(57)【要約】【課題】永久磁石の磁場の作用により水を分解して水素を得る方法。【解決手段】複数の永久磁石の同磁極を点、線、面で接触または近接させたときの磁場即ち素数磁場の磁束の整列分布にともなう統計力学上の自由エネルギの変化量を代数学上の素数分布に関する数論式と統計力学の手法とにより求めそれにより素数磁場には水の生成エンタルピ、生成自由エネルギを超える自由エネルギが生み出されることにより素数磁場に水と触媒作用としての還元体を配置することにより水は水素と酸素に分解され従って課題は解決できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の永久磁石の同磁極を点、線、面で接触または近接させたときの磁場即ち素数磁場の磁束の整列分布にともなう統計力学上の自由エネルギの変化量は代数学上の素数分布に関する数論式と統計力学の手法とにより１個当りの磁気モ−メントについて△Ｆ＝−πμＶν／ｅ（μは電子磁気モ−メント，Ｖは素数磁場で見出される電位差、νは振動数，ｅは電気素量）として導かれこのエネルギ式を１モルの化学物質、１テスラの磁束密度で計算すると約−２１８ＫＪ／ｍｏｌとなり従って素数磁場を２個対向させた領域内では約４３６ＫＪ／ｍｏｌのエネルギが外系に与えられることになり、このエネルギ量は水（液体）の標準生成エンタルピ、標準生成自由エネルギを超えるから２個対向した素数磁場の領域内に水を配置すると原理的には水は水素と酸素に分解されることにより永久磁石の磁場の作用により水を分解して水素を得る方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は永久磁石の同磁極を点、線、面で接触または近接させることにより水の生成エンタルピまたは生成自由エネルギを超える大きな自由エネルギを得ることにより水を分解して水素を得る方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水を分解して水素を得る方法は工業的には水の電気分解が主流である。
【０００３】
磁場の作用により水を分解する方法は本出願人の知る限り見当たらない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特願２００９−１６０３６９
【特許文献２】特願２０１３−０７９１３８
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】物理学その現代的アプロ−チ  東京教学社出版
【非特許文献２】新しい電気化学  培風館出版
【非特許文献３】現代の基礎化学  朝倉書店出版
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発明が解決しようとする課題は、永久磁石の同磁極を点、線、面で接触または近接させたときの磁場には水の生成エンタルピ、生成自由エネルギを超える大きな自由エネルギが生み出されることを統計力学の手法と実験事実とにより解析し、それにより水を分解して水素を得る方法を説明することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
課題を解決するためには永久磁石の同磁極を点、線、面で接触または近接させたときの磁場即ち素数磁場の磁束の統計力学上の最大確率の分布を求めそして分配関数、エントロピを定義して外部に仕事を為す自由エネルギの変化量を求めることが必要である。同磁極の接触または近接の磁場を素数磁場と名称したのは磁束分布が（特許文献２）に記したように代数上の素数分布と等価な関係にあることによる。以下順を追って説明する。
【０００８】
素数磁場の磁束の最大確率の分布は磁束の整列分布と等価であるから磁束の整列分布の統計力学を記には統計力学の基礎概念を意味する代数上の素数分布に関する数論式を準備することが不可欠である。数論式は勿論数値計算を満足する必要があり従って数値計算を満足する数論式は磁束の整列分布を意味する。そして数論式の因数と素数磁場の物理量との対応を考えることにより磁束の整列分布に統計力学を導入することが可能となる。
【０００９】
素数分布に関する数論式として次のものを準備する。ｋを自然数としてλ（ｋ）をｋ番目の素数とする。例えばｋ＝０の素数は２，３，５，７とし、ｋ＝１は１１、ｋ＝２は１３、ｋ＝３は１７、ｋ＝４は１９などとする。そしてλ（ｋ）によりφ（ｋ）＝（ｌｎλ（ｋ）＋Ｃ／２）／λ（ｋ）を定義する。Ｃはオイラ−定数である。φ（ｋ）は代数上は素数分布密度の２乗に対応する因数である。従ってφ（ｋ）を磁束の個数に対応させそしてφ（ｋ）の２乗は磁束間の相互作用を意味するからφ（ｋ）の２乗を統計力学上の内部エネルギに対応させる。
【００１０】
このようにφ（ｋ）を磁束の個数、φ（ｋ）の２乗を内部エネルギと定義することにより統計力学の手法に順じてΣφ（ｋ）、Σφ（ｋ）の２乗を記す数論式を求め、数論式により最大確率の分布を与えるφ（ｋ）を求めそして磁束の整列分布のときの分配関数を求めることにする。先ずΣφ（ｋ）、Σφ（ｋ）の２乗に関する数値計算を満足する数式を（数式１）に記す。（数式１）は勿論物理内容を意味する数式でもある。（数式１）より｜ｌｎφ（ｋ）｜の２乗は磁束に対応していることがわかる。（数式１）は数値計算を満足しているから磁束の整列分布を意味している。但し（数式１）より直ちに最大確率の分布を与えるφ（ｋ）の統計力学表示を求めることは困難であるから（数式１）に変分原理を適用して微分方程式（数式２）を求め、（数式２）とφ（ｋ）×（｜ｌｎφ（ｋ）｜の２乗）〜１／２よりφ（ｋ）／｜ｌｎφ（ｋ）｜〜１／（２（ｋ＋２））を導く。この数式より素数磁場はｋについての階層構造であることを示している。φ（ｋ）／｜ｌｎφ（ｋ）｜⇔φ（ｋ）／Σφ（ｋ）であるからφ（ｋ）／｜ｌｎφ（ｋ）｜は階層ｋに於ける磁束分布の確率を意味している。統計力学上は分布の確率はｅｘｐ関数で記されるのでφ（ｋ）／｜ｌｎφ（ｋ）｜〜（１／（２（ｋ＋２）））×ｅｘｐ関数として記す。ｅｘｐ関数を求めるにはφ（ｋ）＝ｅｘｐ（−α−β（φ（ｋ）の４乗））と書くことができ、αは前述の数式よりα＝ｌｎ（（２（ｋ＋２）／｜ｌｎφ（ｋ）｜）そしてβはβ＝１／（（φ（ｋ）の２乗）×｜ｌｎφ（ｋ）｜の４乗）と書かれることより求めることができる。αとβは数値上からも定数である。（数式２）にφ（ｋ）＝ｅｘｐ（−α−β（φ（ｋ）の４乗）を用いて計算すると結果的に−１−（ｋ＋１）＋｜ｌｎφ（ｋ）｜の３乗＝０となり数値計算を大よそ満足する。従って統計力学上の最大確率の分布、即ち磁束の整列分布を与えるφ（ｋ）はφ（ｋ）＝（｜ｌｎφ（ｋ）｜／２（ｋ＋２））×ｅｘｐ（−φ（ｋ）の２乗／｜ｌｎφ（ｋ）｜の４乗）となる。このように求めたφ（ｋ）は定義式φ（ｋ）＝（ｌｎλ（ｋ）＋Ｃ／２）／λ（ｋ）と一致する必要があるが若干の誤差を生じている。しかし近似的には満足している。
【００１１】
【数１】
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【００１２】
【数２】
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【００１３】
前述した磁束の整列分布を与えるφ（ｋ）についての数式で因数ｋ＋２をＺ＋１に書き換えるとＺに関する数値計算を満足する（数式３）となる。ここにＺを分配関数と定義する。（数式３）の因数｜ｌｎφ（ｋ）｜／φ（ｋ）は１／（階層ｋの磁束分布の確率）を意味するから統計力学の思考により分配関数Ｚは（数式４）と書くことができる。（数式４）のｅｘｐの項は近似的に１であるからＺはＺ〜ｋ＋１となり前述したＺの定義と同じ結果を与える。（数式４）は今まで記述したようにｋが自然数即ちｋ≧０の自然数に対して成立する。しかし素数磁場には（特許文献２）に記したようにｋ＝−２の量子素数磁場も存在することがわかっている。そして素数磁場の磁束分布と量子素数磁場の磁束分布は直交関係にあることもわかっている。従って（数式４）をｋ＝−２のときの分配関数に適用するとΣは省かれそして直交関係を考慮してＺ＝ｅｘｐ｜ｌｎφ（ｋ）｜の４乗／φ（ｋ）の２乗となる。ｋ＝−２のφ（ｋ）は１．５４であるからＺを計算すると〜１．０となり（数式４）は量子素数磁場にも適用できる。
【００１４】
【数３】
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【００１５】
【数４】
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【００１６】
（数式４）は双曲線関数を用いてより正確に（数式５）と書かれる。熱平衡の統計力学では分配関数はΣｅｘｐ関数で記されるが、素数磁場で縦方向と横方向に時間変化する磁束の整列分布のときの分配関数は（数式５）のようなΣ双曲線関数の表示が統計力学的には適切と考えられる。従って改めてＺを双曲線関数を用いた数論的数式として導くことにする。結果的にＺは双曲線関数を用いて数値計算を満足する（数式６）となる。ｋ＝−２の量子素数磁場に対しては（数式６）のΣは省かれそして因数を縦方向から横方向に取り換えた（数式７）となる。
【００１７】
【数５】
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【００１８】
【数６】
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【００１９】
【数７】
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【００２０】
分配関数Ｚについてまとめると統計力学上のＺに対応するのは（数式５）、数論上のＺは（数式６）、（数式７）となる。Ｚが求まったことより磁束の整列分布のときの統計力学上の自由エネルギを求める。自由エネルギを求めるためにはエントロピを定義する必要がある。磁束の分布のエントロピは（特許文献１）よりθｌｎθ／２（θは分布）そしてエントロピは整列作用ζ（ｓ）と等価な関係にあるので数値計算がし易いようにエントロピをζ（ｓ）に置換して考える。ζ（ｓ）は（特許文献２）よりζ（ｓ）＝∫｜ｌｎφ（ｋ）｜ｄφ（ｋ）＝φ（ｋ）｜ｌｎφ（ｋ）｜−φ（ｋ）とする。そして階層ｋのエントロピを（（πの２乗）／２）×（ｋ＋１）ζ（ｓ）と定義し、数値計算を満足するエントロピとＺの数論式を求めると（数式８）となる。但し（数式８）のＺはＺ＝ｋ＋１として計算する。そしてｋ＝−２の量子素数磁場のときはＺ＝−１となりｌｎＺは計算不可能であるがｌｎ（−１）＝２ｌｎｉ（ｉは虚数）＝πｉより共役複素をとりｌｎＺ＝πとして計算する。（数式８）は自由エネルギを求めるための基準的数論式となる。（数式８）が統計力学上の概念を満足する数論式であることを説明するには例えばｋ＝０のときはｌｎＺ＝０であるからエントロピは零となる。つまりｋ＝０のときは整列作用のみが作用するから磁束は幾何的な直線状とかル−プ状で配位する。素数磁場では磁束は直線状とかル−プ状をとることが実験により確認されているので（数式８）は統計力学の概念を満足する数論式である。
【００２１】
【数８】
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【００２２】
自由エネルギを求めるためには（数式８）の左辺の因数を更に物理量に置換可能な因数（｜ｌｎφ（ｋ）｜の２乗）／（｜ｌｎφ（０）｜の２乗）に書き換えてそして数値計算を満足する（数式９）を導く。（数式９）の｜ｌｎφ（０）｜＝１．１４２と｜ｌｎφ（−２）｜＝０．４３１８は数値上、｜ｌｎφ（−２）｜の整列作用＝｜φ（−２）ｌｎφ（−２）−φ（−２）＝１／｜ｌｎφ（０）｜、２×ｌｎφ（−２）〜１／｜ｌｎφ（０）｜よりｌｎφ（−２）と｜ｌｎφ（０）｜は縦方向と横方向の関係を意味し従って物理的には等価である。
【００２３】
【数９】
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【００２４】
（数式９）の因数を物理量に置換することにより素数磁場の統計力学上の自由エネルギを求める。尚以下に記述する数論式の因数と物理量の置換に際しては詳細な思考過程は省略する。単純に｜ｌｎφ（ｋ）｜の２乗を磁束、｜ｌｎφ（０）｜の２乗とｌｎφ（−２）の２乗は前述したとうり等価であるからこれを磁束量子（ｈｃ／ｅ）に置換する。そして｜ｌｎ（２／π）φ（ｋ）｜は（数式４）、（数式５）、（数式６）より（φ（ｋ）の２乗）／（｜ｌｎφ（ｋ）｜の４乗）に対応しているので、素数磁場、量子素数磁場に磁気モ−メントμを配置したときを考えてφ（ｋ）の２乗を階層ｋに於ける電気エネルギｅＶに、そして｜ｌｎφ（ｋ）｜の４乗を階層ｋに於ける相互作用エネルギ（ｋ＋１）μＢ（Ｂは素数磁場）に置換する。そしてｋ＝０の素数磁場とｋ＝−２の量子素数磁場は直交関係にあり磁束は縦方向と横方向に時間変化しているから、尚このことは実験により素数磁場と量子素数磁場は電位差Ｖの周期運動の磁場であることが確認されているからＢをＶν（νは振動数）に書き換えると（｜ｌｎφ（ｋ）｜の４乗）＝（ｋ＋１）μＶνとなる。以上の置換により（数式９）を書き換えると（数式１０）となる。（数式１０）をポルツマンの原理を意味する統計力学の数式に書き換える。そのためには（数式１０）の磁束／磁束量子を磁束分布のエントロピＳ／磁束量子分布のエントロピＳ（０）に帰着させそしてＳとＳ（０）は数値上大きな差異はないことを考慮すると（数式１０）は統計力学の数式（数式１１）に書き換えられる。（数式１１）より素数磁場と量子素数磁場は直交することを考慮して統計力学の手順に従い自由エネルギを求めると（数式１２）となる。外部に仕事を為すエネルギは自由エネルギの変化量であるから、ｋ＝０の素数磁場とｋ＝−２の量子素数磁場が直交変換するときの自由エネルギの変化量が外部に仕事を為すと考えると、そのときの自由エネルギの変化量△Ｆは（数式１３）により示される。（数式１３）より△Ｆは１個の磁気モ−メントμ当り−πμＶν／ｅという単純な表示となる。そして外部に仕事を為すのは量子素数磁場の自由エネルギである。
【００２５】
【数１０】
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【００２６】
【数１１】
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【００２７】
【数１２】
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【００２８】
【数１３】
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【００２９】
（数式１３）を実験結果を用いて計算する。実験によれば０．４テスラの磁束密度の素数磁場ではＶは０．３５ボルト、νは約５０（１／ｓｅｃ）の電磁現象が発生した。従って電子磁気モ−ント＝９．２８４×１０のマイナス２１乗（ｅｒｇ／Ｇ）、Ｖ＝０．３５×１／３００（ｅｓｕ）、ν＝５０（１／ｓｅｃ），ｅ＝４．８×１０のマイナス１０乗（ｅｓｕ）により△Ｆ〜−３．５×１０のマイナス１２乗（ｅｒｇ）〜−２．２（ｅＶ）が算出される。従って１モルの化学物質中に１０の２３乗個の整列磁気モ−メントを考えると△Ｆは△Ｆ〜−３５（ＫＪ／ｍｏｌ）となる。ここに算出された−３５（ＫＪ／ｍｏｌ）は電池反応に於けるネルンストの式△Ｇ＝−ｎＦＥ（０）（△Ｇはギブスの自由エネルギの変化量，ｎはイオンの価数、Ｆはファラデイ定数，Ｅ（０）は標準状態の起電力）にｎ＝１，Ｅ（０）＝０．３５としたとき△Ｇ〜−３４（ＫＪ／ｍｏｌ）となりほとんど同じ数値となる。つまり０．４テスラの磁束密度の素数磁場が外部の１モルの化学物質に為す仕事は０．３５ボルトの起電力の電池が１モルの化学物質に為す仕事と同程度である。このように素数磁場には磁束密度が０．４テスラ程度でも−３５（ＫＪ／ｍｏｌ）程度の大きな自由エネルギが生まれる。０．４テスラ程度の永久磁石のエネルギ積ＢＨ（Ｂは磁束密度，Ｈは磁界の強さ）は大きく見積もってもたかだか単位体積当り数Ｊである。これに比較すると素数磁場の自由エネルギは数万倍の大きな数値となる。この相違は永久磁石が素数磁場を構成するとき永久磁石自身の保有する力学的エネルギまたは微視的電流により為される仕事が外部に放出されると考えると説明がつく。つまり簡単にいえば永久磁石自身の力学的エネルギとしての位置エネルギが外部に仕事を与える運動エネルギに変換されることにより説明できる。
【００３０】
永久磁石の磁界のエネルギは電気磁気学より磁束密度の２乗に比例するから△Ｆも磁束密度の２乗に比例すると考える。そうすると１テスラの磁束密度の素数磁場が外部に為す仕事は−３５（ＫＪ／ｍｏｌ）×１／０．４の２乗〜−２１８（ＫＪ／ｍｏｌ）となりそして１テスラの磁束密度の素数磁場を２個対向させて配置するとその２倍の−４３６（ＫＪ／ｍｏｌ）という仕事が外系に為される。水（液体）の標準生成エンタルピは−２８６（ＫＪ／ｍｏｌ）、ギブスの標準生成自由エネルギは−２３７（ＫＪ／ｍｏｌ）であるから１テスラの磁束密度の素数磁場を２個対向させた領域内に水を配置すると原理的には水は分解されて水素と酸素を生じる。
【００３１】
まとめると複数の永久磁石の同磁極を点、線、面で接触または近接させたときの磁場即ち素数磁場の磁束の整列分布にともなう統計力学上の自由エネルギの変化量は代数上の素数分布に関する数論式と統計力学の手法により、１個当りの磁気モ−メントについて△Ｆ＝−πμＶν／ｅ（μは磁気モ−メント，Ｖは電位差、νは振動数，ｅは電気素量）として導かれこのエネルギ式を１モルの化学物質、１テスラの磁束密度で計算すると約２１８（ＫＪ／ｍｏｌ）が外系に与えられ従って素数磁場を２個対向させて配置すると約４３６（ＫＪ／ｍｏｌ）が外系に与えられる。このエネルギは水（液体）の標準生成エンタルピ、標準生成自由エネルギを超えるから２個対向した素数磁場の領域内に水を配置すると原理的には水は分解されて水素と酸素となることより課題は解決できる。
【００３２】
従って課題を解決するための手段は１テスラ以上の磁束密度の素数磁場を２個対向させて配設し、対向した領域内に水を配置することにある。
【発明の効果】
【００３３】
本発明は素数磁場特に量子素数磁場に於いて大きな自由エネルギが生成することにより化学物質を分解する効果を有する。特に地球温暖化ガスである二酸化炭素を分解する効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】２個の対向した素数磁場内に水（液体）と触媒作用としての還元体例えばアルミニュウム、マンガン、亜鉛などを配置し水を水素と酸素に分解する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
永久磁石の材質はフェライトでもネオジでもよい。但しフェライト磁石は１テスラの磁束密度は困難であるためネオジが適している。
【００３６】
永久磁石を固定する基盤材質は非磁性材質がよい。特に樹脂が適している。
【００３７】
永久磁石は水と接触しないように永久磁石を樹脂で囲うとか樹脂を溶射しておく。
【００３８】
素数磁場に配置する水は液体でも水蒸気でもよい。
【００３９】
原理的には１テスラの磁束密度の素数磁場を２個対向させた領域内では水は水素と酸素に分解されるが自由エネルギは水分子の運動エネルギ、振動エネルギなどにも消費されるため自由エネルギの全部が水の分解のエネルギに消費されるわけではない。従って効率よく水を分解するには触媒作用として還元力の大きな還元体例えばアルミニュウム、マンガン、亜鉛などを配置するのがよい。そして触媒作用をより効率化するために水はアルカリ性（ｐＨは９ていど）にするとよい。何故なら還元体とアルカリ水とにより還元体は酸化されイオンになろうとするが素数磁場の大きな還元作用によりイオンは再び還元体に戻ろうとしそのときの電極電位により水はより効率的に分解されるからである。従って還元体を損傷することなく水が分解される。
【００４０】
従って発明を実施するための形態は１テスラ以上の磁束密度の永久磁石の為す素数磁場を２個対向させて配設した領域内にアルカリ性の水（ｐＨは９ていど）と触媒作用としての還元体例えばアルミニュウム、マンガン、亜鉛などを配置することにある。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
クリ−ンな燃料である水素を発電用燃料としての利用可能性がある。
【符号の説明】
【００４２】
１  永久磁石
２  非磁性材質の基盤（樹脂など）
３  アルカリ性の水（ｐＨ９ていど）または水蒸気
４  還元体（アルミニュウム、マンガン、亜鉛など）
５  水素と酸素
【図１】
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