(57)【要約】  分子結合性物質から物質を抽出するシステム及び方法が供される。当該方法は、前記分子結合性物質を加熱して該分子結合性物質を陽イオンと陰イオンに分解する工程、該陽イオンと陰イオンを、磁場を介して移動させることによって陽イオンと陰イオンに分離する工程、及びバリアによって陽イオンを陰イオンから隔離する工程、を有する。当該システムは、電離粒子流を案内する非導電性導管、前記電離粒子流を流す磁場を発生させる磁場発生源、及び前記導管内に設けられたバリアを有する。前記電離粒子流が進行することで陽イオンが陰イオンから分離されるように、前記電離粒子流は前記導管に対してある速度を有し、かつ前記磁場発生源は前記電離粒子流の速度の方向を向く。分離後に陽イオンが陰イオンから隔離されるように、前記バリアは前記導管内で位置設定される。
2009544469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子結合性物質から物質を抽出する方法であって：
前記分子結合性物質を加熱することで該前記分子結合性物質を陽イオンと陰イオンに分解する工程；
該陽イオンと陰イオンを磁場に従って進行させることで前記陽イオンと陰イオンを分離する工程；及び
前記陽イオンをバリアによって前記陰イオンから隔離する工程；
を有する方法。
【請求項２】
前記陽イオンと陰イオンの間に電流を流す工程をさらに有する、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記分子結合性物質が水素原子を有し、かつ
前記陽イオンが水素カチオンを含む、
請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記の隔離した水素カチオンを冷却して二原子水素を生成する工程をさらに有する、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
前記分子結合性物質が水分子で、
前記陽イオンが水素カチオンを含み、かつ
前記陰イオンが酸素アニオンを含む、
請求項3に記載の方法。
【請求項６】
前記分子結合性物質が水素原子及び炭素原子を含み、かつ
前記陽イオンが水素カチオン及び炭素カチオンを含む、
請求項1に記載の方法。
【請求項７】
前記磁場が静的である、請求項1に記載の方法。
【請求項８】
前記磁場が動的である、請求項1に記載の方法。
【請求項９】
前記磁場が回転する、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
前記磁場が同期する、請求項8に記載の方法。
【請求項１１】
前記磁場がパルスである、請求項8に記載の方法。
【請求項１２】
前記分子結合性物質が水分子で、
前記陽イオンが水素カチオンを含み、かつ
前記陰イオンが酸素アニオンを含む、
方法であって：
前記水素カチオンと前記酸素アニオンの間に電流を流す工程；
前記の隔離した水素カチオンを冷却して二原子水素を生成する工程；及び
該二原子水素を収集する工程；
を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項１３】
分子性結合物質から物質を抽出するシステムであって：
陽イオンと陰イオンを有し、かつある速度を有する電離粒子流を案内する、非導電性導管；
前記電離粒子流を進行させる磁場を発生させ、かつ、前記電離粒子流が進行することで陽イオンが陰イオンから分離されるように、前記導管に対して前記速度を有する、磁場発生源；及び
分離後に陽イオンが陰イオンから隔離されるように、前記導管中に設けられたバリア；
を有するシステム。
【請求項１４】
分離後に電子が陰イオンから陽イオンへ移動するように、陽イオンと陰イオンとの間に電流経路をさらに有する、請求項13に記載のシステム。
【請求項１５】
前記磁場発生源は電磁石である、請求項13に記載のシステム。
【請求項１６】
前記磁場発生源は永久磁石である、請求項13に記載のシステム。
【請求項１７】
前記永久磁石は希土類磁石である、請求項16に記載のシステム。
【請求項１８】
前記希土類磁石はネオジム磁石である、請求項17に記載のシステム。
【請求項１９】
前記陽イオンは水素カチオンを含む、請求項13に記載のシステム。
【請求項２０】
前記陰イオンは酸素アニオンを含む、請求項19に記載のシステム。
【請求項２１】
前記陽イオンは炭素カチオンを含む、請求項19に記載のシステム。
【請求項２２】
前記分子性結合物質から前記電離粒子流を生成する、前記導管と結合する熱源をさらに有する、請求項13に記載のシステム。
【請求項２３】
前記熱源は太陽熱源である、請求項22に記載のシステム。
【請求項２４】
前記熱源は電気アークである、請求項22に記載のシステム。
【請求項２５】
前記熱源は核による熱源である、請求項22に記載のシステム。
【請求項２６】
前記陽イオンが前記陰イオンから隔離された後に、前記陽イオンと陰イオンを冷却して、二原子水素及び二原子酸素を生成する冷却素子；並びに
前記二原子水素を収集する前記導管の排出部分と結合する収集装置；
をさらに有する、
請求項20に記載のシステム。
【請求項２７】
前記バリアが物理バリアである、請求項13に記載のシステム。
【請求項２８】
前記物理バリアが溶融石英を有する、請求項27に記載のシステム。
【請求項２９】
分子性結合物質から物質を抽出するシステムであって、
当該システムは、第2反応炉システムと直列に結合する第1反応炉システムを有し、
各反応炉システムは：
陽イオンと陰イオンを有し、かつある速度を有する電離粒子流を案内する、非導電性導管；
前記電離粒子流を進行させる磁場を発生させ、かつ、前記電離粒子流が進行することで陽イオンが陰イオンから分離されるように、前記導管に対して前記速度を有する、磁場発生源；
分離後に陽イオンが陰イオンから隔離されるように、前記導管中に設けられたバリア；及び
前記導管と結合して、かつ前記陽イオンが前記陰イオンから隔離された後に、前記陽イオンと陰イオンを冷却して、第1分子性結合物質と第2分子性結合物質を生成する冷却システム；
を有する、
システム。
【請求項３０】
前記第2分子性結合物質は前記第1反応炉システムの導管へ案内される、請求項29に記載のシステム。
【請求項３１】
水から水素を抽出するシステムであって：
前記水を加熱することで該水を水素カチオンと酸素アニオンに分解する手段；
該水素カチオンと酸素アニオンを磁場に従って進行させることで前記水素カチオンと酸素アニオンを分離する手段；
前記水素カチオンと酸素アニオンから電荷を消す手段；
分離後に前記酸素アニオンから前記水素カチオンを隔離する手段；
前記水素カチオンを冷却して二原子水素を生成する手段；及び
該二原子水素を収集する手段；
を有するシステム。
【請求項３２】
水から水素を抽出する方法であって：
前記水を加熱することで該水を水素カチオンと酸素アニオンに分解する方法；
該水素カチオンと酸素アニオンを磁場に従って進行させることで前記水素カチオンと酸素アニオンを分離する方法；
前記水素カチオンと酸素アニオンから電荷を消す方法；
分離後に前記酸素アニオンから前記水素カチオンを隔離する方法；
前記水素カチオンを冷却して二原子水素を生成する方法；及び
該二原子水素を収集する方法；
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概してエネルギーの生成に関する。より詳細には本発明は、分子結合性物質から物質を抽出及び収集するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギーに関する世界規模の要求は、急速なペースで増大し続けている。その一方で化石燃料の供給の安定性に関する不安も高まり続けている。その結果化石燃料のコストと代替燃料を勧める動きも劇的に増大し続けている。とはいえ代替燃料を勧める動きは、化石燃料の燃焼によってエネルギーを生成することによる環境への影響に対する不安の増大によっても部分的に推進されている。
【０００３】
水素及び水素燃料電池は、汚染のない信頼性ある有力なエネルギー源と一般的にはみなされている。ある推定によると、燃料電池の潜在的な市場価値は1000億よりも大きい。にもかかわらず現時点では、水素ベースの技術は依然として初期の段階である。水素の製造にコストを要するので、燃料電池を作製するコストは未だに高い。しかも最新の水素製造方法自体は好ましくない環境への影響を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って水素及び他の燃料を製造するための改良されたシステム及び方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によると、エネルギー生成の複雑性及び環境への影響に係る不利益及び問題は、実質的に緩和又は除去される。
【０００６】
本発明の一の実施例によると、分子結合性物質から物質を抽出する方法が供される。当該方法は、前記分子結合性物質を加熱することで該前記分子結合性物質を陽イオンと陰イオンに分解する工程、該陽イオンと陰イオンを磁場に従って進行させることで前記陽イオンと陰イオンを分離する工程、及び前記陽イオンをバリアによって前記陰イオンから隔離する工程、を有する。
【０００７】
本発明の他の実施例によると、原子で構成される分子性結合物質から物質を抽出するシステムが供される。当該システムは、陽イオンと陰イオンを有する電離粒子流を案内する非導電性導管、前記電離粒子流を進行させる磁場を発生させる磁場発生源、及び前記導管中に設けられたバリアを有する。前記電離粒子流が進行することで陽イオンが陰イオンから分離されるように、前記電離粒子流は前記導管に対してある速度を有し、かつ前記磁場発生源は前記電離粒子流の速度の方向を向く。分離後に陽イオンが陰イオンから隔離されるように、前記バリアは前記導管内で位置設定される。
【０００８】
本発明の様々な実施例は、既知のシステム及び方法を凌駕する重要な利点を供する。たとえばある特定の実施例は、水素を抽出する効率的な手段を供するのに用いられて良い。しかもこれらの実施例は、-有するとしても-わずかな可動部しか有していない。従ってこれらの実施例は、非常に信頼性がありかつ費用対効果の良い操作を供する。
【０００９】
ある特定の実施例はまた、既知の水素生成手段の多くに係る環境へのコストを顕著に減少、又は除去する。
【００１０】
本発明の他の重要な技術上の利点は、以降の図面、説明、及び請求項から、当業者にはすぐに明らかとなるだろう。しかも具体的な利点が上で列挙されているが、様々な実施例は、上記の列挙された具体的利点の全てを含んで良いし、又はその一部を含んでも良いし、又は全く含んでいなくても良い。
【００１１】
本発明及びその利点をより完全に理解するため、添付の図面と共に、以降の説明を参照して欲しい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一の実施例の上方から見た断面を示す単純化されたブロック図である。
【図２】本発明の一の実施例の側方から見た断面を示す単純化されたブロック図である。
【図３】本発明の方法に係る実施例を表す流れ図である。
【図４】反応炉が結合した本発明の代替実施例を示す単純化されたブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図1は、分子結合性物質から電離粒子を抽出するシステムに係る一の実施例の上方から見た断面を示す単純化されたブロック図である。係る実施例では、反応炉2は、導管4、バリア6、及び排出ポート8と10を有する。図1に図示されているように、反応炉2はまた、熱源12、電極14、及び冷却システム15と結合して良い。導体16は典型的には電極14と接続する。反応炉2及び熱源12を有するシステムを、本明細書においては全般的に発電システム17と呼ぶことにする。発電システム17は、電極14、冷却システム15、及び導体16のような任意の部品をさらに有して良い。
【００１４】
導管4は一般的には絶縁性（非導電性）材料を有する。その絶縁性（非導電性）材料は、一般には約1649℃から7760℃の温度でも構造上の完全性を維持し、又は特定の用途ではそれ以上の温度でも構造上の完全性を維持することが可能である。導管4に適した材料の例には、溶融石英、高温セラミックス、及びガラスが含まれるが、これらに限定されるわけではない。
【００１５】
同様にバリア6は、高温でも構造上の完全性を維持することが可能な非導電性材料を有する物理バリアである。図1に図示されているように、係る物理的実施例は三角形の断面を有して良い。またその三角形の断面は、頂点が主成分の流れと反対になるような向きであって良い。バリア6に適した材料の例には、溶融石英、高温セラミックス、及びガラスが含まれるが、これらに限定されるわけではない。
【００１６】
熱源12は、作用する分子性結合物質の分解が十分な加熱能力（たとえば水の場合であれば約1922℃）を有する任意の熱源又はシステムを表して良い。熱源12は、太陽光による熱源、電気アーク、又は核による熱源を有して良いが、これらに限定されるわけではない。
【００１７】
導体16は、電極14間の電流経路を供する導電性材料を表す。導体16は金属又は非金属であって良い。適切な金属導体の例には、銅、銀、又は金を有するワイヤが含まれるが、これらに限定されるわけではない。
【００１８】
冷却システム15は、冷却又は冷凍を行う受動的若しくは能動的なシステム又は装置を表す。冷却に適した構造の例には、ウォータージェット、ドライアイス、アルコール、及びペルチェ素子が含まれるが、これらに限定されるわけではない。動作中での冷却を行うために同様の冷却システムが、導体4及びバリア6と接続して良い。
【００１９】
図2は、図1のシステムの側方から見た断面を示す単純化されたブロック図である。図2に図示されているように、対向する磁石18が導体4に隣接するように設けられることで、その導体4にわたって磁場が発生する。
【００２０】
磁石18は如何なる種類の永久磁石又は電磁石をも表す。反応炉2内での動作に適した永久磁石の例には、ネオジム磁石を含む希土類磁石が含まれる。磁石18は、導体4にわたって静的又は動的磁場Bを生成することができる。適切な動的磁場の例には、回転（正弦状）磁場、同期した磁場、又はパルス磁場が含まれるが、これらに限定されるわけではない。
【００２１】
動作時には、分子20の流れは熱源を進行する。熱源12では、分子20は電離粒子に分解され、かつ、その分子20は陽イオン22（正に帯電したイオン）と陰イオン24（負に帯電したイオン）からなる流れとなって排出ポート8を飛び出す。その流れは導管4に対して速度vを有する。周知の電磁流体力学(MHD)によると、電離粒子は、磁場に対して垂直に誘起された電場を受ける。その誘起された電場は、各電離粒子に力Fを及ぼす。従って電離粒子が磁場を進行し、かつ誘起電場が陽イオン22と陰イオン24を反対方向に偏向することで、陽イオン22及び陰イオン24は分離される。磁場中で陽イオン22と陰イオン24を分離しした後、その陽イオン22と陰イオン24を隔離するため、バリア6は、導管4内の十分離れた下流に設けられている。
【００２２】
一の実施例では、電極14及び導体16は、電離粒子から電荷を消す手段を供する。電離粒子の分離及び隔離後に電荷を消すことで、一旦その粒子が隔離されると、その粒子が互いに引き寄せられ、かつ上方へ進行しにくくなる。それにより反応炉の性能が改善される。しかも係る実施例は抽出プロセスの副生成物として電流を発生させることができる。
【００２３】
陽イオン22と陰イオン24の隔離後、その粒子は再結合して、たとえば粒子26や28のような中性原子及び分子性結合物質となる。この冷却は受動的であって良い。つまり粒子が熱源12の影響から遠ざかることで、粒子は自然に放熱することが可能となる。あるいは冷却は能動的であって良い。つまり外部からの影響によって冷却プロセスが加速される。粒子26と28は各対応する排出ポートを飛び出すことで、これらの粒子は、当技術分野において周知である別個の冷却及び圧縮ユニットで収集されて良い。
【００２４】
図1及び2は、一般的に知られた水で表される分子性結合物質へのシステムの動作を図示している。当然ことだが水は、2つの水素原子と1つの酸素原子で構成される。よって係る動作においては、熱源12は、水分子を、水素カチオン22と酸素アニオン24に分解する。分解した電離粒子は、磁場を進行することで分離される。より詳細には、誘起した正の電気力F+は、水素カチオン22原子を導体4の一の壁へ向かうように偏向させる。その一方で、負の電気力F-は、酸素アニオン24イオンを対向する壁へ向かうように偏向させる。続いて酸素アニオン24と水素カチオン22が導体4を進行し続けることで、バリア6は、酸素アニオン24から水素カチオン22を分離する。それにより水素と酸素の再結合が防止される。水素カチオン22が排出ポート8へ向かって進行し続けることで、水素カチオン22は冷却される。水素カチオン22が冷却されることで、その水素カチオン22は再結合して二原子の水素分子26を形成する。同様に、酸素アニオン24もまた冷却されることで、酸素アニオン24が排出ポート10へ向かって進行し続け、水素カチオン22原子から隔離され、かつ二原子である酸素分子28を形成する。それに続いて水素分子26及び酸素分子28は、各々がそれぞれ排出ポート8及び10を介して導管4を飛び出すことで、それぞれ別個に制御されて良い。
【００２５】
たとえ図1及び2が水に関連した本発明の実施例の動作を表しているとしても、当該システムの原理は、広範な入力組成物に適用されて良い。係る入力組成物は、粒子26と28の組成を変化させるように、又は追加の物質を生成するように変化して良い。たとえば炭素原子を有する分子性結合物質は、炭化水素をするために、水素（水を含む）を有する他の物質と併用されて良い。一の具体例では、水は二酸化炭素と併用されて良い。続いて熱源は、物質を、陽イオンである水素、陽イオンである炭素、及び陰イオンである酸素に分解する。その結果、排出ポート8から二原子の水素粒子流とメタンガス流が放出され、かつ排出ポート10から酸素が放出される。その流れは、当技術分野において周知である構造及びプロセスを用いることによって、要望通りに収集及び濾過される。
【００２６】
図3は本発明の方法に係る実施例を表す流れ図である。図1及び2に図示されているように、この方法は、作用する分子性結合物質が水である場合について表されている。しかし記載された原理は広範囲にわたる分子性結合物質に適用可能である。特に当該方法は、水素原子、炭素原子、又は水素原子と炭素原子の両原子を含む分子性結合物質を併用した動作を意図している。係る結合物質の一例には、カルボン酸（二酸化炭素の水溶液）が含まれるが、これに限定されるわけではない
例示のために図3を参照すると、熱源12が分子性結合物質20に付与される。それにより分子性結合物質が分解される（工程100）。その結果生じる水素カチオン22と酸素アニオン24の流れは、速度Vで導管4を進行し続ける。続いて水素カチオン22と酸素アニオン24の流れが導管4を進行することで、その流れに磁場Bが印加される。磁場Bは、陰イオン24から陽イオン22を分離する電場を誘起する（工程102）。より具体的には電場は、導管4内部において陽イオン22と陰イオン24をそれぞれ反対方向に押し進める力Fを及ぼす。その流れが導管4を進行し続けることで、分離した陽イオン22と陰イオン24はバリア6を通過する。バリア6は構造又はシステムを表す。その構造又はシステムは、図1に図示されているように、陽イオン22と陰イオン24の流れが分離された後、陽イオン22と陰イオン24が再結合して分子性結合物質20になるのを防止するような動作が可能である。よってバリア6は、酸素アニオン24から水素カチオン22を有効に隔離して、分離後それぞれ独立した粒子流を生成する（工程104）。それぞれ独立した粒子流が（受動的又は能動的冷却の結果として）冷却されることで、水素カチオン22は結合して二原子の水素粒子26となり、かつ酸素アニオン24は結合して二原子の酸素粒子28となる。続いて後続の貯蔵、輸送、又はさらなる処理のために、水素粒子26及び酸素粒子28はそれぞれ別個に収集される（工程106）。
【００２７】
図4は、システムの拡張及び/又はプロセスの精緻化のために反応炉が結合した本発明の代替実施例を示す単純化されたブロック図である。たとえば2つ以上の反応炉は直列に接続して良い。それにより、第1システムの1又は2つの排出ポートからの流れは、第2システムの導管へ直接供給される。あるいはその代わりに、そのような1つの流れは再循環されて再度案内されることで、作用する分子性結合物質の一部としての第1システム又は中間システムへ供給される。
【００２８】
たとえ本発明が複数の実施例について記載しているとしても、無数の変化型、変形型、代替型、変換型、及び修正型が当業者には示唆されうるし、本発明は、係る変化型、変形型、代替型、変換型、及び修正型を「特許請求の範囲」の請求項によって画定される技術的範囲内に含むものと介される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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