(57)【要約】電気化学的なパワーシステムが提供され、それは、水素の触媒反応から起電力を発生させ、より低いエネルギー（ハイドリノ）状態にし、ハイドリノ反応から放出されるエネルギーの電気への直接の変換を提供する。システムは、Ｈ２Ｏ触媒又はＨ２Ｏ触媒の源；原子状水素又は原子状水素の源；Ｈ２Ｏ触媒又はＨ２Ｏ触媒の源及び原子状水素又は原子状水素の源を形成する反応物；及び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、から選ばれる少なくとも２つの要素を含む。電気及びハイドリノを形成するための電気化学のパワーシステムは、更に、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、分離した電気流れ及びイオン質量輸送を備えるセルオペレーションの間にハイドリノ反応を構成する反応物、及び水素の源を含むことができる。酸化−還元セル半反応により、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、電解質のような分離した道を通るイオン質量輸送で構成され、それにより、電気回路が完成する。パワー源及び水素化反応物は、更に、パワーを供給される。パワーシステムは、（ｉ）ハイドリノを形成するように原子状水素の触媒反応のための反応セルと、（ｉｉ）Ｈ２Ｏ触媒の源又はＨ２Ｏ触媒；原子状水素の源又は原子状水素；Ｈ２Ｏ触媒の源又はＨ２Ｏ触媒及び原子状水素の源又は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；及び触媒反応を可能にする支持体、（ｉｉｉ）反応生成物から燃料を熱的に再生する交換反応を逆転するための熱的システム、（ｉｖ）粉末−生成反応から熱を受け取るヒートシンク、及び（ｖ）パワー変換システム、を含む。
2014518585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気及び熱エネルギーの少なくとも１つを発生する、大気に対して閉鎖された容器を備える、電気化学パワーシステムにおいて、その容器は、
少なくとも１つのカソードと、
少なくとも１つのアノードと、
少なくとも１つのバイポーラープレートと、及び
分離した電子の流れ及びイオン質量輸送と共にセル・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、ここで、その反応物は、
ａ）Ｈ２Ｏの少なくとも１つの源、
ｂ）ｎＨ、ＯＨ、ＯＨ−、発生期のＨ２Ｏ、Ｈ２Ｓ、又はＭＮＨ２（ｎは整数で、Ｍはアルカリ金属）から選ばれる群の少なくとも１つを含む、少なくとも１つの触媒又は触媒の源、及び
ｃ）少なくとも１つの原子状水素又は原子状水素の源、
から選ばれる少なくとも２つの要素を含み、
触媒の源、触媒、原子状水素の源、及び原子状水素の中の少なくとも１つを形成する１又はそれ以上の反応物と、
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と、及び
支持体と、を含み、
カソード、アノード、反応物、及びバイポーラ−プレートの組合せが、原子状水素の触媒反応の伝播を可能にするように、各カソード及び対応するアノードの間の化学ポテンシャルを維持し、そして、
電気分解システムを更に含むシステム。
【請求項２】
前記電気分解システムが原子状水素又は原子状水素の源を提供するようにＨ２Ｏを断続的に電気分解し、及び、サイクルの正味のエネルギーバランスにおいてゲインがあるようにセルを放電する、請求項１に記載の電気化学パワーシステム。
【請求項３】
前記反応物が、
少なくとも１つの溶融水酸化物；
少なくとも１つの共晶塩混合物；
溶融水酸化物及び少なくとも１つの他の化合物の少なくとも１つの混合物；
溶融水酸化物及び塩の少なくとも１つの混合物；
溶融水酸化物及びハロゲン化物塩の少なくとも１つの混合物；
アルカリ性水酸化及びアルカリハライドの少なくとも１つの混合物；
ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ、ＬｉＯＨ−ＬｉＸ、ＮａＯＨ−ＮａＢｒ、ＮａＯＨ−ＮａＩ、ＮａＯＨ−ＮａＸ、及び、ＫＯＨ−ＫＸ（Ｘはハロゲン），
少なくとも１つのマトリックス、及び
少なくとも１つの添加剤、から選ばれる少なくとも１つの電解質を含む、請求項１の電気化学パワーシステム。
【請求項４】
更にヒータを含む、請求項１の電気化学パワーシステム。
【請求項５】
前記電解質の融点を超えるセル温度が、約０から１５００℃だけ融点より高い、約０から１０００℃だけ融点より高い、約０から５００℃だけ融点より高い、０から約２５０℃だけ融点より高い、及び、約０から１００℃だけ融点より高い、から選ばれる少なくとも１つの範囲にある、請求項１の電気化学パワーシステム。
【請求項６】
前記マトリックスが、
オキシアニオン化合物、アルミン酸塩、タングステン酸塩、ジルコン酸塩、チタン酸塩、硫酸塩、リン酸塩、炭酸塩、硝酸塩、クロム酸塩、及び、マンガン酸塩、酸化物、ニトリド、ホウ化物、カルコゲニド、ケイ化物、リン化物、及び、炭化物、金属、金属酸化物、非金属、及び、非金属酸化物；
アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、内部遷移金属、及び土類金属、及び、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、及びＢの酸化物、及び、酸化物又はオキシアニオンを形成する他の元素；
アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、内部遷移金属、及び土類金属、及び、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、及びＢの１つのような少なくとも１つの酸化物、及び、酸化物又はオキシアニオンを形成し、及び、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、内部遷移金属、及び希土類金属、及びＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、及びＰｂのカチオンの群からの少なくとも１つのカチオンを更に含む他の元素、
ＬｉＡｌＯ２、ＭｇＯ、Ｌｉ２ＴｉＯ３、又はＳｒＴｉＯ３；
アノード材料の酸化物及び電解質の化合物；
電解質のカチオン及び酸化物の少なくとも１つ；
電解質ＭＯＨ（Ｍ＝アルカリ）の酸化物；
Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｔａ、Ｖ、Ｂ、Ｎｂ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｈｆ、Ｃｏ、及びＭ’（Ｍ’はアルカリ土類金属を表す）の群からの元素、金属、合金、又は混合物を含む電解質の酸化物；
ＭｏＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＦｅＯ若しくはＦｅ２Ｏ３、ＴａＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＶＯ、ＶＯ２、Ｖ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３、ＮｂＯ、ＮｂＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＳｅＯ２、ＳｅＯ３、ＴｅＯ２、ＴｅＯ３、ＷＯ２、ＷＯ３、Ｃｒ３Ｏ４、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｒＯ２、ＣｒＯ３、ＭｎＯ、Ｍｎ３Ｏ４、Ｍｎ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｍｎ２Ｏ７、ＨｆＯ２、Ｃｏ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、Ｃｏ２Ｏ３、及びＭｇＯ；
カソード材料の酸化物及びオプションとして電解質の酸化物；
Ｌｉ２ＭｏＯ３若しくはＬｉ２ＭｏＯ４、Ｌｉ２ＴｉＯ３、Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ２ＳｉＯ３、ＬｉＡｌＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＦｅＯ２、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＶＯ３、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７、Ｌｉ２ＮｂＯ３、Ｌｉ２ＳｅＯ３、Ｌｉ２ＳｅＯ４、Ｌｉ２ＴｅＯ３、Ｌｉ２ＴｅＯ４、Ｌｉ２ＷＯ４、Ｌｉ２ＣｒＯ４、Ｌｉ２Ｃｒ２Ｏ７、Ｌｉ２ＭｎＯ４、Ｌｉ２ＨｆＯ３、ＬｉＣｏＯ２、及びＭ’Ｏ（Ｍ’はアルカリ土類金属を表す）、及びＭｇＯ；
前記アノードの元素又は同じ群の元素の酸化物、及び、Ｌｉ２ＭｏＯ４、ＭｏＯ２、Ｌｉ２ＷＯ４、Ｌｉ２ＣｒＯ４、及び、Ｍｏアノードに関するＬｉ２Ｃｒ２Ｏ７，及び
添加剤が、Ｓ、Ｌｉ２Ｓ、酸化物、ＭｏＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＦｅＯ若しくはＦｅ２Ｏ３、ＴａＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＶＯ、ＶＯ２、Ｖ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３、ＮｂＯ、ＮｂＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＳｅＯ２、ＳｅＯ３、ＴｅＯ２、ＴｅＯ３、ＷＯ２、ＷＯ３、Ｃｒ３Ｏ４、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｒＯ２、ＣｒＯ３、ＭｇＯ、ＴｉＯ２、Ｌｉ２ＴｉＯ３、ＬｉＡｌＯ２、Ｌｉ２ＭｏＯ３若しくはＬｉ２ＭｏＯ４、Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ２ＳｉＯ３、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＦｅＯ２、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＶＯ３、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７、Ｌｉ２ＮｂＯ３、Ｌｉ２ＳｅＯ３、Ｌｉ２ＳｅＯ４、Ｌｉ２ＴｅＯ３、Ｌｉ２ＴｅＯ４、Ｌｉ２ＷＯ４、Ｌｉ２ＣｒＯ４、Ｌｉ２Ｃｒ２Ｏ７、Ｌｉ２ＭｎＯ３、又はＬｉＣｏＯ２、ＭｎＯ、及びＣｅＯ２の少なくとも１つを含むが、
上述のものの少なくとも１つを含む、請求項１の電気化学パワーシステム。
【請求項７】
以下の反応の少なくとも１つのが起きる、請求項１の電気化学パワーシステム。
ａ）Ｈ及びＨ２の少なくとも１つがＨ２Ｏの電気分解から放電アノードで形成される。
ｂ）Ｏ及びＯ２の少なくとも１つがＨ２Ｏの電気分解から放電カソードで形成される。
ｃ）水素触媒が反応混合物の反応によって形成される。そして、
ｄ）ハイドリノが電気的パワー及び熱的パワーの少なくとも１つを生産するように放電の間に形成される。
【請求項８】
以下の反応の少なくとも１つのが起きる、請求項１の電気化学パワーシステム。
ａ）ＯＨ−が酸化され、Ｈと反応して、ハイドリノ触媒として機能する発生期のＨ２Ｏを形成する。
ｂ）ＯＨ−が酸化されて酸素イオン及びＨになる。
ｃ）酸素イオン、酸素、及びＨ２Ｏの少なくとも１つが放電カソードで還元される。
ｄ）Ｈ及び発生期のＨ２Ｏ触媒が反応してハイドリノを形成する。そして、
e）ハイドリノが、電気的パワー及び熱的パワーの少なくとも１つを生産するように放電の間に形成される。
【請求項９】
ＯＨ−の酸化、並びに、酸素イオン、酸素、及びＨ２Ｏの少なくとも１つの還元の少なくとも１つの反応が、断続的な電気分解の電気分解フェーズの間の経時的な電流を超える経時的な電流を生産するようにセル放電の間に起きる、請求項１の電気化学パワーシステム。
【請求項１０】
アノード半電池反応が、
ＯＨ−＋２Ｈ→Ｈ２Ｏ＋ｅ−＋Ｈ（１／４）
であり、Ｈ２Ｏ触媒及びｅ−を形成するためのＯＨ−と第１のＨとの反応が、第２のＨのハイドリノへとのＨ２Ｏの触媒反応と協調される、請求項１の電気化学パワーシステム。
【請求項１１】
放電アノード半電池反応が、
標準水素電極に相対する、作動温度に対して熱力学的に補正された約１．２ボルト、及び
標準水素電極及び２５℃に相対する、約１．５Ｖから０．７５Ｖ、１．３Ｖから０．９Ｖ、及び１．２５Ｖから１．１Ｖの範囲の少なくとも１つの範囲内の電圧、の少なくとも１つの電圧を持ち、及び、
カソード半電池反応が、
作動温度に対して熱力学的に補正された約０Ｖ、及び
標準水素電極及び２５℃に相対する、約−０．５Ｖから＋０．５Ｖ、−０．２Ｖから＋０．２Ｖ、及び−０．１Ｖから＋０．１Ｖの範囲の少なくとも１つ内にある電圧、の少なくとも１つの電圧を持つ、請求項１の電気化学パワーシステム。
【請求項１２】
カソードがＮｉＯを含み、アノードがＮｉ、Ｍｏ、Ｈ２４２合金、及びカーボンの少なくとも１つを含み、及びバイメタルの接合が、アノードのものとは異なる金属である、ハステロイ、Ｎｉ、Ｍｏ、及びＨ２４２の少なくとも１つを含む、請求項１の電気化学パワーシステム。
【請求項１３】
バイポーラ−プレートが、アノード及びカソードを分離するバイメタルの接合を含むところ、セルの少なくとも１つのスタックを含む、請求項１の電気化学パワーシステム。
【請求項１４】
セルがＨ２Ｏを供給され、Ｈ２Ｏ蒸気が、約０．００１  Ｔｏｒｒから１００  ａｔｍ、約０．００１  Ｔｏｒｒから０．１  Ｔｏｒｒ、約０．１  Ｔｏｒｒから１  Ｔｏｒｒ、約１  Ｔｏｒｒ  から１０  Ｔｏｒｒ、約１０  Ｔｏｒｒから１００  Ｔｏｒｒ、約１００  Ｔｏｒｒから１０００  Ｔｏｒｒ、及び約１０００  Ｔｏｒｒから１００  ａｔｍから選ばれる少なくとも１つの範囲内の圧力にあり、
少なくとも大気圧を達成できるような圧力の均衡が、希ガス及びＮ２の少なくとも１つを含む適用される不活性ガスによって提供される、請求項１の電気化学パワーシステム。
【請求項１５】
そのシステムにＨ２Ｏを供給するための水蒸気発生器を更に備える、請求項１の電気化学パワーシステム。
【請求項１６】
セルが、充電及び放電フェーズの間を断続的にスイッチングされ、
（ｉ）充電フェーズが、逆の電圧極性の電極で水の電気分解を少なくとも含み、そして、（ｉｉ）放電フェーズが一方又は両方の電極でのＨ２Ｏ触媒の形成を少なくとも含み、
（ｉ）充電及び放電フェーズの間で行ったり来たりとスイッチングする際に、カソード又はアノードとして各セルの各電極の役割が、逆転し、（ｉｉ）充電及び放電フェーズの間で行ったり来たりとスイッチングする際に、電流極性が逆転し、
充電が、印加された電流及び電圧の少なくとも１つの印加を含む、請求項１の電気化学パワーシステム。
【請求項１７】
印加される電流及び電圧の少なくとも１つが、
約０．００１％から約９５％の範囲内でのデューティサイクル；
約０．１Ｖから１０Ｖの範囲内の、セルあたりのピーク電圧；
約０．００１Ｗ／ｃｍ２から１０００Ｗ／ｃｍ２の、セルあたりのピークパワー密度；及び
約０．０００１Ｗ／ｃｍ２から１００Ｗ／ｃｍ２の範囲内の平均パワー；を含む、波形を持ち、
印加される電流及び電圧は、更に、直流電圧、直流電流、及び、波形が約１から約１０００Ｈｚの範囲内の頻度を含んでいる交流電流及び電圧波形、の少なくとも１つ、を含む、請求項１６の電気化学パワーシステム。
【請求項１８】
断続的なサイクルは、断続的なサイクルの電気分解及び放電フェーズの少なくとも１つのために、定電流、パワー、電圧、及び抵抗、可変電流、パワー、電圧、及び抵抗、の少なくとも１つを含み、そのサイクルの少なくとも１つのフェーズのためのパラメータは、
断続的なフェーズの頻度が、約０．００１Ｈｚから１０ＭＨｚ、約０．０１Ｈｚから１００ｋＨｚ、及び約０．０１Ｈｚから１０ｋＨｚから選ばれる少なくとも１つの範囲にあり、
セルあたりの電圧が、約０．１Ｖから１００Ｖ、約０．３Ｖから５Ｖ、約０．５Ｖから２Ｖ、及び約０．５Ｖから１．５Ｖから選ばれる少なくとも１つの範囲にあり、
ハイドリノを形成するように活性な電極面積あたりの電流が、約１μＡｃｍ−２から１０Ａｃｍ−２、約０．１ｍＡｃｍ−２から５Ａｃｍ−２、及び約１ｍＡｃｍ−２から１Ａｃｍ−２から選ばれる少なくとも１つの範囲にあり、
ハイドリノを形成するように活性な電極面積あたりのパワーが、約１μＷｃｍ−２から１０Ｗｃｍ−２、約０．１ｍＷｃｍ−２から５Ｗｃｍ−２、及び約１ｍＷｃｍ−２から１Ｗｃｍ−２から選ばれる少なくとも１つの範囲にあり、
ハイドリノを形成するように活性な電極面積あたり定電流が、約１μＡｍ−２から１Ａｃｍ−２の範囲にあり、
ハイドリノを形成するように活性な電極面積あたり定パワーが、約１ｍＷｃｍ−２から１Ｗｃｍ−２の範囲にあり、
時間間隔が、約１０−４ｓから１０，０００ｓ、１０−３ｓから１０００ｓ、及び１０−２ｓから１００ｓ、及び１０−１ｓから１０ｓから選ばれる少なくとも１つの範囲にあり、
セルあたりの抵抗が、約１ｍΩから１００ＭΩ、約１Ωから１ＭΩ、及び１０オームから１ｋΩから選ばれる少なくとも１つの範囲にあり、
ハイドリノを形成するように活性な電極面積あたりの好適な負荷の導電率が、約１０−５から１０００Ω−１ｃｍ−２、１０−４から１００Ω−１ｃｍ−２、１０−３から１０Ω−１ｃｍ−２、及び１０−２から１Ω−１ｃｍ−２から選ばれる少なくとも１つの範囲にあり、
放電電流、電圧、パワー、又は時間間隔の少なくとも１つは、サイクルに渡ってのパワー又はエネルギーのゲインの少なくとも１つを生じる電気分解フェーズのそれよりも大きい、
ということを含む、請求項１７の電気化学パワーシステム。
【請求項１９】
放電の間の電圧が、アノードが過度に腐食することを防止できるものよりも上に維持される、請求項１の電気化学パワーシステム。
【請求項２０】
触媒形成反応が、次の式で与えられ、
Ｏ２＋５Ｈ＋＋５ｅ−→２Ｈ２Ｏ＋Ｈ（１／ｐ）；
対半電池反応が次の式で与えられ、
Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−；  及び
全反応が、次の式で与えられる、請求項１の電気化学パワーシステム。
３／２Ｈ２＋１／２Ｏ２→Ｈ２Ｏ＋Ｈ（１／ｐ）。
【請求項２１】
以下の生成物の少なくとも１つが水素から形成される、請求項１の電気化学パワーシステム。
ａ）０から２０００ｃｍ−１の範囲内に、マトリックスシフトを加えて、０．２３から０．２５の整数倍でラマンピークを持つ水素生成物。
ｂ）０から２０００ｃｍ−１の範囲内に、マトリックスシフトを加えて、０．２３から０．２５の整数倍で赤外のピークを持つ水素生成物。
ｃ）０から１０ｅＶの範囲内に、マトリックスシフトを加えて、５００から５２５ｅＶの範囲内のエネルギーでＸ線光電子分光スペクトルピークを持つ水素生成物。
ｄ）高磁場側のＭＡＳ  ＮＭＲマトリックスシフトを引き起こす水素生成物。
ｅ）ＴＭＳに相対して−５ｐｐｍよりも大きい高磁場側ＭＡＳ  ＮＭＲ又は液体ＮＭＲシフトを持つ水素生成物。
ｆ）０から５０００ｃｍ−１の範囲内に、マトリックスシフトを加えて、０．２３から０．３ｃｍ−１の整数倍のスペースを持つ２００から３００ｎｍの範囲内に少なくとも２つの電子ビーム発光スペクトルピークを持つ水素生成物。
ｇ）０から５０００ｃｍ−１の範囲内に、マトリックスシフトを加えて、０．２３から０．３ｃｍ−１の整数倍のスペースを持つ２００から３００ｎｍの範囲内に少なくとも２つのＵＶ蛍光発光スペクトルピークを持つ水素生成物。
【請求項２２】
水素透過電極を含む水素アノードと；
水酸化物を含む溶融塩電解質と；及び
Ｏ２及びＨ２Ｏカソードの少なくとも１つと、を備え、
水素透過状態にある膜及び溶融状態の電解質の少なくとも１つを維持するセル温度が、約２５から２０００℃、約１００から１０００℃、約２００から７５０℃、及び約２５０から５００℃から選ばれる少なくとも１つの範囲内であり、
約０から１５００℃だけ融点より高い、０から１０００℃だけ融点より高い、０から５００℃だけ融点より高い、０から２５０℃だけ融点より高い、及び０から１００℃だけ融点より高い、のうち少なくとも１つの範囲にある、電解質の融点より上のセル温度；
膜厚が、約０．０００１から０．２５ｃｍ、０．００１から０．１ｃｍ、及び０．００５から０．０５ｃｍから選ばれる少なくとも１つの範囲にあり、
水素圧力が、約１Ｔｏｒｒから５００ａｔｍ、１０Ｔｏｒｒから１００ａｔｍ、及び１００Ｔｏｒｒから５ａｔｍから選ばれる少なくとも１つの範囲に維持され、
水素透過速度が、約１Ｘ１０−１３ｍｏｌｅ・ｓ−１・ｃｍ−２から１Ｘ１０−４ｍｏｌｅ・ｓ−１・ｃｍ−２、１Ｘ１０−１２ｍｏｌｅ・ｓ−１・ｃｍ−２から１Ｘ１０−５ｍｏｌｅ・ｓ−１・ｃｍ−２、１Ｘ１０−１１ｍｏｌｅ・ｓ−１・ｃｍ−２から１Ｘ１０−６ｍｏｌｅ・ｓ−１・ｃｍ−２、１Ｘ１０−１０ｍｏｌｅ・ｓ−１・ｃｍ−２から１Ｘ１０−７ｍｏｌｅ・ｓ−１・ｃｍ−２、及び１Ｘ１０−９ｍｏｌｅ・ｓ−１・ｃｍ−２から１Ｘ１０−８ｍｏｌｅ・ｓ−１・ｃｍ−２から選ばれる少なくとも１つの範囲にある、請求項１の電気化学パワーシステム。
【請求項２３】
水素スパージング電極を含む水素アノードと；
水酸化物を含む溶融塩電解質と；及び
Ｏ２及びＨ２Ｏカソードの少なくとも１つと；を含み、
溶融状態の電解質を維持するセル温度が、約０から１５００℃だけ融点より高い、０から１０００℃だけ融点より高い、０から５００℃だけ融点より高い、０から２５０℃だけ融点より高い、及び０から１００℃だけ融点より高いから選ばれる少なくとも１つの範囲にあり；
Ｈ２バブリング又はスパージング電極の幾何学上の面積あたりの水素流速度が、約１Ｘ１０−１３ｍｏｌｅ・ｓ−１・ｃｍ−２から１Ｘ１０−４ｍｏｌｅ・ｓ−１・ｃｍ−２、１Ｘ１０−１２ｍｏｌｅ・ｓ−１・ｃｍ−２から１Ｘ１０−５ｍｏｌｅ・ｓ−１・ｃｍ−２、１Ｘ１０−１１ｍｏｌｅ・ｓ−１・ｃｍ−２から１Ｘ１０−６ｍｏｌｅ・ｓ−１・ｃｍ−２、１Ｘ１０−１０ｍｏｌｅ・ｓ−１・ｃｍ−２から１Ｘ１０−７ｍｏｌｅ・ｓ−１・ｃｍ−２、及び１Ｘ１０−９ｍｏｌｅ・ｓ−１・ｃｍ−２から１Ｘ１０−８ｍｏｌｅ・ｓ−１・ｃｍ−２から選ばれる少なくとも１つの範囲にあり、
対電極での反応の速度が、水素が反応する電極での速度に、一致又はその速度を超え、
Ｈ２Ｏ及びＯ２の少なくとも１つの還元速度が、Ｈ又はＨ２の反応速度を維持するのに十分であり、
対電極が、十分な速度を支持するだけ十分な材料及び表面を持つ、請求項１の電気化学パワーシステム。
【請求項２４】
熱的なエネルギーを発生するパワーシステムであって、
大気圧の、大気圧より上の、大気圧より下の、少なくとも１つの圧力を可能にする少なくとも１つの容器と、
少なくとも１つのヒータと、
ハイドリノ反応物を構成する反応物と、ここで、該反応物は、
ａ）発生期のＨ２Ｏ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、原子状水素の少なくとも１つを形成する反応物、を含み、そして、
反応物の混合及び加熱の少なくとも１つをすると反応が起きるところ、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と、を含むパワーシステム。
【請求項２５】
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つを形成する反応は、
脱水反応；
燃焼反応；
ルイス酸又は塩基及びブレンステッド・ローリーの酸又は塩基の反応；
酸化物ベースの反応；
酸無水物ベースの反応；
酸ベースの反応；
塩基−活性金属の反応；
酸化−還元反応；
分解反応；
交換反応，及び
少なくとも１つのＯＨを持つ化合物と、ハライド、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、ＮＨ３との交換反応；
Ｏを含む化合物の水素還元反応，から選ばれる少なくとも１つの反応を含み、
Ｈの源が、反応物が反応を受けるときに形成される発生期のＨ、及び水素化物又はガス源及び解離剤からの水素の少なくとも１つのである、請求項２４のパワーシステム。
【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、２０１１年４月５日に出願の米国仮出願番号第６１／４７２，０７６号の；２０１１年５月５日に出願の米国仮出願番号第６１／４８２，９３２号の；２０１１年５月１３日に出願の米国仮出願番号第６１／４８５，７６９号の；２０１１年５月２７日に出願の米国仮出願番号第６１／４９０，９０３号の；２０１１年６月１７日に出願の米国仮出願番号第６１／４９８，２４５号の；２０１１年７月８日に出願の米国仮出願番号第６１／５０５，７１９号の；２０１１年８月５日に出願の米国仮出願番号第６１／５１５，５０５号の；２０１１年９月２３日に出願の米国仮出願番号第６１／５３８，５３４号の；２０１１年１１月１４日に出願の米国仮出願番号第６１，５５９，５０４号の；２０１１年１２月２日に出願の米国仮出願番号第６１，５６６，２２５号の；２０１１年１２月２１日に出願の米国仮出願番号第６１／５７８，４６５号の；２０１２年１月２７日に出願の米国仮出願番号第６１／５９１，５３２号の；及び２０１２年３月１９日に出願の米国仮出願番号第６１／６１２，６０７号の優先権の利益を主張し、そして、これら全ては完全に参照によってここに組み込まれる。
【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、電気及び熱エネルギーの少なくとも１つを生成し、雰囲気に密閉させた容器を有する電気化学パワーシステムに関し、その容器は、少なくとも１つのカソード、少なくとも１つのアノード、少なくとも１つのバイポーラ板と、単独の電子流とイオン質量輸送（ｉｏｎ  ｍａｓｓ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）を伴うセル動作中にハイドリノ反応物を構成する反応物を有し、その反応物は少なくとも２つの構成要素を有し、その構成要素は下記から選択され、ａ）少なくとも１つのＨ２Ｏ源、ｂ）少なくとも１つの触媒源又はｎＨ、ＯＨ、ＯＨ−、発生期のＨ２Ｏ、Ｈ２Ｓ又はＭＮＨ２から選択される群の少なくとも１つを有する触媒、ただし、ｎは整数であり、Ｍはアルカリ金属である、ｃ）少なくとも１つの原子状水素源又は原子状水素、また、前記容器は、前記触媒源、前記触媒、前記原子状水素源及び前記原子状水素の少なくとも１つを形成する１つ以上の反応物を有し、前記容器はまた、前記原子状水素の触媒を開始させる１つ以上の反応物を有し、前記容器はまた支持体を有する、そこでは、前記カソード、アノード、反応物及びバイポーラ板の組み合わせが、各カソードとそれに対応したアノード間の化学ポテンシャルを維持しそれにより前記原子状水素の触媒が伝播し、前記システムはさらに電解システムを有する。一実施形態において、前記電気化学パワーシステムの前記電解システムは、断続的にＨ２Ｏを電気分解して前記原子状水素源又は原子状水素を供給し、前記セルを放出することによりシステムの正味のエネルギー収支を増加させる。前記反応物は、下記から選択した少なくとも１つの電解質を有してもよい。少なくとも１つの溶融水酸化物、少なくとも１つの共晶塩混合物、溶融水酸化物と少なくとも１つの他の構成要素からなる少なくとも１つの混合物、少なくとも１つの溶融水酸化物と塩からなる少なくとも１つの混合物、溶融水酸化物とハロゲン化物塩とからなる少なくとも１つの混合物、アルカリ性水酸化物とアルカリハロゲン化物とからなる少なくとも１つの混合物、ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ、ＬｉＯＨ−ＬｉＸ、ＮａＯＨ−ＮａＢｒ、ＮａＯＨ−ＮａＩ、ＮａＯＨ−ＮａＸ及びＫＯＨ−ＫＸ（ただし、Ｘはハロゲン化物を表す）、少なくとも１つのマトリックス、少なくとも１つの添加物。前記電気化学パワーシステムはさらにヒーターを有してもよい。電解質の融点を超える、前記電気化学パワーシステムのセルの温度は、下記から選択した少なくとも１つの範囲内に入ってもよい。前記融点より高い０から１５００℃の範囲、前記融点より高い０から１０００℃の範囲、前記融点より高い０から５００℃の範囲、前記融点より高い０から２５０℃の範囲、前記融点より高い０から１００℃の範囲。実施例において、電気化学的パワーシステムは、オキシアニオン化合物、アルミン酸塩、タングステン酸塩、ジルコン酸、チタン酸塩、硫酸塩、リン酸塩、炭酸塩、硝酸塩、クロム酸塩、及びマンガン酸塩、酸化物、窒化物、ホウ化物、カルコゲニド、ケイ化物、リン化物、及び炭化物、金属、金属酸化物、非金属、及び非金属酸化物；アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、内部遷移金属、及び土類金属の酸化物、及びＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｎ、Ｐ、Ａ��、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、及びＢ、及び酸化物又はオキシアニオンを形成する他の元素の少なくとも１つ；アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、内部遷移金属、及び希土類金属、及びＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、及びＢ、及び酸化物又はオキシアニオンを形成する他の元素の１つのような少なくとも１つの酸化物、を含み、更に、アルカリ、アルカリ土類、遷移、内部遷移、及び希土類の群からの少なくとも１つのカチオン、及びＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、及びＰｂカチオン；ＬｉＡｌＯ２、ＭｇＯ、Ｌｉ２ＴｉＯ３、又はＳｒＴｉＯ３；アノード材料の酸化物及び電解質の化合物；電解質のカチオン及び酸化物の少なくとも１つ；電解質ＭＯＨ（Ｍ＝アルカリ）の酸化物；Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｔａ、Ｖ、Ｂ、Ｎｂ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｈｆ、Ｃｏ、及びＭ’（Ｍ’はアルカリ土類金属を表す）の群の元素、金属、合金、又は混合物を含む電解質の酸化物；ＭｏＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＦｅＯ、又はＦｅ２Ｏ３、ＴａＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＶＯ、ＶＯ２、Ｖ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３、ＮｂＯ、ＮｂＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＳｅＯ２、ＳｅＯ３、ＴｅＯ２、ＴｅＯ３、ＷＯ２、ＷＯ３、Ｃｒ３Ｏ４、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｒＯ２、ＣｒＯ３、ＭｎＯ、Ｍｎ３Ｏ４、Ｍｎ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｍｎ２Ｏ７、ＨｆＯ２、Ｃｏ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、Ｃｏ２Ｏ３、及びＭｇＯ；カソード材料の酸化物及びオプションとして電解質の酸化物；Ｌｉ２ＭｏＯ３若しくはＬｉ２ＭｏＯ４、Ｌｉ２ＴｉＯ３、Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ２ＳｉＯ３、ＬｉＡｌＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＦｅＯ２、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＶＯ３、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７、Ｌｉ２ＮｂＯ３、Ｌｉ２ＳｅＯ３、Ｌｉ２ＳｅＯ４、Ｌｉ２ＴｅＯ３、Ｌｉ２ＴｅＯ４、Ｌｉ２ＷＯ４、Ｌｉ２ＣｒＯ４、Ｌｉ２Ｃｒ２Ｏ７、Ｌｉ２ＭｎＯ４、Ｌｉ２ＨｆＯ３、ＬｉＣｏＯ２、及びＭ’Ｏ（Ｍ’はアルカリ土類金属を表す）、及びＭｇＯ；アノードの元素又は同じ群の元素の酸化物、及びＭｏアノードについてＬｉ２ＭｏＯ４、ＭｏＯ２、Ｌｉ２ＷＯ４、Ｌｉ２ＣｒＯ４、及びＬｉ２Ｃｒ２Ｏ７、を含み、そして、添加剤は、Ｓ、Ｌｉ２Ｓ、酸化物、ＭｏＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＦｅＯ又はＦｅ２Ｏ３、ＴａＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＶＯ、ＶＯ２、Ｖ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３、ＮｂＯ、ＮｂＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＳｅＯ２、ＳｅＯ３、ＴｅＯ２、ＴｅＯ３、ＷＯ２、ＷＯ３、Ｃｒ３Ｏ４、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｒＯ２、ＣｒＯ３、ＭｇＯ、ＴｉＯ２、Ｌｉ２ＴｉＯ３、ＬｉＡｌＯ２、Ｌｉ２ＭｏＯ３又はＬｉ２ＭｏＯ４、Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ２ＳｉＯ３、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＦｅＯ２、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＶＯ３、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７、Ｌｉ２ＮｂＯ３、Ｌｉ２ＳｅＯ３、Ｌｉ２ＳｅＯ４、Ｌｉ２ＴｅＯ３、Ｌｉ２ＴｅＯ４、Ｌｉ２ＷＯ４、Ｌｉ２ＣｒＯ４、Ｌｉ２Ｃｒ２Ｏ７、Ｌｉ２ＭｎＯ３、又はＬｉＣｏＯ２、ＭｎＯ、及びＣｅＯ２の少なくとも１つを含む。電気化学的パワーシステムの操作の間に、次の反応の少なくとも１つが起きてよい。ａ）Ｈ２Ｏの電気分解から放電アノードにおいて、Ｈ及びＨ２の��なくとも１つが形成される。ｂ）Ｈ２Ｏの電気分解から放電カソードにおいて、Ｏ及びＯ２の少なくとも１つが形成される。ｃ）反応混合物の反応によって水素触媒が形成される。ｄ）電気的パワー及び熱的パワーの少なくとも１つを生産するために放電の間、ハイドリノが形成される。ｅ）ハイドリノ触媒として機能する発生期のＨ２Ｏを形成するために、ＯＨ−が酸化されＨと反応する。ｆ）ＯＨ−が酸化され酸素イオン及びＨになる。ｇ）酸素イオン、酸素、及びＨ２Ｏの少なくとも１つが放電カソードで還元される。ｈ）Ｈ及び発生期のＨ２Ｏ触媒が反応してハイドリノを形成する。そして、ｉ）放電の間にハイドリノが形成されて電気的パワー及び熱的パワーの少なくとも１つを生産する。電気化学的パワーシステムの実施例において、ＯＨ−の酸化、及び酸素イオン、酸素、及びＨ２Ｏの少なくとも１つの還元、の少なくとも１つの反応が、断続的な電気分解の電気分解フェーズの間の時間あたり電流を超える時間あたり電流を生成するように、セル放電の間に起きる。１つの実施例において、アノード半電池反応は、以下のようであるかもしれない。
ＯＨ−＋２Ｈ  →  Ｈ２Ｏ＋ｅ−＋Ｈ（１／４）
ここで、Ｈ２Ｏ触媒及びｅ−を形成するようなＯＨ−と第１のＨとの反応は、第２のＨがハイドリノになるＨ２Ｏ触媒作用と協調する。幾つかの実施例において、放電アノード半電池反応は、標準水素電極に対して操作温度に対し熱力学的に補正を行った約１．２Ｖ、及び、２５℃で標準水素電極に対して操作温度に対し熱力学的に補正された、約１．５Ｖから０．７５Ｖ、１．３Ｖから０．９Ｖ、及び１．２５Ｖから１．１Ｖの範囲のうちの少なくとも１つの範囲における電圧のうちの少なくとも１つの電圧を備え、そして、カソード半電池は、標準水素電極に対して操作温度に対し熱力学的に補正を行った約０Ｖ、及び、２５℃で標準水素電極に対して操作温度に対し熱力学的に補正された、約−０．５Ｖから＋０．５Ｖ、−０．２Ｖから＋０．２Ｖ、及び−０．１Ｖから＋０．１Ｖの範囲のうちの少なくとも１つの範囲における電圧のうちの少なくとも１つの電圧を備える。
【０００３】
本開示の電気化学パワーシステムの一実施形態において、前記カソードはＮｉＯを含み、前記アノードはＮｉ、Ｍｏ、Ｈ２４２合金および炭素の少なくとも１つを含み、前記バイメタル接合部はハステロイ、Ｎｉ、Ｍｏと前記アノードとは異なる金属であるＨ２４２の少なくとも１つを含む。前記電気化学パワーシステムは少なくとも１つの積み重ねたセルを含み、そこでは、前記バイポーラ板は前記アノードとカソードを分離するバイメタル接合部を有する。一実施形態において、前記セルにはＨ２Ｏが供給され、そこでは、前記Ｈ２Ｏ蒸気圧が下記から選択した少なくとも１つの範囲内に入る。約０．００１トールから１００気圧の範囲、約０．００１トールから０．１トールの範囲、約０．１トールから１トールの範囲、約１トールから１０トールの範囲、約１０トールから１００トールの範囲、約１００トールから１０００トールの範囲、約１０００トールから１００トールの範囲、また、少なくとも大気圧を達成するための圧力の不足分は、希ガスとＮ２の少なくとも１つを含んだ供給された不活性ガスによって与えられる。一実施形態において、前記電気化学パワーシステムは、前記システムにＨ２Ｏを供給する水蒸気発生器を有してよい。一実施形態において、前記セルは充放電相間を断続的に切り替えられ、そこでは、（ｉ）前記充電相は、少なくとも、逆電圧極性の電極において、水の電気分解を含み、（ｉｉ）前記放電相は、少なくとも、前記電極の１つまたは両方においてＨ２Ｏの形成を含む。またそこでは、（ｉ）前記カソードまたはアノードとしての各セルのそれぞれの電極の役割は、充放電相間の相互の切り替えにより反転し、（ｉｉ）電流の極性は、充放電相間の相互の切り替えにより反転し、またそこでは、前記充電は、電流と電圧の印加の少なくとも１つを含む。一実施形態において、前記印加された電流と電圧の少なくとも１つは、下記を含んだ波形を持つ。約０．００１％から約９５％の範囲内のデューティーサイクル、約０．１Ｖから１０Ｖの範囲内のセル当たりのピーク電圧、約０．００１Ｗ／ｃｍ２から１０００Ｗ／ｃｍ２のピーク電力密度、約０．０００１Ｗ／ｃｍ２から１００Ｗ／ｃｍ２の範囲内の平均電力、またそこでは、前記印加された電流と電圧は、さらに直流電圧と直流電流の少なくとも１つと、交流電流と電圧の波形の少なくとも１つを含む、またそこでは、前記波形が、約１から約１０００Ｈｚの範囲内の周波数を含む。断続的なサイクルの前記波形は、断続的なサイクルの電気分解および放電相少なくとも１つ向けに、定電流、電力、電圧および抵抗と、可変電流、電力、電圧および抵抗のうち、少なくとも１つを含んでよい。実施例において、サイクルの少なくとも１つのフェーズのためのパラメータは、約０．００１Ｈｚから１０ＭＨｚ、約０．０１Ｈｚから１００ｋＨｚ、及び約０．０１Ｈｚから１０ｋＨｚのなかの少なくとも１つの範囲において断続的なフェーズが行われる頻度と；約０．１Ｖから１００Ｖ、約０．３Ｖから５Ｖ、約０．５Ｖから２Ｖ、及び約０．５Ｖから１．５Ｖ、から選ばれる少なくとも１つの範囲におけるセルあたりの電圧と；約１μＡ・ｃｍ−２から１０Ａ・ｃｍ−２、約０．１ｍＡ・ｃｍ−２から５Ａ・ｃｍ−２、及び約１ｍＡ���ｃｍ−２から１Ａ・ｃｍ−２、から選ばれる少なくとも１つの範囲におけるハイドリノを形成するような活性な単位電極面積あたりの電流と；約１μＷ・ｃｍ−２から１０Ｗ・ｃｍ−２、約０．１ｍＷ・ｃｍ−２から５Ｗ・ｃｍ−２、及び約１ｍＷ・ｃｍ−２から１Ｗ・ｃｍ−２、から選ばれる少なくとも１つの範囲におけるハイドリノを形成するような活性な単位電極面積あたりのパワーと；約１μＡ・ｃｍ−２から１Ａ・ｃｍ−２の範囲におけるハイドリノを形成するような活性な単位電極面積あたりの定電流と；約１ｍＷ・ｃｍ−２から１Ｗ・ｃｍ−２の範囲におけるハイドリノを形成するような活性な単位電極面積あたりの定パワーと；約１０−４ｓから１０，０００ｓ、１０−３ｓから１０００ｓ、及び１０−２ｓから１００ｓ、及び１０−１ｓから１０ｓ、から選ばれる少なくとも１つの範囲における時間間隔と；約１ｍΩから１００ＭΩ、約１Ωから１ＭΩ、及び１０Ωから１ｋΩから選ばれる少なくとも１つの範囲におけるセルあたりの抵抗と；約１０−５から１０００Ω−１・ｃｍ−２、１０−４から１００Ω−１・ｃｍ−２、１０−３から１０Ω−１ｃｍ−２、及び１０−２から１Ω−１・ｃｍ−２から選ばれる少なくとも１つの範囲におけるハイドリノを形成するような活性な単位電極面積あたりの妥当な負荷の伝導度と；及びサイクルの毎のパワー又はエネルギー・ゲインの少なくとも１つを生じさせるような電気分解フェーズのそれよりも大きい、放電電流、電圧、パワー、又は時間間隔の少なくとも１つと；を含む。放電の間の電圧は、アノードが過剰に腐食することを防止する電圧よりも上に維持されるであろう。
【０００４】
電気化学パワーシステムの実施例において、触媒−形成反応は次のように与えられる。
Ｏ２＋５Ｈ＋＋５ｅ−  →  ２Ｈ２Ｏ＋Ｈ（１／ｐ）
ここで、対の半電池反応は、次の式で与えられる。
Ｈ２  →  ２Ｈ＋＋２ｅ−、及び
全体の反応は、次の式で与えられる。
３／２Ｈ２＋１／２Ｏ２  →  Ｈ２Ｏ＋Ｈ（１／ｐ）
【０００５】
下記の生成物のうち少なくとも１つは、前記電気化学パワーシステムの動作中に水素から形成されてもよい。ａ）０．２３から０．２５ｃｍ−１の整数の倍数でのラマンピークと０から２０００ｃｍ−１の範囲の行列シフトを持つ水素生成物、ｂ）０．２３から０．２５ｃｍ−１の整数の倍数での赤外線ピークと０から２０００ｃｍ−１の範囲の行列シフトを持つ水素生成物、ｃ）５００から５２５ｅＶの範囲のエネルギーでのＸ線光電子分光ピークと０から１０ｅＶの範囲の行列シフトを持つ水素生成物、ｄ）高磁場ＭＡＳ  ＮＭＲ行列シフトを起こす水素生成物、ｅ）ＴＭＳに対して−５ｐｐｍを超える高磁場ＭＡＳ  ＮＭＲ行列シフトまたは液体ＮＭＲシフトを持つ水素生成物、ｆ）０．２３から０．３ｃｍ−１の整数の倍数で、０から５０００ｃｍ−１の範囲の行列シフトでの間隔を持った、２００から３００ｎｍの範囲の少なくとも２つの電子ビーム発光スペクトルピークを有する水素生成物、ｇ）０．２３から０．３ｃｍ−１の整数の倍数で、０から５０００ｃｍ−１の範囲の行列シフトでの間隔を持った、２００から３００ｎｍの範囲の少なくとも２つのＵＶ蛍光発光スペクトルピークを有する水素生成物。
【０００６】
本開示は、水素透過電極を含む水素アノードと、水酸化物を含む溶融塩電解質と、及びＯ２及びＨ２Ｏカソードの少なくとも１つと、を含む電気化学パワー・システムへと更に導かれる。実施例において、水素透過状態における膜及び電解質の溶融状態の少なくとも１つを維持するセル温度は、約２５から２０００℃、約１００から１０００℃、約２００から７５０℃、及び約２５０から５００℃、から選ばれる少なくとも１つの範囲にあり、電解質の融点よりも上のセル温度は、融点より約０から１５００℃高い温度、融点より０から１０００℃高い温度、融点より０から５００℃高い温度、融点より０から２５０℃高い温度、及び融点より０から１００℃高い温度の少なくとも１つの範囲にあり、膜の厚みは、約０．０００１から０．２５ｃｍ、０．００１から０．１ｃｍ、及び０．００５から０．０５ｃｍ、から選ばれる少なくとも１つの範囲にあり、水素の圧力は、約１Ｔｏｒｒから５００ａｔｍ、１０Ｔｏｒｒから１００ａｔｍ、及び１００Ｔｏｒｒから５ａｔｍ、から選ばれる少なくとも１つの範囲に維持され、水素透過速度は、約１×１０−１３ｍｏｌｅ  ｓ−１ｃｍ−２から１×１０−４ｍｏｌｅ  ｓ−１ｃｍ−２、１×１０−１２ｍｏｌｅ  ｓ−１ｃｍ−２から１×１０−５ｍｏｌｅ  ｓ−１ｃｍ−２、１×１０−１１ｍｏｌｅ  ｓ−１ｃｍ−２から１×１０−６ｍｏｌｅ  ｓ−１ｃｍ−２、１Ｘ１０−１０ｍｏｌｅ  ｓ−１ｃｍ−２から１Ｘ１０−７ｍｏｌｅ  ｓ−１ｃｍ−２、及び１Ｘ１０−９ｍｏｌｅ  ｓ−１ｃｍ−２から１×１０−８ｍｏｌｅ  ｓ−１ｃｍ−２、から選ばれる少なくとも１つの範囲にある。実施例において、電気化学パワーシステムは、水素散布電極（ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｓｐａｒｇｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を含む水素アノードと、水酸化物を含む溶融塩電解質と、Ｏ２及びＨ２Ｏカソードの少なくとも１つと、を含む。実施例において、電解質の溶融状態を維持するセル温度は、電解質の融点よりも高い約０から１５００℃の温度範囲、電解質の融点よりも高い０から１０００℃の温度範囲、電解質の融点よりも高い０から５００℃の温度範囲、電解質の融点よりも高い０から２５０℃の温度範囲、及び電解質の融点よりも高い０から１００℃の温度範囲、から選ばれる少なくとも１つの範囲にあり、Ｈ２泡立て又は散布電極の幾何学的面積あたりの水素流速（フロー・レイト（ｆｌｏｗ  ｒａｔｅ））は、約１×１０−１３ｍｏｌｅ  ｓ−１ｃｍ−２から１×１０−４ｍｏｌｅ  ｓ−１ｃｍ−２、１×１０−１２ｍｏｌｅ  ｓ−１ｃｍ−２から１×１０−５ｍｏｌｅ  ｓ−１ｃｍ−２、１×１０−１１ｍｏｌｅ  ｓ−１ｃｍ−２から１×１０−６ｍｏｌｅ  ｓ−１ｃｍ−２、１×１０−１０ｍｏｌｅ  ｓ−１ｃｍ−２から１×１０−７ｍｏｌｅ  ｓ−１ｃｍ−２、及び１×１０−９ｍｏｌｅ  ｓ−１ｃｍ−２から１×１０−８ｍｏｌｅ  ｓ−１ｃｍ−２、から選ばれる少なくとも１つの範囲にあり、対電極での反応の速度は、水素が反応する電極での速度に一致又はその速度を超え、Ｈ２Ｏ及びＯ２の少なくとも１つの還元速度は、Ｈ又はＨ２の反応速度を維持するのに十分であり、更に、対電極は、十分な速度を支持するのに十分な材料及び表面積を持つ。
【０００７】
本開示は、さらに熱エネルギー生成するパワーシステムに関し、そのパワーシステムは下記を有する。大気圧、大気圧を超えるおよび大気圧未満の少なくとも１つの圧力を受け入れることが可能な少なくとも１つの容器、少なくとも１つのヒーター、下記を有するハイドリノ反応物を構成する反応物。ａ）触媒源または発生期のＨ２Ｏを有する触媒、ｂ）原子状水素源または原子状水素、ｃ）前記触媒源、前記触媒、前記原子状水素源および前記原子状水素の少なくとも１つを形成する反応物。前記原子状水素源を開始する１つ以上の反応物で、そこでは、前記反応は前記反応物の混合および加熱の少なくとも１つによって起こる。実施形態において、前記触媒源、前記触媒、前記原子状水素源および前記原子状水素の少なくとも１つを形成するパワーシステムの前記反応は、下記の反応から選択された少なくとも１つの反応を含む。燃焼反応、ルイス酸または塩基とブレンステッド・ローリーの酸や塩基の反応、酸化物・塩基反応、酸無水物・塩基反応、酸・塩基反応、ベース活性金属反応、酸化還元反応、分解反応、交換反応、ハロゲン化物（Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、ＮＨ３）と少なくとも１つのＯＨを持った化合物との交換反応、Ｏを含んだ化合物の水素還元反応、そして、Ｈ源は、前記反応物が反応を受ける時に生成される発生期のＨと、水素化物またはガス源と解離子からの少なくとも１つの水素である。
【０００８】
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更に導かれる。
そのシステムは、
分離した電子流れ及びイオン質量輸送（ｉｏｎ  ｍａｓｓ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）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。
【０００９】
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／担体）から選ばれる少なくとも２つの要素を含み、ハイドリノを形成するための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輸送を伴うセル・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。
【００１０】
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輸送により構成される。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。
【００１１】
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（マス・フロー（ｍａｓｓ  ｆｌｏｗ））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、電子の流れ及びイオン質量輸送が無ければ、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。
【００１２】
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。
【００１３】
１つの実施例において、ハイドリノを形成する反応物は、熱的に再生可能又は電気分解的に再生可能のうちの少なくとも１つに相当する。
【００１４】
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、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。
【００１５】
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、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）、Ｆｅ（Ｈ２）、及び４３０ＳＳ（Ｈ２）のようなステンレス（ＳＳ）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。
【００１６】
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）、Ｆｅ（Ｈ２）、及び、４３０ＳＳ（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（スパージ（ｓｐａｒｇｅ））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＝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、ＦｅＮｉ、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。
【００１７】
本開示の別の実施例において、電気化学的なパワー・システムは、［Ｍ’’（Ｈ２）／ＭＯＨ−Ｍ’Ｈａｌｉｄｅ／Ｍ’’’］及び［Ｍ’’（Ｈ２）／Ｍ（ＯＨ）２−Ｍ’Ｈａｌｉｄｅ／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。
【００１８】
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、ＦｅＮｉ、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。
【００１９】
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。溶融塩カソードは、表４のそれらの内の１つのような共晶混合物と、水素透過膜及びＨ２ガスのような水素の源とを含むかもしれない。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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
本開示は、更に、Ｎｉ（Ｈ２）と称される水素電極が、透過性の、分散性の、及び断続的な電気分解による水素の源の少なくとも１つを含む［Ｎｉ（Ｈ２）／ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ／Ｎｉ］セルと、Ｎｉ（Ｈ２）と称される水素電極が、透過性の水素の源を含む、［ＰｔＴｉ／Ｈ２ＳＯ４（約５Ｍ水溶液）又はＨ３ＰＯ４（約１４．５Ｍ水溶液）／ＰｔＴｉ］断続的電気分解、及び［ＮａＯＨＮｉ（Ｈ２）／ＢＡＳＥ／ＮａＣｌ  ＭｇＣｌ２］セルと、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。妥当な実施例において、水素電極は、ＮｉＯのような保護性の酸化物コーティングを持つように調製されるニッケルのような金属を含む。酸化物コーティングは、酸素を含む雰囲気のような酸化性の雰囲気において酸化又は陽極酸化されることにより形成されるかもしれない。
【００２４】
本開示は、更に、Ｎｉ（Ｈ２）と称される水素電極が、透過性の、分散性の、及び断続的な電気分解による水素の源の少なくとも１つを含む［Ｎｉ（Ｈ２）／ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ／Ｎｉ］セルと、Ｎｉ（Ｈ２）と称される水素電極が、透過性の水素の源を含む、［ＰｔＴｉ／Ｈ２ＳＯ４（約５Ｍ水溶液）又はＨ３ＰＯ４（約１４．５Ｍ水溶液）／ＰｔＴｉ］断続的電気分解、及び［ＮａＯＨＮｉ（Ｈ２）／ＢＡＳＥ／ＮａＣｌＭｇＣｌ２］セルと、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。
【００２５】
本開示は更に、ａ）からｄ）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、それらのセルは、それぞれ、
ａ）（ｉ）透過の、散布の、及び断続的な電気分解の水素の源の少なくとも１つを含むＮｉ（Ｈ２）と称される水素電極を含むアノードと、（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、を含み、
ｂ）（ｉ）透過の、散布の、及び断続的な電気分解の水素の源の少なくとも１つを含む、Ｎｉ（Ｈ２）と称される水素電極を含むアノードと、（ｉｉ）ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ、ＮａＯＨ−ＮａＢｒ、又はＮａＯＨ−ＮａＩのような溶融電解質と、（ｉｉｉ）空気又はＯ２を更に含む、アノードのそれと同じであるものであるかもしれない金属を含むカソードと、を含み、
ｃ）（ｉ）Ｐｔ／Ｔｉのような貴金属を含むアノードと、（ｉｉ）それぞれ、１から１０Ｍ及び５から１５Ｍの濃度範囲にあるかもしれないＨ２ＳＯ４又はＨ３ＰＯ４のような酸性水溶液電解質と、及び（ｉｉｉ）空気又はＯ２を更に含む、アノードのそれと同じであるものであるかもしれない金属を含むカソードと、を含み、
ｄ）（ｉ）透過の水素の源を含むＮｉ（Ｈ２）と称される水素電極及び溶融ＮａＯＨ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、並びに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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、パワー反応を被る少なくとも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被る少なくとも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。
【００３２】
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。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
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。
【発明の効果】
【００３４】
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】
【００３５】
【図１】図１は、本開示による、バッテリ及び燃料電池及び電解質セルの概略図である。
【図２】図２は、本開示による、ＣＩＨＴセルの概略図である。
【図３】図３は、本開示によるＣＩＨＴセル双極性プレート（ｄｉｐｏｌａｒ  ｐｌａｔｅ）の概略図である。
【図４】図４は、本開示による３つの半−セルのＣＩＨＴセルの概略図である。
【図５】図５は、本開示による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】
【００３６】
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。
【００３７】
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、ＯＨ、ＳＨ、ＳｅＨ、Ｈ２Ｏ、ｎＨ（ｎ＝整数））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。
Ｅｎ  ＝  −ｅ２／ｎ２８πε０αＨ  ＝  −１３．５９８ｅＶ／ｎ２    （１）
ｎ  ＝  １，２，３，．．．                                        （２）
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。
ｎ  ＝  １，１／２，１／３，１／４，．．．，１／ｐ，              （３）
ここで、ｐ≦１３７は整数
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。
【００３８】
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。
ｒ  ＝  ａＨ／ｐ                                                    （４）
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。
ｍ・２７．２ｅＶ，  ｍ  ＝  １，２，３，４，．．．                （５）
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。
【００３９】
従って、一般的な反応は、次式で与えられる。
ｍ・２７．２ｅＶ＋Ｃａｔｑ＋＋Ｈ［ａＨ／ｐ］  →
Ｃａｔ（ｑ＋ｒ）＋＋ｒｅ−＋Ｈ＊［ａＨ／（ｍ＋ｐ）］＋ｍ・２７．２ｅＶ
（６）
Ｈ＊［ａＨ／（ｍ＋ｐ）］  →
Ｈ［ａＨ／（ｍ＋ｐ）］＋［（ｐ＋ｍ）２−ｐ２］・１３．６ｅＶ
−ｍ・２７．２ｅＶ                                        （７）
Ｃａｔ（ｑ＋ｒ）＋＋ｒｅ−  →  Ｃａｔｑ＋＋ｍ・２７．２ｅＶ        （８）
更に
ここで、全反応は、次式の通りである。
Ｈ［ａＨ／ｐ］  →
Ｈ［ａＨ／（ｍ＋ｐ）］＋［（ｐ＋ｍ）２−ｐ２］・１３．６ｅＶ  （９）
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又は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−α発光を引き起こす。
【００４０】
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。
【００４１】
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（３）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。
Ｈ（１／ｐ’）＋Ｈ（１／ｐ）  →  
Ｈ（１／（ｐ＋ｍ））＋［２ｐｍ＋ｍ２−ｐ’２＋１］・１３．６ｅＶ
（１０）
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−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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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１】
2014518585.tif 000003
ここで、ｐ＝整数＞１であり、ｓ＝１／２であり、
【数２】
2014518585.tif 000004
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３】
2014518585.tif 000005
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４】
2014518585.tif 000006
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、Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）によって測定されるかもしれない。
【００４５】
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。シフトは、２つの電子の反磁性及び大きさｐの光子場の寄与の合計によって与えられる（ミルズのＧＵＴＣＰ式（７．８７））。
【数５】
2014518585.tif 000007
ここで、第１の項は、Ｈ−（１／ｐ）に対してｐ＝整数＞１及びｐ＝１で、Ｈ−に適用され、αは微細構造定数である。予測されたハイドリノ水素化物のピークは、通常の水素化物イオンに対して非常に高磁場にシフトする（ｕｐｆｉｅｌｄ  ｓｈｉｆｔｅｄ）。１つの実施例において、複数のピークがＴＭＳの高磁場（ｕｐｆｉｅｌｄ）にある。ＴＭＳに対するＮＭＲシフトは、通常のＨ−、Ｈ、Ｈ２、又はＨ＋単独、或いは化合物の内の少なくとも１つに対して知られているシフトよりも大きいかもしれない。そのシフトは、０、−１、−２、−３、−４、−５、−６、−７、−８、−９、−１０、−１１、−１２、−１３、−１４、−１５、−１６、−１７、−１８、−１９、−２０、−２１、−２２、−２３、−２４、−２５、−２６、−２７、−２８、−２９、−３０、−３１、−３２、−３３、−３４、−３５、−３６、−３７、−３８、−３９、及び−４０ｐｐｍのうちの少なくとも１つよりも大きいかもしれない。ＴＭＳのシフトが裸のプロトンに相対して約−３１．５であるところ、裸のプロトンに相対する絶対シフト（ａｂｓｏｌｕｔｅ  ｓｈｉｆｔ）の範囲は、±５ｐｐｍ、±１０ｐｐｍ、±２０ｐｐｍ、±３０ｐｐｍ、±４０ｐｐｍ、±５０ｐｐｍ、±６０ｐｐｍ、±７０ｐｐｍ、±８０ｐｐｍ、±９０ｐｐｍ、及び±１００ｐｐｍのうちの少なくとも１つくらいの範囲内にある−（ｐ２９．９＋ｐ２２．７４）ｐｐｍ（式（１２））であるかもしれない。裸のプロトンに相対する絶対シフト（ａｂｓｏｌｕｔｅ  ｓｈｉｆｔ）の範囲は、約０．１％から９９％、１％から５０％、及び１％から１０％の少なくとも１つくらいの範囲内における−（ｐ２９．９＋ｐ２１．５９Ｘ１０−３）ｐｐｍ（式（１２））かもしれない。別の実施例において、ＮａＯＨ又はＫＯＨのような水酸化物の固体マトリックスのような中にあるハイドリノ原子、ハイドリノ・イオン又は分子のようなハイドリノ種の存在は、マトリックスプロトンが高磁場シフトする（ｓｈｉｆｔ  ｕｐｆｉｅｌｄ）ことを引き起こす。ＮａＯＨ又はＫＯＨのそれらのようなマトリックス・プロトンは、交換するかもしれない。１つの実施例において、シフトは、マトリックスピークが、ＴＭＳに相対して約−０．１から−５ｐｐｍの範囲内にあるようにするかもしれない。ＮＭＲの決定は、マジック・アングル・スピンニング１Ｈ核磁気共鳴分光法（ｍａｇｉｃ  ａｎｇｌｅ  ｓｐｉｎｎｉｎｇ  １Ｈ  ｎｕｃｌｅａｒ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）（ＭＡＳ  １Ｈ  ＮＭＲ）を含むかもしれない。
【００４６】
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６】
2014518585.tif 000008
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７】
2014518585.tif 000009
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８】
2014518585.tif 000010
【００４７】
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。
ＥＤ＝Ｅ（２Ｈ（１／ｐ））−ＥＴ                                  （１６）
ここで、次のようになる。
Ｅ（２Ｈ（１／ｐ））＝−ｐ２２７．２０ｅＶ                        （１７）
ＥＤは、式（１６−１７）及び（１５）によって与えられる。
ＥＤ＝−ｐ２２７．２０ｅＶ−ＥＴ
＝−ｐ２２７．２０ｅＶ−（−ｐ２３１．３５１ｅＶ−ｐ３０．３２６４６９ｅＶ
＝ｐ２４．１５１ｅＶ＋ｐ３０．３２６４６９ｅＶ                  （１８）
Ｈ２（１／ｐ）は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって同定されるかもしれないが、ここで、イオン化された電子に加えて、イオン化の生成物は、２つのプロトン及び１つの電子を含むそれら、１つのＨ原子、１つのハイドリノ原子、分子イオン、水素分子イオン、及びＨ２（１／ｐ）＋、ここで、それらのエネルギーは、マトリックスによってシフトされるかもしれないが、そのような可能性の少なくとも１であるかもしれない。
【００４８】
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１ＨＮＭＲ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）に対する予測されたシフト、ΔＢＴ／Ｂは、大きさｐのプロトン場及び２つの電子の反磁性の寄与の合計によって与えられる（ミルズのＧＵＴＣＰ式（１１．４１５−１１．４１６））。
【数９】
2014518585.tif 000011
ΔＢＴ／Ｂ  ＝  −（ｐ２８．０１＋ｐ２１．４９Ｘ１０−３）ｐｐｍ
（２０）
ここで、最初の項は、Ｈ２（１／ｐ）に対して、ｐ＝整数＞１及びｐ＝１であるときＨ２に適用される。−２８．０ｐｐｍの実験での絶対Ｈ２ガス−フェーズ共鳴シフトは、−２８．０１ｐｐｍの予測された絶対ガス−フェーズシフトと非常に良く一致している（式（２０））。予測される分子ハイドリノ・ピークは、通常のＨ２に相対して非常に高磁場にシフト（ｕｐｆｉｅｌｄ  ｓｈｉｆｔｅｄ）している。１つの実施例において、複数のピークはＴＭＳの高磁場（ｕｐｆｉｅｌｄ）にある。ＴＭＳに相対するＮＭＲシフトは、通常のＨ−、Ｈ、Ｈ２、又はＨ＋単独、或いは、化合物を含むものの少なくとも１に対して知られるそれよりも大きいかもしれない。シフトは、０、−１、−２、−３、−４、−５、−６、−７、−８、−９、−１０、−１１、−１２、−１３、−１４、−１５、−１６、−１７、−１８、−１９、−２０、−２１、−２２、−２３、−２４、−２５、，−２６、−２７、−２８、−２９、−３０、−３１、−３２、−３３、−３４、−３５、−３６、−３７、−３８、−３９、及び−４０ｐｐｍの少なくとも１よりも大きいかもしれない。裸のプロトンに相対する絶対シフトの範囲は、ここで、ＴＭＳのシフトが裸のプロトンに相対して約−３１．５であるが、±５ｐｐｍ、±１０ｐｐｍ、±２０ｐｐｍ、±３０ｐｐｍ、±４０ｐｐｍ、±５０ｐｐｍ、±６０ｐｐｍ、±７０ｐｐｍ、±８０ｐｐｍ、±９０ｐｐｍ、及び±１００ｐｐｍの少なくとも１つあたりの範囲内にある−（ｐ２８．０１＋ｐ２２．５６）ｐｐｍ（式（２０））であるかもしれない。裸のプロトンに相対する絶対シフト（ａｂｓｏｌｕｔｅ  ｓｈｉｆｔ）の範囲は、約０．１％から９９％、１％から５０％、及び１％から１０％の少なくとも１つくらいの範囲内にある−（ｐ２８．０１＋ｐ２１．４９Ｘ１０−３）ｐｐｍ（式（２０））かもしれない。
【００４９】
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。
Ｅｖｉｂ  ＝  ｐ２０．５１５９０２ｅＶ                          （２１）
ここで、ｐは整数である。
【００５０】
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１０】
2014518585.tif 000012
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。
【００５１】
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１１】
2014518585.tif 000013
Ｈ２（１／ｐ）の回転及び振動エネルギーの少なくとも１つは、電子線励起発光分光法、ラマン分光法、及びフーリエ解析赤外線分光法（ＦＴＩＲ）の少なくとも１つによって測定されるかもしれない。Ｈ２（１／ｐ）は、ＭＯＨ、ＭＸ、及びＭ２ＣＯ３（Ｍ＝アルカリ金属；Ｘ＝ハロゲン化物）マトリックスの少なくとも１つ内のような測定のためのマトリックス内にトラップされるかもしれない。
【００５２】
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。
８１．０３１９ｅＶ＋Ｌｉ（ｍ）＋Ｈ［ａＨ／ｐ］  →  
Ｌｉ２＋＋２ｅ−＋Ｈ［ａＨ／（ｐ＋３）］
＋［（ｐ＋３）２−ｐ２］・１３．６ｅＶ              （２４）
Ｌｉ２＋＋２ｅ−＋  →  Ｌｉ（ｍ）＋８１．０３１９ｅＶ
（２５）
そして、全反応は次のようになる。
Ｈ［ａＨ／ｐ］  →
Ｈ［ａＨ／（ｐ＋３）］＋［（ｐ＋３）２−ｐ２］・１３．６ｅＶ  （２６）
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。
Ｈ２（ｇ）＋１／２Ｏ２（ｇ）  →  Ｈ２Ｏ（ｌ）                  （２７）
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）。
【００５３】
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。
５４．３５ｅＶ＋ＮａＨ  →  
Ｎａ２＋＋２ｅ−＋Ｈ［ａＨ／３］＋［３２−１２］・１３．６ｅＶ  （２８）
Ｎａ２＋＋２ｅ−＋Ｈ  →  ＮａＨ＋５４．３５ｅＶ              （２９）
そして、全反応は、次のようになる。
Ｈ  →  Ｈ［ａＨ／３］＋［３２−１２］・１３．６ｅＶ              （３０）
【００５４】
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１２】
2014518585.tif 000014
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。
【００５５】
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。
５４．４１７ｅＶ＋Ｈｅ＋＋Ｈ［ａＨ］  →  
Ｈｅ２＋＋ｅ−＋Ｈ＊［ａＨ／３］＋５４．４ｅＶ              （３２）
Ｈ＊［ａＨ／３］  →  Ｈ［ａＨ／３］＋５４．４ｅＶ              （３３）
Ｈｅ２＋＋ｅ−  →  Ｈｅ＋＋５４．４１７ｅＶ                    （３４）
そして、全反応は次の通りである。
Ｈ［ａＨ］  →  Ｈ［ａＨ／３］＋５４．４ｅＶ＋５４．４ｅＶ      （３５）
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、エネルギーあるれ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。
【００５６】
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。
５４．４ｅＶ＋２Ｈ＋Ｈ  →  
２Ｈｆａｓｔ＋＋２ｅ−＋Ｈ＊［ａＨ／３］＋５４．４ｅＶ        （３６）
Ｈ＊［ａＨ／３］  →  Ｈ［ａＨ／３］＋５４．４ｅＶ              （３７）
２Ｈｆａｓｔ＋＋２ｅ−  →  ２Ｈ＋５４．４ｅＶ                  （３８）
そして、全反応は次の通りである。
Ｈ  →  Ｈ［ａＨ／３］＋［３２−１２］・１３．６ｅＶ            （３９）
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。
【００５７】
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。
【００５８】
［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。
８１．６ｅＶ＋３Ｈ＋Ｈ  →  
３Ｈｆａｓｔ＋＋３ｅ−＋Ｈ＊［ａＨ／４］＋８１．６ｅＶ        （４０）
Ｈ＊［ａＨ／４］  →  Ｈ［ａＨ／４］＋１２２．４ｅＶ          （４１）
３Ｈｆａｓｔ＋＋３ｅ−  →  ３Ｈ＋８１．６ｅＶ                  （４２）
そして、全反応は次の通りである。
Ｈ  →  Ｈ［ａＨ／４］＋［４２−１２］・１３．６ｅＶ          （４３）
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：
Ｅ（Ｈ→Ｈ［ａＨ／ｐ＝ｍ＋１］）
及び短波長カットオフを持つ連続バンドを与える。
Ｅ（Ｈ→Ｈ［ａＨ／ｐ＝ｍ＋１］）  ＝  ｍ２・１３．６ｅＶ          （４４）
λ（Ｈ→Ｈ［ａＨ／ｐ＝ｍ＋１］）  ＝  ９１．２／ｍ２  ｎｍ        （４５）
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。
【００５９】
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。
結合エネルギー  ＝  １３．６ｅＶ／（１／ｐ）２                （４６）
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。
【００６０】
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。
ｍ・２７．２ｅＶ                                              （４７）
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
２７．０５１３５ｅＶ＋Ｃｓ（ｍ）+Ｈ［ａＨ／ｐ］  →  
Ｃｓ２＋＋２ｅ−＋Ｈ［ａＨ／（ｐ＋１）］
＋［（ｐ＋１）２−ｐ２］・１３．６ｅＶ                （４８）
Ｃｓ２＋＋２ｅ−  →  Ｃｓ（ｍ）＋２７．０５１３５ｅＶ          （４９）
及び全反応は次の通りである。
Ｈ［ａＨ／ｐ］  →
Ｈ［ａＨ／（ｐ＋１）］＋［（ｐ＋１）２−ｐ２］・１３．６ｅＶ  （５０）
【００６３】
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。
８１．７７６７ｅＶ＋Ｋ（ｍ）+Ｈ［ａＨ／ｐ］  →  
Ｋ３＋＋３ｅ−＋Ｈ［ａＨ／（ｐ＋３）］＋［（ｐ＋３）２−ｐ２］・１３．６ｅＶ
（５１）
Ｋ３＋＋３ｅ−  →  Ｋ（ｍ）＋８１．７４２６ｅＶ                （５２）
また、全体的な反応は、以下の通りである。
Ｈ［ａＨ／ｐ］  →
Ｈ［ａＨ／（ｐ＋３）］＋［（ｐ＋３）２−ｐ２］・１３．６ｅＶ  （５３）
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。
Ｈ２（ｇ）＋１／２Ｏ２（ｇ）  →  Ｈ２Ｏ（ｌ）                  （５４）
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。
【００６４】
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。
【００６５】
【表０１】
2014518585.tif 000015
【００６６】
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。
Ｈ［ａＨ／ｐ］＋ｅ−  →  Ｈ−（ｎ＝１／ｐ）                    （５５）
Ｈ［ａＨ／ｐ］＋ｅ−  →  Ｈ−（１／ｐ）                        （５６）
【００６７】
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。
【００６８】
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１３】
2014518585.tif 000016
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１４】
2014518585.tif 000017
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１５】
2014518585.tif 000018
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１６】
2014518585.tif 000019
【００６９】
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。
【００７０】
【表０２】
2014518585.tif 000020
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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１７】
2014518585.tif 000021
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１８】
2014518585.tif 000022
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。
【００７５】
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１９】
2014518585.tif 000023
【数２０】
2014518585.tif 000024
【数２１】
2014518585.tif 000025
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２２】
2014518585.tif 000026
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２３】
2014518585.tif 000027
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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（５７−５８）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。本開示において、増加された結合エネルギー水素種及び化合物はまた、より低いエネルギーの水素種及び化合物（ｌｏｗｅｒ−ｅｎｅｒｇｙ  ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｓｐｅｃｉｅｓ  ａｎｄ  ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）と呼ばれる。ハイドリノは、増加された結合エネルギーの水素種又は等価により低いエネルギー状態となる水素種（ｌｏｗｅｒ−ｅｎｅｒｇｙ  ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｓｐｅｃｉｅｓ）を含む。
【００８５】
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。
ＮａＯＨ＋２Ｎａ  →  Ｎａ２Ｏ＋ＮａＨ  （−４４．７ｋＪ／ｍｏｌｅ）
（６１）
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（６１）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（６１）からのＮａＯＨの再生反応は、以下のようになる。
Ｎａ２Ｏ＋１／２Ｈ  →  ＮａＯＨ＋Ｎａ
ΔＨ＝−１１．６ｋＪ／ｍｏｌｅ  ＮａＯＨ    （６２）
ＮａＨ  →  Ｎａ＋Ｈ（１／３）  
ΔＨ＝−１０，５００ｋＪ／ｍｏｌｅ  Ｈ      （６３）
及び
ＮａＨ  →  Ｎａ＋Ｈ（１／４）  
ΔＨ＝−１９，７００ｋＪ／ｍｏｌｅ  Ｈ      （６４）
これにより、原子状水素源または原子状水素を伴った、Ｎａ金属やＮａＨなどのソースからの少量のＮａＯＨとＮａが、ＮａＨ触媒の触媒源として作用し、順に、式（６１−６４）で与えられる反応などの再生反応の複数のサイクルを経由して、ハイドリノの大収量を得る。式（６２）で与えられる反応は、水素解離子を使用することにより高められ、Ｈ２から原子Ｈを形成する。好適な解離子は、貴金属、遷移金属、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、支持体上のこれらの素子からなる群の少なくとも１つの構成要素を含む。反応混合物は、ＮａＨまたはＮａＨ源とＮａＯＨとＮａＯＨ源を含んでもよく、さらにＭｇなどのアルカリ土類金属などの還元剤と炭素などの支持体またはＴｉＣ、ＹＣ２、ＴｉＳｉＣ２、ＷＣなどのカーバイドを含んでよい。その反応は、反応物やＮｉ、Ａｇ、Ｎｉめっきされた、ＡｇめっきされたまたはＡｌ２Ｏ３容器などの製造物に不活性な容器で実施してもよい。
【００８６】
１つの実施例において、ＫＯＨは再生サイクルにおけるＫ及びＫＨの源である。ＫＯＨ及びＫがＫ２Ｏ及びＫＨになる反応は次のようになる。
ＫＯＨ＋２Ｋ  →  Ｋ２Ｏ＋ＫＨ      −５．４ｋＪ／ｍｏｌｅ      （６５）
ＫＨの形成の間に、ハイドリノ反応が起こる。１つの実施例において、Ｋ２Ｏは、式（６５）による反応物として更に機能することができるＫＯＨを形成するための水素の源と反応する。１つの実施例において、原子状の水素の存在下での式（６５）からＫＯＨの再生反応は、次の通りである。
Ｋ２Ｏ＋１／２Ｈ２  →  ＫＯＨ＋Ｋ
ΔＨ＝−６３．１ｋＪ／ｍｏｌｅ  ＫＯＨ      （６６）
ＫＨ  →  Ｋ＋Ｈ（１／４）  ΔＨ＝−１９，７００ｋＪ／ｍｏｌｅ  （６７）
これにより、原子状水素源または原子状水素を伴った、Ｋ金属やＫＨなどのソースからの少量のＫＯＨとＫが、ＫＨ触媒の触媒源として作用し、順に、式（６５−６７）で与えられる反応などの再生反応の複数のサイクルを経由して、ハイドリノの大収量を得る。式（６６）で与えられる反応は、水素解離子を使用することにより高められ、Ｈ２から原子Ｈを形成する。好適な解離子は、貴金属、遷移金属、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、支持体上のこれらの素子からなる群の少なくとも１つの構成要素を含む。反応混合物は、ＫＨまたはＫＨ源とＫＯＨとＫＯＨ源を含んでもよく、さらに、還元剤と炭素などの支持体、カーバイドまたはＴｉＣ、ＹＣ２、ＴｉＳｉＣ２、ＭｇＢ２、ＷＣなどのホウ酸化物を含んでよい。一実施形態においては、支持体は無反応かまたはＫＯＨに対して低反応性を示す。反応混合物は、さらにＲ−Ｎｉ、ＫＯＨ、ＫＨなどのＫＯＨでドープされた支持体の少なくとも１つを含んでよい。
【００８７】
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２・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コラム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のコラムで与えられる。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。
【００８８】
【表０３Ａ】
2014518585.tif 000028
【００８９】
他の実施形態では、表３Ｂには下記が記載される：１つの電子の受容体Ａへの遷移によって与えられるハイドリノを形成するＭＨ−タイプ水素触媒；Ｍ−Ｈ結合の崩壊と各原子Ｍから連続エネルギー準位へのｔ電子の電離、またその崩壊と電離によりＭＨとＡの電子親和力（ＥＡ）の差、Ｍ−Ｈ結合エネルギーとｔ電子のＭからのイオン化エネルギーを含んだ電子遷移エネルギーの合計が約ｍ×２７．２ｅＶであり、ｍは整数である。ＭＨ−触媒、受容体Ａ、ＭＨの電子親和力、Ａの電子親和力とＭ−Ｈ結合エネルギーはそれぞれ、第１、２、３、４欄で与えられる。電離に関与するＭＨの対応した原子Ｍの電子は、イオン化ポテンシャル（また、イオン化エネルギーまたは結合エネルギーと呼ばれる）を伴い、次の欄で記載され、触媒のエンタルピーと対応する整数ｍは、最後の欄に記載される。例えば、ＯＨおよびＨの電子親和力は、それぞれ、１．８２７６５ｅＶおよび０．７５４２ｅＶであり、それにより、第５欄で記載されたように電子遷移エネルギーは、１．０７３４５ｅＶである。ＯＨの結合エネルギーは、４．４５５６ｅＶで、欄６に示されている。原子またはイオンのｎ番目の電子のイオン化ポテンシャルは、ＩＰｎによって示される。それは、例えば、Ｏ＋１３．６１８０６ｅＶ→Ｏ＋＋ｅ−とＯ＋＋３５．１１７３０ｅＶ→Ｏ２＋＋ｅ−である。第１イオン化ポテンシャル、ＩＰ１＝１３．６１８０６ｅＶおよび第２イオン化ポテンシャル、ＩＰ２＝３５．１１７３０ｅＶは、それぞれ、第７および第８欄に示されている。電子遷移反応、ＯＨ結合の崩壊、およびＯの二重電離の正味のエンタルピーは、第１１欄で与えられたように、５４．２７ｅＶであり、式（４７）のｍ＝２は、第１２欄で与えられる。さらに、Ｈは表３Ｂに記載されたＭＨ触媒の各Ｈ（１／ｐ）生成物に反応でき、典型的な式（３１）で与えられた単独のＭＨの触媒反応生成物に対して１（式（１０））増加させた量子数ｐを持つハイドリノを形成する。他の実施形態では、ハイドリノを形成するためのＨの触媒は、ＥＡと１つ以上の電子のイオン化エネルギーの合計が約ｍ×２７．２ｅＶであるような負イオンの電離によって与えられ、ｍは整数である。さらに、負イオンの第１電子は、電子遷移エネルギーと１つ以上の電子のイオン化エネルギーの合計が、約ｍ×２７．２ｅＶになるように、少なくとももう１つの電子の電離に続く受容体に転写されていてもよく、ｍは整数である。電子受容体は、Ｈであり得る。
【００９０】
【表０３Ｂ】
2014518585.tif 000029
【００９１】
他の実施形態では、ハイドリノを生成するためのＭＨ＋タイプ水素触媒は、１つの電子の負に荷電されているドナーＡへの遷移、Ｍ−Ｈ結合の崩壊、各原子Ｍから連続エネルギー準位へのｔ電子の電離によって与えられ、またそれよりＭＨとＡのイオン化エネルギーの差、Ｍ−Ｈ結合エネルギーとｔ電子のＭからのイオン化エネルギーを含んだ電子遷移エネルギーの合計が約ｍ×２７．２ｅＶであり、ｍは整数である。
【００９２】
一実施形態では、原子、イオン、または分子などの化学種は、触媒として機能し、分子の水素を分子のハイドリノＨ２（１／ｐ）に遷移させる（ｐは整数である）。Ｈの場合と同様に、触媒はＨ２からエネルギーを受け入れる、この場合、ミルズＧＵＴＣＰで与えられるように、エネルギーは約ｍ４８．６ｅＶとなりえる、また、ｍは整数である。Ｈ２の直接触媒反応によって、Ｈ２（１／ｐ）を形成する好適で典型的な触媒は、Ｏ、Ｖ、Ｃｄであり、それらはそれぞれ、ｍ＝１、ｍ＝２、ｍ＝４に対応した触媒反応間で、Ｏ２＋、Ｖ４＋、Ｃｄ５＋を生成する。エネルギーは、熱、光または電気として放出されることがあり、そこでは、反応がハーフセル反応を含む。
【００９３】
一実施形態において、触媒は、ｍ×２７．２ｅＶ、ｍ＝１、２、３、４、．．．（式（５））のエネルギーを受け入れることができる基底や励起状態の原子、正または負に荷電したイオン、正または負に荷電した分子イオン、分子、エキシマ、化合物、またはそれらの任意の組み合わせのような化学種を含む。反応の正味のエンタルピーがより密接にｍ×２７．２ｅＶに整合するに従って、触媒の割合が増加すると考えられている。ｍ×２７．２ｅＶの±１０％以内、好ましくは、±５％以内の反応の正味エンタルピーを有する触媒が、ほとんどのアプリケーションに適していることが見出された。低エネルギー状態へのハイドリノ原子の触媒作用の場合には、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係数によって相対論的に補正される。一実施形態において、触媒は、共鳴して、無放射に水素原子からエネルギーを受け入れる。一実施形態において、受け入れられたエネルギーは水素原子から転送されたおよその量だけ触媒のポテンシャルエネルギーの大きさを減少させる。エネルギーイオンまたは電子が、最初に結合した電子の運動エネルギーを保存するために、結果として生じることがある。少なくとも１つの原子Ｈは、少なくとも１つの他のものに対する触媒として働き、そこでは、受容体の２７．２ｅＶのポテンシャルエネルギーが、触媒作用を受けているドナーＨ原子からの転送されたものすなわち２７．２ｅＶによって相殺される。受容体触媒Ｈの運動エネルギーは、速いプロトンまたは電子として保存されることがある。さらに、触媒作用を受けたＨに形成される中間状態（式（７））は、放射または第３体に誘導される運動エネルギーの形態で連続エネルギーの放出を伴って、崩壊する。これらのエネルギーの放出が、ＣＩＨＴセルの電流の流れになることがある。
【００９４】
１つの実施形態において、約ｍ２７．２ｅＶの分子または正にもしくは負に荷電された分子イオンのポテンシャル・エネルギーの大きさにおける減少を伴い、原子Ｈからの約ｍ２７．２ｅＶを受容する触媒として、少なくとも１つ分子または正にもしくは負に荷電された分子イオンが機能する。例えば、ミルズのＧＵＴＣＰにおいて与えられるＨ２Ｏのポテンシャル・エネルギーは、次式のように表される。
【数２４】
2014518585.tif 000030
同じエネルギーによる分子のポテンシャル・エネルギーの大きさにおける減少で原子状のＨからｍ・２７．２ｅＶを受け取る分子は、触媒として機能するかもしれない。例えば、Ｈ２Ｏのポテンシャル・エネルギーに関して触媒反応（ｍ＝３）は、次のようになる。
８１．６ｅＶ＋Ｈ２Ｏ＋Ｈ［ａＨ］  →  
２Ｈ＋＋Ｏ＋＋３ｅ−＋Ｈ＊［ａＨ／４］＋８１．６ｅＶ          （６９）
Ｈ＊［ａＨ／４］  →  Ｈ［ａＨ／５］＋１２２．４ｅＶ            （７０）
２Ｈ＋＋Ｏ＋＋３ｅ−  →  Ｈ２Ｏ＋８１．６ｅＶ                  （７１）
そして、全反応は次のようになる。
Ｈ［ａＨ］  →  Ｈ［ａＨ／４］＋８１．６ｅＶ＋１２２．４ｅＶ  （７２）
ここで、Ｈ＊［ａＨ／４］は、水素原子の半径、及び、陽子のそれの４倍に等しい中心場を持ち、Ｈ［ａＨ／４］は、Ｈの１／４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１／４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。０℃の氷から１００℃の水へと行く際における振動熱における１０％のエネルギー変化に基づき、沸騰する水において水分子あたりのＨ結合の平均の数は、３．６である。このようにして、１つの実施例において、Ｈ２Ｏは、ハイドリノを形成するための触媒として機能するために妥当な活性化エネルギーを持つ孤立した分子として化学的に形成されなければならない。１つの実施例において、Ｈ２Ｏ触媒は、発生期のＨ２Ｏである。
【００９５】
１つの実施例において、ｎＨ、Ｏ、ｎＯ、Ｏ２、ＯＨ、及びＨ２Ｏ（ｎ＝整数）の少なくとも１つは、触媒として機能するかもしれない。触媒としてのＨ及びＯＨの生成は、触媒エンタルピーが約１０８．８ｅＶであるところ、Ｈ（１／５）であるかもしれない。触媒としてのＨ及びＨ２Ｏの反応の生成物は、Ｈ（１／４）かもしれない。ハイドリノ生成物は、更により低い状態へと反応するかもしれない。触媒としてのＨ（１／４）及びＨの生成は、触媒エンタルピーが約２７．２ｅＶであるところ、Ｈ（１／５）であるかもしれない。触媒としてのＨ（１／４）及びＯＨの生成は、触媒エンタルピーが約５４．４ｅＶであるところ、Ｈ（１／６）であるかもしれない。触媒としてのＨ（１／５）及びＨの生成は、触媒エンタルピーが約２７．２ｅＶであるところ、Ｈ（１／６）であるかもしれない。
【００９６】
Ｈ２Ｏにおける結合は、Ｏの外殻の２つの電子を含む。Ｈ２Ｏのポテンシャル・エネルギーは８１．８７ｅＶであり、Ｈ２ＯのＯ原子の第３イオン化エネルギーは５４．９３５５ｅＶであるので、Ｈ２Ｏは、３Ｘ２７．２ｅＶのポテンシャル・エネルギー及び２Ｘ２７．２ｅＶのＯ２＋がＯ３＋となる更なるイオン化に対応するエネルギーを受け取るかもしれない。このようにして、Ｈ２Ｏは、３Ｘ２７．２ｅＶの触媒エンタルピーに対応するＨからＨ（１／４）への触媒作用だけでなく、５Ｘ２７．２ｅＶの触媒エンタルピーに対応するＨからＨ（１／６）への作用もまた起こるかもしれない。［ＮａＯＨ  Ｎｉ（Ｈ２）／ＢＡＳＥ／ＭｇＣｌ２−ＮａＣｌ密閉セル］セルの水素アノード生成物の固体プロトンＮＭＲは、アノードでＨとＯＨ−との反応によって形成されるＨ２Ｏ触媒のハイドリノ生成物に対応する、大きな−３．９１ｐｐｍのシングルの１Ｈ  ＭＡＳ  ＮＭＲピークを示した。
【００９７】
同様にＨ２Ｏに対して、ミルズのＧＵＴＣＰにおいて与えられるアミド官能基ＮＨ２のポテンシャル・エネルギーは、−７８．７７７１９ｅＶである。ＣＲＣからの、対応するΔＨの各々から計算されるＫＮＨ２を形成するＮＨ２の反応のためのΔＨｆは、（−１２８．９−１８４．９）キロジュール／モル＝−３１３．８キロジュール／モル（３．２５ｅＶ）である。ＣＲＣからの、対応するΔＨの各々から計算されるＮａＮＨ２を形成するためのＮＨ２の反応のためのは、（−１２３．８−１８４．９）キロジュール／モル＝−３０８．７キロジュール／モル（３．２０ｅＶ）である。ＣＲＣからの、対応するΔＨｆの各々から計算されるＬｉＮＨ２を形成するためのＮＨ２の反応のためのΔＨは、（−１７９．５−１８４．９）キロジュール／モル＝−３６４．４キロジュール／モル（３．７８ｅＶ）である。したがって、ハイドリノを形成するためのＨ触媒として機能するアルカリアミドＭＮＨ２（ここで、ＭはＫ，Ｎａ，Ｌｉ）により受容されてもよい正味のエンタルピーは、アミド基のポテンシャル・エネルギーおよびアミド基からのアミドを形成するためのエネルギーの合計にそれぞれ対応する、約８２．０３ｅＶ、８１．９８ｅＶ、および８２．５６ｅＶ（式（５）のｍ＝３）である。分子ハイドリノのようなハイドリノ生成物は、ＭＡＳ  ＮＭＲのような手段によって観測される高磁場マトリックス・シフト（ｕｐｆｉｅｌｄ  ｍａｔｒｉｘｓｈｉｆｔ）を引き起こすかもしれない。
【００９８】
同様にＨ２Ｏに対して、ミルズのＧＵＴＣＰにおいて与えられるＨ２Ｓ官能基のポテンシャル・エネルギーは、−７２．８１ｅＶである。このポテンシャル・エネルギーの相殺は、また、３ｐ殻の混成に関連するエネルギーを除去する。７．４９ｅＶのこの混成エネルギーは、水素化物軌道半径の比率から与えられ、初期の原子軌道半径は、殻の全エネルギーの時間を決める。さらに、１．１０ｅＶの２つのＳ−Ｈ結合を形成することによるＳ３ｐ殻のエネルギー変動は、触媒エネルギーに含まれる。したがってＨ２Ｓ触媒の正味のエンタルピーは、８１．４０ｅＶ（式（５）のｍ＝３）である。Ｈ２Ｓ触媒は、反応によりＭＨＳ（ここでＭは、アルカリ）から形成されてもよい。
２ＭＨＳ  →  Ｍ２Ｓ  ＋  Ｈ２Ｓ                                （７３）
この可逆反応は、ハイドリノにＨを触媒できる生成物Ｈ２Ｓに対して、遷移状態においてアクティブな触媒状態のＨ２Ｓを形成してもよい。反応混合物は、Ｈ２Ｓを形成する反応物質および原子Ｈ源を含んでもよい。分子ハイドリノのようなハイドリノ生成物は、ＭＡＳ  ＮＭＲのような手段によって観測される高磁場マトリックス・シフト（ｕｐｆｉｅｌｄ  ｍａｔｒｉｘｓｈｉｆｔ）を引き起こすかもしれない。
【００９９】
更に、原子状酸素は、原子状水素のボーアの半径に等しい同じ半径で２つの孤立電子を備える特別な原子である。原子状Ｈが、触媒として機能するとき、２７．２ｅＶのエネルギーが、受け取られ、別のものに対する触媒そして機能する各イオン化されたＨの運動エネルギーは、１３．６ｅＶである。同様にして、Ｏの２つの電子の各々は、２つの外郭の孤立電子の続くイオン化に関するＯＨのＯ−Ｈ結合の破壊に対する正味のエンタルピーは、表３に与えられるように８０．４ｅＶであるように、Ｏイオンへの１３．６ｅＶの運動エネルギーの移動でイオン化され得る。ＯＨ−からＯＨへのイオン化の間に、Ｈ（１／４）及びＯ２＋＋２ｅ−への更なる反応に対するエネルギーマッチは起きるかもしれない。このとき、２０４ｅＶのエネルギーが解放され、ＣＩＨＴセルの電気的なパワーに寄与する。反応は次のように与えられる。
８０．４ｅＶ＋ＯＨ＋Ｈ［ａＨ／ｐ］  →
Ｏｆａｓｔ２＋＋２ｅ−＋Ｈ［ａＨ／（ｐ＋３）］
＋［（ｐ＋３）２−ｐ２］・１３．６ｅＶ                  （７４）
Ｏｆａｓｔ２＋＋２ｅ−  →  Ｏ＋８０．４ｅＶ                      （７５）
そして、全反応は次の通りである。
Ｈ［ａＨ／ｐ］  →
Ｈ［ａＨ／（ｐ＋３）］＋［（ｐ＋３）２−ｐ２］・１３．６ｅＶ
（７６）
ここで、式（５）において、ｍ＝３である。運動エネルギーはまた、高温電子においても保存され得る。水蒸気プラズマにおけるＨ反転分布の観察が、このメカニズムの証拠である。分子ハイドリノのようなハイドリノ生成物は、ＭＡＳ  ＮＭＲのような手段によって観測される高磁場マトリックス・シフト（ｕｐｆｉｅｌｄ  ｍａｔｒｉｘｓｈｉｆｔ）を引き起こすかもしれない。ＦＴＩＲ、ラマン、及びＸＰＳのような分子ハイドリノ生成物を同定する他の方法は、本開示に与えられる。
【０１００】
酸素又は化合物が、酸化又は還元反応において酸素粒子を含むような実施例において、Ｏ２は、触媒の源又は触媒として機能するかもしれない。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、及び第３イオン化エネルギーは、それぞれ、１３．６１８０６ｅＶ，３５．１１７３０ｅＶ，及び５４．９３５５ｅＶである。Ｏ２→Ｏ＋Ｏ２＋，Ｏ２→Ｏ＋Ｏ３＋，及び２Ｏ→２Ｏ＋という反応は、正味のエンタルピーは、Ｅｈのそれぞれ、約２、４、及び１倍であり、ハイドリノの形成を引き起こすＨからのこれらのエネルギーの受領により、ハイドリノを形成する触媒反応を含む。
【０１０１】
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１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に反応物から成る。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。
【０１０２】
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。
Ｖ＝−ΔＧ／ｎＦ                                              （７７）
ここで、Ｆはファラデー定数である。
自由エネルギーが、Ｈ（１／４）への遷移に対する約−２０ＭＪ／モルＨだと仮定すると、化学物質、電解液と、電極などの他のセル構成要素に応じて、電圧が高くなることがある。電圧がこれらのまたは他の構成要素の酸化還元電位によって制限される一実施形態において、エネルギーは、より高い電流として明らかになり、ハイドリノの形成から対応する電力の寄与となることがある。式（６−９）で示されるように、ハイドリノ遷移のエネルギーは、連続放射として放出されることがある。具体的には、エネルギーは、非放射的に触媒に転送され、準安定中間体を形成し、電子が初期から最終的な半径に変わるに従った連続放射の放出を伴い、プラズマシステムにおいて崩壊する。ＣＩＨＴセルなどの凝縮物質では、このエネルギーは、セル電流として明らかなエネルギー電子と、セル反応物の化学ポテンシャルと同様の電位での電力に寄与という形に、内部で転換することがある。これにより、電力は、式（７７）で与えられたよりも低い電圧においてより高い電流として明らかになることがある。電圧は反応速度論によって制限される；よって、ハイドリノを形成する高い反応速度は、電流と電圧の少なくとも１つを増加させることによって電力を増加することが好ましい。セル反応は、ハイドリノを形成する触媒を使用して、Ｈの大きな発熱反応によって駆動できるので、一実施の形態では、ハイドリノを形成する反応物の形成を目的とした従来の酸化還元セル反応の自由エネルギーは、可能な任意の値であってもよい。好適な範囲は、約＋１０００ｋＪ／モルから−１０００ｋＪ／モル、約＋１０００ｋＪ／モルから−１００ｋＪ／モル、約＋１０００ｋＪ／モルから−１０ｋＪ／モル、約＋１０００ｋＪ／モルから０ｋＪ／モルである。ハイドリノを形成するための負の自由エネルギーに起因して、少なくとも一つのセル電流、電圧、電力は、電流、電圧、電力に寄与することができる非ハイドリノ反応の自由エネルギーに起因するものよりも高い。これは、開放回路電圧と負荷を伴う開放回路電圧に適用される。従って、一実施形態では、ＣＩＨＴセルは、任意の従来技術に対して下記のことにより区別される：セルがロードされる時に任意の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のためのネルンストの式により予測よりも高い電圧を有する少なくとも１つ；従来化学によって駆動されるよりも高い電流；従来化学によって駆動されるよりも高い電力。
【０１０３】
図１に関して、燃料すなわちＣＩＨＴセル４００は、カソード４０５を伴うカソード・コンパートメント４０１と、アノード４１０を伴うアノード・コンパートメント４０２、塩橋４２０、単独の電子流とイオン質量輸送を伴うセル動作中にハイドリノ反応物を構成する反応物と水素源を有する。一般的な実施形態では、ＣＩＨＴセルは、低いエネルギー（ハイドリノ）状態に対し、水素の触媒反応からの起電力（ＥＭＦ）を生成する水素燃料セルである。これにより、ＣＩＨＴセルは、ハイドリノ反応から放出されるエネルギーを直接的に、電気に変換するための燃料セルとして機能する。別の実施形態では、ＣＩＨＴセルは、電極４０５および４１０を介して、印加される電気分解電力以上の電気的および熱的電力利得のうちの少なくとも１つを生成する。セルは、ハイドリノを形成する際に水素を消費し、水素添加を必要とする；そうでなければ、一実施形態では、ハイドリノを形成する反応物は、熱または電解再生を持つうちの少なくとも一つである。異なる温度、圧力、および濃度の少なくとも１つなどの異なる状態または条件下での異なる反応物または同一の反応物は、コンパートメント間の電気回路を完成させる電子およびイオンのための別個の導管によって接続されている別のコンパートメントに設けられている。別個のコンパートメントまたはシステムの熱利得の電極間の電位と電力利得が、コンパートメントからコンパートメントへの質量流量に対するハイドリノ反応の依存性に起因して発生される。質量流量は、反応してハイドリノを形成する反応混合物の形成と、実質的速度で起こるハイドリノ反応を許可する条件の少なくとも１つを提供する。質量流量はさらに電子とイオンがコンパートメントを接続する別個の導管で輸送されることを必要とする。電子は、原子状水素と触媒との反応時の触媒の電離と、原子、分子、化合物、または金属などの反応化学種の酸化または還元反応による触媒の電離の少なくとも１つから生じ得る。アノード・コンパートメント４０２などのコンパートメント内の化学種の電離は、下記の少なくとも１つが原因でありうる；（１）その酸化からの有利な自由エネルギー変化、カソード４０１などの別個のコンパートメントにおける反応化学種の減少、電気的中性へコンパートメント内の電荷のバランスを取る移動イオンの反応；（２）化学種の酸化によるハイドリノの形成に起因する自由エネルギー変化、別個のコンパートメント内の種の減少、ハイドリノ形成のための反応を引き起こす移動イオンの反応。イオンの移動は、塩橋４２０を介して行われることがある。別の実施形態では、化学種の酸化、別のコンパートメントでの化学種の減少、および移動イオンの反応が、自発的でない場合もあれば、低速度で起こることもある。電解電位が加えられ、反応が強制的に行われ、そこでは、質量流量が、反応しハイドリノを作成する反応混合物の形成と、かなりの速度でハイドリノ反応が起こることを許可する条件の、少なくとも１つが提供される。電解電位は、外部回路４２５を介して加えられてもよい。各ハーフセルの反応物は、通路４６０および４６１を介した、反応物源または生成物貯蔵や再生４３０および４３１向けの容器への、反応物の追加または除去によって、少なくとも供給、維持または再生されてもよい。
【０１０４】
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。実施例に、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、遊離基反応、酸化還元反応、交換反応とゲッター（支持体またはマトリックス・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つくるために水素の反応によって展開される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、配電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移動を通して電子の移行で構成される。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。
【０１０５】
セルは、少なくとも触媒源または触媒および水素源たは水素を含む。好適な触媒または触媒源および水素源は、下記の群から選択されるものである；Ｌｉ、ＬｉＨ、Ｎａ、ＮａＨ、Ｋ、ＫＨ、Ｒｂ、ＲｂＨ、Ｃｓ、ＣｓＨ、Ｂａ、ＢａＨ、Ｃａ、ＣａＨ、Ｍｇ、ＭｇＨ２、ＭｇＸ２（Ｘはハロゲン化合物）およびＨ２。さらに好適な触媒は表３に記載される。一実施形態では、正イオンはカソードで還元を受けることがある。そのイオンは、カソードでの還元および反応のうちの少なくとも１つによって、触媒源であってもよい。一実施形態では、酸化剤は、ハイドリノ反応物を形成する反応を受け、その後、ハイドリノを形成するように反応する。あるいは、最終的な電子受容反応物は、酸化剤を含む。酸化剤またはカソードセル反応混合物は、カソード４０５を有するカソード・コンパートメント４０１に配置してもよい。あるいは、カソードセル反応混合物は、イオンと電子の移動からカソード・コンパートメントに構成されている。燃料セルの一実施形態においては、カソードとしてカソード・コンパートメント４０１が機能する。動作時には、正イオンは、アノードからカソード・コンパートメントに移動してもよい。特定の実施形態では、この移動は、塩橋４２０を介して行われる。あるいは、負イオンは、カソードから塩橋４２０を介して、アノード・コンパートメントに移動してもよい。移動イオンは、触媒のイオンまたは触媒源、Ｈ＋、Ｈ−またはＨ−（１／ｐ）などの水素のイオン、酸化剤または酸化剤のアニオンを使って、触媒または触媒源との反応によって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。各セル反応は、通路４６０および４６１を介した、反応物源または生成物貯蔵や任意の再生４３０および４３１向けの容器への、反応物の追加または除去によって、少なくとも供給、維持または再生されてもよい。
【０１０６】
一実施形態では、その化学反応が、活性ハイドリノ反応物を燃料セルのカソード・コンパートメントにおいて生成し、そこでは、還元電位が、ハイドリノへのＨの触媒作用から大きな寄与を含んでいてもよい。触媒または触媒源は、アルカリ金属原子などの中性原子または分子、または対応するアルカリ金属イオンなどの正の化学種の還元により形成する水素化物を含んでもよい。低い電子状態への遷移する触媒およびＨ電子に還元する触媒イオンの電位は、反応中のDＧを基にした式（７７）によって与えられる電位への寄与をもたらす。一実施形態では、カソードハーフセルの還元反応やその他の反応は、触媒および原子状水素の形成とハイドリノへのＨの触媒反応を含む。アノードハーフセル反応は、触媒金属などの金属のイオンを含んでもよい。そのイオンは、カソードに移動し還元されるか、または、電解質のイオンが、触媒を形成するように還元されてもよい。触媒はＨの存在下で形成してよい。典型的な例としては下記がある。
典型的な反応は以下の通りである。
カソード半電池反応：
Ｃａｔｑ＋＋ｑｅ−＋Ｈ［ａＨ／ｐ］  →
Ｈ［ａＨ／（ｍ＋ｐ）］＋［（ｐ＋ｍ）２−ｐ２］・１３．６ｅＶ＋ＥＲ
（７８）
ここで、ＥＲは、Ｃａｔｑ＋の還元エネルギーである。
アノード半電池反応：
Ｃａｔ＋ＥＲ  →  Ｃａｔｑ＋＋ｑｅ−                              （７９）
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：
Ｈ［ａＨ／ｐ］  →
Ｈ［ａＨ／（ｍ＋ｐ）］＋［（ｐ＋ｍ）２−ｐ２］・１３．６ｅＶ  （８０）
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。
水は、実施例において、電解質又は含水化合物によって、大気から吸収され又は外部源から得られるかもしれない。
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。
２Ｈ（１／４）  →  Ｈ２（１／４）＋８７．３１ｅＶ              （８１）
Ｈ２Ｏ＋２．９６２ｅＶ  →  Ｈ２＋０．５Ｏ２                    （８２）
【０１０７】
動作中に、触媒は原子状水素と反応し、原子状水素から触媒への２７．２ｅＶの整数倍の非放射エネルギー伝達が、触媒の自由電子の過渡的な放出を伴う電離となり、ハイドリノ原子が大量のエネルギーの放出を伴い形成する。一実施形態において、この反応が、アノード・コンパートメント４０２で起こり、それにより、アノード４１０が、最終的にイオン化された電子電流を受け入れてもよい。電流はまた、アノード・コンパートメント中の還元剤の酸化からのものであってもよい。燃料セルの一実施形態では、アノード・コンパートメント４０２が、アノードとして機能する。Ｌｉ、Ｋ、ＮａＨ、ｎＨおよびＨ２Ｏの少なくとも１つは、触媒として働きハイドリノを形成してもよい。カーボン粉末などの支持体、ＴｉＣ、ＷＣ、ＹＣ２またはＣｒ３Ｃ２などの炭化物またはホウ化物は、アノードなどの電極と電気的に接触した電子の伝導体として機能してよく、そのアノードは電流コレクタとして働いてもよい。処理された電子は、触媒の電離または還元剤の酸化からのものであってもよい。あるいは、支持体は、リード線で電気的に負荷に接続されたアノードおよびカソードのうちの少なくとも１つを含んでよい。負荷に接続されたカソードリード線とアノードリード線は、金属などの伝導体であってよい。
【０１０８】
化学が、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、酸化剤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。化学が燃料電池のアノードコンパートメントで活性なハイドリノ反応物を引き起こす場合には、酸化電位と電子は触媒メカニズムから貢献をするかもしれない。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酸化電位を引き起こす。式（２８−３０）によって与えられるようにＮａＨがＮａ２＋にＮａのイオン化でハイドリノをつくる協調した内部の反応であるので、式（１８６）は特にこの症例をおさえなければならない。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から成る。カソード半電池反応は、水素化物にＨの還元から成るかもしれない。典型的な反応は以下の通りである。
アノード半電池反応：
ｍ・２７．２ｅＶ＋Ｃａｔ＋Ｈ［ａＨ／ｐ］  →
Ｃａｔｒ＋＋ｅ−＋Ｈ［ａＨ／（ｍ＋ｐ）］
＋［（ｐ＋ｍ）２−ｐ２］・１３．６ｅＶ                    （８３）
カソード半電池反応：
ｒ／２（ＭＨ２＋２ｅ−＋ＥＲ  →  Ｍ＋Ｈ−）                      （８４）
ここでは、ＥＲはＭｇＨ２の還元エネルギーである。適当な酸化剤は、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、適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：
Ｃａｔｒ＋＋ｒＨ−  →  
Ｃａｔ＋Ｈ＋（ｒ−１）／２Ｈ２＋
（（（ｒ−１）／２）４．４７８−ｒ（０．７５４））ｅＶ  （８５）
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：
Ｃａｔｒ＋＋ｒＨ−  →  
ＣａｔＨ＋（ｒ−１）／２Ｈ２＋（ｍ・２７．２ｅＶ＋
（（ｒ−１）／２）４．４７８−ｒ（０．７５４））ｅＶ
＋ＥＬ）                                            （８６）
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。
Ｌａ＋Ｈ２  →  ＬａＨ２＋２．０９ｅＶ                          （８７）
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）にするために消費あ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。
【０１０９】
反応物は、熱的に又は電解的に再生されてもよい。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、それらはここではポンプを用いたリジェネレーターに本開示の再生化学作用のどれでも送られるかもしれない、あるいは、当業者に知られて、最初の応物を再生させるために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で上がる場合には、リジェネレーターへ／から送られる間、順序で、熱を回復して、セル効率とシステム・エネルギー・バランスを増やすために、ＣＩＨＴセル生成物と再生する反応物が回収熱交換器を通して渡されるかもしれない。
【０１１０】
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誘電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。妥当なアンモニウム化合物は、アンモニウム又はアルキル・アンモニウム・ハロゲン化物、イミダゾールのような芳香族化合物、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、過塩素酸塩、ＰＦ６−、及び、その溶媒と接触するセルの如何なる要素と両立できる（ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ）本開示の他のアニオンである。典型的な周囲温度Ｈ＋伝導性溶融塩電解質は、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムクロリドーＡｌＣｌ３及びピロリジニウムベースのプロトン性イオン液体（ｐｙｒｒｏｌｉｄｉｎｉｕｍ  ｂａｓｅｄ  ｐｒｏｔｉｃ  ｉｏｎｉｃ  ｌｉｑｕｉｄｓ）である。
【０１１１】
図１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１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。
【０１１２】
ＢＡＳＥ電解質を含むセルの別の実施形態においては、カソードはＮａなどのアルカリ金属であり、溶融塩のカソードは、表４に記載されたものの１つである共晶混合物や、水素透過膜などの水素源や、Ｈ２ガスまたは解離子と、Ｈ２ガスを含む。典型的なセルは、ＮａＩ−ＮａＢｒ＋Ｎｉ（Ｈ２）やＰｄＡｌ２Ｏ３などのＮａ／ＢＡＳＥ／共晶塩である。水素は、カソード・コンパートメントでＮａと反応し、ＮａＨを形成し、そのＮａＨは触媒およびＨ源として働き、ハイドリノを形成してよい。
【０１１３】
反応物は、ハイドリノ反応を引き起こすためにハーフセルを介して連続的に供給されてもよいし、さらに、別の領域、コンパートメント、反応器、またはシステムに流出または搬送してもよい、そこでは、再生は少数単位で、断続的に、または連続的に起こり、再生を引き起こす生成物は静止しているか動いている。
【０１１４】
妥当な酸化剤は、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、ＮｉＯ（ＯＨ）、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）である。一般に、酸化剤は、ＭｘＯｙＨｚであり、ここで、ｘ，ｙ，及びｚは整数であり、Ｍは、遷移、内部遷移、又は金属オキシ水酸化物のような希土類金属のような金属である。
【０１１５】
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。
【０１１６】
反応物のＨは、希土類、遷移、内部遷移、アルカリまたはアルカリ土類金属などの金属に結合していてもよい。Ｈ反応物は水素化物を含んでよい。その水素化物は、金属水素化物であってよい。典型的な反応においては、Ｈは金属水素化物などの水素化物から抽出され、Ｍ＋Ｈ−を形成する、そこでは、Ｍ＋は電解質などの対イオンであり、Ｈ−はアノードへ移動し、Ｈに酸化され、本開示に記載されたものなどの受容体と反応する。
【０１１７】
一実施形態では、移動イオンの還元およびカソード反応物との可能なさらなる反応から形成されたカソード生成物は、非電気分解ならびに電気分解法によって再生してもよい。生成物は、反応混合物向けの本開示の方法によって、アノード出発材料に再生してもよい。例えば、移動イオンの要素を含む生成物は、物理的または熱的に分離され、再生され、アノードに戻されてもよい。その分離は、水素化物の熱分解、還元された移動イオンである金属の蒸発によるものであってもよい。移動イオンのカソード生成物は、分離し、アノード生成物と反応させて、出発反応物を形成してもよい。カソード反応物の水素化物は、水素を添加することによって再生してもよいし、または、水素化物は、初期の水素化物を形成するのに必要な対応するカソード反応生成物の分離後に、別の反応槽で形成してもよい。同様に、その他のカソード開始反応物は、その場で、または別の容器で、分離と化学合成工程によって再生し、反応物を形成してもよい。
【０１１８】
ＣＩＨＴセルの実施例において、Ｎａ＋のようなアルカリ・カチオンは、可動性イオンであってもよい。電解質は、対応する可動性イオンと錯体を形成するようにβ”−アルミナ（βプライム−プライム・アルミナ）又はβアルミナを含んでよい。このように固体電解質は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｓｒ２＋、及びＢａ２＋の少なくとも１つと錯体を形成したＡｌ２Ｏ３を含んでよく、そして、Ｈ＋、Ａｇ＋、又はＰｂ２＋の少なくとも１つと錯体を形成してもよい。電解質又は塩橋は、Ｋ＋ガラスのようなイオン含浸ガラスであってもよい。可動性のイオンのようなＨ＋に関する１つの実施例において、Ｈ＋は、ハイドリノへの触媒反応のための原子状の水素の源として機能するカソードにおいてＨに還元される。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錯体化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。１つの実施例において、塩橋並びにカソード及びアノード反応物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ー粒子を含んでよい。リチウム固体電解質又は塩橋は、ＬｉＢＨ４−ＬｉＸ（Ｘ＝ハロゲン）のようなハライド安定化ＬｉＢＨ４、Ｌｉ＋含浸Ａｌ２Ｏ３（Ｌｉ−β−アルミナ），Ｌｉ２Ｓベースのガラス、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）（チオー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）、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、であってよい。
【０１１９】
塩橋は、アニオン導電膜および／またはアニオン導電体を含んでよい。塩橋は、カチオンを導電できる。ゼオライトまたはアルミン酸ナトリウムなどの触媒のカチオンで飽和させたものなどのアルミナ、ランタニドホウ化物（ＭＢ６などで、Ｍはランタニド）またはアルカリ土類ホウ化物（ＭＢ６などで、Ｍはアルカリ土類）から、塩橋は形成してもよい。反応物またはセルの成分は、酸化物であってよい。酸化物中の電気化学種は、酸化物イオンまたはプロトンであってよい。塩橋は酸化物イオンを導電してもよい。酸化物導電体の典型例としては、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、ガドリニアドープセリア（ＣＧＯ）、ランタンガレート、ＢｉＣｕＶＯｘなどのビスマス銅バナジウム酸化物である。Ｌａ１−ｘＳｒｘＣｏｙＯ３−ｄなどのペロブスカイト材料の中には、混合酸化物と電子伝導性を示すものもある。塩橋はプロトンを導電してもよい。ドープしたバリウムセレートとジルコン酸は、良好なプロトン伝導体また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−ニオブ酸化物などのＳｒＣｅＯ３系プロトン伝導体であってよい。ＨｘＷＯ３は他の好適なプロトン導電対である。ナフィオン、類似の膜および関連した化合物も、好適なプロトン伝導体であり、さらに、Ｎａ＋またはＬｉ＋伝導体などのカチオン伝導体として機能してもよい。プロトン伝導体は、ＳＳなどの金属メッシュ上のＨＣｌ−ＬｉＣｌ−ＫＣｌ溶融塩電解質の固体膜を含んでもよく、それは、有機電解質を有するセル向けのプロトン伝導体塩橋としての役割を果してもよい。カチオン電解質は、ナフィオンとの交換を受け、対応するイオン伝導体を形成してもよい。プロトン伝導体は、イオン液体系複合膜などの無水ポリマーであってもよく、その膜はナフィオンなどであり、イオン液体は、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロ−メタンスルホネート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレートなどであり、また、プロトン伝導体は、プロトン供与体および受容体群を含むポリマーであり、例えば、ベンズイミダゾール部分を有するものであり、それは例えば、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］であり、それは、ナフィオンと混合され、さらにＢＮナノ粒子などの無機電子不足化合物でドープされてもよい。
【０１２０】
他の実施形態では、当業者に公知の１つ又はそれ以上の他のイオンが、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ａｇ＋、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｎ３−などの固体内の移動であってもよい。これらのイオンのいずれかを使用する、対応する良好な電解質材料は、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＋のような移動アルカリ金属イオン向けの電解質／分離器として機能してもよい。さらに、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−の良好な導体である。好適な混合物は、共晶溶融塩を含む。塩橋は、水素化物を含んでもよく、選択的に水素化物イオンを導電してもよい。水素化物は熱的に非常に安定していてもよい。その高い融点及び熱分解温度のために、好適な水素化物は、リチウム、カルシウム、ストロンチウム、及びバリウムの塩分を含む水素化物とＥｕ、Ｇｄ、Ｌａなどの希土類金属の金属水素化物である。後者の場合、Ｈ又はプロトンは、表面において、Ｈ−から、又はＨ−への変換で、金属を介して拡散してもよい。塩橋は、ＣａＣｌ２−ＣａＨ２などの水素化物イオン導電固体電解質であってもよい。好適な水素化物イオン導電固体電解質は、ＣａＣｌ２−ＣａＨ２（５から７．５ｍｏｌ％）とＣａＣｌ２−ＬｉＣｌ−ＣａＨ２である。
【０１２１】
Ｌｉ＋、Ｎａ＋、及びＫ＋に対する妥当な塩橋は、また、Ｌｉ、ＮａＨ、及びＫの触媒の源は、それぞれ、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、及びＫ＋で錯体化された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＝ハロゲン）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ベースのガラス、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であってよい。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＋塩橋として機能してよい。例えば、ワットマン（Ｗｈａｔｍａｎ）ＧＦ／Ｄ１：１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）はセパレータとして機能する／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。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。別の妥当なセパレータ／電解質は、３０：５：３５：３０ｖ／ｖ  ＥＣ−ＰＣ−ＥＭＣ−ＤＥＣ溶媒における１ＭのＬｉＰＦ６電解質溶液及びセルガード（Ｃｅｌｇａｒｄ）２３００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。
【０１２２】
実施例において、有機カーボネートとエステルは、電解質溶媒を含んでいてもよい。好適な溶媒は、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（γ−ＢＬ）、δ−バレロラクトン（δ−ＶＬ）、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）、メチルブタン（ＭＢ）及びエチル酪酸（ＥＢ）である。実施例では、有機エーテルは、電解質溶媒を含んでいてもよい。好適な溶媒は、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もよい。好適な溶質は、リチウムテトラフルオロボレート（ＬｉＢＦ４）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、六フッ化ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ６）、リチウム浸出液（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ｂｅｔｉ（Ｌｉ＋［Ｎ（ＳＯ２ＣＦ２ＣＦ３）２］−）である。実施例では、性能向上添加剤が、バルク特性のために添加される、それらは例えば、１２−クラウン−４、１５−クラウン−５、アザーエーテル、ホウ酸塩、ボラン及びボロネートなどである。実施形態では、電解質はさらに下記などのアノード固体電解質界面（ＳＥＩ）添加剤を含んでよい；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）、エチレンサルファイト（ＥＳ）、α−ブロモ−γ−ブチロラクトン、メチルクロロギ酸エステル、２−アセチル−４，４−ジメチル−４−ブタノリド、スクシンイミド、Ｎ−ベンジルオキシカルボニルオキシスクシンイミド及びメチル桂皮。実施形態では、電解質はさらに下記のカソード表面層添加剤を含んでよい；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−トリアゾールのナトリウムなどの塩、イミダゾールのナトリウムなどの塩、１，２，５−トリシアノベンゾニトリル（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。実施形態では、電解質はさらに下記の新規の非水系溶剤を含んでよい；環状カーボネート、γ−ＢＬ、線形エステル、フッ素化エステル、フッ素カーボネート、フッ素カルバメート、フッ素化エーテル、グリコールホウ酸エステル（ＢＥＧ）、スルホン及びスルファミド。実施形態では、電解質はさらに下記の新規のリチウム塩を含んでよい；芳香族Ｌｉホウ酸塩、非芳香族Ｌｉホウ酸塩、キレートＬｉリン酸塩、ＬｉＦＡＰ、Ｌｉアゾラート及びＬｉイミダゾリド。一実施形態では、分子ハイドリノなどのハイドリノ生成物は、ＤＭＦなどの溶媒に可溶である。���型的なセルは、ａｔを含む［Ｌｉ／溶媒である。
【０１２３】
カソードおよびアノードは、導電体であってもよい。導体は、支持体であり、さらに負荷にそれぞれを接続するカソードとアノードの各々のリード線を含んでいてもよい。リード線も導体である。好適な導電体は、金属、炭素、炭化物、またはホウ化物である。好適な金属は遷移金属、ステンレス鋼、貴金属、Ａｇなどの内部遷移金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＰｂおよびＴｅである。
【０１２４】
セルは、アノードまたはカソード反応物の結合剤を含んでもよい。好適なポリマーバインダーとしては、例えば、下記を含む；ポリ（フッ化ビニリデン）、コポリ（ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン）、ポリ（テトラフルオロエチレン、ポリ（塩化ビニル）、またはポリ（エチレン−プロピレン−ジエンモノマー）およびＥＰＤＭ。電極は、ハーフセルに接触したニッケルなどの好適な導電体であってよい。
【０１２５】
セルは、固体、溶融、または液体セルを含んでもよい。後者は溶媒を含んでいてもよい。操作条件は、カソードセル反応物、アノードセル反応物、塩橋、およびセルコンパートメントなどの少なくとも１つの反応物またはセルコンパートメントの所望の状態または特性を達成するように制御してもよい。好適な状態は、固体、液体、および気体であり、好適な特性は、イオンと電子への導電性、物理的特性、混和性、拡散速度、および反応性である。１つ以上の反応物が溶融状態に維持されている場合には、コンパートメントの温度は、反応物融点以上になるように制御してもよい。熱はハイドリノに対する水素の触媒作用からくるものでもよい。あるいは、酸化剤および／または還元反応物質は、燃料セルの内部抵抗によって、またはオーブンであってもよい外部ヒーター４５０によって供給される熱で溶融している。一実施形態では、ＣＩＨＴセルは、絶縁によって覆われ、それらは、当業者に知られた、導電性と放射熱損失の断熱を充填したシートメタルジャケットのような二重壁避難ジャケットとして含有する。セルは、動作中に起こるハイドリノ生成反応などの反応から内部で生成された熱を補うために、起動やメンテナンスの熱を要望に応じて供給する熱管理システムをさらに、含んでよい。さらに、システムは、必要に応じて過剰な熱を除去する熱除去システムを含んでよい。熱除去システムは、熱交換器と冷媒循環器を備えるものなどの当該技術分野で公知の１つを含んでよく、そこでは、熱伝達が強制対流、放射、伝導のうちの少なくとも１つによってもよい。一実施形態では、その構成は、直円柱積層体などの熱力学的に効率的な熱の保持器であり、熱を保持するために、最適な体積対表面積比を提供している。一実施形態では、カソードとアノード・コンパートメントの少なくとも１つの反応物は、少なくとも部分的に溶媒による溶媒和になっている。好適な溶媒は、有機溶剤セクションと無機溶媒セクションに開示されている。アルカリ金属を溶解する好適な溶媒は、ヘキサメチルホスホルアミド（ＯＰ（Ｎ（ＣＨ３）２）３、アンモニア、アミン、エーテル、錯化溶媒、クラウンエーテル、クリプタンドと、クラウンエーテルまたはクリプタンドを添加したＴＨＦなどのエーテルまたはアミド系溶媒である。
【０１２６】
燃料セルはさらに、少なくとも１つのコンパートメントに水素を計測、配送、制御するための少なくとも１つの水素システム４６０、４６１、４３０、および４３１を含んでもよい。水素システムは、ポンプと、少なくとも１つの値−圧力計とリーダと、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の制御システムを含んでもよい。水素システムは、コンパートメントからコンパートメントへと水素をリサイクルしてもよい。一実施形態では、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・コンパートメントにＨ２ガスをリサイクルする。リサイクルは、アクティブまたはパッシブのどちらでもよい。前者の場合、Ｈ２は、操作中に、アノード・コンパートメントからカソード・コンパートメントにポンプで送られてもよい、また、後者の場合には、Ｈ２は、式（８５−８６）などの反応に従った動作中のアノード・コンパートメントでの圧力の蓄積により、アノード・コンパートメントからカソード・コンパートメントに拡散または流れこむ。
【０１２７】
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してもよい。生成物は、再生器に送られてもよく、そこでは、本開示の再生化学のいずれかが、初期反応物を再生するために適用されてもよい。ハイドリノ反応を受けたセルは、反応物の再生を受けたものに熱を提供してもよい。
【０１２８】
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、ヒドラジンーボラン錯体、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。
【０１２９】
一実施形態では、少なくとも１つのセルは、さらに電解質を含む。電解質は、溶融共晶塩を含んでいてもよいし、さらに水素化物を含んでいてもよい。塩は、触媒と同じカチオンの１つ以上のハロゲン化合物を含み、また、触媒とＬｉＨとＬｉＣｌ／ＫＣＬの混合物などの塩のハロゲン化合物との反応から形成することができるハロゲン化化合物より安定な化合物である。または、塩混合物は、触媒水素化物とのハロゲン化合物−水素化物交換反応は、正味の反応をもたらさないので、触媒金属と同じアルカリ金属の混合ハロゲン化合物を含む。塩は、水素化物イオン伝導体であってもよい。ハロゲン化合物に加えて、水素化物イオンを伝導できる他の好適な溶融塩電解質は、ＫＯＨでのＫＨまたはＮａＯＨでのＮａＨなどの水酸化物やＮａＡｌ（Ｅｔ）４でのＮａＨなどの有機金属系である。セルは、Ａｌ、ステンレス鋼、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔａなどの金属からなるか、またはグラファイト、窒化ホウ素、ＭｇＯ、アルミナ、石英るつぼを含んでもよい。
【０１３０】
電解質は、アルカリハロゲン化合物およびアルカリ土類ハロゲン化合物の群のうちの少なくとも２つの化合物などの２つ以上のフッ化物の共晶塩を含んでもよい。典型的な塩混合物には、ＬｉＦ−ＭｇＦ２、ＮａＦ−ＭｇＦ２、ＫＦ−ＭｇＦ２およびＮａＦ−ＣａＦ２が含まれる。他の好適な溶媒は、金属ホウ化水素および金属アルミニウム水素化物を基にした有機クロロアルミネート溶融塩およびシステムである。溶融した共晶混合物などの溶融混合物であり得るさらなる好適な電解質を表４に示す。
【０１３１】
【表０４】
2014518585.tif 000031
【０１３２】
表４に示す典型的な塩混合物などの溶融塩電解質は、Ｈ−イオン伝導体である。実施形態では、ＬｉＨ、ＮａＨまたはＫＨなどのアルカリ水素化物などのＨ−源が、Ｈ−イオン伝導性を向上させるために溶融塩電解質に添加されていることを、開示において暗黙に述べられている。他の実施形態では、溶融電解質は、アルカリ金属イオン伝導体またはプロトン伝導体であってもよい。他の実施形態では、電解質は水酸化物を含む。触媒は、水酸化から形成することができるＨ２Ｏであってもよい。
【０１３３】
典型的な実施形態では、ＬｉＣｌ−ＫＣｌの濃度が約５８．５＋４１．２モル％であり、溶融温度は、約４５０℃であり、ＬｉＨの濃度は、約０．１モル％以下である。他の実施形態では、ＬｉＨの濃度は、約８．５％の飽和限界に対する、任意の所望のモルパーセントであってもよい。他の典型的な実施形態では、電解質は、ＬｉＨ＋ＬｉＦ＋ＫＦまたはＮａＦを、また、任意にＴｉＣなどの支持体を含んでいてもよい。他の好適な電解質は、アルカリ水素化物、アルカリおよびアルカリ土類ホウ化水素の混合物であり、そこでは、セル反応は金属交換であってよい。好適な混合物は、下記の共晶混合物である：約４３＋５７ｍｏｌ％で、溶融温度が約５０３℃のＮａＨ−ＫＢＨ４；約６６＋３４ｍｏｌ％で、溶融温度が約３９０℃のＫＨ−ＫＢＨ４；約２１＋７９ｍｏｌ％で、溶融温度が約３９５℃のＮａＨ−ＮａＢＨ４；約５３＋４７ｍｏｌ％で、溶融温度が約１０３℃のＫＢＨ４−ＬｉＢＨ４；約４１．３＋５８．７ｍｏｌ％で、溶融温度が約２１３℃のＮａＢＨ４−ＬｉＢＨ４；約３１．８＋６８．２ｍｏｌ％で、溶融温度が約４５３℃のＫＢＨ４−ＮａＢＨ４であり、そこでは、混合物はさらに、ＬｉＨ、ＮａＨまたはＫＨなどのアルカリまたはアルカリ土類水素化物を含んでよい。水素化物の好適な濃度は、０．００１から１０ｍｏｌ％である。
【０１３４】
反応混合物は下記を含んでよい：（１）ＬｉＨ、ＮａＨ、ＫＨ、ＲｂＨ、ＣｓＨ、ＢａＨ、および少なくとも１つのＨなどの触媒または触媒源および水素源；（２）電解質として働き、高いイオン伝導性を有し、選択的に水素化物イオンを透過させることが可能な共晶塩混合物であり、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａの群から少なくとも２つのカチオンとＦ，Ｃｌ，ＢおよびＩの群から少なくとも１つのハロゲン化合物を含む；（３）ＴｉＣなど炭化物などの電気導電性がある支持体；（４）必要に応じて、アルカリ土類金属またはアルカリ土類水素化物などの還元剤−水素化物イオン交換反応。
【０１３５】
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。
【０１３６】
セルは、さらに、アノードおよびカソード向けに電流コレクタを備え、そこでは、電流コレクタが固体箔またはメッシュ材料を含んでいてもよい。好適なアノードハーフセル向けのコーティングを施していない電流コレクタ材料は、ステンレス鋼、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｕ、ＰｂとＰｂ合金、耐熱金属および貴金属からなる群から選択してもよい。好適なカソードハーフセル向けのコーティングを施していない電流コレクタ材料は、ステンレス鋼、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｔｉ、Ｐｂ酸化物（ＰｂＯｘ）、貴金属からなる群から選択してもよい。あるいは、電流コレクタは、腐食されず、それが堆積された箔を保護する薄い不動態層を有したＡｌなどの好適な金属箔を含んでよい。いずれかのハーフセルに用いることができる典型的な耐腐食層は、ＴｉＮ、ＣｒＮ、Ｃ、ＣＮ、ＮｉＺｒ、ＮｉＣｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｚｒ、Ｗ、ＦｅＮまたはＣｏＮである。一実施形態では、カソード電流コレクタは、ＴｉＮ、ＦｅＮ、Ｃ、ＣＮで被覆されたＡｌ箔を含む。コーティングは、当該技術分野で公知の任意の方法によって達成してもよい。典型的な方法は、スパッタリング、化学蒸着、電着、スプレー堆積および積層などの物理的気相成長法である。
【０１３７】
Ｈの源は、金属水素化物であってよく、カソード反応物及びアノード反応物の少なくとも１つを含む。その水素化物は電気的な導体であってよい。例示的な導電性水素化物はチタン水素化物（水素化チタン）及びランタン水素化物（水素化ランタン）である。他の好適な水素化物は、Ｌａ，Ｃｅ，Ｅｕ，及びＧｄのそれらのような希土類水素化物、イットリウム水素化物（水素化イットリウム）、及びジルコニウム水素化物（水素化ジルコニウム）である。追加的な好適な例示的な高い導電性を示す水素化物は、ＣｅＨ２，ＤｙＨ２，ＥｒＨ２，ＧｄＨ２，ＨｏＨ２，ＬａＨ２，ＬｕＨ２，ＮｄＨ２，ＰｒＨ２，ＳｃＨ２，ＴｂＨ２，ＴｍＨ２，及びＹＨ２の群からの１又はそれ以上である。他の好適な導電性水素化物は、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，ランタニド・ヒドリド（水素化物）：ＭＨ２（フルオライト（蛍石））Ｍ＝Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｂ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｌｕ；ＭＨ３（立方晶）Ｍ＝Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｙｂ；ＭＨ３（六方晶）Ｍ＝Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｌｕ；ａｃｔｉｎｉｄｅ  ｈｙｄｒｉｄｅｓ：ＭＨ２（フルオライト（蛍石））Ｍ＝Ｔｈ，Ｎｐ，Ｐｕ，Ａｍ；ＭＨ３（六方晶）Ｍ＝Ｎｐ，Ｐｕ，Ａｍ，及びＭＨ３（立方晶、複合体構造）Ｍ＝Ｐａ，Ｕである。
【０１３８】
ハーフセル反応物は、さらに、任意の種類の支持体またはＴｉＣなどの炭化物、ＴｉＢ２またはＭｇＢ２などのホウ化物、炭素などの支持体またはＴｉＣＮなどのその他の支持体を含んでよい。他の好適な支持体としては、セルロース、炭素繊維、ナフィオン、カチオンまたはアニオン交換樹脂、４Ａまたは１３Ｘなどのモレキュラーシーブ、またはポリアニリン、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリビニルフェロセン、ポリビニルニッケロセン、またはポリビニルコバルトセンなどの導電性ポリマー、カーボンナノチューブ、フローレンまたは同様のかごまたは空洞化合物、その例としては、ゼオライト、Ｐｔ／ナノＴｉ、Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３、ゼオライト、Ｙゼオライト、ＨＹゼオライトおよびＮｉ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２で、カーボンなどの導電体と混合するか導電体とドープされていてもよい。親水性官能基を有する蒸気または活性炭が、支持体として働いてもよい。
【０１３９】
電解質に、アミド、イミド、および窒化物化合物を添加するのに加えて、反応物または化学種の活性を、リン化物、ホウ化物、酸化物、水酸化物、ケイ化物、窒化物、ヒ化物、セレン化物、テルル化物、アンチモン化物、炭化物、硫化物、および水素化合物の群の少なくとも１つの化合物を添加することによって変更してもよい。一実施形態では、ＬｉまたはＬｉＨなどの化学種、他の触媒源またはＫ、ＫＨ、ＮａおよびＮａＨなどの触媒の活性は、その化学種に結合し得るアニオンを含む緩衝液を用いて制御される。緩衝液は対イオンを含んでもよい。対イオンは、下記の群の少なくとも１つを含んでよい：ハロゲン化合物、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、水素硫酸塩、リン酸塩、リン酸水素塩、二リン酸塩、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、過塩素酸、次亜塩素酸塩、臭素酸塩、過臭素酸塩、臭化物、過臭化物、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、ヨウ化物、過ヨウ化物、クロム、重クロム、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、テルルの酸化物およびハロゲンなどのオキソアニオン、Ｐ、Ｂ、Ｓｉ、Ｎ、Ａｓ、Ｓ、Ｔｅ、Ｓｂ、Ｃ、Ｓ、Ｐ、Ｍｎ、Ｃｒ、ＣｏおよびＴｅ。少なくとも１つのＣＩＨＴハーフセルコンパートメントは、対イオンの化合物を含んでいてもよい、セルは塩橋を含んでいてもよく、塩橋は対イオンに対して選択的であってもよい。
【０１４０】
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，ｏｒＢａＣｌ２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。
【０１４１】
ハーフセルコンパートメントを単離し、電気絶縁性のセパレータで接続してもよい。セパレータはまた、塩橋の支持体として働いてもよい。塩橋は、セパレータによってサポートされる溶融塩を含んでもよい。セパレータは、ＭｇＯまたはＢＮ繊維であってもよい。後者は、織布または不織布フェルトであってもよい。一実施形態では、触媒または触媒源とＮａＨまたはＫＨなどの水素源は、実質的に、塩橋に不溶である。各ハーフセル反応混合物は、プラークの中に押し込み、アノードとカソードの電流コレクタに取り付けてもよい。プラークは、金属シートなどの少なくとも１つの穿孔シートで固定してもよい。あるいは、セパレータは、Ｈに対して透過性であってもよい、そこでは、Ｈ−が反応してカソードハーフセルの界面にＨを形成し、Ｈはセパレータを通過し、アノードハーフセルの界面で、Ｈ−を形成する。Ｈを形成することによってＨ−を輸送する好適なセパレータは、Ｖ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｍｏ合金、Ｗ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｔｉ、Ｔｈなどの耐火ベースメタル、貴金属およびレアアース、Ｐｄなどの合金およびＰｄ／Ａｇの合金である。Ｈ膜を含む金属は、界面でのＨ−／Ｈ変換の活性を増大するようにバイアスされてもよい。その活性は、濃度勾配を使用することによって高めてもよい。
【０１４２】
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。
【０１４３】
ハーフセルコンパートメントを単離し、電気絶縁性のセパレータで接続してもよく、そのセパレータはまた、塩橋の支持体として働いてもよい。塩橋は、セパレータによってサポートされる溶融塩を含んでもよい。セパレータは、ＭｇＯまたはＢＮ繊維であってもよい。後者は、織布または不織布フェルトであってもよい。
【０１４４】
別の実施形態では、アノードまたはカソードハーフセルは下記を含む：水素透過性カソードなどのＨまたはＨ−の源と、Ｔｉ（Ｈ２）、Ｎｂ（Ｈ２）またはＶ（Ｈ２）カソードなどの水素源（（Ｈ２）は、電解質に接触するように電極を透過した水素ガスなどの水素源を指す）、アルカリの少なくとも１つの水素化物またはアルカリ土類水素化物、Ｔｉ水素化物などの遷移金属水素化物、Ｎｂ、ＺｒまたはＴａ水素化物などの内部遷移金属水素化物、パラジウムまたは白金水素化物および希土類水素化物。
【０１４５】
セルは、断続的に、少なくとも電気分解されるか排出されてもよい。電解カソードおよびアノードは、ＣＩＨＴセルアノードとカソードであってよく、そこでの役割は、セルが再生した後に、ＣＩＨＴセルから電解セルに切り替えられまた元に戻すことにより逆転される。逆電圧は、パルスとして印加してもよい。パルス逆極性および波形は、任意の周波数範囲、ピーク電圧、ピーク電力、ピーク電流、デューティーサイクル、およびオフセット電圧であってもよい。パルス反転は、ＤＣであってもよいし、印加電圧は交流または波形を有してもよい。その印加は、所望の周波数でパルス化してよく、波形は、所望の周波数を有してよい。好適なパルス周波数は、約１から約１０００Ｈｚの範囲内であり、デューティーサイクルは、約０．００１％から約９５％でよいが、この範囲内の２つの増分の因子の狭い範囲内であってもよい。一実施形態では、セルは、放電段階中にハイドリノと反応するＨの単層を作るための入力エネルギーを最小にするために、最適な実行高周波で維持される。セル当たりのピーク電圧は、約０．１Ｖから１０Ｖの少なくとも１つの範囲内であってもよいが、この範囲内の２つの増分の因子の狭い範囲内であってもよい。別の実施形態では、高電圧パルスは、セルあたり、約１０Ｖから１００ｋＶの範囲であるように印加されるが、この範囲内のオーダーの大きさの増分の狭い範囲内であってもよい。波形は、約０．１Ｈｚから約１００ＭＨｚ、約１００ＭＨｚから１０ＧＨｚ、約１０ＧＨｚから１００ＧＨｚの少なくとも１つの範囲内の周波数を有してもよいが、この範囲内で桁の増分の狭い範囲内であってもよい。デューティーサイクルは、約０．００１％から約９５％の範囲および約０．１％から約１０％の範囲の少なくとも１つであってよいが、この範囲内で桁の増分の狭い範囲内であってもよい。パルスのピーク電力密度は、約０．００１Ｗ／ｃｍ２から１０００Ｗ／ｃｍ２の範囲であってよいが、この範囲内で桁の増分の狭い範囲内であってもよい。パルスの平均電力密度は、約０．０００１Ｗ／ｃｍ２から１００Ｗ／ｃｍ２の範囲であってよいが、この範囲内で桁の増分の狭い範囲内であってもよい。一実施形態では、間欠充放電周波数は、電荷移動抵抗を小さくするために増加されてもよい。
【０１４６】
一実施形態では、短命でありえる反応物が、電気分解中に生成され、その結果、充放電の繰り返しサイクルのＣＩＨＴセル放電段階中に、ハイドリノおよび対応する電力が形成される。電解電力を、入力エネルギーに対するハイドリノの形成からのエネルギーを最適化するために適用してもよい。電圧、波形、デューティセル、周波数、その他のパラメータの電解条件は、セルからの電気エネルギー利得を増加させるために調整してもよい。
【０１４７】
実施形態では、ハーフセル反応物が再生される。その再生は、バッチモードにおける、反応物への生成物の電気分解などの手段、または反応物への生成物の熱反応であってもよい。また、システムはバッチモードにおいて自発的に、または連続的に再生してもよい。ハイドリノ反応物を形成するための反応は、アノードハーフセルにおける酸化およびカソードハーフセルの低下を受ける対応した反応物を含む電子とイオンの流れにより発生する。一実施形態では、ハイドリノ反応物を形成するための全体的な反応が、熱力学的に好ましくはない。例えば、それは、正の自由エネルギーを有し、逆方向の反応は、自発的であるか、または反応条件を変えることによって自発的にさせることができる。その後、反応の進行方向は、協調反応であり得るような方法にて、ハイドリノを形成する際の大きなエネルギー放出によって駆動される。ハイドリノを形成するための反応は可逆的ではないので、ハイドリノが形成された後、生成物は、自発的に反応物に変換することがある。または、温度、水素圧、１つ以上の反応物質または生成物の濃度などの１つ以上の反応条件は、セルの初期反応物を再生するために変更される。
【０１４８】
一実施形態では、ハイドリノ水素化物が反応を阻害し、再生が、水素化物を反応させ、セルから排出されえる分子ハイドリノを形成することによって達成される。水素化物は、カソードとアノードの少なくとも１つの上と、電解質中に存在してもよい。水素化物の分子ハイドリノへの反応は、電気分解によって達成されてもよい。電気分解は、ＣＩＨＴセル動作と反対の極性を有してもよい。電気分解は、ハイドリノ水素化物と反応するプロトンまたはＨを形成することにより、分子ハイドリノ形成してもよい。その反応は、電解質アノードで起こってもよい。一実施形態では、ハイドリノ水素化物イオンは、アノードに移動し、Ｈ＋またはＨと反応して分子ハイドリノを形成するように、高い移動度を有する。
【０１４９】
一実施形態では、ハーフセルの反応物は、酸化還元反応のエネルギーが、Ｈ原子と、ハイドリノを形成するよう反応速度を高める触媒との間の約２７．２ｅＶのエネルギー移動の整数倍により良く一致するように、選択される。酸化還元反応のエネルギーは、ハイドリノを形成するために反応速度を高める活性化エネルギーを提供してもよい。一実施形態では、セルへの電気負荷が調整されることにより、電気およびイオンの流れを介して結合された酸化還元反応を、Ｈ原子と、ハイドリノを形成するよう反応速度を高める触媒との間の約２７．２ｅＶのエネルギー移動の整数倍に一致させる。
【０１５０】
図２に示される二重膜３−コンパートメント・セルにおいて、塩橋はアノード４７２とカソード４７３の間でイオン導電性電解質４７１をコンパートメント４７０に含むかもしれない。容器壁と電極が電解質４７１のためにチャンバー４７０をつくるように、電極は離れて持たれて、内部の容器壁への密封であるかもしれない。それらが互いから分離されるように、電極は容器から電気的に絶縁される。電極を電気的に短絡させるかもしれない他のどの導体も、短絡させることを避けるために、容器からも電気的に絶縁されなければならない。アノードとカソードは、水素に高浸透性を持つ金属から成るかもしれない。電極はチューブ電極のようなより高い表面積を提供する形状から成るかもしれない、あるいは、それは多孔質電極から成るかもしれない。カソード・コンパートメント４７４からの水素は、カソードによって拡散するかもしれなくて、カソードと塩橋電解質４７１の界面で、Ｈ−に還元を受ける。Ｈ−は電解質中を移動して、電解質−アノード界面で、Ｈに酸化する。Ｈはアノードによって広まって、ハイドリノをつくるために、アノード・コンパートメント４７５で触媒と反応する。Ｈ−と触媒イオン化は、外部回路４７６で運ばれるカソードで、還元電流を提供する。Ｈ透過性電極はＶ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｍｏ合金、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｔｉ、Ｔｈ、Ｐｄ、ＰｄコートのＡｇ、ＰｄコートのＶ、ＰｄコートのＴｉ、希土類元素、他の高融点金属から成るかもしれない、そして、他が当業者に既知のそのような金属である。電極は、金属箔であるかもしれない。化学物質は、熱的に分解するように、アノード・コンパートメント内で形成される如何なる水素化物をも加熱することによって、熱的に再生されるかもしれない。水素は流されるかもしれないか、最初のカソード反応物を再生させるために、カソード・コンパートメントにポンプ圧送されるかもしれない。再生反応はアノードとカソード・コンパートメントで生じるかもしれない、あるいは、コンパートメントの一方または両方の化学物質は再生を実行するために一つ以上の反応槽に輸送されるかもしれない。
【０１５１】
図２に示す実施形態では、電解質４７１は、ＬｉＯＨとＮａＯＨの少なくとも１つなどのアルカリ水酸化物などの溶融水酸化物を含み、更にアルカリハロゲン化合物などの他の塩を含んでもよい。図２に示すセルは、積層されたそのようなセルの一単位を含んでもよい。地球に対する配向は、図２に示されるように、アノード４７２を底部に位置させ、地球の表面に対して水平であってもよい。アノードは、水酸化物による腐食に耐性のあるＮｉなどの水素透過性材料を含んでもよい。カソード４７３は、電解質４７１中に、部分的に浸漬するか、または浸漬してもよい。一実施形態では、アノードは、塩基中で安定である金属または合金を含んでよく、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉなどの、ＮｉＶ、ＰｄＡｇまたはＮｉを被覆したＨ透過性金属、ステンレス鋼（ＳＳ）４３０およびＴａなどのより低温で高い透過率を有し、それにより、セル動作温度を低くしてもよい。水素は、水素供給チューブを介してマニホールドから積層体の各セルに供給してもよい。透過電極が水素バブリングまたは散布電極によって置換されている実施形態では、水素供給は、さらに、水素マニホールドを含み、さらに理想的に均等に、セルの積層体のバブリングまたは散布電極上に、水素を分配する水素散布器を含んでもよい。一実施形態では、カソードは、Ｏ２ガスや空気などの酸素源に透過性を有する。カソードは、Ｎｉでありうる多孔性マット、発泡体、焼結金属粉末を含んでよい。不活性スペーサは、カソードからアノードを分離してもよい。一実施形態では、Ａｌ２Ｏ３ビーズは、電極間に薄い電解質層を有する典型的なスペーサとして機能してもよい。槽４７４は、Ｏ２ガスや空気などの酸素源用のガスギャップを含んでいてもよい。ガスギャップ４７４は、さらに、支持体上に搭載される複数のセルの積層体の次の連続した層を保持するための構造的の支持体を含んでもよい。セルは、電気的に直列または並列に接続してもよい。別の実施形態では、積層体の単位セルのアノードは、電解質と対向する一方の壁を含む水素透過膜を有する槽を備え、そこでは、槽は、槽への水素ラインなどの水素供給を有する。単位セルは、さらに、高表面積導電性材料であってもよい対向カソードを備え、それは、空気などのカソードガスに対して透過性を持つように開いていてもよい。好適な典型的な材料は、ニッケルマットなどの繊維状、糸状、または焼結多孔質金属である。次の単位セルは、アノード槽の導電壁に積層してもよく、それは、先行する単位セルのカソードと接触した水素透過膜と対向している。積層体は、各積層体の端部で、プレートなどのヒーターによって加熱、または積層体で散在していてもよい。あるいは、積層体が、オーブン中で加熱されてもよい。積層体は、断熱槽内に含まれていてもよい。
【０１５２】
一実施形態では、図３に示すように、水素透過電極、および任意に酸素電極は、バイポーラプレート５０７の素子によって置き換えられる。セルの設計は、平面正方形の幾何学的構成に基づいてもよく、そこでは、セルは、電圧を構築するために積層してもよい。各セルは、アノード電流コレクタ、多孔質のアノード、電解質マトリックス、多孔質カソードと、カソード電流コレクタを含む繰り返し単位を形成してもよい。１つのセルがセパレータで次のものから分離されてもよく、そのセパレータは、ガスセパレータと直列電流コレクタを兼ねるバイポーラプレートを含んでよい。プレートは、クロスフローガスの構成や内部マニホールドを有してもよい。図３に示すように、相互接続またはバイポーラプレート５０７は、個々のＣＩＨＴセルを複数備えるＣＩＨＴセル積層体５００において、隣接カソード５０２からアノード５０１を分離する。アノードまたはＨ２プレート５０４は、波形を持つか、またはポート５０３を介して供給された水素を分配するチャネル５０５を含んでもよい。チャンネル５０５を有したプレート５０４は、他の実施形態の水素透過膜または断続電解カソード（放電アノード）の代わりをする。ポートは、タンクなどの水素源によって供給されるポート５０３に沿って、マニホールドから水素を受け取ってもよい。プレート５０４は、さらに理想的には、均等に水素を分配し、アクティブ領域に泡立たせるか散布してもよく、そこでは、電気化学反応が起こる。バイポーラプレートは、さらに、Ｈ２板と同様の構造を有するバイポーラプレートの酸素プレートを備えることにより活性領域に酸素を分配してもよく、そこでは、酸素マニホールドが、酸素ポート５０６に沿った供給から酸素を供給している。これらの波形やチャネルがつけられたプレートが導電性であり、活性領域のアノードとカソード電流コレクタに接続されており、電気的接触を維持する。一実施形態では、すべての内部接続またはバイポーラプレートが、ガス分配ネットワークを構成しており、それにより、アノードおよびカソードガスの分離が可能になる。ウェットシールは、２つの個別のプレートの間でプレスされたＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ／Ｌｉ２ＴｉＯ３タイルなどの電解質／マトリックスを伸張することによって形成してもよい。シールが、反応ガスの漏れを防止してもよい。電解質は、本開示の加圧ペレットを含んでもよい。ＬｉＯＨなどのアルカリ水酸化物などの水酸化物や、ＬｉＢｒなどのアルカリハロゲン化合物などのハロゲン化合物やＭｇＯなどのマトリックスを含んだものなどの電解質ペレットを形成する圧力は、平方インチ当たり約１から５００トンの範囲に入る。積層体は、さらに、ペレット電解質などの電解質と電極との間の所望の接触を維持するセルに圧力を加えるために、積層体の両端に圧力プレートを保持するタイロッドを含んでもよい。
【０１５３】
一実施形態では、バイポーラプレートの両側の電極の金属は、一方の側のＮｉや他方のＮｉＯなどとは異なっており、そこでは、ＮｉＯが両側にあり、その片面がより大きな重量パーセントを有してもよい。また、片側が１つの金属で、反対側が、Ｎｉ対２４２合金またはＭｏなどの別の金属であってもよい。異なる金属は、積層体全体に交互に存在してもよい。別の実施形態では、双極性プレートは、アノードとカソードとの間の導電性のセパレータを含んでもよい。セパレータは、カソードとアノードの少なくとも１つとは異なる金属などの異なる材料を含んでもよい。セパレータおよび少なくとも１つの電極は、バイメタル電極を含んでもよい。バイメタルは、バイメタル接合部を含んでもよい。バイメタルは、第２の金属または合金などの少なくとも一つの他の導体上に電気めっきされた金属または合金などの少なくとも１つの導体を含んでもよい。バイメタル電極や接合部の少なくとも１つが、ハイドリノ反応速度を増加させる真性電圧をもたらしてもよい。一実施形態では、バイメタルは、Ｎｉなどの金属と、金属の酸化物などの酸化物の、２つの導体を有し、それはさらに、アルカリ金属酸化物などの化合物を含んでよい。好適で典型的なアルカリ金属酸化物は、ニッケル酸化物をリチオ化したものである。その増加は、触媒およびＨのより良好なエネルギーの一致に起因し、ハイドリノ遷移を可能にしてもよい。別の実施形態では、バイポーラプレートの両側の電解質が異なっている。電解質の差は、少なくとも１つの異なる構成要素を有する異なる組成のうちの少なくとも１つを含んでもよく、電解質の同じ成分の濃度が異なっていてもよい。例えば、電解質は、１つの側にＭｇＯなどのマトリックスを、他の側にＬｉＡｌＯ２を含んでもよい。また、電解質は、１つの側にＬｉＯＨ−ＬｉＢｒを、他の側にＬｉＯＨ−ＬｉＣｌを含んでもよい。また、１つの側には、いくらかのＮａＯＨの重量パーセントを含んでよい。一実施形態では、電極の一方側と他方の違いは、各ハーフセルに対する化学ポテンシャル、フェルミ準位、または電極の電圧を、それぞれの電解質とは異ならせる。別の実施形態では、非伝導性材料または絶縁体のような分離媒体またはスペーサが、バイポーラプレートの両側を分離するし、それにより、電解液に接触する電極側の化学ポテンシャル、フェルミ準位、または電圧が、分離媒体を接触するものとは異なるようになる。一実施形態では、化学ポテンシャル、フェルミ準位、または電圧の差が、ハイドリノを形成するために、水素の触媒作用を容易にする。一実施形態では、異なる電極金属、バイメタル接合部、電解質、マトリックス、ならびに水和および温度などの条件のうちの少なくとも１つは、積層体全体にわたって交互になる。一実施形態では、カソードは、アノードとは異なる金属などの異なる材料である。アノードに対するカソードの異なる材料が、バイポーラプレートのバイメタルアノードの要件を置き換えてもよい。一実施形態では、バイポーラプレートの、アノードとカソードを区別するバイメタル的な性質は、異なる金属などの異なるカソード材料を有する単一層のアノードを使用することによって満足される。好適な典型的なカソードは、本開示の少なくとも１つを含む。
【０１５４】
別の実施形態では、少なくとも１つの電極は、少なくとも２つの異なる材料を含む複数の層を備える。電極は、異なる材料の積層体を含んでもよい。内層は、電解質と接触した、または電解液との接触が増加した外層の電極電位を変化させてもよい。外層は、腐食に耐性があるように選択してもよい。外層に好適な安定な材料は、Ｎｉ、貴金属、ならびに本開示のものなどの耐食合金である。内層または電極電位を変更する層に好適な材料は下記である：ＭｏおよびＨ２４２ならびにＶ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、ＣｕまたはＺｎなどの遷移金属、Ｚｒ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗなどの内部遷移金属、ＬａやＬａＮｉ５などの合金などの希土類金属、他の金属、半金属またはＡｌ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｐｂ合金、ＭｏＣｏ、ＭｏＣｕ、ＭｏＭｎ、ＭｏＮｉおよびＭｏＣｒなどの他の合金。電極は、アノードまたはカソードとして働いてもよい。アノードとして働く典型的な多層、多金属電極、または積層電極は、プレスされたＮｉ／Ｍｏ／Ｎｉ、プレスされたＮｉ／Ｈ２４２／ＮｉおよびプレスされたＮｉ／Ｈ２４２／Ｍｏ／Ｎｉである。一実施形態では、電極は、水酸化物と、ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒなどの本開示のものなどのアルカリ塩などの水素化物塩との混合物などの溶融塩または水酸化物または炭酸塩電解質などの水溶性電解質または本開示の他のものであってよい。
【０１５５】
構造、材料、及び方法は、当業者に知られている融解炭酸塩又はアルカリ型燃料電池のそれらから適応させるようにしてもよい。例示的な好適な構造、材料、及び方法が続く。セパレータ又は電流コレクタ（集電体）は、３１０Ｓ／３１６Ｌのようなステンレス鋼でＮｉ又はＣｕ被覆されたものでもよい。電流コレクタは、穿孔されてよい。被覆は約５０ミクロンであってよいが、他の厚みも１ミクロンから１ｍｍのように好適である。他の好適な材料は、３０４Ｌ，３０９Ｓ，３１０Ｓ，３１４，３１６Ｌ，３４７，４０５，４３０，４４６，１７−４ＰＨ  １８−１８＋，１８ＳＲ，Ａ１１８−２，Ａ１２６−１Ｓ，Ａ１２９−４，Ａ１４３９，ガラス・シール２７（Ｇｌａｓｓ  Ｓｅａｌ  ２７），フェラリウム２５５（Ｆｅｒｒａｌｉｕｍ  ２５５），ＲＡ２５３ｍＡ，にトロニック５０（Ｎｉｔｒｏｎｉｃ  ５０），２０Ｃｂ３，３３０，クルテンプ−２５（Ｃｒｕｔｅｍｐ−２５），クルテンプ−２５＋Ｌａ（Ｃｒｕｔｅｍｐ−２５＋Ｌａ），サニクロ−３３（Ｓａｎｉｃｒｏ−３３），３１０＋Ｃｅ，ＩＮ８００，ＩＮ８４０，Ａ−２８６，及びニッケルのような鉄基合金（鉄ベース合金）、ＩＮ６００，ＩＮ６０１，ＩＮ６７１，ＩＮ６９０，ＩＮ７０６，ＩＮ７１８，ＩＮ８２５，ＩＮ９２５，ＭＡ９５６，ＲＡ３３３，Ｎｉ２００，Ｎｉ２０１，Ｎｉ２７０のようなコバルト基合金（コバルトベース合金），ハイネス２３０（Ｈａｙｎｅｓ  ２３０），ハイネス６２５（Ｈａｙｎｅｓ  ６２５），ハイネス１８８（Ｈａｙｎｅｓ１８８），ハイネス５５６（Ｈａｙｎｅｓ  ５５６），ニクロム（Ｎｉｃｈｒｏｍｅ），モネル４００（Ｍｏｎｅｌ  ４０）のようなコバルト基合金（コバルト・ベース合金）、及び、ＧＥ−２５４１，ＦｅＣｒＡｌ＋Ｈｆ，ハイネス２１４（Ｈａｙｎｅｓ２１４），ＦｅＣｒ合金，ＩＪＲ（４０６），８５Ｈ，カンタルＡＦ（Ｋａｎｔｈａｌ  ＡＦ）、及びＮｉ３Ａｌのようなアルミ含有合金である。好適なコーティング方法は、クラッディングであるが、他の方法も使用されてよく、例えば電解Ｎｉめっき、スルファミン酸浴又は無電解Ｎｉめっきのようなものも使用されてよい。少なくとも１つの電極は、耐食性合金のような合金やスペシャリー・スチール（ｓｐｅｃｉａｌｌｙ  ｓｔｅｅｌｓ）のようなこれらの材料の１又はそれ以上を含んでよい。アノードは、Ｍ１Ｎｉ３．６５Ａｌ０．３Ｍｎ０．３又はＭ１（ＮｉＣｏＭｎＣｕ）５，のようなＭ１：Ｌａリッチなミッシュメタルのようなミッシュメタルのような本開示のそれら、Ｎｉ，Ｒ−Ｎｉ，Ｒ−Ｎｉ＋約８ｗｔ％バルカン（Ｖｕｌｃａｎ）ＸＣ−７２，ＬａＮｉ５，Ｃｕ，又はＮｉ−Ａｌ、約１０％ＣｒのようなＮｉ−Ｃｒ、約３／９０／７ｗｔ％のようなＣｅ−Ｎｉ−Ｃｒ，Ｃｕ−Ａｌ，又はＣｕ−Ｎｉ−Ａｌ合金のような水素貯蔵材料であってよい。アノードは、ＭｎＯ，ＣｅＯ２，及びＬｉＦｅＯ２のような酸化物をドープされてもよく、これら又は他の酸化物を含んでもよい。カソードは、ＮｉＯであってよく、ＬｉＦｅＯ２，Ｌｉ２ＭｎＯ３，又はＬｉＣｏＯ２がドープされてもよい。マトリックスは、セラミックのような不活性材料を含んでよい。マトリックス材料は、イオン輸送を容易にさせるために移動��る種を含む化合物を含んでもよい。好適な例示のマトリックス材料は、アルミン酸塩、タングステン酸塩、ジルコン酸塩、チタン酸塩のようなオキシアニオン化合物であってよく、同様に、硫酸塩、リン酸塩、炭酸塩、硝酸塩、クロム酸塩、及びマンガン酸塩、更に、酸化物窒化物、ホウ化物、カルコゲニド、ケイ化物、リン化物、及び炭化物のような本開示の他のものであってもよい。マトリックス材料は、金属、金属酸化物、非金属、及び非金属酸化物を含んでよい。酸化物は、アルカリ、アルカリ土類、遷移、内部遷移、及び土類金属、並びに、Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓ，Ｔｅ，Ｓｅ，Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｃ，Ｓｉ，Ｇｅ，及びＢ、更に、酸化物又はオキシアニオンを形成する他の元素の少なくとも１つを含んでよい。マトリックスは、アルカリ、アルカリ土類、遷移、内部遷移、及び土類金属、並びに、Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓ，Ｔｅ，Ｓｅ，Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｃ，Ｓｉ，Ｇｅ，及びＢ、更に、酸化物を形成する他の元素の少なくとも１つ、及び１つのオキシアニオンを含んでよく、更に、アルカリ、アルカリ土類、遷移、内部遷移、及び希土類金属、並びに、Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｎ，及びＰｂカチオンの少なくとも１つのカチオンを更に含んでよい。好適な例は、ＬｉＡｌＯ２，ＭｇＯ，Ｌｉ２ＴｉＯ３，又はＳｒＴｉＯ３である。１つの実施例において、マトリックス化合物は、電解質の酸化物及びカチオンの少なくとも１つのような電解質の化合物及びアノード材料の酸化物を含んでよい。１つの実施例において、電解質は、Ｌｉ２ＯのようなＭ２Ｏのような対応する酸化物を形成するかもしれないＬｉＯＨのようなＭＯＨ（Ｍ＝アルカリ）のようなアルカリ水酸化物（水酸化アルカリ）のような水酸化物を含み、電解質は、ＭｏＯ２，ＴｉＯ２，ＺｒＯ２，ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＮｉＯ，ＦｅＯ又はＦｅ２Ｏ３，ＴａＯ２，Ｔａ２Ｏ５，ＶＯ，ＶＯ２，Ｖ２Ｏ３，Ｖ２Ｏ５，Ｂ２Ｏ３，ＮｂＯ，ＮｂＯ２，Ｎｂ２Ｏ５，ＳｅＯ２，ＳｅＯ３，ＴｅＯ２，ＴｅＯ３，ＷＯ２，ＷＯ３，Ｃｒ３Ｏ４，Ｃｒ２Ｏ３，ＣｒＯ２，ＣｒＯ３，ＭｎＯ，Ｍｎ３Ｏ４，Ｍｎ２Ｏ３，ＭｎＯ２，Ｍｎ２Ｏ７，ＨｆＯ２，Ｃｏ２Ｏ３，ＣｏＯ，Ｃｏ３Ｏ４，Ｃｏ２Ｏ３，及びＭｇＯのような対応する酸化物を形成するかもしれないＭｇのようなＭ’（Ｍ’＝アルカリ土類）や、Ｍｏ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｔａ，Ｖ，Ｂ，Ｎｂ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｗ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｈｆ，Ｃｏのような、元素、金属、合金、又は混合物を含み、マトリックスは、ＭｇＯのようなＭ’Ｏ（Ｍ’＝アルカリ土類）や、Ｌｉ２ＭｏＯ３若しくはＬｉ２ＭｏＯ４，Ｌｉ２ＴｉＯ３，Ｌｉ２ＺｒＯ３，Ｌｉ２ＳｉＯ３，ＬｉＡｌＯ２，ＬｉＮｉＯ２，ＬｉＦｅＯ２，ＬｉＴａＯ３，ＬｉＶＯ３，Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７，Ｌｉ２ＮｂＯ３，Ｌｉ２ＳｅＯ３，Ｌｉ２ＳｅＯ４，Ｌｉ２ＴｅＯ３，Ｌｉ２ＴｅＯ４，Ｌｉ２ＷＯ４，Ｌｉ２ＣｒＯ４，Ｌｉ２Ｃｒ２Ｏ７，Ｌｉ２ＭｎＯ４，Ｌｉ２ＨｆＯ３，及びＬｉＣｏＯ２の例示的な好適なマトリックスに対応するＬｉ２Ｏのような電解質の酸化物をオプションとして含むことがあるが、カソード材料の酸化物を含む。マトリックスは、同じ群の元素又はアノードの元��の酸化物を含んでよい。例えば、Ｍｏアノードに関して、同じ元素又は族のマトリックスは、Ｌｉ２ＭｏＯ４，ＭｏＯ２，Ｌｉ２ＷＯ４，Ｌｉ２ＣｒＯ４，及びＬｉ２Ｃｒ２Ｏ７であるかもしれない。マトリックスは、支持体（サポート）を提供してよい。マトリックスは、過酸化物又は超酸化物イオンのような反応性の酸素種又は酸素のような放電カソードから放電アノードへの反応性の種の拡散を阻止してよい。マトリックスは、ペースト状態であってよい。粒子サイズは、サブミクロンであってよいが、ミクロンからミリメータのような他のサイズも実施例において好適である。
【０１５６】
一実施形態では、電解質マトリックスは、誘電材料を備える。誘電体マトリックスは、Ｈの触媒作用が、放電時にカソードに対して、アノードを負に充電させてもよい。その充電は、イオン二重層を形成、または電解質およびマトリックスの少なくとも１つなどの、セルの化学種のイオン化（酸化）によって行われてもよい。一実施形態では、そのエネルギーは、ハイドリノへのＨの触媒作用からくるものである。ハイドリノへのＨの遷移からのエネルギーは、エネルギーが、対応するアノード電圧での充電に寄与するように放出されるか、または充電がアノード電圧に寄与してもよいように、連続していてもよい。その充電は、コンデンサやアノードハーフセルの電解質の酸化などの、少なくとも１つのセル種の電気化学的変化を伴うものの充電に類似した機構の充電の少なくとも１つを含んでよい。アノード充電は、対応したカソード充電に、電解質を介したイオンまたは電子の流れを伴う外部回路を完成させる。
１つの実施例において、アノード半電池反応は、次のように与えられる。
ＯＨ−＋２Ｈ  →  Ｈ２Ｏ＋ｅ−＋Ｈ（１／ｐ）                    （８８）
ここで、Ｈ２Ｏ触媒及びｅ−を形成するＯＨ−と第１のＨとの反応は、第２のＨのハイドリノへのＨ２Ｏ触媒反応と協調される。ＯＨ−と反応するＨは、Ｍ−Ｈからなってもよく、そこでは、Ｍは、金属などのアノード材料である。一実施形態において、触媒は３Ｘ２７．２ｅＶを受けとり、それは、式（６８）で与えられるように、形成されたＨ２Ｏ分子のポテンシャルエネルギーに一致し、式（５）中のｍ＝３に対応し、その結果、Ｈ（１／４）の形成をもたらす。第２のＨから受け入れ後に触媒から放出されるエネルギーとともに、ハイドリノ状態への第２のＨ遷移の電子として放出された連続エネルギーが、アノードの充電を引き起こしてもよい。その充電は、電解質または電極の少なくとも一種の電解質または酸化のイオンの容量充電を含んでもよい。これにより、Ｈ２Ｏ触媒を形成するための電気化学反応で放出されるエネルギーとハイドリノを形成するための協調Ｈ触媒作用反応が、外部回路を通る電流の流れにパワーを与える。電解質はＨ２Ｏと、水素、酸素、および水の酸化還元生成物を含む化学種を含むので、電圧は、水素と酸素セル反応のものであってもよい。セル反応は、式（１７１−１７３）により与えられたもののうちの少なくとも１つを含んでよい。回路を完成するための電解質を通るイオン経路は、Ｌｉ＋、ＯＨ−、酸化物および過酸化物イオンの少なくとも１つなどの電解質のイオンを含み、ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒまたはマトリックスのイオンを含む電解質の場合Ｂｒ−を含んでよい。従って、一実施形態では、マトリックスは、イオン伝導媒体として働き、そこでは、伝導は、電荷移動またはイオン輸送によって提供されてもよい。別の実施形態では、マトリックスは、酸化物の混合物または複数の酸化物、水酸化物または複数の水酸化物、混合金属酸化状態、電解質イオンおよび他のイオンのうちの少なくとも１つを含む。イオン伝導は、イオンホッピングによるものであってもよい。輸送は、酸素および水素の少なくとも１つ含むものなどの負イオンなどのイオン種の電荷移動またはイオン輸送を含んでもよい。好適な種は、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ３＋、Ｏ３−、Ｏ、Ｏ＋、Ｈ２Ｏ、Ｈ３Ｏ＋、ＯＨ、ＯＨ＋、ＯＨ−、ＨＯＯＨ、ＯＯＨ−、Ｏ−、Ｏ２−、Ｏ２−、及びＯ２２−から選ばれる酸素種の少なくとも１つと、Ｈ２、Ｈ、Ｈ＋、Ｈ２Ｏ、Ｈ３Ｏ＋、ＯＨ、ＯＨ＋、ＯＨ−、ＨＯＯＨ、及びＯＯＨ−から選ばれる水素種及びＨ種である。１つの典型的な実施例において、輸送される種は、典型的な種であるＯ２、Ｏ３、Ｏ３＋、Ｏ３−、Ｏ、Ｏ＋、Ｈ２Ｏ、Ｈ３Ｏ＋、ＯＨ、ＯＨ＋、ＯＨ−、ＨＯＯＨ、ＯＯＨ−、Ｏ−、Ｏ２−、及びＯ２２−から形成されるカソードで形成されるＯ２−のような酸素を含むより還元された状態の種である。より還元された種はアノードで酸化されてよい。
【０１５７】
一実施形態では、ハイドリノ反応エネルギーは、放電段階中に、アノードの中へと、カソードの外への電子の流れによって、電気に変換してもよい。これは、放電中のアノードにおける酸化とカソードにおける還元を必要とする。アノードにおける典型的な化学種ＯＨ−とＨ２Ｏの少なくとも１つなどの電解質の直接的な酸化と、カソードにおける典型的な化学種Ｈ２Ｏなどの電解質の還元が、それぞれ、酸素と水素を生成し、それらは、それぞれ、対応する各電極で、電気分解生成物Ｈ２とＯ２と反応およびそれらを消費できる。一実施形態では、イオン担持マトリックスは、セル放電時に、アノードの酸素とカソードの水素のハイドリノ反応エネルギー駆動形成を低減し、それは、放電段階の利用可能な反応物質を減少させるだろう。
【０１５８】
マトリックスを持たない一実施形態では、イオン伝導は、セル放電時に電解質を通じて行ってもよい。搬送された化学種が、セルの外部に、少なくとも部分的に、供給されてもよい。セルは、大気への開放として開放してもよい。典型的な実施形態では、外部の酸素およびＨ２Ｏの少なくとも１つが、カソードで還元され、外部の酸素とＨ２Ｏの少なくとも１つの還元生成物などの還元種が、アノードで酸化される。輸送は、ハイドリノ状態へのＨの触媒作用によるエネルギーによって駆動されてもよい。外部酸素およびＨ２Ｏの少なくとも１つなどの外部酸化剤によるこの電流は、制御されて、アノードの腐食などの腐食を制御する。一実施形態では、アノードは安定し、また、ＯＨ−、ＨＯＯＨ、ＯＯＨ−、Ｏ−、Ｏ２−、Ｏ２２−などの酸素種などの空気由来の化学種によって運ばれる電流に対する腐食抵抗性を持つ。耐食アノードは、本開示の一つであってもよい。また、カソードは、酸化物などの安定種や、ＮｉＯやＭｏＳなどの硫化物を含んでよい。一実施形態では、間欠電気分解放電時のセル当たりのセル電圧は、アノード電位より高く維持され、それにより、アノードが、Ｎｉアノードの場合は約０．８Ｖなどの酸化が、実質的に防止される。
【０１５９】
一実施形態では、ハイドリノへのＨの触媒作用によりセル放電中に放出されるエネルギーは、エネルギーを供給し、アノードを負に充電する、それは、容量充電などのイオン二重層の形成などの少なくとも１つの機構によっておよび少なくとも一つのセル種の酸化によって行われる。間欠充放電周波数は、二重層のエネルギーを、少なくとも部分的に外部回路で放散されるのに十分に高くてもよい。一実施形態では、高周波数は、１秒未満の充放電時間の少なくとも１つの範囲にあるが、約０．１ミリ秒から５秒の範囲であってもよい。一実施形態では、放電時に形成されたイオン二重層は、充電（電気分解）段階中に、充電するエネルギーを減少させる。二重層からのエネルギーは、少なくとも部分的に、充電（電気分解）段階中に、Ｈ２およびＯ２など電気分解生成物の形成において保存してもよい。電解質は、マトリックスを含んでも、または含まなくてもよい。一実施形態では、マトリックスが、マトリックスの不在に対する高周波充電を可能にする速い充電（電気分解）時間を可能にする。一実施形態では、高周波数は、水素および酸素のような電気分解反応物を形成する入力エネルギーを低減することによって、エネルギー利得を最適化するように選択される。好適な入力エネルギーは、Ｈ２Ｏやハイドリノなどの触媒の反応により、形成するために、原子状水素の層を生成する。触媒およびハイドリノの少なくとも１つの形成に対して、失われるか、または関与しない過剰な気体の電解生成物は、本開示の範囲のものなどの好適な充放電時間を選択することによって回避される。
【０１６０】
一実施形態では、反応物質は、イオンキャリアの供給源を含む。イオンキャリアは、カルコゲナイドを含んでもよい。一実施形態では、硫黄を含むものなどのカルコゲナイド種が、セル放電時に、イオン電流を伝えてもよい。Ｓは、電解液に溶解してもよい。ＳまたはＳｎ（ｎ＝整数）などのＳ化学種は、カソードでは還元し、放電時にアノードで酸化されてもよい。一実施形態では、セルは閉じられる。電極は、両方を電解液中に浸漬させてもよい。イオン電流と外部電流を駆動する電力は、ハイドリノへのＨの触媒作用からきてもよい。一実施形態では、放電アノードなどの少なくとも１つの電極は、ＭＯＳ合金などの合金などの硫黄源を含んでもよい。一実施形態では、Ｓのモル比は、Ｍｏよりも小さい。典型的な合金は、ＭＯＳ（９０から９９．５重量％、０．５から１０重量％）である。一実施形態では、硫黄源は、下記のうち少なくとも１つを含むものなどの硫化物である；アルカリ、アルカリ土類金属、遷移、内部遷移、および希土類金属、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｂおよび硫化物を形成する他の元素。硫化物は、ＳｅＳ２、Ｓｅ４Ｓ４およびＳｅ２Ｓ６の少なくとも１つなどのセレンまたはテルル硫化物を含んでもよい。一実施形態では、カルコゲナイドは、セレンおよびテルルのうちの少なくとも１つを含む。セレンまたはテルルの供給源は、それぞれ、下記などのセレン化物またはテルル化物である；アルカリ、アルカリ土類金属、遷移、内部遷移、および希土類金属、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｂおよびセレン化物またはテルル化物を形成する他の元素。
【０１６１】
熱力学の観点から、負イオンなどの化学種は、アノードでイオン化されてもよく、電力による放電カソードでの還元により生成された同じ化学種は、アノードでのイオンや電子の温度がカソードでの温度より大きい場合に、外部回路で放散される。ハーフセルの温度差を含む非ハイドリノの例は、セル［Ｎａ（熱）／ＢＡＳＥ／Ｎａ（冷）］である。ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ塩中の典型的なイオンは、ＯＨ−およびＢｒ−であり、そのそれぞれは、ＯＨおよびＢｒに酸化されてもよく、外部回路を介してカソードに送られた電子により還元されてもよい。また、ＯおよびＨのうち少なくとも１つを含む化学種が、イオン電流を伝えてもよい。ハイドリノ反応が、回路に供給される電力を生成するために、熱に相当するエネルギーを提供する。一実施形態では、マトリックスは、短絡からカソードおよびアノード電極またはハーフセルを防止するセパレータとして働く。防止された短絡は、熱力学や電気的観点の少なくとも１つであってもよい。マトリックスは、外部回路を介して電流を駆動するためのカソードに対する、アノードでの起電力（ＥＭＦ）を生成するハイドリノ反応の速度、有効性、または範囲を増大させるために、ハーフセル反応を分離してもよい。一実施形態では、アノードとカソードハーフセル反応の分離が、触媒Ｈ２Ｏにより第２Ｈから受け入れられたエネルギーのより良い一致を引き起こし、そこでは、Ｈ２Ｏの形成が、ＯＨ−の酸化および第１Ｈとの反応により起こり、触媒を形成する酸化反応は、式（８８）で与えられるように、ハイドリノを形成するための第２Ｈの触媒反応と協調している。一実施形態では、マトリックスはＨ２Ｏを結合してもよいし、また、断続的な電気分解反応にＨ２Ｏ源として働いてもよい。Ｈ２Ｏの結合および供給は、ハイドリノ形成反応の速度または程度を増大させるエネルギーであってもよい。Ｈ２Ｏの結合エネルギーは、Ｈ２Ｏなどの触媒にＨから転送されたエネルギーのより良い一致を引き起こしてもよい。誘電体、セパレータまたはＨ２Ｏバインダーおよび槽の少なくとも１つのうちの少なくとも１つとして働くマトリックスを含む典型的な電解質は、ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒなどのアルカリ水酸化物−アルカリ水素化物混合物および任意の所望のモル比で成分を有していてもよい本開示のマトリックス材料である。アルカリ水素化物およびマトリックス材料の重量％は類似していてもよい。マトリックスを含む電解質は、約７５℃から７００℃の範囲などにおけるセルの動作温度で固体または半固体を含んでもよい。典型的な電解質は、それぞれ、±１から３０重量％で、約１０重量％、４５重量％、４５重量％の範囲の重量％を有するＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ−ＭｇＯである。
【０１６２】
電解質は、テープキャスティング、電気泳動堆積、熱ロールミリング、またはホットプレスなどの方法により製造することができる。バイポーラプレートの湿潤封止領域は、コーティングを含んでよいアルミニウムまたはアルミニウム合金を含んでもよい。好適なアルミ蒸着方法には、ペインティング、熱溶射、真空蒸着やさらに溶融熱処理やパックセメンテーションがある。ステンレス鋼の典型的な結果として得られる拡散コーティングは、ＭＡＬ−Ｍ３Ａｌ構造（Ｍ＝鉄、ニッケル、加えて、５から１５モル％のクロム）を含む。あるいは、ＦｅＣｒＡｌＹ、ＭＡＬ、またはＭ３Ａｌ（Ｍ＝ニッケル、鉄）などのアルミニウム含有合金粉末を、典型的な実施形態において、熱噴霧してもよい。
【０１６３】
水素が透過または断続電気分解によって提供されるなどの実施形態では、セルは電解質を保持するためのマトリックスを含む。マトリックスは、電解質を吸い取る、またはそれを不活性化合物などのようにより粘性にさせる原因となる化合物を含んでもよい。好適で典型的なマトリックス材料は、下記のうちの少なくとも１つである；アスベスト、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｌｉ２ＺｒＯ３、ＬｉＡｌＯ２、Ｌｉ２ＭｏＯ４、Ｌｉ２ＴｉＯ３またはＳｒＴｉＯ３。電解質は、ペーストとして固定化してもよい。薄層などの層として電解質を保持するためのマトリックスは、マトリックス材料を混合する工程や、バインダー、粒子状物質、溶媒を高温に加熱し、マトリックスを形成するために混合物を加熱する時に、実質的に完了するまで燃焼する溶媒などの少なくとも一つの他の材料を含む。好適な化合物は、ポリ（ビニルホルマール）（ＰＶＦＯ）、エタノール溶媒およびポリエチレングリコール（ＰＥＧ）である。マトリックスの細孔サイズおよび密度は、少なくとも１つの他の化合物にマトリックス材料の粒径との比を変えることによって変えてもよい。一実施形態では、電解質は、マトリックス材料に添加される。細孔サイズおよび密度は、電解液の表面張力に対するマトリックスの毛管作用を調節するために制御してもよく、それにより、電解質は、カソードまたはアノードの過剰なフラッディングを起こさずに実質的に層に維持される。マトリックスの細孔サイズは、約１０ｎｍから１０ｍｍ、約１００ｎｍから１００マイクロメートル、または約１マイクロメートルから１０マイクロメートルの範囲であってもよい。マトリックスはセラミックなどの固体を含んでもよい。好適で典型的な固体マトリックスは、ＭｇＯ、ＺｒＯ２またはイットリア安定化ジルコニウム酸化物である。マトリックスは、次のような酸化物イオンを伝導する固体酸化物燃料セルの１つであってもよい；イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）（多くの場合、８％フォームＹ８ＳＺ）、スカンジア安定化ジルコニア（ＳｃＳＺ）（通常は９モル％Ｓｃ２Ｏ３−９ＳｃＳＺ）とガドリニウムドープセリア（ＧＤＣ）。マトリックスは、酸化物イオンを導電する塩橋を含んでよい。酸化物導電体の典型的な例としては、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、ガドリニアドープセリア（ＣＧＯ）、ランタンガレートやＢｉＣｕＶＯｘなどのビスマス銅酸化バナジウムである。Ｌａ１−ｘＳｒｘＣｏｙＯ３−ｄなどのペロブスカイト材料のなかには、また、混合酸化物と電子伝導性を示すものもある。マトリックスは、アルカリ水酸化物などの水酸化物などの共晶塩電解質などの電解質を含浸させてもよいし、さらにアルカリハロゲン化合物を含んでもよい。好適な典型的な電解質は、ＭｇＯ固体マトリックス中に含浸させることができるＬｉＯＨ−ＬｉＢｒである。固体マトリックスはさらに、ＭｇＯの粒子などの粒子マトリックスまたは本開示の他のマトリックス化合物を含んでもよい。一実施形態では、アノードは、断続的な電気分解電極、またはニッケルマット電極などの多孔質電極などの水素散布またはバブリング電極を含む。一実施形態では、電極と電解質の少なくとも１つが、電解質フラッディングに抵抗する。電解質は、電解質を安定させるためにマトリックスを含んでもよい。アノードは、電解質を吸い取るための閾値を下回っている毛管力を持つ大孔径を有するマットであってもよく、そこでは、電解質は、ＭｇＯまたはＬｉ２ＴｉＯ３．などのマトリックス材料を含んでもよい。電極は、定期的にフラッディング電解質を除去するためにリンスしてもよい。動作条件は、フラッディングを防止するために変更してもよい。例えば、温度は、電解質の粘度、表面張力および毛管作用を、電極フラッディングを防止するために変更するように調整してもよい。再循環されてもよい水素流は、電極フラッディングを防止するために変更してもよい。
【０１６４】
１つの実施例において、アノード半電池（ｈａｌｆ−ｃｅｌｌ）の反応物は、Ｈ源を含む。一実施形態では、アルカリ金属イオンなどの金属イオンは、カソード・コンパートメントに移動し、カソード・コンパートメントの水素化物との水素化物交換反応を受けてもよい。アノード反応物がＬｉの源を含むところ典型的な全従来型のセル反応は、以下のように示される。
【数２５】
2014518585.tif 000032
ここで、Ｍは、水素化物を形成することができる金属又は半金属から選択される１又は幾つかの元素（混合物、金属間化合物、又は合金形態において）を意味する。これらの水素化物は、また、水素原子に吸収される（例えば、化学的に結合される）元素Ｍを意味する“Ｍ水素化物”と称する化合物により置き換えることができる。Ｍ水素化物は、以下ＭＨｍと表すことがある、ここでは、ｍはＭによって吸収または結合されるＨ原子の数である。一実施形態では、水素化物ＭｎＨｍまたはＭＨｍのＨあたりの生成自由エンタルピーは、ＬｉＨなどの触媒の水素化物のそれよりも、高い、同等、または、小さい。また、少なくとも１つのＨが触媒として働いてもよい。
【０１６５】
実施形態では、典型的な水素化物金属または半金属は下記を含む：アルカリ金属（Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）、アルカリ土類金属の（（Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ）、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、ＳｂなどのグループＩＩＩＡからの元素、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｎなどのグループＩＶＡからの元素、Ｎ、Ｐ、ＡｓなどのグループＶＡからの元素。さらなる例としては、遷移金属合金および金属間化合物ＡＢｎがあり、そこでは、Ａは安定した水素化物を形成することができる１つ以上の元素を表し、Ｂは不安定な水素化物を形成する元素である。金属間化合物の例を表５に示す。
【０１６６】
【表０５】
2014518585.tif 000033
【０１６７】
さらなる例は、金属間化合物であり、そこでは、サイトＡおよび／またはサイトＢの一部が他の元素で置換されている。例えば、ＭがＬａＮｉ５を表す場合、金属間化合物合金は、ＬａＮｉ５−ｘＡｘで表すことができ、そこでは、例えば、ＡはＡｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎおよび／またはＣｏであり、Ｌａはミッシュメタルで置換されていてもよく、希土類金属の混合物は、セリウム、ネオジムおよび非常に少量の同じシリーズの元素を３０％から７０％を含有し、残りはランタンである。他の実施形態では、リチウムは、下記などの他の触媒または触媒源によって置き換えてもよい；Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃａおよび少なくとも１つのＨ。実施形態では、アノードは、ＭＭｇＨ３（Ｍ＝アルカリ金属）などの混合水素化物を形成するＬｉ３Ｍｇ、Ｋ３Ｍｇ、Ｎａ３Ｍｇなどの合金を含んでもよい。
【０１６８】
一実施形態では、再生は、図４に示すように、３つのハーフセルを含むＣＩＨＴセルを用いて達成される。一次アノード６００とカソード６０１ハーフセルは、セパレータ６０２と有機電解質で区切られた、それぞれの、ＬｉとＣｏＯ（ＯＨ）の供給源などの標準的な反応物を含有する原理セルを含む。それぞれは、その対応した電極６０３と６０４を有する。放電原理セルの電力は、スイッチ６０６を閉じた後、負荷６０５で放散される。また、第３または再生ハーフセル６０７は、一次カソードハーフセル６０１を結びつけ、プロトン源を含む。一次カソードと再生ハーフセルは、プロトン導電体６０８で分離される。再生ハーフセルはその電極６０９を有する。原理セルの再充電中、スイッチ６１１が閉じ、スイッチ６０６が開かれた状態で、電力は、ソース６１０によって供給される。再生ハーフセル６０７は、二次アノードとして働き、一次アノード６００は、二次カソードとして働く。プロトンはＨの酸化によって形成され、再生セル６０７から一次カソード６０１に移動する。Ｌｉ＋イオンは、Ｌｉ＋イオンが二次カソード６００へ移動し、Ｌｉに還元されるに伴い、Ｈ＋イオンによってＬｉＣｏＯ２からずれて、ＣｏＯ（ＯＨ）またはＨＣｏＯ２を形成する。３槽セルの実施形態では、再充電アノードは、Ｐｔ／Ｃ（Ｈ２）などのプロトン源とプロトン伝導体を含んでもよい。その後、充電セルは、［プロトン伝導体インターフェイス／ＬｉＣｏＯ２／Ｌｉを有するＰｔ／Ｃ（Ｈ２）］でありえる。典型的なセルは下記である：［ＬｉなどのＬｉ源、またはＬｉ３ＭｇまたはＬｉＣ／オレフィンセパレーターなどのＬｉ合金、セルガードなどの有機電解質、Ｐｔ（Ｈ２）、Ｐｔ／Ｃ（Ｈ２）などのＬＰ４０／ＣｏＯ（ＯＨ）またはＨＣｏＯ２／プロトン導体／Ｈ＋供給源］。別の実施形態では、Ｐｔ／Ｃなどの水素解離触媒とナフィオンであってもよい膜セパレータを備える槽６０８を含む槽６０７に供給され、それにより、電気分解電圧が電極６０４と６０３との間に印加される間に、Ｈ原子は、槽６０１のカソード生成物材料中に拡散する。電極６０４の正の印加電圧が、電気分解時にＨがカソード材料に組み込まれる間に、Ｌｉを槽６００に移動させ、電極６０３で還元させる。別の実施形態では、セパレータ６０８は、電気的に、セルボディから単離され、電極６０９を備える。槽６０７は、水素化物などのＨ源を含む。電極６０９は、水素化物などの供給源のＨ−を酸化させてもよい。導電性は、槽６０７内の溶融共晶塩Ｈ−導電体によって増加させてもよい。電気分解は、Ｈを槽６０１に移動させ、オキシ水酸化に挿入される。
【０１６９】
一実施形態において、セルは水性電解質を含む。電解質は溶液中のアルカリ金属塩であってもよく、例としては下記である；アルカリ硫酸塩、硫酸水素塩、硝酸塩、亜硝酸塩、リン酸塩、リン酸水素、リン酸二水素、炭酸塩、炭酸水素塩、ハロゲン化物、水酸化物、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、亜臭素、過亜臭素、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、ヨウ素化物、過ヨウ素化物、クロメート、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、および他のオキシアニオン。別の好適な電解質は、約１４Ｍ  ＮａＯＨ中の約４．４Ｍ  ＮａＢＨ４などの、濃縮された塩基の水素化ホウ素ナトリウムなどのアルカリ化ホウ素である。
【０１７０】
水性または溶融水酸化物電解質を含む他の実施形態において、セルは、本開示のものなどの金属水素化物電極を備える。好適で典型的な水素化物は下記である：Ｒ−Ｎｉ、ラネーコバルト（Ｒ−Ｃｏ）ラネー銅（Ｒ−Ｃｕ）、ＣｏＨ、ＣｒＨ、ＴｉＨ２、ＦｅＨ、ＭｎＨ、ＮｉＨ、ＳｃＨ、ＶＨ、ＣｕＨ、ＺｎＨなどの遷移金属水素化物、ＬａＮｉ５Ｈ６、Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９Ｈ６、ＺｒＣｒ２Ｈ３．８、ＬａＮｉ３．５５Ｍｎ０．４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５、ＺｒＭｎ０．５Ｃｒ０．２Ｖ０．１Ｎｉ１．２およびＡｇＨ、ＣｄＨ２、ＰｄＨ、ＰｔＨ、ＮｂＨ、ＴａＨ、ＺｒＨ２、ＨｆＨ２、ＹＨ２、ＬａＨ２、ＣｅＨ２などの金属水素化物、その他の希土類水素化物。好適な水素化物のさらなる典型的な金属または半金属は下記を含む：アルカリ金属（Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）、アルカリ土類金属（Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ）、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、ＳｂなどのグループＩＩＩＡの元素、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｎなどのグループＩＶＡの元素、Ｎ、Ｐ、ＡｓなどのグループＶＡの元素、遷移金属および合金。水素化物は、金属間化合物であってもよい。さらなる例としては、金属間化合物であるＡＢｎがあり、そこでは、Ａは、安定した水素化物を形成することができる１つ以上の元素を表し、Ｂは不安定な水素化物を形成する元素である。金属間化合物の例は、表５および開示に対応するセクションに記載されている。水素化物は、下記のタイプの少なくとも１つであってよい；ＡＢ５タイプ、そこでは、Ａはランタン、セリウム、ネオジム、プラセオジムの希土類元素混合物であり、Ｂはニッケル、コバルト、マンガンおよび／またはアルミニウムである；ＡＢ２タイプ、そこでは、Ａはチタンおよび／またはバナジウムであり、Ｂはクロム、コバルト、鉄で修飾されたジルコニウムまたはニッケルであり、および／またはマンガンである。一実施形態では、アノード材料は、可逆的に水素化金属化合物の混合物を形成する役割を果たしている。典型的な化合物は、ＬａＮｉ５及びＬａＮｉ３．６Ｍｎ０．４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７である。金属水素化物Ｒ−Ｎｉの典型的なアノード反応は次の通りである。
Ｒ−ＮｉＨｘ＋ＯＨ−  →  Ｒ−ＮｉＨｘ−１＋Ｈ２Ｏ＋ｅ−            （９０）
実施例において、ニッケル水素化物は、アノードのような半電池反応物として機能するかもしれない。それは、水素化されるニッケルカソードを用いて水溶液電気分解によって形成されるかもしれない。電極は、ＫＯＨ又はＫ２ＣＯ３のような塩基性のものであるかもしれず、アノードはまた、ニッケルであるかもしれない。カソードは、ニッケルオキシハイドライド（ｎｉｃｋｅｌｏｘｙｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）（ＮｉＯＯＨ）のような金属酸化物のような水と反応するかもしれない酸化剤を含むかもしれない。一実施形態では、ニッケル水素化物は、アノードなどのハーフセル反応物として働いてもよい。これは、水素化されているニッケルカソードを用いて、水性電解質によって形成してもよい。電解質は、ＫＯＨまたはＫ２ＣＯ３などの塩基物であってもよく、また、アノードは、ニッケルであってもよい。カソードは、オキシ水酸化ニッケル（ＮｉＯＯＨ）などの金属酸化物などの、水と反応し得る酸化剤を含んでもよい。
典型的なカソード反応は次の通りである。
ＮｉＯ（ＯＨ）＋Ｈ２Ｏ＋ｅ−  →  Ｎｉ（ＯＨ）２＋ＯＨ−          （９１）
ハイドリノは、アノードにおいて形成されるＨ２Ｏ触媒によって形成されるかもしれない。セルは、ＫＯＨのようなアルカリ水酸化物のような電解質を含んでよく、更に、親水性のポリオレフィンのようなスペーサを含んでよい。典型的なセルは、［Ｒ−Ｎｉ、ラネーコバルト（Ｒ−Ｃｏ）、ラネー銅（Ｒ−Ｃｕ）、ＬａＮｉ５Ｈ６、Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９Ｈ６、ＺｒＣｒ２Ｈ３．８、ＬａＮｉ３．５５Ｍｎ０．４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５、ＺｒＭｎ０．５Ｃｒ０．２Ｖ０．１Ｎｉ１．２、ＣｏＨ、ＣｒＨ、ＦｅＨ、ＭｎＨ、ＮｉＨ、ＳｃＨ、ＶＨ、ＣｕＨ、ＺｎＨ、ＡｇＨ／ポリオレフィンＫＯＨ（ａｑ）、ＮａＯＨ（ａｑ）、又はＬｉＯＨ（ａｑ）／ＮｉＯ（ＯＨ）］である。追加的な好適な酸化剤は、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。更に、典型的な好適なオキシ水酸化物は、ベークウェルアイト（ｂｒａｃｅｗｅｌｌｉｔｅ）（ＣｒＯ（ＯＨ））、ダイアスポア（ｄｉａｓｐｏｒｅ）（ＡｌＯ（ＯＨ））、ＳｃＯ（ＯＨ）、ＹＯ（ＯＨ）、ＶＯ（ＯＨ）、ゲータイト（ｇｏｅｔｈｉｔｅ）（α−Ｆｅ３＋Ｏ（ＯＨ））、グラウト鉱（ｇｒｏｕｔｉｔｅ）（Ｍｎ３＋Ｏ（ＯＨ））、グヤナ鉱（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）、ツムガライト（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）、無名の（ｕｎｎａｍｅｄ）（Ｎｄ−イットロ重石華（ｙｔｔｒｏｔｕｎｇｓｔｉｔｅ）のアナログ−（Ｃｅ））（（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）の群から少なくとも１つである。一般に、酸化剤は、ＭｘＯｙＨｚであってよく、ここで、ｘ、ｙ、ｚは整数で、Ｍは、遷移、内部遷移、又は希土類金属のような金属であり、金属水酸化物のようなものである。他の実施例において、他の水素化カルコゲニド又はカルコゲ���ドは、オキシ水酸化物を置換してもよい。セルは、充電により再生されてよく、或いは、Ｒ−Ｎｉのような金属水素化物を再水素化することのような化学的な処理によって再生されてよい。
【０１７１】
電解質は、約６．５Ｍから飽和までの濃度範囲で、ＭＯＨ（Ｍ＝アルカリ）などの濃縮された塩基を含んでもよい。正極活物質は、オキシ水酸化ニッケルに充電される水酸化ニッケルを含んでよい。あるいは、それは、別のオキシ水酸化物、酸化物、水酸化物、または、ＣＢ、ＰｔＣ、またはＰｄＣなどの炭素、またはＴｉＣなどの炭化物、ＴｉＢ２などのホウ化物、またはＴｉＣＮなどのカルボニトリルであってもよい。水酸化ニッケルなどのカソードは、酸化コバルトと、ニッケル発泡体骨格などの電流コレクタからなる導電ネットワークを有していてもよいが、交互に、ニッケル繊維マトリックスであってもよいし、ニッケルフィラメント繊維を焼結することで生産してもよい。
【０１７２】
負極における活物質は、水素を貯蔵可能な合金であるかもしれず、ＡＢ５（ＬａＣｅＰｒＮｄＮｉＣｏＭｎＡｌ）又はＡＢ２（ＶＴｉＺｒＮｉＣｒＣｏＭｎＡｌＳｎ）タイプであるかもしれず，ここで、「ＡＢｘ」は、Ａタイプの要素（ＬａＣｅＰｒＮｄ又はＴｉＺｒ）対Ｂタイプの要素（ＶＮｉＣｒＣｏＭｎＡｌＳｎ）の比率を意味する。妥当な水素化物アノードは、本分野の当業者に知られるニッケル−金属水素化物電池のような金属水素化物電池において使用されるそれらである。典型的な妥当な水素化物アノードは、Ｒ−Ｎｉ，ＬａＮｉ５Ｈ６，Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９Ｈ６，ＺｒＣｒ２Ｈ３．８，ＬａＮｉ３．５５Ｍｎ０．４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５，ＺｒＭｎ０．５Ｃｒ０．２Ｖ０．１Ｎｉ１．２，及び他の水素貯蔵可能な合金の群の水素化物を含み、ＡＢ５（ＬａＣｅＰｒＮｄＮｉＣｏＭｎＡｌ）又はＡＢ２（ＶＴｉＺｒＮｉＣｒＣｏＭｎＡｌＳｎ）タイプであり，ここで、「ＡＢｘ」は、Ａタイプ要素（ＬａＣｅＰｒＮｄ又はＴｉＺｒ）とＢタイプ要素（ＶＮｉＣｒＣｏＭｎＡｌＳｎ）との比を意味すものの１つのようなものを含む。他の実施例において、水素化物アノードは、ＭｍＮｉ３．５Ｃｏ０．７Ａｌ０．８のようなＭｍＮｉ５（Ｍｍ＝ミッシュメタル），ＡＢ５−タイプ：ＭｍＮｉ３．２Ｃｏ１．０Ｍｎ０．６Ａｌ０．１１Ｍｏ０．０９（Ｍｍ＝ミッシュメタル：２５ｗｔ％Ｌａ，５０ｗｔ％Ｃｅ，７ｗｔ％Ｐｒ，１８ｗｔ％Ｎｄ），Ｌａ１−ｙＲｙＮｉ５−ｘＭｘ，ＡＢ２−タイプ：Ｔｉ０．５１Ｚｒ０．４９Ｖ０．７０Ｎｉ１．１８Ｃｒ０．１２合金，Ｍｇ１．９Ａｌ０．１Ｎｉ０．８Ｃｏ０．１Ｍｎ０．１  ａｌｌｏｙのようなマグネシウム−ベ−ス合金，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，ＴｉＦｅ，ＴｉＣｏ，及びＴｉＮｉのようなＡＢ化合物，ＡＢｎ化合物（ｎ＝５，２，又は１），ＡＢ３−４化合物，及びＡＢｘ（Ａ＝Ｌａ，Ｃｅ，Ｍｎ，Ｍｇ；Ｂ＝Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ａｌ）のうちの少なくとも１つを含む。他の妥当な水素化物は、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である。何れかの場合、材料は、大抵の材料が熱力学的に酸化物としてより安定なところ、セル内で侵食環境内で、水素貯蔵合金がオペレーションできるような複雑な微細構造を持つかもしれない。妥当な金属水素化物材料は、導電性があり、銅製それ又はニッケルフォーム基板又はパーフォレイテッド（ｐｅｒｆｏｒａｔｅｄ）又はエクスパンドニッケルでできたそれのような集電体に適用されるかもしれない。
【０１７３】
実施形態においては、水性溶媒は、Ｈ２Ｏ、Ｄ２Ｏ、Ｔ２Ｏまたは水混合物および同位体混合物を含んでよい。一実施形態では、温度は、ハイドリノ反応の速度を制御し、その結果、ＣＩＨＴセルの電力を制御するために制御される。好適な温度範囲は、約周囲温度から１００℃である。温度は、圧力が生成され、沸騰が抑制されるように、セルを封止することによって、１００℃以上程度に維持してもよい。
【０１７４】
１つの実施例において、ＯＨ及びＨ２Ｏ触媒の少なくとも１つが、Ｈの源又はＨの存在下でＯＨ−の酸化からアノードで形成される。妥当なアノード半電池反応物は水素化物である。実施例において、アノードは、ＢａＲｅＨ９，Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９Ｈ６，ＬａＮｉ５Ｈ６又はＬａＮｉ５Ｈ（本開示において，ＬａＮｉ５Ｈは、ＬａＮｉ５の水素化物と定義され、ＬａＮｉ５Ｈ６更に他の化学量論比のものも含むかもしれず，及び、同じことが本開示の他の水素化物に当てはまることろ、提示されるもの以外の他の化学量論比のものも本開示の範囲内にある），ＺｒＣｒ２Ｈ３．８，ＬａＮｉ３．５５Ｍｎ０．４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５，ＺｒＭｎ０．５Ｃｒ０．２Ｖ０．１Ｎｉ１．２，ＦｅＴｉＨ１．７，ＴｉＦｅＨ２，及びＭｇＮｉＨ４のような金属合金水素化物のような金属水素化物のような水素貯蔵材料を含んでよい。ＬａＮｉ５Ｈ６，Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９Ｈ６，ＺｒＣｒ２Ｈ３．８，ＬａＮｉ３．５５Ｍｎ０．４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５，又はＺｒＭｎ０．５Ｃｒ０．２Ｖ０．１Ｎｉ１．２を含む実施例において、アノード又は類似のアノード及びＫＯＨ又はＮａＯＨ電解質、ＬｉＯＨは、電解質に加えられ、如何なる酸化物コーティングも不動態化して、Ｈ２を取り、ＬａＮｉ５Ｈ６，Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９Ｈ６，ＺｒＣｒ２Ｈ３．８，ＬａＮｉ３．５５Ｍｎ０．４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５，又はＺｒＭｎ０．５Ｃｒ０．２Ｖ０．１Ｎｉ１．２を水素化又は再水素化することを容易ならしめる。典型的なセルは、［ＢａＲｅＨ９，ＬａＮｉ５Ｈ６，Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９Ｈ６，ＺｒＣｒ２Ｈ３．８，ＬａＮｉ３．５５Ｍｎ０．４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５，ＺｒＭｎ０．５Ｃｒ０．２Ｖ０．１Ｎｉ１．２，ＦｅＴｉＨ１．７，ＴｉＦｅＨ２，及びＭｇＮｉＨ４／ＭＯＨ（飽和水溶液）（Ｍ＝アルカリ）／カーボン，ＰｄＣ，ＰｔＣ，オキシ水酸化物，炭化物，又はホウ化物］及び［ＬａＮｉ５Ｈ６，Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９Ｈ６，ＺｒＣｒ２Ｈ３．８，ＬａＮｉ３．５５Ｍｎ０．４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５，又はＺｒＭｎ０．５Ｃｒ０．２Ｖ０．１Ｎｉ１．２／ＫＯＨ（飽和水溶液）ＥｕＢｒ２又はＥｕＢｒ３／ＣＢ］である。
【０１７５】
１つの実施例において、セルは、ＬａＮｉ５Ｈ６，ＭｍＮｉ３．５Ｃｏ０．７Ａｌ０．８Ｈ６，（ＬａＮｄ）（ＮｉＣｏＳｉ）５Ｈ４，ＴｉＭｎ２，及び（Ｔｉ，Ｚｒ）（Ｖ，Ｎｉ）２の少なくとも１つのような金属水素化物アノード及びＫＯＨ（１Ｍから飽和濃度迄）のような水性電解質を含み、ここで、セルは更にアノードでのように固体電解質を含んでよい。好適な固体電解質は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド五水和物（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ  ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ  ｐｅｎｔａｈｙｄｒａｔｅ）（ＴＭＡＨ５）（ＣＨ３）４ＮＯＨ．５Ｈ２Ｏである。カソードは、空気やＯ２のような酸素の源及び蒸気カーボン（ｓｔｅａｍ  ｃａｒｂｏｎ（ＳＣ））のようなカーボンのような酸素還元触媒を含んでよい。典型的なセルは、［ＬａＮｉ５Ｈ６，ＭｍＮｉ３．５Ｃｏ０．７Ａｌ０．８Ｈ６，（ＬａＮｄ）（ＮｉＣｏＳｉ）５Ｈ４，ＴｉＭｎ２，及び（Ｔｉ，Ｚｒ）（Ｖ，Ｎｉ）２ＴＭＡＨ５の少なくとも１つ／ＫＯＨ（飽和水溶液）／ＳＣ＋空気］である。
【０１７６】
ＯＨ−またはＨ２Ｏへの（複数の）反応物の還元反応の中間体として形成されるＯＨは、ハイドリノを形成するための、触媒またはＯＨまたはＨ２Ｏなどの触媒源として働いてもよい。一実施形態では、水性ＭＯＨまたはＭ２ＣＯ３電解質（Ｍ＝アルカリ）などのアルカリ電解質を含むセルの酸化剤は、下記の少なくとも１つなどの酸素源を含む：酸素を含む化合物、酸素含有導電性ポリマー、炭素、Ｏ２、空気などの導電マトリックスに加える酸素含有化合物またはポリマー、蒸気処理カーボンなどの酸化炭素。酸素の還元反応は、過酸化水素イオン、超酸化物イオン、ヒドロラジカル、Ｏ２−、Ｏ２２−、ＨＯＯＨ、ＨＯＯ−、ＯＨおよびＯＨ−などの少なくともＯ、おそらくＨを含んでもよい還元酸素化合物やラジカルを形成してもよい。一実施形態において、セルは、カソードからアノードへの酸素の移動を防止または遅延させ、ＯＨ−などの移動イオンへの透過性をもつセパレータをさらに備える。セパレータは、また、アノードハーフセルコンパートメント内に形成されるＺｎ（ＯＨ）４２−、Ｓｎ（ＯＨ）４２−、Ｓｎ（ＯＨ）６２−、Ｓｂ（ＯＨ）４−、Ｐｂ（ＯＨ）４２−、Ｃｒ（ＯＨ）４−およびＡｌ（ＯＨ）４−などの酸化物または水酸化物がカソード・コンパートメントへ移動することを抑制または防いでもよい。一実施形態では、アノードは、Ｒ−Ｎｉ、ＬａＮｉ５Ｈ６、Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９Ｈ６、ＺｒＣｒ２Ｈ３．８、ＬａＮｉ３．５５Ｍｎ０．４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５またはＺｒＭｎ０．５Ｃｒ０．２Ｖ０．１Ｎｉ１．２またはＨ２ガスなどの水素化物などのＨ源およびＰｔ／Ｃなどの解離子を含む。Ｒ−Ｎｉ、ラネーコバルト（Ｒ−Ｃｏ）などのラネー金属、ラネー銅（Ｒ−Ｃｕ）、他の金属、金属酸化物、合金、または化合物を含んでいてもよい活性化剤を含んだＲ−Ｎｉの他の形態を含む本実施形態や本開示の他の実施形態は、さらなる実施形態を含むようにＲ−Ｎｉを代用してもよい。典型的なセルは下記を含む；金属水素化物Ｍ’Ｈｘ（Ｍ’＝金属またはＲ−ＮｉやＬａＮｉ５などの合金）、Ｃ（Ｏ２）ｘ−１を与えるＯ２を放出する炭素Ｃ（Ｏ２）ｘに吸収される炭素カソードまたは酸素などのカソードでのＯ２ガスや空気などの酸素カソード。式（９４）と同様の実施形態においては、水および酸素の少なくとも１つが、カソードのＯＨ−、ＨおよびＨ２の少なくとも１つに還元される。
対応する典型的な反応は次の通りである。
アノード
Ｍ’Ｈｘ＋ＯＨ−  →  Ｍ’Ｈｘ−１＋Ｈ２Ｏ＋ｅ−                    （９２）
ここで、ＯＨは、中間体として形成され、ハイドリノを形成するように触媒として機能するかもしれない。或いは、Ｈ２Ｏは、触媒として機能するように形成されるかもしれない。
カソード
１／２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−  →  ２ＯＨ−                          （９３）
その代わりとして、カソード反応は、正極で、水単独が含まれる。
Ｈ２Ｏ＋ｅ−  →  １／２Ｈ２＋ＯＨ−                            （９４）
反応式（９４）を実行するカソードは、水還元触媒および、任意には、カーボンなどの導電性のマトリックスと混合されるポリアニリン、ポリチオフェン、ポリアセチレンなどの導電性をもつ、支持された金属、ゼオライトおよびポリマーなどのＯ２還元（式（９３））触媒である。好適なＨ２Ｏ還元触媒は、効率的に、アルカリ溶液などの溶液中で、Ｈ２Ｏを還元する。典型的な触媒は、下記の群のものである；Ｎｉ、多孔質のＮｉ、焼結ニッケル粉末、Ｎｉ−Ｎｉ（ＯＨ）２、Ｒ−Ｎｉ、Ｆｅ、遷移金属の金属間化合物、Ｈｆ２Ｆｅ、Ｚｒ−Ｐｔ、Ｎｂ−Ｐｄ（Ｉ）、Ｐｄ−Ｔａ、Ｎｂ−Ｐｄ（ＩＩ）、Ｔｉ−Ｐｔ、ナノ結晶ＮｉｘＭｏ１−ｘ（ｘ＝０．６、０．８５原子％）、ＭｍＮｉ３．６Ｃｏ０．７５Ｍｎ０．４２Ａｌ０．２７などのＮｉ−Ｍｏ、Ｍｍ合金、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｍｏ合金（６４：２４：１２）（重量％）、Ｎｉ−Ｓ合金、Ｎｉ−Ｓ−Ｍｎ合金。電解質は、トリス（エチレンジアミン）Ｃｏ（ＩＩＩ）塩化物錯体とＮａ２ＭｏＯ４またはＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）と鉄などのイオン活性化剤の各または組み合わせなどの活性化剤を含んでもよい。典型的なセルは下記である：［Ｍ／ＫＯＨ（飽和水溶液）／水還元触媒とできるならＯ２還元触媒］；Ｍ＝合金またはＺｎ、Ｓｎ、Ｃｏ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｗ、Ｍｏ、Ｐｂ、Ｇｅなどの金属；水還元触媒遷移と可能ならＯ２還元触媒＝Ｐｔ／Ｔｉ、Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３、蒸気炭素、ペロブスカイト、Ｎｉ、多孔質Ｎｉ、焼結Ｎｉ粉末、Ｎｉ−Ｎｉ（ＯＨ）２、Ｒ−Ｎｉ、Ｆｅ、遷移金属の金属間化合物、Ｈｆ２Ｆｅ、Ｚｒ−Ｐｔ、Ｎｂ−Ｐｄ（Ｉ）、Ｐｄ−Ｔａ、Ｎｂ−Ｐｄ（ＩＩ）、Ｔｉ−Ｐｔ、ナノ結晶ＮｉｘＭｏ１−ｘ（ｘ＝０．６、０．８５原子％）、ＭｍＮｉ３．６Ｃｏ０．７５Ｍｎ０．４２Ａｌ０．２７などのＮｉ−Ｍｏ、Ｍｍ合金、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｍｏ合金（６４：２４：１２）（重量％）、Ｎｉ−Ｓ合金、Ｎｉ−Ｓ−Ｍｎ合金の少なくとも１つ。
【０１７７】
一実施形態において、カソードは、酸化物、水酸化物、酸素ガス、または空気などの酸素源を含む。供給源からの酸素は、Ｏを含む負イオンを形成するために水溶液中のカソードで還元され、Ｈを含んでいてもよい。酸素の還元反応は、過酸化水素イオン、超酸化物イオン、ヒドロラジカル、Ｏ２−、Ｏ２２−、ＨＯＯＨ、ＨＯＯ−、ＯＨおよびＯＨ−などの少なくともＯ、おそらくＨを含んでもよい還元酸素化合物やラジカルを形成してもよい。一実施形態では、アノードで形成されるこれらの化学種または生成物種の少なくとも１つが、触媒を含んでもよい。触媒反応はＯＯＨ−のＯＨと金属酸化物への酸化をともなってもよく、そこでは、ＯＯＨ−は触媒源として働く。
典型的な金属Ｍの反応は次の通りである。
カソード
Ｏ２＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−  →  ＯＯＨ−＋ＯＨ−                        （９５）
アノード：
Ｍ＋ＯＯＨ−  →  ＭＯ＋ＯＨ＋ｅ−                              （９６）
ＭＨ又はＭＯＨ  ＋ＯＯＨ−  →  Ｍ又はＭＯ  ＋ＨＯＯＨ＋ｅ−    （９７）
ここで、ＯＯＨ−及び可能性のあるＯ２２−、そして、ＨＯＯＨの少なくとも１つは、ＯＨ及びＨ２Ｏの少なくとも１つのような触媒の源として機能する。ＯＯＨ−は、また、酸素を形成する及びＢＡＳＥのような固体電解質を更に含むかもしれない、水酸化物のカソード又はアノード反応物を含むセルにおいて触媒の源として機能するかもしれない。触媒は、Ｈ２Ｏであってよい。典型的なセルは、［Ｎａ／ＢＡＳＥ／ＮａＯＨ］であり、超酸化物、過酸化物、及び酸化物を含む典型的な反応は次の通りである。
Ｎａ＋２ＮａＯＨ  →  ＮａＯ２＋２ＮａＨ  →
ＮａＯＯＨ＋２Ｎａ  →  Ｎａ２Ｏ＋ＮａＯＨ＋１／２Ｈ２      （９８）
２Ｎａ＋２ＮａＯＨ  →  Ｎａ２Ｏ２＋２ＮａＨ  →
ＮａＯＯＨ＋２Ｎａ＋ＮａＨ                                （９９）
２ＮａＯＨ  →  ＮａＯＯＨ＋ＮａＨ  →  Ｎａ２Ｏ＋Ｈ２Ｏ      （１００）
後者の反応において、Ｈ２Ｏは、Ｎａと反応するかもしれない。Ｎａ２Ｏ及びＯＨを形成するような反応をするＮａＯＯＨ（Ｍ＝アルカリ）のような中間体ＭＯＯＨを形成する反応は、供給された水素を含むかもしれない。典型的なセルは、［Ｎｉ（約１から１．５ａｔｍの範囲内のようなＨ２）ＮａＯＨ／ＢＡＳＥ／ＮａＣｌ−ＮｉＣｌ２又はＮａＣｌ−ＭｎＣｌ２又はＬｉＣｌ−ＢａＣｌ２］及び）［Ｎｉ（Ｈ２）Ｎａ２Ｏ及びＮａＯＨの少なくとも１つ／ＢＡＳＥ／ＮａＣｌ−ＮｉＣｌ２又はＮａＣｌ−ＭｎＣｌ２又はＬｉＣｌ−ＢａＣｌ２］、これは以下のような反応を経由してハイドリノを形成することにより電気的なパワーを生成するかもしれない。
カソード：
２Ｎａ＋＋２ｅ−＋Ｍ’Ｘ２  →  ２ＮａＣｌ＋Ｍ’                （１０１）
アノード：
１／２Ｈ２＋３ＮａＯＨ  →  ＮａＯＯＨ＋ＮａＨ＋Ｈ２Ｏ＋Ｎａ＋＋ｅ−
（１０２）
ＮａＯＯＨ＋ＮａＨ  →  Ｎａ２Ｏ＋Ｈ２Ｏ                      （１０３）
Ｎａ２Ｏ＋ＮａＯＨ  →  ＮａＯＯＨ＋２Ｎａ＋＋２ｅ−            （１０４）
ここで、Ｍ’は金属、Ｘはハライド、他のアルカリ金属は、Ｎａを置換するかもしれない。ＮａＨ又はＯＯＨ−は触媒の源として機能するかもしれない。又は、ＯＨは、中間体として形成され、触媒として機能するかもしれない。
【０１７８】
一実施形態では、酸素源は、少なくとも１つの他の元素に結合したＯを含む化合物を含んでもよい。酸素の好適な供給源には、ＣＯ２、ＮＯ２、ＮＯ、Ｎ２ＯおよびＳＯ２の少なくとも１つがある。典型的なセルは、［Ｎｉ（Ｈ２）／ＭＯＨ−ＭＸ／Ｎｉ＋ＣＯ２，ＮＯ２，ＮＯ，Ｎ２Ｏ，又はＳＯ２］（Ｍ＝アルカリ、Ｘ＝ハロゲン）である。
【０１７９】
一実施形態においては、電解質は、アルカリ炭酸塩などの塩を含むまたは、追加的に含む。電気分解の間、ペルオキシ種は、ハイドリノを形成するための触媒源または触媒として働くＯＯＨ−、ＯＨまたはＨ２Ｏの供給源となりうるペルオキソ炭酸またはアルカリ過炭酸塩として形成してもよい。典型的なセルは、［Ｚｎ，Ｓｎ，Ｃｏ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｗ，Ｍｏ，Ｐｂ，Ｇｅ／ＫＯＨ（飽和水溶液）＋Ｋ２ＣＯ３／カーボン＋空気］及び［Ｚｎ，Ｓｎ，Ｃｏ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｗ，Ｍｏ，Ｐｂ，Ｇｅ／ＫＯＨ（飽和水溶液）＋Ｋ２ＣＯ３／Ｎｉ粉末＋カーボン（５０／５０ｗｔ％）＋空気］である。
【０１８０】
実施例において、蒸気活性化カーボンのようなマトリクスは、Ｋ２ＣＯ３のような対応するカルボン酸塩を形成するようにＫＯＨのような水酸化物のような触媒と反応するカルボン酸塩の群のような酸素の源を含む。
例えば、カルボン酸塩の群からのＣＯ２は次の式のように反応するかもしれない。
２ＫＯＨ＋ＣＯ２  →  Ｋ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ                      （１０５）
ここで、ＯＨは酸化され、ＣＯ２が還元される。プロセスは、ハイドリノを形成するメカニズムを含むかもしれない。活性化されたカーボンを含むＰｔＣ及び活性化されたカーボンは、ハイドリノを形成するようにこのように反応するかもしれない。同様に、Ｒ−Ｎｉは、ＯＨ−の酸化を含むＨ２Ｏ及びＡｌ２Ｏ３を形成するようにＯＨ−と反応し、ハイドリノを形成する直接のメカニズムを提供する。このようにして、ハイドリノは、直接反応によりＲ−Ｎｉアノード又はカーボンカソードで形成されるかもしれない。
【０１８１】
一実施形態は、Ｈ２ガスおよびＯ２ガスなどの空気など水素ガスや酸素源などの水素源を有する燃料セルを備える。Ｈ２およびＯ２の少なくとも１つが、水の電気分解によって生成してもよい。電気分解用電気は、電気分解セルから直接に供給されるガスによって駆動するＣＩＨＴセルによって供給されてもよい。電気分解は、さらに、カソードおよびアノードの各々に精製されたガスを供給するためのＨ２およびＯ２のガスセパレータを含んでもよい。水素はアノードハーフセルに供給されてもよく、酸素はカソードハーフセルに供給されてもよい。アノードは、Ｈ２酸化触媒を含んでもよく、Ｐｔ／Ｃ、Ｉｒ／Ｃ、Ｒｕ／Ｃ、Ｐｄ／ＣなどＨ２解離子や本開示の他のものを含んでもよい。カソードは、本開示のそれのようなＯ２還元触媒を含んでもよい。セルは、ハイドリノを形成し、水を形成するための水素と酸素の反応からのものを超える電気エネルギーなどのエネルギーを生成する触媒として働くＯＨを形成する化学種を生成する。
【０１８２】
一実施形態では、カソードでのＯ２または空気の還元反応を含むセルは、ＬａＮｉ５Ｈ６アノードなどのＰｂ、Ｉｎ、Ｈｇ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｄまたは水素化物などのＨ２の漸進的な変化に耐性があるアノードを備える。アノード金属Ｍは、電解液中に少なくとも部分的に可溶性であるＭ（ＯＨ）４２−などの錯体やイオンを形成してもよく、それにより、アノード反応が進行し、酸化被膜などのコーティングによって妨げられないようにする。アノードはまた、Ｌｉ、ＭｇまたはＡｌなどの他の多くの活性金属を含んでもよく、そこでは、阻害剤は、水性電解質との直接的な反応を防止するために使用してもよく、また、有機電解質またはイオン性液体などの非水電解質を使用してもよい。Ｌｉなどのアノードに好適なイオン性液体電解質は、１−メチル−３−オクチルイミダゾリウム  ビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミド、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  ビス（ペンタフルオロエチルスルホニル）アミド、および１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  ビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミドである。アノードは、電気分解によって水溶液中で再生してもよく、そこでは、Ｐｂ、ＨｇまたはＣｄは、Ｈ２の漸進的な変化を抑制するために添加してもよい。Ａｌ、ＭｇおよびＬｉなどの高負極電位を有する金属が、非プロトン性有機電解質を有するアノードとして使用することができる。
【０１８３】
一実施形態では、Ｏ２の還元は、２つの電子を伴う過酸化経路を介し進行する。過酸化経路を支持する好適なカソードは下記である：グラファイト、他のほとんどの炭素、ニッケルまたはコバルトなどの金属に覆われた金、酸化物、いくつかの遷移金属大員環および遷移金属酸化物。二酸化マンガンなどのマンガン酸化物が、酸素還元触媒として働いてもよい。また、酸素は、４つの電子によって、ＯＨ−またはＨ２Ｏに、直接的に還元されてもよい。この経路は、下記のものに優勢である；白金、白金族金属などの貴金属、ペロブスカイトまたはパイロクロア構造を有するいくつかの遷移金属酸化物、鉄フタロシアニンなどのいくつかの遷移金属大員環、および銀。一実施形態では、カソードはＬｉＯＨ、ＮａＯＨ、またはＫＯＨなどの水性または溶融アルカリ水酸化物などのアルカリ電解質による腐食に耐性がある。好適なカソードは、ＮｉおよびＣｕである。
【０１８４】
電極は、酸素還元と漸進的な変化のための複合電極を含んでもよい。後者は、再生のために使用してもよい。電極は、酸素還元と漸進的な変化が可能な二官能性であってもよく、そこでは、活性は、対応する別個の触媒層によって提供される、または電極触媒は二官能性であってもよい。電極とセル設計は、ＦｅまたはＺｎ−空気セルなどの金属−空気セルの当業者には知られているものまたは当業者には知られている好適な修飾であってもよい。好適な電極構造は、電流コレクタ、カーボンおよびバインダーを含むガス拡散層および二官能性触媒である活性層を備える。あるいは、電極は、電流コレクタの一方の側にＯ２還元層を、他の側にＯ２漸進的変化層を含んでもよい。前者は、酸素源と接触する外側ガス拡散層と、電流コレクタと接触する多孔質疎水性触媒層を含んでよく、一方、後者は、一方側に電解質と接触する多孔質親水性触媒層を、他の側に電流コレクタを含んでよい。
【０１８５】
源からの酸素を還元する触媒として機能するかもしれない妥当なペロブスカイトタイプの酸化物は、一般式ＡＢＯ３を持つかもしれず、そのような置換されるペロブスカイトは、一般式Ａ１−ｘＡ’ｘＢ１−ｙＢ’ｙＯ３を持つことができる。Ａは、Ｌａ、Ｎｄであるかもしれない。Ａ’は、ストロンチウム、バリウム、カルシウムであるかもしれず、Ｂは、ニッケル、コバルト、マンガン、ルテニウムであるかもしれない。カソードで、酸素を還元するための他の妥当な触媒は、金属酸化物をドープしたＬａ０．６Ｃａ０．４ＣｏＯ３、ＭＮｉＯ２（Ｍ＝アルカリ）、ＭＭ’Ｏ２（Ｍ＝アルカリ、Ｍ’＝遷移金属、Ｌａ１−ｘＣａｘＣｏＯ３、Ｌａ１−ｘＳｒｘＣｏＯ３（０≦ｘ≦０．５），又はＬａ０．８Ｓｒ０．２Ｃｏ１−ｙＢｙＯ３（Ｂ＝Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｕ，ｏｒＣｒ；０≦ｙ≦０．３），Ｌａ０．５Ｓｒ０．５ＣｏＯ３，ＬａＮｉＯ３，ＬａＦｅｘＮｉ１−ｘＯ３，置換されたＬａＣｏＯ３，Ｌａ１−ｘＣａｘＭＯ３，Ｌａ０．８Ｃａ０．２ＭｎＯ３，Ｌａ１−ｘＡ’ｘＣｏ１−ｙＢ’ｙＯ３（Ａ’＝Ｃａ；Ｂ’＝Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ），Ｌａ０．６Ｃａ０．４Ｃｏ０．８Ｆｅ０．２Ｏ３，Ｌａ１−ｘＡ’ｘＦｅ１−ｙＢ’ｙＯ３（Ａ’＝Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｌａ；Ｂ’＝Ｍｎ），Ｌａ０．８Ｓｒ０．２Ｆｅ１−ｙＭｎｙＯ３，及びＭｎに基づくペロブスカイト型酸化物及びある遷移金属又はランタノイド，又はＣｏ３Ｏ４又はＮｉＣｏ２Ｏ４のようなスピネル，Ｐｂ２Ｒｕ２Ｐｂ１−ｘＯ１−ｙ又はＰｂ２Ｒｕ２Ｏ６．５のようなパイロクロア（ｐｙｒｏｃｈｌｏｒｅ），Ｎａ０．８Ｐｔ３Ｏ４のような他の酸化物，コバルトポルフィリン（ｃｏｌｂａｌｔ  ｐｏｒｐｈｙｒｉｎ）のような有機金属化合物，又はＣｏ添加剤で熱分解された大員環のしょうなペロブスカイトタイプの触媒である。妥当なパイロクロアタイプの酸化物は、Ｐｂ２Ｉｒ２Ｏ７−ｙ，ＰｂＢｉＲｕ２Ｏ７−ｙ，Ｐｂ２（ＰｂｘＩｒ２−ｘ）Ｏ７−δ，及びＮｄ３ＩｒＯ７のような、一般式Ａ２Ｂ２Ｏ７又はＡ２Ｂ２−ｘＡｘＯ７−ｙ（Ａ＝Ｐｂ／Ｂｉ，Ｂ＝Ｒｕ／Ｉｒ）を持つ。妥当なスピネルは、ニッケル・コバルト酸化物，純粋な又はリチウムドープした酸化コバルト（Ｃｏ３Ｏ４），ＭｘＣＯ３−ｘＯ４（Ｍ＝Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ酸素還元）及び（Ｍ＝Ｃｏ，Ｌｉ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｍｎ酸素発生）というタイプの輝コバルト鉱（ｃｏｂａｌｔｉｔｅ）のスピネルである。酸素還元触媒は、ニッケル、Ｒ−Ｎｉ、銀、Ａｇ−Ａｌ２Ｏ３のようなＡｇ−支持体、Ｐｔ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、又はＲｕのような貴金属、ＮｉＣｏ２Ｏ４のようなニッケル・コバルト酸化物、及びＣｕＣｏ２Ｏ４のような銅・コバルト酸化物である。酸素還元又は発生触媒は、カーボンブラック、グラファイトカーボン、ケッチェンブラック（Ｋｅｔｊｅｎ  ｂｌａｃｋ）、又は黒鉛化バルカンＸＣ７２（ｇｒａｐｈｉｔｉｚｅｄ  Ｖｕｌｃａｎ  ＸＣ  ７２）のようなカーボンのような導電性の支持体を更に含むかもしれない。典型的なセルは、［Ｚｎ，Ｓｎ，Ｃｏ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｗ，Ｍｏ，Ｐｂ，Ｇｅ／ＫＯＨ（飽和水溶液）／空気＋カーボン＋金属酸化物でドープされたＬａ０．６Ｃａ０．４ＣｏＯ３のようなペロブスカイト型の触媒であるＯ２還元触媒，Ｌａ１−ｘＣａｘＣｏＯ３，Ｌａ１−ｘＳｒｘＣｏＯ３（０≦ｘ≦０．５），又はＬａ０．８Ｓｒ０．２Ｃｏ１−ｙＢｙＯ３（Ｂ＝Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｕ，ｏｒＣｒ；０≦ｙ≦０．３），又はＣｏ３Ｏ４又はＮｉＣｏ２Ｏ４のようなスピネル，Ｐｂ２Ｒｕ２Ｐｂ１−ｘＯ１−ｙ又はＰｂ２Ｒｕ２Ｏ６．５のようなパイロクロア（ｐｙｒｏｃｈｌｏｒｅ），Ｎａ０．８Ｐｔ３Ｏ４のような他の酸化物，又はＣｏ添加剤で熱分解された大員環］である。別の実施例において、カソードは水還元触媒を含む。
【０１８６】
カソードは、Ｈ２Ｏ及びＯ２の少なくとも１つの還元を支持することができる。カソードは、カーボンブラック、活性化カーボン、及び蒸気活性化カーボンのようなカーボンのような高い表面積の導電体を含む。カソードは、カソードの半電池反応物のようなＨ２Ｏを持つカソードのようなカーボン又はチタンのような導電性の支持体上のＰｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ａｕ，又はこれらの組合せが、少なくともＯ２又はＨ２Ｏ又はＨ２発生の少なくとも１つの還元のためのポテンシャルを持つ導体を含む。電解質は、約６．１Ｍから飽和までの範囲で濃い塩基性であってよい。典型的なセルは、［ＰｔＣＢ，ＰｄＣのような解離剤及び水素，又はＰｔ（２０％）Ｒｕ（１０％）（Ｈ２，〜１０００Ｔｏｒｒ），又は種々の組成のＲ−Ｎｉの金属水素化物，Ｒ−Ｃｏ，Ｒ−Ｃｕ，ＬａＮｉ５Ｈ６，Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９Ｈ６，ＺｒＣｒ２Ｈ３．８，ＬａＮｉ３．５５Ｍｎ０．４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５，ＺｒＭｎ０．５Ｃｒ０．２Ｖ０．１Ｎｉ１．２又はＴＡＢＬＥ５の水素化物／水溶性の塩基性の（ａｑ）電解質（＞６．５Ｍから飽和まで、又は＞１１Ｍ飽和に向かって）／カーボン，カーボンでのＯ２又は空気のような酸素電極，蒸気活性化カーボンのようなＣ（Ｏ２）ｘ又は酸化カーボン，又はＣＢ，ＰｔＣ，ＰｄＣ，ＣＢ（Ｈ２），ＰｔＣ（Ｈ２），ＰｄＣ（Ｈ２），カソード半電池反応物ようなＨ２Ｏ及びＯ２の少なくとも１つを持つカソードのようなカーボン又はチタンのような導電性の支持体の上にあるＰｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ａｕ，又はそれらの金属のようなＯ２又はＨ２Ｏ又はＨ２のうち少なくとも１つの還元に対する低い過電圧を持つ導体］である。
【０１８７】
実施例において、アニオンは、カソードで酸素の源として機能できる。妥当なアニオンはＣＯ３２−，ＳＯ４２−，及びＰＯ４３−のようなオキシアニオンである。ＣＯ３２−のようなアニオンは、塩基性の溶液を構成するかもしれない。典型的なカソードの反応は、次の通りである。
カソード
ＣＯ３２−＋４ｅ−＋３Ｈ２Ｏ  →  Ｃ＋６ＯＨ−                  （１０６）
反応は、次のような可逆半電池酸化−還元反応を含むかもしれない。
ＣＯ３２−＋Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ２＋２ＯＨ−                        （１０７）
Ｈ２ＯからＯＨ−＋Ｈへの還元は、Ｈ２Ｏが触媒として機能するところ、ハイドリノを形成するカソード反応という結果となるかもしれない。典型的なセルは、ＫＯＨ−Ｋ２ＣＯ３電解質を持つ［Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ／ＫＯＨ（飽和水溶液）＋Ｋ２ＣＯ３／ＣＢ−ＳＡ］である。１つの実施例において、ＣＯ２、ＳＯ２、ＰＯ２及び他の類似の反応物は、酸素の源としてセルに添加されるかもしれない。
【０１８８】
アノードは、ＯＯＨ−またはＯＨ−などの酸素種と反応し得る金属を含んでもよい。好適な金属は、粉末であってもよいＡｌ、Ｖ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｓｅ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｈｇ、Ｍｏ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｇ、Ｔｃ、Ｔｅ、ＴｌおよびＷである。アノードは、充電中に緻密化を防ぐために、セルロース繊維などの短い親水性繊維を含んでもよい。アノードは放電状態で形成され、充電により活性化されてもよい。典型的な亜鉛アノードは、Ｈ２の漸進的な変化を妨げるために、下記を含んでいてもよい；酸化亜鉛粉末、セルロース繊維、ポリテトラフルオロエチレンバインダーの混合物、任意に、いくつかの亜鉛粉末と鉛（ＩＩ）酸化物などの添加物またはアンチモン、ビスマス、カドミウム、ガリウム、インジウムの酸化物。混合物は、水−アセトン混合物にて撹拌してもよいし、得られた均質な懸濁液を濾過してもよいし、フィルターケーキは、鉛メッキ銅ネットなどの電流クレクタにプレスして、わずかに１００℃を超える温度で乾燥させてもよい。約５０％の気孔率を有する電極は、一緒に電極を保持するセルガードなどの微多孔性高分子膜に包まれてもよく、セパレータとして働いてもよい。他の実施形態では、アノードは、初期充電工程を回避する、主としてＺｎ粉末を使用して組み立ててもよい。
【０１８９】
セルは、電解質中の体積変化を吸収する槽を有する、直列または並列に接続された積層セルを含んでもよい。セルはさらに、湿度およびＣＯ２管理システムのうちの少なくとも１つを含んでよい。金属電極は、表面積を倍増する酸素電極の間に挟まれてもよい。酸素は、酸素拡散電極を含む多孔性テフロン積層空気電極を介して、空気から拡散してもよい。一実施形態では、カソードからの電子が、還元水と酸素種を形成するために、酸素拡散電極の湿潤部分の触媒部位で酸素と反応する。一実施形態では、アノードを浸漬させ、カソードは、電解質湿潤部分と空気またはＯ２などの酸素源と直接接触している部分を備えている。一実施形態では、酸素還元電流は、より多くの空気露出カソード表面積を加えることによって、ある決まった電解質界面面積に対する空気にさらされる材料を増やすことによって増大される。一実施形態では、カソードを浸漬させ、酸素を電気分解により提供する。一実施形態では、アノードの腐食などの過度の腐食を回避しながら、ハイドリノを形成するためにセルの効率を最適化し、電気分解によって提供されるものを補うように、カソードは、主に、空気に露出した小さな表面積部に浸漬される。一実施形態では、酸素および不活性ガス混合物は、付加したＨ２Ｏ蒸気により、セルに提供される。酸素は約１から１０モル％の範囲で、Ｈ２Ｏが約３１トールから９３トールの範囲であってもよい。Ｈ２Ｏが供給されるＣＩＨＴセルの実施形態では、Ｈ２Ｏ蒸気は、下記の少なくとも１つの圧力範囲内である；約０．００１トールから１００気圧、約０．００１トールから０．１トール、約０．１トールから１トール、約１トールから１０トール、約１０トールから１００トール、約１００トールから１０００トール、約１０００トールから１００気圧。残りは、窒素などの不活性ガスであってもよい。一実施形態では、Ｏ２は、約５モル％である。一実施形態では、空気は膜であるか、または当業者に公知の手段によって、ガスの所望の比を達成するために、冷凍フィルタにかけられるかまたは処理される。別の実施形態では、カソードなどの酸素還元電極は、電解質に完全に浸漬されてもよい。供給源からの酸素は、Ｏ２または空気などのガスを含んだ酸素を散布するなどの手段により、または断続電気分解により供給されてもよい。間欠電気分解電極は、異なる金属などの異なる材料、または金属、炭化物、ホウ化物、窒化物、カルボニトリルからなる群から選択された、本開示の異なる材料であってもよい。カソードが浸漬される実施形態においては、酸素は、電解質などの供給源によって提供され、そこでは、電極に対するＯ２分圧の上昇を維持することにより、Ｏ２分圧が増加する。高められた圧力は、約０．５気圧から２００気圧、または、約１気圧から１０気圧の範囲であってよい。一実施形態では、電解質は、高い酸素の溶解性を有するように選択される。あるいは、カソード材料は、酸素に対する親和性を有するように選択される。
【０１９０】
一実施形態では、アノードは、部分的に浸漬され、そこでは、放電アノードは、少なくともその表面の一部が電解質に浸漬されていない。一実施形態では、少なくとも１つの電極が部分的に浸漬される。各電極は、電解質と接触している。一実施形態では、少なくとも１つの電極は、電解質と接触した電極表面積の一部分のみを有している。少なくとも表面積の一部は、直接的に、電解質と接触していない。非接触面積は、プレートセパレータまたはバイポーラプレートの対向側などのセル雰囲気またはセルの他の構成要素にさらされてもよく、そこでは、電極は、バイポーラプレートの側面を含む。電解質中に浸漬しない電極部分を有する条件は、異なる化学ポテンシャル、フェルミ準位、浸漬に対する電圧または浸漬部分を提供する。その異なる化学ポテンシャル、フェルミ準位、電圧は、ハイドリノ反応を促進してもよい。
【０１９１】
一実施形態では、放電カソードは、セル雰囲気またはカソードガスに独立して、電解質に浸漬していないその表面の少なくとも一部を有していてもよい。カソードガスは、供給された空気、酸素、Ｈ２Ｏと電気分解で生成された酸素の少なくとも１つである。水は、Ｈ２Ｏ、ＨＯＤ、Ｄ２Ｏ、Ｔ２Ｏ、ＤＯＴおよびＨＯＴのうちの少なくとも１つなどの、水素、重水素およびトリチウムの少なくとも１つを含んでもよい。カソードガスは、Ｎ２またはＡｒなどの希ガスなどの不活性ガスであってもよい。この場合、酸素は電解からのものであってもよい。この場合、部分的非浸漬カソードは、２つが同じ材料であっても、異なる化学ポテンシャル、フェルミ準位または浸漬した放電アノードに対する電圧を提供する。その異なる化学ポテンシャル、フェルミ準位または電圧は、ハイドリノ反応を促進する。放電カソードが部分的に浸漬した電解質は、ＭｇＯ、ＬｉＡｌＯ２、Ｌｉ２ＴｉＯ３、ＬｉＶＯ３、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２および本開示の他のものなどのマトリックスを含んでよい。マトリックスを含む電解質は、電解質の融点またはそれを超えた温度であってもよいセルの動作温度で、固体または半固体であってもよい。電解質は、ＭＯＨ−ＭＸなどのアルカリ塩、共晶塩または混合物などの溶融塩などの本開示のものを含んでもよく、ＭＯＨ−ＭＸにおいては、Ｍはアルカリであり、Ｘはハロゲン化物である。水素と酸素の少なくとも１つが間欠電気分解によって少なくとも部分的に生成されてもよい実施形態では、水素と酸素はＨ２Ｏの約化学量論比である。実施形態では、比率は、約２部Ｈ２対１部Ｏ２、約±３００％以内、約±１００％以内、約±５０％以内、約±２５％以内または約±１０％以内である。セルガスの残量が、電力を最適化するか、または所望の電力を実現する圧力で水蒸気を含んでよく、さらに、希ガスまたはＮ２などの不活性ガスを含んでもよい。水蒸気圧は、約０．０１トールから１０気圧の範囲に維持されてもよい。別の実施形態では、水蒸気圧は、約３１トールから９３トールの範囲内に維持される。全圧力は、約１気圧から５００気圧、約１気圧から１００気圧または約１気圧から１０気圧などの大気圧の上下の任意の所望の値であってよい。一実施形態では、セルは、少なくとも電解質に接触するように供給源からセル積層体を貫通するために、Ｈ２Ｏ蒸気向けの少なくとも１つのチャネルまたは通路を含む。一実施形態では、Ｈ２Ｏは、ヒートパイプなどの芯構造を介して積層体に供給される。芯は、電極が電気的に短絡するのを回避するために、非導電性材料を含んでもよい。芯材は、金属酸化物または他の非導電性化合物などの酸化物を含んでもよい。酸化物または他の化合物は、本開示のものなどのように吸湿性であってもよい。別の実施形態では、ガス状Ｈ２Ｏまたは液体状Ｈ２Ｏなどの圧力下のＨ２Ｏは、電解質層への導管またはチャネルを介して注入してもよい。一実施形態では、電解質層は、積層体の各セルの電解質層を介して、Ｈ２Ｏを輸送する芯または毛細管構造を備える。その構造は、最適なレベルでＨ２Ｏ濃度を維持する層内の迅速な輸送を達成するための気孔率および気孔径を有する電解質に埋め込まれたまたは混合されたマトリックスを含み、そのレベルは、��えば、約１０から１００トールの範囲内の電解質と平衡状態にあるＨ２Ｏ蒸気の分圧に相当する。
【０１９２】
一実施形態では、積層体は、並列に配置され、共通の電気分解槽内に浸漬された電極を備える。電極は、水平方向または垂直方向または任意の所望の向きに積み重ねられたプレートを含んでもよい。電解質は下記を含んでもよい；ＫＯＨ（水溶液）などの溶融または水性のアルカリ水溶液などの塩基、溶融ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ、Ｈ２ＳＯ４（水溶液）などの水性または溶融酸などの溶融または水性の酸性水溶液または溶融Ｈ３ＰＯ４。セルは、Ｈ２、Ｏ２およびＨ２Ｏの少なくとも１つの供給源を含んでもよい。酸素や水は、空気中から、少なくとも部分的に得てもよい。水素は、水素透過電極、水素散布またはバブリング電極の少なくとも１つにより、または、断続的な電気分解によって供給されてもよい。［Ｎｉ（Ｈ２）／ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ／Ｎｉ＋空気］などのセルのアノードは、２つの対向するプレートなどの反対の面上に透過膜を含んでもよい。水素は、プレートなどの２つの対向する膜面によって形成された槽に共通のマニホールドから任意に離れたラインによって供給されてもよい。カソードは、少なくとも部分的に空気に曝されてもよいセルメットなどの多孔質ニッケルなどの多孔質材料であってもよく；一方、アノードは完全に浸漬させてもよい。複数のアノードは、電解質に垂直に浸漬してもよいし、少なくとも１つのカソードは、部分的に電解質の表面に浸漬してもよい。カソードは、電解質表面上に平坦に向けられてもよい。各アノードは、少なくとも１つのカソードに垂直であってもよく、そこでは、複数のアノードは、共通のカソードと並列に電子的に接続されてもよい。また、カソードおよびアノード電極が平行であってもよく、ＭｇＯまたはＬｉ２ＴｉＯ３などの不活性セパレータで分離してもよい。共通の槽は、少なくとも１つのヒーターで加熱してもよい。電解質を含む溶融槽の温度は、温度制御器によって制御してもよい。一般的な電解質は、均一な温度を維持するためのサーキュレータによって循環してもよい。槽は絶縁されていてもよい。セルは、断続的な電気分解セルを備えていてもよい。水素と酸素は、電気分解することによって断続的に生成してもよい。セルの極性は、充電と放電の間のサイクルが交互になるのにつれ、断続的に電流の反転方向と一定のままであってもよい。電極は、直列または並列またはそれらの組み合わせで、電気的に接続してもよい。別の実施形態では、カソードなどの酸素還元電極を、電解質に完全に浸漬してもよい。供給源からの酸素は、Ｏ２または空気などのガスを含んだ酸素を散布するなどの手段により、または断続電気分解により供給されてもよい。間欠電気分解電極は、異なる金属などの異なる材料、または金属、炭化物、ホウ化物、窒化物、カルボニトリルからなる群から選択された、本開示の異なる材料であってもよい。
【０１９３】
一実施形態では、Ｚｎ−空気セルなどの金属−空気セルは、金属−空気燃料セルを含んでもよく、そこでは、金属は、連続的に添加され、金属酸化物または水酸化物などの酸化金属は連続的に除去される。当業者に知られているこれらの材料を移動させる手段、例えば、ポンピング、アーグアリング、搬送、または他の機械的手段などにより、新しい金属は搬送され、酸化金属はアノードハーフセルから廃棄される。金属は、ポンピングすることができるペレットを含んでもよい。
【０１９４】
実施例において、オキシ水酸化物は、ＯＨ−を形成するために酸素の源とし機能するかもしれない。オキシ水酸化物は安定な酸化物を形成するかもしれない。典型的なカソード反応は、Ｌａ２Ｏ３，Ｍｎ２Ｏ３，ＣｏＯ，Ｇａ２Ｏ３，及びＩｎ２Ｏ３のような対応する酸化物を形成するようにＨ２Ｏ及びＯ２の少なくとも１つと共にＬａＯＯＨのようなランタニド・オキシ水酸化物、及び、ＭｎＯＯＨ，ＣｏＯＯＨ，ＧａＯＯＨ，及びＩｎＯＯＨの群の１つのようなオキシ水酸化物の還元反応又はオキシ水酸化物の還元の少なくとも１つを含む。典型的な金属Ｍの反応は次のように与えられる。
カソード：
ＭＯＯＨ＋ｅ−  →  ＭＯ＋ＯＨ−                              （１０８）
２ＭＯＯＨ＋２ｅ−＋Ｈ２Ｏ  →  Ｍ２Ｏ３＋２ＯＨ−＋Ｈ２        （１０９）
２ＭＯＯＨ＋２ｅ−＋１／２Ｏ２  →  Ｍ２Ｏ３＋２ＯＨ−          （１１０）
その代わりとして、酸化物はＯＨ−を形成するように酸素の源として機能するかもしれない。還元された金属生成物は、酸化物、オキシ水酸化物、又は、より低い酸化の状態にある金属を持つ水酸化物であるかもしれない。金属Ｍを含む典型的なカソード反応は、次の通りである。
カソード：
ｙＭＯｘ＋ｒｅ−＋ｑＨ２Ｏ  →
ＭｙＯｙｘ＋ｑ−ｒ＋ｒＯＨ−＋（２ｑ−ｒ）／２Ｈ２          （１１１）
ここで、ｙ，ｘ，ｒ，及びｑは整数である。妥当な酸化物は、ＭｎＯ２，Ｍｎ２Ｏ３，Ｍｎ３Ｏ４，Ｍ’Ｏ（Ｍ’＝遷移金属），ＳｅＯ２，ＴｅＯ２，Ｐ２Ｏ５，ＳＯ２，ＣＯ２，Ｎ２Ｏ，ＮＯ２，ＮＯ，ＳｎＯ，ＰｂＯ，Ｌａ２Ｏ３，Ｇａ２Ｏ３，及びＩｎ２Ｏ３であり、ここで、ガスは、カーボンに吸収されるようにマトリクスに維持されるかもしれない。電解質は、約６．１Ｍから飽和までの範囲においてのような濃い塩基性であるかもしれない。典型的なセルは、［ＰｔＣＢ，ＰｄＣ，又はＰｔ（２０％）Ｒｕ（１０％）（Ｈ２，〜１０００Ｔｏｒｒ）のような解離剤及び水素，又は種々の組成のＲ−Ｎｉのような金属水素化物，Ｒ−Ｃｏ，Ｒ−Ｃｕ，ＬａＮｉ５Ｈ６，Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９Ｈ６，ＺｒＣｒ２Ｈ３．８，ＬａＮｉ３．５５Ｍｎ０．４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５，ＺｒＭｎ０．５Ｃｒ０．２Ｖ０．１Ｎｉ１．２又は表５の水素化物／ＫＯＨ（ａｑ）電解質のような水溶性の塩基（＞６．５Ｍから飽和迄又は＞１１Ｍから飽和迄）／ＭｎＯ２，Ｍｎ２Ｏ３，Ｍｎ３Ｏ４，Ｍ’Ｏ（Ｍ’＝遷移金属），ＳｅＯ２，ＴｅＯ２，Ｐ２Ｏ５，ＳＯ２，ＣＯ２，Ｎ２Ｏ，ＮＯ２，ＮＯ，ＳｎＯ，ＰｂＯ，Ｌａ２Ｏ３，Ｇａ２Ｏ３，そしてＩｎ２Ｏ３のようなオキシ水酸化物又は酸化物（ガスは、カーボン又はＣｏＯＯＨ，ＭｎＯＯＨ，ＬａＯＯＨ，ＧａＯＯＨ，又はＩｎＯＯＨに吸収されるようにマトリクス内に維持される）］，［Ｍ／ＫＯＨ（飽和水溶液）／ＭＯｘ（ｘ＝１又は２）妥当な金属Ｍ＝Ｚｎ，Ｓｎ，Ｃｏ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｗ，Ｍｏ，Ｐｂ，Ｇｅ］，及び［Ｍ／ＫＯＨ（飽和水溶液）／Ｍ’ＯＯＨ妥当な金属Ｍ＝Ｚｎ，Ｓｎ，Ｃｏ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｗ，Ｍｏ，Ｐｂ，Ｇｅ；Ｍ’＝Ｍｎ，Ｃｏ，Ｌａ，Ｇａ，Ｉｎである。
【０１９５】
ＯＨ−の酸化反応の中間体として形成されるＯＨは、ハイドリノを形成するＯＨやＨ２Ｏなどの触媒または触媒源として働いてもよい。一実施形態では、水酸化物または酸化物を形成する金属は、アノードとして働いてもよい。また、水酸化物開始反応物は、アノードとして働いてもよい。酸化金属、金属酸化物および金属水酸化物の少なくとも１つは、金属水酸化物、酸化物またはオキシ水酸化物などの金属、酸素、および水素のうちの少なくとも２つを含む化合物を形成するための中間体としてＯＨ−をＯＨに酸化してもよい。例えば、金属は、さらに酸化物と反応し得る水酸化物を形成するように、酸化してもよい。少なくとも１つの水酸化物Ｈは、それが水を形成するように酸化されるに伴い、ＯＨ−に変換してもよい。よって、金属水酸化物またはオキシ水酸化物は、ハイドリノを形成するための触媒として働くことができるＯＨ中間体を形成するために、水酸化物（式（９２））として、同様の方法で反応してもよく、あるいはＨ２Ｏは触媒として働くように形成されてもよい。
金属Ｍの典型的な反応は次の通りである。
アノード：
Ｍ＋ＯＨ−  →  Ｍ（ＯＨ）＋ｅ−                              （１１２）
そして、
Ｍ（ＯＨ）＋ＯＨ−  →  ＭＯ＋Ｈ２Ｏ＋ｅ−                    （１１３）
Ｍ＋２ＯＨ−  →  Ｍ（ＯＨ）２＋２ｅ−                        （１１４）
そして、
Ｍ（ＯＨ）２  →  ＭＯ＋Ｈ２Ｏ                                （１１５）
Ｍ＋２ＯＨ−  →  ＭＯ＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−                        （１１６）
ここで、水という生成物のＯＨは、中間体として最初形成され、ハイドリノを形成するための触媒として機能するかもしれないし、或いは、Ｈ２Ｏが形成され触媒として機能するかもしれない。アノード金属は、濃い塩基との反応を導くのに安定であるかもしれず、また、遅い速度で反応するかもしれない。妥当な金属は、遷移金属、Ａｇ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｐｂ，及びこれら及び他の金属の１又はそれ以上を含む合金である。アノードは、ＭＯＨ（Ｍ＝アルカリ）のような塩基のような電解質及び粉末としての金属のペーストを含むかもしれない。典型的なペーストアノード反応物は、ＫＯＨと混合されたＣｄ粉末又は飽和ＫＯＨと混合されたＺｎ文末である。アノードのための妥当な陽性の金属は、Ａｌ，Ｖ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｓｅ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｄ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ｉｎ，及びＰｂの群からの１又はそれ以上である。その代わりとして、低い水との反応性を持つ妥当な金属は、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｃｏ，Ｃｄ，Ｇｅ，Ａｕ，Ｉｒ，Ｆｅ，Ｈｇ，Ｍｏ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｓｅ，Ａｇ，Ｔｃ，Ｔｅ，Ｔｌ，Ｓｎ，及びＷである。他の実施例において、アノードは、Ｃｏ（ＯＨ）２，Ｚｎ（ＯＨ）２，Ｓｎ（ＯＨ）２，及びＰｂ（ＯＨ）２のようなこれらの金属の１つのような水酸化物又はオキシ水酸化物を含むかもしれない。妥当な金属水酸化物は、酸化物又はオキシ水酸化物である。電解質は、約６．１Ｍから飽和までの範囲内のような濃い塩基であるかもしれない。典型的なセルは、［Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｐｂのような金属，又はＣｕ，Ｎｉ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｃｏ，Ｃｄ，Ｇｅ，Ａｕ，Ｉｒ，Ｆｅ，Ｈｇ，Ｍｏ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｓｅ，Ａｇ，Ｔｃ，Ｔｅ，Ｔｌ，Ｓｎ，及びＷの群からの１つのような低い水との反応性を持つ金属，又は飽和ＭＯＨとでペーストとなるこれらの金属又はＣｏ（ＯＨ）２，Ｚｎ（ＯＨ）２，Ｓｎ（ＯＨ）２，又はＰｂ（ＯＨ）２のような金属水酸化物／ＫＯＨ（ａｑ）電解質（＞６．５Ｍから飽和まで又は＞１１Ｍから飽和まで）のような水溶性の塩基／ＭｎＯ２，Ｍｎ２Ｏ３，Ｍｎ３Ｏ４，Ｍ’Ｏ（Ｍ’＝遷移金属），ＳｅＯ２，ＴｅＯ２，Ｐ２Ｏ５，ＳＯ２，ＣＯ２，Ｎ２Ｏ，ＮＯ２，ＮＯ，ＳｎＯ，ＰｂＯ，Ｌａ２Ｏ３，Ｇａ２Ｏ３，及びＩｎ２Ｏ３のようなオキシ水酸化物又は酸化物（ガスは、カーボン又はＣｏＯＯＨ，ＭｎＯＯＨ，ＬａＯＯＨ，ＧａＯＯＨ，又はＩｎＯＯＨに吸収されるようにマトリクス内に維持される）又はカーボンでＯ２又は空気のような炭素，酸素電極，蒸気活性化カーボンのようなＣ（Ｏ２）ｘ又は酸化されたカーボン，又はＣＢ，ＰｔＣ，ＰｄＣ，ＣＢ（Ｈ２），ＰｔＣ（Ｈ２），ＰｄＣ（Ｈ２），Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｒｈ，ＡｕのようなＯ２又はＨ２Ｏ又はＨ２発生の少なくとも１つの還元のための低い過電圧をもつ導体，又はカソード半電池反応物のようなＨ２Ｏ及びＯ２の少なくとも１つを備えるカソードのようなカーボン又はチタンのような導電性の支持体の上のこれらの金属］，［Ｚｎ，Ｓｎ，Ｃｏ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｗ，Ｍｏ，Ｐｂ，又はＹの水酸化物／ＫＯＨ（飽和水溶液）／蒸気カーボン］，及び［Ｚｎ−飽和ＭＯＨペースト／ＭＯＨ（飽和水溶液）／ＣＢ，活性炭又はＯ２で蒸気活性化されたカーボン］である。
【０１９６】
実施例において、カソードは、酸化物又はオキシ水酸化物のような金属酸化物を含むかもしれず、アノードは、カソードの酸化された金属に相対して還元された酸化物又は金属を含むかもしれない。式（９３）で与えられる水の還元は、酸化物又はオキシ水酸化物の酸素を含むかもしれない。カソード及びアノードは、異なる酸化又は酸化状態の同じ金属を含むかもしれない。アノード反応は、式（１１２−１１６）の少なくとも１つにより与えられるかもしれない。典型的なセルは、［Ｍ／ＫＯＨ（飽和水溶液）／ＭＯＯＨ（Ｍ＝遷移金属，希土類金属，Ａｌ，Ｇａ，又はＩｎ）］，［Ｍ／ＫＯＨ（飽和水溶液）／ＭＯ２（Ｍ＝Ｓｅ，Ｔｅ，又はＭｎ）］，及び［Ｍ／ＫＯＨ（飽和水溶液）／ＭＯ（Ｍ＝Ｚｎ，Ｓｎ，Ｃｏ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｗ，Ｍｏ，Ｐｂ，ｏｒＧｅ）］である。水素は、Ｈ２ＯのようなＯ及びＨの少なくとも１つを含む触媒又はＯＨを維持する水の酸化還元反応（例えば、式（９３−９４）及び（１２３））を開始し及び伝播するように少なくとも１つの半電池に添加されるかもしれない。水素の源は、Ｒ−Ｎｉ又はＬａＮｉ５Ｈ６のような水素化物であるかもしれない。蒸気カーボンのようなカーボンは、また、ＯＨ及び可能ならＨ２Ｏに酸化されるＯＨ−及び水からＯＨ−に還元されることを容易にするようなカソードのような電極に添加されるかもしれない。少なくとも１つの電極は、カーボンを含む混合物を含むかもしれない。例えば、カソードは、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｃｏ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｗ，Ｍｏ，Ｐｂ，又はＧｅの酸化物及び蒸気カーボンの混合物のような金属酸化物及びカーボンの混合物を含むかもしれない。アノードは、カソード金属酸化物の対応する金属を含むかもしれない。カソードにおいてＯ２を還元するための他の妥当な触媒は、金属酸化物がドープされたＬａ０．６Ｃａ０．４ＣｏＯ３のようなペロブスカイト型触媒，Ｌａ１−ｘＣａｘＣｏＯ３，Ｌａ１−ｘＳｒｘＣｏＯ３（０≦ｘ≦０．５），又はＬａ０．８Ｓｒ０．２Ｃｏ１−ｙＢｙＯ３（Ｂ＝Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｕ，又はＣｒ；０≦ｙ≦０．３），又はＣｏ３Ｏ４又はＮｉＣｏ２Ｏ４のようなスピネル，Ｐｂ２Ｒｕ２Ｐｂ１−ｘＯ１−ｙ又はＰｂ２Ｒｕ２Ｏ６．５のようなパイロクロア，Ｎａ０．８Ｐｔ３Ｏ４のような他の酸化物，又はＣｏ添加剤と共に熱分解された大員環である。酸素還元触媒は、カーボンブラック又はグラファイトカーボンのようなカーボンのような導電性の支持体をさらに含むかもしれない。典型的なセルは、［Ｚｎ，Ｓｎ，Ｃｏ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｗ，Ｍｏ，Ｐｂ，Ｇｅ／ＫＯＨ（飽和水溶液）／空気＋カーボン＋金属酸化物ドープのＬａ０．６Ｃａ０．４ＣｏＯ３のようなペロブスカイト型触媒のような還元触媒Ｏ２，Ｌａ１−ｘＣａｘＣｏＯ３，Ｌａ１−ｘＳｒｘＣｏＯ３（０≦ｘ≦０．５），又はＬａ０．８Ｓｒ０．２Ｃｏ１−ｙＢｙＯ３（Ｂ＝Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｕ，又はＣｒ；０≦ｙ≦０．３），Ｃｏ３Ｏ４又はＮｉＣｏ２Ｏ４のようなスピネル、Ｐｂ２Ｒｕ２Ｐｂ１−ｘＯ１−ｙ又はＰｂ２Ｒｕ２Ｏ６．５のようなパイロクロア，Ｎａ０．８Ｐｔ３Ｏ４のような他の酸化物，又はＣｏ添加剤と共に熱分解された大員環］である。別の実施例において、カソードは水の還元触媒を含む。
【０１９７】
実施例において、セルは更に、ハイドリノを形成するように更に反応するＨの源及び触媒の形成に直接又は間接的に参加する反応物として機能する酸素の源を含む。セルは、対応する金属イオンが移動性のイオンとして機能するようにアノードとして機能する金属Ｍを含むかもしれない。妥当な典型的な金属は、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｃｏ，Ｃｄ，Ｇｅ，Ａｕ，Ｉｒ，Ｆｅ，Ｈｇ，Ｍｏ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｓｅ，Ａｇ，Ｔｃ，Ｔｅ，Ｔｌ，Ｓｎ，及びＷの群の少なくとも１つ、及びそれらの合金又は他の金属との合金である。ＯＨは、表３に与えられる反応に従い触媒として機能するかもしれないし、Ｈ２Ｏは形成されて触媒として機能するかもしれない。Ｍ２＋のような金属イオンに追加して、あるＯＨは、ＯＨ−から少なくとも過渡的に形成されるかもしれない。ＯＨから形成されるＨ２Ｏは触媒として機能するかもしれない。酸素はカソードで還元されるかもしれない。水はまた、ハイドリノを形成するように、Ｈ２Ｏのような触媒の源又は触媒として機能するかもしれない少なくともあるＯＨを形成する還元反応に参加するかもしれない。典型的な反応は次の通りである。
アノード：
Ｍ  →  Ｍ２＋＋２ｅ−                                          （１１７）
Ｍ＋２ＯＨ−  →  Ｍ（ＯＨ）２＋２ｅ−                          （１１８）
カソード
Ｍ２＋＋２ｅ−＋１／２Ｏ２  →  ＭＯ                            （１１９）
Ｍ２＋＋２ｅ−＋Ｈ２Ｏ＋１／２Ｏ２  →  Ｍ２＋＋２ＯＨ−  →  Ｍ（ＯＨ）２
（１２０）
ここで、あるＯＨラジカル中間体は、多分、Ｈ２Ｏ触媒を形成することにより、ハイドリノを形成するようにさらに反応するカソード又はアノードで形成される。別の実施例において、水と反応する酸素の源は、ＭｎＯＯＨ又はＣｏＯＯＨのようなオキシ水酸化物である。ＯＨは、カソードで、Ｏ又はＯ２からＯＨ−へとの還元及びアノードでのＯＨ−の酸化により形成されるかもしれない。Ｏはオキシ水酸化物のそれであるかもしれない。エネルギーバランスは、ハイドリノを形成する反応を伝播する条件下で、ＯＨ及びＨ２Ｏの少なくとも１つの形成を容易にならしめるかもしれない。他の実施例において、酸化剤は、ガスであるかもしれず、又は、不活性であるかもしれない別の酸化剤及び酸素の混合物であるかもしれない。妥当な典型的な混合物は、ＣＯ２，ＮＯ２，ＮＯ，Ｎ２Ｏ，ＮＦ３，ＣＦ４，ＳＯ２，ＳＦ６，ＣＳ２，Ｈｅ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｋｒ，及びＸｅの少なくとも１つと混合されるＯ２である。
【０１９８】
ＫＯＨ（水溶液）などのＭＯＨ（Ｍ＝アルカリ）などのベース濃度は、下記の範囲などの任意の所望の範囲であってよい；約０．０１Ｍから飽和（飽和）、約６．５Ｍから飽和、約７Ｍから飽和、約８Ｍから飽和、約９Ｍから飽和、約１０Ｍから飽和、約１１Ｍから飽和、約１２Ｍから飽和、約１３Ｍから飽和、約１４Ｍから飽和、約１５Ｍから飽和、約１６Ｍから飽和、約１７Ｍから飽和、約１８Ｍから飽和、約１９Ｍから飽和、約２０Ｍから飽和、約２１Ｍから飽和。単独、ＭＯＨ（Ｍ＝アルカリ）などとの組み合わせおよび任意の組み合わせにおける他の好適で典型的な電解質は下記である；アルカリまたはアンモニウムハロゲン化物、硝酸塩、過塩素酸塩、炭酸塩、Ｎａ３ＰＯ４またはＫ３ＰＯ４、および硫酸塩とＮＨ４Ｘ、Ｘ＝ハロゲン化物、硝酸塩、過塩素酸塩、リン酸塩、硫酸。電解質は任意の望ましい濃度であってよい。Ｒ−Ｎｉをアノードとして使用する場合、ＯＨ−の局所的に高い濃度は、Ｒ−Ｎｉの塩基組成または水または塩基とのＡｌの反応により起こる。Ａｌの反応は、また、式（９２）の反応をさらに促進するために、アノードで水素を供給してもよい。
【０１９９】
アノード粉末粒子は、当該技術分野で知られている金属のアルカリ腐食を防ぐために保護コーティングを有していてもよい。好適な亜鉛腐食防止剤および水素変化防止剤は、アミノカルボン酸、ポリアミン、所望の阻害を達成するために十分な量で、アノードに加えたアミノアルコールの群から選択される１つなどのキレート剤である。Ｚｎの腐食の抑制には、また、最大１０％のＨｇで亜鉛をアマルガムにすることによって、および、ＺｎＯをアルカリ電解質中に、または、Ｚｎ塩を酸性電解質中で溶解させることによって達成してもよい。他の好適な材料としては下記がある；ポリエチレングリコールなどの有機化合物、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第４，３７７，６２５号に開示されているもの、当業者に知られている商用のＺｎ−ＭｎＯ２のセルに用いられる阻害剤。Ｚｎおよび可能なら、他の金属向けにさらに好適で典型的な阻害剤としては下記がある；有機または無機の阻害剤、界面活性剤などの有機化合物、対応した金属酸化物とＨ２の形成を抑制する鉛、アンチモン、ビスマス、カドミウム、ガリウムを含有する化合物、５％のＣｏＯ＋０．１％ジエチレントリアミン五酢酸、５％のＳｎＯ２＋０．１％ジエチレントリアミン五酢酸、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）などのキレート剤または同様のキレート剤、アスコルビン酸、ラポナイトまたはその他のそのような水酸化物イオン輸送性粘土、界面活性剤および硫酸インジウム、エチルブチル硫化物、ジブチル硫化物、アリルメチル硫化物などの脂肪族硫化物、アルカリクエン酸塩、アルカリスズ、酸化カルシウム、金属合金などの錯化剤、グループＩＩＩおよびＶの金属などの添加物、ＰＥＧ２００またはＰＥＧ６００などの異なる分子量のものなどのポリエチレングリコール、エチレン−ポリグリコール、フロオロポリトスキアルコール、エチレンオキシドを有するエーテル、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステルの酸形態、ポリアルキルリン酸塩、エトキシル−ポリフルオロアルコールおよびアルキルポリエチレンオキシド。さらに他の実施形態では、他の陽性金属は、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｇａ、Ｉｎ、ＳｎおよびＰｂなどであり、また、低い水反応性を有する好適な金属は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｄ、Ｇｅ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｈｇ、Ｍｏ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓｅ、Ａｇ、Ｔｃ、Ｔｅ、Ｔｌ、ＳｎおよびＷであり、腐食防止剤によって保護されている。一実施形態では、保護コーティング材料は、ＯＨ−の選択のための塩橋を含むように支持されていてもよい。塩橋を含む好適なセルは、本開示に記載された燃料セルタイプである。塩橋は、ＯＨ−に対する選択性を提供する類似基の四級アンモニウム基を有する膜であってもよい。あるいは、それは、ＯＨ−に選択性を有する酸化物または水酸化物でありうる。水素アノードで使用するためにＨ２の透過に対する耐性を持つ商業的なセパレータは、ナフィオン３５０（デュポン社製）である。
【０２００】
セルは、電気分解によって、水素との反応によって、また、本開示に記載され、または当該技術分野で公知の他の化学処理および分離方法およびシステムにより再生してもよい。金属酸化物などの酸化金属は、アノードにＨ２を供給することにより、低い電圧で電気分解によって再生してもよく、そこでは、金属がカソードで堆積される。別の例としては、亜鉛アノードは、化学的に再生されたＺｎを持つ新しいキャニスターで取り除き、交換してもよい。それぞれのＺｎＯ、ＰｂＯおよびＳｎＯを形成するＺｎ、ＰｂまたはＳｎアノードを含む一実施形態では、放電中に、生成物のＺｎＯ、ＰｂＯおよびＳｎＯは、炭素またはＣＯによって処理され、亜鉛、鉛、錫とＣＯ２を形成し、または、硫酸で処理され、Ｚｎ、ＰｂおよびＳｎおよび再循環させることができる硫酸を形成するようにＺｎＳＯ４、ＰｂＳＯ４、ＳｎＳＯ４を電気分解してもよい。金属アノードと、酸化物、オキシ水酸化物および水酸化物などの対応する酸化金属の初期反応物を含むセルの場合には、セル生成物は、両方の電極での酸化金属である。セルは、電気分解によって、または、電極を除去し、金属と酸化金属化合物の混合物を含む電極反応物質を組み合わせ、混合物を金属と酸化金属化合物に分離することによって再生してもよい。典型的な方法は、金属が溶融し、密度に基づいて分離可能な層を形成するように、混合物を加熱することである。好適な金属は、Ｐｂ（ＭＰ＝３２７．５℃）、ＳｂＭＰ＝６３０．６℃）、Ｂｉ（ＭＰ＝２７１．４℃）、Ｃｄ（ＭＰ＝３２１℃）、Ｈｇ（ＭＰ＝−３９℃）、Ｓｅ（ＭＰ＝２２１℃）およびＳｎ（ＭＰ＝２３２℃）である。別の実施形態では、アノードは、ＣｏまたはＦｅなどの強磁性金属などの磁性金属を含み、カソードは、ＣｏＯとＮｉＯなどの対応する酸化物を含む。放電に続いて、カソードとアノードは、金属と対応する酸化物の混合物を含んでもよい。金属は強磁性体であるので、各ハーフセルの金属と酸化物を磁気的に分離してもよい。分離された金属は、アノードに戻してもよいし、分離された金属酸化物は、再生セルを形成するために、カソードに戻してもよい。
【０２０１】
一般的な反応において、ＯＨ−は、ハイドリノを形成する触媒として機能するようにＯＨへの酸化を受け、水素化物（式（９２））又は水酸化物（式（１１３））のようなＨの源からＨ２Ｏを形成するかもしれず、ここで、Ｈ２Ｏはハイドリノを形成する触媒として機能するかもしれない。Ｈを提供する水酸化物の反応は、金属酸化物及びＨ２Ｏを形成する酸化の下、２つのＯＨ−群の反応によるかもしれない。金属酸化物は、少なくとも１つのＯＨ−群の源と同じ金属又は異なる金属であるかもしれない。式（１１３）に与えられるように、金属Ｍ’は、ＯＨ及びＨ２Ｏを形成するようにＭがアルカリのようにＭＯＨからＯＨ−の源と反応するかもしれない。一方、式（１２８）は、金属酸化物を形成する金属及びＯＨ−の源として金属Ｍの反応の例である。式（１１３）のそれと同じメカニズムに従う典型的なセル［Ｎａ／ＢＡＳＥ／ＮａＯＨ］を含む式（１２８）及び（６１）の反応の別の形は次の通りである。
Ｎａ＋２ＮａＯＨ  →
Ｎａ２Ｏ＋ＯＨ＋ＮａＨ  →  Ｎａ２Ｏ＋ＮａＯＨ＋１／２Ｈ２  （１２１）
塩基性の水溶性電解質を含む電気分解セルの実施例において、ＯＨ及びハイドリノを形成する反応のメカニズムは、式（９２−１２１）及び（１２８）のそれに従う。例えば、電解質が、Ｈ２Ｏへの中間体としてＭ２Ｏ及びＯＨを形成するアルカリ金属イオンＭ＋及びＯＨ−を供給するＭＯＨ又はＭ２ＣＯ３のようなアルカリ（Ｍ）塩基を含むかもしれない。例えば、式（１２１）に続く典型的なカソード反応は、次の通りである。
Ｋ＋＋ｅ−＋２ＫＯＨ  →  Ｋ２Ｏ＋ＯＨ＋ＫＨ  →  Ｋ２Ｏ＋ＫＯＨ＋１／２Ｈ２
（１２２）
水性電気分解セルの別の実施形態では、アノードからの酸素は、カソードでの金属または金属水素化物と反応して、アノードで酸化されてＯＨを形成するＯＨ−（式（９３））を形成する。ＯＨはまた、カソードにおける中間体として形成されてもよい。ＯＨは、さらに、おそらく、触媒として働くＨ２Ｏを形成することにより、ハイドリノを形成するように反応する。カソードにおけるＯ２とＨ２ＯのＯＨ−への還元は、炭素または炭素被覆金属カソードを使用することによって促進されてもよい。炭素は、Ｋ２ＣＯ３などの炭酸アルカリなどのカーボネート電解質から電気めっきされてもよい。セルは、Ｏ２濃度を高め、Ｏ２減少率を増加させるために、外部の再結合器なしに動作させてもよい。
【０２０２】
ＯＨを生成するセルの他の実施形態では、酸化還元反応の少なくとも一方の間に形成されるＨおよびＯのうち少なくとも１つは、また、ハイドリノを形成するための触媒として働いてもよい。
【０２０３】
水素カルコゲナイドイオン電解質を有するさらなる一般化反応において、カソード反応は、電子やＨを受け付ける工程の少なくとも１つを実行する反応を含む。アノード反応は、電子やＨを供与し、水素カルコゲナイドイオンを酸化する工程の少なくとも１つを実行する反応を含む。
【０２０４】
別の実施例において、図４に示されるセルシステムは、アノードコンパートメント６００、Ｚｎのようなアノード６０３、カソードコンパートメント６０１、カーボンのようなカソード６０４、及び、ＭＯＨ（６．５Ｍから飽和迄）（Ｍ＝アルカリ）のような電解質のＯＨ−のような移動性のイオンに対する選択的に透過性のあるポリオレフィン膜のようなセパレータ６０２を含むかもしれない。妥当な膜は、セルガード（Ｃｅｌｇａｒｄ）３５０１である。電極は、セルを放電するために、負荷６０５によりスイッチ６０６を通して接続されるが、これにより、ＺｎＯのような酸化物又は水酸化物生成物がアノード６０３で形成される。電極６０３及び６０４を含むセルは、別のＣＩＨＴセル又は第１のＣＩＨＴセルによって充電されるキャパシターであるかもしれない電解パワー供給源６１２を使用して、再充電されるかもしれない。セルは更に、図２１に示すように予備コンパートメント６０７において予備アノード６０９のような予備電極を含んでよい。アノード６０３及びカソード６０４を含むセルが妥当に放電されるとき、ＺｎＯのような酸化された生成物を含む電極６０３は、自発的な放電のため、或いは、アノード６０３の電気分解再生のためのアノードとして機能する予備電極６０９に関しカソードとして機能してよい。塩基性の電解質に関する後者の場合における妥当な電極は、Ｎｉ又はＰｔ／Ｔｉである。後者の場合、妥当な水素化物アノードは、本分野の当業者に知られるニッケル−金属水素化物電池のような金属水素化物電池において使用されるそれらである。典型的な妥当な呼び電極アノードは、Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｐｂのような金属又はＣｕ，Ｎｉ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｃｏ，Ｃｄ，Ｇｅ，Ａｕ，Ｉｒ，Ｆｅ，Ｈｇ，Ｍｏ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｓｅ，Ａｇ，Ｔｃ，Ｔｅ，Ｔｌ，Ｓｎ，又はＷのような水との低い反応性を持つ妥当な金属，又は飽和ＭＯＨでペーストになったこれらの金属，ＰｔＣ（Ｈ２）のような解離剤及び水素，又はＲ−Ｎｉのような金属水素化物，ＬａＮｉ５Ｈ６，Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９Ｈ６，ＺｒＣｒ２Ｈ３．８，ＬａＮｉ３．５５Ｍｎ０．４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５，ＺｒＭｎ０．５Ｃｒ０．２Ｖ０．１Ｎｉ１．２，及び他の水素を貯蔵できる合金，ＡＢ５（ＬａＣｅＰｒＮｄＮｉＣｏＭｎＡｌ）又はＡＢ２（ＶＴｉＺｒＮｉＣｒＣｏＭｎＡｌＳｎ）タイプの１つのようなもの，ここで、「ＡＢｘ」は、Ａタイプ要素（ＬａＣｅＰｒＮｄ又はＴｉＺｒ）とＢｔタイプ要素（ＶＮｉＣｒＣｏＭｎＡｌＳｎ）の比率を意味するが、上述のような本開示のそれらである。他の実施例において、水素化物アノードは、ＡＢ５−タイプ：ＭｍＮｉ３．２Ｃｏ１．０Ｍｎ０．６Ａｌ０．１１Ｍｏ０．０９（Ｍｍ＝ミッシュメタル：２５ｗｔ％Ｌａ，５０ｗｔ％Ｃｅ，７ｗｔ％Ｐｒ，１８ｗｔ％Ｎｄ），ＡＢ２−ｔｙｐｅ：Ｔｉ０．５１Ｚｒ０．４９Ｖ０．７０Ｎｉ１．１８Ｃｒ０．１２合金，Ｍｇ１．９Ａｌ０．１Ｎｉ０．８Ｃｏ０．１Ｍｎ０．１合金のようなマグネシウムベースの合金，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）そしてＬａＮｉ４Ｃｏ，ＭｍＮｉ３．５５Ｍｎ０．４４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５，ＬａＮｉ３．５５Ｍｎ０．４４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５，ＭｇＣｕ２，ＭｇＺｎ２，ＭｇＮｉ２，ＴｉＦｅ，ＴｉＣｏ，及びＴｉＮｉのようなＡＢ化合物，ＡＢｎ化合物（ｎ＝５，２，又は１），ＡＢ３−４化合物，及びＡＢｘ（Ａ＝Ｌａ，Ｃｅ，Ｍｎ，Ｍｇ；Ｂ＝Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ａｌ）の少なくとも１つを含む。アノード６０９及びカソード６０３を含むセルは、スイッチ６１１が閉じられ、スイッチ６０６が開けられると、負荷６１３を通して放電されるかもしれない。電極６０３及び６０９を含むセルは、別のＣＩＨＴセルであるかもしれないパワー供給源６１０を使用して再充電されるかもしれない。その代わりとして、スイッチ６１４を閉じること及びスイッチ６１１を開けることに続いて、電極６０４及び６０９を含む放電されたセルの再充電は、別のＣＩＨＴセルであるかもしれないパワー源６１６を用いて起きるかもしれない。更に、Ｒ−Ｎｉ，ＬａＮｉ５Ｈ６，Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９Ｈ６，ＺｒＣｒ２Ｈ３．８，ＬａＮｉ３．５５Ｍｎ０．４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５，又はＺｒＭｎ０．５Ｃｒ０．２Ｖ０．１Ｎｉ１．２のような水素化物のような予備アノード６０９は、その場での水素の添加により、又は、除去、水素化、及び交換により、電気的に再充電され、又は、再生されるかもしれない。金属へのＨ２還元の熱力学的に有利な再生反応を持つ放電の間の酸化物又は水酸化物を形成する妥当な典型的なアノードは、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｃｏ，Ｃｄ，Ｇｅ，Ａｕ，Ｉｒ，Ｆｅ，Ｈｇ，Ｍｏ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｓｅ，Ａｇ，Ｔｃ，Ｔｅ，Ｔｌ，Ｓｎ，及びＷである。これら及び他の電極は、電極を連続的に再生する又はバッチ式で行うように、半電池において、Ｈ２で作動するかもしれない。電極は、代わる代わるリサイクルされることができる。例えば、ＬａＮｉ５Ｈ６からＬａＮｉ５のような放電された金属水素化物アノードが、別の水溶液セルにおいてカソードとして使用されるかもしれない。ここで、カソードでの水又はＨ＋の水素への還元は、今度はアノードとして機能できるようにＬａＮｉ５をＬａＮｉ５Ｈ６に再水素化するであろう。放電及び再充電を駆動するエネルギー源は、水素からのハイドリノの形成である。本開示の他のアノード、カソード、予備電極、電解質、及び溶媒は、最初のアノードのような少なくとも１つの電極の再生を引き起こすことができる他のセルを含むように、当該技術分野の当業者によって相互に交換されるかもしれない。
【０２０５】
他の実施形態では、アノード６０３とカソード６０４の少なくとも１つが、複数の電極を含んでもよく、そこでは、各々は、複数の電極のそれぞれを電気的に回路に接続したり、切断するスイッチをさらに含む。その後、１つのカソードまたはアノードは、放電中に接続してもよいし、別の方は、例えば、電気分解により再充電中に接続してもよい。ＫＯＨ（水溶液飽和）などのＭＯＨ（Ｍ＝アルカリ）などの基本的な電解質を有する典型的な実施形態では、アノードは、低水分反応性を有する好適な下記の金属を有し；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またはＺｎ、またはＲ−ＮｉやＬａＮｉ５Ｈ６などの水素化物、また、カソードは、放電中に、回路に接続される炭素電極や再充電時に接続されるニッケルなどの少なくとも２つの複数の電極を備える。別の実施形態では、電気分解の前に少なくとも１つのハーフセルにおいて、電解質を変更してもよい。例えば、飽和したＭＯＨは、電気分解カソードで、Ｈ２の漸進的な変化を可能にするために希釈され、次いで放電のために再び濃縮してもよい。別の実施形態では、溶媒および溶質の少なくとも１つは、セル反応物を再生成することを可能にするように変更してもよい。セル生成物の電気分解電圧は、溶媒のそれを超えることがあり、その後、溶媒変化は、電気分解による反応物の再生を可能にするように選択される。一実施形態では、金属または水素化物などのアノードは、放電の後に、アノードとカソードを含む第一セルから除去してもよいし、対向電極を有する第二のセルの電気分解によって再生されてもよいし、再生されたアノードとして第一セルに戻されてもよい。一実施形態では、水素化物アノードを含むＣＩＨＴセルは、セルを断続的に充放電する電気分解システムをさらに含み、それにより、正味のエネルギーバランスにおいて利得がもたらされる。典型的なセルは、［ＬａＮｉ５Ｈ６、Ｒ−Ｎｉ、ＴａＶ、ＭＣｏ、ＭｏＳｉ、ＭＣｒ、ＭＣｕ、ＳｎＶ、ＮｉＺｒＭｇＹ、本開示のものなどの他の金属水素化物、ＫＯＨ（飽和水溶液）またはＯＨ−／ＳＣまたはＭの供給源である他の電解質］（Ｍ＝金属またはＮｉ、Ｐｔ／Ｔｉまたは本開示の他のものなどの合金）で、一定の放電と充電電流とで、パルス電気分解され、そこでは、放電時間は、充電時間の約１．１倍から１００倍であり、放電と充電電流が、約１０倍以内と同じであってもよい。一実施形態において、セルは、間欠的に充放電される。典型的な実施形態において、セルは、下記などの金属アノードまたは金属水素化物（ＭＨ）を有する；［Ｃｏ／ＫＯＨ（飽和水溶液）／ＳＣ］、［Ｚｎ／ＫＯＨ（飽和水溶液）／ＳＣ］、［Ｓｎ／ＫＯＨ（飽和水溶液）／ＳＣ］、［ＭＨ／ＫＯＨ（飽和水溶液）／ＳＣ］、そこでは、ＭＨは、ＬａＮｉ５Ｈｘ、ＴｉＭｎ２ＨｘまたはＬａ２Ｎｉ９ＣｏＨｘである。断続的に充放電されるＣＩＨＴセルは、また、少なくとも１つの水酸化物、ハロゲン化合物または他の塩などの溶融電解質を含んでもよく、さらに、電解質中にあってもよい水素化物ＭＨまたはＨ２Ｏなどのアノードで、Ｈの供給源を含んでもよい。典型的なセルは、［ＭＨ／Ｍ’（ＯＨ）ｎ−Ｍ’’Ｘｍ／Ｍ’’’］および［Ｍ／Ｍ’（ＯＨ）ｎ−Ｍ’’Ｘｍ（Ｈ２Ｏ）／Ｍ］であり、そこでは、ｎおよびｍは整数であり、Ｍ、Ｍ’、Ｍ’’およびＭ’’’は金属であってもよく、好適な金属Ｍは、ＮｉおよびＭ’であり、Ｍ’’は、アルカリ金属およびアルカリ土類金属であってもよいし、遷移、内部遷移、希土類元素であってもよいし、グループＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、およびＶＩの金属であってよく、好適なアニオンＸは、水酸化物、ハロゲン化物、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、およびリン酸塩であってもよい。典型的な実施形態では、ＣＩＨＴセルは、１ｍＡなどの定電流で、２秒間充電され、次いで、１ｍＡの定電流などで、２０秒間放電される。電流および時間は、最大エネルギー利得を達成するために、任意の所望の値に調整してもよい。
【０２０６】
一実施形態では、アノードは、酸化物または水素により還元され得る水酸化物を形成する金属を含む。水素は、式（９４）で与えられるものなどの、水の反応などの反応により、カソードで形成してもよい。酸化物または水酸化物は、また、付加水素により還元されてもよい。一実施形態では、酸化物または水酸化物は、アノードで形成されており、そこでは、水は水酸化物源であり、水素はその水酸化物を還元し、そこでは、水は、少なくとも部分的には、水素源である。ハイドリノは、下記を伴いながら、動的反応中に形成される；ＯＨ−またはアノードの金属の酸化、水素ガスへの水の還元、アノード金属を再生するためのアノード酸化物または水酸化物との水素との反応。そして、アノードは、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｃｏ，Ｃｄ，Ｇｅ，Ａｕ，Ｉｒ，Ｆｅ，Ｈｇ，Ｍｏ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｒｅ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｓｅ，Ａｇ，Ｔｃ，Ｔｅ，Ｔｌ，Ｓｎ，及びＷの群からの低い水との反応性を持つ妥当な金属、又は遷移金属、Ａｇ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｎ，及びＰｂの群からの１つのような水素により還元されるかもしれない酸化物又は水酸化物の元となる金属を含む。実施例において、遷移金属Ｚｎもまた、表１に与えられる反応により触媒として機能するかもしれない。
【０２０７】
セルは、ハイドリノの形成において消費されるか、またはセルから失われる水素の加減による水の電気分解で再生してもよい。一実施形態では、電気分解がパルス化され、それにより、ニッケル水素化物などの金属水素化物などの水素化物が、電気分解の間に形成され、その電気分解は、電気分解の逆方向の電圧を生成し、印加電圧を印加しない期間を持ったデューティーサイクルの時間間隔中に水を電気分解する。ピーク電圧、電流、電力、オフセット電圧、電流、電力、およびデューティーサイクル、周波数などの電気分解パラメータは、エネルギー利得を増加させるために最適化される。一実施形態では、セルは電気および生成物として回収することができる水素ガス（式（９４））を生成する。また、水素ガスを、電気の生産でセル放電を継続する水素化物Ｒ−Ｎｉに、再循環してもよく、そこでは、ハイドリノの形成は、セル電圧、電流、電力、エネルギーの少なくとも１つに貢献する。セルは、また、ハイドリノの形成において消費されるか、またはセルから失われるものを置き換えるために水素の発生を引き起こす別のＣＩＨＴセルであり得る電気の外部源によって再充電してもよい。一実施形態においては、水素化物材料は、アノード・コンパートメントからの除去の後、その場、または別の容器で、Ｈ２の添加によって再水素化してもよい。前者の場合、アノードは、水素によって、密封され、加圧されてもよい。あるいは、セルを水素で加圧し、そこでは、水素が、アノード反応物によって、優先的に吸収されるか、保持されてもよい。一実施形態では、セルは、動作中にＨ２で加圧してもよい。
【０２０８】
塩基性の電解質は、ＫＯＨ又はＮａＯＨのような水溶性のアルカリ水酸化物のような水酸化水溶液であるかもしれない。カソードは、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）のようなオキシ水酸化物であるかもしれず、又は、ＣＢ，Ｐｔ／Ｃ又はＰｄ／Ｃのようなカーボン、ＴｉＢ２のようなホウ化物、ＴｉＣのような炭化物のような高表面積導体であるかもしれない。塩基性の溶液において、反応は次の通りである。
アノード
Ｈ２＋２ＯＨ−  →  ２Ｈ２Ｏ＋  ２ｅ−
又は
Ｈ２  ＋ＯＨ−  →  Ｈ２Ｏ＋ｅ−＋Ｈ（１／ｐ）
（１２３）
カソード
２（ＣｏＯＯＨ＋ｅ−＋Ｈ２Ｏ  →  Ｃｏ（ＯＨ）２＋ＯＨ−）
又は
ＣｏＯＯＨ＋２ｅ−＋２Ｈ２Ｏ  →  Ｃｏ（ＯＨ）２＋２ＯＨ−＋Ｈ（１／ｐ）
（１２４）
典型的なセルは、［Ｒ−Ｎｉ，Ｈ２及びＰｄ／Ｃ，Ｐｔ／Ｃ，Ｉｒ／Ｃ，Ｒｈ／Ｃ，又はＲｕ／Ｃ又は遷移金属、内部遷移金属、希土類水素化物のような金属水素化物，又はＡＢ５又はＡＢ２タイプのアルカリ電池の１つのような合金／ＫＯＨのようなＭＯＨ（Ｍはアルカリ金属）（約６Ｍから飽和迄）ここで塩基はＫ又は２Ｋ＋のように触媒又は触媒の源として機能するかもしれず，又はＮＨ４ＯＨのような他の塩基，塩基性の水溶液電解質のようなＯＨ−導体，第四級アルキル・アンモニウム水酸化群及び塩基性水溶液を伴うそれのようなセパレータ，イオン性の液体、又は固体ＯＨ−導体／ＭＯ（ＯＨ）（Ｍ＝Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ａｌのような金属），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）又は他のＨがインターカレーションしたカルコゲニド，又はＨＹ］．他の実施例において、電解質は、有機溶媒における塩又はイオン性液体であってよい。セルは、化学処理により又は充電により再生されてよい。
【０２０９】
Ｈ２に供給された燃料セルシステムの実施形態では、Ｈ２は、選択的または優先的にアノードで反応させる。アノードでのＨ２の反応速度は、カソードよりもはるかに高い。アノードハーフセルへのＨ２の制限、または、カソードよりもアノードでの反応を好む材料の使用は、カソードが選択性を達成するための二つの方法を含む。セルは、Ｈ２に理想的に不透過性である膜または塩橋を含んでもよい。その膜または塩橋は、ＯＨ−輸送に対して選択的であってもよい。
【０２１０】
別の実施例において、ｐＨは、中性から酸性へのように低いかもしれない。ハイドリノを形成するように更に反応するＯＨを形成するようにＨ２Ｏを酸化させる場合において、電解質の濃度は、ＯＨを形成する反応速度を上昇するように活動度及び伝導度を増加させるように高いかもしれない。そして、ハイドリノは以下に示すような反応により与えられる。
アノード
Ｈ２Ｏ  →  ＯＨ＋ｅ−＋Ｈ＋  →  １／２Ｏ２＋ｅ−＋Ｈ＋＋Ｈ（１／ｐ）
（１２５）
ＭＨｘ＋Ｈ２Ｏ  →  ＯＨ＋２ｅ−＋２Ｈ＋  →
１／２Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−＋Ｈ（１／ｐ）                  （１２６）
カソード
Ｈ＋＋ｅ−  →  １／２Ｈ２
又は
Ｈ＋＋ｅ−  →  Ｈ（１／ｐ）                                  （１２７）
ＭＨｘ（ＭはＨ以外の元素で例えば金属）のようなアノード反応物の存在は、式（３５３）により与えられる反応を完成するようにＯ２の発生のよりも、ＯＨの形成を有利にする。ハイドリノを形成する反応は、水素化物からのＨの利用可能性によって限定されるかもしれない。従って、Ｈ濃度を上げる条件は、最適化されるかもしれない。例えば、温度は、上げられるかもしれず、Ｈ２は消費された如何なるものも補充するように水素化物に供給されるかもしれない。分離は、上げられた温度でセル内においてテフロン（登録商標）であるかもしれない。
【０２１１】
実施例において、アノード又はカソードは、ＬａＮ又はＫＩのようなゲッター又は無機化合物、又はＰｔＣ／Ｃ又はＣＢのようなカーボン、又はＴａＣ又はＴｉＣのような炭化物のような支持体のような添加剤を含むかもしれない。典型的なセルは、［Ｚｎ  ＬａＮ／ＫＯＨ（ｓａｔ  ａｑ）／ＳＣ］，［Ｓｎ  ＴａＣ／ＫＯＨ（ｓａｔ  ａｑ）／ＳＣ］，［Ｓｎ  ＫＩ／ＫＯＨ（ｓａｔ  ａｑ）／ＳＣ］，［Ｐｂ  ＣＢ／ＫＯＨ（ｓａｔ  ａｑ）／ＳＣ］，［Ｗ  ＣＢ／ＫＯＨ  （ｓａｔ  ａｑ）／ＳＣ］である。別の実施例において、電解質は、ＫＯＨにおいて飽和させられた飽和アンモニウム水酸化物のような混合物を含むかもしれない。典型的なセルは、［Ｚｎ／ＫＯＨ（ｓａｔ  ａｑ）ＮＨ４ＯＨ（ｓａｔ  ａｑ）／ＳＣ］，及び［Ｃｏ／ＫＯＨ（ｓａｔ  ａｑ）ＮＨ４ＯＨ（ｓａｔ  ａｑ）／ＳＣ］である。
【０２１２】
一実施形態では、カソードおよびアノードハーフセル反応の少なくとも１つが、ハイドリノを形成するための触媒として作用するＯＨとＨ２Ｏのうち少なくとも１つを形成する。ＯＨは、ＯＨ−の酸化によって形成してもよく、または、ＯＨは、ＯＨ、ＨおよびＯの少なくとも１つの供給源などの前駆体の酸化によって形成してもよい。後者の２つのケースでは、ＨはＯＨを形成するために、Ｏの供給源と反応し、Ｏは、ＯＨを形成するためにＨの供給源と反応する。前駆体は、負または中性の化学種や化合物であってもよい。負の化学種は下記であってよい；ＯＨ、ＯＨ−を含むイオン、ＯＨ−を含むＡｌ（ＯＨ）４−などのＯＨ、ＯＨ−を含む部分、ＯＨを含む過酸化物や過酸化水素イオンＨＯ２−。負の化学種は下記であってよい；Ｈ、Ｈ−を含むイオン、Ｈ−を含むＡｌＨ４−などのＨ、Ｈ−を含む部分、Ｈを含む過酸化水素イオン。負の化学種の酸化によるＨ生成物は、その後、Ｏの供給源と反応し、ＯＨを形成する。一実施形態では、ＯＨを形成する中間体として、ＯＨ−を形成する酸化物または水酸化物とで、Ｈの反応またはＨの供給源によって、ＯＨを形成してもよい。負の化学種は下記であってよい；Ｏ、Ｏ−、Ｏ２−、Ｏ２−、Ｏ２２−などのＨ以外の元素または複数の元素を含むイオン、酸化物イオンを含むＣｏＯ２−またはＮｉＯ２−などの金属酸化物などのＯ、Ｏ−、Ｏ２−、Ｏ２−またはＯ２２−を含む部分、Ｏを含む過酸化水素イオン。負の化学種の酸化によるＯ生成物は、その後、Ｈの供給源と反応し、ＯＨを形成する。中性化学種または化合物は下記を含んでよい；、ＯＨ、ＯＨ−、ＯＨ−またはＨ２Ｏおよびアルコールを含むＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｃｏ（ＯＨ）２またはＣｏＯＯＨなどの水酸化物またはオキソ水酸化物などのＯＨまたはＯＨ−を含む部分、ＯＨを含む過酸化物。中性化学種または化合物は下記を含んでよい；、Ｈ、Ｈ−、Ｈ−またはＨ２Ｏおよびアルコールを含む金属水素化物などのＨまたはＨ−を含む部分、Ｈを含む過酸化物。酸化によるＨ生成物は、その後、Ｏの供給源と反応し、少なくとも１つのＯＨおよびＨ２Ｏを形成し、そこでは、少なくとも１つが触媒として働く。中性化学種または化合物は下記を含んでよい；Ｏ、Ｏ−、Ｏ２−、Ｏ２−、Ｏ２２−などのＨ以外の元素または複数の元素、酸化物イオンまたはその供給源またはＨ２Ｏおよびアルコールを含む金属酸化物、水酸化物またはオキソ水酸化物などのＯ、Ｏ−、Ｏ２−、Ｏ２−またはＯ２２−を含む部分、Ｏを含む過酸化物。酸化によるＯ生成物は、その後、Ｈの供給源と反応し、少なくとも１つのＯＨおよびＨ２Ｏを形成する。
【０２１３】
ＯＨは、ＯＨ＋の還元によって形成してもよく、または、ＯＨは、ＯＨ、ＨおよびＯの少なくとも１つの供給源などの前駆体の還元によって形成してもよい。後者の２つのケースでは、ＨはＯＨを形成するために、Ｏの供給源と反応し、Ｏは、ＯＨを形成するためにＨの供給源と反応する。前駆体は、正または中性の化学種や化合物であってもよい。正の化学種は下記であってよい；ＯＨを含むイオン、ＯＨ−を含むＡｌ（ＯＨ）２＋などのＯＨを含む部分、ＯＨを含む過酸化水素イオン。正の化学種は下記であってよい；Ｈ、Ｈ＋を含むイオン、Ｈ＋を含むＨ３Ｏ＋などのＨ、Ｈ＋を含む部分、Ｈを含む過酸化水素イオン。正の化学種の酸化によるＨ生成物は、その後、Ｏの供給源と反応し、ＯＨを形成する。正の化学種は下記であってよい；Ｏ、Ｏ−、Ｏ２−、Ｏ２−、Ｏ２２−などのＨ以外の元素または複数の元素を含むイオン、酸化物イオンを含むＡｌＯ＋などの金属酸化物などのＯ、Ｏ−、Ｏ２−、Ｏ２−またはＯ２２−を含む部分、Ｏを含む過酸化水素イオン。正の化学種の酸化によるＯ生成物は、その後、Ｈの供給源と反応し、ＯＨを形成する。中性化学種または化合物は、ＯＨまたは、Ｈ２ＯおよびアルコールなどのＯＨを含んだ部分または過酸化物を含んでよい。中性化学種または化合物は下記を含んでよい：ＨおよびＨ＋、Ｈ＋またはＨ２Ｏおよびアルコールを含むＭＨＳＯ４、ＭＨ２ＰＯ４、Ｍ２ＨＰＯ４（Ｍ＝アルカリ）およびＨＸ（Ｘ＝水素化物）などの酸塩または酸などのＨまたはＨ＋を含む部分、Ｈを含む過酸化物。還元によるＨ生成物は、その後、Ｏの供給源と反応し、ＯＨを形成する。中性化学種または化合物は下記を含んでよい：ＯなどのＨ以外の元素または複数の元素、Ｈ２ＯおよびアルコールなどのＯを含む部分、過酸化物。還元によるＯ生成物は、その後、Ｈの供給源と反応し、ＯＨを形成する。ＯＨは、さらにＨまたはＨの供給源と反応し、触媒として働いてもよいＨ２Ｏを形成する。
【０２１４】
ＯＨは、中間体として、または、化合物または化学種の酸化または還元を伴う協調または二次化学反応によって形成してもよい。同じことは、Ｈ２Ｏ触媒にも適用される。反応物は、ＯＨ−、Ｏ、およびＨの少なくとも１つなどのＯＨまたはＯＨの供給源を含んでもよい。ＯＨ−の形成または消費における中間体として形成されるＯＨの好適な供給源は、金属酸化物、金属水酸化物、または、ＣｏＯＯＨなどのオキシ水酸化物である。典型的な反応は、本開示で記載されており、そこでは、ＯＨは、ＯＨ−をともなった反応中に、一過的に形成され、少なくともＯＨとＨ２Ｏの一部が反応し、ハイドリノを形成する。二次反応によって形成されたＯＨの例は、ＯＨ−を含むＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｃｏ（ＯＨ）２またはＣｏＯＯＨなどの水酸化物またはオキシ水酸化物を含む。例えば、Ｎａは、［Ｎａ／ＢＡＳＥ／ＮａＯＨ］などのセル内のＮａ＋の還元によって形成されてもよく、そこでは、ＮａＯＨとの反応が、下記のように、一時的な中間体として、ＯＨを形成することができる：
Ｎａ＋＋ｅ−  →  Ｎａ；
Ｎａ＋ＮａＯＨ  →  Ｎａ２＋ＯＨ  →  Ｎａ２Ｏ＋１／２Ｈ２      （１２８）
［Ｎａ／ＢＡＳＥ／ＮａＯＨ］などの実施形態では、Ｎａ＋の搬送速度は、Ｎａ２とＨの形成の少なくとも１つの速度を増加させるために、温度を上昇させるか、またはその厚さを減少させることによって、ＢＡＳＥ抵抗を下げるなどの手段によって、最大化される。その結果、ＯＨとＨ２Ｏの少なくとも１つの実際の速度、およびその後のハイドリノ生成が起こる。
同様に、Ｌｉは、［Ｌｉ／セルガードＬＰ３０／ＣｏＯＯＨ］などのセルにおけるＬｉ＋の還元によって形成してもよく、そこでは、ＣｏＯＯＨとの反応が、下記のように、一時的な中間体として、ＯＨを形成することができる：
Ｌｉ＋＋ｅ−  →  Ｌｉ；
３Ｌｉ＋２ＣｏＯＯＨ  →  ＬｉＣｏＯ２＋Ｃｏ＋Ｌｉ２＋２ＯＨ  →
ＬｉＣｏＯ２＋Ｃｏ＋２ＬｉＯＨ                            （１２９）
また、有機電解質セル［Ｌｉ／セルガードＬＰ３０／ＣｏＯＯＨ］において、メカニズムは、アノードへのＯＨ−の移動であってよく、そこでは、ハイドリノを形成するための触媒または反応物として働くｎＯ、ＯＨおよびＨ２Ｏの少なくとも１つに酸化される。典型的な反応は、次式により表される。
カソード
ＣｏＯＯＨ＋ｅ−  →  ＣｏＯ＋ＯＨ−                          （１３０）
アノード
ＯＨ−  →  ＯＨ＋ｅ−；
ＯＨ  →  Ｏ＋Ｈ（１／ｐ）                                  （１３１）
Ｏは、Ｌｉと反応し、Ｌｉ２Ｏを形成してもよい。オキシ水酸化および電解質を、移動イオンとしてＯＨ−に有利であるように選択してもよい。一実施形態では、ＯＨ−の移動を容易にする電解質は、ＬｉＣｌ−ＫＣｌなどのアルカリハロゲン化物の共融混合物などの溶融塩などのイオン電解質である。アノードは、金属または水素化物などのＯＨ−またはＯＨとの反応物であってよく、カソードは、本開示で与えられたものなどのオキシ水酸化物または水酸化物などのＯＨ−源であってよい。典型的なセルは、［Ｌｉ／ＬｉＣｌ−ＫＣｌ／ＣｏＯＯＨ、ＭｎＯＯＨ、Ｃｏ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２］である。
【０２１５】
一実施形態では、Ｏ２、２Ｏ、ＯＨおよびＨ２Ｏの少なくとも１つが、固体燃料反応およびＣＩＨＴセルの少なくとも１つにおいて、ハイドリノを形成するための触媒として働く。一実施形態では、ＯＨは、Ｐ２Ｏ５、ＳＯ２、ＫＮＯ３、ＫＭｎＯ４、ＣＯ２、Ｏ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２、Ｏ２およびＨ２Ｏなどの酸素源およびＭＨ（Ｍ＝アルカリ）、Ｈ２Ｏ、またはＨ２ガスおよび解離子などの水素の供給源の反応によって形成されてもよい。
【０２１６】
セルは、電気分解によって、またはＨ２を添加することによって再生してもい。電気分解は、本開示で与えられた条件下でパルス化してもよい。循環工程の充電−再充電サイクルを段階的に行い、再充電のそれを超えた正味の電力を出力するに従って、１つのＣＩＨＴセルが、他のものからの電気分解の電力を供給してもよい。セルは、アノードとカソードとの間で往復したＨに対するロッキングチェアタイプであってもよい。Ｈを含む移動イオンは、実施形態において、ＯＨ−またはＨ＋であってもよい。アノードでＨ源を有し、カソードで、［Ｒ−Ｎｉ／ＫＯＨ（飽和水溶液）／ＡＣ］などのＨ向けシンクを有するセルを考えてみる。典型的な放電及び再充電反応は以下に与えられる。
放電
アノード：
ＬａＮｉ５Ｈｘ又はＲ−ＮｉＨｘ  ＋ＯＨ−  →
Ｈ２Ｏ＋  ＬａＮｉ５Ｈｘ−１又はＲ−ＮｉＨｘ−１  ＋ｅ−    （１３２）
カソード
Ｈ２Ｏ＋ｅ−  →  ＯＨ−＋１／２Ｈ２（炭素中（Ｃ（Ｈｘ））      （１３３）
電解再充電
カソード
ＬａＮｉ５Ｈｘ−１又はＲ−ＮｉＨｘ−１  ＋Ｈ２Ｏ＋ｅ−  →
ＯＨ−＋  ＬａＮｉ５Ｈｘ又はＲ−ＮｉＨｘ                    （１３４）
アノード
Ｃ（Ｈｘ）＋ＯＨ−  →  Ｈ２Ｏ＋Ｃ（Ｈｘ−１）＋ｅ−            （１３５）
ここで、これらの反応（式（１３２−１３３））の間に生産されるＨ、ＯＨ、及びＨ２Ｏの少なくとも１つは、ハイドリノを形成するための触媒として機能する。
セルは、ハイドリノを形成している水素を置き換えるために水を消費するように動作してもよい。酸素を、酸素に対する選択的反応物によって、選択的に、ゲッター除去、すなわち取り除いてもよい。また、水素はセルに戻してもよい。セルは、電極間のＨ在庫残を含むように、別の方法で、密封してもよい。少なくとも１つの電極は、セル作動中に連続的または断続的に再水素化してもい。水素は、電極内にＨ２を流すガスラインによって供給されてもよい。セルは、少なくとも一つの電極を通る流れを維持するために、Ｈ２を削除する別のラインを含んでもよい。内部水素在庫、電気分解による内部で発生した水素、外部から供給された水素のうちの少なくとも１つによる再水素化は、カソードまたはアノードまたは反応物と水素との直接反応によるものであってもよい。一実施形態では、水素化物などのアノード反応物は、さらに、Ｒ−Ｎｉ、ＬａＮｉ５Ｈ６、Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９Ｈ６、ＺｒＣｒ２Ｈ３．８、ＬａＮｉ３．５５Ｍｎ０．４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５、またはＺｒＭｎ０．５Ｃｒ０．２Ｖ０．１Ｎｉ１．２などの水素化物などのアノード反応物によるＨ２の吸収の量および速度の増加の少なくとも１つを実行するための薬剤を含む。その薬剤は、水素流出触媒であってもよい。適切な薬剤は、ＣＢ、ＰｔＣ、ＰｄＣおよび他の水素解離子と支持材料上の水素解離子である。水素圧は、約０．０１から１０００気圧の範囲であってもよい。ＬａＮｉ５を再水素化する好適な範囲は、約１から３気圧である。
【０２１７】
移動性のイオンは、ＣｏＯＯＨのようなオキシ水酸化物のようなＨインターカレーションされた層状カルコゲニド，ＮｉＯＯＨ，ＨＴｉＳ２，ＨＺｒＳ２，ＨＨｆＳ２，ＨＴａＳ２，ＨＴｅＳ２，ＨＲｅＳ２，ＨＰｔＳ２，ＨＳｎＳ２，ＨＳｎＳＳｅ，ＨＴｉＳｅ２，ＨＺｒＳｅ２，ＨＨｆＳｅ２，ＨＴａＳｅ２，ＨＴｅＳｅ２，ＨＲｅＳｅ２，ＨＰｔＳｅ２，ＨＳｎＳｅ２，ＨＴｉＴｅ２，ＨＺｒＴｅ２，ＨＶＴｅ２，ＨＮｂＴｅ２，ＨＴａＴｅ２，ＨＭｏＴｅ２，ＨＷＴｅ２，ＨＣｏＴｅ２，ＨＲｈＴｅ２，ＨＩｒＴｅ２，ＨＮｉＴｅ２，ＨＰｄＴｅ２，ＨＰｔＴｅ２，ＨＳｉＴｅ２，ＨＮｂＳ２，ＨＴａＳ２，ＨＭｏＳ２，ＨＷＳ２，ＨＮｂＳｅ２，ＨＮｂＳｅ３，ＨＴａＳｅ２，ＨＭｏＳｅ２，ＨＶＳｅ２，ＨＷＳｅ２，及びＨＭｏＴｅ２のようなＨの源を含む。電解質は、水溶性ＫＯＨのような塩基水溶液のようなＯＨ−導体であるかもしれないが、ここで、塩基は、ＯＨ，Ｋ，又は２Ｋ＋のような触媒の源又は触媒として機能する。セルは、ＣＧ３４０１のようなＯＨ−透過性のセパレータを更に含むかもしれない。典型的なセルは、［ＣｏＯＯＨのようなＨインターカレーションされたカルコゲニド，ＮｉＯＯＨ，ＨＴｉＳ２，ＨＺｒＳ２，ＨＨｆＳ２，ＨＴａＳ２，ＨＴｅＳ２，ＨＲｅＳ２，ＨＰｔＳ２，ＨＳｎＳ２，ＨＳｎＳＳｅ，ＨＴｉＳｅ２，ＨＺｒＳｅ２，ＨＨｆＳｅ２，ＨＴａＳｅ２，ＨＴｅＳｅ２，ＨＲｅＳｅ２，ＨＰｔＳｅ２，ＨＳｎＳｅ２，ＨＴｉＴｅ２，ＨＺｒＴｅ２，ＨＶＴｅ２，ＨＮｂＴｅ２，ＨＴａＴｅ２，ＨＭｏＴｅ２，ＨＷＴｅ２，ＨＣｏＴｅ２，ＨＲｈＴｅ２，ＨＩｒＴｅ２，ＨＮｉＴｅ２，ＨＰｄＴｅ２，ＨＰｔＴｅ２，ＨＳｉＴｅ２，ＨＮｂＳ２，ＨＴａＳ２，ＨＭｏＳ２，ＨＷＳ２，ＨＮｂＳｅ２，ＨＮｂＳｅ３，ＨＴａＳｅ２，ＨＭｏＳｅ２，ＨＶＳｅ２，ＨＷＳｅ２，及びＨＭｏＴｅ２／ＫＯＨ（６．５Ｍから飽和迄）＋ＣＧ３４０１／ＣＢのようなカーボン，ＰｔＣ，ＰｄＣ，ＣＢ（Ｈ２），ＰｔＣ（Ｈ２），ＰｄＣ（Ｈ２），ＴｉＣのような炭化物，及びＴｉＢ２のようなホウ化物］である。アノードは、水素を供給することにより又は電気分解により再生されるかもしれない。
【０２１８】
典型的な電解質単独、ＭＯＨ（Ｍ＝アルカリ）のような塩基との組合せ、及び如何なる組合せにおいても、それらは、アルカリ又はアンモニウム・ハロゲン化物、硝酸塩、過塩素酸塩、炭酸塩、Ｎａ３ＰＯ４又はＫ３ＰＯ４，及び硫酸塩、及び、ＮＨ４Ｘ，Ｘ＝ハライド、硝酸塩、過塩素酸塩、リン酸塩、及び硫酸塩である。電解質は、混合物、又は水酸化物、又は、ハライド、炭酸塩、硫酸塩、リン酸塩、及び硝酸塩のような他の塩を含むかもしれない。一般に、典型的な妥当な溶質は、単独又は組合せで、ＭＮＯ３，ＭＮＯ，ＭＮＯ２，ＭＸ（Ｘ＝ハライド），ＮＨ３，ＭＯＨ，Ｍ２Ｓ，ＭＨＳ，Ｍ２ＣＯ３，ＭＨＣＯ３，Ｍ２ＳＯ４，ＭＨＳＯ４，Ｍ３ＰＯ４，Ｍ２ＨＰＯ４，ＭＨ２ＰＯ４，Ｍ２ＭｏＯ４，ＭＮｂＯ３，Ｍ２Ｂ４Ｏ７（Ｍテトラボレート），ＭＢＯ２，Ｍ２ＷＯ４，Ｍ２ＣｒＯ４，Ｍ２Ｃｒ２Ｏ７，Ｍ２ＴｉＯ３，ＭＺｒＯ３，ＭＡｌＯ２，ＭＣｏＯ２，ＭＧａＯ２，Ｍ２ＧｅＯ３，ＭＭｎ２Ｏ４，Ｍ４ＳｉＯ４，Ｍ２ＳｉＯ３，ＭＴａＯ３，ＭＶＯ３，ＭＩＯ３，ＭＦｅＯ２，ＭＩＯ４，ＭＣｌＯ４，ＭＳｃＯｎ，ＭＴｉＯｎ，ＭＶＯｎ，ＭＣｒＯｎ，ＭＣｒ２Ｏｎ，ＭＭｎ２Ｏｎ，ＭＦｅＯｎ，ＭＣｏＯｎ，ＭＮｉＯｎ，ＭＮｉ２Ｏｎ，ＭＣｕＯｎ，ＭＺｎＯｎ，（Ｍはアルカリ又はアンモニウム及びｎ＝１，２，３，又は４），及びＭアセテート又はＭカルボキシレートのような有機塩基性塩である。電解質はまた、これらと、アルカリ土類、遷移金属、内部の遷移金属、希有土類、及び、Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｂｉ，及びＴｅのような第ＩＩＩ，ＩＶ，Ｖ，及びＶＩ族の他のカチオンのような溶媒において溶解可能な如何なるカチオンを持つ他のアニオンと、を含むかもしれない。他の妥当な溶質は、Ｈ２Ｏ２（約＜０．００１ｗｔ％から１０ｗｔ％の希釈した量において連続的に添加されてもよい）のような過酸化物，アミド，尿素のような有機塩基又は類似の化合物又は塩及びグアニジン又は類似の化合物でアルギニン又はその塩の誘導体のようなもの，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，エタノールのようなＲＯＨ（Ｒは有機基又はアルコール），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（（２Ｒ，３Ｓ，４Ｒ，５Ｓ）−ｈｅｘａｎｅ−１，２，３，４，５，６−ｈｅｘｏｌ），又はポリビニルアルコール（ＰＶＡ），チオールのようなＲＳＨ，ＭＳＨ，ＭＨＳｅ，ＭＨＴｅ，ＭｘＨｙＸｚ（Ｘは酸性陰イオン，Ｍは、アルカリ、アルカリ土類、遷移、内部遷移、又は希土類金属のような金属，及びｘ，ｙ，ｚは０を含む整数）である。濃度は、飽和溶液のように、如何なる所望のものでよい。妥当な溶質は、水溶液のような溶液を塩基性にする。好ましくは、ＯＨ−の濃度は高い。典型的なセルは、［Ｒ−Ｎｉ／ＫＯＨ，ＫＨＳ，Ｋ２Ｓ，Ｋ３ＰＯ４，Ｋ２ＨＰＯ４，ＫＨ２ＰＯ４，Ｋ２ＳＯ４，ＫＨＳＯ４，Ｋ２ＣＯ３，ＫＨＣＯ３，ＫＸ（Ｘ＝ハロゲン），ＫＮＯ３，ＫＮＯ，ＫＮＯ２，Ｋ２ＭｏＯ４，Ｋ２ＣｒＯ４，Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７，ＫＡｌＯ２，ＮＨ３，ＫＮｂＯ３，Ｋ２Ｂ４Ｏ７，ＫＢＯ２，Ｋ２ＷＯ４，Ｋ２ＴｉＯ３，ＫＺｒＯ３，ＫＣｏＯ２，ＫＧａＯ２，Ｋ２ＧｅＯ３，ＫＭｎ２Ｏ４，Ｋ４ＳｉＯ４，Ｋ２ＳｉＯ３，ＫＴａＯ３，ＫＶＯ３，ＫＩＯ３，ＫＦｅＯ２，ＫＩＯ４，ＫＣｌＯ４，ＫＳｃＯｎ，ＫＴｉＯｎ，ＫＶＯｎ，ＫＣｒＯｎ，ＫＣｒ２Ｏｎ，ＫＭｎ２Ｏｎ，ＫＦｅＯｎ，ＫＣｏＯｎ，ＫＮｉＯｎ，ＫＮｉ２Ｏｎ，ＫＣｕＯｎ，及びＫＺｎＯｎ，（ｎ＝１，２，３，または４）（全飽和）の群からの溶質の組合せ又は単独の溶質を含む水溶液、及びカクテタート（Ｋａｃｔｅｔａｔｅ），希釈Ｈ２Ｏ２添加剤，希釈ＣｏＣｌ２添加剤，アミド，有機塩基，尿素，グアニジン，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，エタノールのようなＲＯＨ（Ｒは有機基又はアルコール），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（（２Ｒ，３Ｓ，４Ｒ，５Ｓ）−ｈｅｘａｎｅ−１，２，３，４，５，６−ｈｅｘｏｌ），又はポリビニルアルコール（ＰＶＡ），チオールのようなＲＳＨ，ＭＳＨ，ＭＨＳｅ，及びＭＨＴｅ／ＣＢ又はＣｏＯＯＨ＋ＣＢ］である。電解質濃度は、如何なる所望の濃度であってよいが、望ましくは、０．１Ｍから飽和までのように高い。
【０２１９】
本開示の他の溶媒又は混合物、及び、ミルズのここに参照され組み込まれる米国０９／０５２０７２の有機溶媒セクションのそれらは水溶性の溶液と同様に、また、それと組み合わせて使用でされてよい。溶媒は極性があるかもしれない。溶媒は、純水、又は、水とアルコール、アミン、ケトン、エーテル、ニトリル、及びカルボン酸の少なくとも１つのような１又はそれ以上の追加の溶媒との混合物を含むかもしれない。妥当な典型的な溶媒は、水、エタノール又はメタノールのようなアルコール、ジオキソラン、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）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン（ＤＭＩ）、ヘキサメチルホスホルアミド（ＨＭＰＡ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、メタノール、エタノール、三ブチルアミンのようなアミン、三エチルヤムイモイン、三イソプロピルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、フラン、チオフェン、イミダゾール、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、キノリン、イソキノリン、インドール、２，６−ルチジン（２，６−ジメチルピリジン）、２−ピコリン（２−メチルピリジン）、及びアセトニトリル及びプロパンニトリルのようなとニトリル、４−ジメチルアミノベンズアルデヒド、アセトン、及びジメチル・アセトン−１，３−ジカルボキシレートの少なくとも１つの群から選択されるかもしれない。典型的なセルは、［Ｒ−Ｎｉ／水、アルコール、アミン、ケトン、エーテル、及びニトリルの群からの溶媒又は溶媒の組合せと、ＫＯＨ，Ｋ３ＰＯ４，Ｋ２ＨＰＯ４，ＫＨ２ＰＯ４，Ｋ２ＳＯ４，ＫＨＳＯ４，Ｋ２ＣＯ３，Ｋ２Ｃ２Ｏ４，ＫＨＣＯ３，ＫＸ（Ｘ＝ｈａｌｉｄｅ），ＫＮＯ３，ＫＮＯ，ＫＮＯ２，Ｋ２ＭｏＯ４，Ｋ２ＣｒＯ４，Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７，ＫＡｌＯ２，ＮＨ３，Ｋ２Ｓ，ＫＨＳ，ＫＮｂＯ３，Ｋ２Ｂ４Ｏ７，ＫＢＯ２，Ｋ２ＷＯ４，Ｋ２ＴｉＯ３，ＫＺｒＯ３，ＫＣｏＯ２，ＫＧａＯ２，Ｋ２ＧｅＯ３，ＫＭｎ２Ｏ４，Ｋ４ＳｉＯ４，Ｋ２ＳｉＯ３，ＫＴａＯ３，ＫＶＯ３，ＫＩＯ３，ＫＦｅＯ２，ＫＩＯ４，ＫＣｌＯ４，ＫＳｃＯｎ，ＫＴｉＯｎ，ＫＶＯｎ，ＫＣｒＯｎ，ＫＣｒ２Ｏｎ，ＫＭｎ２Ｏｎ，ＫＦｅＯｎ，ＫＣｏＯｎ，ＫＮｉＯｎ，ＫＮｉ２Ｏｎ，ＫＣｕＯｎ，及びＫＺｎＯｎ，（ｎ＝１，２，３，または４）（全飽和）及びカクテタート（Ｋａｃｔｅｔａｔｅ）の群からの溶質又は少子の組合せと、を含む溶液／ＣＢ又はＣｏＯＯＨ＋ＣＢ］、及び、［Ｎｉ／ＭＯＨ（Ｍ＝アルカリ）１から１０％Ｈ２Ｏ＋イオン性の液体溶媒又は、炭酸ジメチル（ＤＭＣ）、炭酸エチレン（ＥＣ）、炭酸ジエチル（ＤＥＣ）、エタノール、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）、１，３−ジオキソランのようなジオキソランのような、有機溶媒／ＮｉＯ断続的な電気分解反応の浸漬されたカソード］である。更なる典型的なセルは、［Ｒ−Ｎｉ／ＫＯＨ（飽和水溶液）／Ｐｔ／Ｔｉ］，［Ｒ−Ｎｉ／Ｋ２ＳＯ４（飽和水溶液）／Ｐｔ／Ｔｉ］，［ＰｔＣ（Ｈ２）／ＫＯＨ（飽和水溶液）／ＭｎＯＯＨ  ＣＢ］，［ＰｔＣ（Ｈ２）／ＫＯＨ（飽和水溶液）／ＦｅＰＯ４  ＣＢ］，［Ｒ−Ｎｉ／ＮＨ４ＯＨ（飽和水溶液）／ＣＢ］である。
【０２２０】
カソード及びアノード材料は、反応速度を向上しそれによってパワーを向上するように非常に高い表面積を持つかもしれない。他の好適なカソードは、炭化物、ホウ化物、窒化物、及びニトリルのような支持体を含む。アノードは、コンパートメントの１つのように支持体を含むかもしれない。本開示の異なる実施例において、支持体は、フッ素化炭素支持体であるかもしれない。典型的なセルは、［Ｒ−Ｎｉ，ラネ−コバルト（Ｒ−Ｃｏ），ラネ−銅（Ｒ−Ｃｕ），ＬａＮｉ５Ｈ６，Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９Ｈ６，ＺｒＣｒ２Ｈ３．８，ＬａＮｉ３．５５Ｍｎ０．４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５，ＺｒＭｎ０．５Ｃｒ０．２Ｖ０．１Ｎｉ１．２，ＣｏＨ，ＣｒＨ，ＦｅＨ，ＭｎＨ，ＮｉＨ，ＳｃＨ，ＶＨ，ＣｕＨ，ＺｎＨ，ＡｇＨ／ＫＯＨまたはＮａＯＨ（飽和）／カーボン、炭化物、ホウ化物、窒化物、ＣＢ，ＰｄＣ，ＰｔＣ，ＴｉＣ，Ｔｉ３ＳｉＣ２，ＹＣ２，ＴａＣ，Ｍｏ２Ｃ，ＳｉＣ，ＷＣ，Ｃ，Ｂ４Ｃ，ＨｆＣ，Ｃｒ３Ｃ２，ＺｒＣ，ＣｒＢ２，ＶＣ，ＺｒＢ２，ＭｇＢ２，ＮｉＢ２，ＮｂＣ，ＴｉＢ２，六方晶系窒化ホウ素（ｈＢＮ），及びＴｉＣＮ］である。アノードは、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｃｄ，又はＣｏのような金属、又は、ＬａＮｉ５Ｈ６のような水素化物、及び、カーボン、炭化物、ホウ化物、窒化物、及びニトリル，ＣＢ，蒸気カーボン，活性炭，ＰｄＣ，ＰｔＣ，ＴｉＣ，Ｔｉ３ＳｉＣ２，ＹＣ２，ＴａＣ，Ｍｏ２Ｃ，ＳｉＣ，ＷＣ，Ｃ，Ｂ４Ｃ，ＨｆＣ，Ｃｒ３Ｃ２，ＺｒＣ，ＣｒＢ２，ＶＣ，ＺｒＢ２，ＭｇＢ２，ＮｉＢ２，ＮｂＣ，ＴｉＢ２，六方晶系の窒化ホウ素（ｈＢＮ），及びＴｉＣＮのような支持体を含むかもしれない。
【０２２１】
水和ＭＯＨ（Ｍ＝Ｋなどのアルカリ）は、式（１２３）と（９４）で与えられるのと同じメカニズムにより、低い速度で、ハイドリノを形成するために直接反応してもよく、その式は、ＯＨ−とＨとのＨ２Ｏに対する酸化反応とＨ２ＯのＨとＯＨ−に対する還元反応を含む。ＯＨは、表３に示すＭＨ型触媒として働いてもよく、または、Ｈは、別のＨ向けの触媒として働いてもよい。一実施形態では、ＨをＯＨ−のアノードでの酸化反応に供給する方式を使用することにより、および、カソードでの水の還元を促進するために大きな表面積を持つカソードを使用することにより、反応速度が劇的に上昇し、それにより、加速された反応が、電気を生成するために利用される。
【０２２２】
ハーフセル反応および本開示のＣＩＨＴセルの正味の反応の少なくとも１つが、熱エネルギーの生成のための反応を含んでもよい。実施形態では、熱および電気エネルギーの両方を生成してもよい。熱のパワーは、現在の開示のシステムや関連技術で公知のシステムによって電気に変換してもよい。
【０２２３】
１つの実施例において、ＯＨ−は、酸化があると生じるＯＨ及びＨ２Ｏ触媒の少なくとも１つの源である。例えば、ＯＨ−は、アノードで酸化され、Ｈ２Ｏ触媒及びハイドリノを形成する協調反応において更に反応するＯＨを形成するかもしれない。アノード半電池反応物は、ＮａＯＨのような塩基を含むかもしれない。アノード半電池反応物は、水素化物、水素、及び解離剤のようなＨ源と、又は、水素及び水素透過性の膜を更に含むかもしれない。この膜は、例えば、Ｎｉ（Ｈ２），Ｖ（Ｈ２），Ｔｉ（Ｈ２），Ｆｅ（Ｈ２），又はＮｂ（Ｈ２）膜又はチューブで、これはアノードのような電極であるかもしれない。セルは、移動性のイオンがＮａ＋であるような場合において、ＮａＢＡＳＥのようなＢＡＳＥのような固体電解質塩橋を含むかもしれない。塩基性のＭＯＨ（Ｍ＝アルカリ）のＭ＋は、少なくとも１つのカソード反応物と続いて、協調的に反応するかもしれない、Ｎａに還元される、ＢＡＳＥのような塩橋を通して、移動する。反応物は、セル反応物の融点以上で維持される上昇されたセル温度で溶融されるかもしれない。カソード半電池反応物は、還元された移動性のイオンと反応する少なくとも１つの化合物を含む。生成ナトリウム化合物は、アノード半電池反応物のナトリウム化合物よりも安定であるかもしれない。カソード生成物はＮａＦかもしれない。カソード反応物は、フルオロカーボン、ＸｅＦ２，ＢＦ３，ＮＦ３，ＳＦ６，Ｎａ２ＳｉＦ６，ＰＦ５，及び本開示のそれらのように類似の化合物のようなフッ素源を含むかもしれない。別のハロゲンは、カソードでＦを置換するかもしれない。例えば、カソード反応物は、Ｉ２を含むかもしれない。他のカソード反応物は、遷移金属、内部遷移金属、希土類、Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓｅ，そしてＴｅハロゲン化物、例えば、ＮｉＣｌ２，ＦｅＣｌ２，ＭｎＩ２，ＡｇＣｌ，ＥｕＢｒ２，ＥｕＢｒ３，及び本開示の固体燃料の他のハロゲン化物、のような金属ハロゲン化物を含む。何れかのセルコンパートメントは、アルカリハロゲン化物塩の混合物のような共晶塩のような溶融塩電解質を含むかもしれない。カソード反応物は、遷移金属ハロゲン化物を含むかもしれないハロゲン化物の混合物のような共晶塩であるかもしれない。遷移金属のような金属を含む妥当な共晶塩は、ＣａＣｌ２−ＣｏＣｌ２，ＣａＣｌ２−ＺｎＣｌ２，ＣｅＣｌ３−ＲｂＣｌ，ＣｏＣｌ２−ＭｇＣｌ２，ＦｅＣｌ２−ＭｎＣｌ２，ＦｅＣｌ２−ＭｎＣｌ２，ＫＡｌＣｌ４−ＮａＡｌＣｌ４，ＡｌＣｌ３−ＣａＣｌ２，ＡｌＣｌ３−ＭｇＣｌ２，ＮａＣｌ−ＰｂＣｌ２，ＣｏＣｌ２−ＦｅＣｌ２，及び表４にある他のものである。典型的なセルは、［ＮａＯＨ，ＮａＨＳ，ＮａＣｌ，Ｒ−Ｎｉ，ＬａＮｉ５Ｈ６，Ｌａ２Ｃｏ１Ｎｉ９Ｈ６，ＺｒＣｒ２Ｈ３．８，ＬａＮｉ３．５５Ｍｎ０．４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５，ＺｒＭｎ０．５Ｃｒ０．２Ｖ０．１Ｎｉ１．２，ＣｅＨ２，ＬａＨ２，ＰｔＣ（Ｈ２），ＰｄＣ（Ｈ２），Ｎｉ（Ｈ２），Ｖ（Ｈ２），Ｔｉ（Ｈ２），Ｆｅ（Ｈ２），又はＮｂ（Ｈ２）の群からの少なくとも１つ／ＢＡＳＥ／Ｉ２，Ｉ２＋ＮａＩ，フルオロカーボン，ＸｅＦ２，ＢＦ３，ＮＦ３，ＳＦ６，Ｎａ２ＳｉＦ６，ＰＦ５，遷移金属、内部遷移金属、希土類のような金属ハロゲン化物、Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓｅ，及びＮｉＣｌ２のようなＴｅハロゲン化物，ＦｅＣｌ２，ＭｎＩ２，ＡｇＣｌ，ＥｕＢｒ２，そしてＥｕＢｒ３，ＣａＣｌ２−ＣｏＣｌ２のような共晶塩，ＣａＣｌ２−ＺｎＣｌ２，ＣｅＣｌ３−ＲｂＣｌ，ＣｏＣｌ２−ＭｇＣｌ２，ＦｅＣｌ２−ＭｎＣｌ２，ＦｅＣｌ２−ＭｎＣｌ２，ＫＡｌＣｌ４−ＮａＡｌＣｌ４，ＡｌＣｌ３−ＣａＣｌ２，ＡｌＣｌ３−ＭｇＣｌ２，ＮａＣｌ−ＰｂＣｌ２，ＣｏＣｌ２−ＦｅＣｌ２，及び表４の他の物］及び［ＮａＯＨ＋ＰｔＣ（Ｈ２），ＰｄＣ（Ｈ２），Ｎｉ（Ｈ２），Ｖ（Ｈ２），Ｔｉ（Ｈ２），Ｆｅ（Ｈ２），又はＮｂ（Ｈ２）／ＢＡＳＥ／ＮａＸ（Ｘは、ハライド、水酸化物、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩のようなアニオン）＋ＮａＣｌ，ＡｇＣｌ，ＡｌＣｌ３，ＡｓＣｌ３，ＡｕＣｌ，ＡｕＣｌ３，ＢａＣｌ２，ＢｅＣｌ２，ＢｉＣｌ３，ＣａＣｌ２，ＣｄＣｌ３，ＣｅＣｌ３，ＣｏＣｌ２，ＣｒＣｌ２，ＣｓＣｌ，ＣｕＣｌ，ＣｕＣｌ２，ＥｕＣｌ３，ＦｅＣｌ２，ＦｅＣｌ３，ＧａＣｌ３，ＧｄＣｌ３，ＧｅＣｌ４，ＨｆＣｌ４，ＨｇＣｌ，ＨｇＣｌ２，ＩｎＣｌ，ＩｎＣｌ２，ＩｎＣｌ３，ＩｒＣｌ，ＩｒＣｌ２，ＫＣｌ，ＫＡｇＣｌ２，ＫＡｌＣｌ４，Ｋ３ＡｌＣｌ６，ＬａＣｌ３，ＬｉＣｌ，ＭｇＣｌ２，ＭｎＣｌ２，ＭｏＣｌ４，ＭｏＣｌ５，ＭｏＣｌ６，ＮａＡｌＣｌ４，Ｎａ３ＡｌＣｌ６，ＮｂＣｌ５，ＮｄＣｌ３，ＮｉＣｌ２，ＯｓＣｌ３，ＯｓＣｌ４，ＰｂＣｌ２，ＰｄＣｌ２，ＰｒＣｌ３，ＰｔＣｌ２，ＰｔＣｌ４，ＰｕＣｌ３，ＲｂＣｌ，ＲｅＣｌ３，ＲｈＣｌ，ＲｈＣｌ３，ＲｕＣｌ３，ＳｂＣｌ３，ＳｂＣｌ５，ＳｃＣｌ３，ＳｉＣｌ４，ＳｎＣｌ２，ＳｎＣｌ４，ＳｒＣｌ２，ＴｈＣｌ４，ＴｉＣｌ２，ＴｉＣｌ３，ＴｌＣｌ，ＵＣｌ３，ＵＣｌ４，ＶＣｌ４，ＷＣｌ６，ＹＣｌ３，ＺｎＣｌ２，及びＺｒＣｌ４の群から１又はそれ以上］である。別のアルカリ金属は、Ｎａを置換するかもしれない。他のハライドは、Ｃｌを置換するかもしれない。ＢＡＳＥは移動イオンとマッチするかもしれない。
【０２２４】
セルは、電気分解により又は機械的に再生されるかもしれない。例えば、セル［Ｎｉ（Ｈ２  １ａｔｍ）ＮａＯＨ／ＢＡＳＥ／ＮａＣｌ−ＭｇＣｌ２共晶］は、実施例において、Ｈ２Ｏを生成し、半電池からベントで排出する。カソードで、移動性Ｎａ＋のからのＮａは、ＭｇＣｌ２と反応しＮａＣｌ及びＭｇを形成する。代表的なセルの反応は次の通りである。
アノード
ＮａＯＨ＋１／２Ｈ２  →  Ｈ２Ｏ＋Ｎａ＋＋ｅ−                  （１３６）
カソード
Ｎａ＋＋ｅ−＋１／２ＭｇＣｌ２  →  ＮａＣｌ＋１／２Ｍｇ      （１３７）
ハーフセルアノードは、さらに、ナトリウムハロゲン化物などのアルカリまたはアルカリ土類ハロゲン化物の塩を含有してもよい。放電の後、アノードは、水または水の供給源を添加することによって再生してもよい。セルは、また、式（１３７）で与えられた反応の自由エネルギーが、＋４６ｋＪ／モル（５００℃）であるので、Ｈ２Ｏの付加により、逆に自発的に動作することがある。水の供給源は水蒸気であってもよく、そこでは、ハーフセルは封止される。あるいは、水の供給源は水和物であってもよい。典型的な水和物は下記である：リン酸マグネシウム五または八水和物、硫酸マグネシウム七水和物、ナトリウム塩水和物、アルミニウム塩水和物、ならびにＳｒＢｒ２、ＳｒＩ２、ＢａＢｒ２またはＢａＩ２などのアルカリ土類ハロゲン化物水和物。供給源は、ＮａＯＨを含有する溶融塩の混合物を含んでもよい。代替の典型的な機械的な再生方法において、ＮａＣｌがＭｇと反応し、ＭｇＣｌ２とＮａを生成するのにともない、ＭｇＣｌ２はＮａを蒸発させることによって再生される。Ｎａを水と反応させ、再生アノード反応物であるＮａＯＨおよびＨ２を形成することができる。セルは、フローシステムを備えてもよく、そこでは、カソードとアノード反応物が対応するハーフセルを流れ、別個のコンパートメントで再生され、フローの流れに戻される。また、Ｎａを、セル［ＮＡ／ＢＡＳＥ／ＮａＯＨ］で、アノード反応物として、直接使用してもよい。セルは、カスケード接続してもよい。
【０２２５】
一実施形態では、アノードは、ＭＯＨ（Ｍ＝アルカリ金属）などの塩基を含み、そこでは、触媒または触媒源は、触媒としての役割を果たしてもよいＨ２Ｏを形成するたならびにめにＨと反応するＯＨであってもよい。カソードは、さらに、下記を含んでよい：希土類などの水素化物などの水素源、遷移金属水素化物、または本開示の他のもの、または、透過膜とＮｉ（Ｈ２）、Ｆｅ（Ｈ２）、Ｖ（Ｈ２）、Ｎｂ（Ｈ２）などの水素ガスおよび本開示の他のもの。触媒または触媒源は、ＯＨ−の酸化によって形成されてもよい。Ｈとのさらなる反応を伴うカソード酸化生成物は、Ｈ２Ｏであってもよい。セルは、ＢＡＳＥ（ベーターアルミナ）などの固体電解質であってよい電解質と塩橋のうちの少なくとも１つを含んでもよい。カソードは、溶液、合金、混合物または化合物を形成するために、下記のうちの少なくとも１つを含んでよい：元素、複数元素、化合物、複数化合物、金属、合金、ならびに移動イオンまたはＭ＋またはＭなどの還元された移動イオンと反応してもよいそれらの混合物。カソードは、溶融した元素または化合物を含んでもよい。好適な溶融元素は、下記のうちの少なくとも１つである：Ｉｎ、Ｇａ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｐ、Ｓ、Ｉ、Ｓｅ、ＢｉおよびＡｓ。ベータアルミナ固体電解質（ＢＡＳＥ）などの塩橋を介した移動イオンとしてＮａ＋を有する典型的な実施形態では、カソードは、溶融硫黄を含み、カソード生成物はＮａ２Ｓである。典型的なセルは下記である：［ＬａＨ２、ＣｅＨ２，、ＺｒＨ２、ＴｉＨ２またはＮｉ（Ｈ２）、Ｆｅ（Ｈ２）、Ｖ（Ｈ２）、Ｎｂ（Ｈ２）などのＮａＯＨ＋Ｈ源／ＢＡＳＥ／下記のうちの少なくとも１つのＳ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｐ、Ｉ、Ｓｅ、ＢｉおよびＡｓ，任意に、支持体］。別の実施形態では、Ｈ２または水素化物などの還元剤は、アノードに制限されるので、セルは、ＢＡＳＥなどの塩橋に対して不在となり、そして、ハーフセル反応物間の反応は、他の点において、エネルギー的にまたは動力学的に好ましくない。塩橋を有さない実施形態では、アノードハーフセルの反応物は、発エルゴン的に、カソードハーフセル反応物とは反応しない。典型的なセルは下記である：［ＬａＨ２、ＣｅＨ２、ＺｒＨ２、ＴｉＨ２またはＮｉ（Ｈ２）、Ｆｅ（Ｈ２）、Ｖ（Ｈ２）、Ｎｂ（Ｈ２）などのＨ源／ＮａＯＨなどの水酸化物溶融塩／下記のうちの少なくとも１つＳ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｐ、Ｉ、Ｓｅ、Ｂｉ、Ａｓおよび合金、任意に、支持体］。
【０２２６】
一実施形態では、触媒を形成する反応は、別のＨ向けの触媒として機能するＨ２Ｏを形成する反応を含む。エネルギーは、熱や光または電気として放出されてもよく、そこでは、反応はハーフセル反応を含む。反応物が触媒として働くＨ２Ｏを形成する一実施形態において、反応物は、Ｈ２Ｏに酸化されてもよいＯＨ−を含んでもよい。典型的な反応は、本開示に記載されている。反応はＣＩＨＴセルまたは電気分解セルで起こってもよい。触媒反応は、生成物への遷移状態のＨ２Ｏに対して好都合でありうる。セルはさらに、原子状Ｈ源を含む。供給源は、電気分解、水酸化物、または本開示で与えられた他の供給源によって生成される水素化物、水素ガス、水素であってもよい。例えば、アノードは、ＺｎまたはＳｎなどの金属を含んでもよく、そこでは、ハーフセル反応は、ＯＨ−の水と金属酸化物への酸化を含む。反応は、また、生成されるＨ２Ｏの存在下の原子状Ｈを形成し、そこでは、Ｈ２Ｏは、ハイドリノを形成するための触媒として機能する。アノードは、ＬａＮｉ５Ｈ６などの水素化物を含んでいてもよく、そこでは、ハーフセル反応は、水素化物によって提供されるＨにより、ＯＨ−のＨ２Ｏへの酸化を含む。酸化反応は、形成されたＨ２Ｏによってハイドリノに触媒される水素化物からのＨの存在下で起こる。アノードは、金属と水素化物との組み合わせを含んでもよく、そこでは、ＯＨ−は、金属酸化物または水酸化物の形成によって、Ｈ２Ｏへ酸化され、Ｈは水素化物によって提供される。Ｈは、触媒として機能し、形成されるＨ２Ｏによってハイドリノに触媒される。別の実施形態では、ＣＯ２などの酸化剤またはＲ−ＮｉのＺｎまたはＡｌなどの還元剤は、中間体としてＨ２ＯおよびＨを形成するためにＯＨ−と反応してもよく、そこでは、Ｈの一部が、反応中にＨ２Ｏによってハイドリノに触媒される。別の実施形態では、Ｈ２ＯおよびＨの少なくとも１つは、下記の少なくとも１つを含む化学種の少なくとも１つの還元反応によって形成してもよい；Ｈ２、Ｈ、Ｈ＋、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ３＋、Ｏ３−、Ｏ、Ｏ＋、Ｈ２Ｏ、Ｈ３Ｏ＋、ＯＨ、ＯＨ＋、ＯＨ−、ＨＯＯＨ、ＯＯＨ−、Ｏ−、Ｏ２−、Ｏ２−およびＯ２２−などのＯおよびＨ。別の実施形態では、Ｈ２ＯおよびＨの少なくとも１つは、下記の少なくとも１つを含む化学種の少なくとも１つを伴う酸化反応によって形成してもよい；Ｈ２、Ｈ、Ｈ＋、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ３＋、Ｏ３−、Ｏ、Ｏ＋、Ｈ２Ｏ、Ｈ３Ｏ＋、ＯＨ、ＯＨ＋、ＯＨ−、ＨＯＯＨ、ＯＯＨ−、Ｏ−、Ｏ２−、Ｏ２−およびＯ２２−などのＯおよびＨ。反応は、本開示のものの１つを含んでもよい。反応はＣＩＨＴセルまたは電気分解セルで起こってもよい。反応は、プロトン交換膜、リン酸、固体酸化物型燃料セルなどの燃料セルで起こるものであってもよい。反応は、ＣＩＨＴセルアノードで起こってもよい。反応は、ＣＩＨＴセルカソードで起こってもよい。代表的なカソード反応はＨ２Ｏ触媒およびＨを形成するか、または、カソードおよびアノード（逆方向反応）の一方または両方で、Ｈ２Ｏ触媒およびＨを形成し、溶解したＨ２Ｏにより水性または溶融媒体で発生するかもしれない中間体種を形成するところの、下記である。
【０２２７】
Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−  →  ２Ｈ２Ｏ                              （１３８）
Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−  →  Ｈ２Ｏ２                              （１３９）
Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−  →  ４ＯＨ−                            （１４０）
Ｏ２＋Ｈ＋＋ｅ−  →  ＨＯ２                                    （１４１）
Ｏ２＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−  →  ＨＯ２−＋ＯＨ−                      （１４２）
Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−  →  Ｈ２Ｏ２＋２ＯＨ−                  （１４３）
Ｏ２＋ｅ−  →  Ｏ２−                                          （１４４）
ＨＯ２−＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−  →  ＋３ＯＨ−                        （１４５）
２ＨＯ２−  →  ２ＯＨ−＋Ｏ２                                  （１４６）
Ｈ２Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−  →  ２Ｈ２Ｏ                          （１４７）
２Ｈ２Ｏ２  →  ２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２                                  （１４８）
２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−  →  Ｈ２＋２ＯＨ−                            （１４９）
Ｈ２Ｏ＋ＨＯ２−  →  Ｈ２＋Ｏ２＋ＯＨ−                        （１５０）
Ｏ２＋２ＯＨ−  →  ２ＨＯ２−                                  （１５１）
ＨＯ２−＋Ｈ２Ｏ  →  Ｈ２＋Ｏ２＋ＯＨ−                        （１５２）
Ｈ２Ｏ  →  ２Ｈ２＋Ｏ２                                        （１５３）
【０２２８】
ハイドリノに加えて、触媒として機能するＨ２Ｏの生成物は、Ｈ２とＯ２に再結合する可能性があるイオン化Ｈ２Ｏであり；従って、Ｈ２Ｏ電気分解は、商業的に使用することができるこれらのガスを生成してもよい。Ｈ２のこの供給源は、ＣＩＨＴセルの電力出力を維持するために使用してもよい。それは、アノード水素化物または金属などのＣＩＨＴハーフセル反応物を再生成するために、直接または反応物として、Ｈ２を供給してもよい。
別の実施例において、Ｈ２Ｏ及びＯ２２−及びＯ３２−＋のような触媒の源又は触媒は、Ｏ２とのＯＨ−の反応によって形成されるかもしれない。例示的な反応は以下の通りである。
１／２Ｏ２＋２ＯＨ−  →  Ｏ２２−＋Ｈ２Ｏ                      （１５４）
Ｏ２＋２ＯＨ−  →  Ｏ３２−＋Ｈ２Ｏ                            （１５５）
３／２Ｏ２＋２ＯＨ−  →  ２Ｏ２−＋Ｈ２Ｏ                      （１５６）
【０２２９】
一実施形態では、還元酸素種は、ＣＩＨＴセルのアノードで酸化することができるまたは固体燃料反応で化学的に生成することができるＯＨ−などのＨＯの供給源である。ＣＩＨＴセルのアノード反応物などのセル反応物は、さらに、Ｈ２を含む。Ｈとの反応によってハイドリノを形成するために触媒として作用するＨ２Ｏ向けの活性状態でＨおよびＨ２Ｏを形成するために、Ｈ２はＯＨと反応する。また、反応物は、水素化物またはＨ２と解離子として、Ｈ源を含み、それにより、Ｈは、さらに、ハイドリノを形成するために別のＨと反応して活性Ｈ２Ｏハイドリノ触媒を形成するために、ＯＨと反応する。典型的なセルは下記である：［Ｍ＋Ｈ２／ＫＯＨ（飽和水溶液）／蒸気炭素＋Ｏ２］および［Ｍ＋Ｈ２＋ＰｔＣまたはＰｄＣ／ＫＯＨ（飽和水溶液）／蒸気炭素などの解離子＋Ｏ２］、ただし、Ｍ＝Ｚｎ、Ｓｎ、Ｃｏ、ＬａＮｉ５Ｈ６、Ｃｄ、Ｐｂ、ＳｂおよびＩｎ。熱反応器の一実施形態では、水素と酸素は、ハイドリノを形成するように反応するＨ２Ｏ触媒およびＨを形成するために金属表面で結合される。金属は、ハイドリノを形成するためにＨ向けの触媒として機能する水を形成するために、ＨおよびＯの酸化的組換えを促進し、そこでは、酸化金属が、水酸化物または酸化物を形成してもよい。好適で、典型的な金属は、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｃｏ、ＬａＮｉ５Ｈ６、Ｃｄ、Ｐｂ、ＳｂおよびＩｎである。
【０２３０】
一実施形態では、アノードとカソードハーフセル反応物間の協調反応が、ＨとＨ２Ｏ触媒との間のエネルギーの一致の少なくとも１つを引き起こし、それにより、ハイドリノが形成され、ハイドリノ触媒反応のための活性化エネルギーを提供する。例示的な実施形態では、蒸気炭素（ＳＣ）またはカーボンブラック（ＣＢ）などの、［Ｍ／ＫＯＨ（飽和数溶液）／Ｈ２ＯまたはＯ２還元触媒＋空気］；ただし、Ｍ＝Ｚｎ、Ｃｏ、Ｐｂ、ＬａＮｉ５Ｈ６、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｓｂ、ＩｎまたはＧｅ、Ｈ２ＯまたはＯ２還元触媒を含むＣＩＨＴは、エネルギーの一致を引き起こすか、活性化エネルギーを提供するの少なくとも１つとして働く。一実施形態では、活性触媒状態のＨ２Ｏを形成する反応物とＨは、熱エネルギーを発生させるように働いてもよい。ハーフセル反応は、直接的に熱エネルギーの放出を引き起こすために混合してもよい。典型的な反応物は、Ｍ＋ＫＯＨ（飽和水溶液）＋Ｈ２ＯまたはＯ２還元触媒＋空気の混合物であってもよく；ＭはＺｎ、Ｃｏ、Ｐｂ、ＬａＮｉ５Ｈ６、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｓｂ、ＩｎまたはＧｅであってよく、Ｈ２ＯまたはＯ２還元触媒は、炭素、炭化物、ホウ化物、またはニトリルであってよい。別の実施形態では、アノードは、Ｚｎなどの金属Ｍ’であってよく、カソードは、ＬａＮｉ５Ｈ６などの金属水素化物ＭＨｘであってもよい。典型的なＣＩＨＴセルは、［Ｚｎ／ＫＯＨ（飽和水溶液）／ＬａＮｉ５Ｈ６、Ｒ−ＮｉまたはＰｔＣ＋大気またはＯ２］を備えてもよい。典型的な一般的な電極反応は、次式で表される。
カソード：
ＭＨｘ＋１／２Ｏ２＋ｅ−  →  ＭＨｘ−１＋ＯＨ−              （１５７）
アノード
２Ｍ’＋３ＯＨ−  →  ２Ｍ’Ｏ＋Ｈ＋Ｈ２Ｏ＋３ｅ−；
Ｈ  →  Ｈ（１／ｐ）                                        （１５８）
好適で典型的な熱化学反応混合物は、Ｓｎ＋ＫＯＨ（飽和水溶液）＋ＣＢまたはＳＣ＋大気、およびＺｎ＋ＫＯＨ（飽和水溶液）＋ＬａＮｉ５Ｈ６、Ｒ−Ｎｉ、またはＰｔＣ＋大気である。
【０２３１】
ＯＨ−の酸化およびＨとの反応に加えて、Ｈ２Ｏ触媒を形成する反応は、脱水反応であってもよい。好適で典型的な反応は、下記などの金属酸化物への金属水酸化物の脱水である：Ｚｎ（ＯＨ）２からＺｎＯ＋Ｈ２Ｏ、Ｃｏ（ＯＨ）２からＣｏＯ＋Ｈ２Ｏ、Ｓｎ（ＯＨ）２からＳｎＯ＋Ｈ２ＯまたはＰｂ（ＯＨ）２からＺｎＯ＋Ｈ２Ｏ。別の例としては、Ａｌ（ＯＨ）３からＡｌ２Ｏ３＋Ｈ２Ｏであり、そこでは、Ｒ−ＮｉはＡｌ（ＯＨ）３を含み、また、ＯＨおよび触媒として作用するＨ２Ｏの少なくとも１つとハイドリノを形成するために触媒作用を受けえるＨ源として働いてもよい。反応は加熱により開始し促進してもよい。
【０２３２】
一実施形態では、ｎＨ、ｎＯ（ｎ＝整数）、Ｏ２、ＯＨおよびＨ２Ｏ触媒のうちの少なくとも１つは、脱水または分解反応により、活性状態で形成されている。反応は、Ｈの存在下で起こり、Ｈおよび触媒がハイドリノを形成するために反応する。一実施形態においては、反応はＨ２Ｏ２の分解を含む。触媒Ｈ２Ｏは、以下の典型的な反応によって形成されるかもしれない。
Ｈ２Ｏ２＋Ｈ  →  Ｈ２Ｏ＋  １／２Ｏ２又はＯ  ＋Ｈ（１／ｐ）    （１５９）
典型的な脱水反応は、水酸化物のＨの存在下での、対応する酸化物とＨ２Ｏへの分解であり、例としては、Ｈを放出しながらのＲ−ＮｉのＡｌ（ＯＨ）３のＡｌ２Ｏ３とＨ２Ｏへの分解である。脱水反応は、さらに、水和ＫＯＨまたはＮａＯＨの分解などの水和Ｈ２Ｏを含んでもよい。
【０２３３】
一実施形態では、脱水反応は、アルデヒドを形成するために、端末アルコールからＨ２Ｏの放出を伴う。端末アルコールは、触媒としての役割を果たすことができるＨ２Ｏを放出する糖またはその誘導体を含んでもよい。好適で典型的なアルコールは、メソエリスリトール、ガラクチトールまたはズルシトール、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）である。
【０２３４】
１つの実施形態において、セルは、水酸化物を含む溶融塩電解質を含む。電解質は、塩混合物を含んでもよい。１つの実施形態において、塩混合物は、ハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、およびリン酸塩などの本開示の別のアニオンをもつ、金属水酸化物および同一の金属を含んでもよい。好適な塩混合物は、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、およびＲｂＮＯ３−ＲｂＯＨである。混合物は共融混合物であってもよい。セルは共融混合物の融点程度の温度で動作させてもよいが、より高い温度で動作させてもよい。Ｈ２Ｏ触媒は、アノードでのＯＨ−の酸化および下記の金属膜を透過するＨ２ガスなどの供給源からのＨとの反応により、形成してもよく：その金属膜は、Ｎｉ（Ｈ２）、Ｖ（Ｈ２）、Ｔｉ（Ｈ２）、Ｎｂ（Ｈ２）、Ｐｄ（Ｈ２）、ＰｄＡｇ（Ｈ２）、Ｆｅ（Ｈ２）または４３０ＳＳ（Ｈ２）で表されるＮｉ、Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｐｄ、ＰｄＡｇまたはＦｅなどである。アルカリ電解質向けの好適な水素透過電極は下記を備える：ＮｉおよびＬａＮｉ５などの合金、Ｐｔ、ＰｄおよびＡｕなどの貴金属、Ｖ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｍｏ合金などのニッケルまたは貴金属被覆された水素透過性金属、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｔｉ、Ｔｈ、Ｐｄ、Ｐｄ被覆されたＡｇ、Ｐｄ被覆されたＶ、Ｐｄ被覆されたＴｉ、希土類元素、他の耐火金属、４３０ＳＳ（ＳＳ）などのステンレス鋼、当該技術分野の当業者に公知の金属。水酸化物の金属、金属などの水酸化物のカチオンまたは別のカチオンＭは、カソードで還元してもよい。
典型的な反応は、次式により表される。
アノード
１／２Ｈ２＋ＯＨ−  →  Ｈ２Ｏ＋  ｅ−
又は
Ｈ２  ＋ＯＨ−  →  Ｈ２Ｏ  ＋  ｅ−  ＋  Ｈ（１／ｐ）        （１６０）
カソード
Ｍ＋＋ｅ−  →  Ｍ                                          （１６１）
Ｍは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、内部遷移金属もしくは希土類金属などの金属、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、及びＴｅであってもよいし、Ｓ又はＰなどの別の元素であってもよい。水酸化物のそれ以外のカチオンの還元は、塩性のカチオン間の陰イオン交換においてもたらしてもよい。典型的なセルは、［Ｍ’（Ｈ２）／ＭＯＨＭ’’Ｘ／Ｍ’’’であり、ここで、Ｍ、Ｍ’、Ｍ’’、及びＭ’’’は、金属などのカチオンであり、Ｘは、ハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、及びリン酸塩などの水酸化物又は別のアニオンであってもよいアニオンであり、Ｍ’は、浸透性のＨ２である。別の実例は［Ｎｉ（Ｈ２）／Ｍ（ＯＨ）２−Ｍ’Ｘ／Ｎｉ］であり、ここで、Ｍは、アルカリ土類金属であり、Ｍ’は、アルカリ金属であり、Ｘは、ハロゲン化物（例えば［Ｎｉ（Ｈ２）／Ｍｇ（ＯＨ）２−ＮａＣｌ／Ｎｉ］、［Ｎｉ（Ｈ２）／Ｍｇ（ＯＨ）２−ＭｇＣｌ２−ＮａＣｌ／Ｎｉ］、［Ｎｉ（Ｈ２）／Ｍｇ（ＯＨ）２−ＭｇＯ−ＭｇＣｌ２／Ｎｉ］、及び［Ｎｉ（Ｈ２）／Ｍｇ（ＯＨ）２−ＮａＦ／Ｎｉ］など）。Ｈ２Ｏ及びＨは、ハイドリノをさらに形成するために陽極で形成し反応する。また、Ｍｇ金属は、熱力学的に、陰極反応からの最も安定した生成物である。他の好適な典型的なセルは、［Ｎｉ（Ｈ２）／ＭＯＨ−Ｍ’ハロゲン化物／Ｎｉが］、［Ｎｉ（Ｈ２）／Ｍ（ＯＨ）２−Ｍ’ハロゲン化物／Ｎｉ］、［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’’］である。ここで、Ｍは、アルカリ金属又はアルカリ土類金属であり、Ｍ’は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属ほど安定していないもの、又は水との低い反応性を有するもの（例えば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のグループからの１つ）の少なくとも１つである水酸化物及び酸化物を有する金属であり、Ｍ’’は、水素浸透性金属である。あるいは、Ｍ’はＡｌ、Ｖ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｓｅ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、及びＰｂのグループのうちの１つ以上などの、陽電性の金属であってもよい。別の実施形態において、Ｍ及びＭ’の少なくとも１つは、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のグループからの１つを含んでもよい。１つの実施形態において、カチオンは、塩混合物電解質のアニオンと共通であってもよいし、又は、アニオンは、カチオンと共通であってもよい。あるいは、水酸化物は、混合物の他の塩類に対して安定していてもよい。電極は、Ｎｉ粉末のような多孔質又は焼結金属粉末のような高表面積電極を含んでよい。典型的なセルは、［Ｎｉ（Ｈ２）、Ｖ（Ｈ２）、Ｔｉ（Ｈ２）、Ｎｂ（Ｈ２）、Ｐｄ（Ｈ２）、ＰｄＡｇ（Ｈ２）、Ｆｅ（Ｈ２）、又は４３０ＳＳ（Ｈ２）／ＬｉＯＨ−ＬｉＸ、ＮａＯＨ−ＮａＸ、ＫＯＨ−ＫＸ、ＲｂＯＨ−ＲｂＸ、ＣｓＯＨ−ＣｓＸ、Ｍｇ（ＯＨ）２−ＭｇＸ２、Ｃａ（ＯＨ）２−ＣａＸ２、Ｓｒ（ＯＨ）２−ＳｒＸ２、もしくはＢａ（ＯＨ）２−ＢａＸ２（ここで、Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、又はＩ）／Ｎｉ）］、［Ｎｉ（Ｈ２）、Ｖ（Ｈ２）、Ｔｉ（Ｈ２）、Ｎｂ（Ｈ２）、Ｐｄ（Ｈ２）、ＰｄＡｇ（Ｈ２）、Ｆｅ（Ｈ２）、又は４３０ＳＳ（Ｈ２）／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、及びＲｂＮＯ３−ＲｂＯＨ／Ｎｉ］、及び［Ｎｉ（Ｈ２）、Ｖ（Ｈ２）、Ｔｉ（Ｈ２）、Ｎｂ（Ｈ２）、Ｐｄ（Ｈ２）、ＰｄＡｇ（Ｈ２）、Ｆｅ（Ｈ２）、又は４３０ＳＳ（Ｈ２）／ＬｉＯＨ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＲｂＯＨ、ＣｓＯＨ、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｓｒ（ＯＨ）２、又はＢａ（ＯＨ）２＋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のうちの１つ以上（ここで、Ｘ＝Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、又はＩ）／Ｎｉ］。他の適当なＨ２浸透性の金属は、Ｎｉ陽極と置き換わってもよいし、安定した陰極電極は、Ｎｉと置き換わってもよい。１つの実施形態において、電解質は、オキシ水酸化物、又は水酸化物、ハロゲン化物、硝酸塩、炭酸塩、硫酸塩、リン酸塩、及びオキシ水酸化物のうちの１つ以上などの塩類の混合物を含んでもよい。１つの実施形態において、セルは、ＢＡＳＥ又はＮＡＳＩＣＯＮなどの塩橋を含んでもよい。１つの実施例において、セルは、ＢＡＳＥ又はＮＡＳＩＣＯＮのような塩橋を備えるかもしれない。１つの実施例において、電解質は、Ｍ（ＯＨ）４２−、Ｍ（ＯＨ）４−、又はＭ（ＯＨ）６２−（ここで、Ｍは例示的にＺｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ａｌ、又はＣｒであってよい。）のようなイオン又は錯体を含む水酸化物を含んでよい。水酸化物は、アルカリ・カチオンのようなカチオンを更に含んでよい。水酸化物は、Ｌｉ２Ｚｎ（ＯＨ）４、Ｎａ２Ｚｎ（ＯＨ）４、Ｌｉ２Ｓｎ（ＯＨ）４、Ｎａ２Ｓｎ（ＯＨ）４、Ｌｉ２Ｐｂ（ＯＨ）４、Ｎａ２Ｐｂ（ＯＨ）４、ＬｉＳｂ（ＯＨ）４、ＮａＳｂ（ＯＨ）４、ＬｉＡｌ（ＯＨ）４、ＮａＡｌ（ＯＨ）４、ＬｉＣｒ（ＯＨ）４、ＮａＣｒ（ＯＨ）４、Ｌｉ２Ｓｎ（ＯＨ）６、及びＮａ２Ｓｎ（ＯＨ）６であってよい。追加的な好適な水酸化物は、Ｃｏ（ＯＨ）２、Ｚｎ（ＯＨ）２、Ｎｉ（ＯＨ）２、他の遷移金属水酸化物、Ｃｄ（ＯＨ）２、Ｓｎ（ＯＨ）２、及びＰｂ（ＯＨ）からの少なくとも１つである。
【０２３５】
１つの実施形態において、酸素およびＨ２Ｏの少なくとも１つの源は、セルに供給され、且つ陰極に選択的に供給されてもよい。１つの実施形態において、Ｈ２は、陽極反応が式（１６０）から与えられるように、陽極に選択的に供給されてもよい。１つの実施形態において、Ｏ２およびＨ２Ｏの少なくとも１つは、セルに供給されてもよい。１つの実施形態においてＯ２またはＨ２Ｏは、その反応が以下の式で表されるように、陰極半セルに添加されてもよい。
陰極
Ｍ＋＋ｅ−＋Ｈ２Ｏ  →  ＭＯＨ＋１／２Ｈ２                    （１６２）
Ｍ＋＋２ｅ−＋１／２Ｏ２  →  Ｍ２Ｏ                          （１６３）
その後、Ｈ２Ｏは、その反応が以下の式で表されるように、添加されてもよい。
Ｍ２Ｏ＋Ｈ２Ｏ  →  ２ＭＯＨ                                （１６４）
Ｏ２が供給される場合には、全体としてバランスの取れた反応は、Ｈ２Ｏの別の電気分解によって再生されるＨ２の燃焼であってもよい。一実施形態では、Ｈ２は、アノードで供給され、Ｈ２Ｏと任意にＯ２が、カソードで供給される。Ｈ２は、選択的に、膜を介した透過により適用されてもよく、Ｈ２Ｏが、選択的に、バブリング蒸気によって適用されてもよい。一実施形態では、制御されたＨ２Ｏ蒸気圧が、溶融電解質にわたって維持される。Ｈ２Ｏセンサは、蒸気圧を監視して蒸気圧を制御するために使用してもよい。センサは、赤外線発光分光センサなどの光学的なもの、または当該技術分野で知られているようなものであってよい。Ｈ２Ｏ蒸気圧は、Ｎ２またはＡｒなどの不活性キャリアガスによって搬送される加熱される水槽から供給してもよく、そこでは、槽の温度および流量は、センサによって監視される蒸気圧を決定する。セルは下記により連続的に動作してもよい：未反応の補給物やそれぞれアノードとカソードで形成されるガスなどのセルからの蒸気とＨ２を収集し、Ｈ２Ｏの縮合などの手段によりガスを分離し、アノードにＨ２を、カソードにＨ２Ｏを再供給する。一実施形態では、水蒸気は約２０から１００℃の温度範囲内に維持された水発生器によって供給される。別の実施形態では、温度は、約３０から５０℃の範囲に維持される。水蒸気圧は、約０．０１トールから１０気圧の範囲に維持されてもよい。別の実施形態では、水蒸気圧は、約３１トールから９３トールの範囲内に維持される。一実施形態において、カチオンは、塩混合物電解質のアニオンに共通であってもよいし、また、アニオンはカチオンに共通であってもよい。あるいは、水酸化物は、混合物の他の塩に安定であってもよい。典型的なセルは、［Ｎｉ（Ｈ２）／Ｍｇ（ＯＨ）２−ＮａＣｌ／Ｎｉ芯（Ｈ２Ｏおよび状況に応じてＯ２）］、［Ｎｉ（Ｈ２）／Ｍｇ（ＯＨ）２−ＭｇＣｌ２−ＮａＣｌ／Ｎｉ芯（Ｈ２Ｏおよび状況に応じてＯ２）］、［Ｎｉ（Ｈ２）／Ｍｇ（ＯＨ）２−ＭｇＯ−ＭｇＣｌ２／Ｎｉ芯（Ｈ２Ｏおよび状況に応じてＯ２）］、［Ｎｉ（Ｈ２）／Ｍｇ（ＯＨ）２−ＮａＦ／Ｎｉ芯（Ｈ２Ｏおよび状況に応じてＯ２）］、［Ｎｉ（Ｈ２）、Ｖ（Ｈ２）、Ｔｉ（Ｈ２）、Ｎｂ（Ｈ２）、Ｐｄ（Ｈ２）、ＰｄＡｇ（Ｈ２）、またはＦｅ（Ｈ２）／ＬｉＯＨ−ＬｉＸ、ＮａＯＨ−ＮａＸ、ＫＯＨ−ＫＸ、ＲｂＯＨ−ＲｂＸ、ＣｓＯＨ−ＣｓＸ、Ｍｇ（ＯＨ）２−ＭｇＸ２、Ｃａ（ＯＨ）２−ＣａＸ２、Ｓｒ（ＯＨ）２−ＳｒＸ２、またはＢａ（ＯＨ）２−ＢａＸ２（ここで、Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩ／ＮｉＨ２Ｏおよび状況に応じてＯ２）］、［Ｎｉ（Ｈ２）、Ｖ（Ｈ２）、Ｔｉ（Ｈ２）、Ｎｂ（Ｈ２）、Ｐｄ（Ｈ２）、ＰｄＡｇ（Ｈ２）、またはＦｅ（Ｈ２）／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、およびＲｂＮＯ３−ＲｂＯＨ／Ｎｉ芯（Ｈ２Ｏおよび状況に応じてＯ２）］、および［Ｎｉ（Ｈ２）、Ｖ（Ｈ２）、Ｔｉ（Ｈ２）、Ｎｂ（Ｈ２）、Ｐｄ（Ｈ２）、ＰｄＡｇ（Ｈ２）、またはＦｅ（Ｈ２）／ＬｉＯＨ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＲｂＯＨ、ＣｓＯＨ、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｓｒ（ＯＨ）２、またはＢａ（ＯＨ）２＋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、およびＷＸ４のうちの１つ以上（ここで、Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩ／Ｎｉ芯（Ｈ２Ｏおよび状況に応じてＯ２）］である。［Ｎｉ（Ｈ２）／ＭＯＨ（ここで、Ｍはアルカリである）Ｍ’Ｘ２（ここで、Ｍ’はアルカリ土類である）および状況に応じてＭＸ（ここで、Ｘはハロゲン化物である）／Ｎｉ］などのセルは、高温で反応物質が水酸化物とハロゲン化物との交換に対して熱力学的に安定するように動作されてもよい。
【０２３６】
タイプ［Ｍ’（Ｈ２）または溶融水酸化物／Ｍ’’を含む水素化物／電解質］、そこでは、Ｍ’とＭ’’は、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、ＰｔおよびＰｔＡｇなどのＨ２透過性の金属を含んでもよいところの別の実施形態では、電解質は、水酸化物とＭＯＨ−ＭＨ（Ｍ＝アルカリ）などの水素化物の混合物を含む。ＭＨは、カソードにおいて、ＭおよびＨ−に還元されてもよい。ＯＨ−およびＨは、アノードで、Ｈ２Ｏに酸化されてもよい。ＭＨを過剰に含む電解質は、Ｏ２またはＨ２Ｏを添加することによって再生してもよい。他の実施形態において、電解質は、ホウ素水素化物およびアルミニウム水素化物などのＭＨに加えて、他の水素貯蔵材料を含んでもよい。
【０２３７】
図２を参照すると、水の還元により形成されたＨは、水素透過膜４７３を透過し、Ｈ反応物と反応してもよい。Ｈ透過電極は下記を含んでもよい：Ｖ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｍｏ合金、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｔｉ、Ｔｈ、Ｐｄ、Ｐｄ被覆されたＡｇ、Ｐｄ被覆されたＶ、Ｐｄ被覆されたＴｉ、希土類元素、他の耐火金属、当該技術分野の当業者に公知の他の金属。Ｈ反応物は下記であってよい：アルカリ、アルカリ土類、遷移、内部遷移、および希土類金属、合金、またはそれらの混合物などの水素化物および本開示のものなどのような水素貯蔵材料を形成する元素または化合物。典型的なセルは、［Ｎｉ（Ｈ２）／ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ／Ｎｉ（Ｌｉ、Ｔｉ、Ｌａ、Ｃｅ）］である。
【０２３８】
さらに典型的なセルは下記である：［Ｎｉ（Ｈ２）＋ＭＯＨ／下記の溶融塩Ｍ’Ｘ−Ｍ’’Ｘ’（ＭおよびＭ’＝アルカリ、ＸおよびＸ’＝ハロゲン化合物または他のアニオン、Ｍ’’はアルカリ、アルカリ土類、遷移、内部遷移、およびグループＩＩＩ−ＶＩなどの金属、そこでは、塩は、混合物との反応と中性を与えられたＭ’Ｘ−Ｍ’’Ｘ’の各元素の反応化学量論に対して安定である）。Ｍ’Ｘ−Ｍ’’Ｘ’は下記のうちの少なくとも１つを含んでよい：ＮｉＣｌ２、ＭｎＩ２、ＥｕＢｒ２、ＳｎＩ２、ＦｅＣｌ２、ＡｇＣｌ、ＦｅＣｌ２、ＩｎＣｌ、ＣｏＣｌ２、ＣｒＣｌ２、ＣｓＣｌ、ＣｕＣｌ、ＣｕＣｌ２、ＭｎＣｌ２、ＮｉＣｌ２、ＰｂＣｌ２、ＲｂＣｌ、ＳｎＣｌ２、ＴｉＣｌ２およびＺｎＣｌ２］。セルは、更に、例えば、カソードにおける空気やＯ２ガスなどの酸素源を含んでもよい。セルは、電気分解、Ｈ２の付加、または機械的に再生してもよい。一実施形態では、反応槽は、ニッケルまたはモネル合金などの溶融水酸化物による腐食に対して抵抗性をもつ材料を含んでよい。一実施形態では、カソードとアノードの少なくとも１つは、ＬｉＮｉＯを含むＮｉなどのリチオ化ニッケル電極などのようにリチオ化されている。実施形態では、溶融塩のアノードまたは水性アルカリセルは、最初からの充電および２度目の放電などの波形によって、連続的または間欠的に放出され、そこでは、時間期間のうちの少なくとも１つにおいては、電流は一定に維持されてもよく、アノードは、ニッケル水素化物、ＬａＮｉ５Ｈ６，またはＬａ２ＣｏＮｉ９Ｈ６などの水素化物を含んでよい。
【０２３９】
酸素の還元からカソードにおいて、ＨＯＯ−及びＯ２２−のような過酸化物イオンを形成する好適な溶融水酸化電解質は、ＬｉＯＨ及びＮａＯＨである。ＯＨ、Ｈ２Ｏ、Ｏ２、ｎＨ、及びｎＯの少なくとも１つのようなハイドリノ触媒を形成するための例示的な反応は、以下のとおりである。
カソード：
Ｏ２＋２ｅ−  →  Ｏ２２−                                      （１６５）
Ｏ２＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−  →  ＨＯ２−＋ＯＨ−                      （１６６）
アノード
Ｈ＋ＨＯ２−  →  Ｈ２Ｏ＋１／２Ｏ２＋ｅ−                      （１６７）
Ｈ２＋ＨＯ２−  →  Ｈ２Ｏ＋ＯＨ＋ｅ−                          （１６８）
一実施形態では、セル反応物は、過酸化物の供給源または過酸化物を含む。好適な過酸化物はＬｉ２Ｏ２とＮａ２Ｏ２である。過酸化物または過酸化物イオンは、ＯＨおよびＨ２Ｏの少なくとも１つなどのハイドリノ触媒を形成してもよい。典型的な反応経路は、式（１３８−１４８）と（１６５−１６８）で与えられる。好適なセルは下記である：［Ｎｉ（Ｈ２）／ＬｉＯＨおよびＮａＯＨの少なくとも１つとおそらく、ＬｉＸまたはＮａＸ（Ｘ＝ハロゲン）および過酸化物またはＬｉ２Ｏ２またはＮａ２Ｏ２／Ｎｉなどのアルカリ過酸化物などの他の塩］。一実施形態において、電解質は、水酸化物および酸素の還元による１つ以上の酸素種の形成に有利に働く他の塩との混合物のうちの少なくとも１つを含む。電解質は、さらに従属触媒形成とハイドリノを形成するための反応を最適化する所望の酸素還元生成物への酸素の還元を最適化するように選択される。典型的な実施形態では、ＮａＯＨまたはＫＯＨの１つ以上がハイドリノ形成からの電力を最適化するために、ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒの共融混合物に添加される。別の実施形態では、Ｈ２ＯまたはＨ２Ｏの供給源が、過酸化物および超酸化物などの高い酸化物の水酸化物への変換を引き起こすために、カソード反応物に添加される。好適な反応は、直接的または、過酸化物、超酸化物、酸化物イオン、ＨＯＯ−およびＨＯＯＨの少なくとも１つなどの中間体種を介してＯＨ−を形成するためのＯ２およびＨ２Ｏの還元である。
【０２４０】
一実施形態では、酸素が、触媒またはさらに触媒を形成するように反応する中間体として機能する化学種として働くカソードでの化学種に還元される。化学種または更なる反応生成物は、下記の少なくとも１つを含む、少なくとも１つの化学種であってよい：Ｈ２、Ｈ、Ｈ＋、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ３＋、Ｏ３−、Ｏ、Ｏ＋、Ｈ２Ｏ、Ｈ３Ｏ＋、ＯＨ、ＯＨ＋、ＯＨ−、ＨＯＯＨ、ＯＯＨ−、Ｏ−、Ｏ２−、Ｏ２−およびＯ２２−などのＯおよびＨ。別の実施形態においては、カソード反応は、アノード反応と協調してもよい。酸素を含むカソード反応は、アノードに形成されたＨと触媒の両方の間のエネルギーの一致を起こさせる化学種を形成してもよく、そこでは、Ｈは、ハイドリノを形成するように反応してもよい。カソードで形成される典型的な化学種は、Ｏ−、Ｏ２−、Ｏ２−、Ｏ２２−、ＯＨ−、ＨＯＯ−、Ｈ、Ｈ２、Ｏ、ＯＨ、Ｈ２Ｏ、Ｏ２、Ｏ３およびＯ３−である。アノード反応は、ＨＯ−のＯＨ、Ｈ２Ｏ、ＯおよびＯ２のうち少なくとも１つへの酸化を含んでいてもよく、そこでは、ＯＨ、Ｈ２Ｏ、ＯおよびＯ２のうち少なくとも１つが触媒として働いてもよい。一実施形態では、協調的な反応は、ＯＨ−のＯＨとＨ２Ｏの少なくとも１つに対するアノード反応を含んでもよく（式（１２３）および（１３１））、カソード反応には、Ｏ２２−へのＯ２の還元を含んでもよい（式（１６５））。Ｏ２２−を優先的に形成するための好適な電解質は、ＬｉＯＨおよびＮａＯＨのうちの少なくとも１つを含む。一実施形態では、Ｈ２Ｏは、さらに、少なくとも１つの還元した酸素種と反応するために設けられている。少なくとも１つの生成物は、ＯＨ−であってもよい。酸素と水の少なくとも１つの供給源は空気であってもよい。酸素とＨ２Ｏのうちの１つ以上の濃度は、ハイドリノの形成から電気的および熱的なパワー出力の少なくとも１つを制御するように制御してもよい。一実施形態では、セルの電気パワー出力が最適化される。一実施形態では、ＣＯ２およびＣＯが、セル内に流入する前に、空気中から除去される。その除去は、当業者に公知のスクラバーを使用することによって達成してもよい。一実施形態では、水酸化物電解質は、ＣＯおよびＣＯ２からの炭酸塩形成を抑制する酸化物などの添加剤を含む。好適な添加剤は、高い水濃度、Ｍｇ，ＳｂおよびＳｉの酸化物、およびピロリン酸塩や過硫酸塩などのオキシアニオンである。具体例は、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ｓｂ２Ｏ３、Ｎａ２Ｓ２Ｏ８およびＮａ４Ｐ２Ｏ７である。溶融した水酸化アルカリ塩などの溶融電解質を含む実施形態では、炭酸塩は、アルカリ金属などの活性金属との反応によって除去してもよい。断続的に充電および放電されたセルを含む実施形態では、セルは、ＣＯおよびＣＯ２を回避する空気に閉じこめられる。一実施形態では、少なくとも１つのハーフセル反応の酸素は、Ｈ２ＯおよびＯＨ−との少なくとも１つの酸化などの電気分解からのものである。
【０２４１】
１つの実施例において、溶融水酸化物電解質及び溶融水酸化物を含む混合物は更に、アルカリ酸化物（Ｍ２Ｏ）又はアルカリ土類酸化物（Ｍ’Ｏ）のような酸化物を含む。その濃度は、飽和迄であってよい。その酸化物は、平衡濃度を形成するように水酸化物又は水と反応するかもしれない。典型的な反応は、次式により表される。
Ｌｉ２Ｏ  →  Ｈ２Ｏ  →  ２ＬｉＯＨ                          （１６９）
Ｌｉ２Ｏ＋２ＯＨ−  →  ２ＬｉＯ−＋Ｈ２Ｏ                      （１７０）
一実施形態において、電解質は、溶融水酸化物、任意の他の塩と、Ｍ、ＭＨ、Ｍ２Ｏ、ＭＯ２またはＭ２Ｏ２の少なくとも１つを含み、そこでは、Ｍはアルカリ金属などの金属である。一実施形態では、酸化物、Ｈ２Ｏ、過酸化物、および超酸化物平衡の少なくとも１つがシフトしている。
【０２４２】
一実施形態では、Ｈ２Ｏ、ＯＨ、Ｏ２、ｎＨおよびｎＯ（ｎ＝整数）のうちの少なくとも１つなどの触媒を形成するためのセル反応のエネルギーは、真空でおこる反応と同等である。反応は、液相または固相などの気相または凝縮相で起こってもよい。液体は、電解質などの水性または溶融塩の媒体であってもよい。触媒を形成する反応は、ハーフセル反応を含んでもよい。一実施形態において、触媒を形成する反応に対向するハーフセル反応は、標準水素電極（ＳＨＥ）に対して、約０Ｖの電圧で起こってもよい。電圧は、ＳＨＥに対して、約−０．５Ｖから＋０．５Ｖ、−０．２Ｖから＋０．２Ｖ、−０．１Ｖから＋０．１Ｖの範囲にあるのが好適である。触媒を形成するハーフセル反応の触媒は、Ｈ２Ｏ、ＯＨ、Ｏ２、ｎＨおよびｎＯ（ｎ＝整数）のうちの少なくとも１つであってもよい。対半電池反応及び触媒形成反応は、次のようであってよい。
アノード：
ＯＨ−＋Ｈ２  →  Ｈ２Ｏ＋ｅ−＋Ｈ（１／ｐ）                    （１７１）
カソード：
Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−  →  ４ＯＨ−                            （１７２）
全反応は次のようであってよい。
３／２Ｈ２＋１／２Ｏ２  →  Ｈ２Ｏ＋Ｈ（１／ｐ）              （１７３）
溶融水酸化物塩電解質の場合には、セルに供給される水の分圧は、過酸化物、超酸化物および酸化物の少なくとも１つを形成するものなどのＯ２とＨ２Ｏ還元反応に対して、ＯＨ−生成反応に有利に制御されてもよい。一実施形態では、温度、Ｏ２圧力、Ｈ２Ｏ圧力、Ｈ２圧力、およびＯＨ−濃度の少なくとも１つは、ハイドリノの最適な形成をもたらす触媒を形成するハーフセル反応と反反応に有利に制御される。１つ以上の対応する反応は、式（１７１−１７３）で与えられる。好適で典型的なセルは、［Ｎｉ（Ｈ２）／ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ／Ｎｉ＋空気］、［Ｎｉ（Ｈ２）／ＮａＯＨ−ＮａＢｒ／Ｎｉ＋空気］、［Ｎｉ（Ｈ２）／ＮａＯＨ−ＮａＩ／Ｎｉ＋空気］、［Ｎｉ（Ｈ２）／Ｓｒ（ＯＨ）２／Ｎｉ＋空気］および本開示の同様のセルであり、そこでは、空気はいくらかのＨ２Ｏを含む。
【０２４３】
一実施形態では、Ｈ２Ｏ触媒を形成する反応は、動作温度に対して、約１．２ボルトで、熱力学的に補正される。一実施形態では、２５℃およびＳＨＥに対する、触媒を形成するためのハーフセル反応の電圧は、約１．２Ｖである。電圧は、ＳＨＥおよび２５℃に対して、約１．５Ｖから０．７５Ｖ、１．３Ｖから０．９Ｖ、１．２５Ｖから１．１Ｖの範囲にあるのが好適である。セルは、約２００℃から１０００℃または約２５０℃から６００℃の温度範囲で動作してもよい。好適な反応は、Ｈ２Ｏを形成するものであり、そこでは、Ｈ２Ｏは、式（１７１）と（１７２）と式（１９７）と（１９８）で与えられる触媒として働いてもよい。所望の電圧を達成するための好適な電解質は、さらに、ハロゲン化物などの他の塩を含んでもよい溶融アルカリまたはアルカリ土類水酸化物である。好適な混合物は、ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ、ＮａＯＨ−ＮａＢｒおよびＮａＯＨ−ＮａＩなどのアルカリ金属水酸化物およびハロゲン化物などの共晶塩の混合物である。典型的なアルカリ土類水酸化物は、Ｓｒ（ＯＨ）２である。水素は、透過によって、またはバブリングによって、アノードに供給してもよい。好適な酸性の電解質は、本開示のものなどの水性Ｈ２ＳＯ４、ＨＸ（Ｘ−ハロゲン化合物）または酸性イオン液体などの水性酸電解質である。
【０２４４】
アルカリ水性セル実施例において、触媒形成反応は、式（１７１）によって与えられてよく、約０ＶのＳＨＥに相対する還元ポテンシャルを持つ対半電池反応は、次の式の少なくとも１つである。
Ｏ２＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−  →  ＨＯ２−＋ＯＨ−                      （１７４）
Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−  →  ＨＯＯＨ＋２ＯＨ−                  （１７５）
Ｏ２＋ｅ−  →  Ｏ２−                                          （１７６）
１つの実施例において、Ｏ２濃度又はカソード材料は、所望のポテンシャルで反応を達成するために変更されるかもしれない。好適な例示的セルは、［ＭＨ／ＫＯＨ（飽和水溶液）／ＳＣ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、又は多の酸素還元カソード＋空気］及び本開示の類似のセルである。ここで、ＭＨはＬａＮｉ５Ｈｘのような金属水素化物である。
【０２４５】
ＬｉＯＨなどのアルカリ水酸化物などの水性または溶融水酸化物などの水酸化物電解質を含む電気分解セルの実施形態では、Ｈ２はカソードで発生し、Ｏ２はＨ２Ｏの電気分解によりアノードで生成される。電解質の水酸化物は、Ｍ２ＣＯ３（Ｍ＝アルカリ）などの炭酸塩などの水性塩基の溶液を形成してもよい。セルは、約２５℃から３００℃の範囲などの高温で動作させてもよいが、より高い温度で動作させてもよい。セルを、およそ沸騰点以上の温度で動作するように加圧してもよい。一実施形態では、Ｈの存在下、カソードでのＯＨ−のＨ２Ｏへの酸化およびアノードでのＯ２およびＨ２ＯのＯＨ−への還元の反応のうち少なくとも１つが、ハイドリノの形成と伴に起こる。一実施形態では、カソードで形成された酸素は、アノードにおいて、Ｈ２Ｏによって、ＯＨ−へと還元され、カソードで形成されたＨ２は、それがカソードでＨ２Ｏに酸化されるにともない、ＯＨ−と反応し、それにより、ＯＨ−経路は、式（１７２）と（１７１）に従って、アノードとカソードで発生する。触媒は、カソードで形成されたとＨと反応するカソードで形成されたＨ２Ｏであってもよい。カソードは、ＮｉまたはＬａＮｉ５などのＰｄ、ＰｔまたはＡｕまたは遷移金属または合金などの貴金属などの水素化物を形成する金属であってもよい。カソードは、Ｈ２ＯをＨ２に還元する二官能性電極として作用してもよく、Ｈの存在下で、ＯＨ−をＨ２Ｏに酸化する。アノードは、ＮｉまたはＬａＮｉ５などのＰｔ、ＰｄまたはＡｕまたは遷移金属または合金などの貴金属などの金属などの導電体を含んでもよく、水性電解質をＯ２に酸化する二官能性電極として作用してもよく、Ｏ２およびＨ２Ｏの少なくとも１つをＯＨ−に還元してもよい。電極の形態は、その表面積を増加させてもよい。Ｎｉなどの典型的な電極は、ワイヤ、焼結したもの、シート、またはマットＮｉである。一実施形態では、水酸化物および炭酸塩の少なくとも１つ含むものなどのアルカリ電解質を有する溶融塩セルは、ニッケル、酸化ニッケル、コバルト、酸化コバルト、およびクロムがドープされたニッケルおよびニッケル、ＮｉＯ、コバルト、酸化コバルト、Ａｇ、Ａｇ２Ｏ２などの酸化銀、ＡｇがドープしたＮｉ、リチオ化した酸化ニッケルであってよいアノードの少なくとも１つを有し、ＭｇＯ、Ｌｉ２ＴｉＯ３またはＬｉＡｌＯ２などの電解質支持体を含んでもよい。アノードなどの電極は、ＮｉＯやＮｉ１−ｘＭｇｘＯおよびＮｉＦｅ２Ｏ４を形成してもよいＭｇＯまたはＦｅ２Ｏ３などのＮｉＯを安定化させる別の化合物を含んでもよい。一実施形態では、ＮｉＯなどのアノードなどの電極は、Ｏ２−源などの供給源によって塩基性を増加させることによって安定化させてもよい。電解質の塩基性を高めるための好適な供給源は、ＭｇＯ、ＣｄＯ、ＺｎＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｌｉ２Ｏ、ＭｏＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＷＯ２およびＯ２−源として働く類似の酸化物である。別の化合物を電極に添加してもよいし、電解質の添加剤またはマトリックスを含んでもよい。ハイドリノ反応の現在の貢献は、電気分解電流のそれとは反対方向にあり、セル内で追加の熱生産を引き起こすことがある。別の実施形態では、少なくとも１つのガスは、ハーフセル間をクロスオーバーしてもよく、それにより、式（１７１）と（１７２）によって与えられる反応の少なくとも１つは、ハイドリノを形成するために起こる。電極間隔は、ガスクロスオーバーを促進するために最小限であってもよい。ガスは、セル内でクロスオーバーしてもよく、それにより、式（１７２）で与えられるＯＨ−システムは、少なくとも部分的に、カソードで起こり、式（１７１）で与えられたＯＨ−システムは、少なくとも部分的にアノードで起こる。触媒は、カソードからアノードにクロスオーバーする追加のＨと反応するクロスオーバーＨから、アノードで形成したＨ２Ｏであってもよい。アノードは、クロスオーバー水素の存在化下で、水溶性電解質をＯ２に酸化し、ＯＨ−をＨ２Ｏに酸化する二官能性電極として作用するＮｉまたはＬａＮｉ５などのＰｄ、ＰｔまたはＡｕまたは遷移金属または合金などの貴金属などの水素化物を形成する金属であってよい。カソードは、ＮｉまたはＬａＮｉ５などのＰｄ、Ｐｔ、またはＡｕまたは遷移金属または合金などの貴金属などの水素化物を形成する金属であってよい。カソードは、Ｈ２ＯをＨ２に還元する二官能性電極として作用してもよく、さらに、クロスオーバーＯ２とＨ２Ｏのうち少なくとも１つをＯＨ−に還元してもよい。従って、カソードは、酸素とＨ２Ｏ還元触媒のうちの少なくとも１つを含んでもよい。電気および熱エネルギーの少なくとも１つが、クロスオーバー反応によって放出され、そこでは、電流は電気分解電流と同じ極性を有するが、電圧は、反対の極性である。これにより、定電流電気分解が実行される場合には、一実施形態では、セル電圧は低下し、セル温度が上昇する。典型的な電気分解セルは、［Ｐｔ／ＬｉＯＨ０．１Ｍから飽和水溶液／Ｐｄ］である。他の実施形態では、両方の電極がＮｉまたは１つはＮｉで、他のものが、Ｐｔ、Ｐｄ、ＤＳＡ材料などの異なる材料、他の貴金属、炭素、Ａｇ、本開示の材料、またはこれらの材料の１つ以上のもの、またはＰｔ／Ｔｉなどの支持体上の本開示の他のものであり、電解質は、約０．１Ｍから飽和までの濃度範囲における水溶性ＫＯＨまたはＫ２ＣＯ３である。具体例は、［ＰｔＴｉ／Ｋ２ＣＯ３またはＫＯＨ０．１Ｍから飽和水溶液／Ｎｉ］である。
【０２４６】
一実施形態では、ＰｄＯＯＨ、ＰｔＯＯＨまたはＮｉＯＯＨなどのオキシ水酸化物、Ｐｔ（ＯＨ）２、Ｐｔ（ＯＨ）４、Ｐｄ（ＯＨ）２またはＮｉ（ＯＨ）２などの水酸化物およびＰｔ（Ｈ２Ｏ）４などの水和物が、アノードなどの電極で形成されてもよい。ＯＨ−とのアノードなどの電極の酸化生成物のうちの１つ以上の酸化反応は、Ｈ２ＯやＨなどのハイドリノを形成するようにさらに反応する触媒を形成してもよい。Ｐｔアノードでの例示的な反応は、以下のとおりである。
ＰｔＯＯＨ＋２ＯＨ−  →  ＰｔＯ＋Ｈ２Ｏ＋Ｈ（１／４）＋Ｏ２＋２ｅ−
（１７７）
Ｐｔ（ＯＨ）２＋ＯＨ−  →  ＰｔＯ２＋Ｈ２Ｏ＋Ｈ（１／４）＋ｅ−  （１７８）
３Ｐｔ（ＯＨ）２＋ＯＨ−  →  Ｐｔ３Ｏ４＋３Ｈ２Ｏ＋Ｈ（１／４）＋ｅ−
（１７９）
【０２４７】
アノードにおけるオキシ水酸化物、ヒドロキシ水酸化物、または水和物の反応は、電気分解セル電圧を低減してもよい。ハイドリノを形成するための反応は、熱的および電気的エネルギーの少なくとも１つの形態であってもよいエネルギーを放出する。電気分解または断続電気分解セルの一実施形態においては、Ｈは、電気分解時に、負極でＨ２Ｏの還元により形成され、そして反応は、少なくとも部分的に可逆的であり、それにより、Ｈ２Ｏなどの触媒が形成され、Ｈとさらに反応し、ハイドリノを形成する。Ｈ２Ｏ触媒を形成する反応は、ＯＨ−＋ＨからＨ２Ｏ＋ｅ−であってよい。
【０２４８】
Ｈ２透過アノードを含むもの、断続電気分解下で動作されるものなどの電気分解セルまたはＣＩＨＴセルの実施形態では、少なくとも１つの電極は、酸化物を形成し、さらに、連続的または断続電解分解などの電解分解から表面上でＨ２ガスの透過、生成のうちの少なくとも１つなどの供給源からの水素を含み、対向電極からまたは供給されるＨ２ガスなどの外部供給源からのＨ２クロスオーバーからのＨ２を吸収する。酸化物は、電解質と金属および、電解質に溶解する酸素と金属の少なくとも１つの反応によって形成されてもよい。酸素は、大気圧または供給された酸素ガスの少なくとも１つなどの供給源から、または、セル内で作用してもよいＨ２Ｏの電気分解からのものであってもよい。電解質は水酸化物を含んでもよい。電解質は、ハイドリノを形成するために、電極上の原子状水素などの水素とさらに反応するＨ２Ｏ触媒を形成するように金属酸化物と反応してもよい。ハイドリノの形成で放出されるエネルギーは、電気エネルギーおよび熱エネルギーの少なくとも１つとして、明白であってもよい。Ｈ２Ｏ触媒を形成するための水酸化物とニッケル酸化物との代表的な反応は、以下のとおりである。
２ＫＯＨ＋ＮｉＯ  →  Ｋ２ＮｉＯ２＋Ｈ２Ｏ                      （１８０）
３ＫＯＨ＋ＮｉＯ  →  ＫＮｉＯ２＋Ｈ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋１／２Ｈ２    （１８１）
４ＫＯＨ＋Ｎｉ２Ｏ３  →  ２Ｋ２ＮｉＯ２＋２Ｈ２Ｏ＋１／２Ｏ２  （１８２）
【０２４９】
式（１８０−１８２）に対応したものなどの反応物と反応は、化学反応やハイドリノを形成するための固体燃料を含んでもよく、それらは、化学反応器の項で与えられる。
【０２５０】
実施形態では、ハイドリノを形成するための反応は、原子状水素と触媒を必要とする。原子状水素を形成するのに好適な反応は、Ｎｉ、ＴｉまたはＮｂまたはＰｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、およびＲｕなどの貴金属などの遷移金属などの高表面積解離子上での水素解離である。解離子は、約１ｎｍから５０ミクロンの範囲内の粒子サイズを有するものなどのナノ粉末であってもよい。また、原子状水素は、Ｎｉなどの水素透過膜を介した水素透過によって、または散布によって提供される。原子状水素は、電気分解によって、表面上または電解質中に生成してもよい。電気分解を間欠的に維持してもよい。少なくとも間欠サイクルの放電段階中に、ハイドリノを形成するように反応する１つ以上のＨ原子層を、形成してもよい。
【０２５１】
図１に示す電気分解セル４００は、カソード４０５を有するカソード・コンパートメント４０１と、アノード４１０を有するアノード・コンパートメント４０２、および必要に応じて、セパレータまたは塩橋４２０を備える。電解分解電力が、端子間に印加される電力によって供給される。電力源は、少なくとも第２ＣＩＨＴセルまたはコンデンサであってもよい電力供給または電力貯蔵部であってもよい。第２ＣＩＨＴセルまたはコンデンサなどの電力貯蔵は、電力源を備える第１ＣＩＨＴセルによって充電されてもよい。制御電子機器は、電力源を使用して、第１ＣＩＨＴセルの充電と放電を切り替えてもよく、電圧、電流、電力および負荷などの充放電パラメータを制御してもよい。電解質は、水性であり、溶融塩または本開示のものなどの組み合わせであってもよい。電気分解セルの実施形態では、電気分解電圧が断続的またはパルスである。電解質は、アルカリまたはアルカリ土類水酸化物およびハロゲン化物塩などの溶融水酸化物共晶塩などの溶融塩であってもよい。典型的な電解質は、ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒである。電解質は、塩基性、酸性または約中性であってもよい水性電解質であってもよい。典型的な塩基性電解質は、ＫＯＨなどの水性アルカリ水酸化物などの水性水酸化物電解質である。典型的な酸性電解質は、Ｈ２ＳＯ４またはＨＸ（Ｘ＝ハロゲン化物）などの水性酸である。
【０２５２】
一実施形態において、電解質は、塩基性水溶液を含んでよい。断続的またはパルスサイクルの充電段階は、Ｈ２ＯのＨ２とＯ２への電気分解を含んでもよい。ハイドリノ形成は不可逆的であることを除いて、カソードおよびアノード反応は、式（１７１）と（１７２）の逆反応を含んでもよい。カソード放電ハーフセル反応は、Ｈ２Ｏおよび酸素の少なくとも１つの還元を含んでもよい。還元は式（１７２）で与えられてもよい。還元反応に対する過電位が、ハーフセル電圧をほぼゼロにしてもよい。一実施形態では、アルカリ水溶液中での、Ｏ２およびＨ２ＯのＯＨ−への還元に対する電位（式（１７２））は、ＳＨＥおよび２５℃に対して、約０．４Ｖである。電極上の還元に対する過電位は約０．４Ｖで、それにより、還元ハーフセル反応は約０Ｖで起こる。アノード放電ハーフセル反応は、ＯＨ−の酸化と、さらに、Ｈ２Ｏを形成するＨとの反応を含んでよい（式（１７１））。Ｈ２Ｏは、ハイドリノを形成するための触媒として働いてもよい。一実施形態では、ＯＨ−の酸化に対する還元電位、さらに、Ｈ２Ｏを形成するためのＨとの反応（式（１７１））は、ＳＨＥと２５℃に対して、約１．２３Ｖである。電極上の酸化に対する過電圧では、酸化ハーフセル反応が、約１．２３Ｖで起こる。
【０２５３】
他の実施形態において、触媒は、本開示のものなどの原子状水素からｍ２７．２ｅＶを受ける化学種を含んでいてもよく、そこでは、触媒は、ハーフセル種であるか、または、電気分解や放電段階中に形成されてもよい。ハイドリノは、充電と放電段階の少なくともどちらかの間に形成される。放電段階に関しては、酸化反応のハーフセル電位は、ＳＨＥと２５℃に対して、約１．２３Ｖであるか、または、約０．６Ｖから１．５Ｖの範囲であってよく、還元反応のハーフセル電位は、ＳＨＥと２５℃に対して、約０Ｖであるか、または、約−０．５Ｖから＋０．５Ｖの範囲であってよい。電気分解停止や放電段階中に、電気分解カソードとアノードとの間のセル電位は、ＳＨＥと２５℃に対して、約１．２Ｖであるか、または、約０．６Ｖから２Ｖの範囲であってよい。高い温度を有する実施形態では、これらの室内温度範囲は、熱力学的に運転温度に対して補正される。別の方法では与えられてない本開示の電圧は、ＳＨＥと２５℃に対してのものである。
【０２５４】
ハイドリノおよび水性電解質を含む電気および熱パワーの少なくとも１つを形成するＣＩＨＴまたは電気分解セルの一実施形態では、少なくとも１つのシステム変更または方法を適用することにより下記を向上させる：発生期のＨ２Ｏを形成するための領域を提供する多孔性アノードの使用を含むハイドリノの形成速度；電気分解電流を変化させるなどの手段によるガス流量の変化で、それにより、ガス／電解質／電極界面層の特性を変化させ、触媒として、遊離したまたは発生期のＨ２Ｏ（非バルクＨ２Ｏ）の形成を有利にする（Ｈ２Ｏが触媒として記載されている場合には、本明細書では、ハイドリノ触媒活性状態のまたは発生期のＨ２Ｏが、元々、意図されている）；電解質組成、濃度、温度、および他のそのような物理的パラメータの変動で、遊離したまたは発生期のＨ２Ｏ触媒およびハイドリノを形成するためのセル反応の容量を変化させるイオン周りの溶媒球の変化などの性質の変化を生じさせる。
【０２５５】
溶融塩または水性電解セルを含む少なくとも１つなどの実施形態では、セルは、Ｈ２およびＯ２のＨ２Ｏへの反応のためのセル電位の負に対応するセル当たりの定電圧で充電される。充電電位は、熱力学の電圧成分および過電位を有するＨ２Ｏ電気分解電位を含んでもよい。セルは、また、一定電流、電力、または負荷、または可変電圧、電流、電力、または負荷で充電してもよい。セルは、その後、一定電圧、電流、電力、または負荷で放電してもよい。定電圧は、所望の放電電圧を維持する負荷を用いて達成してもよい。他の実施形態では、放電は、電圧、電流、電力および負荷コントローラの少なくとも１つで制御することができる可変電圧、電流、電力、または負荷であってもよい。電圧および電流パラメータは、例えば、充電の間に、最小値から最大値へ、放電の間に、最大値から最小値へのようないずれかの方向に傾斜を含んでもよい。一実施形態では、放電は、ハーフセル還元電位を、最適化を達成するものに合わせることによって、ハイドリノ反応速度を最大にする条件の下にある。一実施形態では、放電は、Ｈ２およびＯ２のＨ２Ｏへの反応のためのセル電位に対応するセル当たりの定電圧で充電される。一致電位は、熱力学的電圧成分および過電圧をも含んでよい。他の実施形態では、電圧と電流の少なくとも１つが、ハイドリノ触媒反応を最大速度で起こさせる放電電圧を達成するために、可変である。セル電位は、熱力学的電圧成分および過電圧をも含んでよいハーフセル還元電位の差である。周波数およびその他の充放電パラメータは、ハイドリノ触媒の反応速度を最大化するように調整してもよい。一実施形態では、サイクルの波形は、好適な負荷と一致するように調整されるか、負荷が波形に整合される。一実施形態では、充放電周波数は、電力網などの標準のものであってもよい。周波数は、５０Ｈｚであってもよいし、６０Ｈｚであってもよい。波形は、６０Ｈｚまたは５０Ｈｚでの交流電流などの交流電流に調整してもよい。周波数は、充放電サイクルの位相がずれた２つのセルの間で逆の充電を含んでよく、それにより、一つが別のものを充電してもよいし、その逆でもよい。別の実施形態では、電流が整流されてもよい。電流は、ほぼ一定電流であってよい直流電流として放電時に負荷に供給されてもよい。複数のＣＩＨＴセルは、任意の個々のセルのサイクルよりも長い期間にわたって一定の電流を供給するように時間を計ってもよい。
【０２５６】
一実施形態では、セルは、Ｈ２Ｏから、水素と酸素の少なくとも１つを生成する。一実施形態では、Ｈ２及びＯ２を、間欠電気分解中に、それぞれ、放電アノードとカソードに形成してもよい。また、ガスは、Ｈ２Ｏから自発的に生成され、電気分解とは独立していてもよい。Ｈ２ＯからＨ２とＯ２との少なくとも１つの自発的な生成を駆動するためのエネルギーは、ハイドリノの形成である。ガス、Ｈ２及びＯ２の少なくとも１つは、触媒及びハイドリノの少なくとも１つを形成する反応物である。機構は、電気化学とイオン化反応の少なくとも１つを含んでもよい。Ｈとさらに反応させてハイドリノを形成するＨ２Ｏなどの触媒を、放電時に、形成してもよい。放電時にＨ２Ｏ形成するための反応は、セル操作の任意の段階で可逆的であってもよく、それにより、Ｈは、直接的に、放電アノードで形成され、必要に応じて、電気分解により形成されるものとは独立している。追加的に又は代替的に、それぞれの放電アノードとカソードにおける、Ｈ２とＯ２への、Ｈ２Ｏの電気分解に対して、Ｈの形成は、ハイドリノを形成するために放出されるエネルギーにより自発的であってもよく、そこでは、両方の反応は、同時に起こってもよい。一実施形態では、セル電圧は、Ｈ２Ｏの電気分解が、ハイドリノ形成に対して、自発的に起こるようなものである。ハイドリノ反応は、Ｈ２Ｏの電気分解の伝播とハイドリノ形成反応の伝播の少なくとも１つを達成するセル電圧を、少なくとも部分的に維持又は支持してもよい。一実施形態では、セル電圧は、約０．８Ｖ±０．５Ｖである。［ＭｇＯ／Ｎｉなどの任意のマトリックスを有するＮｉ／ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ］を有する典型的なセルとＨ２Ｏの供給は、約０．８Ｖ±０．２Ｖのセル電圧で、約２８０から５００℃の温度範囲で動作してもよい。電圧が、ハイドリノ形成を伴う間欠電気分解と自発電気分解のうちの少なくとも１つによって補助されてもよい。断続的電気分解の典型的なセルの波形は、０．８Ｖ±０．２Ｖまでの充電するステップを含み、セルの放電に伴った設定時間の間、その電圧を維持してもよい。セル波形は、さらに、０．６Ｖ±０．２Ｖなどの一定電圧から制限電圧までの電圧や、４ｓ±３ｓなどの制限時間の間などの条件下で、セルをさらに放電してもよい。Ｈ２Ｏの自発的な電気分解は、セル内のアノード材料、電解質、固体、液体、及び気体の少なくとも１つの反応を含む１つ以上の中間段階を有していてもよい。例えば、Ｈ２Ｏは、ＭＯ及びＨ２を形成するために、アノード金属Ｍと反応してもよい。典型的な固体、液体及び気体は、ＭｇＯ、ＬｉＡｌＯ２、Ｌｉ２ＴｉＯ３、ＬｉＶＯ３、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２などの固体マトリックス、本開示の他のもの及びＨ２Ｏ２、Ｏ２、ＣＯ２、ＳＯ２、Ｎ２Ｏ、ＮＯ及びＮＯ２である。あるいは、電解質に対して、酸化及び還元のうち少なくとも一つが実施されもよいし、Ｈ２Ｏは反応物である。典型的な自発的なＨ２Ｏ電気分解反応は以下のとおりである。
放電アノード：
２ＯＨ−  →  ２Ｈ＋Ｏ２−＋ｅ−                            （１８３）
２Ｈ  →  ２Ｈ（１／ｐ）                                    （１８４）
ここで、Ｈ２Ｏ触媒は、例えば、式（１７１）の反応によって形成される。
放電カソード：
Ｏ２−＋Ｈ２Ｏ＋ｅ−  →  １／２Ｏ２＋２ＯＨ−                （１８５）
全反応は以下のとおりであってよい。
Ｈ２Ｏ  →  １／２Ｏ２及び２Ｈ（１／ｐ）                      （１８６）
Ｈ２Ｏ  →  １／２Ｏ２及びＨ２                                （１８７）
【０２５７】
他の例示的な自発的なＨ２Ｏ電気分解反応は、以下のとおりである。
放電アノード：
２ＯＨ−  →  Ｈ＋ＨＯＯ−＋ｅ−                              （１８８）
Ｈ  →  Ｈ（１／ｐ）                                          （１８９）
ここで、Ｈ２Ｏ触媒は、例えば式（１７１）の反応によって形成される。
放電カソード：
ＨＯＯ−＋１／２Ｈ２Ｏ＋ｅ−  →  ２ＯＨ−＋１／４Ｏ２        （１９０）
全反応は、式（１８６）及び（１８７）によって与えられるかもしれない。
放電アノード：
３ＯＨ−  →  Ｏ２＋Ｈ２Ｏ＋Ｈ＋３ｅ−                        （１９１）
Ｈ  →  Ｈ（１／ｐ）                                          （１９２）
ここで、Ｈ２Ｏ触媒はまた、例えば式（１７１）の反応によって形成される。
放電カソード：
１／２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−  →  ２ＯＨ−                      （１９３）
全反応は、式（１８６）及び（１８７）によって与えられるかもしれない。式（１８３）、（１８５）、（１８８）、（１９０）、および（１９１）の水素および酸素は、式（１７１）および（１７２）に従って、それぞれ、ＯＨ−およびＨ２Ｏを形成してもよい。酸化物、過酸化物、超酸化物、およびＨＯＯ−などの酸素種および（式（１３８から１５３））などの本開示で与えられた反応は、Ｈ、触媒およびハイドリノの少なくとも１つの供給源を形成するために、Ｈ２Ｏの自発的な電気分解に関与していてもよい。一実施形態において、Ｈは放電アノードとカソードで、形成されてもよく、そこでは、触媒が形成されているので、ハイドリノは、優先的にアノードなどの電極で形成される。典型的なセルは、Ｎｉ放電アノードとＮｉＯの放電カソードを有し、そこでは、ハイドリノは、優先的にＮｉ電極で形成される。上記反応に加えて、放電カソードでの反応は、Ｈ２ＯのＯＨ−とＨ２の還元であってよく、アノードでの反応は、上記の反応で与えられるＯＨ−の酸化であってもよいし、さらに、アノードの金属酸化物を形成する反応を含んでいてもよい。あるいは、ＮｉＯなどの金属酸化物などの酸化物は、カソードで還元されてもよい。還元はまた、Ｈ２Ｏなどの他の反応物を含んでもよい。典型的な還元反応は、ＮｉＯからＮｉおよび酸化物、過酸化物、および超酸化物などの酸素を含んだ負イオンへの還元、およびＮｉＯおよびＨ２ＯのＮｉや水酸化物への還元である。また、一実施形態では、Ｈ２Ｏなどの触媒は、放電アノードで形成されてもよい。セルは、一実施形態では、連続放電モードで実行してもよく、そこでは、Ｈとその後のハイドリノの自然発生は、セルからの所望の電気出力を維持するのに十分である。Ｈ２Ｏを、電気的出力を維持するためにセルに供給してもよい。代わりにおよび組み合わせて、セルは、本開示のシステムおよび方法に従って断続的な電気分解で実行してもよい。断続的または自発的な電気分解からの余分な水素は、別の商業的利用のために収集してもよい。一実施形態では、ハイドリノ反応からのエネルギーによって維持される過剰な電流は、式（１８３−１９３）の反応によって例示される自発的な水の電気分解として、明白であってもよいし、また、伝播してもよい。一実施形態では、ハイドリノ、電気、酸素、または、酸素を含む化合物または化学種へのＨ２Ｏの変換を伴うハイドリノ反応は、加水分解反応を含んでもよい。
【０２５８】
一実施形態では、水蒸気圧は、自発的電気分解反応を維持するように制御される。反応混合物の水蒸気圧または組成物は、ＯＨ−、酸化物、過酸化物、超酸化物およびＨＯＯ−のうちの少なくとも１つなどの自発的電気分解を維持するイオンを保持するために維持してもよい。特定のイオンは、優先的に、水の電気分解、触媒およびＨの形成、およびハイドリノの形成に有利に維持される。式（１８３−１９３）の典型的な反応において、水蒸気圧は、ハイドリノを形成するために、対応する反応経路に対する超酸化物イオンの定常状態濃度を保持するために維持されている。水蒸気の圧力は、水蒸気または蒸気発生器を使用して制御してもよく、そこでは、貯水槽の温度は、システムの最低温度に維持される。システムは、水生成器、セルへの水蒸気ライン、およびセルを含んでもよい。反応物に対して平衡か、または定常状態での水の蒸気圧は、約１マイクロトールから１００気圧、約１ミリトールから１気圧または約１トールから１００トールの範囲であってよい。
【０２５９】
電解質は、任意の所望の比率でアルカリ金属水酸化物または炭酸塩またはそれらの混合物などの水性水酸化物または炭酸塩電解質として溶融塩またはアルカリ水溶液であってもよい。水性電解質などの電解質は下記を含んでもよい：Ｍ２ＣＯ３、ＭＯＨ、Ｍ２ＳＯ４、Ｍ３ＰＯ４、ＭＮＯ３（Ｍ＝アルカリ）。典型的な電解質は、濃度範囲が約０．０１Ｍから飽和までの範囲であってよい下記である：ＫＯＨ、Ｋ２ＣＯ３、ＮａＯＨ、Ｎａ２ＣＯ３、ＬｉＯＨおよびＬｉ２ＣＯ３またはその混合物。パルスまたは断続的に印加される電圧または電流の電気分解の実施形態では、カソードとアノードの少なくとも１つは、二官能性電極を含んでもよい。電極は、所望の反応を達成するために、異なる材料を含んでもよい。所望の酸化または還元反応に対して選択的であってもよいカソードとアノードの各々は、下記の１つまたは組み合わせであってもよい：ＮｉまたはＬａＮｉ５などの遷移金属または合金、炭素、炭素被覆Ｎｉ、Ｐｔ／ＣまたはＰｄ／Ｃなどの貴金属ドープされた炭素、ＭｏまたはＮｉなどの金属でドープされた炭素、Ｐｔ−Ｎｉ合金、Ｐｔ被覆Ｎｉ、Ａｇ、ＰｂおよびＰｔ、ＰｄまたはＡｕなどの貴金属または合金。酸化・還元のための適切な能力を有する他の安定した導体は、当業者に知られているものである。負極などの水素電極は、ＰｔまたはＰｄ／Ｃなどの水素流出触媒または水素解離子でドープされた他の高表面積支持体含んでいてもよい。水素電極は、Ｈ２の漸進的な変化に対する低い過電圧を提供する、Ｎｉ３５．６３Ｆｅ２４．６７Ｍｏ２３．５２Ｃｏ１６．１８または同様の比率のものなどのＮｉ、Ｆｅ、ＣｏおよびＭｏの少なくとも２つの合金などの金属または合金を含んでもよい。電極は下記であってよい：ＺｒＣまたはＴｉＣなどの炭化物、ホウ化物、または窒化物、導体でドープされてもよいＡＣ、ＺｒＣ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、Ｔｉ３ＳｉＣ２、ＴｉＣＮ、ＳｉＣ、ＹＣ２、ＴａＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＷＣ、Ｃ、ＨｆＣ、Ｃｒ３Ｃ２、ＺｒＣ、ＶＣ、ＮｂＣ、Ｂ４Ｃ、ＣｒＢ２、ＺｒＢ２、ＧｄＢ２、ＭｇＢ２およびＴｉＢ２などのカーボンブラック。電極は、二官能性およびバイメタルカソードおよびアノードのうちの少なくとも１つを含んでよい。水素電極またはアノードは下記を含んでよい：ＮｉセルメットなどのＮｉ、Ｎｉ繊維マット、Ｎｉ電力、Ｍｏ、Ｍｏガーゼ、Ｍｏの繊維マット、Ｍｏ粉末または任意のそれらの組み合わせまたは他の高表面積材料。電極は、酸化被覆および典型的なリチオ化ニッケル酸化物の形成の場合などは、アルカリイオンなどの電解質からの化学種の取り込みのうち少なくとも１つを形成することによって活性化してもよい。酸化被膜は、部分的な酸素雰囲気の少なくとも１つにおける電極の操作によりおよび酸素源への暴露によって、形成してもよい。セルは、経時的に枯渇する酸素の初期充電により、断続的に、充電および放電してもよい。枯渇は、希ガスまたはＮ２などの不活性ガスの流れによって起こってもよい。酸化被膜は、好適な酸化性溶液中でアノードなどの電極の前処理によって形成してもよい。Ｎｉ上に酸化物層を形成する典型的で好適な解決方法は、０．６ＭＫ２ＣＯ３／３％Ｈ２Ｏ２などの過酸化物のアルカリ性溶液である。活性化は、少なくとも１つのハーフセル反応の電圧を変更してもよく、それにより、ハイドリノを形成する反応がより良好になる。活性化は、電解質を含むハーフセル反応の電圧変化を含んでいてもよく、そこでは、活性化の非存在下で、それが好ましくない場合は、ハイドリノを形成するための触媒反応が良好となる。一実施形態において、電解質は、少なくとも、セルのハーフセル反応に関与するか、触媒およびＨの少なくとも１つを形成する反応物である。活性化は、ハイドリノを形成するために水素からエネルギーを受け入れるのに必要とするものと一致する電解液から、その形成時に、触媒のエネルギーと一致させることを含んでよい。典型的な電解質は下記である：アルカリ水酸化物または水酸化物の混合物などの塩との混合物およびハロゲン化物などの他の塩である。活性化セルの典型的な電解質混合物は、下記を含んでよい：ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ、ＮａＯＨ−ＮａＢｒ、ＫＯＨ−ＫＢｒおよびアルカリなどの水酸化物やハロゲン化物の組み合わせ。ハイドリノ形成用の電極を活性化するように形成された酸化被膜を含む本開示の他の金属は、水素電極またはアノードとして働いてもよい。別の実施形態では、電解質が活性化してもよい。活性化は、酸素または酸素源への暴露によるものであってもよい。活性化は、酸化物、過酸化物、超酸化物の少なくとも１つの酸素種の形成を含んでもよい。電解質は、アルカリ水酸化物などの水酸化物を含んでもよく、さらに、アルカリハロゲン化合物などのハロゲン化合物などの他の塩を含んでもよい。約１００℃から１０００℃の範囲などの高温での酸素への曝露によって活性化される典型的な電解質は、ＫＯＨ−ＫＢｒである。酸素種の形成はハイドリノの形成に有利な塩基性を変更してもよい。別の実施形態では、ハーフセル反応と電圧の少なくとも１つが、ハイドリノの形成に有利な活性化によって変更される。一実施形態では、酸素または酸素源は、活性化を引き起こすためにセルに加えられる。酸素は、０．１ｐｐｍから１０ｖｏｌ％の範囲などの微量であってよいが、ハイドリノ反応を高めるためのアノードなどの電極上に、酸化被膜を維持するのに十分であればよい。強化機構は、ハイドリノを形成するＨ触媒を可能にする１つのさらなる有利性と一致するように、原子状Ｈの提供と少なくとも１つのハーフセルのハーフセル反応電圧への準拠のうちの少なくとも１つを含んでよい。酸素は、Ｏ２およびＨ２ＯのＯＨ−への還元およびＨ２Ｏを形成するアノードのそれなどのＯ２還元反応の少なくとも１つなどのハーフセル電圧に影響を及ぼしてもよい。効果は、ＨおよびＯ化学を介して、直接的であってよく、酸化被膜の形成などの手段により、電極表面を変化させることにより間接的であってもよい。酸化被膜は、ハイドリノ生成反応がより良好になることを引き起こすために少なくとも１つのハーフセル反応の過電位をもたらしてもよい。
【０２６０】
典型的な電極は、約１０％のＣｒなどのＮｉ、Ｎｉ−Ａｌ、またはＮｉ−Ｃｒ合金の１つを含んだアノードおよびＮｉＯ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＣｏＯ、Ａｇ、およびＣｕの少なくとも１つを含んだアノードである。Ａｇカソードは、炭素上に分散したＡｇ粒子であってもよい。最適な負荷は、約２０から３０ｗｔ％の範囲である。アノードは、酸化物を形成する金属を含んでもよく、そこでは、金属原子または酸素原子のうち少なくとも１つあたりの生成自由エネルギーが、Ｈ２とＯ２からのＨ２Ｏの形成とほぼ同じである。エネルギーは、約１０％から３００％または約１０％から１００％または約１０％から５０％の範囲と一致してもよい。典型的な金属は、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｓｎ、ＷおよびＰｂである。他の好適なアノード金属またはその合金は、下記の群から選ばれる少なくとも１つである：Ｃｕ、Ｎｉ、ＣｕＮｉ、ＮｉＭｏ、ＣｕＭｏ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｄ、Ｇｅ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｈｇ、Ｍｏ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓｅ、Ａｇ、Ｔｃ、Ｔｅ、ＴｌおよびＳｎ。一実施形態では、カソードおよびアノードの両方が、実質的に浸漬されており、それにより、すべてではない放電中に消費される酸素のほとんどが、間欠電気分解セルの電気分解中に生成される。典型的なセルは下記のうちの少なくとも１つ：［Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｄ、Ｇｅ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｈｇ、Ｍｏ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓｅ、Ａｇ、Ｔｃ、Ｔｅ、ＴｌまたはＳｎ／ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ／Ｎｉ／ＮｉＯ間欠電気分解］。一実施形態では、アノードなどの少なくとも１つの電極が磁化されてもよい。磁化された電極は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏまたは合金などのの強磁性金属を含んでもよい。一実施形態では、アノードは、金属などの導体などの異なる材料の層を含んでもよい。アノードはバイメタルまたは多金属電極を含んでもよい。１つの層が、ハイドリノ反応が伝播するために有利なエネルギーを提供する、最適な電圧を確立してもよいし、他方は、電流を運んでもよい。アノードなどのバイメタル電極を形成するための典型的な材料は、Ｎｉ、ＭｏおよびＨ２４２合金のうち少なくとも２つである。カソードは、また、ＮｉとＡｇまたは本開示のカソード材料の他の組み合わせからなるものなどのバイメタル電極などの多金属などの複数の層を含んでもよい。
【０２６１】
カソードは、ＭｎＯ２／Ｃ、Ｍｎ２Ｏ３／ＣまたはＭｎＯＯＨなどの二酸化マンガンなどの酸素還元電極を含んでよい。他の好適なＯ２還元カソードは、少なくとも下記のうちの１つである：Ｐｔ／ＣまたはＰｔＲｕ／Ｃ、Ｌａ０．５Ｓｒ０．５ＣｏＯ３／Ｃ、ＣｏＴＰＰ／Ｃ、Ｌａ０．６Ｃａ０．４ＣｏＯ３／Ｃ、Ｐｔ／ＣＮＴ／Ｃ、Ｐｒ０．８Ｃａ０．２ＭｎＯ３、ＣｏＴＭＰＰ／Ｃ、ＬａＭｎＯ３／ＣおよびＭｎＣｏ２Ｏ４／ＣなどのＰｔ合金／Ｃ。放電アノードは、また、間欠サイクルの間に、電気分解カソードとして機能するので、従来の電極に加えて、異なる放電アノード材料は、従来のアルカリ燃料セルよりも使用してもよい。候補は下記である：ＴｉやＶなどの他の遷移金属、ＮｂおよびＨｇなどの内部遷移金属や合金、ＡｇＨｇなどのアマルガム、ＬａＮｉ５などのレアアースおよび合金、およびグループＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、およびＶＩの金属または半金属や合金。一実施形態では、放電アノードは、安定した水素化物を形成する材料を含む。好適なアノード材料は、粉末などの多孔質材料を含む。粉末は、活性の損失に対する安定剤または抑制剤を含んでもよい。活性の損失は、焼結などの機構によって、表面積の損失からのものでありうる。好適な安定剤または抑制剤は、例えば、約２から１０ｗｔ％のＣｒなどのＮｉ−Ｃｒ合金などの合金、多孔質のＮｉまたはＣｏに添加した２０ｗｔ％のＺｒＯ２などのジルコニアである。さらに好適なアノード材料は、ＬｉＦｅ５Ｏ８，ＬａＣｒＯ３、ＭｎＯおよびＮｂまたはＴａをドープしたＴｉＯ２、ＬｉＡｌＯ２またはＡｌ２Ｏ３およびＳｒＴｉＯ３などのＮｉまたはＣｕメッキセラミックを含む。好適なカソード材料は下記を含む：ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＭＮｉＯ２、Ｍ２ＮｉＯ２、ＭＣｏＯ２、Ｍ２ＣｏＯ２、ＭＦｅＯ２、Ｍ２ＦｅＯ２、Ｌｉ２ＭｎＯ３、Ｍｇ−Ｌｉ２ＭｎＯ３、Ｍｎ−ＬｉＦｅＯ２、ＬａＭｎＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＬｉＣｒＯ２、ＬｉＡｌＯ２、ＬａＮｉＯ３、ＬａＣｏＯ３、Ｚｒ−ＺｎＯ、ＭＭ’Ｏ２、Ｍ２Ｍ’Ｏ２、ＭＭ’Ｏｘ、Ｍ２Ｍ’Ｏｘ（ｘは整数、Ｍ＝アルカリ、Ｍ’＝遷移金属またはＡｌなどの他の金属）、ＬｉＦｅ１−ｙＭｇｙＯ（ｙ＞０．０３）などのマグネシウムでドープしたＭ２Ｍ’Ｏｘ。一実施形態では、電極気孔率は、約２０から９５％または約５０から７５％の範囲である。細孔径は、約１から５０μｍまたは約３から１０μｍの範囲であってもよい。
【０２６２】
カソードなどの電極の好適な酸素還元反応（ＯＲＲ）触媒は、下記のうちの少なくとも１つを含む：約５から１５ａｔ％ＡｌなどのＮｉ、Ｎｉ−Ａｌ合金、Ｎｉ３ＡｌおよびＮｉ−Ｎｂ合金、ＭｎＯ２、Ａｇ、混合原子価ＣｏＯｘ−ＭｎＯｘ、（ＣｏＴＭＰＰ、ＦｅＴＭＰＰ−Ｃｌ／Ｃ）などの金属テトラメトキシフェニルポルフィリン、金属窒化物、スピネルなどの遷移金属の混合酸化物、ペロブスカイト、Ａ２Ｂ２Ｏ６Ｏ’などのパイロクロア。一実施形態では、典型的ＯＲＲ触媒は、個々の酸化物または混合物に基づくか、下記を有する：ＮｉＯ、ＮｉＯ／Ｎｉ、ＮｉＯ＋などのスピネル、ペロブスカイト、またはパイロクロア構造、下記のうちの少なくとも１つ：Ｄｙ（例えば、約１−１０ｗｔ％）、Ｃｏ３Ｏ４、Ｌａ２Ｏ３、ＭｇＯおよびＦｅ２Ｏ３、リチオ化ＮｉＯ、ＰＴＦＥなどの支持体上のＮｉ、ＭｎＯ２、Ａｇ、Ｃｏ３Ｏ４、Ｌａ２Ｏ３、ＬａＮｉＯ３、スピネルＡＢ２Ｏ４でＡ＝Ｍｎ、Ｂ＝Ｃｏ、ＮｉＣｏ２Ｏ４、ＬａＭｎＯ３およびＬａＮｉＯ３。アノードおよびカソードの少なくとも１つは、リチオ化ＮｉＯであってよく、そこでは、本開示におけるＮｉ電極の指定は、少なくとも部分的にＮｉＯを含んでいてもよく、任意には、部分的にリチオ化ＮｉＯ（Ｌｉｘ＋Ｎｉ１−２ｘ２＋Ｎｉｘ３＋Ｏｘ＜０．５）またはリチウムでドープされたＮｉＯおよびＮｉである。ＯＲＲカソードなどの電極は下記を含んでよい：Ｃｏ−フタロシアニン、Ｃｏ−Ｃ−Ｎなどの同様の化合物、Ｆｅ−Ｃ−Ｎ、Ｐｔまたは他の貴金属、Ｐｄ−Ｆｅ、Ｐｄ−Ｃｏ、Ｐｄ−Ｃｏ−ＡｕなどのＰｔ、Ｆｅ、ＣｏまたはＮｉ、Ｐｄ、Ｐｄ合金などの合金、Ｐｄ３Ｆｅ／Ｃナノ粒子、Ｒｕ、または結晶シェブレル相カルコゲナイド（例えば、Ｍ６Ｘ８そこではＭ＝高い原子価遷移金属およびＸ＝Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ；（Ｍｏ、Ｒｕ）６Ｓｅ８）などのルテニウム化合物、ナノ構造のＲｕ、Ｒｕ−Ｓｅのクラスタ、Ｒｕ−Ｎキレート化合物、Ｍｏ４Ｒｕ２Ｓｅ８などのＲｕセレン化物、ＲｕｘＳｅｙ、炭素、ドープされたカーボンナノチューブ、Ｎ−ドープされたカーボンナノチューブなどのグラフェン。電極は、さらにカーボンブラック、結合剤、電流コレクタ、およびテフロン膜を含んでよい。ゾル−ゲルおよび逆ミセル方法は、炭素上の触媒の均一、高表面積分布を形成するために使用してもよい。セルは、さらに、イオン交換に対して選択的であってもよいセパレータを含んでもよい。イオンは、アルカリセルの水酸化物イオンであってもよい。好適で典型的な実施形態では、膜は、ペンダント第四グアニジニウム基を含むポリ（アリーレンエーテルスルホン）を含有してもよい。
【０２６３】
電極は、酸素還元と漸進的な変化のための複合電極を含んでもよい。後者は、例えば、断続的な電気分解セルで使用してもよい。電極は、酸素還元と漸進的な変化が可能な二官能性であってもよく、そこでは、活性は、対応する別個の触媒層によって提供される、または電極触媒は、二官能性であってもよい。電極とセル設計は、ＦｅまたはＺｎ空気セルなどの金属−空気セルの当業者に公知のものであってよく、または、当業者に公知の好適な修飾であってもよい。好適な電極構造は、電流コレクタ、カーボンおよびバインダーを含んでよいガス拡散層、および二官能性触媒であってもよい活性層を備える。あるいは、電極は、反対側の電流コレクタとＯ２の漸進的な変化層の一方の側にＯ２還元層を含んでもよい。前者は、集電体と接触する多孔の撥水性の触媒層及び酸素の源と接触する外部ガス拡散層を含むかもしれないが、しかるに、後者は、層の一方の側に電解質に接触する親水性の多孔の触媒層含むかもしれず、他方の側に集電体を含むかもしれない。二機能の空気電極は、Ｌａ１−ｘＡｘＦｅ１−ｙＭｎＯ３（Ａ＝Ｓｒ又はＣａ）、Ｌａ０．６Ｃａ０．４Ｃｏ０．８Ｂ０．２Ｏ３（Ｂ＝Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、又はＣｕ）、Ｌａ０．６Ｃａ０．４ＣｏＯ３−ｄ、及びＬａ０．７Ｃａ０．３ＣｏＯ３−ｄを含んでよい。更に、例示的なＯＲ触媒及び二機能性の触媒カソードは、ＰｄＯ２／ＰｄＯ３、ＴａＣ＋ＷＣ＋Ｗ２Ｃ＋ＴｉＣのような炭化物、Ｃｏ／Ｃｅ−被覆Ｎｉ、ＭｎＯ２＋Ｃ＋ＰＴＦＥ；Ｍｎイソプロポキシド＋活性化されたＣ＋１２％ＰＴＦＥ；５％ＭｎＯ２＋７５％Ｃ（３０％ＥＣ−６００ＪＤ及び７０％ＡＢ−５０の混合物）＋２０％ＰＴＦＥ；５％ＭｎＯ２（Ｍｎ３＋／Ｍｎ４＋）＋７０％Ｃ（６０％ＰＷＡ＋４０％カーボンブラック）（ＰＴＦＥ−テフロン（登録商標）３０Ｂ）；ＧＤＬ：３０％ＥＣ−６００ＪＤ＋７０％ＡＢ−５０；ＭｎＯ２＋Ｃ（活性炭＋ＢＰ２０００）＋ＴＦＥ；粒子サイズ分布ＭｎＯ２−２０−２６μｍ３０％ＭｎＯ２＋２０％活性炭＋２０％カーボンブラック＋３０％ＰＴＦＥ；２０％ＭｎＯ２＋６６％Ｃ＋１４％ＰＴＦＥ；触媒層：２０％ＭｎＯ２＋７０％活性炭＋１０％ＰＴＦＥ；ＧＤＬ：１５％カーボンブラック＋８５％ＰＴＦＥ；１１％γ−ＭｎＯ２＋４１％Ｃ（ＢＰ２０００）＋４８％ＰＴＦＥ；ＭｎＯ２カソード＋ＰＴＦＥ＋２−２０％アノードに使用されるゲル化材料のような吸収材料；ＭｎＯ２；Ａｇ／ＣＮＣ；Ｎｉフォーム上に載せたＡｇ；ＡｇＷ２Ｃ／Ｃ；ＡｇＭｎＯ４＋５−１０％ＭｎＯ２＋Ｃ＋ＰＴＦＥ；ラニー（Ｒａｎｅｙ）銀触媒＋ＰＴＦＥ＝５：１（ｗｔ．％）（２４ｍｇｃｍ−２）；Ａｇ２Ｏ＋１０％ＬａＮｉＯ３；５％Ａｇ＋１５％ＢＰ２０００＋１０％Ｄａｘａｄ＋６０％テフロン（登録商標）ＲＰＭＴ−３０；５０％（２０％ＣｏＴＭＰＰ／Ｃ）＋５０％（１５％ＣｏＯｘ＋５％ＭｎＯｘ／Ｃ）；２．５％ＭｎＯｘ＋７．５％ＣｏＯｘ／Ｃ；４％ＣｏＴＭＰＰ＋１５％ＢＰ２０００＋６０％テフロン（登録商標）ＲＴＭ  Ｔ−３０；ＭｎＯ２及び／又はＡｇＮＯ３（Ｐｔ，Ｃｏ３Ｏ４）；１０％ＣｏＴＭＰＰ／Ｃ＋ナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ）＋ＦＥＰ＋ＦＥＰ−被覆ＰＴＦＥ繊維；ＣｏＴＭＰＰ＋ＭｎＯｘ／Ｃ；６０％Ｍｎ４Ｎ／Ｃ＋ＰＴＦＥ；ＮｉＣｏ２Ｏ４スピネル；ＭｎｘＣｏ３−ｘＯ４＋ＰＴＦＥ（０＜ｘ＜１）スピネル；ペロブスカイト；ＬａＭｎＯ３；ＬａＣｏＯ３；ＬａＮｉＯ３；ＬａＣｒＯ３；ＬａＦｅＯ３；Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＦｅＯ３；Ｌａ０．６Ｓｒ０．４Ｆｅ０．６Ｃｏ０．４Ｏ３；Ｌａ０．６Ｓｒ０．４Ｆｅ０．６Ｍｎ０．４Ｏ３；ＬａＮｉＯ３；ＬａＣｏＳｒＯ３；Ｐｂ２Ｍ２−ｘＰｂｘＯ７−ｙ；Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ水酸化物＋カーボンブラック＋ＰＴＦＥ；Ａｇ＋Ｐｔ＋ＭｎＯ２＋Ｃ＋ＰＴＦＥ１０％Ｐｔ／Ｃ；鉄−空気燃料電池（ＺＡＦＣに類似）（アルカリ電解質付）：ＣｕＳＯ４，ＮｉＷＯ４，ＷＣ＋２０％Ｃｏ；ＷＳ２＋ＷＣ又はＷＣ＋１−２０％Ｃｏ；ＷＳ＋Ｃ＋ＰＴＦＥ；ＷＣ＋Ａｇ＋ＣＰＴＦＥ（ＦＥＰ）；３０パートＡｇ＋３０パートＷＣ（１２％Ｃｏで被覆された）＋３２パートＰＴＦＥ＋９０パート  カーボンブラック；３％（５−１０％）Ａｇ（ＯＲＲ）＋〜［７％（１０％−１５％ＦｅＷＯ４）＋７％（１０％−１５％）ＷＣ＋〜１２％（１０％−１５％）Ｃｏ（ＯＥＲ）＋〜５４％Ｃ］＋〜２２％ＰＴＦＥ，Ａｇ担持−２ｍｇｃｍ−２；［ＯＲＲ−Ａｇ］＋［ＯＥＲ−ＣｏＷＯ４＋ＷＣ＋ＷＳ２＋ＮｉＳ＋１０−１５％Ｃｏ］＋ＰＴＦＥ；ＯＲＲ触媒［（０．３−２％）ＣｏＴＭＭＰ＋（４−１０％）ＬａＮｉ１−ｘＣｏｘ＋（１−４％）Ａｇ＋（１８−３２％）ＣｏｘＯｙ＋ＯＥＲ  ｃａｔａｌｙｓｔ（１−２０％）ＷＣ＋（１−２０％）Ｃｏ＋（１−７％）ＦｅＷＯ４＋（１−７％）ＮｉＳ］＋ＡＢ−５０＋ＰＴＦＥ；ｃａｔａｌｙｓｔ  ｌａｙｅｒ：６３．５％ＸＣ５００＋１５％ＰＴＦＥ＋１３％ＭｎＳＯ４＋８．５％Ｌａ２Ｏ３；１５％ＰＴＦＥ＋６９％ＸＣ５００＋８％ＭｎＯ２＋８％Ｌａ２Ｏ３；５８％ＸＣ５００＋１５％ＰＴＦＥ＋１９％ＡｇＮＯ３＋８％ＭｎＳＯ４；ＧＤＬ：６５％Ｃ＋３５％ＰＴＦＥ；ＯＥＲ電極３０％Ａｇ＋７０％ＬａＮｉＯ３；Ｌａ１−ｘＡｘＦｅ１−ｙＭｎｙＯ３（Ａ＝Ｓｒ，Ｃａ）；Ｌａ０．６Ｃａ０．４Ｃｏ０．８Ｆｅ０．２Ｏ３，及び、当業者に知られたたそれらの組成の比率及び類似組成又はこれらを持つ他の類似の実施例である。もう１つの実施例において、カソードは、アノードの金属を更に含むかもしれない酸化物、水酸化物、又はオキシ水酸化物を含んでよい。好適な例において、カソードは、Ｍｏ、Ｗ、Ｈｆ、又はＴａのオキシ水酸化物を含み、対応するアノードは、金属Ｍｏ、Ｗ、Ｈｆ、又はＴａの金属又は合金を含む。
【０２６４】
アノードのような電極は、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｌａ、Ｈｆ、そしてＺｒ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｎｉ、及びＷの少なくとも１つとＨｆのようなＨｆ合金、Ｒｅ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、及びＴｅのようなＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、又はＶＩ族金属、希土類金属、Ｍｏのような内部遷移金属、遷移金属、貴金属の少なくとも１つのような更にもう１つの金属でドーピングされて、或いは、単独で、Ｎｉマット、ホイル、粉末、又はワイヤとなったものを含んでよい。アノードは、ニッケル又はＮｉＮｂ，ＮｉＣｒ，ＮｉＣｏ，ＮｉＣｕ，ＭｏＮｉ，ＨｆＮｉ，ＴａＮｉ，ＷＮｉ，ＶＮｉ，ＺｒＮｉ，ＣｄＮｉ，ＮｂＮｉ，及びＴｉＮｉのようなニッケル合金又はニッケル自身；Ｓｎ又はＳｎＡｇ，ＳｎＡｌ，ＳｎＡｓ，ＳｎＡｕ，ＳｎＢａ，ＳｎＢｅ，ＳｎＢｉ，ＳｎＣａ，ＳｎＣｄ，ＳｎＣｄ，ＳｎＣｅ，ＳｎＣｏ，ＳｎＣｒ，ＳｎＣｕ，ＳｎＦｅ，ＳｎＧａ，ＳｎＧｅ，ＳｎＨｆ，ＳｎＨｇ，ＳｎＩｎ，ＳｎＫ，ＳｎＬａ，ＳｎＬｉ，ＳｎＭｇ，ＳｎＭｎ，ＳｎＮａ，ＳｎＮｂ，ＳｎＮｄ，ＳｎＮｉ，ＳｎＰ，ＳｎＰｂ，ＳｎＰｄ，ＳｎＰｒ，ＳｎＰｔ，ＳｎＳ，ＳｎＳｂ，ＳｎＳｅ，ＳｎＳｉ，ＳｎＳｒ，ＳｎＴｅ，ＳｎＴｉ，ＳｎＵ，ＳｎＶ，ＳｎＹｂ，ＳｎＺｎ，及びＳｎＺｒのようなＳｎ合金；Ａｌ又はＡｌＡｓ，ＡｌＡｕ，ＡｌＢ，ＡｌＢａ，ＡｌＢｅ，ＡｌＢｉ，ＡｌＣａ，ＡｌＣｄ，ＡｌＣｅ，ＡｌＣｏ，ＡｌＣｒ，ＡｌＣｓ，ＡｌＣｕ，ＡｌＤｙ，ＡｌＥｒ，ＡｌＦｅ，ＡｌＧａ，ＡｌＧｄ，ＡｌＧｅ，ＡｌＨｆ，ＡｌＨｇ，ＡｌＨｏ，ＡｌＩｎ，ＡｌＫ，ＡｌＬａ，ＡｌＬｉ，ＡｌＭｇ，ＡｌＭｎ，ＡｌＭｏ，ＡｌＮａ，ＡｌＮｂ，ＡｌＮｄ，ＡｌＮｉ，ＡｌＰｂ，ＡｌＰｄ，ＡｌＰｒ，ＡｌＰｔ，ＡｌＰｕ，ＡｌＲｅ，ＡｌＲｕ，ＡｌＳｂ，ＡｌＳｃ，ＡｌＳｅ，ＡｌＳｉ，ＡｌＳｍ，ＡｌＳｎ，ＡｌＳｒ，ＡｌＴａ，ＡｌＴｅ，ＡｌＴｈ，ＡｌＴｉ，ＡｌＴｉＭｏ，ＡｌＴｌ，ＡｌＵ，ＡｌＶ，ＡｌＷ，ＡｌＹ，ＡｌＹｂ，ＡｌＺｎ，及びＡｌＺｒのようなＡｌ合金；Ｈｆ又は、ＨｆＡｌ，ＨｆＢ，ＨｆＢｅ，ＨｆＣ，ＨｆＣｏ，ＨｆＣｒ，ＨｆＣｕ，ＨｆＦｅ，ＨｆＧｅ，ＨｆＩｒ，ＨｆＭｎ，ＨｆＭｏ，ＨｆＮｂ，ＨｆＮｉ，ＨｆＯ，ＨｆＲｅ，ＨｆＳｎ，ＨｆＴａ，ＨｆＴｈ，ＨｆＴｉ，ＨｆＵ，ＨｆＷ，ＨｆＺｒ，及びＨｆＩｎのようなＨｆとＺｒ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｎｉ，及びＷの少なくとも１つのような合金；Ｍｏ、又は、ＭｏＳｉ２，ＴＺＭ（Ｍｏ（〜９９％），Ｔｉ（〜０．５％），Ｚｒ（〜０．０８％）），ＭｏＢ，ＭｏＣ，ＭｏＣｕ，ＭｏＣｏ，ＭｏＣｒ，ＭｏＦｅ，ＭｏＧｅ，ＭｏＨｆ，ＭｏＩｒ，ＭｏＯｓ，ＭｏＮｂ，ＭｏＮｉ，ＭｏＰｄ，ＭｏＰｔ，ＭｏＲｅ，ＭｏＲｈ，ＭｏＲｕ，ＭｏＳ，ＭｏＳｉ，ＭｏＴａ，ＭｏＴｈ，ＭｏＴｉ，ＭｏＵ，ＭｏＶ，ＭｏＷ，窒化モリブデン，ＮｉＣｒＭｏＴａＮｂ，及びＭｏＹのようなＭｏ合金若しくは化合物；Ｃｒ，Ｃｒ合金；Ｗ、又はＷＡｌ，ＷＢ，ＷＣ，ＷＣｏ，ＷＣｒ，ＷＦｅ，ＷＨｆ，ＷＭｏ，ＷＮｂ，ＷＮｉ，ＷＯｓ，ＷＰｂ，ＷＰｄ，ＷＰｔ，ＷＲｅ，ＷＲｈ，ＷＳｉ，ＷＴａ，ＷＴｉ，ＷＶ，及びＷＺｒのようなＷ合金；Ｔａ，及び、ＴａＡｌ，ＴａＢ，ＴａＣ，ＴａＣｏ，ＴａＣｒ，ＴａＦｅ，ＴａＨｆ，ＴａＭｏ，ＴａＮｂ，ＴａＮｉ，ＴａＰｄ，及びＴａＲｈのようなＴａ合金；ＶＢ，ＶＣｕ，ＶＦｅ，ＶＧａ，ＶＬａ，ＶＭｎ，ＶＭｏ，ＶＮｂ，ＶＮｉ，ＶＰｄ，ＶＰｔ，ＶＲｅ，ＶＲｈ，ＶＳｉ，ＶＴａ，ＶＴｉ，ＶＵ，ＶＷ，ＶＹ，及びＶＺｒのようなバナジウム合金；ＡｇＭｏ，ＡｇＮｉ，ＨｇＭｏ，ＨｇＮｉ，又はＡｇＨｇのようなＡｇ又はＨｇ合金のようなセル温度で不安定な酸化物を形成する金属の合金；のような金属及びそれらの合金の少なくとも１つを含んでよい。更に典型的な合金は、ＭｏＴｉＡｌ，ＭｏＶＡｌ，ＮｉＺｒＭｏ，ＮｉＭｇＭｏ，ＮｉＡｌＭｏ，ＮｉＣｕＭｏ，ＮｉＭｏＳｉ，ＮｉＣｒＳｉ，６２５（２１％Ｃｒ，９％Ｍｏ，４％Ｎｂ−Ｎｉ合金）のようなインコネル合金，インコネル６２２，Ｃ−２７６，及び６８６，ハステロイ合金，ハステロイＣ２２，Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｗ合金，５６ａＮｉ−２２Ｃｒ−１３Ｍｏ−３Ｗ−３Ｆｅ−２．５＊Ｃｏ−０．５０＊Ｍｎ−０．３５＊Ｖ−０．０８＊Ｓｉ−０．０１０＊Ｃ（ａＡｓＢａｌａｎｃｅ＊Ｍａｘｉｍｕｍ），炭素鋼，合金２０，２４２又は５５６（例えば、ヘイス・インターナショナル），ＭｇＭｏ，ＭｇＡｇ，ＭｇＡｌ，ＭｇＢｉ，ＭｇＣｄ，ＭｇＡＣｏ，ＭｇＣｕ，ＭｇＦｅ，ＭｇＧａ，ＭｇＧｄ，ＭｇＨｇ，ＭｇＩｎ，ＭｇＬａ，ＭｇＭｎ，ＭｇＮｉ，ＭｇＰｂ，ＭｇＰｒ，ＭｇＳｂ，ＭｇＳｃ，ＭｇＳｉ，ＭｇＴｉ，ＭｇＹ，ＭｇＺｎ，及びＭｇＺｒのようなＭｇ合金，ＴｉＡｌ，Ｃｕ６Ｃｏ４，ＢＭｏ合金，Ｃａ合金，ＬａＴｉＡｌのようなＬａ合金，ＭｏＡｇ合金；ＭｏＳｉ及びＭｏＣｒ合金；ＳｎＺｒＭｏ，ＣｒＮｉＭｏ，ＭｎＮｉＭｏ，ＭｏＴｉ，ＭｏＰｂ，ＴａＣ合金，ＭｏＳ合金，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｆｅ，Ｍｏ，及びＴＺＭの少なくとも１を含む合金である。アノードのような電極は、ＣｏＣ，ＣｒＣ，ＣｕＣ，ＦｅＣ，ＧｅＣ，ＨｆＣ，ＩｒＣ，ＬａＣ，ＬｉＣ，ＭｎＣ，ＭｏＣ，ＮｂＣ，ＮｉＣ，ＲｅＣ，ＳｉＣ，ＴａＣ，ＴｉＣ，ＶＣ，ＷＣ，ＹＣ，及びＺｒＣのような合金又はカーボンを含んでよい。追加的な好適な合金は、ＭｏＭｎ，ＭｏＣｕＳｉ，ＭｏＣｏＳｉ，及びＭｏＮｉＳｉのようなＭｏＳｉ−遷移金属，ＭｏＳｉＣ，遷移金属−ＳｉＣ，ＹＳｉＣ，ＬａＳｉＣ，ＺｒＳｉＣ，ＨｆＳｉＣ，ＮｂＳｉＣ，ＴａＳｉＣ，ＷＳｉＣ，ＭｏＮｉＣ，ＮｉＭｏＦｅ，ＭｏＣｏＣ，ＭｏＣｕＣ，ＬａＮｉＣ，ＭｏＨｆＮｉ，ＮｉＺｒＨｆ，ＭｏＴｉＮｉ，ＴｉＮｂＭｏ，ＣｏＣｕＣ，ＣｏＣｕＳｉ，ＮｉＺｒＴａ，ＮｉＭｏＴａ，ＮｉＭｏＷ，ＮｉＭｏＮｂ，ＣｒＭｏＷ，ＶＮｂＴａ，ＴｉＺｒＨｆ，ＬａＮｉＭｏ，ＬａＮｉＨｆ，ＬａＮｉＴａ，ＬａＮｉＭｏ，ＬａＮｉＷ，ＬａＮｉＮｂ，ＬａＮｉＣｒ，ＬａＮｉＶ，ＬａＮｉＴｉ，ＬａＮｉＺｒ，ＬａＮｉＳｃ，ＬａＮｉＹ，ＮｉＺｒＷ，ＮｉＺｒＮｂ，ｓｕｃｈａｓＭｏＴｉＺｒ，ＭｏＳｉ，ＭｏＣ，Ｎｉ−ＴＺＭ，ＭｏＺｒＮｉ，ＬａＮｉ５Ｍｏ，ＬａＮｉ５Ｈｆ，ＬａＮｉ５Ｔａ，ＬａＮｉ５Ｍｏ，ＬａＮｉ５Ｗ，ＬａＮｉ５Ｎｂ，ＬａＮｉ５Ｃｒ，ＬａＮｉ５Ｖ，ＬａＮｉ５Ｔｉ，ＬａＮｉ５Ｚｒ，ＬａＮｉ５Ｓｃ，ＬａＮｉ５Ｙ，及びＬａＮｉ５Ｃのような遷移金属−Ｚｒ−Ｍｏである。比率は、二種類の金属に対しては、約５０−５０ｗｔ％、及び、三種類の金属に対しては、３３−３３−３３ｗｔ％のような如何なる所望の比率でよい。典型的なセルは、［ＮｉＭｏ，ＭｏＳｉ，ＭｏＣ，Ｎｉ−ＴＺＭ，ＭｏＺｒＮｉ，ＲｕＭｏ，ＲｈＭｏ，ＯｓＭｏ／ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ／ＮｉＯ又はＣｏ２Ｏ３−ＣｕＯ−ＮｉＯ電属的な電気分解］である。他の実施例において、電極金属又は合金は、本開示の方法のような蒸着又はプラズマ蒸着によって又は電気めっきによってのような電解作用にによって付着されてよいコーティング又は層を含んでよい。Ｒ−Ｎｉ放電アノードを含む典型的なセルは、［Ｒ−Ｎｉ／Ｋ２ＣＯ３０．６Ｍａｑ／Ｎａｆｉｏｎ又はセルガード／カーボン又はＮｉ断続的な電気分解］である。
【０２６５】
一実施形態では、電極は、三相流動床などの流動床を含んでもよい。この例では、電解質は、アルカリ性溶液または溶融物を含み、電極は、電流コレクタとしてＮｉ穿孔プレートを有するラネー銀であり、そこでは、酸素または空気などの酸素源が、電力出力を所望のレベルへ最適化する流速で電極に供給される。別の実施形態では、アノードは、Ｒ−Ｎｉであり、そこでは、Ｈ２は、酸素の供給源にに取って代わる。
【０２６６】
電極材料が電解質に可溶である場合には、腐食防止剤を添加してもよい。阻害剤は下記を含んでよい：オキシアニオンなどの化合物、Ｍｏ、Ｗ、Ｈｆ、Ｔａなどのアノードの金属を含むハロゲン化合物およびＴｉなどの遷移金属。例えば、ＬｉＯＨを含む電解質を有するＭｏアノードは、アルカリに可溶であるＭｏＯ２、Ｌｉ２ＭｏＯ３またはＬｉ２ＭｏＯ４を形成するように、酸化してもよい。この生成物は、飽和状態に到達するのを許したり、または、腐食を抑制し飽和を達成するために、電解質に添加してもよい。一実施形態では、Ｌｉ２ＭｏＯ３またはＬｉ２ＭｏＯ４の濃度は、約０．１から１０ｗｔ％、または、約０．５から３ｗｔ％である。あるいは、添加剤は、さらに、下記などの腐食を阻害してもよい：ホウ酸リチウム、ケイ酸リチウム、ＭｇＯ、ＭｏＢｒ２またはＭｏＢｒ３、ＭｏＳ２、ＭｏＳｅ２、ＭｏＴｅ２、Ｂｉ３Ｍ’Ｍｏ２Ｏ１２などのＭｏＸｎ（Ｘ＝ハロゲン化物、ｎ＝整数）、そこでは、Ｍ’は、ＦｅまたはＳｃ、Ｍ’ＭｏＯ４などの遷移金属を含んでもよく、そこでは、Ｍ’は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＣｕおよびＺｎ、またはＭ’２ＭｏＯ４などのアルカリ土類または遷移金属を含んでもよく、そこでは、Ｍ’はアルカリ金属である。Ｍ’ＭｏＯ４またはＭ’２ＭｏＯ４は、さらに、それぞれ、Ｍ（ＯＨ）２またはＭ’ＯＨの形成を伴う触媒源として働いてもよく、そこでは、ＯＨ−はＨと反応し、Ｈ２Ｏ触媒を形成してもよい。添加剤は、ＷまたはＭｏの１つなどのポリアニオンを含み、ポリタングステン酸塩またはポリモリブデン酸塩イオンまたは化合物を含んでよい。一実施形態では、アノード、カソード、または電解質成分の少なくとも１つは、ＷまたはＭｏの青銅を含んでよい。一実施形態において、添加剤は、アノード金属の酸化よりも、水の形成に有利に働くように、ネルンストの式の電位をシフトしてもよい。別の実施形態では、ＭｏＯ２、Ｌｉ２ＭｏＯ３またはＬｉ２ＭｏＯ４添加剤は、マトリックス材料を含み、そこでは、アノードなどの電極は、Ｍｏ以外の金属または導体を含んでいてもよい。典型的なセルは、［Ｎｉ／ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ＋ＭｏＯ２、Ｌｉ２ＭｏＯ３またはＬｉ２ＭｏＯ４／Ｎｉ＋空気；断続電気分解］である。一実施形態では、カソードは、Ｍｏなどのカソードの金属を含む化合物を含んでもよい。典型的なセルは、［Ｍｏ／ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ／Ｍｏ６Ｓｅ８またはモリブデンオキシ酸化物断続電気分解］である。一実施形態では、カソードおよびアノードは、一方の電極から他方に移動してもよい、同じ金属、合金、または元素の供給源を含んでもよい。アノードおよびカソードは、間欠充放電中に定期的に逆転してもよく、それにより、放電アノードが周期的に放電カソードとなる。典型的な移動金属、合金、または元素は、Ｃｄ、Ｎｉ、ＣｄＮｉ、ＭｏおよびＭｏＮｉである。Ｍｏは塩基に溶解するが、Ｎｉはしないので、Ｎｉアノードを有したＬｉ２ＭｏＯ４マトリックスなどのＭｏマトリックスを持つ典型的な実施形態は、［Ｎｉ／ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ（Ｌｉ２ＭｏＯ４マトリックス）／Ｎｉ−ＮｉＯ両電極が浸漬した断続電気分解］である。一実施形態では、アノードでの安定した合金を形成する化合物を、電解質に添加してもよい。一例としては、［Ｎｉ／ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ  ＮｉＢｒ２／Ｎｉ−ＮｉＯ間欠電気分解］などのＭｏアノードを含むセル内のＭｏアノードで安定ＭｏＮｉ合金を形成するＮｉＢｒ２などの可溶性のＮｉ化合物である。
【０２６７】
一実施形態では、酸化された放電アノードは、放電アノードを還元するために負電位を印加することによって再生してもよい。電気分解は、再生を引き起こす典型的なものよりも高い負電圧で実施してもよい。これにより、放電アノードは、再生ステップの電気分解カソードとされる。水素は、また、過剰な酸化物の還元に寄与するこのステップ中に生成されてもよく、その結果、アノードが、機能状態に復元してもよい。印加されるセル電圧の大きさは、約０．５Ｖから５Ｖ、約１Ｖから２Ｖ、または約１Ｖから１．５Ｖの範囲内であってもよい。
【０２６８】
別の実施形態において、電解質は、酸化されたアノード元素を析出するアニオンを含む。例えば、ＰｂＳＯ４およびＰｂＦ２は、Ｈ２Ｏに不溶である。これも、また、溶融塩電解質の場合であってもよい。その後、典型的な実施形態では、ＬｉＦまたはＬｉ２ＳＯ４は、Ｐｂアノードで、電解質に添加される。他の例としては、Ａｇの硝酸塩、および塩化物、臭化物、およびＡｇおよびＰｂ（ＩＩ）のヨウ化物であり、これらのイオンは、ＡｇまたはＰｂを含むアノードを持つセルの電解質に添加されるか、または、濃度は、ＬｉＢｒ−ＬｉＯＨまたはＬｉＣｌ−ＬｉＯＨなどの混合塩において、増加する。
【０２６９】
ＬｉＯＨなどの電解質が、Ｍｏアノードなどのアノードなどの電極と反応してもよい場合には、Ｌｉ２ＯおよびＭｏＯ２のうちの少なくとも１つなどの少なくとも１つの生成物は、腐食抑制するために添加されてもよい。ＳなどのＳの供給源、または、硫化物または硫化水素などのＳを含む化合物は、電極の腐食を低減するために、電解質に添加してもよい。Ｌｉ２Ｓ、ＭｇＳまたはＬｉＨＳなどのＳの供給源は、水酸化物に過酸化物を変換などの反応性の低い化学種に、反応Ｏ化学種を変換するために、Ｈバッファとして機能することができる。Ｓ化学種は、Ｏ、ＯＨ、ＯＨ−、ＯＯＨ、ＯＯＨのうちの１つ以上のものなどの酸素種で、Ｈを交換することができるＨバッファを含んでいてもよい。
例示的な反応は以下のとおりである。
ＳＨ−＋Ｏ  →  ＯＨ−＋Ｓ                                    （１９４）
Ｓ化学種は、溶融あるかり塩の塩基度を変更してもよい。ＳのようなＳ化学種が、ハイドリノに対するゲッターとして働いてもよい。
【０２７０】
一実施形態では、アノードなどの少なくとも１つの電極は、腐食から保護されてもよい。アノードなどの腐食保護された電極は、ＭｏＮｉまたはＭｏＣなどのＮｉＣｒまたはＭｏなどのＮｉ合金などの合金を含んでよい。セルは、アノードなどの少なくとも１つの電極を、腐食から保護するために、過酸化物またはそのイオンまたは超酸化物などの活性酸素還元生成物を水酸化物に変換するための触媒を含んでいてもよい。好適な触媒は、Ａｌ２Ｏ３またはカーボンなどの支持体上にあってもよいＰｔまたはＰｄなどの貴金属である。他の好適な触媒は、ＣｏまたはＦｅの化学種である。あるいは、Ｈ２Ｏの添加は、過酸化物または超酸化物を水酸化物に変換するため使用してもよい。Ｍｏアノードは、Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３などの水酸化物を形成するために、触媒または支持触媒に埋め込んでもよい。
【０２７１】
過酸化物および他の活性酸素種によるアノード腐食は、ＮｉＭｏなどのＮｉを含むものなどの耐食合金を使用することによって回避してもよい。過酸化腐食は、また、浸漬カソードを使用するか、あるいは制御されたガス雰囲気または空気拡散障壁としての固体電解質層により、Ｏ２の圧力を制限することによって、防止することができる。セル雰囲気中のＯ２が制限されるか、または、除外される実施形態では、カソードは浸漬されない。反応速度論は、酸素還元率の傾向ＬｉＯＨからＮａＯＨ＜＜ＫＯＨを考慮した適切な酸素還元率を有する電解質塩混合物を使用することによって維持してもよい。速度は、温度によって制御してもよく、そこでは、速度は、より低い温度で低減され、その逆の場合も同様である。過酸化物濃度は、ＯＨ−、４電子還元、過酸化物上の経路、２電子還元、経路に有利である酸素還元触媒を含むカソードを使用することによって還元することができる。水は反応物であるため、前者は、高いＨ２Ｏ圧力で有利になる。また、水は、過酸化物イオンと反応し、ＯＨ−への変換によってそれらを非活性化する。また、過酸化物から水酸化物への変換触媒は、過酸化腐食からアノードを保護するために、アノードまたはカソードで使用することができる。Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３などのＰｔまたは鉄ハロゲン化合物などのＦｅ種またはコバルトペロブスカイトなどのＣｏ種が、転換触媒として働いてもよい。アノードは、また、化学種を提供して、活性酸素中間体と反応させることにより、または、化学的にアノードを保護することによって保護してもよい。例えば、追加の水素などの還元反応物は、Ｈ２雰囲気の適応または水素透過による手段によって、アノードに設けてもよい。例えば、ＭｏＯ４２−を形成する過酸化物と反応するＭｏＯ２などの添加剤や、ＣＯ３２−および１／２Ｏ２と反応するＣＯ２は、他の典型的な反応物である。アノード金属腐食の抑制は、例えば最大５０％まで、Ｈｇで金属をアマルガム化することによって達成してもよい。典型的なアマルガムアノードは、ＡｇＨｇである。
【０２７２】
一実施形態では、ＭｏまたはＴＺＭなどの腐食性アノードは、ＭｏＳ２、ＭｏＳｅ２またはテフロン（登録商標）の１つなどの保護層で被覆されている。別の実施形態では、間欠電気分解サイクルの充電電圧は、アノードから電解質に溶解したり、または、アノード上に電気めっきされた塩などの化合物として、電解質に添加されたいくつかの金属を引き起こすのに十分に高い。アノードがＭｏを有している場合には、添加塩は、Ｌｉ２ＭｏＯ３またはＬｉ２ＭｏＯ４などのモリブデン化合物であってもよい。電解質は、水酸化物を含んでよい溶融共晶塩を含んでもよい。電解質は、水酸化物が添加されたアルカリハロゲン化物塩混合物などの溶融共晶塩を含んでもよい。典型的な電解質は、ＬｉＯＨを添加したＬｉＣｌ−ＫＣｌまたはＬｉＣｌ−ＫＣｌ−ＬｉＦである。ＬｉＯＨは、少数派の化学種であってよい。添加剤は、Ｌｉ２ＭｏＯ３またはＬｉ２ＭｏＯ４であってよい。モル％は、任意の所望の値であるか、または、約０．１から２０モル％、または約１から３モル％の範囲であってもよい。電極は、ＭｏまたはＭｏが電気めっきされたＮｉなどの他の金属であってもよい。セル電圧は、Ｍｏを再電気めっきするために、１Ｖよりも高くてもよい。セル電圧は、約０．９から２Ｖ、または、約１．１４Ｖより大きい範囲であってよい。一実施形態では、電気分解は、アノード金属を電気めっきする第１電圧および水素を生成する第２電圧などの複数の電圧で行ってもよい。一実施形態では、アノード金属は、可溶性金属化合物または水酸化物イオン錯体などの錯体を形成する。金属は、間欠サイクルの電気分解段階中に、アノード上に電気めっきされてもよい。好適な錯体は、Ｚｎ（ＯＨ）４２−、Ｓｎ（ＯＨ）４２−、Ｓｎ（ＯＨ）６２−、Ｐｂ（ＯＨ）４２−、Ｃｒ（ＯＨ）４−、Ａｌ（ＯＨ）４−およびＳｂ（ＯＨ）４−であり、そこでは、放電アノードは対応する金属を含む。電解質から置き換えるのに好適で典型的な金属は、Ｃｕ、Ｎｉ、ＮｉＣｕ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｄ、Ｇｅ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｈｇ、Ｍｏ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓｅ、Ａｇ、Ｔｅ、ＴｌおよびＳｎである。
【０２７３】
ＣＩＨＴまたは電気分解セルの一実施形態では、少なくとも１つの電極は、配位化合物などの導電性化合物を含む。配位化合物は、ＮｉまたはＰｔなどの金属などの電流コレクタ上に固定化してもよい。配位化合物は、ポリマーを含んでもよく、そこでは、ポリマーは、配位化合物に導電性を与えてもよい。配位化合物は、ＦｅやＮｉなどの遷移金属イオンの１つなどのシクロペンタジエニル化合物などのサンドイッチ化合物を含んでよい。好適で典型的な化合物およびポリマーは下記の少なくとも１つである：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−トリアゾールのＮａなどの塩、イミダゾールのＮａなどの塩、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）、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリビニルフェロセン、ポリビニルニッケロセン、またはポリビニルコバルトセン、カーボンナノチューブおよびフラーレン。セルは、低温などで、化合物またはポリマーの熱分解温度未満で動作する。ＣＩＨＴセルは、約１０℃から１５０℃の温度範囲で動作してもよい。セルは、有機溶媒やイオン性液体などの他の溶媒を含んでもよい水性電解質などの液体電解質を含んでもよく、また、さらに、本開示のものなどの溶質をふくんでもよい。電解質は、中性、塩基、または酸性であってもよい。典型的な電解質は下記である：ＫＯＨなどのアルカリ水酸化物などの水性水酸化物、Ｋ２ＣＯ３などのアルカリ炭酸塩などの炭酸塩、およびＨ２ＳＯ４またはＨ３ＰＯ４．などの酸。一実施形態では、少なくとも１つの電極は下記を含んでよい：少なくとも１つの金属酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物、または、遷移金属酸化物、水酸化物またはオキシ水酸化物などのそれらの混合物。酸化された金属は、導電性支持体上に電気めっきされてもよい。典型的な金属酸化物、水酸化物およびオキシ水酸化物とは、少なくとも下記の１つである：Ｎｉの上に電気めっきすることができるＣｕＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯＯＨ、ＮｉＯ、ＮｉＯＯＨ、Ｎｉ２Ｏ３およびＣｏ２Ｏ３。
【０２７４】
一実施形態では、アノードは、電解質および水やＯ２の還元からの少なくとも１つなどの空気還元生成物の少なくとも１つと反応する。反応は、水素を放出してもよい。水素は、触媒を形成し、ハイドリノを形成するために、電解質との反応の少なくとも１つを受けてもよい。アノードは、断続的な電解によるアノード酸化生成物の還元によって再生してもよい。典型的な実施形態では、ＭｏまたはＭｏ合金金属アノードは、金属酸化物を形成するためのＬｉＯＨなどの水酸化物電解質と反応する。反応生成物は、ＭｏＯ２、Ｌｉ２Ｏ、Ｌｉ２ＭｏＯ３，および水素のうちの少なくとも１つであってもよい。水素は、ＯＨ−と反応して、Ｈ２Ｏなどの触媒を形成してもよい。触媒は、ハイドリノを形成するために付加的なＨと反応してもよい。Ｍｏは、断続的な電気分解を適用することにより、アノード上に置き換えてもよい。電解質に溶解するモリブデンの酸化物は、好適な選択的な電圧と電流のパラメータを用いて、電気めっきしてもよい。その後、間欠サイクルの間、Ｈ２は、電力を生成するハイドリノのその後の形成を伴う化学反応によって形成され、セルアノードは、電気分解により、間欠的に再生される。
【０２７５】
一実施形態では、アノードは、水素雰囲気での腐食から保護される。水素は、水素ガスを加えることによって、または、少なくとも部分的にアノードを含んでもよい膜を介した水素透過によって提供されてもよい。水素保護は、断続的な電気分解などによって、その場で形成される水素の濃度によって提供されてもよい。アノードは、金属中心などのＨ結合中心の少なくとも１種および少なくとも１つの支持体を含み、そこでは、支持体は、優先的にこれらの中心に有効なＨ原子濃度を増加させるために、移動して、中心に結合するために、対応する中心表面に発生する水素の移動性を可能にする。好適で典型的な中心は、アノード金属などの金属、Ｍｏ，Ｎｉ，Ｐｄ，およびＰｔなどの本開示の合金であり、好適で典型的な支持体は、炭素、炭化物、窒化物、ホウ化物などの本開示のものである。典型的なセルは下記である：［炭素、Ｎｉカーボン、Ｍｏカーボン、ＮｉＭｏカーボン、ＰｔＣ、ＰｄＣ／ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ／蒸気カーボン（ＳＣ）、ＮｉＯ、ＰｔＮｉＯ、またはＡｇＮｉＯ；空気カソードまた浸漬カソード］。セルは、Ｌｉ２ＭｏＯ４などの電解質マトリックス材料またはテフロン（登録商標）などの膜スペーサを含んでもよい。典型的なセルは下記である：［グラファイトなどの炭素粉末、ＡＣ、カーボンブラック、ガラス状炭素、バルカンＸＣ−７２＋ＭｏまたはＮｉ粉／テフロンシート−ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ／蒸気カーボン］および［炭素粉末＋Ｍｏ粉末／Ｌｉ２ＭｏＯ４＋ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ／ＮｉＯ］。炭素を含むものなどのアノードは下記を含んでもよい：リチウムイオンセルのアノード、本開示や下記などの私の先行米国特許出願のものなどの変形；水素触媒反応器、ＰＣＴ／ＵＳ０８／６１４５５、ＰＣＴ出願４／２４／２００８、異種水素触媒リアクター、ＰＣＴ／ＵＳ０９／０５２０７２、ＰＣＴ出願７／２９／２００９、異種水素触媒パワーシステム、ＰＣＴ／ＵＳ１０／２７８２８、ＰＣＴ出願３／１８／２０１０および電気化学水素触媒パワーシステム、ＰＣＴ／ＵＳ１１／２８８８９、ＰＣＴ出願３／１７／２０１１、その全体が参考として援用。一実施形態では、好適なアノードは、水および安定した空気である。
【０２７６】
金属は、炭素マトリックス中に含浸させてもよい。金属は、ナノクラスターなどのクラスタであってよい。炭素は、アノードとして機能し、金属に対する還元環境を提供するために、水素を吸収してもよい。還元環境は、金属の腐食を防止してもよい。アノードの外面は、少なくとも部分的に、または、過酸化水素などの活性酸素種を分解する貴金属などの材料で薄く被覆されてもよい。
【０２７７】
一実施形態において、電解質は、大気などの供給源からＨ２Ｏを吸収する塩などの吸湿性化合物を含む。化合物は、ＣＩＨＴセルの電解質として機能する水和状態を維持してもよい。水和した電解質は、ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒなどの共融混合物などの乾燥塩の融点よりも低い温度で、イオン導電性であってもよい。電解質は、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＯＨおよびＬｉＢｒの混合物などのスラリーを維持するために、塩の混合物を含んでもよい。他の吸湿性添加剤は、ＫＭｇＣｌ３、ＭｇＣｌ２、ＣａＣｌ２およびＫＯＨなどの本開示のものなどを加えてもよい。水和化合物は、埋葬電気分解セル向けの電解質として働いてもよい。あるいは、水素電極は、水素散布電極を含んでもよい。セルは、室温から非水和電解質の融点までの温度範囲などの低温で実行されてもよい。
【０２７８】
電気分解時に、酸素をアノードで形成し、水素をカソードで形成してもよい。Ｏ２は、Ｏ２ガスまたは空気などの供給源からの散布によって提供されてもよい。電気分解停止や放電段階では、Ｏ２とＨ２Ｏが、ＯＨ−を形成するために、電気分解アノードで、還元を受けてもよいし（式（１７２））、ＯＨ−は、電気分解カソードでハイドリノを形成するために触媒としてはたらいてもよいＨ２Ｏを形成するために、酸化され、Ｈと反応してもよい（式（１７１）。これにより、セルは、サイクルの各段階の反転電流の極性に対して、充放電間は、一定の極性を維持してもよい。出力は、調整されたパワーや波形であってよい。別の実施形態では、式（１７１）によって与えられる反応は、ハイドリノ生成物が不可逆であることを除いて、両方の電極で可逆的に起こる。（本開示で与えられる間欠充放電セルの指定は、［放電アノード／電解質／放電カソード］などの放電モードである。一実施形態では、この指定は、［負極／電解質／正極］に相当するが、他の実施形態では、極性が逆であってもよい。電流は、断続電気分解サイクルの充放電段階の間に、断続的に反転してもよい。）典型的なセルは、［Ｐｔ／ＬｉＯＨ０．１Ｍから飽和水溶液／Ｐｄ＋空気断続充放電］である。他の実施形態では、両方の電極がＮｉまたは１つはＮｉで、他のものが、Ｐｔ、Ｐｄ、ＤＳＡ材料などのことなる材料、他の貴金属、炭素、Ａｇ、本開示の材料、またはこれらの材料の１つ以上のもの、またはＰｔ／Ｔｉなどの支持体上の本開示の他のものであり、電解質は、約０．１Ｍから飽和までの濃度範囲における水溶性ＫＯＨまたはＫ２ＣＯ３である。具体例は、［ＰｔＴｉ／Ｋ２ＣＯ３またはＫＯＨ０．１Ｍから飽和水溶液／Ｎｉ＋空気断続充放電］である。一実施態様においては、水性電気分解は、約１から１０秒または２秒などの第１の期間に、約１から１．６Ｖまたは約１．４Ｖなどの一定のセル電圧で実施してもよく、放電は、約１から１００秒または約１０秒などの第２の期間に、約０．０１から１０ｍＡ／ｃｍ２または０．２ｍＡ／ｃｍ２などの一定のセル電流で実施してもよい。アルカリ電解質を含むものなどで、＞５秒などの少なくとも一つの長時間充電または放電期間を有する１つとしての実施形態においては、放電アノードは、ＬａＮｉ５Ｈ６またはＰｄなどの電気分解サイクル中に、水素化物を形成する材料を含む。
【０２７９】
１つの実施例において、放電カソードは、水和物、酸化物、過酸化物、スーパーオキサイド、オキシ水酸化物、及び水酸化物の少なくとも１つのような本開示の他のものを含んでよい。カソードは、溶融塩電解質のような電解質に不溶性の金属酸化物であってもよい。好適な金属酸化物は、ＮｉＯ，ＣｏＯ，ＰｂＯ２，Ａｇ２Ｏ２，ＡｇＯ，ＲｕＯ２，ＭｎＯ２，ＭＮｉＯ２，Ｍ２ＮｉＯ２，ＭＣｏＯ２，Ｍ２ＣｏＯ２，ＬｉＦｅＯ２，ＭＦｅＯ２，Ｍ２ＦｅＯ２，Ｌｉ２ＭｎＯ３，ＭＴｉＯ３，Ｍ２ＴｉＯ３，ＬｉＴｉＯ３，Ｍ３ＴａＯ４，Ｍ２ＷＯ４，Ｋ２ＷＯ４，Ｌｉ３ＴａＯ４，Ｍ３ＶＯ４，Ｌｉ３ＶＯ４，Ｍｇ−Ｌｉ２ＭｎＯ３，Ｍｎ−ＬｉＦｅＯ２，ＬａＭｎＯ３，ＳｒＴｉＯ３，ＬｉＣｒＯ２，ＬｉＡｌＯ２，ＬａＮｉＯ３，ＬａＣｏＯ３，ＺｎＯ，ＭｇＯ，Ｍ２ＳｎＯ３，Ｌｉ２ＳｎＯ３，Ｚｒ−ＺｎＯ，ＭＭ’Ｏ２，Ｍ２Ｍ’Ｏ２，ＭＭ’Ｏｘ，Ｍ２Ｍ’Ｏｘ（ｘ＝整数，Ｍ＝アルカリ，Ｍ’＝遷移金属又はＡｌのような他の金属），ＬｉＦｅ１−ｙＭｇｙＯ（ｙ＞０．０３）のようなマグネシウムをドーピングしたＭ２Ｍ’Ｏｘ，Ｎｂ５＋若しくはＴａ５＋のをドーピングしたようなＰｂＺｒＯ３及びＮｂ５＋をドーピングしたＳｒＴｉＯ３及びＣａＴｉＯ３のような関連化合物及びドーピングされたｎタイプのペロブスカイト、バリウムフェライト、イットリウム鉄ガーネット、ランタン族ＶＩＩＩ化合物のようなｐタイプのペロブスカイト、Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｚｒ，Ｙ，Ａｌ，Ｕ，Ｔｉ，及びＦｅの金属又は化合物、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の群のそれらである。ＭＭ’Ｏ２，Ｍ２Ｍ’Ｏ２のようなカソード材料は、ＬｉＯＨ，ＮａＯＨ，又はＫＯＨのようなＭを含む電解質及び空気若しくはＯ２雰囲気のような酸化性の環境の存在下でＭ’からその位置で形成されるかもしれない。好適な例示的な金属オキシ水酸化物は、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）である。好適な例示的な水酸化物は、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のそれらである。オキシ水酸化物を含む例示的な放電カソード反応は、式（１３０）で与えられる。カソードは、断続的な電気分解の電気分解フェーズの間に再充電されてよい。セルは、断続的な電気分解セル、透過セル、化学的な若しくは電気分解的な再生を備える電気化学放電セル、水素散布セル、又はそれらの組合せを含んでよい。１つの実施例において、透過セルは、断続的に放電され��よい。
【０２８０】
別の実施形態では、ガスはアノードの少なくとも１つからカソードへのクロスオーバーであってもよいし、逆もまた同様である。その後、放電中に、ハーフセル反応の少なくとも１つを切り替えてもよく、それにより、Ｏ２（式（１７２））の還元が、電気分解カソードで起こり、ＯＨ−のＨに対する酸化還元（式（１７１））は、電気分解アノードで起こる。その後、現在の極性は一定であるが、電極スイッチの電圧極性またはその同じ方向での大きさは、サイクルの段階により変化する。電極間隔は、ガスクロスオーバーを容易にするために最小限に抑えてもよい。電極は、セルガードまたは塩基と互換性のナフィオン膜などの多孔質オレフィン膜などの膜によって分離されてもよい。電極間の回路は、電流の一定の極性を維持するために、ダイオードを含んでもよい。実施形態では、ハイドリノの成形からの電力が、消費される電気分解パワーに対する過剰な電気および熱パワーのうち少なくとも１つとして現れる。
【０２８１】
Ｈからの８１．６ｅＶを受けたハイドリノ触媒Ｈ２Ｏは、Ｈ２と１／２Ｏ２に分解されてもよく；その結果、Ｈ２Ｏ電気分解の成分が、電気分解電圧または電流が存在しない場合でも発生することがある。これは、１００％を超えるファラデー効率として観察されることがあり、Ｈ２およびＯ２ガスの供給源であってもよい。Ｏ２とＨ２の各々は、クロスオーバーの後、対応する電気分解供給源電極、または、対応するカウンタ電極で反応してもよい。間欠放電の放電段階中に、酸素と水素のハイドリノ支持反応は、それぞれ、（式（１７１））および（式（１７２））で与えられてもよい。他の実施形態では、セルの、または、セルの動作の間に形成される他の触媒は、ハイドリノを形成するための触媒反応中に、触媒のイオン化とエネルギー放出により、水の電気分解を引き起こしてもよい。
【０２８２】
一実施形態では、電気分解カソードは、ＯＨ−とＨ２の少なくとも１つを形成するためのＨ２ＯとＯ２の両方の還元と、ＯＨ−からＨ２Ｏへの酸化を、水素の存在下で可能とする二官能性電極を含んでもよい。Ｈ２の供給源は、カソードにおけるＨ２Ｏの還元であってもよい。Ｏ２の供給源は、電気分解アノードからのクロスオーバーガスであってもよい。アノードとカソードの分離は、電気分解アノードで生成されるＯ２が、カソードに拡散する程に小さくてよい。電極は、セルガードまたは塩基と互換性のナフィオン膜などの多孔質オレフィン膜などの膜によって分離されてもよい。酸素と水素のハイドリノ支持反応は、（式（１７２））と（式（１７１））により、それぞれ与えられてもよい。反応は、おそらく、電極上の異なる場所で、協調的に起こってもよい。両方の反応は、断続的な電気分解の電気分解段階または放電段階の少なくとも１つの間に、電気分解カソード上で、同時に起こってもよい。典型的な二官能性電極は、Ｋ２ＣＯ３などの炭酸塩電解質の電気分解によって形成されてもよい部分的に炭素被覆されたニッケルカソードである。酸化還元反応のための過電位は、炭素被覆の量に起因する個別電極領域で異なる。別の実施形態では、Ｈ２クロスオーバーガスが供給する電気分解アノードは、少なくとも放電段階中に、ハイドリノを形成するために、二官能性電極としてこの役割を果たしている。一実施形態では、セル電流が、断続的に放電段階中に約ゼロになり、そこでは、追加の熱エネルギーは、少なくとも放電段階中に、カソードまたはアノードで起こるハイドリノ反応によって放出される。
【０２８３】
別の実施形態では、静電容量を有する少なくとも１つの電極が、電子受容体として機能し、放電段階中に充電される。電極が、酸化されるＨ、ＯＨ−、およびＨ２Ｏの少なくとも１つから電荷を受けてもよい。酸化反応は、式（１７１）のものを含んでもよい。酸化のためのエネルギーは、ハイドリノを形成する反応物を形成するための協調的な反応の一部であってもよいハイドリノの形成からのものであってもよい。典型的な実施形態では、電荷は、炭素カソードまたは炭素被覆ニッケルカソードなどの静電容量を有する電気分解カソード上に格納されている。帯電した静電容量は、間欠電気分解サイクルの別の段階中に放電してもよい。放電された静電容量は、局所的に生産される、または、クロスオーバーＯ２の還元を含んでもよい。還元反応は、式（１７２）によって与えられるものであってよい。
【０２８４】
一実施形態では、間欠的に充放電されたセルの電気分解カソードは、厚い非導電性酸化物被膜を生成することができる。ニッケル電極上の典型的な被覆はＮｉＯである。一実施形態では、ＮｉＯの場合には、被覆は、約１Ｖから１．５Ｖの範囲などの好適な還元セル電圧を印加することによって還元してもよい。還元は、放電アノードに適用してもよい。電気分解は、十分に酸化被膜を還元するために、好適な期間、一定電圧または好適な電圧で維持されてもよく、それにより、電極の導電性が実質的に復元する。そして、充放電サイクルが再適用されてもよい。高い放電電流の実施形態では、放電アノードの酸化被膜の形成は、一定の電圧であってもよいピーク制限電圧で充電することにより回避される。電流は、充電時に制限されてもよい。少なくとも、充電電圧および電流が制限される実施形態では、充電が一定の電力で行われてもよい。放電は、定電流、負荷、電力または電圧で行われてもよい。一実施形態では、［Ｎｉ／ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ／Ｎｉ空気、断続的な充放電］などのセルが、一定の０．９Ｖなどの約０．８から１．２Ｖのセル電圧範囲で充電される。また、充電は、約０．１から１００ｍＷｃｍ−２の範囲における制限またはピーク一定電力であってもよい。典型的な放電電流密度は、約０．００１から１０００ｍＡｃｍ−２、０．１から１００ｍＡｃｍ−２、１から１０ｍＡｃｍ−２の範囲であってよい。一実施形態では、電解質カソードとアノードは、任意の過剰な酸化被膜を還元するために、入れ替えられる。その交換は断続的であってもよい。期間は、断続的な電気分解の間欠充放電サイクルとは異なっていてもよい。一実施形態では、両方の電極は、水素散布することが可能であってよく、そこでは、水素が交互に供給され、酸素電極としての動作中に形成される任意の過剰な酸化被膜を還元させる。［Ｎｉ／ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ／Ｎｉ＋空気間欠；充放電］などのセルの実施形態では、ＮｉＯ被覆などの酸化物の被覆は、技術分野で公知の手段によって、機械的または化学的に除去される。除去は再利用の電極で、定期的に実施してもよい。別の実施形態では、水素は、アノードなどの水素透過電極の槽に印加される。セル温度は、透過率が、セルにより生成された電力に対して著しく大きくなる温度以下であってよい。しかし、透過によるアノードで水素の低流量またはその存在が、ＮｉＯを形成する酸化などの酸化から電極を保護してもよい。別の実施形態では、間欠電気分解セルの電極が、水素透過電極として動作可能であり、かつ動作され、そこでは、水素は、水素ガスなどの供給源からの透過によってセルに提供される；その後、電極は、電気分解モードに切り替えられる。一実施形態では、切り替えられた電極が、電気分解カソードおよび放電アノードとして働く。前処理は、断続電気分解モードで望まれるように実行するために、電極を条件づけてもよい。一実施形態では、間欠電気分解が行われ、それと同時に、水素が、透過または散布などの手段により、放電アノードなどの電極に供給される。あるいは、Ｈ２を含む雰囲気が、セルに提供されてもよい。所望の水素反応および本開示のものなどの対向電極反応の選択性は、対応する電極の選択によって達成してもよい。例えば、Ｈ２Ｏを形成するための、ＯＨ−とのカソード酸素還元反応およびアノード水素反応の選択性は、カソードとアノードの対応した選択により、選択的になる。アノードに供給される水素は、以下の反応が進行しやすいから、保護的である。
ＮｉＯ＋Ｈ２  →  Ｎｉ＋Ｈ２Ｏ                              （１９５）
別の実施形態では、電気分解に対するデューティーサイクルを増加させ、それにより、十分な水素が、腐食から放電アノードを保護するために生成される。パラメータは、腐食から保護されるのに十分な水素を生成しながら、電気エネルギー利得などのエネルギー利得を達成するように選択される。セル温度は、また、透過、電気分解などの手段により供給された水素を制御しながら、耐食性を改善するように制御してもよい。腐食に耐性のある放電カソードは、セルの動作条件に適するように選択してもよい。約３５０から４５０℃以下の温度については、カソードは、Ｎｉを含んでよい。より高い温度のために、好適で安定したカソードは、ＮｉＯまたはＣｏＯまたはＡｇ−Ａｌ２Ｏ３などのＡｇに支持されたＡｇなどの酸化物を含む１つなどとして使用してもよい。
【０２８５】
一実施形態では、透過によって供給される酸素が、セル電圧に対する透過率の影響に基づくフィードバック機構によって、セルの電圧を変更するか、透過率を制御するかの少なくとも一方となるように機能する。一実施形態では、セル電圧が、水素透過率を調整することによって調整される。透過率は、セル温度を制御する、水素透過膜に対する水素圧力勾配、膜厚、膜材料、およびセル電圧を調整することなどの少なくとも１つの手段によって調整されてもよい。一実施形態では、透過率を制御することに加えて、セル電圧を調整する手段が、放電を制御すること含み、必要に応じて、負荷、印加電圧、電流特性およびパラメータなどのパラメータを充電し、そこでは、後者を、断続的な電気分解実施形態と考えてもよい。一実施形態では、セル電圧が、約０．５から１．５Ｖまたは約０．８から１．２Ｖの範囲に維持される。電圧範囲は、一実施形態などの断続的な電気分解の電気分解位相の間に形成される水素の収率を最適化するように制御される。別の実施形態では、透過率は、負荷を制御することによって制御される。一実施形態では、透過率は、負荷の抵抗値の減少に伴って増加する。一実施形態では、透過率は、放電電流に伴って増加する。透過率は、Ｈ２ＯからＨ２を形成する電力に対するハイドリノを形成することから、電力利得を最適化するように調整されてもよい。
【０２８６】
一実施形態において、酸素雰囲気等の酸化環境でＮｉ電極を焼きなますことで保護膜層のＮｉＯ被膜が塗布される。被覆の厚さはイオン導電率を高く維持しながらも、アルカリ性電解物に安定性を与える厚さに制御される。一実施形態において、前記アノード等の電極を安定化させるために１つの化学種が前記電解質に対して添加される。前記添加物はＮｉＦ２またはＮｉＳＯ４等のより安定的なＮｉ化合物を形成することができる。もう一つの実施形態において、前記化学種は、ＮｉＯに含浸したＣｅＯ等のより安定的なＮｉ合金、または酸化物添加剤を含むことが出来る。酸化セリウムの重量％は約０．１から５パーセント、または０．３から１パーセントの範囲であっても良い。もう一つの実施形態において、前記電気分解カソードでのＨ２の生産を高めるためにＶ２Ｏ５等の１つの化学種が添加されるが、ここで前記電解は断続的であり、前記電解質が溶融塩または塩水溶液であっても良い。前記添加物はＦｅ２Ｏ３、またはＦｅＯＯＨ等の本開示の酸化物、水酸化物、またはオキシ水酸化物であっても良い。他の好適で典型的な添加物は、ＡｌＯ（ＯＨ）、ＳｃＯ（ＯＨ）、ＹＯ（ＯＨ）、ＶＯ（ＯＨ）、ＣｒＯ（ＯＨ）、ＭｎＯ（ＯＨ）（α−ＭｎＯ（ＯＨ）グロウタイトおよびγ−ＭｎＯ（ＯＨ）マンガン酸化物）、ＦｅＯ（ＯＨ）、ＣｏＯ（ＯＨ）、ＮｉＯ（ＯＨ）、ＲｈＯ（ＯＨ）、ＧａＯ（ＯＨ）、ＩｎＯ（ＯＨ）、Ｎｉ１／２Ｃｏ１／２Ｏ（ＯＨ）、およびＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ（ＯＨ）である。前記添加物は前記アノード等の電極の容量を高める、または保護する。例えば、Ｎｉ１−ｘＭｇｘＯおよびＮｉＦｅ２Ｏ４を形成することができるＭｇＯまたはＦｅ２Ｏ３等の添加物は、それぞれ、アノード等の電極を安定化させることができる。
【０２８７】
一実施形態において、前記放電カソードは、メッシュ等の大きな表面積を含むＮｉ等の本開示の酸素還元触媒を含み、さらに、ＭｎｘＯｙ（ｘとｙは整数）、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、他の貴金属およびＭＮｉＯ２（Ｍ＝アルカリ）の少なくとも一つを含む。他の好適な酸素還元電極はアルカリ土類ルテニウム酸塩、リチウムドープしたニッケル酸ランタン、Ｎｉ−Ｃｏスピネル、Ｐｂ−Ｒｕパイロクロア、Ｎａ−Ｐｔブロンズ、およびＡｇ／ＡｇＨｇである。追加的なカソード材料には、ＭＮｉＯ２、Ｍ２ＮｉＯ２、ＭＣｏＯ２、Ｍ２ＣｏＯ２、ＬｉＦｅＯ２、ＭＦｅＯ２、Ｍ２ＦｅＯ２、Ｌｉ２ＭｎＯ３、ＭＴｉＯ３、Ｍ２ＴｉＯ３、ＬｉＴｉＯ３、Ｍ３ＴａＯ４、Ｍ２ＷＯ４、Ｋ２ＷＯ４、Ｌｉ３ＴａＯ４、Ｍ３ＶＯ４、Ｌｉ３ＶＯ４、Ｍｇ−Ｌｉ２ＭｎＯ３、Ｍｎ−ＬｉＦｅＯ２、ＬａＭｎＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＬｉＣｒＯ２、ＬｉＡｌＯ２、ＬａＮｉＯ３、ＬａＣｏＯ３、ＺｎＯ、ＭｇＯ、Ｍ２ＳｎＯ３、Ｌｉ２ＳｎＯ３、Ｚｒ−ＺｎＯ、ＭＭ’Ｏ２、Ｍ２Ｍ’Ｏ２、ＭＭ’Ｏｘ、Ｍ２Ｍ’Ｏｘ（ｘ＝整数、Ｍ＝アルカリ、Ｍ’＝遷移金属またはＡｌ等の他の金属）、ＬｉＦｅ１−ｙＭｇｙＯ（ｙ＞０．０３）等のマグネシウムでドープしたＭ２Ｍ’Ｏｘ、ドープしたｎ−タイプのペロブスカイトおよびＣａＴｉＯ３、Ｎｂ５＋をドープしたＳｒＴｉＯ３、およびＮｂ５＋またはＴａ５＋をドープしたＰｂＺｒＯ３等の同族化合物、バリウム・フェライト、イットリウム・鉄・ガーネット、ランタン第ＶＩＩＩ族化合物等のｐ−タイプのペロブスカイト、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｙ、Ａｌ、Ｕ、Ｔｉ、およびＦｅ等の金属または化合物の少なくとも１つを含む。前記カソードはナノ粒子を含むことができるＮｉ等の多孔質材のドーパントを含んでも良い。前記ドーパントは本開示の酸素還元触媒であっても良い。前記カソードは安定化可能なＮｉＯを含んでも良い。１つの好適な安定化方法はコバルト等の安定金属材を使ってのカプセル封入である。このように、酸素還元触媒はコバルトにカプセル封入したＮｉＯを含んでも良い。酸素還元カソードは、カソードとして機能する前に、化学的または熱的方法、または陽極酸化処理、または陰極酸化処理による酸化等の熱的、化学的、または電気化学的調整を行っても良い。調整はその場で行っても良い。前記カソードは、後に低減される高電流で動作しても良く、することができ、高電流で前記カソードを調整する。カソード等の電極は、導電性マトリックス、または、炭素、炭化物、窒化物、ニトリル、またはホウ化物等の表面被覆を含んでも良い、またはこれらの材料を含んでも良い。一実施形態において、前記電気分解アノードは、ＨＯＯ−、またはＨＯＯＨまたは、前記電極が放電カソードとして機能する時の放電期間中にＯ２よりも速い速度で還元するＰｄＯ、ＡｇＯ、Ａｇ２Ｏ、Ａｇ２Ｏ３、またはＨｇＯ等の酸を含む１つの化合物等、１つの活性酸素種を形成する金・パラジウムナノ粒子等の触媒を含む。前記化合物は、間欠周期の非電解放電に対して酸素を供給するために、充放電期間中に可逆的に形成される１つの金属酸化物を含んでも良い。前記化合物は、Ｈ２Ｏ以下の生成自由エネルギーを有することができる。前記放電反応は式（１４５）で与えても良い。前記カソードリード等のリードはアルカリ性電解物および空気、またはＯ２等の電解質に対して安定的である材料で良い。好適なリードは前記カソードにスポット溶接が可能な金線等の貴金属線である。一実施形態において、溶融電解質等のＫＯＨを含む電解質での酸素還元速度は、ＫＯＨ電解質における酸素イオンの移動度がより高いことから、ＬｉＯＨまたはＮａＯＨを含む電解質よりも１００倍高い。一実施形態において、音波、超音波、回転、または当技術分野で知られているその他のソース等の１つの機械的攪拌源を、前記カソード、および取り囲む電解質の中の少なくとも１つに適用して低いイオン移動度を補う。もう一つの実施形態において、前記カソードはモーター等の手段で回転させても良い。もう一つの実施形態において、少なくとも、前記カソードおよびアノードの中の１つを機械的に攪拌させる。前記電極は、音波攪拌では約０．１から１ＭＨｚ、または１０から１００Ｈｚ、そして超音波攪拌では１から１００ｋＨｚの周波数領域で音波または超音波で振動させても良い。電力は、セル出力電力以下でも良く、又、対応の攪拌消費電力と比べて、攪拌による出力への貢献を考慮して、電力利得を最適化させるものであっても良い。一実施形態において、溶融水酸化物、または水性水酸化物、または混合物等の溶融電解質、または水性電解質等の前記電解質は、酸素還元速度を増加させるために、前記カソードで形成される酸素イオンの拡散を増加させるＨ２Ｏが添加されている。セルは沸騰温度以上で動作するように加圧しても良い。電解によって、その場で水素と酸素を生成しても良い。Ｈ２Ｏ、酸素、および水素の中の少なくても１つを加圧下の前記セルに加えても良い。セル圧力は約大気圧以下から５００ａｔｍまで、または２から１００ａｔｍまでの範囲で良い。もう一つの実施形態において、前記カソードで形成される酸素イオンの拡散速度は、より高い酸素イオン移動度を提供するもう１つの塩を使うことで、水酸化物を含むアルカリ性電解物等のオキシアニオンを含む溶融電解質に置いて上昇する。一実施形態において、前記電解質は、金属イオンと少なくともアルカリとアルカリ土類の中の１つのアニオンの混合物、および遷移、内部遷移、希土類、ならびにＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、およびＶＩ族金属イオン等のその他の金属イオンを含む。前記アニオンは少なくとも、水酸化物、硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩、リン酸塩、ハロゲン化合物、および本開示の他のイオンの１つを含む。一実施形態において、酸素イオン移動度は前記電解質内のＨ２Ｏの含有量が増えるに従って増加する。一実施形態において、好適な電解質は吸湿性である。好適な吸湿性塩は、臭化リチウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、炭酸カリウム、リン酸カリウム、ＫＭｇＣｌ３・６（Ｈ２Ｏ）等のカーナライトクエン酸第二鉄アンモニウム、水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウムである。酸性水溶液形態では、吸湿性電解質は濃縮硫酸とリン酸を含む。
【０２８８】
他の実施形態では、前記電極は前記電解質および前記セルの動作条件に対して十分に安定的な導体を含む。前記アルカリセルに好適な電極はＮｉである。他の導電性金属、合金、化合物、または元素を、アルカリ電解質、酸性電解質、または、少なくとも、Ｃ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｔｅ、およびアルカリ、アルカリ土類、遷移、内部遷移、および希土類金属の中の１つの水性塩または溶融塩である中性電解質と使用しても良い。寸法安定性アノード、Ｐｔ／Ｔｉ、Ａｇ−Ａｌ２Ｏ３、ＮｉＯ−ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３、およびＰｔ、Ｐｄ、または、他の金属、またはＡｌ２Ｏ３、Ｃ、またはゼオライト等のマトリックス上に支持された担持金属および担持材料も好適である。電解質または空気と反応して非導電性酸化被膜を通常形成することが出来る材料も、電極が定期的に還元される断続的電気分解条件下のようなセルの動作条件下で好適である。典型的な電極は定期的に電気分解カソードであり、放電アノードであるＺｒである。前記電極材料は導体をドープした不導体であっても良い。炭素、炭化物、ホウ化物、窒化物、ＴｉＣＮ等の炭窒化物、またはニトリルは、前記アノード等の電極を含むことができる。
【０２８９】
Ｈ２Ｏ触媒の生成物としてのＨ２（１／４）の形成に加え、溶融、または水溶性水酸化物電解質等のＯＨ−源を持つアルカリ溶液を含む反応混合物は、分子ハイドリノＨ２（１／２）等の、少なくとも、他のもう１つのハイドリノ生成物を形成しても良い。前記触媒は、Ｈ（１／２）を形成し、さらに反応してＨ２１／２）とＨ−（１／２）を形成する原子Ｈから約２７．２ｅＶを受けとることで触媒として機能することが可能な２７．２ｅＶのポテンシャルエネルギーをそれぞれが有するＯまたはＨを含んでも良い。
追加的に、ＯＨは、ＯＨのポテンシャル・エネルギーが以下のようになるので、触媒として機能してよい。
【数２６】
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Ｈ状態ｐ＝１とｐ＝２間のエネルギーの差は４０．８ｅＶである。このように、ＯＨはＨ（１／２）を形成する触媒として機能するためにＨから約４０．８ｅＶを受け取っても良い。ＯＨは前記アノードでの酸化によってＯＨ−から形成しても良い。該当するハイドリノ状態に対するＨ触媒として機能するＨ２ＯとＯＨによってＨ２（１／４）とＨ２（１／２）を形成する典型的なセルは｛Ｍｏ／ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ／ＮｉＯ断続的電気分解｝と｛Ｎｉ／ＬｉＯＨ−ＬｉＢｒ／ＮｉＯ断続的電気分解｝である。前記ハイドリノ生成物は、前記電解質のプロトンＮＭＲ、またはアノードが酸消化によって処理され、ハイドリノバスをＮＭＲ溶媒に解放するアノードガスによって特定することができる。
【０２９０】
１つの実施例において、触媒形成反応は、次のように与えられるかもしれない。
Ｏ２＋５Ｈ＋＋５ｅ−  →  ２Ｈ２Ｏ＋Ｈ（１／ｐ）              （１９７）
対半電池反応は以下のとおりである。
Ｈ２  →  ２Ｈ＋＋２ｅ−                                      （１９８）
全体の反応は、次のとおりである。
３／２Ｈ２＋１／２Ｏ２  →  Ｈ２Ｏ＋Ｈ（１／ｐ）              （１９９）
ここで、Ｈ２Ｏ、ＯＨ、Ｏ２、ｎＨ、及びｎＯ（ｎ＝整数）の少なくとも１つは、触媒として機能してよい。水素はＨ＋の反応によって前記カソードで生成しても良く、そこでは、いくつかの水素が前記触媒と反応してハイドリノを形成する。もう１つの方法として、前記カソードに過剰の水素を供給し、前記触媒と反応してハイドリノを形成する。一実施形態において、温度、Ｏ２圧力、Ｈ２Ｏ圧力、Ｈ２圧力およびＨ＋濃度の中の少なくとも１つを制御して、最適なハイドリノの形成につながる触媒形成ハーフセル反応とカウンター反応を有利に働かせる。一実施形態において、２５℃でのＳＨＥに対する前記カソードハーフセル電位は、約±０．５Ｖ内の約１．２３Ｖである。一実施形態において、ＳＨＥに対する前記アノードハーフセル電位は、約±０．５Ｖ内の約０Ｖである。好適で典型的なハーフセル反応は、それぞれ、式（１９７）と式（１９８）で示される。ハイドリノを形成するための反応全体は式（１９９）で示される。好適で典型的なセルは｛Ｐｔ／Ｃ＋Ｈ２／ナフィオン／Ｐｔ／Ｃ＋空気＋Ｈ２または水素化物等のＨ源、または本開示の他のＨ貯蔵物質｝および、｛Ｐｔ／Ｃ＋Ｈ２／Ｈ２ＳＯ４／Ｐｔ／Ｃ＋空気＋Ｈ２または水素化物等のＨ源、または本開示の他のＨ貯蔵物質｝であり、ナフィオン等の分離子はＨ２ＳＯ４等の１つの酸性電解液と一緒に使用しても良い。
【０２９１】
式（１９８）に関して、他の実施形態では、カウンターのハーフセル反応は、Ｈ２とは異なる１つの水素源、または任意にＨ２に加える水素源の酸化によってＨ＋を提供しても良い。前記水素源は炭化水素でも良い。反応によってさらに、ＣＯとＣＯ２の中の少なくとも１つを生成しても良く、ここで、前記炭化水素は少なくとも１つのＯを含んでも良い。１つの好適な炭化水素はメタノール等の１つのアルコールである。好適で典型的なセルは｛ＰｔＲｕ＋ＣＨ３ＯＨ／ナフィオン／Ｐｔ／Ｃ＋空気＋Ｈ２または水素化物等のＨ源、または本開示の他のＨ貯蔵物質｝である。
【０２９２】
式（１９９）で示される前記反応を維持するために、プロトン伝導性、酸性溶融性、または酸水性電解質を含む前記セルは断続性の、またはパルス状の電解セルを含んでも良い。式（１９７）と式（１９８）で与えられる反応はガスクロスオーバーに続き、対応する電極およびカウンター電極上で可逆的に起こっても良い。
【０２９３】
一実施形態において、前記電解質は酸性水溶液を含んでも良い。間欠サイクル、またはパルスサイクルの放電相は、Ｈ２ＯからＨ２とＯ２への電気分解を含んでも良い。前記電解陰極反応と陽極反応は、前記ハイドリノ形成が不可逆性であることを除いては、それぞれ、式（１９７）と式（１９８）の逆であっても良い。前記カソード放電ハーフセル反応には、酸素、Ｈ＋、およびＨ２Ｏの中の少なくとも１つの還元を含んでも良い。還元は式（１９７）で与えられても良い。放電期間中の前記カソード生成品はＨとＨ２Ｏであって良い。前記Ｈ２Ｏはハイドリノを形成するための１つの触媒として機能できる。前記還元反応に対する過電圧によって、２５℃で前記反セル電圧はＳＨＥに対して約１．２３Ｖになる。前記陽極放電ハーフセル反応には、Ｈ＋を形成するためのＨ２の酸化が含まれても良い（式（１９８）。一実施形態において、水性酸性溶液（式（１９８））におけるＨ２のＨ＋への酸化に対する還元電位は、２５℃でＳＨＥに対して約０Ｖである。前記電極上の酸化に対する過電圧は、前記酸化反セル反応が約０Ｖで起こるので、約０Ｖである。
【０２９４】
他の実施形態では、前記触媒は本開示のような原子状水素からｍ２７．２ｅＶを受け取る１つの化学種を含んでも良いが、ここで、前記触媒はハーフセル化学種であるか、または、前記電解または放電期間中に形成されても良い。ハイドリノは少なくとも充放電期間中に形成される。放電については、２５℃でＳＨＥに対して、還元反応の反セル電位は約１．２３Ｖであるか、０．６から１．４Ｖの範囲であり、前記酸化反応のハーフセル電位はＳＨＥに対して約０Ｖであるか、−０．５から＋０．５Ｖの範囲であって良い。電解オフ、または放電期間中の前記電気分解カソードとアノード間のセル電位は、２５℃でＳＨＥに対して、約１．２Ｖ、または０．３Ｖから２Ｖの範囲であって良い。高温での実施形態では、室内温度の範囲を当該動作温度に熱力学的に補正する。
【０２９５】
前記電解質は、水性酸性電解質等の水性酸性溶液であって良い。好適な酸性電解質はＨ２ＳＯ４、ＨＣｌ、ＨＸ（Ｘ−ハロゲン化合物）、Ｈ３ＰＯ４、ＨＣｌＯ４、ＨＮＯ３、ＨＮＯ、ＨＮＯ２、Ｈ２Ｓ、Ｈ２ＣＯ３、Ｈ２ＭｏＯ４、ＨＮｂＯ３、Ｈ２Ｂ４Ｏ７（Ｍ四ホウ酸）、ＨＢＯ２、Ｈ２ＷＯ４、Ｈ２ＣｒＯ４、Ｈ２Ｃｒ２Ｏ７、Ｈ２ＴｉＯ３、ＨＺｒＯ３、ＭＡｌＯ２、ＨＭｎ２Ｏ４、ＨＩＯ３、ＨＩＯ４、ＨＣｌＯ４、または純粋な酸に対して７．１ＭのｐＨ範囲にあるギ酸、または酢酸等の有機酸の水溶液である。前記酸は溶融リン酸等の水溶性、または溶融性であって良い。典型的な溶融セルは｛ＰｔまたはＣ／Ｈ３ＰＯ４（ｌ）（Ｔ＞４３℃）／ＣまたはＰｔ｝。パルス印加電圧、または間欠印加電圧、または電流電解実施形態において、少なくとも、前記のカソードとアノードの１つは二官能性電極を含んでも良い。前記電極は所望の反応を得るために異なった材料を含むことができる。前記の各カソードとアノードは、所望の酸化または還元反応に対して選択的であっても良く、Ｐｔ、Ｐｄ、またはＡｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｎｂ合金、ハステロイＢ等のＮｉ−Ｍｏ合金、ハステロイＣ、ハステロイＢ−３合金、ハステロイＣ２２合金、またはハステロイＣ２７６合金等の一つの貴金属または合金、炭素、または寸法安定性アノード（ＤＳＡ）または、Ｔｉ等の導体上に担持されたＲｕＯ２やＩｒＯ２等のＴｉＯ２が安定化した導体金属酸化物等の電極であって良い。好適で典型的なＤＳＡはＴａ２Ｏ５とＴｉ／Ｉｒ０．３Ｔｉ０．７Ｏ２である。貴金属等の電極材料も担持される。好適な支持体は炭素、金属およびセラミックである。支持電極材料に該当する例は、Ｐｔ／Ｃ、Ｐｄ／Ｃ、Ｒｕ／Ｃ、Ｐｔ／Ｔｉ、Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３、およびＡｇ／Ａｌ２Ｏ３である。適切な酸化および還元能力を持つその他の安定した導体は当業者に周知である。
【０２９６】
電解期間中にアノードでＨ＋とＯ２が、カソードで水素が形成される。電解オフ、または放電期間中に、前記電気分解カソードでＨ２がＨ＋に酸化され（式（１９８））、前記電解アノードでＨ＋とＯ２が還元されＨとＨ２Ｏを形成するが（式（１９７））、そこで、後者は電気分解アノードでハイドリノを形成する触媒として機能する。このように、セルは、充放電期間中に一定の極性を維持し、サイクルの位相毎に電流の極性が逆転する。出力は、電力または波形で調整しても良い。もう一つの実施形態において、式（１９７）で示される反応は、前記ハイドリノ形成が不可逆性であることを除いては、両方の電極で可逆的に起こる。典型的なセルは［ＰｔＴｉ／Ｈ２ＳＯ４またはＨ３ＰＯ４（ａｑ）／Ｐｔ、間欠電解］および［Ｐｂ／Ｈ２ＳＯ４（ａｑ）／ＰｂまたはＰｂＯ間欠電解］である。前記酸は約０．１Ｍから飽和までの所望の濃度であって良い。典型的な濃度は１４．７ＭＨ３ＰＯ４と５ＭＨ２ＳＯ４である。
【０２９７】
もう一つの実施形態において、前記ガスは少なくとも一方のアノードからカソードへ、またはその逆方向で交差しても良い。次に、放電中に、前記電気分解カソードで、Ｏ２の還元（式（１９７））が、そして、電気分解カソードでＨ２の酸化（式（１９８））が起こるように、ハーフセル反応を切り替えても良い。次に、前記電流の極性は一定に維持されるが、前記電極の電圧極性はサイクルの位相と共に切り替わる。電極の間隔はガスのクロスオーバーを促進するために最小限にしても良い。前記電極はナフィオン膜等のプロトン交換膜のような１つの膜で分離しても良い。前記電極間の回路は電流の一定の極性を維持するために１つのダイオードを含んでも良い。実施形態では、ハイドリノ形成からの電力は少なくとも、分散した電解電力に対する余剰電力および熱出力の１つとして現れる。
【０２９８】
前記酸性電解液は本開示の酸、またはその混合物、イオン液体、またはその混合物、および本開示の有機溶媒、またはその混合物の少なくとも１つの水性混合物を含んでも良い。好適な有機溶媒はアルコール、アミン、ケトン、エーテル、ニトリル、およびカルボン酸等の水と混合できる有機溶媒である。典型的なセルは［ＰｔＴｉ／ナフィオン＋少なくとも、酸、イオン性液体、および有機溶媒の中の１つ＋Ｈ２Ｏ／ＰｔＴｉ＋空気］である。好適で典型的なイオン液体は、好適で例示的なイオン液体は、エチルアンモニウム硝酸塩、例えば、約１％のリン酸二水素でドープしたエチルアンモニウム硝酸塩、ヒドラジニウム硝酸、ＮＨ４ＰＯ３−ＴｉＰ２Ｏ７、ＬｉＮＯ３−ＮＨ４ＮＯ３の共晶塩、ＬｉＮＯ３の混合物、アンモニウムトリフラート（Ｔｆ＝ＣＦ３ＳＯ３−）、アンモニウムトリフルオロアセテート（ＴＦＡＣ＝ＣＦ３ＣＯＯ−）、アンモニウムテトラフルオロホウ酸（ＢＦ４−）、メタンスルホン酸アンモニウム（ＣＨ３ＳＯ３−）、硝酸塩（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−）、硫酸水素アンモニウム（ＨＳＯ４−）、アンモニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＴＦＳＩ＝ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−）、アンモニウムビス（ペルフルオロエタンスルホニル）イミド（ＢＥＴＩ＝ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ−）、ヒドラジン・硝酸塩、ＮＨ４ＮＯ３、ＮＨ４Ｔｆ、ＮＨ４ＴＦＡｃ、アンモニウム、またはアルキルアンモニウムハライド、およびイミダゾール、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、過塩素酸塩、ＰＦ６−、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム塩化物−ＡｌＣｌ３並びにピロリジニウム系プロトン性イオン液体のような芳香族化合物の群から選択される。好適で典型的溶媒は、アルコール、アミン、ケトン、エーテル、ニトリル、カルボン酸、ジオキソラン、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）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン（ＤＭＩ）、ヘキサメチルホスホルアミド（ＨＭＰＡ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、メタノール、エタノール、トリブチルアミン、トリエチルアミン、トリイソプロピルアミン等のアミン類、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、フラン、チオフェン、イミダゾール、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、キノリン、イソキノリン、インドール、２，６−ルチジン（２，６−ジメチルピリジン）、２−ピコリン（２−メチルピリジン）、アセトニトリル、プロパンニトリル等のニトリル類、４−ジメチルアミノベンズアルデヒド、アセトン、および１，３−アセトンジカルボン酸ジメチルの群から選択される
【０２９９】
水性の断続的な電気分解セルの１つの実施例において、Ｈ＋及び酸素は、電気分解アノードで形成されるかもしれず、そして、ＯＨ−及びＨ２は、電気分解カソードで形成されるかもしれないが、以下のような例示的な反応によって与えられるようにであるかもしれない。
電気分解アノード
Ｈ２Ｏ  →  １／２Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−                          （２００）
電気分解カソード
２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−  →  Ｈ２  →  ２ＯＨ−                        （２０１）
溶液反応は以下のとおりである。
２Ｈ＋＋２ＯＨ−  →  ２Ｈ２Ｏ                                  （２０２）
全反応は、以下のとおりである。
Ｈ２Ｏ  →  Ｈ２＋１／２Ｏ２                                    （２０３）
放電フェースの間、Ｈ２Ｏ，ＯＨ，Ｏ２，ｎＨ，及びｎＯ（ｎ＝整数）の少なくとも１つが触媒として機能してよいところ、ハイドリノは、次のようになる。
カソード
１／２Ｏ２＋３Ｈ＋＋３ｅ−  →  Ｈ２Ｏ＋Ｈ（１／ｐ）            （２０４）
アノード
Ｈ２＋ＯＨ−  →  Ｈ２Ｏ＋ｅ−＋Ｈ（１／ｐ）                    （２０５）
溶液反応は次のようになるであろう。
３Ｈ＋＋３ＯＨ−  →  ３Ｈ２Ｏ                                  （２０６）
全反応は、次のようになる。
３Ｈ２＋１／２Ｏ２  →  Ｈ２Ｏ＋４Ｈ（１／ｐ）                  （２０７）
前記電解液はおよその中和ｐＨで良い。およその中和の好適な電解質は、水性硝酸塩、硫酸塩、ハロゲン化合物、過塩素酸塩、過ヨウ素酸、クロム酸塩、および本開示にあるその他の強酸金属塩である。カチオンは、アルカリ、アルカリ土類、遷移、内部遷移、希土類、およびＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、およびＶＩ族金属等のアンモニウム、または金属で良い。前記濃度は約０．０１Ｍから飽和までの水溶性の所望の濃度であって良い。
【０３００】
間欠波形は、入力電気量に対する出力電気量を最適化する波形である。間欠電気分解の周波数は、約０．００１Ｈｚから１０ＭＨｚ、約０．０１Ｈｚから１００ｋＨｚ、または約０．０１Ｈｚから１０ｋＨｚで良い。セルあたりの電気分解電圧は、約０．１Ｖから１００Ｖ、約０．３Ｖから５Ｖ、約０．５Ｖから２Ｖ、または約０．５Ｖから１．５Ｖの範囲で良い。ハイドリノを形成するために活性のある電極面積当りの前記電解電流は、約１マイクロアンペアｃｍ−２から１０アンペアｃｍ−２、約０．１ミリアンペアｃｍ−２から５アンペアｃｍ−２、および約１ミリアンペアｃｍ−２から１アンペアｃｍ−２の範囲で良い。ハイドリノを形成するために活性のある電極面積当りの前記電解電力は、約１マイクロＷｃｍ−２から１０Ｗｃｍ−２、約０．１ミリＷｃｍ−２から５Ｗｃｍ−２、および約１ミリＷｃｍ−２から１Ｗｃｍ−２の範囲で良い。前記間欠波形は、少なくとも充電と放電の中の１つに対する定電流、定電力、または定電圧に起きても良い。一好適な実施形態において、ハイドリノを形成するために活性のある電極面積当りの定電流は、約１マイクロアンプｃｍ−２から１Ａｃｍ−２の範囲で良い。ハイドリノを形成するために活性のある電極面積当りの定電力は、約１ミリＷｃｍ−２から１Ｗｃｍ−２で良い。セルあたりの定電気分解電圧は約１Ｖから２０Ｖの範囲で良い。そして、セルあたりの定放電電圧は約０．１Ｖから２０Ｖの範囲で良い。電解時間の間隔は約１０−４秒から１０，０００秒、１０−３秒から１０００秒、または１０−２秒から１００秒、または１０−１秒から１０秒の範囲で良い。放電時間間隔は約１０−４秒から１０，０００秒、１０−３秒から１０００秒、または１０−２秒から１００秒、または１０−１秒から１０秒の範囲で良い。前記放電は一定の、または可変の電流、電圧、および電力で良く、前記電解のものと同じ範囲で良い。放電抵抗は一定でも可変でも良い。前記放電抵抗は、約１ミリオームから１００Ｍオーム、約１オームから１Ｍオーム、および１０オームから１ｋオームで良い。一実施形態において、少なくとも、前記放電電流、電圧、および電力、または時間間隔の中の１つは前記電気分解相のものよりも大きく、サイクルに亘って少なくとも電力、またはエネルギーの中の１つの利得を生じさせる。
【０３０１】
一実施形態において、少なくとも、前記充電時間と放電時間の中の１つが、１つの化学種の一方の電極からもう一方への電極への拡散時間よりも短い。一実施形態において、前記化学種は、過酸化物、過酸化物イオン、超酸化物、ＨＯＯＨ、ＨＯＯ−、Ｏ、Ｏ２２−、およびＯ２−等の活性酸素種の少なくとも１つでも良い。一実施形態において、少なくとも、前記充電時間と放電時間の中の１つが、約１００秒、１０秒、１秒、０．１秒、０．０１秒、０．００１秒、０．０００１秒、０．０１ミリ秒、１マイクロ秒、または０．１マイクロ秒以下である。一実施形態において、前記充電・放電サイクルの周波数は、放電カソードで形成される活性種が放電アノードへ移動・拡散を可能にする周波数よりも高い。前記充電・放電時間は、例えば、過酸化物イオン等の１つの活性酸素種がＭｏ等のアノード、またはＭｏ合金アノード、または本開示のその他のアノードに達し、反応することが出来ない１秒以下で良い。ここで、少なくとも、電解電場とイオンを移動させる電流の中の１つが前記アノードへの移動時間よりも速く方向を切り替えている。充電期間中に活性酸素種を形成する前記放電カソードは、放電アノードにまで拡散し、腐食させないように放電期間中に該活性酸素種を破壊しても良い。一実施形態において、１つの典型的な充放電回路は、当業者に周知のＧａｍｒｙ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社のＥＩＳ３００モデルまたはその修正版のもので良い。
【０３０２】
一実施形態において、前記間欠充電、または放電電圧、電流、電力、および負荷の中の少なくとも１つは、一定でも可変でも良い。電気利得、またはエネルギー利得を得るために、前記パラメータは制御される。セルあたりの電気分解電圧は、閾値の約０から０．５Ｖの範囲等、電流の閾値と同じであるか、わずかに超えても良い。セル範囲当たりの好適な電気分解電圧は約０．２５Ｖから２Ｖまたは、０．２５Ｖから１．７Ｖである。セルあたりの放電電圧は、前記電解電流の電圧の反対の極性の電流を維持する範囲で良い。セルあたりの放電電圧は、約０．０１Ｖから最大電気分解電圧までの範囲で良い。セルあたりの好適な放電電圧は約０．０１Ｖから２Ｖ、または０．０１Ｖから１．７Ｖである。ハイドリノを形成するために活発な電極面積に関し、放電電流は約１マイクロアンペアｃｍ−２から１Ａｃｍ−２、０．０１ｍＡｃｍ−２から２０ｍＡｃｍ−２、または０．０１ｍＡｃｍ−２から１０ｍＡｃｍ−２の範囲で良い。放電負荷は約１マイクロオームから１メガオームの範囲で良い。好適な負荷は、電流を１マイクロアンペアｃｍ−２から１Ａｃｍ−２、０．０１ｍＡｃｍ−２から２０ｍＡｃｍ−２、または０．０１ｍＡｃｍ−２から１０ｍＡｃｍ−２の範囲に維持すれば良い。ハイドリノを形成するために活発な電極面積当たりの好適な負荷の導電率は約１０−５から１０００Ω−１ｃｍ−２、１０