはアルカリ土類金属Ｍと反応することができる。Ｒ−Ｎｉは、金属Ｍの蒸着、続いて、Ｒ−Ｎｉを再水素化するための水素の付加によって、再生することができる。
【０２５０】
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【０２５８】
41. D. R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 86th Edition, CRC Press, Taylor & Francis, Boca Raton, (2005-6), pp. 4-45 to 4-97 which is herein incorporated by reference.
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【０２５９】
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【０２６０】
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【０２６１】
（実験）
以下、この実験の項に示される方程式の番号、項の番号、および参照番号は、本開示のこの実験の項に示されるものを指す。
【０２６２】
（概要）
広範囲にわたる調査技術からのデータは、水素が従来可能であると考えられていたよりも低いエネルギー状態で存在し得ることを、強く、また一貫して示している。予測される反応は、他の場合には安定した原子水素からエネルギーを受容可能な触媒への共鳴非放射性エネルギー移動を含む。生成物は、Ｈ（１／ｐ）、つまり「ハイドリノ原子」と呼ばれる原子水素の分数リュードベリ状態であり、式中、ｎ＝１／２，１／３，１／４，．．．，１／ｐ  （Ｐ≦１３７は整数である）が、水素励起状態のリュードベリ方程式における周知のパラメータｎ＝整数と置き換わる。原子リチウムおよび分子ＮａＨは、触媒の基準、すなわち原子水素のポテンシャルエネルギー２７．２ｅＶの整数倍ｍに等しいエンタルピー変化での化学的または物理的プロセス（例えば、Ｌｉに対してｍ＝３、およびＮａＨに対してｍ＝２）を満たしているため、触媒として機能した。新規なハロゲン化アルカリハイドリノ水素化物化合物（ＭＨ＊Ｘ；Ｍ＝ＬｉまたはＮａ、Ｘ＝ハロゲン化物）の対応するハイドリノ水素化物イオンＨ−（１／４）および二ハイドリノ分子Ｈ２（１／４）のエネルギー準位に関する閉じた形の方程式に基づく具体的な予測が、化学的に生成された触媒反応物質を使用して試験された。
【０２６３】
第１に、Ｌｉ触媒を試験した。ＬｉおよびＬｉＮＨ２を原子リチウムおよび水素原子の源として使用した。水流バッチ熱量測定法を使用して、１ｇのＬｉ、０．５ｇのＬｉＮＨ２、１０ｇのＬｉＢｒ、および１５ｇのＰｄ／Ａｌ２Ｏ３から観察された電力は１６０Ｗであり、エネルギー収支はΔＨ＝−１９．１ｋＪであった。観察されたエネルギー収支は、既知の化学的性質に基づく理論最大の４．４倍であった。次に、ラネーニッケル（Ｒ−Ｎｉ）は、電力反応混合物を化学合成に使用した時に解離剤として機能し、ここで、ＬｉＢｒは、ＬｉＨ＊Ｘを形成するために、および結晶中にＨ２（１／４）を捕捉するために、触媒作用生成物Ｈ（１／４）のゲッターとして作用した。ＴｏＦ−ＳＩＭｓは、ＬｉＨ＊Ｘピークを示した。１Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲ  ＬｉＨ＊ＢｒおよびＬｉＨ＊Ｉは、ＬｉＸマトリクスにおけるＨ−（１／４）と一致する約−２．５ｐｐｍで大きく明確な高磁場共鳴を示した。１．１３ｐｐｍにおけるＮＭＲピークは、侵入型Ｈ２（１／４）と一致し、通常のＨ２の回転数の４２倍のＨ２（１／４）の回転数が、ＦＴＩＲスペクトルにおいて１９８９ｃｍ−１で観察された。ＬｉＨ＊Ｂｒ結晶に対して記録されたＸＰＳスペクトルは、いかなる他の一次元素ピークの非存在に基づいても、２つの化学環境において、いかなる既知の元素にも帰属することができなかったが、Ｈ−（１／４）の結合エネルギーと一致した、約９．５ｅＶおよび１２．３ｅＶにおけるピークを示した。エネルギープロセスのさらなる特徴は、
【数７８】
2015071536.tif 000080
および約１〜２Ｖ／ｃｍの非常に低い電場強度における、共鳴移動またはｒｔプラズマと呼ばれるプラズマの形成の観察である。Ｈバルマーα線の時間依存的な線の広がりは、極めて高速のＨ（＞４０ｅＶ）に対応して観察された。
【０２６４】
ＮａＨは、触媒反応が、Ｈ（１／４）を形成するためにさらに反応するＨ（１／３）を形成するために、遷移を付随して受ける内在Ｈの放出に依存するため、高反応速度を特異的に達成する。分子ＮａＨ形成の量を増加させるために、極端に遅い温度ランプ速度（０．１℃／分）において、ヘリウム雰囲気下で、イオンＮａＨに高温度の示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）を実行した。−１７７ｋＪ／ｍｏｌｅＮａＨの新規な発熱効果が、６４０℃〜８２５℃の温度範囲内で観察された。高電力を達成するために、約１００ｍ２／ｇの表面積を有するＲ−ＮｉをＮａＯＨで表面被覆し、ＮａＨを形成するためにＮａ金属と反応させた。水流バッチ熱量測定法を使用して、１５ｇのＲ−Ｎｉから測定した電力は約０．５ｋＷであり、エネルギー収支は、Ｎａ金属と反応した時のＲ−Ｎｉ出発材料、Ｒ−ＮｉＡｌ合金からの
【数７９】
2015071536.tif 000081
反応の観察されたエネルギー収支は、−１．６Ｘ１０４ｋＪ／ｍｏｌｅＨ２であり、燃焼の−２４１．８ｋＪ／ｍｏｌｅＨ２エンタルピーの６６倍を超えた。
【０２６５】
ＴｏＦ−ＳＩＭｓは、ナトリウムハイドリノ水素化物（Ｓｏｄｉｕｍ  ｈｙｄｒｉｎｏ  ｈｙｄｒｉｄｅ）、ＮａＨｘピークを示した。ＮａＨ＊ＢｒおよびＮａＨ＊Ｃｌの１Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲスペクトルは、Ｈ−（１／４）と一致した−３．６ｐｐｍおよび−４ｐｐｍのそれぞれにおける、大きく明確な高磁場共鳴を示し、１．１ｐｐｍにおけるＮＭＲピークは、Ｈ２（１／４）と一致した。唯一の水素源としてのＮａＣｌおよび固体酸ＫＨＳＯ４の反応からのＮａＨ＊Ｃｌは、２つの分数水素状態を含んだ。Ｈ−（１／４）ＮＭＲピークは、−３．９７ｐｐｍで認められ、Ｈ−（１／３）ピークもまた、−３．１５ｐｐｍで存在した。対応するＨ２（１／４）およびＨ２（１／３）ピークは、１．１５ｐｐｍおよび１．７ｐｐｍのそれぞれで観察された。ＮａＨ＊Ｂｒに対して記録されたＸＰＳスペクトルは、ＬｉＨ＊ＢｒおよびＫＨ＊Ｉからの結果と一致した、約９．５ｅＶおよび１２．３ｅＶにおけるＨ−（１／４）ピークを示した。一方で、ナトリウムハイドリノ水素化物は、ハロゲン化物ピークの非存在下で、６ｅＶにおけるＨ−（１／３）ＸＰＳピークをさらに有する、２つの分数水素状態を示した。通常のＨ２のエネルギーの４２倍のエネルギーを有する予測される回転遷移もまた、１２．５ｋｅＶの電子ビームを使用して励起されたＨ２（１／４）から観察された。
【０２６６】
（Ｉ．導入）
Ｍｉｌｌｓは、古典的法則を使用して束縛電子の構造を解き、続いて、古典的物理学の大統一理論（ＧＵＴＣＰ）と呼ばれる法則に基づいて、統一理論を展開し、その結果は、クォークの規模から宇宙までの物理学および化学の基本的現象の観察と一致する。この論文は、強力な新しいエネルギー源およびより低エネルギーの状態への原子水素の遷移を表す、水素原子のより低エネルギーの状態の存在を含むＧＵＴＣＰの２つの具体的な予測を対象とする、連続する２つの論文の１つ目である［２］。
【０２６７】
ＧＵＴＣＰは、これまで可能であると考えられてきたよりも低いエネルギー状態の水素を形成する、別の安定した原子水素からエネルギーを受容することができる触媒への共鳴非放射性エネルギー移動を含む反応を予測する。具体的に、生成物は、Ｈ（１／ｐ）、原子水素の分数リュードベリ状態であり、式中、ｎ＝１／２，１／３，１／４，．．．，１／ｐ  （Ｐ≦１３７は整数である）は、水素励起状態のリュードベリ方程式における周知のパラメータｎ＝整数と置き換わる。Ｈｅ＋、Ａｒ＋、Ｓｒ＋、Ｌｉ、Ｋ、およびＮａＨは、触媒の基準、すなわち原子水素のポテンシャルエネルギー２７．２ｅＶの整数倍に等しいエンタルピー変化での化学的または物理的プロセスを満たしているため、触媒として機能すると予測される。広範囲にわたる調査技術からのデータは、「小さい水素」に対するハイドリノと呼ばれるこれらの状態の存在、および二ハイドリノ分子と呼ばれる対応する二原子分子を強くかつ一貫して裏付けている。従来の「基底」（ｎ＝１）状態よりも低いエネルギーである分数量子状態の水素を産生する、原子水素の新規な反応の可能性を裏付ける、これらの関連研究のいくつかには、極紫外（ＥＵＶ）分光法、触媒および水素化物イオン生成物からの特徴的な放射、より低エネルギーの水素の放射、化学的に形成されたプラズマ、バルマーα線の広がり、Ｈ線の反転分布、電子温度の上昇、特異なプラズマ残光期間、電力生成、ならびに新規な化学化合物の分析が含まれる。
【０２６８】
近年、ハイドリノの存在を裏付ける、いつくかの予想外の天体物理学的結果が発表されている。１９９５年、Ｍｉｌｌｓは、それが測定される前にトップクォークの質量を正確に予測した同一の方程式から、宇宙の膨張が加速しているというＧＵＴＣＰ予測を発表した。宇宙学者の驚いたことに、これは２０００年までに立証された。Ｍｉｌｌｓは、もう少しで立証され得るＧＵＴＣＰに基づいて、暗黒物質の性質に関する別の予測を行った。近年の証拠に基づいて、Ｂｏｕｒｎａｕｄらは、暗黒物質は、その重力効果による以外は観測できないという観点から、何らかの形で異なって働く高密度の分子状の水素であると示唆する。理論モデルは、巨大銀河の衝突破片から形成される矮星は、非バリオン暗黒物質を含まないはずであると予測する。したがって、それらの重力は、それらにおける星およびガスと一致するはずである。そのようなリサイクル銀河の観測されたガス運動学を分析することによって、Ｂｏｕｒｎａｕｄらは、近年衝突を経験した巨大銀河周辺の環に位置する一連の矮星銀河の重力質量を測定した。冷たい暗黒物質（ＣＤＭ）理論の予測に反して、彼らの結果は、それらが、可視物質の約２倍に達する巨大な暗黒成分を含有することを論証する。このバリオン暗黒物質は、低温分子水素であると議論されるが、それは、ＣＯ線の放射等の従来の方法によって全く追跡されないという点において、通常の分子水素と区別される。これらの結果は、二ハイドリノ分子である暗黒物質の予測と一致する。
【０２６９】
暗黒物質を含有する冷たい星間領域に記録される輝線は、Ｈ（１／ｐ）、方程式（２ａ）および（２ｃ）によって示される原子水素の分数リュードベリ状態と一致した。ｑ・１３．６ｅＶ（ここで、ｑ＝１，２，３，４，５，６，７，８，９，または１１）のエネルギーを有するそのような輝線もまた、２％の水素を含むヘリウムとのマイクロ波放電に対して記録される極紫外（ＥＵＶ）分光法によって観察された。このＨｅ＋は、それが５４．４１７ｅＶでイオン化するため、触媒の基準、すなわち２７．２ｅＶの整数倍に等しいエンタルピー変化での化学的または物理的プロセスを満たし、それは２・２７．２ｅＶである。Ｈｅ＋の触媒反応生成物、Ｈ（１／３）は、他の状態Ｈ（１／ｐ）への遷移をもたらすために、触媒としてさらに機能し得る。
【０２７０】
Ｊ．Ｒ．リュードベリは、原子水素のスペクトル線の全てが、完全に経験的な関係
【数８０】
2015071536.tif 000082
。Ｂｏｈｒ、Ｓｃｈｒｏｄｉｎｇｅｒ、およびＨｅｉｓｅｎｂｅｒｇはそれぞれ、リュードベリの方程式と一致したエネルギー準位をもたらした原子水素の理論を展開した。
【数８１】
2015071536.tif 000083
。原子水素の励起エネルギー状態は、方程式（２ｂ）におけるｎ＞１に対する方程式（２ａ）により与えられる。ｎ＝１状態は、「純」光子遷移に対する「基底」状態である（すなわち、ｎ＝１状態は光子を吸収し、励起電子状態に成る可能性があるが、光子を放出し、より低エネルギーの電子状態に成る可能性はない）。しかしながら、基底状態からより低エネルギーの状態への電子遷移は、多極カップリングまたは共鳴衝突機構等の共鳴非放射性エネルギー移動によって可能であり得る。光子なしで生じ、また衝突を必要とする、水素分子結合形成等のプロセスが一般的である。また、いくつかの市販の蛍光物質は、多極カップリングを伴う共鳴非放射性のエネルギー移動に基づく。
【０２７１】
以前に報告されている理論は、原子水素が、原子水素のポテンシャルエネルギー、Ｅｈ＝２７．２ｅＶ（式中、Ｅｈは１ハートリーである）の整数倍の正味エンタルピーでの反応を提供する、ある原子、エキシマー、イオン、および二原子水素化物との触媒反応を受け得ることを予測する。それらの既知の電子エネルギー準位に基づいて識別可能である特異的な種（例えば、Ｈｅ＋、Ａｒ＋、Ｓｒ＋、Ｋ、Ｌｉ、ＨＣｌ、およびＮａＨ）は、プロセスを触媒するために、原子水素と存在することが必要である。反応は、極めて高温の励起状態Ｈ、および分数主量子数に対応する未反応原子水素よりもエネルギーが低い水素原子を形成するために、非放射性のエネルギー移動、続いて、Ｈへのｑ・１３．６ｅＶの放射またはｑ・１３．６ｅＶの移動が関与する。すなわち、
ｎ＝１，１／２，１／３，１／４，．．．，１／ｐ（Ｐ≦１３７は整数である）（２ｃ）
は、水素励起状態のリュードベリ方程式における周知のパラメータｎ＝整数と置き換わる。水素のｎ＝１状態および水素のｎ＝（１／整数）状態は非放射性であるが、２つの非放射状態の間、例えばｎ＝１からｎ＝１／２の遷移は、非放射のエネルギー移動によって可能である。したがって、触媒は、ｍ・２７．２ｅＶの正の正味反応エンタルピーを提供する（すなわち、共鳴的に水素原子からの非放射性のエネルギー移動を受容し、エネルギーを周囲に放出して、分数量子エネルギー準位まで電子遷移をもたらす）。非放射性のエネルギー移動の結果、水素原子は不安定となり、それが、方程式（２ａ）および（２ｃ）により与えられる主エネルギー準位を有するより低いエネルギーの非放射状態に達するまで、さらなるエネルギーを放出する。
【０２７２】
触媒生成物、Ｈ（１／ｐ）はまた、電子と反応し、結合エネルギーＥＢを有する新規水素化物イオンＨ−（１／ｐ）を形成し得る。
【数８２】
2015071536.tif 000084
により与えられる減少した電子質量であり、
【数８３】
2015071536.tif 000085
。方程式（３）から、水素化物イオンの計算されたイオン化エネルギーは０．７５４１８ｅＶであり、Ｌｙｋｋｅによって示される実験値は６０８２．９９±０．１５ｃｍ−１（０．７５４１８ｅＶ）である。
【０２７３】
高磁場シフトＮＭＲピークは、通常の水素化物イオンと比較して減少した半径を有し、またプロトンの反磁性遮蔽が増加した、より低エネルギーの状態の水素の存在の直接的な証拠である。シフトは、より低エネルギーの状態への通常の水素化物イオンＨ−および成分のシフトの和によって示される。
【数８４】
2015071536.tif 000086
であり、αは、微細構造定数である。
【０２７４】
Ｈ（１／ｐ）はプロトンと反応することができ、２つのＨ（１／ｐ）は、Ｈ２（１／ｐ）＋およびＨ２（１／ｐ）のそれぞれを形成するために反応し得る。水素分子イオンおよび分子の電荷および電流密度関数、結合距離、ならびにエネルギーは、非放射の制限付きで楕円座標におけるラプラシアンから以前に解かれている。
【数８５】
2015071536.tif 000087
長円分子軌道の各焦点で＋ｐｅの中心力場を有する水素分子イオンの総エネルギーＥＴは、
【数８６】
2015071536.tif 000088
であり、
式中、ｐは、整数であり、ｃは、真空中の光速であり、μは、減少した原子核質量であり、ｋは、基礎定数のみを用いて閉じた形の方程式で以前解かれた調和力定数である。長円分子軌道の各焦点で＋ｐｅの中心力場を有する水素分子の総エネルギーは、
【数８７】
2015071536.tif 000089
である。
【０２７５】
水素分子Ｈ２（１／ｐ）の結合解離エネルギーＥＤは、対応する水素原子の総エネルギーおよびＥＴとの間の差である。
【数８８】
2015071536.tif 000090
式中、
【数８９】
2015071536.tif 000091
参考文献［１、６］からのＨ２、Ｄ２、Ｈ２＋、及びＤ２＋の計算および実験パラメータを、表３に示す。
【０２７６】
【表３】
2015071536.tif 000092
【０２７７】
Ｈ２（１／ｐ）の１Ｈ  ＮＭＲ共鳴は、楕円座標における分数の半径によって［１、６］、Ｈ２の共鳴からの高磁場となることが予測され、ここで、電子は、原子核に有意に近接している。以前得られたＨ２（１／ｐ）に対する予測シフトΔＢＴ／Ｂ［１、６］は、Ｈ２のシフト、およびｖに対してｐ＝整数＞１に依存する期間の和により与えられる。
【数９０】
2015071536.tif 000093
である。
【０２７８】
水素型分子Ｈ２（１／ｐ）のν＝０からν＝１の遷移に対する振動エネルギーＥｖｉｂは、
【数９１】
2015071536.tif 000094
であり、
ここで、
【数９２】
2015071536.tif 000095
は、ＢｅｕｔｌｅｒおよびＨｅｒｚｂｅｒｇにより与えられる。
【０２７９】
水素型分子Ｈ２（１／ｐ）のＪからＪ＋１の遷移に対する回転エネルギーＥｒｏｔは、
【数９３】
2015071536.tif 000096
であり、
式中、ｐ＝整数であり、Ｉは慣性モーメントであり、Ｈ２のＪ＝０からＪ＝１の遷移に対する実験的回転エネルギーは、Ａｔｋｉｎｓにより与えられる。
【０２８０】
回転エネルギーのｐ２依存性は、原子核間距離のｐの逆数に対する依存性およびそれに対応する慣性モーメントＩに対する影響に起因する。Ｈ２（１／ｐ）に対する予測原子核間距離２ｃ’は、
【数９４】
2015071536.tif 000097
である。
【０２８１】
水素の新しい状態の形成は、非常にエネルギー的である。共鳴エネルギー移動機構（ｒｔ−プラズマ）に基づく新しい化学的に生成または支援されるプラズマ源が開発されており、新たな電源となり得る。１つのそのような源は、触媒が原子水素と反応してプラズマを生成するように、水素解離剤および触媒を白熱加熱してそれぞれ原子水素およびガス状触媒を提供することにより動作する。Ｍｉｌｌｓらにより、低温
【数９５】
2015071536.tif 000098
および約１〜２Ｖ／ｃｍの極めて低い電界強度において、原子水素およびある特定の原子化元素、または原子水素のポテンシャルエネルギー２７．２ｅＶの整数倍で単一または複数でイオン化する、ある特定のガス状イオンから強いＥＵＶ放射が観察されたことは、驚くべきことであった。
【０２８２】
ＫからＫ３＋は、原子水素のポテンシャルエネルギーの３倍に等しい正味エンタルピーを伴う反応を提供する。熱解離した水素を有するこれらのガス状原子の存在が、定常反転ライマン分布で強いＥＵＶ放射を有するｒｔ−プラズマを形成したことが以前に報告されている。他のＭｇ等の非触媒金属は、プラズマを産生しなかった。１８ｅＶのバルマーα、β、及びγ線の顕著な線の広がりが観察された。ｒｔ−プラズマからの放射は、プラズマに印加される電界がゼロであった時でさえ生じた。従来の放電電源が存在しなかったため、プラズマの形成は、エネルギー的な反応を必要としたであろう。ドップラー拡がりの起点は、観察者に対するエミッタの相対熱運動である。線の広がりは、原子温度の基準であり、顕著な増加は水素を有する触媒ＫならびにＳｒ＋またはＡｒ＋に対して予測および観察された。従来説明できない高い水素温度の観察は、ｒｔ−プラズマが自由エネルギー源を有するはずであることを示すであろう。エネルギー的な化学反応は、広がりが時間依存的であることがわかったため、さらに示唆された。したがって、熱電力収支が熱量測定的に測定された。反応は、２０ｍＷ・ｃｍ−３の過剰な電力がＣａｌｖｅｔ熱量測定法によって測定されたため、発熱的であった。さらなる実験において、ＫＮＯ３およびラネーニッケルをそれぞれＫ触媒および原子水素の源として使用し、対応する発熱反応を生成した。エネルギー収支は、ΔＨ＝−１７，９２５ｋｃａｌ／ｍｏｌｅＫＮＯ３の最もエネルギー的な既知の化学に対して予測されたものの約３００倍であるＫＮＯ３、および可能な最大Ｈ２インベントリを仮定した水素の大気中の酸素との燃焼に起因する仮説上の最大エンタルピー  −５７．８ｋｃａｌ／ｍｏｌｅＨ２の６０倍を超える−３５８５ｋｃａｌ／ｍｏｌｅＨ２であった。エネルギー的な触媒反応のさらなる実質的な証拠は、非常に安定な新規水素化物イオンと、分子Ｈ−（１／４）およびＨ２（１／４）とをそれぞれ形成する水素原子とＫとの間の共鳴エネルギー移動に関して、以前に報告されている。特徴的な放射がＫ３＋から観察され、これにより原子水素から予測触媒として機能したＫへの３・２７．２ｅＶの共鳴非放射性エネルギー移動が確認された。方程式（３）から、Ｈ−（１／４）の結合エネルギーＥＢは、
【数９６】
2015071536.tif 000099
である。
【０２８３】
生成物である水素化物イオンＨ−（１／４）は、その予測結合エネルギー１１．２ｅＶに対して、ＥＵＶ分光法によって１１０ｎｍで観察された。Ｈ−（１／４）の同定は、その結合エネルギーのＸＰＳ測定によって以前に確認されている。ＫＨ＊ＩのＸＰＳスペクトルは、２つの異なる化学環境において、いかなる他の一次元素ピークにも対応しないが、Ｈ−（１／４）Ｅｂ＝１１．２ｅＶ水素化物イオン（方程式（３））とは一致した８．９ｅＶおよび１０．８ｅＶでさらなる特徴を有する点で、ＫＩのＸＰＳスペクトルとは異なった。外部テトラメチルシラン（ＴＭＳ）と比較した新規な化合物ＫＨ＊Ｃｌの１Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲスペクトルは、ｐ＝４の理論的予測と一致する−３５．９ｐｐｍの絶対的な共鳴シフトに対応して、−４．４ｐｐｍで大きく明確な高磁場共鳴を示した。元素分析により、これらの化合物はアルカリ金属、ハロゲン、および水素を含有するのみであると確認され、この組成物の高磁場シフト水素化物ＮＭＲピークを有する既知の水素化物化合物を、文献中に見つけることができなかった。通常のアルカリ水素化物単体またはアルカリハロゲン化物との混合は、低磁場シフトピークを示す。文献から、高磁場ＮＭＲピークの可能な源としてのＨ−（１／ｐ）の代替物のリストは、Ｕ中心Ｈに限定された。これは、Ｈ−のＫＣｌにおけるＣｌ−との置換に起因する５０３ｃｍ−１の強い特徴的な赤外振動バンドの非存在により排除された。
【０２８４】
さらなる特性決定として、Ｈ−（１／４）を有するＫＨ＊Ｉ結晶のＦＴＩＲ分析を行い、方程式（１４）により与えられる予測回転エネルギーを有する侵入型Ｈ２（１／４）を観察した。回転線は、大気圧下電子ビーム励起アルゴン−水素プラズマから、１４５〜３００ｎｍの領域で以前に観察されている。前例のなかった、水素のエネルギー間隔の４２倍のエネルギー間隔により、原子核間距離がＨ２の原子核間距離の１／４と確定され、Ｈ２（１／４）が特定された（方程式（１３〜１５））。スペクトルは、励起したν＝１の振動状態における分布した回転状態の非存在に対応するＰ分岐支配で非対称であった。これは、高い回転エネルギー（熱エネルギーの１０倍）、回転励起状態の短い寿命、および電子ビーム回転励起に対する低い断面積に起因した。一方で、振動双極子励起は可能であった。したがって、ν＝１、Ｊ＝０状態のみが、ｅ−ビーム励起から顕著に分布し、遷移は、ν＝１からν＝０の遷移の間、ΔＪ＞０で生じた。ＮＭＲによってＨ−（１／４）を有するＫＨ＊Ｃｌは、アルゴン−水素プラズマにおいて観察されるように、侵入型Ｈ２（１／４）の同様の放射を励起した１２．５ｋｅＶ電子ビームから生じた。具体的に、ＫＨ＊Ｃｌの格子中に捕捉されたＨ２（１／４）は、それより低い圧力ではいかなるガスも検出可能な放射を生成し得る圧力下（＜１．３３×１０−３Ｐａ）で、１２．５ｋｅＶ電子銃を使用した結晶の電子ビーム励起に対する枠のないＥＵＶ分光法により調査された。Ｈ２（１／４）の回転エネルギーも同様にこの技術により確認された。これらの結果は、強い水素ライマン放射を有するエネルギー的なハイドリノ形成反応によって形成されるプラズマからの以前の観察、定常反転ライマン分布、過剰の残光期間、極めてエネルギーの高い水素原子、触媒作用による特徴的なアルカリイオン放射、予測される新規なスペクトル線、および、Ｈ−（１／ｐ）と指定されたより安定な水素化物イオンを形成する原子水素の触媒反応に対する予測と一致した従来のいかなる化学をも超える電力の測定を確証するものであった。理論および実験的なエネルギーの比較は、その形成中に潜在的な大きな発熱を伴うより低エネルギーの水素の直接的な証拠であるため、我々は、これらの実験がさらに予測される触媒ＬｉおよびＮａＨで繰り返された時の結果を本文献に報告する。
【０２８５】
予測される水素化物化合物を作製および分析するために使用する触媒系は、リチウム原子を含む。リチウムの第１のおよび第２のイオン化エネルギーはそれぞれ、５．３９１７２ｅＶおよび７５．６４０１８ｅＶである。次いで、ＬｉからＬｉ２＋の二重イオン化（ｔ＝２）反応は、８１．０３１９ｅＶの反応の正味エンタルピーを有し、それは３・２７．２ｅＶに等しい。
【数９７】
2015071536.tif 000100
また、全体的な反応は、以下の通りである。
【数９８】
2015071536.tif 000101
【０２８６】
リチウムは、固体および液体状態の金属であり、気体は、共有結合Ｌｉ２分子を含み、それぞれは、１１０．４ｋＪ／モルの結合エネルギーを有する［５４］。原子リチウムを生成するために、ＬｉＮＨ２を反応混合物に添加した。ＬｉＮＨ２は、可逆反応に従って同様に原子水素を生成する［５５〜６４］。
【数９９】
2015071536.tif 000102
リチウムアミドから窒化リチウムおよび水素化リチウムへの反応のためのエネルギーは発熱的である［６５〜６６］。
【数１００】
2015071536.tif 000103
したがって、それはかなりの程度まで生じるはずである。方程式（１７〜１９）により与えられるエネルギー的な反応の具体的な予測は、ｒｔ−プラズマ形成およびＨ線の広がりによって試験された。生成される電力は水流バッチ熱量測定法を使用して測定された。次いで、方程式（３）および（５−１５）のそれぞれにより与えられるエネルギーを有するＨ−（１／４）およびＨ２（１／４）の予測される生成物は、マジック角固体プロトン核磁気共鳴分光法（ＭＡＳ  １Ｈ  ＮＭＲ）、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）、飛行時間型二次イオン質量分析法（ＴｏＦ−ＳＩＭｓ）、およびフーリエ赤外分光法（ＦＴＩＲ）によって試験された。
【０２８７】
ＭＨ（Ｍは水素以外の元素である）等の水素を含む化合物は、水素源および触媒源として機能する。触媒反応は、結合エネルギーとｔ電子のイオン化エネルギーの和が近似的にｍ・２７．２ｅＶ（式中、ｍは整数である）であるような、Ｍ−Ｈ結合の解離、および連続体エネルギー準位までの原子Ｍそれぞれからのｔ電子のイオン化によって提供される。１つのそのような触媒系は、ナトリウムである。ＮａＨの結合エネルギーは、１．９２４５ｅＶであり、Ｎａの第１および第２のイオン化エネルギーはそれぞれ、５．１３９０８ｅＶおよび４７．２８６４ｅＶである。これらのエネルギーに基づいて、ＮａＨ分子は、ＮａＨの結合エネルギーおよびＮａからＮａ２＋への二重イオン化（ｔ＝２）が、５４．３５ｅＶ（２・２７．２ｅＶ）であるため、触媒およびＨ源として機能することができる。触媒反応は、
【数１０１】
2015071536.tif 000104
により与えられる。また、また、全体的な反応は、以下の通りである。
【数１０２】
2015071536.tif 000105
【０２８８】
参考文献［１］および参考文献［２９］の第５章に示されるように、水素原子Ｈ（１／ｐ）  ｐ＝１，２，３，．．．１３７は、方程式（２ａ）および（２ｃ）により与えられるより低エネルギーの状態へのさらなる遷移を受けることができ、ここで、１つの原子の遷移は、そのポテンシャルエネルギーの同時に起こる逆の変化を伴って、ｍ・２７．２ｅＶを共鳴的かつ非放射的に受容する、第２の原子によって触媒される。ｍ・２７．２ｅＶからＨ（１／ｐ’）への共鳴移動によって誘発される、Ｈ（１／ｐ）からＨ（１／（ｐ＋ｍ））への遷移に対する全体的な一般方程式は、
【数１０３】
2015071536.tif 000106
によって表される。水素濃度が高い場合、触媒としてＨを伴う、Ｈ（１／３）（ｐ＝３）からＨ（１／４）（ｐ＋ｍ＝４）への遷移（ｐ＝１、ｍ＝１）は、高速であり得る。
【数１０４】
2015071536.tif 000107
。触媒反応は、
【数１０５】
2015071536.tif 000108
により与えられる。また、また、全体的な反応は、以下の通りである。
【数１０６】
2015071536.tif 000109
式中、Ｈｆａｓｔ＋は、少なくとも１３．６ｅＶの運動エネルギーを有する高速水素原子である。Ｈ−（１／４）は、安定なハロゲン化物水素化物を形成し、２Ｈ（１／４）→Ｈ２（１／４）およびＨ−（１／４）＋Ｈ＋→Ｈ２（１／４）の反応によって形成される対応する分子と合わせて好ましい生成物でである。ｐ＝４量子状態が、長い理論的寿命、それを与える四重極の多極化よりも大きい多極化を有するため、対応するハイドリノ原子Ｈ（１／４）は、観察と一致して好ましい最終生成物である。Ｈ（１／４）は、Ｈ（例えば、方程式（３６〜３８））から直接、または複数の遷移（例えば、方程式（２３〜２７））によって形成されてもよい。後者の場合、双極子および四重極遷移のそれぞれに対応する量子数ｐ＝２；ｌ＝０、１およびｐ＝３；ｌ＝０、１、２を有するより高いエネルギーＨ（１／ｐ）状態は、理論的に高速な遷移を可能にしている。
【０２８９】
水素化ナトリウムは、典型的に、金属ナトリウムとのガス状水素の反応によって形成されるイオン結晶化合物の形態である。また、気体状態において、ナトリウムは、７４．８０４８ｋＪ／モルｍの結合エネルギー［５４］を有する共有結合Ｎａ２分子を含む。ＮａＨ（ｓ）が、ＮａＨ（ｇ）を形成するためのヘリウム雰囲気下で非常に遅い温度ランプ速度（０．１℃／分）で加熱された時に、方程式（２３〜２５）により与えられる予測される発熱反応が、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）によって高温で観察されたことがわかった。高電力を達成するために、ＮａＨ（ｇ）の形成量および速度を大幅に増加させる、化学系が設計された。形成の熱から計算されたＮａＯＨおよびＮａのＮａ２ＯおよびＮａＨ（ｓ）への反応は［５４、６５］、ΔＨ＝−４４．７ｋＪ／ｍｏｌｅＮａＯＨを放出する。
【数１０７】
2015071536.tif 000110
この発熱反応は、ＮａＨ（ｇ）の形成を促進することができ、方程式（２３〜２５）により与えられる非常に発熱的な反応を促進するために利用された。原子水素の存在下での再生反応は、
【数１０８】
2015071536.tif 000111
である。したがって、少量のＮａＯＨ、Ｎａ、および原子水素は、ＮａＨ触媒の触媒源として機能し、それは、方程式（３１〜３４）により与えられるような複数の再生反応サイクルを通して、大量のハイドリノを形成する。約１００ｍ２／ｇの高表面積を有し、Ｈを含有するＲ−Ｎｉは、ＮａＯＨで表面被覆され、Ｎａ金属と反応しＮａＨ（ｇ）を形成した。ＮａＨ（ｇ）の形成におけるエネルギー収支は、含まれる量が少ないことから無視することができたため、方程式（２３〜２５）により与えられるハイドリノ反応に起因するエネルギーおよび電力は、水流バッチ熱量測定法を使用して特異的に測定された。次に、Ｒ−Ｎｉ  ２４００が、約０．５重量％のＮａＯＨを含むように調製され、金属間Ａｌは、熱量測定中にＮａＨ触媒を形成するための還元性物質として機能した。形成の熱から計算されたＮａＯＨ＋ＡｌからＡｌ２Ｏ３＋ＮａＨへの反応は［６５］、ΔＨ＝−１８９．１ｋＪ／ｍｏｌｅＮａＯＨによって発熱的である。釣り合いの取れた反応は、
【数１０９】
2015071536.tif 000112
により与えられる。この発熱反応は、ＮａＨ（ｇ）の形成を促進することができ、方程式（２３〜２５）により与えられる非常に発熱的な反応を促進するために利用され、ここで、ＮａＨの再生は、原子水素の存在下でＮａから生じた。０．５重量％のＮａＯＨに対して、方程式（３５）により与えられる発熱反応は、測定中に無視できるΔＨ＝−０．０２４ｋＪバックグラウンド熱を与えた。
【０２９０】
反応生成物Ｈ（１／ｐ）は、より低エネルギーの状態へのさらなる反応を受けてもよいことが以前に報告されている。例えば、Ａｒ＋からＡｒ２＋の触媒反応はＨ（１／２）を形成し、それは、Ｈ（１／４）、および異なる触媒を使用して観察される、対応する好ましい分子Ｈ２（１／４）を形成するために、触媒および反応物質の両方としてさらに機能し得る。したがって、方程式（２３−２５）および参考文献［２９］の表１からのＮａＨ触媒の予測される生成物は、方程式（３）および（５−１５）のそれぞれにより与えられるエネルギーを有するＨ−（１／３）およびＨ２（１／４）である。それらは、ＭＡＳ  １Ｈ  ＮＭＲおよびＴｏＦ−ＳＩＭｓによって試験された。
【０２９１】
ＭＨ型の別の触媒系は、塩素を含む。ＨＣｌの結合エネルギーは、４．４７０３ｅＶである［５４］。Ｃｌの第１、第２、および第３のイオン化エネルギーはそれぞれ、１２．９６７６４ｅＶ、２３．８１４ｅＶ、および３９．６１ｅＶである。これらのエネルギーに基づいて、ＨＣｌは、ＨＣｌの結合エネルギーおよびＣｌからＣｌ３＋への三重イオン化（ｔ＝３）が、８０．８６ｅＶ（３・２７．２ｅＶ）であるため、触媒およびＨ源として機能することができる。触媒反応は、
【数１１０】
2015071536.tif 000113
により与えられる。また、全体的な反応は、以下の通りである。
【数１１１】
2015071536.tif 000114
次いで、予想される生成物は、Ｈ２（１／４）である。
【０２９２】
アルカリ塩化物は、典型的に、Ｈ２Ｏ汚染物からのＣｌおよびＨの両方を含有する。したがって、一部のＨＣｌは、結晶性マトリクスにおいて格子間形成することができる。Ｈ＋は、Ｌｉ＋と最も容易に置き換わることができ、また置換はＣｓ＋の場合において最も可能性が低いため、アルカリ塩化物が、Ｉ族元素の順に形成の速度が増加する傾向を伴って、Ｈ２（１／４）を形成するために触媒作用受けるＨＣｌを形成し得ることが予想された。格子構造における差に起因して、ＭｇＣｌ２はＨＣｌ触媒を形成しない場合がある。したがって、それは、塩素制御として機能する。この条件は、Ｈ２（１／４）の形成のための制御として機能することができる銅のもの等の他のアルカリ土類ハロゲン化物および遷移金属ハロゲン化物にも適用される。この組からの一例外は、Ｍｇ２＋からＭｇ３＋へのイオン化が、３・２７．２ｅＶに近い８０．１４３７ｅＶであるため、好適な格子におけるＭｇ２＋である。これらの仮説は、触媒反応が可能である時、またそうではない時に、Ｈ２（１／４）の予測される放射が選択的に観察されるかどうかを決定する目的で、ハロゲン化アルカリ、ＭｇＸ２（Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、およびＣｕＸ２（Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ）に対して電子ビーム励起放射分光法によって試験された。ＮＭＲは、放射の結果と比較される、対応する予測されるＨ２（１／４）ピークを検索するために、これらの化合物に対して記録された。
【０２９３】
（ＩＩ．実験方法）
Ｒｔ−プラズマおよび線の広がりの測定。ＬｉＮＨ２アルゴン−水素（９５／５％）およびＬｉＮＨ２水素ｒｔ−プラズマを、ガス入口および出口のためのポートを組み込んだキャップを有する熱的に絶縁されたステンレススチール製セルを含む、以前に記載された実験用の設定（図１）において生成した。加熱器および水素解離剤として機能したチタンフィラメント（長さ、５５ｃｍ、直径０．５ｍｍ）が、セル内にあった。１ｇのＬｉＮＨ２（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ  ９９．９５％）を、グローブボックス内の１ａｔｍの乾燥アルゴン下でセルの中央に配置した。セルを密閉し、グローブボックスから取り出した。セルは、１３３Ｐａの圧力で３０ｓｃｃｍで流動するヘリウムで、４時間５０℃で維持された。フィラメント電力は、２０分毎に２０Ｗの増加量で２００Ｗまで増加した。１２０Ｗにおいて、フィラメント温度は、８００〜１０００℃の範囲内であると推定された。外部セル壁の温度は、約７００℃であった。次いで、１３３Ｐａで維持される５．５ｓｃｃｍのアルゴン−水素（９５／５％）流速の存在下および非存在下で、セルを作動した。さらに、アルゴン−水素（９５／５％）と置き換わる水素ガス流でセルを作動した。Ｌｉ線の存在の証拠として、ＬｉＮＨ２をフィラメント加熱器によって気化した。８０／８０μｍの入口／出口スリットおよび３秒の積分時間を使用して、以前に記載されたＣＣＤ検出器を備えるＪｏｂｉｎ  Ｙｖｏｎ  Ｈｏｒｉｂａ  １２５０Ｍ分光計で、バルマー領域にわたる可視スペクトルを記録することによって、アルゴン−水素または水素プラズマの存在を決定した。
【０２９４】
アルゴン−水素または水素プラズマの存在を決定した。チタンフィラメントを有するアルゴン−水素（９５／５％）−ＬｉＮＨ２または水素−ＬｉＮＨ２ｒｔ−プラズマから放出される６５６．３ｎｍ幅のバルマーα線を初期に、および作動中定期的に測定した。さらなる対照として、ＬｉＮＨ２の非存在下で流動気体のそれぞれで実験を行った。
【０２９５】
示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）による測定。Ｓｅｔａｒａｍ  ＨＴ−１０００熱量計（Ｓｅｔａｒａｍ，  Ｆｒａｎｃｅ）のＤＳＣモードを使用して、示差走査熱量計（ＤＳＣ）による測定を行った。サンプルコンパートメントおよび対照コンパートメントとして、２つの対のアルミナグローブフィンガーを使用した。フィンガーは、反応雰囲気の制御を可能にした。０．０６７ｇのＮａＨを平底Ａｌ−２３るつぼ（Ａｌｆａ−Ａｅｓａｒ、１５ｍｍ（高さ）ｘ１０ｍｍ（外形）ｘ８ｍｍ（内径））に配置した。次いで、るつぼをサンプルアルミナグローブフィンガーセルの底に配置した。対照として、一致する量のサンプルを有する酸化アルミニウムサンプル（Ａｌｆａ−Ａｅｓａｒ、−４００メッシュ粉末、９９．９％）を対のＡｌ−２３るつぼに配置した。全てのサンプルをグローブボックス内で取り扱った。各アルミナグローブフィンガーセルをグローブボックス内で密閉し、グローブボックスから取り出し、次いで、Ｓｅｔａｒａｍ熱量計に迅速に取り付けた。システムを０．１３３Ｐａ以下の圧力まで速やかに真空排気した。セルに１０１ｋＰａのヘリウムを再び充填し、再び真空排気し、次いで、１０１ｋＰａまでヘリウムを再充填した。次いで、セルをオーブンに挿入し、ＤＳＣ器具内のそれらの位置に固定した。オーブン温度を１００℃の所望の開始温度にした。オーブン温度を０．１度／分のランプ速度で１００℃から７５０℃までスキャンした。対照として、ＭｇＨ２がＮａＨと置き換わった。０．０５０ｇのＭｇＨ２サンプル（Ａｌｆａ−Ａｅｓａｒ、９０％、残りＭｇ）をサンプルセルに添加し、一方で、同様の量の酸化アルミニウム（Ａｌｆａ−Ａｅｓａｒ）を対照セルに添加した。両方もサンプルも同様にグローブボックス内で取り扱った。
【０２９６】
水流バッチ熱量測定法。約６０ｃｍ３の体積（２．５４ｃｍ（外径（ＯＤ））、１２．７ｃｍ（長さ）、および０．１６５ｃｍ（壁厚））の円筒型ステンレススチール製反応器を図２に示す。セルは、計量器（ＤＡＳ）によって示されるＫ型熱電体（Ｏｍｅｇａ）を保持した中心線に沿って、０．０８８９ｃｍの壁厚を有する溶接された６．３５ｃｍの長さの円筒型熱電対ウェルをさらに備えた。高温弁で密閉されたセルに対して、０．６３ｃｍ中心からはずれたセルの端部に溶接された０．９５３ｃｍのＯＤ、０．１６５ｃｍの厚さのＳＳチューブ管は、（ｉ）１ｇのＬｉ、０．５ｇのＬｉＮＨ２、１０ｇのＬｉＢｒ、および１５ｇのＰｄ／Ａｌ２Ｏ３、（ｉｉ）３．２８ｇのＮａ、１５ｇのラネー（Ｒ−）Ｎｉ／Ａｌ合金、（ｉｉｉ）ＮａＯＨでドープされた１５ｇのＲ−Ｎｉ、ならびに（ｉｖ）３重量％のＡｌ（ＯＨ）３ドープＮｉ／Ａｌ合金の群を含む試薬の組み合わせを導入するためのポートとして機能した。このポートがスポット溶接され密閉された場合、ＳＳ管は、６．３５ｃｍのＯＤおよび０．０５１ｃｍの壁厚を有した。反応物質をグローブボックス内に取り付け、セルをグローブボックスから取り出す前に密閉するために弁をポート管に取り付け、真空ポンプに接続した。セルを０．１３３Ｐａの圧力まで真空排気し、圧着した。次いで、セルを弁で密閉するか、または残りの管を切断し、セルから１．２７ｃｍをスポット溶接することによって密閉した。
【０２９７】
反応器を図３に示される円筒型熱量計チャンバ内に取り付けた。ステンレススチール製チャンバは、１５．２ｃｍのＩＤ、０．３０５ｃｍの壁厚、および４０．４ｃｍの長さを有した。チャンバを取り外し可能なステンレススチール製プレートおよびＶｉｔｏｎのＯリングによって両端で密閉した。反応器と円筒型チャンバの内表面との間の空間に高温断熱を充填した。チャンバ内のガス組成および圧力を制御し、反応器とチャンバとの間の熱伝導を調整した。最初に、チャンバの内部に１３３ｋＰａのヘリウムを充填し、セルが周囲温度に達することを可能にし、次いで、熱量計の作動中にチャンバを真空排気し、セル温度を増加させた。その後、１３３ｋＰａのヘリウムを添加し、高温セルからクーラントへの熱伝達率を増加させ、Ｐ−Ｖ動作に関連するいかなる熱の平衡も保った。反応器およびチャンバの相対寸法は、反応器からチャンバへの熱流が主に放射状になるようなものであった。チャンバの円筒型外表面上にきつく巻かれた（６３回転）６．３５ｍｍのＯＤの銅管を通して乱流した冷却水によって、熱をチャンバから除去した。１分間の期間で５０ｋＷの熱電力パルスを安全に吸収するように、反応器およびチャンバシステムを設計した。続いて、熱量測定のために制御された方法で、吸収したエネルギーを冷却水流に放出した。冷却コイルの入口および出口において、精密サーミスタプローブ（Ｏｍｅｇａ、ＯＬ−７０３−ＰＰ、０．０１ｏＣ）によって、冷却水の温度上昇を測定した。２０℃で０．０１℃の温度安定性および９００Ｗの冷却容量を有するＣｏｌｅ  Ｐａｒｍｅｒ（ｄｉｇｉｔａｌ  Ｐｏｌｙｓｔａｔ、モデル１２１０１−４１）循環槽によって、入口の水温を制御した。断熱性の高い８リットルの減衰タンクを槽のすぐ下流に取り付け、槽の循環によって引き起こされる温度の変動を減少させた。システムを通るクーラント流をＦＭＩモデルＱＤ変流量容積型ラボポンプによって維持した。高分解能制御弁を有する可変領域流量計によって、冷却水流量を設定した。ｉｎ  ｓｉｔｕでの水回収によって流量計を直接較正した。流量をデータ収集システムに連続的に出力するタービン流量計（ＭｃＭｉｌｌａｎ  Ｃｏ．、Ｇ１１１  Ｆｌｏｍｅｔｅｒ、±１％）によって、二次流量測定を行った。熱量計チャンバをメラミン発泡断熱材で充填された被覆されたＨＤＰＥタンクに取り付け、システムからの熱損失を最小限に抑えた。クーラントへの熱電力放出の慎重な測定および測定された入力電力との比較は、熱損失が２〜３％未満であったことを示した。
【０２９８】
設定期間の間適用される精密加熱器で熱量計を較正し、加熱器によって印加される総エネルギーの回収率を決定した。総出力電力Ｐｔを経時的にまとめることによって、エネルギー回収を決定した。電力は、
【数１１２】
2015071536.tif 000115
により与えられ、式中、
【数１１３】
2015071536.tif 000116
は、入力電力がない一定流量を使用していかなる補正値も補正するために、２つのサーミスタが適合する入口と出口との間の温度の絶対的な変化である。較正試験の第１のステップにおいて、反応物質を含有する後者の試験されたパワーセルと同一である空の反応セルを１３３Ｐａ以下まで真空排気し、熱量計真空チャンバに挿入した。チャンバを真空排気し、次いで１３３ｋＰａまでヘリウムを充填した。約２時間の期間にわたって、無電力供給アセンブリは均衡になり、その時点でサーミスタ間の温度差が一定になった。システムをさらに１時間作動し、２つのセンサの絶対較正による差分値を確認した。補正の大きさは０．０３６℃であり、報告されたデータセットにわたって実行された試験の全てにわたって一致することが確認された。
【０２９９】
入力電力当たりのセルの温度を増加させるために、１０時間の平衡期間の終わりの１０分前に、真空ポンプによってチャンバからヘリウムを排出し、チャンバを１３３Ｐａ以下の圧力で動的ポンピング下で維持した。５０分間にわたって、１００．００Ｗの電力を加熱器（５０．２３Ｖおよび１．９９１Ａ）に供給した。この間、セル温度は約６５０℃まで増加し、水温の最大変化（出口から入口を引く）は約１．２℃であった。５０分後、プログラムは電力をゼロに誘導した。クーラントへの熱伝達率を増加させるために、チャンバを１３３ｋＰａのヘリウムで再加圧し、流量サーミスタにおける完全均衡の観察によって確認されるように、アセンブリを２４時間の期間にわたって完全に均衡した。
【０３００】
ハイドリノ反応手順は較正動作の手順に従ったが、セルは試薬を含有した。チャンバ内の１３３ｋＰａのヘリウムでの平衡期間は９０分であった。１００．００Ｗの電力を加熱器に印加し、１０分後、ヘリウムをチャンバから排出した。セルを排出後により速い速度で加熱し、試薬は、５７分で１９０℃のハイドリノ反応閾値温度に達した。反応の開始は、約５８分で３７８℃に達したセル温度の急速な上昇によって確認された。１０分後、電力を切り、１５０ｓｃｃｍの速度で１時間にわたって、ヘリウムをゆっくりとセル内に再導入した。
【０３０１】
反応物質、０．１重量％のＮａＯＨドープＲ−Ｎｉ  ２８００または０．５重量％のＮａＯＨドープＲ−Ｎｉ  ２４００（元素分析は製造業者、Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ  Ｄａｖｉｄｓｏｎによって提供され、重量％のＮａＯＨは、不活性雰囲気中で取り扱われたサンプルに対して実行された元素分析（Ｇａｌｂｒａｉｔｈ）によって確認された）、およびこれらの反応物質の反応後の生成物、ならびにＬｉ（１ｇ）およびＬｉＮＨ２（０．５ｇ）（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ  ９９％）、ＬｉＢｒ（１０ｇ）（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ  ＡＣＳグレード９９＋％）、およびＰｄ／Ａｌ２Ｏ３（１５ｇ）（１％Ｐｄ、Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ）を含む反応混合物の生成物を、アルゴン下でグローブボックスに取り付けられた密閉されたサンプルホルダ（Ｂｒｕｋｅｒ  Ｍｏｄｅｌ＃Ａ１００Ｂ３７）を使用して、定量的Ｘ線回折によって分析し、０．０２°のステップサイズおよび８時間の計数時間を有する１０°〜７０°の範囲にわたる４０ｋＶ／３０ｍＡでのＣｕ放射を使用して、Ｓｉｅｍｅｎｓ  Ｄ５０００回折計で分析した。加えて、２９１ｃｃの全体積を有する真空システムに接続された、１６．５ｃｃのステンレススチール製セル内のＲ−Ｎｉの秤量済みサンプルを２５℃〜５５０℃の温度ランプで加熱し、いかなる物理的に吸収または化学吸着されたガスをも分解し、放出ガスを同定および定量化した。質量分析法、定量的ガスクロマトグラフィ（ＳｈｉｎＣａｒｂｏｎ  ＳＴ  １００／１２０  マイクロパックドカラム（２ｍｍの長さ、０．０６２５ｃｍのＯＤ）、１４ｍｌ／分の流量を有するＮ２キャリアガス、８０℃のオーブン温度、１００℃の注入器温度、および１００℃の熱伝導度検出器を有するＨＰ  ５８９０  Ｓｅｒｉｅｓ  ＩＩ）によって、また理想気体の法則ならびに測定された圧力、体積、および温度を使用することによって、水素含有量を決定した。水素は、各分析で主要成分であり、質量分析法によってのみ微量の水が検出され、＜２％のメタンもまた、ガスクロマトグラフィによって定量化された。液体窒素トラップ内でＨ２Ｏを液化し、水素をポンプで送り出し、室温で飽和水蒸気圧を引き起こすサンプルサイズよりも少ない０．５ｇのサンプルサイズを使用することによって全ての水を気化させることによって、Ｒ−Ｎｉおよび対照の微量の水を水素とは独立して定量化した。
【０３０２】
ＬｉＨ＊Ｂｒ、ＬｉＨ＊Ｉ、ＮａＨ＊ＣｌおよびＮａＨ＊Ｂｒの合成および固体  １Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲ。追加の反応物質としての対応するハロゲン化アルカリ（１０ｇ）、ＬｉＢｒ（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ  ＡＣＳ  ｇｒａｄｅ  ９９＋％）、またはＬｉＩ（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ  ９９．９％）を有する原子触媒および追加の原子Ｈの源としての、Ｌｉ（１ｇ）およびＬｉＮＨ２（０．５ｇ）（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ  ９９％）と水素の反応によって、リチウムブロモおよびヨードハイドリノ水素化物（ＬｉＨ＊ＢｒおよびＬｉＨ＊Ｉ）を合成した。以前に記載された方法に従って、水素解離剤としてラネーＮｉ（１５ｇ）（Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ  Ｄａｖｉｄｓｏｎ）をさらに含有するステンレススチール製ガスセル（図４）内で化合物を調製した。圧力が１３３Ｐａから１０１ｋＰａの間を循環的に変動するように、補給水素を添加しながら７２時間、窯内で５００℃で反応器を作動した。次いで、反応器をヘリウム雰囲気下で冷却した。次いで、密閉された反応器をアルゴン雰囲気下でグローブボックス内で開放した。ＮＭＲサンプルをガラスアンプル内に配置し、ゴム隔膜で密閉し、フレームシールするためにグローブボックスの外に移した。以前に記載されたように、Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｄａｔａ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｃｈａｍｐａｉｇｎ、Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）で、ＬｉＨ＊Ｘ（Ｘはハロゲン化物）の固体サンプルに対して１Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲを実行した。化学シフトを外部ＴＭＳに対して比較参照した。空気感受性材料として取り扱われた結晶性サンプルに対して、ＸＰＳも実行した。
【０３０３】
合成反応がＬｉＮＨ２を含み、Ｌｉ２ＮＨは反応生成物であったため、対照単体として、およびＬｉＢｒまたはＬｉＩマトリクスにおける対照として両方を行った。ＬｉＮＨ２は、市販の出発材料であり、Ｌｉ２ＮＨは、ＬｉＮＨ２およびＬｉＨの反応［６７］によって、またＸ線回折（ＸＲＤ）によって確認されたＬｉ２ＮＨ生成物でのＬｉＮＨ２の分解［６８］によって合成された。ハロゲン化アルカリがプロトンの局所環境に影響を与えた可能性、またはいかなる所与の既知の種が、通常のピークと比較してシフトされた高磁場であるＮＭＲ共鳴を生成した可能性を排除するために、ＬｉＸの等モル混合物を有するＬｉＨ（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ  ９９％）、ＬｉＮＨ２、およびＬｉ２ＮＨを含む対照を行った。アルゴン下でグローブボックス内で等モルの量化合物を混合することによって、対照を調製した。高磁場シフトＮＭＲ共鳴を生成するための、いかなる所与の既知の種のプロトンの局所環境への考えられる原因としてのＦ中心をさらに排除するために、ＬｉＨ＊ＢｒおよびＬｉＨ＊Ｉに対して、電子スピン共鳴分光法（ＥＳＲ）を実行した。ＥＳＲ研究のために、サンプルを４ｍｍのＯＤのＳｕｐｒａｓｉｌ石英管に取り付け、１．３３×１０−２Ｐａの最終圧力まで真空排気した。室温および７７Ｋで、Ｂｒｕｋｅｒ  ＥＳＰ  ３００  Ｘバンド分光計でＥＳＲスペクトルを記録した。Ｖａｒｉａｎ  Ｅ−５００ガウスメータで磁場を較正した。ＨＰ  ５３４２Ａ周波数カウンタによって、マイクロ波周波数を測定した。
【０３０４】
Ｇａｌｂｒａｉｔｈ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓで元素分析を実行し、生成物組成を確認し、高磁場シフトピークをもたらし得るＮＭＲで検出可能ないかなる遷移金属水素化物または他のエキゾチック水素化物の可能性も排除した。具体的に、生成物（Ｌｉ、Ｈ、Ｘ）およびステンレススチール製反応槽およびＲ−Ｎｉ（Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ａｌ）に存在する全ての元素の存在度を決定した。
【０３０５】
追加の反応物質としての対応するハロゲン化アルカリ（１５ｇ）、ＮａＣｌ、またはＮａＢｒ（Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ  ＡＣＳグレード９９＋％）を有するＮａＨ触媒および追加の原子Ｈの源としての、Ｎａ（３．２８ｇ）およびＮａＨ（１ｇ）（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ  ９９％）と水素の反応によって、ＮａＨ＊ＣｌおよびＮａＨ＊Ｂｒを合成した。水素解離剤としてＰｔ／Ｔｉ（Ｐｔ被覆Ｔｉ（１５ｇ）、Ｔｉｔａｎ  Ｍｅｔａｌ  Ｆａｂｒｉｃａｔｏｒｓ、白金めっきチタン小規模膨張アノード、２．５４μｍの白金を含む０．０８９ｃｍｘ０．５ｃｍｘ２．５ｃｍ）をさらに含有するステンレススチール製ガスセル（図４）内で化合物を調製した。窯を５００℃で維持したことを除いては、Ｌｉに関して記載される方法に従って各合成を行い、唯一の水素源としてＮａＨ（ｓ）を使用する効果を決定するために、水素ガスを添加することなくＮａＨ＊Ｃｌ合成を繰り返した。Ｈ−（１／４）に対する領域において一次元素ピークは可能でなかったため、ＮａＨ＊Ｃｌに対してＸＰＳを実行し、両方の生成物のＮＭＲ調査を実行した。
【０３０６】
５８０℃で維持された窯で、唯一の水素源としてＮａＣｌ（１０ｇ）および固体酸ＫＨＳＯ４（１．６ｇ）からＮａＨ＊Ｃｌも合成した。ＮＭＲを実行し、方程式（２７）に従ったＨ−（１／４）への高速反応が、Ｈ２または水素化物での解離剤からの高濃度のＨの非存在によって部分的に阻害された時に、方程式（２３〜２５）の反応によって形成されたＨ−（１／３）が観察され得たかどうかを試験した。
【０３０７】
シリコンウエハをＮａ（１．７ｇ）、ＮａＨ（０．５ｇ）、ＮａＣｌ（１０ｇ）、およびＰｔ／Ｔｉ（１５ｇ）を含む反応物質（ＮａＣｌは、最初に、いかなるＨ２（１／４）も除去するために、真空下で４００℃まで加熱された）中に配置することによって、シリコンウエハ（２ｇ、０．５ｘ０．５ｘ０．０５ｃｍ、Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｑｕｅｓｔ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、シリコン（１００）、ホウ素でドープされ、真空下で７００℃まで加熱することによって洗浄された）を生成物ＮａＨ＊ＣｌおよびＮａＨ＊によって被覆した。１０１ｋＰａの初期水素圧で、１９時間、窯内において５５０℃で反応を行った。ナトリウムハイドリノ水素化物で被覆されたシリコンウエハ（ＮａＨ＊被覆Ｓｉ）のみを含むスポットに対してＸＰＳを実行した。電子ビーム励起分光法によって、ＮａＨ＊Ｃｌ被覆シリコンウエハ（ＮａＨ＊Ｃｌ被覆Ｓｉ）を調査した。ＮａＨ＊Ｃｌ結晶の加圧ペレットの放射スペクトルも記録した。
【０３０８】
ＴｏＦ−ＳＩＭＳスペクトル。ＬｉＨ＊Ｂｒ、ＬｉＨ＊Ｉ、ＮａＨ＊Ｃｌ、ＮａＨ＊Ｂｒ、および対応するハロゲン化アルカリ対照の結晶サンプルを両面接着テープの表面上に散らし、Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ＴＦＳ−２０００  ＴｏＦ−ＳＩＭＳ器具を使用して特性決定した。一次イオン銃は、６９Ｃａ＋液体金属源を使用した。（６０μｍ）２の各サンプル上の領域を分析した。表面汚染物を除去し、新鮮な表面を曝露するために、１８０μｍＸ１００μｍのラスタを使用して、６０秒間サンプルをスパッタ洗浄した。開口設定は３であり、イオン電流は６００ｐＡであり、１０１５イオン／ｃｍ２の総イオン線量をもたらした。
【０３０９】
収集の間、バンチ（パルス幅４ｎｓ、１ｎｓにバンチされる）１５ｋＶビームを使用して、イオン銃を作動した［６９〜７０］。総イオン線量は１０１２イオン／ｃｍ２であった。電荷中和は活性であり、ポスト加速電圧は８０００Ｖであった。ポジティブおよびネガティブＳＩＭＳスペクトルを収集した。代表的なスパッタリング後のデータが報告される。
【０３１０】
加えて、０．１ｇのＮａ、０．５ｇのＮａＨ、および１５ｇのＰｔ／Ｔｉを水流熱量測定セル内に取り付け、ＮａおよびＲ−Ｎｉに関して記載される条件と同一の条件下で、水流熱量測定法を実行した。セルは、１５ｋＪの過剰なエネルギーを生成した。一方で、ＮａＨの分解からの理論的エネルギー収支は、＋１．２ｋＪによって吸熱性である。したがって、過剰な熱源として方程式（２３〜２５）により与えられる反応に対応するハイドリノ水素化物の存在を確認するために、スパッタリングが１００ｓであったことを除いて、結晶サンプルに関する手順を同一の手順によって、ナトリウムハイドリノ水素化物で被覆されたＰｔ／Ｔｉ（ＮａＨ＊被覆Ｐｔ／Ｔｉ）のサンプルを直接分析した。出発材料で被覆された未反応Ｐｔ／Ｔｉは、対照として機能した。ＸＰＳも実行した。
【０３１１】
結晶サンプルに関する手順と同一の手順によって、５０℃で４８時間にわたって反応したＲ−Ｎｉ  ２４００のＴｏＦ−ＳＩＭＳも実行した。ハイドリノを形成するための反応は、方程式（３２〜３５）により与えられた。表面はＮａＯＨで被覆されたため、ＮａＯＨを有するナトリウムハイドリノ水素化物化合物が予測された。
【０３１２】
ＦＴＩＲ分光法。以前に記載されたように、４ｃｍ−１の分解能でのＤＴＧＳ検出器を有するＮｉｃｏｌｅｔ  ７３０  ＦＴＩＲ  分光計を使用して、Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，  Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，  Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙで透過率モードを使用して、固体サンプルＬｉＨ＊ＢｒのＫＢｒペレットに対してＦＴＩＲ分析を実行した。サンプルを不活性雰囲気下で取り扱った。分解能は０．５ｃｍ−１であった。対照は、Ｌｉ２ＮＨがＬｉＮＨ２およびＬｉＨの反応［６７］によって、またＸ線回折（ＸＲＤ）によって確認されたＬｉ２ＮＨ生成物でのＬｉＮＨ２の分解［６８］によって合成されたことを除いて市販のＬｉＮＨ２、Ｌｉ２ＮＨ、およびＬｉ３Ｎを含んだ。
【０３１３】
ＸＰＳスペクトル。Ｓｃｉｅｎｔａ  ３００  ＸＰＳ分光計を使用して、結晶サンプルに対して一連のＸＰＳ分析を行った。固定アナライザ伝送モードおよび掃引収集モードを使用した。サーベイスキャンにおけるステップエネルギーは、０．５ｅＶであり、高分解能スキャンにおけるステップエネルギーは、０．１５ｅＶであった。サーベイスキャンにおいて、１ステップ当たりの時間は、０．４秒であり、掃引数は４回であった。高分解能スキャンにおいて、１ステップ当たりの時間は、０．３秒であり、掃引数は３０回であった。２８４．５ｅＶにおけるＣｌｓを内部標準として使用した。
【０３１４】
電子ビーム励起侵入型Ｈ２（１／４）のＵＶ分光法。結晶の電子衝撃を介して、ハロゲン化アルカリ、ＭｇＣｌ２、およびシリコンウエハ中の格子中に捕捉されるＨ２（１／４）の振動−回転放射を調査した。＜１．３３×１０−３Ｐａの圧力範囲内の１０〜２０μＡのビーム電流で１２．５ｋｅＶ電子銃を使用して、結晶の電子ビーム励起からの放射の枠のないＥＵＶ分光法を記録した。光電子増倍管（ＰＭＴ）でＵＶスペクトルを記録した。３００μｍの入口および出口スリットで、波長分解能は、約２ｎｍ（ＦＷＨＭ）であった。増加量は０．５ｎｍであり、滞留時間は１秒であった。
【０３１５】
（ＩＩＩ．結果および考察）
Ａ．ＲＴ−プラズマ放射およびバルマーα線幅。チタンフィラメントで生成された原子水素および加熱によって気化された
【数１１４】
2015071536.tif 000117
で、低電界（１Ｖ／ｃｍ）で形成されるアルゴン−水素（９５／５％）−リチウムｒｔ−プラズマ。リチウムおよびＨ放射を観察し、ＬｉＮＨ２およびその分解生成物Ｌｉが、原子ＬｉおよびＨの源として機能したことを確認した。アルゴン−水素混合物のアルゴンは、アルゴンの非存在下で有意に減少したＨ放射から明らかなように、原子Ｈの量を増加した。＞１２ｅＶのエネルギーを有する準位分布に対応するＨバルマー放射が、図５および６に示されるように観察され、それはまた、ライマン放射が存在していなければならない。
【０３１６】
アルゴン／水素のみで形成されたプラズマはない。バルマー放射を説明すると考えられる、７００℃のセル温度でのチタンフィラメント、気化ＬｉＮＨ２、および７９．８Ｐａアルゴン−水素混合物のか考えられる化学反応はなかった。実際に、水素からバルマーおよびライマン放射を励起するための十分なエネルギーを放出する既知の化学反応はない。既知の化学反応に加えて、電子衝突励起、共鳴光子移動、ならびに高密度プラズマにおける「非理想性」の状態によるイオン化および励起エネルギーの低下もまた、水素プラズマを形成するためのイオン化または励起の源として拒否された。原子水素のエネルギー的な反応の形成は、Ｌｉによる原子水素の触媒作用からの自由エネルギー源と一致していた。
【０３１７】
ＲＦ  ｒｔ−プラズマから放出された６５６．３ｎｍのバルマーα線の幅から、エネルギー的な水素原子エネルギーを計算した。各ガウス分布の全半値幅ΔλＧは、ドップラー（ΔλＤ）および計測（ΔλＩ）半値幅から生じる。
【数１１５】
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。温度は、式
【数１１６】
2015071536.tif 000119
を使用して、ドップラー半値幅から計算し、式中、λ０は、線の波長であり、Ｔは、Ｋ（１ｅＶ＝１１，６０５Ｋ）における温度であり、μは、分子量（原子水素に対して＝１）である。いずれの場合にも、圧力で感知できるほどに変化しなかった平均ドップラー半値幅は、±１０％のエネルギーにおける誤差に対応して±５％変動した。
【０３１８】
７０時間の作動の初期および後に、アルゴン−水素（９５／５％）−リチウム  ｒｔ−プラズマに対して記録された６５６．３ｎｍのバルマーα線幅は、図５Ａおよび５Ｂにそれぞれ示される。両方の時点でのプラズマ放射のバルマーα線プロファイルは、０．５ｅＶ未満の低速成分に対応する内部の狭いピーク、および＞４０ｅＶの高速成分に対応する有意に広がったピークの２つの明確なガウスピークを含んだ。高速成分は、最初に、ｎ＝３の励起状態Ｈ分布の９０％を占め、７０時間で９７％まで増加した。水素線のみが広がった。以前に示されたように、高速Ｈのエネルギー源は、いかなる印加された電界にも起因し得ないが、より低い状態への水素の触媒作用の機構によって予測される。
【０３１９】
図６Ａおよび６Ｂのそれぞれに示されるように、初期および７０時間の時点で、線の広がりおよび分布が、ほんの２７％の分布で約６ｅＶと、より小さかったことを除いて、リチウム  ｒｔ−プラズマもまた、１３３Ｐａの圧力で純Ｈ２ガスの場合に形成された。過剰なＨ２が、Ｌｉと反応し、以下の反応によってＬｉＮＨ２の破壊を触媒するＬｉＨを形成することができるため、この結果は予想されたものであった。
【数１１７】
2015071536.tif 000120
【０３２０】
したがって、原子ＬｉおよびＨを生成するための反応を減少させた。加えて、アルゴン−水素混合物のアルゴンは、その再結合を防止することによって原子Ｈの量を増加させることができ、プラズマによって生成されるＡｒ＋は、触媒およびＬｉとして関与することができる。
【０３２１】
我々は、熱運動によるドップラー拡がりが、他の源が無視され得るほどの主要源であると仮定した。この仮定は、各源が考慮された時に確認された。概して、実験プロファイルは、２つのドップラープロファイルの畳み込み、計測プロファイル、自然（寿命）プロファイル、シュタルクプロファイル、ファン・デル・ワールスプロファイル、共鳴プロファイル、および微細構造である。各源からの寄与は、検出限界以下であると決定された。
【０３２２】
高速Ｈの形成は、水素原子のプロトンおよび半径の中心場の４倍に相当する中心場を有する寿命の短い中間体Ｈ＊（１／４）を形成するための、原子水素のポテンシャルエネルギーの３倍の、水素原子からＬｉ原子への共鳴エネルギー移動によって説明することができる。中間体は、半径が高速Ｈ（ｎ＝１）をもたらすａ０／４に減少するにつれての衝突または空間経由エネルギー移動、ならびに以前に報告された、ｑ・１３．６ｅＶ光子の放射によって自然崩壊する。空間経由カップリングを含む衝突エネルギー移動が一般的である。例えば、Ｈ２を形成するためのＨ＋Ｈの発熱化学反応は、光子の放射で生じない。むしろ、反応は、結合エネルギー  −Ｈ＋Ｈ＋Ｍ→Ｈ２＋Ｍ＊を除去するために、第三体Ｍとの衝突を必要とする。第三体は、発熱反応からのエネルギーを分布させ、最終結果は、Ｈ２分子および系の温度の増加である。方程式（２ａ）および（２ｃ）により与えられる上体の形成での触媒反応の場合、Ｈの温度は非常に高くなる。
【０３２３】
Ｂ．示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）による測定。ＮａＨのＤＳＣ（１００〜７５０℃）を図７に示す。幅広い吸熱反応ピークが、４７ｋＪ／ｍｏｌｅに対応する、３５０℃〜４２０℃で観察された。水素化ナトリウムは、５７ｋＪ／ｍｏｌｅに対応するエンタルピーを有するこの温度範囲で分解する。大きい発熱が−１７７ｋＪ／ｍｏｌｅに対応する、６４０℃〜８２５℃の領域において観察された。ＭｇＨ２のＤＳＣ（１００〜７５０℃）を図８に示す。第１のピークは、６８．６１ｋＪ／ｍｏｌｅＭｇＨ２に対応する、３５１．７５℃を中心としているのが観察された。ＭｇＨ２の分解は、７４．４ｋＪ／ｍｏｌｅＭｇＨ２に対応する、４４０℃〜５６０℃で観察される［７１］。図８において、第２のピークは、６．６５ｋＪ／ｍｏｌｅＭｇＨ２に対応する、６４７．６６℃を中心としているのが観察された。Ｍｇ（ｍ）の既知の融点は、８．４８ｋＪ／ｍｏｌｅＭｇ（ｍ）の融解エンタルピーに対応する、６５０℃である。したがって、対照である非触媒水素化物の分解に対して予想された挙動が観察された。対照的に、方程式（２３〜２５）により与えられる触媒反応を受けるＨのある特定の部分を有するＮａＨ触媒を形成する条件下で、−１７７ｋＪ／ｍｏｌｅＮａＨまたは少なくとも−３５４ｋＪ／ｍｏｌｅＨ２の新規な発熱効果が観察された。観察されたエンタルピーは、Ｈに対して可能な限り最大の発熱反応のエンタルピーである、水素の燃焼エンタルピー−２４１．８ｋＪ／ｍｏｌｅＨ２よりも大きかった。
【０３２４】
Ｃ．水流熱量計電力測定。各試験において、対応する電力の積分によって、エネルギー入力およびエネルギー出力を計算した。入力電力に対して、各時間間隔の終わりに測定される電圧および電流に時間間隔（典型的に、１０秒）を乗じ、ジュール単位でのエネルギー増加量を得た。総エネルギーを得るために、平衡期間の後に全実験にわたって全てのエネルギー増加量を合計した。出力エネルギーに対して、入口および出口温度の最終測定値が同一であると仮定して、各試験の後にサーミスタの補正値を計算した。この補正値は０．０３６℃であると計算された。水の体積流量に１９℃での水密度（０．９９８ｋｇ／リットル）、水の比熱（４．１８１ｋＪ／ｋｇ−℃）、補正された温度差、および時間間隔を乗じることによって、方程式（３９）を使用して、各時間増加量におけるクーラント流の熱エネルギーを計算した。総エネルギー出力を得るために、全実験にわたって値を合計した。セルＥＴからの総エネルギーは、エネルギー入力Ｅｉｎおよびすべての過剰なエネルギーＥｅｘと等しくなるはずである。
【数１１８】
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エネルギー収支から、いかなる過剰な熱も決定した。
【０３２５】
較正試験結果を図９および１０に示す。図１０のグラフにおいて、クーラント電力の傾斜がほとんど不連続的に変化する時点がある。約１時間におけるこの時点は、セルからチャンバ壁への熱伝動を促進するヘリウム添加に対応する。入力および出力電力曲線の数値積分により、出力クーラントに対する抵抗入力の９６．４％の流量のカップリングに対応する、２９２．２ｋＪの出力エネルギーおよび３０３．１ｋＪの入力エネルギーを得た。
【０３２６】
触媒材料、１ｇのＬｉ、０．５ｇのＬｉＮＨ２、１０ｇのＬｉＢｒ、および１５ｇのＰｄ／Ａｌ２Ｏ３を含む試薬を含有するセルとのハイドリノ反応に対する、経時的なセル温度および経時的なクーラント電力が、図１１および１２にそれぞれ示される。較正補正を適用した入力および出力電力曲線の数値積分は、２２７．２ｋＪの出力エネルギーおよび２０８．１ｋＪの入力エネルギーをもたらした。したがって、方程式（４３）から、過剰なエネルギーは、１９．１ｋＪであった。図１２のグラフにおいて、温度の傾斜がほぼ不連続的に変化する時点がある。傾斜変化は、１時間をわずかに過ぎた時点で起こり、これは、反応の開始によって急速に上昇するセル温度に対応する。電力パルスに対するシステム反応に基づいて、１９．１ｋＪの過剰なエネルギーは、反応に対する電力を１６０Ｗ超に設定する２分以内に生じた。
【０３２７】
反応後の生成物の組成の定量的ＸＲＤは、ＬｉＢｒおよびＰｄ／Ａｌ２Ｏ３が変化しなかったことを示した。したがって、１００％の収率を仮定すると、既知の化学によって放出される最大理論的エネルギーは、方程式（２２）に従って窒化リチウムおよび水素化物の形成から４．３ｋＪである。一方で、観察されたエネルギー収支は、この最大値の４．４倍であった。エネルギー収支を説明することが可能な唯一の発熱反応は、方程式（１７〜１９）により与えられる発熱反応である。０．５ｇのＬｉＮＨ２の水素含有量は、２２ミリモルＨ２であった。したがって、観察されたエネルギー収支は、−８７０ｋＪ／ｍｏｌｅＨ２であり、最大可能Ｈ２インベントリを仮定した水素の最もエネルギー的な反応である燃焼エンタルピー、−２４１．８ｋＪ／ｍｏｌｅＨ２の３．５倍を超える。
【０３２８】
Ｒ−Ｎｉの出発材料、１５ｇのＲ−Ｎｉ／Ａｌ合金粉末、および３．２８ｇのＮａを含む試薬を含有するセルとのＲ−Ｎｉ対照電力に対する、経時的なセル温度および経時的なクーラント電力が、図１３および１４にそれぞれ示される。温度およびクーラント電力時間プロファイル曲線は、較正と非常に似ていた。較正補正を適用した入力および出力電力曲線の数値積分により、３８４ｋＪの出力エネルギーおよび３８５ｋＪの入力エネルギーを得た。エネルギー収支を得た。
【０３２９】
触媒材料、１５ｇのＮａＯＨドープＲ−Ｎｉ、および３．２８ｇのＮａを含む試薬を含有するセルとのハイドリノ反応に対する、経時的なセル温度および経時的なクーラント電力が、図１５および１６にそれぞれ示される。較正補正を適用した入力および出力電力曲線の数値積分により、１８５．１ｋＪの出力エネルギーおよび１４９．１ｋＪの入力エネルギーを得た。したがって、方程式（４３）から、過剰なエネルギーは、３６ｋＪであった。図１５のグラフにおいて、温度の傾斜がほぼ不連続的に変化する時点がある。傾斜変化は、１時間をわずかに過ぎた時点で起こり、これは、反応の開始によって急速に上昇するセル温度に対応する。電力パルスに対するシステム反応に基づいて、３６ｋＪの過剰なエネルギーは、反応に対する電力を０．５ｋＷ超に設定する１．５分以内に生じた。
【０３３０】
反応物質ＮａＯＨドープＲ−Ｎｉおよび定量的ＸＲＤによって決定されたアルカリ金属との反応後の生成物の組成はそれぞれ、微量のバイヤライトを有するＮｉ、および微量のアルカリ性水酸化物を有するＮｉであった。ナトリウム−Ｎｉ合金の形成またはＲ−ＮｉのＡｌ２Ｏ３とナトリウムの反応［７３〜７４］は、顕著に吸熱性である（それぞれΔＨ＝＋１３８ｋＪ／ｍｏｌｅＮａ［７５］およびΔＨ＝＋７２．１８ｋＪ／ｍｏｌｅＮａ［６５］）。形成の熱を使用して、ＮａＯＨを形成するためのナトリウムとバイヤライトの反応（ΔＨ＝−１５．６ｋＪ／ｍｏｌｅＡｌ（ＯＨ）３［６５、７６］）は、最初に微量のバイヤライトおよびＮａとの反応からの対応するＮａＯＨ生成物を示すＸＲＤ分析に基づいて、エネルギー収支にはほんのわずかにしか寄与しない。文献［７４］と一致して、バイヤライト分解からのＨ２Ｏ含有量は、Ａｌ（ＯＨ）３の分解（２Ａｌ（ＯＨ）３→Ａｌ２Ｏ３＋３Ｈ２Ｏ  ΔＨ＝＋９２．４５ｋＪ／ｍｏｌｅＡｌ）からのＮａＯＨの形成（ΔＨ＝−１８４．０ｋＪ／ｍｏｌｅＨ２Ｏ［６５］）によって、無視できる寄与に対応して、４７．７μモルＨ２Ｏ／ｇＲ−Ｎｉであった。全体的な反応は、ＮａＯＨを形成するためのナトリウムとバイヤライトの反応である（ΔＨ＝−１５．６ｋＪ／ｍｏｌｅＡｌ（ＯＨ）３）。
【０３３１】
エネルギー収支を説明することが可能な唯一の発熱反応は、方程式（２３〜２５）により与えられる発熱反応である。定量的ＧＣを使用して、また測定されたＰ、Ｖ、およびＴに対する理想気体の法則を使用することによって決定されたＲ−Ｎｉの水素含有量は、１５０μモルＨ２／ｇＲ−Ｎｉであった。したがって、観察されたエネルギー収支は、−１．６Ｘ１０４ｋＪ／ｍｏｌｅＨ２であり、最大可能Ｈ２インベントリを仮定した水素の最もエネルギー的な反応である燃焼エンタルピー、−２４１．８ｋＪ／ｍｏｌｅＨ２の６６倍を超える。方程式（４４）の反応に対する控えめな理論的エネルギー収率は、２５９ｅＶ／Ｈ２または２５  ＭＪ／ｍｏｌｅＨ２（方程式（７））である。
【数１１９】
2015071536.tif 000122
【０３３２】
固体燃料を含む最もエネルギー的な既知の酸化反応のうちの１つは、反応Ｂｅ＋１／２Ｏ２→ＢｅＯであり、２４ｋＪ／ｇの燃焼熱を有し、１０ｋＪ／ｇよりも大きい熱を産生する既知の燃料／酸化剤供給システムはほとんどない［６５］。比較として、完了する可能性がない場合でさえ、循環可能な触媒ＮａＨのＨ含有量は、重量当たりの最も既知の固体燃料のエネルギーの３００倍のエネルギーを産生した。
【０３３３】
増加したＮａＯＨドーピングおよびＲ−Ｎｉ  ２４００への転換によって、触媒材料は、Ｎａの添加を必要とすることなく高い電力およびエネルギーを生成した。触媒材料、１５ｇのＮａＯＨドープＲ−Ｎｉ  ２４００を含有するセルとのハイドリノ反応に対する、経時的なセル温度および経時的なクーラント電力が、図１７および１８にそれぞれ示される。較正補正を適用した入力および出力電力曲線の数値積分により、１１．７ｋＪの過剰エネルギーに対応して、１９５．７ｋＪの出力エネルギーおよび１８４．０ｋＪの入力エネルギーを得、電力は０．２５ｋＷを超えた。
【０３３４】
反応物質ＮａＯＨドープＲ−Ｎｉと定量的ＸＲＤによって決定された反応後の生成物との組成はそれぞれ、３．７重量％のバイヤライトを有するＲ−ＮｉおよびＲ−Ｎｉであった。初期Ｒ−Ｎｉのバイヤライト分解からの測定されたＨ２Ｏ含有量は、３重量％のＡｌ（ＯＨ）３ドープＮｉ／Ａｌ合金に対する３４．０μモルＨ２Ｏ／ｇのバイヤライト分解からの測定されたＨ２Ｏ含有量と比較して、３２．８μモルＨ２Ｏ／ｇＲ−Ｎｉであった。可能な限り最大の発熱反応は、Ａｌ（ＯＨ）３からＡｌ２Ｏ３の反応であった。釣り合いの取れた反応は、
【数１２０】
2015071536.tif 000123
により与えられる［６５、７５、７７］。３．７重量％のＡｌ（ＯＨ）３に対して、方程式（４５）により与えられる反応からの最大理論的エネルギーは、ΔＨ＝−１．８８ｋＪである。これは、
【数１２１】
2015071536.tif 000124
の理論的エネルギーと比較して、ΔＨ＝−１．１ｋＪの平均エネルギーを示した、１５ｇの３重量％のＡｌ（ＯＨ）３ドープＮｉ／Ａｌ合金の熱測定によって確認された。したがって、ＮａＯＨドープＲ−Ｎｉからの観察されたエネルギーは、理論的エネルギーの４．４倍であった。したがって、それは、方程式（２３〜２５）により与えられる触媒反応に主に起因する。
【０３３５】
Ｄ．ＴｏＦ−ＳＩＭＳスペクトル。ＬｉＢｒおよびＬｉＨ＊Ｂｒ結晶から得られた陽ＴｏＦ−ＳＩＭＳスペクトルが、図１９および２０にそれぞれ示される。ＬｉＨ＊Ｂｒ結晶の陽イオンスペクトルおよびＬｉＢｒ対照の陽イオンスペクトルは、Ｌｉ＋イオンが大半を占めた。Ｌｉ２＋、Ｎａ＋、Ｇａ＋、およびＬｉ（ＬｉＢｒ）＋もまた観察された。
【０３３６】
ＬｉＢｒおよびＬｉＨ＊Ｂｒ結晶の陰イオンＴｏＦ−ＳＩＭＳが、図２１および２２にそれぞれ示される。ＬｉＨ＊Ｂｒスペクトルは、Ｈ−＞Ｂｒ−の強度でのＨ−およびＢｒ−ピークが大半を占めた。臭化物のみが、ＬｉＢｒ対照の陰イオンＴｏＦ−ＳＩＭＳの大半を占めた。両方に対して、Ｏ−、ＯＨ−、Ｃｌ−、およびＬｉＢｒ−もまた観察された。増加した水素化物に加えて、ＬｉＨ＊Ｂｒサンプルの他の特異的なピークは、新規なリチウムブロモ水素化物の形成と一致して、ＬｉＨＢｒ−およびＬｉ２Ｈ２Ｂｒ−であった。
【０３３７】
ＬｉＩおよびＬｉＨ＊Ｉ結晶から得られた陽ＴｏＦ−ＳＩＭＳスペクトルが、図２３および２４にそれぞれ示される。ＬｉＨ＊Ｉ結晶の陽イオンスペクトルおよびＬｉＩ対照の陽イオンスペクトルは、Ｌｉ＋イオンが大半を占めた。Ｌｉ２＋、Ｎａ＋、Ｇａ＋、および一連の陽イオンＬｉ［ＬｉＩ］ｎ＋もまた観察された。ＬｉＨ＊Ｉサンプルの特異的なピークは、ＬｉＨＩ＋、Ｌｉ２Ｈ２Ｉ＋、Ｌｉ４Ｈ２Ｉ＋、およびＬｉ６Ｈ２Ｉ＋であった。
【０３３８】
ＬｉＩおよびＬｉＨ＊Ｉ結晶の陰イオンＴｏＦ−ＳＩＭＳが、図２５および２６にそれぞれ示される。ＬｉＨ＊Ｉスペクトルは、Ｈ−＞Ｉ−の強度でのＨ−およびＩ−ピークが大半を占めた。ヨウ化物単体が、ＬｉＩ対照の陰イオンＴｏＦ−ＳＩＭＳの大半を占めた。両方に対してＯ−、ＯＨ−、Ｃｌ−、および一連の陰イオンＬｉ［ＬｉＩ］ｎ−もまた観察された。増加した水素化物に加えて、ＬｉＨ＊Ｉサンプルの他の特異的なピークは、新規なリチウムヨード水素化物の形成と一致して、ＬｉＨＩ−、Ｌｉ２Ｈ２Ｉ−、およびＮａＨＩ−であった。
【０３３９】
１５ｋＪの過剰な熱の生成後のＮａＨ＊被覆Ｐｔ／Ｔｉの陰ＴｏＦ−ＳＩＭＳスペクトル（ｍ／ｅ＝２０−３０）を、図２７に示す。ハイドリノ−水素化物の化合物系列ＮａＨｘ−が観察され、ここで、高分解能（１０，０００）質量決定からの質量欠損は、対照において観察されたＣ２Ｈｘ−系列に対してこの帰属を明らかに区別した。ＸＰＳスペクトルは、ＮａＨ＊被覆Ｐｔ／Ｔｉが２つの分数水素状態、Ｈ−（１／３）およびＨ−（１／４）を含んでいたことを示した（ＩＩＩＦの項）。
【０３４０】
質量欠損系列を有するＮａＨｘ−もまた、３６ｋＪの過剰な熱を産生したＮａ／Ｒ−Ｎｉ水流熱量計の作動からのＲ−Ｎｉのスペクトルにおいて観察された。５０℃で４８時間にわたり反応させたＲ−Ｎｉから得られた陽ＴｏＦ−ＳＩＭＳスペクトルを、図２８に示す。表面上の主要なイオンは、表面のＮａＯＨドーピングと一致してＮａ＋であった。Ｒ−Ｎｉ  ２４００の他の主要な元素のイオン、例えばＡｌ＋、Ｎｉ＋、Ｃｒ＋、およびＦｅ＋もまた観察された。
【０３４１】
５０℃で４８時間にわたり反応させたＲ−Ｎｉの陰イオンＴｏＦ−ＳＩＭＳを、図２９に示す。スペクトルは、非常に大きいＨ−ピークならびに水酸化物の断片ＯＨ−およびＯ−を示した。２つの他の主要なピークは、ＮａＨ３−およびＮａＨ３ＮａＯＨ−の高分解能質量を１０，０００に適合させ、ナトリウムハイドリノ水素化物およびＮａＯＨと組み合わせたこのイオンに帰属された。ＮａＯＨ、ＮａＯ、ＯＨ−およびＯ−と組み合わせた、ナトリウムハイドリノ水素化物ＮａＨｘ−に帰属可能な他の独自のイオンもまた観察された。
【０３４２】
Ｅ．Ｈ−（１／３）、Ｈ−（１／４）、Ｈ２（１／３）、およびＨ２（１／４）のＮＭＲ同定。外部ＴＭＳと相対的なＬｉＨ＊ＢｒおよびＬｉＨ＊Ｉの１Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲスペクトルを、図３０Ａおよび３０Ｂにそれぞれ示す。ＬｉＨ＊Ｘサンプルは、Ｘ＝ＢｒおよびＸ＝Ｉのそれぞれに対して、−２．５１ｐｐｍおよび−２．０９ｐｐｍで、大きく明確な高磁場共鳴を示した。ＬｉＨ、ＬｉＨおよびＬｉＢｒまたはＬｉＩ等モル混合物、ＬｉＮＨ２、Ｌｉ２ＮＨ、ならびにＬｉＮＨ２またはＬｉ２ＮＨおよびＬｉＢｒまたはＬｉＩの等モル混合物を含む対照のうちのいずれも、高磁場シフトピークを示さなかった。約−２．２ｐｐｍにおけるＬｉＨ＊Ｘの高磁場ピークが非常に広かったため、これらの結果をＫＨ＊ＣｌおよびＫＨ＊ＩのＨ−（１／４）の前の同定と比較することは、有用である。
【０３４３】
独立した合成および対照からのＫＨ＊ＣｌサンプルサンプルのＴＭＳ（図３１Ａ）と比較した１Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲスペクトルは、以前に示されている。ＴＭＳの実験的な絶対的な共鳴シフトは、プロトンのジャイロ磁性周波数［７８〜７９］とに関係して−３１．５ｐｐｍである。−３０．４ｐｐｍの絶対的な共鳴シフトに対応するＴＭＳと比較した＋１．１ｐｐｍのＫＨ実験なシフトは、方程式（４）（式中、ｐ＝０である）により与えられる−３０ｐｐｍのＨ−（１／１）の予測されるシフトと非常によく一致する。−３５．９６ｐｐｍの絶対的な共鳴シフトに対応するＴＭＳと比較した−４．４６ｐｐｍにおける新規なピークは、方程式（４）においてｐ＝４であることを示す。Ｈ−（１／４）は、触媒としてＫを使用することによって予測される水素化物イオンである。さらに、極めて狭いピーク幅は、自由回転子である小さい水素化物イオンを示す。対照的に、ＫＨ＊Ｉ（図３１Ｂ）は、−２．３１ｐｐｍでの非常に広いピークを示す。ＫＨ＊Ｉを形成するためのＫ触媒との反応の予測される生成物である水素化物イオンＨ−（１／４）は、１１．２ｅＶのその予測される結合エネルギーにおいて、ＸＰＳによって観察された。したがって、より大きいハロゲン化物に起因する反磁性シフトは、＋２．１５ｐｐｍである。ＬｉＨ＊Ｘに対する補正された高磁場ＮＭＲピークは、それぞれ約−４．４６ｐｐｍであり、方程式（４）により与えられる遊離イオンの予測されたシフトと一致する。
【０３４４】
重量％でのＬｉＨ＊Ｂｒの元素分析は、検出可能なレベル未満において、ステンレススチールおよびＲ−Ｎｉ成分を有するＬｉＨＢｒに化学量論的に対応して、Ｌｉ（８％）、Ｈ（１．１％）、Ｉ（９０．９％）であった。重量％でのＬｉＨ＊Ｉの元素分析は、検出可能なレベル未満において、ステンレススチールおよびＲ−Ｎｉ成分を有するＬｉＨＩに化学量論的に対応して、Ｌｉ（５．２％）、Ｈ（０．８％）、Ｉ（９４％）であった。したがって、Ｌｉの水素化物以外に、考えられる帰属である水素化物はない。ＵＨは、以前に決定されたような高磁場シフトＮＭＲピークを有していない。室温または７７Ｋにおいて、ＬｉＨ＊ＢｒまたはＬｉＨ＊Ｉに検出可能なＥＳＲ信号はなかったため、Ｆ中心は、源となることができなかった。ＬｉＮＨ２、Ｌｉ２ＮＨ、およびＬｉＢｒまたはＬｉＩマトリクスにおけるこれらの化合物に対して得られた１Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲスペクトルもまた、これらの化合物のどちらも、高磁場シフトＮＭＲピークを有しないことを示した。−２．５ｐｐｍピークの源としてのＬｉＮＨ２およびＬｉ２ＮＨをさらに排除するために、−２．５ｐｐｍピークのＬｉＨ＊Ｂｒサンプルを動的真空下で＞６００℃まで加熱し、ＬｉＮＨ２およびＬｉ２ＮＨを分解した。熱処理されたサンプルをＦＴＩＲ分光法によって分析し、−２．５ｐｐｍピークがＮＭＲによる再分析時に残っていた一方で、３３１４，３２５９，２０７９（広）、１５６７、および１５４１ｃｍ−１でのアミドピークおよび３１７２（広）、１９５３、および１５７８ｃｍ−１でのイミドピークの非存在によって示されるように、アミドおよびイミドが排除されたことを確認した。図４５Ｂに示されるＦＴＩＲスペクトルは、対応するＮＭＲが−２．５ｐｐｍのピークを示した一方で、これらの種の排除を示した。過去および現在のＮＭＲおよびＦＴＩＲ分析が、１Ｈ  ＮＭＲスペクトルにおける−２．５ｐｐｍのピークが、ＵＨ、ＬｉＮＨ２、Ｌｉ２ＮＨ、またはいかなる他の既知の種と関連していないという結論をもたらすため、１Ｈ  ＮＭＲスペクトルにおける−２．５ｐｐｍのピークは、理論的予測と一致するＨ−（１／４）イオンに帰属され、またより低エネルギーの状態の水素化物イオンの直接的な証拠である。
【０３４５】
Ｈ−（１／４）に帰属する−２．５ｐｐｍおよび−２．０９ｐｐｍのピークに加えて、１．３ｐｐｍピークが、図３０Ａおよび３０Ｂにそれぞれ示されるＬｉＨ＊ＢｒおよびＬｉＨ＊Ｉの１Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲスペクトルにおいて観察された。対照のうちのいずれも、出発化合物またはそれらの考えられる既知の生成物のいずれも排除するこのピークを示さなかった。しかしながら、ピークは、Ｈ−（１／４）に対応するＨ２（１／４）分子に起因し得る。
【０３４６】
Ｈ２は、気相１Ｈ  ＮＭＲによって特徴付けられた。プロトンのジャイロ磁性周波数と相対的な気相ＴＭＳの実験的な絶対的な共鳴シフトは、−２８．５ｐｐｍである［８０］。Ｈ２は、０．００ｐｐｍで設定された気相ＴＭＳと比較して、０．４８ｐｐｍで観察された。［８１］。したがって、−２８．０ｐｐｍ（−２８．５＋０．４８）ｐｐｍの対応する絶対的なＨ２気相共鳴シフトは、方程式（１２）により与えられる−２８．０１ｐｐｍの予測される絶対的な気相シフトと極めて一致していた。
【０３４７】
リチウム−化合物マトリクスにおけるＨ２に対するマトリクスシフトを決定するために、絶対的なＨ２気相シフトを使用することができる。次いで、方程式（１２）と比較するための気相の絶対的なシフトを決定するために、マトリクスシフトの補正を１．３ｐｐｍのピークに適用することができる。ピークの全てのシフトは、プロトンのジャイロ磁性周波数［７８〜７９］と関係する−３１．５ｐｐｍの実験的な絶対的な共鳴シフトを有する液相ＴＭＳと相対的であった。液相ＴＭＳと比較した４．０６ｐｐｍのリチウム−化合物マトリクスにおけるＨ２の実験的なシフトは、Ｌｕら［８２］の図７に示され、また−２７．４４ｐｐｍ（−３１．５ｐｐｍ＋４．０６ｐｐｍ）の絶対的な共鳴シフトに対応する。液体ＴＭＳと比較した３．５ｐｐｍ（−２８．０ｐｐｍ−３１．５ｐｐｍ）に対応する−２８．０ｐｐｍの絶対的なＨ２気相共鳴シフトを使用して、リチウム−化合物マトリクス効果は、＋０．５６ｐｐｍ（４．０６ｐｐｍ−３．５ｐｐｍ）であり、−０．５６ｐｐｍの測定されたシフトの補正を必要とする。次いで、ＴＭＳと比較した１．２６ｐｐｍのピークにおけるＨ２のピーク高磁場は、−３０．８ｐｐｍ（−３１．５ｐｐｍ＋１．２６ｐｐｍ−０．５６ｐｐｍ）のマトリクス補正された絶対的な共鳴シフトに対応する。方程式（１２）を使用すると、データは、ｐ＝４であることを示し、またＨ２（１／４）と一致する。
【数１２２】
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Ｌｕら［８２］はまた、ＬｉＨ＋ＬｉＮＨ２（１．１／１）のもとの位置に（ｉｎ  ｓｉｔｕ）加熱期間を有する、Ｈ２と相対的に強度が増加したこの位置におけるピークも観察した。彼らは、彼らの図６および７において不明と表示されたピークを帰属することができなかった。Ｈ２（１／４）の理論的なシフトと極めて一致したピークの帰属は、ＦＴＩＲ（ＩＩＩＧの項）および電子ビーム励起放射分光法（ＩＩＩＨの項）によって確認された。
【０３４８】
ＬｉＨ＊ＸにおけるＨ−（１／４）イオンの存在は、ハロゲン化物イオンの分極率に依存することがわかった。ＬｉＨ＊ＦおよびＬｉＨ＊Ｃｌの１Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲスペクトルが、図３２Ａおよび３２Ｂにそれぞれ示される。４．３ｐｐｍおよび１．２ｐｐｍにおけるピークは、２つの異なる量子状態の分子水素の理論的予測と一致していた。４．３ｐｐｍのピークは、Ｈ２に対するＬｕら［８２］の帰属と一致し、Ｌｕら［８２］によって不明と表示された１．２ｐｐｍのピークは、Ｈ２（１／４）と一致していた。Ｈ２（１／４）の帰属は、ＦＴＩＲスペクトル（ＩＩＩＧの項）における予測される回転遷移、および電子ビーム励起放射分光法（ＩＩＩＨの項）によって予測される回転間隔の観察によって確認された。Ｈ−（１／４）イオンピークは、非分極性フッ素を含むＬｉＨ＊Ｆおよび非分極性塩素を含むＬｉＨ＊Ｃｌにおいて存在しなかった。一方で、それは、図３０Ａおよび３０Ｂにそれぞれ示されるように、ＬｉＨ＊ＢｒおよびＬｉＨ＊Ｉの両方において、主要なピークであった。これらの結果は、ＬｉＸがＨ−（１／４）イオンと反応し、対応するリチウムハロゲン化物水素化物を形成するために、分極性ハロゲン化物が必要であることを示す。分子種は、結晶格子中に非特異的に捕捉されるため、分子種単体およびＨ−（１／４）イオンとの組み合わせに対するＬｉＨ＊ＸのＨ含有量選択性は、ハロゲン化物の分極率およびＨ−（１／４）に対する対応する反応性に基づいている。カリウム触媒は、同様に、しかし図３１Ａおよび３１Ｂに示されるように、Ｈ−（１／４）を有するＫＣｌおよびＫＩのマトリクスにおいて、Ｈ２（１／４）を形成した。
【０３４９】
外部ＴＭＳと比較したＮａＨ＊Ｂｒの１Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲスペクトルを、図３２に示す。ＮａＨ＊Ｂｒは、−３．５８ｐｐｍにおいて大きく明確な高磁場共鳴を示した。ＮａＨまたはＮａＨおよびＮａＢｒの等モル混合物を含む対照のうちのいずれも、高磁場シフトピークを示さなかった。ＮａＨ＊Ｂｒの−３．５８ｐｐｍの高磁場ピークは広がったが、ＫＨ＊Ｉの場合のように顕著にではなかった。したがって、マトリクスは、ＫＨ＊ＩにおけるＨ−（１／４）の同定の前の場合のように大きな効果はもたらさない場合がある。したがって、測定されたシフトは、マトリクス効果に起因してピークシフト低磁場であると予想して、理論と直接比較される。ＴＭＳの実験的な絶対的な共鳴シフトは、プロトンのジャイロ磁性周波数［７８〜７９］と関係する−３１．５ｐｐｍである。−３５．０８ｐｐｍの絶対的な共鳴シフトに対応するＴＭＳと相対的な−３．５８ｐｐｍにおける新規なピークは、方程式（４）においてｐ＝４であることを示す。Ｈ−（１／４）は、触媒としてＮａＨを使用することによって予測される、好ましい水素化物イオンである（方程式（３〜４）および（２３〜２７））。ＬｉＨ＊Ｘの場合と同様に、図３３に示される４．３ｐｐｍのピークは、Ｈ２に帰属され、１．１３ｐｐｍのピークは、Ｈ２（１／４）に帰属される。後者は、一般的に、好ましい触媒分子生成物として観察される。
【０３５０】
Ｈ２、Ｈ２（１／４）、およびＨ−（１／４）の相対強度への水素付加の効果を示す外部ＴＭＳと比較したＮａＨ＊Ｃｌ  １Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲスペクトルを、図３４Ａ〜Ｂに示す。Ｈ２が増加した一方で、水素の付加は、Ｈ−（１／４）ピークを増加させ、Ｈ２（１／４）を減少させた。
（Ａ）Ｈ−（１／４）に帰属される−４ｐｐｍの高磁場シフトピーク、Ｈ２（１／４）に帰属される１．１ｐｐｍのピーク、およびＨ２に帰属される主要な４ｐｐｍのピークを示す水素付加で合成されたＮａＨ＊Ｃｌ。
（Ｂ）Ｈ−（１／４）に帰属される−４ｐｐｍの高磁場シフトピーク、Ｈ２（１／４）、Ｈ２（１／４）に帰属される主要な１．０ｐｐｍのピーク、およびＨ２に帰属される小さな４．１ｐｐｍを示す水素付加なしで合成されたＮａＨ＊Ｃｌ。
【０３５１】
ＮａＨ＊ＣｌにおけるＨ２、Ｈ２（１／４）、およびＨ−（１／４）の相対的な１Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲの強度への水素付加の効果を、図３４Ａ〜Ｂに示す。主要なピークは、外部水素の添加でＨ２からＨ２（１／４）の状態に転換し、Ｈ２がそれほど十分でない時に、Ｈ２がＨ２（１／４）で充填された格子中の位置を占め得ることを示す。しかしながら、水素の付加は、Ｈ−（１／４）ピークの相対強度を増加させ、それは、ハイドリノ反応物質の濃度を増加させることによる可能性が最も高い。
【０３５２】
ＮａＣｌおよび唯一の水素源としての固体酸ＫＨＳＯ４から合成されたＮａＨ＊Ｃｌに対してＮＭＲを実行し、方程式（２７）に従ったＨ−（１／４）への高速反応が、Ｈ２または水素化物を有する解離剤からの高濃度のＨの非存在によって部分的に阻害された時に、方程式（２３〜２５）の反応によって形成されたＨ−（１／３）が観察され得たかどうかを試験した。外部ＴＭＳと比較した固体酸を使用して形成されたＮａＨ＊Ｃｌの１Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲスペクトルを、図３５に示す。−３．９７ｐｐｍおよび１．１５ｐｐｍにおけるピークは、Ｈ２または水素化物を有する解離剤からのＨを使用して合成されたＮａＨ＊ＣｌのＨ−（１／４）およびＨ２（１／４）のそれぞれに帰属された、図３４Ａ〜Ｂの−４ｐｐｍおよび１．１ｐｐｍのピークと一致した。マトリクス効果が、サンプル間で本質的に一定であるように、ＫＨＳＯ４は、ＮａＣｌを有する混合物の６．５モル％のみであったため、厳密な一致が予測された。独自に、−３．１５ｐｐｍおよび１．７ｐｐｍにおける別のピークのセットが、固体酸生成物に対して観察された。ＮａＨ＊Ｃｌに対して以前に与えられたマトリクスシフトを有する方程式（４）および（１２）を使用すると、これらのピークは一致し、Ｈ−（１／３）およびＨ２（１／３）にそれぞれ帰属された。２つのピークの曲線適合は、ピークを約−３ｐｐｍおよび−４ｐｐｍに置き、理論値は実験誤差を有した。したがって、両方の分数水素状態が存在し、Ｈ２ピークは、方程式（２３〜３０）により与えられる反応を確認する、Ｈ源のみとして固体酸を使用したＮａＨ＊Ｃｌの合成によって、４．３ｐｐｍにおいて存在しなかった。ＮａＣｌおよび固体酸ＫＨＳＯ４の反応からのＮａＨ＊ＣｌにおけるＨ−（１／４）およびＨ２（１／４）の存在は、ＸＰＳおよび電子ビーム励起放射分光法によって確認された。
【０３５３】
第２のイオン化エネルギーが５４．４ｅＶ、（２・２７．２ｅＶ）であるため、ヘリウムは、［ａＨ／３］への遷移反応を引き起こすことが可能な別の触媒である。触媒反応は、
【数１２３】
2015071536.tif 000126
により与えられる。全体的な反応は、以下の通りである。
【数１２４】
2015071536.tif 000127
４６．５ｎｍで開始し、より短い波長に続く特徴的な広い放射は、エネルギー的なＨ触媒が劣化する際に、この遷移反応に対して予測される。放射は、２％の水素を有するヘリウムのマイクロ波放電に対して記録されるＥＵＶ分光法によって観察されている。分光分析およびＮＭＲデータは、［ａＨ／４］への後続遷移を伴う［ａＨ／３］の形成の触媒機構への強い裏付けを提供する。さらなる証拠は、ＩＩＩＦの項に示されるようなＮａＨ＊ＣｌにおけるＨ−（１／３）およびＨ−（１／４）の両方の観察である。
【０３５４】
Ｆ．Ｈ−（１／４）およびＨ−（１／３）のＸＰＳ同定。サーベイスペクトルは、Ｅｂ＝０ｅＶから１２００ｅＶの領域にわたってＬｉＢｒおよびＬｉＨ＊Ｂｒのそれぞれに対して得られた（図３６Ａ〜Ｂ）。一次元素ピークは、ＬｉＨ＊Ｂｒ結晶および対照ＬｉＢｒに存在する元素の全ての決定を可能にした。５５ｅＶ（ＬｉＢｒと比較して、１ｅＶ低くシフトされた）におけるＬｉ１ｓのピーク、２３ｅＶにおけるＯ２ｓ、６９ｅＶおよび７０ｅＶのそれぞれにおけるＢｒ３ｄ５／２およびＢｒ３ｄ３／２のピーク、１５ｅＶにおけるＢｒ４ｓ、および５ｅＶにおけるＢｒ４ｄを除いて、低い結合エネルギーの領域（図３７）においてピークに帰属可能であったサーベイスキャンにおいて、元素は存在しなかった。したがって、この領域におけるいかなる他のピークも、新規な種に起因するはずである。図３７に示されるように、ＬｉＨ＊ＢｒのＸＰＳスペクトルは、いかなる他の一次元素ピークにも対応しないが、Ｈ−（１／４）Ｅｂ＝１１．２ｅＶの水素化物イオン（方程式（４）および（１６））とは一致する９．５ｅＶおよび１２．３ｅＶにおいて、さらなるピークを有する点で、ＬｉＢｒのＸＰＳスペクトルとは異なる。これらのピークに帰属可能であった価電子帯領域におけるピークを有する元素に関して、文献を検索した。一次元素ピークが存在すると仮定すると、既知の代替の帰属はなかった。したがって、既知の元素に帰属不可能であり、またいかなる他の一次元素ピークにも対応しない９．５ｅＶおよび１２．３ｅＶのピークは、２つの異なる化学環境においてＨ−（１／４）に帰属された。これらの特徴は、以前に報告されているＫＨ＊ＩのＨ−（１／４）に関する特徴と厳密に一致した。
【０３５５】
サーベイスペクトルは、Ｅｂ＝０ｅＶから１２００ｅＶの領域にわたってＮａＢｒおよびＮａＨ＊Ｂｒのそれぞれに対して得られた（図３８Ａ〜Ｂ）。一次元素ピークは、ＮａＨ＊Ｂｒ結晶および対照ＮａＢｒに存在する元素の全ての決定を可能にした。３０ｅＶおよび６３ｅＶ（ＮａＢｒと比較して、１ｅＶ低くシフトされた）におけるＮａ２ｐおよびＮａ２ｓのピーク、２３ｅＶにおけるＯ２ｓ、６９ｅＶおよび７０ｅＶのそれぞれにおけるＢｒ３ｄ５／２およびＢｒ３ｄ３／２のピーク、１５ｅＶにおけるＢｒ４ｓ、および５ｅＶにおけるＢｒ４ｄを除いて、低い結合エネルギーの領域（図３９）においてピークに帰属可能であったサーベイスキャンにおいて、元素は存在しなかった。したがって、この領域におけるいかなる他のピークも、新規な種に起因するはずである。図３９に示されるように、ＮａＨ＊ＢｒのＸＰＳスペクトルは、いかなる他の一次元素ピークにも対応しないが、Ｈ−（１／４）Ｅｂ＝１１．２ｅＶの水素化物イオン（方程式（４）および（１６））とは一致する９．５ｅＶおよび１２．３ｅＶにおいて、さらなるピークを有する点で、ＮａＢｒのＸＰＳスペクトルとは異なる。これらのピークに帰属可能であった価電子帯領域におけるピークを有する元素に関して、文献を検索した。一次元素ピークが存在すると仮定すると、既知の代替の帰属はなかった。したがって、既知の元素に帰属不可能であり、またいかなる他の一次元素ピークにも対応しない９．５ｅＶおよび１２．３ｅＶのピークは、２つの異なる化学環境においてＨ−（１／４）に帰属された。
【０３５６】
１５ｋＪの過剰な熱の生成後のＰｔ／ＴｉおよびＮａＨ＊被覆Ｐｔ／Ｔｉに対して、領域Ｅｂ＝０ｅＶから１２００ｅＶにわたるサーベイスペクトルが得られた（図４０Ａ〜Ｂ）。一次元素ピークは、ＮａＨ＊被覆Ｐｔ／Ｔｉおよび対照Ｐｔ／Ｔｉに存在する元素の全ての決定を可能にした。７０．７ｅＶおよび７４ｅＶのそれぞれにおけるＰｔ４ｆ７／２およびＰｔ４ｆ５／２のピーク、および２３ｅＶにおけるＯ２ｓ、を除いて、低い結合エネルギーの領域（図４１Ａ〜Ｂ）においてピークに帰属可能であったサーベイスキャンにおいて、元素は存在しなかった。Ｎａ２ｐおよびＮａ２ｓのピークは、ＮａＨ＊被覆Ｐｔ／Ｔｉに対して３１ｅＶおよび６４ｅＶで観察され、価電子帯は、Ｐｔ／Ｔｉに対してのみ観察された。したがって、この領域におけるいかなる他のピークも、新規な種に起因するはずである。図４２Ａ〜Ｂに示されるように、ＮａＨ＊被覆Ｐｔ／ＴｉのＸＰＳスペクトルは、いかなる他の一次元素ピークにも対応しないが、Ｈ−（１／３）Ｅｂ＝６．６ｅＶおよびＨ−（１／４）Ｅｂ＝１１．２ｅＶの水素化物イオン（方程式（４）および（１６））とは一致する６ｅＶ、１０．８ｅＶ、および１２．８ｅＶにおいて、さらなるピークを有する点で、Ｐｔ／ＴｉのＸＰＳスペクトルとは異なる。これらのピークに帰属可能であった価電子帯領域におけるピークを有する元素に関して、文献を検索した。一次元素ピークが存在すると仮定すると、既知の代替の帰属はなかった。したがって、既知の元素に帰属不可能であり、またいかなる他の一次元素ピークにも対応しない１０．８ｅＶおよび１２．８ｅＶのピークは、２つの異なる化学環境においてＨ−（１／４）に帰属された。６ｅＶピークはＨ−（１／３）と一致し、Ｈ−（１／３）に帰属された。したがって、この領域におけるハロゲン化物ピークの非存在下で、両方の分数水素状態、１／３および１／４が、方程式（２７）によって予測されたように観察された。高い結合エネルギーに起因する価電子帯の非存在もまた、ＮａＨ＊被覆Ｐｔ／Ｔｉのハイドリノ水素化物の帰属と一致した。
【０３５７】
図４２Ｂに示されるＮａＨ＊被覆Ｐｔ／Ｔｉの結果は、ＮａＨ＊被覆Ｓｉによって反復された。図４３および４４に示されるように、ＮａＨ＊被覆ＳｉのＸＰＳスペクトルは、既知の元素に帰属不可能であり、いかなる他の一次元素ピークにも対応にも対応しないが、Ｈ−（１／３）およびＨ−（１／４）とは一致する６ｅＶ、１０．８ｅＶ、および１２．８ｅＶにおけるピークを示した。しがたって、両方の分数水素状態、６ｅＶにおけるＨ−（１／３）としての１／３、および１０．８ｅＶおよび１２．８ｅＶにおける１／４が、方程式（２７）によって予測されたように存在した。
【０３５８】
Ｇ．Ｈ２（１／４）のＦＴＩＲ同定。Ｈ−（１／４）に帰属される−２．５ｐｐｍにおける高磁場シフト１Ｈ  ＮＭＲピーク、および対応する分子Ｈ２（１／４）に帰属される１．３ｐｐｍにおけるＮＭＲピークを有するＬｉＨ＊Ｂｒのサンプルを、高分解能ＦＴＩＲ分光法によって分析した。図４５Ｂに示されるように、単一の狭いピークが、１９８９ｃｍ−１において観察された。出発材料および予測された反応に基づいて、化合物ＬｉＮＨ２、Ｌｉ２ＮＨ、およびＬｉ２Ｎが考えられるが、これらの化合物のうちのいずれも、１９８９ｃｍ−１の領域においてピークを示さなかった。ＬｉＢｒに容易に帰属可能なピーク以外の追加のピークは観察されなかった（図４５Ａ）。アジド、金属カルボニル、およびメタホウ酸イオン等のエキゾチック種を含む、この領域において特徴を有する種の完全なリストが考慮された。前者は、そららの既知のスペクトルに基づいて排除され、それは非常に広い帯を有する。メタホウ酸イオンは、ＴｏＦ−ＳＩＭｓ分析によって排除され、それは、そのＦＴＩＲ検出限界以下の桁であるｐｐｂレベルにおいて検出不可能であった総ホウ素含有量、ならびにホウ素同位体１０Ｂ（２０％Ｎ．Ａ．）および１１Ｂ（８０％Ｎ．Ａ．）に対応する２つのピークの非存在を示した。
【０３５９】
考えられるマトリクス効果を考慮すると、１９８９ｃｍ−１（０．２４ｅＶ）におけるピークは、Ｈ２（１／４）に対する１９４７ｃｍ−１の理論的予測と一致した。方程式（１４〜１５）から、前例のなかった、通常の水素の回転エネルギーの４２倍の回転エネルギーにより、Ｈ２（１／４）の原子核間距離がＨ２の原子核間距離の１／４と確定された。シリコンおよびＧａＡｓにおける侵入型Ｈ２は、単一の回転振動遷移を示すほぼ自由な回転子である［８３〜８７］。Ｈ２は、結晶格子との相互作用からの誘起双極子に起因して、ＦＴＩＲ活性およびラマン活性である。結晶格子もまた、他の場合には禁止されるＨ２（１／４）における遷移を可能にするために、選択則に影響を及ぼし得る。マトリクス効果を考慮すると、予測された１９４３ｃｍ−１のピークおよび比較的に狭いピーク幅との一致は、Ｈ２（１／４）が、結晶の内部で本質的に自由に回転することができることを示し、通常の水素の大きさの１／４に対応するその小さいサイズを確認する。通常の水素は、非低温で３：１のオルト−パラ比を示す。一方で、合成条件下で形成されたＨ２（１／４）の単一ピークは、１／４の相対核間距離に起因する安定性の６４倍の増加によってのみ、パラ型に帰属される。１９８９ｃｍ−１のピークの周波数一致、および水素が固体マトリクスにおいて単一の回転振動遷移を示す唯一の既知の種である、いかなる既知の代替の非存在を仮定すると、１９８９ｃｍ−１のピークは、パラＨ２（１／４）のＪ＝０からＪ＝１の回転遷移に帰属される。
【０３６０】
Ｈ．電子ビーム励起によるＨ２（１／４）回転ＵＶスペクトル。＜１．３３×１０−３Ｐａの圧力範囲内で１０〜２０μＡのビーム電流で１２．５ｋｅＶ電子銃を使用した結晶の電子ビーム励起に対する枠のないＵＶ分光法によって、ハロゲン化アルカリ、ＭｇＸ２（Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、およびＣｕＸ２（Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ）の格子中に捕捉されるＨ２（１／４）を調査した。アルカリ金属のうち、アルカリ塩化物のみが、方程式（１４）によって予測されたピークを示したことがわかり、強度は、予測された順序とほぼ一致し、Ｉ族元素の列に沿って強度が増加した。すべての場合において、ピークは、ライマンαピークの損失を伴う加熱によって排除することができ、他のピークは、ＵＶにおいて観察されなかった。オンライン質量分析計は、水素のみを記録した。ＭｇＸ２系列（Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、およびＣｕＸ２系列（Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ）の化合物のうち、予測された帯は、ＭｇＩ２に対してのみ検出可能であり、それは、この場合、触媒としてのＭｇ２＋にし得る。これらの結晶に対するＮＭＲは、ＭｇＩ２のみに対する電子ビーム励起放射による帯の検出と一致した、相対強度Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、＜＜Ｉを有するＭｇＸ２においてのみ、１．１３ｐｐｍにおけるＨ２（１／４）ピークを示した。
【０３６１】
捕捉Ｈ２（１／４）を有する電子ビーム励起ＣｓＣｌ結晶の１００〜３５０ｎｍのスペクトルを、図４６に示す。均一な間隔の一連の線が、図４６に示されるように、２２０〜３００ｎｍの領域において観察された。系列は、方程式（１４）により与えられるＨ２（１／４）のＰ分岐の間隔および強度プロファイルと一致した。Ｐ（１）、Ｐ（２）、Ｐ（３）、Ｐ（４）、Ｐ（５）、およびＰ（６）が、２２６．０ｎｍ、２３７．０ｎｍ、２４９．５ｎｍ、２６２．５ｎｍ、２７７．０ｎｍ、および２９２．５ｎｍにおいてそれぞれ観察された。図４６に示されるピークのエネルギーの線形曲線適合の傾斜は、０．２５ｅＶであり、切片は５．７３ｅＶ、および残余誤差の和はｒ２＜０．００００であった。傾斜は、０．２４１ｅＶ（方程式（１４）；ｐ＝４）の予測された回転エネルギー間隔と一致し、ΔＪ＝＋１；Ｊ＝１、２、３、４、５、６（式中、Ｊは、最終状態の回転量子数である）である。Ｈ２（１／４）は、自由回転子であるが、以前に考察されたシリコンにおける侵入型水素［８３〜８７］の場合と同様の自由振動子ではない。５．７３ｅＶの観察された切片は、シリコンにおける侵入型Ｈ２［８３〜８７］の切片の２倍の割合、８．２５ｅＶ（方程式（１３））のＨ２（１／４）の予測されたν＝１→ν＝０の振動エネルギーからシフトされる。後者の場合、自由Ｈ２の振動エネルギーは、４１６１ｃｍ−１であるがシリコンにおける振動ピークは、オルト−およびパラ−Ｈ２のそれぞれに対応する３６１８および３６２７ｃｍ−１において観察される［８３］。前者の場合、シフトは約３０％低く、これは、分子振動モードの結晶格子とのカップリングからの有効質量の増加に起因する可能性が高い。
【０３６２】
０．２５ｅＶの測定された回転エネルギー間隔を有する方程式（１４）および（１５）を使用することによって、Ｈ２（１／４）に対して通常のＨ２の距離の１／４の原子核間距離が確定される。対応する弱い帯が、ＮａＨ＊Ｂｒから観察され、より強い帯が、ＮａＨ＊Ｃｌから観察された。後者の場合を考慮すると、放射強度は、シリコンマトリクスにＨ２（１／４）を捕捉することによって有意に増加した。捕捉Ｈ２（１／４）を有するＮａＨ＊Ｃｌで被覆された電子ビーム励起シリコンウエハの１００〜５５０ｎｍのスペクトルを、図４７に示す。方程式（１４）により与えられるＨ２（１／４）のＰ分岐の間隔および強度プロファイルと一致する系列が観察された。Ｐ（１）、Ｐ（２）、Ｐ（３）、Ｐ（４）、Ｐ（５）、およびＰ（６）が、２２２．５ｎｍ、２３３．４ｎｍ、２４５．２ｎｍ、２５８．２ｎｍ、２７２．２ｎｍ、および２８７．４ｎｍにおいてそれぞれ観察された。図４７に示されるピークのエネルギーの線形曲線適合の傾斜は、０．２５ｅＶであり、切片は５．８２ｅＶ、および残余誤差の和はｒ２＜０．００００であった。直線性は、回転の特徴であり、結果は、この場合もやはりＨ２（１／４）と一致する。この技術は、ＩＩＩＥおよびＩＩＩＧの項のそれぞれに示される固体ＮＭＲおよびＦＴＩＲの結果を確認する。ＮＭＲによるＨ−（１／４）を有するＫＨ＊Ｃｌが、１２．５ｋｅＶの電子ビームから起こった時に、侵入型Ｈ２（１／４）の同様の励起放射が、電子ビーム励起アルカリ塩化物、ＮａＨ＊Ｃｌ被覆Ｓｉ、およびアルゴン−水素プラズマからの励起放射として観察されたことが、以前に報告されている。Ｈ２（１／４）に帰属される帯が、高温まで加熱することによってＫＣｌ出発材料から排除されたことも、さらに観察された。次いで、ＫＨ＊Ｃｌは、熱処理されたＫＣｌから合成され、ＫＨ＊Ｃｌの格子中に捕捉されたＨ２（１／４）が、Ｈ−（１／４）に加えて観察され、複数の触媒ＨＣｌ、ＮａＨ、Ｋ、および、Ａｒ＋がＨ２（１／４）を生じさせることが可能であることを明らかにした。
【０３６３】
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【０３８１】
（１）
電源および水素化物反応器であって、
新規な水素種および新規形態の水素を含む組成物を形成する、原子水素の触媒作用のための反応セルと、
大気圧よりも低い、それと等しい、またはそれよりも高い範囲の圧力を含有するように構築および構成された反応槽と、
真空ポンプと、
前記反応槽と連通した源からの、原子水素源と、
水素触媒源であって、前記触媒を形成する元素（複数を含む）と少なくとも他の１種の元素とを含む少なくとも１種の反応物質の反応混合物を含む前記反応槽と連通し、前記源から前記触媒が形成される、水素触媒源と、
反応が周囲温度で自然発生しない場合、前記槽を加熱して前記反応槽内で前記触媒の形成を開始させるための加熱器であって、それによって原子水素の前記触媒作用が、水素原子の触媒作用の間水素１モルあたり約３００ｋＪを超える量のエネルギーを放出する、加熱器と、を備える電源および水素化物反応器。
【０３８２】
（２）
新規な水素種および新規形態の水素を含む組成物を形成する、原子水素の触媒作用のためのエネルギーセルと、水素触媒源と、原子水素源とを備え、それによって前記水素触媒源は、水素および少なくとも他の１種の元素を有する少なくとも１種の反応物質を含み、
前記少なくとも１種の反応物質は、放出されたエネルギーが、生成物の化学量または元素組成を有する化合物の標準生成エンタルピーと、前記少なくとも１種の反応物質の生成エネルギーとの差よりも大きくなるように反応する、上記（１）に記載の電源および水素化物反応器。
【０３８３】
（３）
前記水素触媒源は、水素および少なくとも他の１種の元素を有する少なくとも１種の反応物質を含み、
前記少なくとも１種の反応物質は、任意の反応した水素を置換するエネルギーを標準値として、放出されたエネルギーが生成物から前記少なくとも１種の反応物質を再生するために必要な理論標準エンタルピーよりも大きくなるように反応する、上記（１）に記載の電源および水素化物反応器。
【０３８４】
（４）
放出されたエネルギーが、生成物の化学量または元素組成を有する化合物の標準生成エンタルピーと、反応物質の生成エネルギーとの差よりも大きくなるように反応する水素および少なくとも他の１種の元素の反応物質を含む、電力を生成するための上記（１）に記載の電源および水素化物反応器。
【０３８５】
（５）
任意の反応した水素を置換するエネルギーを水素の燃焼に対する標準値として、放出されたエネルギーが、生成物から反応物質を再生するために必要な理論標準エンタルピーよりも大きくなるように反応する水素および少なくとも他の１種の元素の反応物質を含む、電力を生成するための上記（１）に記載の電源および水素化合物反応器。
【０３８６】
（６）
前記触媒は、約２７．２ｅＶ±０．５ｅＶおよび（２７．２／２）ｅＶ±０．５ｅＶのうちの１つの整数単位で、原子水素からエネルギーを受け取ることができる、上記（１）に記載の電源および水素化物反応器。
【０３８７】
（７）
前記触媒は、原子またはイオンＭを含み、前記原子またはイオンＭそれぞれからのｔ電子の連続体エネルギー準位へのイオン化は、前記ｔ電子のイオン化エネルギーの和が近似的にｍ・２７．２ｅＶおよびｍ・（２７．２／２）ｅＶ（式中、ｍは整数である）のうちの１つであるように行われる、上記（１）に記載の電源および水素化物反応器。
【０３８８】
（８）
触媒原子Ｍは、原子Ｌｉ、Ｋ、およびＣｓの群のうちの少なくとも１つである、上記（７）に記載の電源および水素化物反応器。
【０３８９】
（９）
前記触媒源は、触媒原子の二原子分子を含む、上記（８）に記載の電源および水素化物反応器。
【０３９０】
（１０）
前記反応混合物は、Ｌｉ、Ｋ、Ｃｓ、およびＨの群のうちの１つを含む、原子触媒および原子水素の源としての第１の反応物質を含み、
前記反応混合物は、少なくとも他の１種の反応物質をさらに含み、前記原子水素および原子触媒は、少なくとも１種の第１の反応物質および少なくとも他の１種の反応物質の反応により形成される、上記（８）に記載の電源および水素化物反応器。
【０３９１】
（１１）
前記触媒源は、ＭＨ（式中Ｍは触媒原子である）を含み、少なくとも他の１種の元素を含む種との反応により、前記源から原子触媒が形成される、上記（１０）に記載の電源および水素化物反応器。
【０３９２】
（１２）
Ｍ−Ｈ結合の解離、および連続体エネルギー準位までの原子Ｍそれぞれからのｔ電子のイオン化は、結合エネルギーと前記ｔ電子のイオン化エネルギーの和が近似的にｍＸ２７．２ｅＶおよびｍ・（２７．２／２）ｅＶ（式中、ｍは整数である）のうちの１つであるように行われる、二原子分子ＭＨを含む上記（１）に記載の触媒。
【０３９３】
（１３）
前記触媒源は、水素および別の元素を含む二原子分子を生成する反応を含む、上記（１２）に記載の電源および水素化物反応器。
【０３９４】
（１４）
前記触媒は、水素および水素以外の元素を含む、上記（１３）に記載の電源および水素化物反応器。
【０３９５】
（１５）
前記触媒および反応物質原子水素源は、水素および別の元素を含む二原子分子を含む、上記（１４）に記載の電源および水素化物反応器。
【０３９６】
（１６）
前記触媒は、分子ＡｌＨ、ＢｉＨ、ＣｌＨ、ＣｏＨ、ＧｅＨ、ＩｎＨ、ＮａＨ、ＲｕＨ、ＳｂＨ、ＳｅＨ、ＳｉＨ、およびＳｎＨのうちの少なくとも１つを含む、上記（１５）に記載の電源および水素化物反応器。
【０３９７】
（１７）
前記触媒の元素（複数を含む）、別の元素、および、前記触媒の組成と同じ組成であるが物理的状態が触媒の物理的状態とは異なる組成物のうちの少なくとも１つを含む、上記（１）に記載の電源および水素化物反応器。
【０３９８】
（１８）
前記触媒源は、水素および水素以外の別の元素を含む、上記（１）に記載の電源および水素化物反応器。
【０３９９】
（１９）
前記反応混合物は、触媒または触媒源、および原子水素または原子水素（Ｈ）源を含み、前記触媒および原子水素のうちの少なくとも１つは、前記反応混合物の少なくとも１種、または２種以上の反応混合物種間の化学反応により放出される、上記（１）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４００】
（２０）
前記種が、元素、錯体、合金、または、分子もしくは無機化合物等の化合物のうちの少なくとも１つであり得、それぞれ前記反応器内の試薬または生成物のうちの少なくとも１つであり得る、上記（１９）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４０１】
（２１）
前記種は、水素および前記触媒のうちの少なくとも１つとともに、錯体、合金、または化合物を形成し得る、上記（２０）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４０２】
（２２）
前記元素または合金は、Ｍ（触媒原子）、Ｈ、Ａｌ、Ｂ、Ｓｉ、Ｃ、Ｎ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｐ、Ｓ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｐｔ、およびＰｄのうちの少なくとも１つを含む、上記（２１）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４０３】
（２３）
前記触媒原子Ｍは、Ｌｉ、Ｋ、Ｃｓ、およびＮａの群のうちの少なくとも１つであり、前記触媒は、原子Ｌｉ、Ｋ、およびＣｓ、ならびに分子ＮａＨである、上記（２２）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４０４】
（２４）
前記反応混合物種の１種以上が、反応生成物種の形成がない場合と比較してＨまたは遊離触媒を放出するためのエネルギーが減少されるように、１種以上の反応生成物種を形成し得る、上記（２３）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４０５】
（２５）
原子Ｈおよび触媒のうちの少なくとも１つを生成するための前記反応は、可逆的である、上記（２４）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４０６】
（２６）
前記錯体、合金、または化合物は、リチウム合金または化合物を含む、上記（２５）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４０７】
（２７）
前記反応混合物は、ＬｉＡｌＨ４、Ｌｉ３ＡｌＨ６、ＬｉＢＨ４、Ｌｉ３Ｎ、Ｌｉ２ＮＨ、ＬｉＮＨ２、ＮＨ３、Ｈ２、ＬｉＮＯ３、Ｌｉ／Ｎｉ、Ｌｉ／Ｔａ、Ｌｉ／Ｐｄ、Ｌｉ／Ｔｅ、Ｌｉ／Ｃ、Ｌｉ／Ｓｉ、およびＬｉ／Ｓｎの群の合金または化合物のうちの少なくとも１つを含む、上記（２６）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４０８】
（２８）
前記反応混合物は、Ｌｉ源と反応してＬｉ触媒を形成する１種以上の化合物を含み、
前記反応混合物は、ＬｉＮＨ２、Ｌｉ２ＮＨ、Ｌｉ３Ｎ、Ｌｉ、ＬｉＨ、ＮＨ３、Ｈ２、
および解離剤の群からの少なくとも１種を含む、上記（２７）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４０９】
（２９）
前記反応混合物は、ＬｉＨ、ＬｉＮＨ２、およびＡｌ２Ｏ３粉末上のＰｄを含む、上記（２８）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４１０】
（３０）
前記反応混合物は、Ｌｉ、Ｌｉ３Ｎ、およびＡｌ２Ｏ３粉末上の水素化されたＰｄ、および任意選択でＨ２ガスを含む、上記（２９）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４１１】
（３１）
前記触媒源は、ＮａＨ触媒源を含み、前記ＮａＨ源は、Ｎａおよび水素源の合金である、上記（２５）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４１２】
（３２）
前記触媒合金源は、ナトリウム金属および１種以上の他の窒素系化合物、アルカリまたはアルカリ土類金属、遷移金属、Ａｌ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｈｇ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｂ、Ｐｔ、Ｐｄ、または他の金属のうちの少なくとも１つを含み、前記Ｈ源は、Ｈ２または水素化物を含む、上記（３１）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４１３】
（３３）
前記水素触媒源は、Ｎａを含む無機化合物を含む、上記（３２）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４１４】
（３４）
前記反応混合物は、ＮａＨ源と反応してＮａＨ触媒を形成する１種以上の化合物を含み、
前記ＮａＨ触媒源および前記反応混合物のうちの少なくとも１つは、Ｎａ、ＮａＨ、アルカリまたはアルカリ土類水酸化物、水酸化アルミニウム、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ＮａＯＨドープＲ−Ｎｉ、ＮａＯＨ、Ｎａ２Ｏ、およびＮａ２ＣＯ３、ならびに、ＮａＮＨ２、Ｎａ２ＮＨ、Ｎａ３Ｎ、Ｎａ、ＮａＨ、ＮＨ３、Ｈ２、および解離剤の群からの少なくとも１種を含む、上記（３３）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４１５】
（３５）
前記反応混合物は、ＮａＨ源と反応してＮａＨ触媒を形成する１種以上の化合物を含み、
前記反応混合物は、ＮａＮＨ２、Ｎａ２ＮＨ、Ｎａ３Ｎ、Ｎａ、ＮａＨ、ＮＨ３、Ｈ２、および解離剤の群からの少なくとも１種を含む、上記（３３）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４１６】
（３６）
前記反応混合物は、ＮａＨ源と反応してＮａＨ触媒を形成する１種以上の化合物を含み、
前記反応混合物は、ＮａＨ、Ｎａ、金属、金属水素化物、ランタニド金属、ランタニド金属水素化物、ランタン、水素化ランタン、Ｈ２、および解離剤の群からの少なくとも１種を含む、上記（３５）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４１７】
（３７）
前記反応混合物は、ＮａＨ分子およびＮａＨ分子源のうちの少なくとも１つを含み、それによりＮａＨ分子は、
結合エネルギー＝１３．６ｅＶ／（1／ｐ）２
（式中、ｐは、１を超える整数、好ましくは２から１３７である）により与えられるＨ状態を形成するための触媒として機能し、
前記ＮａＨ分子源は、
（ａ）Ｎａ金属、原子Ｎａ、水素源、原子水素、およびＮａＨ（ｓ）、
（ｂ）還元性物質を含むＮａＨを形成するためのＮａＯＨおよび反応物質を含むＲ−Ｎｉ、ならびに
水素源のうちの少なくとも１つを含む、上記（３４）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４１８】
（３８）
前記反応混合物は、
ＮａＯＨからＮａＨを形成するための還元性物質を含む反応物質、ならびに
ＮａＨ、Ｈ２ガスおよび解離剤のうちの少なくとも１つと水素化物とを含む前記水素源、のうちの少なくとも１つを含む、上記（３４）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４１９】
（３９）
原子ナトリウムおよび分子ＮａＨのうちの１つが、金属、イオン、または分子形態のＮａと、少なくとも他の１種の化合物または元素との間の反応により提供され、
前記ＮａまたはＮａＨ源は、金属Ｎａ、ＮａＮＨ２、ＮａＯＨ、ＮａＸ（Ｘはハロゲン化物である）、およびＮａＨ（ｓ）のうちの少なくとも１つであり、
前記他の元素は、Ｈ、置換剤、または還元剤である、上記（３４）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４２０】
（４０）
前記反応混合物は、
（１）ナトリウム源、
（２）担体材料、
（３）水素源、
（４）置換剤、および
（５）還元性物質または還元剤のうちの少なくとも１つを含む、上記（３４）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４２１】
（４１）
前記ナトリウム源は、Ｎａ、ＮａＨ、ＮａＮＨ２、ＮａＯＨ、ＮａＯＨ被覆Ｒ−Ｎｉ、ＮａＸ（Ｘはハロゲン化物である）、およびＮａＸ被覆Ｒ−Ｎｉを含む、上記（４０）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４２２】
（４２）
前記還元性物質または還元剤は、金属、例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属、ランタニド、Ｔｉ等の遷移金属、アルミニウム、Ｂ、金属合金、例えばＡｌＨｇ、ＮａＰｂ、ＮａＡｌ、ＬｉＡｌ等、および金属源単体または還元剤との組み合わせ、例えばアルカリ土類ハロゲン化物、遷移金属ハロゲン化物、ランタニドハロゲン化物、ハロゲン化アルミニウム等、金属水素化物、例えばＬｉＢＨ４、ＮａＢＨ４、ＬｉＡｌＨ４、またはＮａＡｌＨ４等、ならびに、アルカリまたはアルカリ土類金属および酸化性物質、例えばＡｌＸ３、ＭｇＸ２、ＬａＸ３、ＣｅＸ３、およびＴｉＸｎ（式中Ｘはハロゲン化物、好ましくはＢｒまたはＩである）のうちの少なくとも１つを含む、上記（４１）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４２３】
（４３）
前記水素源は、Ｈ２ガスおよび解離剤および水素化物を含む、上記（４２）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４２４】
（４４）
前記置換剤は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属水素化物、およびアルカリ土類金属水素化物のうちの少なくとも１つを含む、上記（４３）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４２５】
（４５）
前記担体は、Ｒ−Ｎｉ、Ａｌ、Ｓｎ、Ａｌ２Ｏ３、例えばγ、β、またはαアルミナ等、アルミネート、アルミン酸ナトリウム、アルミナナノ粒子、多孔質Ａｌ２Ｏ３、Ｐｔ、Ｒｕ、またはＰｄ／Ａｌ２Ｏ３、炭素、ＰｔまたはＰｄ／Ｃ、無機化合物、例えばＮａ２ＣＯ３等、ランタニド酸化物、例えばＭ２Ｏ３（好ましくは、Ｍ＝Ｌａ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｔｂ、Ｇｄ、およびＥｒである）等、Ｓｉ、シリカ、シリケート、ゼオライト、Ｙゼオライト粉末、ランタニド、遷移金属、金属合金、例えばＮａとのアルカリおよびアルカリ土類合金、希土類金属、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３またはＳｉＯ２担持Ｎｉおよび他の担持金属、例えばアルミナ担持白金、パラジウム、およびルテニウムのうちの少なくとも１つ等のうちの、少なくとも１つを含む、上記（４４）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４２６】
（４６）
前記解離剤は、ラネーニッケル（Ｒ−Ｎｉ）、貴重金属または貴金属、および担体上の貴重金属または貴金属のうちの少なくとも１つを含み、前記貴重金属または貴金属は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、およびＲｈであり得、前記担体は、Ｔｉ、Ｎｂ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、およびこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つであり得、
炭素上ＰｔまたはＰｄ、水素スピルオーバー触媒、ニッケル繊維マット、Ｐｄシート、Ｔｉスポンジ、ＴｉまたはＮｉスポンジまたはマット上に電気メッキされたＰｔまたはＰｄ、ＴｉＨ、ＰｔブラックおよびＰｄブラック、耐熱金属、例えばモリブデンおよびタングステン等、遷移金属、例えばニッケルおよびチタン等、内部遷移金属、例えばニオブおよびジルコニウム等、ならびに耐熱金属、例えばタングステンまたはモリブデン等、ならびに解離金属が、高温で維持され得る、上記（４５）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４２７】
（４７）
前記ＮａＨ源は、ＮａＨを形成するためのＮａＯＨおよび反応物質を含むＲ−Ｎｉであり得、前記反応物質は、Ｒ−Ｎｉの金属間のアルカリ金属、アルカリ土類金属、およびＡｌのうちの少なくとも１つを含む還元性物質である、上記（４０）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４２８】
（４８）
電源および水素化物反応器であって、
新規な水素種および新規形態の水素を含む組成物を形成するための、原子水素の触媒作用のための反応セルと、
大気圧よりも低い、それと等しい、またはそれよりも高い範囲の圧力を含有するように構築および構成された反応槽と、
真空ポンプと、
前記反応槽と連通した源からの、原子水素源と、
前記反応槽と連通した水素触媒Ｍ源であって、触媒それぞれからのｔ電子の連続体エネルギー準位へのイオン化は、ｔ電子のイオン化エネルギーの和が近似的にｍ・２７．２ｅＶおよびｍ・（２７．２／２）ｅＶ（式中、ｍは整数である）のうちの１つであるように行われる、水素触媒Ｍ源と、
触媒がまだ存在しない場合には、前記触媒源から触媒を形成する反応混合物と、
反応が周囲温度で自然発生しない場合、前記槽を加熱して前記反応槽内で前記触媒形成の反応およびハイドリノ反応のうちの少なくとも１つを開始させるための加熱器であって、触媒された原子Ｈが、水素原子の触媒作用の間水素１モルあたり約３００ｋＪを超える量のエネルギーを放出する、加熱器と、を備える電源および水素化物反応器。
【０４２９】
（４９）
前記触媒原子Ｍは、原子Ｌｉ、Ｋ、およびＣｓの群のうちの少なくとも１つである、上記（４８）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４３０】
（５０）
電源および水素化物反応器であって、
新規な水素種および新規形態の水素を含む組成物を形成するための、原子水素の触媒作用のための反応セルと、
大気圧よりも低い、それと等しい、またはそれよりも高い範囲の圧力を含有するように構築および構成された反応槽と、
真空ポンプと、
前記反応槽と連通した源からの、原子水素源と、
前記反応槽と連通した、原子Ｌｉ、Ｋ、およびＣｓ触媒の群の少なくとも１つの源と、
触媒がまだ存在しない場合には、前記原子触媒源から原子触媒を形成する反応混合物と、
反応が周囲温度で自然発生しない場合、前記槽を加熱して前記反応槽内で原子Ｌｉ、Ｋ、およびＣｓ触媒のうちの少なくとも１つの形成を開始させるための加熱器であって、Ｈとの触媒反応が、水素原子の触媒作用の間水素１モルあたり約３００ｋＪを超える量のエネルギーを放出する、加熱器と、を備える電源および水素化物反応器。
【０４３１】
（５１）
前記反応混合物は、ＬｉＨ、ＬｉＮＨ２、およびＡｌ２Ｏ３粉末上のＰｄを含む、上記（５０）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４３２】
（５２）
前記反応混合物は、Ｌｉ、Ｌｉ３Ｎ、およびＡｌ２Ｏ３粉末上の水素化されたＰｄ、および任意選択でＨ２ガスを含む、上記（５０）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４３３】
（５３）
電源および水素化物反応器であって、
新規な水素種および新規形態の水素を含む組成物を形成するための、原子水素の触媒作用のための反応セルと、
大気圧よりも低い、それと等しい、またはそれよりも高い範囲の圧力を含有するように構築および構成された反応槽と、
真空ポンプと、
ＭＨを含む前記反応槽と連通した水素触媒源であって、Ｍ−Ｈ結合の解離、および連続体エネルギー準位までの原子Ｍそれぞれからのｔ電子のイオン化は、結合エネルギーと前記ｔ電子のイオン化エネルギーの和が近似的にｍ・２７．２ｅＶおよびｍ・（２７．２／２）ｅＶ（式中、ｍは整数である）のうちの１つであるように行われる、水素触媒源と、
分子ＭＨがまだ存在しない場合には、前記分子ＭＨ源から前記分子ＭＨを形成する反応混合物と、
反応が周囲温度で自然発生しない場合、前記槽を加熱して前記反応槽内で分子ＭＨの形成を開始させるための加熱器であって、分子ＭＨは、水素原子の触媒作用の間水素１モルあたり約３００ｋＪを超える量のエネルギーを放出して反応する水素触媒およびＨ源として機能する、加熱器と、を備える電源および水素化物反応器。
【０４３４】
（５４）
前記反応槽と連通した源からの原子水素源をさらに含む、上記（５３）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４３５】
（５５）
ＭＨは、ＡｌＨ、ＢｉＨ、ＣｌＨ、ＣｏＨ、ＧｅＨ、ＩｎＨ、ＮａＨ、ＲｕＨ、ＳｂＨ、ＳｅＨ、ＳｉＨ、およびＳｎＨの群からの少なくとも１つを含む、上記（５３）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４３６】
（５６）
電源および水素化物反応器であって、
新規な水素種および新規形態の水素を含む組成物を形成するための、原子水素の触媒作用のための反応セルと、
大気圧よりも低い、それと等しい、またはそれよりも高い範囲の圧力を含有するように構築および構成された反応槽と、
真空ポンプと、
前記反応槽と連通した分子ＮａＨ源と、
分子ＮａＨがまだ存在しない場合には、前記分子ＮａＨ源から分子ＮａＨを形成する反応混合物と、
反応が周囲温度で自然発生しない場合、前記槽を加熱して前記反応槽内で分子ＮａＨの形成を開始させるための加熱器であって、分子ＮａＨは、水素原子の触媒作用の間水素１モルあたり約３００ｋＪを超える量のエネルギーを放出して反応する水素触媒およびＨ源として機能する、加熱器と、を備える電源および水素化物反応器。
【０４３７】
（５７）
前記反応槽と連通した源からの原子水素源をさらに含む、上記（５６）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４３８】
（５８）
前記反応混合物は、ＮａＨおよびＡｌ２Ｏ３粉末上のＰｄを含む、上記（５６）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４３９】
（５９）
前記反応混合物は、Ｎａおよび約０．５重量％のＮａＯＨを含むＲ−Ｎｉを含み、Ｎａは還元性物質として機能する、上記（５６）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４４０】
（６０）
前記反応混合物は、約０．５重量％のＮａＯＨを含むＲ−Ｎｉを含み、金属間Ａｌは還元性物質として機能する、上記（５６）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４４１】
（６１）
前記反応混合物は、ＮａＨ、Ｌａ、およびＡｌ２Ｏ３粉末上のＰｄを含む、上記（５６）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４４２】
（６２）
前記反応混合物は、ＮａＨ、ＮａＮＨ２、およびＡｌ２Ｏ３粉末上のＰｄを含む、上記（５６）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４４３】
（６３）
電力プラントであって、
大気圧よりも低い、それと等しい、またはそれよりも高い範囲の圧力を含有するように構築および構成された少なくとも１つの反応槽と、
前記反応槽と連通した真空ポンプと、
前記反応槽と連通した第１の水素原子源と、
前記反応槽と連通した触媒源と、を含む反応混合物と、
触媒反応を開始させるための加熱器と、
前記反応混合物を再生するための手段と、
電力変換器と、を備える電力プラント。
【０４４４】
（６４）
前記変換器は、前記反応槽と連通した蒸気発生器と、前記蒸気発生器と連通した蒸気タービンと、前記蒸気タービンと連通した発電器とを備える、上記（６３）に記載の電力プラント。
【０４４５】
（６５）
前記新規な水素種および新規形態の水素を含む組成物は、
（ａ）少なくとも１つの中性、正、または負の増加結合エネルギー水素種であって、
（ｉ）対応する通常の水素種の結合エネルギーよりも大きい、または
（ｉｉ）対応する通常の水素種が、該通常の水素種の結合エネルギーが周囲条件下での熱エネルギーよりも小さいもしくは負であるために、不安定である、または観察されない任意の水素種の結合エネルギーより大きい、結合エネルギーを有する水素種と、
（ｂ）少なくとも他の１種の元素と、を含む、上記（１）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４４６】
（６６）
前記化合物は、増加結合エネルギー水素種が、Ｈｎ、Ｈｎ−、およびＨｎ＋（式中、ｎは正の整数であるが、但しＨが正の電荷を有する場合はｎは１より大きい）からなる群から選択されることを特徴とする、上記（６５）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４４７】
（６７）
前記化合物は、増加結合エネルギー水素種が、（ａ）ｐ＝２から２３までに対する通常の水素化物イオンの結合エネルギー（約０．８ｅＶ）よりも大きい結合エネルギーを有する水素化物イオンであって、結合エネルギーは、
【数１２７】
2015071536.tif 000130
（式中、ｐは、１を超える整数であり、ｓ＝１／２であり、πは、パイであり、
【数１２８】
2015071536.tif 000131
は、プランク定数バーであり、μ０は、真空の透磁率であり、ｍｅは、電子の質量であり、μｅは、
【数１２９】
2015071536.tif 000132
（式中、ｍｐは、陽子の質量である）で与えられる減少した電子の質量であり、ａＨは、水素原子の半径であり、ａ０は、ボーア半径であり、ｅは、電気素量である）で表される、水素化物イオン、（ｂ）約１３．６ｅＶより大きい結合エネルギーを有する水素原子、（ｃ）約１５．３ｅＶより大きい第１の結合エネルギーを有する水素分子、および（ｄ）約１６．３ｅＶより大きい結合エネルギーを有する分子水素イオンからなる群から選択されることを特徴とする、上記（６６）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４４８】
（６８）
前記化合物は、増加結合エネルギー水素種が、約３、６．６、１１．２、１６．７、２２．８、２９．３、３６．１、４２．８、４９．４、５５．５、６１．０、６５．６、６９．２、７１．６、７２．４、７１．６、６８．８、６４．０、５６．８、４７．１、３４．７、１９．３、および０．６９ｅＶの結合エネルギーを有する水素化物イオンであることを特徴とする、上記（６７）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４４９】
（６９）
前記化合物は、増加結合エネルギー水素種が、結合エネルギー：
【数１３０】
2015071536.tif 000133
（式中、ｐは、１を超える整数であり、ｓ＝１／２であり、πは、パイであり、
【数１３１】
2015071536.tif 000134
は、プランク定数バーであり、μ０は、真空の透磁率であり、ｍｅは、電子の質量であり、μｅは、
【数１３２】
2015071536.tif 000135
（式中、ｍｐは、陽子の質量である）で与えられる減少した電子の質量であり、ａＨは、水素原子の半径であり、ａ０は、ボーア半径であり、ｅは、電気素量である）を有する水素化物イオンであることを特徴とする、上記（６８）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４５０】
（７０）
前記化合物は、増加結合エネルギー水素種が、
（ａ）約１３．６ｅＶ／（１／ｐ）２
（式中、ｐは整数である）の結合エネルギーを有する水素原子、
（ｂ）約
【数１３３】
2015071536.tif 000136
（式中、ｐは、１を超える整数であり、ｓ＝１／２であり、πは、パイであり、
【数１３４】
2015071536.tif 000137
は、プランク定数バーであり、μ０は、真空の透磁率であり、ｍｅは、電子の質量であり、μｅは、
【数１３５】
2015071536.tif 000138
（式中、ｍｐは、陽子の質量である）で与えられる減少した電子の質量であり、ａＨは、水素原子の半径であり、ａ０は、ボーア半径であり、ｅは、電気素量である）の結合エネルギーを有する、増加結合エネルギー水素化物イオン（Ｈ−）、
（ｃ）増加結合エネルギー水素種Ｈ４＋（１／ｐ）、
（ｄ）約（２２．６／（１／ｐ）２）ｅＶ
（式中、ｐは整数である）の結合エネルギーを有する、増加結合エネルギー水素種トリハイドリノ分子イオンＨ３＋（１／ｐ）、
（ｅ）約（１５．３／（１／ｐ）２）ｅＶの結合エネルギーを有する、増加結合エネルギー水素分子、および
（ｆ）約（１６．３／（１／ｐ）２）ｅＶの結合エネルギーを有する、増加結合エネルギー水素分子イオンからなる群から選択される、上記（６９）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４５１】
（７１）
前記触媒は、ｍ・２７．２±０．５ｅＶ（式中、ｍは整数である）または（ｍ／２）・２７．２±０．５ｅＶ（式中、ｍは１を超える整数である）の正味エンタルピーを提供する化学的または物理的プロセスを含む、上記（１）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４５２】
（７２）
前記触媒系は、ｔ電子のイオン化エネルギーの和が近似的にｍ・２７．２±０．５ｅＶ（式中、ｍは整数である）または（ｍ／２）・２７．２±０．５ｅＶ（式中、ｍは１を超える整数である）であり、ｔは整数であるような、原子、イオン、分子、およびイオン性または分子化合物等の関与種からの連続体エネルギー準位までのｔ電子のイオン化により提供される、上記（１）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４５３】
（７３）
前記触媒は、関与イオン間のｔ電子の移動により提供され、
１つのイオンから別のイオンへのｔ電子の移動は、正味反応エンタルピーを提供し、電子供与イオンのイオン化エネルギーから電子受容イオンのイオン化エネルギーを差し引いた和は、近似的にｍ・２７．２±０．５ｅＶ（式中、ｍは整数である）または（ｍ／２）・２７．２±０．５ｅＶ（式中、ｍは１を超える整数である）と等しく、ｔは整数である、上記（１）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４５４】
（７４）
ｍは、４００未満の整数である、上記（７１）、（７２）、および（７３）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４５５】
（７５）
触媒は、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、２Ｋ＋、Ｈｅ＋、Ｎａ＋、Ｒｂ＋、Ｓｒ＋、Ｆｅ３＋、Ｍｏ２＋、Ｍｏ４＋およびＩｎ３＋、Ａｒ＋、Ｘｅ＋、Ａｒ２＋およびＨ＋、ならびにＮｅ＋およびＨ＋の群から選択される、上記（７４）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４５６】
（７６）
原子水素の前記触媒は、ｍ・２７．２±０．５ｅＶ（式中、ｍは整数である）または（ｍ／２）・２７．２±０．５ｅＶ（式中、ｍは１を超える整数である）の正味エンタルピーを提供することができ、また約１６．３ｅＶ／（１／ｐ）２（式中、ｐは整数である）の結合エネルギーを有する水素原子を形成することができ、前記正味エンタルピーは、結合エネルギーとｔ電子のイオン化エネルギーの和が、近似的にｍ・２７．２±０．５ｅＶ（式中、ｍは整数である）または（ｍ／２）・２７．２±０．５ｅＶ（式中、ｍは１を超える整数である）であるような、触媒の分子結合の解離、および解離した分子それぞれの原子からのｔ電子の連続体エネルギー準位までのイオン化により提供される、上記（７５）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４５７】
（７７）
前記触媒は、ＡｌＨ、ＢｉＨ、ＣｌＨ、ＣｏＨ、ＧｅＨ、ＩｎＨ、ＮａＨ、ＲｕＨ、ＳｂＨ、ＳｅＨ、ＳｉＨ、ＳｎＨ、Ｃ２、Ｎ２、Ｏ２、ＣＯ２、ＮＯ２、およびＮＯ３のうちの少なくとも１つを含む、上記（７６）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４５８】
（７８）
前記触媒は、イオンまたは原子触媒と組み合わせた分子を含む、上記（７７）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４５９】
（７９）
前記触媒の組み合わせは、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、Ｃ２、Ｎ２、Ｏ２、ＣＯ２
、ＮＯ２、およびＮＯ３、２Ｋ＋、Ｈｅ＋、Ｎａ＋、Ｒｂ＋、Ｓｒ＋、Ｆｅ３＋、Ｍｏ２＋およびＭｏ４＋、ならびにＩｎ３＋およびＨｅ＋の群から選択される少なくとも１つの原子またはイオンと組み合わせた、ＡｌＨ、ＢｉＨ、ＣｌＨ、ＣｏＨ、ＧｅＨ、ＩｎＨ、ＮａＨ、ＲｕＨ、ＳｂＨ、ＳｅＨ、ＳｉＨ、ＳｎＨ、Ａｒ＋、Ｘｅ＋、Ａｒ２＋、Ｈ＋、Ｎｅ＋、およびＨ＋からなる群から選択される少なくとも１つの分子を含む、上記（７８）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４６０】
（８０）
前記触媒は、２７．２１ｅＶおよび５４．４ｅＶのうちの少なくとも１つを吸収して２Ｈ＋にイオン化される２つの水素原子を含み、
２７．２１ｅＶ＋２Ｈ［ａＨ／１］＋Ｈ［ａＨ／ｐ］
→２Ｈ＋＋２ｅ−＋Ｈ［ａＨ／（ｐ＋１）］＋［（ｐ＋１）２−ｐ２］Ｘ１３．６ｅＶ
２Ｈ＋＋２ｅ−→２Ｈ［ａＨ／１］＋２７．２１ｅＶ
（ここで、全体的な反応は、
Ｈ［ａＨ／ｐ］→Ｈ［ａＨ／（ｐ＋１）］＋［（ｐ＋１）２−ｐ］Ｘ１３．６ｅＶ
である）、および
５４．４ｅＶ＋２Ｈ［ａＨ］＋Ｈ［ａＨ］
→２Ｈｆａｓｔ＋＋２ｅ−＋Ｈ［ａＨ／（３）］＋［（３）２−１２］・１３．６ｅＶ
２Ｈｆａｓｔ＋＋２ｅ−→２Ｈ［ａＨ］＋５４．４ｅＶ
（ここで、全体的な反応は、
Ｈ［ａＨ］→Ｈ［ａＨ／（３）］＋［（３）２−１２］・１３．６ｅＶ
である）のうちの少なくとも１つにより与えられる、（ｐ）エネルギー準位から（ｐ＋１）および（ｐ＋２）エネルギー準位のうちの少なくとも１つへの原子水素の遷移を触媒する、上記（７９）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４６１】
（８１）
前記触媒は、触媒不均化反応においてハイドリノを含み、ハイドリノ原子の準安定励起、共鳴励起、およびイオン化エネルギーのそれぞれがｍ・２７．２ｅＶであるために、より低エネルギーの水素原子であるハイドリノが触媒として機能する、上記（８０）に記載の電源および水素化物反応器。
【０４６２】
（８２）
電力を生成する方法であって、
大気圧よりも低い、それと等しい、またはそれよりも高い範囲の圧力を含有するように構築および構成された反応槽を提供するステップと、
大気圧よりも低い、それと等しい、またはそれよりも高い範囲の圧力を維持するステップと、
前記反応槽と連通した第１の水素原子源から前記反応槽内に水素原子を提供するステップと、
原子水素触媒源であって、前記触媒を形成する元素（複数を含む）と少なくとも他の１種の元素とを含む少なくとも１種の反応物質の反応混合物を含む前記反応槽と連通し、前記源から前記触媒が形成される、原子水素触媒源を提供するステップと、
触媒がまだ存在しない、または前記触媒を形成する反応が周囲温度で自然発生しない場合、前記反応混合物を加熱して、原子触媒源から原子触媒を生成するステップと、
反応が周囲温度で自然発生しない場合、前記反応混合物を加熱して、前記反応槽内で原子水素の触媒作用を開始させるステップであって、原子水素の触媒作用が、水素１モルあたり約３００ｋＪを超える量のエネルギーを放出するステップと、を含む方法。
【０４６３】
（８３）
前記触媒は、原子Ｌｉである、上記（８２）に記載の方法。
【０４６４】
（８４）
前記反応槽内でＬｉＨ、ＬｉＮＨ２、およびＡｌ２Ｏ３粉末上のＰｄを反応させ、原子Ｌｉ触媒および原子水素を形成するステップをさらに含む、上記（８３）に記載の方法。
【０４６５】
（８５）
Ｈ２を添加してＬｉＨおよびＬｉＮＨ２を再生するステップをさらに含む、上記（８４）に記載の方法。
【０４６６】
（８６）
前記反応槽内でＬｉ、Ｌｉ３Ｎ、およびＡｌ２Ｏ３粉末上の水素化されたＰｄ、および任意選択でＨ２ガスを反応させ、原子Ｌｉ触媒および原子水素を形成するステップをさらに含む、上記（８２）に記載の方法。
【０４６７】
（８７）
Ｈ２を除去してＬｉおよびＬｉ３Ｎを再生した後、ディシケータを水素化するかまたはＨ２を再導入するステップをさらに含む、上記（８６）に記載の方法。
【０４６８】
（８８）
電力を生成する方法であって、
大気圧よりも低い、それと等しい、またはそれよりも高い範囲の圧力を含有するように構築および構成された反応槽を提供するステップと、
大気圧よりも低い、それと等しい、またはそれよりも高い範囲の圧力を維持するステップと、
分子水素触媒源であって、前記触媒を形成する元素（複数を含む）と少なくとも他の１種の元素とを含む少なくとも１種の反応物質の反応混合物を含む前記反応槽と連通し、前記源から前記触媒が形成される、分子水素触媒源を提供するステップと、
触媒がまだ存在しない、または前記触媒を形成する反応が周囲温度で自然発生しない場合、前記反応混合物を加熱して、分子触媒源から分子触媒を生成するステップと、
反応が周囲温度で自然発生しない場合、前記反応混合物を加熱して、前記反応槽内で原子水素の触媒作用を開始させるステップであって、原子水素の触媒作用が、水素１モルあたり約３００ｋＪを超える量のエネルギーを放出するステップと、を含む方法。
【０４６９】
（８９）
前記反応槽と連通した第１の水素原子源から前記反応槽内に水素原子を提供するステップをさらに含む、上記（８８）に記載の方法。
【０４７０】
（９０）
前記触媒は、分子ＮａＨである、上記（８８）に記載の方法。
【０４７１】
（９１）
分子ＮａＨ源は、Ｎａ金属および水素源である、上記（９０）に記載の方法。
【０４７２】
（９２）
前記反応混合物は、ＮａＨおよびＡｌ２Ｏ３粉末上のＰｄを含む、上記（９０）に記載の方法。
【０４７３】
（９３）
Ｈ２を添加してＮａＨを再生するステップをさらに含む、上記（９２）に記載の方法。
【０４７４】
（９４）
前記反応混合物は、Ｎａおよび約０．５重量％のＮａＯＨを含むＲ−Ｎｉを含み、Ｎａは還元性物質として機能する、上記（９０）に記載の方法。
【０４７５】
（９５）
前記反応混合物は、約０．５重量％のＮａＯＨを含むＲ−Ｎｉを含み、金属間Ａｌは還元性物質として機能する、上記（９０）に記載の方法。
【０４７６】
（９６）
反応混合物は、ＮａＯＨおよびＮａＨを添加することにより再生され、ＮａＨは、Ｈ源および還元性物質として機能する、上記（９４）および（９５）に記載の方法。
【０４７７】
（９７）
前記反応混合物は、ＮａＨ、ランタニド金属、およびＡｌ２Ｏ３粉末上のＰｄを含む、上記（９０）に記載の方法。
【０４７８】
（９８）
前記反応混合物は、Ｈ２を添加し、篩分けによりＮａＨおよびランタニド水素化物を分離し、ランタニド金属形成のためにランタニド水素化物を加熱し、ランタニド金属およびＮａＨを混合することにより再生される、上記（９７）に記載の方法。
【０４７９】
（９９）
前記反応混合物は、Ｎａを溶融し液体を除去することによりＮａおよびランタニド水素化物を分離するステップ、ランタニド金属形成のためにランタニド水素化物を加熱するステップ、ＮａをＮａＨに水素化するステップ、ならびにランタニド金属およびＮａＨを混合するステップにより再生される、上記（９７）に記載の方法。
【０４８０】
（１００）
前記反応混合物は、ＮａＨ、ＮａＮＨ２、およびＡｌ２Ｏ３粉末上のＰｄを含む、上記（９０）に記載の方法。
【０４８１】
（１０１）
Ｈ２を添加してＮａＨおよびＮａＮＨ２を再生するステップをさらに含む、上記（１００）に記載の方法。
【０４８２】
（１０２）
前記反応槽内でＮａＯＨを還元性物質と反応させて分子ＮａＨを形成するステップをさらに含む、上記（９０）に記載の方法。
【０４８３】
（１０３）
（１）ナトリウム源、
（２）担体材料、
（３）水素源、
（４）置換剤、および
（５）還元性物質または還元剤のうちの少なくとも１つを反応させて分子ＮａＨを形成するステップをさらに含む、上記（９０）に記載の方法。
【０４８４】
（１０４）
前記ナトリウム源は、Ｎａ、ＮａＨ、ＮａＮＨ２、ＮａＯＨ、ＮａＯＨ被覆Ｒ−Ｎｉ、ＮａＸ（Ｘはハロゲン化物である）、およびＮａＸ被覆Ｒ−Ｎｉを含む、上記（１０３）に記載の方法。
【０４８５】
（１０５）
前記還元性物質または還元剤は、金属、例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属、ランタニド、Ｔｉ等の遷移金属、アルミニウム、Ｂ、金属合金、例えばＡｌＨｇ、ＮａＰｂ、ＮａＡｌ、ＬｉＡｌ等、および金属源単体または還元剤との組み合わせ、例えばアルカリ土類ハロゲン化物、遷移金属ハロゲン化物、ランタニドハロゲン化物、ハロゲン化アルミニウム等、金属水素化物、例えばＬｉＢＨ４、ＮａＢＨ４、ＬｉＡｌＨ４、またはＮａＡｌＨ４等、ならびに、アルカリまたはアルカリ土類金属および酸化性物質、例えばＡｌＸ３、ＭｇＸ２、ＬａＸ３、ＣｅＸ３、およびＴｉＸｎ（式中Ｘはハロゲン化物、好ましくはＢｒまたはＩである）のうちの少なくとも１つを含む、上記（１０３）に記載の方法。
【０４８６】
（１０６）
前記水素源は、Ｈ２ガスおよび解離剤および水素化物を含む、上記（１０３）に記載の方法。
【０４８７】
（１０７）
前記置換剤は、アルカリまたはアルカリ土類金属を含む、上記（１０３）に記載の方法。
【０４８８】
（１０８）
ＮａＨ源を、該源からの分子ＮａＨの生成に有利な大表面積担体上に提供するステップと、前記ＮａＨ源を反応させて分子ＮａＨを形成するステップをさらに含む、上記（１０３）に記載の方法。
【０４８９】
（１０９）
前記担体は、Ｒ−Ｎｉ、Ａｌ、Ｓｎ、Ａｌ２Ｏ３、例えばγ、β、またはαアルミナ等、アルミネート、アルミン酸ナトリウム、アルミナナノ粒子、多孔質Ａｌ２Ｏ３、Ｐｔ、Ｒｕ、またはＰｄ／Ａｌ２Ｏ３、炭素、ＰｔまたはＰｄ／Ｃ、無機化合物、例えばＮａ２ＣＯ３等、ランタニド酸化物、例えばＭ２Ｏ３（好ましくは、Ｍ＝Ｌａ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｔｂ、Ｇｄ、およびＥｒである）等、Ｓｉ、シリカ、シリケート、ゼオライト、Ｙゼオライト粉末、ランタニド、遷移金属、金属合金、例えばＮａとのアルカリおよびアルカリ土類合金、希土類金属、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３またはＳｉＯ２担持Ｎｉおよび他の担持金属、例えばアルミナ担持白金、パラジウム、およびルテニウムのうちの少なくとも１つ等のうちの、少なくとも１つを含む、上記（１０３）および（１０８）に記載の方法。
【０４９０】
（１１０）
前記水素原子源は、分子水素を含み、前記水素原子は、解離剤を用いて分子水素から形成される、上記（８９）に記載の方法。
【０４９１】
（１１１）
前記解離剤は、ラネーニッケル（Ｒ−Ｎｉ）、貴重金属または貴金属、および担体上の貴重金属または貴金属のうちの少なくとも１つを含み、前記貴重金属または貴金属は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、およびＲｈであり得、前記担体は、Ｔｉ、Ｎｂ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、およびこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つであり得、
炭素上ＰｔまたはＰｄ、水素スピルオーバー触媒、ニッケル繊維マット、Ｐｄシート、Ｔｉスポンジ、ＴｉまたはＮｉスポンジまたはマット上に電気メッキされたＰｔまたはＰｄ、ＴｉＨ、ＰｔブラックおよびＰｄブラック、耐熱金属、例えばモリブデンおよびタングステン等、遷移金属、例えばニッケルおよびチタン等、内部遷移金属、例えばニオブおよびジルコニウム等、ならびに耐熱金属、例えばタングステンまたはモリブデン等、ならびに解離金属が、高温で維持され得る、上記（１０３）および（１１０）に記載の方法。
【０４９２】
（１１２）
前記反応槽内で分子ＮａＨからＮａ２＋を形成するステップをさらに含む、上記（９０）に記載の方法。
【０４９３】
（１１３）
前記槽から反応生成物を除去するステップと、前記反応生成物の少なくとも一部から前記触媒源を再生するステップとをさらに含む、上記（８２）および（８８）に記載の方法。
【０４９４】
（１１４）
前記放出されたエネルギーを電気エネルギーに変換するステップをさらに含む、上記（８２）および（８８）に記載の方法。
【０４９５】
（１１５）
前記水素触媒源は、水素および少なくとも他の１種の元素を有する少なくとも１種の反応物質を含み、
前記少なくとも１種の反応物質は、放出されたエネルギーが、生成物の化学量または元素組成を有する化合物の標準生成エンタルピーと、前記少なくとも１種の反応物質の生成エネルギーとの差よりも大きくなるように反応する、上記（８２）および（８８）に記載の方法。
【０４９６】
（１１６）
前記水素触媒源は、水素および少なくとも他の１種の元素を有する少なくとも１種の反応物質を含み、
前記少なくとも１種の反応物質は、任意の反応した水素を置換するエネルギーを標準値として、放出されたエネルギーが生成物から前記少なくとも１種の反応物質を再生するために必要な理論標準エンタルピーよりも大きくなるように反応する、上記（８２）および（８８）に記載の方法。
【０４９７】
（１１７）
放出されたエネルギーが、生成物の化学量または元素組成を有する化合物の標準生成エンタルピーと、反応物質の生成エネルギーとの差よりも大きくなるように反応する水素および少なくとも他の１種の元素を提供するステップを含む、電力を生成するための方法。
【０４９８】
（１１８）
任意の反応した水素を置換するエネルギーを水素の燃焼に対する標準値として、放出されたエネルギーが、生成物から反応物質を再生するために必要な理論標準エンタルピーよりも大きくなるように反応する水素および少なくとも他の１種の元素を提供するステップを含む、電力を生成するための方法。
【０４９９】
（１１９）
前記反応混合物を調製または再生するステップをさらに含み、調製または再生は、機械的混合または分離、溶融、濾過、水素化、脱水素化、分解、蒸着、蒸発、気化、および昇華、およびボールミル粉砕のステップのうちの少なくとも１つにより達成される、上記（８２）および（８８）に記載の方法。