(57)【要約】  熱エネルギー発生用装置は、所定容量の加圧された水素を収納した反応器容器；該反応器容器中の水素蓄蔵ニッケル合金構造体であって、それに印加される電位を有するように設計され、さらに少なくとも約１００℃の温度に加熱されるために設計された、前記水素蓄蔵ニッケル合金構造体；及び該ニッケル合金構造体の先に熱交換媒体を運んで該ニッケル合金構造体中で発生した熱エネルギーを熱交換媒体に移動させるために設計された熱交換導管を含む。前記水素蓄蔵ニッケル合金構造体は、酸化物と混合されたニッケル合金骨格の触媒を含む。印加される電位、並びに加えられた熱からの水素の温度及び気体圧力の上昇が、前記ニッケル合金構造体中のニッケル核と水素核との間の反応を生み出し、それによってニッケル合金構造体からのフォノンの放出によって熱エネルギーを発生させる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素蓄蔵ニッケル合金構造体の製造方法であって、
（ａ）ニッケル合金骨格触媒粉体を提供し；
（ｂ）このニッケル合金骨格触媒粉体を粉体状酸化物と混合してニッケル合金／酸化物粉体を形成させ；
（ｃ）このニッケル合金／酸化物粉体を成形して水素蓄蔵ニッケル合金構造体にする：
ことを含む、前記方法。
【請求項２】
前記ニッケル合金骨格触媒粉体が前駆体合金から形成させたものであり、この前駆体合金がニッケルを約３５〜５０重量％含み且つ残部がアルミニウム、リチウム、亜鉛、モリブデン、マンガン、チタン、鉄、クロム及びコバルトより成る群から選択される１種以上の金属並びにホウ素、炭素及びケイ素より成る群から選択される１種以上の材料であるものである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記粉体状酸化物がマグネタイトを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ニッケル合金骨格触媒粉体がニッケルを少なくとも約８０重量％含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ニッケル合金骨格触媒粉体が、アルミニウム、リチウム、亜鉛、モリブデン、マンガン、チタン、鉄、クロム及びコバルトより成る群から選択される１種以上の金属約１５重量％以下並びにホウ素、炭素及びケイ素より成る群から選択される１種以上の材料約１０重量％以下をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記前駆体合金が重量で概ね４０％のアルミニウム、１０％のケイ素、３％〜４％のモリブデンを含み且つ残りがニッケルである、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記前駆体合金が重量で最大０．０３％の炭素をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ニッケル合金骨格触媒粉体が、約５〜１５重量％の元素状アルミニウムを含む粒子を含み且つ該粒子の表面上に酸化アルミニウムを有する、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記前駆体合金が重量で概ね４０％のアルミニウム、１０％のケイ素、１０％のコバルト、３％〜４％のモリブデンを含み且つ残りがニッケルである、請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記ニッケル合金骨格触媒粉体が、約５〜１５重量％の元素状アルミニウムを含む粒子を含み且つ該粒子の表面上に酸化アルミニウムを有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
熱エネルギー発生用装置であって、
加圧水素ガス源から加圧水素ガスを受け取るために設計されたガス入口を有する気密性反応器容器；
該反応器容器内に収納される水素蓄蔵ニッケル合金構造体（該水素蓄蔵ニッケル合金構造体は、ニッケル合金骨格触媒粉体と粉体状酸化物との混合物を含む）；
前記水素蓄蔵ニッケル合金構造体に電圧を印加するように電気的に接続された電圧源；及び
前記反応器容器に熱を加えるように該容器に作用的に関連付けられた加熱装置：
を含む、前記装置。
【請求項１２】
前記ニッケル合金骨格触媒粉体が前駆体合金から形成させたものであり、この前駆体合金がニッケルを約３５〜５０重量％含み且つ残部がアルミニウム、リチウム、亜鉛、モリブデン、マンガン、チタン、鉄、クロム及びコバルトより成る群から選択される１種以上の金属並びにホウ素、炭素及びケイ素より成る群から選択される１種以上の材料であるものである、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記粉体状酸化物がマグネタイトを含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記ニッケル合金骨格触媒粉体がニッケルを少なくとも約８０重量％含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記ニッケル合金骨格触媒粉体が、アルミニウム、リチウム、亜鉛、モリブデン、マンガン、チタン、鉄、クロム及びコバルトより成る群から選択される１種以上の金属約１５重量％以下並びにホウ素、炭素及びケイ素より成る群から選択される１種以上の材料約１０重量％以下をさらに含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記ニッケル合金骨格触媒粉体が、約５〜１５重量％の元素状アルミニウムを含む粒子を含み且つ該粒子の表面上に酸化アルミニウムを有する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
熱エネルギーを発生させる方法であって、
（ａ）ニッケル合金骨格触媒粉体と粉体状酸化物との混合物を含む水素蓄蔵ニッケル合金構造体を収納した反応器容器を提供し；
（ｂ）前記反応器容器に水素を充填し；
（ｃ）前記反応器容器を少なくとも１００℃の温度に加熱することによって反応器容器中の水素の圧力を上昇させ；そして
（ｄ）前記反応器容器を加熱しながら、前記水素蓄蔵ニッケル合金構造体に、反応器容器中の水素の高められた圧力において前記水素蓄蔵ニッケル合金構造体による水素の吸収を結果としてもたらして前記水素蓄蔵ニッケル合金構造体中のニッケル核と水素核との間の核反応を生み出すのに充分な電位を印加し、この核反応によって水素蓄蔵ニッケル合金構造体から放出されるフォノンの形で熱エネルギーが発生させる：
ことを含む、前記方法。
【請求項１８】
前記ニッケル合金骨格触媒粉体が前駆体合金から形成させたものであり、この前駆体合金がニッケルを約３５〜５０重量％含み且つ残部がアルミニウム、リチウム、亜鉛、モリブデン、マンガン、チタン、鉄、クロム及びコバルトより成る群から選択される１種以上の金属並びにホウ素、炭素及びケイ素より成る群から選択される１種以上の材料であるものである、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記粉体状酸化物がマグネタイトを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記ニッケル合金骨格触媒粉体がニッケルを少なくとも約８０重量％含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記ニッケル合金骨格触媒粉体が、アルミニウム、リチウム、亜鉛、モリブデン、マンガン、チタン、鉄、クロム及びコバルトより成る群から選択される１種以上の金属約１５重量％以下並びにホウ素、炭素及びケイ素より成る群から選択される１種以上の材料約１０重量％以下をさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ニッケル合金骨格触媒粉体が、約５〜１５重量％の元素状アルミニウムを含む粒子を含み且つ該粒子の表面上に酸化アルミニウムを有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記温度が約４００℃である、請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
前記電位がＤＣ電圧源によって印加される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２５】
前記電位が約１ボルトである、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記反応器容器中の水素の圧力が加熱に応答して約１００バールに上昇する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２７】
前記温度が約４００℃であり、印加される電位が約１ボルトＤＣである、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
ニッケル合金骨格触媒；及び
酸化物：
を含む、水素蓄蔵ニッケル合金構造体。
【請求項２９】
前記ニッケル合金骨格触媒が前駆体合金から形成させたものであり、この前駆体合金がニッケルを約３５〜５０重量％含み且つ残部がアルミニウム、リチウム、亜鉛、モリブデン、マンガン、チタン、鉄、クロム及びコバルトより成る群から選択される１種以上の金属並びにホウ素、炭素及びケイ素より成る群から選択される１種以上の材料であるものである、請求項２８に記載の水素蓄蔵ニッケル合金構造体。
【請求項３０】
前記ニッケル合金骨格触媒がニッケルを少なくとも約８０重量％含む、請求項２８に記載の水素蓄蔵ニッケル合金構造体。
【請求項３１】
前記ニッケル合金骨格触媒が、アルミニウム、リチウム、亜鉛、モリブデン、マンガン、チタン、鉄、クロム及びコバルトより成る群から選択される１種以上の金属約１５重量％以下並びにホウ素、炭素及びケイ素より成る群から選択される１種以上の材料約１０重量％以下をさらに含む、請求項３０に記載の水素蓄蔵ニッケル合金構造体。
【請求項３２】
前記前駆体合金が重量で概ね４０％のアルミニウム、１０％のケイ素、３％〜４％のモリブデンを含み且つ残りがニッケルである、請求項２９に記載の水素蓄蔵ニッケル合金構造体。
【請求項３３】
前記前駆体合金が重量で最大０．０３％の炭素をさらに含む、請求項３２に記載の水素蓄蔵ニッケル合金構造体。
【請求項３４】
前記ニッケル合金骨格触媒が、約５〜１５重量％の元素状アルミニウムを含み且つ粒子の表面上に酸化アルミニウムを有する、請求項３２に記載の水素蓄蔵ニッケル合金構造体。
【請求項３５】
前記前駆体合金が重量で概ね４０％のアルミニウム、１０％のケイ素、１０％のコバルト、３％〜４％のモリブデンを含み且つ残りがニッケルである、請求項２９に記載の水素蓄蔵ニッケル合金構造体。
【請求項３６】
前記ニッケル合金骨格触媒が、約５〜１５重量％の元素状アルミニウムを含む粒子を含む粉体であり且つ粒子の表面上に酸化アルミニウムを有する、請求項３５に記載の水素蓄蔵ニッケル合金構造体。
【請求項３７】
前記酸化物がストロンチウム、バリウム及びカルシウムの内の１種以上より成る群から選択される元素の酸化物である、請求項２８に記載の水素蓄蔵ニッケル合金構造体。
【請求項３８】
前記酸化物がインジウム、ケイ素及びアルミニウムの内の１種以上より成る群から選択される元素の酸化物である、請求項２８に記載の水素蓄蔵ニッケル合金構造体。
【請求項３９】
前記酸化物がナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム及びベリリウムの内の１種以上より成る群から選択される元素の酸化物である、請求項２８に記載の水素蓄蔵ニッケル合金構造体。
【請求項４０】
前記酸化物が原子番号２１〜３０、３９〜４８及び５７〜８０の元素並びに周期表第IIIＡ族、第IVＡ族、第ＶＡ族及び第VIＡ族の元素の内の１種以上より成る群から選択される元素の酸化物である、請求項２８に記載の水素蓄蔵ニッケル合金構造体。
【請求項４１】
前記酸化物が１０重量％までのＹ2Ｏ3と混合されたＣａＣｒＯ3、ＢａＴｉＯ3、ＳｒＶＯ3及びＺｒＯ2の内の１種以上より成る群から選択される、請求項２８に記載の水素蓄蔵ニッケル合金構造体。
【請求項４２】
前記酸化物が亜鉛の酸化物、スズの酸化物、チタンの酸化物、銅の酸化物、クロムの酸化物及びＦｅ3Ｏ4の内の１種以上より成る群から選択される、請求項２８に記載の水素蓄蔵ニッケル合金構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、35 U.S.C. §119（ｅ）下で２０１１年６月１日付け米国仮出願第６１／５１９８８９号からの優先権を主張するものであり、その開示の全体を参照用にここに取り入れる。
【０００２】
この開示は、水素の蓄蔵を伴うプロセス、水素化、脱水素及び水素化反応プロセスのための触媒としての働きをすることができるニッケル合金に関する、この開示はさらに、これらの合金の製造方法及びそこからの熱エネルギーの発生に関する。
【背景技術】
【０００３】
低エネルギー核反応を達成するための試みに関連して、水素、特にそのジュウテリウム同位体（Ｄ2）を蓄えるためにパラジウム（Ｐｄ）のようなある種の金属を使用することが知られている。これらの試みは、今日まで、実用的であるのに充分な再現性又は予測可能性を達成することができずにいる。さらに、比較的レアで高価な金属パラジウムが必要であるということが、これらのプロセスの商業的規模での利用をさらに制限してしまう。特にかかるプロセスは内燃エンジン用の触媒コンバーターに利用することについてのパラジウムに対する非常に高い要望と競合することを必要とするということも、その理由の一つである。ジュウテリウムの濃度が高い水素に依存することが、さらにコストを増大させる。従って、より一層低コストの金属又は金属合金を用いて且つ自然に存在する同位体分布の水素を用いて、再現性及び予測可能性がある低エネルギー核反応を達成し、それによって、商業的規模での実用性のより一層の約束を提供することが、望ましいであろう。
【０００４】
水素蓄蔵のための研究の主題となった合金の内の１つの類は、ニッケル（Ｎｉ）合金である。とりわけ、多くのニッケル合金が電気化学的プロセスによる電気エネルギーの発生のために水素を蓄えることができることが知られている。このような合金は、例えば電気バッテリー（電池）、特にニッケル金属水素化物（ＮｉＭＨ）タイプの電池に用いられる。しかしながら、今日まで、用いられたＮｉ合金は、低エネルギー核反応を達成するために水素化反応プロセスを充分に触媒するものではなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、比較的「低」温度（例えば約１０００℃以下）においてニッケル及び水素核の間で低エネルギー核反応を達成させることが可能な態様で水素を蓄えることができるニッケル合金を提供することが望まれる。さらに、ニッケル合金中における水素の蓄蔵を経てこのような「低温」核反応によって熱エネルギーを供給するための方法及び装置を提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第１の局面は、水素を蓄えて低エネルギー核反応の触媒作用を高めるニッケル合金構造体に関する。本開示の第２の局面は、かかる構造体の製造方法に関する。本開示の第３の局面は、かかるニッケル合金構造体中に溶け込んで蓄えられた水素が関与する低温核反応からの熱エネルギーの製造のための方法及び装置に関する。
【０００７】
本開示の第１局面のある種の実施形態に従えば、ニッケル合金は、アルミニウム、リチウム、亜鉛、モリブデン、マンガン、チタン、鉄、クロム及びコバルトの内の１種以上と組み合わされたニッケルを包含する。該ニッケル合金はまた、炭素、ケイ素及びホウ素より成る群から選択される１種以上の非金属元素をも含むことができる。該ニッケル合金は、随意に、遷移金属の酸化物、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物並びに周期表第IIIＡ族、第IVＡ族、第ＶＡ族及び第VIＡ族の内のいずれかの元素の酸化物より成る群から選択される１種以上の酸化物とさらに組み合わされていてもよい。
【０００８】
本開示の第２局面に従えば、水素蓄蔵ニッケル合金構造体を製造する方法は、
（ａ）前駆体の合金を溶融させ（この前駆体の合金は、ニッケルを約３５〜５０重量％含み、残部がアルミニウム、リチウム、亜鉛、モリブデン、マンガン、チタン、鉄、クロム及びコバルトより成る群から選択される１種以上の合金化用（合金形成用）金属並びに好ましくはホウ素、炭素及びケイ素より成る群から選択される１種以上の材料である）；
（ｂ）溶融させた前駆体合金を室温まで冷やし；
（ｃ）冷やした合金を粉砕して合金粉体を製造し；
（ｄ）前記合金粉体を所望の粒子寸法に篩分けし；
（ｅ）篩分けした合金粉体をエッチングして、ニッケルとの合金化に用いた金属の付着量（余り）を除去し、それによってニッケル合金骨格触媒粉体を製造し；
（ｆ）前記のニッケル合金骨格触媒粉体を洗浄し；
（ｇ）このニッケル合金骨格触媒粉体を乾燥させ；
（ｈ）このニッケル合金骨格触媒粉体中に粉体状酸化物を混合してニッケル合金／酸化物粉体を形成させ；そして
（ｉ）このニッケル合金／酸化物粉体を成形して水素蓄蔵ニッケル合金構造体にする：
ことを含む。
【０００９】
本開示の第３局面に従えば、熱エネルギー発生用の装置は、
・所定容量の加圧された水素を収納するために設計された反応器容器；
・該反応器容器中に収納された水素蓄蔵ニッケル合金構造体であって、それに印加される電位を有するように設計され、さらに少なくとも約１００℃の温度に加熱されるために設計された、前記水素蓄蔵ニッケル合金構造体；及び
・該ニッケル合金構造体の先に熱交換媒体を運んで該ニッケル合金構造体中で発生した熱エネルギーを熱交換媒体に移動させるために設計された熱交換導管：
を含む。また、この第３局面に従えば、熱エネルギーを供給するための方法は、
（ａ）反応器容器中に水素蓄蔵ニッケル合金構造体を供給し；
（ｂ）該反応器容器に水素を充填し；そして
（ｃ）前記水素及び前記ニッケル合金構造体を少なくとも約１００℃の温度に加熱しながら該ニッケル合金構造体に電位を印加する：
ことを含み、ここで、印加される電位、並びに加えられた熱からの水素の温度及び気体圧力の上昇が前記ニッケル合金構造体中のニッケル核と水素核との間の核反応を生み出し、この核反応がニッケル合金構造体からのフォノンの放出に当たって熱エネルギーを発生させる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本開示の局面に従う水素蓄蔵ニッケル合金構造体の製造方法におけるステップを示したフローチャート図である。
【図２】図２は、本開示の局面に従う熱エネルギー発生装置の半概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
１．水素蓄蔵ニッケル合金
【００１２】
この開示に従えば、ニッケル合金は、水素の同位体によって加速される低エネルギー核反応の触媒作用を高めると報告される。これらの同位体（水素（Ｈ2）、ジュウテリウム（Ｄ2）及びトリチウム（Ｔ2））は、単独で又は組み合わせて用いることができるが、典型的には（そしてこの開示を通じて用いられた時には）、用語「水素」及び記号Ｈ2は、特定の同位体が特定されなければ、その同位体をそれらの通常の割合で含む自然に存在する水素を意味する。
【００１３】
以下に記載される水素蓄蔵構造体は、本開示の１つの実施形態において、前駆体合金（好ましくはニッケルが約３５〜５０重量％を占めるもの）から出発する方法によって、作ることができる。この合金の残部は、アルミニウム、リチウム、亜鉛、モリブデン、マンガン、チタン、鉄、クロム及びコバルトより成る群から選択される１種以上の合金化用金属であることができ、アルミニウムが好ましい。炭素、ケイ素及びホウ素より成る群から選択される１種以上の非金属材料を少量（合計で約１０重量％以下）加えるのが有利であり得る。合金化用金属は随意に、それらの元素の形の代わりに又は元素の形に加えて、酸化物の形で存在させることができる。以下により一層詳しく説明するように、製造プロセスの際に、「骨格触媒」合金が製造され、この「骨格触媒」合金からニッケル水素蓄蔵構造体が形成される。表Ｉに、本開示の実施形態に従う骨格触媒合金用の例示的な配合をいくつか示す。
【００１４】
【表１】
2014520207.tif 000003
【００１５】
上記の合金には、様々な酸化物を加えるのが有利であり得る。例えば、次の元素の内の１種以上のものの酸化物を加えることができる：ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウム。ある種の実施形態においては、次の内の１種以上のものの酸化物を用いることができる：１種以上の遷移金属（原子番号２１〜３０、３９〜４８及び５７〜８０）の酸化物並びに１種以上の周期表第IIIＡ族、第IVＡ族、第ＶＡ族及び第VIＡ族元素の酸化物。また、ある種の実施形態においては、１種以上の混合酸化物、例えばＣａＣｒＯ3、ＢａＴｉＯ3、ＳｒＶＯ3及びＺｒＯ2に１０重量％までのＹ2Ｏ3が混合されたものを用いることもできる。上記の酸化物の中では、次のものが今のところ好ましい：カルシウム、バリウム、亜鉛、スズ、インジウム、ケイ素、ストロンチウム、チタン、銅及びクロムの酸化物；Ｆｅ3Ｏ4及びＡｌ2Ｏ3。合金／酸化物混合物中の酸化物は、混合物の約５〜８０重量％を占めることができ、好ましくは約２０〜６０重量％を占めることができる。
【００１６】
２．水素蓄蔵ニッケル合金構造体の製造方法
【００１７】
下記のエネルギー発生装置に用いるために、上記のニッケル合金を粉体の形で粉体状酸化物と混合し、成形して水素蓄蔵ニッケル合金構造体にする。ニッケル合金粉体は、様々な方法、例えば合金メルトを不活性ガスの噴流によって粉体に吹付けるガス噴霧法のような方法で、作ることができる。本開示の目的のためには、骨格触媒を作るために通常用いられるタイプの方法の改良法である方法を用いるのが好ましい。このタイプの例示的な方法１０を図１のフローチャートに示す。
【００１８】
最初に、ステップ１２において、前駆体合金を、好ましくは真空誘導炉又は機能上同等物中で、溶融させる。この前駆体合金は、上記の合金の内のいずれであってもよいが、約５０重量％がニッケルであり、残部が純粋なアルミニウム又はケイ素、炭素及びホウ素の内の１種以上と混合されたアルミニウムのいずれかであるのが好ましい。下記の議論の目的のために、５０％Ｎｉ及び５０％Ａｌの例示的な前駆体合金を用いるものとする。
【００１９】
溶融した合金（「溶融物、メルト」）を次いで急速冷却に付して室温にし（ステップ１４）、次いでこれを粉砕して粉体にする（ステップ１６）。この粉体を次いで所望の粒子寸法に篩分けする（ステップ１８）。好ましくは、篩分けされた粉体の粒子寸法は、約２０ｎｍ〜約５０μｍの範囲とする。
【００２０】
次に、ステップ２０において、約１５〜２５重量％（好ましくは２０％）の濃ＮａＯＨ又はＫＯＨを含むエッチング液で、約７０℃〜約１１０℃において、元素状アルミニウムの大部分を除去するのに充分な時間、エッチングする。残るものは、約５〜１５重量％のアルミニウムとの合金になった多孔質ニッケルの微細粒子から成り且つ粒子の表面上に酸化アルミニウムを少々含むニッケル合金粉体である。この状態において、ニッケル合金粉体は、米国ニューヨーク州ニューヨークのW. R. Grace and Company Corporation-Connecticutによって商品名ラネー（ＲＡＮＥＹ）（登録商標）ニッケルの下で販売されている製品に類似した、ニッケル骨格触媒又はスポンジ金属触媒である。もしも上記のように前駆体合金中にケイ素、炭素及びホウ素の内の１種以上が含まれていたら、このニッケル合金粉体は、前駆体合金中にあったこれらの元素の内のいずれかを少々含有するであろう。この時点において、この粉体は「ニッケル合金骨格触媒粉体」と称することができる。
【００２１】
このニッケル合金骨格触媒粉体を脱イオン脱気水中で洗浄して浄化し（ステップ２２）、これを水中にスラリーとして保存することができる。水素蓄蔵ニッケル合金構造体を製造することが望まれる時に、このスラリーを脱酸素された気体環境（例えば窒素又はアルゴン）中で乾燥させて（ステップ２４）その粉体の形にし、これを上記の１種以上の酸化物と混合して（ステップ２６）ニッケル合金／酸化物粉体を形成させる。
【００２２】
最後に、ニッケル合金水素蓄蔵構造体が形成される（ステップ２８）。この構造体は、前記ニッケル合金／酸化物粉体をプレス又はその他の成形によって任意の所望の形状にすることによって、形成させることができる。この形状とは、例えば円筒形スラグ（slug）や棒や板の形状であることができる。得られる構造体には、リード線（好ましくはニッケル）を提供することができ、また、延伸又はプレスによって直接的に線の形にしてリード線の必要性をなくすこともできる。別態様として、前記構造体は、前記ニッケル合金／酸化物粉体を金属線（好ましくはニッケル線）の一部の上に薄いコーティングとしてプレスし、コーティングされる部分のどちらかの末端にコーティングされていない部分をリードとして残すことによって、形成させることもできる。さらに別の別態様としては、前記ニッケル合金／酸化物粉体を１種以上の薄い金属箔シート（好ましくはニッケルのもの）上に冷間プレスし、それによって粉体から前記箔の上に薄いコーティングを形成させる。さらに別の別態様は、例えば粉体から形成させた板状物を冷間圧延することによって、粉体を直接的に１以上の薄いシートの形状に成形するものである。ここに記載した形状は単なる例示であり、排他的な意味を持つものではない。
【００２３】
ニッケル合金／酸化物粉体を線の形状に冷間延伸したりシートの形状に冷間圧延する場合には、少なくとも９０％の縮率が好ましい。冷間延伸又は冷間圧延の次に、真空中で高温、好ましくは約６００℃〜９００℃の範囲の高温において、アニーリングを行う。これは、好ましい{100}方位についてほぼ完全な稠密構造を作り出す。
【００２４】
水素蓄蔵構造を形成させる別の方法は、蒸着法、例えばスパッタリング、イオンプレーティング及び熱蒸発等を用いてニッケル基材上のコーティングとしてニッケル合金／酸化物粉体を調製するものである。好ましくは、この基材は、{100}面がこの基材の表面に対して平行になり、コーティングが同じ好ましい方位を持つように、配置する。
【００２５】
また、粉体冶金学技術によってニッケル合金の鍛錬形態を作ることもでき、この技術では、様々な金属成分及び（随意としての）酸化物成分の粉体を互いに混合し、混合された粉体を、冷間プレス、又は冷間静水圧プレス及び焼結、又は熱間静水圧プレスに付すことによって、スラグ又はペレットを形成させる。得られたスラグ又はペレットは、様々な金属造形プロセス、例えば熱間鍛造や熱間圧延等に付すことができる。好ましくは、加工されたスラグ又はペレットを次いで真空中でアニーリングし、次いで室温まで冷ます。これらの粉体冶金学技術のためには、最初にニッケル合金を、好適な粉体冶金学的プロセス、例えばガス噴霧等によって、粉体状にする。ガス噴霧では、ニッケル合金を溶融させた液体状態で小口径ノズルから流れ出させ、次いで窒素又はアルゴンの加圧噴流に付して小滴を形成させ、これを冷却して固体粒子にする。得られたニッケル合金粉体を次いで高エネルギーミルのようなメカニズムにおいて上記のいずれかの酸化物と混合することができる。かかるミルは典型的には、水の存在下で、二酸化ケイ素又は酸化アルミニウムのボールを粉砕用媒体として用いるものである。
【００２６】
３．熱エネルギーの発生
【００２７】
図２に、上記のタイプのニッケル合金水素蓄蔵構造体を用いて熱エネルギーを発生させる反応器４０を示す。この反応器は、反応器容器４２を含み、この反応器容器４２は、加圧された水素を収納することができる好適な金属又はセラミック材料から作られたものであることができる。この容器４２は、気密性があり、高温に耐えることができるものである。ニッケル合金水素蓄蔵構造体４４は、容器４２内に収納され、導線４６（好ましくはニッケル導線）によって電圧源４８に連結され、この電圧源４８が蓄蔵構造体４４に適切な電位を印加する。示したように、水素蓄蔵構造体４４は一般的には円筒状スラグの形にあるが、しかし上記した形状の内の任意のものであってもよい。電圧源４８は、ＤＣ（図示）又はＡＣであってよい。後者の場合、周波数は、標準的な５０〜６０Ｈｚであってもよく、０．００１Ｈｚほど低くてもよく、１ＭＨｚほど高くてもよい。容器４２の壁には、蓄蔵構造体４４を電圧源４８に連結する導線４６が通されるそれぞれの箇所において、気密性絶縁シール５０が設けられる。
【００２８】
容器４２は、真空ポンプ（図示せず）のような手段によって排気され、そしてこれは水素入口５２を含み、この入口を通して、加圧水素ガス源５３から加圧された水素ガスが容器４２の内側に導入される。水素は少なくとも約９９．９５％の純度で、自然の同位体分布を有するものであるのが好ましい。この容器４２には、室温において水素が、好ましくは約１〜１０バールの範囲、より一層好ましくは約５〜１０バールの範囲の圧力まで、充填される。
【００２９】
水素蓄蔵構造体４４は、好適な加熱手段５５によって約１００℃〜約１０００℃の範囲、好ましくは約２５０℃〜約５００℃の範囲の温度に、加熱される。この加熱手段５５は、例えば、電気抵抗エレメント（例えばニクロム線の加熱コイル）、超音波加熱メカニズム、磁場誘導エレメント、又は他の任意の好適な加熱メカニズムであってよい。反応器容器４２に熱を加えると共に、反応器容器４２内の水素のガス圧を約１０〜１０００バールの範囲、好ましくは約１０〜３００バールの範囲、より一層好ましくは約１０〜１００バールの範囲にすべきである。
【００３０】
上記の条件下で、ニッケル合金水素蓄蔵構造体４４は、フォノンの形で熱エネルギーを発生する程度まで水素核及びニッケル核の反応を引き起こすのに充分高い温度及び圧力において高濃度の分子状水素を吸収し、それにより、容器４２の温度を高めるのに必要な熱に加えて、熱を放出する。
【００３１】
上記の反応におけるフォノンの放出は「過剰の」熱エネルギーを発生させ、この熱エネルギーは、反応器容器４２中に備えられる熱交換器中で過熱された空気又はスチームを作るために用いることができる。例えば、空気熱交換器では容器４２中に空気熱交換管５４を含ませることができ、この空気熱交換管５４が空気入口５６からの室温の空気を受け取り、加熱された空気を空気出口５８から排出する。この加熱された空気は、例えば、局所暖房用に、又は充分熱ければ給湯器（図示せず）を加熱して商業用途若しくは家庭用途用に熱水を提供するために、用いることができる。同様に、水熱交換器では容器４２中に水熱交換管６０を含ませることができ、この水熱交換管６０が水入口６２からの室温の水を受け取り、スチーム出口６４からスチームを排出する。スチームは、局所暖房用に用いることができる。もしも水熱交換器を高圧に付すことによってスチームが（例えば約２５０℃を超える温度に）過熱されたら、スチーム出口６４から排出される過熱されたスチームは、当技術分野においてよく知られているように、発電機（図示せず）を運転するためにスチームタービン（図示せず）に送ることができる。
【実施例】
【００３２】
４．例１
【００３３】
重量で０．０３％炭素（最大）、４０％アルミニウム、１０％ケイ素、３％〜４％モリブデン、残りがニッケルである組成で前駆体のニッケル−アルミニウム合金を作る。この合金を、硫黄やリンによる汚染の可能性を最小限にする方法、例えば真空誘導溶解又はエレクトロスラグ（electroslag）再溶解法によって溶融させる。この合金メルトを、真空中、又は不活性ガス（例えばアルゴン）若しくは窒素中で、少なくとも約１００℃／秒の冷却速度で室温まで冷やす。冷却した合金を慣用の方法によって圧砕又は粉砕して粉体にし、この合金粉体を篩分けして１０μｍを超えない粒子寸法にする。篩分けされた粉体粒子を、約１０４℃〜約１０８℃の２０重量％ＮａＯＨ中で、慣用の手段で機械的に撹拌しながら、約２時間浸出させる。浸出後に、ＮａＯＨをデカンテーションし、浸出された粉体粒子を、脱イオン脱気水で、ほぼ中性のｐＨ値が得られるまで、繰返し洗浄する。
【００３４】
得られたニッケル合金粉体（これは今や「ニッケル合金骨格触媒」である）は、約４０〜５０ｍ2／ｇの表面積を有する粒子を有する。これは通常はスラリーを形成するために脱気水と混合されて、その中に保存される。このスラリーを脱酸素環境中で乾燥させて粉体を形成させ、これを窒素又は不活性ガス（例えばアルゴン）を充填したブレンダー中で平均粒子寸法約１００ｎｍのＦｅ3Ｏ4（マグネタイト、磁鉄鉱）粒子２５重量％と混合する。得られたニッケル合金／酸化物粉体を冷間プレスして、一般的に円筒形状を有する直径約３〜４ｍｍ、長さ約６〜８ｍｍの水素蓄蔵ニッケル合金構造体にする。こうして形成された構造体に、直径約１ｍｍの一対のニッケルリード線をつなぎ、次いで316Lステンレス鋼又は米国インディアナ州ココモ（Kokomo）所在のHaynes International, Inc.社よりHastelloy（登録商標）C-276の商品名で販売されている専売Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｒ−Ｆｅ合金で作られた上記のような反応器容器中に設置する。
【００３５】
容器の内部チャンバーに水素ガスを装填する。この容器のチャンバーを（上記のような）外部熱源によって約４００℃に加熱し、水素の圧力を約１００バールに上昇させ、導線付きスラグに約１ボルトのＤＣ電位を印加する。これらの条件下で、スラグに吸収された水素原子の核とスラグ中のニッケルの核との反応によって、熱エネルギーがフォノンの形で発生する。この方法による熱エネルギーの発生は、（ａ）電位を印加することによって作り出される電流による水素蓄蔵ニッケル合金構造体の抵抗加熱による熱エネルギーの発生や、（ｂ）外部熱源により反応器容器に加えられる熱による熱エネルギーの発生と比較して、より一層高い割合（速度）のものとなる。
【００３６】
５．例２
【００３７】
第２の例は、前駆体合金が（重量で）４０％アルミニウム、１０％ケイ素、１０％コバルト、３％〜４％モリブデン、残りがニッケルであるものだったことを除いて、例１と同じである。
【符号の説明】
【００３８】
４０・・・反応器
４２・・・反応器容器
４４・・・ニッケル合金水素蓄蔵構造体
４６・・・導線
４８・・・電圧源
５０・・・気密性絶縁シール
５２・・・水素入口
５３・・・加圧水素ガス源
５４・・・空気熱交換管
５５・・・加熱手段
５６・・・空気入口
５８・・・空気出口
６０・・・水熱交換管
６２・・・水入口
６４・・・スチーム出口
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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