(57)【要約】      （修正有）【課題】水素のより低いエネルギ−（ハイドリノ）状態へとの触媒反応から起電力（ＥＭＦ）を生成し、ハイドリノ反応から解放されるエネルギ−を直接電気に変換する電気化学的パワ−システムを提供する。【解決手段】電気化学的パワーシステムが、カソードとアノードと、及び分離した電子流れ及びイオン質量輸送を伴うセルオペレーションの間において、ハイドリノ反応物を構成する反応物と、を備え、ａ）ｎＨ（ｎは整数）、ＯＨ、ＯＨ−、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｓ、又はＭＮＨ２（Ｍはアルカリ金属）の群の少なくとも１つを含む触媒又は触媒の源、ｂ）原子状水素の源又は原子状水素、ｃ）触媒の源、触媒、原子状水素の源、及び、原子状水素を形成する反応物；原子状水素の触媒反応を開始する１又はそれ以上の反応物；及び支持体から選ばれる少なくとも２つの構成要素を含む。【選択図】図１
2018067536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
起電力（ＥＭＦ）及び熱エネルギ−を生成する電気化学的パワ−システムであって、
カソ−ドと、
アノ−ドと、及び
分離した電子流れ及びイオン質量輸送を伴うセルオペレ−ションの間において、ハイドリノ反応物を構成する反応物と、を備え、
ａ）ｎは整数及びＭはアルカリ金属であるところ、ｎＨ，  ＯＨ，  ＯＨ−，  Ｈ２Ｏ，  Ｈ２Ｓ，  又は  ＭＮＨ２  の群の少なくとも１つを含む触媒又は触媒の源、
ｂ）原子状水素の源又は原子状水素、
ｃ）触媒の源、触媒、原子状水素の源、及び、原子状水素を形成する反応物；原子状水素の触媒反応を開始する１又はそれ以上の反応物；及び支持体
から選ばれる少なくとも２つの構成要素を含むことを特徴とする電気化学的パワ−システム。
【請求項２】
請求項１の電気化学的なパワ−システムにおいて、
ａ）原子状水素及び水素触媒が反応混合物の反応により形成されること、
ｂ）反応を被ることにより反応物が触媒反応を活性にすること、
ｃ）触媒反応を引き起こす反応が、以下から選択される１つの反応を含むこと
（ｉ）発熱反応；
（ｉｉ）共役反応；
（ｉｉｉ）フリ−ラジカル反応；
（ｉｖ）酸化−還元反応；及び
（ｖ）交換反応；
（ｖｉ）ゲッタ−、支持体、又はマトリクス支援触媒反応；
上述する条件のうち少なくとも１つが生じることを特徴とする電気化学的なパワ−システム。
【請求項３】
請求項２の電気化学的なパワ−システムにおいて、
コンパ−トメント間の電気回路を完成するように電子及びイオンの分離した導体により接続される異なるセルコンパ−トメントにおいて、ａ）異なる反応物、又は、ｂ）異なる状態又は条件下の同じ反応物、の少なくとも１つが提供されることを特徴とする電気化学的なパワ−システム。
【請求項４】
請求項３の電気化学的なパワ−システムにおいて、
ａ）ハイドリノを生成するように反応する反応混合物の形成、及び
ｂ）実体のある速度でハイドリノ反応がおこることを許す条件の形成
上述のうち少なくとも１つの条件が生じるように、内部の質量流れ及び外部電子流れが提供することを特徴とする電気化学的なパワ−システム。
【請求項５】
請求項１の電気化学的なパワ−システムにおいて、
ハイドリノを形成する反応物が、熱的に又は電気的に再生できるものの少なくとも１つであることを特徴とする電気化学的なパワ−システム。
【請求項６】
請求項５の電気化学的なパワ−システムにおいて、電気的及び熱的エネルギ−の出力の少なくとも１つが、生成物から反応物を再生するのに必要とされることを特徴とする電気化学的なパワ−システム。
【請求項７】
起電力（ＥＭＦ）及び熱エネルギ−を生成する電気化学的パワ−システムであって、
カソ−ドと、
アノ−ドと、及び
分離した電子流れ及びイオン質量輸送を伴うセルオペレ−ションの間にハイドリノ反応物を構成する反応物と、を備え、
ａ）Ｈ種がＨ２，  Ｈ，  Ｈ＋，  Ｈ２Ｏ，  Ｈ３Ｏ＋，  ＯＨ，  ＯＨ＋，  ＯＨ−，  ＨＯＯＨ，  及び  ＯＯＨ−  の少なくとも１つを含むところ、ＯＨ及び  Ｈ２Ｏの少なくとも１つを形成するＨ種との酸化反応を被るＯ２，  Ｏ３，  Ｏ３＋，  Ｏ３−，  Ｏ，  Ｏ＋，  Ｈ２Ｏ，  Ｈ３Ｏ＋，  ＯＨ，  ＯＨ＋，  ＯＨ−，  ＨＯＯＨ，  ＯＯＨ−，  Ｏ−，  Ｏ２−，  Ｏ２−，  及び  Ｏ２２−から選択される少なくとも１つの酸素種を含む触媒又は触媒の源、
ｂ）原子状水素の源又は原子状水素、
ｃ）触媒の源、触媒、原子状水素の源、及び原子状水素の少なくとも１つを形成する反応物；原子状水素の触媒反応を開始する１又はそれ以上の反応物；及び支持体、
から選ばれる少なくとも２つの構成要素を含むことを特徴とする電気化学的パワ−システム。
【請求項８】
請求項７の電気化学的なパワ−システムにおいて、
Ｏ種の源が、Ｏ，  Ｏ２，  空気，  酸化物，  ＮｉＯ，  ＣｏＯ，  アルカリ金属酸化物，  Ｌｉ２Ｏ，  Ｎａ２Ｏ，  Ｋ２Ｏ，  アルカリ土類金属酸化物，  ＭｇＯ，  ＣａＯ，  ＳｒＯ，  及び  ＢａＯ，  Ｃｕ，  Ｎｉ，  Ｐｂ，  Ｓｂ，  Ｂｉ，  Ｃｏ，  Ｃｄ，  Ｇｅ，  Ａｕ，  Ｉｒ，  Ｆｅ，  Ｈｇ，  Ｍｏ，  Ｏｓ，  Ｐｄ，  Ｒｅ，  Ｒｈ，  Ｒｕ，  Ｓｅ，  Ａｇ，  Ｔｃ，  Ｔｅ，  Ｔｌ，  Ｓｎ，  及び  Ｗの群からの酸化物，  過酸化物，  アルカリ金属過酸化物，  超酸化物，  アルカリ又はアルカリ土類金属超酸化物，  水酸化物，  アルカリ，  アルカリ土類，  遷移金属，  内部遷移金属，  及び第ＩＩＩ，  ＩＶ，  又は  Ｖ族の元素，  水酸化物，  オキシ水酸化物，  ＡｌＯ（ＯＨ），  ＳｃＯ（ＯＨ），  ＹＯ（ＯＨ），  ＶＯ（ＯＨ），  ＣｒＯ（ＯＨ），  ＭｎＯ（ＯＨ）  （α−ＭｎＯ（ＯＨ）  グラウト鉱及びγ−ＭｎＯ（ＯＨ）  マンガナイト），  ＦｅＯ（ＯＨ），  ＣｏＯ（ＯＨ），  ＮｉＯ（ＯＨ），  ＲｈＯ（ＯＨ），  ＧａＯ（ＯＨ），  ＩｎＯ（ＯＨ），  Ｎｉ１／２Ｃｏ１／２Ｏ（ＯＨ），  及び  Ｎｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ（ＯＨ）を含む化合物の混合物又は少なくとも１つの化合物を含むことを特徴とする電気化学的なパワ−システム。
【請求項９】
請求項８の電気化学的なパワ−システムにおいて、
Ｈ種の源が、Ｈ，  金属水素化物，  ＬａＮｉ５Ｈ６，  水酸化物，  オキシ水酸化物，  Ｈ２，  Ｈ２の源，  Ｈ２  及び水素透過性の膜，  Ｎｉ（Ｈ２），  Ｖ（Ｈ２），  Ｔｉ（Ｈ２），  Ｎｂ（Ｈ２），  Ｐｄ（Ｈ２），  ＰｄＡｇ（Ｈ２），  及び  Ｆｅ（Ｈ２）を含む化合物の混合物又は少なくとも１の化合物を含むことを特徴とする電気化学的なパワ−システム。
【請求項１０】
請求項１の電気化学的なパワ−システムにおいて、
水素アノ−ドと、
水酸化物を含む溶融塩電解質と、及び
Ｏ２  及び  Ｈ２Ｏカソ−ドの少なくとも１つと、
を含むことを特徴とする電気化学的なパワ−システム。
【請求項１１】
請求項１０の電気化学的なパワ−システムにおいて、
水素アノ−ドが、水素透過電極を含むことを特徴とする電気化学的なパワ−システム。
【請求項１２】
請求項１１の電気化学的なパワ−システムにおいて、
水素源と、
ＯＨ，  ＯＨ−，  及び  Ｈ２Ｏ触媒の少なくとも１つを形成することができ、Ｈを供給することができる水素アノ−ドと、
Ｏ２  及び  Ｈ２Ｏの少なくとも１つの源と、
Ｈ２Ｏ  又は  Ｏ２の少なくとも１つを還元することができるカソ−ドと、
アルカリ電解質と、
Ｈ２Ｏ  蒸気，  Ｎ２，  及び  Ｏ２，の少なくとも１つの回収及び再循環が可能なオプショナルなシステムと、及び
Ｈ２を回収し及び再循環させるシステムと、を含むことを特徴とする電気化学的なパワ−システム。
【請求項１３】
請求項１の電気化学的なパワ−システムにおいて、
ａ）  Ｖ，  Ｚｒ，  Ｔｉ，  Ｍｎ，  Ｚｎ，  Ｃｒ，  Ｓｎ，  Ｉｎ，  Ｃｕ，  Ｎｉ，  Ｐｂ，  Ｓｂ，  Ｂｉ，  Ｃｏ，  Ｃｄ，  Ｇｅ，  Ａｕ，  Ｉｒ，  Ｆｅ，  Ｈｇ，  Ｍｏ，  Ｏｓ，  Ｐｄ，  Ｒｅ，  Ｒｈ，  Ｒｕ，  Ｓｅ，  Ａｇ，  Ｔｃ，  Ｔｅ，  Ｔｌ，  及び  Ｗから選ばれる金属と、
ｂ）  Ｒ−Ｎｉ，  ＬａＮｉ５Ｈ６，  Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９Ｈ６，  ＺｒＣｒ２Ｈ３．８，  ＬａＮｉ３．５５Ｍｎ０．４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５，  ＺｒＭｎ０．５Ｃｒ０．２Ｖ０．１Ｎｉ１．２から選ばれる金属水素化物と、
ｃ）  ＡＢ５  （ＬａＣｅＰｒＮｄＮｉＣｏＭｎＡｌ）  又は  ＡＢ２  （ＶＴｉＺｒＮｉＣｒＣｏＭｎＡｌＳｎ）  タイプ，  ここで、「ＡＢｘ」は、Ａ  タイプ要素  （ＬａＣｅＰｒＮｄ  又は  ＴｉＺｒ）と、Ｂ  タイプ要素  （ＶＮｉＣｒＣｏＭｎＡｌＳｎ）との比を意味するが、  ＡＢ５−タイプ，  ＭｍＮｉ３．２Ｃｏ１．０Ｍｎ０．６Ａｌ０．１１Ｍｏ０．０９  （Ｍｍ  ＝ミッシュメタル：  ２５  ｗｔ％  Ｌａ，  ５０  ｗｔ％  Ｃｅ，  ７  ｗｔ％  Ｐｒ，  １８  ｗｔ％  Ｎｄ），  ＡＢ２−タイプ：  Ｔｉ０．５１Ｚｒ０．４９Ｖ０．７０Ｎｉ１．１８Ｃｒ０．１２  合金，  マグネシウム−ベ−ス合金，  Ｍｇ１．９Ａｌ０．１Ｎｉ０．８Ｃｏ０．１Ｍｎ０．１  ａｌｌｏｙ，  Ｍｇ０．７２Ｓｃ０．２８（Ｐｄ０．０１２  ＋  Ｒｈ０．０１２），  及び  Ｍｇ８０Ｔｉ２０，  Ｍｇ８０Ｖ２０，  Ｌａ０．８Ｎｄ０．２Ｎｉ２．４Ｃｏ２．５Ｓｉ０．１，  ＬａＮｉ５−ｘＭｘ  （Ｍ＝  Ｍｎ，  Ａｌ），  （Ｍ＝  Ａｌ，  Ｓｉ，  Ｃｕ），  （Ｍ＝  Ｓｎ），  （Ｍ＝  Ａｌ，  Ｍｎ，  Ｃｕ）  及び  ＬａＮｉ４Ｃｏ，  ＭｍＮｉ３．５５Ｍｎ０．４４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５，  ＬａＮｉ３．５５Ｍｎ０．４４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５，  ＭｇＣｕ２，  ＭｇＺｎ２，  ＭｇＮｉ２，  ＡＢ  化合物，  ＴｉＦｅ，  ＴｉＣｏ，  ａｎｄ  ＴｉＮｉ，  ＡＢｎ  化合物  （ｎ  ＝  ５，  ２，  又は  １），  ＡＢ３−４  化合物，  ＡＢｘ  （Ａ  ＝  Ｌａ，  Ｃｅ，  Ｍｎ，  Ｍｇ；  Ｂ  ＝  Ｎｉ，  Ｍｎ，  Ｃｏ，  Ａｌ），  ＺｒＦｅ２，  Ｚｒ０．５Ｃｓ０．５Ｆｅ２，  Ｚｒ０．８Ｓｃ０．２Ｆｅ２，  ＹＮｉ５，  ＬａＮｉ５，  ＬａＮｉ４．５Ｃｏ０．５，  （Ｃｅ，  Ｌａ，  Ｎｄ，  Ｐｒ）Ｎｉ５，  ミッシュメタル−ニッケル合金，  Ｔｉ０．９８Ｚｒ０．０２Ｖ０．４３Ｆｅ０．０９Ｃｒ０．０５Ｍｎ１．５，  Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９，  及び  ＴｉＭｎ２；から選ばれる水素を貯蔵できる他の合金と、
の少なくとも１つを含むアノ−ドと、
セパレ−タと、
水溶性アルカリ電解質と、
Ｏ２  及び  Ｈ２Ｏ還元カソ−ドの少なくとも１つと、及び
空気及びＯ２の少なくとも１つと、
を含むことを特徴とする電気化学的なパワ−システム。
【請求項１４】
請求項１３の電気化学的なパワ−システムにおいて、
正味のエネルギ−バランスにおいてゲインがあるように、セルを断続的に充電及び放電する電解質システムを更に含むことを特徴とする電気化学的なパワ−システム。
【請求項１５】
以下のａ）からｈ）のセルの少なくとも１つを含む電気化学的なパワーシステムであって、ここで、それらのセルは、
ａ）
（ｉ）  Ｎｉ（Ｈ２）、Ｖ（Ｈ２）、Ｔｉ（Ｈ２）、Ｆｅ（Ｈ２）、Ｎｂ（Ｈ２）  又は  ＬａＮｉ５Ｈ６、ＴｉＭｎ２Ｈｘ、及びＬａ２Ｎｉ９ＣｏＨ６  （ｘは整数）から選ばれる金属水素化物、から選ばれる水素ガス及び水素透過性金属を含むアノードと、
（ｉｉ）  ＭＯＨ  又は  Ｍ（ＯＨ）２、又は  Ｍ’Ｘ  又は  Ｍ’Ｘ２  付のＭＯＨ  又は  Ｍ（ＯＨ）２、から選ばれる溶融電解質と、ここで、Ｍ  及び  Ｍ’  は、独立にＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及び  Ｂａから選ばれ、Ｘは、水酸化物、ハロゲン化物、硫酸塩、及び炭酸塩から選ばれ、
（ｉｉｉ）  アノードのそれと同じである金属を含むカソードであって、更に、空気又はＯ２を含むカソードと、
を含むセル、
ｂ）
（ｉ）  Ｒ−Ｎｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｄ、Ｇｅ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｈｇ、Ｍｏ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓｅ、Ａｇ、Ｔｃ、Ｔｅ、Ｔｌ、Ｓｎ、Ｗ、Ａｌ、Ｖ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｉｎ、及び  Ｐｂから選ばれる少なくとも１つの金属を含むアノードと、
（ｉｉ）  約１０Ｍから飽和迄の濃度範囲にあるアルカリ水酸化物水溶液を含む電解質と、
（ｉｉｉ）  オレフィンセパレータと、及び
（ｉｖ）  空気又はＯ２を更に含むカーボンカソードと、
を含むセル、
ｃ）
（ｉ）  溶融ＮａＯＨ  及び水素透過膜としてＮｉ及び水素ガスを含むアノードと、
（ｉｉ）  ベータアルミナ固体電解質（ＢＡＳＥ）を含む電解質と、及び
（ｉｉｉ）  ＮａＣｌ−ＭｇＣｌ２、ＮａＣｌ−ＣａＣｌ２、又は  ＭＸ−Ｍ’Ｘ２’  （Ｍはアルカリ、Ｍ’はアルカリ土類、及び、Ｘ及びＸ’はハライド）として溶融を含むカソードと、
を含むセル、
ｄ）
（ｉ）  溶融Ｎａを含むアノードと、
（ｉｉ）  ベータアルミナ固体電解質（ＢＡＳＥ）を含む電解質と、及び
（ｉｉｉ）  溶融ＮａＯＨを含むカソードと、
を含むセル、
ｅ）
（ｉ）  ＬａＮｉ５Ｈ６を含むアノードと、
（ｉｉ）  約１０Ｍから飽和迄の濃度範囲を持つアルカリ水酸化物水溶液を含む電解質と、
（ｉｉｉ）  オレフィンセパレータと、及び
（ｉｖ）  空気又はＯ２を更に含むカーボンカソードと、
を含むセル、
ｆ）
（ｉ）  Ｌｉを含むアノードと、
（ｉｉ）  オレフィンセパレータと、
（ｉｉｉ）  ＬＰ３０  及び  ＬｉＰＦ６を含む電解質と、及び
（ｉｖ）  ＣｏＯ（ＯＨ）を含むカソードと、
を含むセル、
ｇ）
（ｉ）  Ｌｉ３Ｍｇを含むアノードと、
（ｉｉ）  ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  又は  ＭＸ−Ｍ’Ｘ’  （Ｍ及びＭ’はアルカリ、Ｘ及びＸ’はハライド）  溶融塩電解質と、及び
（ｉｉｉ）  ＣｅＨ２、ＬａＨ２、ＺｒＨ２、及び  ＴｉＨ２から選ばれる金属水素化物を含み、更にカーボンブラックを含むカソード、
を含むセル、及び、
ｈ）
（ｉ）  Ｌｉを含むアノードと、
（ｉｉ）  ＬｉＣｌ−ＫＣｌ又はＭＸ−Ｍ’Ｘ’（Ｍ及びＭ’はアルカリ、Ｘ及びＸ’はハライド）  溶融塩電解質と、及び
（ｉｉｉ）  ＣｅＨ２、ＬａＨ２、ＺｒＨ２、及び  ＴｉＨ２から選ばれる金属水素化物を含み、更にカーボンブラックを含むカソード、
を含むセル、
であることを特徴とする電気化学的なパワーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本願は、２０１０年３月１８日に出願の米国仮出願番号第６１／３１５，１８６号の、２０１０年３月２４日に出願の米国仮出願番号第６１／３１７，１７６の、２０１０年４月３０日に出願の米国仮出願番号第６１／３２９，９５９の、２０１０年５月７日に出願の米国仮出願番号第６１／３３２，５２６の、２０１０年５月２１日に出願の米国仮出願番号第６１／３４７，１３０の、２０１０年６月１８日に出願の米国仮出願番号第６１／３５６，３４８の、２０１０年６月２５日に出願の米国仮出願番号第６１／３５８，６６７の、２０１０年７月９日に出願の米国仮出願番号第６１／３６３，０９０の、２０１０年７月１６日に出願の米国仮出願番号第６１／３６５，０５１の、２０１０年７月３０日に出願の米国仮出願番号第６１／３６９，２８９の、２０１０年８月６日に出願の米国仮出願番号第６１／３７１，５９２の、２０１０年８月１３日に出願の米国仮出願番号第６１／３７３，４９５の、２０１０年８月２７日に出願の米国仮出願番号第６１／３７７，６１３の、２０１０年９月１７日に出願の米国仮出願番号第６１／３８３，９２９の、２０１０年１０月１日に出願の米国仮出願番号第６１／３８９，００６の、２０１０年１０月１５日に出願の米国仮出願番号第６１／３９３，７１９の、２０１０年１０月２９日に出願の米国仮出願番号第６１／４０８，３８４の、２０１０年１１月１２日に出願の米国仮出願番号第６１／４１３，２４３の、２０１０年１２月３日に出願の米国仮出願番号第６１／４１９，５９０の、２０１０年１２月２０日に出願の米国仮出願番号第６１／４２５，１０５の、２０１１年１月７日に出願の米国仮出願番号第６１／４３０，８１４の、２０１１年１月２８日に出願の米国仮出願番号第６１／４３７，３７７の、２０１１年２月１１日に出願の米国仮出願番号第６１／４４２，０１５の、２０１１年３月４日に出願の米国仮出願番号第６１／４４９，４７４の優先権の利益を主張する。これら全部は、その全体がここにおいて参照され組み込まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
開示された実施形態の概要
本開示は、水素のより低いエネルギー（ハイドリノ）状態への触媒反応から起電力（ＥＭＦ）を生成し、そのハイドリノ反応から解放されるエネルギーの電気への直接の返還を提供する電池又は燃料電池システムに関する。
そのシステムは、
分離した電子流れ及びイオン質量移動を伴うセル・オペレーションの間にハイドリノ反応物を構成する反応物と、
カソードを含むカソード・コンパートメントと、
アノードを含むアノード・コンパートメントと、水素源とを含む。
【０００３】
本開示の他の実施例は、より低いエネルギー（ハイドリノ）状態へと水素の触媒反応であって、そのハイドリノ反応から開放されたエネルギーを直接電気に変換することを提供することから起電力（ＥＭＦ）を発生する電池又は燃料電池に関する。そして、このシステムは、触媒又は触媒源、原子状水素又は原子状水素源、触媒若しくは触媒源又は原子状水素若しくは原子状水素源を形成する反応物、原子状水素の触媒反応を開始させる１以上の反応物、及び、触媒反応を可能にするサポート（支持体：ｓｕｐｐｏｒｔ）から選ばれる少なくとも２つの要素を含み、その電池又は燃料電池は、カソードを含むカソード・コンパートメント、アノードを含むアノード・コンパートメント、オプションとして塩橋、分離した電子流れ及びイオン質量移動を伴うセル・オペレーションの間のハイドリノ反応を構成する反応物、そして、水素源とを更に含むことができる。
【０００４】
本開示の実施例において、本開示の交換反応のようなハイドリノ反応を開始するための反応混合物及び反応は、電気的なパワーがハイドリノを形成するような水素の反応によって展開されるところの燃料電池の基礎である。酸化剤−還元剤の半電池反応のため、ハイドリノ生成反応混合物は、電気的な回路を完成するため、外部回路を通す電子の移動及び分離した経路を通してイオン質量移動により構成される。半電池反応の合計により与えられるハイドリノを生成する対応反応混合物及び全反応は、本開示のハイドリノ化学生成及び熱的なパワーに対して複数の反応の種類を含んでよい。
【０００５】
本開示の実施例において、異なる温度、圧力、及び濃度のうち少なくとも１つのような、異なる状態又は条件の下の同じ反応物、又は、異なる反応物は、コンパートメント間で、電気回路を完成させるように、電子及びイオンに対して分離した導管によって接続される異なるセル・コンパートメント内に生成される。システムの熱的なゲイン又は分離したコンパートメントの電極間における電位的及び電気的なパワー・ゲインは、１つのコンパートメントから別のコンパートメントへとの質量の流れにおけるハイドリノ反応の依存性により、発生させられる。質量の流れは、ハイドリノ反応がかなりの速度で生じることを許す条件、及びハイドリノを生成するように反応する反応混合物の形成の少なくとも１つを提供する。理想的には、電子の流れ及び質量の輸送が無ければ、ハイドリノ反応は生じないか、又は感知できる程の速度では生じない。
【０００６】
もう１つの実施例において、セルは、電極を通して適用される電気分解パワーのそれを超える電気的な及び熱的なパワーの内の少なくとも１つを生成する。
ある実施例において、ハイドリノを形成する反応物は、熱的に再生可能及び電気分解的に再生可能の内の少なくとも１つに相当する。
【０００７】
分離した電子流れ及びイオン質量移動を伴うセル・オペレーションの間、ハイドリノ反応物を構成する反応物、アノード、カソードを含む熱エネルギー及び起電力（ＥＭＦ）を生成する電気化学的なパワー・システムに、本開示の１つの実施例は関する。この電気化学的なパワー・システムは、ａ）ｎが整数でＭがアルカリ金属であるところ、ｎＨ、ＯＨ、ＯＨ−、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｓ、又はＭＮＨ２の群から少なくとも１つを含む触媒又は触媒源と、ｂ）原子状水素又は原子状水素源と、ｃ）触媒源、触媒、原子状水素、原子状水素源の少なくとも１つを形成する反応物と、原子状水素の触媒作用を開始する１以上の反応物と、支持体と、から選択される少なくとも２つの構成要素を含む。以下の条件の少なくとも１つが電気化学的なパワー・システムにおいて起きるかもしれない。ａ）反応混合物によって水素触媒及び原子状水素が形成される。ｂ）反応を経ることにより１つの反応物が触媒を活性化させる。ｃ）触媒反応を引き起こす反応が、（ｉ）発熱反応、（ｉｉ）共役反応、（ｉｉｉ）フリー・ラジカル反応、（ｉｖ）酸化−還元反応、（ｖ）交換反応、（ｖｉ）ゲッター、サポート、又はマトリックス支援触媒反応から選択される１つの反応を含む。実施例において、ａ）異なる反応物、又は、ｂ）異なる状態又は条件下での同じ反応物の少なくとも１つが、コンパートメント間の電気回路を完成するように電子及びイオンの分離した導管によって接続される異なるセル・コンパートメントにおいて提供される。内部質量流れ及び外部電子流れの少なくとも１つは、ａ）ハイドリノを生成するように反応する反応混合物の形成、及びｂ）十分な速度でハイドリノ反応が起きることを許す条件の形成の少なくとも１つの条件が生じるように提供する。実施例において、ハイドリノを生成する反応は、熱的に又は電解的に再生可能である。電気的な及び熱的なエネルギーの出力のうちの少なくとも１つは、生成物から反応物を再生するいことが要求されるかもしれない。
【０００８】
分離した電子流れ及びイオン質量移動を伴うセル・オペレーションの間、ハイドリノを構成する反応物、アノード、及びカソードを含む熱エネルギー及び起電力（ＥＭＦ）を生成する電気化学的なパワー・システムに、本開示の他の実施例は関する。この電気化学的なパワー・システムは、ａ）Ｈ種がＨ２、Ｈ、Ｈ＋、Ｈ２Ｏ、Ｈ３Ｏ＋、ＯＨ、ＯＨ＋、ＯＨ−、ＨＯＯＨ、及び、ＯＯＨ−、の少なくとも１つを含むところ、Ｈ２Ｏ及びＯＨの少なくとも１つを形成するＨ種との酸化反応を経る、Ｏ２２−、Ｏ２−、Ｏ２−、Ｏ−、ＯＯＨ−、ＨＯＯＨ、ＯＨ−、ＯＨ＋、ＯＨ、Ｈ３Ｏ＋、Ｈ２Ｏ、Ｏ＋、Ｏ、Ｏ３−、Ｏ３＋、Ｏ３、Ｏ２から選択される少なくとも１つの酸素種を含む触媒又は触媒源と、ｂ）原子状水素又は原子状水素源と、ｃ）原子状水素、原子状水素源、触媒、触媒源の少なくとも１つを形成する反応物と、原子状水素の触媒反応を開始する１以上の反応物と、支持体と、から選択される少なくとも２つの構成要素を含む。Ｏ種の源は、Ｏ、Ｏ２、空気、酸化物、ＮｉＯ、ＣｏＯ、アルカリ金属酸化物、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、アルカリ土類金属酸化物、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｄ、Ｇｅ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｈｇ、Ｍｏ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓｅ、Ａｇ、Ｔｃ、Ｔｅ、Ｔｌ、Ｓｎ、Ｗの群からの酸化物、過酸化物、超酸化物、アルカリ又はアルカリ金属過酸化物、超酸化物、水酸化物、アルカリ、アルカリ土類、遷移金属、内部遷移金属、及び、ＩＩＩ族、ＩＶ族、又はＶ族水酸化物、オキシ水酸化物、ＡｌＯ（ＯＨ）、ＳｃＯ（ＯＨ）、ＹＯ（ＯＨ）、ＶＯ（ＯＨ）、ＣｒＯ（ＯＨ）、ＭｎＯ（ＯＨ）（α−ＭｎＯ（ＯＨ）グラウタイト（ｇｒｏｕｔｉｔｅ）及びγ−ＭｎＯ（ＯＨ）マンガン酸）、ＦｅＯ（ＯＨ）、ＣｏＯ（ＯＨ）、ＮｉＯ（ＯＨ）、ＲｈＯ（ＯＨ）、ＧａＯ（ＯＨ）、ＩｎＯ（ＯＨ）、Ｎｉ１／２Ｃｏ１／２Ｏ（ＯＨ）、及び、Ｎｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ（ＯＨ）を含む化合物の少なくとも１つの化合物又は混合物を含んでよい。Ｈ種の源は、Ｈ、金属水素化物、ＬａＮｉ５Ｈ６、水酸化物、オキシ水酸化物、Ｈ２、Ｈ２源、Ｈ２、及び、水素透過膜、Ｎｉ（Ｈ２）、Ｖ（Ｈ２）、Ｔｉ（Ｈ２）、Ｎｂ（Ｈ２）、Ｐｄ（Ｈ２）、ＰｄＡｇ（Ｈ２）、及び、Ｆｅ（Ｈ２）を含む化合物の少なくとも１つの化合物又は混合物を含んでよい。
【０００９】
別の実施例において、電気化学的なパワー・システムは、水素アノード、水酸化物を含む溶融塩電解質、及び、Ｏ２及びＨ２Ｏカソードの少なくとも１つを含む。水素アノードは、Ｎｉ（Ｈ２）、Ｖ（Ｈ２）、Ｔｉ（Ｈ２）、Ｎｂ（Ｈ２）、Ｐｄ（Ｈ２）、ＰｄＡｇ（Ｈ２）、及び、Ｆｅ（Ｈ２）の少なくとも１つのような水素透過電極と、Ｒ−Ｎｉ、ＬａＮｉ５Ｈ６、Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９Ｈ６、ＺｒＣｒ２Ｈ３．８、ＬａＮｉ３．５５Ｍｎ０．４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５、ＺｒＭｎ０．５Ｃｒ０．２Ｖ０．１Ｎｉ１．２、から選択される水素化物のような水素化物及びＨ２を散布するかもしれない多孔性電極と、水素を貯蔵できる他の合金である、ＡＢ５（ＬａＣｅＰｒＮｄＮｉＣｏＭｎＡｌ）、又は、ＡＢ２（ＶＴｉＺｒＮｉＣｒＣｏＭｎＡｌＳｎ）種とであって、ここで、「ＡＢｘ」表記はＡ種の要素（ＬａＣｅＰｒＮｄ又はＴｉＺｒ）がＢ種の要素（ＶＮｉＣｒＣｏＭｎＡｌＳｎ）の比率を意味するが、ＡＢ５−タイプ：ＭｍＮｉ３．２Ｃｏ１．０Ｍｎ０．６Ａｌ０．１１Ｍｏ０．０９（Ｍｍ＝ミッシュメタル：２５ｗｔ％のＬａ、５０ｗｔ％のＣｅ、７ｗｔ％のＰｒ、１８ｗｔ％のＮｄ）、ＡＢ２−タイプ：Ｔｉ０．５１Ｚｒ０．４９Ｖ０．７０Ｎｉ１．１８Ｃｒ０．１２合金、マンガン基の合金、Ｍｇ１．９Ａｌ０．１Ｎｉ０．８Ｃｏ０．１Ｍｎ０．１合金、Ｍｇ０．７２Ｓｃ０．２８（Ｐｄ０．０１２＋Ｒｈ０．０１２）、及び、Ｍｇ８０Ｔｉ２０、Ｍｇ８０Ｖ２０、Ｌａ０．８Ｎｄ０．２Ｎｉ２．４Ｃｏ２．５Ｓｉ０．１、ＬａＮｉ５−ｘＭｘ（Ｍ＝Ｍｎ、Ａｌ）、（Ｍ＝Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｕ）、（Ｍ＝Ｓｎ）、（Ｍ＝Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｕ）、及び、ＬａＮｉ４Ｃｏ、ＭｍＮｉ３．５５Ｍｎ０．４４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５、ＬａＮｉ３．５５Ｍｎ０．４４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５、ＭｇＣｕ２、ＭｇＺｎ２、ＭｇＮｉ２、ＡＢ化合物、ＴｉＦｅ、ＴｉＣｏ、及び、ＴｉＮｉ、ＡＢｎ化合物（ｎ＝５、２、又は１）、ＡＢ３−４化合物、ＡＢｘ（Ａ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｍｇ；Ｂ＝Ｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ａｌ）、ＺｒＦｅ２、Ｚｒ０．５Ｃｓ０．５Ｆｅ２、Ｚｒ０．８Ｓｃ０．２Ｆｅ２、ＹＮｉ５、ＬａＮｉ５、ＬａＮｉ４．５Ｃｏ０．５、（Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ）Ｎｉ５、ミッシュメタル・ニッケル合金、Ｔｉ０．９８Ｚｒ０．０２Ｖ０．４３Ｆｅ０．０９Ｃｒ０．０５Ｍｎ１．５、Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９、及び、ＴｉＭｎ２とであり、それらから少なくとも１つを含んでよい。溶融塩は、他の水酸化物、ハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、及びリン酸塩の１つ以上から選択される１つのもののような少なくとも１つの他の塩との水酸化物を含んでよい。溶融塩は、ＣｓＮＯ３−ＣｓＯＨ、ＣｓＯＨ−ＫＯＨ、ＣｓＯＨ−ＬｉＯＨ、ＣｓＯＨ−ＮａＯＨ、ＣｓＯＨ−ＲｂＯＨ、Ｋ２ＣＯ３−ＫＯＨ、ＫＢｒ−ＫＯＨ、ＫＣｌ−ＫＯＨ、ＫＦ−ＫＯＨ、ＫＩ−ＫＯＨ、ＫＮＯ３−ＫＯＨ、ＫＯＨ−Ｋ２ＳＯ４、ＫＯＨ−ＬｉＯＨ、ＫＯＨ−ＮａＯＨ、ＫＯＨ−ＲｂＯＨ、Ｌｉ２ＣＯ３−ＬｉＯＨ、ＬｉＢｒ−ＬｉＯＨ、ＬｉＣｌ−ＬｉＯＨ、ＬｉＦ−ＬｉＯＨ、ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、ＬｉＮＯ３−ＬｉＯＨ、ＬｉＯＨ−ＮａＯＨ、ＬｉＯＨ−ＲｂＯＨ、Ｎａ２ＣＯ３−ＮａＯＨ、ＮａＢｒ−ＮａＯＨ、ＮａＣｌ−ＮａＯＨ、ＮａＦ−ＮａＯＨ、ＮａＩ−ＮａＯＨ、ＮａＮＯ３−ＮａＯＨ、ＮａＯＨ−Ｎａ２ＳＯ４、ＮａＯＨ−ＲｂＯＨ、ＲｂＣｌ−ＲｂＯＨ、ＲｂＮＯ３−ＲｂＯＨ、ＬｉＯＨ−ＬｉＸ、ＮａＯＨ−ＮａＸ、ＫＯＨ−ＫＸ、ＲｂＯＨ−ＲｂＸ、ＣｓＯＨ−ＣｓＸ、Ｍｇ（ＯＨ）２−ＭｇＸ２、Ｃａ（ＯＨ）２−ＣａＸ２、Ｓｒ（ＯＨ）２−ＳｒＸ２、又は、Ｂａ（ＯＨ）２−ＢａＸ２（Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、又はＩ）、及び、ＬｉＯＨ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＲｂＯＨ、ＣｓＯＨ、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｓｒ（ＯＨ）２、又は、Ｂａ（ＯＨ）２、及び、ＡｌＸ３、ＶＸ２、ＺｒＸ２、ＴｉＸ３、ＭｎＸ２、ＺｎＸ２、ＣｒＸ２、ＳｎＸ２、ＩｎＸ３、ＣｕＸ２、ＮｉＸ２、ＰｂＸ２、ＳｂＸ３、ＢｉＸ３、ＣｏＸ２、ＣｄＸ２、ＧｅＸ３、ＡｕＸ３、ＩｒＸ３、ＦｅＸ３、ＨｇＸ２、ＭｏＸ４、ＯｓＸ４、ＰｄＸ２、ＲｅＸ３、ＲｈＸ３、ＲｕＸ３、ＳｅＸ２、ＡｇＸ２、ＴｃＸ４、ＴｅＸ４、ＴｌＸ、及び、ＷＸ４（Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、又はＩ）から選択される少なくとも１つの塩混合物を含んでよい。溶融塩は、塩混合物電解質のアニオンに共通する（若しくは、そのアニオンがカチオンに共通する）カチオンを含んでよく、そして、その水酸化物は混合物のその他の塩に対して安定である。
【００１０】
本開示の別の実施例において、電気化学的なパワ−・システムは、［Ｍ’’（Ｈ２）／ＭＯＨ−Ｍ’ハロゲン化物／Ｍ’’’］及び［Ｍ’’（Ｈ２）／Ｍ（ＯＨ）２−Ｍ’ハロゲン化物／Ｍ’’’］、の少なくとも１つを含む。ここで、Ｍはアルカリ又はアルカリ土類金属であり、Ｍ’は、アルカリ又はアルカリ土類金属のそれらよりも安定性が低い少なくとも１つである水酸化物及び酸化物を持つ金属であり、Ｍ’’は水素透過金属であり、そして、Ｍ’’’は導体である。実施例において、Ｍ’は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｄ、Ｇｅ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｈｇ、Ｍｏ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓｅ、Ａｇ、Ｔｃ、Ｔｅ、Ｔｌ、Ｓｎ、Ｗ、Ａｌ、Ｖ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｉｎ、及び、Ｐｂから選択される１つのような金属である。その代わりとして、Ｍ及びＭ’は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｖ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｄ、Ｇｅ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｈｇ、Ｍｏ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓｅ、Ａｇ、Ｔｃ、Ｔｅ、Ｔｌ、及びＷから独立して選択されるような金属であってよい。．他の例示的なシステムは、［Ｍ’（Ｈ２）／ＭＯＨ  Ｍ’’Ｘ／Ｍ’’’］を含み、Ｍ、Ｍ’、Ｍ’’、Ｍ’’’は金属カチオン又は金属であり、Ｘは、水酸化物、ハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、及びリン酸塩から選択される１つのようなアニオンであり、Ｍ’はＨ２透過性である。実施例において、水素アノードは、放電の間に電解質と反応する、Ｖ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｄ、Ｇｅ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｈｇ、Ｍｏ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓｅ、Ａｇ、Ｔｃ、Ｔｅ、Ｔｌ、及び、Ｗから選択される少なくとも１つのような金属を含む。別の実施例において、電気化学的なパワー・システムは、水素源と、ＯＨ、ＯＨ−、及び、Ｈ２Ｏ触媒の少なくとも１つを形成することができてＨを提供することができる水素アノードと、Ｈ２Ｏ又はＯ２の少なくとも１つの源と、Ｈ２Ｏ又はＯ２の少なくとも１つを還元することができるカソードと、アルカリ電解質と、Ｈ２Ｏ蒸気、Ｎ２、及び、Ｏ２の少なくとも１つの収集及び再循環ができるオプションとしてのシステム及びＨ２を収集して再循環するシステムと、を含む。
【００１１】
本開示は更に、Ｒ−Ｎｉ、ＬａＮｉ５Ｈ６、Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９Ｈ６、ＺｒＣｒ２Ｈ３．８、ＬａＮｉ３．５５Ｍｎ０．４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５、ＺｒＭｎ０．５Ｃｒ０．２Ｖ０．１Ｎｉ１．２、及び、ＡＢ５（ＬａＣｅＰｒＮｄＮｉＣｏＭｎＡｌ）又はＡＢ２（ＶＴｉＺｒＮｉＣｒＣｏＭｎＡｌＳｎ）タイプ（「ＡＢｘ」表記は、Ａタイプの要素である（ＬａＣｅＰｒＮｄ又はＴｉＺｒ）に対するＢタイプの要素である（ＶＮｉＣｒＣｏＭｎＡｌＳｎ）の比を意味する）、ＡＢ５−タイプ、ＭｍＮｉ３．２Ｃｏ１．０Ｍｎ０．６Ａｌ０．１１Ｍｏ０．０９（Ｍｍ＝ミッシュメタル：２５ｗｔ％のＬａ、５０ｗｔ％のＣｅ、７ｗｔ％のＰｒ、１８ｗｔ％のＮｄ）、ＡＢ２−タイプ：Ｔｉ０．５１Ｚｒ０．４９Ｖ０．７０Ｎｉ１．１８Ｃｒ０．１２合金、マグネシウム基合金、Ｍｇ１．９Ａｌ０．１Ｎｉ０．８Ｃｏ０．１Ｍｎ０．１合金、Ｍｇ０．７２Ｓｃ０．２８（Ｐｄ０．０１２＋Ｒｈ０．０１２）、及び、Ｍｇ８０Ｔｉ２０、Ｍｇ８０Ｖ２０、Ｌａ０．８Ｎｄ０．２Ｎｉ２．４Ｃｏ２．５Ｓｉ０．１、ＬａＮｉ５−ｘＭｘ（Ｍ＝Ｍｎ、Ａｌ）、（Ｍ＝Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｕ）、（Ｍ＝Ｓｎ）、（Ｍ＝Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｕ）及びＬａＮｉ４Ｃｏ、ＭｍＮｉ３．５５Ｍｎ０．４４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５、ＬａＮｉ３．５５Ｍｎ０．４４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５、ＭｇＣｕ２、ＭｇＺｎ２、ＭｇＮｉ２、ＡＢ化合物、ＴｉＦｅ、ＴｉＣｏ、及び、ＴｉＮｉ、ＡＢｎ化合物（ｎ＝５、２、又は、１）、ＡＢ３−４化合物、ＡＢｘ（Ａ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｍｇ：Ｂ＝Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ａｌ）、ＺｒＦｅ２、Ｚｒ０．５Ｃｓ０．５Ｆｅ２、Ｚｒ０．８Ｓｃ０．２Ｆｅ２、ＹＮｉ５、ＬａＮｉ５、ＬａＮｉ４．５Ｃｏ０．５、（Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ）Ｎｉ５、ミッシュメタル−ニッケル合金、Ｔｉ０．９８Ｚｒ０．０２Ｖ０．４３Ｆｅ０．０９Ｃｒ０．０５Ｍｎ１．５、Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９、及び、ＴｉＭｎ２から選択される１つのような水素貯蔵可能な他の合金のような、金属水素化物、及び、Ｖ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｄ、Ｇｅ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｈｇ、Ｍｏ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓｅ、Ａｇ、Ｔｃ、Ｔｅ、Ｔｌ、及び、Ｗから選択される金属の少なくとも１つを含むアノードと、セパレータと、アルカリ電解質水溶液と、少なくともＯ２及びＨ２Ｏの１つの還元カソードと、及び、空気及びＯ２の少なくとも１つと、を含む電気化学パワー・システムに関する。電気化学システムは、更に、正味のエネルギー・バランスがゲインであるように、セルを断続的に充電及び放電する電気分解を備える。択一的に、電気化学パワー・システムは、水素化物アノードを再水素化することにより、パワー・システムを再生する水素化システムを含む、或いは、更に含んでよい。
【００１２】
別の実施例は、水酸化物を含む溶融塩カソードと、ベータ・アルミナ固体電解質（ＢＡＳＥ）と、溶融アルカリ金属アノードと、を含む熱エネルギー及び起電力（ＥＭＦ）を発生する電気化学的パワー・システムを、含む。触媒又は触媒源は、ＯＨ、ＯＨ−、Ｈ２Ｏ、ＮａＨ、Ｌｉ、Ｋ、Ｒｂ＋、及びＣｓから選択されるかもしれない。溶融塩カソードは、アルカリ性水酸化物を含んでよい。システムは、更に、水素リアクター及び金属水素化物セパレーターを含み、アルカリ金属カソード及びアルカリ水酸化物カソードは、結果として生じるアルカリ金属及び金属水酸化物の分離及び生成物である酸化物の水素化によって再生される。
【００１３】
電気化学パワーシステムの別の実施例は、溶融水酸化物を含む水素化物、Ｈ２ガス、水素透過膜から選択される１つのような水素の源を含むアノードと、βアルミナ固体電解質（ＢＡＳＥ）と、溶融元素及び溶融ハロゲン化塩又は混合物の少なくとも１つと、を含む。適当なカソードは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｐ、Ｓ、Ｉ、Ｓｅ、Ｂｉ、及びＡｓの１つを含む溶融元素カソードを含む。その代わりとして、カソードは、ＮａＸ（Ｘはハロゲン）及び、ＮａＸ、ＡｇＸ、ＡｌＸ３、ＡｓＸ３、ＡｕＸ、ＡｕＸ３、ＢａＸ２、ＢｅＸ２、ＢｉＸ３、ＣａＸ２、ＣｄＸ３、ＣｅＸ３、ＣｏＸ２、ＣｒＸ２、ＣｓＸ、ＣｕＸ、ＣｕＸ２、ＥｕＸ３、ＦｅＸ２、ＦｅＸ３、ＧａＸ３、ＧｄＸ３、ＧｅＸ４、ＨｆＸ４、ＨｇＸ、ＨｇＸ２、ＩｎＸ、ＩｎＸ２、ＩｎＸ３、ＩｒＸ、ＩｒＸ２、ＫＸ、ＫＡｇＸ２、ＫＡｌＸ４、Ｋ３ＡｌＸ６、ＬａＸ３、ＬｉＸ、ＭｇＸ２、ＭｎＸ２、ＭｏＸ４、ＭｏＸ５、ＭｏＸ６、ＮａＡｌＸ４、Ｎａ３ＡｌＸ６、ＮｂＸ５、ＮｄＸ３、ＮｉＸ２、ＯｓＸ３、ＯｓＸ４、ＰｂＸ２、ＰｄＸ２、ＰｒＸ３、ＰｔＸ２、ＰｔＸ４、ＰｕＸ３、ＲｂＸ、ＲｅＸ３、ＲｈＸ、ＲｈＸ３、ＲｕＸ３、ＳｂＸ３、ＳｂＸ５、ＳｃＸ３、ＳｉＸ４、ＳｎＸ２、ＳｎＸ４、ＳｒＸ２、ＴｈＸ４、ＴｉＸ２、ＴｉＸ３、ＴｌＸ、ＵＸ３、ＵＸ４、ＶＸ４、ＷＸ６、ＹＸ３、ＺｎＸ２、及びＺｒＸ４からなる群の１つ又はそれ以上を含む。
【００１４】
起電力（ＥＭＦ）及び熱エネルギを生成する電気化学パワーシステムの別の実施例は、Ｌｉを含むアノードと、無機Ｌｉ電解質及びＬｉＰＦ６の少なくとも１つ及び有機溶媒を含む電解質と、オレフィン・セパレータと、オキシ水酸化物、ＡｌＯ（ＯＨ）、ＳｃＯ（ＯＨ）、ＹＯ（ＯＨ）、ＶＯ（ＯＨ）、ＣｒＯ（ＯＨ）、ＭｎＯ（ＯＨ）、（α−ＭｎＯ（ＯＨ）グラウト鉱、及び、γ−ＭｎＯ（ＯＨ）水マンガン鉱）、ＦｅＯ（ＯＨ）、ＣｏＯ（ＯＨ）、ＮｉＯ（ＯＨ）、ＲｈＯ（ＯＨ）、ＧａＯ（ＯＨ）、ＩｎＯ（ＯＨ）、Ｎｉ１／２Ｃｏ１／２Ｏ（ＯＨ）、及び、Ｎｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ（ＯＨ）のうちの少なくとも１つを含むカソードと、を含む。
【００１５】
別の実施例において、電気化学パワーシステムは、Ｌｉ、リチウム合金、Ｌｉ３Ｍｇ、及び、Ｌｉ−Ｎ−Ｈ系の少なくとも１つを含むアノードと、溶融塩電解質と、Ｈ２ガス、多孔カソード、Ｈ２及び水素透過膜、及び、アルカリ・アルカリ土類・遷移金属・内部遷移金属・希土類水素化物の少なくとも１つの金属水素化物の少なくとも１つを含む水素カソードと、を含む。
【００１６】
本開示は更に、ａ）からｈ）のセルの少なくとも１つを含む電気化学パワーシステムに関する。ここで、
ａ）（ｉ）Ｎｉ（Ｈ２）、Ｖ（Ｈ２）、Ｔｉ（Ｈ２）、Ｆｅ（Ｈ２）、Ｎｂ（Ｈ２）、又は、ＬａＮｉ５Ｈ６、ＴｉＭｎ２Ｈｘ、及びＬａ２Ｎｉ９ＣｏＨ６（ｘは整数）から選択される１つのような金属水素化物と、（ｉｉ）ＭＯＨ若しくはＭ（ＯＨ）２、又は、Ｍ及びＭ’がＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａから独立に選択される１つ以上のような金属であり、水酸化物、ハロゲン化物、硫酸塩、及び炭酸塩から選択される１つのようにＸはアニオンであるところ、Ｍ’Ｘ若しくはＭ’Ｘ２を備えるＭＯＨ若しくはＭ（ＯＨ）２から選択される１つのような溶融電解質と、（ｉｉｉ）アノードの金属と同じであり、更に、空気又はＯ２を含むカソードと、を含むセル。
ｂ）（ｉ）Ｒ−Ｎｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｄ、Ｇｅ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｈｇ、Ｍｏ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓｅ、Ａｇ、Ｔｃ、Ｔｅ、Ｔｌ、Ｓｎ、Ｗ、Ａｌ、Ｖ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｉｎ、及びＰｂから選択される１つのような少なくとも１つの金属を含むアノードと、（ｉｉ）約１０Ｍから飽和するまでの範囲の濃度を持つアルカリ水酸化物水溶液を含む電解質と、（ｉｉｉ）オレフィン・セパレータと、（ｉｖ）カーボン・カソードと、更に、空気又はＯ２と、を含むセル。
ｃ）（ｉ）溶融ＮａＯＨ及びＮｉのような水素透過膜及び水素ガスを含むアノードと、（ｉｉ）βアルミナ固体電解質（ＢＡＳＥ）を含む電解質と、及び、（ｉｉｉ）ＮａＣｌ−ＭｇＣｌ２、ＮａＣｌ−ＣａＣｌ２、又はＭＸ−Ｍ’Ｘ２’（Ｍはアルカリで、Ｍ’はアルカリ土類で、Ｘ及びＸ’はハライド）のような溶融共晶塩を含むカソードと、を含むセル。
ｄ）（ｉ）溶融Ｎａを含むアノードと、（ｉｉ）βアルミナ固体電解質（ＢＡＳＥ）を含む電解質と、及び、（ｉｉｉ）溶融ＮａＯＨを含むカソードと、を含むセル。
ｅ）（ｉ）ＬａＮｉ５Ｈ６のような水素化物を含むアノードと、（ｉｉ）約１０Ｍから飽和するまでの範囲の濃度を持つアルカリ水酸化物水溶液を含む電解質と、（ｉｉｉ）オレフィン・セパレータと、（ｉｖ）カーボン・カソードと、更に、空気又はＯ２と、を含むセル。
ｆ）（ｉ）Ｌｉを含むアノードと、（ｉｉ）オレフィン・セパレータと、（ｉｉｉ）ＬＰ３０及びＬｉＰＦ６を含む１つのような有機電解質と、及び、（ｉｖ）ＣｏＯ（ＯＨ）のようなオキシ水酸化物を含むカソードと、を含むセル。
ｇ）（ｉ）Ｌｉ３Ｍｇのようなリチウム合金を含むアノードと、（ｉｉ）ＬｉＣｌ−ＫＣｌ又はＭＸ−Ｍ’Ｘ’（Ｍ及びＭ’はアルカリであり、Ｘ及びＸ’はハライドである）のような溶融塩電解質と、及び、（ｉｉｉ）ＣｅＨ２、ＬａＨ２、ＺｒＨ２、及びＴｉＨ２から選択される１つのような金属水素化物及びカーボンブラックを含むカソードと、を含むセル。
ｈ）（ｉ）Ｌｉを含むアノードと、（ｉｉ）ＬｉＣｌ−ＫＣｌ又はＭＸ−Ｍ’Ｘ’（Ｍ及びＭ’はアルカリであり、Ｘ及びＸ’はハライドである）のような溶融塩電解質と、及び、（ｉｉｉ）ＣｅＨ２、ＬａＨ２、ＺｒＨ２、及びＴｉＨ２から選択される１つのような金属水素化物及びカーボンブラックを含むカソードと、を含むセル。
【００１７】
本開示の更なる実施例は、ｎ＝１の状態の原子Ｈに低エネルギー状態を形成するようにできる水素触媒、原子上水素の源、及び低エネルギー水素を形成するように反応を開始・伝播できる他の種を含む、電気化学セルのそれらのような触媒システムに関する。ある実施例において、本開示は、少なくとも１つの原子状水素源と、ハイドリノを形成する水素の触媒作用を支持するための少なくとも１つの触媒又は触媒源とを含む反応混合物に関する。固体及び液体燃料に代わりここに開示される反応物及び反応はまた、混合相を含む不均一燃料の反応物及び反応である。反応混合物は水素触媒又は水素触媒源及び原子状水素又は原子状水素源から選択された少なくとも２種の成分から成り、原子状水素及び水素触媒の少なくとも１つは反応混合物の反応により形成されてもよい。他の実施態様では、反応混合物はさらに、特定の実施態様で導電性である支持体、還元剤、及び酸化剤を含み、反応を経ることにより少なくととも１つの反応物が触媒を活性化させる。反応物は、加熱による如何なる非ハイドリノ生成物に対して生成される。
【００１８】
本開示はまた、
原子水素の触媒作用のための反応セルと、
反応容器と、
真空ポンプと、
反応容器に連通する原子水素の源と、
反応容器に連通するバルク材料を含む水素触媒の源と、
原子水素及び水素触媒の少なくとも１つがそのような源から形成されるように、原子水素及び水素触媒の少なくとも１つを形成する１又はそれ以上の元素を含む、少なくとも１つの反応物、及び少なくとも１つの他の元素を含む反応混合物を含む水素触媒の源及び原子水素の源の少なくとも１つの源と、
触媒作用を引き起こす少なくとも１つの他の反応物と、
容器のためのヒータと、を含むパワー源であって、
それによって、原子水素の触媒作用が、１水素モルあたり、約３００ｋＪより大きな量において、エネルギーを放出する、パワー源に関する。
【００１９】
ハイドリノを形成する反応は、１つ以上の化学反応により活性化されるか開始されて、伝播されてよい。これらの反応は、以下のものから例として選択され得る。（ｉ）水素化物交換反応、（ｉｉ）ハロゲン化物−水素化物交換反応（ｉｉｉ）特定の実施例においてハイドリノ反応のために活性化エネルギーを提供する発熱反応、（ｉｖ）実施例においてハイドリノ反応をサポートするための少なくとも１つの触媒源又は原子水素を提供する共役反応、（ｖ）特定の実施例においてハイドリノ反応中、触媒からの電子受容体として作用するフリーラジカル反応、（ｖｉ）特定の実施例においてハイドリノ反応中、触媒からの電子受容体として作用する酸化還元反応、（ｖｉ）ある実施例において、触媒が原子水素からエネルギーを受け取り、ハイドリノを形成するとき、イオン化するため触媒の作用を促進する、ハロゲン化物、硫化物、水素化物、ヒ化物、酸化物、リン化物、及び窒素化物交換を含む陰イオン交換等の他の交換反応、並びに、（ｖｉｉ）以下のうち少なくとも１つを提供するゲッター、支持体、又はマトリックス支援ハイドリノ反応：（ａ）ハイドリノ反応のための化学環境、（ｂ）Ｈ触媒機能を促進するために電子を移動させる作用、（ｃ）可逆的相又は他の物理的変化若しくは電子状態における変化を受けること、（ｄ）ハイドリノ反応の程度又は速度の少なくとも１つを増加させるためにより低いエネルギーの水素生成物への結合。特定の実施例において、導電性の支持体は活性化反応を可能にする。
【００２０】
もう一つの実施例において、ハイドリノを形成する反応は、２つの金属のような少なくとも２つの種の間での水素化物交換及びハロゲン化物交換の少なくとも１つを含む。少なくとも１つの金属は、アルカリ金属又はアルカリ金属水素化物のようなハイドリノを形成する触媒又は触媒の源であるかもしれない。水素化物交換は、少なくとも２つの水素化物、少なくとも１つの金属及び少なくとも１つの水素化物、少なくとも２つの金属水素化物、少なくとも１つの金属及び少なくとも１つの金属水素化物、並びに２以上の種の間の交換若しくは２以上の種を含む交換との組合せのような他のものの間であるかもしれない。ある実施例において、水素化物交換は、（Ｍ１）ｘ（Ｍ２）ｙＨｚ（ここで、ｘ、ｙ、及びｚは整数であり、Ｍ１とＭ２は金属である）のような混合金属水素化物を形成する。
【００２１】
本開示の他の実施例は、活性化反応及び／又は伝達反応における触媒が層間化合物を形成するために化合物又は材料との水素の源及び触媒の源若しくは触媒の反応を含み、反応物が層間化合物化された種によって再生されるところ、その反応物に関する。１つの実施例において、炭素は酸化剤として機能するかもしれず、そして、その炭素は、例えば、加熱により、置換剤の使用の使用により、電解的に、又は溶剤の使用により、アルカリ金属がインターカレートされた炭素から再生されるかもしれない。
【００２２】
追加の実施例において、本開示は、以下のようなものを含むパワー・システムに関する。
（ｉ）触媒の源又は触媒、原子水素の源又は原子水素、原子水素又は原子水素の源及び触媒の源又は触媒を形成する反応物、原子水素の触媒作用を開始させる１以上の反応物、そして、触媒作用を可能にする支持体から選択される少なくとも２つの構成要素を含む化学的な燃料混合物。
（ｉｉ）複数の容器を含む反応生成物から燃料を熱的に再生するような交換反応を逆転させるような少なくとも１つの熱的なシステムであって、
ここで、その混合物の反応の生成物から初期の化学的な燃料混合物を形成する反応を含む再生反応が、パワー反応を受ける少なくとも１つの反応容器において行われ、
その熱的な再生のためのエネルギーを提供するために再生を受ける少なくとも１つの容器へ、少なくとも１つのパワー・生成容器からの熱が流れ、
それらの容器は、熱流れを達成するように移動媒体の中に埋め込まれ、
少なくとも１つの容器は更に真空ポンプ及び水素の源を備え、そして、より冷たいチャンバーに種が優先的に蓄積されるようにより熱いチャンバーとこのより冷たいチャンバーの間で維持される温度差を持つ２つのチャンバーを更に含むかもしれず、
水素化反応がより熱いチャンバーへ回収される少なくとも１つの初期反応物を形成するようにより冷たいチャンバー内で行われる、少なくとも１つの熱的なシステム。
（ｉｉｉ）熱バリアを間に挟みパワー・生成反応容器から熱を受容するヒートシンク。
（ｉｖ）ランキン又はブレイトンーサイクルエンジン、蒸気機関、スターリングエンジンのような熱機関を含むかもしれない、熱電式の又は熱イオン式の変換器を含むかもしれない、パワー変換システム。特定の実施例において、そのヒートシンクは、電気を生産するために、パワー変換システムへパワーを移動させるかもしれない。
特定の実施例において、パワー変換システムはヒートシンクから熱の流れ受容し、そして、特定の実施例において、ヒートシンクは蒸気発生器を含み、電気をを生産するためにタービンのような熱機関に蒸気が流れる。
【００２３】
追加の実施例において、本開示は、以下のようなものを含むパワーシステムに関する。
（ｉ）触媒の源又は触媒、原子水素の源又は原子水素、原子水素の源又は原子水素及び触媒の源又は触媒を形成する反応物、原子水素の触媒作用を開始させる１以上の反応物、及び触媒作用を可能にする支持体から選択される少なくとも２つの構成要素を含む化学的な燃料混合物。
（ｉｉ）少なくとも１つの反応容器を備える反応生成物から燃料を熱的に再生するような交換反応を逆転させるための熱的なシステムであって、
その混合物の反応の生成物から初期の化学的な燃料混合物を形成する反応を含む再生反応が、パワー反応と連動してその少なくとも１つの反応容器において行われ、
パワー生成反応からの熱が熱的な再生のためエネルギーを提供するために再生反応に流れ、少なくとも１つの容器が、１つのセクションで断熱され、そして、種が優先的により冷たいセクションに蓄積するようにその容器のより熱いセクション及びより冷たいセクションのそれぞれの間に熱勾配を達成するように別のセクションで熱伝導性の媒体に接触している、熱的なシステム。
（ｉｉｉ）少なくとも１つの熱的なバリアをオプションとして隔てて、熱伝導性の媒体を通して移動されるパワー生成反応からの熱を受容するヒートシンク。
（ｉｖ）ランキン又はブレイトン−サイクルエンジン、蒸気機関、スターリングエンジンのような熱機関を含むかもしれず、熱電式の又は熱イオン式の変換器を含むかもしれず、そして、ヒートシンクからの熱の流れを受容する、パワー変換システム。
【００２４】
実施例において、ヒートシンクは、電気を生成するタービンのような熱エンジンへの蒸気の流れ及び上記の発生を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
図面の簡単な説明
【図１】図１は、本開示によるエネルギー・リアクター（反応器）及びパワー・プラントの概略図である。
【図２】図２は、本開示による、燃料を再利用又は再生するためのエネルギー反応器及びパワープラントの概略図である。
【図３】図３は、本開示による、パワー反応器の概略図である。
【００２６】
【図４】図４は、本開示による、燃料を再利用又は再生するためのシステムの概略図である。
【図５】図５は、本開示による、燃料を再利用又は再生するためのユニット・エネルギー反応器及びパワー・プラントの詳細を更に示す多管反応システムの概略図である。
【図６】図６は、本開示による再生されたアルカリ水素化物を再供給し、金属を再水素化し、金属蒸気を蒸発させるためのスルース又はゲート・バルブによって分離された、金属−凝縮及び再水素化チャンバー、及び反応チャンバーを含む多管反応システムの管の概略図である。
【００２７】
【図７】図７は、サイクルのパワー生成相におけるセルが再生相におけるセルを加熱し、熱的に結合された多管−セル束が、本開示によるギャップを隔てた熱勾配を持つ外側の環帯（アニュラス）の表面に沸騰及び蒸気生成が生じるように、水中に浸漬されるようになっている、熱的に結合された多管−セル束の概略図である。
【図８】図８は、本開示によるボイラー・ボックス内に配置されてよい複数の熱的に結合された多管−セル束の概略図である。
【図９】図９は、本開示による、ドーム形のマニホールドに蒸気を導き、リアクター束を収納するボイラーの概略図である。
【００２８】
【図１０】図１０は、本開示に従って、蒸気が図９のボイラで発生し、蒸気配管へとドーム形のマニホールドを通して導かれ、蒸気タービンが沸騰水から蒸気を受取り、発電機で電気が発生し、蒸気は凝縮されボイラーにポンプで戻される、パワー発生システムの概略図である。
【図１１】図１１は、本開示に従って、気体ギャップにより熱交換器から分離され、熱的に接触するリアクター・セルの束からなる多管反応システムの概略図である。
【図１２】図１２は、本開示に従う、熱交換器又は集熱装置、熱伝導性の媒体、リアクター・セル、交互の断熱層からなる多管反応システムの概略図である。
【００２９】
【図１３】図１３は、本開示に従う、熱交換器又は集熱装置、熱伝導性の媒体、リアクター・セル、交互の断熱層からなる多管反応システムの単一ユニットの概略図である。
【図１４】図１４は、本開示に従う、クーラント（飽和水）流れシステム及び多管反応システムを備えるボイラーシステムの概略図である。
【図１５】図１５は、本開示に従って、蒸気が図１４のボイラーにおいて発生し、主な蒸気ラインに蒸気−水分離器から出力され、蒸気タービンが沸騰する水から蒸気を受取り、電気が発電機で精製し、蒸気が凝縮されてボイラーにポンプで圧送される、パワー発生システムの概略図である。
【００３０】
【図１６】図１６は、本開示に従う、蒸気発生流れ図の概略図である。
【図１７】図１７は、本開示に従う、放電パワー及びプラズマ・セル及び反応器の概略図である。
【図１８】図１８は、本開示に従う、バッテリ及び燃料電池の概略図である。
【００３１】
【図１９】図１９は、本開示に従う、ＣＩＨＴセル・スタックを利用する構造である。
【図２０】図２０は、本開示に従う、ＣＩＨＴセルの概略図である。
【図２１】図２１は、本開示に従う、３つの半−セルのＣＩＨＴセルの概略図である。
【図２２】図２２は、本開示に従う、Ｈ２Ｏ及びＨ２収集及びリサイクルシステムを含むＣＩＨＴセルの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本開示の実施例の詳細な記述
本開示は、原子水素からエネルギーを放出し、電子殻が核に相対的により近い位置にある、より低いエネルギー状態を形成する、触媒システムに関する。放出されたパワーは発電に利用され、そして、新たな水素種及び化合物は所望の生成物である。これらのエネルギー状態は従来の物理的法則により予測され、対応するエネルギー放出遷移をするために水素からエネルギーを受け取る触媒を必要とする。
【００３３】
古典物理学は、水素原子、水素イオン、水素分子イオン、及び、水素分子の閉形式解を与え、分数の主量子数を持つ対応する種を予測する。マクスウェル方程式を使い、電子は、束縛されたｎ＝１状態の電子がエネルギーを放出できないと拘束して遷移間の時間変動性の電磁気場のソース電流を含むとして、電子の構造が境界値問題として導かれた。Ｈ原子の解によって予測される反応は、以前に可能と思われていたよりも低いエネルギー状態における水素を形成するために、さもなければ安定な原子水素から、エネルギーを受け入れることができる触媒へと、共鳴する非放射的なエネルギー伝達を含む。具体的には、古典物理学は、Ｅｈが１ハートリーであるときに、Ｅｈ＝２７．２ｅＶである原子水素のポテンシャルエネルギーの整数倍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、イオン、及び、２原子水素化物との、触媒反応を、原子水素が、受ける（被る）かもしれないことを予測する。それらの知られた電子エネルギーレベルを基礎として識別可能な特定の種（例えば、Ｈｅ＋、Ａｒ＋、Ｓｒ＋、Ｋ、Ｌｉ、ＨＣｌ、そして、ＮａＨ）は、プロセスを触媒するために原子水素と共に存在することが要求される。反応は、分数の主量子数に対応する未反応の原子水素よりもエネルギーにおいてより低い水素原子、及び、特別に熱く励起状態のＨを形成するために、Ｈへのｑ・１３．６ｅＶのエネルギー移動又はｑ・１３．６ｅＶの連続発光が続く非放射的なエネルギー移動を含む。即ち、水素原子の主エネルギー準位に対する式において、次の式が得られる。
【数１】
2018067536.tif 000003
【数２】
2018067536.tif 000004
ここで、ｎ＝１、２、３、・・・であり、ａＨは、水素原子（５２．９４７ｐｍ）のボーア半径であり、ｅは電子の電荷の大きさ、ε０は真空の誘電率であり、分数の量子数は、次のようになる。
【数３】
2018067536.tif 000005
ここで、ｐは、ｐ≦１３７となる整数であるが、励起状態の水素に対するリュードベリ式におけるｎ＝整数のよく知られるパラメータに置き換わり、「ハイドリノ」と呼ばれるより低いエネルギー状態の水素原子を表す。そして、マクスウェル方程式の解析解を持つ励起励起状態と同様に、ハイドリノ原子もまた、電子、陽子、及び光子を含む。しかし、後者の電場は、励起状態にあるので、エネルギーの吸収で中心場を減少させるよりむしろ、エネルギーの脱離に対応して結合力を増加させ、ハイドリノの結果として起こる光子−電子相互作用が放射性というよりはむしろ安定である。
【００３４】
水素のｎ＝１の状態、及び、水素のｎ＝１／整数の状態は、非放射性であるが、例えばｎ＝１からｎ＝１／２というような２つの非放射性の状態の間での遷移は、非放射性のエネルギー移動を介して可能である。水素は、水素又はハイドリノ原子の対応する半径が、次の式で与えられるところ、式（１）及び（３）によって与えられる安定状態の特別なケースである。
【数４】
2018067536.tif 000006
ここで、ｐ＝１、２、３、・・・・である。エネルギーの保存のため、エネルギーは水素原子から触媒へ次のような単位で移動しなければならない。
【数５】
2018067536.tif 000007
そして、半径遷移は、ａＨ／（ｍ＋ｐ）へとなる。触媒反応はエネルギー放出の２つのステップ：触媒への非放射的なエネルギーの移動、及び、それに続いて起きる対応する安定な最終状態に半径が減少する際の追加のエネルギー放出を含む。触媒作用の速度は、反応の正味のエンタルピーが、ｍ・２７．２ｅＶにより近くに合うと増大すると信じられている。ｍ・２７．２ｅＶの±１０％以内好ましくは±５％以内の正味の反応のエンタルピーを持つ触媒が大抵の応用に対して好ましいことが見出されてきた。より低いエネルギー状態への水素原子の触媒作用の場合は、ｍ・２７．２ｅＶ（式（５））の反応のエンタルピーが、ハイドリノ原子のポテンシャルエネルギーと同じファクターによって相対論的に補正される。
【００３５】
従って、一般的な反応は、次式で与えられる。
【数６】
2018067536.tif 000008
ここで、全反応は、次式の通りである。
【数７】
2018067536.tif 000009
ここで、ｑ、ｒ、ｍ、及びｐは整数である。Ｈ＊［аＨ／（ｍ＋ｐ）］は、水素原子の半径（分母において１に相当）、及び陽子の（ｍ＋ｐ）倍に等価な中心場を持ち、Ｈ［аＨ／（ｍ＋ｐ）］は、Ｈのそれの１／（ｍ＋ｐ）の半径を備える安定した状態に相当する。電子が、水素原子の半径からこの距離の１／（ｍ＋ｐ）の半径へと半径方向加速度を受けて、エネルギーは、特徴的な発光として、又は、第三体の運動エネルギーとして、放出される。発光は、［（ｐ＋ｍ）２−ｐ２−２ｍ］・１３．６ｅＶ（９１．２／［（ｐ＋ｍ）２−ｐ２−２ｍ］ｎｍ）で端を持ち、より長い波長に及ぶ極端紫外線連続放射の形態であるかもしれない。放射に加えて、高速Ｈを形成する共鳴する運動エネルギーの移動が起こるかもしれない。その代わりに、高速Ｈは、触媒として機能するＨ又はハイドリノの直接の生成物であるが、共鳴エネルギー移動の受領は、イオン化エネルギーというよりむしろポテンシャルエネルギーとみなす。エネルギーの変換は、前者の場合はポテンシャルエネルギーの半分に対応する運動エネルギーの陽子を与え、後者の場合は本質的に停止した触媒イオンを与える。高速陽子のＨ再結合放射は、過剰なパワーバランスに合致する高温水素の在庫に不釣り合いな広がったバルマーα発光を引き起こす。
【００３６】
本開示において、ハイドリノ反応、Ｈ触媒作用、Ｈ触媒作用反応、水素を言及するときの触媒作用、ハイドリノを形成する水素の反応、及びハイドリノ形成反応のような用語は、全て、式（１）及び（３）によって与えられるエネルギー準位を持つ水素の状態を形成するように原子水素で、式（５）によって規定される触媒の式（６−９）のそれのような反応を意味する。ハイドリノ反応物、ハイドリノ反応混合物、触媒混合物、ハイドリノ形成のための反応物、より低いエネルギー状態の水素又はハイドリノを形成又は生産する反応物はまた、式（１）及び（３）によって与えられるエネルギー準位を持つハイドリノ状態又はＨ状態へとＨの触媒作用を形成する反応混合物について言及するとき、交換可能に用いられる。
【００３７】
本開示の触媒的なより低いエネルギーの水素の遷移は、原子Ｈから遷移を引き起こすエネルギーを受取り、かつ、触媒によらない原子水素のポテンシャルエネルギーである２７．２ｅＶの整数ｍの吸熱化学反応の形式であってよい触媒を必要とする。吸熱の触媒反応は、原子又はイオンのような（例えば、Ｌｉ→Ｌｉ２＋に対するｍ＝３）種からの１又はそれ以上の電子のイオン化であるかもしれず、最初の結合（例えば、ＮａＨ→Ｎａ２＋＋Ｈに対するｍ＝２）のパートナーの１又はそれ以上から、１又はそれ以上の電子のイオン化で結合切断の協奏反応を更に含むかもしれない。Ｈｅ＋は、それが２×２７．２ｅＶという５４．４１７ｅＶでイオン化するので、２７．２ｅＶの整数倍に等しいエンタルピー変化を伴う化学的又は物理的プロセスという触媒基準を満たす。２つの水素原子は、同じエンタルピーの触媒としてもまた機能してもよい。水素原子Ｈ（１／ｐ）ｐ＝１、２、３、．．．１３７は、式（１）及び（２）によって与えられるより低位のエネルギー状態への更なる遷移を経験することができる。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において同時に起きる逆の変化と共に、ｍ・２７．２ｅＶを共鳴的に及び非放射的に受取る第２のものによって触媒される。Ｈ（１／ｐ’）へのｍ・２７．２ｅＶの共鳴伝達により誘発されるＨ（１／ｐ）からＨ（１／（ｐ＋ｍ））への遷移に対する全体の一般式は、次のように表される。
【数８】
2018067536.tif 000010
衝突相手の第３の水素原子から５４．４ｅＶを２つの原子が共鳴的に及び非放射的に受取り、２Ｈを形成するように、極めて高速のＨが１つの分子と衝突するとき、２つの原子触媒２Ｈに対する速度は高いかもしれない。同じメカニズムによって、２つの高温Ｈ２の衝突は、第４の水素原子に対して３・２７．２ｅＶの触媒として機能するように３Ｈを供給する。２２．８ｎｍ及び１０．１ｎｍでのＥＵＶ連続体、異常な（＞１００ｅＶ）バルマーα線の広がり、高く励起されたＨ状態、生成ガスＨ２（１／４）、及び大きなエネルギー放出は、予告に一致して観測される。
【００３８】
Ｈ（１／４）は、その多極化及びその形成のための選択規則に基づき、好ましいハイドリノ状態である。このようにして、Ｈ（１／３）が形成される場合、Ｈ（１／４）への遷移は、式（１０）により、Ｈによって素早く触媒されて起きるかもしれない。同様に、Ｈ（１／４）は、式（５）において、ｍ＝３に対応する８１．６ｅＶに等しいかそれ以上の触媒エネルギーに対する好ましい状態である。この場合、触媒へのエネルギー移動は、中間物の崩壊からの２７．２ｅＶの１整数倍だけでなく、式（７）のＨ＊（１／４）中間物を形成する８１．６ｅＶを含む。例えば、１０８．８ｅＶのエンタルピーを持つ触媒は、１２２．４ｅＶのＨ＊（１／４）の崩壊エネルギーからの２７．２ｅＶだけでなく、８１．６ｅＶを受入れることにより、Ｈ＊（１／４）を形成するかもしれない。９５．２ｅＶの残りの崩壊エネルギーは、環境に放出され、好ましい状態Ｈ（１／４）を形成し、そして、反応してＨ２（１／４）を形成する。
【００３９】
適当な触媒は従って、ｍ・２７．２ｅＶの反応の正味で正のエンタルピーを提供することができる。即ち、触媒は、共鳴して、水素原子から非放射性のエネルギー移転を受入れ、そして、周囲にそのエネルギーを放出して、分数の量子エネルギーレベルへとの電子の遷移に影響を与える。非放射性のエネルギー移転の結果として、その水素原子は不安定になり、式（１）及び（３）により与えられる主エネルギーレベルを持つより低いエネルギーの非放射性の状態を達成するまで、更にエネルギーを放射する。このようにして、触媒作用は、水素原子のサイズ、ｒｎ＝ｎ・ａＨ（ｎは式（３）により与えられる）、における釣合のとれた減少を伴う水素原子からのエネルギーを放出する。例えば、Ｈ（ｎ＝１）からＨ（ｎ＝１／４）への触媒反応は２０４ｅＶを放出し、水素半径は、ａＨから１／４・ａＨに減少する。
【００４０】
触媒生成物Ｈ（１／ｐ）はまた、ハイドリノイオンＨ−（１／ｐ）を形成するように電子と反応するかもしれず、２つのＨ（１／ｐ）は、対応する分子ハイドリノＨ２（１／ｐ）を形成するように反応するかもしれない。特に、触媒生成物Ｈ（１／ｐ）はまた、結合エネルギーＥＢで、新規なハイドリノイオンＨ−（１／ｐ）を形成するように電子と反応するかもしれない。
【数９】
2018067536.tif 000011
ここで、ｐ＝整数＞１であり、ｓ＝１／２であり、
【数１０】
2018067536.tif 000012
は換算プランク定数であり、μ０は真空の透磁率であり、ｍｅは電子の質量であり、μｅは換算電子質量で次の式で与えられる。
【数１１】
2018067536.tif 000013
ここで、ｍｐは陽子の質量であり、ａ０はボーア半径であり、イオン半径は、
【数１２】
2018067536.tif 000014
である。式（１１）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、実験値は、６０８２．９９±０．１５ｃｍ−１（０．７５４１８ｅＶ）である。ハイドリノ水素化物イオンの結合エネルギーは、ＸＰＳによって確認された。
【００４１】
高磁場側へシフトしたＮＭＲピークは、通常の水素化物イオンに相対的して減少した半径を持ち、陽子の反磁性シールドにおける増加を持つ、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。そのシフトは、通常の水素化物イオンＨ−及びより低いエネルギー状態による構成要素の合計によって与えられる。
【数１３】
2018067536.tif 000015
ここで、Ｈ−に対してｐ＝０であり、Ｈ−（１／ｐ）に対してｐ＝整数＞１であり、αは微細構造定数である。予測されたピークは、固体及び液体ＮＭＲによって観測された。
【００４２】
Ｈ（１／ｐ）は陽子と反応するかもしれず、２つのＨ（１／ｐ）は反応して、Ｈ２（１／ｐ）＋及びＨ２（１／ｐ）をそれぞれ形成するかもしれない。水素分子イオン及び分子電荷及び電流密度関数、結合距離、及びエネルギーは、非放射の拘束条件で楕円座標においてラプラシアンから解かれた。
【数１４】
2018067536.tif 000016
長円分子軌道の各焦点で、＋ｐｅの中心場を持つ水素分子イオンの全エネルギーＥＴは、次の通りである。
【数１５】
2018067536.tif 000017
ここで、ｐは整数であり、ｃは真空中の光の速度であり、μは換算された原子核の質量である。長円分子軌道の各焦点で、＋ｐｅの中心場を持つ水素分子イオンの全エネルギーは、次の通りである。
【数１６】
2018067536.tif 000018
【００４３】
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全エネルギー及びＥＴの間の差である。
【数１７】
2018067536.tif 000019
ここで、次のようになる。
【数１８】
2018067536.tif 000020
ＥＤは、式（１６−１７）及び（１５）によって与えられる。
【数１９】
2018067536.tif 000021
【００４４】
触媒反応生成ガスのＮＭＲは、Ｈ２（１／ｐ）の理論的に予測されるケミカルシフトの最も信頼できる試験を提供する。一般に、Ｈ２（１／ｐ）の１Ｈ  ＮＭＲ共鳴は、楕円座標における分数半径によるＨ２のそれから高磁場になると予測されるが、ここで、電子は原子核に極めて近いところにある。Ｈ２（１／ｐ）に対する予測されるシフト、ΔＢＴ／ＢはＨ２のそれの合計及びＨ２（１／ｐ）に対するｐ＝整数＞１に依存する項によって与えられる。
【数２０】
2018067536.tif 000022
【数２１】
2018067536.tif 000023
ここで、Ｈ２に対してｐ＝０である。−２８．０ｐｐｍの実験による絶対Ｈ２ガス相共鳴シフトは、−２８．０１ｐｐｍの予測された絶対ガス相シフト（式（２０））と非常に良く一致した。好ましい生成物Ｈ２（１／４）に対する予測されたＮＭＲピークは、予測された連続放射及び高速Ｈを示すプラズマから極低温で取集されたガスに関する固体及び液体ＮＭＲによって観測された。
【００４５】
水素タイプ分子Ｈ２（１／ｐ）のν＝０からν＝１への移行に対する振動エネルギーＥｖｉｂは、次のようになる。
【数２２】
2018067536.tif 000024
ここで、ｐは整数である。
【００４６】
水素タイプ分子Ｈ２（１／ｐ）のＪからＪ＋１への移行に対する回転エネルギーＥｒｏｔは、次のようになる。
【数２３】
2018067536.tif 000025
ここで、ｐは整数であり、Ｉは慣性モーメントである。Ｈ２（１／４）のＲｏ−振動発光は、ガスにおいてｅ−ビーム励起された分子及び固体マトリックスにトラップされた分子に関して観測された。
【００４７】
回転エネルギーのｐ２依存性は、慣性Ｉのモーメントによる対応する衝撃及び核間距離のｐの逆数依存性からの結果である。Ｈ２（１／ｐ）に対する予測された核間距離２ｃ’は、次の通りである。
【数２４】
2018067536.tif 000026
【００４８】
触媒
Ｈｅ＋、Ａｒ＋、Ｓｒ＋、Ｌｉ、Ｋ、ＮａＨ、ｎＨ（ｎ＝整数）、及びＨ２Ｏは、触媒として機能すると予測される。なぜならば、それらは、２７．２ｅＶの原子状水素のポテンシャルエネルギーの整数倍に等しいエンタルピー変化を伴う化学的な又は物理的なプロセス、という触媒基準を満たすからである。特に、触媒システムは、ｔ電子のイオン化エネルギーの合計がｍを整数として、およそｍ・２７．２ｅＶであるように連続するエネルギーレベルへの各原子からのｔ電子のイオン化によって供給される。あるそのような触媒システムはリチウム原子を含む。リチウムの第１及び第２イオン化エネルギーは、それぞれ５．３９１７２ｅＶ及び７５．６４０１８ｅＶである。ＬｉからＬｉ２＋へのダブルイオン化（ｔ＝２）反応は、従って、８１．０３１９ｅＶの反応の正味のエンタルピーを持ち、これは３・２７．２ｅＶに等価である。
【数２５】
2018067536.tif 000027
【数２６】
2018067536.tif 000028
そして、全反応は次のようになる。
【数２７】
2018067536.tif 000029
ここで、式（５）において、ｍ＝３である。触媒反応の間に与えられるエネルギーは、触媒に向かって失うエネルギーよりもずっと大きい。解放されるエネルギーは、従来の化学反応に比べて大きい。例えば、水素及び酸素ガスが燃焼して水を形成するときは、水形成の知られているエンタルピーは、水素原子あたり、ΔＨｆ＝−２８６ｋＪ／ｍｏｌｅ又は１．４８ｅＶである。
【数２８】
2018067536.tif 000030
対照的に、ｎ＝１／２となる触媒工程を経る各通常の水素原子（ｎ＝１）は、４０．８ｅＶの正味のエネルギーを放出する。更に、触媒的な遷移が更に起こるかもしれない：ｎ＝１／２→１／３、１／３→１／４、１／４→１／５等である。一度触媒反応が開始すると、ハイドリノは、不均化と呼ばれるプロセスにおいて更に自触しするが、Ｈ又はＨ（１／ｐ）は、別のＨ又はＨ（１／ｐ’）のための触媒として機能する（ｐはｐ’に等しくてもよい）。
【００４９】
特定の分子がまた、ハイドリノを形成するためにＨの遷移を影響するように機能するかもしれない。一般に、Ｍが水素以外の元素であるところ、ＭＨのような水素を含む化合物は、水素の源及び触媒の源として機能する。触媒反応は、ｔ電子の結合エネルギー及びイオン化エネルギーの合計が、ｍが整数であるところ、およそｍ・２７．２ｅＶであるように、原子Ｍから連続エネルギーレベルへとｔ電子のイオン化に加え、Ｍ−Ｈ結合の解離によって提供される。そのような触媒システムの１つは水素化ナトリウムを含む。ＮａＨの結合エネルギーは１．９２４５ｅＶであり、Ｎａの第１及び第２イオン化エネルギーは、それぞれ５．１３９０８ｅＶ及び４７．２８６４ｅＶである。これらのエネルギーに基づき、ＮａＨ分子は、触媒及びＨ源として機能する。なぜならば、ＮａからＮａ２＋へと２重イオン化（ｔ＝２）を加えたＮａＨの結合エネルギーは、５４．３５ｅＶ（２・２７．２ｅＶ）である。協奏する触媒反応は次のように与えられる。
【数２９】
2018067536.tif 000031
【数３０】
2018067536.tif 000032
そして、全反応は、次のようになる。
【数３１】
2018067536.tif 000033
【００５０】
ｍ＝２で、触媒ＮａＨの生成物は、直ちにＨ（１／４）を形成し、そして、好ましい状態として分子ハイドリノＨ２（１／４）を形成するように反応するＨ（１／３）である。特に、高い水素原子濃度の場合は、触媒（ｐ’＝１、ｍ＝１）ｔｐそて、Ｈに関して、式（１０）により与えられる更なる遷移であるＨ（１／３）（ｐ＝３）からＨ（１／４）（ｐ＋ｍ＝４）へは、早くなり得る。
【数３２】
2018067536.tif 000034
対応する分子ハイドリノＨ２（１／４）及びハイドリノ水素化物イオンＨ−（１／４）は、観測に一致する好ましい最終生成物である。なぜならば、ｐ＝４の量子状態が、更なる触媒反応のための長い理論的な寿命である、Ｈ（１／４）を与える四極子のそれよりも大きい多極子を持つからである。
【００５１】
ヘリウムの第２イオン化エネルギーが５４．４１７ｅＶであり、それは２・２７．２ｅＶであるので、ヘリウムイオンは、触媒として機能する。この場合、５４．４１７ｅＶは、原子状水素から、共鳴的にイオン化されたＨｅ＋へ非放射的に移動される。電子は、式（３３）において与えられるように５４．４１７ｅＶの更なる解放でｎ＝１／３に崩壊する。触媒反応は以下の通りである。
【数３３】
2018067536.tif 000035
【数３４】
2018067536.tif 000036
【数３５】
2018067536.tif 000037
そして、全反応は次の通りである。
【数３６】
2018067536.tif 000038
ここで、Ｈ＊［ａＨ／３］は、水素原子の半径、及び、陽子のそれの３倍に等しい中心場を持ち、Ｈ［ａＨ／３］は、Ｈの１／３のそれの半径を持つ対応する安定状態である。電子が、水素原子の半径からこの距離の１／３の半径へとの半径加速を経ると、エネルギーが特徴的な光の発光又は第３体運動エネルギーとして解放される。２２．８ｎｍ（５４．４ｅＶ）から開始し、より長い波長に続く特徴的な連続発光は、エネルギーのあるハイドリノ中間体が崩壊すると、この遷移反応として予測されるように、観測された。発光は、水素でヘリウムのパルス状の放電により記録されるＥＵＶスペクトルによって観測されてきた。その代わりとして、高速Ｈを形成するような共鳴運動エネルギーは、高い運動エネルギーのＨに対応する異常なバルマーのα線の広がりの観測と一致して生じるかもしれない。
【００５２】
水素及びハイドリノは触媒として機能してよい。水素原子Ｈ（１／ｐ）（ｐ＝１、２、３、・・・１３７）は、式（１）及び（３）によって与えられるより低いエネルギー状態への遷移を経ることができ、このとき、１つの原子の遷移は、そのポテンシャルエネルギーにおいて同時に起きる逆変化と共に、ｍ・２７．２ｅＶを共鳴的に及び非放射的に受ける第２の原子によって触媒される。ｍ・２７．２ｅＶからＨ（１／ｐ’）へとの共鳴伝達によって誘導されるＨ（１／ｐ）からＨ（１／（ｍ＋ｐ））への遷移のための全体の一般的な式は、式（１０）によって表される。このようにして、水素原子は、触媒として機能してよいが、それぞれ１、２、３原子に対して、ｍ＝１、ｍ＝２、ｍ＝３であり、他の溜めに触媒として作用する。２又は３原子触媒の場合の速度は、Ｈ密度が高いときにのみ重要になるであろう。しかし、高いＨ密度は通常ではない。第３から第４へとのエネルギーアクセプターとして機能する２Ｈ又は３Ｈを許す高い水素原子密度は、温度及び重力で導かれる密度によって太陽や星の表面において、複数の単分子層を指示する金属の表面において、及び、特に縮んだ水素プラスマのような高く分離したプラズマ内において、のようないくつかの環境下で達成されるかもしれない。更に、三体Ｈ相互作用は、２つのＨ原子が高温ＨとＨ２の衝突によって生じるときに容易に達成される。この事象は、以上に高速なＨの高い密度を持つプラズマ内において一般に起こりえる。これは、原子状Ｈ発光の普通ではない高い強度によって証拠づけされる。そのような場合、エネルギー移動は、多極カップリングを介して典型的に数オングストロームである、十分に近い範囲内にある１つの水素原子から２つの他のものへと生じ得る。従って、２Ｈが触媒として機能するように第３の水素原子から５４．４ｅＶを共鳴的に及び非放射的に２つの原子が受け取るような、３つの水素原子間の反応は、以下の式で与えれらえる。
【数３７】
2018067536.tif 000039
【数３８】
2018067536.tif 000040
【数３９】
2018067536.tif 000041
そして、全反応は次の通りである。
【数４０】
2018067536.tif 000042
式（３７）のＨ＊［ａＨ／３］中間物は、式（３３）のそれに等価であり、連続発光は、触媒としてＨｅ＋に関するそれと同じであると予測される。２つのＨへのエネルギーの転位は、触媒の励起された状態のポンピングを引き起こし、高速Ｈが式（３６−３９）によって与えられるように、更に、触媒としてのＨｅ＋の場合におけるように共鳴運動エネルギーの移動によって、直接生成される。２２．８ｎｍの連続放射、Ｈ励起状態のポンピング、及び高速Ｈはまた、２Ｈが触媒として機能するところ、水素プラズマに関して観測された。
【００５３】
式（３２−３５）及び式（３６−３９）によって、それぞれ与えられる、ヘリウムイオン及び２Ｈ触媒反応の両方の予測される生成物は、Ｈ（１／３）である。高い水素原子濃度の場合、触媒（ｐ’＝１、ｍ＝１）として、Ｈに関し、Ｈ（１／３）（ｐ＝３）からＨ（１／４）（ｐ＋ｍ＝４）へとの式（１０）によって与えられる更なる遷移は、式（３１）によって与えられる。第２の連続バンドは、原子状水素が［ａＨ／３］から２７．２ｅＶを受け取るところ、Ｈｅ＋触媒反応生成物［ａＨ／３］（式（３２−３５））から［ａＨ／４］状態へと引き続く高速遷移から生じると予測される。３０．４ｎｍ連続帯は、同様に観測された。同様に、Ａｒ＋が触媒として機能するとき、９１．２ｎｍ及び４５．６ｎｍ連続帯が観測された。予測された高速Ｈは同様に観測された。さらに、予測された生成物Ｈ２（１／４）は、式（２０）によって与えられる予測されたケミカルシフトでＮＭＲによって特定され、Ｈｅ＋及び２Ｈ触媒反応の両方から単離された。
【００５４】
［ａＨ／４］状態への直接の遷移を含む別のＨ−原子触媒において、第４のために３・２７．２ｅＶの触媒として３つのＨ原子が機能するように、２つの高温Ｈ２分子が、衝突し、解離するように、４つの水素原子間での反応は次の通りである。
【数４１】
2018067536.tif 000043
【数４２】
2018067536.tif 000044
【数４３】
2018067536.tif 000045
そして、全反応は次の通りである。
【数４４】
2018067536.tif 000046
式（４０）のＨ＊［ａＨ／４］中間体による極紫外線連続放射バンドは、１２２．４ｅＶ（１０．１ｎｍ）で短波長カットオフを持つと予測され、そして、より長い波長に延びると予測される。この連続バンドは、実験的に確認された。一般に、ｍ・２７．２ｅＶの受け取りによって、ＨのＨ［ａＨ／（ｐ＝ｍ＋１）］への遷移は、次の式で与えられるエネルギー：
【数４５】
2018067536.tif 000047
及び短波長カットオフを持つ連続バンドを与える。
【数４６】
2018067536.tif 000048
【数４７】
2018067536.tif 000049
そして、それは対応するカットオフよりも長波長側に延びている。１０．１ｎｍ、２２．８ｎｍ、及び９１．２ｎｍの連続帯の水素発光シリーズは、実験的に観察された。
【００５５】
データ
研究技術の広いスペクトルからのデータは、強くかつ一致して、水素が、以前に可能と考えられていたよりも低いエネルギー状態に存在できることを示しており、「小さな水素」としてハイドリノと呼ばれ、また、対応する水素化物イオンや分子ハイドリノとも呼ばれるこれらの状態の存在を支持することを示している。原子状水素の新規な反応の可能性を支持する関連する以前の研究のいくつかは、従来の「基底」（ｎ＝１）状態よりも低いエネルギーにある分数の量子状態にある水素を生成するものであるが、極紫外線（ＥＵＶ）スペクトル、触媒及び水素化物イオン生成物からの特徴的な発光、より低エネルギーな水素発光、化学的に形成されてたプラズマ、バルマーα線の広がり、Ｈ線の反転分布、上昇した電子温度、異常なプラズマの余光期間、パワーの発生、及び新規な化学化合物及び分子ハイドリノの解析を含む。
【００５６】
複数の相補的な方法によって確認されたハイドリノの存在は、新しいエネルギー源のためのポテンシャルを主張する。水素原子は、別の原子のために触媒として活動し、１、２、３原子に対して、それぞれ、ｍ＝１、ｍ＝２、ｍ＝３であるところ、触媒として機能するかもしれない。２原子触媒である２Ｈに対する速度は、２つの原子が、衝突相手の第３の水素原子から５４．４ｅＶを共鳴的にかつ非放射的に受け取るところ、２Ｈを形成するように分子と異常に高速なＨとが衝突すると、高いかもしれない。同じメカニズムによって、２つの高温Ｈ２の衝突は、第４の原子のために３・２７．２ｅＶの触媒として機能するように３Ｈを生成する。９１．２ｎｍ、２２．８ｎｍ、１０．１ｎｍのＥＵＶ連続帯、異常な（＞５０ｅＶ）バルマーα線の広がり、高く励起された触媒状態、及びＨ２（１／４）ガス生成物は、予測されたように、観測された。
【００５７】
連続放射を示すパルスプラズマ・セルからのガスは、集められ、ＣＤＣｌ３内で分解された。分子Ｈ２（１／４）は、ストロンチウム、アルゴン、及び水素の光り輝いて加熱された混合物を含むいわゆるｒｔ−プラズマ、水素、水蒸気支援水素、ヘリウム−水素を含む複数のプラズマ源から集められたガスと同様に、これらに基づき、１．２５ｐｐｍの予測されたケミカルシフトにおいて、溶液ＮＭＲによって観察された。これらの結果は、ハイドリノをい含むハイドリノ化合物を形成する合成反応んひ基づく以前の結果とよい一致をする。固体ＮａＨ＊ＦにおいてＨ２（１／４）として観測される１．１３ｐｐｍの１Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲ値は、触媒を持つプラズマセルからのガスのそれ及び１．２ｐｐｍの溶液値に対応した。対応するハイドリノ水素化物イオンＨ−（１／４）は、溶液ＮＭＲにおいて−３．８６ｐｐｍの予測されたシフトで固体化合物から観測され、そのイオン化エネルギーは、Ｘ線光電子分光法により１１ｅＶの予測された値で確認された。Ｈ２（１／４）及びＨ−（１／４）はまた、既知の化学に基づき可能な最大のエネルギーの数倍を解放したハイドリノ触媒システムの生成物として確認され、更に、反応物システムが、新規なパワー源として競争的である熱的に再生可能であると示され、発展させられた。
【００５８】
特に、最近のパワー発生及び生成物特徴研究において、原子状のリチウム及び分子ＮａＨは、触媒として機能した。なぜなら、それらは、原子状水素のポテンシャルエネルギーである２７．２ｅＶのｍという整数倍（例えば、Ｌｉに対してｍ＝３、ＮａＨに対してｍ＝２）に等しいというエンタルピー変化でもって化学的な又は物理的なプロセスであるという、触媒の基準に合致するからである。新規なアルカリハロゲン化物ハイドリノ水素化物化合物（ＭＨ＊Ｘ；Ｍ＝Ｌｉ又はＮａ、Ｘ＝ハロゲン化物）及び分子ハイドリノＨ２（１／４）の対応するハイドリノ水素化物イオンＨ−（１／４）のエネルギーレベルに対する閉形式に基づく特定の予測は、化学的に発生させられた触媒反応の反応物を使用して試験された。
【００５９】
第１に、Ｌｉ触媒がテストされた。ＬｉとＬｉＮＨ２が、原子リチウムと水素原子の源として使われた。水流バッチ式熱量測定法を用いて、１ｇのＬｉ、０．５ｇのＬｉＮＨ２、１０ｇのＬｉＢｒ、及び１５ｇのＰｄ／Ａｌ２Ｏ３から測定されたパワーは、ΔＨ＝−１９．１ｋＪのエネルギーバランスでもって、約１６０Ｗであった。観察されたエネルギーバランスは、既知の化学に基づけば、最大理論値の４．４倍だった。次に、結晶におけるＨ２（１／４）をトラップするのと同様に、ＬｉＨ＊Ｘを形成するために触媒作用生成物Ｈ（１／４）のゲッターとしてＬｉＢｒが機能し、化学合成においてパワー反応混合物が用いられるとき、ラネ−ニッケル（Ｒ−Ｎｉ）が解離剤（ｄｉｓｓｏｃｉａｔｏｒ）として機能した。ＴｏＦ−ＳＩＭは、ＬｉＨ＊Ｘピークを示した。１Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲ  ＬｉＨ＊Ｂｒ及びＬｉ＊Ｉは、ＬｉＸマトリックスにおいて、Ｈ−（１／４）にマッチする約−２．５ｐｐｍで、大きな区別できる高磁場共鳴を示した。１．１３ｐｐｍのＮＭＲピークは、侵入型Ｈ２（１／４）に相当し、通常のＨ２のそれの４２倍のＨ２（１／４）の回転振動が、ＦＴＩＲスペクトルにおいて１９８９ｃｍ−１で観察された。ＬｉＨ＊Ｂｒ結晶に記録されるＸＰＳスペクトルは、他の如何なる主要な元素のピークが不在であることに基づき、如何なる既知の元素に割り当てられなかった約９．５ｅＶ及び１２．３ｅＶのピークを示したが、２つの化学環境下におけるＨ−（１／４）の結合エネルギーにマッチした。エネルギー・プロセスの更なる痕跡は、原子Ｌｉが原子水素と共に存在したときに、約１−２Ｖ／ｃｍの非常に低い場の強度及び低い温度（例えば、約１０３Ｋ）でのｒｔ−プラズマ又は共鳴移行（ｒｅｓｏｎａｎｔ  ｔｒａｎｓｆｅｒ）と呼ばれるプラズマの形成の観察であった。Ｈバルマーα線の時間依存性の線幅拡大は、異常に速いＨ（＞４０ｅＶ）に対応していると観察された。
【００６０】
触媒反応が、Ｈ（１／３）を形成し、これが更に反応してＨ（１／４）を形成するような遷移を付随して経る固有のＨの放出に依存するので、ＮａＨは高い運動エネルギーをユニークに達成する。高温示差走査熱量測定（ＤＳＣ）は、分子ＮａＨ形成の量を増加するために、極端にゆっくりとした温度上昇速度で（０．１℃／ｍｉｎ）、ヘリウム雰囲気下で、イオン化ＮａＨについてなされた。−１７７ｋＪ／モルＮａＨの新規な発熱効果は、６４０℃から８２５℃の温度範囲で観察された。高パワーを成すために、約１００ｍ２／ｇの面積があるＲ−Ｎｉが、ＮａＯＨで表面コートされ、ＮａＨを形成するためにＮａ金属と反応させられた。水流型バッチ式熱量測定計を用いて、１５ｇのＲ−Ｎｉから、測定されたパワーは、Ｎａ金属と反応したとき、Ｒ−Ｎｉ出発材料からＲ−ＮｉＡｌ合金へとの変化のΔＨ≒０ｋＪに比べ、ΔＨ＝−３６ｋＪのエネルギーバランスに関し、約０．５ｋＷであった。ＮａＨ反応の観察されたエネルギーバランスは、−１．６Ｘ１０４ｋＪ／ｍｏｌｅ  Ｈ２であったが、燃焼エンタルピーの−２４１．８ｋＪ／ｍｏｌｅ  Ｈ２の６６倍以上であった。ＮａＯＨ内において０．５の重量％までドーピングを増加して、Ｒ−Ｎｉ合金のＡｌは、ＮａＨ触媒を生成するための還元体としてＮａ金属に置き換わるように機能した。６０℃まで加熱されるとき、１５ｇの複合触媒材料は、１１．７のｋＪの過剰エネルギーを放出し、０．２５ｋＷの電力に発展させるために、添加物を必要としなかった。エネルギーは線型的に計測され、パワーは、０．５ｗｔ％のＮａＯＨドープＲ−Ｎｉの１ｋｇの反応が、５０ｋＷの過剰なパワーを展開するように、７５３．１ｋＪのエネルギーを解放したところ、非線形的に増加した。ＤＭＦ−ｄ７に溶解された溶液ＮＭＲ生成物ガスは、１．２ｐｐｍでＨ２（１／４）を示した。
【００６１】
ＴｏＦ−ＳＩＭｓは、ナトリウムハイドリノ水素化物、ＮａＨｘ、ピークを示した。ＮａＨ＊Ｂｒ及びＮａＨ＊Ｃｌの１Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲスペクトルは、Ｈ−（１／４）にマッチする、それぞれ−３．６ｐｐｍ及び−４ｐｐｍでの大きな区別できる高磁場共鳴を示し、Ｈ２（１／４）にマッチする１．１ｐｐｍでのＮＭＲピークを示した。水素の唯一の源としての固体酸ＫＨＳＯ４及びＮａＣｌの反応からのＮａＨ＊Ｃｌは、２つの分数水素状態を含んでいた。Ｈ−（１／４）のＮＭＲピークは、−３．９７ｐｐｍで観察され、Ｈ−（１／３）のＮＭＲピークもまた、−３．１５ｐｐｍで観察された。対応するＨ２（１／４）及びＨ２（１／３）ピークは、１．１５ｐｐｍ及び１．７ｐｐｍでそれぞれ観察された。ＤＭＦ−ｄ７で溶解したＮａＨ＊Ｆの１ＨのＮＭＲは、それぞれ、１．２ｐｐｍ及び−３．８６ｐｐｍにて、分離されたＨ２（１／４）及びＨ−（１／４）を示した。ここで、如何なる固体マトリックス効果や代替のピーク割当の可能性が無いことから、強固なＮＭＲ割当が確認された。ＮａＨ＊Ｂｒについてで記録されたＸＰＳスペクトルは、ＬｉＨ＊Ｂｒ及びＫＨ＊Ｉからの結果にマッチした約９．５ｅＶ及び１２．３ｅＶでのＨ−（１／４）ピークを示した。一方、ナトリウムハイドリノ水素化物は、ハロゲン化物ピークがない状態で、６ｅＶでＨ−（１／３）のＸＰＳピークを更に持っている２つの分数水素状態を示した。通常のＨ２のそれの４２倍のエネルギーを持つ予測される回転遷移もまた、１２．５ｋｅＶの電子ビームを用いて励起されたＨ２（１／４）から観察された。
【００６２】
存在する発揮特性に合致又はそれを超えて、追加のコスト的に有効的な再生化学がハイドリノに基礎を置くパワー源を求めて探索された。固体燃料又は不均一触媒システムは、発展された。ここで、各反応物は、化学サイクルから正味のエネルギーゲインをもって溶融共晶電解質及び熱再生を発揮する商業的な化学プラントシステムを用いて、生成物から再生され得る。（ｉ）触媒又は触媒源及びＬｉＨ、ＫＨ、及びＮａＨの群からの水素の源、（ｉｉ）ＮｉＢｒ２、ＭｎＩ２、ＡｇＣｌ、ＥｕＢｒ２、ＳＦ６、Ｓ、ＣＦ４、ＮＦ３、ＬｉＮｏ３、Ａｇを持つＭ２Ｓ２Ｏ８、及びＰ２Ｏ５の群からの酸化剤、（ｉｉｉ）Ｍｇ粉末、ＭｇＨ２、Ａｌ粉末、又はアルミニウムナノ粉末（Ａｌ  ＮＰ）、Ｓｒ、及びＣａの群からの反応物、及び（ｉｖ）ＡＣ、ＴｉＣ、及びＹＣ２の群からの支持体を触媒システムは含んだ。Ｌｉ及びＫの典型的な金属フォームは、原子フォームに変換され、ＮａＨのイオンフォームは、Ｌｉ及びＫ原子及びＮａＨ分子をそれぞれ分散するように、９００ｍ２／ｇの表面積を持つ活性炭（ＡＣ）のような支持体を用いることによって分子フォームに変換された。原子状水素から触媒に２７．２ｅＶの整数倍の非放射性のエネルギー移動の反応ステップは、電荷の蓄積により急速に反応を収束させる自由電子及びイオン化された触媒という結果となる。支持体はまた、ハイドリノを形成するように触媒反応から解放される電子の導電性の電子アクセプターとして活動した。各反応混合物は、更に、酸化物の機能を支援するための弱い還元剤と同様に最終電子アクセプター反応物及び導電性支持体からの電子のスカベンジャーとして機能する酸化剤を含んだ。ある場合には、競争的な電子アクセプター（酸化剤）反応がまた、パワー又はハイドリノ化合物を生成する速度を高め、反応物を加熱する非常な発熱性であった。不均一性の触媒システムのエネルギーバランスは、絶対水流熱量測定法によって測定され、ハイドリノ生成物は、１Ｈ  ＮＭＲ  ＴｏＦ−ＳＩＭｓ及びＸＰＳによって特徴づけられた。熱は、また、反応の１０倍にスケールアップされた反応で記録された。これらの不均一触媒システムからの測定されたパワー及びエネルギーゲインは、それぞれ、１０Ｗ／ｃｍ３（反応物体積）まであり、理論的な最高の６倍以上のファクタまでであった。反応は、約３０ｋＷのパワーを展開させ、５８０ｋＪまで直線的に計測された。ＤＭＦ−ｄ７における反応生成物から抽出されたサンプルに関する溶解１Ｈ  ＮＭＲは、それぞれ、１．２ｐｐｍ及び−３．８ｐｐｍにおいて、予測されたＨ−（１／４）及びＨ２（１／４）を示した。ＴｏＦ−ＳＩＭｓは、ＮａＨ触媒に関するＮａＨｘピークのようなハイドリノ水素化物ナトリウムピークを示し、Ｈ−（１／４）の結合エネルギーの予測された１１ｅＶがＸＰＳで観察された。
【００６３】
ハイドリノ形成の反応メカニズムに関する発見は、更なる市販できるパワー源として熱的に可逆な化学物質の展開に適用された。各燃料システムは、触媒又は触媒の源の熱的に可逆な反応混合物と、水素の源（ＫＨ又はＮａＨ）、高い表面性の導電性の支持体（ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、Ｔｉ３ＳｉＣ２、ＷＣ、ＹＣ２、Ｐｄ／Ｃ、カーボンブラック（ＣＢ）、及びＬｉまで還元されたＬｉＣｌ）、及び、オプションとして、反応物（Ｍｇ、Ｃａ、又はＬｉ）を含んだ。更に、２つのシステムは、アルカリ土類又はハロゲン化アルカリ酸化剤、をふくんだ。又、カーボン支持体は酸化剤を含んだ。ハイドリノ形成の伝播をする反応は、水素化物−ハロゲン化物交換、水素化物交換、又はフィジ分散を含む酸化−還元反応であった。正反応は、反応条件で自発的であったが、動的に揮発性の逆反応生成物であるアルカリ金属を除くことにより、逆向きに、圧倒的に生成物から平衡をシフトさせることができたことが生成化学物質によって示された。単離された逆反応生成物について、最初の反応混合物を形成するように、配合された最初の反応物を形成する更なる反応が生じ得た。反応物に熱的に戻される生成物への反応の熱的なサイクルは、エネルギー的に中性であり、ハイドリノへと変換される水素を置換するようなエネルギー及び熱損失は、ハイドリノを形成する際に解放される大きなエネルギーに比べて小さい。絶対水流熱量測定法によって測定さてた典型的なパラメータは、生成化学物質に対して２−５倍のエネルギーゲインがあり、７Ｗｃｍ−３である、３００−４００ｋＪ／ｍｏｌｅ酸化剤であった。消費された５０ＭＪ／ｍｏｌｅ  Ｈ２に対応する予測された分子ハイドリノ及びハイドリノ水素化物生成物、Ｈ２（１／４）及びＨ−（１／４）は、それぞれ、１．２ｐｐｍでの溶液１Ｈ  ＮＭＲピーク、及び、１１ｅＶのＸＰＳピークによって確認された。５５０−７５０℃の温度範囲における生成物再生は、セル・オペレーション温度がパワー再生サイクルの対応する相におけるセルの再生温度を維持するのに十分であったことを示した。ここで、正及び逆反応回数は同等であった。結果は、ハイドリノを形成することによって解放されるパワーの連続的な発生が、熱的なエネルギーバランスの一部として再生を同時に維持するシンプルな効率的なシステムを用いて商業的に可能であることを示す。システムは、置換される必要のあるハイドリノを形成する際に消費される水素だけが例外で、クローズしている。ハイドリノを形成する水素は、燃焼に比べてエネルギー解放が２００倍である水の電気分解から究極的に得られる。
【００６４】
最近のスペクトル研究において、ヘリウムイオン及び２つのＨ原子を含む原子状触媒システムが使用された。ヘリウムの第２イオン化エネルギーは、５４．４ｅＶであり、そして、Ｈｅ＋のＨｅ２＋へのイオン化反応は、２・２７．２ｅＶに等価である５４．４ｅＶの反応の正味のエンタルピーを持つ。更に、原子状水素のポテンシャルエネルギーは２７．２ｅＶであり、第３の高温Ｈとの衝突によるＨ２から形成される２つのＨが、また、触媒としてＨｅ＋として同じ遷移を引き起こすこの第３のＨのための触媒として活動できる。エネルギー移動は、Ｈｅ＋イオンエネルギーレベルをポンピングするように予測され、ヘリウム−水素及び水素プラズマにおいて、それぞれ、Ｈの電子励起温度を上昇させると予測される。触媒へのエネルギー移動に続き、Ｈ原子の半径が減少する。このとき、５４．４ｅＶのエネルギーの更なる放出と共に非触媒化された水素原子の半径の１／３である半径を持つ安定な状態へと半径方向の加速度を電子が経験するのである。このエネルギーは、２２．８ｎｍでのカットオフを備えより長い波長に延びる特徴的なＥＵＶ連続帯として発光されるかもしれず、又は、第３体の運動エネルギーとして放射されるかもしれないが、高速Ｈを形成するように共鳴運動エネルギー移動が起きる。対応する高速原子Ｈ（ｎ＝３）の発光が続く背景種との衝突によるこれらの高速Ｈ（ｎ＝１）原子の引き続く励起は、バルマーα発光を広がらせることを生じると予測される。生成物Ｈ（１／３）は素早く反応し、Ｈ（１／４）を形成する。そして、好ましい状態として、分子ハイドリノＨ２（１／４）を形成する。極紫外線（ＥＵＶ）分光法及び高解像度可視光分光法は、マイクロ波プラズマ、グロー放電、及び、水素を伴うヘリウム及び水素単独のパルス放電において記録された。Ｈｅ＋イオン線のポンピングは、水素の追加で起きた。そして、ある条件下で水素プラズマの励起温度は非常に高かった。更に、触媒Ｈｅ＋及び２Ｈをそれぞれ提供するプラズマに対して、ＥＵＶの連続帯及び異常な（＞５０ｅＶ）バルマーα線の広がりは、観測された。Ｈ２（１／４）は、ＣＤＣｌ３内に分解され、ヘリウム−水素及び水蒸気支援水素プラズマから集められたガスにより１．２５ｐｐｍで溶液ＮＭＲによって観測された。ハイドリノを形成する原子状水素の遷移に対するこれらの予測の４つ全ての実験的な確認が達成された。
【００６５】
追加的なＥＵＶ研究は、純粋な水素放電における２２．８ｎｍの連続バンド、及び、短いパルス放電の間に高電圧の光学的に薄いプラズマを維持する異なる電極物質を使用することにより、ハイドリノ状態Ｈ（１／４）に対応する中間物の崩壊からの追加的な連続バンドを示した。原子状の水素のポテンシャルエネルギーは、２７．２ｅＶであるので、第３の高温Ｈとの衝突によってＨ２から形成される２つの原子は、それからｍ・２７．２ｅＶを受け入れることによりこの第３のＨに対する触媒として活動できる。同じメカニズムによって、２つの高温Ｈ２の衝突は、第４のための３・２７．２ｅＶの触媒として機能するように３Ｈを提供する。触媒へのエネルギー移動に続いて、中間体が、各中間体の光子の寄与により、それぞれ、陽子の中心場の３−４倍の中心場と、Ｈ原子の半径とを持つように形成される。半径は、それぞれ、５４．４ｅＶ及び１２２．４ｅＶの更なる解放で、非触媒化された水素の半径の１／３（ｍ＝２）又は１／４（ｍ＝３）である半径を持つ安定状態へと半径方向の加速度を電子が経る際に、減少する。それぞれ２２．８ｎｍ及び１０．１ｎｍでカットオフを持つ特徴的なＥＵＶ連続帯として発光されるエネルギーは、パルス水素放電から観測された。１０．１ｎｍ、２２．８ｎｍ、及び９１．２ｎｍの水素発光シリーズ連続帯は、観察された。
【００６６】
ＮＭＲシフト、ＴｏＦ−ＳＩＭｓ質量、ＸＰＳ結合エネルギー、ＦＴＩＲ、及び発光スペクトルのようなこれらのデータは、本開示の態様を含む触媒システムのハイドリノ生成物の特徴であり、また、それを同定する。連続スペクトルは直接的に及び間接的に、意味のある天体観測に合致する。水素の自身触媒作用及び不均化は、原子状水素を含む星間媒体及び天体において遍在的におきる反応であるかもしれない。非常に密度の高い恒星原子水素及び１価にイオン化されたヘリウム、Ｈｅ＋が星において触媒として機能するところ、星間反応に対する恒星風として、星は、原子状水素の源である。ハイドリノを形成するように遷移からの水素連続帯は、白色矮星からの発光に合致し、コロナの／彩層の源の異なる別個の層の温度及び密度条件にリンクする可能性のあるメカニズムを提供し、そして、拡散Ｈα発光が銀河を通して普遍的であり、９１２Åのフラックス・ショートワードの広く広がった源が要求されるという観察の背景にある放射源のアイデンティティを解決することに加えて、観測される強い１１．０−１６．０ｎｍバンドに合致する１０．１ｎｍの連続帯でもって、拡散した普遍的なＥＵＶ宇宙背景の源を提供する。更に、生成物ハイドリノは、ダークマターのアイデンティティへの解決を提供する。
【００６７】
Ｉ．ハイドリノ
以下の式で与えられる結合エネルギーを持つ水素原子は、ｐが１より大きい整数で、好ましくは２から１３７であるところ、本開示のＨ触媒反応の生成物である。
【数４８】
2018067536.tif 000050
イオン化エネルギーとしても知られる、原子、イオン、又は分子の結合エネルギーは、原子、イオン、又は分子から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。式（４６）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」又は「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」又は「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。
【００６８】
ハイドリノは、以下の正味反応エンタルピーを有する適当な触媒と通常の水素原子とを反応させることにより形成される。
【数４９】
2018067536.tif 000051
ここで、ｍは整数である。正味の反応エンタルピーがｍ・２７．２ｅＶにより厳密に一致すると、触媒作用の速度が上昇すると考えられている。ｍ・２７．２ｅＶの±１０％（好ましくは±５％）以内の正味の反応エンタルピーを持つ触媒が、大抵の適用にふさわしいと発見されてきた。
【００６９】
この触媒作用は、水素原子のサイズｒｎ＝ｎａＨにおいて相応する減少とともに、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、そして、水素半径は、ａＨから（１／２）ａＨに減少する。触媒システムは、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へ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。
上に（式（６−９））与えられる触媒システムの更なる例は、セシウムを含む。セシウムの第１及び第２イオン化エネルギーは、それぞれ３．８９３９０ｅＶ及び２３．１５７４５ｅＶである。ＣｓからＣｓ２＋へのダブルイオン化（ｔ＝２）反応は、２７．０５１３５ｅＶの反応の正味のエンタルピーを持ち、そして、そえは、式（４７）で、ｍ＝１に等価である。
【数５０】
2018067536.tif 000052
【数５１】
2018067536.tif 000053
及び全反応は次の通りである。
【数５２】
2018067536.tif 000054
【００７０】
追加的な触媒システムはカリウム金属を含む。カリウムの第１、第２、及び第３のイオン化エネルギーは、４．３４０６６ｅＶ、３１．６３ｅＶ、４５．８０６ｅＶである。従って、ＫからＫ３＋への３重イオン化（ｔ＝３）反応は、式（４７）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５３】
2018067536.tif 000055
【数５４】
2018067536.tif 000056
また、全体的な反応は、以下の通りである。
【数５５】
2018067536.tif 000057
パワー源として、触媒作用の間に放たれるエネルギーは、触媒に持って行かれるエネルギーより非常に大きい。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、水素及び酸素ガスが水を形成するように燃焼したときには、水の生成の既知のエンタルピー変化は、ΔＨｆ＝−２８６ｋＪ／ｍｏｌｅ又は１水素原子あたり１．４８ｅＶである。
【数５６】
2018067536.tif 000058
対照的に、触媒作用を受ける各通常の水素原子（ｎ＝１）は、正味４０．８ｅＶを放出する。更に、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。一旦触媒作用が始まると、ハイドリノは、不均化と呼ばれるプロセスにおいて自動触媒化する。このメカニズムは、無機イオン触媒のそれと類似している。しかし、ハイドリノ触媒作用は、ｍ・２７．２ｅＶへのエンタルピーのより良いマッチングのために、無機イオン触媒のそれより高い反応速度を持つであろう。
【００７１】
ｍがハイドリノを生成するための整数であるところ（それによって、ｔ電子は原子又はイオンからイオン化される）、約ｍ・２７．２ｅＶの反応の正味のエンタルピーを提供することができる水素触媒は、表１に与えられる。第１の欄に与えられる原子又はイオンは、ｍが第１１番目の欄内に与えられるところ、第１０番目の欄において与えられるｍ・２７．２ｅＶの反応の正味エンタルピーを提供するように、イオン化される。イオン化に参加する電子は、イオン化ポテンシャル（イオン化エネルギー又は結合エネルギーとも呼ばれる）と共に与えられる。原子又はイオンのｎ番目の電子のイオン化ポテンシャルは、ＩＰｎによって名付けられ、ＣＲＣによって与えられる、これは例えば、Ｌｉ＋５．３９１７２ｅＶ→Ｌｉ＋＋ｅ−及びＬｉ＋＋７５．６４０２ｅＶ→Ｌｉ２＋＋ｅ−である。第１イオン化ポテンシャル、ＩＰ１＝５．３９１７２ｅＶ及び第２イオン化ポテンシャルＩＰ２＝７５．６４０２ｅＶは、それぞれ第２及び第３欄に与えられる。Ｌｉの二重イオン化のための反応エンタルピーは、第１０欄に与えられているように８１．０３１９ｅＶであり、第１１欄に与えられているように式（５）においてｍ＝３である。
【００７２】
【表１】
2018067536.tif 000059
【００７３】
本開示のハイドリノ水素化物イオンは、ハイドリノ、即ち、約１３．６ｅＶ／ｎ２の（式中、ｎ＝１／ｐで、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）又はＨ−（１／ｐ）で表される。
【数５７】
2018067536.tif 000060
【数５８】
2018067536.tif 000061
ハイドリノ水素化物イオンは、通常の水素原子核及び約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」又は「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、プロテウム（ｐｒｏｔｅｕｍ）、ジュウテリウム（重水素）、又はトリチウム（三重水素）を含む水素核、及び式（５７−５８）にしたがった結合エネルギーで区別できない２つの電子を含む。
【００７４】
ハイドリノ水素化物イオンの結合エネルギーは、次のような式によって表すことができる。
【数５９】
2018067536.tif 000062
ここで、Ｐは１より大きい整数であり、Ｓ＝１／２、Πは円周率、
【数６０】
2018067536.tif 000063
はプランク定数（換算プランク定数）、μ０は真空の誘電率であり、ｍｅは電子の質量であり、μｅは換算電子質量であり次の式による。
【数６１】
2018067536.tif 000064
ここで、ｍｐは陽子の質量であり、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。
【数６２】
2018067536.tif 000065
ハイドリノ水素化物イオンＨ−（ｎ＝１／ｐ）の結合エネルギーは、ｐを整数として、ｐの関数で、表２に示される。
【００７５】
【表２】
2018067536.tif 000066
【００７６】
本開示によると、ｐ＝２から２３までに対して通常の水素化物イオン（約０．７５ｅＶ）の結合よりも大きい式（５７−５８）による結合エネルギーを持つハイドリノ水素化物イオン（Ｈ−）で、ｐ＝２４未満の（Ｈ−）が提供される。式（５７−５８）のｐ＝２からｐ＝２４へに対して、水素化物イオンの結合エネルギーは、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、及び、０．６９ｅＶである。新規な水素化物イオンからなっている典型的な組成物も、またここに提供される。
１つ以上のハイドリノ水素化物イオン及び１つ以上の他の元素からなる化合物も例示しておく。このような化合物は「ハイドリノ水素化物化合物」と称する。
【００７７】
通常の水素種は、以下のような結合エネルギーによって特徴づけられる。（ａ）水素化物イオン（「通常の水素化物イオン」）、０．７５４ｅＶ；（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」）；そして、（ｅ）Ｈ３＋、２２．６ｅＶ（「通常の三水素分子イオン」）。ここに、水素の形態に関して、「普通の」と「通常の」とは、同義である。
【００７８】
本開示の更なる実施例によれば、以下のような少なくとも１つの増加した結合エネルギー水素種を含む化合物が提供される。（ａ）ｐが２から１３７の整数であるときに、１３．６ｅＶ／（１／ｐ）２の約０．９から１．１倍の範囲内のような、約１３．６ｅＶ／（１／ｐ）２の結合エネルギーを持つ水素原子。（ｂ）ｐが２から２４の整数であるときに、
【数６３】
2018067536.tif 000067
上式のような結合エネルギー（Ｂｉｎｄｉｎｇ  Ｅｎｅｒｇｙ）の約０．９から１．１倍の範囲内のような、
【数６４】
2018067536.tif 000068
上式のようなおよその結合エネルギー（Ｂｉｎｄｉｎｇ  Ｅｎｅｒｇｙ）を持つ水素化イオン（Ｈ−）。（ｃ）Ｈ４＋（１／ｐ）。（ｄ）ｐが２から１３７の整数であるときに、２２．６ｅＶ／（１／ｐ）２の約０．９から１．１倍の範囲内のような、約２２．６ｅＶ／（１／ｐ）２の結合エネルギーを持つトリハイドリノ分子イオンＨ３＋（１／ｐ）。（ｅ）ｐが２から１３７の整数であるときに、１５．３ｅＶ／（１／ｐ）２の約０．９から１．１倍の範囲内のような、約１５．３ｅＶ／（１／ｐ）２の結合エネルギーを持つジハイドリノ。及び、（ｆ）ｐが整数で、好ましくは２から１３７であるときに、１６．３ｅＶ／（１／ｐ）２の約０．９から１．１倍の範囲内のような、約１６．３ｅＶ／（１／ｐ）２の結合エネルギーを持つジハイドリノ。
【００７９】
本開示の更なる実施例によれば、以下のような水素種のうち少なくとも１つの増加した結合エネルギー水素種を含む化合物が提供される。（ａ）全エネルギーは、次式のような結合エネルギーを持つが、ここで、ｐは整数であり、は換算プランク定数であり、ｍｅは電子の質量であり、ｃは真空中の光の速度であり、そして、μは換算原子核質量であり、その次式の次の式のエネルギーの約０．９から１．１倍の範囲内を持つジハイドリノ分子イオン。
【数６５】
2018067536.tif 000069
【数６６】
2018067536.tif 000070
【数６７】
2018067536.tif 000071
は換算プランク定数であり、ｍｅは電子の質量であり、ｃは真空中の光の速度であり、そして、μは換算原子核質量である、ジハイドリノ。
【数６８】
2018067536.tif 000072
及び、（ｂ）全エネルギーは、次式のような結合エネルギーを持つが、ｐは整数であり、ａ０はボーアの半径であるとこと、次式の下の式のようなエネルギーの約０．９から１．１倍の範囲内であるエネルギーを持つジハイドリノ分子。
【数６９】
2018067536.tif 000073
【００８０】
本開示の１つの実施例によると、化合物が負に荷電する増加した結合エネルギーを持つ水素種から成るところ、その化合物は、陽子、通常のＨ２＋又は通常のＨ３＋のような、１又はそれ以上の陽イオンを更に含む。
【００８１】
少なくとも１つのハイドリノ水素化物イオンを含む化合物を調製するための方法がここに提供される。そのような化合物は、以下において、「ハイドリノ水素化物化合物」と称される。その方法は、約１３．６ｅＶ／（１／ｐ）２の結合エネルギーを持つ増加した結合エネルギーを持つ水素原子を生成するために、約（ｍ／２）・２７ｅＶの正味の反応エンタルピーを持っている触媒と、原子水素とを反応させるステップを含む。ここで、ｍは１を超える整数であるが、好ましくは４００未満の整数である。このとき、ｐは整数で、好ましくは２から１３７の整数である。触媒作用のさらなる生成物はエネルギーである。増加した結合エネルギー水素原子は、電子源と反応することができ、増加した結合エネルギーを持つ水素化物イオンを生産する。増加した結合エネルギーを持つ水素化物イオンは、１以上の陽イオンと反応することができ、少なくとも１つの増加した結合エネルギーの水素化物イオンを含む化合物を生産する。
【００８２】
新規な水素組成物の物質は以下のものを含むことができる。
（ａ）結合エネルギーを有する少なくとも１つの中性、陽性、又は陰性の水素種（以下、「結合エネルギー増大水素種」という）であって、この結合エネルギーは、
（ｉ）対応する通常の水素種の結合エネルギーより大きいか、又は、
（ｉｉ）通常の水素種の結合エネルギーが周囲条件（標準温度及び圧力（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ａｎｄ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）、ＳＴＰ）での熱エネルギーより低いか、又は、負であるのて、不安定であるか、又は、観察されない対応する通常の水素種に対する如何なる水素種の結合エネルギーよりも大きい、水素種、及び、
（ｂ）少なくとも１つの他の元素。以下、本開示の化合物は「結合エネルギー増大水素化合物」という。
【００８３】
この文脈における「他の元素」は、結合エネルギー増大水素種以外の元素を意味する。従って、他の元素は、通常の水素種又は水素以外の任意の元素となり得る。１つの群の化合物において、他の元素及び結合エネルギー増大水素種は中性である。別の群の化合物において、他の元素及び結合エネルギー増大水素種は、他の元素がバランスをとる電荷を提供して中性の化合物を形成するように荷電している。前者の群の化合物は、分子結合及び配位結合によって特徴付けられ、後者の群は、イオン結合によって特徴付けられる。
【００８４】
また、提供される新規な化合物及び分子イオンは以下のものを含む。
（ａ）次のような総エネルギーを有する少なくとも１つの中性、陽性、又は陰性の水素種（以下、「結合エネルギー増大水素種」とする）であるが、この総エネルギーは、
（ｉ）対応する通常の水素種の総エネルギーより大きいか、又は、
（ｉｉ）通常の水素種の総エネルギーが周囲条件での熱エネルギーより低い、又は負であるので、対応する通常の水素種は不安定であるか、又は観測できない、如何なる水素種の総エネルギーより大きい、水素種；及び、
（ｂ）少なくとも１つの他の元素。
水素種の総エネルギーは、水素種から全ての電子を除去するエネルギーの合計である。本開示による水素種は、対応する通常の水素種の総エネルギーより大きい総エネルギーを持つ。本開示による増加した全エネルギーを持つ水素種がまた、「結合エネルギー増大水素種」とされる。たとえ、増大した総エネルギーを有する水素種のいくつかの実施例が、対応する通常の水素種の第１の電子結合エネルギーより小さい第１の電子結合エネルギーを持っていたとしてもである。例えば、ｐ＝２４に対する式（５７−５８）の水素化物イオンは、通常の水素化物イオンの第１の結合エネルギーより小さい第１の結合エネルギーを有し、一方、ｐ＝２４に対する式（５７−５８）の水素化物イオンの総エネルギーが、対応する通常の水素化物イオンの総エネルギーよりもかなり大きい。
【００８５】
また、ここで提供される新規な化合物及び分子イオンは以下のものを含む。
（ａ）結合エネルギーを有する複数の中性、陽性、又は陰性の水素種（以下、「結合エネルギー増大水素種」という）であって、この結合エネルギーは、
（ｉ）対応する通常の水素種の結合エネルギーより大きいか、又は、
（ｉｉ）通常の水素種の結合エネルギーは周囲条件での熱エネルギーより低いか、又は負であるので、対応する通常の水素種は不安定であるか、観測できない、如何なる水素種の結合エネルギーより大きい、水素種；及び、
（ｂ）オプションとして、１つの他の元素。以下、本開示の化合物は「結合エネルギー増大水素化合物」とする。
結合エネルギー増大水素種は、１つ以上のハイドリノ原子を、１以上の電子、ハイドリノ原子、前記結合エネルギー増大水素種の少なくとも１つを含む化合物、並びに少なくとも１つの他の原子、分子、若しくは結合エネルギー増大水素種以外のイオンと反応させることで形成することが可能である。
【００８６】
また、提供する新規な化合物及び分子イオンは以下のものを含む。
（ａ）総エネルギーを有する複数の中性、陽性、又は陰性の水素種（以下、「結合エネルギー増大水素種」という）であって、この総エネルギーは、
（ｉ）通常の分子水素の総エネルギーより大きいか、又は、
（ｉｉ）通常の水素種の総エネルギーは周囲条件での熱エネルギーより低いか、負であるので、対応する通常の水素種は不安定であるか、又は観測できない、如何なる水素種の総エネルギーより大きい、水素種；及び、
（ｂ）オプションとして、１つの他の元素。以下、本開示の化合物は「結合エネルギー増大水素化合物」という。
【００８７】
ある実施例において、提供される化合物は、（ａ）ｐ＝２から２３までに対して、通常の水素化物イオンの結合（約０．８ｅＶ）より大きく、ｐ＝２４にたいしては、それよりも小さい、式（４９−５０）に従う結合エネルギーを有する水素化物イオン（「結合エネルギー増大水素化物イオン」又は「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）より大きい結合エネルギーを有する水素原子（「結合エネルギー増大水素原子」又は「ハイドリノ」）；（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（「結合エネルギー増大水素分子」又は「ジハイドリノ」）；及び（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（「結合エネルギー増大分子水素イオン」又は「ハイドリノ分子イオン」）から選択される少なくとも１つの結合エネルギー増大水素種からなる。
【００８８】
ＩＩ．パワー・リアクター及びシステム
本開示のもう１つの実施例に従って、エネルギー及びより低いエネルギー水素種を生成する水素触媒反応器（リアクター）を提供する。図１に示すように、水素触媒反応器７０は、エネルギー反応混合物７４、熱交換器８０、並びに、蒸気発生器８２及びタービン９０等の動力変換器を含む容器７２からなる。ある実施例において、触媒作用は、より低いエネルギーの水素である「ハイドリノ」を形成し、パワーを生産するように、源７６からの原子の水素を触媒７８と反応させることを含む。水素と触媒からなる反応混合物が反応し、より低いエネルギーの水素が形成されるとき、熱交換器８０は触媒反応により放出された熱を吸収する。その熱交換器は、蒸気発生器８２と熱を交換する。蒸気発生器８２は、交換器８０から熱を吸収して蒸気を生成する。更に、エネルギー反応器７０は、蒸気発生器８２からの蒸気を受け取り、蒸気エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機９７へ機械的なパワーを提供するタービン９０を含むが、この電気エネルギーは負荷（ロード）９５によって、仕事を生産するために或いは消散のために、受け取られることができる。ある実施例において、反応器は、熱を負荷に移動させるヒートパイプで少なくとも一部は包囲されてよい。この負荷は電気を生産するスターリング機関又は蒸気機関であってもよい。このスターリング機関又は蒸気機関は、移動しないパワー又は移動のパワーのために使用されてよい。或いは、水素化物の電気的な又は電気的なシステムが、移動しないパワー又は移動のパワーのために熱を電気に変換してもよい。分配されるパワー及び動的な応用のための妥当な蒸気機関は、サイクロン・パワー・テクノロジー・マーク・Ｖ・エンジン（Ｃｙｃｌｏｎｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｍａｒｋ  Ｖ  Ｅｎｇｉｎｅ）である。他の変換機は、当業者に知られている。例えば、システムは、熱電変換器又は熱電子発電器を含んでよい。反応器は、多管反応器アセンブリの１つであってよい。
【００８９】
ある実施例において、反応混合物７４は、供給通路６２を通して供給される燃料のような、エネルギー放出材料７６を含む。反応混合物は、水素同位体原子源、分子水素同位体源、及びより低いエネルギーの原子の水素を形成するように約ｍ・２７．２ｅＶ（ｍは整数であり、そ好ましくは４００未満の整数である）を共鳴的に取り除く触媒７８の源を含むが、ここで、より低いエネルギーの原子の水素への反応が触媒に水素を接触させることで起こる。触媒は溶解状態、液体、気体、又は固体状態であってよい。触媒作用は、熱などの形態でエネルギーを放出し、より低いエネルギーの水素同位体原子、より低いエネルギーの水素分子、水素化物イオン、及びより低いエネルギーの水素化合物のうち少なくとも１つを形成する。従って、パワー・セルもまた、より低いエネルギーの水素化学反応器を含む。
【００９０】
水素源は、水素ガス、熱解離等を含む水の解離物、水の電気分解物、水素化物由来の水素、又は金属水素溶液由来の水素であり得る。もう１つの実施例において、エネルギーを放出する材料７６の分子水素は、混合物７４から触媒を分離する分子水素により原子の水素へと解離される。このような解離触媒又は解離体はまた、水素、ジュウテリウム、又はトリチウム原子及び／又は分子をも吸収し、例えば、パラジウム及びプラチナ等の貴金属の元素、化合物、合金、若しくは混合物、モリブデン及びタングステン等の耐火金属、ニッケル及びチタニウム等の遷移金属、並びにニオブ及びジルコニウム等の内部遷移金属を含んでよい。好ましくは、解離体は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｅ、若しくはＲｈ等の貴金属、又はＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２上のＮｉ、あるいはこれらの組み合わせといった大きな表面積を有する。
【００９１】
ある実施例では、ｔ及びｍが各々整数であるところ、ｔ電子のイオン化エネルギーの合計が約ｍ・２７．２ｅＶであるように、原子又はイオンから連続エネルギーレベルへとｔ電子のイオン化によって、触媒が提供される。触媒はまた、関与したイオン間をｔ電子が移動することでも提供され得る。ｔ電子が１つのイオンから別のイオンへと移動することで、反応の正味エンタルピーが提供され、このことにより、電子受容イオンのｔ電子のイオン化エネルギー分が差し引かれた電子供与イオンのｔイオン化エネルギーの合計が約ｍ・２７．２ｅＶに等しくなるが、ここではｔ及びｍは各々整数である。別の実施例では、触媒は、水素に結合した原子Ｍを有するＮａＨなどのＭＨから成り、Ｍ−Ｈ結合エネルギー及びｔ電子のイオン化エネルギーを合算し、ｍ・２７．２ｅＶのエンタルピーが生成される。
【００９２】
ある実施例において、触媒の源は、およそ（ｍ／２）・２７．２ｅＶにプラス／マイナス１ｅＶの正味のエンタルピーを典型的に提供する、触媒供給通路６１を通して供給される触媒材料７８からなる。触媒は、原子の水素及びハイドリノからエネルギーを受取るハイドリノ、分子、イオン、及び原子を含む。実施例において、触媒は、ＡｌＨ、ＢｉＨ、ＣｌＨ、ＣｏＨ、ＧｅＨ、ＩｎＨ、ＮａＨ、ＲｕＨ、ＳｂＨ、ＳｅＨ、ＳｉＨ、ＳｎＨ、Ｃ２、Ｎ２、Ｏ２、ＣＯ２、ＮＯ２、及びＮＯ３の分子から選択される、そして、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｋｒ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｃｓ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｐｂ、Ｐｔ、Ｋｒ、２Ｋ＋、Ｈｅ＋、Ｔｉ２＋、Ｎａ＋、Ｒｂ＋、Ｓｒ＋、Ｆｅ３＋、Ｍｏ２＋、Ｍｏ４＋、Ｉｎ３＋、Ｈｅ＋、Ａｒ＋、Ｘｅ＋、Ａｒ２＋、Ｈ＋、Ｎｅ＋、Ｈ＋の原子又はイオンから選択される、少なくとも１つの種を含んでよい。
【００９３】
パワー・システムのある実施例において、熱交換媒体を有する熱交換器により熱が除去される。その熱交換器は水冷壁で、媒体は水でよい。空間及び工程の加熱のために、熱が直接移動されてよい。或いは、水のような熱交換媒体が、蒸気への変換といった相変化を受ける。この変換は蒸気発生器内でなされてもよい。蒸気は、蒸気タービン及び発生器などの熱機関内で電気を発生させるために使用してもよい。
【００９４】
本開示による燃料を再利用又は再生するための水素触媒エネルギー及びより低いエネルギーの水素種の生成反応器５の実施例は、図２に示してあり、水素−ジハイドリノ気体分離器１９、燃料再利用器１８、水補給源１７、水凝縮器１６、タービン１４のようなパワー・コンバーター、蒸気パイプ及び蒸気発生器１３、水素源１２、オプションとして蒸発させられ得る溶媒、触媒の源、水素の源の混合物であってよい燃料反応混合物１１を含むボイラー１０を含む。ステップ１では、ハイドリノ及びより低いエネルギーの水素生成物を形成するように、水素の源及び触媒の源を含む、多相からなる気体の、液体の、個体の、又は、不均一系の混合物の１つのような燃料が反応する。ステップ２では、使用済み燃料を再処理し、熱的パワー発生を維持するため、ボイラー１０へ再供給する。ボイラー１０で発生させた熱は、パイプ及び蒸気発生器１３内で蒸気を形成し、該蒸気はタービン１４へ配送され、発生器にパワーを供給することで順次に電気を生成する。ステップ３において、水は水の凝縮器１６により凝縮される。如何なる水の損失も、熱から電力への変換を維持するために、サイクルを完了するように水の源１７により補われる。ステップ４において、ハイドリノ水素化物化合物及びハイドリノ・ガスのような、より低いエネルギーの水素の生成物は除去されてよく、反応しなかった水素は、再利用される燃料を補うために消費された燃料に再追加されるように、燃料再利用器１８又は水素源１２へ戻されてよい。ガス生成物及び反応しなかった水素は、水素−ジハイドリノガス分離器１９で分離されてよい。如何なる生成物ハイドリノ水素化物化合物も、燃料再利用器１８を用いて、分離され取り除かれてよい。処理は、ボイラー内で行われてよく、又は、外部的にボイラーに戻された燃料を使って行われてよい。このようにして、システムはさらに、使用済み燃料の除去、再生、及び再供給を達成するために、反応物及び生成物を移動させる気体及び固体輸送体の少なくとも１つを含んでもよい。ハイドリノの形成において使用された分を補給する水素は、燃料再処理中に源から追加され、及び、再利用、未使用水素が含まれてもよい。再利用燃料は、電気を発生するためにパワー・プラントを駆動するように熱的なパワーの生産を維持する。
【００９５】
反応物の劣化を最小化するように、水素添加並びに分離及び添加若しくは置換して、連続モードにおいて、反応器を稼動してよい。或いは、反応した燃料を生成物から連続的に再生する。後者のスキームの１つの実施例において、反応混合物は、ハイドリノを形成するように更に反応する原子の又は分子の触媒及び原子の水素の反応物を生成できる種を含み、触媒及び原子の水素の生成により形成される生成物種は、少なくとも水素とその生成物を反応させるステップにより再生できる。ある実施例において、反応器は、流動化反応器部分を更に含んでよい移動床反応器を含み、ここで、反応物は、連続的に供給され、副産物は除去されて再生され反応器にもどされる。ある実施例において、反応物が再生される際に、ハイドリノ水素化物化合物又はジハイドリノ分子のような、より低いエネルギーの水素生成物は回収される。更に、ハイドリノ水素化物イオンは、他の化合物へと形成されるか、又は、反応物の再生中、ジハイドリノ分子へと変換されてもよい。
【００９６】
反応器は更に、溶媒を蒸発させるなどして生成物混合体の成分を分離する分離器を、それが存在するのであれば、含んでよい。分離器は、例えば、大きさなどの物理的特性の違いにより機械的に分離する篩から成る。分離器は、サイクロン分離器など、混合物の成分の密度の違いを利用する分離器であってもよい。例えば、炭素、Ｅｕのような金属、ＫＢｒのような無機生成物から選択される群の少なくとも２つは、強制不活化ガスのような妥当な媒体中で、及び、遠心力にもより、密度の違いに基づいて分離されることができる。成分の分離は、誘電率や帯電性の違いに基づいてもよい。例えば、炭素は、電場により混合物から除去で、前者への帯電の適用に基づき、金属から分離し得る。１つ以上の成分の混合物が磁性である場合、磁石を使用して分離が達成されてもよい。一続きの強磁石のみ、又は１つ以上の篩と組み合わせて混合物を攪拌し、磁性粒子の磁石への強い吸着性又は引力、及び粒子を２つに分類するサイズ差の少なくとも１つに基づいて分離を行うことも可能である。篩及び付与された磁界を使用した実施例において、後者は重力に付加的な力を加え、篩を通り抜けた小さい磁性粒子を得る。このとき混合物の他の粒子はサイズが大きいために篩に残る。
【００９７】
反応器は、差動位相変化又は反応に基づいて、１つ以上の成分を分離する分離器を更に含んでもよい。ある実施例において、相変化は、ヒーターを使用した溶融を含み、液体は、重力ろ過、加圧ガスで補助したろ過、遠心分離、及び真空処理などの当技術分野で公知の方法で固体から分離される。反応は、水素化物分解のような分解又は水素化物を形成する反応を含み、分離は、それぞれ、対応する金属を溶融し、その後分離し、水素化物粉末を機械的に分離して行ってもよい。後者は篩により実行し得る。ある実施例において、相変化又は反応は、所望の反応物又は中間体を生成するかもしれない。特定の実施例において、如何なる所望の分離工程をも含む再生は、反応器の内又は外で生じる場合がある。
【００９８】
当業者に公知の他の方法は、日常的に行われている実験を応用して本開示の分離に利用することが可能である。一般に、機械的分離は、４つの群：沈降、遠心分離、ろ過、及び篩分けに分類できる。１つの実施例において、粒子の分離は、篩分け及び分類器の使用の少なくとも１つにより達成される。生成物を望ましく分離するために、粒子のサイズ及び形状は出発物質において選択されてよい。
【００９９】
パワー・システムは、更に、反応セルの温度より低い値で表面の温度を制御する温度制御により触媒蒸気圧を維持する触媒濃縮器を含んでもよい。表面温度は、触媒の蒸気圧を望ましいものにする所望の温度の値に維持される。ある実施例において、触媒濃縮器はセル内の管格子である。熱交換器に関する実施例において、熱移動媒体の流速は、主要な熱交換器より低い所望の温度で濃縮器を維持する速度に調節されてもよい。ある実施例において、作動媒体は水であり、濃縮器がより低い所望の温度になるように、濃縮器では流速が水冷壁より高い。空間及び工程加熱又は蒸気への変換のために、作動媒体の分かれた流れは再結合され移動されてもよい。
【０１００】
本開示のセルは、ここで開示される触媒、反応混合物、方法、及びシステムを含み、ここではそのセルは、反応を活性化し、開始し、伝播し、及び／又は、維持し、そして、反応物を再生するように、反応器及び少なくとも１つの構成要素として機能する。本開示によれば、セルは、少なくとも１種の触媒又は触媒の源、少なくとも１種の原子の水素の源、及び容器を含む。本開示の、共晶塩電気分解セルのような反応器、プラズマ電気分解反応器、障壁電極反応器、ＲＦプラズマ反応器、加圧ガス・エネルギー反応器、好ましくはパルス放電でより好ましくはパルスピンチプラズマ放電であるガス放電エネルギー反応器、並びにグロー放電セルとマイクロ波及び／又はＲＦプラズマの組合せ反応器は、水素源と；反応物間の反応によるハイドリノ反応を生じさせるこれらの状態のいずれかにある固体状、溶解状、液状、気体状、及び不均一系の触媒源又は反応物の１つと；水素と触媒とを接触させるか、或いはＭ又はＭＨ（Ｍはアルカリ金属）のような触媒の反応により、より低いエネルギーの水素を形成する反応が起こるところ、少なくとも水素及び触媒を含み、又は、反応物を含む容器と；及び、オプションとして、より低いエネルギーの水素の生成物を除去するための成分と、を含む。ある実施例において、より低いエネルギー状態の水素を形成する反応が、酸化反応により促進される。酸化反応は、触媒から電子を受け取ること、及び原子の水素からのエネルギーの受容により形成される高電荷カチオンを中性化することのうち少なくとも１つによって、ハイドリノ形成反応速度を高める場合がある。従って、これらのセルは、このような酸化反応を起こす方式で操作されてよい。ある実施例において、電気分解又はプラズマ・セルは、アノードで酸化反応を起こす場合があり、ここでは散布などの方法により提供された水素及び触媒が反応し、関連する酸化反応を介してハイドリノを形成する。更なる実施例において、セルは、上げられた温度にあってもよいフィラメントのような接地された導体を含む。フィラメントには電力が与えられてよい。フィラメントのような導体は、セルに対して電気的に浮いていてよい。ある実施例において、フィラメントのような熱導体は、電子を放出し、また、触媒からイオン化された電子に対して接地としても機能する。放出された電子は、イオン化された触媒を中和することができるであろう。ある実施例において、セルは更に、ハイドリノ反応の速度を増加するために、イオン化された触媒から、イオン化された電子を逸らせるような磁石を含む。
【０１０１】
水溶性の電解質セルの実施例において、カソード及びアノード分離は、アノードからの酸素がカソードからの水素と反応して、少なくとも１つのＯＨラディカル（表３）と水素を形成し、それはハイドリノを形成するように触媒の源又は触媒の源として機能する。原子を含むかもしれない酸素及び水素が、電解質中で反応するかもしれず、また、酸素が少なくとも１つの電極表面で反応するかもしれない。電極は、ＯＨラディカル及びＨ２Ｏの少なくとも１つを形成するように、触媒的であるかもしれない。ＯＨラディカル及びＨ２Ｏの少なくとも１つがまた、アノードでＯＨ−の酸化によって、又はカソードでＨ＋及びＯ２を含む１つのような還元反応によって形成するかもしれない。ＭＯＨ（Ｍ＝アルカリ金属）のような電解質は、ＯＨ及びＨ２Ｏ触媒の少なくとも１つによって形成されるハイドリノの生産を最適化するように選択される。燃料電池実施例において、酸素及び水素は、ハイドリノを形成するＯＨラディカル及びＨ２Ｏの少なくとも１つを形成するように反応されるかもしれない。Ｈ＋は、ハイドリノを形成するように反応するＯＨラディカル及びＨ２Ｏの少なくとも１つを形成するように、Ｏ２の存在下で、カソードで還元されるかもしれず、或いは、Ｏ２−は、ＯＨ及びＨ２Ｏの少なくとも１つを形成するように水素の存在下でアノードで酸化されるかもしれない。
【０１０２】
ＭＯＨ（Ｍ＝アルカリ金属）のような電解質は、ＯＨ及びＨ２Ｏの少なくとも１つのような触媒によってハイドリノの生産を最適化するように選択される。実施例において、電解質の濃度は０．５Ｍから飽和迄と高い。実施例において、電解質は、飽和したＬｉＯＨ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＲｂＯＨ、又はＣｓＯＨのように飽和した水酸化物である。アノード及びカソードは、電気分解の間塩基性で安定である。例示的な電気分解セルは、［Ｎｉ／ＫＯＨ（飽和水溶液）／Ｎｉ］及び［ＰｔＴｉ／ＫＯＨ（飽和水溶液）／Ｎｉ］のようなカソード又は、ニッケル及びＰｔ／Ｔｉのようなニッケル又は貴金属アノードを含む。電解質をパルスすることはまた、過渡的に、カソードで高いＯＨ−濃度を生成するが、妥当なカソードは、パルスの少なくともオフ相の間、ＯＨ及びＨ２Ｏ触媒の少なくとも１つの形成を有利にする水素化物を形成する金属である。実施例において、電解質は、Ｋ２ＣＯ３．のようなアルカリ炭酸塩のような炭酸塩を含む、又は、追加的に含む。電気分解中に、パーオキシ（ｐｅｒｏｘｙ）種は、触媒として機能するＨ２Ｏを形成するかもしれず、又は、ハイドリノを形成するための触媒又は触媒源として機能するＯＯＨ−又はＯＨの源であるかもしれないアルカリ過炭酸塩又はペルオキソ炭酸のようなものを形成するかもしれない。
【０１０３】
Ｈは、Ｎａ２＋及びＫ３＋のような触媒イオンの形成から電子と反応して各々を安定化するかもしれない。Ｈは、Ｈ２と解離体との反応により形成されてよい。ある実施例において、Ｐｔ／Ｔｉのような水素解離体は、ＮａＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ、ＮａＨ  ＭｇＨ２  ＴｉＣ、ＫＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ、ＫＨ  ＭｇＨ２  ＴｉＣ、ＮａＨ  Ｍｇ  Ｈ２、及び  ＫＨ  Ｍｇ  Ｈ２のようなハイドリノ反応物に添加される。更に、Ｈは、セルにおいてＰｔ又はＷフィラメントのような熱フィラメントを用いることにより生成されてよい。Ｈｅのような希ガスは、再結合のためにＨの半減期を増大させることによりＨ原子密度を増加させるように添加されてよい。多くのガス状の原子は、高い電子親和力を持ち、触媒イオン化から電子捕捉剤として機能することができる。ある実施例において、１以上の原子が反応混合物に供給される。ある実施例において熱フィラメントが原子を供給する。電子親和力（）で加熱することにより蒸発する適当な金属及び元素は、Ｌｉ（０．６２ｅＶ）、Ｎａ（０．５５ｅＶ）、Ａｌ（０．４３ｅＶ）、Ｋ（０．５０ｅＶ）、Ｖ（０．５３ｅＶ）、Ｃｒ（０．６７ｅＶ）、Ｃｏ（０．６６ｅＶ）、Ｎｉ（１．１６ｅＶ）、Ｃｕ（１．２４ｅＶ）、Ｇａ（０．４３ｅＶ）、Ｇｅ（１．２３ｅＶ）、Ｓｅ（２．０２ｅＶ）、Ｒｂ（０．４９ｅＶ）、Ｙ（０．３０ｅＶ）、Ｎｂ（０．８９ｅＶ）、Ｍｏ（０．７５ｅＶ）、Ｔｃ（０．５５ｅＶ）、Ｒｕ（１．０５ｅＶ）、Ｒｈ（１．１４ｅＶ）、Ｐｄ（０．５６ｅＶ）、Ａｇ（１．３０ｅＶ）、Ｉｎ（０．３ｅＶ）、Ｓｎ（１．１１ｅＶ）、Ｓｂ（１．０５ｅＶ）、Ｔｅ（１．９７ｅＶ）、Ｃｓ（０．４７ｅＶ）、Ｌａ（０．４７ｅＶ）、Ｃｅ（０．９６ｅＶ）、Ｐｒ（０．９６ｅＶ）、Ｅｕ（０．８６ｅＶ）、Ｔｍ（１．０３ｅＶ）、Ｗ（０．８２ｅＶ）、Ｏｓ（１．１ｅＶ）、Ｉｒ（１．５６ｅＶ）、Ｐｔ（２．１３ｅＶ）、Ａｕ（２．３１ｅＶ）、Ｂｉ（０．９４ｅＶ）である。２原子及びより多い多原子種は、多くの場合類似した電子親和力を持ち、適当な電子受容体でもある。適当な２原子電子受容体は、Ｎａ２（０．４３ｅＶ）及びＫ２（０．４９７ｅＶ）であり、気体状のＮａ及びＫの優性型である。
【０１０４】
Ｍｇは、安定な陰イオン（電子親和力ＥＡ＝０ｅＶ）を形成しない。このように、それは、中間の電子受容体として機能するかもしれない。触媒及びＫＨ、ＮａＨまたはＢａＨのようなＨの源、例えばアルカリ土類金属のような還元剤、ＴｉＣのような支持体、アルカリ又はアルカリ土類金属ハロゲン化物のような酸化剤のうち少なくとも２つを含む混合物中にハイドリノを形成するように、Ｍｇは反応物として機能してよい。安定な陰イオンを形成しない他の原子は、イオン化触媒からの電子を受け入れるための中間体としても機能することができるであろう。電子は、Ｈからのエネルギー移動により形成されるイオンへ移動させられてよい。電子はまた、酸化剤へも移動させられてよい。０ｅＶの電子親和力を持つ適当な金属は、Ｚｎ、Ｃｄ、及びＨｇである。
【０１０５】
ある実施例において、反応物は、触媒又は触媒の源、ＮａＨ、ＫＨまたはＢａＨのような水素の源、オプションとしてＭｇ及びＭｇＨ２のようなアルカリ土類金属又は水素化物のような還元剤、炭素、炭化物、又はホウ化物のような支持体、並びに、ハロゲン化金属又は水素化物のような酸化剤を含んでよい。適当な炭素、炭化物、及びホウ化物は、カーボンブラック、Ｐｄ／Ｃ、Ｐｔ／Ｃ、ＴｉＣ、Ｔｉ３ＳｉＣ２、ＹＣ２、ＴａＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＳｉＣ、ＷＣ、Ｃ、Ｂ４Ｃ、ＨｆＣ、Ｃｒ３Ｃ２、ＺｒＣ、ＣｒＢ２、ＶＣ、ＺｒＢ２、ＭｇＢ２、ＮｉＢ２、ＮｂＣ、及び、ＴｉＢ２である。ある実施例において、反応混合物は、触媒から電離された電子を導通する電極と接触している。電極は、セル本体であってもよい。電極は、ステンレス・スチール（ＳＳ）・ウールのような大表面積を持つ電気的な導電体を含んでよい。電極への導通は、ＴｉＣのような金属炭化物のような導電性支持体を通してもよい。電極は、正にバイアスされてよく、中心線電極のようなセルの中で対電極に更に接続されてよい。対電極は、反応物から切り離されてよく、第１の正にバイアスされた電極を通して導通される電流のための戻し通路を提供してよい。リターン電流は、アニオン（陰イオン）を含んでよい。アニオンは、対電極で還元により形成されてよい。アニオンは、Ｎａ−、Ｋ−、Ｎａ２−のような原子の又は２原子のアルカリ金属アニオンを含んでよい。Ｎａ２又はＫ２のような金属蒸気は、例えば、約３００℃から１０００℃の範囲のような昇温された温度にセルを維持することにより、ＮａＨ又はＫＨのような金属又は水素化物から形成されて維持されてよい。アニオンは、原子の水素から形成されるＨ−を更に含んでよい。還元速度は、大きな表面積を持つ電極を用いることにより、増大化されるかもしれない。ある実施例において、セルは、Ｐｔ／Ｔｉ、フィラメント、又はガス放電のような化学的解離体のような解離体を含んでよい。電極、解離体、又はフィラメントは、一般に、気体の種のような種を還元するために電子エミッターを含む。電子エミッターは、それをコーティングすることにより、電子のより効率的な源とされるかもしれない。適当なコーティングされたエミッターは、トリエーテッドＷ又はＳｒ又はＢａでドープされた金属電極又はフィラメントである。低出力放電は、電流制限の外部電源供給を用いる電極の間で維持されてよい。
【０１０６】
液体燃料セルの実施態様では、セルのパワーに相対して、燃料を再生するパワーに関して溶媒分解速度がごくわずかであるような温度でセルを運転する。この場合、蒸気サイクルを使用するなどの従来の方法でパワー変換の効率が十分になり、低沸点作動媒体を使用できる温度より低い温度である。別の実施態様では、作動媒体の温度は熱ポンプを使用して上昇させてもよい。従って、空間及び工程熱処理は周囲条件以上の温度で操作する動力セルを使用して行われ、作動媒体は熱ポンプなどの部材により温度が上昇する。温度が十分に上昇すると、液相から気相へと転移が起こり、気体は圧力体積（ＰＶ）の操作に使用でき得る。ＰＶ操作は発生器に動力供給し、電気を生成することを含む。その後、媒体を濃縮し、濃縮した作動媒体を反応器セルに戻し、再加熱し、動力ループで再循環させてよい。
【０１０７】
反応器の実施態様では、液相及び固相を含む不均一系触媒混合物は反応器を経て流れる。その流れはポンプ作用により達成され得る。混合物はスラリーであってよい。混合物は熱領域で加熱され、それにより水素のハイドリノへの触媒作用が、熱領域を維持するため熱を放出する。生成物は熱領域から流れ、反応混合物は生成物から再生され得る。別の実施態様では、不均一系混合物の少なくとも１種の固体は重力送りにより反応器へと流れる場合もある。溶媒は、１種以上の固体を、別々に、あるいは組み合わせて反応器へと流してよい。反応混合物は、解離体、高表面積（ＨＳＡ）材料、Ｒ−Ｎｉ、Ｎｉ、ＮａＨ、Ｎａ、ＮａＯＨ及び溶媒の群の少なくとも１つを含んでよい。
【０１０８】
ある実施態様では、１種以上の反応物、好ましくはハロゲン源、ハロゲンガス、酸素源又は溶媒を他の反応物の混合体に注入する。注入は、ハイドリノ形成反応からの過剰なエネルギー及び動力を最適化するために制御する。注入のセル温度及び注入速度は最適化するために制御できる。他の工程のパラメーター及び混合を制御し、プロセス工学の当業者に公知の方法によりさらに最適化する。
【０１０９】
動力変換では、各セル型は熱エネルギー又はプラズマを機械動力又は電気動力にする公知の任意の変換器とつなげてもよく、例えば熱エンジン、蒸気又はガスタービンシステム、スターリングエンジン又は熱電子もしくは熱電変換器が挙げられる。さらに、プラズマ変換器は磁気鏡電磁流体動力変換器、プラズマ力学的動力変換器、ジャイロトロン、光子集積マイクロ波動力変換器、電荷ドリフト動力又は光電子変換器を含む。ある実施態様では、セルは内部燃焼エンジンの少なくとも１つのシリンダーを含む。
【０１１０】
ＩＩＩ．水素ガスセル、及び固体、液体、及び不均一系燃料反応器
本開示の実施態様に従って、ハイドリノと動力を生成する反応器は反応器セルの形態をとる。本開示の反応器は図３に示す。反応物のハイドリノは触媒との触媒反応により提供される。触媒作用は気相で、又は固体状態もしくは液体状態で起こる。
【０１１１】
図３の反応器は、真空又は大気より高い圧力になることが可能なチャンバー２６０を有する反応槽２６１から成る。チャンバー２６０と連通する水素源２６２は、水素供給路２６４を経由して水素をチャンバーに送達する。制御装置２６３を設置し、水素供給路２６４経由を経由して水素が槽へ流れる圧力及び流量を制御する。圧力センサー２６５は槽内の圧力を監視する。真空ポンプ２６６は、真空ライン２６７を経てチャンバーを空にするために使用する。
【０１１２】
ある実施態様では、触媒作用はガス相で起こる。触媒はセルの温度を高温に維持することでガス状にできる。この温度は触媒の蒸気圧を順に決定する。原子及び／又は分子水素反応物も、任意の圧力範囲での所望の圧力で維持される。ある実施態様では、圧力は大気より低く、約１０ミリトルから約１００トルの範囲が好ましい。別の実施態様では、所望の操作温度で維持されるセル中で金属源などの触媒源と金属水素化物などの対応する水素化物との混合物を維持することで圧力が決定する。
【０１１３】
ハイドリノ原子を生成するのに適した触媒源２６８を触媒容器２６９に入れ、加熱して気体状触媒を形成することが可能である。気体状触媒を触媒容器２６９から反応チャンバー２６０に通すため、反応槽２６１は触媒供給路２７０を有する。あるいは、反応槽の内側にある舟形容器などの化学耐性開口容器に触媒を入れてもよい。
【０１１４】
水素源は水素ガスや分子水素とすることが可能である。分子水素解離触媒で水素を原子水素に解離することもできる。このような解離触媒又は解離体には例えばラネーニッケル（Ｒ−Ｎｉ）、試金石又は貴金属、及び支持体上の試金石又は貴金属が挙げられる。試金石又は貴金属はＰｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ及びＲｈで、支持体はＴｉ、Ｎｂ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２及びこれらの組み合わせのうち少なくとも１つであってよい。さらに、解離体は炭素上のＰｔ又はＰｄであり、これは水素過剰触媒、ニッケルファイバーマット、Ｐｄシート、Ｔｉスポンジ、Ｔｉ又はＮｉスポンジ又はマット上に電気めっきしたＰｔ又はＰｄ、ＴｉＨ、Ｐｔブラック及びＰｄブラック、モリブデン及びタングステンなどの耐火金属、ニッケル及びチタニウムなどの遷移金属、ニオブ及びジルコニウムなどの内部遷移金属、ならびに当業者に公知の他の同様な材料を含んでいてもよい。ある実施態様では、水素はＰｔ又はＰｄ上で解離する。チタニウム又はＡｌ２Ｏ３などの支持体金属にＰｔ又はＰｄを被覆してもよい。別の実施例において、解離剤はタングステン又はモリブデンのような高融点金属である、そして、解離材料は温度制御成分２７１によって高い温度に維持されるかもしれない。そして、それは図３の中で断面積で示すようにヒーターコイルの形をとるかもしれない。ヒーターコイルは、電源２７２で駆動される。好ましくは、解離材料は、セルの作動温度に維持される。解離をより効果的に行うために、さらに解離体の温度をセル温度以上に操作してもよい。温度が上昇すると、触媒が解離体上で濃縮するのを防ぐことができる。供給体２７４に動力供給される２７３などの熱フィラメントにより水素解離体も提供することが可能である。
【０１１５】
ある実施態様では、解離した水素原子が気体状触媒と接触してハイドリノ原子を生成するように水素解離が起こる。動力供給体２７６に動力供給される触媒容器ヒーター２７５を有する触媒容器２６９の温度を制御し、触媒蒸気圧を所望の圧力で維持する。触媒を反応器内の舟形容器に入れる場合、触媒の舟形容器の温度を調節し、舟形容器の動力供給を調整することで、触媒蒸気圧が所望の値で維持される。水素が２つのチャンバーを分離している壁２７８で水素の普及によってセルに供給されるかもしれないように、セル（透過セルと呼ばれる）は内部の反応チャンバ２６０と外の水素リザーバ２７７を更に含むかもしれない。セル温度は、電源２７２で動かされる加熱コイル２７１によって、望ましい作動温度で制御され得る。壁の温度は、拡散速度をコントロールするために、ヒーターを用いてコントロールされてよい。拡散速度は、水素リザーバで水素の圧力をコントロールすることによってさらにコントロールされてよい。
【０１１６】
或いは、反応ガス混合体と接触している弁が望ましい温度に維持されるように、セルは各々の入口又は出口で耐熱弁を更に含んでよい。触媒の圧力を欲求レベルに維持するために、水素源としての透過があるセルは、シールされてよい。さらにセルは低エネルギー水素種及び／又は結合エネルギー増加水素化合物を選択的に回収するゲッター又はトラップ２７９を含み、ジハイドリノガス生成物を放出するための選択的バルブ２８０をさらに含んでもよい。
【０１１７】
ある実施例において、固体燃料又は不均一系触媒燃料混合物２８１などの反応物は、ヒーター２７１で熱することにより槽２６０内で反応する。発熱反応物の少なくとも１つのような更なる反応物は、好ましくは速い速度で、セル２６０への容器２８２からコントロール弁２８３と接続２８４まで流れるかもしれない。更なる反応物は、ハロゲン元素の源、ハロゲン元素、酸素の源、又は溶媒であるかもしれない。反応物２８１は、添加した反応物と反応する種を含むこともあり得る。ハロゲンを添加し、反応物２８１でハロゲン化物を形成するか、あるいは、酸素源を反応物２８１に添加し、例えば酸化物を形成してもよい。
【０１１８】
触媒は原子リチウム、カリウム又はセシウム、ＮａＨ分子またはＨ分子、２Ｈ及びハイドリノ原子の群のうち少なくとも１つであり、触媒作用は不均化反応を含む。リチウム触媒は約５００〜１０００℃の範囲でセル温度を維持することで気体状になる。セルは約５００〜７５０℃の範囲で維持されることが好ましい。セル圧は大気より低く維持し、約１０ミリトルから約１００トルの範囲であることが好ましい。所望の操作温度が維持されているセル内で触媒金属、ならびにリチウムとリチウム水素化物、カリウムとカリウム水素化物、ナトリウムとナトリウム水素化物、及びセシウムとセシウム水素化物などの対応する水素化物の混合物を維持することによって、触媒及び水素圧の少なくとも１つが決定されることが最も好ましい。気相中の触媒は金属由来リチウム原子又はリチウム金属源を含んでいてよい。約５００〜１０００℃の操作温度範囲でリチウム金属及びリチウム水素化物の混合物で決定した圧力でリチウム触媒を維持することが好ましく、約５００〜７５０℃の操作温度範囲にあるセルでの圧力が最も好ましい。他の実施態様では、Ｋ、Ｃｓ、Ｎａ及びＢａはＬｉと置き換え、触媒は原子Ｋ、原子Ｃｓ、分子ＮａＨ及び分子ＢａＨである。
【０１１９】
触媒容器又は舟形容器から成る気体セル反応器の実施態様では、気体状Ｎａ、ＮａＨ触媒、又はＬｉ、Ｋ及びＣｓ蒸気などの気体状触媒は、セル蒸気源である容器又は舟形容器中の蒸気と比較して過剰に過熱した状態でセル内で維持する。１つの実施態様では、以下に開示された水素解離体、又は金属及び金属水素化物分子の少なくとも１つの解離体上で、過剰過熱蒸気は触媒の濃縮を抑制する。容器又は舟形容器からの触媒としてのＬｉを含む実施態様では、容器又は舟形容器はＬｉが気化する温度で維持する。Ｈ２は、容器温度でＬｉＨのモル分率を増加させる圧力より低い圧力で維持し得る。この条件を可能にする圧力及び温度は、当技術分野で公知である所与の等温線におけるＨ２圧対ＬｉＨモル分率のデータプロットから決定することが可能である。ある実施態様では、Ｌｉが壁又は解離体上で濃縮しないように解離体を含むセル反応チャンバーを高温で操作する。Ｈ２は容器からセルへと流動し、触媒輸送速度を高める。触媒容器からセルへ、その後セルから流出するような流動は、ハイドリノ生成物を除去し、反応のハイドリノ生成物阻害を防ぐ１つの方法である。他の実施例において、Ｋ、Ｃｓ、及び、Ｎａは、触媒が原子Ｋ、原子Ｃｓ、及び、分子ＮａＨであるところ、ＮａがＬｉに取って代わる。
【０１２０】
水素は水素源からの反応に供給する。例えば水素は、水素容器から浸透して供給される。水素容器の圧力は１０トル〜１０，０００トルであり、１００トル〜１０００トルが好ましく、大気圧程度の範囲が最も好ましい。セルは約１００℃〜３０００℃の温度、好ましくは約１００℃〜１５００℃の温度、最も好ましくは約５００℃〜８００℃の温度で操作する。
【０１２１】
水素源は、添加した水素化物を分解して得てもよい。浸透によりＨ２を提供するセルの設計は、密閉した槽内に入れた内部金属水素化物を含み、原子Ｈが高温で外部に浸透する設計である。槽はＰｄ、Ｎｉ、Ｔｉ又はＮｂを含んでもよい。ある実施態様では、水素化物を含むＮｂ管などの密閉管に水素化物を入れ、Ｓｗａｇｅｌｏｃｋなどのシール材で両端を密閉する。密閉する場合、水素化物はアルカリ又はアルカリ土類水素化物である。あるいは、内部水素化物試薬の場合だけでなく、この場合でも、水素化物は、塩類水素化物、チタニウム水素化物、バナジウム、ニオブ及びタンタル水素化物、ジルコニウム及びハフニウム水素化物、レアアース水素化物、イットリウム及びスカンジウム水素化物、遷移元素水素化物、金属間水素化物及びそれらの合金の群の少なくとも１つとすることが可能である。
【０１２２】
ある実施態様では、水素化物、及び各水素化物分解温度に基づいた±２００℃の操作温度は以下のリストのうち少なくとも１つから選択される：
レアアース水素化物は約８００℃の操作温度；ランタン水素化物は約７００℃の操作温度；ガドリニウム水素化物は約７５０℃の操作温度；ネオジム水素化物は約７５０℃の操作温度；イットリウム水素化物は約８００℃の操作温度；スカンジウム水素化物は約８００℃の操作温度；イッテルビウム水素化物は約８５０〜９００℃の操作温度；チタニウム水素化物は約４５０℃の操作温度；セリウム水素化物は約９５０℃の操作温度；プラセオジム水素化物は約７００℃の操作温度；ジルコニウム−チタニウム（５０％／５０％）水素化物は約６００℃の操作温度；Ｒｂ／ＲｂＨ又はＫ／ＫＨなどのアルカリ金属／アルカリ金属水素化物混合物は約４５０℃の操作温度；及びＢａ／ＢａＨ２などのアルカリ土類金属／アルカリ土類水素化物混合物は約９００〜１０００℃の操作温度。
【０１２３】
気体状の金属は二原子共有結合分子を含むことが可能である。本開示の目的はＬｉならびにＫ及びＣｓなどの原子触媒を提供することである。従って、反応器はさらに、金属分子（「ＭＭ」）及び金属水素化物分子（「ＭＨ」）のうち少なくとも１つの解離体を含んでもよい。好ましくは、触媒源、Ｈ２源、ならびにＭが原子触媒であるＭＭ、ＭＨ及びＨＨの解離体は、例えば温度や反応物濃度の所望のセル条件で操作することに適している。Ｈ２の水素化物源を使用する場合、ある実施態様では、分解温度は触媒の蒸気圧を望ましいものにする温度範囲である。水素源が水素容器から反応チャンバーへ浸透する場合、継続的操作に好適な触媒源はＳｒ及びＬｉ金属である。なぜならそれらの各蒸気圧は、浸透が起こる温度で０．０１〜１００トルという望ましい範囲にあるからである。浸透セルの他の実施態様では、浸透を可能にする高温でセルを操作し、その後、所望の圧力で揮発性触媒の蒸気圧を維持する温度までセル温度を下げる。
【０１２４】
ガスセルの実施態様では、解離体は現物質から触媒及びＨを生成する成分を含む。ＴｉもしくはＰｄ上のＰｔ、単独又はＴｉなどの基質上にあるイリジウムもしくはロジウムといった表面触媒も触媒及び水素原子を組み合わせた分子の解離体の役割を担っている。好ましくは、Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３又はＰｄ／Ａｌ２Ｏ３など解離体は高表面積を有する。
【０１２５】
Ｈ２源はＨ２ガスとすることも可能である。この実施態様では、圧力は監視及び調節することが可能である。これは、それぞれＫ又はＣｓ金属及びＬｉＮＨ２などの触媒及び触媒源で可能になる。なぜならそれらは、高温バルブの使用を可能にする低温度で揮発するからである。ＬｉＮＨ２はまた、Ｌｉセルの必要な操作温度を下げ、腐食性も低い。このことは、フィラメントが水素解離体を担うプラズマ及びフィラメントセルの場合では、フィードスルーを使用する長期操作を可能にする。
【０１２６】
触媒としてのＮａＨを有するガスセル水素反応器のさらなる実施態様は、容器内の反応器セル及びＮａ中に解離体を有するフィラメントを含む。Ｈ２は容器を通じてメインチャンバーに流入させてもよい。ガスの流速、Ｈ２圧及びＮａ蒸気圧を制御して動力が制御される。後者は容器温度を制御することで制御し得る。別の実施態様では、ハイドリノ反応は外部ヒーターで加熱して開始し、原子Ｈは解離体により提供される。
【０１２７】
反応混合物は機械的攪拌又は混合など当技術分野で公知の方法で攪拌してよい。攪拌システムは１つ以上の圧電性変換器を含んでよい。各圧電性変換器は超音波攪拌器を提供し得る。反応セルは振動させ、さらに、反応混合物を攪拌するために振動させるステンレス鋼又はタングステンボールなどの攪拌子を含む。別の実施態様では、機械的攪拌にはボールミル粉砕が含まれる。これらの方法、好ましくはボールミル粉砕を利用して反応物を混合してもよい。混合はまた、散布のような空気圧法によるかもしれない。
【０１２８】
ある実施態様では、触媒は例えば攪拌子による振動、超音波攪拌及びボールミル粉砕のうち少なくとも１つといった機械的攪拌により形成される。超音波などの音波の機械的衝撃又は圧縮は反応物に反応又は物理的変化を起こし、触媒、好ましくはＮａＨ分子を形成し得る。反応混合物は溶媒を含んでも含まなくともよい。機械的に攪拌し、ＮａＨ分子を形成する固体ＮａＨなどの固体が反応物であってもよい。あるいは、反応混合物は液体を含んでもよい。混合物は少なくとも１つのＮａ種を有していてもよい。Ｎａ種は液体混合物の成分、あるいは溶液の形態でもよい。ある実施態様では、エーテル、炭化水素、フッ素化炭化水素、芳香族化合物又は複素環芳香族溶媒などの溶媒中の金属の懸濁液を高速攪拌してナトリウム金属を分散させる。溶媒温度は金属の融点よりやや上で維持すればよい。
【０１２９】
ＩＶ．燃料タイプ
本開示の実施態様は、水素の触媒を支持し、相の使用可能な混合物の気相、液相及び固相の少なくとも１つの中でハイドリノを形成する少なくとも１つの水素源及び触媒源の反応混合物を含む燃料を目的としている。固体及び液体燃料について本明細書で開示された反応物及び反応も、相の混合物を含む不均一系燃料の反応物及び反応である。
【０１３０】
ある実施例において、本開示の目的は、ＬｉならびにＫ及びＣｓのような原子触媒、及び分子触媒ＮａＨとＢａＨを提供することである。金属は二原子共有結合分子を形成する。従って、固体燃料、液体燃料及び不均一系燃料の実施態様では、可逆的に金属触媒Ｍを形成し、分解又は反応してＬｉ、ＮａＨ又はＢａＨなどの触媒を提供する合金、複合体、複合体源、混合物、懸濁液及び溶液が反応物に含まれている別の実施態様では、触媒源及び原子水素源の少なくとも１つはさらに、反応して触媒及び原子水素のうち少なくとも１つを形成する少なくとも１つの反応物を含む。別の実施態様では、触媒源及び原子水素源の少なくとも１つはさらに、反応して触媒及び原子水素のうち少なくとも１つを形成する少なくとも１つの反応物を含む。反応物は発熱物質又は火工品組成物であってよい。
【０１３１】
反応混合物は表面上の触媒反応を支持する固体をさらに含んでもよい。触媒又はＮａＨなどの触媒源は、その表面上を被覆してもよい。被覆は、ボールミル粉砕などの方法により、活性炭、ＴｉＣ、ＷＣ、Ｒ−Ｎｉなどの支持体とＮａＨとを反応させて可能になる。反応混合物は不均一系触媒又は不均一系触媒源を含んでもよい。ある実施態様では、ＮａＨなどの触媒は、好ましくはエーテルなどのアポーティック溶媒を使用して初期湿潤の方法により活性炭、ＴｉＣ、ＷＣ又はポリマーなどの支持体上に被覆する。支持体はまた、アルカリハロゲン化物などの無機化合物、好ましくはＮａＦ及びＨＮａＦ２のうちの少なくとも１つを含んでもよい。ここではＮａＨは触媒として作用し、フッ化溶媒を使用する。
【０１３２】
液体燃料の実施態様では、反応混合物は、触媒源、触媒、水素源及び触媒用溶媒の少なくとも１つを含む。他の実施態様では、個体燃料及び液体燃料の本開示はさらに、両者の複合体を含み、さらに気相をも含む。多相中で触媒及び原子水素ならびにそれらの源物質などの反応物を有する触媒は不均一系反応混合物と呼ばれており、燃料は不均一系燃料と呼ばれている。従って、燃料は、ハイドリノへ遷移する少なくとも１つの水素源の反応混合物、式（４６）に示された状態、ならびに液相、固相及び気相の少なくとも１つで反応物を有する遷移を起こす触媒を含む。反応物から起こる異なる相の触媒による触媒作用は、本開示の実施態様である不均一系触媒として当業者に周知である。不均一系触媒は、化学反応を生じさせる表面を提供し、本開示の実施態様を含んでいる。固体燃料及び液体燃料のための本明細書で提供された反応物及び反応もまた、不均一燃料の反応物及び反応である。
【０１３３】
本開示の任意の燃料に関し、ＮａＨなどの触媒又は触媒源は、機械的混合などの方法又はボールミル粉砕によりＨＳＡ材料などの支持体などの反応混合物の他の成分と混合してよい。全ての場合、ハイドリノを形成する反応を維持するために水素を付加的に添加してもよい。水素ガスは任意の望ましい圧力、好ましくは０．１〜２００ａｔｍの範囲にする。水素の代替的源物質はＮＨ４Ｘ（Ｘは陰イオン、好ましくはハロゲン化物）、ＮａＢＨ４、ＮａＡｌＨ４、ボラン、ならびにアルカリ金属水素化物、アルカリ土類金属水素化物、好ましくはＭｇＨ２及びレアアース金属水素化物、好ましくはＬａＨ２及びＧｄＨ２などの金属水素化物の群の少なくとも１つから成る。
【０１３４】
Ａ．支持体
特定の実施態様では、本開示の固体、液体及び不均一系燃料は支持体から成る。支持体は自身の機能に特異的な特性を持つ。例えば、支持体が電子受容体又は導管として機能する場合、支持体は導電性であることが好ましい。また、支持体が反応物を分散させる場合、支持体は高表面積であることが好ましい。前者の場合、ＨＳＡ支持体などの支持体は、高分子である活性炭、グラフェン及び複素環多環芳香族炭化水素などの導電性ポリマーを含んでよい。炭素は活性炭（ＡＣ）を含むことが好ましいが、メソ多孔炭素、ガラス状炭素、コークス、黒鉛炭素、Ｐｔ又はＰｄなどの解離体金属を含む炭素などの他の形態をも含み、ｗｔ％は０．１〜５ｗｔ％であり、遷移金属粉末は好ましくは１〜１０層、より好ましくは３層の炭素層を有し、遷移金属、好ましくはＮｉ、Ｃｏ及びＭｎの少なくとも１つを被覆した炭素など、金属又は合金を被覆した炭素、好ましくはナノパウダーを有する。炭素に金属を挿入してもよい。挿入する金属がＮａで、触媒がＮａＨである場合、Ｎａ挿入は飽和状態であることが好ましい。支持体は高表面積であることが好ましい。支持体として作用する有機導電性ポリマーの共通クラスはポリ（アセチレン）、ポリ（ピロール）、ポリ（チオフェン）、ポリ（アニリン）、ポリ（フルオレン）、ポリ（３−アルキルチオフェン）、ポリテトラチアフルバレン、ポリナフタレン、ポリ（ｐ−硫化フェニレン）、及びポリ（パラ−フェニレンビニレン）の群の少なくとも１つである。これらの直鎖状主鎖ポリマーはポリアセチレン、ポリアニリン等、「ブラック」又は「メラニン」として当技術分野で典型的に公知である。支持体はポリアセチレン、ポリピロール及びポリアニリンのうちの１つといった混合共重合体であってよい。好ましくは、導電ポリマー支持体はポリアセチレン、ポリアニリン及びポリピロールの典型的な誘導体の少なくとも１つである。他の支持体は導電性ポリマーのポリチアジル（（Ｓ−Ｎ）ｘ）などの炭素以外の要素を含む。
【０１３５】
別の実施態様では、支持体は半導体である。支持体は、炭素、ケイ素、ゲルマニウム及びα−灰色スズなどの第ＩＶ族の元素であってよい。ケイ素やゲルマニウムなどの元素材料以外に、半導体支持体には、ひ化ガリウム、りん化インジウム、又はケイ素、ゲルマニウムもしくはひ化アルミニウムなどの合金といった化合物材料が含まれる。ある実施態様では、結晶が大きくなるにつれて、ホウ素又はリンなどの少量（例えば百万あたり１〜１０部）のドーパントを添加して、ケイ素及びゲルマニウム結晶などの材料の導電性を向上させることが可能である。ドープ半導体は粉状に破砕し、支持体として作用し得る。
【０１３６】
特定の実施態様では、ＨＳＡ支持体は遷移金属、貴金属、金属間化合物、レアアース、アクチニド、ランタニド、好ましくはＬａ、Ｐｒ、Ｎｄ、及びＳｍ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｎ、Ｐｂ、メタロイド、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ならびにランタニド合金、好ましくはＬａＮｉ５及びＹ−Ｎｉなどのこの群の少なくとも２つの金属又は元素を含む合金といった金属である。支持体は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｉｒ及びＲｈ又はチタニウム上のＰｔもしくはＰｄ（Ｐｔ又はＰｄ／Ｔｉ）などの支持された貴金属の少なくとも１つといった貴金属であってよい。
【０１３７】
他の実施態様では、ＨＳＡ材料は立方晶窒化ホウ素；六方晶窒化ホウ素；ウルツ鉱窒化ホウ素粉末；ヘテロダイヤモンド；窒化ホウ素ナノチューブ；窒化ケイ素；窒化アルミニウム；窒化チタニウム（ＴｉＮ）；窒化チタニウムアルミニウム（ＴｉＡｌＮ）；窒化タングステン；好ましくは１〜１０層、より好ましくは３層の炭素層を有するＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｎ及び他の遷移金属粉末の少なくとも１つといった炭素被覆金属又は合金、好ましくはナノパウダー；遷移金属、好ましくはＮｉ、Ｃｏ及びＭｎ被覆炭素の少なくとも１つなどの金属又は合金被覆炭素、好ましくはナノパウダー；カーバイド、好ましくは粉末；酸化ベリリウム（ＢｅＯ）粉末；Ｌａ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、アルミン酸ナトリウムなどの酸化レアアース粉末；ならびに好ましくは単層であるフラーレン、グラフェン又はナノチューブなどの炭素：の中の少なくとも１つから成る。
【０１３８】
炭化物は、例えば炭化カルシウム（ＣａＣ２）のような塩のようなもの、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）及び炭化硼素（Ｂ４Ｃ又はＢＣ３）のような共有結合形の化合物、そして、例えばタングステンカーバイドのような侵入型化合物のうちの１又はそれ以上の結合タイプを含んでよい。炭化物は、Ａｕ２Ｃ２、ＺｎＣ２、及びＣｄＣ２のようなアセチリド、又は、Ｂｅ２Ｃ、炭化アルミニウム（Ａｌ４Ｃ３）のようなメチド、及び、Ａ３ＭＣタイプの炭化物であってよい。ここで、Ａは、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ−Ｎａ、Ｇｄ−Ｌｕのような遷移金属又は希土類金属であり、Ｍは、Ａｌ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｎ、及びＰｂのような金属又は半金属の主なグループ要素である。Ｃ２２−イオンを持つ炭化物は、アルカリ金属又は貨幣金属の１つを含むカチオンＭＩを備える炭化物Ｍ２ＩＣ２、アルカリ土類金属を含むカチオンＭＩＩを持つ炭化物ＭＩＩＣ２、そして、好ましくは、Ａｌ、Ｌａ、Ｐｒ、又は、Ｔｂを含むカチオンＭＩＩＩを持つ炭化物Ｍ２ＩＩＩ（Ｃ２）３のうちの少なくとも１つの炭化物を含んでよい。炭化物は、ＹＣ２、ＴｂＣ２、ＹｂＣ２、ＵＣ２、Ｃｅ２Ｃ３、Ｐｒ２Ｃ３、及び、Ｔｂ２Ｃ３の群のそれらのような、Ｃ２２−以外のイオンを含んでよい。炭化物は、Ｍｇ２Ｃ３、Ｓｃ３Ｃ４、及びＬｉ４Ｃ３のようなセスキ炭化物を含んでよい。炭化物は、ＭがＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、そして、Ｉｒであるとしたときに、Ｌｎ３Ｍ（Ｃ２）２、Ｄｙ１２Ｍｎ５Ｃ１５、Ｌｎ３．６７ＦｅＣ６、Ｌｎ３Ｍｎ（Ｃ２）２（Ｌｎ＝Ｇｄ及びＴｂ）、そして、ＳｃＣｒＣ２のようなＣ２ユニットを更に含んでよい遷移金属及びランタニド金属を含むようなものの三成分系の炭化物を含んでよい。炭化物は、更に、炭化鉄（Ｆｅ３Ｃ又はＦｅＣ２：Ｆｅ）のように「中間の」遷移金属カーバイドの分類になってもよい。炭化物は、ランタン炭化物（ＬａＣ２又はＬａ２Ｃ３）、イットリウム炭化物、アクチニド炭化物のようなランタニド（ＭＣ２及びＭ２Ｃ３）と、スカンジウム炭化物、炭化チタン（ＴｉＣ）、炭化バナジウム、炭化クロム、炭化マンガン、炭化コバルト、炭化ニオビウム、炭化モリブデン、炭化タンタル、炭化ジルコニウム、及び炭化ハフニウムのような遷移金属炭化物と、からなる群からの少なくとも１つであってよい。更に、適当な炭化物は、Ｌｎ２ＦｅＣ４、Ｓｃ３ＣｏＣ４、Ｌｎ３ＭＣ４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ）、Ｌｎ３Ｍｎ２Ｃ６、Ｅｕ３．１６ＮｉＣ６、ＳｃＣｒＣ２、Ｔｈ２ＮｉＣ２、Ｙ２ＲｅＣ２、Ｌｎ１２Ｍ５Ｃ１５（Ｍ＝Ｍｎ、Ｒｅ）、ＹＣｏＣ、Ｙ２ＲｅＣ２、及び、本技術分野において知られている他の炭化物の少なくとも１つを含む。
【０１３９】
ある実施態様では、支持体はＴｉＣ又はＷＣ及びＨｆＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＴａＣ、ＹＣ２、ＺｒＣ、Ａｌ４Ｃ３及びＢ４Ｃなどの導電性カーバイドである。更に、適当な炭化物は、ＹＣ２、ＴｂＣ２、ＹｂＣ２、ＬｕＣ２、Ｃｅ２Ｃ３、Ｐｒ２Ｃ、及びＴｂ２Ｃ３を含む。追加の適当な炭化物は、Ｔｉ２ＡｌＣ、Ｖ２ＡｌＣ、Ｃｒ２ＡｌＣ、Ｎｂ２ＡｌＣ、Ｔａ２ＡｌＣ、Ｔｉ２ＡｌＮ、Ｔｉ３ＡｌＣ２、Ｔｉ４ＡｌＮ３、Ｔｉ２ＧａＣ、Ｖ２ＧａＣ、Ｃｒ２ＧａＣ、Ｎｂ２ＧａＣ、Ｍｏ２ＧａＣ、Ｔａ２ＧａＣ、Ｔｉ２ＧａＮ、Ｃｒ２ＧａＮ、Ｖ２ＧａＮ、Ｓｃ２ＩｎＣ、Ｔｉ２ＩｎＣ、Ｚｒ２ＩｎＣ、Ｎｂ２ＩｎＣ、Ｈｆ２ＩｎＣ、Ｔｉ２ＩｎＮ、Ｚｒ２ＩｎＮ、Ｔｉ２ＴｌＣ、Ｚｒ２ＴｌＣ、Ｈｆ２ＴｌＣ、Ｚｒ２ＴｌＮ、Ｔｉ３ＳｉＣ２、Ｔｉ２ＧｅＣ、Ｃｒ２ＧｅＣ、Ｔｉ３ＧｅＣ２、Ｔｉ２ＳｎＣ、Ｚｒ２ＳｎＣ、Ｎｂ２ＳｎＣ、Ｈｆ２ＳｎＣ、Ｈｆ２ＳｎＮ、Ｔｉ２ＰｂＣ、Ｚｒ２ＰｂＣ、Ｈｆ２ＰｂＣ、Ｖ２ＰＣ、Ｎｂ２ＰＣ、Ｖ２ＡｓＣ、Ｎｂ２ＡｓＣ、Ｔｉ２ＳＣ、Ｚｒ２ＳＣ０．４、及びＨｆ２ＳＣからなる群より少なくとも１つを含む。支持体は、金属臭化物であってもよい。支持体又はＨＳＡ材料はホウ化物、好ましくはＭＢ２などの導電性の２次元ネットワークホウ化物であり、ＭはＣｒ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ及びＧｄ（ＣｒＢ２、ＴｉＢ２、ＭｇＢ２、ＺｒＢ２、ＧｄＢ２）の中の少なくとも１つの金属である。
【０１４０】
炭素−ＨＳＡ材料の実施態様では、Ｎａは炭素支持体に挿入されず、炭素と反応してアセチリドを形成することもない。ある実施態様では、触媒又は触媒源、好ましくはＮａＨはフラーレン、カーボンナノチューブ及びゼオライトなどのＨＳＡ材料の内部に挿入される。ＨＳＡ材料はさらに、グラファイト、グラフェン、ダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）、水素化ダイヤモンド様炭素（ＨＤＬＣ）、ダイヤモンド粉末、黒鉛炭素、ガラス状炭素及びＣｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｙ、Ｐｄ及びＰｔの中の少なくとも１つの他の金属を含む炭素、又はフッ素化炭素、好ましくはフッ素化グラファイト、フッ素化ダイヤモンド又はフッ化テトラカーボン（Ｃ４Ｆ）など、他の元素を含むドーパントから成る。ＨＳＡ材料はフッ化物被覆金属もしくは炭素などの不動態化されたフッ化物であるか、あるいは金属フッ化物、好ましくはアルカリ又はレアアースフッ化物などのフッ化物を含んでもよい。
【０１４１】
物理的又は化学的活性化により活性炭は活性化又は再活性化することが可能である。前者の活性化には炭化又は酸化が含まれ、後者の活性化には化学物質の含浸が含まれる。
【０１４２】
反応混合物はポリマー支持体などの支持体をさらに含むこともあり得る。ポリマー支持体はＴＥＦＬＯＮ（登録商標）などのポリ（テトラフルオロエチレン）、ポリビニルフェロセン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイソプレン、ポリ（アミノホスファゼン）、ポリエチレングリコール又は酸化物及びポリプロピレングリコール又は酸化物などのエーテル単位を含むポリマー、好ましくはアリールエーテル、ポリ（テトラメチレンエーテル）グリコール（ＰＴＭＥＧ、ポリテトラヒドロフラン、「Ｔｅｒａｔｈａｎｅ」、「ポリＴＨＦ」）などのポリエーテルポリオール、ポリビニルホルマール、ならびに酸化ポリエチレン及び酸化ポリプロピレンなどのエポキシドの反応から得た物質から選択し得る。ある実施態様では、ＨＳＡはフッ素を含む。支持体は、フッ化有機分子、フッ素化炭化水素、フッ化アルコキシ化合物、及びフッ化エーテルの群のうち少なくとも１つを含むかもしれない。フッ化ＨＳＡの例は、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）−ＰＦＡ、ポリフッ化ビニル、ＰＶＦ、ポリ（フッ化ビニリデン）、ポリ（フッ化ビニリデン−ｃｏ−ヘキサフルオロプロピレン）、ならびにパーフルオルアルコキシポリマーが挙げられる。
【０１４３】
Ｂ．固体燃料
固体燃料は、ＬｉＨ、Ｌｉ、ＮａＨ、Ｎａ、ＫＨ、Ｋ、ＲｂＨ、Ｒｂ、ＣｓＨ及びＢａＨから選択した少なくとも１つの触媒などのハイドリノを形成する触媒又は触媒源、原子水素源、ならびに以下の機能を１つ以上行う他の固体化学反応物から成る：（ｉ）反応混合物の１種以上の成分間で起こる１つの反応を行うことによって、あるいは反応混合物の少なくとも１種の成分の物理的又は化学的変化を行うことによって、反応物が触媒又は原子水素を形成する；ならびに（ｉｉ）反応物が触媒反応を開始し、伝播し、維持し、ハイドリノを形成する。セル圧力は、好ましくは、約１Ｔｏｒｒから１００気圧の範囲であってよい。反応温度は、好ましくは約１００℃から９００℃までの範囲にある。溶媒の例外を除いて溶媒を含む液体燃料の反応混合物を含む、本開示で与えられる固体の燃料の多くの例は、余すところのないものではない。本開示に基づいて、他の反応混合物を当業者に教示する。
【０１４４】
水素源は水素又は水素化物、ならびにＰｔ／Ｔｉ、水素化Ｐｔ／Ｔｉ、Ｐｄ、Ｐｔ又はＲｕ／Ａｌ２Ｏ３、Ｎｉ、Ｔｉ又はＮｂ粉末などの解離体を含んでもよい。ＨＳＡ支持体、ゲッター及び分散剤の少なくとも１つはＮｉ、Ｔｉ又はＮｂ粉末、Ｒ−Ｎｉ、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＮａＸ（Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、Ｎａ２Ｏ、ＮａＯＨ及びＮａ２ＣＯ３などの金属粉末の群の少なくとも１つを含んでもよい。ある実施態様では、金属は、Ｎａ種及びＨ源などの源物質からのＮａＨ分子の形成を触媒する。金属は遷移金属、貴金属、金属間化合物、レアアース金属、ランタニド金属、アクチニド金属、ならびにアルミニウム及びスズなどの他の金属であってよい。
【０１４５】
Ｃ．ハイドリノ反応活性化剤
ハイドリノ反応は１つ以上の他の化学反応により活性化又は開始及び伝播され得る。これらの反応は（ｉ）ハイドリノ反応のための活性化エネルギーを提供する発熱反応、（ｉｉ）ハイドリノ反応を補助する触媒源又は原子水素の少なくとも１つを提供する共役反応、（ｉｉｉ）ある実施態様では、ハイドリノ反応中、触媒からの電子受容体として作用するフリーラジカル反応、（ｉｖ）ある実施態様では、ハイドリノ反応中、触媒からの電子受容体として作用する酸化−還元反応、（ｖ）ハロゲン化物、硫化物、水素化物、ヒ化物、酸化物、リン化物を含む陰イオン交換、及び、ある実施態様ではハイドリノを形成するために原子水素からエネルギーを受容するようにイオン化する触媒の作用を促進する窒化物交換などの交換反応、ならびに（ｖｉ）ハイドリノ反応のために少なくとも１つの化学環境を提供し、Ｈ触媒機能を促進するため電子を移動させるように働き、可逆的相もしくは他の物理的変化又は電子状態変化を起こし、ハイドリノ反応の範囲又は速度のうち少なくとも１つを増加させるために低エネルギー水素生成物に結合するゲッター、支持体又はマトリックス支援ハイドリノ反応、などいくつかに分類することが可能である。ある実施態様では、反応混合物は支持体、好ましくは活性化反応を可能にする導電性支持体を含む。
【０１４６】
ある実施態様では、律速段階を速め、原子水素から非放射共鳴エネルギー移動を受容してイオン化され、ハイドリノを形成するように触媒から電子を除去することにより、Ｌｉ、Ｋ及びＮａＨなどの触媒は高速でハイドリノを形成する働きをする。Ｌｉ及びＫの典型的金属形態は原子形態に変換し、ＮａＨのイオン形態は、支持体あるいは活性炭素（ＡＣ）、Ｐｔ／Ｃ、Ｐｄ／Ｃ、ＴｉＣ又はＷＣなどのＨＳＡ材料を使用して分子形態に変換し、それぞれＬｉ及びＫ原子及びＮａＨ分子などの触媒を分散させる。反応混合物の他の種との反応での表面変化を考慮して、支持体は高表面積と高導電性を有することが好ましい。ハイドリノを形成する原子水素を転移させる反応には、Ｌｉ、Ｋ又はＮａＨなどの触媒、及び原子水素が必要であり、ＮａＨは協奏反応中の触媒及び原子水素源として作用する。原子水素から触媒への２７．２ｅＶの整数倍の非放射エネルギー移動の反応工程により、触媒がイオン化し、自由電子が反応を起こし、電荷蓄積により急速に停止する。ＡＣなどの支持体は導電性電子受容体としても作用し、酸化剤（オキシダント）、フリーラジカル又はそれらの源物質を含む最終電子受容体反応物を反応混合物へ添加し、触媒反応から放出された電子を最終的に除去してハイドリノを形成する。また、還元剤を反応混合物に添加し、酸化反応を促進する。電子受容体協奏反応は発熱して、反応物を加熱し、反応速度を促進することが好ましい。反応の活性化エネルギー及び反応の伝播は、高速で発熱性の酸化あるいはＭｇ又はＡｌと結合したＯ２又はＣＦ４の反応などのフリーラジカル反応により実現し、ＣＦｘ及びＦなどの基ならびにＯ２及びＯは、ＡＣなどの支持体を介して触媒から電子を最終的に受容する働きをする。「電子受容体反応」部に提供されるＯ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ、ＮＦ３、Ｍ２Ｓ２Ｏ８（Ｍはアルカリ金属である）、Ｓ、ＣＳ２、及びＳＯ２、ＭｎＩ２、ＥｕＢｒ２、ＡｇＣｌ等の群から、他の酸化剤又は基の源物質を単独で、あるいは組み合わせて選択してもよい。
【０１４７】
好ましくは、酸化剤は少なくとも２つの電子を受容する。対応する陰イオンはＯ２２−、Ｓ２−、Ｃ２Ｓ４２−（テトラチオオキサレート陰イオン）、ＳＯ３２−及びＳＯ４２−であってよい。２つの電子は、ＮａＨ及びＬｉ（式（２８〜３０）及び（２４〜２６））などの触媒作用中に二重にイオン化される触媒から受け取る場合もある。反応混合物又は反応器への電子受容体の添加は、固体燃料及び不均一系触媒の実施態様、ならびに電気分解セル、グロー放電、ＲＦ、マイクロ波などのプラズマセル、障壁電極プラズマセル及び連続的に操作された、あるいはパルスモードのプラズマ電気分解セルなどの本開示のセルの実施態様すべてに適用する。ＡＣなどの電子伝導性、好ましくは非反応性の支持体も、これらのセルの各実施態様の反応物に添加してよい。マイクロ波プラズマセルの実施態様は、水素原子を支持するプラズマチャンバーの内側にある金属表面などの水素解離体を含む。
【０１４８】
実施態様では、触媒源、金属などのエネルギー反応源、ならびに酸素源、ハロゲン源及びフリーラジカル源のうちの少なくとも１つ、ならびに支持体などの反応混合物の種、化合物又は材料の混合物は組み合わせて使用してもよい。反応混合物の化合物又は材料の反応元素も組み合わせて使用してよい。例えば、フッ素又は塩素源はＮｘＦｙ及びＮｘＣｌｙの混合物であってよく、あるいはハロゲンは化合物ＮｘＦｙＣｌｒなどで混合してもよい。当業者により通常の実験で組み合わせを決定できるであろう。
【０１４９】
ａ．発熱反応
ある実施態様では、反応混合物は、ＮａＨ、ＢａＨ、Ｋ及びＬｉの少なくとも１つなどの触媒源又は触媒、水素源又は水素、ならびに反応を実行する少なくとも１種から成る。反応は高発熱性であることが好ましく、ハイドリノ触媒反応に活性エネルギーが提供されるように、反応速度が速いことが好ましい。反応は酸化反応であってもよい。好適な酸化反応は溶媒、好ましくはエーテル溶媒などの酸素含有種と、Ａｌ、Ｔｉ、Ｂｅ、Ｓｉ、Ｐ、レアアース金属、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の少なくとも１つなどの金属との反応である。より好ましくは、発熱反応はアルカリ又はアルカリ土類ハロゲン化物、好ましくはＭｇＦ２、又はＡｌ、Ｓｉ、Ｐのハロゲン化物、及びレアアース金属を形成する。好適なハロゲン化物反応は、溶媒、好ましくはフッ化炭素溶媒などのハロゲン化物を含む種と、Ａｌ、レアアース金属、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の少なくとも１つなどの金属及び金属水素化物の少なくとも１つとの反応である。金属又は金属水素化物はＮａＨ、ＢａＨ、Ｋ又はＬｉなどの触媒又は触媒源でよい。反応混合物は、それぞれ生成物ＮａＣｌ及びＮａＦを有する少なくともＮａＨ及びＮａＡｌＣｌ４又はＮａＡｌＦ４を含んでよい。反応混合物は、少なくともＮａＨ、生成物ＮａＦを有するフルオロ溶媒を含んでよい。
【０１５０】
概して、ハイドリノ反応に活性化エネルギーを提供する発熱反応の生成物は金属酸化物又は金属ハロゲン化物、好ましくはフッ化物でよい。好適な生成物は、Ａｌ２Ｏ３、Ｍ２Ｏ３（Ｍ＝レアアース金属）、ＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＰＦ３又はＰＦ５、ＡｌＦ３、ＭｇＦ２、ＭＦ３（Ｍ＝レアアース金属）、ＮａＦ、ＮａＨＦ２、ＫＦ、ＫＨＦ２、ＬｉＦ及びＬｉＨＦ２である。Ｔｉが発熱反応を行う実施態様では、触媒は２７．２ｅＶ（式（５）ではｍ＝１）の第二イオン化エネルギーを有するＴｉ２＋である。反応混合物はＮａＨ、Ｎａ、ＮａＮＨ２、ＮａＯＨ、テフロン（登録商標）、フッ化炭素の少なくとも２つ、及びＰｔ／Ｔｉ又はＰｄ／ＴｉなどのＴｉ源を含んでよい。Ａｌが発熱反応を行う実施態様では、触媒は表３に示すようにＡｌＨである。反応混合物はＮａＨ、Ａｌ、炭素粉末、フッ化炭素、好ましくはヘキサフルオロベンゼン又はパーフルオロヘプタン、Ｎａ、ＮａＯＨ、Ｌｉ、ＬｉＨ、Ｋ、ＫＨ及びＲ−Ｎｉなどの溶媒のうち少なくとも２つから成り得る。ハイドリノを形成し、対応する動力を放出する別のサイクルの反応物を形成するために、活性化エネルギーを提供する発熱反応の生成物が再生されることが好ましい。好ましくは、金属フッ化物生成物は電気分解により金属及びフッ素ガスへと再生される。電解質は共晶混合物も含んでよい。金属は水素化し、炭素生成物及び任意のＣＨ４及び炭化水素生成物はフッ素化し、それぞれ初期物質の金属水素化物及びフッ化炭素溶媒を形成し得る。
【０１５１】
ハイドリノ転移反応を活性化するための発熱反応の実施態様では、レアアース金属（Ｍ）、Ａｌ、Ｔｉ及びＳｉの群の少なくとも１つは、それぞれＭ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｔｉ２Ｏ３及びＳｉＯ２などの対応する酸化物に酸化される。酸化物は１，４−ベンゾジオキサン（ＢＤＯ）などのエーテル溶媒であり、酸化反応を促進するためにヘキサフルオロベンゼン（ＨＦＢ）又はパーフルオロヘプタンなどのフッ化炭素をさらに含んでもよい。反応の例として、混合物はＮａＨ、活性炭、Ｓｉ及びＴｉの少なくとも１つ、ＢＤＯ及びＨＦＢの少なくとも１つを含んでよい。還元剤としてのＳｉの場合、生成物ＳｉＯ２は、高温でのＨ２還元又は炭素との反応によりＳｉへと再生し、Ｓｉ及びＣＯ及びＣＯ２を形成し得る。ハイドリノを形成する反応混合物の特定の実施態様はＮａ、ＮａＨ、Ｋ、ＫＨ、Ｌｉ及びＬｉＨの少なくとも１つなどの触媒又は触媒源、好ましくは反応速度の速い発熱反応物源又は発熱反応物を含み、Ｈの触媒反応を活性化し、ハイドリノ及び支持体を形成する。発熱反応物は、酸化物を形成するために酸素源及び酸素を反応させる種を含んでよい。ｘ及びｙが整数である場合、酸素源はＨ２Ｏ、Ｏ２、Ｈ２Ｏ２、ＭｎＯ２、酸化物、炭素酸化物、好ましくはＣＯ又はＣＯ２、窒素酸化物、Ｎ２Ｏ及びＮＯ２などのＮｘＯｙ、硫黄酸化物、ＳｘＯｙ、好ましくは場合により銀イオンなどの酸化触媒と共に使用するＭ２ＳｘＯｙ（Ｍはアルカリ金属）などの酸化剤、Ｃｌ２ＯなどのＣｌｘＯｙ、好ましくはＮａＣｌＯ２から得るＣｌＯ２、好ましくは酸がニトロニウムイオン（ＮＯ２＋）、ＮａＯＣｌ、ＩｘＯｙ、好ましくはＩ２Ｏ５、ＰｘＯｙ、ＳｘＯｙを形成するＨＮＯ２、ＨＮＯ３、Ｈ２ＳＯ４、Ｈ２ＳＯ３、ＨＣｌ、及びＨＦなどの濃縮酸及びそれらの混合物、亜硝酸塩、硝酸塩、塩素酸塩、硫酸塩、リン酸塩の１つなどの無機化合物のオキシアニオン、酸化コバルトなどの金属酸化物、ＮａＯＨなどの触媒の酸化物又は水酸化物、陽イオンがＮａ、Ｋ及びＬｉなどの触媒源である過塩素酸塩、エーテルなどの有機化合物の酸素含有官能基、好ましくはジメトキシエタン、ジオキサン及び１，４−ベンゾジオキサン（ＢＤＯ）の中の１つであり、反応物種はレアアース金属（Ｍ）、Ａｌ、Ｔｉ及びＳｉの群の中の少なくとも１つを含み、対応する酸化物はそれぞれ、Ｍ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｔｉ２Ｏ３及びＳｉＯ２である。反応物種はＡｌ２Ｏ３酸化アルミニウム、Ｌａ２Ｏ３酸化ランタン、ＭｇＯ酸化マグネシウム、Ｔｉ２Ｏ３酸化チタニウム、Ｄｙ２Ｏ３酸化ジスプロシウム、Ｅｒ２Ｏ３酸化エルビウム、Ｅｕ２Ｏ３酸化ユウロピウム、ＬｉＯＨ水酸化リチウム、Ｈｏ２Ｏ３酸化ホルミウム、Ｌｉ２Ｏ酸化リチウム、Ｌｕ２Ｏ３酸化ルテチウム、Ｎｂ２Ｏ５酸化ニオブ、Ｎｄ２Ｏ３酸化ネオジウム、ＳｉＯ２酸化ケイ素、Ｐｒ２Ｏ３酸化プラセオジム、Ｓｃ２Ｏ３酸化スカンジウム、ＳｒＳｉＯ３メタケイ酸ストロンチウム、Ｓｍ２Ｏ３酸化サマリウム、Ｔｂ２Ｏ３酸化テルビウム、Ｔｍ２Ｏ３酸化ツリウム、Ｙ２Ｏ３酸化イットリウム及びＴａ２Ｏ５酸化タンタル、Ｂ２Ｏ３酸化ホウ素及び酸化ジルコニウムの群の中の少なくとも１つの酸化物の金属又は元素を含んでよい。支持体は炭素、好ましくは活性炭素を含んでよい。金属又は元素はＡｌ、Ｌａ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｌｉ、Ｈｏ、Ｌｕ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｓｉ、Ｐｒ、Ｓｃ、Ｓｒ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｙ、Ｔａ、Ｂ、Ｚｒ、Ｓ、Ｐ、Ｃ及びこれらの水素化物の中の少なくとも１つであってよい。
【０１５２】
別の実施態様では、酸素源はＭ２Ｏなどの酸化物の少なくとも１つであり、Ｍはアルカリ金属、好ましくはＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏ、Ｍ２Ｏ２などの過酸化物であり、Ｍはアルカリ金属、好ましくはＬｉ２Ｏ２、Ｎａ２Ｏ２及びＫ２Ｏ２、ＭＯ２などの超酸化物であり、Ｍはアルカリ金属、好ましくはＬｉ２Ｏ２、Ｎａ２Ｏ２及びＫ２Ｏ２であり得る。イオン過酸化物はさらにＣａ、Ｓｒ又はＢａを含んでよい。
【０１５３】
別の実施例において、ハイドリノを形成するためにＨの触媒反応を活性化する、好ましくは速い反応速度を持つ、発熱反応物又は発熱反応物の源、及び、酸素の源のうちの少なくとも１つは、ＭＮＯ３、ＭＮＯ、ＭＮＯ２、Ｍ３Ｎ、Ｍ２ＮＨ、ＭＮＨ２、ＭＸ、ＮＨ３、ＭＢＨ４、ＭＡｌＨ４、Ｍ３ＡｌＨ６、ＭＯＨ、Ｍ２Ｓ、ＭＨＳ、ＭＦｅＳｉ、Ｍ２ＣＯ３、ＭＨＣＯ３、Ｍ２ＳＯ４、ＭＨＳＯ４、Ｍ３ＰＯ４、Ｍ２ＨＰＯ４、ＭＨ２ＰＯ４、Ｍ２ＭｏＯ４、ＭＮｂＯ３、Ｍ２Ｂ４Ｏ７（四硼酸リチウム）、ＭＢＯ２、Ｍ２ＷＯ４、ＭＡｌＣｌ４、ＭＧａＣｌ４、Ｍ２ＣｒＯ４、Ｍ２Ｃｒ２Ｏ７、Ｍ２ＴｉＯ３、ＭＺｒＯ３、ＭＡｌＯ２、ＭＣｏＯ２、ＭＧａＯ２、Ｍ２ＧｅＯ３、ＭＭｎ２Ｏ４、Ｍ４ＳｉＯ４、Ｍ２ＳｉＯ３、ＭＴａＯ３、ＭＣｕＣｌ４、ＭＰｄＣｌ４、ＭＶＯ３、ＭＩＯ３、ＭＦｅＯ２、ＭＩＯ４、ＭＣｌＯ４、ＭＳｃＯｎ、ＭＴｉＯｎ、ＭＶＯｎ、ＭＣｒＯｎ、ＭＣｒ２Ｏｎ、ＭＭｎ２Ｏｎ、ＭＦｅＯｎ、ＭＣｏＯｎ、ＭＮｉＯｎ、ＭＮｉ２Ｏｎ、ＭＣｕＯｎ、及び、ＭＺｎＯｎ、ここで、ＭがＬｉ、Ｎａ、又は、Ｋであり、ｎ＝１、２、３、又は、４であるが；オキシアニオン；強酸のオキシアニオン；オキシダント；Ｖ２Ｏ３、Ｉ２Ｏ５、ＭｎＯ２、Ｒｅ２Ｏ７、ＣｒＯ３、ＲｕＯ２、ＡｇＯ、ＰｄＯ、ＰｄＯ２、ＰｔＯ、ＰｔＯ２、Ｉ２Ｏ４、Ｉ２Ｏ５、Ｉ２Ｏ９、ＳＯ２、ＳＯ３、ＣＯ２、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ３、Ｎ２Ｏ４、Ｎ２Ｏ５、Ｃｌ２Ｏ、ＣｌＯ２、Ｃｌ２Ｏ３、Ｃｌ２Ｏ６、Ｃｌ２Ｏ７、ＰＯ２、Ｐ２Ｏ３、及び、Ｐ２Ｏ５、のような分子オキシダント；ＮＨ４Ｘ、ここで、Ｘは硝酸塩又は他の適当な当業者に知られているアニオンであり、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＮＯ３−、ＮＯ２−、ＳＯ４２−、ＨＳＯ４−、ＣｏＯ２−、ＩＯ３−、ＩＯ４−、ＴｉＯ３−、ＣｒＯ４−、ＦｅＯ２−、ＰＯ４３−、ＨＰＯ４２−、Ｈ２ＰＯ４−、ＶＯ３−、ＣｌＯ４−、及び、Ｃｒ２Ｏ７２−からなる群の１つであるが；そして、反応物の他のアニオンからなる群の１つ又はそれ以上を含む。反応混合物は、還元剤を追加的に含んでもよい。実施例において、Ｎ２Ｏ５は、２Ｐ２Ｏ５＋１２ＨＮＯ３→４Ｈ３ＰＯ４＋６Ｎ２Ｏ５に従って、反応するＰ２Ｏ５やＨＮＯ３のような反応物の混合物の反応から形成される。
【０１５４】
酸素を含む化合物又は酸素が発熱反応に加わるような実施例において、Ｏ２は触媒又は触媒の源として機能する。酸素分子の結合エネルギーは５．１６５ｅＶであり、酸素原子の第１、第２、第３のイオン化エネルギーは、それぞれ、１３．６１８０６ｅＶ、３５．１１７３０ｅＶ、５４．９３５５ｅＶである。反応：Ｏ２→Ｏ＋Ｏ２＋、Ｏ２→Ｏ＋Ｏ３＋、及び、２Ｏ→２Ｏ＋は、それぞれＥｈの約２、４、１倍の正味のエンタルピーを供給し、そして、これらのエネルギーを受け入れることにより、ハイドリノの形成を引き起こすＨを形成するように、ハイドリノを形成する触媒反応を含む。
【０１５５】
また、ハイドリノ反応を活性化する発熱反応源は、好ましくはＡｌを溶融することで開始するＰｄ及びＡｌ間の反応を形成する金属合金となり得る。発熱反応はハイドリノ形成反応を活性化するエネルギー粒子を生成することが好ましい。反応物は発熱物質又は火工品組成物であってよい。別の実施態様では、約１０００〜５０００℃、好ましくは約１５００〜２５００℃の範囲などの非常に高い温度で反応物を操作して活性化エネルギーが提供される。反応槽は高温ステンレス鋼合金、耐火金属もしくは合金、アルミナ、又は炭素を含んでもよい。反応器の加熱又は発熱反応により反応物の温度を上昇させることが達成され得る。
【０１５６】
発熱反応物は、ハロゲン元素、好ましくはフッ素又は塩素、及び、フッ素又は塩素と反応してフッ化物又は塩化物をそれぞれ形成する種からなってもよい。適当なフッ素の源は、次のようなものである。ＣＦ４、ヘキサフルオロベンゼン、ヘキサデカフルオロヘプタンのようなフルオロカーボン、好ましくはＢＦ３、Ｂ２Ｆ４、ＢＣｌ３、又はＢＢｒ３であるＢｘＸｙ、フルオロシランのようなＳＦｘ、フッ化窒素、好ましくはＮＦ３であるＮｘＦｙ、ＮＦ３Ｏ、ＳｂＦｘ、好ましくはＢｉＦ５であるＢｉＦｘ、好ましくはＮＣｌ３であるＮｘＣｌｙ、好ましくはＳＦ４、ＳＦ６、又は、Ｓ２Ｆ１０のようなＳｘＦｙ（Ｘはハロゲン。ｘ及びｙは整数。）又はＳＣｌ２であるＳｘＸｙ、フッ化リン、Ｎａ２ＳｉＦ６及びＫ２ＳｉＦ６のようなＭ２ＳｉＦ６でＭはアルカリ金属、ＭｇＳｉＦ６のようなＭＳｉＦ６でＭはアルカリ土類金属、ＧａＦ３、ＰＦ５、ＭＰＦ６でＭはアルカリ金属、ＭａＨＦ２及びＫＨＦ２のようなＭＨＦ２でＭはアルカリ土類金属、Ｋ２ＴａＦ７、ＫＢＦ４、Ｋ２ＭｎＦ６、及び、Ｋ２ＺｒＦ６であるが、ここで、アルカリ金属としてＬｉ、Ｎａ、又はＫの１つのようものが他のアルカリ金属又はアルカリ土類金属に置換されたもののような他の類似の化合物も予期される。塩素の適当な源は、Ｃｌ２ガス、ＳｂＣｌ５、及び、ＣＣｌ４やクロロホルムのようなクロロカーボンである。反応物種は、アルカリ又はアルカリ土類金属又は水素化物、希土類金属（Ｍ）、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、及び、対応するフッ化物若しくは塩化物を形成するＰからなる群の少なくとも１つを含んでよい。好ましくは、反応物アルカリ金属には対応する触媒があり、アルカリ土類水素化物はＭｇＨ２、レアアースはＬａ、Ａｌはナノパウダーである。支持体は、炭素、好ましくは活性炭、メソポーラスカーボン、及び、Ｌｉイオン・バッテリーで使用されるカーボンを含んでよい。反応物は任意のモル比であってよい。好ましくは、反応物種及びフッ素若しくは塩素はフッ化物又は塩素の元素としてほぼ化学量論比で存在し、触媒は過剰に、好ましくはフッ素又は塩素と反応する元素とほぼ同じモル比において存在し、そして、支持体は過剰に存在する。
【０１５７】
発熱反応物はハロゲンガス、好ましくは塩素又は臭素、又はＨＦ、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＩなどのハロゲンガス源、好ましくはＣＦ４又はＣＣｌ４、ならびにハロゲンと反応し、ハロゲン化物を形成する種を含んでよい。ハロゲン源はＣｘＯｙＸｒなどの酸素源でもあり、ここではＸはハロゲンであり、ｘ、ｙ及びｒは整数で当業者に公知である。反応物種はアルカリ又はアルカリ土類金属又はハロゲン化物、対応するハロゲン化物を形成するレアアース金属、Ａｌ、Ｓｉ及びＰを含んでもよい。好ましくは、反応物アルカリ金属には対応する触媒があり、アルカリ土類水素化物はＭｇＨ２、レアアースはＬａ、Ａｌはナノパウダーである。支持体は炭素、好ましくは活性炭素を含んでよい。反応物は任意のモル比であってよい。好ましくは、反応物種及びハロゲンはほぼ等しいストイキ比（理論混合比）であり、触媒は過剰量あり、ハロゲンと反応する元素とほぼ同じモル比であり、支持体が過剰量あることが好ましい。ある実施態様では、反応物はＮａ、ＮａＨ、Ｋ、ＫＨ、Ｌｉ、ＬｉＨ及びＨ２などの触媒源又は触媒、ハロゲンガス、好ましくは塩素又は臭素ガス、Ｍｇ、ＭｇＨ２、レアアースの少なくとも１つ、好ましくはＬａ、Ｇｄ又はＰｒ、Ａｌ、ならびに支持体、好ましくは活性炭などの炭素を含む。
【０１５８】
ｂ．フリーラジカル反応
ある実施態様では、発熱反応はフリーラジカル反応、好ましくはハロゲン化物又は酸素フリーラジカル反応である。ハロゲン基の源物質はハロゲン、好ましくはＦ２もしくはＣｌ２、又はフッ化炭素、好ましくはＣＦ４であってよい。Ｆフリーラジカル源はＳ２Ｆ１０である。ハロゲンガスを含む反応混合物はさらに、フリーラジカル開始剤を含んでよい。反応器はフリーラジカル、好ましくはハロゲンフリーラジカル、より好ましくは塩素又はフッ素フリーラジカルを形成するため紫外線光源を含んでよい。フリーラジカル開始剤は過酸化物、アゾ化合物及び金属塩などの金属イオン源、好ましくはＣｏ２＋源となるＣｏＣｌ２又はＦｅ２＋源であるＦｅＳＯ４などのコバルトハロゲン化物といった当技術分野で公知の開始剤である。後者はＨ２Ｏ２又はＯ２などの酸素種と反応することが好ましい。ラジカルは中性でよい。
【０１５９】
酸素種は原子酸素源を含んでよい。酸素は一重項酸素でよい。ある実施態様では、一重項酸素はＮａＯＣｌとＨ２Ｏ２との反応から形成される。ある実施態様では、酸素源はＯ２を含み、フリーラジカル反応、好ましくはＯ原子のフリーラジカル反応を促進するためにフリーラジカル源又はフリーラジカル開始剤をさらに含んでもよい。フリーラジカル源又は酸素源はオゾン又はオゾニドのうち少なくとも１つであってよい。ある実施態様では、反応器には酸素中の放電などのオゾン源が含まれ、反応混合物にオゾンが提供される。
【０１６０】
フリーラジカル源又は酸素源はさらに、ペルオキソ化合物、ペルオキシド、Ｈ２Ｏ２、アゾ基を含む化合物、Ｎ２Ｏ、ＮａＯＣｌ、フェントン試薬又は類似の試薬、ＯＨラジカル又はその源物質、過キセノン酸塩イオン又はアルカリもしくはアルカリ土類過キセノン酸塩、好ましくは過キセノン酸ナトリウム（Ｎａ４ＸｅＯ６）又は過キセノン酸カリウム（Ｋ４ＸｅＯ６）などのその源物質、四酸化キセノン（ＸｅＯ４）及び過キセノン酸（Ｈ４ＸｅＯ６）、ならびに金属塩などの金属イオン源の中の少なくとも１つを含んでよい。金属塩はＦｅＳＯ４、ＡｌＣｌ３、ＴｉＣｌ３、好ましくはＣｏ２＋源であるＣｏＣｌ２などのハロゲン化コバルトの１つであってよい。
【０１６１】
ある実施態様では、Ｃｌなどのフリーラジカルは、ＮａＨ＋ＭｇＨ２＋活性炭素（ＡＣ）などの支持体＋Ｃｌ２などのハロゲンガスといった反応混合物中で、Ｃｌ２などのハロゲンから形成する。フリーラジカルはＣｌ２及びＣＨ４などの炭化水素の混合物の反応により２００℃以上といった高温で形成し得る。ハロゲンは炭化水素より多いモル濃度にしてもよい。クロロカーボン生成物及びＣｌラジカルを還元剤と反応させ、ハイドリノを形成する活性化エネルギー及び経路を提供し得る。合成ガス（シンガス）及びフィッシャー・トロプシュ法を用いて、又はメタンへの炭素の直接的水素還元により、炭素生成物を再生してもよい。反応混合物は、２００℃以上といった高温のＯ２及びＣｌ２の混合物を含んでよい。混合物は、ＣｌＯ、Ｃｌ２Ｏ、及びＣｌＯ２のようなＣｌｘＯｙ（ｘ及びｙは整数）を形成するように、反応してよい。反応混合物は、２００℃以上といった高温のＨ２及びＣｌ２を含み、反応し、ＨＣｌを形成し得る。反応混合物は、５０℃以上といったやや高温のＰｔ／Ｔｉ、Ｐｔ／Ｃ、又はＰｄ／Ｃなどの再結合剤と共にＨ２及びＯ２を含み、反応し、Ｈ２Ｏを形成し得る。再結合剤は１大気圧より高い範囲、好ましくは約２〜１００大気圧の範囲などの高圧で操作してよい。反応混合物は、フリーラジカルや一重項酸素形成に有利な不定比であってよい。システムは紫外線光又はプラズマ源をさらに含み、ＲＦなどのフリーラジカル、マイクロ波、又はグロー放電、好ましくは高電圧パルスプラズマ源を形成し得る。反応物はさらに、Ｃｌ、Ｏ及びＨなどの原子フリーラジカル、一重項酸素及びオゾンの中の少なくとも１つを形成する触媒を含んでもよい。触媒はＰｔなどの貴金属であってよい。Ｃｌラジカルを形成する実施態様では、Ｐｔ触媒は、それぞれ分解温度が５８１℃、４３５℃及び３２７℃であるＰｔＣｌ２、ＰｔＣｌ３及びＰｔＣｌ４などの塩化プラチナの分解温度より高い温度で維持する。ある実施態様では、Ｐｔ、Ｐｄ又はそれらのハロゲン化物を溶解しない好適な溶媒中で金属ハロゲン化物を溶解し、溶液を除去することで、金属ハロゲン化物を含む生成混合物からＰｔを回収し得る。炭素及びＰｔ又はＰｄハロゲン化物を含む固体は、対応するハロゲン化物の分解により炭素上のＰｔ又はＰｄを形成するために加熱してもよい。
【０１６２】
ある実施態様では、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２又はＮＯガスを反応混合物に添加する。Ｎ２Ｏ、ＮＯ２はＮＯラジカル源として作用し得る。別の実施態様では、好ましくはＮＨ３の酸化によりセル中でＮＯラジカルを生成する。反応は高温で、プラチナ又はプラチナ−ロジウム上でのＮＨ３とＯ２との反応であってよい。ハーバー法、その後にオストワルト法を行うなど、公知の工業的方法によりＮＯ、ＮＯ２及びＮ２Ｏを生成することが可能である。１つの実施例において、ステップの典型的なシーケンスは、以下の通りである。
【数７０】
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【０１６３】
具体的には、幾らか酸化物を含んでいるα−鉄のような触媒を用いて、高い温度及び圧力でＮＨ３をＮ２及びＨ２から生成するために、ハーバー法は用いられてよい。具高温プラチナ又はプラチナ−ロジウム触媒などの触媒でアンモニアをＮＯ、ＮＯ２及びＮ２Ｏへと酸化させるためにオストワルト法が利用できる。上記で開示した方法によりアルカリ硝酸塩を再生することが可能である。
【０１６４】
システム及び反応混合物は燃焼反応を開始し、補助し、一重項酸素及びフリーラジカルのうちの少なくとも１つを提供する。燃焼反応物は、他のハイドリノ反応物と反応するフリーラジカルや一重項酸素形成に有利な不定比であってよい。ある実施態様では、安定した反応の持続に有利になるように爆発反応を抑制するか、あるいは適当な反応物とモル比により爆発反応を起こし、所望のハイドリノ反応速度を得る。ある実施態様では、セルは内部燃焼エンジンの少なくとも１つのシリンダーを含む。
【０１６５】
ｃ．電子受容体反応
ある実施態様では、反応混合物は電子受容体をさらに含む。ハイドリノを形成する触媒反応中、原子水素から電子受容体へとエネルギーが移動させられると、電子受容体は触媒からイオン化した電子のためのシンクとして作用する場合がある。電子受容体は、導電性ポリマー又は金属支持体、第ＶＩ族元素などの酸化剤、分子、化合物、フリーラジカル、安定したフリーラジカルを形成する種、及びハロゲン原子、Ｏ２、Ｃ、ＣＦ１、２、３又は４、Ｓｉ、Ｓ、ＰｘＳｙ、ＣＳ２、ＳｘＮｙなどの高電子親和性を有する種、Ｏ及びＨ、Ａｕ、Ａｔ、ＡｌｘＯｙ（ｘ及びｙは整数）をさらに含むこれらの化合物、好ましくは、実施態様がＡｌ（ＯＨ）３とＲ−ＮｉのＡｌ、ＣｌＯ、Ｃｌ２、Ｆ２、ＡｌＯ２、Ｂ２Ｎ、ＣｒＣ２、Ｃ２Ｈ、ＣｕＣｌ２、ＣｕＢｒ２、ＭｎＸ３（Ｘ＝ハロゲン化物）、ＭｏＸ３（Ｘ＝ハロゲン化物）、ＮｉＸ３（Ｘ＝ハロゲン化物）、ＲｕＦ４、５、又は６、ＳｃＸ４（Ｘ＝ハロゲン化物）、ＷＯ３との反応の中間物質であるＡｌＯ２、ならびに当業者に公知の高電子親和性を有する他の原子及び分子の中の少なくとも１つであってよい。好ましくは、支持体は導電性かつ形態安定性フリーラジカルの少なくとも１種である。好適なこのような支持体は導電性ポリマーである。支持体はＣ６イオンを形成するＬｉイオンバッテリーの炭素などのマクロ構造全体にわたって陰イオンを形成し得る。別の実施態様では、支持体は、好ましくはドーピングして導電性を促進する半導体である。反応混合物はさらに、Ｏ、ＯＨ、Ｏ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ２、Ｆ、Ｃｌ及びＮＯなどのフリーラジカル又はその源物質を含み、それらは触媒作用中、支持体に形成されたフリーラジカルのスカベンジャーとして作用し得る。ある実施態様では、ＮＯなどのフリーラジカルはアルカリ金属などの触媒又は触媒源と複合体を形成し得る。別の実施態様では、支持体は不対電子を有する。支持体はＥｒ２Ｏ３などのレアアース元素又は化合物など常磁性である。ある実施態様では、ＮａＨ、Ｋ、Ｒｂ又はＣｓなどの触媒又は触媒源を支持体などの電子受容体に含浸させ、反応混合物の他の成分を添加する。好ましくは、支持体は挿入したＮａＨ又はＮａを有するＡＣである。
【０１６６】
ｄ．酸化−還元反応
実施例において、ハイドリノ反応は、酸化−還元反応によって活性化される。実証的な実施例において、反応混合物は、触媒、水素源、酸化剤、還元剤、及び担体のグループの少なくとも２つの種を含む。反応混合物はまた、グループ１３トリハライド、好ましくは、少なくとも１つのＡｌＣｌ３、ＢＦ３、ＢＣｌ３、及び、ＢＢｒ３のようなルイス酸を含んでよい。ある実施例において、各反応混合物は、以下の要素（ｉ）−（ｉｉｉ）から選ばれる少なくとも１つを含む。
【０１６７】
（ｉ）Ｌｉ、ＬｉＨ、Ｋ、ＫＨ、ＮａＨ、Ｒｂ、ＲｂＨ、Ｃｓ、及びＣｓＨから選ばれる触媒。
（ｉｉ）Ｈ２ガス、Ｈ２ガスの源、又は、水素化物から選ばれる水素源。
（ｉｉｉ）ＴｉＣ、ＹＣ２、Ｔｉ３ＳｉＣ２、ＴｉＣＮ、ＭｇＢ２、ＳｉＣ、Ｂ４Ｃ、又はＷＣのようなカーボン、炭化物、ホウ化物から選ばれる支持体。
【０１６８】
（ｉｖ）ハロゲン化物、リン化物、ホウ化物、酸化物、水酸化物、ケイ化物、窒素化合物、ヒ化物、セレン化物、テルル化物、アンチモン化物、炭化物、硫化物、水素化物、炭酸塩、炭酸水素、硫酸塩、硫酸水素塩、リン酸塩、リン酸水素、二水素リン酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、過マンガン酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、亜塩素酸塩、過亜塩素酸塩、次亜塩素酸塩、臭素酸塩、過臭素酸塩、臭酸塩、過臭酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、ヨウ酸塩、過ヨウ酸塩、クロム酸塩、二クロム酸塩、テルル酸塩、セレン酸塩、ヒ酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、コバルト酸化物、テルル酸化物、そして、ハロゲン元素、Ｐ、Ｂ、Ｓｉ、Ｎ、Ａｓ、Ｓ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｃ、Ｓ、Ｐ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、及びＴｅのそれらのような他のオキシアニオンの中の１つのような金属化合物から選択される酸化剤であるが、ここで金属は好ましくは、遷移金属、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ、アルカリ金属、又はアルカリ土類金属からなる。また、この酸化剤は、更に、ハロゲン化鉛のような鉛化合物、ＧｅＦ２、ＧｅＣｌ２、ＧｅＢｒ２、ＧｅＩ２、ＧｅＯ、ＧｅＰ、ＧｅＳ、ＧｅＩ４、及びＧｅＣｌ４のようなハロゲン化物、酸化物、又は硫化物のようなゲルマニウム化合物、ＣＦ４又はＣｌＣＦ３のようなフッ化炭素、ＣＣｌ４、Ｏ２、ＭＮＯ３、ＭＣｌＯ４、ＭＯ２、ＮＦ３、Ｎ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２のようなクロロカーボン、Ｂ３Ｎ３Ｈ６のようなホウ素−窒素化合物、ＳＯＣｌ２、ＳＯＦ２、ＳＯ２Ｆ２、又はＳＯＢｒ２のようなＳＯｘＸｙ、Ｓ２Ｃｌ２、ＳＣｌ２、Ｓ２Ｂｒ２、又はＳ２Ｆ２、ＣＳ２のようなＳｘＸｙ、ＳＦ６、Ｓ、ＳＯ２、ＳＯ３、Ｓ２Ｏ５Ｃｌ２、Ｆ５ＳＯＦ、Ｍ２Ｓ２Ｏ８のような硫黄化合物、ＣｌＯ２Ｆ、ＣｌＯ２Ｆ２、ＣｌＯＦ３、ＣｌＯ３Ｆ、及びＣｌＯ２Ｆ３、のようなＣｌＦ５、ＸｘＸ’ｙＯｚのようなＸｘＸ’ｙ、Ｂ３Ｎ３Ｈ６、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｂｉ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、のようなホウ素−窒素化合物、ＴｅＦ４、ＴｅＦ６、ＴｅＯｘ、好ましくはＴｅＯ２又はＴｅＯ３、のようなＴｅＸｘ、ＳｅＸｘ、好ましくはＳｅＦ６、ＳｅＯｘ、好ましくは、ＳｅＯ２又はＳｅＯ３、ＴｅＯ２、ＴｅＯ３、Ｔｅ（ＯＨ）６、ＴｅＢｒ２、ＴｅＣｌ２、ＴｅＢｒ４、ＴｅＣｌ４、ＴｅＦ４、ＴｅＩ４、ＴｅＦ６、ＣｏＴｅ、又はＮｉＴｅ、のようなテルル酸化物、ハロゲン化物、又は他のテルル化合物、ＳｅＯ２、ＳｅＯ３、Ｓｅ２Ｂｒ２、Ｓｅ２Ｃｌ２、ＳｅＢｒ４、ＳｅＣｌ４、ＳｅＦ４、ＳｅＦ６、ＳｅＯＢｒ２、ＳｅＯＣｌ２、ＳｅＯＦ２、ＳｅＯ２Ｆ２、ＳｅＳ２、Ｓｅ２Ｓ６、Ｓｅ４Ｓ４、又はＳｅ６Ｓ２、のようなセレン酸化物、ハロゲン化物、又は他のセレン化合物、Ｐ、Ｐ２Ｏ５、Ｐ２Ｓ５、そして、ＰＳＢｒ３、ＰＳＦ３、ＰＳＣｌ３のようなＰＳｘＸｙ、ＰＯＢｒ３、ＰＯＩ３、ＰＯＣｌ３、又はＰＯＦ３のようなＰＯｘＸｙ、ＰＦ３、ＰＣｌ３、ＰＢｒ３、ＰＩ３、ＰＦ５、ＰＣｌ５、ＰＢｒ４Ｆ又はＰＣｌ４ＦのようなＰｘＸｙ（Ｍはアルカリ金属であり、ｘ、ｙ、及びｚは整数であり、Ｘ及びＸ’はハロゲン）、Ｐ３Ｎ５、（Ｃｌ２ＰＮ）３、（Ｃｌ２ＰＮ）４、又は（Ｂｒ２ＰＮ）ｘ、のようなリン酸−窒素化合物、ＡｌＡｓ、Ａｓ２Ｉ４、Ａｓ２Ｓｅ、Ａｓ４Ｓ４、ＡｓＢｒ３、ＡｓＣｌ３、ＡｓＦ３、ＡｓＩ３、Ａｓ２Ｏ３、Ａｓ２Ｓｅ３、Ａｓ２Ｓ３、Ａｓ２Ｔｅ３、ＡｓＣｌ５、ＡｓＦ５、Ａｓ２Ｏ５、Ａｓ２Ｓｅ５、又はＡｓ２Ｓ５、のようなヒ素酸化物、ハロゲン化物、硫化物、セレン化物、又は、テルル化物、又は他のヒ素化合物、ＳｂＡｓ、ＳｂＢｒ３、ＳｂＣｌ３、ＳｂＦ３、ＳｂＩ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＳｂＯＣｌ、Ｓｂ２Ｓｅ３、Ｓｂ２（ＳＯ４）３、Ｓｂ２Ｓ３、Ｓｂ２Ｔｅ３、Ｓｂ２Ｏ４、ＳｂＣｌ５、ＳｂＦ５、ＳｂＣｌ２Ｆ３、Ｓｂ２Ｏ５、又はＳｂ２Ｓ５のようなアンチモン酸化物、ハロゲン化物、硫化物、硫酸化物、セレン化物、ヒ素化物、又は他のアンチモン化合物、ＢｉＡｓＯ４、ＢｉＢｒ３、ＢｉＣｌ３、ＢｉＦ３、ＢｉＦ５、Ｂｉ（ＯＨ）３、ＢｉＩ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＢｉＯＢｒ、ＢｉＯＣｌ、ＢｉＯＩ、Ｂｉ２Ｓｅ３、Ｂｉ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｔｅ３、又はＢｉ２Ｏ４、ＳｉＣｌ４、ＳｉＢｒ４のようなビスマス酸化物、ハロゲン化物、硫化物、セレン化物、又は他のビスマス化合物、金属酸化物、水酸化物、又は、ＣｒＣｌ３、ＺｎＦ２、ＺｎＢｒ２、ＺｎＩ２、ＭｎＣｌ２、ＭｎＢｒ２、ＭｎＩ２、ＣｏＢｒ２、ＣｏＩ２、ＣｏＣｌ２、ＮｉＣｌ２、ＮｉＢｒ２、ＮｉＦ２、ＦｅＦ２、ＦｅＣｌ２、ＦｅＢｒ２、ＦｅＣｌ３、ＴｉＦ３、ＣｕＢｒ、ＣｕＢｒ２、ＶＦ３、及びＣｕＣｌ２、のような遷移金属ハロゲン化物のようなハロゲン化物、ＳｎＦ２、ＳｎＣｌ２、ＳｎＢｒ２、ＳｎＩ２、ＳｎＦ４、ＳｎＣｌ４、ＳｎＢｒ４、ＳｎＩ４、ＩｎＦ、ＩｎＣｌ、ＩｎＢｒ、ＩｎＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＩ、ＡｌＦ３、ＡｌＢｒ３、ＡｌＩ３、ＹＦ３、ＣｄＣｌ２、ＣｄＢｒ２、ＣｄＩ２、ＩｎＣｌ３、ＺｒＣｌ４、ＮｂＦ５、ＴａＣｌ５、ＭｏＣｌ３、ＭｏＣｌ５、ＮｂＣｌ５、ＡｓＣｌ３、ＴｉＢｒ４、ＳｅＣｌ２、ＳｅＣｌ４、ＩｎＦ３、ＩｎＣｌ３、ＰｂＦ４、ＴｅＩ４、ＷＣｌ６、ＯｓＣｌ３、ＧａＣｌ３、ＰｔＣｌ３、ＲｅＣｌ３、ＲｈＣｌ３、ＲｕＣｌ３のような金属ハロゲン化物、Ｙ２Ｏ３、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、又はＮｂＯ、ＮｉＯ、Ｎｉ２Ｏ３、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、Ａｇ２Ｏ、ＡｇＯ、Ｇａ２Ｏ、Ａｓ２Ｏ３、ＳｅＯ２、ＴｅＯ２、Ｉｎ（ＯＨ）３、Ｓｎ（ＯＨ）２、Ｉｎ（ＯＨ）３、Ｇａ（ＯＨ）３、及びＢｉ（ＯＨ）３、ＣＯ２、Ａｓ２Ｓｅ３、ＳＦ６、Ｓ、ＳｂＦ３、ＣＦ４、ＮＦ３のような金属酸化物又は水酸化物、ＫＭｎＯ４及びＮａＭｎＯ４、Ｐ２Ｏ５のような過マンガン酸塩、ＬｉＮＯ３、ＮａＮＯ３及びＫＮＯ３のような硝酸塩、そして、ＢＢｒ３及びＢＩ３のようなハロゲン化ホウ素、第１３族のハロゲン化物で好ましくは、ＩｎＢｒ２、ＩｎＣｌ２、及びＩｎＩ３のようなインジウムハロゲン化物、銀ハロゲン化物で好ましくはＡｇＣｌ又はＡｇＩ、鉛ハロゲン化物、カドミウムハロゲン化物、ジルコニウムハロゲン化物、好ましくは遷移金属酸化物、硫化物、ハロゲン化物（Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、又はＺｎに対して、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、又はＩ）第２又は第３遷移系列のハロゲン化物、好ましくはＹＦ３、酸化物、硫化物で好ましくはＹ２Ｓ３、又は水酸化物、好ましくは、ハロゲン化物である場合はＮｂＸ３、ＮｂＸ５又はＴａＸ５のようなＹ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｏｓのそのようなもの、Ｌｉ２Ｓ、ＺｎＳ、ＦｅＳ、ＮｉＳ、ＭｎＳ、Ｃｕ２Ｓ、ＣｕＳ、及びＳｎＳ、のような金属硫化物、ＢａＢｒ２、ＢａＣｌ２、ＢａＩ２、ＳｒＢｒ２、ＳｒＩ２、ＣａＢｒ２、ＣａＩ２、ＭｇＢｒ２、又はＭｇＩ２のようなアルカリ土類金属ハロゲン化物、ＣｅＩ２、ＥｕＦ２、ＥｕＣｌ２、ＥｕＢｒ２、ＥｕＩ２、ＤｙＩ２、ＮｄＩ２、ＳｍＩ２、ＹｂＩ２、及びＴｍＩ２、の１つのような２価の状態に好ましくはある、ＥｕＢｒ３、ＬａＦ３、ＬａＢｒ３、ＣｅＢｒ３、ＧｄＦ３、ＧｄＢｒ３のような希土類ハロゲン化物、ホウ化ユウロピウムのような金属ホウ化物、ＣｒＢ２、ＴｉＢ２、ＭｇＢ２、ＺｒＢ２、及びＧｄＢ２のようなＭＢ２ホウ化物、ＬｉＣｌ、ＲｂＣｌ、又はＣｓＩ、のようなアルカリ・ハロゲン化物、そして、金属リン化物、Ｃａ３Ｐ２のようなアルカリ土類リン化物、ＰｔＣｌ２、ＰｔＢｒ２、ＰｔＩ２、ＰｔＣｌ４、ＰｄＣｌ２、ＰｂＢｒ２、及びＰｂＩ２のような貴金属ハロゲン化物、酸化物、硫化物、ＣｅＳ、のような希土類硫化物、他の適当な希土類のものはＬａ及びＧｄのそれらであり、
Ｎａ２ＴｅＯ４、Ｎａ２ＴｅＯ３、Ｃｏ（ＣＮ）２、ＣｏＳｂ、ＣｏＡｓ、Ｃｏ２Ｐ、ＣｏＯ、ＣｏＳｅ、ＣｏＴｅ、ＮｉＳｂ、ＮｉＡｓ、ＮｉＳｅ、Ｎｉ２Ｓｉ、ＭｇＳｅのような金属及びアニオン、ＥｕＴｅのような希土類テルル化物、ＥｕＳｅのような希土類セレン化物、ＥｕＮのような希土類窒化物、ＡｌＮ及びＧｄＮのような金属窒化物、Ｍｇ３Ｎ２のようなアルカリ土類窒化物、Ｆ２Ｏ、Ｃｌ２Ｏ、ＣｌＯ２、Ｃｌ２Ｏ６、Ｃｌ２Ｏ７、ＣｌＦ、ＣｌＦ３、ＣｌＯＦ３、ＣｌＦ５、ＣｌＯ２Ｆ、ＣｌＯ２Ｆ３、ＣｌＯ３Ｆ、ＢｒＦ３、ＢｒＦ５、Ｉ２Ｏ５、ＩＢｒ、ＩＣｌ、ＩＣｌ３、ＩＦ、ＩＦ３、ＩＦ５、ＩＦ７のような酸素及び異なるハロゲン原子の群から少なくとも２つの原子を含む化合物、ＯｓＦ６、ＰｔＦ６、又はＩｒＦ６のような第２又は第３遷移系列ハロゲン化物、ハロゲン化物、酸化物、又は硫化物のようなアルカリ金属化合物、そして、アルカリ、アルカリ土類、遷移、希土類、第１３族、好ましくはＩｎ、及び第１４族、好ましくはＳｎのような還元で金属を形成できる化合物、酸化剤が水素化物、好ましくは金属水素化物であるとき、触媒又は触媒の源がアルカリ金属のような金属であってもよいが、希土類水素化物、アルカリ土類水素化物、又はアルカリ水素化物のような金属水素化物、を含む。適当な酸化剤は、金属ハロゲン化物、硫化物、酸化物、水酸化物、セレン化物、窒化物、及びヒ素化物であり、ＢａＢｒ２、ＢａＣｌ２、ＢａＩ２、ＣａＢｒ２、ＭｇＢｒ２、又はＭｇＩ２、のようなアルカリ土類ハロゲン化物のようなリン化物、ＥｕＢｒ２、ＥｕＢｒ３、ＥｕＦ３、ＬａＦ３、ＧｄＦ３、ＧｄＢｒ３、ＬａＦ３、ＬａＢｒ３、ＣｅＢｒ３、ＣｅＩ２、ＰｒＩ２、ＧｄＩ２、及びＬａＩ２のような希土類ハロゲン化物、ＹＦ３のような第２又は第３遷移金属ハロゲン化物、Ｃａ３Ｐ２、Ｍｇ３Ｎ２、及びＭｇ３Ａｓ２、のようなアルカリ土類リン化物、窒化物、又はヒ素化物、ＣｒＢ２又はＴｉＢ２、のような金属ホウ化物、ＬｉＣｌ、ＲｂＣｌ、又はＣｓＩ、のようなアルカリハロゲン化物、Ｌｉ２Ｓ、ＺｎＳ、Ｙ２Ｓ３、ＦｅＳ、ＭｎＳ、Ｃｕ２Ｓ、ＣｕＳ、及びＳｂ２Ｓ５のような金属硫化物、Ｃａ３Ｐ２のような金属リン化物、ＣｒＣｌ３、ＺｎＦ２、ＺｎＢｒ２、ＺｎＩ２、ＭｎＣｌ２、ＭｎＢｒ２、ＭｎＩ２、ＣｏＢｒ２、ＣｏＩ２、ＣｏＣｌ２、ＮｉＢｒ２、ＮｉＦ２、ＦｅＦ２、ＦｅＣｌ２、ＦｅＢｒ２、ＴｉＦ３、ＣｕＢｒ、ＶＦ３、及びＣｕＣｌ２のような遷移金属ハロゲン化物、ＳｎＢｒ２、ＳｎＩ２、ＩｎＦ、ＩｎＣｌ、ＩｎＢｒ、ＩｎＩ、ＡｇＣｌ、ＡｇＩ、ＡｌＩ３、ＹＦ３、ＣｄＣｌ２、ＣｄＢｒ２、ＣｄＩ２、ＩｎＣｌ３、ＺｒＣｌ４、ＮｂＦ５、ＴａＣｌ５、ＭｏＣｌ３、ＭｏＣｌ５、ＮｂＣｌ５、ＡｓＣｌ３、ＴｉＢｒ４、ＳｅＣｌ２、ＳｅＣｌ４、ＩｎＦ３、ＰｂＦ４、及びＴｅＩ４のような金属ハロゲン化物、Ｙ２Ｏ３、ＦｅＯ、ＮｂＯ、Ｉｎ（ＯＨ）３、Ａｓ２Ｏ３、ＳｅＯ２、ＴｅＯ２、ＢＩ３、ＣＯ２、Ａｓ２Ｓｅ３のような金属酸化物又は水酸化物、Ｍｇ３Ｎ２又はＡｌＮのような金属窒化物、Ｃａ３Ｐ２、ＳＦ６、Ｓ、ＳｂＦ３、ＣＦ４、ＮＦ３、ＫＭｎＯ４、ＮａＭｎＯ４、Ｐ２Ｏ５、ＬｉＮＯ３、ＮａＮＯ３、ＫＮＯ３のような金属リン化物、及びＢＢｒ３のような金属ホウ化物、である。ＢａＢｒ２、ＢａＣｌ２、ＥｕＢｒ２、ＥｕＦ３、ＹＦ３、ＣｒＢ２、ＴｉＢ２、ＬｉＣｌ、ＲｂＣｌ、ＣｓＩ、Ｌｉ２Ｓ、ＺｎＳ、Ｙ２Ｓ３、Ｃａ３Ｐ２、ＭｎＩ２、ＣｏＩ２、ＮｉＢｒ２、ＺｎＢｒ２、ＦｅＢｒ２、ＳｎＩ２、ＩｎＣｌ、ＡｇＣｌ、Ｙ２Ｏ３、ＴｅＯ２、ＣＯ２、ＳＦ６、Ｓ、ＣＦ４、ＮａＭｎＯ４、Ｐ２Ｏ５、ＬｉＮＯ３、のリストの少なくとも１つを適当な酸化剤は含む。適当な酸化剤は、ＥｕＢｒ２、ＢａＢｒ２、ＣｒＢ２、ＭｎＩ２、及びＡｇＣｌ、のリストの少なくとも１つを含む。適当な酸化剤は、Ｌｉ２、ＺｎＳ、及びＹ２Ｓ３、の少なくとも１つを含む。ある実施例においては、酸素酸化剤は、Ｙ２Ｏ３である。
【０１６９】
追加の実施例において、各反応混合物は、上述した（ｉ）−（ｉｉｉ）の構成要素の以下に続く族から選ばれる少なくとも１つの種を含み、更に、（ｉｖ）アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、第２及び第３遷移金属、及び希土類金属、そして、アルミニウムから選ばれる少なくとも１つの還元剤を含む。好ましくは、Ａｌ、Ｍｇ、ＭｇＨ２、Ｓｉ、Ｌａ、Ｂ、Ｚｒ、及びＴｉ粉末、及び、Ｈ２のグループからの１つである。
【０１７０】
さらなる実施態様では、各反応混合物は、上述した成分（ｉ）〜（ｉｖ）の以下の属から選択される少なくとも１種を含み、ＡＣ、炭素上の１％Ｐｔ又はＰｄ（Ｐｔ／Ｃ、Ｐｄ／Ｃ）及びカーバイド、好ましくはＴｉＣ又はＷＣから選択した導電性支持体などの支持体（ｖ）をさらに含む。
【０１７１】
反応物は、如何なるモル比であってもよいが、好ましくは、ほぼ等しいモル比である。
【０１７２】
（ｉ）触媒又は触媒原、（ｉｉ）水素源、（ｉｉｉ）酸化剤、（ｉｖ）還元剤、及び（ｖ）担体を含む適当な反応系は、ＮａＨ、ＢａＨ、又はＫＨを触媒として又は触媒源及びＨ源として、ＢａＢｒ２、ＢａＣｌ２、ＭｇＢｒ２、ＭｇＩ２、ＣａＢｒ２、ＥｕＢｒ２、ＥｕＦ３、ＹＦ３、ＣｒＢ２、ＴｉＢ２、ＬｉＣｌ、ＲｂＣｌ、ＣｓＩ、Ｌｉ２Ｓ、ＺｎＳ、Ｙ２Ｓ３、Ｃａ３Ｐ２、ＭｎＩ２、ＣｏＩ２、ＮｉＢｒ２、ＺｎＢｒ２、ＦｅＢｒ２、ＳｎＩ２、ＩｎＣｌ、ＡｇＣｌ、Ｙ２Ｏ３、ＴｅＯ２、ＣＯ２、ＳＦ６、Ｓ、ＣＦ４、ＮａＭｎＯ４、Ｐ２Ｏ５、ＬｉＮＯ３、のうちの１つを酸化剤として、ＭｇＨ２はまた水素源として機能するかもしれないが、Ｍｇ又はＭｇＨ２を還元剤として、そして、ＡＣ、ＴｉＣ、又はＷＣを担体として含む。水素化スズが酸化剤であるような場合、Ｓｎ生成物は、触媒作用メカニズムにおいて還元剤の及び導電体の担体の少なくとも１つとして機能するかもしれない。
【０１７３】
別の好適な反応では、（ｉ）触媒又は触媒源、（ｉｉ）水素源、（ｉｉｉ）酸化剤及び（ｉｖ）支持体を含むシステムは、触媒、触媒源及びＨ源としてのＮａＨ、ＢａＨ、又はＫＨ、酸化剤としてのＥｕＢｒ２、ＢａＢｒ２、ＣｒＢ２、ＭｎＩ２及びＡｇＣｌの１つ、ならびに支持体としてのＡＣ、ＴｉＣ又はＷＣから成る。反応物は、如何なるモル比であってもよいが、好ましくは、ほぼ等しいモル比である。
【０１７４】
触媒、水素源、酸化剤、還元剤及び支持体は任意の所望のモル比でよい。反応物、ＫＨ又はＮａＨを含む触媒、ＣｒＢ２、ＡｇＣｌ２の少なくとも１つを含む酸化剤、及びアルカリ土類、遷移金属又はレアアースハロゲン化物、好ましくはＥｕＢｒ２、ＢａＢｒ２及びＭｎＩ２などの臭化物又はヨウ化物の群から得る金属ハロゲン化物、Ｍｇ又はＭｇＨ２を含む還元剤、ならびにＡＣ、ＴｉＣ又はＷＣを含む支持体を有する実施態様では、モル比はほぼ同じである。レアアースハロゲン化物は対応するハロゲンと、金属又はＨＢｒなどの水素ハロゲン化物との直接的反応により形成し得る。二ハロゲン化物はＨ２還元により三ハロゲン化物から形成し得る。
【０１７５】
追加の酸化剤は、高い双極子モーメントを持った中間体を形成、又は、高い双極子モーメントを持つものである。好ましくは、高い双極子モーメントを持つ種は、触媒作用反応において触媒から容易に電子を受け取る。その種は、高い電子親和力を持ってもよい。１つの実施例において、電子受容体は、それぞれ、ｓｐ３、３ｄ、及び４ｆの半分満たされた殻を持つＳｎ、Ｍｎ、及びＧｄ又はＥｕ化合物のような半分満たされた又はおよそ半分満たされた電子殻を持っている。後者のタイプの代表的な酸化物は、ＬａＦ３、ＬａＢｒ３、ＧｄＦ３、ＧｄＣｌ３、ＧｄＢｒ３、ＥｕＢｒ２、ＥｕＩ２、ＥｕＣｌ２、ＥｕＦ２、ＥｕＢｒ３、ＥｕＩ３、ＥｕＣｌ３、及びＥｕＦ３に対応する金属である。１つの実施例において、酸化剤は、高い酸化状態を持ち、更に、Ｆ、Ｃｌ、又はＯの少なくとも１つのような高い電気陰性度を備える原子を含む、Ｐ、Ｓ、Ｓｉ、及びＣの少なくとも１つのような非金属の化合物を含む。別の実施例においては、オキシダントは、２価のような低い酸化状態を持つＦｅ及びＳｎの少なくとも１つのような金属の化合物からなり、そして、更に、Ｂｒ若しくはＩの少なくとも１つのような低い電気陰性度を持つ原子からなる。ＭｎＯ４−、ＣｌＯ４４−、又はＮＯ３−のような１価の負の電荷を持つイオンは、ＣＯ３２−又はＳＯ４２−のような２価の負の電荷を持つイオンよりも好ましい。実施例において、オキシダントは、反応性生物として溶融されセルから除かれるように、低い融点を持つ金属に対応する金属ハロゲン化物のような化合物からなる。低い融点の金属の適当なオキシダントは、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｇ、及びＳｎのハロゲン化物である。反応物は、如何なるモル比であってもよいが、好ましくは、ほぼ等しいモル比である。
【０１７６】
ある実施態様では、反応混合物は、（ｉ）第Ｉ族元素からの金属又は水素化物を含む触媒又は触媒源、（ｉｉ）Ｈ２ガス又はＨ２ガス源又は水素化物などの水素源、（ｉｉｉ）ハロゲン化物、酸化物又は硫化物化合物、好ましくは金属ハロゲン化物、酸化物又は硫化物、より好ましくは第ＩＡ、ＩＩＡ、３ｄ、４ｄ、５ｄ、６ｄ、７ｄ、８ｄ、９ｄ、１０ｄ、１１ｄ、１２ｄ族の元素及びランタニドのハロゲン化物、最も好ましくは遷移金属ハロゲン化物又はランタニドハロゲン化物を含む酸化剤、（ｉｖ）元素又は水素化物、好ましくはＭｇ、ＭｇＨ２、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｚｒ及びＬａなどのレアアース金属から選択される１種以上の元素又は水素化物を含む還元剤、及び（ｖ）好ましくは導電性であり、好ましくは反応混合物の他種と反応して別の化合物を形成することのない支持体から成る。好適な支持体はＡＣなどの炭素、Ｐｔ又はＰｄ／Ｃなどの金属を含浸させたカーバイド、及びカーバイド、好ましくはＴｉＣ又はＷＣから成ることが好ましい。
【０１７７】
ある実施態様では、反応混合物は、（ｉ）第Ｉ族元素からの金属又は水素化物を含む触媒又は触媒源、（ｉｉ）Ｈ２ガス又はＨ２ガス源又は水素化物などの水素源、（ｉｉｉ）ハロゲン化物、酸化物又は硫化物化合物、好ましくは金属ハロゲン化物、酸化物又は硫化物、より好ましくは第ＩＡ、ＩＩＡ、３ｄ、４ｄ、５ｄ、６ｄ、７ｄ、８ｄ、９ｄ、１０ｄ、１１ｄ、１２ｄ族の元素及びランタニドのハロゲン化物、最も好ましくは遷移金属ハロゲン化物又はランタニドハロゲン化物を含む酸化剤、（ｉｖ）元素又は水素化物、好ましくはＭｇ、ＭｇＨ２、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｚｒ及びＬａなどのレアアース金属から選択される１種以上の元素又は水素化物を含む還元剤、及び（ｖ）好ましくは導電性であり、好ましくは反応混合物の他種と反応して別の化合物を形成することのない支持体から成る。好適な支持体はＡＣなどの炭素、Ｐｔ又はＰｄ／Ｃなどの金属を含浸させたカーバイド、及びカーバイド、好ましくはＴｉＣ又はＷＣから成ることが好ましい。
【０１７８】
ある実施例において、反応混合物は、触媒又は触媒の源、水素又は水素の源を含み、更に、還元剤、支持体、及び酸化剤のような他の種を含むが、ここで、混合物は、ＢａＢｒ２、ＢａＣｌ２、ＴｉＢ２、ＣｒＢ２、ＬｉＣｌ、ＲｂＣｌ、ＬｉＢｒ、ＫＩ、ＭｇＩ２、Ｃａ３Ｐ２、Ｍｇ３Ａｓ２、Ｍｇ３Ｎ２、ＡｌＮ、Ｎｉ２Ｓｉ、Ｃｏ２Ｐ、ＹＦ３、ＹＣｌ３、ＹＩ３、ＮｉＢ、ＣｅＢｒ３、ＭｇＯ、Ｙ２Ｓ３、Ｌｉ２Ｓ、ＧｄＦ３、ＧｄＢｒ３、ＬａＦ３、ＡｌＩ３、Ｙ２Ｏ３、ＥｕＢｒ３、ＥｕＦ３、Ｃｕ２Ｓ、ＭｎＳ、ＺｎＳ、ＴｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｎＩ２、ＳｎＢｒ２、ＣｏＩ２、ＦｅＢｒ２、ＦｅＣｌ２、ＥｕＢｒ２、ＭｎＩ２、ＩｎＣｌ、ＡｇＣｌ、ＡｇＦ、ＮｉＢｒ２、ＺｎＢｒ２、ＣｕＣｌ２、ＩｎＦ３、アルカリ金属、アルカリ水素化物、ＬｉＢｒ、ＫＩ、ＲｂＣｌのようなアルカリハロゲン化物、アルカリ土類金属、アルカリ土類水素化物、ＢａＦ２、ＢａＢｒ２、ＢａＣｌ２、ＢａＩ２、ＣａＢｒ２、ＳｒＩ２、ＳｒＢｒ２、ＭｇＢｒ２、及びＭｇＩ２のようなアルカリ土類ハロゲン化物、活性炭（ＡＣ）、炭化物、遷移金属、希土類金属、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｂ、Ｚｒ、及びＬａを含む。
【０１７９】
ｅ．交換反応、熱可逆的反応及び再生
ある実施態様では、酸化剤、ならびに還元剤、触媒源及び触媒の少なくとも１つは可逆的に反応する場合がある。ある実施態様では、酸化剤はハロゲン化物、好ましくは金属ハロゲン化物、より好ましくは、遷移金属、スズ、インジウム、アルカリ金属、アルカリ土類金属及びレアアースハロゲン化物、最も好ましくはレアアースハロゲン化物である。可逆反応はハロゲン化物交換反応であることが好ましい。好ましくは、周囲温度〜３０００℃、好ましくは周囲温度〜１０００℃の温度で、酸化剤と、還元剤、触媒源及び触媒の少なくとも１つとの間でハロゲン化物が可逆的に交換されるように、反応エネルギーは低いことが好ましい。反応平衡はハイドリノ反応を実行ために変化させてもよい。変化は温度変化、反応濃度の変化、又は反応比の変化により起こり得る。反応は水素添加により維持し得る。代表的な反応では、交換は
【数７１】
2018067536.tif 000075
であり、式中、ｎ１、ｎ２、ｘ及びｙは整数であり、Ｘはハロゲン化物、Ｍｏｘは酸化剤の金属、Ｍｒｅｄ／ｃａｔは還元剤、触媒源及び触媒。ある実施態様では、１つ以上の反応物はハロゲン化物であり、さらに反応には、ハロゲン化物交換以外に可逆的水素化物交換が挙げられる。可逆反応は、反応物の温度及び濃度など他の反応条件以外に水素圧を調節して制御してもよい。典型的な反応は次のとおりである。
【数７２】
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【０１８０】
ある実施態様では、１つ以上の反応物はハロゲン化物であり、さらに反応には、ハロゲン化物交換以外に可逆的水素化物交換が挙げられる。可逆反応は、反応物の温度及び濃度など他の反応条件以外に水素圧を調節して制御してもよい。典型的な反応は
【数７３】
2018067536.tif 000077
であり、式中、ｎ１、ｎ２、ｘ及びｙは整数であり、Ｘはハロゲン化物、Ｍｏｘは酸化剤の金属、Ｍｒｅｄ／ｃａｔは還元剤、触媒源及び触媒。反応混合物は、触媒又は触媒の源と、水素又は水素の源と、支持体と、そして、アルカリ土類金属、Ｌｉのようなアルカリ金属、及びアルカリ土類水素化物又はアルカリ水素化物のような別の水素化物から少なくとも１以上と、を含んでよい。ＫＨ又はＮａＨのようなアルカリ金属を少なくとも含む触媒又は触媒の源を含む実施例において、再生化は、アルカリ金属を蒸発させてそれを水素化することにより、最初の金属水素化物を形成するように達成される。ある実施例において、触媒又は触媒の源、及び水素の源は、ＮａＨ又はＫＨを含み、そして、水素化物交換のための金属反応物はＬｉを含む。そして、生成物ＬｉＨは、熱分解によって再生される。Ｎａ又はＫの蒸気圧力が、Ｌｉのそれより非常に高いので、前者は選択的に蒸発するかもしれず、再水素化されて、反応混合物を再生させるために再添加されるかもしれない。別の実施例において、水素化物交換のための還元剤又は金属は、Ｍｇ及びＣａのような２つのアルカリ土類金属からなるかもしれない。再生反応は、水素化物がＭｇＨ２又はＣａＨ２のような反応生成物であるところ、真空中で別の金属水素化物の熱分解を更に含むかもしれない。ある実施例において、水素化物は、金属間化合物であるか、或いは、Ｎａ、Ｃａ、及びＭｇの少なくとも２つとＨを含むような水素化物の混合物である。混合された水素化物は、最も安定な単一種の金属水素化物よりも低い分解温度を持つかもしれない。ある実施例において、水素化物は、反応器システムの水素脆化を防ぐようにＨ２圧力を下げる。支持体は、ＴｉＣのような炭化物からなってよい。反応混合物は、ＮａＨ、ＴｉＣ、Ｍｇ、及びＣａを含んでよい。ＣａＨ２のようなアルカリ土類水素化物生成物は、７００℃以上のような高い温度で、真空下で分解されてよい。Ｎａのようなアルカリ金属は、蒸発して再水素化されるかもしれない。マグネシウムのような他のアルカリ土類金属もまた、蒸発するかもしれず、別々に凝縮するかもしれない。反応物は、最初の反応混合物を形成するように、再結合されるかもしれない。反応物は任意のモル比であってよい。更なる実施例において、Ｎａのような蒸発する金属は、灯芯又は毛管構造によって戻される。灯芯は、ヒートパイプのそれであってよい。或いは、凝縮された金属は、重力によって反応物へと落下して戻るかもしれない。水素は、ＮａＨを形成するために供給されるかもしれない。もう１つの実施例において、水素化物交換のための還元剤又は金属は、アルカリ金属又は遷移金属からなるかもしれない。反応物は、ハロゲン化アルカリのようなハロゲン化物を更に含むかもしれない。実施例において、ハロゲン化物のような化合物は、支持体として機能するかもしれない。化合物はハロゲン化物のような金属化合物かもしれない。金属化合物は、支持体を含むように対応する導電性の金属へと還元されるかもしれない。適当な反応混合物は、ＮａＨ  ＴｉＣ  Ｍｇ  Ｌｉ、ＮａＨ  ＴｉＣ  ＭｇＨ２  Ｌｉ、ＮａＨ  ＴｉＣ  Ｌｉ、ＮａＨ  Ｌｉ、ＮａＨ  ＴｉＣ  Ｍｇ  ＬｉＨ、ＮａＨ  ＴｉＣ  ＭｇＨ２  ＬｉＨ、ＮａＨ  ＴｉＣ  ＬｉＨ、ＮａＨ  ＬｉＨ、ＮａＨ  ＴｉＣ、ＮａＨ  ＴｉＣ  Ｍｇ  ＬｉＢｒ、ＮａＨ  ＴｉＣ  Ｍｇ  ＬｉＣｌ、ＮａＨ  Ｍｇ  ＬｉＢｒ、ＮａＨ  Ｍｇ  ＬｉＣｌ、ＮａＨ  Ｍｇ  Ｌｉ、ＮａＨ  ＭｇＨ２  ＬｉＢｒ、ＮａＨ  ＭｇＨ２  ＬｉＣｌ、ＮａＨ  Ｍｇ  ＬｉＨ、ＫＨ  ＴｉＣ  Ｍｇ  Ｌｉ、ＫＨ  ＴｉＣ  ＭｇＨ２  Ｌｉ、ＫＨ  ＴｉＣ  Ｌｉ、ＫＨ  Ｌｉ、ＫＨ  ＴｉＣ  Ｍｇ  ＬｉＨ、ＫＨ  ＴｉＣ  ＭｇＨ２  ＬｉＨ、ＫＨ  ＴｉＣ  ＬｉＨ、ＫＨ  ＬｉＨ、ＫＨ  ＴｉＣ、ＫＨ  ＴｉＣ  Ｍｇ  ＬｉＢｒ、ＫＨ  ＴｉＣ  Ｍｇ  ＬｉＣｌ、ＫＨ  Ｍｇ  ＬｉＢｒ、ＫＨ  Ｍｇ  ＬｉＣｌ、ＫＨ  Ｍｇ  Ｌｉ、ＫＨ  ＭｇＨ２  ＬｉＢｒ、ＫＨ  ＭｇＨ２  ＬｉＣｌ、及び  ＫＨ  Ｍｇ  ＬｉＨである。他の適当な反応混合物は、ＮａＨ  ＭｇＨ２  ＴｉＣ、ＮａＨ  ＭｇＨ２  ＴｉＣ  Ｃａ、Ｎａ  ＭｇＨ２  ＴｉＣ、Ｎａ  ＭｇＨ２  ＴｉＣ  Ｃａ、ＫＨ  ＭｇＨ２  ＴｉＣ、ＫＨ  ＭｇＨ２  ＴｉＣ  Ｃａ、Ｋ  ＭｇＨ２  ＴｉＣ、及びＫ  ＭｇＨ２  ＴｉＣ  Ｃａである。他の適当な反応混合物は、ＮａＨ  Ｍｇ、ＮａＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ、及びＮａＨ  Ｍｇ  ＡＣを含む。ＡＣは、ＮａＨ＋Ｍｇのための好ましい支持体である。なぜならば、Ｎａ又はＭｇは全く層間に入らず、ＡＣの表面積が非常に大きくなるからである。反応混合物は、選択された温度で所望の水素圧力を確立するように、固定された反応体積における水素化物の混合物を含むかもしれない。水素化物の混合物は、アルカリ土類金属、及び、Ｍｇ及びＭｇＨ２のようなその水素化物を含むかもしれない。加えて、水素ガスも添加されるかもしれない。適当な圧力範囲は、１気圧から２００気圧である。適当な反応混合物は、ＫＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ  ＋  Ｈ２、ＫＨ  ＭｇＨ２  ＴｉＣ  ＋  Ｈ２、ＫＨ  Ｍｇ  ＭｇＨ２  ＴｉＣ  ＋  Ｈ２、ＮａＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ  ＋  Ｈ２、ＮａＨ  ＭｇＨ２  ＴｉＣ  ＋  Ｈ２、及びＮａＨ  Ｍｇ  ＭｇＨ２  ＴｉＣ  ＋  Ｈ２からなる群のうちの１つ以上である。ＴｉＣに加えて、他の適当な支持体は、ＹＣ２、Ｔｉ３ＳｉＣ２、ＴｉＣＮ、ＭｇＢ２、ＳｉＣ、Ｂ４Ｃ、又はＷＣである。
【０１８１】
ある実施例において、反応混合物は、触媒又は触媒の源、及び、アルカリ金属水素化物のような水素の源、アルカリ土類金属のような還元剤、Ｌｉ又はＬｉＨ、及び、アルカリ金属ハロゲン化物のようなゲッター又は支持体のうちの少なくとも２つを含むかもしれない。非導電性支持体は、反応の間に、金属のような伝導性の支持体に変換されるかもしれない。反応混合物は、ＮａＨ  Ｍｇ、及び、ＬｉＣｌ又はＬｉＢｒを含むかもしれない。そして、導電性のＬｉが反応の間に形成するかもしれない。
例となる実験結果は、
０３１０１０ＷＦＣＫＡ２＃１６２６；１．５インチ  ＬＤＣ；  ８．０ｇ  ＮａＨ＃８＋８．０ｇ  Ｍｇ＃６＋３．４ｇ  ＬｉＣｌ＃２＋２０．０ｇ  ＴｉＣ  ＃１０５、最高温度（Ｔｍａｘ）：５７５℃、Ｅｉｎ：２８４ｋＪ、ｄＥ：１２ｋＪ、理論エネルギー：２．９ｋＪ、エネルギー・ゲイン：４．２である。
【０１８２】
実施例において、ＭＨ（Ｍはアルカリ金属）のような反応混合物、Ｍｇのような還元剤、ＴｉＣ又はＷＣのような支持体、及び、ＭＸ（Ｍはアルカリ金属、Ｘはハロゲン）又は（ＭＸ２（Ｍはアルカリ土類金属、Ｘはハロゲン）のような酸化剤、生成物はＭＨ（／ｐ）のような金属ハイドリノ水素化物を含む。ハイドリノ水素化物は、純ガスかもしれないＨＣｌのような酸の化学量論的な添加による分子ハイドリノへと変換されるかもしれない。生成物金属ハロゲン化物は、金属を水素化することに続いて溶融塩電気分解により金属水素化物に再生されるかもしれない。
【０１８３】
実施例において、反応混合物は、水素化物又はＨ２のような水素の源及び希土類金属のような還元剤及びアルカリハロゲン化物のような触媒の源であるハロゲン化物を含む。適当な反応物は、Ｍｇ＋ＲｂＦ及びＨ源、並びに、Ｍｇ＋ＬｉＣｌ及びＨ源である。反応は、それぞれ、Ｒｂ＋及びＬｉ触媒の形成で進行する。
【０１８４】
適当な反応温度範囲は、ハイドリノ反応が起こる温度である。その温度は、混合物の少なくとも１成分が溶け、相変化を受け、分解のような化学的な変化を受け、又は、その混合物の少なくとも２つの成分が反応するような温度範囲にあってよい。反応温度は、３０℃から１２００℃の範囲内であってよい。適当な温度範囲は、３００℃から９００℃である。少なくともＮａＨを含む反応混合物のための反応温度範囲は、４７５℃より上であるかもしれない。金属ハロゲン化物又は水素化物を含む反応混合物のための反応温度は、再生反応温度以上であるかもしれない。アルカリ、アルカリ土類、又は希土類元素ハロゲン化物、アルカリ金属又はアルカリ金属水素化物のような触媒又は触媒の源を含む反応混合物のための適当な温度範囲は、６５０℃から８５０℃である。ＭＣｘ（Ｍはアルカリ金属である）のような生成物として、アルカリ金属炭素を形成する混合を含む反応のためには、温度範囲は、アルカリ金属炭素の形成温度又はそれ以上であるかもしれない。その反応は、ＭＣｘが減圧の下でＭ及びＣへと再生する温度で実施されるかもしれない。
【０１８５】
ある実施例において、揮発性の種は、アルカリ金属のような金属である。適当な金属は、Ｎａ及びＫを含む。再生の間、金属は、反応器への側枝からなるかもしれない垂直チューブのようなシステムのより冷たい部分で、凝縮するかもしれない。金属は、金属のリザーバタンクに足されてもよい。そのチューブの中の金属柱がその供給部の近くに水素を維持するところ、リザーバタンクは、ＮａＨ又はＫＨのような金属水素化物を形成するように表面の下に水素供給フィード（供給部）を持つかもしれない。金属水素化物は、ヒートパイプの毛管の構造のような毛管のシステムの内側で形成されるかもしれない。毛細管は、金属水素化物が反応混合物に加えられるように、反応混合物がある反応器の１つの区分へと金属水素化物を選択的に移動させるかもしれない。毛細管は、金属の液体に対してイオン的に選択的であるかもしれない。芯の中の水素は、液体として金属水素化物を維持するために、十分な圧力にあるかもしれない。
【０１８６】
その反応混合物は、触媒又は触媒の源、水素又は水素の源、支持体、還元剤、及び酸化剤の内の少なくとも２つを含むかもしれない。ある実施例において、金属間化合物は、溶媒、支持体、還元剤のうちの少なくとも１つとして機能するかもしれない。金属間化合物は、Ｍｇ及びＣａの混合物、又は、Ｍｇのようなアルカリ土類金属及びＮｉのような遷移金属の混合物の内の少なくとも２つを含むかもしれない。金属間化合物は、触媒又は触媒の源、及び、水素又は水素の源の少なくとも１つのための溶媒として機能するかもしれない。ＮａＨ又はＫＨは、その溶媒によって溶解されるかもしれない。反応混合物は、ＮａＨ  Ｍｇ  Ｃａ、及び、ＴｉＣのような支持体を含むかもしれない。支持体は、炭素又は炭化物のような酸化剤であるかもしれない。ある実施例において、Ｍｇのようなアルカリ土類金属のような溶媒は、ＮａＨ分子を形成するように、ＮａＨイオン化合物のようなアルカリ金属水素化物のような触媒の源又は触媒と相互作用し、更なる反応がハイドリノを形成するのを許す。セルは、熱発生を維持するために定期的に加えられるＨ２をもって、この温度で稼働されるかもしれない。
【０１８７】
ある実施態様では、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、又はレアアースハロゲン化物、好ましくはＲｂＣｌ、ＢａＢｒ２、ＢａＣｌ２、ＥｕＸ２又はＧｄＸ３（Ｘはハロゲン化物又は硫化物）、最も好ましくはＥｕＢｒ２などの酸化剤は、触媒又は触媒源、好ましくはＮａＨ又はＫＨ、場合により還元剤、好ましくはＭｇ又はＭｇＨ２と反応させ、Ｍｏｘ又はＭｏｘＨ２及びＮａＸ又はＫＸなどの触媒のハロゲン化物又は硫化物を形成する。レアアースハロゲン化物は、触媒、又は触媒源、場合により還元剤を選択的に除去することで再生し得る。ある実施態様では、ＭｏｘＨ２を熱分解し、ポンピングなどの方法で水素ガスを除去する。ハロゲン化物交換（式（６２〜６３））は触媒の金属を形成する。金属はアルカリ土類又はレアアースハロゲン化物などの金属ハロゲン化物から離れる溶融液体又は蒸発ガスもしくは昇華ガスとして除去してよい。例えば遠心分離又は加圧不活性ガス流などの方法で液体を除去してよい。触媒又は触媒源は再水素化する。これは元の混合物中でレアアースハロゲン化物及び支持体と再結合する初期反応物を再生するのに適している。Ｍｇ又はＭｇＨ２を還元剤として使用する場合、Ｈ２を付加した水素化物を形成し、水素化物を溶融し、液体を除去することによってＭｇを最初に除去し得る。Ｘ＝Ｆである実施態様では、ＥｕＨ２などのレアアースとＦを交換することでＭｇＦ２生成物がＭｇＨ２に変換することが可能で、ここでは溶融したＭｇＨ２は連続的に除去する。ＭｇＨ２の形成及び選択的除去に有利になるように、高圧Ｈ２下で反応を行ってもよい。還元剤は再水素化し、他の再生反応物に添加し、元の反応混合物を形成し得る。別の実施態様では、交換反応は、酸化剤の金属硫化物又は酸化物と、還元剤、触媒源及び触媒の少なくとも１つとの間で起こる。各タイプのシステムの例には、１．６６ｇのＫＨ＋１ｇのＭｇ＋２．７４ｇのＹ２Ｓ３＋４ｇのＡＣ及び１ｇのＮａＨ＋１ｇのＭｇ＋２．２６ｇのＹ２Ｏ３＋４ｇのＡＣが挙げられる。
【０１８８】
触媒、触媒源又は還元剤の選択的除去は連続的であり、触媒、触媒源又は還元剤は反応器内で少なくとも部分的に再利用され得る。反応器はさらに蒸留器又は還流部材を含み、図４の蒸留器３４、触媒源又は還元剤などの触媒を除去し、それをセルに戻すことが可能である。場合により、それを水素化し、さらに反応させ、この生成物を戻すことも可能である。セルは、不活性ガス及びＨ２の混合物で満たされるかもしれない。ガス混合物は、Ｈ２が反応器のトップに浮くように、Ｈ２より重いガスを含むかもしれない。ガスは、Ｎｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ、及びＸｅの少なくとも１つであるかもしれない。或いは、ガスは、Ｋ、Ｋ２、ＫＨ、又はＮａＨのようなアルカリ金属又は水素化物であるかもしれない。ガスは、金属の沸点あたりのように高温でセルを作動することにより、形成されるかもしれない。Ｈ２の濃度が高いセクションは、金属蒸気がこの領域で凝縮するように、より冷たいかもしれない。金属蒸気は、金属水素化物を形成するようにＨ２と反応するかもしれず、水素化物は、セルに戻されるかもしれない。水素化物は、副経路によって返されるかもしれず、その結果、金属の輸送になる。適当な金属は、触媒又は触媒の源である。金属は、アルカリ金属であるかもしれず、それぞれ、水素化物は、Ｎａ又はＫ及びＮａＨ又はＫＨのようなアルカリ金属水素化物であるかもしれない。ＬｉＨは、９００℃まで安定で、６８８．７℃融解する。従って、それは、ＬｉＨの分解温度より低い対応する再生温度において熱分解することなく、反応器へ加えられ得る。
【０１８９】
反応温度は最大値と最小値間で循環させ、平衡移動により反応物を連続的に再利用してもよい。ある実施態様では、システム熱交換器は、セル温度を高低値間で急速に変化させ、平衡を前後させ、ハイドリノ反応を促進することが可能である。
【０１９０】
もう１つの実施例において、反応物は、コンベヤー又はオージェのような機械的なシステムによって、熱反応ゾーンに輸送されるかもしれない。熱は、熱交換器によって抽出されてよく、タービンのような負荷及び発電機へと供給されてよい。生成物は、連続的に再生され、或いは、バッチで再生され、熱反応ゾーンへと回生するように移動されるかもしれない。再生は、熱的であるかもしれない。触媒又は触媒の源を含むのののような金属を蒸発させることにより、再生されるかもしれない。除去された金属は、熱反応ゾーンに入る前に、反応混合物のバランス（差）と組み合わされて、水素化されるかもしれない。結合は、混合のステップを更に含むかもしれない。
【０１９１】
再生反応は、水素のような追加された種と行われる触媒反応を含んでよい。１つの実施例において、触媒及びＨの源は、ＫＨであり、そして、オキシダントはＥｕＢｒ２である。熱的に引き起こされた再生反応は次のようになる。
【数７４】
2018067536.tif 000078
又は
【数７５】
2018067536.tif 000079
その代わりに、Ｈ２は、ＫＨ及びＥｕＢｒ２のような酸化剤及び触媒の源又は触媒の再生触媒としてそれぞれ機能する。
【数７６】
2018067536.tif 000080
そして、ＥｕＢｒ２は、Ｈ２還元によってＥｕＢｒ３から形成される。可能性のあるルートは、次の式の通りである。
【数７７】
2018067536.tif 000081
ＨＢはリサイクルされてよい。
【数７８】
2018067536.tif 000082
正味の反応は、以下ようになる。
【数７９】
2018067536.tif 000083
熱的に促進される再生反応の速度は、より低いエネルギーで当業者に知られる異なる道筋を使うことにより、増大させられ得る。
【数８０】
2018067536.tif 000084
【数８１】
2018067536.tif 000085
【数８２】
2018067536.tif 000086
金属と、Ｈ２の存在において対応する水素化物との間に、次式のような平衡が存在するので、式（７１）により与えられる反応は可能性がある。
【数８３】
2018067536.tif 000087
反応の道筋は、以下の式のように当業者に知られる、より低いエネルギーの中間ステップを含んでもよい。
【数８４】
2018067536.tif 000088
【数８５】
2018067536.tif 000089
反応混合物は、ＴｉＣ、ＹＣ２、Ｂ４Ｃ、ＮｂＣ、及びＳｉナノ粉末のような支持体のような支持体からなってよい。
【０１９２】
ＫＨ又はＫ金属はアルカリ土類又はレアアースハロゲン化物などの金属ハロゲン化物から離れる溶融液体又は蒸発ガスもしくは昇華ガスとして除去してよい。遠心分離又は加圧不活性ガス流などの方法で液体を除去してよい。他の実施態様では、ＮａＨ、ＬｉＨ、ＲｂＨ、ＣｓＨ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｒｂ、Ｃｓなどの別の触媒又は触媒源はＫＨ又はＫと置換し、酸化剤は別のレアアースハロゲン化物又はアルカリ土類ハロゲン化物、好ましくはＭｇＦ２、ＭｇＣｌ２、ＣａＢｒ２、ＣａＦ２、ＳｒＣｌ２、ＳｒＩ２、ＢａＢｒ２、若しくはＢａＩ２を含んでよい。
【０１９３】
反応物−生成物エネルギーギャップが小さい場合には、反応物は熱的に再生されるかもしれない。例えば、以下に与えられる式による反応を、その下に示す式で表わす反応を達成する幾つかの経路により、熱的に逆にすることは、熱力学的に有利である。
【数８６】
2018067536.tif 000090
【数８７】
2018067536.tif 000091
反応は、カリウムを動的に除去することによって、より完全に駆動されることができる。式（７８）によって与えられる反応は、アルゴン雰囲気下で、４時間１０５０℃で外径が１インチの石英管内においてニッケル箔で包まれるアルミナボート内で、ＫＢｒ及びＥｕの混合物（３．６ｇ（３０モル）のＫＢｒ及び２．３ｇ（１５モル）のＥｕ）の２対１モル比の混合物を反応させることにより確認された。カリウム金属は、発熱ゾーンから蒸発させられ、そして、ＸＲＤによって特定される大部分の生成物はＥｕＢｒ２であった。もう１つの実施例において、ＥｕＢｒ２は、１インチの外径の真空気密の石英管において、一方の端で開いており、外径が０．７５インチのステンレス鋼製の管内におかれたステンレス鋼の箔の坩堝内に包まれたＫＢｒ及びＥｕの混合物（４．１ｇ（３４．５モル）のＫＢｒ及び２．１ｇ（１３．８モル）のＥｕ）という約２対１モルの混合物を反応させることにより、式（７８）により与えられる反応に従って、形成された。反応は、真空下で１時間の間８５０℃で行われた。カリウム金属は、発熱ゾーンから蒸発させられ、そして、ＸＲＤによって特定される大部分の生成物はＥｕＢｒ２であった。ある実施例において、塩混合物のような反応混合物は、再生反応物の融点を降下させるために用いられる。適当な混合物は、アルカリ金属カチオンのような複数の触媒の複数のカチオンの共晶塩の混合物である。他の実施例において、金属、水素化物、又は、他の化合物若しくは元素の混合物は、再生反応物の融点を降下させるために用いられる。
【０１９４】
このハイドリノ触媒システムの非ハイドリノ化学作用のエネルギー・バランスは、基本的に、連続パワー源を構成する同時に維持される各々のパワー及び再生サイクルに関し、９００ｋＪ／１モルのＥｕＢｒ２が、実験的に計測されたケースにおいてサイクルにつき放出されるように、エネルギー的にニュートラル（中立）である。観測されたパワー密度は、およそ１０Ｗ／ｃｍ３であった。温度限界は、容器材料の耐久性によって決められる。ハイドリノ反応の正味の燃料バランスは、Ｈ２（１／４）を形成するために消費される、５０ＭＪ／Ｈ２モル、である。
【０１９５】
ある実施例において、酸化剤は、その化学量論が１未満であるように、水が少量種として存在するかもしれないところ、ＥｕＸ２（Ｘはハロゲン化物）水和物である。酸化剤は、ユウロピウム、ハロゲン化物、及び、ＥｕＯＸのような酸化物、好ましくはＥｕＯＢｒ又はＥｕＸ２との混合物を更に含むかもしれない。もう１つの実施例において、酸化剤は、ＥｕＢｒ２のようなＥｕＸ２であり、支持体は、ＹＣ２又はＴｉＣのような炭化物である。
【０１９６】
実施例において、Ｋ又はＮａのような金属触媒又は触媒の源は、ハロゲン化物交換反応のような交換反応がＥｕＢｒ２のような酸化剤の再生で起こり、発熱ゾーンから蒸発させられる。触媒金属は、閉じると主要な反応器チャンバーから凝縮チャンバーを分離するようなゲート弁又は仕切弁のような弁を持つ凝縮チャンバー内で凝縮されるかもしれない。触媒金属は、水素ガスのような水素の源を加えることによって、水素化されるかもしれない。そして、水素化物は、反応混合物へ加えられるかもしれない。ある実施例において、その弁は開けられ、そして、融点まで加熱された水素化物は反応室に流れ込む。好ましくは、凝縮チャンバーは、その流れが少なくとも部分的に重力で起こるように主要な反応チャンバーの上にある。水素化物はまた、機械的に加えられるかもしれない。熱的に再生する他の適当な反応システムは、ＮａＨ、ＢａＨ、又はＫＨ、ＬｉＢｒ、ＬｉＣｌ、Ｋｉ、及びＲｂＣｌのようなアルカリハロゲン化物、又は、ＭｇＦ２、ＭｇＣｌ２、ＣａＢｒ２、、ＣａＦ２、ＳｒＣｌ２、ＳｒＩ２、ＢａＣｌ２、ＢａＢｒ２、又はＢａＩ２のようなアルカリ土類ハロゲン化物を含む。
【０１９７】
その反応混合物は、支持体として又は還元剤としてＭｇ２Ｂａのような金属間化合物を含んでよく、更に、ＫＦ＋ＭｇＦ２又はＫＭｇＦ３のようなアルカリハロゲン化物と、又は、ＭｇＦ２＋ＭｇＣｌ２のようなアルカリ土類ハロゲン化物単独の混合物のような酸化剤の混合物を含んでよい。これらの反応物は、反応混合物の生成物から、熱的に再生されるかもしれない。ＭｇＦ２＋ＭｇＣｌ２の再生の間、ＭｇＣｌ２は、Ｆに代わるＣｌの交換反応の生成物として、動的に取り除かれるかもしれない。除去は、少なくとも後者の場合において、液体混合から、蒸発、昇華、又は析出によってされるかもしれない。
【０１９８】
もう１つの実施例において、反応物−生成物エネルギー・ギャップはより大きく、そして、反応物は、少なくとも１つの種を取り除くことによって熱的に再生されるかもしれない。例えば、１０００℃未満の温度で、次の式により与えられる反応を逆転させることは、熱力学的に好ましくない。
【数８８】
2018067536.tif 000092
しかし、Ｋのような種を除くことにより、以下の式の反応を達成する幾つかの道がある。
【数８９】
2018067536.tif 000093
このように、非平衡熱力学が適用され、そして、多くの反応システムが、閉じられたシステムの平衡熱力学だけを考慮して熱力学的に有利でないとされても、再生できるのである。
【０１９９】
式（８０）によって与えられる反応は、カリウムを動的に除去することにより、より完全に駆動されることができる。式（８０）によって与えられる反応は、１インチの外径の真空気密な石英管の中で、一端を開放して、０．７５インチの外径垂直ステンレス鋼管の中で、ＫＩ及びＭｎの２対１モル比の混合物を反応させることにより確認された。反応は、真空下で１時間、８５０℃で行われた。カリウム金属は、発熱ゾーンから蒸発させられ、そして、ＭｎＩ２生成物はＸＲＤによって同定された。
【０２００】
もう１つの実施例において、金属ハロゲン化物は、酸化剤として機能するかもしれず、ＫＩ、ＬｉＢｒ、ＬｉＣｌ、又はＲｂＣｌのようなアルカリ金属、又は、アルカリ土類ハロゲン化物を含む。適当なアルカリ土類ハロゲン化物は、ハロゲン化マグネシウムである。反応混合物は、ＫＨ、ＢａＨ、又はＮａＨのようなＨの源及び触媒の源、ＭｇＦ２、ＭｇＢｒ２、ＭｇＣｌ２、ＭｇＢｒ２、ＭｇＩ２のうちの１つのような酸化剤、及び、ＭｇＢｒ２及びＭｇＩ２のような混合物、又はＭｇＩＢｒような混合ハロゲン化化合物、Ｍｇ金属粉末のような還元剤、及び、ＴｉＣ、ＹＣ２、Ｔｉ３ＳｉＣ２、ＴｉＣＮ、ＭｇＢ２、ＳｉＣ、Ｂ４Ｃ、又はＷＣのような支持体を含む。マグネシウムハロゲン化物（ハロゲン化マグネシウム）酸化剤に対する利点は、反応物酸化剤を再生させるためにＭｇ粉末を取り除く必要がないかもしれないことである。再生は、加熱によるかもしれない。熱的に引き起こされた再生反応は次のようになる。
【数９０】
2018067536.tif 000094
又は
【数９１】
2018067536.tif 000095
ここで、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、又はＩである。他の実施例において、ＮａＨ又はＢａＨのようなもう１つのアルカリ金属又はアルカリ金属水素化物がＫＨと置き換わるかもしれない。
【０２０１】
もう１つの実施例において、酸化剤として機能するかもしれない金属ハロゲン化物は、金属がまた、触媒又は触媒の源の金属でもあるところ、ＫＩのようにアルカリ金属ハロゲン化物を含む。反応混合物は、ＫＨ又はＮａＨのようなＨの源及び触媒の源、ＫＸ又はＮａＸの１つのような酸化剤（ここでＸは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、又はＩ）又は酸化剤の混合物、Ｍｇ金属粉末のような還元剤、及び、ＴｉＣ、ＹＣ２、Ｂ４Ｃ、ＮｂＣ、及びＳｉナノ粉末のような支持体、を含むかもしれない。そのようなハロゲン化物酸化剤に対する利点は、システムが、反応物酸化剤の再生のために単純化されることである。再生は、加熱でなされてもよい。熱的に引き起こされた再生反応は次のようになる。
【数９２】
2018067536.tif 000096
ここで、Ｋのようなアルカリ金属は、蒸気として集められ、水素化され、そして、最初の反応混合物を形成するように反応混合物に加えられるかもしれない。
【０２０２】
ＬｉＨは、９００℃まで安定で、７８８．７℃で融解する。このように、ＬｉＣｌ及びＬｉＢｒのようなリチウムハロゲン化物（ハロゲン化リチウム）は、最初のリチウムハロゲン化物（ハロゲン化リチウム）を形成するようにＬｉＨが反応するので、Ｋ又はＮａのようなもう１つの触媒金属が再生中に選択的に蒸発させられるところ、水素化物−ハロゲン化物交換反応の酸化剤又はハロゲン化物として機能するかもしれない。反応混合物は、ＫＨ又はＮａＨのような触媒又は触媒の源及び水素又は水素の源、を含むかもしれず、また、Ｍｇ粉末のようなアルカリ土類金属のような還元剤の１以上と、ＹＣ２、ＴｉＣ、又は炭素のような支持体と、ＬｉＣｌ又はＬｉＢｒのようなアルカリハロゲン化物のような酸化物と、を含むかもしれない。生成物は、触媒ハロゲン化金属及びリチウム水素化物（水素化リチウム）を含むかもしれない。パワー生産するハイドリノ反応及び再生反応は、それぞれ、以下の通りであろう。
【数９３】
2018067536.tif 000097
及び
【数９４】
2018067536.tif 000098
ここで、Ｍは、Ｋ又はＮａのようなアルカリ金属のような触媒金属であり、Ｘは、Ｃｌ又はＢｒのようなハロゲン化物である。Ｍは、Ｍの高い揮発性及びＭＨの相対的な不安定性のために優先して蒸発する。金属Ｍは、別々に水素化されるかもしれず、その再生のために、反応混合物に返されるかもしれない。もう１つの実施例において、Ｋよりも非常に低い蒸気圧力を持つので、Ｌｉは再生反応でＬｉＨに置き換わる。例えば、７２２℃では、Ｌｉの蒸気圧力は、１００Ｐａであるところ、似たような温度である７５６℃では、Ｋの蒸気圧力は、１００Ｐａである。そして、Ｋは、式（８５）において、ＭＸと、ＬｉＨ又はＬｉとの間の再生反応の間に、選択的に蒸発することができる。他の実施例において、Ｎａのようなもう１つのアルカリ金属Ｍは、Ｋの代わりになる。
【０２０３】
もう１つの実施例において、ハイドリノを形成する反応は、水素化物交換、及び、２つの金属のような少なくとも２つの種の間でのハロゲン化物交換、の内の少なくとも１つを含む。少なくとも１つの金属は、アルカリ金属又はアルカリ金属水素化物のようなハイドリノを形成するような触媒又は触媒の源であるかもしれない。水素化物交換は、少なくとも２つの水素化物の間で、少なくとも１つの金属及び少なくとも１つの水素化物の間で、少なくとも２つの金属水素化物の間で、少なくとも１つの金属及び少なくとも１つの金属水素化物の間で、及び２又はそれ以上の種を含む又はそのような種の間の交換に関するそのような他の組合せの間で、行われるかもしれない。１つの実施例において、水素化物交換は、（Ｍ１）ｘ（Ｍ２）ｙＨｚのような混合金属水素化物を形成する。ここで、ｘ、ｙ、及びｚは整数であり、Ｍ１及びＭ２は金属である。１つの実施例において、混合水素化物は、ＫＭｇＨ３、Ｋ２ＭｇＨ４、ＮａＭｇＨ３、及び、Ｎａ２ＭｇＨ４のようにアルカリ金属及びアルカリ土類金属を含む。反応混合物は、ＮａＨ及びＫＨの少なくとも１つ、アルカリ土類金属又は遷移金属のような少なくとも１つの金属、及び、炭素又は炭化物のような支持体であるかもしれない。反応混合物は、ＮａＨ  Ｍｇ及びＴｉＣ、又は、ＮａＨ、又は、ＫＨ  Ｍｇ  ＴｉＣを含むかもしれない。ここで、ＬｉＸのＸはハロゲン化物である。水素化物交換は、ＮａＨ及び他の金属の少なくとも１つの間で起こるかもしれない。実施例において、セルは、ハイドリノを形成する、又は、含むかもしれない。水素化物は、Ｍｇｘ（Ｍ２）ｙＨｚのような混合金属水素化物を含むかもしれない。ここで、ｘ、ｙ、及びｚは整数であり、Ｍ２は金属である。実施例において、混合水素化物は、Ｈ移動性を増加させるかもしれないドーピングを伴う混合水素化物、及び、ＫＭｇＨ３、Ｋ２ＭｇＨ４、ＮａＭｇＨ３、Ｎａ２ＭｇＨ４のようなＭｇ及びアルカリ金属を含む。ドーピングは、Ｈ空孔の濃度を増加させることによりＨ移動性を増加させる。適当なドーピングは、ペロブスカイト構造の通常２価のＢタイプカチオンに換えた１価のカチオンのように存在することができる少ない量の置換体を伴う。例は、Ｎａ（Ｍｇｘ−１Ｌｉｘ）Ｈ３−ｘの場合のように、ｘ空孔を生成するようなＬｉドーピングである。例示されるセルは、［Ｌｉ／オレフィン隔離体ＬＰ４０／ＮａＭｇＨ３］及びＬｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＮａＭｇＨ３］である。
【０２０４】
ある実施例において、触媒は、金属のようなバルク材料の少なくとも１つの原子又はイオン、金属間化合物の金属、支持される金属、及び化合物である。ここで、原子又はイオンの少なくとも１つものの電子は、ハイドリノを形成するように、原子の水素からおよそ２７．２ｅＶの整数倍を受け取る。ある実施例において、Ｍｇ２＋は、ハイドリノを形成する触媒である。なぜならば、その第３のイオン化エネルギー（ＩＰ）は、８０．１４ｅＶであるからである。触媒はプラズマ内で形成されるかもしれず、また、ハイドリノ反応混合物の反応物化合物を含むかもしれない。適当なＭｇ化合物は、その第３のＩＰが、ｍ＝３としたときの式（５）によって与えられる８１．６ｅＶの共鳴エネルギーにより近くマッチするように、周囲環境においてＭｇ２＋を供給するものである。典型的なマグネシウム化合物は、ハロゲン化物、水素化物、窒化物、炭化物、及びホウ化物を含む。ある実施例において、水素化物がＭｇｘ（Ｍ２）ｙＨｚのような混合金属水素化物であるが、ここで、ｘ、ｙ、及びｚは整数であり、そして、Ｍ２は金属である。ある実施例において、混合水素化物は、ＫＭｇＨ３、Ｋ２ＭｇＨ４、ＮａＭｇＨ３、及びＮａ２ＭｇＨ４のようなＭｇ及びアルカリ金属を含む。触媒反応は、式（６−９）により与えられるが、ここで、Ｃａｔｑ＋は、Ｍｇ２＋であり、ｒ＝１であり、ｍ＝３である。もう１つの実施例において、Ｔｉ２＋は、その第３のイオン化エネルギー（ＩＰ）が２７．４９ｅＶであるので」、ハイドリノを形成する触媒である。触媒は、プラズマにおいて形成されるかもしれず、ハイドリノ反応混合物の反応物化合物を含むかもしれない。適当なＴｉ化合物は、その第３のＩＰが、ｍ＝１とした式（５）で与えられる２７．２ｅＶの共鳴エネルギーにより近くにマッチするように、周囲環境においてＴｉ２＋を供給するものである。典型的なチタン化合物は、ハロゲン化物、水素化物、窒化物、炭化物、及びホウ化物を含む。ある実施例において、水素化物は、Ｔｉｘ（Ｍ２）ｙＨｚのような混合金属水素化物であるが、ここで、ｘ、ｙ、及びｚは整数であり、そして、Ｍ２は金属である。ある実施例において、混合水素化物は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属、及び、ＫＴｉＨ３、Ｋ２ＴｉＨ４、ＮａＴｉＨ３、Ｎａ２ＴｉＨ４、及びＭｇＴｉＨ４のようなＴｉの内、少なくとも１つを含む。
【０２０５】
バルク・マグネシウム金属は、金属格子の対電荷として、Ｍｇ２＋イオン及び平面状の金属電子からなる。Ｍｇの第３のイオン化エネルギーは、ＩＰ３＝８０．１４３７ｅＶである。このエネルギーは、Ｅｂ＝１４７．１ｋＪ／モル（１．５２５ｅＶ）のＭｇモル金属結合エネルギー分だけ、増大される。そして、ＩＰ３及びＥｂの合計は約３Ｘ２７．２ｅＶであり、この値は、触媒として機能するＭｇに対して必要なものとマッチするものである（式（５））。イオン化された第３の電子は、イオン化されたＭｇ２＋中心を含む金属粒子によって、グランドに結合され、又は、導通される。同様に、カルシウム金属は、金属格子における対電荷として、Ｃａ２＋イオン及び平面状の金属電子からなる。Ｃａの第３のイオン化エネルギーは、ＩＰ３＝５０．９１３１ｅＶである。このエネルギーは、Ｅｂ＝１７７．８ｋＪ／モル（１．８４３ｅＶ）のＣａモル金属結合エネルギー分だけ増大される。そして、ＩＰ３及び２Ｅｂの合計が約２Ｘ２７．２ｅＶであり、即ち、Ｃａが触媒として機能するために必要なものにマッチするものである（ｅｑ．（５））。Ｌａの第４のイオン化エネルギーは、ＩＰ４＝４９．９５ｅＶである。このエネルギーは、Ｅｂ＝４３１．０ｋＪ／モル（４．４７ｅＶ）のＬａモル金属結合エネルギー分だけ増大される。そして、ＩＰ４及びＥｂの合計が約２Ｘ２７．２ｅＶ、即ち、触媒としてＬａが機能するために必要なものにマッチする（式（５））。Ｃｓ（ＩＰ２＝２３．１５ｅＶ）、Ｓｃ（ＩＰ３＝２４．７５６６６ｅＶ）、Ｔｉ（ＩＰ３＝２７．４９１７ｅＶ）、Ｍｏ（ＩＰ３＝２７．１３ｅＶ）、Ｓｂ（ＩＰ３＝２５．３ｅＶ）、Ｅｕ（ＩＰ３＝２４．９２ｅＶ）、Ｙｂ（ＩＰ３＝２５．０５ｅＶ）、及びＢｉ（ＩＰ３＝２５．５６ｅＶ）のような、約ｍＸ２７．２ｅＶ（式（５））に等しい、格子イオンのイオン化エネルギー及び格子エネルギーの合計、又は、その合計の（小さな数による）数倍を持つそのような金属の他のものは、触媒として機能するかもしれない。ある実施例において、Ｍｇ又はＣａは、ここに開示された反応混合物の触媒の源である。その反応温度は、ハイドリノを形成する反応の速度をコントロールして、コントロールされるかもしれない。温度は、約２５℃から２０００℃の範囲にあるかもしれない。適当な温度範囲は、金属の融点の＋／−１５０℃である。Ｃａは、また触媒として機能するかもしれない。なぜならば、最初の４つのイオン化エネルギー（ＩＰ１＝６．１１３１６ｅＶ、ＩＰ２＝１１．８７１７２ｅＶ、ＩＰ３＝５０．９１３１ｅ、ＩＰ４＝６７．２７ｅＶ）の合計が、５Ｘ２７．２ｅＶ（式（５））である１３６．１７ｅＶだからである。
【０２０６】
ある実施例において、触媒反応エネルギーは、Ｈ２（４．４７８ｅＶ）の結合エネルギー又はＨ−（ＩＰ＝０．７５４ｅＶ）のイオン化エネルギーと、原子又はイオンのような種のイオン化エネルギーの合計である。Ｍｇの第３のイオン化エネルギーは、ＩＰ３＝８０．１４３７ｅＶである。金属格子における１つを含むＭｇ２＋イオンと、Ｈ−との触媒反応は、ＩＰ  Ｈ−＋Ｍｇ  ＩＰ３〜３Ｘ２７．２ｅＶ（式（５））に対応するエンタルピーを持つ。Ｃａの第３のイオン化エネルギーは、ＩＰ３＝５０．９１３１ｅＶである。金属格子における１つを含むＣａ２＋イオンと、Ｈ−との触媒反応は、ＩＰ  Ｈ−＋Ｃａ  ＩＰ３〜２Ｘ２７．２ｅＶ（式（５））に対応するエンタルピーを持つ。Ｌａの第４のイオン化エネルギーは、ＩＰ４＝４９．９５ｅＶである。金属格子における１つを含むＬａ３＋イオンと、Ｈ−との触媒反応は、ＩＰ  Ｈ−＋Ｌａ  ＩＰ４〜２Ｘ２７．２ｅＶ（式（５））に対応するエンタルピーを持つ。
【０２０７】
ある実施例において、金属の仕事関数に等しい又はそれ以下のエネルギーを加えた金属格子のイオンのエネルギー又はイオン化エネルギーは、２７．２ｅＶの整数倍であり、金属からイオン化する限度までの金属バンドへのイオンのイオン化の反応が、ハイドリノ状態に来た触媒Ｈに合わせて受け取られるために必要なものにマッチするだけの十分なエネルギーである。金属は、仕事関数を増加する支持体の上にあるかもしれない。適当な支持体は、炭素又は炭化物である。後者の仕事関数は、およそ５ｅＶである。Ｍｇの第３のイオン化エネルギーは、ＩＰ３＝８０．１４３７ｅＶであり、Ｃａの第３のイオン化エネルギーは、ＩＰ３＝５０．９１３１ｅＶであり、そして、Ｌａの第４のイオン化エネルギーはＩＰ４＝４９．９５ｅＶである。このように、炭素又は炭化物支持体の上のこれらの金属の各々は、それぞれ、３Ｘ２７．２ｅＶ、２Ｘ２７．２ｅＶ、及び、２Ｘ２７．２ｅＶの正味のエンタルピーを持っている触媒として、機能するかもしれない。Ｍｇの仕事関数は、３．６６ｅＶであり、このように、Ｍｇ単独で３Ｘ２７．２ｅＶの触媒として機能するかもしれない。
【０２０８】
Ｈから、原子又はイオンのような受容体へのエネルギー移動は、受容体の電子の結合エネルギー及び中心電荷をキャンセルする。２７．２ｅＶの整数倍と等しいとき、移動されるエネルギーは許容される。受容体電子が金属又は化合物の中のイオンの外殻電子である場合には、イオンが格子内に存在し、そして、受容体電子の真空イオン化エネルギーより大きく、エネルギーが受領される。格子エネルギーは、電子が格子から電離されるところ、制限成分エネルギーである仕事関数に等しい又はそれより少ない量だけ、増大される。ある実施例において、金属の仕事関数と等しい又はより小さいエネルギーを加えた金属格子のイオンのエネルギー又はイオン化エネルギーは、２７．２ｅＶの整数倍であり、金属からイオン化する限度までの金属バンドへのイオンのイオン化の反応が、ハイドリノ状態に来た触媒Ｈに合わせるのに必要なものにマッチするだけの十分なエネルギーである。金属は、仕事関数を増加させる支持体の上にあるかもしれない。適当な支持体は、炭素又は炭化物である。後者の仕事関数は、およそ５ｅＶである。Ｍｇの第３のイオン化エネルギーは、ＩＰ３＝８０．１４３７ｅＶであり、Ｃａの第３のイオン化エネルギーは、ＩＰ３＝５０．９１３１ｅＶであり、そして、Ｌａの第４のイオン化エネルギーは、ＩＰ４＝４９．９５ｅＶである。このように、炭素又は炭化物の支持体の上のこれらの金属の各々は、３Ｘ２７．２ｅＶ、２Ｘ２７．２ｅＶ、及び、２Ｘ２７．２ｅＶの正味のエンタルピーをそれぞれ持る触媒として機能するかもしれない。Ｍｇの仕事関数は、３．６６ｅＶであり、このように、Ｍｇ単独で３Ｘ２７．２ｅＶの触媒としいて機能するかもしれない。同じメカニズムが、イオン又は化合物に適用される。化合物仕事関数と同じ又はそれ以下のエネルギーをプラスしたイオン格子のイオンエネルギー又はイオン化エネルギーが、２７．２ｅＶの整数倍であるとき、そのようなイオンは触媒として機能することができる。
【０２０９】
Ｍｇのようなバルク触媒のような触媒システムの適当な支持体は、ＴｉＣ、Ｔｉ３ＳｉＣ２、ＷＣ、ＴｉＣＮ、ＭｇＢ２、ＹＣ２、ＳｉＣ、及びＢ４Ｃの少なくとも１つである。実施例において、バルク触媒のための支持体は、アルカリ又はアルカリ土類ハロゲン化物のような同じ又は異なる金属の化合物を含むかもしれない。Ｍｇ触媒のための適当な化合物は、ＭｇＢｒ２、ＭｇＩ２、ＭｇＢ２、ＣａＢｒ２、ＣａＩ２、及びＳｒＩ２である。支持体は、テフロン（登録商標）、フッ素化炭素、ヘキサフルオロベンゼン、及び、ＣＦ４のようなフッ化炭素のようなハロゲン化された化合物を更に含むかもしれない。マグネシウムフッ化物及びカーボンの反応生成物は、溶融塩電気分解のような既知の方法によって再生されるかもしれない。フッ素化炭素は、カーボンアノードを使用することにより直接再生されるかもしれない。水素は、水素透過膜を通る透過によって供給されるかもしれない。適当な反応混合物は、ＴｉＣ、Ｔｉ３ＳｉＣ２、ＷＣ、ＴｉＣＮ、ＭｇＢ２、ＹＣ２、ＳｉＣ、及びＢ４Ｃのような支持体及びＭｇである。反応物はモル比においてでよい。支持体は、過剰であってよい。モル比範囲は、１．５から１００００まででよい。水素圧力は、Ｍｇの水素化がＭｇ金属及びＨ２雰囲気を維持するような程度において非常にすくないように、維持されてよい。例えば、水素圧力が、４００℃より上の温度で１から１００トールのような上げられた反応温度で大気圧未満に維持されてよい。当業者ならば、温度及び水素圧力に対するマグネシウム水素化物組成図に基づいて適当な温度及び水素圧力範囲を決定できるであろう。
【０２１０】
ハイドリノ反応混合物は、広い表面積を持つＭｇ、支持体、Ｈ２又は水素化物のような水素の源、及び、オプションとして酸化剤のような他の反応物を含むかもしれない。ＴｉＣ、Ｔｉ３ＳｉＣ２、ＷＣ、ＴｉＣＮ、ＭｇＢ２、ＹＣ２、ＳｉＣ、及びＢ４Ｃの少なくとも１つのような支持体は、揮発性の金属を蒸発させることによって再生することができる。Ｍｇは、Ｍｇ錯体が形成されるところ、アントラセン・テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）で、洗浄により除去されるかもしれない。Ｍｇは、その錯体を熱的に分解することにより回収できる。
【０２１１】
ある実施例において、触媒は、Ｘ線光電子分光によって決定されるような２７．２ｅＶの整数倍に等しいイオン化エネルギーを持つ化合物又は金属からなる。ある実施例において、ＮａＨは、Ｈの触媒又は触媒の源として機能するが、ここで、反応温度は、１０７．３バール以上の水素圧力で、６３８℃のＮａＨの融点より上に維持される。
【０２１２】
Ａｌ金属は、触媒として機能するかもしれない。第１の、第２の、及び第３のイオン化エネルギーは、それぞれ、５．９８５７７ｅＶ、１８．８２８５６ｅＶ、及び２８．４４７６５ｅＶであり、ＡｌのＡｌ３＋へのイオン化は、５３．２６１９８ｅＶである。このエンタルピーに欠陥でのＡｌ結合エネルギーを加えたものは、２Ｘ２７．２ｅＶにマッチする。
【０２１３】
２７．２ｅＶの整数倍の正味エンタルピーを生成する触媒条件を満足する種の別のクラスは、原子又はイオンのような別の種及び水素分子の組合せであるが、これによって、Ｈ２の結合エネルギー及び他の種の１以上の電子のイオン化エネルギーの合計がｍ×２７．２である（式（５））。例えば、Ｈ２の結合エネルギーは、４．４７８ｅＶであり、Ｍｇの第１及び第２イオン化エネルギーは、ＩＰ１＝７．６４６２４ｅＶ及びＩＰ２＝１５．０３５２８ｅＶである。このようにして、Ｍｇ及びＨ２は、２７．２ｅＶの正味のエンタルピーを持つ触媒として機能するかもしれない。別の実施例において、２７．２ｅＶの整数倍の正味のエンタルピーを生成する触媒条件は、水素化物イオン及び原子又はイオンのような別の種の組合せによって満足させられ、それによって、Ｈ−のイオン化エネルギー及び他の種の１以上の電子の合計が、ｍ×２７．２  である（式（５））。例えば、Ｈ−のイオン化エネルギーは、０．７５４ｅＶであり、Ｍｇの第３イオン化エネルギーは、ＩＰ３＝８０．１４３７ｅＶである。このようにして、Ｍｇ２＋及びＨ−は、３×２７．２ｅＶの正味のエンタルピーを持つ触媒として機能するかもしれない。
【０２１４】
２７．２ｅＶの整数倍の正味のエンタルピーを提供する状態の触媒を満たすもう１つの種のクラスは、原子又はイオンのような別の種及び水素原子の組合せであり、これによって、水素原子、及び、その他の種の１以上の電子のイオン化エネルギーの合計が、ｍＸ２７．２になる（式（５））。例えば、Ｈのイオン化エネルギーは、１３．５９８４４ｅＶであり、そして、Ｃａの第１の、第２の、及び第３のイオン化エネルギーは、それぞれ、ＩＰ１＝６．１１３１６ｅＶ、ＩＰ２＝１１．８７１７２ｅＶ、及びＩＰ３＝５０．９１３１ｅＶである。このように、Ｃａ及びＨは、３Ｘ２７．２ｅＶの正味のエンタルピーを持つ触媒として機能するかもしれない。Ｃａはまた、触媒として機能するかもしれない。なぜならば、その第１の、第２の、第３の、及び第４の（ＩＰ４＝６７．２７ｅＶ）イオン化エネルギーは、５Ｘ２７．２ｅＶであるからである。後者の場合、Ｈ（１／４）がその安定に基づいて好ましいケースであるので、Ｃａによって触媒作用を及ぼされるＨ原子は、Ｈ（１／４）状態に移行するかもしれないが、ここで、Ｃａ４＋へとイオン化されるようにＣａに移動されるエネルギーが、Ｈ＊（１／４）の崩壊エネルギーの一部として放出される５４．５６ｅＶ及び中間のＨ＊（１／４）を形成するための８１．６ｅＶの成分を含む。
【０２１５】
実施例において、水素原子は触媒として機能するかもしれない。例えば、水素原子は、それぞれ、他のための触媒として活動する、１、２、及び３個の原子に対して、式（５）において、ｍ＝１、ｍ＝２、及びｍ＝３であるところ、触媒として機能するかもしれない。２原子触媒２Ｈに対する速度は、２つの原子が、衝突相手の第３の水素原子から５４．４ｅＶを共鳴的にかつ非放射的に受け入れるところ、非常な高速Ｈが２Ｈを形成する分子と衝突するときに、高くなるかもしれない。同じメカニズムによって、２つの高温Ｈ２の衝突は、第４のために３・２７．２ｅＶの触媒として機能する３Ｈを提供する。２２．８ｎｍ及び１０．１ｎｍでのＥＵＶ連続帯、異常な（＞５０ｅＶ）バルマーα線の広がり、高く励起されたＨ状態、及び、生成ガスＨ２（１／４）は、予測されたようにプラズマシステムから観測された。多体相互作用に対するＨ原子の高密度は、炭化物又はホウ化物のような支持体上でまた達成されるかもしれない。実施例において、反応混合物は、ＴｉＣ  ＴｉＣＮ、ＷＣｎａｎｏ、カーボンブラック、Ｔｉ３ＳｉＣ２、ＭｇＢ２、ＴｉＢ２、Ｃｒ３Ｃ２、Ｂ４Ｃ、ＳｉＣ、ＹＣ２のような支持体、及び、ＭｇＨ２のような水素化物及びＨ２ガスのような水素の源を含む。反応混合物は、Ｐｄ／Ａｌ２Ｏ３、Ｐｄ／Ｃ、Ｒ−Ｎｉ、Ｔｉ粉末、Ｎｉ粉末、及びＭｏＳ２のような解離剤（ｄｉｓｓｏｃｉａｔｏｒ）を更に含むかもしれない。
【０２１６】
ある実施例において、反応混合物は、ＫＨ、ＢａＨ、又はＮａＨのような水素の源又は水素と、及び、触媒の源又は触媒と、好ましくはＴｉＣ、Ｔｉ３ＳｉＣ２、ＷＣ、ＴｉＣＮ、ＭｇＢ２、Ｂ４Ｃ、ＳｉＣ、又はＹＣ２のような金属炭化物のような支持体と、又は、Ｆｅ、Ｍｎ、又はＣｒのような遷移金属のような金属と、酸化剤として機能するかもしれないアルカリ土類ハロゲン化物と、及びアルカリ土類金属のような還元剤と、の内少なくとも２つを含む。好ましくは、アルカリ土類ハロゲン化物酸化剤及び還元剤は、同じアルカリ土類金属を含む。典型的な反応混合物は、ＫＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ  又は  ＹＣ２  ＭｇＣｌ２、ＫＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ  又は  ＹＣ２  ＭｇＦ２、ＫＨ  Ｃａ  ＴｉＣ  又は  ＹＣ２  ＣａＣｌ２、ＫＨ  Ｃａ  ＴｉＣ  又は  ＹＣ２  ＣａＦ２、ＫＨ  Ｓｒ  ＴｉＣ  又は  ＹＣ２  ＳｒＣｌ２、ＫＨ  Ｓｒ  ＴｉＣ  又は  ＹＣ２  ＳｒＦ２、ＫＨ  Ｂａ  ＴｉＣ  又は  ＹＣ２  ＢａＣｌ２、ＫＨ  Ｂａ  ＴｉＣ  又は  ＹＣ２  ＢａＢｒ２、及び、ＫＨ  Ｂａ  ＴｉＣ  又は  ＹＣ２  ＢａＩ２、を含む。
【０２１７】
ある実施例において、反応混合物は、ＫＨ又、ＢａＨ、はＮａＨのような触媒又は触媒の源及び水素又は水素の源と、金属炭化物好ましくはＴｉＣ、Ｔｉ３ＳｉＣ２、ＷＣ、ＴｉＣＮ、ＭｇＢ２、Ｂ４Ｃ、ＳｉＣ、又はＹＣ２のような支持体、又は、Ｆｅ、Ｍｎ、又はＣｒのような遷移金属のような金属と、を含む。適当な支持体は、Ｈがハイドリノを形成するように、触媒及び水素の形成を引き起こすものである。典型的な反応混合物は、ＫＨ  ＹＣ２、ＫＨ  ＴｉＣ、ＮａＨ  ＹＣ２、及びＮａＨ  ＴｉＣを含む。
【０２１８】
ある実施例において、反応混合物は、アルカリ金属水素化物のような触媒又は触媒の源及び水素又は水素の源を含む。適当な反応物は、ＫＨ、ＢａＨ、及びＮａＨである。反応混合物は更に、好ましくはＭｇであるアルカリ土類金属を含むかもしれず、支持体が活性炭のような炭素、金属、又は炭化物であるかもしれないところ、追加的に、支持体を含むかもしれない。反応混合物は更に、アルカリ土類ハロゲン化物のような酸化剤を更に含むかもしれない。ある実施例において、酸化剤は、炭素のような支持体であるかもしれない。炭素は、黒鉛及び活性炭のような形態を含むかもしれず、更に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、又はＩｒのような水素解離剤を含むかもしれない。適当なそのような炭素は、Ｐｔ／Ｃ、Ｐｄ／Ｃ、Ｒｕ／Ｃ、又はＩｒ／Ｃを含むかもしれない。酸化剤は、反応混合物又は１以上の金属でもって層間化合物を形成するかもしれない。金属は、アルカリ金属のような触媒の源又は触媒の金属であるかもしれない。典型的な反応において、層間化合物は、ＫＣｘであってよく、ここで、ｘは、８、１０、２４、３６、４８、６０であってよい。ある実施例において、層間化合物は、金属及び炭素へと再生するかもしれない。反応をを更に完全にと強制するために動的に金属が取り除かれるかもしれないところ、加熱により再生がなされてもよい。再生のための適当な温度は、およそ５００−１０００℃の範囲に、好ましくは、約７５０−９００℃の範囲である。反応は、ガスのようなもう１つの種の添加によって、更に促進されるかもしれない。ガスは、不活性ガス又は水素であってよい。水素の源は、ＫＨのような触媒作用の源のような水素化物、又は、ＭｇＨ２のような酸化剤の源であるかもしれない。適当なガスは、希ガス及び窒素の内の１以上である。或いは、ガスは、アンモニア、又は、他のガスの混合物、又は、他のガスとの混合物であり得る。ガスは、ポンピングのような手段で除去されるかもしれない。触媒又は触媒の源に対応するもの以外の別のアルカリ金属のような触媒又は触媒の源を含む他の層間挿入剤を、他の置換剤は含む。少なくとも触媒又は触媒の源の幾つかが再生されるように、交換は動的であるか、又は、断続的に起きてもよい。置換剤によって形成される層間化合物のより安易な分解のような手段によって、炭素もまた再生される。これは、加熱によって、又は、ガス置換剤を用いることによって起こるかもしれない。炭素及び水素から形成される如何なるメタン又は炭化水素も、炭素及び水素に、適当な触媒上で、再形成されてよい。メタンは、対応する水素化物及び炭素を形成するように、アルカリ金属のような金属と反応することもできる。適当なアルカリ金属は、Ｋ及びＮａである。
【０２１９】
ＮＨ３溶液は、Ｋを溶解する。ある実施例において、炭素に挿入されるとき、ＮＨ３は、液体の密度であるかもしれない。それから、それは、ＭＣｘから炭素を再生させるように溶媒として機能するかもしれず、そして、ＮＨ３は、ガスとして反応チャンバーから簡単に取り除かれる。それに加えて、ＭＣｘからのＭ抽出の反応を完全に駆動するかもしれない、ＫＮＨ２のようなアミドを形成するように、ＮＨ３は、ＫのようなＭと可逆的に反応してもよい。ある実施例において、Ｍが除去されて、炭素が再生されるように、ある圧力で他の反応条件下において、ＮＨ３がＭＣｘに追加される。そして、ＮＨ３は真空下において取り除かれる。それは、もう１サイクルの再生のために、回収されるかもしれない。
【０２２０】
もう１つの実施例において、アルカリ金属は、金属の溶媒を用いて、金属の抽出により、炭素及び金属を形成するように、ＭＣｘ（Ｍはアルカリ金属である）のような層間生成物から取り除かれるかもしれない。アルカリ金属を溶解する適当な溶媒は、ヘキサメタポール（ＯＰ（Ｎ（ＣＨ３）２）３、アンモニア、アミン、エーテル、錯体生成溶媒、クラウンエーテル、及びクリプタンド、及び、クラウンエーテル又はクリプタンドが添加されるＴＨＦのようなアミド又はエーテルのような溶媒である。アルカリ金属の除去の速度は、超音波処理器を用いて上昇するかもしれない。ある実施例において、活性炭のような炭素支持体と、アルカリ土類金属のような還元剤と、ＫＨ、ＢａＨ、又はＮａＨのようなアルカリ金属水素化物のような水素の源又は水素を更に含み、触媒又は触媒の源を含む、反応混合物は、生成物が再生されるところ、パワー生成セクションを通してあるセクションへと流される。再生は、如何なる層間挿入された金属をも抽出する溶媒を用いることのによるかもしれない。溶媒は、アルカリ金属を除去するために蒸発させられるかもしれない。金属は、最初の反応混合物を形成するように再生された炭素及び還元剤と配合されて水素化されるかもしれず、その最初の反応混合物は、それから、パワー生成及び再生のサイクルを完成するようにパワーセクションへと流される。パワー−反応セクションは、パワー反応を開始するために、高い温度に維持されるかもしれない。溶剤蒸発のようなサイクルの他のどのステップにも熱を供給するための熱と同様に、温度を維持するための熱の源は、ハイドリノ−成形反応からであるであるかもしれない。
【０２２１】
ある実施例において、パワー及び再生反応が同期して維持されるところ、動的に、層間化合物は形成し分解するように、セル作動温度のような反応条件が維持される。もう１つの実施例において、交替にパワー及び再生反応を維持するように、層間化合物の形成及び分解の間の平衡をシフトするように、温度をサイクルさせる。もう１つの実施例において、金属及び炭素は、電気化学的に層間化合物から再生すされるかもしれない。この場合、セルは、陰極（カソード）及び陽極（アノード）を更に含み、適当な塩橋によって電気的な接触状態のカソード及びアノードコンパートメントをも含むかもしれない。還元された炭素は、炭素に酸化されるもしれず、そして、水素は、ＫＣｘからＫＨ及びＡＣのような反応物を再生するように、水素化物へと還元される。ある実施例において、セルは、液体カリウムＫｍアノード及び層間挿入されたグラファイトカソードを備える。電極は、電解質及び塩橋によって連結されるであろう。アノードからカソードへとＫ＋イオンの輸送を提供するであろう固体カリウム−ガラス電解質によって、電極は連結されるかもしれない。アノードの反応は以下のようになる。
【数９５】
2018067536.tif 000099
カソード反応は、ステージが高ければ、より少ないＫの量が層間挿入されるところ、ｎ−１からｎへとのようにステージ電荷を含むかもしれない。ステージが２から３に変わる場合には、カソードの反応は次のようになる。
【数９６】
2018067536.tif 000100
ここで、全反応は、次式の通りである。
【数９７】
2018067536.tif 000101
パワー反応が反応物の再生又は部分的な再生に続いて実施されるところ、セルは繰り返して又は断続的に作動される。電流のシステムへの注入によるｅｍｆの変化は、ハイドリノ反応を再開する要因になるかもしれない。
【０２２２】
酸化剤、支持体、及び還元剤のうち少なくとも１つ、及び、水素又は水素の源、及び、触媒又は触媒の源を含む実施例において、酸化剤は、反応混合物のＫＨ  Ｍｇ  ＡＣのような炭素の形態を含むかもしれないところ、酸化反応は、高温及び真空で再生される金属層間化合物に、結果としてなる。或いは、炭素は、置換ガスを用いることにより再生されるかもしれない。圧力は、約０．１から５００気圧の範囲にあってよい。適当なガスは、Ｈ２、希ガス、Ｎ２、又はＣＨ４、或いは、他の揮発性の炭化水素である。好ましくは、ＫＣｘ／ＡＣのような還元された炭素は、Ｋを酸化することなく、或いは熱的にＫに逆変換できない化合物にＫを反応させることなく、ＡＣのような炭素に再生される。Ｋが蒸発又は昇華のような手段によって炭素から取り除かれた後、置換ガスはポンプで排出され、Ｋは、水素化され又は水素化されずに、セルに戻され、そして、パワー反応は再び行われるかもしれない
【０２２３】
層間挿入された炭素は、ハイドリノを形成するために、触媒作用の速度を上昇させるように電荷が印加されるかもしれない。電荷の印加は、反応物の化学ポテンシャルを変化するかもしれない。高電圧は、反応物と接触する電極を用いることにより印加されるかもしれないが、この対極は反応物と接触していない。反応が進行中の際に、電圧が印加されるかもしれない。グロー放電を避けているところ、反応物を帯電させる電圧を許すように、水素圧のような圧力が調整されるかもしれない。電圧は、ＤＣ又はＲＦ、或いは、最高電圧の範囲において、如何なる電圧の最大ににおいて、及び、デューティーサイクルにおいて、如何なるオフセットを持つパルシングを含む、如何なる所望の振動数又は波形であってもよい。ある実施例において、対極が反応物に電気的に接触しており、電流が反応物を通して維持される。その対極は、負にバイアスされるかもしれず、導電性のセルが接地される。或いは、極性は逆にされているかもしれない。反応物が電極の間にあり、電流が少なくとも１つの反応物を通して電極の間で流れるように、第２電極が導入される。
【０２２４】
ある実施例において、反応混合物は、ＫＨ、Ｍｇ、及び活性炭（ＡＣ）を含む。他の実施例において、反応混合物は、ＬｉＨ  Ｍｇ  ＡＣ、ＮａＨ  Ｍｇ  ＡＣ、ＫＨ  Ｍｇ  ＡＣ、ＲｂＨ  Ｍｇ  ＡＣ、ＣｓＨ  Ｍｇ  ＡＣ、Ｌｉ  Ｍｇ  ＡＣ、Ｎａ  Ｍｇ  ＡＣ、Ｋ  Ｍｇ  ＡＣ、Ｒｂ  Ｍｇ  ＡＣ、及びＣｓ  Ｍｇ  ＡＣの１以上を含む。他の典型的な実施例において、反応混合物は、ＫＨ  Ｍｇ  ＡＣ  ＭｇＦ２、ＫＨ  Ｍｇ  ＡＣ  ＭｇＣｌ２、ＫＨ  Ｍｇ  ＡＣ  ＭｇＦ２＋ＭｇＣｌ２、ＫＨ  Ｍｇ  ＡＣ  ＳｒＣｌ２、及びＫＨ  Ｍｇ  ＡＣ  ＢａＢｒ２の内の１以上を含む。反応混合物は、還元剤として、又は、支持体として、Ｍｇ２Ｂａのような金属間化合物を含んでよく、そして、ＫＦ＋ＭｇＦ２又はＫＭｇＦ３のようにアルカリハロゲン化物と共の混合物、又は、ＭｇＦ２＋ＭｇＣｌ２のようにアルカリ土類ハロゲン化物単独の混合物のような酸化剤の混合物を更に含んでもよい。これらの反応物は、反応混合物の生成物から、熱的に再生されるかもしれない。
【０２２５】
Ｋは、その５２７℃より高い温度で、炭素に層間挿入しないであろう。ある実施例において、Ｋが層間挿入された炭素が形成されないよう、セルはより高い温度で作動される。ある実施例において、Ｋはこの温度で反応セルに加えられる。セルの反応物は、Ｍｇのような還元剤を更に含むかもしれない。およそ５から５０気圧の範囲内で、ＫＨをその場で形成するであろうレベルに、Ｈ２圧を維持するかもしれない。
【０２２６】
もう１つの実施例において、ＭＣｘ（Ｍは、Ｍ＋及びＣｘ−を含むアルカリ金属である）のような対応するイオン化合物を形成するために、Ｋのような触媒又は触媒の源と反応するもう１つの材料でＡＣが取り替えられる。その材料は、酸化剤として働くるかもしれない。その材料は、触媒、触媒の源、及び、Ｎａ、ＮａＨ、ＢａＨ、及びＫＨのような水素の源の内の少なくとも１つと層間化合物を形成してもよい。適当な挿入材料は、六方晶窒化ホウ素及び金属カルコゲニドである。適当なカルコゲニドは、ＭｏＳ２及びＷＳ２のような層構造を備えるものである。層状のカルコゲニドは、ＴｉＳ２、ＺｒＳ２、ＨｆＳ２、ＴａＳ２、ＴｅＳ２、ＲｅＳ２、ＰｔＳ２、ＳｎＳ２、ＳｎＳＳｅ、ＴｉＳｅ２、ＺｒＳｅ２、ＨｆＳｅ２、ＶＳｅ２、ＴａＳｅ２、ＴｅＳｅ２、ＲｅＳｅ２、ＰｔＳｅ２、ＳｎＳｅ２、ＴｉＴｅ２、ＺｒＴｅ２、ＶＴｅ２、ＮｂＴｅ２、ＴａＴｅ２、ＭｏＴｅ２、ＷＴｅ２、ＣｏＴｅ２、ＲｈＴｅ２、ＩｒＴｅ２、ＮｉＴｅ２、ＰｄＴｅ２、ＰｔＴｅ２、ＳｉＴｅ２、ＮｂＳ２、ＴａＳ２、ＭｏＳ２、ＷＳ２、ＮｂＳｅ２、ＮｂＳｅ３、ＴａＳｅ２、ＭｏＳｅ２、ＷＳｅ２、及びＭｏＴｅ２のリストからの１以上であるかもしれない。他の適当な典型的な材料は、シリコン、ドープされたシリコン、ケイ化物、ホウ素、及びホウ化物である。適当なホウ化物は、二重鎖を形成し、及び、グラファイトのような２次元ネットワークを形成するものを含む。導電性であるかもしれない２次元ネットワークのホウ化物は、ＭＢ２のような式を持つかもしれず、ＭはＣｒ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、及びＧｄ（ＣｒＢ２、ＴｉＢ２、ＭｇＢ２、ＺｒＢ２、ＧｄＢ２）の中の少なくとも１つの金属である。化合物形成は、熱的に可逆かもしれない。その反応物は、触媒の源の触媒を取り除くことによって、熱的に再生されるかもしれない。
【０２２７】
ある実施例において、金属黒鉛、金属水素化物黒鉛、又は、酸化剤として炭素以外の元素を含む類似化合物のような層間化合物を形成する反応物を含む反応混合物は、ハイドリノの生産を最大化する第１のパワー−サイクル作動温度で作動される。そして、再生サイクルの間、再生のために最適である第２の値又は範囲に合わせるように、セルの温度が変えられるかもしれない。再生サイクル温度が、パワー−サイクル温度より低い場合には、温度は、熱交換器を使って下げられるかもしれない。再生サイクル温度がパワー−サイクル温度より高い場合には、温度はヒーターを用いて上げられるかもしれない。そのヒーターは、パワー−サイクルの間に、放出される熱パワーから、生産された電気を用いる抵抗加熱ヒーターかもしれない。システムは、対向流システムのような熱交換器からなってよく、再生される反応物を冷やすして再生される生成物を加熱するので、熱損失が最小化される。或いは、抵抗加熱に代わって、混合物は、消費される電気を減らすために、ヒートポンプを用いて加熱されるかもしれない。熱損失はまた、ヒートパイプを使用するセルのように、より熱い所からより冷たい所へとの移動によるので、最小化される。反応物は、ハイドリノ反応を引き起こすように加熱ゾーンを通して連続的に供給されるかもしれず、また、更に別の領域、コンパートメント、反応器、又はシステムに流され又は運ばれるかもしれない。ここで、再生は、バッチ式、断続的、又は、連続的に起きるかもしれないが、再生の生成物は動かないかもしれず、又は、動くかもしれない。
【０２２８】
ある実施例において、ＮａＯＨは、再生サイクルにおいてＮａＨの源である。ＮａＯＨ及びＮａのＮａ２Ｏ及びＮａＨへの反応は、次のように表わされる。
【数９８】
2018067536.tif 000102
発熱反応は、ＮａＨ（ｇ）の形成を駆動することができる。このように、ＮａへのＮａＨ分解または金属缶は、触媒ＮａＨ（ｇ）をつくるために、還元剤の役割をする。ある実施例において、式（８１）によって与えられるようなＮａＨ触媒を生み出す反応の生成物として形成されるＮａ２Ｏは、ＮａＨ触媒の源として機能することができるＮａＯＨを形成するように水素の源と反応する。ある実施例において、原子の水素が存在するところ、式（８１）からのＮａＯＨの再生反応は、以下のようになる
【数９９】
2018067536.tif 000103
【数１００】
2018067536.tif 000104
及び
【数１０１】
2018067536.tif 000105
このように、原子水素又は原子水素の源に関するＮａ金属又はＮａＨのような源からＮａＯＨ及びＮａの少量が、ＮａＨ触媒の触媒的な源として機能し、式（８９−９２）によって与えられるそれらのような再生反応の複数回のサイクルを介してハイドリノの高い生産を順に形成する。式（９０）によって与えられる反応は、Ｈ２から原子水素を形成するために、水素解離剤の使用により促進されるかもしれない。適当な解離剤は、貴金属、遷移金属、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、及び、支持体状のこれらの元素の群からの少なくとも１つのメンバーを含む。反応混合物は、ＮａＨ又はＮａＨの源、及び、ＮａＯＨ又はＮａＯＨの源、を含むかもしれず、また、更に、Ｍｇのようなアルカリ土類金属のような還元剤、及び、ＴｉＣ、ＹＣ２、ＴｉＳｉＣ２、及びＷＣのような炭化物又は炭素のような支持体の少なくとも１つを含むかもしれない。反応は、Ｎｉ、Ａｇ、Ｎｉ−メッキ、Ａｇ−メッキ、又はＡｌ２Ｏ３容器のような反応物及び生成物に不活性な容器内で行われるかもしれない。
【０２２９】
ある実施例において、ＫＯＨは再生サイクルにおいて、Ｋ及びＫＨの源である。ＫＯＨ及びＫからＫ２Ｏ及びＫＨへの反応は、次の通りである。
【数１０２】
2018067536.tif 000106
ＫＨの形成の間に、ハイドリノ反応が起こる。ある実施例において、式（９３）に従って、反応物として更に機能することができるＫＯＨを形成するように水素の源とＫ２Ｏが反応する。ある実施例において、原子水素の存在において、式（９３）からのＫＯＨの再生反応は、次の通りである。
【数１０３】
2018067536.tif 000107
【数１０４】
2018067536.tif 000108
このように、原子水素の源又は原子水素と共に、Ｋ金属又はＫＨのような源からのＫＯＨ及びＫの少量は、触媒のＫＨ源の触媒的な源として機能し、式（９３−９５）によって与えられるそれらのような再生反応の複数のサイクルを介して、順に、ハイドリノの高い生産を形成する。式（９４）によって与えられる反応は、Ｈ２から原子Ｈを形成するために、水素解離剤の使用により促進されるかもしれない。適当な解離剤は、貴金属、遷移金属、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、及び、支持体の上のこれらの元素の群からの１つ以上のメンバーを含む。反応混合物は、ＫＨの源又はＫＨ、及び、ＫＯＨの源又はＫＯＨ、及びを含むかもしれず、また、還元剤、及び、ＴｉＣ、ＹＣ２、ＴｉＳｉＣ２、及びＷＣのような炭素、炭化物、又はホウ化物のような支持体、の少なくとも１つを更に含む。実施例において、支持体は、非反応的であり、ＫＯＨとの低い反応性を持つ。反応混合物は、Ｒ−ＮｉのようなＫＯＨドープ支持体、ＫＯＨ、及びＫＨの少なくとも１つを更に含むかもしれない。
【０２３０】
反応混合物の成分は如何なるモル比であってもよい。触媒又は触媒の源及びＮａＨ又はＫＨのような水素の源と、還元剤、溶媒、又はＭｇのようなアルカリ土類金属のような水素化物交換反応物と、及び、支持体と、を含む反応混合物の適当な割合は、前者の２つが等モル比で１であり、支持体が過剰にある。ＮａＨ又はＫＨ＋ＭｇであってＡＣのような支持体を伴う場合の典型的な適当な比率は、それぞれ、５％、５％、及び９０％であるが、ここで、各モル％は合計が１００％になるように１０の倍数で変化され得る。支持体がＴｉＣである場合において、典型的な適当な比率は、それぞれ、２０％、２０％、及び６０％であるが、ここで、各々のモル％は合計が１００％となるように１０の倍数で変化され得る。ＮａＨ又はＫＨのような水素の源及び触媒の源又は触媒と、還元剤、溶媒、又はＭｇのようなアルカリ土類金属のような水素化物交換反応物と、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、Ａｇ、Ｉｎ、又は希土類金属ハロゲン化物のような酸化剤又はハロゲン化物交換反応物を含む金属ハロゲン化物と、及び支持体と、を含む反応混合物に対する適当な比率は、前者の２つが等モル比で１であり、金属ハロゲン化物が等モル比又はより少なく、支持体が過剰にある。ＮａＨ又はＫＨ＋Ｍｇ＋ＭＸ又はＭＸ２であって、Ｍは金属でＸはハロゲン化物、ＡＣのような支持体を伴うが、その典型的な適当な比率は、それぞれ、１０％、１０％、２％、及び７８％であり、各モル％は合計が１００％となるように１０の倍数で変化され得る。支持体がＴｉＣである場合には、典型的な適当な比率は、それぞれ、２５％、２５％、６％、４４％であり、各モル％は合計が１００％となるように１０の倍数で変化され得る。
【０２３１】
ある実施例において、図２に示されるパワー・プラントは、多管反応器を含むが、ここで、ハイドリノ反応（ハイドリノを形成するように、パワーを生み出すＨの触媒作用）及び再生反応が、所望のパワー出力をある程度の時間にわたって維持するように反応器間で一時的にコントロールされる。セルは、反応を開始するために加熱されるかもしれず、ハイドリノ−成形反応からのエネルギーは、セルのそれを含む熱質量に保存され、ある時間に渡るパワーに所望の貢献を成し遂げるために伝熱媒体及びコントロールシステムによるコントロールされた条件下で、そのエネルギーを移動させるかもしれない。再生反応は、連続運転を維持するために、パワー反応と共に、複数のセルにおいて、実行されるかもしれない。再生は、熱的に実行されるかもしれないが、ここで、熱は、ハイドリノを形成する際に放出されるエネルギーから少なくとも部分的に又は全体的に供給されるかもしれない。再生は、多管反応器の各チューブ（反応器）と関連した、含まれるユニット内で実行されるかもしれない。ある実施例において、パワー−生産セルからの熱は、熱勾配のために再生受けるセルへと流れるかもしれない。流れは、クーラントを含む熱的に伝導性の媒体を通してなされるが、ここで、流れは、バルブ、及び少なくとも１つのフロー・コントローラー、及びポンプによってコントロールされる。
【０２３２】
図５に示される実施例において、反応器は、ハイドリノへの水素の触媒作用によって、反応物がパワーを生産する主反応器１０１と、主反応器に連通する第２チャンバー１０２と、を備える。２−チャンバー反応器１１０は、多管反応器１００を含む複数ユニットアセンブリのユニットを含む。各々のユニットは、熱交換器１０３を更に含む。各セルは、熱移動をコントロールするために気体ギャップ又は断熱材のような熱バリアを持つかもしれない。熱交換器は、最も冷たい部分が主反応チャンバーから最も遠い領域での第２のチャンバーであるように、アレンジされるかもしれない。熱交換器が主反応チャンバーの底に近づくにつれ、温度は次第に増加するかもしれない。熱交換器は、熱交換器に沿って温度勾配を維持するようにチャンバーのまわりに巻かれる管を含んでよい。熱交換器は、この交換機の最も熱い部分から、蒸気発生器１０４、蒸気タービン１０５、及び発電機１０６のような熱的な負荷へと、ライン１０７を備えてよい。そのラインは、図５において示すように主反応器の底に近く、閉じた主要な循環ループ１１５の一部かもしれない。多管反応器システムからの熱は、発電機システム１０４、１０５、及び１０６のような熱的な負荷から、パワーシステム（主要なループ）の熱伝達媒体を分離する熱交換器１１１を通して熱負荷へ、移動されるかもしれない。パワー変換システムにおける高温上記のような作動流体は、循環ライン１１３によって、及び、熱遮断熱交換器を更に含むかもしれない凝縮器１１２によって、タービンからの低い温度の蒸気として、受け取られるかもしれない。このパワー循環システムは、蒸気及び水のような作動ガスのために、第２のループ１１６を含んでもよい。単一のループ熱移動システムを含む代替の実施例において、ライン１１５は、直接蒸気発生器１０４に接続し、戻りライン１０８は、凝集器１１２に直接つながれているが、何れかの構成における循環は、循環ポンプ１２９によって供給されるかもしれない。
【０２３３】
ある実施例において、チャンバーは垂直である。冷たい入力ライン１０８を持つ熱交換器の最も冷たい部分は、対向流の熱交換器を備える第２のチャンバーのトップであるかもしれないが、ここで、流体又はガスのような熱移動媒体は、熱負荷へと、ライン１０７を持つ主チャンバーの中間あたりで熱が取られる主チャンバーに向かって第２チャンバーのトップから、より熱くなってくる。チャンバーは、これらのチャンバー間でゲートバルブ又は仕切弁によるチャンバー隔離弁の開放及び閉鎖によって連通又は隔離がなされる。反応器１１０は、真空ポンプ１２７を含むかもしれないガス排気１２１を更に含むかもしれない。排気ガスは、ハイドリノ・ガス分離器１２２によって分離されるかもしれず、ハイドリノ・ガスがシステム１２４における化学製造において使われるかもしれない。水素ガスは、水素ガスリサイクル装置１２３によって回収されるかもしれず、このリサイクル装置１２３は、供給１２５からオプションの水素ガスの追加で、ライン１２０によってリサイクルされた水素を戻すかもしれない。
【０２３４】
ＫＨ及びＳｒＢｒ２の典型的な反応物を使っている実施例において、ハイドリノ・パワー反応が実行され、そして、ゲート弁が開かれ、ＳｒＢｒ２が主チャンバー内で形成される際に第２のチャンバーの冷たいトップへとＫが移動し、バルブが閉じられて、Ｋが水素化され、バルブが開かれ、ＫＨが主チャンバーに落下して戻り、バルブが閉じられ、そして、反応ハイドリノ−形成パワーがＳｒＢｒ２及びＫＨの再生を開始する。Ｍｇ金属は、同様に第２のチャンバー内で回収されるかもしれない。その低い揮発性のために、それは、Ｋとは別に凝縮されるかもしれず、別途、第１のチャンバーに戻されるかもしれない。他の実施例において、ＫＨはもう１つのアルカリ金属又はアルカリ金属水素化物と置き換えられるかもしれず、酸化剤ＳｒＢｒ２はまた別のものと置き換えられるかもしれない。反応器は、好ましくは、作動温度範囲以上でＳｒと金属間化合物を形成せず、高温運転ができる金属である。適当な反応器材料は、ステンレス鋼及びニッケルである。反応器は、Ｔａ又はＴａコーティングを含み、Ｓｒ、及び、ステンレス鋼又はニッケルの金属間化合物のような金属間化合物の形成に更に抵抗する金属間化合物を含んでよい。
【０２３５】
ガス排気１２１によって取り除かれ、水素ガス・インテーク１２０を通して導入されるかもしれない不活性ガスの圧力を制御することにより、その反応は制御されるかもしれない。Ｋのような触媒を反応チャンバー１０１からチャンバー１０２まで蒸発させるように、仕切弁は開けられるかもしれない。水素は、ガス排気１２１を用いてポンプ輸送されるかもしれない。ＫＨのような水素の源又は触媒は、再供給されないかもしれず、或いは、その量は、望まれるように、パワーを減少又は停止させるように制御されるかもしれない。Ｍｇのような還元剤は水素化されるかもしれず、それにより、供給１２０及び仕切弁を通してのＨ２を追加することより、又は、分離したラインを通してＨ２を追加することにより、速度を減少させるかもしれない。反応器１１０の熱質量は、停止再生サイクルが維持されるところ、反応物の完全な反応で温度が崩壊レベルを超えないようにするかもしれない。
【０２３６】
ＫＨのような水素化物は、反応器温度がその水素化物分解温度よりも高い場合、その熱的な分解時間を実質的に引かれた維持時間の間に高温反応混合物へと戻されるかもしれない。ＬｉＨは９００℃まで安定で、６８８．７℃で融解するが、このように、それはＬｉＨ分解温度より低い対応する再生温度で、熱分解なしで反応器へ加え戻されることができる。ＬｉＨからなる適当な反応混合物は、ＬｉＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ  ＳｒＣｌ２、ＬｉＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ  ＳｒＢｒ２、及びＬｉＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ  ＢａＢｒ２である。ＬｉＨからなる適当な反応混合物は、ＬｉＨはＬｉＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ  ＳｒＣｌ２、ＬｉＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ  ＳｒＢｒ２、ＬｉＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ  ＢａＢｒ２、及びＬｉＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ  ＢａＣｌ２である。
【０２３７】
再生を受けた熱セルは、パワーを発生する他のセルによって加熱されるかもしれない。パワー及び再生サイクルの間に、セル間の熱移動は、流れるクーラントを制御する弁によってであるかもしれない。ある実施例において、セルは、１から４インチ径パイプのようなシリンダーを含むかもしれない。セルは、固体、液体、又はガス状の媒体のような熱伝導性の媒体に埋め込まれるかもしれない。媒体は、セルの壁で核沸騰のようなモードによって沸騰することを受けるかもしれない水であるかもしれない。或いは、カッパーショット（ｃｏｐｐｅｒ  ｓｈｏｔ）のような固体又は塩又は溶融金属であるかもしれない。セルは、それらのセルの間で熱をより効果的に移動させるように、正方形又は長方形であるかもしれない。ある実施例において、再生されている最中のセルは、パワー−生成サイクルにあるセルからの熱移動によって再生温度より上に維持される。熱移動は、導電媒質を通してかもしれない。パワーを生産するセルは、再生に必要なものよりも高い温度を提供するかもしれず、それによって、これらのセルへのある熱移動を維持することができる。熱交換器または蒸気発生器のような熱負荷は、導電媒質から熱を受け取るかもしれない。適当な場所は、周辺にある。システムは、熱負荷よりも高い温度で導電媒体を維持する熱バリアを含む。そのバリアは、絶縁又はガス・ギャップを含むかもしれない。セルの数が増加すると、統計学的にパワー出力が一定のレベルに近づくような様式で、パワーを生産するセルは、再生を受けるそれらを加熱する。このように、パワーは統計学的に一定である。ある実施例において、選択された再生セルのために熱を供給するようにパワーを生産するセルを選択するために、各セルのサイクルは制御される。そのサイクルは、反応条件を制御することにより制御するかもしれない。反応混合物から離れるように金属蒸気が凝縮することを許す手段の開閉は、各セルのサイクルを制御することで制御される。
【０２３８】
もう１つの実施例において、熱流は受動的かもしれず、能動的であるかもしれない。複数のセルは、熱伝導性の媒体に埋め込まれるかもしれない。媒体は、高く熱的に伝導性であるかもしれない。適当な媒体は、銅、アルミニウム、ステンレス鋼を含む金属のような固体であり、溶融塩のような液体であり、また、ヘリウム又はアルゴンのような希ガスのような気体であるかもしれない。
【０２３９】
多管の反応器は、アルカリ金属のような金属蒸気が再生の間に逃げることを許すようなセルの長軸に沿ったデッドスペースで、水平に置かれたセルを含むかもしれない。温度がセル温度より低く保たれるところ、金属は、その場所でセルの内装に接触する冷たい領域に凝縮するかもしれない。適当な場所は、セルの端にある。冷たい領域は、可変的な熱受容速度で、熱交換器により所望の温度で維持されるかもしれない。凝縮領域は、閉じられるかもしれないゲート弁のような弁を持つチャンバーを含むかもしれない。Ｋのような凝縮された金属は、水素化されるかもしれず、水素化物は、機械的な手段又は空気圧的な手段で反応器に返されるかもしれない。反応混合物は、低周波又は超音波の振動を部組む機械的攪拌又は混合など当技術分野で公知の方法で攪拌してよい。混合はまた、水素又は希ガスのようなガスで分散するような空気圧的な方法で、なされるかもしれない。
【０２４０】
アルカリ金属のような金属蒸気が再生の間に逃げることを許すようなセルの長軸に沿ったデッドスペースで、水平に置かれたセルを含む多管の反応器のある実施例において、セルの長さに沿った領域は反応混合物よりも低い温度で維持される。金属は、この冷たい領域に沿って凝縮するかもしれない。冷たい領域は、可変的で制御される熱受容速度で、熱交換器によって望ましい温度に維持されるかもしれない。熱交換器は、流れるクーラント又はヒートパイプを備える導管からなるかもしれない。冷たい領域の温度は、その圧力、温度、及び熱受容表面積のようなパラメータによって制御されるヒートパイプの熱移動速度又は導管における流速度に基づく所望の値に合わせて制御されるかもしれない。Ｋ又はＮａのような凝縮された金属は、セル内で水素の存在のために、水素化されるかもしれない。水素化物は、反応器に戻されるかもしれず、その長さ方向の軸の周りに回転することによって、他の反応物と混合されるかもしれない。その回転は、電気モーターで駆動されるかもしれず、セルはギアを用いて同期されるかもしれない。反応物を混ぜるために、回転は、時計回り及び反時計回り交互の方向でされるかもしれない。セルは断続的に３６０度回転されてもよい。回転は、高い角速度で行われるかもしれず、集熱装置への熱移動における最小の変化が起こるかもしれない。速い回転は、金属水素化物のようなあり得る残りの反応物の更なる混合を達成するために、遅い一定の回転速度の上に重ねられてもよい。水素は、水素ラインにより又は、水素が１又はそれ以上のセルを含むチャンバーに供給されるところ、水素透過性の薄膜又はセル壁を通して透過により、各セルに供給されるかもしれない。水素はまた、水の電気分解により供給されるかもしれない。電解セルは、反応器セルの中心線に沿って、円筒形の回転シャフトのようなセルの回転構成要素を備えるかもしれない。
【０２４１】
或いは、１つ以上の内部ワイパブレード又はスターラーは、他の反応物と形成された水素化物を混ぜるために内側表面上で掃かれるかもしれない。各ブレード又はスターラーは、長さ方向のセル軸と平行なシャフトのまわりに回転するかもしれない。ブレードは、磁場の外部の回転する源と、内部のブレードの磁気的な結合を用いて駆動されるかもしれない。ようなステンレス鋼壁のような容器壁は、磁束に対して透過的である。ある実施例において、セルの回転速度又はブレード又はスターラーのそれは、金属蒸気が反応し水素化物を形成し、反応混合物と混合されるので、パワー出力を最大化するために制御される。反応セルは、断面が円形、楕円形、正方形、長方形、三角形、又は多角形である管であるかもしれない。熱交換器は、望ましい表面積を成し遂げるために、正方形、長方形、円形、楕円形、三角形、又は、多面体の横断面を持つかもしれない冷クーラント−キャリング・チューブ又は導管を備えるかもしれない。正方形又は長方形の管の配列は、熱交換のために連続的な表面を備えるかもしれない。各チューブ又は導管の表面は、フィン又は他の表面積を増やす材料で修飾されるかもしれない。
【０２４２】
もう１つの実施例において、反応器は、生成物混合物から又はその選択された複数の成分を選択的に凝縮させるように異なる温度を備える複数のゾーンを備える。これらの成分は、最初の反応物へと再生されるかもしれない。ある実施例において、最も冷えたゾーンは、Ｎａ及びＫのうち少なくとも１つのような触媒の源又は触媒のそれのようなアルカリ金属を凝縮する。もう１つのゾーンは、マグネシウムのようなアルカリ土類金属のような第２の成分として凝縮する。第１のゾーンの温度は、０℃から５００℃、第２のゾーンは１０℃から４９０℃であるかもしれず、第１のゾーンより低い。各ゾーンの温度は、熱交換器によって、又は、可変で制御可能な効率性のあるコントローラによって制御されるかもしれない。
【０２４３】
もう１つの実施例において、反応器は、真空又は大気圧より高い圧力が可能な反応チャンバー、ガス状、液体状、固体状の少なくとも１つの材料のための１つ以上の入口と、材料のための少なくとも１つの出口からなる。１つの出口は、水素のようなガスのポンピングのための真空ラインからなるかもしれない。反応チャンバーは、ハイドリノを形成するために、反応物を更に含む。反応器は、反応チャンバーの中に熱交換器を更に含む。熱交換器は、クーラントのための導管からなるかもしれない。その導管は、反応している反応混合物から熱を受け取るために、反応チャンバーを通して配管されるかもしれない。各導管は、反応混合物及び導管の壁の間に断熱バリヤーを持つかもしれない。或いは、壁の熱伝導率は、温度勾配が、運転中に反応物及びクーラントの間にできるようなものかもしれない。断熱は、真空ギャップ又は気体ギャップでもよい。導管は、反応チャンバーの圧力の完全性を維持するためにチャンバー壁で貫通ポイントでシールし、反応混合物を貫通するようなチューブであるかもしれない。水のようなクーラントの流量は、反応チャンバー及び反応物の望ましい温度を維持するためにコントロールされるかもしれない。もう１つの実施例において、導管は、ヒートパイプで置き換えるが、これは、熱交換器又はボイラのようなヒートシンクへと熱を移動させ、反応混合物から熱を取り除く。
【０２４４】
ある実施例において、ハイドリノ反応は維持され、束でアレンジされた熱的に結合されたマルチセルを用いてバッチ式で再生されるが、ここで、パワー−生産フェーズのサイクルが、再生フェーズのセルを加熱する。この断続的セルパワー・デザインにおいて、熱パワーは、セルの数が大きくなると統計的に、或いはセルのサイクルが定常パワーを達成できるように制御されれば、一定になる。ランキン、ブレイトン、スターリング、又は蒸気機関サイクルのようなサイクルを利用して熱エンジンを使用することで、熱パワーを電気パワーに変換することが達成できる。
【０２４５】
ハイドリノ化学の反応物及び生成物をコントロールすることによって、各セルサイクルがコントロールされるかもしれない。ある実施例において、ハイドリノの形成をドライブする化学は、アルカリ水素化物及び水素の源と、アルカリ土類金属又はアルカリ金属ハロゲン化物のような金属ハロゲン化物の間の、ハロゲン化物−水素化物の交換反応が含まれる。反応は、閉鎖系で自然発生的である。しかし、最初の水素化物のアルカリ金属が蒸発して、他の反応物から除去されるようにシステムがオープンであるとき、最初のアルカリ水素化物とアルカリ土類ハロゲン化物をつくる逆反応は熱的に可逆である。その後、凝縮されたアルカリ金属は、再水素化されて、システムに戻される。反応チャンバー１３０及び再水素化チャンバー１３１であって仕切弁又はゲートバルブ１３２で分されているが、これは、パワー及び再生反応を、蒸発させる金属蒸気の流れ、金属の再水素化、及び再生されたアルカリ水素化物の再供給を制御することによって制御されるが、このような反応チャンバー１３０及び再水素化チャンバー１３１を備えるセルが図６に示される。望ましい温度の冷たいゾーンは、可変的な熱受容速度で水冷コイルのような熱交換器１３９によって、凝縮チャンバー内で維持されるかもしれない。このように、図６に示されるセルは、仕切弁又はゲート・バルブ１３２で分離される２つのチャンバーからなる。反応チャンバー１３０を閉じて、正反応はハイドリノ及びハロゲン化アルカリとアルカリ土類水素化物生成物を形成するように運転される。それから、弁は開けられる、そして、他のセルからの熱は生成物金属にハロゲン化物との交換を起こさせる、この時、揮発性のアルカリ金属は蒸発し、クーラントループ１３９によって冷却される他の触媒チャンバー１３内で凝縮される。弁は閉じられる、凝縮された金属はアルカリ水素化物をつくるために水素と反応を起こす、そして、反応物に再生された最初のアルカリ水素化物を再供給するために、弁は再び開けられる。ハイドリノを形成するために消費された分を補うように追加され、水素はリサイクルされる。水素は、ポンプ１３４で、反応チャンバーからガス排気ライン１３３までポンプで送られる。ハイドリノ・ガスは、ライン１３５で消費される。残留する水素はライン２３６を通してリサイクルされ、水素の源から補うようにライン１３７で水素が追加され、リサイクルされた水素は、ライン１３８を通して触媒チャンバーに供給される。水平に配置されたセルは、触媒が蒸発するためのより広い表面積を与えるもう１つのデザインである。この場合、水素化物は、単に重力送りというよりもむしろ機械な混合によって再供給される。もう１つの実施例において、セルは垂直に傾けられ、水素化物が反応チャンバーに落ちて、そこで混合されるようになる。
【０２４６】
実施例において、図６に示されるチャンバー１３１は、金属ハロゲン化物−金属水素化物交換のような交換反応や、蒸留の間に起きるかもしれない他の反応によって形成されるかもしれないＬｉＣｌ又はＳｒＢｒ２のような金属ハロゲン化物、Ｍｇのようなアルカリ土類金属、Ｌｉ、Ｎａ、又はＫの少なくとも２つのようなアルカリ金属混合物のような、再生反応生成混合物、又は、少なくとも反応生成混合物の化学種を分離する熱的な分離体又は分溜カラムを更に含む。ＴｉＣのような支持体は、反応チャンバー１３０内に維持されてよい。アルカリ金属は再水素化されるかもしれない。ＬｉＣｌ又はＳｒＢｒ２のような金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属、ＬｉＨ、ＮａＨ、又はＫＨのような反応生成物種や分離された種は、ハイドリノを形成するオリジナルな反応混合物を再構成するように反応チャンバー１３０に返される。
【０２４７】
実施例において、Ｈを含む化合物は、ハイドリノを形成するような触媒反応を経る原子状Ｈの放出となるように分解されるが、ここで少なくとも１つのＨが少なくとも別のＨのための触媒として機能する。Ｈ化合物は、Ｒ−Ｎｉのような金属におけるＨ又はカーボンにおけるＨのようなマトリックスの中に層間に入り込んだＨであるかもしれない。化合物は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、内部遷移金属、貴金属、又は希土類金属水素化物、ＬｉＡｌＨ４、ＬｉＢＨ４、及び、他のそのような水素化物のような水素化物であるかもしれない。分解は、化合物を加熱することによるかもしれない。化合物は、リアクタの温度及び水素の圧力を制御することによるようにして再生されるかもしれない。触媒反応は、Ｈを含む化合物の再生の間に起きるかもしれない。分解及び改質は、パワーの出力を維持するために循環的に起きるかもしれない。実施例において、水素化物は、アルカリ金属ハロゲン化物の混合物のような溶融共晶塩のような溶融塩に加えることにより分解させられる。共晶塩は、ＬｉＣｌ−ＫＣｌ又はＬｉＣｌ−ＬｉＦのような水素化イオン導電体かもしれない。金属は、本開示のそれらのような物理的な分離技術によって回収され、脱水素され、パワーを再び作るように溶融塩に再び追加されるかもしれない。サイクルは、繰り返されるかもしれない。パワー再生サイクルにおける制御された相の相違と共に複数の熱的に結合されたセルは、連続するパワーを生成するかもしれない。
【０２４８】
実施例において、熱的な反応及び再生システムは、アルカリ金属水素カルコゲニド、水素オキシアニオン、Ｈハロゲンシステム及び金属水酸化物及びオキシ水酸化物、これはＣＩＨＴセル区部において与えられるが、を含む。典型的な反応は、ＭＸＨ＋２Ｍ→Ｍ２Ｘ＋ＭＨ（ｓ）（式（２１７−２３３））によって与えられる。適当な例示される水素カルコゲニドは、ＭＯＨ、ＭＨＳ、ＭＨＳｅ、及びＭＨＴｅ（Ｍ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）である。システムは、水素を加えることにより再生されてよい。ＭＨ生成物は、蒸留又は物理的な分離により除かれてよい。ＭＨは、Ｍに分解されて、反応混合物に戻り追加されてよい。反応混合物は、カーボン、炭化物、窒化物、又はホウ化物のような支持体を更に含んでよい。
【０２４９】
セル生成パワーは、再生のために要求されるよりも高い温度にまで上げる。それから、図７の複数のセル１４１及び図８の１４８は、図８のボイラー１４９内において配置された束１４において配置され、そして、再生されるセルは、パワー発生サイクルおいてセルからの熱の移動により約７００℃のような再生温度を超える温度で維持される。束は、ボイラー・ボックス内に配置される。図７を参照して、熱勾配は、パワー−再生サイクルの異なるステージにある、各々の束のセル１４１の間で、熱移動を駆動する。その勾配の最も高い温度のパワー再生側における７５０℃から、より低温の再生側における約７００℃の範囲内におけるそのような温度プロフィールを達成するために、セルは非常に熱伝導性の高い媒体に埋められる。再生を成し遂げ、及び、材料限界によって必要とされる温度より下でコア温度を維持する、束内の温度プロフィールを維持しつつ、カッパーショットのような高伝導材料１４２は、セル間の及び周辺への熱の移動を効果的に行う。ボイラ管１４３からなっている各々の束の周辺で沸騰する水のようなクーラントへ、熱は最終的に移される。沸騰水の適当な温度は、２５０℃から３７０℃の温度範囲にある。これらの温度は、水媒体への熱伝達で最も有効的な手段である核沸騰を達成するのに十分高い。しかし、この範囲を上回った温度での過度の蒸気圧によって設定される上限よりは下にある。実施例において、各セル束における必要とされる非常に高い温度により、温度勾配は、各束と熱負荷、即ち、沸騰水とそれに続くシステム、の間で維持される。実施例において、周辺の断熱層は、この勾配を維持する。各多管リアクタ・セル束は、内側の円筒形のアニュラスまたは束の閉じ込め管１４４内に包みこまれ、そして、断熱または真空ギャップ１４５が、温度勾配を維持するために内部及び外部のアニュラス間に設けられる。熱移動コントロールは、このギャップにおける所望の熱伝導率を持つガスを用いて、又はガス圧を変化させることにより、行われてよい。外側アニュラス１４３の外壁は、核沸騰が図１０に示される１つのようなボイラー内に蒸気を発生させるためにこの表面上に起きるが、水に接触している。蒸気タービンは沸騰水から蒸気を受け取るかもしれない、そして、電気は図１１で示すように発電機で発生させられるかもしれない。
【０２５０】
図９に示されるボイラ１５０は、マルチセル束１５１、セル反応チャンバー１５２、金属蒸気を受けて水素化する触媒チャンバー１５３、水素ガス排気と供給ライン、触媒チャンバークーラントパイプを含む導管１５４、水のようなクーラント１５５、及び、蒸気マニホールド１５６を含む。図１０に示されるパワー発生システムは、ボイラ１５８、高圧タービン１５９、低圧のタービン１６０、発電機１６１、湿気セパレータ１６２、コンデンサー１６３、冷却塔１６４、冷却水ポンプ１６５、復水ポンプ１６６、ボイラー給水浄化系１６７、第一段給水加熱器１６８、脱気給水タンク１６９、給水ポンプ１７０、ブースターポンプ１７１、生成物保管及び処理部１７２、反応物保管及び処理部１７３、真空システム１７４、スタート・アップヒーター１７５、電解槽１７６、水素供給１７７、クーラント・ライン１７８、クーラント弁１７９、反応物及び生成物ライン１８０、及び、反応物及び生成物ライン弁１８１、とからなる。他の構成要素及び変更は、本開示でにおいて予期され、当業者に知られている。
【０２５１】
セルサイズ、各束のセルの数、及び真空ギャップの幅は、各束の望ましい温度プロフィール、セルからのパワー流れの周辺での沸騰水の望ましい温度、及び十分な沸騰の表面熱流束を維持できるように選ばれる。設計解析のための反応パラメータは、ここに開示されるように、熱的に再生することができる反応から成っていることができるだけでなく、かなりの速度論とエネルギー増加で結果としてハイドリノの形成になる種々の可能性がある水素化物−ハロゲン化物交換反応と他の反応物の上で実験的に得られることができる。設計工学目的のための典型的な作動パラメータは、５−１０Ｗ／ｃｃ、３００−４００ｋＪ／モル酸化剤、輸送されるＫの１５０ｋＪ／モル、再生化学と比較して３〜１つのエネルギー増加、５０のＭＪ／モルＨ２、６５０℃から７５０℃の再生温度、パワー−再生サイクルの対応する位相でセルの再生温度を維持するのに十分なセル操作温度、１０分の再生時間と１分の反応時間である。
【０２５２】
典型的な１ＭＷの熱システムに、束は３３本の細密充填２メートルの長から成る。そして、５ｃｍのＩＤによる各々が高い熱伝導率のカッパーショットに埋め込まれる。このように、各々のチューブは、わずかに４リットル未満の作動体積を持つ。パワーと再生フェーズ期間が１と１０分である時から、それぞれ、３３本のチューブ（繰返し周期（１１分）の倍数）の選択は遅れずに一定である束から結果として瞬時電力になる。束ねたチューブは、３４ｃｍの内径と６．４ｍｍの肉厚を持つ。それぞれ、ボイラ管内径と肉厚は３７．２ｃｍと１．２７ｃｍである。典型的な反応パラメータを使って、束の各々のチューブはおよそ１．６ｋＷの火力の時間の平均化されたパワーを発生する、そして、各々の包みはおよそ５５ｋＷの火力を発生する。束の中の温度は、隙間に面している表面で、センターで６６４℃までおよそ７８２℃の間で変動する。ボイラ管の表面の熱束は、ボイラ管外面の温度を２５０℃に維持するおよそ２２ｋＷ／ｍ２で、表面で結果として核沸騰になるのに十分、わずかに高い。７Ｗ／ｃｃを越えて反応の出力密度を上昇させるか、再生時間を減らすことは、結果としてより大きな熱い効率になっている熱い流動を増やす。そのようなおよそ１８の束は、１ＭＷのサーマルの出力を生じなければならない。
【０２５３】
図９に示されるボイラへの他のシステム設計は、図１１に示される。熱の熱負荷が隙間の向こうへ移ったので、システムは少なくとも１つの熱的に連結マルチセル束と周辺の水冷壁から成る。ハイドリノをつくる反応混合物は、高い表面積導電性支持体とアルカリ土類金属のような還元剤から成る。彼らが少なくとも部分的に図９の山の高伝導材料の代わりになるかもしれないように、これらの材料も非常に熱伝導性かもしれない。配列で適切な熱プロフィールと勾配を維持している間、化学成分はセルの間に、そして、周辺に熱を移すことに貢献する。水冷壁のチューブで発生する力は直接電気をもたらすためにタービンと発電機へと流れるかもしれない、あるいは、熱交換器を通して熱を第二の蒸気循環系へ移す主要な蒸気循環系に、水冷壁は蒸気を入れるかもしれない。第２ループは、タービン及び発電機に動力を与え、電気を生成する。
【０２５４】
システムは、集熱装置で各々複数の反応器セル配列またはセル束から成る。図１１で示すように、反応器セル１８６は、近く接触を成し遂げるために四角いかもしれないか、長方形かもしれない。束温度が再生のためにとても必要とされて少なくとも維持される束から起こっている荷１８８に、セルは熱伝達で束１８５で集められるかもしれない。温度勾配は、束と熱負荷（例えば集熱装置または交換器１８８）の間で維持されるかもしれない。水冷壁または流れが少なくとも１台のポンプで維持されるかもしれなくて、絶縁１８９に入っているかもしれない流れるクーラントがある周囲チューブのセットから、熱交換器は成るかもしれない。反応器システムは集熱装置または交換器１８８間のガス・ギャップ１８７と各々のマルチ反応器セルから成るかもしれないか、マルチ反応器セルの１８５を束にするかもしれない。ガス圧力を変えるか、ガスを用いて束壁１８５と集熱装置間のガス・ギャップ１８７または交換器１８８で望ましい熱伝導率を持つことによって、熱搬送制御は起こるかもしれない。
【０２５５】
熱を選ばれた再生しているセルに提供するためにパワーを生産しているセルを選ぶために、各々のセルのサイクルは、コントロールされる。あるいは、統計学的にセルの数が増加して電力出力が一定水準に接近するようなランダムな方法で再生を経ているそれらを、パワーを発生しているセルは、加熱する。このように、パワーは統計学的に一定である。
【０２５６】
もう１つの実施例に、システムは、束を通して望ましい温度プロフィールを維持するために外へセンターから増加している出力密度の勾配を占める。もう１つの実施例に、熱はヒートパイプによって、セルからボイラへ移される。ヒートパイプは熱交換器を結びつけられるかもしれないか、クーラントと直接接触しているかもしれない。
【０２５７】
実施例に、ハイドリノ反応は維持されて、熱的に可逆なサイクルの発電段階からの熱が生成物からエネルギーを最初の反応物の再生に提供する各々のセルで、連続的に再生する。反応物が各々のセルで同時に両方のモードを経るので、各々のセルからの熱的なパワーは一定である。サイクル（例えばランキン、ブレイトン、スターリング、又は蒸気機関サイクル）を利用している熱機関を使って、電気的なパワーへの熱的なパワーの変換は、成し遂げられるかもしれない。
【０２５８】
連続的に、図１２に示されるパワーを発生させる多管反応器システムは、絶縁１９２の平面層、反応器セル１９３、熱伝導性の媒体１９４と熱交換器を繰り返すことの大多数またはコレクター１９５から成る。実施例に、各々のセルは円管である、そして、熱交換器はセルと平行で、絶えず熱を受け入れる。図１３は、熱交換器またはコレクターから成る組込形水チューブ２０１で反応物と生成物、絶縁材１９８、反応器１９９と熱の導電材料２００の少なくとも１つから成っている化学品１９７から成っている多管反応器システムの単一ユニットを表す。
【０２５９】
それが再生のために要求したより高いその反応物温度を上げるために、各々のセルは、連続的にパワーを発生する。実施例に、ハイドリノをつくる反応は、アルカリ水素化物触媒と源の間での水素とアルカリ土類金属の水素化物交換またはリチウム金属である。反応物、交換反応（生成物）と再生反応とパラメータは、ここに開示される。絶縁、反応器セルと熱交換器の互層から成っている図１２のマルチ・チューブ反応体系は、セル熱こう配を通して連続的なパワーを維持する。凝縮で反応によって維持されて、集熱装置によって維持されるより冷たい一番上のゾーンで再水素化している高い温度一番下の地帯で、水素化反応物アルカリは、生成物分解とアルカリ金属蒸発によって連続的に再生される。回転ワイパブレードは、反応混合物で再生するアルカリ水素化物を再結合する。
【０２６０】
ＫまたはＮａのような凝縮された金属がハイドリノを作るために消費されてそれのために補われた水素を含むセルで水素の存在のために水素化されたあと、水素化物は反応器の底に戻されて、他の反応物を混ぜ合わせられる。一つ以上の内部の回転ワイパブレードまたはスターラーは、つくられた水素化物と他の反応物を混ぜ合わせるために、内部の細胞壁に沿って掃かれるかもしれない。任意で、他の反応物と化学ミキシングによるアルカリ水素化物の再結合は、それについてセルを回転させることによって達成される長手方向軸。この回転も、回転の後、セルの一番下の位置から新しい一番上の位置へ熱を動かす。従って、それは、アルカリ金属輸送のために内部のセル温度勾配を支配するもう一つの手段を提供する。しかし、対応する熱伝達率は、熱勾配を維持することを非常に低い回転速度に要求して高い。ワイパブレードまたはセルのミキシング回転は、セルがギアを使って同期するかもしれない電気モーターでドライブされるかもしれない。ミキシングは、ステンレス鋼の１つのような低い透過性のセル壁を通して、磁気誘導によってあるかもしれない。
【０２６１】
実施例に、アルカリ水素化物をつくるために反応する水素の面前で、最初のアルカリ水素化物は、より低くおよそ１００℃の温度で、４００−５５０℃と凝縮で蒸発によって再生する。このように、熱勾配が、熱の再生を引き起こす各々のセルで、高い温度とより冷たいゾーンに反応物の間に存在する。アルカリ金属蒸気が連続的再生の間、セルの底に沿って反応物から逃げるのを許すセルの長手方向の軸に沿って、セルはデッドスペースで水平に正しい位置に置かれる。金属は、セルの上部に沿って、より冷たいゾーンで凝縮する。各々のセルのトップで可変的な熱受領速度でボイラ管から成っている集熱装置によって、より冷たいゾーンは、望ましい凝縮温度に維持される。熱交換器は、流水を蒸気まで加熱して、ボイラ管の水冷壁から成る。具体的には、飽和水は水チューブの中を流れて、反応器からエネルギーを吸収して、蒸気を作るために蒸発する。もう一つの典型的な実施例に、熱い反応器ゾーンは７５０℃±２００℃の範囲にある、そして、より冷えたゾーンは温度で熱い反応器ゾーンより低い３００℃まで５０℃の範囲で維持される。反応混合物と熱の再生反応は、本開示のそれらから成るかもしれない。例えば、適当な反応混合物は、アルカリ金属またはその水素化物（水素の源）の少なくとも２つから成る還元剤そのようなＭｇまたはＣａ（そして、ＴｉＣのような支持体）のようなアルカリ土類金属Ｔｉ３ＳｉＣ２、ＷＣ、ＴｉＣＮ、ＭｇＢ２、Ｂ４Ｃ、ＳｉＣとＹＣ２。反応物は水素化物−ハロゲン化物交換反応を経るかもしれない、そして、再生反応は熱的に運転された逆の交換反応であるかもしれない。
【０２６２】
ボイラ管が水冷壁をつくる各々の反応器セルに、周囲にチューブで沸騰する水へ、熱は最終的に移される。沸騰水の適当な温度は、２５０℃から３７０℃の範囲の温度範囲である。核沸騰（水媒体への熱伝達で最も有効な手段）を達成するのに十分、これらの温度は高い。しかし、この範囲を上回って温度で過度の蒸気圧によって決められる上限の下にある。銅のような非常に伝導性の熱の媒体２００に埋め込まれる管のために、水冷壁の均一な温度分布が維持される図１３の各々のボイラ管２０１の内側の面に、水の核沸騰は起こる、そして、その上、蒸気に蒸発しなかった水は再循環させられる。熱は、媒体による表面のセル壁からボイラ管へと流れる。その勾配の下端のさえ各々のセルの必要非常により高い熱により、第２の温度勾配は、各々のセル・トップと熱負荷（沸騰水と以降のシステム）の間で維持される。ボイラ管にはセルがそれを生じなければならないより高い熱を取り除く能力があるので、セル壁の上半分と水冷壁の間に一つ以上の断熱層を加えることによって、第２の外温度勾配は維持される。セルの上半分と各々のボイラ管の外壁の少なくとも１つを導電媒質から断熱することによって、望ましい高い内部のセル温度ならびに勾配は成し遂げられる。チューブでセルとボイラ管（ボイラ管によって透過される媒体の熱伝導率）と熱交換器能力と蒸気流量の上半分で断熱層を調節することによって、セル温度と勾配は可変的な熱移動を通して最適値までコントロールされる。前者の場合、断熱層各々は、ガス成分と圧力に基づいて変化するガスまたは真空ギャップから成るかもしれない。
【０２６３】
マルチ・チューブ反応体系は、出力蒸気に図１４に示されるボイラシステムに組立てられる。ボイラシステムは、図１２とクーラント（飽和水）フロー制御システムで示されるマルチ・チューブ反応体系から成る。反応器２０４から成っている反応体系は、飽和水を熱して、蒸気を生み出す。流れ制御システム（ｉ）は蒸気収集線２０５で飽和水の流れを集める、そして、蒸気と水、再循環ポンプ２０９、アウトレット再循環管２１０と水配線２１１を使っているボイラ管２０８を通して、切り離すものは給水する（ｉｉ）再循環と（ｉｉｉ）出力を切り離して、タービンまたはロードに蒸気を主な流線２１２に向ける蒸気気水分離器２０７への流れと熱交換器で、入口再循環管が１入力につき２０６ある。パイプと線は、熱損失を防ぐために絶縁されるかもしれない。熱負荷と熱交換器からリターン水が入江復帰水管２１３によって入力される又は、復水のようなクーラントをタービンから入力しなさい、そして、圧力は入口ブースターポンプ２１４で高められる。
【０２６４】
水冷壁のチューブで発生する力は直接電気をもたらすためにタービンと発電機へと流れるかもしれない、あるいは、熱交換器を通して熱を第二の蒸気循環系へ移す主要な蒸気循環系に、水冷壁は蒸気を入れるかもしれない。第２ループは、タービン及び発電機に動力供給し、電気を生成する。図１５に示される実施例に、力は蒸気気水分離器から主なストリームラインまでボイラシステムと出力で発生する。蒸気タービンは沸騰水から蒸気を受け取る、そして、電気は発電機で発生する。力は、ボイラシステムへ凝縮されて、注ぎ込まれる。図１５に示されるパワー発生システムは、ボイラ２１７、熱交換器２１８、高圧タービン２１９、低圧のタービン２２０、発電機２２１、湿気セパレータ２２２、コンデンサー２２３、冷却塔２２４、冷却水ポンプ２２５、復水ポンプ２２６、ボイラー給水浄化系２２７、第一段給水加熱器２２８から成る、空気抜きした給水タンク２２９、給水ポンプ２３０、ブースターポンプ（図１４の２１４）、生成物保管とプロセッサー２３２、反応物記憶装置とプロセッサー２３３（真空系統２３４、最初のヒーター２３５、電解層２３６、水素供給２３７、冷却剤線２３８、冷却剤弁２３９、反応物と生成物線２４０と反応物と工場弁２４１）。当業者に知られている本開示で、他の成分と修正は予想される。
【０２６５】
典型的な１ＭＷの熱システムを考慮する。勾配のより高い温度パワー生成側とより低くトップの再生側のおよそ１００℃の温度の上でセル底温度を４００−５５０℃の範囲において成し遂げるために、セルは図１２で示すようにトップだけで集熱装置を持つ、パワー生成反応物は底にある、そして、セルの下部ブームは断熱される。選択システム設計パラメータは、（１）セルサイズ、システムの（２）数のセル、セルの下半分、セルの外壁の上半分の断熱層（４）、ボイラ管によって透過されるセルの上半分を囲んでいる媒体の熱伝導率（５）、外ボイラ管壁の断熱層（６）、ボイラ管番号（７）、次元と間隔を囲んでいる材料の熱抵抗（３）、蒸気圧（８）と蒸気流量とリサーキュレーション率（９）である。各々のセルの（１）温度と内外の温度勾配の望ましい運転パラメータ、セルからのパワーフローの周辺の沸騰水の（２）温度と（３）十分な沸騰する表面の熱束を達成するか、維持するのに、システム設計パラメーターは選ばれる。設計解析のための反応パラメータは、熱的に再生することができる反応から成っていることができるだけでなく、かなりの速度論とエネルギー増加で結果としてハイドリノの形成になる種々の可能性がある水素化物交換反応の上で、実験的に得られることができる。パワーと再生化学作用と彼らのパラメータは、ここに開示される。それぞれ、設計工学目的のための典型的な運転パラメータは０．２５Ｗ／ｃｃの恒常的なパワー、０．６７Ｗ／ｇの反応物、０．３８ｇ／ｃｃの反応物密度、５０のＭＪ／モルＨ２、水素化物再生化学と比較して２〜１つのエネルギー増加、一定の電力出力を維持する等しい反応と再生時間と反応温度がセル底でアルカリ金属を気化させるのに十分であるパワーと再生のための５５０℃と４００−４５０℃の温度である、そして、内部の温度勾配は再生温度をセル・トップに維持する。反応物と出力密度を使って、それぞれ、１ＭＷの連続的火力を発生させる反応物の反応物ボリュームと全質量は、３９４０リットルと１５００ｋｇである。０．２５％の反応物充てん比を使って、総反応器ボリュームは、１５．８ｍ３である。
【０２６６】
標本設計に、ボイラは１７６ｃｍの長、３０．５ｃｍの外径、０．６３５ｃｍの円筒形の肉厚と厚さ３．８１ｃｍの端板がある１４０のステンレス鋼反応セルから成る。肉厚は、典型的な圧力を決定している反応物ＮａＨの平衡分解圧のために、５５０℃で３３０のＰＳＩの内圧のために、設計要求事項に合致する。各々のセルは１２０ｋｇの重さで、７．１４ｋＷの火力を出力する。各々のチューブの下半分は、絶縁に埋められる。銅またはアルミニウム散弾（非常に熱伝導性の媒体）は、水チューブ囲いで各々のセルの上半分をすなわち透過した。セルの範囲内の温度は、壁面に面したショットで４００℃まで一番下の壁でおよそ５５０℃の間で変動する。図１３で示すように、６（５．０８ｃｍのセンターで均一に間隔をあけられる０．３２ｃｍの厚さによる２．５４ｃｍの外径ボイラ（水）チューブ）時までに、各々の反応器の３０．５ｃｍの外径断面スパンは、カバーされる。各々のボイラ管の内面の熱束は、３６７℃くらいで各々のボイラ管外面の温度を維持するおよそ１１．８ｋＷ／ｍ２である。
【０２６７】
典型的な実施例に、反応物から発生する火力は、３６０℃で飽和蒸気を生み出すのに用いられる。図１６は、水蒸気発生の流れ図を表す。それが飽和蒸気を混ぜ合わせられて、蒸気の結露によって３６０℃の飽和温度まで加熱される熱交換器に、室温（およそ２５℃）の水は、流れ込む。ブースターポンプ２５１は、蒸気水セパレータ２５２の入口で、３６０℃で水圧を１８．６６のＭＰａの飽和圧力に増やす。飽和水は、同じ温度と圧力で蒸気を生み出すために、ボイラシステム２５３の水冷壁のボイラ管の中を流れる。それの部が電気出力を生み出すためにタービンへ行く間、タービンから入って来るリターン水を予熱するために、熱交換器へ蒸気流量の開きなさい。その上、水冷壁の非蒸発する水は、各々のボイラ管に沿って均一な温度を維持するために再循環させられる。これを達成するために、蒸気収集線は蒸気を受ける、そして、非蒸発する水と配達が蒸気気水分離器２５２へのそれである。水は、水配線を通ってボイラ管に戻るために、セパレータの下部ブームからポンプで汲み出される。セパレータ２５２の上部から分数によるタービンへの蒸気流量は、タービンからリターン水を予熱するために、熱交換器にそれた。１４０−反応器システムからの飽和水流量はボイラ管の２．７８ｋｇ／ｓである、そして、総蒸気出力流量は１．３９ｋｇ／ｓである。
【０２６８】
実施例に、反応物は触媒の少なくとも２つまたは触媒と水素（例えばＭｇのようなＫＨ、支持体（例えば炭素）と還元剤）の源の源から成る。生成物は、金属−炭素生成物（例えば挿入生成物、ＭＨｙＣｘとＫＣｘのようなＭＣｘ（ｙは分数または整数であるかもしれない、ｘは整数である））であるかもしれない。反応器は反応物の一つ以上の必需品から成るかもしれない。そして、流れる反応物がハイドリノをつくるためにその中の反応、反応室から熱を取り除く熱交換器とＫＣｘのような生成物を受けて、反応物の少なくとも１つを再生させる複数の血管を経るような高い温度に、反応室が維持される。収集した蒸発する金属Ｍが水素化されるかもしれない熱と真空を適用することによって、炭素とＭの再生またはＭＨｙＣｘとＭＣｘの少なくとも１つからＭＨはそうするかもしれない。還元剤が金属である場合には、それは同様に蒸発によって回復されるかもしれない。各々の金属または水素化物は、反応物の供給の１つにおいて集められるかもしれない。反応物の必需品の１つは、炭素を再生させるのに用いられて、炭素と任意に還元剤を含んでいる各々の容器から成るかもしれない。
【０２６９】
再生用の熱は、加水分解からのパワーによって供給されてよい。熱は、熱交換器を使って移動されてもよい。再生用の熱は、加水分解からのパワーによって供給されてよい。熱は、熱交換器を使って移動されてもよい。熱交換器は、少なくとも１本のヒートパイプから成るかもしれない。熱い再生容器からの熱は、パワー負荷（例えば熱交換器またはボイラ）に届けられるかもしれない。反応物の流れまたは炭素から成っているそれらのような生成物は、機械的に実行されるかもしれないか、重力を使って、部分的に少なくとも提供されるかもしれない。機械式輸送機は、オーガまたはコンベヤーベルトであるかもしれない。ハイドリノ反応が再生時間より非常に短い場合には、再生容器量は熱い反応ゾーンのそれを上回るかもしれない。体積は、反応ゾーンを通して一定流量を維持するために、割合であるかもしれない。
【０２７０】
実施例に、アルカリまたはアルカリ土類金属のような揮発性の金属の蒸発、昇華または揮発の率は、彼らの頭上に真空空間と比較して反応物の表面積によって制限される。セルを回転させることによって、または、新生表面を真空空間にさらすミキシングの他の手段によって、速度は上昇するかもしれない。実施例に、Ｍｇのようなアルカリ土類金属のような還元剤のような反応物は、彼らの表面積を減らすために、支持体の粒子を結びつける。例えば、Ｍｇは６５０℃で溶けて、表面積を減らすために、ＴｉＣ粒子を結びつけるかもしれない。ＭｇＨ２にＭｇのような金属を水素化して、それから研削または微粉砕によって粉を形成することによって、これは修正されることができる。適当な方法は、ボールミル磨砕である。あるいは、水素化物は液体として溶かされるかもしれなくて、取り除かれるかもしれなくて、液体として、これが支持体粒子の凝集を改善すると万一に備えて主張した。融点が低い（３２７℃）時から、適当な水素化物はＭｇＨ２である。
【０２７１】
実施例に、液体反応物が支持体の上でコーティングから成るかもしれない流動床式から、反応器は成る。固体は、ハイドリノを含む生成物に、反応物の反応の後、段階に切り離されるかもしれない。分離は、サイクロン分離器で行われてよい。金属蒸気の凝縮が少なくとも１つの最初の反応物へ多少の生成物のために逆反応を強制するのを、分離は許す。好ましくは熱的に、最初の反応混合物は再生する。
【０２７２】
実施例に、別々の位相として存在することよりもむしろＴｉＣ支持体の上で、典型的な融解した混合材料Ｋ／ＫＨ  Ｍｇ  ＭｇＸ２（Ｘはハロゲン化物である）は、コーティングから成る。Ｋは蒸気を更に含む、そして、圧力はパワー段階に好ましくは高い。それがおよそ６００−８００℃のような再生のために要求したより、反応器のパワー・ステージの温度は、好ましくは高い。再生温度または上記のハロゲン化物交換反応による反応物の再生の間、Ｋは凝縮される、そして、ＫＨはつくられる。Ｈ２がＫＨをつくるために存在するかもしれないおよそ１００−４００℃の温度で、凝縮はあるかもしれない。高温で低温とハロゲン化物交換反応でＫ凝縮を許すために、反応体系は、蒸気から粒子を取り除くセパレータを更に含む。これは、１つのセクションまたはチャンバーの熱い粒子ともう一つの凝縮蒸気を許す。
【０２７３】
他の実施態様では、熱可逆反応には、好ましくは、各々が少なくとも１つの金属原子を含む２種間での交換反応がさらに含まれる。交換はアルカリ金属などの触媒の金属と、酸化剤などの交換相手の金属との間で起こる。交換は酸化剤と還元剤との間も起こる場合がある。交換する種は、ハロゲン化物、水素化物、酸化物、硫化物、窒化物、ホウ化物、炭化物、ケイ化物、ヒ化物、セレン化物、テルル化合物、リン化物、硝酸、硫化水素、炭酸塩、硫酸塩、硫化水素塩、リン酸塩、リン酸水素、二水素リン酸塩、過塩素酸塩、クロム酸塩、二クロム酸塩、酸化コバルトなどの陰イオン、ならびに当業者に公知の他のオキシアニオン及び陰イオンでよい。適当な交換されるアニオンは、ハロゲン化物、酸化物、硫化物、窒化物、リン化物、及び、ホウ化物である。交換に好適な金属は、各々が金属又は水素化物としてのアルカリ、好ましくはＮａ又はＫ、アルカリ土類金属、好ましくはＭｇ又はＢａ及びレアアース金属、好ましくはＥｕ又はＤｙである。交換反応の例と共に触媒反応物の例を以下に示す。典型的な触媒反応物と、典型的な交換反応は、以下に与えられる。これらの反応は網羅的であるとは意味されず、そして、更なる例は当業者に知られるであろう。
【０２７４】
・４ｇのＡＣ３−３  ＋  １ｇのＭｇ  ＋  １．６６ｇのＫＨ  ＋  ２．５ｇのＤｙＩ２、入力エネルギー（Ｅｉｎ）：１３５．０ｋＪ、出力エネルギー（ｄＥ）：６．１ｋＪ、温度勾配変化（ＴＳＣ）：無し、最高温度（Ｔｍａｘ）：４０３℃、理論では１．８９ｋＪ、ゲインは、３．２２倍。
【数１０５】
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【０２７５】
・４ｇのＡＣ３−３  ＋  １ｇのＭｇ  ＋  １ｇのＮａＨ  ＋  ２．０９ｇのＥｕＦ３、入力エネルギー（Ｅｉｎ）：１８５．１  ｋＪ、出力エネルギー（ｄＥ）：８．０ｋＪ、温度勾配変化（ＴＳＣ）：無し、最高温度（Ｔｍａｘ）：  ４６３℃、理論では、１．６９ｋＪ、ゲインは、４．７３倍。
【数１０６】
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【数１０７】
2018067536.tif 000111
【０２７６】
・８．３ｇｍのＫＨ＋５．０ｇｍのＭｇ＋２０．０ｇｍのＣＡＩＩ−３００＋３．７ｇｍのＣｒＢ２、Ｅｉｎ：３１７ｋＪ、解離エネルギーｄＥ：１９ｋＪ、最高温度（Ｔｍａｘ）約３４０℃で温度勾配変化（ＴＳＣ）無し、理論エネルギーは吸熱的であり０．０５ｋＪ、ゲインは無限大である。
【数１０８】
2018067536.tif 000112
【０２７７】
・０．７０ｇのＴｉＢ２、１．６６ｇのＫＨ、１ｇのＭｇ粉末及び４ｇのＣＡ−ＩＩＩ３００活性炭粉末（ＡＣ３−４）を使い切った。エネルギー・ゲインは５．１ｋＪであったが、セル温度の急激な上昇は観察されなかった。最大セル温度は４３１℃で、理論値は０である。
【数１０９】
2018067536.tif 000113
【０２７８】
・０．４２ｇのＬｉＣｌ、１．６６ｇのＫＨ、１ｇのＭｇ粉末、及び、４ｇのＡＣ３−４を使い切った。エネルギーゲインは、５．４ｋＪ、温度の急激な上昇は見られなかった。最高セル温度は、４１２℃、理論では０、ゲインは無限大。
【数１１０】
2018067536.tif 000114
【０２７９】
・１．２１ｇのＲｂＣｌ、１．６６  ｇのＫＨ、１ｇのＭｇ粉末、及び、４ｇのＡＣ３−４で、エネルギーゲインは、６．０ｋＪであったが、セル温度の温度の急激な上昇は見られなかった。最高セル温度は、４４２℃であり、理論では０。
【数１１１】
2018067536.tif 000115
【０２８０】
・４ｇのＡＣ３−５  ＋  １ｇのＭｇ  ＋  １．６６ｇのＫＨ  ＋  ０．８７ｇのＬｉＢｒ、入力エネルギー（Ｅｉｎ）：１４６．０ｋＪ、出力エネルギー（ｄＥ）：６．２４ｋＪ、温度勾配変化（ＴＳＣ）：見られず、最高温度（Ｔｍａｘ）：４３９℃、理論では吸熱。
【数１１２】
2018067536.tif 000116
【０２８１】
・８．３ｇｍのＫＨ  ＋  ５．０ｇｍのＭｇ  ＋  ２０．０ｇｍのＣＡＩＩ−３００  ＋  ７．３ｇｍのＹＦ３、入力エネルギー（Ｅｉｎ）：３２０ｋＪ、出力エネルギー（ｄＥ）：１７ｋＪ、温度勾配変化（ＴＳＣ）無し、最高温度（Ｔｍａｘ）約３４０℃、エネルギー・ゲイン４．５Ｘ（Ｘ〜０．７４ｋＪ＊５＝３．７ｋＪ）、
【数１１３】
2018067536.tif 000117
【０２８２】
・５．０ｇｍのＮａＨ  ＋  ５．０ｇｍのＭｇ  ＋  ２０．０ｇｍのＣＡＩＩ−３００  ＋  １４．８５ｇｍのＢａＢｒ２（乾燥）、入力エネルギー（Ｅｉｎ）：３２８ｋＪ、出力エネルギー（ｄＥ）：１６ｋＪ、温度勾配変化（ＴＳＣ）無、最高温度（Ｔｍａｘ）約３２０℃、エネルギー・ゲイン１６０Ｘ（Ｘ〜０．０２ｋＪ＊５＝０．１ｋＪ）。
【数１１４】
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【０２８３】
・８．３ｇｍのＫＨ  ＋  ５．０ｇｍのＭｇ  ＋  ２０．０ｇｍのＣＡＩＩ−３００  ＋  １０．４ｇｍのＢａＣｌ２、入力エネルギー（Ｅｉｎ）：３３１ｋＪ、出力エネルギー（ｄＥ）：１８ｋＪ、温度勾配変化（ＴＳＣ）無し、最高温度（Ｔｍａｘ）約３２０℃、エネルギー・ゲイン約６．９Ｘ（Ｘ〜０．５２ｘ５＝２．６ｋＪ）
【数１１５】
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【０２８４】
・５．０ｇｍのＮａＨ  ＋  ５．０ｇｍのＭｇ  ＋  ２０．０ｇｍのＣＡＩＩ−３００  ＋  １３．９ｇｍのＭｇＩ２、入力エネルギー（Ｅｉｎ）：３１５ｋＪ、出力エネルギー（ｄＥ）：１６ｋＪ、温度勾配変化（ＴＳＣ）無し、最高温度（Ｔｍａｘ）約３４０℃、エネルギー・ゲイン約１．８Ｘ（Ｘ〜１．７５ｘ５＝８．７５ｋＪ）
【数１１６】
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【０２８５】
・４ｇのＡＣ３−２  ＋  １ｇのＭｇ  ＋  １ｇのＮａＨ  ＋  ０．９７ｇのＺｎＳ、入力エネルギー（Ｅｉｎ）：１３２．１ｋＪ、出力エネルギー（ｄＥ）Ｅ：７．５ｋＪ、温度勾配変化（ＴＳＣ）：無、最高温度（Ｔｍａｘ）：３７０℃、理論では、１．４ｋＪ。ゲインは、５．３３倍。
【数１１７】
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【数１１８】
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【０２８６】
・２．７４ｇのＹ２Ｓ３、１．６６ｇのＫＨ、１ｇのＭｇ粉末、及び、４ｇのＣＡ−ＩＩＩ  ３００  活性炭粉末（３００℃で乾燥）、エネルギー・ゲインは、５．２ｋＪ、セル温度の急激な上昇は見られなかった。最高セル温度は、４４４℃。理論では、０．４１ｋＪ。ゲインは、１２．６４倍。
【数１１９】
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【数１２０】
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【数１２１】
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【０２８７】
・４ｇのＡＣ３−５  ＋  １ｇのＭｇ  ＋  １．６６ｇのＫＨ  ＋  １．８２ｇのＣａ３Ｐ２、入力エネルギー（Ｅｉｎ）：１３３．０ｋＪ、出力エネルギー（ｄＥ）：５．８ｋＪ、温度勾配変化（ＴＳＣ）：無し、最高温度（Ｔｍａｘ）：４０７℃、理論では吸熱。ゲインは無限大。
【０２８８】
・２０ｇのＡＣ３−５  ＋  ５ｇのＭｇ  ＋  ８．３ｇのＫＨ  ＋  ９．１ｇのＣａ３Ｐ２、入力エネルギー（Ｅｉｎ）：２８２．１ｋＪ、出力エネルギー（ｄＥ）：１８．１ｋＪ、温度勾配変化（ＴＳＣ）：無し、最高温度（Ｔｍａｘ）：３２０℃、理論では吸熱。ゲインは無限大。
【数１２２】
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【０２８９】
（ｉ）ＮａＨ及びＫＨから選択した少なくとも１つの触媒又は触媒源；
（ｉｉ）ＮａＨ、ＫＨ及びＭｇＨ２から選択した少なくとも１つの水素源；
（ｉｉｉ）ＢａＢｒ２、ＢａＣｌ２、ＢａＩ２、ＣａＢｒ２、ＭｇＢｒ２又はＭｇＩ２などのアルカリ土類ハロゲン化物、ＥｕＢｒ２、ＥｕＢｒ３、ＥｕＦ３、ＤｙＩ２、ＬａＦ３又はＧｄＦ３などのレアアースハロゲン化物、ＹＦ３などの第２又は第３列遷移金属ハロゲン化物、ＣｒＢ２又はＴｉＢ２などの金属ホウ化物、ＬｉＣｌ、ＲｂＣｌ又はＣｓＩなどのアルカリハロゲン化物、Ｌｉ２Ｓ、ＺｎＳ又はＹ２Ｓ３などの金属硫化物、Ｙ２Ｏ３などの金属酸化物、ならびにＣａ３Ｐ２などの金属リン化物、又は、Ｃａ３Ｐ２、Ｍｇ３Ｎ２、及びＭｇ３Ａｓ２のようなアルカリ土類リン化物、窒化物、ヒ化物のような金属リン化物、窒化物、又はヒ化物、から選択されるすくなうとも１つの酸化剤；
（ｉｖ）Ｍｇ及びＭｇＨ２から選ばれる少なくとも１つの還元剤、及び、（ｖ）ＡＣ、ＴｉＣ、及びＷＣから選択した支持体。
【０２９０】
熱の再生が可能なさらに典型的なシステムでは、触媒またはＮａＨ、ＢａＨ、又はＫＨのような触媒の源とアルカリ土類ハロゲン化物（例えばＢａＢｒ２または酸化剤の役割をするかもしれないＢａＣｌ２）の間に、交換はある。アルカリ金属とアルカリ土類金属は、少しの部分でも混和性でない。それぞれ、ＢａとＭｇの融点は、７２７℃と１０９０℃である。このように、再生の間の分離は、簡単に成し遂げられることができる。さらにまた、ＭｇとＢａは、金属中を形成しないであるＢａの原子％で、およそ３２％未満と温度が、およそ６００℃以下を維持した。それぞれ、ＢａＣｌ２、ＭｇＣｌ２、ＢａＢｒ２とＭｇＢｒ２の生成熱は、−８５５．０ｋＪ／モル、−６４１．３ｋＪ／モル、−７５７．３ｋＪ／モルと−５２４．３ｋＪ／モルである。それで、ハロゲン化バリウムはハロゲン化マグネシウムよりずっと好まれる。このように、ＫＨまたはＮａＨ  Ｍｇ  ＴｉＣとＢａＣｌ２のような適当な反応混合物またはハロゲン化アルカリとアルカリ土類水素化物をつくるＢａＢｒ２から、熱の再生は成し遂げられることができる。それが凝縮のような手段で集められるように、再生は生成物を熱して、アルカリ金属を蒸発させることによって成し遂げられることができる。触媒は再水素化されてよい。実施例に、アルカリ金属の除去は、ハロゲン化アルカリ土類の再構成の反応を引き起こす。他の実施例に、望ましいとき、水素化物は真空加熱によって分解されるかもしれない。ＭｇＨ２が３２７℃で溶けるので、望ましい所で、それは溶けて、選択的に液体を除去することによって他の生成物から優先して切り離されるかもしれない。
【０２９１】
ｆ．ゲッター、支持体、又はマトリックス補助ハイドリノ反応
別の実施例において、交換反応は吸熱である。そのような実施例において、金属化合物は、ハイドリノ反応速度を増大するために、生産物のためのハイドリノ反応又はゲッターのために好ましい支持体又はマトリックスの少なくとも１つとして機能してよい。典型的な触媒反応物と、典型的な支持体、マトリックス、又は、ゲッターは以下に与えられる。これらの反応は網羅的であるとは意味されず、そして、更なる例は当業者に知られるであろう。
【０２９２】
・４ｇのＡＣ３−５  ＋  １ｇのＭｇ  ＋  １．６６ｇのＫＨ  ＋  ２．２３ｇのＭｇ３Ａｓ２、入力エネルギー（Ｅｉｎ）：１３９．０  ｋＪ、出力エネルギー（ｄＥ）：６．５ｋＪ、温度勾配変化（ＴＳＣ）：無し、最高温度（Ｔｍａｘ）：３９３℃、理論では吸熱、ゲインは無限大。
【０２９３】
・２０ｇのＡＣ３−５  ＋  ５ｇのＭｇ  ＋  ８．３ｇのＫＨ  ＋  １１．２ｇのＭｇ３Ａｓ２、入力エネルギー（Ｅｉｎ）：２９８．６ｋＪ、出力エネルギー（ｄＥ）：２１．８ｋＪ、温度勾配変化（ＴＳＣ）：無し、最高温度（Ｔｍａｘ）：３１５℃、理論では吸熱、ゲインは無限大。
【０２９４】
・１．０１ｇのＭｇ３Ｎ２、１．６６ｇのＫＨ、１ｇのＭｇ粉末、及び４ｇのＡＣ３−４  １インチの耐久性のあるセル（ＨＤＣ）に入ったもの。エネルギー・ゲインは、５．２ｋＪだったが、温度の急激な上昇は見られなかった。最大セル温度は４０１℃で、理論値は０で、ゲインは無限大である。
【０２９５】
・０．４１ｇのＡｌＮ、１．６６ｇのＫＨ、１ｇのＭｇ粉末、及び、４ｇのＡＣ３−５  １インチの耐久性のあるセル（ＨＤＣ）に入ったもの。エネルギー・ゲイン４．９ｋＪだが、セル温度の急激な上昇は見られなかった。最大セル温度は４０７℃で、理論では、吸熱である。
【０２９６】
実施例において、熱的に再生する反応システムは、以下の（ｉ）−（ｖ）から選ばれる少なくとも２つの要素から成る。
（ｉ）ＮａＨ、ＢａＨ、ＫＨ、及びＭｇＨ２から選ばれる少なくとも１つの触媒又は触媒源。
（ｉｉ）ＮａＨ、ＢａＨ、及びＫＨから選ばれる少なくとも１つの水素源。
（ｉｉｉ）Ｍｇ３Ｎ２又はＡｌＮのような金属窒化物、及び、Ｍｇ３Ａｓ２のような金属ヒ化物から選ばれる少なくとも１つの酸化剤、マトリックス、第２の支持体、又は、ゲッター。
（ｉｖ）Ｍｇ及びＭｇＨ２から選ばれる少なくとも１つの還元剤。
（ｖ）ＡＣ、ＴｉＣ、又はＷＣから選ばれる少なくとも１つの支持体。
【０２９７】
Ｄ．液体燃料：有機及び溶融溶媒システム
さらに実施態様はチャンバー２００に含まれる溶融塩などの溶融固体又は液体溶媒を含む。液体溶媒は溶媒の沸点以上の温度でセルを操作して蒸発させてもよい。触媒などの反応物は、触媒を形成する溶媒又は反応物に溶解し、懸濁し、Ｈを該溶媒に懸濁し、溶解する。蒸発した溶媒は触媒を含むガスとして作用し、水素触媒反応の速度を高め、ハイドリノを形成する。融固体又は蒸発溶媒は加熱器２３０により過熱することで維持し得る。反応混合物は、更にＨＳＡ材料のような固体の支持体を備えてよい。溶融固体、液体又は気体状溶媒と、Ｋ又はＬｉ及びＨ又はＮａＨなどの触媒及び水素とに相互関係が存在することから反応は表面で起こる。不均一系触媒を使用した実施態様では、混合物の溶媒が触媒反応速度を高める場合もある。
【０２９８】
水素ガスを含む実施態様では、Ｈ２は溶液を通過して泡立たせる場合もある。別の実施態様では、セルを加圧して溶解Ｈ２の濃度が高められる。さらなる実施態様では、反応物は、高速で、有機溶媒の沸点ほど、また無機溶媒の融点ほどの温度で攪拌することが好ましい。
【０２９９】
有機溶媒反応混合物は、好ましくは約２６℃〜４００℃の範囲、より好ましくは約１００℃〜３００℃の範囲の温度で加熱する。無機溶媒混合物は、溶媒が液体にである温度より高く、ＮａＨ分子がすべて分解される温度より低い温度まで過熱する。
【０３００】
溶媒は、溶融金属からなってよい。適当な金属は、Ｇａ、Ｉｎ、及びＳｎのように低い融点を持つ。もう一つの実施例に、溶融金属は伝導性の支持体のような支持体の役割をするかもしれない。反応混合物は、触媒の少なくとも３つまたは水素、金属、還元剤と酸化剤の触媒、水素または源の源から成るかもしれない。金属が熱しているように、セルは操作されるかもしれない。実施例に、ＮａＨまたはまた、水素の源として用いられるＫＨから、触媒は選ばれる、還元剤はＭｇである、そして、酸化剤はＥｕＢｒ２、ＢａＣｌ２、ＢａＢｒ２、ＡｌＮ、Ｃａ３Ｐ２、Ｍｇ３Ｎ２、Ｍｇ３Ａｓ２、ＭｇＩ２、ＣｒＢ２、ＴｉＢ２、ハロゲン化アルカリ、ＹＦ３、ＭｇＯ、Ｎｉ２Ｓｉ、Ｙ２Ｓ３、Ｌｉ２Ｓ、ＮｉＢ、ＧｄＦ３とＹ２Ｏ３の１つである。もう一つの実施例に、酸化剤はＭｎＩ２、ＳｎＩ２、ＦｅＢｒ２、ＣｏＩ２、ＮｉＢｒ２、ＡｇＣｌとＩｎＣｌの１つである
【０３０１】
ａ．有機溶媒
有機溶媒は、官能基を付加して別の溶媒へと修飾可能な１つ以上の部分を含み得る。該部分はアルカン、環状アルカン、アルケン、環状アルケン、アルキン、芳香族、複素環及びそれらの組み合わせ、エーテル、ハロゲン化炭化水素（フッ化、塩化、臭化、ヨウ化炭化水素）、好ましくはフッ素化したアミン、硫化物、ニトリル、ホスホルアミド（例えばＯＰ（Ｎ（ＣＨ３）２）３）、及びアミノホスファゼンなどの少なくとも１つの炭化水素を含んでよい。基はアルキル、シクロアルキル、アルコキシカルボニル、シアノ、カルバモイル、Ｃ、Ｏ、Ｎ、Ｓを含有する複素環、スルホ、スルファモイル、アルコキシスルファモイル、ホスホノ、ヒドロキシル、ハロゲン、アルコキシ、アルキルチオール、アシルオキシ、アリール、アルケニル、脂肪族、アシル、カルボキシル、アミノ、シアノアルコキシ、ジアゾニウム、カルボキシアルキルカルボキサミド、アルケニルチオ、シアノアルコキシカルボニル、カルバモイルアルコキシカルボニル、アルコキシカルボニルアミノ、シアノアルキルアミノ、アルコキシカルボニルアルキルアミノ、スルホアルキルアミノ、アルキルスルファモイルアルキルアミノ、オキシド、ヒドロキシアルキル、カルボキシアルキルカルボニルオキシ、シアノアルキル、カルボキシアルキルチオ、アリールアミノ、ヘテロアリールアミノ、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシ、シアノアルコキシ、アルコキシカルボニルアルコキシ、カルバモイルアルコキシ、カルバモイルアルキルカルボニルオキシ、スルホアルコキシ、ニトロ、アルコキシアリール、ハロゲンアリール、アミノアリール、アルキルアミノアリール、トリル、アルケニルアリール、アリルアリール、アルケニルオキシアリール、アリルオキシアリール、シアノアリール、カルバモイルアリール、カルボキシアリール、アルコキシカルボニルアリール、アルキルカルボニルオキシアリール、スルホアリール、アルコキシスルホアリール、サルファモイルアリール及びニトロアリールの少なくとも１つを含んでよい。好ましくは、基はアルキル、シクロアルキル、アルコキシ、シアノ、Ｃ、Ｏ、Ｎ、Ｓを含有する複素環、スルホ、ホスホノ、ハロゲン、アルコキシ、アルキルチオール、アリール、アルケニル、脂肪族、アシル、アルキルアミノ、アルケニルチオ、アリールアミノ、ヘテロアリールアミノ、ハロゲンアリール、アミノアリール、アルキルアミノアリール、アルケニルアリール、アリルアリール、アルケニルオキシアリール、アリルオキシアリール及びシアノアリール基の少なくとも１つを含む。
【０３０２】
液体溶媒を含むの実施例において、触媒ＮａＨは、反応混合物の成分の少なくとも１であり、その反応混合物から形成される。反応混合物は、ＮａＨ、Ｎａ、ＮＨ３、ＮａＮＨ２、Ｎａ２ＮＨ、Ｎａ３Ｎ、Ｈ２Ｏ、ＮａＯＨ、ＮａＸ（Ｘはアニオン、好ましくは、ハロゲン化物）、ＮａＢＨ４、ＮａＡｌＨ４、Ｎｉ、Ｐｔブラック、Ｐｄブラック、Ｒ−Ｎｉ、又は、Ｎａ、ＮａＯＨ、及びＮａＨの少なくとも１つのようなＮａ種をドープされたＲ−Ｎｉ、ＨＳＡ支持体、ゲッター、分散剤、Ｈ２のような水素の源、そして、水素解離剤からなる群より少なくとも１つを更に含んでよい。他の実施態様では、Ｌｉ、Ｋ、Ｒｂ又はＣｓはＮａと置換してよい。ある実施例において、溶媒は、好ましくはフッ素であるハロゲン官能基を持つ。適当な反応混合物は、ＮａＨのような触媒に添加され、活性炭、フッ化ポリマー、又は、Ｒ−Ｎｉのような支持体と混合される、ヘキサフルオロベンゼン及びオクタフルオロナフタレンの少なくとも１つからなる。ある実施例において、反応混合物は、Ｎａ、ＮａＨ、フッ素化された溶媒、及び、ＨＳＡ材料の群から１以上を含む。別の実施例では、反応混合物は少なくともＮａＨ、ＣＦ４、及びＮａＦを含む。他のフッ素化された支持体又はゲッターは、Ｍ２ＳｉＦ６（Ｎａ２ＳｉＦ６及びＫ２ＳｉＦ６のようにＭはアルカリ金属）、ＭＳｉＦ６（ＭｇＳｉＦ６、ＧａＦ３、ＰＦ５、のように、Ｍ  はアルカリ土類金属）、ＭＰＦ６（Ｍはアルカリ金属）、ＭＨＦ２（ＮａＨＦ２及びＫＨＦ２、のようにＭはアルカリ金属）、Ｋ２ＴａＦ７、ＫＢＦ４、Ｋ２ＭｎＦ６、及び、Ｋ２ＺｒＦ６、を含んでよいが、ここで、他の類似の化合物は、アルカリ金属として、Ｌｉ、Ｎａ、又はＫの１つのような別のアルカリ又はアルカリ土類金属の置換物を持つそれらのようなものが予期される。
【０３０３】
ｂ．無機溶媒
別の実施態様では、反応混合物は少なくとも１つの無機溶媒を含む。溶媒は溶融塩などの溶融無機化合物を付加的に含む。無機溶媒は溶融ＮａＯＨであってよい。ある実施態様では、反応混合物は触媒、水素源及び触媒ための無機溶媒を含む。触媒は、ＮａＨ分子、Ｌｉ、及びＫの少なくとも１つであるかもしれない。溶媒は、アルカリハロゲン化物及びアルカリ土類ハロゲン化物の群からの溶融塩の少なくとも１つのような溶融もしくは融合塩又は共晶混合物の少なくとも１つであってよい。ＮａＨ触媒反応混合物の無機溶媒はＮａＣｌ及びＫＣｌなどのアルカリハロゲン化物の混合物の低融点共晶混合物を含んでよい。溶媒は低融点塩、好ましくはＮａＩ（６６０℃）、ＮａＡｌＣｌ４（１６０℃）、ＮａＡｌＦ４、及びＮａＭＸ４と同クラスの化合物からの少なくとも１つなどのＮａ塩であってよいが、ここで、Ｍは金属であり、ＸはＮａＸより安定な金属ハロゲン化物を有するハロゲン化物である。反応混合物はさらに、Ｒ−Ｎｉなどの支持体を含んでよい。
【０３０４】
Ｌｉ触媒反応混合物の無機溶媒はＬｉＣｌ及びＫＣｌなどのアルカリハロゲン化物の混合物の低融点共晶混合物を含んでよい。溶融塩溶媒はＮａＨに安定的なフッ素系溶媒を含んでよい。ＬａＦ３の融点は１４９３℃であり、ＮａＦの融点は９９６℃である。適当な比率で、場合により他のフッ化物を含むボールミル混合物は、ＮａＨに対して安定的で、好ましくは６００℃〜７００℃の範囲で溶融するフッ化物−塩溶媒を含む。溶融塩の実施態様では、反応混合物は、ＮａＦ−ＫＦ−ＬｉＦ（１１．５−４２．０−４６．５）ＭＰ＝４５４℃などのＮａＨ＋塩混合物、又はＬｉＦ−ＫＦ（５２％−４８％）ＭＰ＝４９２℃などのＮａＨ＋塩混合物から成る。
【０３０５】
Ｖ．再生システム及び反応
本開示にしたがった燃料再利用又は再生システムの概略図を図４に示す。ある実施例において、ハイドリノ反応の副生成物は、金属ハロゲン化物ＭＸ、好ましくはＮａＸ又はＫＸを含む。その場合、燃料リサイクラー１８（図４）は、支持体からＮａＸなどの無機化合物を分離する分離器２１を含む。ある実施態様では、分離器又はその部材は、種の密度差に基づく分離を行う移動装置又はサイクロン分離器２２から成る。さらなる分離器又はその部材は、磁性分離器２３から成り、それはＭＸなどの非磁性材料が分離器を流れている間、ニッケル又は鉄などの磁性粒子が磁石により引き出されるものである。別の実施態様では、分離器又はその部材は、別のものより広範囲に少なくとも１つの成分を溶解し、懸濁し、分離を可能にする成分溶媒洗浄液２５を含む分別生成物可溶化又は懸濁システム２４から成り、さらに、溶媒蒸発器２７及び化合物収集器２８などの化合物回収システム２６から成る。あるいは、回収システムは沈殿器２９及び化合物乾燥器及び収集器３０から成る。ある実施態様では、図４に示すタービン１４及び水濃縮器１６からの廃熱を利用し、蒸発器２７及び乾燥器３０の少なくとも１つを加熱する（図４）。リサイクラー１８（図４）の段階の任意の他の部材を熱するための熱は廃熱を含む場合もある。
【０３０６】
燃料リサイクラー１８（図４）はさらに、回収したＭＸを金属及びハロゲンガス又は他のハロゲン化生成物又はハロゲン化物生成物へと電気分解する電気分解器３１から成る。ある実施態様では、好ましくは共晶融液などの融液から、動力反応器３６内で電気分解が起こる。電気分解ガス及び金属生成物は高揮発性ガス収集器３２及び金属収集器３３で別々に収集し、これらはさらに、金属混合物の場合、それぞれ金属蒸留器又は分離器３４を含んでもよい。初期反応物が水素化物である場合、金属は水素化反応器３５により水素化され、この反応器は、圧力を大気圧より低くも高くも同等にもできるセル３６、金属と水素化物の入口と出口３７、水素ガス用入口３８及びそのバルブ３９、水素供給器４０、ガス出口４１及びそのバルブ４２、ポンプ４３、ヒーター４４、ならびに圧力温度計測器４５から成る。ある実施例において、水素供給部４０は、水素及び酸素ガス分離器を含む水性の電解槽を含む。単離した金属生成物は少なくとも部分的にハロゲン化反応器４６中でハロゲン化され、この反応器は、圧力を大気圧より低くも高くも同等にもできるセル４７、炭素用入口とハロゲン化生成物用出口４８、フッ素ガス用入口４９及びそのバルブ５０、ハロゲンガス供給器５１、ガス出口５２及びそのバルブ５３、ポンプ５４、ヒーター５５、及び圧力温度計測器５６から成る。好ましくは、反応器は触媒及び他の反応物も含み、生成物として金属５７を、所望の酸化状態及び化学量論のハロゲン化物にする。金属又は金属水素化物、金属ハロゲン化物、支持体及び他の初期反応物の少なくとも２つは、別の動力生成サイクル用の混合器５８中で混合した後、ボイラー１０へと再利用する。
【０３０７】
例として、ハイドリノ反応及び再生反応では、反応混合物はＮａＨ触媒、Ｍｇ、ＭｎＩ２、及び支持体、活性炭、ＷＣ又はＴｉＣから成る。ある実施態様では、発熱反応源は、などＭｎＩ２による金属水素化物の酸化反応である。
【数１２３】
2018067536.tif 000127
【数１２４】
2018067536.tif 000128
ＫＩ及びＭｇＩ２は溶融塩からＩ２、Ｋ及びＭｇへと電気分解し得る。溶融電気分解はダウンズセル又は改変ダウンズセルを使用して実行し得る。Ｍｎは機械的な分離器、場合により篩を使用して分離してよい。未反応Ｍｇ又はＭｇＨ２は溶融し、固相と液相を分離することによって分離し得る。電気分解用のヨウ化物は、脱酸素水などの好適な溶媒での反応生成物のすすぎ液から得られる。溶液はろ過し、ＡＣなどの支持体、場合により遷移金属を除去する。固体は遠心分離し、好ましくは動力系からの廃熱を利用して乾燥させる。あるいは、それらを溶融し、その後、液体及び固相を分離してハロゲン化物を分離してもよい。別の実施態様では、サイクロン分離などの方法で、より軽いＡＣを初めに他の反応生成物から分離し得る。Ｋ及びＭｇは非相溶性であり、分離したＫなどの金属は、好ましくはＨ２Ｏの電気分解からＨ２ガスで水素化してよい。金属ヨウ化物は、分離した金属、又はＡＣから分離していない金属との公知の反応により形成してよい。ある実施態様では、ＭｎはＨＩと反応し、ＭｎＩ２を形成し、Ｈ２は再利用し、Ｉ２と反応し、ＨＩを形成する。他の実施態様では、他の金属、好ましくは遷移金属はＭｎと置換する。Ａｌなどの別の還元剤はＭｇと置換し得る。別のハロゲン化物、好ましくは塩化物はヨウ化物と置換し得る。ＬｉＨ、ＫＨ、ＲｂＨ又はＣｓＨはＮａＨと置換する。
【０３０８】
例として、ハイドリノ反応及び再生反応では、反応混合物はＮａＨ触媒、Ｍｇ、ＡｇＣｌ及び支持体、活性炭から成る。ある実施態様では、発熱反応源は、
【数１２５】
2018067536.tif 000129
【数１２６】
2018067536.tif 000130
などのＡｇＣｌによる金属水素化物の酸化反応である。
ＫＣｌ及びＭｇＣｌ２は溶融塩からＣｌ２、Ｋ及びＭｇへと電気分解し得る。溶融電気分解はダウンズセル又は改変ダウンズセルを使用して実行し得る。Ａｇは機械的な分離器、場合により篩を使用して分離してよい。未反応Ｍｇ又はＭｇＨ２は溶融し、固相と液相を分離することによって分離し得る。電気分解用の塩化物は、脱酸素水などの好適な溶媒での反応生成物のすすぎ液から得られる。溶液はろ過し、ＡＣなどの支持体、場合によりＡｇ金属を除去する。固体は遠心分離し、好ましくは動力系からの廃熱を利用して乾燥させる。あるいは、それらを溶融し、その後、液体及び固相を分離してハロゲン化物を分離してもよい。別の実施態様では、サイクロン分離などの方法で、より軽いＡＣを初めに他の反応生成物から分離し得る。Ｋ及びＭｇは非相溶性であり、分離したＫなどの金属は、好ましくはＨ２Ｏの電気分解からＨ２ガスで水素化してよい。金属塩化物は、分離した金属、又はＡＣから分離していない金属との公知の反応により形成してよい。ある実施態様では、ＡｇはＣｌ２と反応し、ＡｇＣｌを形成し、Ｈ２は再利用し、Ｉ２と反応し、ＨＩを形成する。他の実施態様では、他の金属、好ましくは遷移金属又はＩｎはＡｇと置換する。Ａｌなどの別の還元剤はＭｇと置換し得る。別のハロゲン化物、好ましくは塩化物はヨウ化物と置換し得る。ＬｉＨ、ＫＨ、ＲｂＨ又はＣｓＨはＮａＨと置換する。
【０３０９】
ある実施態様では、反応混合物はハイドリノ反応生成物から再生する。例として、ハイドリノ反応及び再生反応では、固体燃料反応混合物はＫＨ又はＮａＨ触媒、Ｍｇ又はＭｇＨ２、及びＢａＢｒ２などのアルカリ土類ハロゲン化物、及び支持体、活性炭、ＷＣ又は、好ましくはＴｉＣから成る。ある実施態様では、発熱反応源は、
【数１２７】
2018067536.tif 000131
【数１２８】
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などＢａＢｒ２による金属水素化物又は金属の酸化反応である。
Ｂａ、マグネシウム、ＭｇＨ２、ＮａＢｒ及びＫＢｒの融点はそれぞれ、７２７℃、６５０℃、３２７℃、７４７℃及び７３４℃である。従って、場合によりＨ２を添加してＭｇＨ２を維持し、優先的にＭｇＨ２を溶融し、反応生成物混合物から液体を分離することによって、バリウム及び任意のＢａ−Ｍｇ金属間化合物からＭｇＨ２を分離することが可能である。場合により、それはＭｇへと熱分解し得る。固体支持体及びＢａは沈殿し、分離可能な層を形成することが好ましい。あるいは、Ｂａは溶融して液体として分離し得る。その後ＮａＢｒ又はＫＢｒを電気分解し、アルカリ金属及びＢｒ２を形成してもよい。後者はＢａと反応し、ＢａＢｒ２を形成する。あるいは、Ｂａはカソードであり、ＢａＢｒ２はアノードコンパートメントで直接形成する。アルカリ金属は電気分解後に水素化され、あるいはカソードコンパートメント内でＨ２をバブリングすることにより、電気分解中、カソードコンパートメントで形成される。その後ＭｇＨ２又はＭｇ、ＮａＨ又はＫＨ、ＢａＢｒ２及び支持体を反応混合物に戻す。他の実施例において、ＢａＩ２、ＭｇＢＦ２、ＳｒＣｌ２、ＣａＣｌ２、又はＣａＢｒ２、のような別のアルカリ土類ハロゲン化物が、ＢａＢｒ２、を置換する。
【０３１０】
別の実施態様では、反応物と生成物間のエネルギー差が小さいことから、電気分解せずに再生反応が起こる。式（１１０〜１１１）に示される反応は、温度又は水素圧などの反応条件を変化させることで逆転し得る。あるいは、Ｋ又はＮａなどの溶融又は揮発性種を選択的に除去し、さらに反応させることが可能な反応物又は種を再生するために反応が逆行するように操作し、セルに戻し、元の反応混合物を形成する。別の実施態様では、ＮａＨ、ＫＨ、Ｎａ又はＫなどの触媒又は触媒源と、アルカリ土類ハロゲン化物又はレアアースハロゲン化物などの初期酸化物との間の可逆反応を維持するために、揮発性種を継続的に還流させてもよい。ある実施態様では、図４に示される蒸留器３４のような蒸留器を使用して還流が達成される。蒸留器は、Ｋ又は他のアルカリ金属のような揮発性の種の液滴を形成する灯芯又は毛細管を含むかもしれない。液滴は、重力によって反応チャンバに落ちるかもしれない。芯または毛細管は溶融金属ヒートパイプのそれと類似しているかもしれない、あるいは、蒸留器は溶融金属ヒートパイプを含むかもしれない。ヒートパイプは、芯によって反応混合物にＫのような金属のような不安定な種を戻すことができた。別の実施態様では、水素化物は、形成され、及び、収集面又は構造から機械的に拭き取られるかもしれない。水素化物は、重力によって反応混合物に落下するかもしれない。戻り供給は、連続的、または、断続的であるかもしれない。この実施例では、セルは、セルの水平軸に沿って蒸気スペースと水平であり得、そして、凝縮器部はセルの端にあるかもしれない。Ｋのような揮発性の種の量は、酸化剤の金属とおよそ化学量論的に等しく又はそれより少なくセル内で存在するかもしれず、それによって、揮発性の種がセル内で搬送中のとき、逆反応において酸化剤の形成を引き起こすことに制限される。水素は、制御された最適圧力でセルに供給されるかもしれない。水素は、その圧力を増やすために、反応混合物を通してバブリングされるかもしれない。水素は、望ましい水素圧を維持するために、材料を通して流されるかもしれない。熱は、熱交換器によって凝縮部のために取り除かれるかもしれない。熱伝達は、水のようなクーラントを沸騰させることによるかもしれない。沸騰は、熱伝達率を上昇させる核沸騰であるかもしれない。
【０３１１】
金属のような一つ以上の揮発性の種の反応混合物を含む別の実施例において、各種は、ガス状へと蒸発又は昇華して、凝縮されるかもしれない。各種は、種の間の温度関係で蒸気圧力における差に基づいて、別々の領域で、凝縮されるかもしれない。各種は水素のような他の反応物でさらに反応するかもしれず、又は直接反応混合物に戻されるかもしれない。配合された反応混合物は、ハイドリノを形成するために、再生された最初の反応混合物を含むかもしれない。反応混合物は、触媒、水素源、酸化剤、還元剤、及び支持体の群の内の少なくとも２つの種を含むかもしれない。支持体は、酸化剤を含むかもしれない。炭素または炭化物は、そのような適当な支持体である。酸化剤はＭｇのようなアルカリ土類金属を含むかもしれず、そして、触媒及びＨの源はＫＨを含むかもしれない。ＫとＭｇは、別々のバンドとして熱的に蒸発され、凝縮されるかもしれない。ＫはＨ２による処理でＫＨに水素化されるかもしれない、そして、ＫＨは反応混合物に戻されるかもしれない。あるいは、Ｋは、戻され、そして、ＫＨを形成するために、水素と反応するかもしれない。Ｍｇは、反応混合物に直接戻されるかもしれない。パワーがハイドリノを形成することによって発生させられるので、生成物は最初の反応物へ戻って連続的に、または、断続的に再生されるかもしれない。消費される対応するＨは、パワー出力を維持するために置換される。
【０３１２】
別の実施例において、温度または水素圧のような反応条件は、反応を逆転するために変えられる。この場合、初めに反応は、ハイドリノ及び反応混合物生成物を形成する順方向で実行する。その後、低エネルギー水素以外の生成物を初期反応物へと変換する。このことは、反応条件を変えることで、場合により、初めに使用又は形成したものと同じ、あるいは異なる生成物又は反応物を少なくとも部分的に添加又は除去することで可能になる。従って、順方向反応及び再生反応は、交互サイクルで実行する。水素を添加し、ハイドリノ形成で消費された水素を補ってもよい。別の実施態様では、高温などの反応条件が維持される。この温度では、ハイドリノ形成が望ましい速度、好ましくは最大になることを可能にする方法で順反応及び逆行反応が起こるように可逆反応が最適化されている。
【０３１３】
例として、ハイドリノ及び再生反応では、固体燃料反応混合物はＮａＨ触媒、Ｍｇ、ＦｅＢｒ２、及び支持体、活性炭から成る。ある実施態様では、発熱反応源は
【数１２９】
2018067536.tif 000133
【数１３０】
2018067536.tif 000134
などのＦｅＢＲ２による金属水素化物の酸化反応である。
ＮａＢｒ及びＭｇＢｒ２は溶融塩からＢｒ２、Ｎａ及びＭｇへと電気分解されるかもしれない。溶融電気分解はダウンズセル又は改変ダウンズセルを使用して実行されるかもしれない。Ｆｅは強磁性であり、機械的な分離器、場合により篩を使用して磁気的に分離してよい。別の実施態様では、強磁性ＮｉはＦｅを置換するかもしれない。未反応Ｍｇ又はＭｇＨ２は溶融し、固相と液相を分離することによって分離し得る。電気分解用の臭化物は、脱酸素水などの好適な溶媒での反応生成物のすすぎ液から得られる。溶液はろ過し、ＡＣなどの支持体、場合により遷移金属を除去する。固体は遠心分離し、好ましくは動力系からの廃熱を利用して乾燥させる。あるいは、それらを溶融し、その後、液体及び固相を分離してハロゲン化物を分離してもよい。別の実施態様では、サイクロン分離などの方法で、より軽いＡＣを初めに他の反応生成物から分離し得る。Ｎａ及びＭｇは非相溶性であり、分離したＮａなどの金属は、好ましくはＨ２Ｏの電気分解からＨ２ガスで水素化してよい。金属臭化物は、分離した金属、又はＡＣから分離していない金属との公知の反応により形成してよい。ある実施態様では、ＦｅはＨＢｒと反応し、ＦｅＢｒ２を形成し、Ｈ２は再利用し、Ｂｒ２と反応し、ＨＢｒを形成する。他の実施態様では、他の金属、好ましくは遷移金属はＦｅと置換する。Ａｌなどの別の還元剤はＭｇと置換し得る。別のハロゲン化物、好ましくは塩化物はヨウ化物と置換し得る。ＬｉＨ、ＫＨ、ＲｂＨ又はＣｓＨはＮａＨと置換する。
【０３１４】
例として、ハイドリノ反応及び再生反応では、固体燃料反応混合物はＫＨ又はＮａＨ触媒、Ｍｇ又はＭｇＨ２、ＳｎＢｒ２、及び支持体、活性炭、ＷＣ又はＴｉＣから成る。ある実施態様では、発熱反応源は、
【数１３１】
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【数１３２】
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【数１３３】
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などＳｎＢｒ２による金属水素化物又は金属の酸化反応である。
スズ、マグネシウム、ＭｇＨ２、ＮａＢｒ及びＫＢｒの融点はそれぞれ、１１９℃、６５０℃、３２７℃、７４７℃及び７３４℃である。スズ−マグネシウム合金は、合金状態図に示すとおり、Ｍｇが約５ｗｔ％では、例えば４００℃以上で溶融するであろう。ある実施態様では、スズ及びマグネシウム金属及び合金は、金属及び合金を溶融し、液相及び固相を分離することで支持体及びハロゲン化物から分離する。合金はＭｇＨ２固体及びスズ金属を形成する温度でＨ２と反応し得る。固相及び液相を分離し、ＭｇＨ２及びスズを得る。ＭｇＨ２はＭｇ及びＨ２へと熱分解し得る。あるいは、任意の未反応Ｍｇ及び任意のＳｎ−Ｍｇ合金を固体ＭｇＨ２及び液体スズに変換するように選択した温度で、Ｈ２を元の場所の反応生成物に添加してもよい。スズは選択的に除去し得る。その後、ＭｇＨ２を加熱し、液体として除去する。次に、（１）溶融及び相分離、（２）ＷＣなどの高密度支持体が好まれる濃度差によるサイクロン分離、又は（３）サイズ差による篩い分けなどの方法により、ハロゲン化物を支持体から除去し得る。あるいは、ハロゲン化物を好適な溶媒に溶解し、液体及び固体相を、ろ過などの方法で分離してもよい。液体を蒸発させ、次に、非相溶性でそれぞれが分離しているＮａ又はＫ、場合によりＭｇ金属へと、ハロゲン化物を融液から電気分解する。別の実施態様では、ハロゲン化ナトリウム、好ましくはハイドリノ反応器で形成したものと同じハロゲン化物を電気分解して再生するＮａ金属を使用し、ハロゲン化物の還元によりＫを形成する。また、Ｂｒ２などのハロゲンガスを電気分解融液から回収し、単離したＳｎと反応させ、ＮａＨ又はＫＨ、及びＭｇ又はＭｇＨ２とのハイドリノ反応の別のサイクルのために再利用するＳｎＢｒ２を形成する。ここでは水素化物はＨ２ガスでの水素化により形成される。ある実施態様では、ＨＢｒが形成され、Ｓｎと反応し、ＳｎＢｒ２を形成する。Ｂｒ２及びＨ２の反応により、あるいは、電気分解エネルギーを低下させるような利点を有するアノード上でＨ２を泡立てることにより電気分解中に、ＨＢｒを形成してもよい。他の実施態様では、別の金属がＳｎ、好ましくは遷移金属と置換し、別のハロゲン化物はＩなどのＢｒと置換する場合がある。
【０３１５】
別の実施態様では、初期段階で、すべての反応生成物は水性ＨＢｒと反応し、溶液を濃縮し、ＭｇＢｒ２及びＫＢｒ溶液からＳｎＢｒ２を沈殿させる。塩を分離するために他の好適な溶媒及び分離法を使用してよい。ＭｇＢｒ２及びＫＢｒは、そして、Ｍｇ及びＫに電気分解される。あるいは、ＫＢｒのみ電気分解が必要になるように作動部分又は選択的溶媒法によって、最初にＭｇ又はＭｇＨ２を除去する。ある実施態様では、ハイドリノ反応中、又はその後、Ｈ２を添加して形成し得る固体ＭｇＨ２から融液としてＳｎを除去する。ＭｇＨ２又はＭｇ、ＫＢｒ及び支持体はその後、電気分解融液に添加する。支持体は粒子径が大きいことから沈殿領域に沈降する。ＭｇＨ２及びＫＢｒは融液の一部を形成し、密度に基づいて分離する。Ｍｇ及びＫは非相溶性であり、Ｍｇ及びＫが別々に回収されるようにＫも分離相を形成する。Ｋ、Ｍｇ及びＳｎＢｒ２が電気分解生成物になるようにアノードをＳｎとする場合もある。アノードは液体スズであるか、あるいは液体スズを、臭素と反応するアノードで分離し、ＳｎＢｒ２を形成する場合もある。この場合、再生のためのエネルギーギャップは、両電極での元素生成物に対応する化合物ギャップ対高元素ギャップである。さらなる実施態様では、反応物はＫＨ、支持体及びＳｎＩ２又はＳｎＢｒ２から成る。Ｓｎは液体として除去し、ＫＸ及び支持体などの残存生成物は電気分解融液に添加し、支持体は密度に基づいて分離する。この場合、ＷＣなどの高密度支持体が好ましい。
【０３１６】
反応物は、ＮａＨ、Ｌｉ又はＫなどの触媒又は触媒源の酸化物、及びＭｇ、ＭｇＨ２、Ａｌ、Ｔｉ、Ｂ、Ｚｒ又はＬａなどの還元剤の酸化物といった酸化物生成物を形成するように、酸素化合物を含んでよい。ある実施例において、反応物は、水素ハロゲン化物酸、好ましくは、ＨＣｌのような酸と酸化物を反応させて、塩化物のような対応するハロゲン化物を形成するように、再生化される。ある実施態様では、炭酸塩、炭酸水素塩などの酸化炭素種、シュウ酸又はシュウ酸塩などのカルボン酸種は金属又は金属水素化物に還元され得る。好ましくは、Ｌｉ、Ｋ、Ｎａ、ＬｉＨ、ＫＨ、ＮａＨ、Ａｌ、Ｍｇ及びＭｇＨ２の少なくとも１つは、炭素及び酸素を含む種と反応し、対応する金属酸化物又は水酸化物及び炭素を形成する。各々対応する金属は電気分解により再生し得る。共晶混合物などの溶融塩を使用して電気分解を行ってもよい。塩素ガスなどのハロゲンガス電気分解生成物を使用し、再生サイクルの一部としてＨＣｌなどの対応する酸を形成してもよい。水素ハロゲン化物の酸であるＨＸは、ハロゲンガスと水素ガスを反応させることで、場合により水素ハロゲン化物ガスを水に溶解することで形成してもよい。水素ガスは水の電気分解により形成されることが好ましい。酸素はハイドリノ反応混合物の反応物であるか、あるいは反応させて、ハイドリノ反応混合物の酸素源を形成してもよい。酸化物ハイドリノ反応性生物と酸とを反応させる工程は、酸で生成物をすすぎ、金属塩を含む溶液を形成する工程を含む場合もある。ある実施態様では、ハイドリノ反応混合物及び対応する生成物混合物は炭素、好ましくは活性炭などの支持体から成る。金属酸化物は、水性酸に溶解させることで支持体から分離し得る。従って、生成物を酸ですすぎ、さらにろ過し、反応混合物の成分を分離する。水は動力系からの熱、好ましくは廃熱を使用して蒸発により除去し、金属塩化物などの塩は電気分解混合物に添加して金属及びハロゲンガスを形成し得る。ある実施態様では、任意のメタン又は炭化水素生成物は水素、及び、オプションとして炭素又は二酸化炭素へと再編成される。あるいは、メタンはガス生成物混合物から分離され、市販されていた。別の実施態様では、フィッシャー・トロプシュ反応などの当技術分野で公知の方法により、メタンを他の炭化水素生成物へと形成し得る。メタン形成は、不活性ガスなどの妨害ガスを添加し、水素圧又は温度減少などの適さない条件を維持して抑制し得る。
【０３１７】
別の実施態様では、金属酸化物は共晶混合物から直接電気分解する。ＭｇＯなどの酸化物は水に反応させ、Ｍｇ（ＯＨ）２などの水酸化物を形成し得る。ある実施例において、水酸化物は還元される。還元剤は、Ｎａ又はＮａＨなどのアルカリ金属又は水素化物であってよい。生成物の水酸化物は溶融塩として直接に電気分解し得る。アルカリ金属水酸化物などのハイドリノ反応生成物も、市販品及び対応の獲得されたハロゲン化物として使用し得る。その後、ハロゲン化物はハロゲンガス及び金属へと電気分解し得る。ハロゲンガスは市販の工業ガスとして使用してよい。金属は、好ましくは水の電気分解用として、水素ガスで水素化し、ハイドリノ反応混合物の一部として反応器に提供し得る。
【０３１８】
アルカリ金属などの還元剤は当業者に公知の方法及びシステムを使用して、対応する化合物、好ましくはＮａＯＨ又はＮａ２Ｏを含む生成物から再生することが可能である。ある方法は、共融混合物のような混合物内の電気分解を含む。さらなる実施態様では、還元剤生成物は還元剤金属酸化物（例えばＭｇＯ）などの、少なくとも数種の酸化物を含んでよい。水酸化物又は酸化物は塩酸などの弱酸に溶解し、ＮａＣｌ又はＭｇＣｌ２などの対応する塩を形成し得る。酸を使用する処理には無水反応も挙げられる。ガスは低圧で流れている場合もある。アルカリ又はアルカリ土類金属などの生成物還元剤により塩を処理し、元の還元剤を形成してもよい。ある実施態様では、第二の還元剤はアルカリ土類金属、好ましくはＣａであり、ＮａＣｌ又はＭｇＣｌ２をＮａ又はＭｇ金属へと還元する。ＣａＣｌ３の付加的な生成物を回収し、また再利用する。代替的実施態様では、高温で酸化物をＨ２により還元する。
【０３１９】
例として、ハイドリノ反応及び再生反応では、反応混合物はＮａＨ触媒、ＭｇＨ２、Ｏ２及び支持体、活性炭から成る。ある実施態様では、発熱反応源は
【数１３４】
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【数１３５】
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【数１３６】
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【数１３７】
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などのＯ２による金属水素化物の酸化反応である。
如何なるＭｇＯ生成物でも、水との反応によって水酸化物に変換されるかもしれない。
【数１３８】
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ナトリウム又は炭酸マグネシウム、炭酸水素、及び、炭素及び酸素からなる他の種は、Ｎａ又はＮａＨとで、還元されるかもしれない。
【数１３９】
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【数１４０】
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Ｍｇ（ＯＨ）２は、Ｎａ又はＮａＨを用いて、Ｍｇに還元されることができる。
【数１４１】
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その後、ＮａＯＨは、融液から直接、Ｎａ金属及びＮａＨ及びＯ２へと電気分解することが可能である。塩基性溶液に好適なカソード及びアノードはニッケルである。アノードは炭素、Ｐｔなどの貴金属、Ｐｔなどの貴金属で被覆したＴｉなどの支持体、又は位置的に安定したアノードであってもよい。別の実施態様では、ＮａＯＨはＨＣｌとの反応によりＮａＣｌに変換し、ＮａＣｌ電気分解ガスＣｌ２は水の電気分解によるＨ２と反応し、ＨＣｌを形成し得る。溶融ＮａＣｌ電気分解は、ダウンズ電解槽又は改良ダウンズ電解槽を用いて実行されるかもしれない。あるいは、ＨＣｌを塩素アルカリ電気分解で生成してもよい。この電気分解の水性ＮａＣｌは水性ＨＣｌでの反応生成物のすすぎ液から得られる。その溶液は、遠心分離され、好ましくはパワーシステムからの廃熱を用いて乾燥されるかもしれないＡＣ（活性炭）のような支持体を取り除くために濾過されてよい。
【０３２０】
ある実施態様では、反応工程は、（１）水性ＨＣｌで生成物をすすぎ、水酸化物、酸化物及び炭酸塩などの種から金属塩化物を形成する工程、（２）水ガス変化反応及びフィッシャー・トロプシュ反応を使用し、放出された任意のＣＯ２をＨ２還元により水及びＣに変換する工程、ここで、工程１０での支持体としてのＣを再利用し、工程１、４、又は５で水を使用され、（３）乾燥が遠心分離の工程を含んでもよいが、ＡＣなどの支持体をろ過し、乾燥させる工程、（４）水をＨ２及びＯ２へと電気分解し、工程８〜１０を提供する工程、（５）オプションとして、水性ＮａＣｌの電気分解からＨ２及びＨＣｌを形成し、工程１及び９に提供する工程、（６）金属塩化物を単離し、乾燥する工程、（７）金属塩化物の融液（メルト：ｍｅｌｔ）を金属及び塩素へと電気分解する工程、（８）Ｃｌ２及びＨ２の反応によりＨＣｌを形成し、工程１へ提供する工程、（９）任意の金属を水素化し、水素との反応により対応する出発反応物を形成する工程、ならびに（１０）工程４からのＯ２を添加し、あるいはその代わりに大気から単離したＯ２を使用して、初期反応混合物を形成する工程を、含む。
【０３２１】
別の実施態様では、酸化マグネシウム及び水酸化マグネシウムの少なくとも１つは融液からＭｇ及びＯ２へと電気分解する。融液はＮａＯＨ融液で、Ｎａも電気分解し得る。ある実施態様では、炭酸塩及び炭酸水素塩などの酸化炭素は、酸素源として反応混合物に添加するＣＯ及びＣＯ２の少なくとも１つへと分解し得る。あるいは、ＣＯ２及びＣＯなどの酸化炭素種は、水素により炭素及び水へと還元し得る。ＣＯ２及びＣＯを水性ガスシフト反応及びフィッシャー・トロプシュ反応で還元してもよい。
【０３２２】
典型的なハイドリノ及び再生反応において、反応混合物は、ＮａＨ触媒、ＭｇＨ２、ＣＦ４と支持体、活性炭からなる。実施例において、発熱反応の源は、以下に示すようなＣＦ４による金属水素化物の酸化反応である。
【数１４２】
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【数１４３】
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【数１４４】
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【数１４５】
2018067536.tif 000149
ＮａＦ及びＭｇＦ２は、追加的にＨＦを含んでよい溶融塩から、Ｆ２、Ｎａ、及びＭｇに電気分解されてよい。Ｎａ及びＭｇは不混和性であり、そして、分離された金属は、好ましくはＨ２Ｏの電気分解からなるＨ２ガスで水素化されてよい。Ｆ２ガスは、ＣＦ４を再生するために、炭素及び如何なるＣＨ４反応生成物と反応を生じてもよい。その代わりに、そして、好ましくは、電気分解セルのアノードは炭素からなり、そして、ＣＦ４がアノード電気分解生成物であるように、電流及び電解条件が維持される。
【０３２３】
典型的なハイドリノと再生反応において、反応混合物はＮａＨ触媒、ＭｇＨ２、Ｐ２Ｏ５（Ｐ４Ｏ１０）、と支持体、及び、活性炭からなる。実施例において、例えば、発熱反応の源は、以下のようなＰ２Ｏ５による金属水素化物の酸化反応である。
【数１４６】
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【数１４７】
2018067536.tif 000151
リンは、Ｏ２内で燃焼によってＰ２Ｏ５に変換され得る。
【数１４８】
2018067536.tif 000152
ＭｇＯ生成物は、水との反応によって水酸化物に変換させられるかもしれない。
【数１４９】
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Ｍｇ（ＯＨ）２は、Ｎａ又はＮａＨを用いて、Ｍｇに還元されることができる。
【数１５０】
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そして、ＮａＯＨは、メルトから直接Ｎａ金属及びＮａＨ及びＯ２に電気分解されることができ、或いは、ＮａＣｌ電気分解ガスＣｌ２が、ＨＣｌを形成するために水の電気分解からのＨ２との反応を起こすかもしれないところ、ＨＣｌとの反応によって、ＮａＯＨは、ＮａＣｌに変換させられるかもしれない。実施例において、Ｎａ及びＭｇのような金属は、好ましくは水の電気分解からのＨ２との反応によって、対応する水素化物に変換させられるかもしれない。
【０３２４】
典型的なハイドリノ及び再生反応において、固体燃料反応混合物は、ＮａＨ触媒、ＭｇＨ２、ＮａＮＯ３、及び、支持体、活性炭からなる。実施例において、発熱反応の源は、以下のようなＮａＮＯ３による金属水素化物の酸化反応である。
【数１５１】
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【数１５２】
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【数１５３】
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ナトリウム又は炭酸マグネシウム、炭酸水素、及び、炭素及び酸素からなる他の種は、Ｎａ又はＮａＨとで、還元されるかもしれない。
【数１５４】
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【数１５５】
2018067536.tif 000159
炭酸塩は、水媒体から水酸化物及びＣＯ２まで分解されることもできる。
【数１５６】
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放出されたＣＯ２は、水性ガスシフト反応及びフィッシャー・トロプシュ反応を使用して、Ｈ２による還元により、水及びＣへと反応されてよい。
【数１５７】
2018067536.tif 000161
【数１５８】
2018067536.tif 000162
ＭｇＯ生成物は、水との反応によって水酸化物に変換させられるかもしれない。
【数１５９】
2018067536.tif 000163
Ｍｇ（ＯＨ）２は、Ｎａ又はＮａＨを用いて、Ｍｇに還元されることができる。
【数１６０】
2018067536.tif 000164
アルカリ硝酸塩は、当業者に知られている方法を使用して再生され得る。実施例において、ハーバー法に続くオストワルド法によるような、既知の工業的方法によって、ＮＯ２は、発生させられ得る。１つの実施例において、ステップの典型的なシーケンスは、以下の通りである。
【数１６１】
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具体的には、幾らか酸化物を含んでいるα−鉄のような触媒を用いて、高い温度及び圧力でＮＨ３をＮ２及びＨ２から生成するために、ハーバー法は用いられてよい。熱白金又は白金ロジウム触媒のような触媒で、アンモニアを酸化してＮＯ２にするために、オストワルド法が使用されてよい。熱は、パワーシステムからの廃熱であってよい。硝酸ナトリウムを形成するために、ＮａＯＨ、Ｎａ２ＣＯ３又はＮａＨＣＯ３と反応する硝酸を形成するために、ＮＯ２が水に溶解されてよい。そして、残存するＮａＯＨは、融液から直接Ｎａ金属及びＮａＨ及びＯ２に電解され得、或いは、ＮａＣｌ電気分解ガスＣｌ２がＨＣｌを形成するように水の電気分解からのＨ２と反応するかもしれないところ、ＨＣｌとの反応によって、ＮａＣｌに変換されてよい。実施例において、Ｎａ及びＭｇのような金属は、好ましくは水の電気分解からのＨ２との反応によって、対応する水素化物に変換させられるかもしれない。他の実施例においては、Ｌｉ及びＫがＮａに取って代わる。
【０３２５】
典型的なハイドリノ及び再生反応において、反応混合物は、ＮａＨ触媒、ＭｇＨ２、ＳＦ６、支持体、活性炭からなる。実施例において、発熱反応の源は、以下のようにＳＦ６による金属水素化物の酸化反応である。
【数１６２】
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【数１６３】
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ＮａＦ及びＭｇＦ２及び硫化物は、追加的にＨＦを含んでよい溶融塩から、Ｎａ及びＭｇへと電解されてよい。フッ素電解ガスは、動的に除去できるかもしれないＳＦ６ガスを形成するように、硫化物と反応するかもしれない。Ｆ２からのＳＦ６の分離は、モレキュラーシーブのような媒体を使ったクロマトグラフィー、膜分離、又は、低温蒸留のような当業者に知られる方法によってよい。ＮａＨＳは３５０℃で融解し、融解した電気分解混合物の一部となるかもしれない。反応が電気分解の間にその場で生じるところ、ＮａＨＳを形成するために、如何なるＭｇＳ生成物もＮａと反応してもよい。Ｓ及び金属は、電気分解の間に作られる生成物であるかもしれない。或いは、金属は、より安定なフッ化物が形成され、又は、Ｆ２がフッ化物を形成するために加えられるので、少数派であるかもしれない。
【数１６４】
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【数１６５】
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ＮａＦ及びＭｇＦ２は、追加的にＨＦを含んでよい溶融塩から、Ｆ２、Ｎａ、及びＭｇに電気分解されてよい。Ｎａ及びＭｇは不混和性であり、そして、分離された金属は、好ましくはＨ２Ｏの電気分解からなるＨ２ガスで水素化されてよい。Ｆ２ガスは、ＳＦ６を再生するために、硫黄と反応させられてよい。
【０３２６】
典型的なハイドリノ及び再生反応において、反応混合物は、ＮａＨ触媒、ＭｇＨ２、ＮＦ３、及び、支持体、活性炭から成る。実施例において、発熱反応の源は、以下のようにＮＦ３による金属水素化物の酸化反応である。
【数１６６】
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【数１６７】
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【数１６８】
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ＮａＦ及びＭｇＦ２は、追加的にＨＦを含んでよい溶融塩から、Ｆ２、Ｎａ、及びＭｇへと電気分解されるかもしれない。Ｍｇ３Ｎ２からＭｇＦ２への変換は、メルト中で生じるかもしれない。Ｎａ及びＭｇは不混和性であり、そして、分離された金属は、好ましくはＨ２Ｏの電気分解からのＨ２ガスで、水素化されてよい。Ｆ２ガスは、ＮＦ３を形成するために、好ましくは銅で充填された反応器の中で、ＮＨ３と反応するかもしれない。アンモニアは、ハーバー法からつくられるかもしれない。或いは、ＮＦ３は、無水ＨＦの中で、ＮＨ４Ｆの電気分解によって形成されるかもしれない。
【０３２７】
典型的なハイドリノ及び再生反応において、固体燃料反応混合物は、ＮａＨ触媒、ＭｇＨ２、Ｎａ２Ｓ２Ｏ８、及び、サポート、活性炭から成る。実施例において、発熱反応の源は、以下のようにＮａ２Ｓ２Ｏ８による金属水素化物の酸化反応である。
【数１６９】
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【数１７０】
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【数１７１】
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【数１７２】
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如何なるＭｇＯ生成物でも、水との反応によって水酸化物に変換されるかもしれない。
【数１７３】
2018067536.tif 000177
ナトリウム又は炭酸マグネシウム、炭酸水素、及び、炭素及び酸素からなる他の種は、Ｎａ又はＮａＨとで、還元されるかもしれない。
【数１７４】
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【数１７５】
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ＭｇＳは、酸素内で燃焼させられ得、加水分解され得、硫酸ナトリウムを形成するようにＮａと交換させられ得、Ｎａ２Ｓ２Ｏ８へと電気分解させられ得る。
【数１７６】
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Ｎａ２Ｓは酸素内で燃焼させられ得、硫酸ナトリウムに加水分解さられ得、Ｎａ２Ｓ２Ｏ８を形成するために電気分解され得る。
【数１７７】
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Ｍｇ（ＯＨ）２は、Ｎａ又はＮａＨを用いて、Ｍｇに還元されることができる。
【数１７８】
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そして、ＮａＯＨは、メルトから直接Ｎａ金属及びＮａＨ及びＯ２に電気分解されることができ、或いは、ＮａＣｌ電気分解ガスＣｌ２が、ＨＣｌを形成するために水の電気分解からのＨ２との反応を起こすかもしれないところ、ＨＣｌとの反応によって、ＮａＯＨは、ＮａＣｌに変換させられるかもしれない。
【０３２８】
典型的なハイドリノ及び再生反応において、固体燃料反応混合物は、ＮａＨ触媒、ＭｇＨ２、Ｓ、及び、サポート、活性炭から成る。実施例において、発熱反応の源は、以下のようにＳによる金属水素化物の酸化反応である。
【数１７９】
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【数１８０】
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硫化マグネシウムは、水との反応によって水酸化物に変換されるかもしれない。
【数１８１】
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Ｈ２Ｓが高い温度で分解されるかもしれない、或いは、ＳＯ２からＳに変換させるために使われるかもしれない。硫化ナトリウムは、燃焼及び加水分解によって水酸化物に変換されるかもしれない。
【数１８２】
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Ｍｇ（ＯＨ）２は、Ｎａ又はＮａＨを用いて、Ｍｇに還元されることができる。
【数１８３】
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そして、ＮａＯＨは、メルトから直接Ｎａ金属及びＮａＨ及びＯ２に電気分解されることができ、或いは、ＮａＣｌ電気分解ガスのＣｌ２が、ＨＣｌを形成するために水の電気分解からのＨ２との反応を起こすかもしれないところ、ＨＣｌとの反応によって、ＮａＯＨは、ＮａＣｌに変換させられるかもしれない。ＳＯ２は、Ｈ２を使って、高温で還元される。
【数１８４】
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実施例において、Ｎａ及びＭｇのような金属は、好ましくは水の電気分解からのＨ２との反応によって、対応する水素化物に変換させられるかもしれない。他の実施例において、Ｓ及び金属は、メルトから電気分解によって再生されるかもしれない。
【０３２９】
典型的なハイドリノ及び再生反応において、反応混合物はＮａＨ触媒、ＭｇＨ２、Ｎ２Ｏ、及び、サポート、活性炭から成る。実施例において、発熱反応の源は、以下のようにＮ２Ｏによる金属水素化物の酸化反応である。
【数１８５】
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【数１８６】
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ＭｇＯ生成物は、水との反応によって水酸化物に変換させられるかもしれない。
【数１８７】
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窒化マグネシウムはまた、水酸化マグネシウムに加水分解されるかもしれない。
【数１８８】
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炭酸ナトリウム、炭酸水素、及び、炭素及び酸素からなる他の種は、Ｎａ又はＮａＨで還元されるかもしれない。
【数１８９】
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Ｍｇ（ＯＨ）２は、Ｎａ又はＮａＨを用いて、Ｍｇに還元されることができる。
【数１９０】
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そして、ＮａＯＨは、メルトから直接Ｎａ金属及びＮａＨ及びＯ２に電気分解されることができ、或いは、ＮａＣｌ電気分解ガスＣｌ２が、ＨＣｌを形成するために水の電気分解からのＨ２との反応を起こすかもしれないところ、ＨＣｌとの反応によって、ＮａＯＨは、ＮａＣｌに変換させられるかもしれない。アンモニアは、ハーバー法からつくられるかもしれない。ハーバー法からつくられるアンモニアは酸化させられ（式（１５２））、定常状態の反応生成物の他のガスから分離されるＮ２Ｏの生成を支持するために、温度がコントロールされる。
【０３３０】
典型的なハイドリノ及び再生反応において、反応混合物はＮａＨ触媒、ＭｇＨ２、Ｃｌ２、支持体（活性炭、ＷＣ、又はＴｉＣのようなもの）から成る。反応器は、ハイドリノ反応を開始するために、好ましくはＣｌ２を分離するような高いエネルギーの光（好ましくは極紫外線）の源を更に含んでもよい。実施例において、発熱反応の源は、以下のようにＣｌ２による金属水素化物の酸化反応である。
【数１９１】
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【数１９２】
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ＮａＣｌとＭｇＣｌ２は、溶融塩からＣｌ２、Ｎａ、及び、Ｍｇに電気分解されるかもしれない。溶融ＮａＣｌ電気分解は、ダウンズ電解槽又は改良ダウンズ電解槽を用いて実行されるかもしれない。この電気分解のためのＮａＣｌは、水溶液での反応生成物の洗浄から来るかもしれない。その溶液は、遠心分離され、好ましくはパワーシステムからの廃熱を用いて乾燥されるかもしれないＡＣ（活性炭）のような支持体を取り除くために濾過されてよい。Ｎａ及びＭｇは不混和性であり、そして、分離された金属は、好ましくはＨ２Ｏの電気分解からのＨ２ガスで、水素化されてよい。典型的な結果は、以下の通りである。
・４ｇのＷＣ＋１ｇのＭｇＨ２＋１ｇのＮａＨ＋０．０１ｍｏｌのＣｌ２において、Ｃｌ２をＣｌに解離するためにＵＶランプで開始された。入力エネルギー（Ｅｉｎ）は１６２．９ｋＪ。出力エネルギー（ｄＥ）は１６．０ｋＪ。温度の急激な上昇（ＴＳＣ）は、２３−４２℃。最高温度（Ｔｍａｘ）は、８５℃。理論では、７．１０ｋＪ。ゲインは、２．２５倍。
【０３３１】
ＮａＨ、Ｋ又はＬｉ又はそれらの水素化物などの触媒又は触媒源を含む反応物、アルカリ金属又は水素化物、好ましくはＭｇ、ＭｇＨ２又はＡｌなどの還元剤、ＮＦ３などの酸化剤は電気分解により再生することが可能である。好ましくは、金属フッ化物生成物は電気分解により金属及びフッ素ガスへと再生される。電解液は共晶混合液を含んでよい。さらに混合液はＨＦを含んでよい。ＮＦ３は無水ＨＦ中のＮＨ４Ｆの電気分解により再生してもよい。別の実施例では、銅を充填した反応器などの反応器内でＮＨ３をＦ２と反応させる。Ｆ２は、Ｆ２生成物に有利になる条件を利用している位置的に安定した陽極（アノード）又は炭素陽極（カーボン・アノード）を使用して電気分解により生成してよい。ＳＦ６はＳとＦ２との反応により再生してよい。ハイドリノ反応で形成し得る任意の金属窒素化物は、熱分解、Ｈ２還元、酸化物又は水酸化物への酸化及びハロゲン化物への反応、その後の電気分解、並びに金属ハロゲン化物が溶融電気分解している間のハロゲンガスとの反応、の中の少なくとも１つにより再生し得る。アンモニアと塩素ガスの反応、又はＮＨ４Ｃｌなどのアンモニウム塩と塩素ガスの反応によりＮＣｌ３を形成することが可能である。塩素ガスは生成物反応混合物由来などの塩化物塩の電気分解から得てもよい。ＮＨ３はハーバー法により形成し、水素は好ましくは水の電気分解から得られる。ある実施態様では、ＮＨ３及びＮＨ４Ｃｌなどのアンモニウム塩の少なくとも１つと、Ｃｌ２ガスとの反応により反応器中でＮＣｌ３が元の場所で形成される。ある実施態様では、ＢｉＦ５は、ＢｉＦ３と、金属フッ化物の電気分解から形成されたＦ２との反応により再生することが可能である。
【０３３２】
酸素又はハロゲンの源物質が、オプションとして発熱活性化反応の反応物として作用する実施態様では、酸化物又はハロゲン化物生成物は電気分解により再生されることが好ましい。電解液は、Ａｌ２Ｏ３及びＮａ３ＡｌＦ６；ＭｇＦ２、ＮａＦ、及びＨＦ；Ｎａ３ＡｌＦ６；ＮａＦ、ＳｉＦ４及びＨＦ；並びに、ＡｌＦ３、ＮａＦ、及びＨＦのような共融混合物を含んでよい。ＳｉＦ４からＳｉへの電気分解は、フッ化アルカリの共融混合物に由来するかもしれない。Ｍｇ及びＮａの混和性が低いことから、それらは融液の相で分離することが可能である。Ａｌ及びＮａの混和性が低いことから、融液の相で分離することが可能である。別の実施態様では、電気分解生成物は蒸留により分離することが可能である。さらなる実施例では、Ｔｉ２Ｏ３はＣ及びＣｌ２との反応により再生され、ＣＯ及びＴｉＣｌ４を形成し、ＴｉＣｌ４は更にＭｇと反応して、Ｔｉ及びＭｇＣｌ２を形成する。Ｍｇ及びＣｌ２は電気分解により再生してもよい。ＭｇＯが生成物である場合、Ｍｇはピジョン法により再生が可能である。ある実施例では、ＭｇＯはＳｉと反応し、ＳｉＯ２及び濃縮Ｍｇガスを形成する。高温でのＨ２還元により、又はＳｉ及びＣＯ及びＣＯ２を形成する炭素との反応により、生成物ＳｉＯ２はＳｉへと再生し得る。別の実施態様では、溶融塩化カルシウム中の固体酸化物の電気分解といった方法を使用した電気分解により、Ｓｉを再生させる。ある実施例では、アルカリ塩素酸塩又は過塩素酸塩などの塩素酸塩又は過塩素酸塩は電気分解的酸化により再生させる。ブライン（Ｂｒｉｎｅ）は電気分解的に酸化させ、塩素酸塩及び過塩素酸塩へと酸化し得る。
【０３３３】
反応物を再生させるため、形成され得る金属支持体を被覆する酸化物を、反応物又は生成物混合物からの分離後、希酸により除去してもよい。別の実施例では、一酸化炭素又は二酸化炭素を放出する炭素との反応により、カーバイドを酸化物から生成する。
【０３３４】
反応混合物が溶媒を含む場合、蒸発による溶媒の除去、又は固体を保持するろ過又は遠心分離により、溶媒を他の反応物又は生成物から分離して再生する場合もある。アルカリ金属などの他の揮発性成分が存在する場合、それらが蒸発するように好適な高温まで過熱して選択的にそれらを除去してもよい。例えば、Ｎａ金属が蒸留により回収されるような金属、そして炭素のような支持体が残る。ＮａはＮａＨへと再水素化し、添加した溶媒で炭素に戻し、反応混合物を再生させる。Ｒ−Ｎｉなどの単離した固体も別々に再生し得る。分離したＲ−Ｎｉは、０．１〜３００ａｔｍの範囲の圧力で水素ガスへ暴露して水素化され得る。
【０３３５】
溶媒が触媒反応中に分解して、ハイドリノを形成する場合、溶媒は再生し得る。例えば、ＤＭＦの分解生成物は、ジメチルアミン、一酸化炭素、ギ酸、ギ酸ナトリウム及びホルムアルデヒドでよい。ある実施例において、メタノール中でのジメチルアミンと一酸化炭素の触媒反応か、又はギ酸メチルとジメチルアミンとの反応によりジメチル・ホルムアミドを生成する。それはジメチルアミンをギ酸と反応させても調製し得る。
【０３３６】
ある実施態様では、例としてエーテル溶媒は反応混合物の生成物から再生し得る。好ましくは、反応混合物及び条件は、エーテルの反応速度がハイドリノを形成する速度と比べて最小限になるように選択され、ここではハイドリノ反応から生成したエネルギーに比べてエーテル分解が少ない。したがって、必要に応じて除去したエーテル分解生成物と共に、エーテルを元に戻してもよい。あるいは、エーテル及び反応条件は、エーテル反応生成物が単離され、エーテルを再生するように選択してよい。
【０３３７】
ある実施態様は以下の少なくとも１つを含む：ＨＳＡはフッ化物であり、ＨＳＡは金属であり、及び溶媒はフッ素化することである。金属フッ化物は反応生成物であってよい。金属及びフッ素ガスは金属分解により再生され得る。電解液はＮａＦ、ＭｇＦ２、ＡｌＦ３又はＬａＦ３などのフッ化物を含み、さらにフッ化物の融点を下げる少なくとも１つのＨＦなどの他の種及び他の塩を含み、例えば米国特許第５，４２７，６５７号に開示されている。電極はグラファイトなどの炭素であり、望ましい分解生成物としてフッ化炭素も形成し得る。ある実施態様では、炭素コートＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅなどの炭素を被覆した少なくとも１つの金属又は合金、好ましくはナノパウダー、他の遷移金属パウダー、又は合金、及び金属コート炭素、好ましくはナノパウダー、例えば遷移金属又は合金で被覆した炭素、好ましくは少なくとも１つのＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅ及びＭｎコート炭素は、磁性粒子を含む。磁石を使用して、ＮａＦなどのフッ化物及び炭素の混合物といった混合物から磁性粒子を分離し得る。収集した粒子は反応混合物の一部として再利用し、ハイドリノを形成し得る。
【０３３８】
溶媒、支持体又は吸着体の少なくとも１つがフッ素を含む実施態様では、溶媒又は支持体がフッ素化有機物、ならびにＮａＨＦ２及びＮａＦなどの触媒金属のフッ化物である場合、生成物はおそらく炭素を含む。このことは放出又は回収され得る分子ハイドリノガスなどの低エネルギー水素生成物にも当てはまる。Ｆ２を使用し、パワーを作る反応の別のサイクルで反応物として使用し得るＣＦ４ガスとして炭素をエッチング処理してもよい。ＮａＦ及びＮａＨＦ２の残留生成物はＮａ及びＦ２へ電気分解し得る。Ｎａは水素と反応し、ＮａＨを形成し、Ｆ２を使用して炭素生成物をエッチングする。ＮａＨ、残留ＮａＦ及びＣＦ４を組み合わせ、動力生成反応の別のサイクルを実行し、ハイドリノを形成する。他の実施態様では、Ｌｉ、Ｋ、Ｒｂ又はＣｓはＮａと置換してよい。
【０３３９】
ＶＩ．他の液体及び不均一燃料実施例
本開示において、「液体−溶媒実施例」は、液体燃料及び不均一燃料のような液体溶媒からなる対応する燃料及び如何なる反応混合物を含む。
【０３４０】
液体溶媒からなる別の実施例において、原子ナトリウム及び分子ＮａＨの１つは、少なくとも１つの他の化合物又は元素及びＮａの分子形態、イオン形態、又は、金属形態の間の反応によって供給される。Ｎａ又はＮａＨの源は、金属のＮａ、ＮａＯＨのようなＮａを含む無機化合物、及び、ＮａＮＨ２、ＮａＮＨ２、及び、Ｎａ２Ｏ、ＮａＸ（Ｘはハロゲンである）、及び、ＮａＨ（ｓ）のような他の適当なＮａ化合物の少なくとも１つであってよい。他の元素は、Ｈ、置換剤、又は、還元剤であってよい。反応混合物は、（１）溶媒、（２）Ｎａ（ｍ）、ＮａＨ、ＮａＮＨ２、Ｎａ２ＣＯ３、Ｎａ２Ｏ、ＮａＯＨ、ＮａＯＨドープ−Ｒ−Ｎｉ、ＮａＸ（Ｘはハロゲン）、及び、ＮａＸ  ドープ  Ｒ−Ｎｉ、の内の少なくとも１つのようなナトリウムの源、（３）Ｈ２ガス及び解離剤及び水素化物のような水素の源、（４）好ましくはＬｉであるアルカリ又はアルカリ土類金属のような置換剤、そして、（５）アルカリ金属、アルカリ土類金属、ランタニド、Ｔｉのような遷移金属、アルミニウム、Ｂ、ＡｌＨｇ、ＮａＰｂ、ＮａＡｌ、ＬｉＡｌのような金属合金、のような金属の少なくとも１つ、更に、アルカリ土類ハロゲン化物、遷移金属ハロゲン化物、ハロゲン化ランタニド、及び、ハロゲン化アルミニウムのような還元剤と組合せて又は単独において金属の源となるような還元剤、の内の少なくとも１つを含んでよい。好ましくは、アルカリ金属還元剤は、Ｎａである。他の適当な還元剤は、ＬｉＢＨ４、ＮａＢＨ４、ＬｉＡｌＨ４、ＮａＡｌＨ４、ＲｂＢＨ４、ＣｓＢＨ４、Ｍｇ（ＢＨ４）２、又はＣａ（ＢＨ４）２のような金属水素化物である。好ましくは、ＮａＨ分子及びＮａ、ＮａＨ（ｓ）、及び、Ｎａ２ＯのようなＮａ生成物を形成するために、還元剤はＮａＯＨと反応する。ＮａＨの源は、アルカリ又はアルカリ土類金属又はＲ−ＮｉのＡｌ金属間合金のようなＮａＨ触媒を形成するための還元剤のような反応物及びＮａＯＨからなるＲ−Ｎｉであってもよい。更に、典型的な試薬は、アルカリ又はアルカリ土類金属、及び、好ましくはＢｒ又はＩであるが、Ｘをハロゲンとしたときの、ＡｌＸ３、ＭｇＸ２、ＬａＸ３、ＣｅＸ３、及び、ＴｉＸｎのような酸化剤である。更に、反応混合物は、ゲッター、又は、Ｒ−Ｎｉのような解離剤にドープされるかもしれないＮａ２ＣＯ３、Ｎａ３ＳＯ４、及びＮａ３ＰＯ４、の少なくとも１つのような分散剤を含むもう１つの化合物からなってよい。反応混合物は、支持体がその混合物の少なくとも１つの反応物をドープされてよい支持体であることろ、支持体を更に含んでよい。支持体は、反応混合物からＮａＨ触媒の生産性に有利となる大きな表面積を好ましくは持ってよい。支持体は、Ｒ−Ｎｉ、Ａｌ、Ｓｎ、γ−、β−、若しくはα−アルミナのようなＡｌ２Ｏ３、アルミン酸ナトリウム（β−アルミナはＮａ＋のような他のイオンを持ち、理想的な組成であるＮａ２Ｏ・１１Ａｌ２Ｏ３を持つ。）、Ｍ２Ｏ３のようなランタニド酸化物（好ましくは、Ｍ＝Ｌａ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｔｂ、Ｇｄ、及びＥｒ）、Ｓｉ、シリカ、ケイ酸塩、ゼオライト、ランタニド、遷移金属、アルカリ及びＮａを備えるアルカリ土類合金のような金属合金、希土類金属、Ｎｉを支持したＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３若しくはＳｉＯ２、そして、白金、パラジウム、若しくは、ルテニウムを支持したアルミナの少なくとも１つのような他の支持金属、からなる群の少なくとも１つを含んでよい。支持体は、高い表面積を持ってよく、そして、Ｒ−Ｎｉ、ゼオライト、ケイ酸塩、アルミン酸塩、アルミナ、アルミナ・ナノ粒子、多孔性Ａｌ２Ｏ３、Ｐｔ、Ｒｕ、若しくはＰｄ／Ａｌ２Ｏ３、炭素、Ｐｔ若しくはＰｄ／Ｃのような高い表面積（ＨＳＡ）材料、Ｎａ２ＣＯ３、シリカ及びゼオライト材料のような無機化合物、好ましくはＹゼオライト粉末、フラーレン若しくはナノチューブのような炭素を含んでよい。実施例において、Ａｌ２Ｏ３（及び、存在するならば解離剤のＡｌ２Ｏ３支持体）のような支持体は、表面改質支持体を形成するように、ランタニドのような還元剤と反応する。実施例において、表面のＡｌは、ランタニド置換支持体を形成するように、ランタニドと交換する。この支持体は、ＮａＯＨのようなＮａＨ分子の源をドープされてもよく、ランタニドのような還元剤と反応させられるかもしれない。ランタニドでのランタニド置換支持体の後続反応は、それをあまり変えないであろう、そして、表面にドープされたＮａＯＨは、還元剤ランタニドとの反応によってＮａＨ触媒に還元され得る。他の実施態様では、Ｌｉ、Ｋ、Ｒｂ又はＣｓはＮａと置換してよい。
【０３４１】
反応混合物がＮａＨ触媒の源を含むところ、液体溶媒を含む実施例において、ＮａＨの源は、Ｎａの合金及び水素の源であってよい。合金は、ナトリウム金属、及び１又はそれ以上のアルカリ又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、又は、他の金属の合金のような、本技術分野において知られているそれらの少なくとも１つを含んでよく、そして、Ｈ源はＨ２又は水素化物であってよい。
【０３４２】
ＮａＨ分子の源のような試薬、ナトリウムの源、ＮａＨの源、水素の源、置換剤、及び、還元剤は、如何なる望ましいモル比で存在する。各々は、０より大きく、１００％未満のモル比である。好ましくは、これらのモル比は近似している。
【０３４３】
液体−溶媒の実施例において、反応混合物は、溶媒、Ｎａ若しくはＮａの源、ＮａＨ若しくはＮａＨの源、金属水素化物若しくは金属水素化物の源、金属水素化物を形成するための反応物若しくは反応物の源、水素の解離剤、及び、水素の源からなる群の少なくとも１シリーズのものを含む。反応混合物は、支持体を更に含んでよい。金属水素化物を形成するための反応物は、好ましくはＬａ若しくはＧｄであるランタニドを含んでよい。実施例において、Ｌａは、ＬａＨｎ（ｎ＝１、２、３）を形成するように、ＮａＨと可逆的に反応するかもしれない。実施例において、水素化物交換反応は、ＮａＨ触媒を形成する。可逆的な一般的な反応は次の式で与えられる。
【数１９３】
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式（１８４）によって与えられる反応は、表３において与えられる他のＭＨタイプの触媒に適用される。反応は、ＮａＨ触媒を形成するように、Ｎａと反応する原子水素を形成するように、解離させられるかもしれない水素の形成について、開始するかもしれない。解離剤は、好ましくは、Ｐｔ、Ｐｄ、若しくはＲｕ／Ａｌ２Ｏ３粉末、Ｐｔ／Ｔｉ、及び、Ｒ−Ｎｉの少なくとも１つである。優先して、Ａｌ２Ｏ３のような解離剤の支持体は、Ａｌの代わりに表面のＬａの置換を少なくとも含み、又は、Ｐｔ、Ｐｄ、若しくはＲｕ／Ｍ２Ｏ３粉末でＭがランタニドであるものを含む。解離剤は、分離器が原子水素を渡すところ、反応混合物の残りから分離されるかもしれない。
【０３４４】
溶媒を除去して、Ｈ２を加えて、ふるいによってＮａＨと水素化ランタンを分離して、Ｌａを形成するために水素化ランタンを熱して、ＬａとＮａＨを混合することによって、反応混合物が実施例において、再生されるかもしれないところ、適当な液体−溶媒の実施例は、溶媒、ＮａＨ、Ｌａ、及び、Ａｌ２Ｏ３粉末上のＰｄからなる反応混合物を含む。或いは、再生は、Ｎａを溶かして、液体を除去することによってＮａとランタン水素化物を分離するステップと、Ｌａを形成するために水素化ランタンを熱するステップと、ＮａからＮａＨへと水素化するステップと、ＬａとＮａＨを混合するステップと、溶媒を加えるステップとを含む。ＬａとＮａＨの混合は、ボールミルによってもよい。
【０３４５】
液体−溶媒の実施例において、Ｒ−Ｎｉのような高い表面積の材料は、ＮａＸ（Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）がドープされる。ドープされたＲ−Ｎｉは、Ｎａ及びＮａＨの少なくとも１つを形成するために、ハロゲン化物を置き換えるであろう試薬と反応する。実施例において、反応物は、少なくとも、好ましくはＫ、Ｒｂ、Ｃｓの少なくとも１つであるアルカリ若しくはアルカリ土類金属である。別の実施例において、反応物は、好ましくはＫＨ、ＲｂＨ、ＣｓＨ、ＭｇＨ２、及びＣａＨ２の少なくとも１つである、アルカリ若しくはアルカリ土類水素化物である。反応物は、アルカリ金属及びアルカリ土類水素化物の両方であってよい。可逆的な一般的な反応は次の式で与えられる。
【数１９４】
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【０３４６】
Ｄ．追加のＭＨ−タイプの触媒作用及び反応
一般に、ｔ電子の結合エネルギーとイオン化エネルギーの合計がおよそｍが整数であるｍ・２７．２ｅＶであるように、連続したエネルギーレベルに各々Ｍ−Ｈ結合の切断プラス原子Ｍからのｔ電子のイオン化により提供されるハイドリノを生成するＭＨタイプ水素触媒は、表３Ａにおいて与えられる。各々のＭＨ触媒は第１欄に与えられ、そして、対応するＭ−Ｈ結合エネルギーは第２欄に与えられる。第１欄に与えられるＭＨ種の原子Ｍは、イオン化されるが、第２欄で、結合エネルギーの追加に関するｍ・２７．２ｅＶの正味の反応エンタルピーを提供する。触媒のエンタルピーは、第８欄に与えられるが、ｍの値は第９欄に与えられる。イオン化に寄与する電子は、イオン化ポテンシャル（イオン化エネルギー又は結合エネルギーとも呼ばれる）に関し与えられる。例えば、ＮａＨの結合エネルギー（１．９２４５ｅＶ）は、欄２に与えられる。原子又はイオンの第ｎ番目の電子のイオン化ポテンシャルは、ＩＰｎによって指定され、ＣＲＣによって与えられる。即ち、例えば、Ｎａ＋５．１３９０８ｅＶ→Ｎａ＋＋ｅ−、及び、Ｎａ＋＋４７．２８６４ｅＶ→Ｎａ２＋＋ｅ−。それぞれ、第１のイオン化ポテンシャル、ＩＰ１＝５．１３９０８ｅＶと、第２のイオン化ポテンシャル、ＩＰ２＝４７．２８６４ｅＶは、第２、及び、第３欄において与えられる。ＮａＨ結合の切断及びＮａの二重イオン化のための正味の反応エンタルピーは、５４．３５ｅＶであり、第８のコラムで与えられ、また、式（４７）においてｍ＝２であり、第９欄で与えられる。ＢａＨの結合エネルギーは、１．９８９９１ｅＶであり、ＩＰ１、ＩＰ２、及びＩＰ３は、それぞれ、５．２１１７ｅＶ、１０．００３９０ｅＶ、及び、３７．３ｅＶである。ＢａＨ結合の破壊及びＢａの３つのイオン化のための反応の正味のエンタルピーは第８欄において与えられるように５４．５ｅＶであり、第９欄において与えられるように式（４７）においてｍ＝２である。ＳｒＨの結合エネルギーは、１．７０ｅＶであり、ＩＰ１、ＩＰ２、ＩＰ３、ＩＰ４、及びＩＰ５は、それぞれ、５．６９４８４ｅＶ、１１．０３０１３ｅＶ、４２．８９ｅＶ、５７ｅＶ、及び７１．６ｅＶである。ＳｒＨ結合の破壊及びＳｒからＳｒ５＋へのイオン化エネルギーは、第８欄に与えられるように、１９０ｅＶであり、第９欄に与えられるように式（４７）においてｍ＝７である。追加的に、Ｈは、表３Ａで与えられるＭＨ触媒のＨ（１／ｐ）生成物の各々と反応することができ、それにより、典型的な式（３１）によって与えられるように、ＭＨ単独の触媒反応生成物に相対して、１つだけ量子数ｐが増加させられる（式（１０））ハイドリノを形成する。
【０３４７】
【表３Ａ】
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【０３４８】
他の実施例において、アクセプタ−Ａに電子の移動によって提供されるハイドリノを生成するＭＨタイプの水素触媒、Ｍ−Ｈ結合の破壊は、ＭＨ及びＡの電子親和性（ＥＡ）、Ｍ−Ｈ結合エネルギー、及びＭからｔ電子のイオン化のエネルギーの差を含む電子移動エネルギーの合計が、およそｍ・２７．２ｅＶ（ｍは表３Ｂにおいて与えられる整数）であるように、連続エネルギーレベルへの原子Ｍ各々からｔ電子のイオン化をプラスする。各ＭＨ−触媒、アクセプタ−Ａ、Ｍｈの電子親和性、Ａの電子親和性、及びＭ−Ｈ結合エネルギーは、第１、第２、第３、及び第４の欄にそれぞれ与えられる。イオン化に参加するＭＨの対応するＭ原子の電子は、それに続く欄においてイオン化ポテンシャル（また、イオン化エネルギー又は結合エネルギーとも呼ばれる）と共に与えられるが、触媒のエンタルピー及び対応する整数は、最後の欄に与えられる。例えば、ＯＨ及びＨの電子親和性は、それぞれ、１．８２７６５ｅＶ及び０．７５４２ｅＶであり、電子移動エネルギーは、第５欄において与えられるように１．０７３４５ｅＶである。ＯＨの結合エネルギーは、欄６に与えられているように４．４５５６ｅＶである。原子又はイオンの第ｎ番目の電位のイオン化ポテンシャルは、ＩＰｎによって指定される。即ち、例えば、Ｏ＋１３．６１８０６ｅＶ→Ｏ＋＋ｅ−、及び、Ｏ＋＋３５．１１７３０ｅＶ→Ｏ２＋＋ｅ−である。第１イオン化ポテンシャルＩＰ１＝１３．６１８０６ｅＶ、及び、第２イオン化ポテンシャルＩＰ２＝３５．１１７３０ｅＶは、それぞれ、第７及び第８欄に与えられる。電子移動反応、ＯＨ結合の破壊、及びＯの二重イオン化の正味のエンタルピーは、第１１欄に与えられる５４．２７ｅＶであり、第１２欄に与えられる式（４７）におけるｍ＝２である。追加的に、典型的な式（３１）によって与えられるようにＭＨ単独の触媒反応生成物に対して、１だけ（式（１０））増加させられる量子数ｐを持つハイドリノを形成するように、表３Ｂに与えられるＭＨ触媒のＨ（１／ｐ）生成物の各々と、Ｈは反応できる。他の実施例において、ハイドリノを形成するＨに対する触媒は、１以上の電子のイオン化エネルギーを足したそのＥＡの合計がおよそｍ・２７．２ｅＶ（ｍは整数）であるように、負のイオンのイオン化により提供される。それに代わって、負のイオンの第１電子は、１以上の電子のイオン化エネルギーを加える電子移動エネルギーの合計がおよそｍ・２７．２ｅＶ（ｍは整数）であるように、少なくとも１以上の電子のイオン化に続くアクセプターに移動されるかもしれない。電子アクセプターはＨであってよい。
【０３４９】
【表３Ｂ】
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【０３５０】
他の実施例において、ＭＨ及びＡのイオン化エネルギーの違い、Ｍ−Ｈ結合エネルギー、及びＭからのｔ電子のイオン化エネルギーを含む電子移動エネルギーの合計がおよそｍ・２７．２ｅＶ（ｍは整数）であるように、ハイドリノを生成するＭＨ＋タイプの水素触媒は、負に荷電しているかもしれないドナ−Ａから電子の移動により、Ｍ−Ｈ結合の破壊により、及び、Ｍ原子からのｔ電子のイオン化により、それぞれ連続するエネルギーレベルに対して、提供される。
【０３５１】
実施例において、原子、イオン、又は分子のような種は、分子ハイドリノＨ２（１／ｐ）（ｐは整数）への遷移を分子水素が経験するようにさせるために触媒として機能する。Ｈに関する場合と同様に、ミルズのＧＵＴＣＰにおいて与えられるようにｍが整数であるところ、この場合、約ｍ４８．６ｅＶであってよいＨ２からのエネルギーを触媒は受入れる。Ｈ２の直接的な触媒反応によって、Ｈ２（１／ｐ）を形成する適当な典型的な触媒は、それぞれ、ｍ＝１、ｍ＝２、及びｍ＝４に対応する触媒反応の間にＯ２＋、Ｖ４＋、及びＣｄ５＋を形成するＯ、Ｖ、及びＣｄである。エネルギーは、反応が半電池反応を含むところ、熱又は光として又は電気として、解放されてよい。
【０３５２】
ＶＩＩＩ．水素ガス放出パワー及びプラスマ・セル及び反応器
本開示の水素ガス放出パワーとプラズマ・セルと反応器は、図１７に示される。図１７の水素ガス放出パワーとプラズマ・セルと反応器は、チャンバー３００を持つ水素ガス−充満グロー放電真空室３１５を含むガス放出セル３０７を含む。水素源３２２は、水素供給通過３４２を介して、調節弁３２５によりチャンバー３００に水素を供給する。触媒は、セルチャンバー３００内に含まれる。電圧及び電流の源３３０は、電流が陰極（カソード）３０５及び陽極（アノード）３２０の間を通過するようにさせる。電流は、可逆であってもよい。
【０３５３】
ある実施例において、カソード３０５の材料は、Ｆｅ、Ｄｙ、Ｂｅ、又はＰｄのような触媒の源であるかもしれない。水素ガス放出パワーとプラズマ・セルと反応器のもう１つの実施例において、容器３１３の壁は、導電性で、電極３０５を取り替えるカソードとして機能し、アノード３２０は、ステンレス鋼空洞アノードのような空洞であるかもしれない。放出は、触媒源を蒸発させ触媒にするかもしれない。分子水素は放出によって解離されるかもしれず、それにより水素原子が形成され、ハイドリノとエネルギーが生成されるかもしれない。追加の解離は、チャンバーで内で水素解離剤によって提供されるかもしれない。
【０３５４】
水素ガス放出パワーとプラズマセルと気相で触媒作用が生じる反応器とのもう１つの実施例は、制御可能なガス状の触媒を利用する。ハイドリノへの変換のためのガス状の水素原子は、分子水素ガスの放出によって供給される。ガス放出セル３０７は、触媒リザーバー３９５から反応チャンバー３００へとガス状の触媒３５０の通過のための触媒供給通路３４１を有する。触媒リザーバ３９５は、ガス状の触媒を反応室３００に供給するために、電源３７２を備える触媒リザーバ・ヒーター３９２で加熱される。その電源３７２によってヒーター３９２を調節することによって、触媒リザーバ３９５の温度をコントロールすることによって、触媒蒸気圧力がコントロールされる。反応器は、選択的なベント・バルブ３０１を更に含む。ステンレス鋼、タングステン、又は陶製ボートのような耐薬品性の口の開いた容器は、ガス放出セル内に配置され、触媒を含んでよい。ガス状の触媒を反応室に供給するために関連した電源を使っているボート・ヒーターで、触媒ボートの中の触媒は、熱されてよい。或いは、ボートの中の触媒が、昇華され、沸騰され、揮発化されて気相になるように、白熱ガス放出セルが高温で操作される。その電源でヒーターを調節することによってボート又は放出セルの温度をコントロールすることによって、触媒蒸気圧力はコントロールされる。セルにおいて触媒が凝集することを妨ぐために、温度は、触媒源、触媒リザーバー３９５、又は、触媒ボートの温度より上に維持される。
【０３５５】
ある実施例において、触媒作用は気相で生じ、リチウムは触媒であり、そして、リチウム金属のような原子リチウム又はＬｉＮＨ２のようなリチウム化合物の源は、およそ３００−１０００℃の範囲でセル温度を維持することによってガス状にされる。最も好ましくは、セルはおよそ５００−７５０℃の範囲で維持される。原子及び／又は分子の水素反応物は、大気圧より低い圧力で、好ましくは約１０ミリトールから約１００Ｔｏｒｒの範囲で維持されるかもしれない。最も好ましくは、望ましい動作温度に維持されるセル内にリチウム金属及びリチウム水素化物の混合物を維持することによって、圧力は決定される。動作温度範囲は、好ましくは約３００−１０００℃の範囲であり、そして、最も好ましくは、３００−７５０℃の動作温度範囲でのセルについて圧力が達成できるものであることである。電源３８５で電力供給される図１７の３８０のような加熱コイルによって、セルは望ましい作動温度に制御されることができる。セルは、内部反応チャンバ３００及び外部水素リザーバ３９０を更に備えてよく、これにより、水素が２つのチャンバーを分離している壁３１３を通る水素の拡散によってセルに供給されるかもしれない。壁の温度は、拡散速度をコントロールするために、ヒーターを用いてコントロールされてよい。拡散速度は、水素リザーバで水素の圧力をコントロールすることによってさらにコントロールされてよい。
【０３５６】
Ｌｉ、ＬｉＮＨ２、Ｌｉ２ＮＨ、Ｌｉ３Ｎ、ＬｉＮＯ３、ＬｉＸ、ＮＨ４Ｘ（Ｘはハロゲン）、ＮＨ３、ＬｉＢＨ４、ＬｉＡｌＨ４、及び、Ｈ２の群の種からなる反応混合物を有するシステムのもう１つの実施例において、反応物の少なくとも１つは、１又はそれ以上の試薬を添加することにより、及び、プラズマ再生によって再生する。プラズマは、ＮＨ３及びＨ２のようなガス１つであってよい。プラズマは、そのままで維持されてよい（反応セル内で）、又は、反応セルと連通する外部セル内で維持されてもよい。他の実施例において、Ｋ、Ｃｓ、及び、Ｎａは、触媒が原子Ｋ、原子Ｃｓ、及び、分子ＮａＨであるところ、ＮａがＬｉに取って代わる。
【０３５７】
実施例において、表３Ａにおいて与えられるようにｍが７であるところ、結合エネルギー及び６つの電子のイオン化エネルギーの和が約ｍ・２７．２ｅＶであるように、連続するエネルギーレベルに対して、Ｓｒ原子からの６つの電子のイオン化を加えたＳｒ−Ｈ結合の破壊によって提供されるハイドリノを生成するようにＭＨタイプの水素触媒として、ＳｒＨは機能するかもしれない。
【０３５８】
実施例において、ＯＨは、表３Ａにおいて与えられるように、それぞれ、ｍが２又は４であるところ、２又は３個の電子の結合エネルギー及びイオン化エネルギーの合計が約ｍ・２７．２ｅＶであるように、各々連続するエネルギーレベルに対して、原子Ｏからの２又は３個の電子のイオン化に加えてＯ−Ｈ結合の破壊により提供されるハイドリノを生成するようにＭＨタイプ水素触媒として機能するかもしれない。別の実施例において、Ｈ２Ｏが触媒として機能するように、ＯＨ−及びＨ、ＯＨ−及びＨ＋、又は、ＯＨ＋及びＨ−のようなプラズマ種の反応によって、Ｈ２Ｏはプラズマ反応において形成される。ＯＨ及びＨ２Ｏの少なくとも１つは、水蒸気中における放電により形成されるかもしれず、また、プラズマは、グロー放電、マイクロ波、又は、Ｈ及びＯを含むガスの高周波プラズマのようなＯＨ及びＨ２Ｏの源を含むかもしれない。プラズマパワーは、ミルズの従来の刊行物において開示されるようにパルスパワーの形におけるように、直ちに適用されるかもしれない。
【０３５９】
触媒の圧力を欲求レベルに維持するために、水素源としての透過性があるセルは、シールされてよい。或いは、反応ガス混合体と接触している弁が望ましい温度に維持されるように、セルは各々の入口又は出口で高温弁を更に含んでよい。
【０３６０】
セルを断熱することにより、及び、ヒーター３８０で補助的なヒーター・パワーを適用することによって、広い範囲にわたり、独立して、プラズマ・セル温度を制御することができる。このように、触媒蒸気圧力は、プラズマ・パワーと独立して制御されることができる。
【０３６１】
放電電圧は、約１００から１０，０００ボルトの範囲にあってよい。電流は、望ましい電圧で如何なる望ましい範囲にあってもよい。更にまた、プラズマは、如何なる所望の周波数範囲、オフセット電圧、ピーク電圧、ピーク電力、及び、波形で脈打たせてもよい。
【０３６２】
もう１つの実施例において、プラズマは、触媒の又は触媒の源である種の反応物の溶媒のような液体媒体中において、生じるかもしれない。
【０３６３】
ＩＸ．燃料電池及びバッテリ
燃料電池とバッテリー４００の実施例は、図１８に示される。固体燃料または不均一系触媒から成っているハイドリノ反応物は、対応する半電池反応のための反応物を含む。触媒誘導ハイドリノ遷移（ＣＩＨＴ）セルは、触媒されたハイドリノ遷移のユニークな特質により可能となる。本開示のＣＩＨＴセルは、より低いエネルギー（ハイドリノ）状態へとの水素の触媒反応から起電力（ＥＭＦ）を発生させる水素燃料電池である。このようにして、ハイドリノ反応から解放されたエネルギーの電気への直接の返還のための燃料電池として機能する。
【０３６４】
酸化−還元の半電池反応のため、ハイドリノ生成反応混合物は、外部回路を通る電子の移動と、電気回路を完成するように分離した道を通るイオン質量輸送とで構成される。全体の反応及び半電池反応の合計によって与えられるハイドリノを生成する対応する反応混合物は、本開示において与えられた熱パワー生産のために考慮された反応のタイプを含むかもしれない。ハイドリノ反応からの自由エネルギーΔＧは、ハイドリノ生成反応混合物を構成するように酸化−還元化学に依存する、酸化又は還元ポテンシャルであるかもしれないポテンシャルを生じさせる。ポテンシャルは、燃料電池において電圧を発生するように使用されるかもしれない。ポテンシャルＶは、自由エネルギーΔＧという用語で以下のように表さられるかもしれない。
【数１９５】
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ここで、Ｆはファラデー定数である。Ｈ（１／４）への遷移に対するＨの自由エネルギーが約−２０ＭＪ／ｍｏｌｅであるとして、電圧は、化学物質、電解質、及び電極のような他のセル要素に依存して、高いかもしれない。これらの又は他の要素の酸化−還元ポテンシャルによって電圧が限られる実施例において、エネルギーは、ハイドリノ形成からのより高い電流及び対応するパワーの寄与のように顕著であるかもしれない。式（６−９）によって示されるように、ハイドリノ遷移のエネルギーは、連続する放射として解放されるかもしれない。特に、初期から最終半径へと電子が変換するにしたがって、連続放射の発光と共にプラズマシステムにおいて崩壊する、準安定な中間体を形成するように触媒に非放射的にエネルギーが移動させられる。ＣＩＨＴセルのような凝縮事項において、このエネルギーは、セル反応の化学ポテンシャルに対するのと同様なポテンシャルで、セル電流及びパワー寄与として明らかなエネルギー電子へと内部的に変換されるかもしれない。このようにして、パワーは、式（１８６）に与えられるそれよりもより低い電圧でより高い電流として発現するかもしれない。電圧はまた、反応の速度論により限られるであろうし、そうして、ハイドリノを形成する高い速度論は、電流及び電圧の少なくとも１つを増加させることによって、パワーを増加させるように好ましい。実施例において、セル反応が、ハイドリノを形成する触媒と共にＨの大きな発熱反応によって駆動されるかもしれないので、ハイドリノを形成する反応物を形成する従来の酸化−還元セル反応の自由エネルギーは、如何なる可能な価値があるかもしれない。適当な範囲は、約＋１０００ｋＪ／ｍｏｌｅから−１０００ｋＪ／ｍｏｌｅまで、約＋１０００ｋＪ／ｍｏｌｅから−１００ｋＪ／ｍｏｌｅまで、約＋１０００ｋＪ／ｍｏｌｅから−１０ｋＪ／ｍｏｌｅまで、そして、約＋１０００ｋＪ／ｍｏｌｅから０ｋＪ／ｍｏｌｅまでである。ハイドリノを形成する負の自由エネルギーにより、セル電流、電圧、及びパワーの少なくとも１つは、電流、電圧、及びパワーに寄与できる非ハイドリノ反応の自由エネルギーによるそれらよりも高い。このことは、開放回路電圧及び負荷付の電圧に適用する。このようにして、セルに負荷がかけられたとき、如何なる分極電圧による電圧の補正を含む非ハイドリノ関連化学に対するネルンストの式により予測されるものよりも高い電圧、従来の化学反応により駆動されるものより高い電流、及び、従来の化学反応により駆動されるもよより高いパワー、の少なくとも１つを持つことにより、ＣＩＨＴセルは、如何なる従来の技術からも区別される。
【０３６５】
図１８に関して、燃料電池（セル）またはＣＩＨＴセル４００は、カソード４０５があるカソードコンパートメント４０１と、アノード４１０があるアノードコンパートメント４０２と、塩橋４２０と、別々の電子流とイオン質量の輸送でセル作動の間ハイドリノ反応物を構成する反応物と、及び水素の源と、から成る。一般的な実施例において、ＣＩＨＴセルは、エネルギー（ハイドリノ）状態を低下させるための水素の触媒反応から起電力（ＥＭＦ）を発生させる水素燃料電池である。このように、ハイドリノ反応から放出されるエネルギーの直接的な電気への変換のための燃料電池として、機能する。もう一つの実施例において、ＣＩＨＴセルは、電極４０５と４１０によって、適用された電気分解パワーのそれの上に、電気的な及び熱的なパワーゲインの少なくとも１つを生じる。セルはハイドリノの形成において水素を消費して、水素添加を必要とする。さもなければ、実施例において、ハイドリノを形成する反応物は、熱的、または、電解的、の少なくとも１つにおいて再生的である。異なる温度、圧力、及び濃度の少なくとも１つのような異なる状態または状況の下で、異なる反応物又は同じ反応物は、コンパートメントの間で電気回路を完成するため、電子及びイオンのための別々の導管によって、つながれる異なるセルコンパートメント内に、供給される。システムの熱のゲイン又は別々のコンパートメントの電極の間でのポテンシャル及び電気的パワーゲインは、１つのコンパートメントからもう１つのコンパートメントまでマスフローの上でのハイドリノ反応の依存性のために発生する。マスフローは、ハイドリノを生産するように反応する反応混合物の形成、及び、ハイドリノ反応が相当な速度で起こるのを許す条件の少なくとも１つを提供する。電子とイオンがコンパートメントをつなぐ別々の導管で輸送されることを、マスフローはさらに必要とする。電子は、原子、分子、化合物、又は金属のような反応種の酸化又は還元、及び、触媒での原子水素の反応の間の触媒のイオン化、の少なくとも１つから生じるかもしれない。アノードコンパートメント４０２のようなコンパートメント内の種のイオン化は、（１）その酸化からの好ましい自由エネルギー変化、カソード４０１のような分離したコンパートメント、及び電気的な中性のためのコンパートメント内での電荷を釣り合わせる移動性のイオンの反応、及び（２）その種の酸化によるハイドリノ形成による自由エネルギーの変化、分離したコンパートメント内の種の還元、及びハイドリノを形成する反応に結果としてなる移動性のイオンの反応、の少なくとも１つによるかもしれない。イオンの移動は、塩橋４２０を通ってであるかもしれない。もう１つの実施例に、種の酸化、別々のコンパートメントの種の還元と移動性のイオンの反応が、自発的でないかもしれないか、低い速度で起こるかもしれない。マスフローが、ハイドリノを生じるために反応する反応混合物の形成と、及びハイドリノ反応が相当な速度で起こるのを許す状況と、の少なくとも１つを提供するところ、反応を強制するために、電気分解ポテンシャルは適用される。電気分解ポテンシャルは、外部回路４２５によって適用されるかもしれない。各々の半電池の反応物は、生成物保管及び再生４３０及び４３１のためのリザーバ又は反応物の源への通路４６０及び４６１を通って生成物の除去又は反応物の追加によって、供給、維持、及び再生の少なくとも１つがされるかもしれない。
【０３６６】
ある実施例において、反応混合物の反応とそれによって、反応を受けることが触媒作用を活発であるようにする１つの反応物によって、原子水素と水素触媒の少なくとも１つは、形成されるかもしれない。ハイドリノ反応を開始する反応は、発熱反応、共役反応、フリーラジカル反応、酸化還元反応、交換反応、及び、ゲッター・支持体又はマトリックス・アシスト触媒作用反応、の少なくとも１つであるかもしれない。ある実施例において、ハイドリノを形成する反応は電気化学的パワーを提供する。本開示の交換反応のようなハイドリノ反応を開始する反応混合物と反応は、電気的パワーがハイドリノを形成するために水素の反応によって展開されるところ、燃料電池の基礎である。酸化還元電池半反応のために、ハイドリノ生産反応混合物は、電気回路を完成するために、別々の経路で外部回路とイオン質量の輸送を通して電子の移動で構成される。半電池反応の合計によって与えられるハイドリノを生じる全体的な反応と対応する反応混合物は、本開示の熱的パワーとハイドリノ化学的な生産のための反応タイプから成るかもしれない。このように、理想的には、ハイドリノ反応が起こらないか、電子流とイオン質量の輸送がない場合これといった速度で起こらない。
【０３６７】
セルは、触媒の源又は触媒、及び、水素の源又は水素を少なくとも含む。適当な、触媒の源又は触媒、及び、水素の源又は水素は、Ｌｉ、ＬｉＨ、Ｎａ、ＮａＨ、Ｋ、ＫＨ、Ｒｂ、ＲｂＨ、Ｃｓ、ＣｓＨ、Ｂａ、ＢａＨ、Ｃａ、ＣａＨ、Ｍｇ、ＭｇＨ２、ＭｇＸ２、（Ｘはハロゲン）及びＨ２からなる群から選択されるそれらである。更なる適当な触媒は、表３に与えられる。実施例において、正のイオンは、カソードで還元を受けるかもしれない。そのイオンは、カソードで還元及び反応の少なくとも１つによって触媒の源であるかもしれない。実施例において、ハイドリノ反応物を形成し、そして、ハイドリノを形成するような反応を、酸化剤は被る。その代わりとして、最終的な電子−アクセプター反応物は、酸化剤を含む。酸化剤又はカソードーセル反応混合物は、カソード４０５を持つカソードコンパートメント４０１に配置されてよい。その代わりとして、カソード−セル反応混合物は、イオン及び電子の移動から、カソードコンパートメント内で、構成される。ある１つの燃料電池の実施例において、カソードコンパートメント４０１は、カソードとして機能する。オペレーションの間、正イオンは、アノードからカソードコンパートメントへと移動してよい。ある実施例において、この移動は、塩橋４２０を通して生じる。その代わりとして、負イオンは、カソードからアノードコンパートメントへ塩橋４２０を通して移動してよい。移動は、触媒又は触媒の源のイオン、Ｈ＋、Ｈ−、又は、Ｈ−（１／ｐ）のような水素のイオン、及び、酸化剤又は酸化剤のアニオンと、触媒又は触媒の源との反応により形成される化合物の対イオン、の少なくとも１つであってよい。反応物の源又は生成物貯蔵のための容器、及びオプションとして再生部４３０及び４３１への、通路４６０及び４６１を通しての反応物の追加及び生成物の除去によって、各セル反応は、供給を受け、維持され、及び再生される、の少なくとも１つがなされる。一般に、適当な酸化剤は、水素化物、ハロゲン化物、硫化物、及び酸化物のようなハイドリノ反応物のように開示されるそれらである。適当な酸化剤は、酸素又は酸素の源、好ましくはＦ２又はＣｌ２であるハロゲン又はＣＦ４、ＳＦ６、ＮＦ３のようなハロゲンの源、だけでなく、アルカリ及びアルカリ土類水素化物のような金属水素化物、及び、アルカリ、アルカリ土類、遷移、希土類、銀、及びインジウム金属ハロゲン化物のような金属ハロゲン化物、である。他の適当な酸化剤は、フリーラジカル又はその源、及び、ハイドリノを形成するための触媒反応から解放される電子を究極的に捕捉するカソード−セル反応混合物の要素である正に荷電した対イオンを含む。
【０３６８】
実施例において、化学物質は、燃料電池のカソードコンパートメントにおいて活動中のハイドリノ反応物を生成するが、還元ポテンシャルはＨからハイドリノへの触媒作用からの大きな寄与を含むかもしれない。触媒又は触媒の源は、対応するアルカリ金属イオンのような正の種の還元により形成されるかもしれない水素化物又はアルカリ金属原子のような中性原子又は分子を含むかもしれない。より低い電子状態へとの遷移に対するＨ電子及び触媒に還元されるべき触媒のポテンシャルは、反応のΔＧに基づき式（１８６）によって与えらえるポテンシャルへの寄与を生じる。実施例において、カソード半電池還元反応及び如何なる他の反応も、ハイドリノを形成するＨの触媒反応及び原子状水素及び触媒の形成を含む。アノード半電池反応は、触媒金属のような金属のイオン化を含むかもしれない。そのイオンは、カソードに移動し、還元されるかもしれず、或いは、電解質のイオンが触媒を形成するように還元されるかもしれない。触媒はＨの存在下で形成されるかもしれない。典型的な反応は以下の通りである。
カソード半電池反応：
【数１９６】
2018067536.tif 000202
ここで、ＥＲは、Ｃａｔｑ＋の還元エネルギーである。
【０３６９】
アノード半電池反応：
【数１９７】
2018067536.tif 000203
他の適当な還元剤は、遷移金属のような金属である。
セル反応：
【数１９８】
2018067536.tif 000204
妥当な塩橋又は電解質を通る触媒カチオンの移動と共に、触媒は、カソードコンパートメントで再生され、アノードで置換されるかもしれない。そして、燃料電池反応は、ハイドリノを形成するように反応されたカソードコンパートメント水素の置換により維持されるかもしれない。水素は、水の電気分解からあるかもしれない。セルからの生成物は、ハイドリノ原子の反応によって形成される分子ハイドリノかもしれない。Ｈ（１／４）が生成物である場合、これらの反応のエネルギーは次の通りである。
【数１９９】
2018067536.tif 000205
【数２００】
2018067536.tif 000206
【０３７０】
ｋＪ／ｍｏｌｅの単位で式（１８９−１９１）によって与えられるＬｉＨのためのバランスされた燃料電池反応は以下の通りである。
【数２０１】
2018067536.tif 000207
【数２０２】
2018067536.tif 000208
【数２０３】
2018067536.tif 000209
【数２０４】
2018067536.tif 000210
【数２０５】
2018067536.tif 000211
他の実施例において、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、又はＣｓはＬｉに置き換わる。
【０３７１】
オペレーションの間、触媒は原子状の水素と反応し、原子状水素から触媒への２７．２ｅＶの整数倍の非放射的なエネルギー移動が、自由電子の過渡的な解放で触媒のイオン化という結果になり、ハイドリノ原子がエネルギーの大きな解放で形成する。実施例において、この反応は、アノード４１０がイオン化された電子の電流を究極的に受け入れるように、アノードコンパートメント４０２において起きるかもしれない。電流は、アノードコンパートメントにおいて反応物の酸化からもあるかもしれない。燃料電池の１つの実施例において、アノードコンパートメント４０２はアノードとして機能する。Ｌｉ、Ｋ、及びＮａＨの少なくとも１つは、ハイドリノを形成するために触媒として機能するかもしれない。カーボン粉末、ＴｉＣ、ＷＣ、ＹＣ２、又はＣｒ３Ｃ２、のような炭化物、又はホウ化物は、集電体として機能するかもしれないアノードのような電極と電気的に接触して電子の導体として機能するかもしれない。導通された電子は、反応物の酸化又は触媒のイオン化からであるかもしれない。その代わりとして、支持体は、リードで負荷に電気的に接続されたアノード及びカソードの少なくとも１つを含むかもしれない。負荷に接続するカソードリードだけでなくアノードリードもまた、金属のような如何なる導体であるかもしれない。
【０３７２】
化学物質が、燃料電子のアノードコンパートメントで活動中のハイドリノ反応物を生成する場合、酸化ポテンシャル及び電子は、触媒メカニズムからの寄与を持つかもしれない。式（６−９）に示されるように、触媒は、イオン化することによって原子水素からエネルギーを受取る種を含む。電離される触媒と低級電子状態への移行へのＨ電子のポテンシャルは、反応のΔＧに基づいて式（１８６）によって与えられるポテンシャルへの寄与を生じる。式（２８−３０）によって与えられるように、ＮａＨは、Ｎａ２＋へのＮａのイオン化でハイドリノを形成する協調した内部の反応であるので、式（１８６）は特にこの場合に保持されるべきである。実施例において、アノード半電池酸化反応は、触媒作用イオン化反応を含む。カソード半電池反応は、水素化物へのＨの還元を含むかもしれない。典型的な反応は以下の通りである。
アノード半電池反応：
【数２０６】
2018067536.tif 000212
カソード半電池反応：
【数２０７】
2018067536.tif 000213
ここでは、ＥＲはＭｇＨ２の還元エネルギーである。妥当な酸化剤は、希土類水素化物、チタン水素化物、ジルコニウム水素化物、イットリウム水素化物、ＬｉＨ、ＮａＨ、ＫＨ、及びＢａＨ、カルコゲニド、及び、Ｌｉ−Ｎ−ＨシステムのようなＭ−Ｎ−Ｈの化合物である。触媒カチオン、又は、妥当な塩橋を通る水素化物イオン、又は、電解質の移動により、触媒及び水素はアノードコンパートメントで再生されるかもしれない。触媒の安定した酸化状態がＣａｔである場合には、塩橋反応又は電解質反応は以下の通りである。
塩橋反応：
【数２０８】
2018067536.tif 000214
ここで、０．７５４ｅＶは水素化物イオン化エネルギーである、そして、４．４７８ｅＶはＨ２の結合エネルギーである。触媒又は触媒の源は、Ｈの源の役割をしもするかもしれない水素化物であるかもしれない。それから、塩橋反応は以下の通りである。
塩橋又は電解質反応：
【数２０９】
2018067536.tif 000215
ここでは、ＥＬはＣａｔＨの格子エネルギーである。
そして、燃料電池反応は、アノードコンパートメントへ水素の置換を与えて、又は、ＭＨ２を形成するようなＭと反応する電解質内でＣａｔＨを与えて維持されるかもしれない。Ｍ＝Ｌａの典型的な反応は以下の通りである。
【数２１０】
2018067536.tif 000216
前者の場合、Ｃａｔｒ＋の還元で作られるアノードコンパートメントからの過剰な水素のリサイクリングからの水素かもしれない。Ｈ（１／４）を形成しＨ２（１／４）にするために消費された水素の代わりの水素は、水の電気分解からかもしれない。
【０３７３】
触媒の源である適当な反応物は、ＬｉＨ、ＮａＨ、ＫＨ、及びＢａＨである。ｋＪ／モルの単位において式（１９０−２０１）及び（１９０−１９１）によって与えられるＫＨのためのバランスされた燃料電池反応は、Ｈの源としてのＬａＨ２と共であり、以下の通りである。
【数２１１】
2018067536.tif 000217
【数２１２】
2018067536.tif 000218
【数２１３】
2018067536.tif 000219
【数２１４】
2018067536.tif 000220
【数２１５】
2018067536.tif 000221
【数２１６】
2018067536.tif 000222
【数２１７】
2018067536.tif 000223
良い近似として、正味の反応は、次式で表される。
【数２１８】
2018067536.tif 000224
【０３７４】
式（１９７−２０１）及び（１９０−１９１）によって与えられるＮａＨのためのバランスさせた燃料電池反応は、以下の通りである。
【数２１９】
2018067536.tif 000225
【数２２０】
2018067536.tif 000226
【数２２１】
2018067536.tif 000227
【数２２２】
2018067536.tif 000228
【数２２３】
2018067536.tif 000229
【数２２４】
2018067536.tif 000230
ここで、式（２１２）の５２４８ｋＪ／ｍｏｌｅは、ＥＬを含む。良い近似として、正味の反応は、次式で表される。
【数２２５】
2018067536.tif 000231
そして、最終生成物としてＨ２（１／４）をつくることによって、追加のエネルギーは、Ｈ（１／３）からＨ（１／４）への遷移のために放たれる（式（３１））。
【０３７５】
アルカリ金属Ｍのような金属アノード半電池反応物を含む実施例において、アノード及びカソード反応は、Ｍ移動によるエネルギー変化が本質的にゼロになるようにマッチされる。そして、Ｍは、カソードでＨのハイドリノ触媒として機能するかもしれないが、それは触媒エンタルピーがｍ２７．２ｅＶに対して十分にマッチするからである。Ｍの源がアノードにおいてのような合金である場合の実施例において、カソードでのＭ＋の還元は、ハイドリノを形成するようにＨとＭとの更なる反応について、Ｍの同じ合金が形成される。その代わりとして、アノード合金は、Ｍと同じ酸化ポテンシャルを本質的に持つ。実施例において、電子親和性は、ＣＩＨＴセル電圧へのハイドリノ反応寄与を決定するが、それは、初期から最終状態及び最終半径へとのハイドリノ中間物の遷移が連続的な遷移であるからである。電極材料及び半電池反応物のようなセル材料は、材料の限られる電子親和性に基づき所望の電圧を達成するように選択される。
【０３７６】
ＣＩＨＴセル・スタックの高エネルギー放出と拡張性は、マイクロ分散で、分散で、中央電気的なパワーで、パワー・アプリケーションを可能にする。そのうえ、特にシステムが熱ベースのシステムと比較して、直接−電気であるので劇的なコストとシステムの複雑さの減少となるので、返還の駆動源はＣＩＨＴセル技術によって可能になる。図に１９に示すＣＩＨＴセル・スタックを利用している自動車構造は、ＣＩＨＴセル・スタック５００、電解セル及び水タンク又は水素タンク５０１のような水素の源、少なくとも１台の電気モーター５０２、電子制御システム５０３、及びギアトレイン又はトランスミッションを含む。一般に、アプリケーションは、抵抗加熱のような熱的な、電気的な、原動力となる、及び、航空機、そして、当業者に知られているその他を含む。後者の場合、電気モーターによる外部タービンはジェットエンジンにとって代わることができるであろう、そして、電気モーターにより駆動されるプロペラは対応する内燃機関にとって代わることができるであろう。
【０３７７】
実施例において、水素化物とハイドリノの少なくとも１つをつくるために、基本的なセル作動の原理は、導電性水素化物イオン（Ｈ−）、溶融電解質による水素のイオン輸送、及び、アルカリ金属のような触媒との反応を含む。典型的な電解液は、共晶の溶融塩ＬｉＣｌ−ＫＣｌで溶かされるＬｉＨである。セルにおいて、集電体としても行動する、Ｖ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｍｏ合金、Ｗ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｔｉ、及びＴｈホイルの１つのようなホイル電極であって、２つの水素透過性の、固体の、金属製のホイル電極の間で、形成されるチャンバーに、融解した、Ｈ−導電性電解液は閉じ込められるかもしれない。薄片（ｆｏｉｌ）は更に、スパッターされた鉄のような鉄でコーティングされた電解質に接触する表面を持つ銀−パラジウム合金のような合金とコーティングを含むかもしれない。Ｈ２ガスは、最初にカソード電極によって広まって、カソード−電解液界面で、Ｈ＋ｅ−→Ｈ−のに反応によって、水素化物イオンを形成する。Ｈ−イオンは、化学ポテンシャルの勾配の下で、電解液を通して、続いて移動する。勾配は、アノード・チャンバー内でアルカリ金属のような触媒の存在によってつくられるかもしれない。Ｈ−イオンは、アノード−電解液界面でＨ−→Ｈ＋ｅ−の反応によって水素原子を形成するように電子を放出する。水素原子はアノード電極を通って拡散し、金属水素化物、金属−Ｈ分子、及びハイドリノの少なくとも１つをつくるために、アルカリ金属のような触媒と反応する。触媒のイオン化は、アノード電流に寄与もするかもしれない。ＴｉＣのような支持体及び還元剤、触媒、のようなハイドリノ反応、及びＭｇ又はＣａのような水素化物交換反応の速度を引き起こすか、増加させるために、他の反応物は、アノード・コンパートメントに存在するかもしれない。放出された電子または電子は、チャージ・バランスを完成するために、外部回路の中を流れる。別の実施例において、アノードは、Ｈ２ガスが優先的にアノードで解放され、アノード金属を通るＨの透過に続いて金属水素化物形成がおきる。
【０３７８】
反応物は、熱的に又は電解的に再生されてもよい。生成物は、カソードまたはアノード・コンパートメントで再生されるかもしれない。または、例えば、それらは、ポンプを用いて再生器（リジェネレーター：ｒｅｇｅｎｅｒａｔｏｒ）に送られるかもしれないが、ここで、最初の応物を再生させるために、当業者に知られている又は本開示にある再生用の化学物質の如何なるものも適用されるかもしれない。ハイドリノ反応を受けているセルは、熱を反応物の再生を受けているそれらに提供するかもしれない。それぞれ再生を成し遂げるために生成物が温度において上昇させられる場合には、ＣＩＨＴセル生成物及び再生される反応物は、セル効率及びシステム・エネルギー・バランスを増加させ、熱を回収するために、それぞれ、リジェネレーターへ、及び、リジェネレーターから送られる際に、回収熱交換器を通させられるかもしれない。
【０３７９】
イオン移動で金属水素化物をつくる実施例に、アルカリ水素化物のような金属水素化物は、熱的に分解される。Ｈ２ガスはＨ２透過性の、固体の、金属膜によってアルカリ金属から分離されるかもしれなくて、セルのカソード・チャンバーに持ち込まれるかもしれない。Ｈ−の輸送を含んでいる反応が恒久化されることができるように、水素を減少するアルカリ金属はセルのアノード・チャンバーの方へ動かされるかもしれない。
【０３８０】
移動性のイオンは、Ｎａ＋のようなアルカリ金属イオンのような触媒のそれであるかもしれない。そのイオンは還元され、また、ＬｉＨ、ＮａＨ、ＫＨ、及びＢａＨの１つのような水素源及び触媒の源又は触媒を形成するように水素とオプションとして反応するかもしれない。そして、そのようにして触媒及び水素は反応してハイドリノを形成する。ハイドリノを形成する際に解放されるエネルギーは、ＥＭＦ及び熱を生成する。従って、他の実施例において、ハイドリノ反応は、セルＥＭＦへの寄与を提供するためにカソードコンパートメントにおいて、起きるかもしれない。典型的なセルは、ＢＡＳＥがベータアルミナ固体電解質であるところ、［Ｎａ／ＢＡＳＥ／Ｎａ溶融又は共晶塩Ｒ−Ｎｉ］である。ある実施例において、セルは、ＭがＮａのようなアルカリ金属であるところ、［Ｍ／ＢＡＳＥ／プロトン導電電解質］を含むかもしれない。プロトン導電電解質は、溶融塩かもしれない。溶融塩は、Ｍで化合物を形成する対イオンを持つカソードで水素に還元されるかもしれない。典型的なプロトン導電性の電解質は、アンモニウムのようなプロトン化されたカチオンのような本開示のそれらである。電解質は、イオン性の液体を含むかもしれない。電解質は、１００−２００℃の範囲内のような低い融点を持つかもしれない。典型的な電解質は、硝酸エチルアンモニウム、例えば１％ドープされたような二水素リン酸塩でドープされた硝酸エチルアンモニウム、硝酸ヒドラジニウム、ＮＨ４ＰＯ３−ＴｉＰ２Ｏ７、及び、ＬｉＮＯ３−ＮＨ４ＮＯ３の共晶塩である。他の適当な電解質は、ＬｉＮＯ３、アンモニウム・トリフレート（Ｔｆ＝ＣＦ３ＳＯ３−）、アンモニウム・トリフルオロアセタト（ＴＦＡｃ＝ＣＦ３ＣＯＯ−）、アンモニウム・テトラフルオロボレート（ＢＦ４−）、アンモニウム・メタンスルホン酸塩（ＣＨ３ＳＯ３−）、硝酸アンモニウム（ＮＯ３−）、チオシアン酸アンモニウム（ＳＣＮ−）、スルファミン酸アンモニウム（ＳＯ３ＮＨ２−）、重フッ化アンモニウム（ＨＦ２−）、アンモニウム硫酸水素塩（ＨＳＯ４−）、アンモニウム・ビス（トリフルオロメタンスルフォニル）イミド（ＴＦＳＩ＝ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−）、アンモニウム・ビス（パーフルオロエタンスルフォニル）イミド（ＢＥＴＩ＝ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ−）、硝酸ヒドラジニウムからなる群の少なくとも１つの塩を含むかもしれない。そして、更に、ＮＨ４ＮＯ３、ＮＨ４Ｔｆ、及びＮＨ４ＴＦＡｃの少なくとも１つを更に含む共晶混合物のような混合物を含むかもしれない。他の適当な溶媒は、リン酸のような酸を含む。
【０３８１】
ある実施例において、セルは、アルカリ金属イオンのような金属イオンであるかもしれない移動性のイオンＭ＋の源であるアノードを含む。セルは、更にＭ＋に対して選択的な塩橋を含むかもしれない。イオンの選択的な塩橋は、ＢＡＳＥかもしれない。カソード半電池反応物は、カチオン−交換樹脂のようなカチオン交換材料を含むかもしれない。カソード半電池は、イオン性の液体のような電解質、アルカリ金属のハライド、硝酸塩、硫酸塩、過塩素酸塩、リン酸塩、炭酸塩、水酸化物のような水溶性電解質、又は他の類似の電解質を含むかもしれない。カチオン交換膜は、酸化された状態にプロトン化されているかもしれない。放電の間に、Ｈに還元されるＨ＋をＭ＋は置換するかもしれない。Ｈの形成は、ハイドリノの形成を生じさせる。典型的なセルは、［Ｎａ、Ｎａ合金、又は、Ｎａカルコゲニド／ＢＡＳＥ、イオン性液体、共晶塩、水溶性電解質／カチオン交換樹脂］である。セルは、電解で再生されるかもしれず、或いは、カチオン交換体（ｃａｔｉｏｎ  ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）での酸交換（ａｃｉｄ  ｅｘｃｈａｎｇｅ）によって再生されるかもしれない。
【０３８２】
ある実施例において、２つの半電池コンパートメントの間の圧力又は温度勾配は、ハイドリノ反応物の形成又はハイドリノ反応速度に影響を与える。ある実施例において、アノード・コンパートメントは、カソード・コンパートメントの同じアルカリ金属のそれより高い温度または圧力でアルカリ金属から成る。ナトリウムのような金属がアノードで酸化されるように、圧力または温度差は、ＥＭＦを提供する。
【０３８３】
Ｎａ＋イオンに対して選択的であるベータアルミナ又はＮａ＋ガラスのようなイオン選択性膜を通して、イオンは輸送される。移動性のイオンは、カソードで還元される。例えば、ナトリウムイオンは、Ｎａを形成するために還元される。カソード・コンパートメントは、膜を通して透過されて供給されるかもしれない水素またはハイドリノをつくる反応物として提供される水素の源を更に含む。他の反応物は、ＴｉＣのような支持体のようなカソード・コンパートメントに存在するかもしれない、そして、還元剤、触媒、水素化物は、Ｍｇ又はＣａ又はそれらの水素化物のような反応物を交換する。Ｈの源は、水素化物をつくるために、アルカリ金属と反応するかもしれない。ある実施例では、ＮａＨが形成される。ＮａＨの適当な形は、ハイドリノをつくるためにさらに反応する分子形である。金属水素化物とハイドリノの形成からエネルギー解放は、パワー出力をセルから増やすために、更なる駆動力をナトリウムイオンのようなイオン化とイオンの移動に提供する。Ｎａのような水素と金属がリサイクルされるように、Ｈからハイドリノを作るために反応を起こさないＮａＨのようなどんな金属水素化物でも熱的に分解されるかもしれない。Ｎａのような金属は、電磁ポンプでアノード・セル・コンパートメントで圧力が増やされるかもしれない。典型的なセルは、［Ｎａ／ベータアルミナ／ＭｇＨ２及びオプションとしてＴｉＣ又はＷＣのような支持体］である。アノードで、ＮａはＮａ＋に酸化され、ベータアルミナ塩橋を通して移動し、カソードでＮａに還元され、そして、カソードコンパートメントでＭｇＨ２と反応し、ハイドリノを形成するように更に反応するＮａＨを形成する。水素化物又は１以上の他のカソード反応物又は種が、セルオペレーション温度で溶融するかもしれない。セルは、電解質を含むかもしれない。典型的な電解質は、ＮａＨ−ＮａＯＨ、ＮａＯＨ（ＭＰ＝３２３℃）、ＮａＨ−ＮａＩ（ＭＰ＝２２０℃）、ＮａＨ−ＮａＡｌＥｔ４、ＮａＯＨ−ＮａＢｒ−ＮａＩ、ＮａＣＮ−ＮａＩ−ＮａＦ、及びＮａＦ−ＮａＣｌ−ＮａＩのような溶融電解質である。
【０３８４】
セルがＨ又は水素化物を生成させるような反応によってハイドリノを形成するかもしれないところ、ＮａＯＨは、カソード反応物を含むかもしれない。Ｎａ２Ｏ及びＮａＨ（ｓ）へとＮａＯＨ及びＮａが反応する場合、形成熱から計算して、ΔＨ＝−４４．７ｋＪ／ｍｏｌｅのＮａＯＨを放出する。
【数２２６】
2018067536.tif 000232
発熱反応は、ＮａＨ（ｇ）の形成を駆動でき、式（２８−３１）によって与えられる非常に発熱的な反応を駆動するように利用された。
【数２２７】
2018067536.tif 000233
及び
【数２２８】
2018067536.tif 000234
原子状水素の存在下で、再生反応は以下の通りである。
【数２２９】
2018067536.tif 000235
典型的なセルは、［Ｍ／ＢＡＳＥ／Ｍ’ＯＨ］（Ｍ及びＭ’は同じであるかもしれないアルカリ金属）、［Ｎａ／ＢＡＳＥ／ＮａＯＨ］、［Ｎａ／ＢＡＳＥ／ＮａＯＨ  ＮａＩ］、［Ｎａ／ＢＡＳＥ／ＮａＯＨ  ＮａＢｒ］、［Ｎａ／ＢＡＳＥ／ＮａＯＨ  ＮａＢｒ  ＮａＩ］、［Ｎａ／ＢＡＳＥ／ＮａＢＨ４  ＮａＯＨ］、［Ｋ／Ｋ  ＢＡＳＥ／ＲｂＯＨ］、［Ｋ／Ｋ  ＢＡＳＥ／ＣｓＯＨ］、［Ｎａ／Ｎａ  ＢＡＳＥ／ＲｂＯＨ］、及び［Ｎａ／Ｎａ  ＢＡＳＥ／ＣｓＯＨ］である。別のアルカリはＮａを置換してよい。典型的なセルは、［Ｋ／Ｋ  ＢＡＳＥ／ＫＯＨ及びＭＮＨ２の混合物（Ｍ＝アルカリ金属）］及び［Ｎａ／Ｎａ  ＢＡＳＥ／ＮａＯＨ  ＣｓＩ（ハイドリノゲッター］である。セルは、更に、アルカリ水酸化物のような半電池反応物の導電性を増加させるために、カーボン、炭化物、又はホウ化物のような導電性のマトリックス材料を含むかもしれない。カソードＭＯＨは、４１ｗｔ％のＮａＯＨで、１７０℃の共晶点を持つＮａＯＨ及びＫＯＨのようなアルカリ水酸化物の共晶混合物を含むかもしれない。アノードは、Ｋ及びＮａ又は両方を含むかもしれない。
【０３８５】
実施例において、カソードは、ＮａＯＨのようなアルカリ水酸化物を含み、更に、Ｒ−Ｎｉ、ＰｄＣ（Ｈ２）、ＰｔＣ（Ｈ２）、及びＩｒＣ（Ｈ２）のような水素、及び、解離剤のような原子状Ｈの源を含む。原子状水素の源は、ＬａＮｉ５Ｈ６のような金属間水素化物、ＣｅＨ２又はＬａＨ２のような希土類水素化物、ＴｉＨ２又はＮｉＨ２のような遷移金属水素化物、又は、ＺｒＨ２のような内部遷移金属水素化物であるかもしれない。原子状水素の源は、アルカリ水酸化物と混合されるかもしれない。典型的なセルは、［Ｎａ／ＢＡＳＥ／ＮａＯＨ及びＲ−Ｎｉ、ＰｄＣ（Ｈ２）、ＰｔＣ（Ｈ２）、ＩｒＣ（Ｈ２）、ＬａＮｉ５Ｈ６、ＣｅＨ２、ＬａＨ２、ＴｉＨ２、ＮｉＨ２、又はＺｒＨ２］である。そのＨは、ハイドリノを形成するために反応物及び触媒の少なくとも１つとして機能するかもしれない。そのＨは、また、表３の反応によると、Ｈ（１／ｐ）を形成するためにＯＨのＨの遷移に関し、Ｈ−及びＯＨを形成するようにＯＨ−から電子を受け入れるように機能するかもしれない。
【０３８６】
ある実施例において、イオン及び電子は、それぞれ、半電子及び外部回路経由の間で内部的に移動し、カソードで結合する。還元反応及び潜在的に少なくとも他の１つのそれに続く半電池反応は、中立に相対して欠乏から過剰へと反転するように、Ｈの源のＨの部分的な電荷の変更という結果になる。源からＨの形成を伴うこの変更の間、そのＨの一部によりハイドリノの形成が起こる。その代わりとして、イオン及び電子は、それぞれ半電池及び外部回路経由の間で内部的に移動し、電子はアノードでＨ−のようなイオンからイオン化される。酸化反応及び潜在的に少なくとも別の１つの引く続く半電池反応は、中立に相対的に過剰から欠乏へと反転するように、Ｈ−のようなＨの源のＨの部分電化の変更という結果になる。源のＨの形成に伴うこの変更の間に、Ｈの部分によってハイドリノの形成が起きる。例として、セル［Ｌｉ３Ｎ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＣｅＨ２］のオペレーションの間に形成するＮＨ基及びセル［Ｎａ／ＢＡＳＥ／ＮａＯＨ］のＮａＯＨのＯＨ官能基の各々のＨ上における正の電荷を考えよう。前者の場合、Ｈは少なくとも部分的に負に荷電するところ、ＮａＨを形成するようにＮａＯＨと反応するＮａへとカソードにおいてＮａ＋が還元される。後者の場合、アノードでＨ−が酸化され、Ｌｉ２ＮＨ及びＬｉＮＨ２を形成するようにＬｉ３Ｎと反応し、そのようにして、Ｈ上の電荷が過剰から欠乏へとの変更を被る。これらの変更の間、ハイドリノは形成される。前者及び後者の場合においてハイドリノを形成する反応を加速するかもしれない典型的な状態が、それぞれ、
【数２３０】
2018067536.tif 000236
のような状態が、現在の開示の修飾されたカーボン（ｍｏｄｉｆｉｅｄ  ｃａｒｂｏｎ）において形成される。
【０３８７】
他の実施例において、ＮＨ４Ｃｌ、ＮＨ４Ｂｒ、ＮｉＯ（ＯＨ）、Ｎｉ（ＯＨ）２、ＣｏＯ（ＯＨ）、ＨＣｏＯ２、ＨＣｒＯ２、ＧａＯ（ＯＨ）、ＩｎＯＯＨ、Ｃｏ（ＯＨ）２、Ａｌ（ＯＨ）３、ＡｌＯ（ＯＨ）、ＮａＨＣＯ３、ＮａＨＳＯ４、ＮａＨ２ＰＯ４、Ｎａ２ＨＰＯ４のようなアルカリ水酸化物、アルカリ土類水酸化物、遷移金属水酸化物、オキシ水酸化物、及びハロゲン化アンモニウムの少なくとも１つのようなアンモニウム塩、酸性塩、他の水酸化物のような水素化物又はＨを形成するＮａとの別の反応物によってＮａＯＨは置換される。更なる典型的な適当なオキシ水酸化物は、ブラセウライト（ｂｒａｃｅｗｅｌｌｉｔｅ）（ＣｒＯ（ＯＨ））、ダイアスポア（ｄｉａｓｐｏｒｅ）（ＡｌＯ（ＯＨ））、ＳｃＯ（ＯＨ）、ＹＯ（ＯＨ）、ＶＯ（ＯＨ）、針鉄鉱（ｇｏｅｔｈｉｔｅ）（α−Ｆｅ３＋Ｏ（ＯＨ））、グラウト鉱（ｇｒｏｕｔｉｔｅ）（Ｍｎ３＋Ｏ（ＯＨ））、グラヤナ鉱（ｇｕｙａｎａｉｔｅ）（ＣｒＯ（ＯＨ））、モンローズ石（ｍｏｎｔｒｏｓｅｉｔｅ）（（Ｖ、Ｆｅ）Ｏ（ＯＨ））、ＣｏＯ（ＯＨ）、ＮｉＯ（ＯＨ）、Ｎｉ１／２Ｃｏ１／２Ｏ（ＯＨ）、及びＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ（ＯＨ）、ＲｈＯ（ＯＨ）、ＩｎＯ（ＯＨ）、ツメブガリウム石（ｔｓｕｍｇａｌｌｉｔｅ）（ＧａＯ（ＯＨ））、水マンガン鉱（ｍａｎｇａｎｉｔｅ）（Ｍｎ３＋Ｏ（ＯＨ））、イットロ重石華（ｙｔｔｒｏｔｕｎｇｓｔｉｔｅ）−（Ｙ）ＹＷ２Ｏ６（ＯＨ）３、イットロ重石華（ｙｔｔｒｏｔｕｎｇｓｔｉｔｅ）−（Ｃｅ）（（Ｃｅ、Ｎｄ、Ｙ）Ｗ２Ｏ６（ＯＨ）３）、名付未定（Ｎｄ−イットロ重石華（ｙｔｔｒｏｔｕｎｇｓｔｉｔｅ）−（Ｃｅ）の類似）（（Ｎｄ、Ｃｅ、Ｌａ）Ｗ２Ｏ６（ＯＨ）３）、フランクホーゾーネアイト（ｆｒａｎｋｈａｗｔｈｏｒｎｅｉｔｅ）（Ｃｕ２［（ＯＨ）２［ＴｅＯ４］）、ケヒン鉱（ｋｈｉｎｉｔｅ）（Ｐｂ２＋Ｃｕ３２＋（ＴｅＯ６）（ＯＨ）２）、及びパラケヒン鉱（ｐａｒａｋｈｉｎｉｔｅ）（Ｐｂ２＋Ｃｕ３２＋ＴｅＯ６（ＯＨ）２）の群のうちの少なくとも１つである。典型的なＡｌ（ＯＨ）３を含む反応は、次の通りである。
【数２３１】
2018067536.tif 000237
典型的な対応するセルは、［Ｎａ／ＢＡＳＥ／Ａｌ（ＯＨ）３  Ｎａ共晶塩］である。他の適当なセルは、［Ｎａ／ＢＡＳＥ／ＣｏＯ（ＯＨ）、ＨＣｏＯ２、ＨＣｒＯ２、ＧａＯ（ＯＨ）、ＩｎＯＯＨ、Ｃｏ（ＯＨ）２、ＮｉＯ（ＯＨ）、Ｎｉ（ＯＨ）２、Ａｌ（ＯＨ）３、ＡｌＯ（ＯＨ）、ＮａＨＣＯ３、ＮａＨＳＯ４、ＮａＨ２ＰＯ４、Ｎａ２ＨＰＯ４  共晶塩のような電解質のようなアルカリ水酸化物、アルカリ土類水酸化物、遷移金属水酸化物、又はオキシ水酸化物からの少なくとも１つ］である。他の実施例において、別のアルカリ金属が与えられたものの代替となる。水酸化物、オキシ水酸化物、アンモニウム化合物、及び水素酸アニオン化合物のようなカソード半電池の酸化剤は、カーボンのようなマトリクス中に層間挿入されるかもしれない。
【０３８８】
Ｈが酸性であるところ別の元素へのＨ結合を持つ実施例において、移動性のイオンＭ＋は、酸性のＨと交換し、Ｈ＋として放出され、そして、Ｈ＋が引き続いて還元されてＨ２へとなるかもしれない。この反応は、ＭＨの形成がハイドリノの形成に好ましいところ、高圧のＨ２ガスとして水素の添加によりＭＨの形成に好ましくなるように抑制されるかもしれない。
【０３８９】
Ｈの源を含むカソ−ド又はアノ−ド半電池は、酸を含むかもしれない。その反応物のそのＨは、例えば、酸素又はハロゲンと結合するかもしれない。適当な酸は、ＨＦ、ＨＢｒ、ＨＩ、Ｈ２Ｓ、硝酸、亜硝酸、硫酸、亜硫酸、リン酸、炭酸、酢酸、シュウ酸、過塩素酸、塩素酸、亜塩素酸、次亜塩素酸、ボリン酸、メタホウ酸、Ｈ３ＢＯ３又はＨＢＯ２のようなホウ酸、ケイ酸、メタケイ酸、オルトケイ酸、ヒ酸、亜ヒ酸（ａｒｓｅｎｏｉｕｓ）、セレン酸（ｓｅｌｌｅｎｉｃ）、亜セレン酸（ｓｅｌｌｅｎｏｕｓ）、亜テルル酸、テルル酸のような当該技術分野に既知のものがある。典型的なセルは、［Ｍ又はＭ合金／ＢＡＳＥ又は隔離体及び有機溶媒及び塩を含む電解質／ＨＦ、ＨＢｒ、ＨＩ、Ｈ２Ｓ、硝酸、亜硝酸、硫酸、亜硫酸、リン酸、炭酸、酢酸、シュウ酸、過塩素酸、塩素酸、亜塩素酸、次亜塩素酸、ボリン酸、メタボリン酸（ｍｅｔａｂｏｒｉｎｉｃ）、Ｈ３ＢＯ３又はＨＢＯ２のようなホウ酸、ケイ酸、メタケイ酸、オルトケイ酸、ヒ酸、亜ヒ酸（ａｒｓｅｎｏｉｕｓ）、セレン酸（ｓｅｌｌｅｎｉｃ）、亜セレン酸（ｓｅｌｌｅｎｏｕｓ）、亜テルル酸、及びテルル酸のような酸］である。
【０３９０】
実施例において、電解質及び隔離体は、対応するイオンが移動性のイオンであるときＮａのような他のアルカリによってＬｉが置換されるかもしれないところ、Ｌｉイオン電池のそれらかもしれない。電解質は、ＮＡＳＩＣＯＮのようなＮａ固体電解質又は塩橋であるかもしれない。ＣｏＯ（ＯＨ）又はＨＣｏＯ２のようなオキシ水酸化物、ＮａＨＳＯ４のようなＨ酸塩、又はＮａＯＨのような水酸化物のようなＨの源は、カーボン中に層間挿入されるかもしれない。典型的なセルは、［Ｎａ／オレフィン隔離体ＬＰ４０  ＮａＰＦ６／ＮａＯＨ又はＮａＯＨの層間挿入Ｃ］、［Ｎａ／ＮＡＳＩＣＯＮのようなＮａ固体電解質又は塩橋／ＮａＯＨ又はＮａＯＨの層間挿入Ｃ］、及び［Ｌｉ、ＬｉＣ、Ｌｉ又はＬｉ３ＭｇのようなＬｉ合金／オレフィン膜のような隔離体及びＤＥＣ中のＬｉＰＦ６電解質溶液のような有機電解質又はテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）中のＬｉＢＦ４又は共晶塩／アルカリ水酸化物、アルカリ土類水酸化物、遷移金属水酸化物、又はオキシ水酸化物、酸性塩、又はＣｏＯ（ＯＨ）、ＨＣｏＯ２、ＨＣｒＯ２、ＧａＯ（ＯＨ）、ＩｎＯＯＨ、Ｃｏ（ＯＨ）２、ＮｉＯ（ＯＨ）、Ｎｉ（ＯＨ）２、Ａｌ（ＯＨ）３、ＡｌＯ（ＯＨ）、ＮＨ４Ｃｌ、ＮＨ４Ｂｒ、ＮａＨＣＯ３、ＮａＨＳＯ４、ＮａＨ２ＰＯ４、Ｎａ２ＨＰＯ４又はこれらの化合物がＣ中に層間挿入されたもののようなアンモニウム塩］である。導電性のマトリクス又は支持体は、カーボン、炭化物、又はホウ化物のように添加されるかもしれない。塩基性電解質のための妥当なリードはＮｉである。
【０３９１】
セルは、本開示の化学的な及び物理的な方法により再生されてよい。例えば、［Ｎａ／ＢＡＳＥ／ＮａＯＨ  ＮａＩ］、［Ｎａ／ＢＡＳＥ／ＮａＯＨ］、又は［Ｎａ／ＢＡＳＥ／ＮａＯＨ  Ｒ−Ｎｉ混合］を含むセルは、ＮａＯＨ及びＮａとＮａＨの少なくとも１つを形成するために、生成物Ｎａ２ＯにＨ２を添加することにより再生されてよい。実施例において、Ｎａ２Ｏの再生は、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｏ、又はアルミナ容器のような形成及び酸化に耐性がある不活性な容器内で行われる。Ｎａ２Ｏのような放出生成物は、水素化の前に表面積を増加させるように当該技術分野に知られている手段により、溶解、粉砕、製粉、又は処理がされてよい。水素の量は、Ｎａ及びＨａＯＨの混合物を化学量論的に形成するように制御されてよい。温度もまた、Ｎａ及びＮａＯＨが好まれるように制御されてよい。Ｎａ及びＮａＨの少なくとも１つは、密度に基づいて分離又は蒸留されて取り除かれてよい。ある実施例において、セルは、約３３０℃及びそれほど顕著に高くない温度でオペレーションされる。この温度以下では、ＮａＯＨが固体化するであろうし、この温度より上では、Ｎａは溶融ＮａＯＨ中で分解するであろう。所望のように、密度のより低いＮａは、溶融ＮａＯＨ上に分離層を形成し、実施例にあるように、ポンピングのような手段によって物理的に分離される。Ｎａは、アノードに戻される。ＮａＨは熱的にＮａに分解されアノードに戻されてよい。実施例において、熱リアクター生成物は、同じようにして再生されてよい。典型的なシステムにおいて、Ｈ２は、［Ｎａ／ＢＡＳＥ／ＮａＯＨのような水素−カルコゲニド］を含む閉鎖システムに添加される。この場合、Ｎａ及びＮａＨの混合物は、アノードとして機能し、Ｎａ２Ｏは連続的に再生されることができる。
【０３９２】
再生反応は、次の通りであり、
【数２３２】
2018067536.tif 000238
半電池でもよい圧力容器の内で行われるかもしれない。適当な温度は、約２５℃から４５０℃及び約１５０℃から２５０℃の範囲内である。反応速度は、約２５０℃のようなより上げられた温度でより高い。水素化は、ボールミルで約２５℃のようなより低い温度で、及び、約０．４ＭＰａの水素圧力で起こるかもしれない。反応（式（２２２））の５０％完了は、６０℃という低温で、１０ＭＰａで４８時間の間に達成でき、反応は、温度を１００℃に上げることにより完了へと向かう。妥当な圧力は、０より大きく、約５０ＭＰａまでの範囲においてである。典型的な実施例において、３ｗｔ％までの水素の吸収（理論的な水素の容量は３．１ｗｔ％）は、１７５、２００、２２５、及び２５０℃の各々で維持された温度について１．８ＭＰａで起きる。これらの温度での吸収等温線は、非常に似ている。しかるに、１５０℃でのそれは、１．８ＭＰａで２．８５ｗｔ％の水素吸収よりわずかに低いものを示す。Ｎａ２Ｏ水素化反応は、高速の反応速度が可能である。例えば、０．１２ＭＰａの圧力で、１．５ｗｔ％の水素が、１５０℃で２０分内に吸収され得るし、１７５−２５０℃で５分内に２ｗｔ％の水素が吸収され得る。ＮａＨは、本技術分野に既知の物理的な及び蒸発の方法によってＮａＯＨから分離される。後者の場合、システムは、蒸発の又は昇華のシステムを含み、少なくとも蒸発又は昇華されたＮａ及びＮａＨの１つは収集され、Ｎａ又はＮａＨはアノード半電池に戻される。蒸発又は昇華分離は、水素雰囲気下であってよい。単離されたＮａＨは、加熱及び減圧適用の少なくとも１つを使用して別々に分解されてよい。ＴｉＣｌ３及びＳｉＯ２のようなある触媒は、類似のシステムのために当該技術分野において既知の所望の温度でＮａ２Ｏを水素化するように使用されてよい。
【０３９３】
別の実施例において、Ｎａ、ＮａＯＨ、ＮａＨ  Ｎａ２Ｏ相図に基づいて、再生は、以下のような反応平衡を移動させるセル温度及び水素圧力を制御することによって達成されてよい。
【数２３３】
2018067536.tif 000239
この反応は、４１２＋２℃及び１８２＋１０ｔｏｒｒのおよその範囲で起きる。液体は、Ｎａ層が取り除かれるところ、分離可能な層を形成する。溶液は、冷却され、溶融Ｎａ及び固体ＮａＯＨが形成されて、更にＮａが取り除かれ得る。
【０３９４】
ＭとＭＯＨ（Ｍはアルカリ）の反応からの水素は、電気ヒータのようなヒータによって加熱されてよい水素貯蔵材料の中に貯蔵されてよく、再生の間、水素を供給する。Ｍ（例えばＮａ）層は、電磁気ポンプのようなポンプによってアノードへとポンピングされ、或いは、アノードへ流されてよい。
【０３９５】
図１８を参照して、典型的なセル［Ｎａ／ＢＡＳＥ／ＮａＯＨ］の実施例において、生成物及び反応物の混合物を含む溶融塩は、水素源及びポンプ４３０を用い制御された圧力で入口４６０を通して水素を供給することによりカソードコンパートメント４２０内で再生される。溶融塩温度は、Ｎａ層がトップに形成され、ポンプ４４０によってアノードコンパートメント４０２にポンピングされるように、ヒータ４１１によって維持される。図１８に示される別の実施例において、生成物及び反応物の混合物を含む溶融塩は、通路（ｃｈａｎｎｅｌ）４１９を通して、更に４１６及び４１８を通して、これらは少なくともバルブ及びポンプのうちの１つを含むが、カソードコンパートメント４０１から再生セル４１２内へと流される。水素は、供給され、温度は制御されるが、水素源及びポンプ４１３よってであり、これは、コントロールバルブ４１４によって制御される流れを持つライン４１５によって再生セル４１２へと接続される。溶融塩温度は、ヒータ４１１で維持される。水素化は、Ｎａが分離した層を形成するようにさせるが、この層はポンピングされて、再生セル４１２のトップからカソードチャンバー４０２へと通路（ｃｈａｎｎｅｌ）４２１を通して、更に４２２及び４２３、これらはバルブ及びポンプの少なくとも１つを含むが、を通して送られる。連続するカソード塩流れを含むもののような実施例において、通路（ｃｈａｎｎｅｌ）４１９は、Ｎａ層の下を延び、少なくともＮａ２Ｏ及びＮａＯＨを含む下層へとカソードコンパートメントから流れる塩を供給する。カソード又はアノードコンパートメント、又は、再生セルの何れであっても、パワー又は再生反応中において所望の時間で内容物を混合する攪拌機を更に含んでよい。
【０３９６】
１つの実施例において、セルは、ＬｉＯＨがカソード反応物であるところ、少なくともＬｉＯＨへと変換させられるＬｉ２Ｏカソード反応生成物を少なくとも持つ。ＬｉＯＨの再生は、Ｈ２の追加であってよい。ＬｉＨはまた形成されてよい。ＬｉＨ及びＬｉＯＨは、密度における違いにより２つの分離した層を形成するかもしれない。温度及び水素圧力の条件は、分離を達成するように調節されてよい。ＬｉＨは、アノード半電池へと物理的に移動されてよい。ＬｉＨは、熱的にＬｉに分解されてよく、アノード反応物として直接用いられてよい。アノードは、Ｍｇのような水素貯蔵材料のような水素と反応し水素を貯蔵する別の化合物又は元素を含んでよい。セルオペレーションの間、少なくとも１つの反応が、ＬｉＨのようなＬｉ＋を形成するように起こり、イオン化するＬｉと平衡状態にあるかもしれず、ＬｉＨはイオン化してＬｉ＋に直接なるかもしれず、ＬｉＨはＭｇのようなＨ貯蔵材料と水素交換反応を被るかもしれず、Ｌｉがイオン化する。セルは、ＢＡＳＥであるかもしれない固体電解質として電解質を持つ。別の実施例において、Ｌｉ２ＯはＬｉＯＨ及びＬｉＨに変換され、Ｌｉは、ＬｉＯＨがカソード反応物として残るように電気分解によりアノードへと戻される。Ｎａ又はＫのようなアノードとして別のアルカリ金属を含む実施例において、カソード半電池反応生成混合物は、Ｌｉ２Ｏ及びＭＯＨ、更にオプションとしてＭ２Ｏ（Ｍ＝アルカリ）を含むかもしれない。Ｌｉ２Ｏ及びＭ２ＯのＬｉＯＨ及びＬｉＨへの還元、更にオプションとして、ＭＨ及びＭＯＨへの還元は、ＬｉＨ及びＭＯＨがＬｉＯＨ及びＭＨになる自発的な反応に続いて、Ｈ２との反応によって起きる。Ｍは非平衡モードにおいて反応を駆動するように動的に取り除かれてよい。分離したチャンバー又はリアクタの異なる部分において、Ｍ凝集を伴う蒸留によってよい。ＭＨ又はＭは単離され、アノードに戻される。
【０３９７】
反応物は、連続的に半電池を通して供給され、ハイドリノ反応を引き起こしてよく、更に、別の領域、コンパートメント、リアクタ、又はシステムに流され、或いは、運ばれてよいが、ここで、再生は、バッチ式に、断続的に、又は、連続的に起きてよく、再生生成物は静的であっても動的であっていてもよい。
【０３９８】
実施例において、金属水素化物金属カルコゲニド反応の逆反応は、ハイドリノを形成するような半電池反応の基礎である。半電池反応物は、Ｎａ２Ｏ、Ｎａ２Ｓ、Ｎａ２Ｓｅ、Ｎａ２Ｔｅ、及び他のそのようなカルコゲニドのような脱水素化されたカルコゲニドであってよい。移動性のイオンがＨ＋である場合、金属カルコゲニド反応物は、カソード半電池にある。典型的な反応は次の通りである。
アノード
【数２３４】
2018067536.tif 000240
カソード
Ｎａ２Ｏ  ＋  ２Ｈ＋  ＋  ２ｅ−  →  ＮａＯＨ  ＋  ＮａＨ
全反応
【数２３５】
2018067536.tif 000241
【０３９９】
類似のセルにおいて、Ｈ＋はＮａＹ内のＮａを置換する。典型的なセルは、［ＰｔＣ（Ｈ２）のようなプロトン源／Ｎａｆｉｏｎのようなプロトン導体、イオン性の液体、又は電解質水溶液／ＮａＹ（ＨＹを形成するようにＨ＋と反応するナトリウムゼオライト（ｓｏｄｉｕｍ  ｚｅｏｌｉｔｅ）（プロトン化されたゼオライト））ＣＢ］及び［ＰｔＣ（Ｈ２）のようなプロトン源／ＨＣｌ−ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＮａＹのようなプロトン導体（（ＨＹを形成するようにＨ＋と反応するナトリウムゼオライト（ｓｏｄｉｕｍ  ｚｅｏｌｉｔｅ）（プロトン化されたゼオライト））ＣＢ］である。Ｈ＋はまた、典型的なセル［ＰｔＣ（Ｈ２）のようなプロトン源／ＨＣｌ−ＬｉＣｌ−ＫＣｌのようなプロトン導体／ＨＹ（水素ガスを形成すようにＨ＋と反応する水素ゼオライト（ｈｙｄｏｇｅｎ  ｚｅｏｌｉｔｅ）ＣＢ］の場合においてのように、Ｈ＋を置換するかもしれない。別の実施例において、セル反応物は、Ｈ＋又はＮａ＋でドーピングされたニッケル−コート・ゼオライトのような金属−コート・ゼオライトを含む。
【０４００】
移動性のイオンがＨ−である場合において、金属カルコゲニド反応物は、アノード半電池にある。典型的な反応は次の通りである。
カソード
【数２３６】
2018067536.tif 000242
アノード
Ｎａ２Ｏ  ＋  ２Ｈ−  →  ＮａＯＨ  ＋  ＮａＨ  ＋  ２ｅ−
全反応
【数２３７】
2018067536.tif 000243
典型的なセルは、［ＰｔＣ（Ｈ２）のようなプロトン源／Ｎａｆｉｏｎのようなプロトン導体／Ｎａ２Ｏのようなカルコゲニド］及び［Ｎａ２Ｏのようなカルコゲニド／ＬｉＣｌ−ＫＣｌのようなアルカリハライド又は混合物のような共晶塩のような水素化物イオン導体／ＴｉＨ２、ＺｒＨ２  又はＣｅＨ２のような、遷移金属水素化物、内部遷移金属水素化物、希土類水素化物、アルカリ水素化物、又はアルカリ土類水素化物、のような金属水素化物の水素化物源］である。
【０４０１】
別の実施例において、半電池反応物は、好ましくはＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、及びＫ２ＯのようなＭ２Ｏ（Ｍはアルカリ金属）の酸化物、好ましくはＬｉ２Ｏ２、Ｎａ２Ｏ２、及びＫ２Ｏ２のようなＭ２Ｏ２（Ｍはアルカリ金属）のような過酸化物、及び好ましくはＬｉ２Ｏ２、Ｎａ２Ｏ２、及びＫ２Ｏ２のようなＭＯ２（Ｍはアルカリ金属）のような超酸化物のうちの少なくとも１であるかもしれない。イオン性の過酸化物は、更にＣａ、Ｓｒ、又はＢａのそれらを含むかもしれない。適当な溶媒は、共晶塩、固体電解質、又は、有機若しくはイオン性の溶媒である。
【０４０２】
一般的な実施例において、金属カルコゲニドは、カソードで対応するカチオンの還元により形成される金属原子と反応する。金属Ｍと水素カルコゲニドＸＨとの反応は次の通りである。
【数２３８】
2018067536.tif 000244
【０４０３】
この発熱反応は、ＭＨ（ｇ）の形成を駆動でき、そして、式（２８−３１）で与えられる非常に発熱的な反応を駆動する。カルコゲニドは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、及びＴｅの少なくとも１つであってよい。金属Ｍは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、及びＣｓの少なくとも１つであってよい。Ｏに加えて、別の典型的なカルコゲニド反応はＳを含む。ＮａＨ及びＮａのＮａ２Ｓ及びＮａＨ（ｓ）への反応は、形成熱から計算され、ΔＨ＝−９１．２ｋＪ／ｍｏｌｅ  Ｎａの熱を解放する。
【数２３９】
2018067536.tif 000245
発熱反応は、ＮａＨ（ｇ）の形成を駆動することができ、式（２８−３１）により与えられる非常に発熱的な反応を駆動する。典型的なセルは、［Ｎａ／ＢＡＳＥ／ＮａＨＳ（ＭＰ＝３５０℃）］、［Ｎａ／ＢＡＳＥ／ＮａＨＳｅ］、及び［Ｎａ／ＢＡＳＥ／ＮａＨＴｅ］である。他の実施例において、別のアルカリ金属が、与えられれいる金属を置換する。
【０４０４】
追加的な適当な水素カルコゲニドは、水素化されたアルカリ土類カルコゲニド、及び、水素化されたＭｏＳ２及びＷＳ２、ＴｉＳ２、ＺｒＳ２、ＨｆＳ２、ＴａＳ２、ＴｅＳ２、ＲｅＳ２、ＰｔＳ２、ＳｎＳ２、ＳｎＳＳｅ、ＴｉＳｅ２、ＺｒＳｅ２、ＨｆＳｅ２、ＶＳｅ２、ＴａＳｅ２、ＴｅＳｅ２、ＲｅＳｅ２、ＰｔＳｅ２、ＳｎＳｅ２、ＴｉＴｅ２、ＺｒＴｅ２、ＶＴｅ２、ＮｂＴｅ２、ＴａＴｅ２、ＭｏＴｅ２、ＷＴｅ２、ＣｏＴｅ２、ＲｈＴｅ２、ＩｒＴｅ２、ＮｉＴｅ２、ＰｄＴｅ２、ＰｔＴｅ２、ＳｉＴｅ２、ＮｂＳ２、ＴａＳ２、ＭｏＳ２、ＷＳ２、ＮｂＳｅ２、ＮｂＳｅ３、ＴａＳｅ２、ＭｏＳｅ２、ＷＳｅ２、ＭｏＴｅ２、及びＬｉＴｉＳ２のような、Ｈのない層形状を持つものである。一般に、カソード半電池反応物は、金属、水素、及びカルコゲニドを含んでよい。
【０４０５】
一般に、カソード半電池反応物は、電荷をバランスするＭ＋のような移動性のイオンで還元される酸性のＨを含むかもしれない。ＨＸ’（Ｘ’は対応する酸のアニオン）と金属Ｍとの反応は以下のように与えられる。
【数２４０】
2018067536.tif 000246
ここで、Ｍはアルカリ金属であってよい。発熱反応は、式（６−９）及び（２８−３１）によって与えられる非常に典型的な発熱反応を駆動するようにＭＨ（ｇ）の形成を駆動することができる。典型的な酸反応は、アルカリ又はアルカリ土類ハロゲン化物のような金属ハロゲン化物及び水素ハロゲン化物のような酸を含む化合物を含む。形成の熱から計算されるＫＨＦ２及びＫから２ＫＦ及びＫＨを得る反応は、Δ＝−１３２．３ｋＪ／ｍｏｌｅ  Ｋの熱量を解放する。
【数２４１】
2018067536.tif 000247
典型的なセルは、［Ｋ／ＢＡＳＥ／ＫＨＦ２（ＭＰ＝２３８．９℃）］である。ＮａがＫを置換する場合において、エンタルピー変化は、ΔＨ＝−１４４．６ｋＪ／ｍｏｌｅ  Ｎａである。典型的なセルは、［Ｎａ／オレフィン隔離体ＮａＰＦ６  ＬＰ４０／ＮａＨＦ２（ＭＰ≧１６０℃）］である。酸性のＨは、ＮａＨＳＯ４、ＮａＨＳＯ３、ＮａＨＣＯ３、ＮａＨ２ＰＯ４、Ｎａ２ＨＰＯ４、ＮａＨＣｒＯ４、ＮａＨＣｒ２Ｏ７、ＮａＨＣ２Ｏ４、ＮａＨＳｅＯ３、ＮａＨＳｅＯ４、Ｎａ２ＨＡｓＯ４、ＮａＨＭｏＯ４、ＮａＨＢ４Ｏ７  ＮａＨＷＯ４、ＮａＨＴｉＯ３、ＮａＨＧｅＯ３、Ｎａ３ＨＳｉＯ４、Ｎａ２Ｈ２ＳｉＯ４、ＮａＨ３ＳｉＯ４、ＮａＨＳｉＯ３のような多価の酸、及び、アルカリ金属のような金属及び水素オキシアニオン、強酸の水素オキシアニオン、及び、ＮＨ４Ｘ（Ｘはハライド又は硝酸塩のようなアニオン）のようなアンモニウム化合物の塩のそれであるかもしれない。典型的なセルは、［Ｎａ／ＢＡＳＥ／ＮａＨＳＯ４（ＭＰ＝３５０℃）又はＮａＨＳＯ３（ＭＰ＝３１５℃）］及び［Ｎａ／オレフィン隔離体ＮａＰＦ６  ＬＰ４０／ＮａＨＣＯ３、ＮａＨ２ＰＯ４、Ｎａ２ＨＰＯ４、ＮａＨＣｒＯ４、ＮａＨＣｒ２Ｏ７、ＮａＨＣ２Ｏ４、ＮａＨＳｅＯ３、ＮａＨＳｅＯ４、Ｎａ２ＨＡｓＯ４、ＮａＨＭｏＯ４、ＮａＨＢ４Ｏ７、ＮａＨＷＯ４、ＮａＨＴｉＯ３、ＮａＨＧｅＯ３、Ｎａ３ＨＳｉＯ４、Ｎａ２Ｈ２ＳｉＯ４、ＮａＨ３ＳｉＯ４、ＮａＨＳｉＯ３、及び、アルカリ金属のような金属及び水素オキシアニオン、強酸の水素オキシアニオン、及びＮＨ４Ｘ（Ｘはハライド又は硝酸塩のようなアニオン）のようなアンモニウム化合物］である。他のアルカリ金属は、Ｎａを代替してよい。実施例において、電解質は移動性のイオンの水溶性の塩であってよい。
【０４０６】
塩基性の溶液中で金属酸化物の酸化のような当該技術分野に既知の方法によって合成されえる、追加的な適当な酸化剤は、ＷＯ２（ＯＨ）、ＷＯ２（ＯＨ）２、ＶＯ（ＯＨ）、ＶＯ（ＯＨ）２、ＶＯ（ＯＨ）３、Ｖ２Ｏ２（ＯＨ）２、Ｖ２Ｏ２（ＯＨ）４、Ｖ２Ｏ２（ＯＨ）６、Ｖ２Ｏ３（ＯＨ）２、Ｖ２Ｏ３（ＯＨ）４、Ｖ２Ｏ４（ＯＨ）２、ＦｅＯ（ＯＨ）、ＭｎＯ（ＯＨ）、ＭｎＯ（ＯＨ）２、Ｍｎ２Ｏ３（ＯＨ）、Ｍｎ２Ｏ２（ＯＨ）３、Ｍｎ２Ｏ（ＯＨ）５、ＭｎＯ３（ＯＨ）、ＭｎＯ２（ＯＨ）３、ＭｎＯ（ＯＨ）５、Ｍｎ２Ｏ２（ＯＨ）２、Ｍｎ２Ｏ６（ＯＨ）２、Ｍｎ２Ｏ４（ＯＨ）６、ＮｉＯ（ＯＨ）、ＴｉＯ（ＯＨ）、ＴｉＯ（ＯＨ）２、Ｔｉ２Ｏ３（ＯＨ）、Ｔｉ２Ｏ３（ＯＨ）２、Ｔｉ２Ｏ２（ＯＨ）３、Ｔｉ２Ｏ２（ＯＨ）４、及びＮｉＯ（ＯＨ）である。一般に、酸化剤は、ＭｘＯｙＨｚであってよいが、ｘ、ｙ、及びｚは、整数で、Ｍは、遷移金属、内部遷移金属、又は希土類金属のような金属であり、金属オキシ水酸化物のようなものであってよい。カソードにおいて還元でもってセルの移動性のイオンがＬｉ＋である場合において、ハイドリノを形成する反応は以下のようであってよい。
【数２４２】
2018067536.tif 000248
【数２４３】
2018067536.tif 000249
実施例において、ＣｏＯ（ＯＨ）又はＨＣｏＯ２のＨは、ＣｏＯ２面間で層間挿入される。リチウムに関する反応は、構造におてＨを置換するＬｉの少なくとも１つに結果としてなり、ＬｉＨは層間挿入された生成物であり（本開示において、挿入は層間挿入の代わりに使用され得る）、ＬｉＨは分離の生成物である。少なくとも以下の結果の１つ、Ｈの幾つかは、反応の間にハイドリノを形成するように反応し、或いは、ハイドリノは生成物から形成される。典型的なセルは、［Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ３ＭｇのようなＬｉ合金、ＬｉＣ、又はＣ８ＫＨ０．６のようなＣｘＫＨｙのような修飾されたカーボン／ＢＡＳＥ又はオレフィン隔離体Ｌｉ、Ｎａ、又はＫＰＦ６  ＬＰ４０／ＣｏＯ（ＯＨ）、ＨＣｏＯ２、ＨＣｒＯ２、ＧａＯ（ＯＨ）、ＩｎＯＯＨ、ＷＯ２（ＯＨ）、ＷＯ２（ＯＨ）２、ＶＯ（ＯＨ）、ＶＯ（ＯＨ）２、ＶＯ（ＯＨ）３、Ｖ２Ｏ２（ＯＨ）２、Ｖ２Ｏ２（ＯＨ）４、Ｖ２Ｏ２（ＯＨ）６、Ｖ２Ｏ３（ＯＨ）２、Ｖ２Ｏ３（ＯＨ）４、Ｖ２Ｏ４（ＯＨ）２、ＦｅＯ（ＯＨ）、ＭｎＯ（ＯＨ）、ＭｎＯ（ＯＨ）２、Ｍｎ２Ｏ３（ＯＨ）、Ｍｎ２Ｏ２（ＯＨ）３、Ｍｎ２Ｏ（ＯＨ）５、ＭｎＯ３（ＯＨ）、ＭｎＯ２（ＯＨ）３、ＭｎＯ（ＯＨ）５、Ｍｎ２Ｏ２（ＯＨ）２、Ｍｎ２Ｏ６（ＯＨ）２、Ｍｎ２Ｏ４（ＯＨ）６、ＮｉＯ（ＯＨ）、ＴｉＯ（ＯＨ）、ＴｉＯ（ＯＨ）２、Ｔｉ２Ｏ３（ＯＨ）、Ｔｉ２Ｏ３（ＯＨ）２、Ｔｉ２Ｏ２（ＯＨ）３、Ｔｉ２Ｏ２（ＯＨ）４、ＮｉＯ（ＯＨ）、及びＭｘＯｙＨｚ（ｘ、ｙ、及びｚは整数で、Ｍは遷移金属、内部遷移金属、又は希土類金属のような金属））］である。他の実施例において、アルカリは別のものに代替されてよい。
【０４０７】
実施例において、オキシ水酸化物又はＮａＯＨのような塩基のような反応物のＨは、水素結合している。実施例において、Ｏ−Ｈ・・・Ｈ距離は、２から３Åであってよく、好ましくは、２．２から２．７Åの範囲にあってよい。還元された移動性イオンを含むアルカリ金属のような金属は、ハイドリノを形成するように、水素結合したＨと反応する。Ｈ結合は、Ｏ及びＮのような原子へのＨの結合を含んでよいが、ここで、Ｈ結合は、カルボニル（Ｃ＝Ｏ）、Ｃ−Ｏ、Ｓ＝Ｏ、Ｓ−Ｏ、Ｎ＝Ｏ、Ｎ−Ｏ、のような別の官能基、及び、他のそのような官能基で当該技術分野に既知のものとの結合であってよい。典型的なカソード反応物は、ＤＥＣ、ＥＣ、又はＤＭＣ、又は、アルカリ炭酸塩のような炭酸塩、又は、ケトンのようなカルボニル基、又は、Ｃ−Ｏ、Ｓ＝Ｏ、Ｓ−Ｏ、Ｎ＝Ｏ、又はＮ−Ｏのような他のＨ結合基  を持つ化合物、との水酸化物又はオキシ水酸化物であってよい。典型的な適当な化合物は、エーテル化合物、スルフィド化合物、ジスルフィド化合物、スルホキシド化合物、スルホン化合物、亜硫酸エステル化合物、硫酸塩化合物、スルホナート化合物、硝酸塩化合物、亜硝酸塩化合物、及び、ニトロ及びニトロソ化合物である。実施例において、Ｈ結合されたカソード反応物は、更に、Ｈ結合に参加し、ハイドリノを形成する速度を増加させる幾らかの水を更に含む。水は、本開示の別の修飾されたカーボンを形成するようにカーボンに層間挿入されてよい。カーボンは、Ｃ−Ｏ、Ｃ＝Ｏのような電気陰性な官能基、及び、追加されたＨに水素が結合させられ得るカルボン酸塩官能基、で活性化されてよい。カーボンは、８００−１０００℃で水及び／又はＣＯ２とでの処理により活性化され、又は、空気、Ｏ２、又はＨＮＯ３、で酸化的に処理され得る。カーボンは、活性化されるＰｔ／Ｃ又はＰｄ／Ｃのような解離剤を含んでよい。原子状Ｈは、カーボンマトリクス内でＨが結合する解離剤により形成される。活性化は、蒸気処理又は活性化のような方法によってよい。別の実施例において、Ｒ−Ｎｉのような水素化材料は、水又は蒸気で活性化される。活性化は、アルゴンのような不活性なガス及び蒸気又は水の混合物を流しながら、約２５℃から２００℃の範囲内の温度に加熱することによってよい。他の適当な活性化された材料は、ｈＢＮのような層間材料、カルコゲニド、カーボン、炭化物、ＴｉＢ２のようなホウ化物を含むが、これらは、Ｈ結合電気陰性基で機能化されている。Ｈ結合反応物は、また、プロトン化されたゼオライト（ＨＹ）を含んでよい。Ｈ結合は、温度に敏感であり、そのため、実施例においては、Ｈ結合された反応物の温度は、ハイドリノ反応の速度、従って、ＣＩＨＴセルの電圧、電流、及びパワーの１つ、を制御するために制御されている。ＦＴＩＲは、オキシ水酸化物、及び、Ｏに結合されたＨである水素及びＯ−ＨのようなＨ結合種を研究するために他の類似のカソード材料に関して記録されてよい。
【０４０８】
アルカリ水酸化物半電池南濃物を含むセルの実施例において、溶媒は、アルカリ水酸化物を少なくとも部分的に分解するように、少なくともカソード半電池において、添加されてよい。溶媒は、メタノール又はエタノールのようなアルコール又は水のようなＨ結合が可能なものであってよい。セルは、有機溶媒を含む電解質を含んでよい。典型的なセルは、［Ｎａ／セルガード（Ｃｅｌｇａｒｄ）ＬＰ３０／ＮａＯＨ＋Ｈ結合マトリクス又はアルコールのような溶媒］、［Ｌｉ／セルガード（Ｃｅｌｇａｒｄ）ＬＰ３０／ＬｉＯＨ＋Ｈ結合マトリクス又はアルコールのような溶媒］、及び［Ｋ／セルガード（Ｃｅｌｇａｒｄ）ＬＰ３０／ＫＯＨ＋Ｈ結合マトリクス又はアルコールのような溶媒］及び［Ｎａ／セルガード（Ｃｅｌｇａｒｄ）ＬＰ３０／ＮａＯＨ＋メタノール又はエタノール］、［Ｌｉ／セルガード（Ｃｅｌｇａｒｄ）ＬＰ３０／ＬｉＯＨ＋メタノール又はエタノール］、及び［Ｋ／セルガード（Ｃｅｌｇａｒｄ）ＬＰ３０／ＫＯＨ＋メタノール又はエタノール］である。電解質の一部として有機溶媒を持つセルの溶媒は、アルカリ水酸化物を一部分解するように選択されてよい。セルは、１つの半電池から別の半電池へと分解されたアルカリ水酸化物を分離する塩橋を含んでよい。アルカリ水酸化物を少なくとも部分的に分解するために追加される溶媒は、水であってもよい。その代わりとして、アルカリ水酸化物は、放電中に水から形成されてよく、或いは、炭酸塩のような溶質から形成されてもよい。典型的なセルは、［Ｌｉ  ＬＰ３０／Ｌｉ＋ガラス／水］、［Ｌｉ  ＬＰ３０／Ｌｉ＋ガラス  ＬｉＯＨのような水溶性塩基又はＬｉ２ＣＯ３］、［Ｌｉ  ＬＰ３０／ワットマン（Ｗｈａｔｍａｎ）ＧＦ／Ｄガラスファイバーシート／水］、［Ｌｉ  ＬＰ３０／ワットマン（Ｗｈａｔｍａｎ）ＧＦ／Ｄガラスファイバーシート／ＬｉＯＨのような水溶性塩基又はＬｉ２ＣＯ３］、［Ｎａ  ＬＰ３０／Ｎａ＋ガラス／水］、［Ｎａ  ＬＰ３０／Ｎａ＋ガラス／ＮａＯＨのような水溶性塩基又はＮａ２ＣＯ３］、［Ｋ  ＬＰ３０／Ｋ＋ガラス／水］、［Ｋ  ＬＰ３０／Ｋ＋ガラス／ＫＯＨのような水溶性塩基又はＫ２ＣＯ３］である。典型的なタイプのアルカリ水酸化物カソードセル［Ｎａ／ＣＧ２４００＋Ｎａ−ＬＰ４０／ＮａＯＨ］のパフォーマンスはまた、熱的に安定な溶媒が使われるところ、加熱により、高められるかもしれない。
【０４０９】
実施例において、カソード半電池反応物のような半電池反応物の少なくとも１つは、水溶性の酸を含んでよい。典型的なセルは、［Ｌｉ  ＬＰ３０／ワットマン（Ｗｈａｔｍａｎ）ＧＦ／Ｄガラスファイバーシート／ＨＣｌのような水溶性酸］、［Ｎａ  ＬＰ３０／Ｎａ＋ガラス／ＨＣｌのような水溶性酸］、及び［Ｋ  ＬＰ３０／Ｋ＋ガラス／ＨＣｌのような水溶性酸］である。中性、塩基性、及び酸性の電解質又は溶媒のｐＨは、ハイドリノ形成の速度を最適化するように酸又は塩基の追加により調節されてよい。
【０４１０】
別の実施例において、電解質を持たないところ、高い表面積の支持体／水素化物は、Ｎａ＋の還元から表面に形成されるＮａ金属を灯心として機能させるように機能する適当な支持体は、Ｒ−Ｎｉ及びＴｉＣのようなものである。オプションとして、カソード反応物は、水素雰囲気が水素化物を維持するために供給されてよいところ、ＭｇＨ２（ＭＰ３２７℃）のような溶融水素化物を含む。他の実施例において、Ｍ（Ｌｉ又はＫのようなアルカリ金属）は、典型的なセルが、［Ｋ／Ｋ−ＢＡＳＥ／ＫＩ  ＫＯＨ］［Ｋ／Ｋ−ＢＡＳＥ／ＫＯＨ］（Ｋ−ＢＡＳＥ  はカリウムβアルミナ）、［ＬｉＬｉ−ＢＡＳＥ又はＡｌ２Ｏ３／ＬｉＩ  ＬｉＯＨ］［Ｌｉ／Ｌｉ−ＢＡＳＥ又はＡｌ２Ｏ３／ＬｉＯＨ］（Ｌｉ−ＢＡＳＥはリチウムβアルミナ）であるところ、Ｎａを置換する。混合物を含む適当な典型的な溶融水素化物は、融点が５０３℃で約４３＋５７ｍｏｌ％のＮａＨ−ＫＢＨ４と、融点が３９０℃で約６６＋３４ｍｏｌ％のＫＨ−ＫＢＨ４と、融点が３９５℃で約２１＋７９ｍｏｌ％のＮａＨ−ＮａＢＨ４と、融点が１０３℃で約５３＋４７ｍｏｌ％のＫＢＨ４−ＬｉＢＨ４と、融点が２１３℃で約４１．３＋５８．７ｍｏｌ％のＮａＢＨ４−ＬｉＢＨ４と、及び、融点が４５３℃で約３１．８＋６８．２ｍｏｌ％のＫＢＨ４−ＮａＢＨ４と、であり、混合物は、ＬｉＨ、ＮａＨ、又はＫＨのようなアルカリ又はアルカリ土類水素化物を更に含むいかもしれない。他の典型的な水素化物は、Ｍｇ（ＢＨ４）２（ＭＰ２６０℃）及びＣａ（ＢＨ４）２（３６７℃）である。
【０４１１】
一般的な実施例において、触媒として、Ｌｉ、ＮａＨ、Ｋ、又はＨのような触媒を形成し、Ｈを形成する反応は、ハイドリノが形成されるように、Ｈを含む反応物の反応を含む。反応物のＨは、如何なる元素に結合されてよい。適当なＨの源は、他の元素に結合するＨを含み、その結合が大きな双極子モーメントを持つ。結合は、共有性、イオン性、金属性、配位的、三中心的、ファンデルワース的、物理吸着的、化学吸着的、静電的、親水性、撥水性、又は他の結合形式で当該分野で既知のものであってよい。適当な元素は、ホウ素、カーボン、窒素、酸素、ハロゲン、アルミニウム、シリコン、燐、硫黄、セレニウム、及びテルルのような第ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩ、及びＶＩＩ族原子である。反応はＨの交換又は抽出反応を含んでよい。反応は、Ｈを含む反応物の還元反応を含んでよい。反応は、カソードで第１に還元された中間物による還元、又は直接カソード還元を含んでよい。例えば、無機又は有機化合物のＢ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、又はＸ（Ｘ＝ハロゲン）のような原子へ結合するＨは、Ｈ、Ｈ２、及びＭＨの少なくとも１つを形成するアルカリ金属原子Ｍとの反応を被ってもよいが、その反応は更にハイドリノの形成という結果となる。Ｍは、Ｍ＋の移動からカソード半電池において形成されてよい。反応物を含むＨの結合は、ファンデルワース、物理吸着、化学吸着のような如何なる形式でもよい。他の原子へ結合するＨを含む適当な化合物は、ＢｘＨｙ（ｘ及びｙは整数）、Ｈが層間挿入されたカーボン、アセチレンのようなアルキン、１−ノニン（ｎｏｎｙｎｅ）、又はフェニルアセチレン、ＮＨ３ＢＨ３、ＮＨ３、のようなＢＮ−Ｈ基を持つ化合物、第１又は第２アミン、アミド、フタルイミド、フタル酸ヒドラジド、タンパク質のようなポリアミド、尿素又は類似した化合物又は塩、イミド、アミナール又はアセタール、ヘミアミナール、グアニジン又はアルギニンの誘導体のような類似の化合物又は塩化グアニジニウムのようなそれの塩、三アザビシクロデセン、ＭＮＨ２、Ｍ２ＮＨ、ＭＮＨ２ＢＨ３、ＭＮＨＲ（Ｍはアルカリ金属のような金属）（Ｒは有機基）、ジフェニルベンジジン・スルホナート、Ｍ（ＯＨ）ｘ又はＭＯ（ＯＨ）（Ｍはアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、内部遷移金属のような金属）、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、及びエタノールのようなＲＯＨ（Ｒはアルコールの有機基）、エリスリトール（Ｃ４Ｈ１０Ｏ４）、ガラクチトール（ズルシトール）、（２Ｒ、３Ｓ、４Ｒ、５Ｓ）−ヘキサン−１，２，３，４，５，６−ヘキソール、又はポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、又は、シラノール及びケイ酸のようにＳｉＯＨを持つそれら、及びボリン酸のようにＢＯＨ基を持つもの、アルキル・ボリン酸、及びＨ３ＢＯ３又はＨＢＯ２のようなホウ酸を持つものからなる群の少なくとも１つのような類似の化合物、である。他の典型的なＨを含む反応物は、ＲＭＨ（Ｍは第ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、又はＶＩ族元素で、Ｒはアルキル基のような有機）、チオールのようなＲＳＨ、Ｈ２Ｓ、Ｈ２Ｓ２、Ｈ２Ｓｅ、Ｈ２Ｔｅ、ＨＸ（Ｘはハロゲン）、ＭＳＨ、ＭＨＳｅ、ＭＨＴｅ、ＭｘＨｙＸｚ（Ｘ酸性アニオン、Ｍはアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、内部遷移金属、又は希土類金属、及びｘ、ｙ、ｚは整数）、ＡｌＨ３、ＳｉＨ４、ＳｉｘＨｙ、ＳｉｘＨｙＸｚ（Ｘはハロゲン）、ＰＨ３、Ｐ２Ｈ４、ＧｅＨ４、ＧｅｘＨｙ、ＧｅｘＨｙＸｚ（Ｘはハロゲン）、ＡｓＨ３、Ａｓ２Ｈ４、ＳｎＨ４、ＳｂＨ３、及びＢｉＨ３である。典型的なセルは、［Ｍ、Ｍ合金、又はＭの層間挿入化合物／ＢＡＳＥ、又はオレフィン隔離体、有機溶媒、及び塩、又は水溶性の塩電解質／ＢｘＨｙ（ｘ及びｙは整数）、Ｈの層間挿入カーボン、アセチレンのようなアルキン、１−ノニン、又はフェニルアセチレン、ＮＨ３ＢＨ３、ＮＨ３、第１又は第２アミン、アミド、タンパク質のようなポリアミド、尿素、イミド、アミナール又はアミノアセタール、ヘミアミナール、グアニジン又は塩化グアニジニウムのようなそれらの塩又はアルギニンの誘導体のような類似の化合物、三アザビシクロデセン、ＭＮＨ２、Ｍ２ＮＨ、ＭＮＨ２ＢＨ３、ＭＮＨＲ（Ｍはアルカリ金属のような金属）（Ｒは有機基）、ジフェニルベンジジン・スルホナート、Ｍ（ＯＨ）ｘ又はＭＯ（ＯＨ）（Ｍはアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、又は内部遷移金属、又は希土類金属）、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２、及びエタノール又はポリビニルアルコールのようなＲＯＨ（Ｒアルコールの有機基）、又はシラノール及びケイ酸のようにＳｉＯＨを持つそれら、及びボリン酸のようにＢＯＨ基を持つもの、アルキル・ボリン酸、及びＨ３ＢＯ３又はＨＢＯ２のようなホウ酸を持つものからなる群の少なくとも１つのような類似の化合物、Ｈ２Ｓ、Ｈ２Ｓ２、Ｈ２Ｓｅ、Ｈ２Ｔｅ、ＨＸ（Ｘはハロゲン）、ＭＳＨ、ＭＨＳｅ、ＭＨＴｅ、ＭｘＨｙＸｚ（Ｘは酸性アニオン、Ｍはアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、又は内部遷移金属、又は希土類金属、及びｘ、ｙ、ｚは整数）、ＡｌＨ３、ＳｉＨ４、ＳｉｘＨｙ、ＳｉｘＨｙＸｚ（Ｘはハロゲン）、ＰＨ３、Ｐ２Ｈ４、ＧｅＨ４、ＧｅｘＨｙ、ＧｅｘＨｙＸｚ（Ｘはハロゲン）、ＡｓＨ３、Ａｓ２Ｈ４、ＳｎＨ４、ＳｂＨ３、及びＢｉＨ３］、［Ｎａ／ＢＡＳＥ／ポリビニルアルコール］、［Ｎａ又はＫ／オレフィン隔離体及び有機溶媒及び塩／フェニルアセチレン］、［Ｌｉ／セルガード（Ｃｅｌｇａｒｄ）ＬＰ３０／フタルイミド］、及び［Ｌｉ／セルガード（Ｃｅｌｇａｒｄ）ＬＰ３０／フタル酸ヒドラジド］である。
【０４１２】
実施例において、ＯＨ基は、アルコールのような有機ＯＨ基又は酸性基よりも、水酸イオン（ＯＨ−）のような塩基性の無機官能基のようなものであってよい。そして、Ｏに結合される中心原子はより金属性である。
【０４１３】
実施例において、半電池反応物は、アスピリン又はｏ−メトキシフェノールのような内部Ｈ結合を持つ化合物を含む。典型的なセルは、［Ｌｉ／セルガード（Ｃｅｌｇａｒｄ）ＬＰ３０／ｏ−メトキシフェノール］である。実施例において、Ｈ＋、及び、可能性のあるＨＹのような正イオンを含むアルカリ金属イオン、を備えるケイ酸塩のような周期的にＨ結合する化合物が、少なくとも半電池反応物にある。他の周期的なＨ結合化合物は、セリン、スレオニン、及びアルギニンのようなタンパク質、ＤＮＡ、ポリリン酸エステル、及び氷を含む。実施例において、セルは、水の溶融温度未満でオペレーションされ、氷がプロトン導体を含む。典型的なセルは、［Ｐｔ／Ｃ（Ｈ２）／ナフィオン／氷メチレンブルー］、［Ｐｔ／Ｃ（Ｈ２）／ナフィオン／氷アントラキノン］、及び［Ｐｔ／Ｃ（Ｈ２）／ナフィオン／氷ポリチオフェン又はポリピロール］である。（記号「／」はセルのコンパートメントを指定するために使用され、また、適切であるなら、Ｐｔ／ＣについてＰｔがカーボンの上のように「上に（ｏｎ）」を指定するように使用される。従って、本開示において、「上に（ｏｎ）」は、記号／無しにであるかもしれず、ＰｔＣが例えばＰｔがカーボンの上にあることを意味することは当業者にとって内在することである。）
【０４１４】
反応物のＨは、希土類金属、遷移金属、内部遷移金属、アルカリ又はアルカリ土類金属のような金属に結合されてよい。Ｈ反応物は水素化物を含んでよい。水素化物は金属水素化物であってよい。典型的な反応において、Ｈは、Ｍ＋  Ｈ−を形成するように金属水素化物のような水素化物から抽出されるが、Ｍ＋は電解質のそれのような対イオンであり、Ｈ−はアノードへ移動し、Ｈに酸化され、そして、本開示のそれらのようにアクセプターと反応する。
【０４１５】
Ｈ反応物のＨは、金属ハロゲン化物のような金属塩のようなイオン性金属化合物を含む別の反応物と交換を被ってもよい。反応は、水素化物−ハロゲン化物交換反応を含んでよい。典型的な水素化物−ハロゲン化物交換反応は、本開示において与えられる。セルは、ハロゲンガス、液体又は固体、ハロゲン化塩橋、及び、アノード半電池において金属ハロゲン化物のような水素化物のようなカソード半電池におけるハロゲン化物の源を含んでよい。ハロゲン化物は、カソード半電池で形成されるかもしれず、塩橋を通して移動し、アノード半電池で酸化されるようになり、金属水素化物と反応して金属ハロゲン化物及びＨ原子及びＨ２ガスを形成するが、ここで、ハイドリノが、ハロゲン化物−水素化物交換反応の間で、形成される。典型的なセルは、［Ｉ２（ｓ）のようなハロゲン／ＡｇＩのようなハロゲン化合物塩橋／ＭｎＨ２のような金属水素化物］、［Ｂｒ２（ｌ）／ＡｇＢｒ／ＥｕＨ２のような金属水素化物］、及び［Ｃｌ２（ｇ）／ＡｇＣｌ／ＳｒＨ２］である。
【０４１６】
実施例において、セルは、Ｎａ＋イオンの源、Ｎａ＋イオンを選択的に輸送する媒体、及び、Ｎａ＋イオンのための受け入れ先、及びＮａＨ触媒及びハイドリノを形成するためのＨの源を含む。Ｈの源は、金属水素化物のような水素化物であってよい。適当な金属水素化物は、希土類、遷移金属、内部遷移金属、アルカリ、アルカリ土類金属水素化物、及び、Ｂ及びＡｌのような元素の他の水素化物である。セルは、Ｎａ層間挿入化合物、窒化物、又は、カルコゲニドのようなＮａ源アノードと、電解質、隔離体（セパレータ）、及び塩橋のうちの少なくとも１つと、希土類水素化物、Ｒ−Ｎｉ又はＴｉＨ２のような遷移金属水素化物、ＺｒＨ２、のような内部遷移金属水素化物、のような金属水素化物、活性炭のような水素化されたカーボンのような水素化されたマトリクス材料、金属酸化物のようなＮａの層間挿入化合物又はＮａＣｏＯ２、又はＮａＦｅＰＯ４、又は他のカルコゲニドのような金属オキシアニオン、のうちの少なくとも１つを含むカソードと、を含んでよい。典型的なナトリウムカソード材料は、ＮａｘＷＯ３、ＮａｘＶ２Ｏ５、ＮａＣｏＯ２、ＮａＦｅＰＯ４、ＮａＭｎ２Ｏ４、ＮａＮｉＯ２、Ｎａ２ＦｅＰＯ４Ｆ、ＮａＶ２Ｏ５、Ｎａ２Ｆｅ１−ｘＭｎｘＰＯ４Ｆ、Ｎａｘ［Ｎａ０．３３Ｔｉ１．６７Ｏ４］、又はＮａ４Ｔｉ５Ｏ１２、そして、ＮａＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２、Ｎａ（ＮａａＮｉｘＣｏｙＭｎｚ）Ｏ２、及びＮａＴｉ２Ｏ４のようなＮｉ−Ｍｎ−Ｃｏ酸化物のような層状の遷移金属酸化物、のような酸化物を含むＮａの受け入れ先である。典型的なナトリウムアノード材料は、グラファイト（ＮａＣ６）、硬質炭素（ＮａＣ６）、チタン酸塩（Ｎａ４Ｔｉ５Ｏ１２）、Ｓｉ（Ｎａ４．４Ｓｉ）、及びＧｅ（Ｎａ４．４Ｇｅ）のようなＮａの源である。典型的なセルは、［ＮａＣ／１：１炭酸ジメチル中の１ＭのＮａＰＦ６電解質溶液で飽和したポリプロピレン膜／エチレン・カーボネート／ＮａＣｏＯ２  Ｒ−Ｎｉ］である。電解質は、低融点塩であってよく、好ましくは、ＮａＩ（６６０℃）、ＮａＡｌＣｌ４（１６０℃）、ＮａＡｌＦ４、及び、ＮａＭＸ４と同じクラスの化合物のようなＮａ塩であり、ここで、Ｍは金属、Ｘは、ＮａＸよりも安定な１つのような金属ハロゲン化物を持つハロゲン化物である。半電池反応混合物の少なくとも１つは、Ｒ−Ｎｉ又はＴｉＣのような炭化物のような支持体を更に含んでよい。典型的なセルは、［Ｎａ／ナトリウムβアルミナ／ＮａＡｌＣｌ４  ＴｉＣ  ＴｉＨ２、ＺｒＨ２又はＬａＨ２のようなＭＨ２］である。他の実施例において、ＫはＮａを置換する。実施例において、Ｎａのようなアルカリ金属は、ＭがＭＡｌＣｌ４のような如何なる反応性の電解質を収縮させることを防止するように、多孔性の金属水素化物のような多孔性の材料においてＭ＋の還元により形成される。
【０４１７】
本開示の他の実施例において、アルカリ金属は、別のものを置換してよい。例えば、アルカリ金属を含むアノードは、異なるアルカリ金属が適当な半電池反応物であるところ、Ｌｉ３Ｍｇ、Ｋ３Ｍｇ、及びＮａ３Ｍｇのうちの１つのような合金であってよい。
【０４１８】
別の実施例において、ＮａベースのＣＩＨＴセルは、カソード、アノード、及び電解質を含み、少なくとも１つの要素が、水素又は水素の源を含む。１つの実施例において、カソードは、可逆なインターカレーション（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）ディインターカレーション（ｄｅｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）材料のような、電気化学的に活性なナトリウムベースの材料を含む。その材料はまた、充電及び放電の間にキャパシタ材料として機能する種を含む。適当なＮａ可逆なインターカレーション（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）ディインターカレーション（ｄｅｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）材料は、遷移金属酸化物、硫化物、リン化物、及び、フッ化物を含む。その材料は、充電時にディインターカレーションされる（ｄｅｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄ）かもしれない、そして、電気分解のような方法によって更に交換されるかもしれない、Ｎａ又はＬｉのようなアルカリ金属を含んでよい。米国特許第７，７５９，００８Ｂ２号（２０１０年７月２０日）の電気化学的に活性なナトリウムベースの材料は、ここに参照され組み込まれる。ナトリウムベースの活性な材料は、第一に、一般的な式ＡａＭｂ（ＸＹ４）ｃＺｄの化合物から選択されるナトリウム金属リン酸塩である。
ここで、
ｉ．Ａはナトリウム及び他のアルカリ金属とナトリウムの混合物からなる群から選択される。そして、０＜ａ≦９である。
ｉｉ．Ｍは、より高い原子価の状態へとの酸化を被ることができる少なくとも１つの金属を含む、１以上の金属を含む。そして、１≦ｂ≦３である。
ｉｉｉ．ＸＹ４は、Ｘ’Ｏ４−ｘＹ’ｘ、Ｘ’Ｏ４−ｙＹ’２ｙ、Ｘ’’Ｓ４、及びそれらの混合物からなる群から選択されるが、Ｘ’は、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓ、及びそれらの混合物であり、Ｘ’’は、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、及びそれらの混合物であり、Ｙ’Ｓはハロゲンである。そして、０≦ｘ＜３及び０＜ｙ＜４及び０＜ｃ≦３である。
ｉｖ．ＺはＯＨ、ハロゲン、又はそれらの混合物であり、０≦ｄ≦６であり、Ｍ、Ｘ、Ｙ、Ｚ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｘ、及びｙは、化合物の電気的中性を維持できるように選択される。
好ましいナトリウム含有活性材料の非限定的な例は、ＮａＶＰＯ４Ｆ、Ｎａ１＋ｙＶＰＯ４Ｆ１＋ｙ、ＮａＶＯＰＯ４、Ｎａ３Ｖ２（ＰＯ４）２Ｆ３、Ｎａ３Ｖ２（ＰＯ４）３、ＮａＦｅＰＯ４、ＮａＦｅｘＭｇ１−ｘＰＯ４、Ｎａ２ＦｅＰＯ４Ｆ、及びそれらの組合せを含み、ここで、０＜ｘ＜１であり、−０．２≦ｙ≦０．５である。もう一つの好ましい活性材料は、一般的な式Ｌｉ１−ｚＮａｚＶＰＯ４Ｆで表され、０＜ｚ＜１である。バナジウム（Ｖ）に加えて、種々の遷移金属及び非遷移金属元素は、個々に使用されることができ、或いは、ナトリウムベースの活性材料を準備するために組合せて使用されることができる。実施例において、Ｈは、電気化学的に活性なナトリウムベースの材料のＮａ又はＬｉを部分的に置換する。カソード、アノード、又は電解質の少なくとも１つは、Ｈ又はＨ源を更に含む。セル設計は、ＮａがＬｉに置き換わる電気化学的に活性なリチウムベースの材料を持つＣＩＨＴセルのそれであってよく、リチウムベースのセルの対応するそれらを置換する、これらの電気化学的に活性なナトリウムベースの材料を更に含んでよい。他の実施例において、Ｌｉ又はＫのような別のアルカリ金属がＮａに置き換わってもよい。
【０４１９】
アノードは、Ｎａ／カーボンを含んでよく、ここで、電解質は、ＮａＣｌＯ４のような無機Ｎａ化合物及びＥＣ：ＤＥＣ、ＰＣ：ＤＭＣ、又はＰＣ：ＶＣのような有機溶媒を含んでよい。電解質は、固体電解質ＮＡＳＩＣＯＮ（Ｎａ３Ｚｒ２Ｓｉ２ＰＯ１２）を含んでよい。ナトリウムＣＩＨＴセルは、［Ｎａ又はＮａＣ／Ｎａ３Ｚｒ２Ｓｉ２ＰＯ１２／Ｎａ３Ｖ２（ＰＯ４）３］及び［Ｎａ３Ｖ２（ＰＯ４）３／Ｎａ３Ｚｒ２Ｓｉ２ＰＯ１２／Ｎａ３Ｖ２（ＰＯ４）３］を含んでよい。
【０４２０】
実施例において、Ｎａはアノード反応物として及びカソード半電池の電解質として機能してよいが、ここで、カソード半電池の別の溶融元素又は化合物との混合のために、Ｎａ濃度勾配が存在してよい。セルは、更に、水素化物カソード反応物のようなＨの源を含み、更に支持体を含んでよい。ベータアルミナ固体電解質（ＢＡＳＥ）のような塩橋を通してであるかもしれない移動性のイオンとしてＮａ＋を持つ典型的な濃度セルは、［Ｎａ／ＢＡＳＥ／Ｉｎ、Ｇａ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｐ、Ｓ、Ｉ、Ｓｅ、Ｂｉ、及びＡｓ、の少なくとも１つ、水素化物のようなＨ源、及びオプションとして支持体のような他の溶融元素又は化合物のためアノード半電池でのより低い濃度でのＮａ］である。
【０４２１】
他の実施例において、カソード材料は、Ｈ又はＨ＋によって置換されるＮａ又はＮａ＋のようなアルカリ金属又はイオンのような種を層間挿入するインターカレーション化合物である。化合物は、層間挿入されたＨを含んでよい。化合物は、ＨＣｏＯ２とも表されるＣｏＯ（ＯＨ）のようなＨによってＮａが少なくとも部分的に置換されたＮａＣｏＯ２のような層状の酸化物化合物を含んでよい。カソード半電池化合物は、層間挿入されたＨによって置換されたＮａのような少なくとも幾らかの層間挿入されたアルカリ金属を持つＮａＣｏＯ２又はＮａＮｉＯ２のような層状の酸化物のような層状のカルコゲニドのような層状の化合物であってよい。実施例において、少なくともあるＨ及び可能性のあるあるＮａは、充電されるカソード材料の層間挿入された種であり、Ｎａは、放電の間に、層間挿入する。Ｎａの少なくとも幾らかを置換するＨを持つ適当なインターカレーション化合物は、本開示のそれらのようなＬｉ又はＮａイオン電池のアノード又はカソードを含むそれらである。Ｎａを置換するＨ又はＨｘＮａｙを含むインターカレーション化合物の適当な典型的なものは、Ｎａグラファイト、ＮａｘＷＯ３、ＮａｘＶ２Ｏ５、ＮａＣｏＯ２、ＮａＦｅＰＯ４、ＮａＭｎ２Ｏ４、ＮａＮｉＯ２、Ｎａ２ＦｅＰＯ４Ｆ、ＮａＭｎＰＯ４、ＶＯＰＯ４システム、ＮａＶ２Ｏ５、ＮａＭｇＳＯ４Ｆ、ＮａＭＳＯ４Ｆ（Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、遷移金属）、ＮａＭＰＯ４Ｆ（Ｍ＝Ｆｅ、Ｔｉ）、Ｎａｘ［Ｎａ０．３３Ｔｉ１．６７Ｏ４］、又はＮａ４Ｔｉ５Ｏ１２、ＮａＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２のようなＮｉ−Ｍｎ−Ｃｏ酸化物のような層状の遷移金属酸化物、及びＮａ（ＮａａＮｉｘＣｏｙＭｎｚ）Ｏ２、及びＮａＴｉ２Ｏ４、及び、遷移金属酸化物、硫化物、リン酸塩、フッ化物を含むＮａ可逆なインターカレーション（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）ディインターカレーション（ｄｅｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）材料のような本開示の他のＮａ層状のカルコゲニド及びインターカレーション材料である。他の適当なインターカレーション化合物は、ＡｌＯ（ＯＨ）、ＳｃＯ（ＯＨ）、ＹＯ（ＯＨ）、ＶＯ（ＯＨ）、ＣｒＯ（ＯＨ）、ＭｎＯ（ＯＨ）（α−ＭｎＯ（ＯＨ）グラウト鉱（ｇｒｏｕｔｉｔｅ）及びγ−ＭｎＯ（ＯＨ）マンガナイト（ｍａｎｇａｎｉｔｅ））、ＦｅＯ（ＯＨ）、ＣｏＯ（ＯＨ）、ＮｉＯ（ＯＨ）、ＲｈＯ（ＯＨ）、ＧａＯ（ＯＨ）、ＩｎＯ（ＯＨ）、Ｎｉ１／２Ｃｏ１／２Ｏ（ＯＨ）、及びＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ（ＯＨ）である。典型的なセルは、［ＮａＣ又はＮａ３ＭｇのようなＮａ合金やＮａのようなＮａ源／共晶塩、ＮａＰＦ６を持つＬＰ４０のような有機電解質、イオン性液体又はＢＡＳＥ又はＮＡＳＩＣＯＮのような固体ナトリウム電解質／ＨｘＮａｙを含むインターカレーション化合物又は、Ｎａグラファイト、ＮａｘＷＯ３、ＮａｘＶ２Ｏ５、ＮａＣｏＯ２、ＮａＦｅＰＯ４、ＮａＭｎ２Ｏ４、ＮａＮｉＯ２、Ｎａ２ＦｅＰＯ４Ｆ、ＮａＭｎＰＯ４、ＶＯＰＯ４システム、ＮａＶ２Ｏ５、ＮａＭｇＳＯ４Ｆ、ＮａＭＳＯ４Ｆ（Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、遷移金属）、ＮａＭＰＯ４Ｆ（Ｍ＝Ｆｅ、Ｔｉ）、Ｎａｘ［Ｎａ０．３３Ｔｉ１．６７Ｏ４］、又はＮａ４��ｉ５Ｏ１２の群内でＨ置換するもの、ＮａＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２のようなＮｉ−Ｍｎ−Ｃｏ酸化物のような層状の遷移金属酸化物、及び、Ｎａ（ＮａａＮｉｘＣｏｙＭｎｚ）Ｏ２、及びＮａＴｉ２Ｏ４、及び、遷移金属酸化物、硫化物、リン酸塩、及びフッ化物を含むＮａ可逆なインターカレーション（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）ディインターカレーション（ｄｅｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）材料のような本開示の他のＮａ層状のカルコゲニド及びインターカレーション材料］及び［ＮａＣ又はＮａ３ＭｇのようなＮａ合金やＮａのようなＮａ源／共晶塩、ＮａＰＦ６を持つＬＰ４０のような有機電解質、イオン性液体又はＢＡＳＥ又はＮＡＳＩＣＯＮのような固体ナトリウム電解質／ＡｌＯ（ＯＨ）、ＳｃＯ（ＯＨ）、ＹＯ（ＯＨ）、ＶＯ（ＯＨ）、ＣｒＯ（ＯＨ）、ＭｎＯ（ＯＨ）（α−ＭｎＯ（ＯＨ）グラウト鉱（ｇｒｏｕｔｉｔｅ）及びγ−ＭｎＯ（ＯＨ）マンガナイト（ｍａｎｇａｎｉｔｅ））、ＦｅＯ（ＯＨ）、ＣｏＯ（ＯＨ）、ＮｉＯ（ＯＨ）、ＲｈＯ（ＯＨ）、ＧａＯ（ＯＨ）、ＩｎＯ（ＯＨ）、Ｎｉ１／２Ｃｏ１／２Ｏ（ＯＨ）、及びＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ（ＯＨ）からなる群の少なくとも１つ］である。他のアルカリ金属は、ＫのようなＮａを置換するかもしれない。
【０４２２】
実施例において、カソード反応物と更に可能な如何なる反応から及び移動性のイオンの還元から形成されるカソード生成物は、電気分解技術だけでなく、非電気分解によって再生されてよい。生成物は、反応混合物に対する本開示の方法によってアノード開始材料へと再生されてよい。例えば、移動性のイオンの元素を含む生成物は、物理的に又は熱的に分離され、再生されて、アノードに戻されてよい。分離は、水素化物の熱的な分解に、及び、還元された移動性のイオンである金属の蒸発によってもよい。移動性のイオンのカソード生成物はまた、分離され、開始反応物を形成するようにアノード生成物と反応してもよい。カソード反応物の水素化物は、水素を追加することにより再生されてよく、水素化物は、開始水素化物から必要な対応するカソード反応生成物の分離に続く分離反応チャンバーにおいて形成されてよい。同様に、如何なる他のカソード開始反応物も、分離及び化学的な合成ステップにより、その場所で、或いは反応物を形成する分離した容器の中で、再生されてよい。
【０４２３】
ＣＩＨＴセルの実施例において、別のカチオンが可動性イオンとしてＮａ＋を置換する。可動性イオンは、ＮａＨ、Ｋ、Ｌｉ、Ｓｒ＋、又はＢａＨのような、触媒又は触媒源を形成するようにカソードで還元される。電解質は、対応する可動性イオンと同様に複合されるベータアルミナ又はβ”−アルミナ（ベータプライム−プライムアルミナ）を含んでよい。このようにして、固体電解質は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｓｒ２＋、及びＢａ２＋の少なくとも１つと錯体化されるＡｌ２Ｏ３を含んでよい。電解質又は塩橋は、Ｋ＋ガラスのような含浸ガラスであってよい。可動性イオンとしてＨ＋を備える実施例において、Ｈ＋はカソードでＨに還元され、ハイドリノへの触媒反応のための原子状水素の源として機能する。一般的な実施例において、アノードコンパートメントは、アルカリ金属を含み、固体電解質は、ベータアルミナに対して複合される対応する移動性の金属イオンを含み、そして、カソードコンパートメントは、水素化物又はＨ２のような水素の源を含む。移動性の金属イオンは、カソードで金属に還元されてよい。金属から形成される水素化物又は金属は、触媒又は触媒の源であってよい。ハイドリノは、触媒及び水素の反応によって形成される。セルは、好ましい導電性を提供する温度範囲でオペレーションされてよい。妥当なオペレーション温度範囲は２５０℃から３００℃である。他の典型的なナトリウムイオン導電性塩橋は、ＮＡＳＩＣＯＮ（Ｎａ３Ｚｒ２Ｓｉ２ＰＯ１２）及びＮａｘＷＯ３である。他の実施例において、Ｌｉ又はＫのような別の金属は、Ｎａを置換してよい。実施例において、塩橋、カソードコンパートメント、及びアノードコンパートメント、のようなセルコンパートメントの少なくとも１つは、与えられる種に対して選択的に透過性があるコーティングを含む。例は、ＯＨ−に対して選択的に透過的な酸化ジルコニウムコーティングである。反応物は、それらが選択的に透過可能な種と選択的に反応するように、そのようなコーティングにおいてカプセルに入れられたマイクロ−粒子を含んでよい。リチウム固体電解質又は塩橋は、ＬｉＢＨ４−ＬｉＸ（Ｘ＝ハライド）のようなハライド安定化ＬｉＢＨ４、Ｌｉ＋含浸Ａｌ２Ｏ３（Ｌｉ−β−アルミナ）、Ｌｉ２Ｓベースガラス、Ｌｉ０．２９＋ｄＬａ０．５７ＴｉＯ３（ｄ＝０から０．１４）、Ｌａ０．５１Ｌｉ０．３４ＴｉＯ２．９４、Ｌｉ９ＡｌＳｉＯ８、Ｌｉ１４ＺｎＧｅ４Ｏ１６（ＬＩＳＩＣＯＮ）、ＬｉｘＭ１−ｙＭ’ｙＳ４（Ｍ＝Ｓｉ、Ｇｅ、及びＭ’＝Ｐ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｓｂ）（チオ（ｔｈｉｏ）−ＬＩＳＩＣＯＮ）、Ｌｉ２．６８ＰＯ３．７３Ｎ０．１４（ＬＩＰＯＮ）、Ｌｉ５Ｌａ３Ｔａ２Ｏ１２、Ｌｉ１．３Ａｌ０．３Ｔｉ１．７（ＰＯ４）３、ＬｉＭ２（ＰＯ４）３、ＭＩＶ＝Ｇｅ、Ｔｉ、Ｈｆ、及びＺｒ、Ｌｉ１＋ｘＴｉ２（ＰＯ４）３（０≦ｘ≦２）ＬｉＮｂＯ３、ケイ酸リチウム、アルミン酸リチウム、リチウム・アルミノケイ酸塩、固体ポリマー又はジェル、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）、Ｌｉ３Ｎ、Ｌｉ３Ｐ、、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、酸化リン（Ｐ２Ｏ５）、酸化ケイ素アルミニウム（ｓｉｌｉｃｏｎ  ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｏｘｉｄｅ）、及び、それらの固溶体、及び、当該技術分野において知られる他のもの、であるかもしれない。典型的なセルは、［Ｌｉ／Ｌｉ固体電解質／Ｒ−Ｎｉ］である。
【０４２４】
一種の水素化物交換反応において、水素化物交換反応は、ＬｉＨ、ＫＨ、又はＮａＨ若しくはＢａＨのようなアルカリ水素化物のような触媒又は触媒源のそれら以外の水素化物の還元を含んでよい。水素化物イオンは、遷移状態の非常にイオン化触媒カチオンを安定させる。異なる水素化物の目的は、遷移状態とハイドリノをつくる進行方向でより大きな程度まで進行することを反応に強いることである。適当な異なる水素化物は、ＢａＨ及びＭｇＨ２のようなアルカリ土類水素化物、ＫＨまたはＮａＨによるＬｉＨのような異なるアルカリ水素化物、ＴｉＨ２のような遷移金属水素化物とＥｕＨ２、ＧｄＨ２、及びＬａＨ２のような希土類元素水素化物である。
【０４２５】
実施例において、触媒作用反応が起こらないように、電子と触媒イオンは遷移状態で再結合する。水素化物イオンのようなイオン化触媒への対イオンの外部の供給は、イオン化触媒（例えばＮａ２＋またはＫ３＋）の触媒作用と形成を容易にする。これは、ＴｉＣと任意に還元剤（例えばアルカリ土類金属またはＭｇＨ２または水素化物イオンの他の源のようなその水素化物）のような導電性支持体の反応混合物の成分によって、さらに促進性である。このように、ＣＩＨＴセルはバッテリーとして作動するかもしれなくて、要求に応じて、負荷がアノード・コンパートメントからの電子の流れとカソード・コンパートメントから対イオンの流れのために回路を完成する変動負荷へ、パワーを供給するかもしれない。さらにまた、電子と対イオンの少なくとも１つのためのそのような回路は、実施例でハイドリノ反応の速度を高める。
【０４２６】
図１８に関して、燃料電池４００はカソード４０５、アノード４１０によるアノード・コンパートメント４０２、塩橋４２０、ハイドリノ反応物と水素の源でカソード・コンパートメント４０１から成る。アノード・コンパートメント反応物は触媒またはＬｉＨ、ＮａＨ、ＢａｈまたはＫＨのような水素の触媒と水素または源の源から成るかもしれなくて、ＴｉＣのような支持体とアルカリ土類金属とその水素化物（例えばＭｇとＭｇＨ２とアルカリ金属とＬｉとＬｉＨのようなその水素化物）の少なくとも１つのような還元剤の一つ以上を更に含むかもしれない。カソード・コンパートメント反応物は、ハロゲン化物または水素化物のような陰イオンのような交換できる種の源から成るかもしれない。適当な反応物は、金属水素化物（例えばアルカリ土類またはアルカリ金属水素化物（例えば、ＭｇＨ２、ＢａＨ、及びＬｉＨ））である。ＭｇとＬｉのような対応する金属は、カソード・コンパートメントに存在するかもしれない。
【０４２７】
塩橋は、陰イオン導電性膜及び／又は陰イオン導体を含んでよい。塩橋はカチオンを導通する。塩橋は、アルミン酸ナトリウム、ランタニド・ホウ化物（ＭＢ６のようなもの、Ｍはランタニド）、又はアルカリ土類ホウ化物（ＭＢ６のようなもの、Ｍはランタニド）のような触媒のカチオンで飽和されたそれのようなゼオライト又はアルミナから形成されてよい。反応物又はセル要素は、酸化物であってよい。酸化物における電気化学種は、酸化物イオン又はプロトンであってよい。塩橋は、酸化物イオンを導通してよい。酸化物導体の典型的な例は、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、ガドリニア（ｇａｄｏｌｉｎｉａ）ドープされたセリア（ＣＧＯ）、ランタンガレート（ｌａｎｔｈａｎｕｍ  ｇａｌｌａｔｅ）、ＢｉＣｕＶＯｘのようなビスマス銅バナジウム酸化物である。Ｌａ１−ｘＳｒｘＣｏｙＯ３−ｄのようなあるペロブスカイト材料はまた、混合酸化物及び電子伝導性を示す。ドープされたバリウムセレート（ｂａｒｉｕｍ  ｃｅｒａｔｅｓ）及びジルコン酸塩は、よいプロトン導体であり、又は、プロトン化された酸化物イオンの導体である。Ｈ＋の導体は、ストロンチウムセリウムイットリウムニオブ酸化物のようなＳｒＣｅＯ３−タイプのプロトン導体であるかもしれない。ＨｘＷＯ３は、別の妥当なプロトン導体である。ナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ）、類似の膜、及び関係する化合物はまた、妥当なプロトン導体であり、更に、Ｎａ＋又はＬｉ＋導体のようなカチオン導体として機能するかもしれない。プロトン導体は、有機電解質を持つセルに対するプロトン導体塩橋として機能するかもしれないＳＳのような金属メッシュの上のＨＣｌ−ＬｉＣｌ−ＫＣｌ溶融塩電解質の固体フィルムを含むかもしれない。カチオン電解質は、対応するイオン導体を形成するナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ）との交換を被るかもしれない。プロトン導体は、ナフィオンのようなイオン性の液体ベースの複合材膜のような無水ポリマー、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロ−メタンスルホン酸（１−ｅｔｈｙｌ−３−ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ｔｒｉｆｌｕｏｒｏ−ｍｅｔｈａｎｅｓｕｌｐｈｏｎａｔｅ）及び１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸塩（１−ｅｔｈｙｌ−３−ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｂｏｒａｔｅ）のようなイオン性の液体、又は、ナフィオンとまた混合されるかもしれず、更に、ＢＮナノ粒子のような無機電子−欠乏化合物のようなものをドープされるかもしれない、ポリ−［（１−（４，４’−ジフェニルエーテル）−５−オキシベンゾイミダゾール）−ベンゾイミダゾール］（ｐｏｌｙ−［（１−（４，４’−ｄｉｐｈｅｎｙｌｅｔｈｅｒ）−５−ｏｘｙｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ）−ｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ］）のようなベンズイミダゾール部分を含むそれのようなプロトンドナー及びアクセプター基を含むポリマーであるかもしれない。
【０４２８】
他の実施例において、１以上の数の他のイオンであって本分野で当業者に既知のものは、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ａｇ＋、Ｆ−、Ｃｌ−、及びＮ３−のような固体内において可動性があるかもしれない。これらのイオンのいずれをも使用する対応するよい電解質は、Ｌｉ３Ｎ、Ｎａ−β−Ａｌ２Ｏ３、ＡｇＩ、ＰｂＦ２、及びＳｒＣｌ２である。アルカリ塩がドープされたポリエチレンオキシド又は類似のポリマーは、Ｌｉ＋のようなアルカリ金属イオンを移動するための電解質／隔離体として機能するかもしれない。実施例において、塩橋は、分離する面のにおいてのような特定の位置において冷却されることにより形成されるセルの固化した溶融塩電解質を含む。冷却は、多孔性の金属プレートのような熱導電体のようなヒートシンクを用いることにより、達成できるかもしれない。追加的に、アルカリ及びアルカリ土類水素化物、ハロゲン化物、及び混合物は、水素化物イオンＨ−のよい導体である。適当な混合物は、共晶溶融塩を含む。塩橋は水素化物から成るかもしれなくて、水素化物イオンを選択的に導通するかもしれない。水素化物は、熱的に非常に安定であってよい。それらの高い融点と熱的分解温度のために、適当な水素化物は、リチウム（カルシウム、ストロンチウムとバリウム）のそれらのような塩類似水素化物とＥｕ（Ｇｄ）のような希土類金属のそれらのような金属水素化物とＬａである。後者の場合、Ｈまたは陽子は、表面で、Ｈ−から、または、それに変換で金属を通して広まるかもしれない。塩橋は、ＣａＣｌ２−ＣａＨ２．のような水素化物イオン導電性の固体電解質であるかもしれない。適当な水素化物イオン導電性の固体電解質は、ＣａＣｌ２−ＣａＨ２（５から７．５ｍｏｌ％）及びＣａＣｌ２−ＬｉＣｌ−ＣａＨ２である。Ｈ−導電性塩橋を含む典型的なセルは、［Ｌｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨのような共晶塩／ＣａＣｌ２−ＣａＨ２／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨのような共晶塩／Ｆｅ（Ｈ２）］及び［Ｌｉ又はＬｉ合金／ＣａＣｌ２−ＣａＨ２／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨのような共晶塩／Ｆｅ（Ｈ２）］である。
【０４２９】
カソードとアノードは、電気導体であるかもしれない。導体は支持体であるかもしれなくて、各々を負荷に接続するカソードとアノードの各々のために、リードを更に含むかもしれない。リードは、導体である。適当な導体は、金属、炭素、炭化物またはホウ化物である。適当な金属は、遷移金属、ステンレス鋼、貴金属、内部の遷移金属（例えばＡｇ）、アルカリ金属、アルカリ土類金属、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＰｂとＴｅである。
【０４３０】
セルは、固体の、融解の、又は液体のセルから成るかもしれない。後者は、溶媒を含んでよい。カソード・セル反応物、アノード・セル反応物、塩橋とセルコンパートメントのそれらのような少なくとも１つの反応物またはセル成分の望ましい状態または特性を成し遂げるために、動作条件は制御されるかもしれない。適当な状態は固体で、液体で、ガス状である、そして、適当な特性は、イオンと電子への導電性、物性、混和性、拡散速度、及び反応度である。１つ以上の反応物が溶融状態で維持される場合には、コンパートメントの熱は反応物融点を越えるために制御されるかもしれない。Ｍｇ、ＭｇＨ２、Ｋ、ＫＨ、Ｎａ、ＮａＨ、Ｌｉ、及びＬｉＨの例示的な融点はそれぞれ、６５０℃、３２７℃、６３．５℃、６１９℃、９７．８℃、４２５℃、１８０．５℃、及び６８８．７℃である。熱は、水素からハイドリノへとの触媒作用からかもしれない。あるいは、酸化剤や還元剤反応物は、燃料電池の内部抵抗によって、または、外部ヒーター４５０で供給熱量で熱している。実施例に、当業者に知られている伝導性で照射性熱損失のための断熱剤で満たされた板金ジャケットのような二重−壁の空にされたジャケットを含むことで、ＣＩＨＴセルは絶縁体によって囲まれる。実施例において、構成は、熱を保持するように、体積対表面積の理想的な比率を提供する直円柱スタックのような熱の熱力学的に効率的なリテーナーである。実施例において、カソード及びアノード・コンパートメントの少なくとも１つの反応物は、溶媒によって少なくとも部分的に溶媒和される。溶媒は、アルカリ金属のような触媒又は触媒源、及び、ＬｉＨ、Ｌｉ  ＮａＨ、Ｎａ、ＫＨ、Ｋ、ＢａＨ、及び  Ｂａのような水素化物を溶解するかもしれない。適当な溶媒は、有機溶剤のセクション、及び、無機溶媒のセクションにおいて、開示されたそれらである。アルカリ金属を溶かす適当な溶媒は、ヘキサメチルホスホルアミド（ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｐｈｏｓｐｈｏｒａｍｉｄｅ）（ＯＰ（Ｎ（ＣＨ３）２）３、アンモニア、アミン、エーテル、錯体生成溶媒、クラウンエーテル、及び、クリプタンド、そして、クラウンエーテル又はクリプタンドの添加のあるＴＨＦのようなアミド又はエーテルのような溶媒である。
【０４３１】
少なくとも１つのコンパートメントに水素を測定して、はこんで、制御するために、燃料電池は少なくとも１つの水素システム４６０、４６１、４３０と４３１を更に含むかもしれない。水素系はポンプ、少なくとも１つの値、１台の圧力計とリーダーから成るかもしれなくて、カソードとアノード・コンパートメントの少なくとも１つに水素を供給するために、システムを制御するかもしれない。水素システムは、１つのコンパートメントからもう一つのコンパートメントまで水素をリサイクルするかもしれない。実施例において、水素システムは、アノード・コンパートメントからカソード・コンパートメントまでＨ２ガスをリサイクルする。リサイクルは、能動的であっても、受動的であってもよい。前者の場合、Ｈ２は作動の間、アノードからカソード・コンパートメントまでポンプで圧送されるかもしれない、そして、後者の場合、Ｈ２は分散するかもしれないか、式（１９９−２００）の反応によって作動の間、アノード・コンパートメントに圧力の集積によりアノードからカソード・コンパートメントへと流れるかもしれない。
【０４３２】
生成物は、カソードまたはアノード・コンパートメントで再生されるかもしれない。本開示の再生化学作用のどれでも最初の反応物を再生させるために適用されるかもしれないリジェネレーターに、生成物は送られるかもしれない。ハイドリノ反応を受けているセルは、熱を反応物の再生を受けているセルに提供するかもしれない。
【０４３３】
実施例において、燃料電池は、コンパートメント間の塩橋、各々がアノード及びカソードを含有するアノード及びカソード・コンパートメントを含む。コンパートメントは、不活発な非導電性セル壁を含むかもしれない。妥当な容器材料は、ＳｉＣ、Ｂ４Ｃ、ＢＣ３又はＴｉＮのような炭化物及び窒化物であり、或いは、内面にＳｉＣ、Ｂ４Ｃ、ＢＣ３、又はＴｉＮのような炭化物及び窒化物をコーティングしたステンレス鋼管である。あるいは、セルは、ＭｇＯ、ＳｉＣ、Ｂ４Ｃ、ＢＣ３又はＴｉＮのような不活性絶縁物で覆われるかもしれない。セルは、絶縁セパレータを備える導電性材料でできているかもしれない。妥当なセル材料は、ステンレス鋼、遷移金属、貴金属、高融点金属、希土類金属、Ａｌ及びＡｇである。セル各々は、不活性絶縁のフィードスルーを持つかもしれない。電気フィードスルーにふさわしい絶縁セパレータと材料は、ＭｇＯと炭化物と窒化物（例えばＳｉＣ、Ｂ４Ｃ、ＢＣ３またはＴｉＮ）である。当業者に知られている他のセル、セパレータとフィードスルーが、使われるかもしれない。銀鑞でセル・フィードスルーに接続しているステンレス鋼リードで、典型的なカソードとアノードは、ステンレス・スチールウールから各々成る。典型的なアノード反応混合物は、（ｉ）Ｌｉ、ＬｉＨ、Ｎａ、ＮａＨ、Ｋ、ＫＨ、Ｒｂ、ＲｂＨ、Ｃｓ、ＣｓＨ、Ｂａ、ＢａＨ、Ｃａ、ＣａＨ、Ｍｇ、ＭｇＨ２、ＭｇＸ２（Ｘはハライド）、及びＨ２、の群からの触媒又は触媒の源及び水素の源と、（ｉｉ）Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びＬｉの群からの還元剤と、及び、（ｉｉ）Ｃ、Ｐｄ／Ｃ、Ｐｔ／Ｃ、ＴｉＣ、及びＹＣ２の群からの支持体と、を含む。典型的なカソード反応混合物は、（ｉ）ＭＸ２（Ｍ＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ；Ｘ＝Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）及びＬｉＸ（Ｘ＝Ｈ、Ｃｌ、Ｂｒ）の群からの酸化剤と、オプションとして（ｉｉ）Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びＬｉの群からの還元剤と、更にオプションとして（ｉｉｉ）Ｃ、Ｐｄ／Ｃ、Ｐｔ／Ｃ、ＴｉＣ、及び  ＹＣ２の群からの支持体と、を含む。典型的な塩橋は、板状にプレスされ形成された高温安定性を持つ金属水素化物を含む。塩橋は、ＬｉＨ、ＣａＨ２、ＳｒＨ２、ＢａＨ２、ＬａＨ２、ＧｄＨ２、及びＥｕＨ２の金属水素化物の群からなるかもしれない。水素又は水素化物は、Ｐｄ又はＰｔ／Ｃのような水素解離剤を更に含むいずれかのセルコンパートメントに対して添加されるかもしれない。実施例において、Ｍｇ２＋が触媒であり、触媒の源がＭｇｘ（Ｍ２）ｙＨｚのような混合金属水素化物であるかもしれないところ、ここで、ｘ、ｙ、ｚは整数であり、Ｍ２は金属である。実施例において、混合水素化物は、ＫＭｇＨ３、Ｋ２ＭｇＨ４、ＮａＭｇＨ３、Ｎａ２ＭｇＨ４、のようなアルカリ金属及びＭｇ、及びＨ移動性を高めるかもしれないドーピング付の混合水素化物を含む。ドーピングはＨ空孔の濃度を増加させることによりＨ移動性を高めるかもしれない。妥当なドーピングは、ペロブスカイト構造の通常２価のＢタイプのカチオンを置換する１価のカチオンとして存在することができる置換物の少量で行われる。例は、Ｎａ（Ｍｇｘ−１Ｌｉｘ）Ｈ３−ｘの場合のようにｘ空孔を生成させるＬｉドーピングで���る。
【０４３４】
実施例において、混合水素化物は、Ｍ３Ｍｇ（Ｍ＝アルカリ）のようなアルカリ金属及びアルカリ土類金属を含むもののような、放電中の合金から形成される。アノードは、合金であってよく、カソードは、ＰｔＣ（Ｈ２）のような解離剤及びＦｅ（Ｈ２）又はＨ２ガスのようなＨ−透過可能なカソード及びＨ２ガスからのＨ又は水素化物のようなＨの源を含んでよい。セルは、ＬｉＣｌ−ＫＣｌのようなアルカリハロゲン化物の混合物のような溶融共晶塩のような水素化物導体のような電解質を含んでよい。典型的なセルは、［Ｌｉ３Ｍｇ、Ｎａ３Ｍｇ、又はＫ３Ｍｇ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ／ＴｉＨ２、ＣｅＨ２、ＬａＨ２、又はＺｒＨ２］である。
【０４３５】
ある実施例において、アノード及びカソード反応は、アノード及びカソードリードを通して外負荷にパワーを供給するかもしれない２つの半電池の間で電圧が発展するように、異なる濃度、異なる量、又は異なる条件下の少なくとも１つで、維持される同じ反応物、又は、ハイドリノを形成する異なる反応物を含む。ある実施例において、アノード反応混合物は、（ｉ）Ｌｉ、ＬｉＨ、Ｎａ、ＮａＨ、Ｋ、ＫＨ、Ｒｂ、ＲｂＨ、Ｃｓ、ＣｓＨ、Ｂａ、ＢａＨ、Ｃａ、ＣａＨ、Ｍｇ、ＭｇＨ２、ＭｇＸ２（Ｘはハライド）及びＨ２からなる群から少なくとも１つのような水素源及び触媒源又は触媒と、オプションとして（ｉｉ）Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、及びＬｉからなる群から少なくとも１つのような還元剤と、及び（ｉｉ）Ｐｄ／Ｃ、Ｐｔ／Ｃ、ＴｉＣ、及びＹＣ２からなる群から少なくとも１つのような支持体と、を含む。カソード反応混合物は、（ｉ）Ｌｉ、ＬｉＨ、Ｎａ、ＮａＨ、Ｋ、ＫＨ、Ｒｂ、ＲｂＨ、Ｃｓ、ＣｓＨ、Ｂａ、ＢａＨ、Ｃａ、ＣａＨ、Ｍｇ、ＭｇＨ２、ＭｇＸ２（Ｘはハライド）及びＨ２からなる群からの少なくとも１つのような水素源及び触媒源又は触媒と、オプションとして、（ｉｉ）Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｌｉ、及びＨ２からなる群からの少なくとも１つのような還元剤と、（ｉｉ）Ｃ、Ｐｄ／Ｃ、Ｐｔ／Ｃ、ＴｉＣ、及びＹＣ２からなる群からの少なくとも１つのような支持体と、を含む。オプションとして、各々の半電池反応混合物は、ＭＸ２（Ｍ＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ；Ｘ＝Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）及びＬｉＸ（Ｘ＝Ｈ、Ｃｌ、Ｂｒ）からなる群からの少なくとも１つのような酸化剤を含むかもしれない。典型的な実施例において、アノード反応混合物は、ＫＨ  Ｍｇ  ＴｉＣを含み、カソード反応混合物は、ＮａＨ  Ｍｇ  ＴｉＣを含む。他の典型的な実施例において、セルは、Ｍｇ  ＭｇＨ２  ＴｉＣ／／ＮａＨ  Ｈ２、ＫＨ  ＴｉＣ  Ｍｇ／／ＮａＨ  ＴｉＣ、ＫＨ  ＴｉＣ  Ｌｉ／／ＮａＨ  ＴｉＣ、Ｍｇ  ＴｉＣ  Ｈ２／／ＮａＨ  ＴｉＣ、ＫＨ  ＭｇＨ２  ＴｉＣ  Ｌｉ／／  ＫＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ  ＬｉＢｒ、ＫＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ／／ＫＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ  ＭＸ２（ＭＸ２はアルカリ土類ハロゲン化物）、ＮａＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ／／ＫＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ  ＭＸ２を含むが、ここで、／／は、水素化物かもしれない塩橋を意味する。水素又は水素化物は、どちらかのセルコンパートメントに添加されてよく、更に、Ｐｄ又はＰｔ／Ｃのような水素解離剤を含む。
【０４３６】
少なくとも１つの半電池の反応物は、ＬｉＮＨ２、Ｌｉ２ＮＨ、又はＬｉ３ＮのようなＭ−Ｎ−Ｈシステムの種、及び、アルミノハイドライド（ａｌｕｍｉｎｏｈｙｄｉｄｅｓ）のようなアルミニウム又はホウ化水素のようなホウ素を更に含むアルカリ金属水素化物、及び、金属水素化物のような水素貯蔵材料を含んでよい。更なる妥当な水素貯蔵材料は、ＭｇＨ２のようなアルカリ土類水素化物のような金属水素化物、ＢａＲｅＨ９、ＬａＮｉ５Ｈ６、ＦｅＴｉＨ１．７、及びＭｇＮｉＨ４、のような金属水素化物、Ｂｅ（ＢＨ４）２、Ｍｇ（ＢＨ４）２、Ｃａ（ＢＨ４）２、Ｚｎ（ＢＨ４）２、Ｓｃ（ＢＨ４）３、Ｔｉ（ＢＨ４）３、Ｍｎ（ＢＨ４）２、Ｚｒ（ＢＨ４）４、ＮａＢＨ４、ＬｉＢＨ４、ＫＢＨ４、及びＡｌ（ＢＨ４）３のような金属ホウ化水素、ＡｌＨ３、ＮａＡｌＨ４、Ｎａ３ＡｌＨ６、ＬｉＡｌＨ４、Ｌｉ３ＡｌＨ６、ＬｉＨ、ＬａＮｉ５Ｈ６、Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９Ｈ６、及びＴｉＦｅＨ２、ＮＨ３ＢＨ３、ポリアミノボラン（ｐｏｌｙａｍｉｏｎｂｏｒａｎｅ）、アミノボラン、水素化硼素アンモニア化合物、ヒドラジン−ボラン錯体、ジボラン・ジアモニエイト（ｄｉａｍｍｏｎｉａｔｅ）、ボラジン、及び、アンモニウム・オクタハイドロトリボレイト（ｏｃｔａｈｙｄｒｏｔｒｉｂｏｒａｔｅ）又はテトラハイドロトリボレイト（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｂｏｒａｔｅｓ）、のようなアミノボラン錯体、アルキル（アリール）−３−メチルイミダゾリウムＮ−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミダート塩（ａｌｋｙｌ（ａｒｙｌ）−３−ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  Ｎ−ｂｉｓ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｙｌ）ｉｍｉｄａｔｅ  ｓａｌｔｓ）のようなイミダゾリウム・イオン性液体、ホスホニウム・ボラート（ｐｈｏｓｐｈｏｎｉｕｍ  ｂｏｒａｔｅ）、及び、カーボナイト（ｃａｒｂｏｎｉｔｅ）物質、である。更なる典型的な化合物は、アンモニア・ボラン、リチウム・アンモニア・ボランのようなアルキル・アンモニア・ボラン、ボラン・ジメチルアミン錯体のようなボラン・アルキル・アミン錯体、ボラン・トリメチルアミン錯体、及び、アミノジボラン、ｎ−ジメチルアミノジボラン、トリス（ジメチルアミノ）ボラン、ジ−ｎ−ブチルボランアミン（ｄｉ−ｎ−ｂｕｔｙｌｂｏｒｏｎａｍｉｎｅ）、ジメチルアミノボラン、リメチルアミノボラン、アンモニア・トリメチルボラン、及び、トリエチルアミノボラン（ｔｒｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｂｏｒａｎｅ）である。更なる妥当な水素貯蔵材料は、カルバゾールのような吸着された水素を含む有機液体、及び、９−（２−エチルヘキシル）カルバゾール、９−エチルカルバゾール、９−フェニルカルバゾール、９−メチルカルバゾール、及び４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）−１，１’−ビフェニルのような誘導体である。
【０４３７】
ある実施例において、少なくとも１つのセルは、電解質をさらに含む。電解質は共晶混合物も含んでよい。融解した水素化物は、金属水素化物（例えばアルカリ金属水素化物またはアルカリ土類金属水素化物）から成るかもしれない。生成物の水酸化物は溶融塩として直接に電気分解し得る。カチオンの１つが金属水素化物のそれと同じかもしれない共晶の塩のような低い融点を、塩は持つかもしれない。塩は、ＬｉＣｌ／ＫＣｌを混ぜたものまたはＬｉＦ／ＭｇＦ２のような混合に溶かされるＬｉＨから成るかもしれない。塩は触媒のそれと同じカチオンの一つ以上のハロゲン化物から成るかもしれないか、ＬｉＣｌ／ＫＣｌで混合ＬｉＨのような塩のハロゲン化物で触媒の反応から生ずるかもしれないハロゲン化物化合物より多くの安定な化合物である。塩がそうするかもしれない共晶は、アルカリ土類フッ化物（例えばＭｇＦ２とアルカリ金属のフッ化物のような触媒金属のフッ化物）から成る。触媒又は触媒の源及び水素の源は、アルカリ金属水素化物（例えばＬｉＨ、ＮａＨ、ＫＨ、又はＢａＨ）から成るかもしれない。あるいは、水素化触媒によるハロゲン化物−水素化物交換反応が結果として正味の反応にならないのと、塩混合物は触媒金属同じアルカリ金属の混合ハロゲン化物から成る。混合ハロゲン化物と水素化触媒の適当な混合物は、ＫＦ、ＫＣｌ、ＫＢｒとＫを置換しているＫＨとＬｉまたはＮａによるＫＩの少なくとも２つである。好ましくは、塩は水素化物イオン導体である。ハロゲン化物に加えて、水素化物イオンを導通するかもしれない他の適当な融解塩電解質は、水酸化物（例えばＮａＯＨのＫＯＨまたはＮａＨのＫＨとＮａＡｌ（Ｅｔ）４のＮａＨのような有機金属システム）である。セルは、Ａｌ、ステンレス鋼、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔａのような金属でできているかもしれないか、グラファイト、窒化ボロン、ＭｇＯ、アルミナ、又は石英坩堝を含むかもしれない。
【０４３８】
電解質は、アルカリ・ハロゲン化物とアルカリ土類ハロゲン化物の群の少なくとも２つの化合物のような二つ以上のフッ化物で塩共晶から成るかもしれない。典型的な塩混合物は、ＬｉＦ−ＭｇＦ２、ＮａＦ−ＭｇＦ２、ＫＦ−ＭｇＦ、及びＮａＦ−ＣａＦ２を含む。典型的な反応混合物は、ＮａＨ  ＮａＦ  ＭｇＦ２  ＴｉＣ、ＮａＨ  ＮａＦ  ＭｇＦ２  Ｍｇ  ＴｉＣ、ＫＨ  ＫＦ  ＭｇＦ２  ＴｉＣ、ＫＨ  ＫＦ  ＭｇＦ２  Ｍｇ  ＴｉＣ、ＮａＨ  ＮａＦ  ＣａＦ２  ＴｉＣ、ＮａＨ  ＮａＦ  ＣａＦ２  Ｍｇ  ＴｉＣ、ＫＨ  ＮａＦ  ＣａＦ２  ＴｉＣ、及びＫＨ  ＮａＦ  ＣａＦ２  Ｍｇ  ＴｉＣから成る。他の妥当な溶媒は、有機クロロ・アルミン酸塩溶融塩、及び、金属ホウ化水素及び金属アルミニウム水素化物に基づくシステムである。追加の妥当な電解質は、表４に与えられる溶融共晶混合物のような溶融混合物であるかもしれない。
【０４３９】
【表４】
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表４に与えらえる典型的な塩混合物のような溶融塩電解質は、Ｈ−イオン導体である。実施例において、ＬｉＨ、ＮａＨ、又はＫＨのようなアルカリ水素化物のようなＨ−源が、Ｈ−イオン導電性を改善するように溶融塩電解質に添加されることが本開示において、黙示的である。他の実施例において、溶融塩電解質は、アルカリ金属イオン導体又はプロトン導体であってよい。
【０４４０】
ある実施例において、対イオンがハイドリノ反応の間、触媒のイオン化によってつくられる陽イオンのバランスをとる移動性の対イオンとして、水素化物イオン（Ｈ−）を支持する電解質から、反応混合物は成る。それぞれ、ＫＣｌの生成熱とＬｉＣｌは−４３６．５０ｋＪ／モルと−４０８．６０ｋＪ／モルである。ある実施例において、ハロゲン化アルカリ塩のそのような混合物が融解塩電解質（例えばＫＣｌとＬｉＣｌ）から、反応混合物は成る。混合物は共融混合物であってよい。セル温度は、塩融点より上に維持される。反応混合物は、アルカリ金属水素化物（例えばＬｉＨ、ＫＨまたはＮａＨ）のような水素化物イオンの源を更に含む。反応混合物は、ＴｉＣまたはＣと還元剤（例えばアルカリ土類金属またはＭｇまたはＭｇＨ２のようなその水素化物）のような支持体の少なくとも１つを更に含むかもしれない。
【０４４１】
反応混合物は、以下から成るかもしれない。（１）ＬｉＨ、ＮａＨ、ＫＨ、ＲｂＨ、ＣｓＨ、ＢａＨ及びＨの１つのような水素の源及び触媒の源又は触媒、（２）高いイオン導電性を持つかもしれない、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、及びＩからなる群より少なくとも１つのハロゲン並びにＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａからなる群から少なくとも２つのカチオンを含み、水素化イオンを選択的に通過させるかもしれない、電解質として機能するかもしれない共晶塩、（３）ＴｉＣのような炭化物のような電気的に導電性かもしれない支持体、そして、（４）オプションとして、アルカリ土類金属またはアルカリ土類水素化物のような還元剤及び水素化物交換反応物。
【０４４２】
典型的なＣＩＨＴセルは、（ｉ）アルミニウム、アンチモン、バリウム、ビスマス、ホウ素、カドミウム、カルシウム、カーボン（黒鉛）、セリウム、セシウム、クロミウム、コバルト、銅、ジスプロシウム、エルビウム、ユウロピウム、ガドリニウム、ガリウム、ゲルマニウム、金、ハフニウム、ホルミウム、インジウム、イリジウム、鉄、ランタン、リード、リチウム、ルテチウム、マグネシウム、マンガン、水銀、モリブデン、ネオジム、ニッケル、ニオブ、オスミウム、パラジウム、燐、プラチナ、カリウム、プラセオジム、プロメチウム、プロトアクチニウム、レニウム、ロジウム、ルビジウム、ルテニウム、サマリウム、スカンジウム、セレニウム、シリコン、銀、ナトリウム、ストロンチウム、硫黄、タンタル、テクネチウム、テルル、テルビウム、ツリウム、スズ、チタン、タングステン、バナジウム、イッテルビウム、イットリウム、亜鉛、及び、ジルコニウムのリストからの元素を含む化合物又は元素のような還元剤の源又は還元剤と、（ｉｉ）表４に与えられるそれらの１つのような電解質と、（ｉｉｉ）表４に与えられる化合物のような酸化剤と、（ｉｖ）アルミニウム、アンチモン、バリウム、ビスマス、ホウ素、カドミウム、カルシウム、カーボン（黒鉛）、セリウム、セシウム、クロミウム、コバルト、銅、ジスプロシウム、エルビウム、ユウロピウム、ガドリニウム、ガリウム、ゲルマニウム、金、ハフニウム、ホルミウム、インジウム、イリジウム、鉄、ランタン、リード、リチウム、ルテチウム、マグネシウム、マンガン、水銀、モリブデン、ネオジム、ニッケル、ニオブ、オスミウム、パラジウム、燐、プラチナ、カリウム、プラセオジム、プロメチウム、プロトアクチニウム、レニウム、ロジウム、ルビジウム、ルテニウム、サマリウム、スカンジウム、セレニウム、シリコン、銀、ナトリウム、ストロンチウム、硫黄、タンタル、テクネチウム、テルル、テルビウム、ツリウム、スズ、チタン、タングステン、バナジウム、イッテルビウム、イットリウム、亜鉛、及び、ジルコニウムのリストからの元素を含む材料又はそれらの元素、及び、窒化チタンのような金属窒化物、ＴｉＢ２及びＭｇＢ２のような金属ホウ化物、ＴｉＣのような金属炭化物、金属のような導電性の電極と、を含む。金属は、アルミニウム、アンチモン、バリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、セリウム、セシウム、クロミウム、コバルト、銅、ジスプロシウム、エルビウム、ユウロピウム、ガドリニウム、ガリウム、ゲルマニウム、金、ハフニウム、ホルミウム、インジウム、イリジウム、鉄、ランタン、リード、リチウム、ルテチウム、マグネシウム、マンガン、水銀、モリブデン、ネオジム、ニッケル、ニオブ、オスミウム、パラジウム、プラチナ、カリウム、プラセオジム、プロメチウム、プロトアクチニウム、レニウム、ロジウム、ルビジウム、ルテニウム、サマリウム、スカンジウム、セレニウム、シリコン、銀、ナトリウム、ストロンチウム、タンタル、テクネチウム、テルル、テルビウム、ツリウム、スズ、チタン、タングステン、バナジウム、イッテルビウム、イットリウム、亜鉛、及びジルコニウム、のリストから、更に、（ｖ）Ｌｉ、ＮａＨ、Ｋ、Ｒｂ＋、Ｃｓ、及び少なくとも１つのＨのような触媒の源又は触媒の源、アルカリ又はアルカリ土類水素化物のような水素化物のような水素の源又は水素、からかもしれない。実施例において、セルは更に、ハイドリノ反応物を形成するような反応及びハイドリノが再生よりも速い速度でおきる状態へと、セルを再生する濃度及び種に合わせる反応物又はセル化学物質を再生するシステムを含む。実施例において、再生システムは、電気分解システムを含む。実施例において、電極は、再生の間、顕著な腐食を被らない。例えば、電気分解アノードは実質的な酸化を被らない。実施例において、電解質は、ＭＨ（Ｍはアルカリ金属）、又はＭＨ２（Ｍはアルカリ土類金属）のような水素化物を含むが、ここで、水素化物は、電気分解中に酸化される。実施例において、電気分解電圧は、電気分解アノードを参加するよりも下である。Ｃｕ、Ｆｅ、又はＮｉ電気分解アノードのための妥当な電圧は、Ｌｉ＋／Ｌｉ参照電極に対して１．５Ｖ以下である。別の実施例において、セルは、ハイドリノ反応物を形成しハイドリノを形成する条件を維持するシステム、反応物、及びセル要素を含む。実施例において、ＬｉＨのような金属水素化物は、対応するＬｉのような金属や水素ガスを再生するように電気分解される。再生される金属は、Ｌｉのような金属を半電池に押し込めるように塩橋を含む半電池コンパートメントにおいて形成されてよい。その代わりとして、電気分解カソード（ＣＩＨＴセルアノード）は、電気分解された金属と共に合金を形成する金属を含む。例えば、電気分解の再生の間に、Ｌｉ３Ｍｇ、ＬｉＡｌ、ＬｉＳｉ、ＬｉＳｎ、ＬｉＢｉ、ＬｉＴｅ、ＬｉＳｅ、ＬｉＣｄ、ＬｉＺｎ、ＬｉＳｂ、及びＬｉＰｂのような合金を形成するかもしれない。
【０４４３】
各セルは、外部回路を通る電子の輸送、及び、電解質又は塩橋を通るイオンの輸送によってハイドリノが形成されるように反応物を形成する反応物を含む。ハイドリノ反応物は、Ｌｉ、ＮａＨ、Ｋ、Ｒｂ＋、Ｃｓ、及び少なくとも１つのＨのような触媒の源又は触媒及び原子状水素の源又は原子状水素を少なくとも含む。特定の典型的なセルは、［ＬｉＡｌ／ＬｉＣｌ−ＬｉＣｌ  ＬｉＨ／Ｎｉ（Ｈ２）］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ−ＬｉＢｒ  ＬｉＨ／Ｎｉ（Ｈ２）］、［Ｌｉ／ＬｉＯＨ  Ｌｉ２ＳＯ４／Ｎｂ（Ｈ２）］、［Ｎａ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ／Ｎｂ（Ｈ２）］、［Ｎａ／ＬｉＣｌ−ＬｉＦ／Ｎｂ（Ｈ２）］、［Ｎａ／ＮａＣｌ−ＫＣｌ／Ｎｂ（Ｈ２）］、［Ｎａ／ＮａＣｌ−ＮａＦ／Ｎｂ（Ｈ２）］、［Ｎａ／ＮａＢｒ−ＮａＩ／Ｎｂ（Ｈ２）］、［Ｎａ／ＮａＢｒ−ＮａＩ／Ｆｅ（Ｈ２）］、［Ｎａ／ＮａＩ−ＮａＮＯ３／Ｎｂ（Ｈ２）］、［Ｋ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／Ｎｂ（Ｈ２）］、［Ｋ／ＬｉＣｌ−ＬｉＦ／Ｎｂ（Ｈ２）］、［Ｋ／ＮａＣｌ−ＫＣｌ／Ｎｂ（Ｈ２）］、及び  ［Ｋ／ＫＣｌ−ＫＦ／Ｎｂ（Ｈ２）］である。他の典型的なセルは、［Ｐｔ／Ｃ（Ｈ２）／ＨＣｌ−ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＣＢ］、［Ｐｔ／Ｃ（Ｈ２）／ＨＣｌ−ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／Ｐｔ／Ｔｉ］、［Ｒ−Ｎｉ／セルゲート（Ｃｅｌｇａｒｄ）ＬＰ３０／ＣｏＯ（ＯＨ）］、［Ｍｇ／セルゲート（Ｃｅｌｇａｒｄ）ＬＰ３０／ＣｏＯ（ＯＨ）］、［ＰｄＬｉ合金／セルゲート（Ｃｅｌｇａｒｄ）ＬＰ３０／ＺｒＨ２のような水素化物］、［ＰｄＬｉ合金／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＺｒＨ２のような水素化物］、及び［ＰｔＣ（Ｈ２）／ＬｉＮＯ３水溶液／ＨＮＯ３インターカレーションされたカーボングラファイト（ＣＧ）］である。
【０４４４】
更なる典型的なセルは、Ｈ２又は水素化物のような水素の源及び以下の群からなる要素を含む。その群は、［ＬｉＡｌ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／Ａｌ］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／Ａｌ］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ−ＬｉＢｒ／Ａｌ］、［ＬｉＳｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＬｉＡｌ］、［ＬｉＳｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／Ａｌ］、［ＬｉＳｉ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／ＬｉＡｌ］、［ＬｉＳｉ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／Ａｌ］、［ＬｉＳｉ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ−ＬｉＢｒ／ＬｉＡｌ］、［ＬｉＳｉ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ−ＬｉＢｒ／Ａｌ］、［ＬｉＰｂ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＬｉＡｌ］、［ＬｉＰｂ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／Ａｌ］、［ＬｉＰｂ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／ＬｉＡｌ］、［ＬｉＰｂ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／Ａｌ］、［ＬｉＰｂ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ−ＬｉＢｒ／ＬｉＡｌ］、［ＬｉＰｂ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ−ＬｉＢｒ／Ａｌ］、［ＬｉＰｂ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＬｉＳｉ］、［ＬｉＰｂ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／ＬｉＳｉ］、［ＬｉＰｂ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ−ＬｉＢｒ／ＬｉＳｉ］、［ＬｉＣ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＬｉＡｌ］、［ＬｉＣ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／Ａｌ］、［ＬｉＣ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／ＬｉＡｌ］、［ＬｉＣ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／Ａｌ］、［ＬｉＣ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ−ＬｉＢｒ／ＬｉＡｌ］、［ＬｉＣ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ−ＬｉＢｒ／Ａｌ］、［ＬｉＣ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＬｉＳｉ］、［ＬｉＣ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／ＬｉＳｉ］、［ＬｉＣ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ−ＬｉＢｒ／ＬｉＳｉ］、［ＢｉＮａ／ＮａＣｌ−ＮａＦ／Ｂｉ］、［Ｎａ／ＮａＦ−ＮａＣｌ−ＮａＩ／ＮａＢｉ］、［ＢｉＫ／ＫＣｌ−ＫＦ／Ｂｉ］、［ＢｉＮａ／ＮａＣｌ−ＮａＦ  ＮａＨ（０．０２ｍｏｌ％）／Ｂｉ］、［Ｎａ／ＮａＦ−ＮａＣｌ−ＮａＩ  ＮａＨ（０．０２ｍｏｌ％）／ＮａＢｉ］、［ＢｉＫ／ＫＣｌ−ＫＦ  ＫＨ（０．０２ｍｏｌ％）／Ｂｉ］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／Ａｌ］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／Ａｌ］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ−ＬｉＢｒ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／Ａｌ］、［ＬｉＳｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／ＬｉＡｌ］、［ＬｉＳｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／Ａｌ］、［ＬｉＳｉ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／ＬｉＡｌ］、［ＬｉＳｉ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／Ａｌ］、［ＬｉＳｉ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ−ＬｉＢｒ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／ＬｉＡｌ］、［ＬｉＳｉ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ−ＬｉＢｒ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／Ａｌ］、［ＬｉＰｂ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／ＬｉＡｌ］、［ＬｉＰｂ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／Ａｌ］、［ＬｉＰｂ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／ＬｉＡｌ］、［ＬｉＰｂ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／Ａｌ］、［ＬｉＰｂ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ−ＬｉＢｒ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／ＬｉＡｌ］、［ＬｉＰｂ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ−ＬｉＢｒ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／Ａｌ］、［ＬｉＰｂ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／ＬｉＳｉ］、［ＬｉＰｂ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ  ＬｉＨ（０��０２ｍｏｌ％）／ＬｉＳｉ］、［ＬｉＰｂ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ−ＬｉＢｒ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／ＬｉＳｉ］、［ＬｉＣ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／ＬｉＡｌ］、［ＬｉＣ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／Ａｌ］、［ＬｉＣ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／ＬｉＡｌ］、［ＬｉＣ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／Ａｌ］、［ＬｉＣ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ−ＬｉＢｒ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／ＬｉＡｌ］、［ＬｉＣ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ−ＬｉＢｒ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／Ａｌ］、［ＬｉＣ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／ＬｉＳｉ］、［ＬｉＣ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／ＬｉＳｉ］、［ＬｉＣ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ−ＬｉＢｒ  ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／ＬｉＳｉ］、及び［Ｋ／ＫＨ  ＫＯＨ／グラファイト中のＫ］、［Ｋ／Ｋ−ベータアルミナ／共晶塩のようなグラファイト溶媒中のＫＨ］、［Ｋ／Ｋ−ガラス／共晶塩のようなグラファイト溶媒中のＫＨ］、［Ｎａ／ＮａＨ  ＮａＯＨ／グラファイト中のＮａ］、［Ｎａ／Ｎａ−ベータアルミナ／共晶塩のようなグラファイト溶媒中のＮａＨ］、［Ｎａ／Ｎａ−ガラス／共晶塩のようなグラファイト溶媒中のＮａＨ］、［Ｎａ／ＮａＨ  ＮａＡｌＥｔ４／グラファイト中のＮａ］、［Ｌｉ／ＬｉＨ  ＬｉＯＨ／グラファイト中のＬｉ］、［Ｌｉ／Ｌｉ−ベータアルミナ／共晶塩のようなグラファイト溶媒中のＬｉＨ］、［Ｌｉ／Ｌｉ−ガラス／共晶塩のようなグラファイト溶媒中のＬｉＨ］、［Ｎａ／ＮａＨ  ＮａＡｌＥｔ４／ＮａＮＨ２］、［Ｎａ／ＮａＨ  ＮａＯＨ／ＮａＮＨ２］、［Ｎａ／Ｎａ−ベータアルミナ／ＮａＮＨ２］、［Ｎａ／Ｎａ−ガラス／ＮａＮＨ２］、［Ｋ／ＫＨ  ＫＯＨ／ＫＮＨ２］、［Ｋ／Ｋ−ベータアルミナ／ＫＮＨ２］、及び  ［Ｋ／Ｋ−ガラス／ＫＮＨ２］である。追加的なセルは、（ｉ）Ｌｉ３Ｍｇ、ＬｉＡｌ、Ａｌ、ＬｉＳｉ、Ｓｉ、ＬｉＣ、Ｃ、ＬｉＰｂ、Ｐｂ、ＬｉＴｅ、Ｔｅ、ＬｉＣｄ、Ｃｄ、ＬｉＢｉ、Ｂｉ、ＬｉＰｄ、Ｐｄ、ＬｉＳｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、ＬｉＳｂ、ＬｉＺｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、及びＦｅのセットから少なくとも１つの電極と、（ｉｉ）ＬｉＦ、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、及びＫＣｌから少なくとも２つの混合物を含む共晶電解質と、及び、（ｉｉｉ）妥当なＬｉＨの濃度は約０．００１から０．１ｍｏｌｅ％であるところ、ＬｉＨのような水素化物又はＨ２ガスのような水素の源と、を含む。Ｌｉ２ＮＨのような金属イミド又はＮａＮＨ２又はＬｉＮＨ２のような金属アミドを持つ実施例において、システムは、対応する金属及びアミドに関して平衡を維持するように半電池に適用されるＮＨ３ガスに関し閉鎖していてよい。
【０４４５】
追加的な典型的なセルは、原子状Ｈを支持してよいサポートを含んでよい。ここで、消費される原子状Ｈは、［ＬｉＡｌ／ＬｉＣｌ−ＬｉＦ  ＬｉＨ（０．２ｍｏｌ％）／ＮｂＣ］、［Ｌｉ／ＬｉＣｌ−ＬｉＦ  ＬｉＨ（０．２ｍｏｌ％）／ＮｂＣ］、［Ｌｉ／ＬｉＣｌ−ＬｉＦ／ＮｂＣ］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ（０．２ｍｏｌ％）／ＮｂＣ］、［Ｌｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ（０．２ｍｏｌ％）／ＮｂＣ］、［Ｌｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＮｂＣ］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＣｌ−ＬｉＦ  ＬｉＨ（０．２ｍｏｌ％）／ＴｉＣ］、［Ｌｉ／ＬｉＣｌ−ＬｉＦ  ＬｉＨ（０．２ｍｏｌ％）／ＴｉＣ］、［Ｌｉ／ＬｉＣｌ−ＬｉＦ／ＴｉＣ］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ（０．２ｍｏｌ％）／ＴｉＣ］、［Ｌｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ（０．２ｍｏｌ％）／ＴｉＣ］、及び［Ｌｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＮｂＣ］のようなセルの中でＨの追加により消費された原子状Ｈを置換する。
【０４４６】
セルは更に、アノード及びカソードのための集電体を含むが、集電体は、固体ホイル又はメッシュ材料を含む。アノード半電池のための妥当なコーティングされない集電体材料は、ステンレス鋼、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｐｂ、及びＰｂ合金、耐熱金属及び貴金属の群から選ばれてよい。カソード半電池のための妥当なコーティングされない集電体材料は、ステンレス鋼、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｔｉ、Ｐｂ−酸化物（ＰｂＯｘ）、及び貴金属の群から選ばれてよい。その代わりとして、集電体は、腐食しないであろうし、それが付けられたホイルを保護するであろう、薄い不動態層を持つ、Ａｌのような妥当な金属ホイルを含んでよい。何れかの半電池に使われるかもしれない典型的な耐食層は、ＴｉＮ、ＣｒＮ、Ｃ、ＣＮ、ＮｉＺｒ、ＮｉＣｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｚｒ、Ｗ、ＦｅＮ、及びＣｏＮである。実施例において、カソード集電体は、ＴｉＮ、ＦｅＮ、Ｃ、ＣＮがコーティングされたＡｌホイルを含む。コーティングは、当該技術分野において既知の如何なる方法によっても達成されるかもしれない。典型的な方法は、スパッタリングのような物理蒸着、化学蒸着、電着、噴霧固着、及び、ラミネーションである。
【０４４７】
Ｌｉ＋、Ｌｉ、ＬｉＨ、Ｈ＋、又はＨ−のようなＨの源又は触媒の源又は触媒のような種の化学ポテンシャル又は活動度は、電極又は電解質を変えることにより、水素化を引き起こすＨ２又は水素化物を添加することにより、そして、種に相互作用する他の化学物質を添加することにより変えられるかもしれない。例えば、カソードは、過度のＬｉ又はＬｉＨ活動度によって不活性化に対して抵抗があるかもしれない水素化チタン又はニオブ水素化物のような金属水素化物又は金属であるかもしれない。電解質内のＬｉＨが電圧を低下させるところ、別の実施例において、カソードはＬｉＨよりも安定な金属水素化物である。電解質内に存在するＬｉＨは、水素化物及びＬｉを再形成するように対応する金属と反応するかもしれない。典型的な水素化物は、水素化ランタンである。典型的なセルは、［Ｌｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＬａＨ２又はＬａＨ２−ｘ］である。他の妥当な水素化物は、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｕ、及び  Ｇｄのそれらのような水素化物、及びイットリウム水素化物、及び水素化ジルコニウムである。追加的な妥当な典型的な水素化物で、高い電気伝導度を示すものは、ＣｅＨ２、ＤｙＨ２、ＥｒＨ２、ＧｄＨ２、ＨｏＨ２、ＬａＨ２、ＬｕＨ２、ＮｄＨ２、ＰｒＨ２、ＳｃＨ２、ＴｂＨ２、ＴｍＨ２、及びＹＨ２の群からの１以上である。実施例において、水素化物及び対応する金属の少なくとも１つの表面積は、セル・オペレーションの間に、反応のより速い速度を引き起こすように、増大させられる。水素は、カソード又はアノードコンパートメントの１以上に追加されてよい。追加は、水素ガスとしてであってよく、又は水素は膜を通しての浸透によって運ばれてよい。膜は、水素化物の金属からなってもよい。例えば、ランタン・チューブのような希土類金属チューブは、カソードを含んでよいが、Ｈ２がチューブを通しての浸透によってのみ供給され得るようにチューブは密閉される。ランタン水素化物は、電解質と接触している表面の上にできる。
【０４４８】
好ましくは、金属水素化物は、カソード反応物及びアノード反応物の少なくとも１つを含み、電気的な導体である。典型的な電気的に導電性の水素化物は、水素化チタン及び水素化ランタンである。他の妥当な電気的に導電性の水素化物は、ＴｉＨ２、ＶＨ、ＶＨ１．６、ＬａＮｉ５Ｈ６、Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９Ｈ６、ＺｒＣｒ２Ｈ３．８、ＬａＮｉ３．５５Ｍｎ０．４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５、ＺｒＭｎ０．５Ｃｒ０．２Ｖ０．１Ｎｉ１．２、ＣｒＨ、ＣｒＨ２、ＮｉＨ、ＣｕＨ、ＹＨ２、ＹＨ３、ＺｒＨ２、ＮｂＨ、ＮｂＨ２、ＰｄＨ０．７、ＬａＨ２、ＬａＨ３、ＴａＨ、水素化ランタニド：ＭＨ２（ホタル石）Ｍ＝Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕ；ＭＨ３（立方）Ｍ＝Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｙｂ；ＭＨ３（六方）Ｍ＝Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕ；アクチニド水素化物：ＭＨ２（ホタル石）Ｍ＝Ｔｈ、Ｎｐ、Ｐｕ、Ａｍ；ＭＨ３（六方）Ｍ＝Ｎｐ、Ｐｕ、Ａｍ、及びＭＨ３（立方、複合体構造）Ｍ＝Ｐａ、Ｕである。実施例において、セルアノード反応物は、Ｌｉの源を含み、カソード反応物は、ＬｉＨよりも安定又は熱的に殆ど同じに安定な電気的に導電性の水素化物を含む。半電池反応物は、如何なる種類の支持体、又は、ＴｉＣのような炭化物のような電気的に導電性の支持体、ＴｉＢ２、又はＭｇＢ２のようなホウ化物、カーボン、又は、ＴｉＣＮのような他の支持体を更に含んでよい。妥当な典型的なリチウム源は、Ｌｉ金属、リチウム合金、又はリチウム化合物である。
【０４４９】
典型的なセルは、［Ｌｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＬａＨ２］、［Ｌｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＣｅＨ２］、［Ｌｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＥｕＨ２］、［Ｌｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＧｄＨ２］、［Ｌｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＹＨ２］、［Ｌｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＹＨ３］、［Ｌｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＺｒＨ２］、［Ｌｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＬａＨ２  ＴｉＣ］、［Ｌｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＣｅＨ２  ＴｉＣ］、［Ｌｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＥｕＨ２  ＴｉＣ］、［Ｌｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＧｄＨ２  ＴｉＣ］、［Ｌｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＹＨ２  ＴｉＣ］、［Ｌｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＹＨ３  ＴｉＣ］、［Ｌｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＺｒＨ２  ＴｉＣ］、［Ｌｉ／溶融アルカリ炭酸塩電解質／ＺｒＨ２、ＴｉＨ２、ＣｅＨ２、又はＬａＨ２のような水素化物］、［ＭＬｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＬａＨ２］、［ＭＬｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＣｅＨ２］、［ＭＬｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＥｕＨ２］、［ＭＬｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＧｄＨ２］、［ＭＬｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＹＨ２］、［ＭＬｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＹＨ３］、［ＭＬｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＺｒＨ２］、［ＭＬｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＬａＨ２  ＴｉＣ］、［ＭＬｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＣｅＨ２  ＴｉＣ］、［ＭＬｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＥｕＨ２  ＴｉＣ］、［ＭＬｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＧｄＨ２  ＴｉＣ］、及び［ＭＬｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＹＨ２  ＴｉＣ］、［ＭＬｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＹＨ３  ＴｉＣ］、［ＭＬｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＺｒＨ２  ＴｉＣ］（Ｍは、合金又はＬｉとの化合物を形成し、Ｌｉの源として機能する金属のような１以上の元素）妥当な典型的な合金ＭＬｉは、Ｌｉ３Ｍｇ、ＬｉＡｌ、ＬｉＳｉ、ＬｉＢ、ＬｉＣ、ＬｉＰｂ、ＬｉＴｅ、Ｌｉ２ＳｅのようなＬｉＳｅ、ＬｉＣｄ、ＬｉＢｉ、ＬｉＰｄ、ＬｉＳｎ、Ｌｉ２ＣｕＳｎ、ＬｉｘＩｎ１−ｙＳｂ（０＜ｘ＜３、０＜ｙ＜１）、ＬｉＳｂ、ＬｉＺｎ、酸化物、窒化物、ホウ化物、ケイ化物のようなＬｉ金属−半金属合金、及び混合金属Ｌｉ合金である。妥当な典型的な化合物ＭＬｉは、ＬｉＮＨ２、Ｌｉ２ＮＨ、Ｌｉ３Ｎ、Ｌｉ２Ｓ、Ｌｉ２Ｔｅ、Ｌｉ２Ｓｅ、リチウムがインターカレーションしたカーボン、及びリチウムがインターカレーションしたカルコゲニドである。
【０４５０】
電解質は、ハイドリノ反応の不活化を防止するＬｉＨ又はＬｉのような触媒の源又は触媒のための好ましい活動度を提供するかもしれないが、ここで、不活化は、ＬｉＨ又はＬｉのような触媒の源又は触媒の過度な活動度によるかもしれない。実施例において、混合物の２又はそれ以上の塩の比は、ＬｉＨのような第１の水素化物の活動度を減少させるように変えられるかもしれない。その代わりとして、第１の水素化物の活動度を減少させる第２の水素化物を形成する別の金属又は別の金属の化合物が、添加されるかもしれない。例えば、Ｋのようなアルカリ金属又はＫＣｌのようなアルカリハロゲン化物のようなその塩であって、より低い熱分解温度を持つＫＨのような対応する第２の水素化物を持つものが、第１から第２の水素化物に平衡がシフトするように添加されてもよい。第２水素化物は、水素を解放するように熱的に分解してよい。水素はポンピングによりリサイクルされてよい。別の実施例において、ＬｉＨのような第１の水素化物を触媒的に除去するかもしれないＬｉＯＨ又はＫＯＨのような同じ又は別の金属の水酸化物が、添加されるかもしれない。典型的な反応は次の通りである。
【数２４４】
2018067536.tif 000251
【数２４５】
2018067536.tif 000252
【数２４６】
2018067536.tif 000253
【０４５１】
別の実施例において、セル温度は、ハイドリノ反応及びセルパワーを制御するようにＬｉ及びＬｉＨのような触媒の源又は触媒のような種の活動度を変更するように変化されてよい。温度は、一方の電極が他方のものに比べてより高くなるように制御されてよい。例えば、カソードは、高い速度でハイドリノ反応が伝播するようにＬｉ又はＬｉＨのような種の活動度に好ましく影響を与えるようにアノードに相対したその温度が上げられるように選択的に加熱されてよい。
【０４５２】
実施例において、Ｌｉ又はＬｉＨのような触媒の源又は触媒の活動度は、触媒の源又は触媒を持つ合金又は化合物を形成するようなカソードを使用することにより制御されてよい。例えば、カソードは、Ｌｉと共に合金を形成するＳｎ又はＳｂを含んでよい。アノードは、ＬｉＡｌのようなカソードのより高い酸化ポテンシャルを持つ異なる合金で、又はＬｉのようなＬｉの源であってよい。
【０４５３】
実施例において、ＬｉＨのような限定されるべき種の活動度は、温度と共に減少し、その活動度は、電解質の温度を低下することにより、より低くなる。より低い活動度は、温度と共に共晶塩中の種の減少させられる溶解度のせいであるかもしれない。塩は、その融点あたりで維持されてよい。実施例において、制御されるべきその活動度を持つ種はＬｉのような金属であり、その活動度は、限られた溶解度を持ち、電解質から析出してしまうようなＬｉＨのような水素化物を形成するように水素とそれを反応させることにより減少させられる。このようにして、Ｌｉのような金属は、水素をまき散らすことにより部分的に除かれるかもしれない。反応は、Ｌｉのような金属及び水素を再生する電気分解により逆転されるかもしれない。Ｌｉのような金属の活動度は、ＬｉＣｌ−ＫＣｌの上にＬｉＦ−ＬｉＣｌという共晶電解質のようなより低いＬｉ溶解度を持つ電解質を選択することにより、減少させられる。実施例において、好ましいカソードは、バナジウム及び鉄であり、アノードは開放Ｌｉ金属アノードであるかもしれない。水素圧力は、高くあるかもしれず、Ｌｉ濃度を低下させるであろう。カソードは、電解質中に溶解したＬｉに接触する前に適用するか又は水素化するＨ２を持つかもしれない。過度のＬｉは、水素がセルに提供される反応によって、ＬｉＨへと変換されるかもしれない。
【０４５４】
実施例において、金属又は水素化物のような種の活動度が、金属又は水素化物緩衝システムを使用することにより制御される。実施例において、金属はＬｉであり、水素化物はＬｉＨであり、金属又は水素化物活動度の少なくとも１つはアミド、イミド、又は窒化物の少なくとも１を含む緩衝材によって制御される。活動度を制御する反応混合物は、Ｌｉ、ＬｉＨ、ＬｉＮＨ２、Ｌｉ２ＮＨ、Ｌｉ３Ｎ、Ｈ２、及びＮＨ３の群からの１以上を含んでよい。システムは、Ｌｉ、Ｎａ、及びＫのようなアルカリ及びアルカリ土類金属、ホウ素、Ｍｇ、Ｃａ、アルミニウム、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｃｄ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｅ、及びＴｅのような、Ｌｉと化合物を作る又は反応する化合物又は元素そのもの、のような金属と、ＬｉＢＨ４、及びＬｉＡｌＨ４と、ＬｉＨ、ＮａＨ、ＫＨ、及びＭｇＨ２のようなアルカリ及びアルカリ土類水素化物と、アミド、イミド、及び窒化物と、の混合物を含んでよく、或いは、アミド、イミド、又は、ＮａＮＨ２、ＫＮＨ２、Ｍｇ（ＮＨ２）２、Ｍｇ３Ｎ２のような別の金属との窒化物、及び、酸化物、窒化物、ホウ化物、及び系化物のようなＬｉ金属−半金属合金又は混合金属Ｌｉ合金を形成するようにＬｉと反応する元素、の少なくとも１を含んでよい。システムは、更に、ＬｉＡｌＨ４、及びＬｉ３ＡｌＨ６、又はアルカリ・ホウ化水素及びＮａ及びＫアルミニウム水素化物のような類似の水素化物を含んでよい。典型的な妥当な水素化物は、ＬｉＡｌＨ４、ＬｉＢＨ４、Ａｌ（ＢＨ４）３、ＬｉＡｌＨ２（ＢＨ４）２、Ｍｇ（ＡｌＨ４）２、Ｍｇ（ＢＨ４）２、Ｃａ（ＡｌＨ４）２、Ｃａ（ＢＨ４）２、ＮａＡｌＨ４、ＮａＢＨ４、Ｔｉ（ＢＨ４）３、Ｔｉ（ＡｌＨ４）４、Ｚｒ（ＢＨ４）３、及びＦｅ（ＢＨ４）３である。反応混合物は、活動度を制御するように水素化物の混合物を含んでよい。典型的な混合物は、ＬｉＨ及びＮａＨ又はＫＨのような別のアルカリ水素化物である。混合物は、アルカリ土類金属又は水素化物を含んでよい。典型的な混合水素化物は、ＬｉＭｇＨ３、ＮａＭｇＨ３、及びＫＭｇＨ３である。反応は、反応物がホウ素であるかもしれないところ、ＬｉＢＨ４のような水素化物を形成するように反応物のような種と共に反応物を含んでよい。活動度は、セル温度及び圧力の少なくとも１つを制御することによって制御されるかもしれない。実施例において、セルは、金属のそれと相対的に水素化物のモルパーセントを制御することにより活動度を制御する温度及び圧力で、オペレーションされる。水素化物の分解温度及び圧力は、混合水素化物を用いて変化されてよい。活動度は、水素圧力を制御することにより、制御されてよい。電解質中の、如何なる半電池のコンパートメント中の、及び如何なる透過性の膜の源の中の、又は、他のセルのコンパートメント中の水素圧力は、制御されてよい。典型的なセルは、［ＬｉＡｌ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ  ＬｉＮＨ２／Ｔｉ］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ  ＬｉＮＨ２／Ｎｂ］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ  ＬｉＮＨ２／Ｆｅ］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ  Ｌｉ２ＮＨ  ／Ｔｉ］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ  Ｌｉ２ＮＨ／Ｎｂ］、��ＬｉＡｌ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ  Ｌｉ２ＮＨ／Ｆｅ］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ  Ｌｉ３Ｎ／Ｔｉ］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ  Ｌｉ３Ｎ／Ｎｂ］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ  Ｌｉ３Ｎ／Ｆｅ］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ  ＬｉＮＨ２  Ｌｉ２ＮＨ／Ｔｉ］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ  ＬｉＮＨ２  Ｌｉ２ＮＨ／Ｎｂ］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＬｉＨ  ＬｉＮＨ２  Ｌｉ２ＮＨ／Ｆｅ］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＭｇＨ２  ＬｉＨ  ＬｉＮＨ２／Ｔｉ］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＭｇＨ２  ＬｉＨ  ＬｉＮＨ２／Ｎｂ］、及び［ＬｉＡｌ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ  ＭｇＨ２  ＬｉＨ  ＬｉＮＨ２／Ｆｅ］である。カソードは、金属、元素、合金又はＬｉと共に合金を作る化合物を含んでよい。カソードは、浸透による水素の源であってよい。カソード反応物は、金属、元素、合金又はＬｉと合金を作る化合物を含んでよい。反応物は粉末を含んでよい。典型的なカソード反応物は、Ｌｉとの合金を作るかもしれないＡｌ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｃ、及びＢ粉末である。実施例において、Ｈの源の少なくとも１つは、電解質中で溶解するかもしれない、及び、その活動度の制御が望まれるところの種であるかもしれない金属水素化物であってよい。水素化物は、合金を形成するようなカソード又はカソード反応物と反応するかもしれないＬｉＨである。
【０４５５】
更に、電解質にアミド、イミド、及び窒化化合物を添加すると、反応物又は種の活動度が、リン化物、ホウ化物、酸化物、水酸化物、ケイ化物、ニトリド、ヒ化物、セレン化物、テルル化合物、アンチモン化合物、炭化物、硫化物、及び、水素化物化合物の群から少なくとも１つを添加することにより変化されてよい。実施例において、Ｌｉ又はＬｉＨ又はＫ、ＫＨ、Ｎａ、及びＮａＨのような他の触媒又は触媒源のような種の活動度は、種に結合するかもしれないアニオンを含む緩衝材を使用して制御される。緩衝材は、対イオンを含んでよい。対イオンは、ハロゲン化物、酸化物、リン化物、ホウ化物、水酸化物、ケイ化物、ニトリド、ヒ化物、セレン化物、テルル化合物、アンチモン化物、炭化物、硫化物、水素化物、炭酸塩、酸性炭酸塩、硫酸塩、硫酸水素塩、リン酸塩、リン酸水素、二水素リン酸塩、硝酸塩、亜硝酸エステル、過マンガン酸塩、クロレート、過塩素酸塩、亜塩素酸塩、過亜塩素酸塩、次亜塩素酸塩、臭素酸塩、過臭素酸塩、亜臭素酸塩、次亜臭素酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、亜ヨウ素酸塩、カンラン石、クロム酸、重クロム酸塩、テルル酸塩、セレン酸塩、砒酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、コバルト酸化物、酸化テルル、及び、ハロゲン、Ｐ、Ｂ、Ｓｉ、Ｎ、Ａｓ、Ｓ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｃ、Ｓ、Ｐ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、及びＴｅのそれらのような他のオキシアニオンからなる群から少なくとも１つであるかもしれない。少なくとも１つのＣＩＨＴ半電池のコンパートメントは、対イオンの化合物を含んでよく、セルは塩橋を含んでよく、塩橋は対イオンに対して選択的であってよい。
【０４５６】
ＬｉＨのような種がハイドリノ反応を阻害する場合において、その活動度は、それを減少させる支持体のような反応混合物の要素を用いることにより減少させられるかもしれない。活動度は、１又はそれ以上の倍数の影響により減少させられるかもしれない。種を消費する反応によってそれは取り除かれるかもしれない。例えば、カーボン支持体は、インターカレーション化合物を形成するようにＬｉ又はＬｉＨの１又はそれ以上を消費するようにＬｉをインターカレーション（層間挿入）させるかもしれない。種は、ハイドリノ反応物から物理的に又は熱力学的に除外されるかもしれない。例えば、Ｌｉ又はＬｉＨは、電解質を分割し、カーボンや炭化物のような支持体から離すかもしれないが、それは、後者内の存在、吸着、インターカレーションのそれよりも、前者における好ましい溶解度が高いからである。典型的な実施例において、ＬｉＨはカーボンに容易にインターカレーションされず或いは吸着されないかもしれず、ハイドリノ反応を阻害するように存在しない。
【０４５７】
その代わりとして、塩橋は、カチオンが触媒のような種の源であるかもしれないところ、対イオンのカチオンに選択的であるかもしれない。Ｌｉ＋、Ｎａ＋、及びＫ＋に対する妥当な塩橋は、それぞれＬｉ、ＮａＨ、及びＫの触媒の源は、それぞれ、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、及びＫ＋で錯体化するベータアルミナである。Ｌｉ＋の塩橋又は固体電解質は、ＬｉＢＨ４−ＬｉＸ（Ｘ＝ハライド）のような安定化ＬｉＢＨ４ハロゲン化物、Ｌｉ＋含浸Ａｌ２Ｏ３（Ｌｉ−β−アルミナ）、Ｌｉ２Ｓベースガラス、Ｌｉ０．２９＋ｄＬａ０．５７ＴｉＯ３（ｄ＝０から０．１４）、Ｌａ０．５１Ｌｉ０．３４ＴｉＯ２．９４、Ｌｉ９ＡｌＳｉＯ８、Ｌｉ１４ＺｎＧｅ４Ｏ１６（ＬＩＳＩＣＯＮ）、ＬｉｘＭ１−ｙＭ’ｙＳ４（Ｍ＝Ｓｉ、Ｇｅ、及びＭ’＝Ｐ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｓｂ）（チオ−ＬＩＳＩＣＯＮ）、Ｌｉ２．６８ＰＯ３．７３Ｎ０．１４（ＬＩＰＯＮ）、Ｌｉ５Ｌａ３Ｔａ２Ｏ１２、Ｌｉ１．３Ａｌ０．３Ｔｉ１．７（ＰＯ４）３、ＬｉＭ２（ＰＯ４）３、ＭＩＶ＝Ｇｅ、Ｔｉ、Ｈｆ、及びＺｒ、Ｌｉ１＋ｘＴｉ２（ＰＯ４）３（０≦ｘ≦２）ＬｉＮｂＯ３、ケイ酸リチウム、アルミン酸リチウム、リチウム・アルミノケイ酸塩、固体ポリマー又はゲル、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）、Ｌｉ３Ｎ、Ｌｉ３Ｐ、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）、酸化リン（Ｐ２Ｏ５）、シリコン酸化アルミニウム、及び、それらの固体電解質、及び、技術分野で既知のその他のものかもしれない。典型的なセルは、［Ｌｉ／Ｌｉ固体電解質／Ｒ−Ｎｉ］である。導電度は、Ｌｉ３ＰＯ４又はＬｉ３ＢＯ３のようなＬｉ塩で高められるかもしれない。Ｌｉガラスはまた、Ｌｉ＋塩橋として機能するかもしれない。例えば、ワットマン（Ｗｈａｔｍａｎ）ＧＦ／Ｄ  １：１ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）中において１ＭのＬｉＰＦ６電解質溶液で飽和したホウ珪酸ガラス−ファイバー・シート／ＬＰ３０としても知られているエチレンカーボネート、又は、１：１炭酸ジメチル（ＤＭＣ）中において１ＭのＬｉＰＦ６／ＬＰ３０としても知られているエチレンカーボネート（ＥＣ）は隔離体として機能する／電解質である。ハライド安定化ＬｉＢＨ４は、室温でも、高速Ｌｉ＋イオン導体として機能するかもしれない。ハライドは、ＬｉＦ、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、又はＬｉＩであるかもしれない。隔離体（セパレータ）は、一層又は多層ポリオレフィン又はアラミドのような膜であるかもしれない。膜は、アノード及びカソード間のバリアを提供するかもしれず、更に、セルの一方の側から他方の側へとリチウムイオンの交換を可能にするかもしれない。妥当な膜セパレータは、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、又は三層（ＰＰ／ＰＥ／ＰＰ）電解質膜である。特定の典型的な膜は、セルゲート（Ｃｅｌｇａｒｄ）２４００ポリプロピレン膜（シャーロッテ、ノースカロライナ州）で、２５μｍの厚みがあり気孔率が０．３７である。電解質は、１：１炭酸ジメチル（ＤＭＣ）中において１ＭのＬｉＰＦ６電解質溶液／エチレンカーボネート（ＥＣ）であるかもしれない。別の妥当な隔離体／電解質は、セルゲート（Ｃｅｌｇａｒｄ）２３００及び、３０：５：３５：３０  ｖ中���１ＭのＬｉＰＦ６電解質溶液／ｖ  ＥＣ−ＰＣ−ＥＭＣ−ＤＥＣ溶媒である。他の妥当な溶媒及び電解質は、リチウム［ビス（オキザレート）ボラート］のようなリチウムをキレートしたホウ酸塩アニオン電解質、ジオキソラン、テトラヒドロフラン誘導体、ヘキサメチルホスホルアミド（ＨＭＰＡ）、ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、１，４−ベンゾジオキサン（ＢＤＯ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、及び、１，３−ジオキソランのようなジオキソランにおける過塩素酸リチウムである。当該技術分野の当業者に知られる他の溶媒は、Ｌｉベースのアノードのオペレーションにとって適切であるものであり、妥当である。これらの溶媒は、プロピレン・カーボネートのような有機から、塩化チオニル及び二酸化硫黄のような無機までの範囲に及び、かつ、典型的に、カルボニル、ニトリル、スルホニル、及びエーテル基のうちの少なくとも１つのような極性基を持っている。溶媒は、溶媒の安定性を増大させる添加材を更に含んでよく、ハイドリノ反応の程度及び速度の少なくとも１つを増大させてよい。
【０４５８】
実施例において、有機カーボネート及びエステルは、電解質溶媒を含んでよい。妥当な溶媒は、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレン・カーボネート（ＢＣ）、γ−ブチロラクトン（γＢＬ）、δ−バレロラクトン（δＶＬ）、Ｎ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシド（ＮＭＯ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、酢酸エチル（ＥＡ）、メチル・ブタノエート（ＭＢ）、及びエチル・ブタノエート（ＥＢ）である。実施例において、有機エーテルは電解質溶媒を含んでよい。妥当な溶媒は、ジメトキシメタン（ＤＭＭ）、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、１，２−ジエトキシエタン（ＤＥＥ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン（２−Ｍｅ−ＴＨＦ）、１，３−ジオキソラン（１，３−ＤＬ）、４−メチル−１，３−ジオキソラン（４−Ｍｅ−１，３−ＤＬ）、２−メチル−１，３−ジオキソラン（２−Ｍｅ−１，３−ＤＬ）である。リチウム塩は電解質の溶質を含んでよい。妥当な溶質は、リチウム・テトラフルオロホウ酸塩（ＬｉＢＦ４）、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、リチウム・ヘキサフルオロアルセネート（ＬｉＡｓＦ６）、リチウム・パーコレート（ＬｉＣｌＯ４）、リチウム・トリフレート（Ｌｉ＋ＣＦ３ＳＯ３−）、リチウム・イミド（Ｌｉ＋［Ｎ（ＳＯ２ＣＦ３）２］−）、及びリチウムベチ（ｌｉｔｈｉｕｍ  ｂｅｔｉ）（Ｌｉ＋［Ｎ（ＳＯ２ＣＦ２ＣＦ３）２］−）である。実施例において、パフォーマンス向上添加剤が、それは１２クラウン−４、１５−クラウン−５、アザエーテル、ホウ酸塩、ボラン、及びボロン酸塩のようなものであるが、バルク特性のために添加される。実施例において、電解質は更に、ＣＯ２、ＳＯ２、１２−クラウン−４、１８−クラウン−６、カテコール・カーボネート（ＣＣ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、エチレンスルフィート（ＥＳ）、α−ブロモ−γ−ブチロラクトン、クロロギ酸メチル、２−アセチルオキシ−４，４−ジメチル−４−ブタノリド、スクシンイミド、Ｎ−カルボベンゾキシオキシこはく酸イミド、及びケイ皮酸メチルのようなアノード固体電解質界面（ＳＥＩ）添加剤を含んでよい。実施例において、電解質は、Ｉ−／Ｉ２、ｎ−ブチルフェロセン、１，１’−ジメチルフェロセン、フェロセン誘導体、１，２，４−トリアゾールＮａのような塩、イミダゾールＮａのような塩、１，２，５，−トリシアノベンゼン（ＴＣＢ）、テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、置換ベンゼン、ピロカーボネート、及びシクロヘキシルベンゼンのようなカソード表面層添加剤を含んでよい。実施例において、電解質は、環状カーボナート、γＢＬ、線状エステル、フッ素化エステル、フッ素化カーボネート、フッ素化カルバメート、フッ素化エーテル、グリコールボレートエステル（ＢＥＧ）、スルホン、及びスルファミドのような新規な非水溶性の溶媒を含んでよい。実施例において、電解質は更に、芳香族Ｌｉホウ酸塩、非芳香族Ｌｉホウ酸塩、Ｌｉキレートリン酸塩、Ｌｉ  ＦＡＰ、Ｌｉアゾレート（ａｚｏｌａｔｅ）、及びＬｉイミダゾリド（ｉｍｉｄａｚｏｌｉｄｅ）のような新規なリチウム塩を含んでよい。実施例において、分子ハイドリノのようなハイドリノ生成物は、ＤＭＦのような溶剤に可溶である。典型的なセルは、［Ｌｉ／ＤＭＦ  ＬｉＰＦ６を少なくとも含む溶剤／ＣｏＯ（ＯＨ）］である。
【０４５９】
Ｌｉ＋、Ｌｉ、ＬｉＨ、Ｈ＋、又はＨ−のようなＨの源又は、触媒の源、触媒のような種の化学ポテンシャル又は活動度は、ハイドリノ反応物及びハイドリノを形成するように、電気化学的反応、電子輸送、及びイオン輸送のうち少なくとも１つを容易にするように調節されてよい。調節は、少なくとも半電池の１つの外部反応物に接触している電気的に導電性のチャンバーの中で内部反応物又は種の少なくとも１つの存在により引き起こされる外部ポテンシャルの変化であってよい。電気的に導電性のチャンバーは、カソード又はアノードのようなセルの電極であってよい。内部反応物又は種は、Ｐｄ又はＰｔ水素化物のような貴水素化物又はＮｂＨ２のような内部遷移元素水素化物、ＴｉＨ２のような遷移金属水素化物、ＭｇＨ２のようなアルカリ土類金属水素化物、ＫＨのようなアルカリ水素化物のような水素化物であってよい。カソード又はアノードを含む導電性のチャンバーは、金属水素化物を含んでよい。内部反応物又は種は、Ｋのようなアルカリ金属、Ｍｇ又はＣａのようなアルカリ土類金属、Ｔｉ又はＶのような遷移金属、Ｎｂのような内部遷移金属、Ｐｔ又はＰｄのような貴金属、Ａｇ、のような金属、化合物、又は半金属であってよい。典型的な化合物は、金属ハロゲン化物、酸化物、リン化物、ホウ化物、水酸化物、ケイ化物、窒化物、ヒ化物、セレン化物、テルル化合物、アンチモン化物、炭化物、硫化物、水素化物、炭酸塩、炭酸水素塩、硫酸塩、硫酸水素塩、リン酸塩、リン酸水素塩、二水素リン酸塩、硝酸塩、亜硝酸エステル、過マンガン酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、亜塩素酸塩、過亜塩素酸塩、次亜塩素酸塩、臭素酸塩、過臭素酸塩、亜臭素酸塩、次亜臭素酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、亜ヨウ素酸塩、次亜ヨウ素酸塩、クロム酸塩、重クロム酸塩、テルル酸塩、セレン酸塩、ヒ酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、酸化コバルト、酸化テルル、及び、ハロゲン、Ｐ、Ｂ、Ｓｉ、Ｎ、Ａｓ、Ｓ、Ｓｂ、Ｃ、Ｓ、Ｐ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、及びＴｅのそれらのような他のオキシアニオンを持つものである。内部反応物又は種は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｃｄ、又はＨｇのような金属、水酸化物又は硝酸塩のような化合物、Ｐ、Ｓ、及びＩのような元素、及び、セル温度で液体かもしれないＳｅ、Ｂｉ、及びＡｓのような半金属、のうちの少なくとも１つであってよい。溶融金属は、チャンバーに電気的な接触を提供するかもしれない。他の導電体は、金属粉末又はマトリクス、溶融金属、ＴｉＣのような炭化物、ＭｇＢ２のようなホウ化物、又は、カーボンブラックのようなカーボン、のうちの少なくとも１のような内部反応物又は種と混合されてよい。典型的なセルは、［Ｌｉ  ｂｅｌｌ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／Ｆｅ（Ｐｄ）（Ｈ２）］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／Ｆｅ（Ｐｄ）（Ｈ２）］、［Ｌｉ  ｂｅｌｌ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／Ｎｉ（Ｐｄ）（Ｈ２）］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／Ｎｉ（Ｐｄ）（Ｈ２）］、［Ｌｉ  ｂｅｌｌ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／Ｎｉ（Ｃｄ）（Ｈ２）］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／Ｎｉ（Ｃｄ）（Ｈ２）］、［Ｌｉ  ｂｅｌｌ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／Ｎｉ（Ｓｅ）（Ｈ２）］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／Ｎｉ（Ｓｅ）（Ｈ２）］、［Ｌｉ  ｂｅｌｌ／��ｉＦ−ＬｉＣｌ／Ｔｉ（Ｐｄ）（Ｈ２）］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／Ｔｉ（Ｐｄ）（Ｈ２）］、［Ｌｉ  ｂｅｌｌ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／Ｔｉ（Ｃｄ）（Ｈ２）］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／Ｔｉ（Ｃｄ）（Ｈ２）］、［Ｌｉ  ｂｅｌｌ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／Ｔｉ（Ｓｅ）（Ｈ２）］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／Ｔｉ（Ｓｅ）（Ｈ２）］、［Ｌｉ  ｂｅｌｌ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／Ｔｉ（ＴｉＣ  Ｂｉ）（Ｈ２）］、及び  ［ＬｉＡｌ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／Ｔｉ  （ＴｉＣ  Ｂｉ）（Ｈ２）］  であるが、ここで、（）は、チューブ又はチャンバーの中を意味する。
【０４６０】
アノードを含む導性のチャンバーは、金属を含んでよい。実施例において、カソードの内部において、ＫＨ、ＴｉＨ、及びＮｂＨの少なくとも１つのような内部水素化物のポテンシャルは、ハイドリノ反応を許すように、８ｍｏｌ％の飽和でのＬｉＨのＬｉ活動度のそれに合致させる。内部水素化物のポテンシャルは、水素化の程度を制御することにより制御できる。後者は、適用される水素ガスの圧力を制御することにより制御できる。追加として、外部種の化学ポテンシャル又は活動度は、内部反応物又は種を含む金属又は他の電気的に導体の材料を選択することにより所望の値に合わせるように調節されてよい。所望のポテンシャル又は活動度は、ハイドリノ反応の高い速度を達成する。実施例において、所望のポテンシャルは、ハイドリノ形成を含まない化学に基づくと、約ゼロの理論電圧に対応する。約ゼロの範囲は、１Ｖ以内であるかもしれない。金属又は導体材料は、以下の群から選ばれてよい。それは、金属、ＴｉＣのような金属炭化物、ＴｉＢ２、及びＭｇＢ２のような金属ホウ化物、窒化チタンのような金属窒化物、及び、次のリストからの元素を含む元素又は材料、からなる群である。リストには、アルミニウム、アンチモン、バリウム、ビスマス、ホウ素、カドミウム、カルシウム、カーボン（グラファイト）、セリウム、セシウム、クロミウム、コバルト、銅、ジスプロシウム、エルビウム、ユウロピウム、ガドリニウム、ガリウム、ゲルマニウム、金、ハフニウム、ホルミウム、インジウム、イリジウム、鉄、ランタン、リード、リチウム、ルテチウム、マグネシウム、マンガン、水銀、モリブデン、ネオジム、ニッケル、ニオブ、オスミウム、パラジウム、燐、プラチナ、カリウム、プラセオジム、プロメチウム、プロトアクチニウム、レニウム、ロジウム、ルビジウム、ルテニウム、サマリウム、スカンジウム、セレニウム、シリコン、銀、ナトリウム、ストロンチウム、硫黄、タンタル、テクネチウム、テルル、テルビウム、ツリウム、スズ、チタン、タングステン、バナジウム、イッテルビウム、イットリウム、亜鉛、及びジルコニウムが挙げられる。金属は、アルミニウム、アンチモン、バリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、セリウム、セシウム、クロミウム、コバルト、銅、ジスプロシウム、エルビウム、ユウロピウム、ガドリニウム、ガリウム、ゲルマニウム、金、ハフニウム、ホルミウム、インジウム、イリジウム、鉄、ランタン、リード、リチウム、ルテチウム、マグネシウム、マンガン、水銀、モリブデン、ネオジム、ニッケル、ニオブ、オスミウム、パラジウム、プラチナ、カリウム、プラセオジム、プロメチウム、プロトアクチニウム、レニウム、ロジウム、ルビジウム、ルテニウム、サマリウム、スカンジウム、セレニウム、シリコン、銀、ナトリウム、ストロンチウム、タンタル、テクネチウム、テルル、テルビウム、ツリウム、スズ、チタン、タングステン、バナジウム、イッテルビウム、イットリウム、亜鉛、及びジルコニウムからなるリストからでよい。実施例において、空洞のＨ透過性のカソード又はアノードのような導電性のコンパートメント内の水素化物は、半電池又は電解質の中に壁を通して拡散する。水素化物は、未反応の水素ガスをコンパートメントへポンピングすることにより、再生されてよい。その代わりとして、チャンバーは、冷やされる、又は、冷えて、水素化物が自発的に生じるかもしれない。水素は、それが反応して水素化物を再生する導電性のチャンバーの内側にバルブを通して半電池のコンパートメントの少なくとも１つからガスラインを通して対応する金属のような内部反応物又は種へと流れるかもしれない。
【０４６１】
電解質は、追加的に、アルカリ又はアルカリ土類金属又は水素化物のような金属又は水素化物を含んでよい。妥当なアルカリ土類金属及び水素化物は、それぞれ、Ｍｇ、及びＭｇＨ２である。少なくとも１つの電極は、ＴｉＣ、ＹＣ２、Ｔｉ３ＳｉＣ２、及びＷＣのような支持体を含んでよく、そして、半電池は更に、Ｋ、ＮａＨ、又はＬｉ＋の移動からのＬｉのような触媒と、Ｍｇ又はＣａのような還元剤と、ＴｉＣ、ＹＣ２、Ｔｉ３ＳｉＣ２、又はＷＣのような支持体と、ＬｉＣｌ、ＳｒＢｒ２、ＳｒＣｌ２、又はＢａＣｌ２のような酸化剤と、及び、Ｒ−Ｎｉ、ＴｉＨ２、ＭｇＨ２、ＮａＨ、ＫＨ、又はＬｉＨのような水素化物のようなＨの源と、を含んでよい。Ｈの源として機能し、或いは、触媒を形成するように、半電池のコンパートメントの壁を通して、水素は浸透するかもしれない。浸透するＨの源は、Ｈ−の酸化からかもしれない。
【０４６２】
実施例において、Ｍｇ２＋は、表１に与えられる反応により触媒として機能する。Ｍｇ２＋の源はカソード又はアノード反応物又は電解質であってよい。電解質は、ヨウ素化物のようなハライドのような少なくとも１つのマグネシウム塩を含む共晶混合物のような水素化物イオン導体のような溶融塩であるかもしれない。電解質は、水溶性のマグネシウムハロゲン化物又は他の可溶性のマグネシウム塩のような水溶性であるかもしれない。典型的なセルは、［Ｌｉ３Ｍｇ／ＭｇＩ２又はＭｇＸ２−ＭＸ’又はＭＸ’２（Ｘ，Ｘ’＝ハライド、Ｍ＝アルカリ又はアルカリ土類）／ＣｅＨ２、ＴｉＨ２、又はＬａＨ２］及び［Ｒ−Ｎｉ、ＬａＮｉ５Ｈ６、Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９Ｈ６、ＺｒＣｒ２Ｈ３．８、ＬａＮｉ３．５５Ｍｎ０．４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５、ＺｒＭｎ０．５Ｃｒ０．２Ｖ０．１Ｎｉ１．２／ＭｇＩ２、ＭｇＳＯ４、及びＭｇ（ＮＯ３）２及びＭＯＨ（Ｍ＝アルカリ）のようなマグネシウム塩の少なくとも１個／ＣＢ、ＰｔＣ、ＰｄＣのようなカーボン］である。
【０４６３】
ＣＩＨＴセルの実施例において、Ｍｇ、Ｃａ、又はＭｇプラス支持体、又はＣａプラス支持体は、ここで、適当な支持体は、ＴｉＣ、Ｔｉ３ＳｉＣ２、ＷＣ、ＴｉＣＮ、ＭｇＢ２、Ｂ４Ｃ、ＳｉＣ、及びＹＣ２から選択されるが、アノード・コンパートメントの還元剤からなる。電解質は、水素化物イオンを導通する共融混合物のような塩から成るかもしれない。カソードとオプションとしてアノード・コンパートメントは、水素隔膜から成るかもしれない。それが膜に浸透して、それらがＨに陽性原子価を増加させられるかもしれないアノードコンパートメントに電解質中を移動する水素化物イオンをつくるように、水素はカソード・コンパートメントに供給されるかもしれない。Ｈはアノード膜を通して拡散するかもしれなくて、ハイドリノからにバルク触媒と反応するかもしれない。ＣＩＨＴセルのもう一つの実施例に、アルカリ金属またはアルカリ金属水素化物は触媒の触媒または源から成る、そして、アノード反応混合物はＭｇまたはＣａと支持体（適当な支持体はＴｉＣから選ばれる）のようなアルカリ土類金属のような還元剤の少なくとも１つＴｉ３ＳｉＣ２、ＷＣ、ＴｉＣＮ、ＭｇＢ２、Ｂ４Ｃ、ＳｉＣとＹＣ２を更に含むかもしれない。この反応混合物は、アノード・コンパートメントの還元剤から成るかもしれない。電解質は、水素化物イオンを導通する共融混合物のような塩から成るかもしれない。ある実施例において、電解質は、水素化物イオンを導通するかもしれないＫＯＨのような融解したアルカリ金属水酸化物から成る。カソードとオプションとしてアノード・コンパートメントは、水素隔膜から成るかもしれない。それが膜に浸透して、アノード彼らがＨに陽性原子価を増加させられるかもしれないコンパートメントに電解質中を移動する水素化物イオンをつくるように、水素はカソード・コンパートメントに供給されるかもしれない。Ｈはアノード膜を通して拡散するかもしれなくて、ハイドリノからに触媒と反応するかもしれない。あるいは、Ｈは触媒と反応するかもしれないか、その触媒はカソードまたはアノード膜で、または、電解質内で、形成され、存在するかもしれない。
【０４６４】
ある実施例において、塩橋は水素化物イオンのために高い導電率で固形物から成る。塩橋は、電解質の役割をするかもしれない。塩橋と電解質の少なくとも１つは、水素化物（例えばＭｇＨ２またはＣａＨ２のようなアルカリまたはアルカリ土類水素化物、ＬｉＦのようなアルカリまたはアルカリ土類ハロゲン化物のようなハロゲン化物とＡｌ２Ｏ３粉のようなマトリックス材）の混合物から成るかもしれない。焼結がＨ２雰囲気であるかもしれない混合物は、焼結されるかもしれない。あるいは、塩橋と任意に電解質は、カソードとアノード半電池反応物の少なくとも１つが塩橋または電解質で解決できない溶融塩のような液体である。熱した水素化物導体塩橋の例は、ＬｉＣｌ／ＫＣｌ共晶溶融塩のＬｉＨである。典型的なハイドリノ反応物は、触媒の源とＮａＨまたはＫＨのような水素の源、ＴｉＣのような支持体、Ｃ、Ｐｄ／ＣとＰｔ／Ｃである、そして、ＭｇＨ２または他の他のようなアルカリ土類水素化物はＬｉＨ、ＭＢＨ４とＭＡｌＨ４（Ｍ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）の少なくとも１つのような水素化物を熱的に再生させた。半電池コンパートメントは、電気的に絶縁セパレータで孤立させるかもしれなくて、接続されるかもしれない。セパレータは、塩橋のために支持体として機能するかもしれない。塩橋は、セパレータで支えられる溶融塩から成るかもしれない。セパレータは、ＭｇＯまたはＢＮファイバーであるかもしれない。後者は、不織フェルト又は織布としてかもしれない。ある実施態様では、触媒又は触媒源、好ましくはＮａＨはフラーレン、カーボンナノチューブ及びゼオライトなどのＨＳＡ材料の内部に挿入される。各々の半電池反応混合物はプラークに押しやられるかもしれなくて、アノードとカソードの集電装置に付けられるかもしれない。プラークは、金属板のような少なくとも１枚の穿孔したシートで確保されるかもしれない。あるいは、セパレータは、Ｈに対して透過性かもしれず、Ｈ−がカソード半電池界面でＨを形成するように反応し、Ｈがセパレータを通過し、アノード半電池界面でＨ−を形成する。成形ＨによってＨ−を輸送する適当なセパレータは、耐火性卑金属（例えばＶ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｍｏ合金、Ｗ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｔｉ、Ｔｈ、と、ＰｄとＰｄ／Ａｇ合金のような貴金属と合金と同様に希土類元素）である。Ｈ膜から成っている金属は、界面でＨ−／Ｈ変換の活性を増やすためにバイアスされるかもしれない。活性は、濃度勾配を用いても増やされるかもしれない。
【０４６５】
ある実施例において、アノード・コンパートメントだけがセルの間で電圧を高めるためにハイドリノ反応を好ましい速度に維持するために必要な一つ以上の選択的な反応物を含むこと以外は、両方のコンパートメントが同じ反応物の少なくとも１つを含むかもしれないカソード・コンパートメントとアノード・コンパートメントから、ＣＩＨＴセルは成る。イオン伝導体、しかし、大幅に電子のための絶縁物である塩橋のそばで、アノードとカソード・コンパートメントは接触している。ある実施例において、塩橋は水素化物イオン導電性のために選択的である。ある実施例において、塩橋は選択的な反応物を除いてコンパートメントの間に反応物質の移行または交換を許すかもしれない。ある実施例において、アノード・コンパートメントは、触媒と水素（例えばＮａＨまたはＫＨ）、任意に還元剤（例えばＭｇとＭｇＨ２のようなアルカリ土類金属または水素化物）と一つ以上の選択的な反応物（例えば水素解離剤の役割をしもするかもしれない少なくとも１つの支持体）の源の触媒または源を含む。支持体は、炭素、炭化物またはホウ化物から成るかもしれない。適当な炭素、炭化物とホウ化物は、カーボンブラック、ＴｉＣ、Ｔｉ３ＳｉＣ２、ＴｉＣＮ、ＳｉＣ、ＹＣ２、ＴａＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＷＣ、Ｃ、Ｂ４Ｃ、ＨｆＣ、Ｃｒ３Ｃ２、ＺｒＣ、ＣｒＢ２、ＶＣ、ＺｒＢ２、ＮｂＣとＴｉＢ２である。水素解離剤の役割をしもするかもしれない適当な支持体は、Ｐｄ／Ｃ、Ｐｔ／Ｃ  Ｐｄ／ＭｇＯ、Ｐｄ／Ａｌ２Ｏ３、Ｐｔ／ＭｇＯとＰｔ／Ａｌ２Ｏ３である。塩橋のために支持体の役割をしもするかもしれない電気的に絶縁セパレータで、半電池コンパートメントは孤立するかもしれなくて、つながれるかもしれない。塩橋は、セパレータで支えられる溶融塩から成るかもしれない。溶融塩は電解質（水素化物から成っている電解質）の少なくとも１つであるかもしれない、そして、水素化物は電解質に溶けた。あるいは、塩橋は、選択的な反応物に浸透しないセパレータと取り替えられる。選択的な反応物（ｓ）を通さない間、セパレータはアノードーコンパートメントまたはカソード−コンパートメント反応混合物のどちらのでも一つ以上のイオンまたは化合物に浸透するかもしれない。ある実施例では、支持体に対してセパレータは透過性でない。セパレータは、ＭｇＯまたはＢＮファイバーであるかもしれない。後者は、不織フェルト又は織布としてあるかもしれない。選択的な反応物に選択的な反応物とセパレータまたは塩橋の不透過性から成っているアノード・コンパートメント反応物のためにだけ、選択的にイオン化触媒を形成するハイドリノ反応は、アノード・コンパートメントでできる。
【０４６６】
ある実施例において、イオンと電子の輸送は、ハイドリノ反応物がカソードまたはアノード・コンパートメントの少なくとも１つでより別の領域でつくられる原因になる。ハイドリノ反応が電解質の少なくとも１つの位置、塩橋、電解質と塩橋の界面、電解質−カソード界面とアノード−電解質界面で起こるように、ハイドリノ反応物は電解質でできるかもしれない。カソードは水素隔膜（例えばニッケル箔またはチューブまたは多孔質ニッケル電極）から成るかもしれない、そして、電解質はＬｉＣｌ−ＫＣｌで溶かされるＬｉＨのような水素化物イオンを輸送する共晶の塩から成るかもしれない。水素は膜に浸透するかもしれない、そして、ＬｉまたはＫとＨが界面で形成されて、ハイドリノをつくるためにさらに反応するように、Ｌｉ＋またはカリウムイオンのような触媒イオンは電解質境界面でＬｉまたはＫのような触媒にされるかもしれない。別の実施例において、還元電位が増加する。ある実施例において、ＬｉＣｌ−ＫＣｌの濃度はおよそ５８．５＋４１．２のｍｏｌ％である、溶融温度はおよそ４５０の℃である、そして、ＬｉＨ濃度はおよそ０．１のｍｏｌ％であるか、低い。他の実施例に、ＬｉＨ濃度は、およそ８．５％の飽和限度へのどんな望ましいモル・パーセントでもあるかもしれない。もう一つの典型的な実施例に、電解質はＬｉＨ＋ＬｉＦ＋ＫＦから成るかもしれない、あるいは、ＮａＦと任意に支持体がＴｉＣのようにある。他の妥当な電解質は、セル反応が金属交換であるかもしれないところ、アルカリハロゲン化物、アルカリ及びアルカリ土類ホウ化水素の混合物である。妥当な混合物は、約４３＋５７ｍｏｌ％のＮａＨ−ＫＢＨ４で融点が約５０３℃、約６６＋３４ｍｏｌ％のＫＨ−ＫＢＨ４で融点が約３９０℃、約２１＋７９ｍｏｌ％のＮａＨ−ＮａＢＨ４で融点が約３９５℃、約５３＋４７ｍｏｌ％のＫＢＨ４−ＬｉＢＨ４で融点が約１０３℃、約４１．３＋５８．７ｍｏｌ％のＮａＢＨ４−ＬｉＢＨ４で融点が約２１３℃、及び約３１．８＋６８．２ｍｏｌ％ＫＢＨ４−ＮａＢＨ４で融点が約４５３℃、の共晶混合物であり、混合物は更に、ＬｉＨ、ＮａＨ、又はＫＨのようなアルカリ又はアルカリ土類水素化物を含んでよい。水素化物の妥当な濃度は、０．００１から１０ｍｏｌ％である。典型的なセルは、［Ｋ／ＫＨ  ＫＢＨ４−ＮａＢＨ４／Ｎｉ］、［Ｎａ／ＮａＨ  ＮａＢＨ４−ＬｉＢＨ４／Ｎｉ］、［ＬｉＡｌ／ＬｉＨ  ＫＢＨ４−ＬｉＢＨ４／Ｎｉ］、［Ｋ／ＫＢＨ４−ＮａＢＨ４／Ｎｉ］、［Ｎａ／ＮａＢＨ４−ＬｉＢＨ４／Ｎｉ］、及び［ＬｉＡｌ／ＫＢＨ４−ＬｉＢＨ４／Ｎｉ］である。アルミニウム水素化物はホウ化水素を置換するかもしれない。
【０４６７】
電解質は、ＬｉＨ以外の触媒の源又は触媒を含むかもしれず、ＫＨ又はＮａＨのような他の妥当な電解質は、ＮａＢｒ＋ＮａＩ、ＫＯＨ＋ＫＢｒ、ＫＯＨ＋ＫＩ、ＮａＨ＋ＮａＡｌＥｔ４、ＮａＨ＋ＮａＡｌＣｌ４、ＮａＨ＋ＮａＡｌＣｌ４＋ＮａＣｌ、ＮａＨ＋ＮａＣｌ＋ＮａＡｌＥｔ４及びハロゲン化物のような他の塩の１つで、あるかもしれない。少なくとも１つの塩のカチオンは、触媒または触媒の源であるかもしれない。ある実施例において、Ｈの源及び触媒は、Ｃｌ−またはＨの酸化によって形成されるＨＣｌであるかもしれない。Ｃｌ−は、電解質からであるかもしれない。
【０４６８】
触媒作用反応の領域の局在化が局所的にイオンと電子を生産する原因になるために、熱的セルの実施例は、反応混合物分配から成る。セルだけの最初のエリアがこの少なくとも１つの最初の領域と少なくとももの（セルの第２の領域）の間で電圧を高めるためにハイドリノ反応を好ましい速度に維持するために必要な一つ以上の選択的な反応物を含むように、反応物は分配された。セルはある実施例において伝導性の壁から成るか、伝導性の回路から成るかもしれない。電子流は、電圧のためにセルまたは回路の壁の中を流れるかもしれない。電子は、水素化物イオンのような陰イオンを生産するために、水素化物のような第２の領域で、反応物を還元する。陰イオンは、回路を完成するために、第２から最初の領域に移るかもしれない。移動は、溶媒又は溶融塩を通してかもしれない。溶融塩は電解質（水素化物から成っている電解質）の少なくとも１つであるかもしれない、そして、水素化物は電解質に溶けた。セパレータまたは塩橋は、最初の領域で選択的な反応物を維持するかもしれない。セパレータまたは塩橋は、分離されるよう求められる他の反応物の分離を維持もするかもしれない。セパレータまたは塩橋は、水素化物イオンに選択的かもしれない。
【０４６９】
典型的な実施例において、アノード・コンパートメントまたは領域だけが支持体を含むこと以外は、アノードとカソード反応物は同じことである。塩橋は必要とされない、そして、物理的なセパレータとイオン伝導体はカソード・コンパートメントまたは領域で支持体を任意に閉じ込めるかもしれない。例えば、アノードとカソード反応混合物はＮａＨまたはＫＨとＭｇから成る、そして、アノード反応混合物はＴｉＣを更に含む。他の典型的な実施例に、両方のセルの反応混合物は触媒、触媒の源と水素（例えばＬｉの少なくとも１つ、ＬｉＨ、Ｎａ、ＮａＨ、Ｋ、ＫＨ、Ｒｂ、ＲｂＨ、Ｃｓ、ＣｓＨ、ＭｇとＭｇＨ２）の源の一つ以上から成る、そして、還元剤の少なくとも１つまたは水素化物はアルカリ土類金属または水素化物（例えばＭｇ、ＬｉＨ、ＭＢＨ４、ＭＡｌＨ４（Ｍ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）とマネーサプライＭ２（ＢＨ４）２（Ｍ＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ））のような反応物をやりとりする。支持体は、アノード・コンパートメントまたは領域で局地化される。水素解離剤として機能するかもしれない適当な支持体は、炭素、炭化物またはホウ化物を含む。適当な炭素、炭化物とホウ化物は、カーボンブラック、ＴｉＣ、Ｔｉ３ＳｉＣ２、ＹＣ２、ＴｉＣＮ、ＳｉＣ、ＴａＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＷＣ、Ｃ、Ｂ４Ｃ、ＨｆＣ、Ｃｒ３Ｃ２、ＺｒＣ、ＣｒＢ２、ＶＣ、ＺｒＢ２、ＮｂＣとＴｉＢ２を含む。水素解離剤として機能するかもしれない適当な支持体は、Ｐｄ／Ｃ、Ｐｔ／Ｃ  Ｐｄ／ＭｇＯ、Ｐｄ／Ａｌ２Ｏ３、Ｐｔ／ＭｇＯとＰｔ／Ａｌ２Ｏ３を含む。適当なアノード反応混合物は、ＮａＨ  Ｐｄ／Ａｌ２Ｏ３  ＴｉＣ＋Ｈ２、ＮａＨ  ＮａＢＨ４  ＴｉＣ、ＮａＨ  ＫＢＨ４  ＴｉＣ、ＮａＨ  ＮａＢＨ４  Ｍｇ  ＴｉＣ、ＮａＨ  ＫＢＨ４  Ｍｇ  ＴｉＣ、ＫＨ  ＮａＢＨ４  ＴｉＣ、ＫＨ  ＫＢＨ４  ＴｉＣ、ＫＨ  ＮａＢＨ４  Ｍｇ  ＴｉＣ、ＫＨ  ＫＢＨ４  Ｍｇ  ＴｉＣ、ＮａＨ  ＲｂＢＨ４  Ｍｇ  ＴｉＣ、ＮａＨ  ＣｓＢＨ４  Ｍｇ  ＴｉＣ、ＫＨ  ＲｂＢＨ４  Ｍｇ  ＴｉＣ、ＫＨ  ＣｓＢＨ４  Ｍｇ  ＴｉＣ、ＮａＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ  Ｍｇ（ＢＨ４）２、ＮａＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ  Ｃａ（ＢＨ４）２、ＫＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ  Ｍｇ（ＢＨ４）２、ＫＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ  Ｃａ（ＢＨ４）２、ＮａＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ、ＫＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ、ＬｉＨ  Ｍｇ  ＴｉＣ、ＮａＨ  Ｍｇ  Ｐｄ／Ｃ、ＫＨ  Ｍｇ  Ｐｄ／Ｃ、ＬｉＨ  Ｍｇ  Ｐｄ／Ｃ、ＮａＨ  Ｍｇ  Ｐｔ／Ｃ、ＫＨ  Ｍｇ  Ｐｔ／Ｃ、ＮａＨ  Ｍｇ  ＬｉＣｌ、ＫＨ  Ｍｇ  ＬｉＣｌ、ＫＨ  ＫＯＨ  ＴｉＣとＬｉＨ  Ｍｇ  Ｐｔ／Ｃを含む。実施例において、カソード反応物は、支持体なしで同じであるかもしれない。その代わりとして、実施例において、アノード反応物は、支持体なしで同じであるかもしれない。
【０４７０】
ハイドリノ化学は、異なる金属からなる２つの電極の１つで、局所化され得る。１つの電極でハイドリノを形成する選択性は、触媒又は原子状水素のようなハイドリノ南濃物を生じる特定の好ましい化学反応によるものであるかもしれない。例えば、１つの電極は、ハイドリノ反応が起きるようにＨ２をＨに解離させるかもしれない。反応混合物は、異なるアルカリ金属及びＬｉＣｌ及びＫＣｌの混合物のようなハロゲン化物の少なくとも１つを含む化合物の混合物のような、水素化物導電性の共晶塩の中のＬｉＨのようなアルカリハロゲン化物を含むかもしれない。Ｃｕ又はＦｅのような解離性活動度のより低い電極に対して、Ｎｉ、Ｔｉ、又はＮｂのようなＨ２解離剤を含む電極に関して、半電池反応はいかのようであってよい。
カソード反応（Ｈ２解離剤）
【数２４７】
2018067536.tif 000254
アノード反応
【数２４８】
2018067536.tif 000255
正味の反応
【数２４９】
2018067536.tif 000256
ここで、Ｍは、Ｌｉ、Ｎａ、又はＫのような触媒金属である。
【０４７１】
実施例において、ハイドリノを形成するための酸化還元反応は、式（２３７）のカソード反応を含むが、ここで、ＭはＬｉのようなアルカリ金属である。妥当なカソード解離剤金属は、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｖ、Ｆｅ−Ｍｏ合金、Ｗ、Ｒｈ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｔｉ、及びＴｈホイルである。典型的な反応は次の通りである。
カソード反応（例えば、Ｎｂホイル）
【数２５０】
2018067536.tif 000257
アノード反応
【数２５１】
2018067536.tif 000258
正味反応
【数２５２】
2018067536.tif 000259
【０４７２】
Ｌｉ金属アノードは、Ｌｉが電解質中の浮力により維持される電解質中の逆向き釣鐘又はカップと、多孔性の電極と、ＬｉＡｌ合金のようなＬｉ合金又はＮｉチューブのような金属チューブの中のＬｉ金属とを含んでよい。塩は、７９−２１ｗｔ％ＬｉＣｌ−ＬｉＦ又は５１．９−４７．６ｗｔ％ＬｉＣｌ−ＫＣｌのような共晶塩であってよい。オペレーション温度は、ＬｉＦ／ＬｉＣｌ共晶塩に対して約４８５℃より上、又は、ＬｉＣｌ／ＫＣｌ共晶塩に対して約３５０℃より上のような塩電解質の融点より上であってよい。他の妥当な共晶及び融点は、ＬｉＣｌ−ＣｓＣｌ（５９．３＋４０．７ｍｏｌ％、ｍｐ＝２００℃）及びＬｉＣｌ−ＫＣｌ−ＣｓＣｌ（５７．５＋１３．３＋２９．２ｍｏｌ％、ｍｐ＝１５０℃）である。実施例において、Ｌｉ及びＬｉ＋濃度は、式（２４０−２４１）によって与えられる反応により消費され及び形成されるＬｉ及びＬｉ＋の対向拡散により時間に対して実質的に一定に維持される。水素は、チャンバーからダイアフラムを通して、或いは、カソードのような電極を含むチューブを通しれ拡散により供給されてよい。その金属を保持するために電解質中に逆向き釣鐘又はカップを更に含むＬｉ金属アノードのような金属アノードを含むセルにおいて、水素は、カップの直下に位置するダイアフラムから供給されてよく、ダイアフラムは、電解質表面及びカップに対して水平に向けられてよい。水素源は、アルカリ金属水素化物のような金属水素化物のような水素化物又は水素ガスであってよく、或いは、少なくとも１つの電極が金属水素化物を含んでよい。妥当な金属水素化物は、Ｍがアルカリ金属として、ＭＨである。妥当な濃度は、０．００１から１ｗｔ％である。Ｌｉ又はＬｉＨの少なくとも１つの濃度は、ハイドリノを形成する触媒反応を減少させる濃度より下に維持されてよい。例えば、ＬｉＣｌ−ＫＣｌ共晶電解質における濃度は、１ｗｔ％未満、好ましくは０．１ｗｔ％未満であり、最も好ましくは、０．０５ｗｔ％未満である。Ｌｉ及びＬｉＨの濃度は、検出器又はセンサでモニタされてよい。センサは、光学的吸収センサのような光学的なものでよい。ＬｉＨのためのセンサは、赤外吸収センサであってよい。分析は、結合種のようなインジケータ又はリポーターを含んでよい。センサは選択的な電極でよい。センサは、濃度が電圧から決定されるところ、ネルンストの式に従ったＬｉ又はＬｉＨ濃度に応答する電極を含んでよい。妥当な電極は、Ｈからハイドリノへの触媒反応を顕著に支持しないであろう。センサは、サイクリック・ボルタンメトリー、ポーラログラフィー、又はアンペロメトリーのようなボルタンメトリーのためのキャリブレーションされた装置であってよい。濃度は、ハイドリノ反応を許すために最適な濃度を維持するように増加又は減少させられてよい。Ｌｉ又はＬｉＨの追加又は除去が、セルに対すに適用することによってもよい。Ｌｉ又はＬｉＨの濃度は、Ｌｉ又はＬｉＨを吸収する電極を使用することにより制御されてよい。妥当な典型的な金属は銅である。
【０４７３】
実施例において、セルは、２つの金属を含む電極を含んでよい。妥当な金属は、内部遷移金属、Ａｌ、Ｓｎ、Ｉｎ、及び希土類金属から選ばれるものである。セルは、更に、ＬｉＣｌ−ＫＣｌ又はＬｉＣｌ−ＬｉＦのような少なくとも２つの金属ハロゲン化物のような共晶塩を含んでよく、追加的に、０．０１ｗｔ％のＬｉＨのような水素化物の源を含んでよい。
【０４７４】
別の実施例において、１つの電極、アノードは、アノードで触媒混合物のＨ又は触媒を形成するようにＨ＋又は触媒のイオン性の源を還元するように電子を供給するより陽性な金属を含んでよい。典型的な反応は、Ｍａがカソードのそれよりもより好ましい還元カップルポテンシャルを持つアノード金属であり、ＭがＬｉ、Ｎａ、又はＫのような触媒金属である。
カソード反応
【数２５３】
2018067536.tif 000260
アノード反応
【数２５４】
2018067536.tif 000261
及び、溶液において
【数２５５】
2018067536.tif 000262
正味反応
【数２５６】
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【０４７５】
実施例において、ハイドリノを形成する酸化還元反応は、Ｍａがカソードのそれよりもより好ましい還元カップルポテンシャルを持つアノード金属であるところ、式（２４４）のアノード反応を含む。妥当なアノード及びカソード、及び触媒金属は、Ｖ、Ｚｒ、Ｔｉ、又はＦｅ、及びＬｉである。典型的な反応は次の通りである。
カソード反応
【数２５７】
2018067536.tif 000264
アノード反応
【数２５８】
2018067536.tif 000265
及び溶液において
【数２５９】
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正味の反応
【数２６０】
2018067536.tif 000267
実施例において、Ｖのような金属Ｍａは、塩混合物から分離され、それを再構成するようにアノードに追加されてよい。アノードを再構成する妥当な方法は、正磁性又は強磁性のアノード金属を使用し、磁場により金属粒子を集めることである。実施例において、アノードは、還元材料がアノードに集められるように、磁化される。妥当な強磁性アノード金属はＮｉ及びＦｅである。別の実施例において、アノードは、セルの底に位置付けられ、電解質中で還元される如何なる金属も沈殿し、それを再構成するようにアノードの表面に再沈殿するように、アノードは、高密度の金属からなってよい。アノードのための妥当な陽性金属は、アルカリ又はアルカリ土類金属、Ａｌ、Ｖ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｓｅ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｎ、及びＰｂからなる群の１又はそれ以上である。アノード材料は、金属が酸化物コーティングから解放され、酸化に対して活性であるように、分解される水素化物であってよい。典型的な陽性なアノードセルは、［Ｔｉ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／ＬｉＡｌ−Ｈｘ］、［Ｖ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／ＬｉＡｌ−Ｈｘ］、［Ｚｒ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／ＬｉＡｌ−Ｈｘ］、［Ｖ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／Ｎｂ（Ｈ２）］、［Ｚｒ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／Ｚｒ（Ｈ２）］、［Ｔｉ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ／Ｔｉ（Ｈ２）］、［Ｖ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ−ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／Ｎｂ（Ｈ２）］、［Ｚｒ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ−ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／Ｚｒ（Ｈ２）］、［Ｔｉ／ＬｉＦ−ＬｉＣｌ−ＬｉＨ（０．０２ｍｏｌ％）／Ｔｉ（Ｈ２）］、及び［Ｖ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／Ｆｅ（Ｈ２）］である。電気的なパワーは、温度を変化させることにより、Ｈ２の電解質への散布により、電解質の電子浄化により、Ｈ２を添加することにより、ＴｉＨ２、ＶＨ２、又はＺｒＨ２のようなアノード金属水素化物を添加することによるどちらかの半電池の水素化の量を変化させる又は水素化することにより、又は、Ｈ２ガスを添加することにより、最適化されてよい。
【０４７６】
実施例において、妥当な金属は、アルミニウム、アンチモン、バリウム、カーボン（グラファイト）、セリウム、クロミウム、コバルト、銅、ジスプロシウム、エルビウム、ユウロピウム、ガドリニウム、ゲルマニウム、ハフニウム、ホルミウム、鉄、ランタン、ルテチウム、マグネシウム、マンガン、モリブデン、ネオジム、ニッケル、ニオブ、プラセオジム、プロメチウム、プロトアクチニウム、サマリウム、スカンジウム、銀、ストロンチウム、タンタル、テクネチウム、テルル、テルビウム、ツリウム、チタン、タングステン、バナジウム、イッテルビウム、イットリウム、及びジルコニウムのリストから選択される。セルは、更に、共晶塩を含んでよく、更に、アルカリ水素化物及び水素のような水素化物の少なくとも１つ以上を含んでよい。金属電極の少なくとも１つは、水素化されてよく、或いは、水素は水素供給部から金属を通して浸透されてよい。実施例において、金属はアルカリ又はアルカリ土類金属を含んでよい。金属は触媒の源であってよい。アノードのような電極は、開放又は多孔性電極又は閉鎖された電極を含んでよい。前者の場合、アルカリ又はアルカリ土類金属のような金属は、電解質に接触し、後者の場合、電解質に接触する電気的に導電性のチャンバー内にそれは包みこまれている。妥当なチャンバーは、アルミニウム、アンチモン、バリウム、カーボン（グラファイト）、セリウム、クロミウム、コバルト、銅、ジスプロシウム、エルビウム、ユウロピウム、ガドリニウム、ゲルマニウム、ハフニウム、ホルミウム、鉄、ランタン、ルテチウム、マグネシウム、マンガン、モリブデン、ネオジム、ニッケル、ニオブ、プラセオジム、プロメチウム、プロトアクチニウム、サマリウム、スカンジウム、銀、ストロンチウム、タンタル、テクネチウム、テルル、テルビウム、ツリウム、チタン、タングステン、バナジウム、イッテルビウム、イットリウム、及びジルコニウムからなる。Ｌｉ、Ｎａ、又はＫのような金属は、電極が開放されているときは溶液に入ってよい。金属はイオンとして入ってよい。実施例において、セルは、アノード及びカソード及び電解質を含んでよい。妥当な電解質は、金属水素化物及び金属ハロゲン化物及びＭＨ、Ｍ’Ｘ  Ｍ’’Ｘ”の組合せのような金属水素化物及び金属ハロゲン化物の混合物（Ｍ、Ｍ’、及びＭ’’は、アルカリ金属であり、Ｘ及びＸ’はハライドである）の少なくとも１つの混合物を含む。典型的な電解質は、ＮａＨ  ＬｉＣｌ  ＫＣｌ、ＬｉＣｌ  ＮａＣｌ、及びＬｉＨ  ＬｉＣｌ  ＮａＣｌの混合物である。実施例において、ＣＩＨＴカソード金属は、水素化されてよく、又は、開放又は多孔性のアノードからの金属がそれと接触するようになる前から存在する水素を持っていてもよい。妥当な典型的なカソード水素化物は、ニオブ及びチタン水素化物である。実施例において、アノード金属は、カソードの表面に結合してよく、電気分解で取り除かれてよい。水素は、Ｌｉのようなアノードからの金属と反応してよく、電解質から析出してよい。ＬｉＨのような析出物は、電気分解のような方法や熱的な再生によりアノード金属に再生されてよい。
【０４７７】
実施例において、ハイドリノを形成する酸化還元反応は、移動性のイオンとしてＨ−を含む。カソード反応は、Ｈ−を形成するような水素化物の還元を含んでよく、アノード反応は、Ｈ−からＨへの酸化を含んでよい。ハイドリノは、Ｈを持つ触媒の存在により何れかの電極で生じてよい。典型的な反応は次の通りである。
カソード反応
【数２６１】
2018067536.tif 000268
アノード反応
【数２６２】
2018067536.tif 000269
Ｈの電解質への拡散の後
【数２６３】
2018067536.tif 000270
正味反応
【数２６４】
2018067536.tif 000271
ＭＨ２は、Ｈ２をＭに添加して再形成されてよい。
金属水素化物は、式（２５２）によって与えられるステップで同様にアノードにおいて生成する。水素化は、セルのオペレーション温度で、少なくとも部分的に熱的に分解してよい。
【０４７８】
実施例において、ハイドリノを形成する酸化還元反応は、移動性のイオンとしてＨ＋を含む。カソード反応は、Ｈを形成するＨ＋の還元を含んでよく、アノード反応は、ＨからＨ＋との酸化を含んでよい。ハイドリノは、Ｈを持つ触媒の存在により何れかの電極で生成してよい。典型的な反応は次の通りである。
カソード反応
【数２６５】
2018067536.tif 000272
アノード反応
【数２６６】
2018067536.tif 000273
正味反応
【数２６７】
2018067536.tif 000274
ＭＨは、Ｈ２をＭに添加することにより再形成されてよい。別の典型的な実施例において、反応は次の通りである。
カソード反応
【数２６８】
2018067536.tif 000275
アノード反応
【数２６９】
2018067536.tif 000276
電解質へのＨ拡散の後
【数２７０】
2018067536.tif 000277
正味反応
【数２７１】
2018067536.tif 000278
ＭＨ２は、Ｈ２をＭに添加することにより再形成されてよい。金属水素化物は、式（２５９）によって与えられるステップで同様にアノードにおいて生成してよい。水素化物は、セルのオペレーション温度で少なくとも部分的に熱的に分解してよい。
【０４７９】
実施例において、アノード半電池は、アルカリ又はアルカリ土類水素化物、Ｔｉ水素化物のような遷移金属水素化物、Ｎｂ、Ｚｒ、又はＴａ水素化物のような内部遷移金属水素化物、パラジウム又はプラチナ水素化物、及び希土類水素化物の少なくとも１つのような水素化物のようなＨ＋の源を含む。その代わりとして、Ｈ＋の源は、水素及び触媒からであってよい。触媒は、貴金属のような金属であってよい。触媒は、１つの貴金属及びＰｔ３Ｎｉのような別の金属を少なくとも含むもののような合金であってよい。触媒は、例がＰｔ／Ｃであるようなカーボンのような支持体を含んでよい。触媒は、プロトン交換膜（ＰＥＭ）燃料電池、リン酸形燃料電池、又は当該技術分野において当業者に既知のような触媒により形成される移動性のプロトンを含む類似の燃料電池のそれらを含んでよい。Ｈ＋の源は、Ｐｔ（Ｈ２）、Ｐｄ（Ｈ２）、Ｉｒ（Ｈ２）、Ｒｈ（Ｈ２）、Ｒｕ（Ｈ２）、貴金属（Ｈ２）、Ｔｉ（Ｈ２）、Ｎｂ（Ｈ２）、又はＶ（Ｈ２）アノード（（Ｈ２）は、アノードを通って浸透する水素ガスのような水素の源を意味する）のような水素の源及び水素透過性のアノードからであってよい。Ｈ＋の源は、Ｐｄ／Ｃ、Ｐｔ／Ｃ、Ｉｒ／Ｃ、Ｒｈ／Ｃ、及びＲｕ／Ｃのようなアノード半電池反応物と接触する水素からであってよい。Ｈ＋を形成するＨ２の源は、Ｐｄ／Ｃ、Ｐｔ／Ｃ、Ｉｒ／Ｃ、Ｒｈ／Ｃ、及びＲｕ／Ｃのようなアノード半電池反応物に接触するかもしれない、アルカリ水素化物、ＭｇＨ２のようなアルカリ土類水素化物、遷移金属水素化物、内部遷移金属水素化物、及び希土類水素化物のような水素化物であってよい。触媒金属は、カーボン、炭化物、又はホウ化物のような材料により支持されてよい。Ｈ＋は、カソード半電池のコンパートメントへ移動する。移動は、ベータアルミナのようなプロトン導体である塩橋又は非水溶性プロトン交換膜を通してであってよい。セルは、更に、電解質を含んでよい。別の実施例において、塩橋は、溶融共晶塩電解質のような電解質によって置き換えられてよい。カソード半電池のコンパートメントにおいて、Ｈ＋はＨに還元される。Ｈは、触媒を持つハイドリノからの反応物として機能してよい。少なくともあるＨは、触媒を形成する触媒の源と反応してもよい。触媒の源は、Ｌｉ３Ｎ、又はＬｉ２ＮＨのようなアルカリ金属窒化物又はイミドのような窒化物又はイミドであってよい。イミド又はアミドカソード半電池生成物は、分解されてよく、水素は対応する水素化物を再形成するようにアノード半電池のコンパートメントの金属に戻されてよい。触媒の源は原子状Ｈであってよい。ハイドリノを形成するように反応する水素が補われてよい。水素は、ポンピングにより又は電解的に移動されてよい。典型的な反応において、ＭａＨはアノード金属水素化物であり、ＭはＬｉ、Ｎａ、又はＫのような触媒金属である。
カソード反応
【数２７２】
2018067536.tif 000279
アノード反応
【数２７３】
2018067536.tif 000280
再生
【数２７４】
2018067536.tif 000281
正味反応
【数２７５】
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セルは、ＧｄＢ２、Ｂ４Ｃ、ＭｇＢ２、ＴｉＢ２、ＺｒＢ２、及びＣｒＢ２のようなホウ化物、ＴｉＣ、ＹＣ２、又はＷＣのような炭化物、又はＴｉＣＮのようなアノード又はカソード支持体材料を更に含んでよい。妥当な典型的なセルは、［ＬｉＨ／ベータアルミナ／Ｌｉ３Ｎ］、［ＮａＨ／ベータアルミナ／Ｌｉ３Ｎ］、［ＫＨ／ベータアルミナ／Ｌｉ３Ｎ］、［ＭｇＨ２／ベータアルミナ／Ｌｉ３Ｎ］、［ＣａＨ２／ベータアルミナ／Ｌｉ３Ｎ］、［ＳｒＨ２／ベータアルミナ／Ｌｉ３Ｎ］、［ＢａＨ２／ベータアルミナ／Ｌｉ３Ｎ］、［ＮｂＨ２／ベータアルミナ／Ｌｉ３Ｎ］、［ＭｇＨ２／ベータアルミナ／Ｌｉ３Ｎ］、［ＺｒＨ２／ベータアルミナ／Ｌｉ３Ｎ］、［ＬａＨ２／ベータアルミナ／Ｌｉ３Ｎ］、［ＬｉＨ／ベータアルミナ／Ｌｉ２ＮＨ］、［ＮａＨ／ベータアルミナ／Ｌｉ２ＮＨ］、［ＫＨ／ベータアルミナ／Ｌｉ２ＮＨ］、［ＭｇＨ２／ベータアルミナ／Ｌｉ２ＮＨ］、［ＣａＨ２／ベータアルミナ／Ｌｉ２ＮＨ］、［ＳｒＨ２／ベータアルミナ／Ｌｉ２ＮＨ］、［ＢａＨ２／ベータアルミナ／Ｌｉ２ＮＨ］、［ＮｂＨ２／ベータアルミナ／Ｌｉ２ＮＨ］、［ＭｇＨ２／ベータアルミナ／Ｌｉ２ＮＨ］、［ＺｒＨ２／ベータアルミナ／Ｌｉ２ＮＨ］、［ＬａＨ２／ベータアルミナ／Ｌｉ２ＮＨ］、［ＬｉＨ／ベータアルミナ／Ｌｉ３Ｎ  ＴｉＣ］、［ＮａＨ／ベータアルミナ／Ｌｉ３Ｎ  ＴｉＣ］、［ＫＨ／ベータアルミナ／Ｌｉ３Ｎ  ＴｉＣ］、［ＭｇＨ２／ベータアルミナ／Ｌｉ３Ｎ  ＴｉＣ］、［ＣａＨ２／ベータアルミナ／Ｌｉ３Ｎ  ＴｉＣ］、［ＳｒＨ２／ベータアルミナ／Ｌｉ３Ｎ  ＴｉＣ］、［ＢａＨ２／ベータアルミナ／Ｌｉ３Ｎ  ＴｉＣ］、［ＮｂＨ２／ベータアルミナ／Ｌｉ３Ｎ  ＴｉＣ］、［ＭｇＨ２／ベータアルミナ／Ｌｉ３Ｎ  ＴｉＣ］、［ＺｒＨ