(57)【要約】【課題】なし    【解決手段】低エネルギー水素種を生成するためのプラズマ反応炉およびプロセスを提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子状水素の触媒作用を介して新しい形態の水素を含む電力および新しい水素種および組成物を発生し、原子状水素の前記触媒作用を介してプラズマ、および高エネルギー光、極紫外線光、および紫外線光などの光源を発生するプラズマ反応炉であって、
新しい形態の水素を含む新しい水素種および組成物を形成する原子状水素の触媒作用のためのプラズマ形成エネルギー・セルと、
低エネルギー水素を形成し、エネルギーを放出する原子状水素の反応を触媒する触媒源と、
原子状水素源と、
前記プラズマを少なくとも部分的に維持するための間欠的電源またはパルス電源とを備えるプラズマ反応炉。
【請求項２】
前記セルは、マイクロ波セル、プラズマ・トーチ・セル、高周波（ＲＦ）セル、グロー放電セル、バリア電極セル、プラズマ電解セル、圧縮ガス・セル、フィラメント・セル、またはｒｔプラズマ・セル、およびグロー放電セル、マイクロ波セル、およびＲＦプラズマ・セルの少なくとも１つの組合せのグループのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の反応炉。
【請求項３】
前記間欠的電源またはパルス電源は、入力電力を低減する、請求項１に記載の反応炉。
【請求項４】
前記間欠的電源またはパルス電源は、オフセットＤＣ、オーディオ、ＲＦ、またはマイクロ波電圧または電場および磁場により場が所望の強度に設定される期間を規定する、請求項１に記載の反応炉。
【請求項５】
前記場は、放電を維持するために必要な値よりも低いオフセットＤＣ、オーディオ、ＲＦ、またはマイクロ波電圧または電場および磁場により期間内に所望の強度に設定される、請求項４に記載の反応炉。
【請求項６】
低い場または非放電の期間の前記所望の場の強さは、前記触媒と前記原子状水素との間の前記エネルギーの一致を最適化する、請求項４に記載の反応炉。
【請求項７】
前記間欠的電源またはパルス電源は、さらに、前記パワー・バランスを最適化するように前記パルス周波数およびデューティ・サイクルを調整する手段を備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項８】
前記パルス周波数およびデューティ・サイクルは、前記反応速度対前記入力電力を最適化することにより前記パワー・バランスを最適化するように調整される、請求項７に記載の反応炉。
【請求項９】
前記パルス周波数およびデューティ・サイクルは、濃度が前記パルス周波数、デューティ・サイクル、およびプラズマ崩壊速度に依存する前記低い場または非放電の期間内の放電崩壊により発生する触媒および原子状水素の量を制御することにより前記反応速度対前記入力電力を最適化することにより前記パワー・バランスを最適化するように調整される、請求項９に記載の反応炉。
【請求項１０】
前記触媒は、Ｈｅ＋、Ｎｅ＋、およびＡｒ＋のグループから選択される、請求項１０７に記載の反応炉。
【請求項１１】
前記間欠的電源またはパルス周波数は、約０．１Ｈｚから約１００ＭＨｚまでである、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１２】
前記間欠的電源またはパルス周波数は、分子状水素への実質的原子状水素再結合に要する時間よりも短い、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１３】
前記間欠的電源またはパルス周波数は、約１から約１０００Ｈｚまでの範囲内であり、前記デューティ・サイクルは、約０．００１％から約９５％までである、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１４】
前記間欠的電源またはパルスのデューティ・サイクルは、約０．１％から約５０％までである、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１５】
前記電力は、交流であり、前記交流電力の周波数は、約０．００１Ｈｚから１００ＧＨｚまでの範囲内とすることができる、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１６】
前記間欠的電源またはパルス周波数は、約６０Ｈｚから１０ＧＨｚまでの範囲内である、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１７】
前記間欠的電源またはパルス周波数は、約１０ＭＨｚから１０ＧＨｚまでの範囲内である、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１８】
１つまたは複数の電極は、前記プラズマと直接接触しているもののうちの少なくとも１つであり、誘電体バリアにより前記プラズマから分離される２つの電極を備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１９】
前記ピーク電圧は、約１Ｖから１０ＭＶまで、約１０Ｖから１００ｋＶまで、および約１００Ｖから５００Ｖまでのうちの少なくとも１つの範囲内である、請求項１８に記載の反応炉。
【請求項２０】
さらに、電力を前記プラズマに送出するための、少なくとも１本のアンテナを備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項２１】
前記触媒は、イオン化された触媒イオンがグロー放電、誘導または容量結合ＲＦ放電、またはマイクロ波放電などの方法により作られたプラズマにより前記対応する原子から生成されるＨｅ＋、Ｎｅ＋、およびＡｒ＋のグループから選択された少なくとも１つを含む、請求項１に記載の反応炉。
【請求項２２】
前記プラズマ・セルの水素ガス圧力は、約１ミリトールから１０，０００トールまで、約１０ミリトールから１００トールまで、および約１０ミリトールから１０トールまでの範囲内の少なくとも１つの範囲内にある、請求項１に記載の反応炉。
【請求項２３】
真空または大気圧よりも高い圧力を含むことができる室を備える槽、原子状水素源、プラズマを形成するためのパルスまたは間欠的マイクロ波電力源、およびｍは整数である、好ましくはｍは４００未満の整数であるｍ／２・２７．２±０．５ｅＶの実効反応エンタルピーを与えることができる触媒を含む、増大結合エネルギー水素種および増大結合エネルギー水素化合物を形成するための原子状水素の前記触媒作用に対するマイクロ波プラズマ・セルを備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項２４】
前記パルスまたは間欠的マイクロ波電力源は、進行波管、クライストロン、マグネトロン、サイクロトロン共振メーザー、ジャイロトロン、および自由電子レーザーのグループのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の反応炉。
【請求項２５】
前記パルスまたは間欠的マイクロ波電力源は、前記マイクロ波電力を増幅するための増幅器を備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項２６】
前記パルスまたは間欠的マイクロ波電力源は、導波路、同軸ケーブル、およびアンテナのうちの少なくとも１つにより送出される、請求項１に記載の反応炉。
【請求項２７】
前記パルスまたは間欠的マイクロ波電力源は、マグネトロンに印加するパルス高電圧およびパルス・マグネトロン電流を持つマグネトロンのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の反応炉。
【請求項２８】
前記パルス・マグネトロン電流は、電子源からの電子のパルスにより供給される、請求項２７に記載の反応炉。
【請求項２９】
電子源からの電子の前記パルス源は、電子銃である、請求項２８に記載の反応炉。
【請求項３０】
前記パルスまたは間欠的マイクロ波電力源が使用する電力周波数は、約１００ＭＨｚから１００ＧＨｚまでの範囲、約１００ＭＨｚから１０ＧＨｚまでの範囲、約１ＧＨｚから１０ＧＨｚまでの範囲、および約２．４ＧＨｚ±１ＧＨｚのうちの少なくとも１つとすることができる、請求項１に記載の反応炉。
【請求項３１】
前記パルス周波数は、約０．１Ｈｚから約１００ＭＨｚまで、約１０から約１０，０００Ｈｚまで、および約１００から約１０００Ｈｚまでの範囲のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の反応炉。
【請求項３２】
前記デューティ・サイクルは、約０．００１％から約９５％まで、および約０．１％から約１０％までの範囲のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の反応炉。
【請求項３３】
前記プラズマに送られる前記パルスのピーク電力密度は、約１Ｗ／ｃｍ３から１ＧＷ／ｃｍ３まで、約１０Ｗ／ｃｍ３から１０ＭＷ／ｃｍ３まで、および約１００Ｗ／ｃｍ３から１０ｋＷ／ｃｍ３までの範囲のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の反応炉。
【請求項３４】
前記プラズマに送られる前記パルスの平均電力密度は、約０．００１Ｗ／ｃｍ３から１ｋＷ／ｃｍ３まで、約０．１Ｗ／ｃｍ３から１００Ｗ／ｃｍ３まで、および約１Ｗ／ｃｍ３から１０Ｗ／ｃｍ３までの範囲のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の反応炉。
【請求項３５】
真空または大気圧よりも高い圧力を含むことができる室を備える槽、原子状水素源、プラズマを形成するためのパルスまたは間欠的ＲＦ電力源、およびｍは整数である、好ましくはｍは４００未満の整数であるｍ／２・２７．２±０．５ｅＶの実効反応エンタルピーを与えることができる触媒を含む、増大結合エネルギー水素種および増大結合エネルギー水素化合物を形成するための原子状水素の前記触媒作用に対する容量および誘導結合高周波（ＲＦ）プラズマ・セルのうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項３６】
少なくとも２つの電極、および前記ＲＦ電力源が前記ＲＦ発生器により駆動される前記複数の電極を備えるパルスまたは間欠的ＲＦ発生器を備える、請求項３５に記載の反応炉。
【請求項３７】
前記セル内に形成される前記プラズマにＲＦ電力を結合させるセル壁の内部または外部のいずれかにあるソース・コイル、接地されているかまたは浮動されているかのうちの１つである導電性セル壁、前記セル・プラズマへのＲＦ電力の誘導結合および容量結合のうちの少なくとも１つによりコイルを駆動するｎ個のＲＦ発生器を備える、請求項３５に記載の反応炉。
【請求項３８】
前記ＲＦ周波数は、約１００Ｈｚから約１００ＭＨｚまでの範囲、約１ｋＨｚから約５０ＭＨｚまでの範囲、および約１３．５６ＭＨｚ±５０Ｈｚのうちの少なくとも１つである、請求項３５に記載の反応炉。
【請求項３９】
前記パルス周波数は、約０．１Ｈｚから約１００ＭＨｚまで、約１０Ｈｚから約１０ＭＨｚまで、および約１００Ｈｚから約１ＭＨｚまでの範囲のうちの少なくとも１つである、請求項３５に記載の反応炉。
【請求項４０】
前記デューティ・サイクルは、約０．００１％から約９５％まで、および約０．１％から約１０％までの範囲のうちの少なくとも１つである、請求項３５に記載の反応炉。
【請求項４１】
前記プラズマに送られる前記パルスのピーク電力密度は、約１Ｗ／ｃｍ３から１ＧＷ／ｃｍ３まで、約１０Ｗ／ｃｍ３から１０ＭＷ／ｃｍ３まで、および約１００Ｗ／ｃｍ３から１０ｋＷ／ｃｍ３までの範囲のうちの少なくとも１つである、請求項３５に記載の反応炉。
【請求項４２】
前記プラズマに送られる前記パルスの平均電力密度は、約０．００１Ｗ／ｃｍ３から１ｋＷ／ｃｍ３まで、約０．１Ｗ／ｃｍ３から１００Ｗ／ｃｍ３まで、および約１Ｗ／ｃｍ３から１０Ｗ／ｃｍ３までの範囲のうちの少なくとも１つである、請求項３５に記載の反応炉。
【請求項４３】
米国特許第6,150,628号記載のアステック・コーポレーションのアストロン・システムなどのトロイダル・プラズマ・システムを含む誘導結合プラズマ源を備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項４４】
変圧器回路の一次側を含むトロイダル・プラズマ・システムを備える、請求項４３に記載の反応炉。
【請求項４５】
さらに、前記変圧器回路の一次側を駆動する高周波電源を備える、請求項４４に記載の反応炉。
【請求項４６】
前記プラズマは、前記変圧器回路の二次側として動作する閉ループである、請求項４４に記載の反応炉。
【請求項４７】
前記ＲＦ周波数は、約１００Ｈｚから約１００ＧＨｚまでの範囲内、約１００ＭＨｚ、約１３．５６ＭＨｚ±５０ＭＨｚ、および約２．４ＧＨｚ±１ＧＨｚのうちの少なくとも１つである、請求項４４に記載の反応炉。
【請求項４８】
前記パルス周波数は、約０．１Ｈｚから約１００ＭＨｚまで、約１０Ｈｚから約１０ＭＨｚまで、および約１００Ｈｚから約１ＭＨｚまでの範囲内のうちの少なくとも１つである、請求項４４に記載の反応炉。
【請求項４９】
前記デューティ・サイクルは、約０．００１％から約９５％まで、および約０．１％から約１０％までの範囲内のうちの少なくとも１つである、請求項４４に記載の反応炉。
【請求項５０】
前記プラズマに送られる前記パルスのピーク電力密度は、約１Ｗ／ｃｍ３から１ＧＷ／ｃｍ３まで、約１０Ｗ／ｃｍ３から１０ＭＷ／ｃｍ３まで、および約１００Ｗ／ｃｍ３から１０ｋＷ／ｃｍ３までの範囲内のうちの少なくとも１つである、請求項４４に記載の反応炉。
【請求項５１】
前記プラズマに送られる前記パルスの平均電力密度は、約０．００１Ｗ／ｃｍ３から１ｋＷ／ｃｍ３まで、約０．１Ｗ／ｃｍ３から１００Ｗ／ｃｍ３まで、および約１Ｗ／ｃｍ３から１０Ｗ／ｃｍ３までの範囲内のうちの少なくとも１つである、請求項４４に記載の反応炉。
【請求項５２】
前記放電電圧は、約１０００から約５０，０００ボルトまでの範囲内にあり、前記間欠的電源またはパルス放電電流は、約１μＡから約１Ａまでの範囲内にある放電セルを備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項５３】
約０．５から約５００Ｖまでの範囲内にある前記間欠的電源またはパルス電力の非ピーク電力位相のときにオフセット電圧を持つ、請求項５２に記載の反応炉。
【請求項５４】
前記オフセット電圧は、約０．１Ｖ／ｃｍから約５０Ｖ／ｃｍ、および約１Ｖ／ｃｍから約１０Ｖ／ｃｍの範囲内の少なくとも１つである場を発生するように設定される、請求項５３に記載の反応炉。
【請求項５５】
約１Ｖから１０ＭＶまで、約１０Ｖから１００ｋＶまで、および約１００Ｖから５００Ｖまでの範囲内のうちの少なくとも１つであるピーク電圧を持つ、請求項５２に記載の反応炉。
【請求項５６】
低い場または非放電の期間の前記所望の場の強さは、前記触媒と前記原子状水素との間の前記エネルギーの一致を最適化する、請求項５２に記載の反応炉。
【請求項５７】
前記間欠的電源またはパルス電源は、さらに、前記パワー・バランスを最適化するように前記パルス周波数およびデューティ・サイクルを調整する手段を備える、請求項５２に記載の反応炉。
【請求項５８】
前記パルス周波数およびデューティ・サイクルは、前記反応速度対前記入力電力を最適化することにより前記パワー・バランスを最適化するように調整される、請求項５７に記載の反応炉。
【請求項５９】
前記パルス周波数およびデューティ・サイクルは、濃度が前記パルス周波数、デューティ・サイクル、およびプラズマ崩壊速度に依存する前記低い場または非放電の期間内の放電崩壊により発生する触媒および原子状水素の量を制御することにより前記反応速度対前記入力電力を最適化することにより前記パワー・バランスを最適化するように調整される、請求項５８に記載の反応炉。
【請求項６０】
前記触媒は、Ｈｅ＋、Ｎｅ＋、およびＡｒ＋のグループから選択される、請求項５９に記載の反応炉。
【請求項６１】
前記間欠的電源またはパルス周波数は、約０．１Ｈｚから約１００ＭＨｚまでである、請求項５２に記載の反応炉。
【請求項６２】
前記間欠的電源またはパルス周波数は、分子状水素への実質的原子状水素再結合に要する時間よりも短い、請求項５２に記載の反応炉。
【請求項６３】
前記間欠的電源またはパルス周波数は、約１から約２００Ｈｚまでの範囲内にあり、前記デューティ・サイクルは、約０．１％から約９５％までの範囲内にある、請求項５２に記載の反応炉。
【請求項６４】
前記間欠的電源またはパルス・デューティ・サイクルは、約１％から約５０％までである、請求項５２に記載の反応炉。
【請求項６５】
前記電力は、交流（ＡＣ）として印加することができる、請求項５２に記載の反応炉。
【請求項６６】
前記周波数は、約０．００１Ｈｚから１ＧＨｚまで、約６０Ｈｚから約１００ＭＨｚまで、および約１０から約１００ＭＨｚまでの範囲内のうちの少なくとも１つである、請求項６５に記載の反応炉。
【請求項６７】
１つまたは複数の電極は、前記プラズマと直接接触しているもののうちの少なくとも１つであり、誘電体バリアにより前記プラズマから分離される２つの電極を備える、請求項６６に記載の反応炉。
【請求項６８】
前記ピーク電圧は、約１Ｖから１０ＭＶまで、約１０Ｖから１００ｋＶまで、および約１００Ｖから５００Ｖまでのうちの少なくとも１つの範囲内である、請求項６７に記載の反応炉。
【請求項６９】
前記周波数は、約１００Ｈｚから約１０ＧＨｚまで、約１ｋＨｚから約１ＭＨｚまで、および約５〜１０ｋＨｚまでの範囲内のうちの少なくとも１つである、請求項６７に記載のバリア電極プラズマ・セル。
【請求項７０】
前記電圧は、約１００Ｖから約１ＭＶまで、約１ｋＶから約１００ｋＶまで、および約５から約１０ｋＶまでの範囲内のうちの少なくとも１つである、請求項６７に記載のバリア電極プラズマ・セル。
【請求項７１】
前記放電電圧は、約１０００から約５０，０００ボルトまでの範囲内にあり、前記電解液内に流れる前記放電電流は、約１μＡ／ｃｍ３から約１Ａ／ｃｍ３までの範囲内にあるパルス・プラズマ電解セルを備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項７２】
電解を引き起こす電圧よりも低いオフセット電圧を持つ、請求項７１に記載の反応炉。
【請求項７３】
前記オフセット電圧は、約０．００１から約１．４Ｖまでの範囲内にある、請求項７２に記載の反応炉。
【請求項７４】
前記ピーク電圧は、約１Ｖから１０ＭＶまで、約２Ｖから１００ｋＶまで、および約２Ｖから１ｋＶまでの範囲内のうちの少なくとも１つである、請求項７１に記載の反応炉。
【請求項７５】
前記パルス周波数は、約０．１Ｈｚから約１００ＭＨｚまで、および約１から約２００Ｈｚまでの範囲のうちの少なくとも１つである、請求項７１に記載の反応炉。
【請求項７６】
前記デューティ・サイクルは、約０．１％から約９５％まで、および約１％から約５０％までの範囲内のうちの少なくとも１つである、請求項７１に記載の反応炉。
【請求項７７】
フィラメントからの前記電場は、パルス動作時に高い値と低い値との間で交互に変化する前記フィラメント・セルを備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項７８】
前記ピーク電場は、約０．１Ｖ／ｃｍから１０００Ｖ／ｃｍまで、および約１Ｖ／ｃｍから１０Ｖ／ｃｍまでの範囲内のうちの少なくとも１つである、請求項７７に記載の反応炉。
【請求項７９】
前記オフピーク電場は、約０．１Ｖから１００Ｖ／ｃｍまで、および約０．１Ｖから１Ｖ／ｃｍまでの範囲内のうちの少なくとも１つである、請求項７７に記載の反応炉。
【請求項８０】
前記パルス周波数は、約０．１Ｈｚから約１００ＭＨｚまで、および約１から約２００Ｈｚまでの範囲のうちの少なくとも１つである、請求項７７に記載の反応炉。
【請求項８１】
前記デューティ・サイクルは、約０．１％から約９５％まで、および約１％から約５０％までの範囲内のうちの少なくとも１つである、請求項７７に記載の反応炉。
【請求項８２】
化合物であって、
（ａ）少なくとも１つの中性、正、または負の増大結合エネルギー水素種であって、
（ｉ）前記対応する通常の水素種の前記結合エネルギーよりも大きいか、または
（ｉｉ）前記対応する通常の水素種は、前記通常の水素種の結合エネルギーが周囲条件において熱エネルギーよりも小さい、または負であるため不安定であるか、または観察されない水素種の前記結合エネルギーよりも大きい結合エネルギーを持つ水素種と、
（ｂ）少なくとも１つの他の元素とを含む、請求項１に記載の反応炉内で生成される化合物。
【請求項８３】
前記増大結合エネルギー水素種は、ｎは正の整数であり、ｎはＨが正の電荷を持つ場合に１よりも大きいということを条件とする、Ｈｎ、Ｈｎ−、およびＨｎ＋からなるグループから選択されることを特徴とする、請求項８２に記載の化合物。
【請求項８４】
前記増大結合エネルギー水素種は、（ａ）ｐは１よりも大きい整数、ｓ＝１／２、πはｐｉ、
【数１】
2006524339.tif 000011
はプランク定数バー、μ０は真空透磁率、ｍｅは電子の質量、μｅはｍｐを陽子の質量として
【数２】
2006524339.tif 000012
により与えられる換算電子質量、ａＨは水素原子の半径、ａ０はボーア半径、ｅは素電荷であるとして前記結合エネルギーが
【数３】
2006524339.tif 000013
により表されるｐ＝２から２３までに対する通常の水素化物イオンの結合（約０．８ｅＶ）よりも大きい結合エネルギーを持つ水素化物イオンと、（ｂ）約１３．６ｅＶよりも大きい結合エネルギーを持つ水素原子と、（ｃ）約１５．３ｅＶよりも大きい第１の結合エネルギーを持つ水素分子と、（ｄ）約１６．３ｅＶよりも大きい結合エネルギーを持つ分子状水素イオンからなるグループから選択されることを特徴とする、請求項８２に記載の化合物。
【請求項８５】
増大結合エネルギー水素種は、約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、および０．６９ｅＶの結合エネルギーを持つ水素化物イオンであることを特徴とする、請求項８４に記載の化合物。
【請求項８６】
前記増大結合エネルギー水素種は、ｐは１よりも大きい整数、ｓ＝１／２、πはｐｉ、
【数４】
2006524339.tif 000014
はプランク定数バー、μ０は真空透磁率、ｍｅは電子の質量、μｅはｍｐを陽子の質量として
【数５】
2006524339.tif 000015
により与えられる換算電子質量、ａＨは水素原子の半径、ａ０はボーア半径、およびｅは素電荷とする結合エネルギー
【数６】
2006524339.tif 000016
を持つ水素化物イオンであることを特徴とする、請求項８２に記載の化合物。
【請求項８７】
前記増大結合エネルギー水素種は、
（ａ）ｐを整数とする約１３．６ｅＶ／（１／ｐ）２の結合エネルギーを持つ水素原子と、
（ｂ）ｐは１よりも大きい整数、ｓ＝１／２、πはｐｉ、
【数７】
2006524339.tif 000017
はプランク定数バー、μ０は真空透磁率、ｍｅは電子の質量、μｅはｍｐを陽子の質量として
【数８】
2006524339.tif 000018
により与えられる換算電子質量、ａＨは水素原子の半径、ａ０はボーア半径、およびｅは素電荷であるとする約
【数９】
2006524339.tif 000019
の結合エネルギーを持つ増大結合エネルギー水素化物イオン（Ｈ−）と、
（ｃ）増大結合エネルギー水素種Ｈ４＋（１／ｐ）と、
（ｄ）ｐを整数とする約２２．６／（１／ｐ）２ｅＶの結合エネルギーを持つ、増大結合エネルギー水素種三価ハイドリノ分子イオンＨ３＋（１／ｐ）と、
（ｅ）約１５．３／（１／ｐ）２ｅＶの結合エネルギーを持つ増大結合エネルギー水素分子と、
（ｆ）約１６．３／（１／ｐ）２ｅＶの結合エネルギーを持つ増大結合エネルギー水素分子イオンと、
（ｇ）Ｈ２＋（１／ｐ）と、
（ｈ）Ｈ２（１／ｐ）とからなるグループから選択されることを特徴とする、請求項８２に記載の化合物。
【請求項８８】
前記触媒は、ｍを整数とするｍ・２７．２±０．５ｅＶまたはｍを１よりも大きい整数とするｍ／２・２７．２±０．５ｅＶの実効エンタルピーを与える化学または物理過程を含む、請求項１に記載の反応炉。
【請求項８９】
前記触媒は、エンタルピーを与えるために励起される前記触媒の共鳴状態エネルギー・レベルに対応する、ｍを整数とするｍ・２７．２±０．５ｅＶまたはｍを１よりも大きい整数とするｍ／２・２７．２±０．５ｅＶの実効エンタルピーを与える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項９０】
好ましくは、ｍは４００未満の整数である、請求項８９に記載の反応炉。
【請求項９１】
触媒システムは、ｔ個の電子のイオン化エネルギーの総和がｔを整数とし、ｍを整数とする約ｍ・２７．２±０．５ｅＶまたはｍを１よりも大きい整数とするｍ／２・２７．２±０．５ｅＶとなるような原子、イオン、分子、およびイオンまたは分子化合物などの関与種から連続エネルギー準位への前記ｔ個の電子のイオン化により実現される、請求項１に記載の反応炉。
【請求項９２】
好ましくは、ｍは４００未満の整数である、請求項９１に記載の反応炉。
【請求項９３】
前記触媒は、関与イオンの間のｔ個の電子の移動により実現され、一方のイオンから他方のイオンへのｔ個の電子の前記移動は、実効反応エンタルピーを与え、それによって、イオンを供与する電子のイオン化エネルギーの総和からイオンを受容する電子のイオン化エネルギーを引いた値は、ｔを整数とし、ｍを整数とする約ｍ・２７．２±０．５ｅＶまたはｍを１よりも大きい整数とするｍ／２・２７．２±０．５ｅＶに等しい、請求項１に記載の反応炉。
【請求項９４】
好ましくは、ｍは４００未満の整数である、請求項９３に記載の反応炉。
【請求項９５】
前記触媒は、ｎ＝１（ｐ＝１）状態からｎ＝１／２（ｐ＝２）状態への原子状水素の遷移に対する触媒として使用される、３／２・２７．２ｅＶ（ｍ＝３）に対応する、ｎ＝１エネルギー準位からｎ＝２エネルギー準位への遷移で４０．８ｅＶを吸収するＨｅ＋を含む、請求項１に記載の反応炉。
【請求項９６】
前記触媒は、ｎ＝１（ｐ＝１）エネルギー準位からｎ＝１／２（ｐ＝２）エネルギー準位への原子状水素の遷移時に３／２・２７．２ｅＶ（ｍ＝３）に対応する、４０．８ｅＶを吸収し、Ａｒ３＋にイオン化されるＡｒ２＋を含む、請求項１に記載の反応炉。
【請求項９７】
前記触媒は、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｋｒ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｃｓ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｐｂ、Ｐｔ、２Ｋ＋、Ｈｅ＋、Ｎａ＋、Ｒｂ＋、Ｓｒ＋、Ｆｅ３＋、Ｍｏ２＋、Ｍｏ４＋、およびＩｎ３＋のグループから選択される請求項１に記載の反応炉。
【請求項９８】
原子状水素の前記触媒は、ｍを整数とするｍ・２７．２±０．５ｅＶまたはｍを１よりも大きい整数とするｍ／２・２７．２±０．５ｅＶの実効エンタルピーを与えることができ、またｐを整数として約１３．６ｅＶ／（１／ｐ）２の結合エネルギーを持つ水素原子を形成することができ、前記実効エンタルピーは、触媒の分子結合の切断および切断された分子の原子からそれぞれ連続エネルギー準位へのｔ個の電子のイオン化により与えられ、その際に前記結合エネルギーおよび前記ｔ個の電子の前記イオン化エネルギーは、ｍを整数とする約ｍ・２７．２±０．５ｅＶまたはｍを１よりも大きい整数とするｍ／２・２７．２±０．５ｅＶである、請求項１に記載の反応炉。
【請求項９９】
前記触媒は、Ｃ２、Ｎ２、Ｏ２、ＣＯ２、ＮＯ２、およびＮＯ３のうちの少なくとも１つを含む請求項１に記載の反応炉。
【請求項１００】
前記触媒は、イオンまたは原子触媒と組み合わせた分子を含む、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１０１】
前記触媒は、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｋｒ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｃｓ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｐｂ、Ｐｔ、Ｋｒ、２Ｋ＋、Ｈｅ＋、Ｎａ＋、Ｒｂ＋、Ｓｒ＋、Ｆｅ３＋、Ｍｏ２＋、Ｍｏ４＋、Ｉｎ３＋、Ｈｅ＋、Ａｒ＋、Ｘｅ＋、Ａｒ２＋、およびＨ＋、およびＮｅ＋、およびＨ＋のグループから選択された少なくとも１つの原子またはイオンと組み合わせた、Ｃ２、Ｎ２、Ｏ２、ＣＯ２、ＮＯ２、およびＮＯ３のグループから選択された少なくとも１つの分子を含む、請求項１００に記載の反応炉。
【請求項１０２】
前記触媒は、
【数１０】
2006524339.tif 000020
により与えられる（ｐ）エネルギー準位から（ｐ＋１）エネルギー準位への原子状水素の遷移を触媒する、２７．２１ｅＶを吸収し、２Ｎｅ＋にイオン化されるネオン・エキシマーＮｅ２＊を含み、全体の反応は
【数１１】
2006524339.tif 000021
である、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１０３】
前記触媒は、
【数１２】
2006524339.tif 000022
により与えられる（ｐ）エネルギー準位から（ｐ＋１）エネルギー準位への原子状水素の遷移を触媒する、２７．２１ｅＶを吸収し、２Ｈｅ＋にイオン化されるヘリウム・エキシマーＨｅ２＊を含み、全体の反応は
【数１３】
2006524339.tif 000023
である、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１０４】
前記触媒は、
【数１４】
2006524339.tif 000024
により与えられる（ｐ）エネルギー準位から（ｐ＋１）エネルギー準位への原子状水素の遷移を触媒する、２７．２１ｅＶを吸収し、２Ｈ＋にイオン化される２個の水素原子を含み、全体の反応は
【数１５】
2006524339.tif 000025
である、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１０５】
比較的低いエネルギーの水素原子、ハイドリノは、ハイドリノ原子の準安定励起、共鳴励起、およびイオン化エネルギーはそれぞれｍＸ２７．２ｅＶであるため、触媒として作用することができる原子状水素の触媒不均化反応を含む、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１０６】
第２のハイドリノ原子の影響を受ける低エネルギー状態への第１のハイドリノ原子の前記触媒反応は、ポテンシャル・エネルギーの２７．２１ｅＶをそれぞれ持つｍ個の縮退多極の原子間の共振結合を伴う、請求項１０５に記載の反応炉。
【請求項１０７】
前記第１のハイドリノ原子から前記第２のハイドリノ原子へのｍＸ２７．２ｅＶのエネルギー伝達により、前記第１の原子の中心場はｍだけ増大し、その電子は半径ａＨ／ｐから半径ａＨ／（ｐ＋ｍ）にｍ準位分だけ落ちる、請求項１０５に記載の反応炉。
【請求項１０８】
前記第２の相互作用する低エネルギー水素は、準安定状態に励起されるか、または共鳴状態に励起されるか、または共鳴エネルギー伝達によってイオン化される、請求項１０５に記載の反応炉。
【請求項１０９】
前記共鳴伝達は、多段階で発生しうる、請求項１０５に記載の反応炉。
【請求項１１０】
多極結合による非放射伝達は発生する場合があり、第１の前記中心場がｍだけ増大し、その後、第１の前記電子は、さらに共鳴エネルギー伝達とともに半径ａＨ／ｐから半径ａＨ／（ｐ＋ｍ）に落ちてｍ準位低くなる、請求項１０９に記載の反応炉。
【請求項１１１】
多極結合により伝達される前記エネルギーは、仮想準位への励起を伴う光子吸収と類似のメカニズムにより発生しうる、請求項１０５に記載の反応炉。
【請求項１１２】
前記第１のハイドリノ原子の前記電子遷移時に多極結合により伝達される前記エネルギーは、仮想準位への第１の励起および共鳴または連続準位への第２の励起を伴う２光子吸収に類似のメカニズムにより発生しうる、請求項１０５に記載の反応炉。
【請求項１１３】
ｍ・２７．２１ｅＶの多極共鳴伝達および Ｈ［ａＨ／（ｐ’−ｍ’）］の共鳴状態が Ｈ［ａＨ／ｐ’］で励起される［（ｐ’）２−（ｐ’−ｍ’）２］Ｘ１３．６ｅＶ−ｍ・２７．２ｅＶの伝達により誘起される Ｈ［ａＨ／ｐ］から Ｈ［ａＨ／（ｐ＋ｍ）］への遷移に対するハイドリノ触媒との触媒反応は、ｐ、ｐ’、ｍ、およびｍ’を整数として
【数１７】
2006524339.tif 000026
に表される、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１１４】
初期低エネルギー状態量子数ｐおよび半径ａＨ／ｐを持つハイドリノ原子が、ｍを整数とするｍ・２７．２±０．５ｅＶまたはｍを１よりも大きい整数とするｍ／２・２７．２±０．５ｅＶの実効エンタルピーを与える、初期低エネルギー状態量子数ｍ’、初期半径ａＨ／ｍ’、および最終半径ａＨを持つハイドリノ原子との反応により低エネルギー状態量子数（ｐ＋ｍ）および半径ａＨ／（ｐ＋ｍ）を持つ状態への遷移を受けることができるハイドリノ触媒との前記触媒反応を含む、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１１５】
遷移反応を引き起こすため水素型原子 Ｈ［ａＨ／ｐ］と共鳴エネルギー伝達によりイオン化された水素型原子 Ｈ［ａＨ／ｍ’］との前記触媒反応は、
【数１８】
2006524339.tif 000027
により表され、全体の反応は
【数１９】
2006524339.tif 000028
である、請求項１１４に記載の反応炉。
【請求項１１６】
前記触媒は、第１の触媒と第２の触媒源との混合物を含む、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１１７】
前記第１の触媒は、前記第２の触媒源から前記第２の触媒を生成する、請求項１１６に記載の反応炉。
【請求項１１８】
前記第１の触媒による水素の触媒作用により放出される前記エネルギーは、前記エネルギー・セル内でプラズマを発生する、請求項１１７に記載の反応炉。
【請求項１１９】
前記第１の触媒による水素の触媒作用により放出される前記エネルギーは、前記第２の触媒源をイオン化し、前記第２の触媒を発生する、請求項１１７に記載の反応炉。
【請求項１２０】
前記第１の触媒は、エンタルピーを与えるために励起される前記触媒の共鳴状態エネルギー・レベルに対応する、ｍを整数とするｍ・２７．２±０．５ｅＶまたはｍを１よりも大きい整数とするｍ／２・２７．２±０．５ｅＶの実効エンタルピーを与える、請求項１１６に記載の反応炉。
【請求項１２１】
前記第２の触媒は、ヘリウム、ネオン、またはアルゴンのグループから選択され、前記第２の触媒は、Ｈｅ＋、Ｎｅ＋、およびＡｒ＋のグループから選択され、前記触媒イオンは、前記第１の触媒による水素の触媒作用により生成されるプラズマにより前記対応する原子から生成される、請求項１１６に記載の反応炉。
【請求項１２２】
前記セルは、マイクロ波セル、プラズマ・トーチ・セル、高周波（ＲＦ）セル、グロー放電セル、バリア電極セル、プラズマ電解セル、圧縮ガス・セル、フィラメント・セル、またはｒｔプラズマ・セル、およびグロー放電セルおよびマイクロ波セルおよび／またはＲＦプラズマ・セルの組合せのグループのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１２３】
真空、または大気圧よりも高い圧力を含むことができる室を備える槽、分子状水素を原子状水素に解離する手段を備える原子状水素源、およびｍを整数とするｍ・２７．２±０．５ｅＶまたはｍを１よりも大きい整数とするｍ／２・２７．２±０．５ｅＶの実効エンタルピーを与えることができる触媒源を加熱する手段を備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１２４】
前記原子状水素源は、水素解離器を含む、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１２５】
前記水素解離器は、フィラメントを備える、請求項１２４に記載の反応炉。
【請求項１２６】
前記フィラメントは、タングステン・フィラメントを含む、請求項１２５に記載の反応炉。
【請求項１２７】
さらに、気体触媒を形成するために前記触媒を加熱する加熱器を備える、請求項１２４に記載の反応炉。
【請求項１２８】
前記触媒は、カリウム、ルビジウム、セシウム、及びストロンチウムの金属、硝酸塩、または炭酸塩のうちの少なくとも１つを含む、請求項１２７に記載の反応炉。
【請求項１２９】
さらに、水素ガスを槽に供給するため水素供給管および水素供給通路を備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１３０】
さらに、前記室への水素の流れを制御するための水素流量調整器および弁の水素流を含む、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１３１】
プラズマ・ガス、プラズマ・ガス供給管、およびプラズマ・ガス通路を備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１３２】
前記プラズマ・ガスが前記プラズマ・ガス供給管から前記プラズマ・ガス通路を通って前記槽内に流れ込むように設定されたライン、弁、および流量調整弁を備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１３３】
前記プラズマ・ガス流量調整器および制御弁は、前記槽内へのプラズマ・ガスの流れを制御する、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１３４】
さらに、水素プラズマ・ガス混合気および混合気流量調整弁を備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１３５】
さらに、水素プラズマ・ガス混合気、水素プラズマ・ガス混合器、および前記混合気の組成および前記槽内への前記流れを制御する混合気流量調整弁を備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１３６】
さらに、前記水素プラズマ・ガス混合気を前記槽内に流すための通路を備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１３７】
前記プラズマ・ガスは、ヘリウム、ネオン、またはアルゴンのグループのうちの少なくとも１つを含む、請求項１３６に記載の反応炉。
【請求項１３８】
前記プラズマ・ガスは、Ｈｅ＋、Ｎｅ＋、およびＡｒ＋のグループから選択された前記触媒の源である、請求項１３６に記載の反応炉。
【請求項１３９】
前記プラズマ・ガスは、触媒源であり、前記水素プラズマ・ガス混合気は、前記プラズマ内に流れ込んで、前記槽内で触媒および原子状水素になる、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１４０】
さらに、真空ポンプおよび真空ラインを備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１４１】
前記真空ポンプは、前記真空ラインを通じて前記槽から空気を抜く、請求項１４０に記載の反応炉。
【請求項１４２】
さらに、流れ状態で動作している前記反応炉に、前記触媒源および前記水素源から連続的に供給される前記水素および前記触媒を供給するための気体流手段を備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１４３】
さらに、触媒貯蔵容器および気体触媒を前記貯蔵容器から前記槽に通すための触媒供給通路を備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１４４】
さらに、触媒貯蔵容器加熱器、および前記触媒貯蔵容器内の前記触媒を熱し、前記気体触媒を供給するための電源を備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１４５】
前記触媒貯蔵容器加熱器は、温度制御手段を備え、前記触媒の前記蒸気圧は、前記触媒貯蔵容器の前記温度を制御することにより制御される、請求項１４４に記載の反応炉。
【請求項１４６】
前記触媒は、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｋｒ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｃｓ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｐｂ、Ｐｔ、Ｈｅ＋、Ｎａ＋、Ｒｂ＋、Ｓｒ＋、Ｆｅ３＋、Ｍｏ２＋、Ｍｏ４＋、Ｋ＋／Ｋ＋、およびＩｎ３＋のグループから選択された触媒である、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１４７】
さらに、前記触媒を含む前記槽の内側に配置されたセラミック製ボートなどの耐薬品性蓋なし容器を備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１４８】
さらに、前記ボート内の前記触媒が昇華、沸騰、または揮発して、気相に変わるようにセルを高温状態に維持するための加熱器を備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１４９】
前記触媒ボートは、さらに、ボート加熱器、および前記気体触媒を前記槽に供給するため前記触媒ボート内の前記触媒を熱する電源を備える、請求項１４８に記載の反応炉。
【請求項１５０】
前記触媒ボート加熱器は、温度制御手段を備え、前記触媒の前記蒸気圧は、前記触媒ボートの前記温度を制御することにより制御される、請求項１４９に記載の反応炉。
【請求項１５１】
さらに、低エネルギー水素種および低エネルギー水素化合物トラップを備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１５２】
さらに、前記トラップと連絡し、前記槽から前記トラップへの圧力勾配を引き起こし、前記低エネルギー水素種または低エネルギー水素化合物のガスの流れおよび輸送を引き起こす真空ポンプを備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１５３】
さらに、前記槽から前記トラップへの通路および前記トラップから前記ポンプへの真空ラインを備え、さらに、トラップとの間に弁を備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１５４】
前記槽は、ステンレス合金セル、モリブデン・セル、タングステン・セル、ガラス、石英、またはセラミック・セルを備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１５５】
さらに、前記触媒源のエアロゾルを形成するため吸引器、霧化器、または噴霧器のグループのうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１５６】
前記吸引器、霧化器、または噴霧器は、前記触媒源または触媒を直接前記プラズマ内に注入する、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１５７】
さらに、プラズマ・ガス、および触媒源から攪拌され、流れているガス流を介して前記槽に供給される触媒を含む、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１５８】
前記流れているガス流は、追加触媒源であってよい水素ガスまたはプラズマ・ガスを含む、請求項１５７に記載の反応炉。
【請求項１５９】
前記追加触媒源は、ヘリウム、ネオン、またはアルゴンを含む、請求項１５８に記載の反応炉。
【請求項１６０】
前記触媒は、水などの液状媒質内に溶解または懸濁され、溶液または懸濁液は、エアゾール化される、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１６１】
前記媒質は、前記触媒貯蔵容器内に封じ込められる、請求項１６０に記載の反応炉。
【請求項１６２】
触媒を含む前記溶液または懸濁液は、キャリア・ガスにより前記槽に輸送される、請求項１６０に記載の反応炉。
【請求項１６３】
前記キャリア・ガスは、水素、ヘリウム、ネオン、またはアルゴンのグループのうちの少なくとも１つを含む、請求項１６２に記載の反応炉。
【請求項１６４】
前記キャリア・ガスは、触媒源として使用され、前記プラズマによりイオン化されて前記触媒Ｈｅ＋、Ｎｅ＋、およびＡｒ＋のうちの少なくとも１つを形成するヘリウム、ネオン、またはアルゴンのグループのうちの少なくとも１つを含む、請求項１６２に記載の反応炉。
【請求項１６５】
前記非熱的プラズマ温度は、５，０００〜５，０００，０００℃の範囲に維持される、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１６６】
前記セル温度は、制御可能な触媒源として使用される前記触媒貯蔵容器の温度よりも高く維持される、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１６７】
前記セル温度は、制御可能な触媒源として使用される前記触媒ボートの温度よりも高く維持される、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１６８】
ステンレス合金セルは、好ましくは、０〜１２００℃の温度範囲内に維持される、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１６９】
モリブデン・セルは、好ましくは、０〜１８００℃の温度範囲内に維持される、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１７０】
タングステン・セルは、好ましくは、０〜３０００℃の温度範囲内に維持される、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１７１】
ガラス、石英、またはセラミックのセルは、好ましくは、０〜１８００℃の温度範囲内に維持される、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１７２】
前記槽内の分子状水素および原子状水素の分圧は、１ミリトールから１００ａｔｍまでの範囲内に維持される、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１７３】
前記槽内の分子状水素および原子状水素の分圧は、１００ミリトールから２０トールまでの範囲内に維持される、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１７４】
前記槽内の触媒の分圧は、１ミリトールから１００ａｔｍまでの範囲内に維持される、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１７５】
前記槽内の触媒の分圧は、１００ミリトールから２０トールまでの範囲内に維持される、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１７６】
前記プラズマ・ガスの流量は、槽容積１ｃｍ３当たり０．０００００００１から１標準リットル毎分までである、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１７７】
前記プラズマ・ガスの前記流量は、槽容積１ｃｍ３当たり０．００１から１０ｓｃｃｍである、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１７８】
前記水素ガスの前記流量は、槽容積１ｃｍ３当たり０．０００００００１から１標準リットル毎分までである、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１７９】
前記水素ガスの前記流量は、槽容積１ｃｍ３当たり０．００１〜１０ｓｃｃｍである、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１８０】
９９から１％までの範囲内の前記プラズマ・ガスの組成を含む、ヘリウム、ネオン、およびアルゴンから選択された１つ。
【請求項１８１】
前記水素プラズマ・ガス混合気は、９９から９５％までの範囲内の前記プラズマ・ガスの組成を含むヘリウム、ネオン、およびアルゴンから選択されたガスを含む、請求項１７９に記載の反応炉。
【請求項１８２】
前記水素プラズマ・ガス混合気の前記流量は、槽容積１ｃｍ３当たり０．０００００００１から１標準リットル毎分までである、請求項１７９に記載の反応炉。
【請求項１８３】
前記水素プラズマ・ガス混合気の前記流量は、槽容積１ｃｍ３当たり０．００１〜１０ｓｃｃｍである、請求項１７９に記載の反応炉。
【請求項１８４】
さらに、低エネルギー水素生成物を除去するための選択的弁を備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１８５】
前記選択的に除去される低エネルギー水素生成物は、二価ハイドリノ分子を含む、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１８６】
さらに、増大結合エネルギー水素化合物および二価ハイドリノ・ガスのうちの少なくとも１つがクリオポンプで送られる冷壁またはクリオトラップを備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１８７】
ｒｔプラズマ・セルおよびプラズマ電解反応炉、バリア電極反応炉、ＲＦプラズマ反応炉、圧縮ガス・エネルギー反応炉、ガス放電エネルギー反応炉、マイクロ波セル・エネルギー反応炉、およびグロー放電セルおよびマイクロ波および／またはＲＦプラズマ反応炉の組合せのグループのうちの少なくとも１つを含み、前記セルに供給される前記電力は、パルス状または間欠的である、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１８８】
交流電力の前記周波数は、約０．００１Ｈｚから１００ＧＨｚまで、約６０Ｈｚから約１０ＧＨｚまで、および約１０ＭＨｚから１０ＧＨｚまでの範囲のうちの少なくとも１つの範囲内とすることができる、請求項１８７に記載の反応炉。
【請求項１８９】
さらに、１つまたは複数の電極が前記プラズマと少なくとも直接接触する２つの電極を備え、前記電極は、誘電体バリアにより前記プラズマから分離することができ、前記ピーク電圧は、約１Ｖから１０ＭＶまで、約１０Ｖから１００ｋＶまで、および約１００Ｖから５００Ｖまでのうちの少なくとも１つの範囲内とすることができる、請求項１８７に記載の反応炉。
【請求項１９０】
さらに、電力を前記プラズマに送出するための少なくとも１本のアンテナを備える、請求項１８９に記載の反応炉。
【請求項１９１】
前記セルは、真空、または大気圧よりも大きい圧力を含むことができる室を持つ槽を備えるグロー放電セル、原子状水素源、陰極、陽極、グロー放電プラズマを発生するための放電電源、原子状水素源、触媒源、および真空ポンプを備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項１９２】
前記放電電流は、間欠的電源またはパルス状である、請求項１９１に記載の反応炉。
【請求項１９３】
オフセット電圧は、０．５から５００Ｖまでの範囲であるか、または前記オフセット電圧は、１Ｖ／ｃｍから１０Ｖ／ｃｍまでの範囲の場を発生するように設定される、請求項１９２に記載の反応炉。
【請求項１９４】
前記パルス周波数は、０．１Ｈｚから１００ＭＨｚまでの範囲であり、デューティ・サイクルは、０．１％から９５％までの範囲である、請求項１９２に記載の反応炉。
【請求項１９５】
前記反応炉の前記容積の実質的部分を占有しうる直列または並列に複数の電極を備える化合物電極を備える中空陰極を備える、請求項１９１に記載の反応炉。
【請求項１９６】
実質的電力レベルを発生するために大きな容積内で所望の電場が作り出されるように並列の複数の中空陰極を備える、請求項１９５に記載の反応炉。
【請求項１９７】
陽極、および共通陽極および直列に接続された複数の平行プレート電極からそれぞれ電気的に絶縁されている複数の中空陰極のグループの少なくとも１つを備える、請求項１９６に記載の反応炉。
【請求項１９８】
前記放電電圧は、約１０００から約５０，０００ボルトまでの範囲の少なくとも１つの電圧であり、前記電流は、約１μＡから約１Ａまでの範囲および約１ｍＡのうちの少なくとも１つである、請求項１９１に記載の反応炉。
【請求項１９９】
前記電力は、交流（ＡＣ）として印加される、請求項１９１に記載の反応炉。
【請求項２００】
前記周波数は、少なくとも約０．００１Ｈｚから１ＧＨｚまで、約６０Ｈｚから約１００ＭＨｚまで、および約１０から１００ＭＨｚまでの範囲内である、請求項１９９に記載の反応炉。
【請求項２０１】
１つまたは複数の電極が前記プラズマと直接接触している２つの電極を備える、請求項１９９に記載の反応炉。
【請求項２０２】
前記ピーク電圧は、少なくとも約１Ｖから１０ＭＶまで、約１０Ｖから１００ｋＶまで、および約１００Ｖから５００Ｖまでの範囲内である、請求項２０１に記載の反応炉。
【請求項２０３】
間欠的電源またはパルス電流を含み、前記オフセット電圧は、約０．５から約５００Ｖまでの範囲内であるか、約０．１Ｖ／ｃｍから約５０Ｖ／ｃｍまでの電場を発生するように設定されるか、約１Ｖ／ｃｍから約１０Ｖ／ｃｍまでの電場を発生するように設定されるかのうちの少なくとも１つであり、前記ピーク電圧は、約１Ｖから１０ＭＶ、約１０Ｖから１００ｋＶ、および約１００Ｖから５００Ｖの範囲内のうちの少なくとも１つであり、前記パルス周波数は、約１から約２００Ｈｚまでの範囲内であり、前記デューティ・サイクルは、約０．１％から約９５％および約１％から約５０％の範囲のうちの少なくとも１つである、請求項１９１に記載の反応炉。
【請求項２０４】
前記セルは、真空、または大気圧よりも高い圧力を含むことができる室を備える槽、分子状水素のプラズマ解離機能を備える原子状水素源、マイクロ波電力源、およびｍを整数とするｍ・２７．２±０．５ｅＶまたはｍを１よりも大きい整数とするｍ／２・２７．２±０．５ｅＶの実効エンタルピーを与えることができる触媒源を備えるマイクロ波プラズマ形成ガス・セルを備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項２０５】
前記マイクロ波電力源は、マイクロ波発生器、同調可能マイクロ波空洞、導波路、およびＲＦ透過窓である、請求項２０４に記載の反応炉。
【請求項２０６】
前記マイクロ波電力源は、マイクロ波発生器、同調可能マイクロ波空洞、導波路、およびアンテナである、請求項２０４に記載の反応炉。
【請求項２０７】
前記マイクロ波は、同調可能マイクロ波空洞により同調され、導波路により伝送され、前記ＲＦ透過窓を通じて前記槽に送出される、請求項２０４に記載の反応炉。
【請求項２０８】
前記マイクロ波は、同調可能マイクロ波空洞により同調され、導波路により伝送され、前記アンテナを通じて前記槽に送出される、請求項２０４に記載の反応炉。
【請求項２０９】
前記導波路は、前記セルの内側または外側のいずれかにある、請求項２０８に記載の反応炉。
【請求項２１０】
前記アンテナは、前記セルの内側または外側のいずれかにある、請求項２０８に記載の反応炉。
【請求項２１１】
前記マイクロ波発生器は、進行波管、クライストロン、マグネトロン、サイクロトロン共振メーザー、ジャイロトロン、および自由電子レーザーのグループのうちの少なくとも１つを備える、請求項２０４に記載の反応炉。
【請求項２１２】
前記マイクロ波窓は、アルミナまたは石英窓を含む、請求項２０５に記載の反応炉。
【請求項２１３】
前記槽は、マイクロ波共振器空洞である、請求項２０４に記載の反応炉。
【請求項２１４】
前記空洞は、Evenson、Beenakker、McCarrol、および円筒空洞のグループのうちの少なくとも１つである、請求項２０４に記載の反応炉。
【請求項２１５】
再入可能マイクロ波空洞である空洞および前記再入可能空洞内でプラズマを励起する前記マイクロ波電流源を備える槽を備える、請求項２０４に記載の反応炉。
【請求項２１６】
前記再入可能空洞は、Evenson型マイクロ波空洞である、請求項２１５に記載の反応炉。
【請求項２１７】
前記マイクロ波電力源の前記マイクロ波周波数は、分子状水素から原子状水素を効率よく形成するように選択される、請求項２０４に記載の反応炉。
【請求項２１８】
前記マイクロ波電力源の前記マイクロ波周波数は、触媒源から触媒として使用されるイオンを効率よく形成するように選択される、請求項２０４に記載の反応炉。
【請求項２１９】
前記触媒源および触媒は、ヘリウム、ネオン、およびアルゴン、Ｈｅ＋、Ｎｅ＋、およびＡｒ＋をそれぞれ含む、請求項２１８に記載の反応炉。
【請求項２２０】
前記マイクロ波電力源の前記マイクロ波周波数は、１ＭＨｚから１００ＧＨｚまでの範囲内である、請求項２０４に記載の反応炉。
【請求項２２１】
前記マイクロ波電力源の前記マイクロ波周波数は、５０ＭＨｚから１０ＧＨｚまでの範囲内である、請求項２０４に記載の反応炉。
【請求項２２２】
前記マイクロ波電力源の前記マイクロ波周波数は、７５ＭＨｚ±５０ＭＨｚの範囲内である、請求項２０４に記載の反応炉。
【請求項２２３】
前記マイクロ波電力源の前記マイクロ波周波数は、２．４ＧＨｚ±１ＧＨｚの範囲内である、請求項２０４に記載の反応炉。
【請求項２２４】
前記触媒は、原子状水素であり、前記水素マイクロ波プラズマの前記水素圧力は、約１ミリトールから約１００ａｔｍまで、約１００ミリトールから約１ａｔｍまで、および約１００ミリトールから約１０トールまでの範囲のうちの少なくとも１つの範囲内であり、前記マイクロ波電力密度は、槽容積１ｃｍ３当たり約０．０１Ｗから約１００Ｗの範囲のうちの少なくとも１つの範囲内であり、前記水素流量比は、槽容積１ｃｍ３当たり約０〜１標準リットル毎分および槽容積１ｃｍ３当たり約０．００１〜１０ｓｃｃｍの範囲のうちの少なくとも１つの範囲内である、請求項２０４に記載の反応炉。
【請求項２２５】
前記プラズマ電力源の前記電力密度は、槽容積１ｃｍ３当たり０．０１Ｗから１００Ｗである、請求項２０４に記載の反応炉。
【請求項２２６】
前記セルは、マイクロ波共振器空洞である、請求項２０４に記載の反応炉。
【請求項２２７】
前記マイクロ波源は、触媒源をイオン化し前記触媒を形成するのに十分なマイクロ波電力密度を前記セルに供給する、請求項２０４に記載の反応炉。
【請求項２２８】
前記触媒源は、それぞれＨｅ＋、Ｎｅ＋、およびＡｒ＋などの触媒を形成するためにヘリウム、ネオン、およびアルゴンのうちの少なくとも１つを含む、請求項２２７に記載の反応炉。
【請求項２２９】
前記マイクロ波電源は、非熱的プラズマを形成する、請求項２０４に記載の反応炉。
【請求項２３０】
前記マイクロ波電源またはアプリケータは、アンテナ、導波路、または空洞である、請求項２２９に記載の反応炉。
【請求項２３１】
前記マイクロ波電源は、非熱的プラズマを形成する、請求項２２７に記載の反応炉。
【請求項２３２】
前記マイクロ波電源またはアプリケータは、アンテナ、導波路、または空洞である、請求項２３１に記載の反応炉。
【請求項２３３】
前記触媒源に対応する前記種は、熱平衡にある温度よりも高い温度を有する、請求項２３２に記載の反応炉。
【請求項２３４】
前記触媒源は、ヘリウム、ネオン、またはアルゴン原子のグループから選択された少なくとも１つを含む、請求項２３３に記載の反応炉。
【請求項２３５】
前記触媒源のイオン化された状態などの高エネルギー状態は、水素の励起状態が支配的である対応する熱プラズマと比較して水素の状態に対し支配的である、請求項２３４に記載の反応炉。
【請求項２３６】
複数のマイクロ波電力源を備える、請求項２０４に記載の反応炉。
【請求項２３７】
前記複数のマイクロ波源は、同時に使用される、請求項２３６に記載の反応炉。
【請求項２３８】
前記複数のマイクロ波源は、Evenson型空洞である、請求項２４７に記載の反応炉。
【請求項２３９】
前記反応炉は、並列に動作する複数のEvenson型空洞により維持される非熱的プラズマを形成する、請求項２０４に記載の反応炉。
【請求項２４０】
円筒型であり、Evenson型空洞が縦軸にそって並べられた石英セルを備える、請求項２３９に記載の反応炉。
【請求項２４１】
前記交流電力の前記周波数は、約１００ＭＨｚから１００ＧＨｚまで、約１００ＭＨｚから１０ＧＨｚまで、および約１ＧＨｚから１０ＧＨｚまで、または約２．４ＧＨｚ±１ＧＨｚの範囲内の少なくとも１つであり、前記パルス周波数は、約０．１Ｈｚから約１００ＭＨｚまで、約１０から約１０，０００Ｈｚまで、および約１００から約１０００Ｈｚまでの範囲内の少なくとも１つであり、該デューティ・サイクルは、約０．００１％から約９５％まで、および約１０％の範囲内の少なくとも１つであり、前記プラズマ内に送り込まれる前記パルスの前記ピーク電力密度は、約１Ｗ／ｃｍ３から１ＧＷ／ｃｍ３まで、約１０Ｗ／ｃｍ３から１０ＭＷ／ｃｍ３まで、および約１００Ｗ／ｃｍ３から１０ｋＷ／ｃｍ３までの範囲内の少なくとも１つであり、前記プラズマ内に送り込まれる平均電力密度は、約０．００１Ｗ／ｃｍ３から１ｋＷ／ｃｍ３まで、約０．１Ｗ／ｃｍ３から１００Ｗ／ｃｍ３まで、および約１Ｗ／ｃｍ３から１０Ｗ／ｃｍ３までの範囲の少なくとも１つである、請求項２０４に記載の反応炉。
【請求項２４２】
前記マイクロ波源は、進行波管、クライストロン、マグネトロン、サイクロトロン共振メーザー、ジャイロトロン、および自由電子レーザーのグループのうちの少なくとも１つを備える、請求項２４１に記載の反応炉。
【請求項２４３】
前記電力は、増幅器により増幅される、請求項２４１に記載の反応炉。
【請求項２４４】
前記パルスのマイクロ波電源は、マグネトロンへのパルスの高電圧または電子銃などの電子源から電子のパルスにより供給することができるパルス・マグネトロン電流を使用するマグネトロンの少なくとも１つを備える、請求項２４１に記載の反応炉。
【請求項２４５】
槽、分子状水素のＲＦプラズマ解離からの原子状水素源、ＲＦ電力源、およびｍを整数とするｍ・２７．２±０．５ｅＶまたはｍを１よりも大きい整数とするｍ／２・２７．２±０．５ｅＶの実効エンタルピーを与えることができる触媒を備えるＲＦプラズマ形成ガス・セルを備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項２４６】
前記ＲＦ電力は、前記セルに容量または誘導結合される、請求項２４５に記載の反応炉。
【請求項２４７】
さらに、２つの電極を備える、請求項２４５に記載の反応炉。
【請求項２４８】
同軸中心導体により電力を供給される電極に接続された同軸ケーブルを備える、請求項２４５に記載の反応炉。
【請求項２４９】
前記セルの周りに巻かれた外部ソース・コイルに接続された同軸中心導体を備える、請求項２４５に記載の反応炉。
【請求項２５０】
前記セルの周りに巻かれた外部ソース・コイルに接続された前記同軸中心導体は、グラウンドに接続せずに終端する、請求項２４９に記載の反応炉。
【請求項２５１】
前記セルの周りに巻かれた外部ソース・コイルに接続された前記同軸中心導体は、グラウンドに接続される、請求項２４９に記載の反応炉。
【請求項２５２】
２つの電極を備え、前記複数の電極は平行なプレートである、請求項２５１に記載の反応炉。
【請求項２５３】
前記平行プレート電極の前記一方は電力を供給され、他方はグラウンドに接続される、請求項２５２に記載の反応炉。
【請求項２５４】
前記セルは、気体電子工学会議（ＧＥＣ）基準セルまたはその修正形態を含む請求項２４７に記載の反応炉。
【請求項２５５】
前記ＲＦ電力は、１３．５６ＭＨｚである請求項２４５に記載の反応炉。
【請求項２５６】
前記外部コイルを巻かれている前記セルの少なくとも１つの壁は、前記ＲＦ励起に対し少なくとも部分的に透過的である、請求項２４９に記載の反応炉。
【請求項２５７】
前記ＲＦ周波数は、約１００Ｈｚから約１００ＧＨｚまでの範囲内であるのが好ましい、請求項２４５に記載の反応炉。
【請求項２５８】
前記ＲＦ周波数は、約１ｋＨｚから約１００ＭＨｚまでの範囲内であるのが好ましい、請求項２４５に記載の反応炉。
【請求項２５９】
前記ＲＦ周波数は、約１３．５６ＭＨｚ±５０ＭＨｚまたは約２．４ＧＨｚ±１ＧＨｚの範囲内であるのが好ましい、請求項２４５に記載の反応炉。
【請求項２６０】
槽、分子状水素のＲＦプラズマ解離を含む原子状水素源、ＲＦ電力源、およびｍを整数とするｍ・２７．２±０．５ｅＶまたはｍを１よりも大きい整数とするｍ／２・２７．２±０．５ｅＶの実効エンタルピーを与えることができる触媒を備える誘導結合トロイダル・プラズマ・セルを備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項２６１】
米国特許第6,150,628号記載のアステック・コーポレーションのアストロン・システムを備える、請求項２６０に記載の反応炉。
【請求項２６２】
変圧器回路の一次側を含む、請求項２６０に記載の反応炉。
【請求項２６３】
高周波電源により駆動される変圧器回路の一次側を含む、請求項２６０に記載の反応炉。
【請求項２６４】
変圧器回路の一次側を備え、前記プラズマは、前記変圧器回路の二次側として動作する閉ループである、請求項２６０に記載の反応炉。
【請求項２６５】
前記ＲＦ周波数は、約１００Ｈｚから約１００ＧＨｚまでの範囲内である、請求項２６０に記載の反応炉。
【請求項２６６】
前記ＲＦ周波数は、約１ｋＨｚから約１００ＭＨｚまでの範囲内である、請求項２６０に記載の反応炉。
【請求項２６７】
前記ＲＦ周波数は、約１３．５６ＭＨｚ±５０ＭＨｚまたは約２．４ＧＨｚ±１ＧＨｚの範囲内である、請求項２６０に記載の反応炉。
【請求項２６８】
前記ＲＦ電力の前記周波数は、約１００Ｈｚから約１００ＭＨｚまで、約１ｋＨｚから約５０ＭＨｚまで、および約１３．５６ＭＨｚ±５０ＭＨｚの範囲内の少なくとも１つであり、前記パルス周波数は、約０．１Ｈｚから約１００ＭＨｚまで、約１０Ｈｚから約１０ＭＨｚまで、および約１００Ｈｚから約１ＭＨｚまでの範囲の少なくとも１つであり、前記デューティ・サイクルは、約０．００１％から約９５％まで、および約０．１％から約１０％までの範囲内の少なくとも１つであり、前記プラズマ内に送り込まれる前記パルスの前記ピーク電力密度は、約１Ｗ／ｃｍ３から１ＧＷ／ｃｍ３まで、約１０Ｗ／ｃｍ３から１０ＭＷ／ｃｍ３まで、および約１００Ｗ／ｃｍ３から１０ｋＷ／ｃｍ３までの範囲内の少なくとも１つであり、前記プラズマ内に送り込まれる前記平均電力密度は、約０．００１Ｗ／ｃｍ３から１ｋＷ／ｃｍ３まで、約０．１Ｗ／ｃｍ３から１００Ｗ／ｃｍ３まで、および約１Ｗ／ｃｍ３から１０Ｗ／ｃｍ３までの範囲の少なくとも１つである、請求項２４５に記載の反応炉。
【請求項２６９】
前記セルは、槽を含むプラズマ形成電解セル、陰極、陽極、電解液、高電圧電解用電源、およびｍを整数とするｍ・２７．２±０．５ｅＶまたはｍを１よりも大きい整数とするｍ／２・２７．２±０．５ｅＶの実効エンタルピーを与えることができる触媒を備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項２７０】
前記電圧は、１０〜５０ｋＶの範囲内であり、前記電流密度は、１から１００Ａ／ｃｍ２までの範囲内である、請求項２６９に記載の反応炉。
【請求項２７１】
前記陰極は、タングステンを含む、請求項２６９に記載の反応炉。
【請求項２７２】
前記陽極は、白金を含む、請求項２６９に記載の反応炉。
【請求項２７３】
前記触媒は、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｋｒ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｃｓ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｐｂ、Ｐｔ、Ｈｅ＋、Ｎａ＋、Ｒｂ＋、Ｓｒ＋、Ｆｅ３＋、Ｍｏ２＋、Ｍｏ４＋、Ｋ＋／Ｋ＋、およびＩｎ３＋のグループから選択された少なくとも１つを含む、請求項２６９に記載の反応炉。
【請求項２７４】
前記触媒は、触媒源から形成される、請求項２６９に記載の反応炉。
【請求項２７５】
前記触媒源は、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｋｒ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｃｓ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｐｂ、Ｐｔ、Ｈｅ＋、Ｎａ＋、Ｒｂ＋、Ｓｒ＋、Ｆｅ３＋、Ｍｏ２＋、Ｍｏ４＋、Ｉｎ３＋、およびＫ＋／Ｋ＋のグループから選択された少なくとも１つを含む、請求項２７４に記載の反応炉。
【請求項２７６】
前記プラズマ電解放電電圧は、約１０００から約５０，０００ボルトの範囲内であり、前記電解液内に流れる前記電流は、約１μＡ／ｃｍ３から約１Ａ／ｃｍ３まで、および約１ｍＡ／ｃｍ３の範囲内の少なくとも１つであり、前記オフセット電圧は、約０．００１から約１．４Ｖまでの範囲内などの電解作用を引き起こす電圧以下であり、前記ピーク電圧は、約１Ｖから１０ＭＶまで、約２Ｖから１００ｋＶまで、および約２Ｖから１ｋＶまでの範囲内の少なくとも１つであり、前記パルス周波数は、約０．１Ｈｚから約１００ＭＨｚまで、および約１から約２００Ｈｚまでの範囲内の少なくとも１つであり、前記デューティ・サイクルは、約０．１％から約９５％まで、および約１％から約５０％までの範囲内のうちの少なくとも１つである、請求項２７５に記載の反応炉。
【請求項２７７】
前記セルは、槽を含む高周波（ＲＦ）バリア電極放電セル、分子状水素のＲＦプラズマ解離からの原子状水素源、ＲＦ電力源、陰極、陽極、およびｍを整数とするｍ・２７．２±０．５ｅＶまたはｍを１よりも大きい整数とするｍ／２・２７．２±０．５ｅＶの実効エンタルピーを与えることができる触媒を備える、請求項１に記載の反応炉。
【請求項２７８】
前記陰極および前記陽極のうちの少なくとも１つは、誘電体バリアにより遮蔽されている、請求項２７７に記載の反応炉。
【請求項２７９】
ガラス、石英、アルミナ、およびセラミックのグループのうちの少なくとも１つを含む、請求項２７８に記載の誘電体バリア。
【請求項２８０】
前記ＲＦ電力は、前記セルに容量結合できる、請求項２７７に記載の反応炉。
【請求項２８１】
前記電極は、前記セルの外部にある、請求項２７７に記載の反応炉。
【請求項２８２】
誘電体層は、前記セル壁から電極を分離する、請求項２７７に記載の反応炉。
【請求項２８３】
前記高駆動電圧はＡＣでよく、また高周波でもよい、請求項２７７に記載の反応炉。
【請求項２８４】
前記ＲＦ電力源は、ＲＦを供給することができる高電圧電源を含む駆動回路およびインピーダンス整合回路を備える、請求項２７７に記載の反応炉。
【請求項２８５】
前記周波数は、１００Ｈｚから１０ＧＨｚまでの範囲内である、請求項２７７に記載の反応炉。
【請求項２８６】
前記周波数は、１ｋＨｚから１ＭＨｚまでの範囲内である、請求項２７７に記載の反応炉。
【請求項２８７】
前記周波数は、５〜１０ｋＨｚまでの範囲内である、請求項２７７に記載の反応炉。
【請求項２８８】
前記電圧は、１００Ｖ〜１ＭＶまでの範囲内である、請求項２７７に記載の反応炉。
【請求項２８９】
前記電圧は、１ｋＶ〜１００ｋＶまでの範囲内である、請求項２７７に記載の反応炉。
【請求項２９０】
前記電圧は、５から１０ｋＶまでの範囲内である、請求項２７７に記載の反応炉。
【請求項２９１】
前記周波数は、約１００Ｈｚから約１０ＧＨｚまで、約１ＭＨｚ、および約５〜１０ｋＨｚの範囲内の少なくとも１つであり、前記電圧は、約１００Ｖから約１ＭＶまで、約１ｋＶから約１００ｋＶまで、および約５から約１０ｋＶまでの範囲内の少なくとも１つである、請求項２７７に記載の反応炉。
【請求項２９２】
前記プラズマ・ガスは、それぞれ触媒源Ｈｅ＋、Ｎｅ＋、およびＡｒ＋に対応するヘリウム、ネオン、およびアルゴンのうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の反応炉。
【請求項２９３】
水素は、前記プラズマ・セル内に、別々に、または触媒源として使用されるガスなどの他のプラズマ・ガスとの混合気として、流れ込む、請求項１に記載の反応炉。
【請求項２９４】
水素、アルゴン、ヘリウム、アルゴン水素混合気、ヘリウム水素混合気のグループから選択された少なくとも１つのガスなどの前記触媒ガスまたは水素触媒ガス混合気の前記流量比は、槽容積の１ｃｍ３当たり約０．０００００００１〜１標準リットル毎分、および槽容積の１ｃｍ３当たり約０．００１〜１０ｓｃｃｍの範囲内の少なくとも１つである、請求項２９３に記載の反応炉。
【請求項２９５】
ヘリウム、ネオン、またはアルゴン水素混合気内の触媒ガス源のパーセンテージは、約９９．９９から約．０１％まで、約９９から約１％まで、約９９から約９５％までの範囲内のうちの少なくとも１つである、請求項２９４に記載の反応炉。
【請求項２９６】
電力および低エネルギー水素種および化合物を生成する方法であって、
槽、原子状水素源、パルスのまたは間欠的電力源、およびｍを整数とするｍ・２７．２±０．５ｅＶまたはｍを１よりも大きい整数とするｍ／２・２７．２±０．５ｅＶの実効エンタルピーを与えることができる触媒を提供する工程と、
前記電源を備える前記槽内でプラズマを形成する工程と、
前記プラズマ内で原子状水素を形成する工程と、
前記触媒を前記原子状水素と反応させて、低エネルギー水素種および化合物を形成する工程とを含む方法。
【請求項２９７】
さらに触媒源であるプラズマ・ガスを前記槽内に流し込む工程を含む、請求項２９６に記載の電力および低エネルギー水素種および化合物を発生する方法。
【請求項２９８】
さらに気体触媒の量を制御することにより前記電力を制御することを含む、請求項２９７に記載の電力および低エネルギー水素種および化合物を発生する方法。
【請求項２９９】
気体触媒の前記量は、前記プラズマ・ガス流量比を制御することにより制御される、請求項２９８に記載の電力および低エネルギー水素種および化合物を発生する方法。
【請求項３００】
前記電力は、水素の量を制御することにより制御される、請求項２９７に記載の電力および低エネルギー水素種および化合物を発生する方法。
【請求項３０１】
前記電力は、前記水素源からの水素の流量を制御することにより制御される、請求項３００に記載の電力および低エネルギー水素種および化合物を発生する方法。
【請求項３０２】
前記電力は、水素およびプラズマ・ガスの流量および混合気内の水素対プラズマ・ガス比を制御することにより制御される、請求項３００に記載の電力および低エネルギー水素種および化合物を発生する方法。
【請求項３０３】
前記触媒源は、それぞれ触媒Ｈｅ＋、Ｎｅ＋、およびＡｒ＋を供給するヘリウム、ネオン、またはアルゴンのグループから選択された少なくとも１つの触媒である、請求項２９７に記載の電力および低エネルギー水素種および化合物を発生する方法。
【請求項３０４】
前記電力は、前記水素流量比、プラズマ・ガス流量比、および水素プラズマ・ガス流量比を、流量調整弁、水素プラズマ・ガス混合器、流量比制御装置、および弁のグループの少なくとも１つにより制御することにより制御される、請求項３０２に記載の電力および低エネルギー水素種および化合物を発生する方法。
【請求項３０５】
前記電力は、前記入力電力源により供給される前記電力により前記プラズマの温度を制御することにより制御される、請求項２９６に記載の電力および低エネルギー水素種および化合物を発生する方法。
【請求項３０６】
さらに触媒貯蔵容器から触媒源を供給する工程を含む、請求項２９６に記載の電力および低エネルギー水素種および化合物を発生する方法。
【請求項３０７】
触媒貯蔵容器から触媒源を供給する工程は、さらに、触媒貯蔵容器からの前記触媒の前記温度を制御してその蒸気圧を制御する工程を含む、請求項３０６に記載の電力および低エネルギー水素種および化合物を発生する方法。
【請求項３０８】
さらに触媒ボートから触媒源を供給する工程を含む、請求項２９６に記載の電力および低エネルギー水素種および化合物を発生する方法。
【請求項３０９】
さらに触媒ボートからの前記触媒の前記温度を制御しその蒸気圧を制御する工程を含む、請求項３０８に記載の電力および低エネルギー水素種および化合物を発生する方法。
【請求項３１０】
入力電力は、間欠的電源またはパルスの電源を使用することにより低減される、請求項２９６に記載の電力および低エネルギー水素種および化合物を発生する方法。
【請求項３１１】
前記間欠的電源またはパルスの電源は、オフセットＤＣ、オーディオ、ＲＦ、またはマイクロ波電圧または電場および磁場により前記場が所望の強度に設定される期間を規定する、請求項３１０に記載の電力および低エネルギー水素種および化合物を発生する方法。
【請求項３１２】
前記場は、放電を維持するために必要な値よりも低いオフセットＤＣ、オーディオ、ＲＦ、またはマイクロ波電圧または電場および磁場により期間内に所望の強度に設定される、請求項３１１に記載の電力および低エネルギー水素種および化合物を発生する方法。
【請求項３１３】
低い場または非放電の期間の前記所望の場の強さは、前記触媒と前記原子状水素との間の前記エネルギーの一致を最適化する、請求項３１１に記載の電力および低エネルギー水素種および化合物を発生する方法。
【請求項３１４】
前記間欠的電源またはパルスの電源は、さらに、前記パワー・バランスを最適化するように前記パルス周波数およびデューティ・サイクルを調整する手段を備える、請求項３１０に記載の電力および低エネルギー水素種および化合物を発生する方法。
【請求項３１５】
前記パルス周波数およびデューティ・サイクルは、前記反応速度対前記入力電力を最適化することにより前記パワー・バランスを最適化するように調整される、請求項３１４に記載の電力および低エネルギー水素種および化合物を発生する方法。
【請求項３１６】
前記パルス周波数およびデューティ・サイクルは、濃度が前記パルス周波数、デューティ・サイクル、およびプラズマ崩壊速度に依存する前記低い場または非放電の期間内の前記放電崩壊により発生する触媒および原子状水素の量を制御することにより前記反応速度対前記入力電力を最適化することにより前記パワー・バランスを最適化するように調整される、請求項３１５に記載の電力および低エネルギー水素種および化合物を発生する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれている、2004年4月15日出願の米国出願第60/462,705号の優先権を主張するものである。
（Ｉ．序論）
（１．発明の分野）
本発明は、原子状水素の触媒作用による発電、プラズマ発生、発光、および新しい水素化合物の生成のための反応炉に関する。パワー・バランス（power balance）は、水素触媒反応からの出力電力を最大化しつつ、電力密度、パルス周波数、デューティ・サイクル、ならびにピークおよびオフセット電場などの、プラズマを起動または少なくとも部分的に維持するための入力電力のパラメータを制御して入力電力を最小化することにより最適化される。
【背景技術】
【０００２】
（２．発明の背景）
（２．１  ハイドリノ）
水素原子の結合エネルギーは、式
結合エネルギー＝１３．６ｅＶ／（１／ｐ）２
により与えられ、ここで、ｐは、１より大きな整数であり、２から１３７であるのが好ましく、このことが開示されている文献は、R. Mills、「古典量子力学の統一論、2000年1月版、BlackLight Power, Inc.、Cranbury、New Jersey、(「'00 Mills GUT」)、BlackLight Power, Inc.、493 Old Trenton Road、Cranbury、NJ、08512提供」、R. Mills、「古典量子力学の統一論、2001年9月版、BlackLight Power, Inc.、Cranbury、New Jersey、Amazon.com(「'01 Mills GUT」)配信、BlackLight Power, Inc.、493 Old Trenton Road、Cranbury、NJ、08512提供」、R. Mills、「古典量子力学の統一論、2004年1月版、BlackLight Power, Inc.、Cranbury、New Jersey、(「'04 Mills GUT」)、BlackLight Power, Inc.、493 Old Trenton Road、Cranbury、NJ、08512提供（www.blacklightpower.comに投稿）」、R. L. Mills、Y. Lu、M. Nansteel、J. He、A. Voigt, B. Dhandapani、「有望な新エネルギー源としてのエネルギー触媒水素プラズマ反応、Division of Fuel Chemistry、Session:Chemistry of Solid, Liquid, and Gaseous Fuels、227th American Chemical Society National Meeting、2004年3月28日〜4月1日、Anaheim、CA」、R. Mills、B. Dhandapani、J. He、「ヘリウム・プラズマ反応からの高安定非晶質水素化ケイ素、Materials Science and Engineering:B、提出」、R. L. Mills、Y. Lu、B. Dhandapani、「H2(1/2)のスペクトル同定、提出」、R. L. Mills、Y. Lu、J. He、M. Nansteel、P. Ray、X. Chen、A. Voigt、B. Dhandapani、「水素の新しい状態のスペクトル同定、Applied Spectroscopy、提出」、R. Mills、P. Ray、B. Dhandapani、「過剰高温水素原子源としてのRFプラズマにおける原子状水素とアルゴンIIまたはヘリウムIIの間の移行反応の証拠、Contributions to Plasma Physics、提出」、J. Phillips、C. K. Chen、R. Mills、「水素種と酸素種との間の触媒反応によるRFプラズマ内での高温水素原子の発生の証拠、Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy、提出」、R. L. Mills、P. Ray、B. Dhandapani、「水蒸気容量結合RF放電プラズマのバルマーα線の過剰広がり、IEEE Transactions on Plasma Science、提出」、R. L. Mills、「化学結合の性質の再考と代替えマクスウェル法、Physics Essays、提出」、R. L. Mills、P. Ray、M. Nansteel、J. He、X. Chen、A. Voigt、B. Dhandapani、「エネルギー触媒水素プラズマ反応は水素の新しい状態を形成する、Doklady Chemistry、提出」、R. L. Mills、P. Ray、M. Nansteel、J. He、X. Chen、A. Voigt、B. Dhandapani、Luca Gamberale、「有望な新しいエネルギー源としてのエネルギー触媒水素プラズマ反応、Central European Journal of Physics、提出」、R. Mills、P. Ray、「原子状水素の新しいエネルギー・プラズマおよびいくつかのグループI触媒に基づく新しいH Iレーザー媒質、J. Plasma Physics、提出」、R. L. Mills、P. Ray、M. Nansteel、J. He、X. Chen、A. Voigt、B. Dhandapani、「有望な新しいエネルギー源としてのエネルギー触媒水素プラズマ反応の特徴、Am. Chem. Soc. Div. Fuel Chem. Prepr.、第48巻、No.2、2003年」、R. Mills、P. C. Ray、M. Nansteel、W. Good、P. Jansson、B. Dhandapani、J. He、「いくつかのグループI触媒を使用して生成された水素プラズマは静止反転ライマン分布、および低エネルギー状態水素化物の自由-自由および結合-自由放射を示す、Fizika A、提出」、R. Mills、J. Sankar、A. Voigt、J. He、P. Ray、B. Dhandapani、「ダイヤモンド皮膜の低電力CVD合成における原子状水素密度およびエネルギーの役割、Thin Solid Films、提出」、R. Mills、B. Dhandapani、M. Nansteel、J. He、P. Ray、「触媒プラズマ反応から分離された液体窒素凝縮可能分子状水素ガス、J. Phys. Chem. B、提出」、R. L. Mills、P. Ray、J. He、B. Dhandapani、M. Nansteel、「分数主量子エネルギー準位原子状および分子状水素と一致したヘリウム水素エベンソン型マイクロ波空洞プラズマからの新しいスペクトル系列、European Journal of Physics、提出」、R. L. Mills, P. Ray, R. M. Mayo、「強励起反転バルマーおよびライマン分布、New Journal of Physics、提出」、R. L. Mills、P. Ray、J. Dong、M. Nansteel、R. M. Mayo、B. Dhandapani、X. Chen、「ヘリウム水素プラズマ源のバルマーα線の広がりとパワー・バランスの比較、Braz. J. Phys.、提出」、R. Mills、P. Ray、M. Nansteel、R. M. Mayo、「CW HI レーザーの静止反転バルマーおよびライマン分布の水プラズマ源の比較、J. Appl. Spectroscopy、準備中」、R. Mills、J. Sankar、A. Voigt、J. He、P. Ray、B. Dhandapani、「エネルギー・アルゴン水素プラズマおよびメタンのMPCVDからのダイヤモンド被膜の合成と特徴、J. of Materials Research、提出」、R. Mills、P. Ray、B. Dhandapani、W. Good、P. Jansson、M. Nansteel、J. He、A. Voigt、「いくつかの触媒での原子状水素の発熱反応により形成される分数量子エネルギー状態における新しい水素化物イオンの分光測定およびNMR同定法、European Physical Journal-Applied Physics、近刊」、R. L. Mills、「量子力学による水素原子の安定性についてのファインマンの主張の誤り、Fondation Louis de Broglie、提出」、R. Mills、J. He、B. Dhandapani、P. Ray、「触媒と分数リュードベリ状態水素分子イオンの振動スペクトル放射のマイクロ波プラズマ源の比較、Canadian Journal of Physics、提出」、R. L. Mills、P. Ray、X. Chen、B. Dhandapani、「分数主量子エネルギー準位分子状水素の振動スペクトル放射、J. of the Physical Society of Japan、提出」、J. Phillips、R. L. Mills、X. Chen、「「共鳴伝達」プラズマにおける異常高温の水槽熱量測定研究、Journal of Applied Physics、近刊」、R. L. Mills、P. Ray、B. Dhandapani、X. Chen、「触媒と分数主量子エネルギー準位原子状および分子状水素のスペクトル放射のマイクロ波プラズマ源の比較、Journal of Applied Spectroscopy、提出」、R. L. Mills、B. Dhandapani、M. Nansteel、J. He、P. Ray、「新しい液体窒素凝縮可能分子状水素ガス、Acta Physica Polonica A、提出」、R. L. Mills、P. C. Ray、R. M. Mayo、M. Nansteel、B. Dhandapani、J. Phillips、「低圧マイクロ波生成水プラズマにおける固有の線の広がりおよび反転の分光測定研究、J. Plasma Physics、提出」、R. L. Mills、P. Ray、B. Dhandapani、J. He、「エネルギー・ヘリウム水素プラズマ反応、AIAA Journal、提出」、R. L. Mills、M. Nansteel、P. C. Ray、「ストロンチウムおよびアルゴン・イオンでの共鳴エネルギー伝達による明水素光およびパワー源、Vacuum、提出」、R. L. Mills、P. Ray、B. Dhandapani、J. Dong、X. Chen、「分数リュードベリ状態への原子状水素のヘリウム・プラズマ触媒作用に基づく電源、Contributions to Plasma Physics、提出」、R. Mills、J. He、A. Echezuria、B. Dhandapani、P. Ray、「触媒と分数リュードベリ状態水素分子イオンの振動スペクトル放射のプラズマ源の比較、European Journal of Physics D、提出」、R. L. Mills、J. Sankar、A. Voigt、J. He、B. Dhandapani、「ダイヤモンド被膜のヘリウム水素メタン・プラズマCVD合成の際の原子状水素エネルギーおよび密度および炭素種の分光分析的特徴、Chemistry of Materials、第15巻、2003年、1313〜1321頁」、R. Mills、P. Ray、R. M. Mayo、「CW HI水プラズマ・レーザーの静止反転バルマーおよびライマン分布、IEEE Transactions on Plasma Science、提出」、R. L. Mills、P. Ray、「ヘリウム水素プラズマの極紫外���分光測定、J. Phys. D, Applied Physics、第36巻、2003年、1535〜1542頁」、R. L. Mills、P. Ray、「水プラズマ・レーザーの分光測定的証拠、Europhysics Letters、提出」、R. Mills、P. Ray、「水プラズマ内の強励起バルマーおよびライマン分布の分光測定的証拠、J. of Applied Physics、提出」、R. L. Mills、J. Sankar、A. Voigt、J. He、B. Dhandapani、「シリコン基板上のダイヤモンド被膜の低電力MPCVD、Journal of Vacuum Science & Technology A、提出」、R. L. Mills、X. Chen、P. Ray、J. He、B. Dhandapani、「水槽熱量測定により測定された原子状水素の触媒反応に基づくプラズマ電源、Thermochimica Acta、第406巻/1〜2、35〜53頁」、R. L. Mills、A. Voigt、B. Dhandapani、J. He、「リチウム・クロロ水素化物の合成および分光同定、Materials Characterization、提出」、R. L. Mills、B. Dhandapani、J. He、「高安定非晶質水素化ケイ素、Solar Energy Materials & Solar Cells、第80巻、No.1、1〜20頁」、R. L. Mills、J. Sankar、P. Ray、A. Voigt、J. He、B. Dhandapani、「固体炭素からのHDLC膜の合成、Journal of Materials Science、近刊」、R. Mills、P. Ray、R. M. Mayo、「水素水プラズマ・レーザーの電位、Applied Physics Letters、第82巻、No.11、2003年、1679〜1681頁」、R. L. Mills、「古典量子力学、Physics Essays、近刊」、R. L. Mills、P. Ray、「原子状水素といくつかのグループI触媒の触媒反応により形成される低エネルギー状態水素化物イオンの静止反転ライマン分布および自由-自由および結合-自由放射の分光測定特徴、Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer、No.39、sciencedirect.com、2003年4月17日」、R. M. Mayo、R. Mills、「微小分布電力用途のためのプラズマ熱出力から電気への直接プラズマ力学的変換、40th Annual Power Sources Conference、Cherry Hill、NJ、2002年6月10〜13日、1〜4頁」、R. Mills、P. Ray、R. M. Mayo、「CW HIレーザーの化学的発生静止反転ライマン分布、European J of Phys. D、提出」、R. L. Mills、P. 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Kneizys、「Fusion Technol.」、第20巻、65 (1991)、先行する米国仮特許出願である、2002年1月2日に出願した第60/343,585号、2002年2月1日に出願した第60/352,880号、2002年3月5日に出願した第60/361,337号、2002年3月19日に出願した第60/365,176号、2002年3月27日に出願した第60/367,476号、2002年5月1日に出願した第60/376,546号、2002年5月17日に出願した第60/380,846号、および2002年6月6日に出願した第60/385,892号、1998年8月3日に出願した第60/095,149号、1998年9月24日に出願した第60/101,651号、1998年10月26日に出願した第60/105,752号、1998年12月24日に出願した第60/113,713号、1999年3月11日に出願した第60/123,835号、1999年4月22日に出願した第60/130,491号、1999年6月29日に出願した第60/141,036号、1997年7月22日に出願した第60/053378号、1997年12月29日に出願した第60/068913号、1998年6月22日に出願した第60/090239号、1997年7月22日に出願した第60/053,307号、1997年12月29日に出願した第60/068918号、1998年4月3日に出願した第60/080,725号、1997年10月29日に出願した第60/063,451号、1998年2月9日に出願した第60/074,006号、1998年4月3日に出願した第60/080,647号、先行するPCT出願において、PCT/US02/35872、PCT/US02/06945、PCT/US02/06955、PCT/US01/09055、PCT/US01/25954、PCT/US00/20820、PCT/US00/20819、PCT/US00/09055、PCT/US99/17171、PCT/US99/17129、PCT/US 98/22822、PCT/US98/14029、PCT/US96/07949、PCT/US94/02219、PCT/US91/08496、PCT/US90/01998、およびPCT/US89/05037、先行する米国特許出願である、2002年11月27日に出願した第10/319,460号、2001年3月22日に出願した第09/813,792号、2000年10月4日に出願した第09/678,730号、2000年2月25日に出願した第09/513,768号、2000年2月9日に出願した第09/501,621号、2000年2月9日に出願した第09/501,622号、1999年7月29日に出願した第09/362,693号、1999年1月6日に出願した第09/225,687号、1998年1月20日に出願した第09/009,294号、1998年7月7日に出願した第09/111,160号、1998年7月7日に出願した第09/111,170号、1998年7月7日に出願した第09/111,016号、1998年7月7日に出願した第09/111,003号、1998年7月7日に出願した第09/110,694号、1998年7月7日に出願した第09/110,717号、1998年1月20日に出願した第09/009,455号、1998年7月7日に出願した第09/110,678号、1998年10月28日に出願した第09/181,180号、1998年1月20日に出願した第09/008,947号、1998年1月20日に出願した第09/009,837号、1997年3月27日に出願した第08/822,170号、1996年1月26日に出願した第08/592,712号、1995年6月6日に出願した第08/467,051号、1995年4月3日に出願した第08/416,040号、1995年6月6日に出願した第08/467,911号、1993年8月16日に出願した第08/107,357号、1993年6月11日に出願した第08/075,102号、1990年12月12日に出願した第07/626,496号、1989年4月28日に出願した第07/345,628号、1989年4月21日に出願した第07/341,733号、および米国特許第6,024,935号であり、その開示全体は、すべて参照により本明細書に組み込まれる（これ以降、「Millsの先行する出願」と呼ぶ）。
【０００３】
イオン化エネルギーとしても知られている、原子、イオン、または分子の結合エネルギーは、原子、イオン、または分子から電子を１個取り除くために必要なエネルギーである。これ以降、式（１）で与えられる結合エネルギーを持つ水素原子を、ハイドリノ（hydrino）原子またはハイドリノと呼ぶ。ａＨを通常の水素原子の半径、ｐを整数として、半径ａＨ／ｐのハイドリノに対する指定は、Ｈ［ａＨ／ｐ］である。これ以降、半径ａＨの水素原子は、「通常の水素原子」または「標準水素原子」と呼ばれる。通常の原子状水素は、結合エネルギーが１３．６ｅＶであることを特徴とする。
【０００４】
（２．２  触媒）
原子状水素の触媒作用を介して電力、プラズマ、高エネルギー光、極紫外線光、および紫外線光などの光、および新しい形態の水素を含む新しい水素種および組成物を発生する本発明の触媒は、「先行するMillsの出願」で開示されている。ハイドリノは、ｍを整数として、約
ｍ・２７．２ｅＶ    （２ａ）
の実効反応エンタルピーを持つ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。この触媒は、Millsの先行する特許出願ではエネルギー・ホール（energy hole）またはエネルギー・ホールのソース（source of energy hole）とも呼んでいる。実効反応エンタルピーがｍ・２７．２ｅＶに近いほど触媒作用が速くなると考えられている。実効反応エンタルピーがｍ・２７．２ｅＶの±１０％、好ましくは±５％である触媒が大半のアプリケーションに好適であることが判明している。
【０００５】
他の実施形態では、ハイドリノを形成するための触媒の実効反応エンタルピーは、ｍを１よりも大きな整数として、約
ｍ／２・２７．２ｅＶ    （２ｂ）
である。実効反応エンタルピーがｍ／２・２７．２ｅＶに近いほど触媒作用が速くなると考えられている。実効反応エンタルピーがｍ／２・２７．２ｅＶの±１０％、好ましくは±５％である触媒が大半のアプリケーションに好適であることが判明している。触媒は、Ｃ２、Ｎ２、Ｏ２、ＣＯ２、ＮＯ２、およびＮＯ３のグループから選択された少なくとも１つの分子、および／またはＬｉ、Ｂｅ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｋｒ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｃｓ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｐｂ、Ｐｔ、Ｋｒ、２Ｋ＋、Ｈｅ＋、Ｎａ＋、Ｒｂ＋、Ｓｒ＋、Ｆｅ３＋、Ｍｏ２＋、Ｍｏ４＋、Ｉｎ３＋、Ｈｅ＋、Ａｒ＋、Ｘｅ＋、Ａｒ２＋、およびＨ＋、Ｎｅ＋、およびＨ＋、Ｎｅ２＊、Ｈｅ２＊、２Ｈ、およびＨ（１／ｐ）のグループから選択された少なくとも１つの原子またはイオンを含むことができる。
【０００６】
（２．３  ハイドリノ）
原子状水素の触媒作用により形成される新しい形態の水素を含む新しい水素種および組成物は、「先行するMillsの出願」において開示されている。この新しい水素組成物は、
（ａ）少なくとも１つの中性、正、または負の水素種（これ以降、「増大結合エネルギー水素種」と呼ぶ）であって、
（ｉ）対応する通常の水素種の結合エネルギーよりも大きい、または
（ｉｉ）対応する通常の水素種は、通常の水素種の結合エネルギーが周囲条件（標準温度および圧力、ＳＴＰ）において熱エネルギーよりも小さい、または負であるため不安定であるか、または観察されない水素種の結合エネルギーよりも大きい結合エネルギーを持つ水素種と、
（ｂ）少なくとも１つの他の元素とを含む。本発明の化合物は、これ以降、「増大結合エネルギー水素化合物」と呼ばれる。
【０００７】
この文脈において、「他の元素」とは、増大結合エネルギー水素種とは別の元素を意味する。したがって、他の元素は、通常の水素種であってもよいし、または水素以外の元素であってもよい。化合物の一グループにおいて、他の元素および増大結合エネルギー水素種は、中性である。化合物の他のグループでは、他の元素および増大結合エネルギー水素種は、他の元素が平衡電荷を供給して中性の化合物を形成するように荷電される。前者の化合物のグループは、分子および配位結合を特徴とし、後者のグループは、イオン結合を特徴とする。
【０００８】
さらに、提供される新しい化合物および分子イオンは、
（ａ）少なくとも１つの中性、正、または負の水素種（これ以降、「増大結合エネルギー水素種」と呼ぶ）であって、
（ｉ）対応する通常の水素種の全エネルギーよりも大きい、または
（ｉｉ）対応する通常の水素種は、通常の水素種の全エネルギーが周囲条件において熱エネルギーよりも小さい、または負であるため不安定であるか、または観察されない水素種の全エネルギーよりも大きい全エネルギーを持つ水素種と、
（ｂ）少なくとも１つの他の元素とを含む。
【０００９】
水素種の全エネルギーは、水素種からすべての電子を取り除くためのエネルギーの総和である。本発明による水素種の全エネルギーは、対応する通常の水素種の全エネルギーよりも大きい。本発明による増大全エネルギーを持つ水素種も、増大全エネルギーを持つ水素種のいくつかの実施形態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も小さい第１の原子結合エネルギーを持つ可能性があるとしても、「増大結合エネルギー水素種」と呼ばれる。例えば、ｐ＝２４に対する式（３）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も小さい第１の結合エネルギーを持つが、ｐ＝２４に対する式（３）の水素化物イオンの全エネルギーは、対応する通常の水素化物イオンの全エネルギーよりもかなり大きい。
【００１０】
さらに、提供される新しい化合物および分子イオンは、
（ａ）複数の中性、正、または負の水素種（これ以降、「増大結合エネルギー水素種」と呼ぶ）であって、
（ｉ）対応する通常の水素種の結合エネルギーよりも大きい、または
（ｉｉ）対応する通常の水素種は、通常の水素種の結合エネルギーが周囲条件において熱エネルギーよりも小さい、または負であるため不安定であるか、または観察されない水素種の結合エネルギーよりも大きい結合エネルギーを持つ水素種と、
（ｂ）任意選択により１つの他の元素とを含む。本発明の化合物は、これ以降、「増大結合エネルギー水素化合物」と呼ばれる。
【００１１】
増大結合エネルギー水素種は、１つまたは複数のハイドリノ原子を、電子、ハイドリノ原子、前記増大結合エネルギー水素種のうちの少なくとも１つを含む化合物、および増大結合エネルギー水素種以外の少なくとも１つの他の原子、分子、またはイオンのうちの１つまたは複数と反応させることにより形成することができる。
【００１２】
さらに、提供される新しい化合物および分子イオンは、
（ａ）複数の中性、正、または負の水素種（これ以降、「増大結合エネルギー水素種」と呼ぶ）であって、
（ｉ）通常の分子状水素の全エネルギーよりも大きい、または
（ｉｉ）対応する通常の水素種は、通常の水素種の全エネルギーが周囲条件において熱エネルギーよりも小さい、または負であるため不安定であるか、または観察されない水素種の全エネルギーよりも大きい全エネルギーを持つ水素種と、
（ｂ）任意選択により１つの他の元素とを含む。本発明の化合物は、これ以降、「増大結合エネルギー水素化合物」と呼ばれる。
【００１３】
一実施形態では、（ａ）ｐ＝２から２３までについては通常の水素化物イオンの結合（約０．８ｅＶ）よりも大きく、ｐ＝２４については小さい、式（３）に対応する結合エネルギーを持つ水素化物イオン（「増大結合エネルギー水素化物イオン」または「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）よりも大きい結合エネルギーを持つ水素原子（「増大結合エネルギー水素原子」または「ハイドリノ」）、（ｃ）約１５．３ｅＶよりも大きい第１の結合エネルギーを持つ水素分子（「増大結合エネルギー水素分子」または「二価ハイドリノ」）、（ｄ）約１６．３ｅＶよりも大きい結合エネルギーを持つ分子状水素イオン（「増大結合エネルギー分子状水素イオン」または「二価ハイドリノ分子イオン」）からなるグループから選択された少なくとも１つの増大結合エネルギー水素種を含む化合物が提供される。
【００１４】
本発明によれば、ｐ＝２から２３までについては通常の水素化物イオンの結合（約０．８ｅＶ）よりも大きく、ｐ＝２４（Ｈ−）については小さい、式（３）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−）が提供される。式（３）のｐ＝２からｐ＝２４について、水素化物イオン結合エネルギーは、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、および０．６９ｅＶである。新しい水素化物イオンを含む組成も提供される。
新しいハイドリノ水素化物イオンの結合エネルギーは、以下の公式で表すことができる。
【００１５】
【数１】
2006524339.tif 000002
【００１６】
ただし、ｐは１よりも大きい整数、ｓ＝１／２、πはｐｉ、
【００１７】
【数２】
2006524339.tif 000003
【００１８】
はプランク定数バー、μ０は真空透過率、ｍｅは電子の質量、μｅはｍｐを陽子の質量として
【００１９】
【数３】
2006524339.tif 000004
【００２０】
により与えられる換算電子質量、ａＨは水素原子の半径、ａ０はボーア半径、およびｅは素電荷である。半径は、
【００２１】
【数４】
2006524339.tif 000005
【００２２】
で与えられる。
本発明のハイドリノ水素化物イオンは、電子源とハイドリノ、つまり、ｎ＝１／ｐとし、ｐを１よりも大きい整数として、約１３．６ｅＶ／ｎ２の結合エネルギーを持つ水素原子と反応させることにより形成することができる。ハイドリノ水素化物イオンは、Ｈ−（ｎ＝１／ｐ）またはＨ−（１／ｐ）により以下のように表される。
【００２３】
【数５】
2006524339.tif 000006
【００２４】
ハイドリノ水素化物イオンは、通常の１つの水素原子核および約０．８ｅＶの結合エネルギーを有する２個の電子を含む通常の水素化物イオンから区別される。後者は、これ以降、「通常の水素化物イオン」または「標準水素化物イオン」と呼ばれる。ハイドリノ水素化物イオンは、式（３）による結合エネルギーの、プロテウム（proteum）、デュートリウム（deuterium）、またはトリチウム（tritium）を含む水素原子核と２つの区別不可能な電子を含む。
【００２５】
１つまたは複数のハイドリノ水素化物イオンおよび１つまたは複数の他の元素を含む新しい化合物が提供される。このような化合物は、ハイドリノ水素化物化合物と呼ばれる。
通常の水素種は、結合エネルギーとして、（ａ）水素化物イオン、０．７５４ｅＶ（「通常の水素化物イオン」）、（ｂ）水素原子（「通常の水素原子」）、１３．６ｅＶ、（ｃ）２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」）、および（ｅ）Ｈ３＋、２２．６ｅＶ（「通常の三価水素分子イオン」）を特徴とする。ここで、水素の形態に関して、「標準」および「通常」は同義語である。
【００２６】
本発明の他の実施形態によれば、（ａ）ｐを整数、好ましくは２から１３７までの範囲の整数とし、好ましくは±１０％以内、より好ましくは±５％以内の約１３．６ｅＶ／（１／ｐ）２の結合エネルギーを持つ水素原子、（ｂ）ｐを整数、好ましくは２から２４までの範囲の整数とし、好ましくは±１０％以内、より好ましくは±５％以内の約
【００２７】
【数６】
2006524339.tif 000007
【００２８】
の結合エネルギーを持つ水素化物イオン（Ｈ−）、（ｃ）Ｈ４＋（１／ｐ）、（ｄ）ｐを整数、好ましくは２から１３７までの範囲の整数とし、好ましくは±１０％以内、より好ましくは±５％以内の約２２．６／（１／ｐ）２ｅＶの結合エネルギーを持つ三価ハイドリノ分子イオンＨ３＋（１／ｐ）、（ｅ）ｐを整数、好ましくは２から１３７までの範囲の整数とし、好ましくは±１０％以内、より好ましくは±５％以内の約１５．３／（１／ｐ）２ｅＶの結合エネルギーを持つ二価ハイドリノ、（ｆ）ｐを整数、好ましくは２から１３７までの範囲の整数とし、好ましくは±１０％以内、より好ましくは±５％以内の約１６．３／（１／ｐ）２ｅＶの結合エネルギーを持つ二価ハイドリノ分子イオンなどの少なくとも１つの増大結合エネルギー水素種を含む化合物が提供される。
【００２９】
本発明の他の好ましい実施形態によれば、（ａ）ｐを整数、
【数７】
2006524339.tif 000008
【００３０】
をプランク定数バー、ｍｅを電子の質量、ｃを真空中の光の速度、μを換算された原子核の質量、およびｋをすでに解かれている［R. L. Mills、「化学結合の性質の再考と代替えマクスウェル法」、提出。http://www.blacklightpower.com/pdf/technical/H2PaperTableFiguresCaptions111303.pdfとして投稿され、参照により組み込まれている。]調和力定数として、好ましくは±１０％以内、より好ましくは±５％以内の
【００３１】
【数８】
2006524339.tif 000009
【００３２】
の全エネルギーを持つ二価ハイドリノ分子イオン、および（ｂ）ｐを整数、ａ０をボーア半径として、好ましくは±１０％以内、より好ましくは±５％以内の
【００３３】
【数９】
2006524339.tif 000010
【００３４】
の全エネルギーを持つ二価ハイドリノ分子などの少なくとも１つの増大結合エネルギー水素種を含む化合物が提供される。
化合物が負に帯電している増大結合エネルギー水素種を含む本発明の一実施形態によれば、この化合物は、さらに、陽子、通常のＨ２＋、または通常のＨ３＋などの１つまたは複数の陽イオンを含む。
【００３５】
少なくとも１つの増大結合エネルギー水素化物イオンを含む化合物を調合する方法が提供される。このような化合物は、これ以降、「ハイドリノ水素化物化合物」と呼ばれる。この方法は、原子状水素を、ｍを１よりも大きい整数、好ましくは４００未満の整数とする約ｍ／２・２７ｅＶの実効反応エンタルピーを持つ触媒と反応させて、ｐを整数、好ましくは２から１３７までの範囲の整数とする約１３．６ｅＶ／（１／ｐ）２の結合エネルギーを持つ増大結合エネルギー水素原子を発生することを含む。触媒作用で発生するものとしてはほかに、エネルギーがある。増大結合エネルギー水素原子を電子源と反応させて、増大結合エネルギー水素化物イオンを発生させることができる。増大結合エネルギー水素化物イオンを１つまたは複数の陽イオンと反応させて、少なくとも１つの増大結合エネルギー水素化物イオンを含む化合物を生成することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
（ＩＩ．発明の概要）
本発明の目的は、原子状水素の触媒作用を介して電力および水素の新しい形態を含む新しい水素種および組成物を発生することである。
本発明の他の目的は、原子状水素の触媒作用を介して、プラズマおよび高エネルギー光、極紫外線光、および紫外線光などの光源を発生することである。
本発明の他の目的は、水素触媒反応からの出力電力を最大化しつつ、電力密度、パルス周波数、デューティ・サイクル、ならびにピークおよびオフセット電場などの、プラズマを起動または少なくとも部分的に維持するための入力電力のパラメータを制御してパルスまたは間欠的入力電力を最小化することによりパワー・バランスを最適化することである。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
上記の目的およびその他の目的は、原子状水素の触媒作用を介して新しい形態の水素を含む電力および新しい水素種および組成物を発生し、原子状水素の触媒作用を介してプラズマ、および高エネルギー光、極紫外線光、および紫外線光などの光源を発生するプラズマ反応炉を含む本発明により達成される。反応炉は、新しい形態の水素を含む新しい水素種および組成物を形成するための原子状水素の触媒作用のためのプラズマ形成エネルギー・セル、低エネルギー水素を形成し、エネルギーを放出する原子状水素の反応を触媒する触媒源、原子状水素源、および少なくとも部分的にプラズマを維持するための間欠的電源またはパルス電力の発生源を備える。セルは、マイクロ波セル、プラズマ・トーチ・セル（plasma torch cell）、高周波（ＲＦ）セル、グロー放電セル、バリア電極セル、プラズマ電解セル、圧縮ガス・セル、フィラメント・セル（filament cell）、またはｒｔプラズマ・セル（rt-plasma cell）および「先行するMillsの出願」で開示されているグロー放電セル、マイクロ波セル、およびＲＦプラズマ・セルのうちの少なくとも１つの組合せのグループのうちの少なくとも１つを含む。パワー・バランスは、水素触媒反応からの出力電力を最大化しつつ、電力密度、パルス周波数、デューティ・サイクル、ならびにピークおよびオフセット電場などの、プラズマを起動または少なくとも部分的に維持するための入力電力のパラメータを制御して入力電力を最小化することにより最適化される。
【００３８】
間欠的電源またはパルス電源は、オフセットＤＣ、オーディオ、ＲＦ、またはマイクロ波電圧または電場および磁場により場が所望の強度に設定される期間を指定することができる。場は、放電を維持するために必要な値よりも低いオフセットＤＣ、オーディオ、ＲＦ、またはマイクロ波電圧または電場および磁場により期間内に所望の強度に設定されることができる。低い場または非放電の期間の所望の場の強さで、触媒と原子状水素との間のエネルギーの一致を最適化することができる。間欠的電源またはパルス電源は、さらに、パワー・バランスを最適化するようにパルス周波数およびデューティ・サイクルを調整する手段を備えることができる。パルス周波数およびデューティ・サイクルは、反応速度対入力電力を最適化することによりパワー・バランスを最適化するように調整されることができる。パルス周波数およびデューティ・サイクルは、濃度がパルス周波数、デューティ・サイクル、プラズマ崩壊速度に依存する低場または非放電期間内の放電崩壊により発生する触媒および原子状水素の量を制御することにより反応速度対入力電力を最適化することによりパワー・バランスを最適化するように調整されることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
（ＩＶ．発明の詳細な説明）
（１．  プラズマ反応炉）
「先行するMillsの出願」で説明されている原子状水素の触媒作用を介して新しい形態の水素を含む電力および新しい水素種および組成物を発生し、原子状水素の触媒作用を介してプラズマ、および高エネルギー光、極紫外線光、および紫外線光などの光源を発生するためのプラズマ・セルは、マイクロ波セル、プラズマ・トーチ・セル、高周波（ＲＦ）セル、グロー放電セル、バリア電極セル、プラズマ電解セル、圧縮ガス・セル、フィラメント・セルまたはｒｔプラズマ・セル、およびグロー放電セル、マイクロ波セル、およびＲＦプラズマ・セルのうちの少なくとも１つの組合せのグループのうちの少なくとも１つとすることができる。これらのセルはそれぞれ、新しい形態の水素を含む新しい水素種および組成物を形成するための原子状水素の触媒作用のためのプラズマ形成エネルギー・セル、固体の、溶解された、液体の、または気体の触媒を形成するための触媒源、原子状水素源、および少なくとも部分的にプラズマを維持するための間欠的電源またはパルス電力の発生源を備える。本明細書で使用され、本発明で考察されているように、「水素」という用語は、特に断りのない限り、プロテウム（１Ｈ）だけでなく、デュートリウム（２Ｈ）およびトリチウム（３Ｈ）も含む。
【００４０】
本発明の以下の好ましい実施形態では、限定はしないが、実施例としてのみ意図されている、圧力、流量、気体混合、電圧、電流、パルス周波数、電力密度、ピーク電力、デューティ・サイクルなどを含むさまざまな特性範囲を開示している。当業者であれば、この詳細な説明に基づき、他の特性範囲においても、過度の実験を行うことなく、本発明を実施し、所望の結果を得ることは容易であろう。
【００４１】
（１．１  プラズマ電解セル水素化物反応炉）
本発明のプラズマ電解反応炉は、溶融電界セルを含む電解セルを備える。電解セル１００は、図１に一般的な形で示されている。電源１１０により電力の供給を受ける電力制御装置１０８により陽極１０４および陰極１０６に電圧を印加することで電流が触媒を有する電解液１０２中を流れる。超音波または機械的エネルギーも、振動手段１１２により陰極１０６および電解液１０２に与えられることができる。熱は、加熱器１１４により電解液１０２に供給されることができる。電解セル１００の圧力は、セルを閉じることができる圧力調整器手段１１６により制御されることができる。反応炉は、さらに、選択的通気弁などの（分子）低エネルギー水素を除去する手段１０１を備える。
【００４２】
一実施形態では、電解セルは、さらに、水素源１２１から水素を供給され、そこでは、圧力制御手段１２２および１１６により過剰な圧力を制御することができる。反応槽は、槽１００の上部にある凝縮器１４０への接続部を除き閉じられることができる。セルは、沸騰した電解液１０２から発生する蒸気が凝縮器１４０内で凝縮され、凝縮された水が槽１００に戻されることができるように沸点で動作可能である。低エネルギー状態水素は、凝縮器１４０の上部に通して放出されることができる。一実施形態では、凝縮器は、発生する爆鳴気に接触する水素／酸素再結合器１４５を備える。水素および酸素は再結合され、その結果得られる水は、槽１００に戻されることができる。
【００４３】
原子状水素の触媒作用により増大結合エネルギー水素種および増大結合エネルギー水素化合物を形成する本発明のプラズマ形成電解パワー・セルおよび水素化物反応炉は、槽、陰極、陽極、電解液、高電圧電気分解用電源、およびｍを整数としてｍ／２・２７．２±０．５ｅＶの実効反応エンタルピーを与えることができる触媒を備える。ｍは、４００未満の整数であるのが好ましい。一実施形態では、電圧は、約１０Ｖから５０ｋＶの範囲内であり、電流密度は、約１から１００Ａ／ｃｍ２以上の範囲と高くできる。一実施形態では、Ｋ＋は、触媒として使用されるカリウム原子に還元される。セルの陰極は、タングステン棒などのタングステンとすることができ、またセルの陽極は、白金とすることができる。セルの触媒は、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｋｒ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｃｓ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｐｂ、Ｐｔ、Ｈｅ＋、Ｎａ＋、Ｒｂ＋、Ｆｅ３＋、Ｍｏ２＋、Ｍｏ４＋、およびＩｎ３＋のグループから選択された少なくとも１つを含むことができる。セルの触媒は、触媒源から形成することができる。セルの稼働の外部の還元剤またはその他の元素１６０を添加して、増大結合エネルギー水素化合物を形成することができる。
【００４４】
（１．２  ガス・セル反応炉）
図２に示されている本発明のガス・セル反応炉は、真空、または大気圧よりも高い圧力を含むことができる室２００を持つ反応槽２０７を備える。室２００と連絡している水素源２２１は、水素供給通路２４２を通して水素をその室に送出する。制御装置２２２は、水素供給通路２４２を通じて槽に入る水素の圧力および流量を制御するように配置される。圧力センサ２２３が、槽内の圧力を監視する。真空ポンプ２５６を使用して、真空ライン２５７を通してその室を真空にする。
ハイドリノ原子を発生する触媒２５０は、触媒貯蔵容器２９５内に置くことができる。反応槽２０７は、触媒貯蔵容器２９５から反応室２００に気体触媒を通すための触媒供給通路２４１を備える。それとは別に、触媒は、反応槽の内側のボートなどの耐薬品性のある蓋なし容器内に入れることもできる。
【００４５】
反応槽２０７内の分子および原子状水素の分圧とともに、触媒分圧は、約１０ミリトールから約１００トールまでの範囲内に維持されるのが好ましい。反応槽２０７内の水素分圧は、約２００ミリトールに維持するのが最も好ましい。
分子状水素は、解離物質により槽内で原子状水素に解離することができる。解離物質としては、例えば、白金またはパラジウムなどの貴金属、ニッケルおよびチタンなどの遷移金属、ニオブおよびジルコニウムなどの内部遷移金属、またはタングステンまたはモリブデンなどの耐火金属があり得る。解離物質は、図２の断面図に示されているように加熱コイルの形態を取りうる温度制御手段２３０により高温でも維持することができる。加熱コイルは、電源２２５から電力を供給される。分子状水素は、光子源２０５によって供給されるＵＶ光などの電磁放射線を当てることにより原子状水素に解離することができる。分子状水素は、電源２８５により電力を供給される高温フィラメントまたはグリッド２８０により原子状水素に解離することができる。
【００４６】
触媒蒸気圧は、電源２７２により電力を供給される触媒貯蔵容器加熱装置２９８で触媒貯蔵容器２９５の温度を制御することにより所望の圧力に維持される。触媒が反応炉の内部のボート内に含まれる場合、触媒蒸気圧は、ボートの電源を調整し、触媒ボート（catalyst boat）の温度を制御することにより、所望の値に維持される。
ガス・セル水素化物反応炉は、さらに、発生したハイドリノと接触してハイドリノ水素化物イオンを形成する電子源２６０を備える。セルは、さらに、低エネルギー水素種および／または増大結合エネルギー水素化合物を選択的に収集するゲッターまたはクリオトラップ２５５を備えることができる。
【００４７】
（１．３  ガス放電セル反応炉）
図３に示されている本発明のガス放電反応炉は、反応室３００を持つ水素同位体ガス封入グロー放電真空容器３１３を含むガス放電セル３０７を備える。水素源３２２は、水素供給通路３４２を介して制御弁３２５を通じて反応室３００に水素を供給する。触媒は、触媒所蔵容器３９５内に格納される。電圧および電流源３３０により、陰極３０５と陽極３２０との間に電流を流す。電流は反転可能であってよい。他の実施形態では、プラズマは、マイクロ波発生器などのマイクロ波源により生成される。
【００４８】
放電電圧は、約１０００から約５０，０００ボルトまでの範囲とすることができる。電流は、約１μＡから約１Ａ、好ましくは約１ｍＡまでの範囲とすることができる。放電電流は、間欠的電源またはパルスとすることができる。一実施形態では、約０．５から約５００Ｖの範囲のオフセット電圧が供給される。他の実施形態では、オフセット電圧は、約０．１Ｖ／ｃｍから約５０Ｖ／ｃｍの場を発生するように設定される。好ましくは、オフセット電圧は、約１Ｖ／ｃｍから約１０Ｖ／ｃｍの場を発生するように設定される。ピーク電圧は、約１Ｖから約１０ＭＶまでの範囲とすることができる。より好ましくは、ピーク電圧は、約１０Ｖから約１００ｋＶまでの範囲である。最も好ましくは、この電圧は、約１００Ｖから約５００Ｖまでの範囲である。一実施形態では、パルス周波数は、約０．１Ｈｚから約１００ＭＨｚの範囲である。他の実施形態では、パルス周波数は、分子状水素への実質的原子状水素再結合に要する時間よりも速い。好ましくは、周波数は、約１から約２００Ｈｚまでの範囲内である。一実施形態では、デューティ・サイクルは約０．１％から約９５％の範囲である。好ましくは、デューティ・サイクルは約１％から約５０％の範囲である。
【００４９】
他の実施形態では、電力は、交流（ＡＣ）として印加することができる。周波数は、約０．００１Ｈｚから約１ＧＨｚまでの範囲とすることができる。より好ましくは、周波数は、約６０Ｈｚから約１００ＭＨｚまでの範囲内である。最も好ましくは、周波数は、約１０から約１００ＭＨｚまでの範囲内である。システムは、１つまたは複数の電極がプラズマと直接接触している２本の電極を備えることができ、そうでなければ、それらの電極は、誘電体バリアによりプラズマから分離することができる。ピーク電圧は、約１Ｖから約１０ＭＶまでの範囲とすることができる。より好ましくは、ピーク電圧は、約１０Ｖから約１００ｋＶまでの範囲である。最も好ましくは、この電圧は、約１００Ｖから約５００Ｖまでの範囲である。
【００５０】
ガス放電セル水素化物反応炉の一実施形態では、槽３１３の壁は導電性であり、陽極として使用される。他の実施形態では、陰極３０５は、中空、ニッケル、アルミニウム、銅、またはステンレス製中空陰極などのように中空である。一実施形態では、陰極材料は、鉄またはサマリウムなどの触媒源とすることができる。
触媒作用が気相内で発生するガス放電セル反応炉の一実施形態では、制御可能な気体触媒を利用する。ハイドリノに変換するための気体水素原子は、分子状水素ガスの放電により供給される。ガス放電セル３０７は、触媒貯蔵容器３９５から反応室３００に気体触媒３５０を通すための触媒供給通路３４１を備える。触媒貯蔵容器３９５は、気体触媒を反応室３００に供給するため、電源３７２を備える触媒貯蔵容器加熱装置３９２により加熱される。触媒蒸気圧力は、電源３７２を使って加熱装置３９２を調整して、触媒貯蔵容器３９５の温度を制御することにより制御される。反応炉は、さらに、選択的通気弁３０１を備える。
【００５１】
他の実施形態では、ガス放電セル内に配置された、タングステンまたはセラミックのボートなどの耐薬品性のある蓋なし容器に、触媒を入れる。反応室に気体触媒を供給するため関連する電源を使ってボード加熱装置使用により触媒ボート内の触媒が加熱される。それとは別に、グロー・ガス放電セルは、高温で作動し、ボート内の触媒は、昇華、沸騰、または揮発し、気相に変わる。触媒蒸気圧力は、電源を備える加熱装置を調整して、ボートまたは放電セルの温度を制御することにより制御される。
ガス放電セル水素化物反応炉は、さらに、発生したハイドリノと接触してハイドリノ水素化物イオンを形成する電子源３６０を備えることができる。
【００５２】
（１．４  高周波（ＲＦ）バリア電極放電セル反応炉）
放電セル反応炉の一実施形態では、放電電極の少なくとも１つは、消費電力を最小限に抑えた電場を発生させるためガラス、石英、アルミナ、またはセラミックなどの誘電体バリアにより遮蔽される。本発明の高周波（ＲＦ）バリア電極放電セル・システム１０００は、図４に示されている。ＲＦ電源は、容量性結合できる。一実施形態では、電極１００４は、セル１００１の外部に置くことができる。誘電体層１００５は、電極をセル壁１００６から分離する。高駆動電圧はＡＣでよく、また高周波でもよい。駆動回路は、ＲＦおよびインピーダンス整合回路１００３を実現できる高電圧源１００２を備える。周波数は、好ましくは、約１００Ｈｚから約１０ＧＨｚまで、より好ましくは、約１ｋＨｚから約１ＭＨｚまで、最も好ましくは約５〜１０ｋＨｚの範囲である。電圧は、好ましくは、約１００Ｖから約１ＭＶ、より好ましくは、約１ｋＶから約１００ｋＶ、最も好ましくは約５から約１０ｋＶまでの範囲である。
【００５３】
（１．５  プラズマ・トーチ・セル反応炉）
本発明のプラズマ・トーチ・セル反応炉は、図５に示されている。プラズマ・トーチ７０２は、マニホールド７０６により封じ込められ、プラズマ室７６０内に封入されている水素同位体プラズマ７０４を供給する。水素供給源７３８からの水素およびプラズマ・ガス供給源７１２からのプラズマ・ガスは、ハイドリノおよびエネルギーを形成するための触媒７１４とともに、トーチ７０２に供給される。例えば、プラズマは、アルゴンを含むことができる。触媒は、触媒貯蔵容器７１６内に収めることができる。貯蔵容器は、磁気攪拌子モーター７２０により駆動される磁気攪拌子７１８などの機械式攪拌機を備える。触媒は、通路７２８を通じてプラズマ・トーチ７０２に供給される。触媒は、マイクロ波放電により生成することができる。好ましい触媒は、ヘリウム、ネオン、またはアルゴン・ガスなどの発生源からのＨｅ＋、Ｎｅ＋、またはＡｒ＋である。触媒源は、それぞれＨｅ＋、Ｈｅ２＊、Ｎｅ２＊、Ｎｅ＋／Ｈ＋、またはＡｒ＋を形成するため、ヘリウム、ネオン、ネオン水素混合気、またはアルゴンとすることができる。
【００５４】
水素は、水素通路７２６によりトーチ７０２に供給される。それとは別に、水素および触媒は両方とも、通路７２８を通して供給することができる。プラズマ・ガスは、プラズマ・ガス通路７２６によりトーチ７０２に供給される。それとは別に、プラズマ・ガスおよび触媒は両方とも、通路７２８を通して供給することができる。
水素は、通路７４２を介して水素供給源７３８から触媒貯蔵容器７１６に流れる。水素の流れは、水素流量制御装置７４４および弁７４６により制御される。プラズマ・ガスは、通路７３２を介してプラズマ・ガス供給源７１２から流れる。プラズマ・ガスの流れは、プラズマ・ガス流量制御装置７３４および弁７３６により制御される。プラズマ・ガスおよび水素の混合気は、通路７２６を介してトーチに供給され、また通路７２５を介して触媒貯蔵容器７１６に供給される。混合気は、水素プラズマ・ガス混合器および混合気流量調整器７２１により制御される。水素およびプラズマ・ガス混合気は、機械式攪拌により微粒子としてガス流内に分散される触媒粒子のキャリア・ガスとして使用される。混合気のエアゾール化された触媒および水素ガスは、プラズマ・トーチ７０２内に流れ込み、プラズマ７０４内で気体水素原子と蒸発触媒イオン（ルビジウムの塩からのＲｂ＋イオンなど）になる。プラズマは、同調可能なマイクロ波空洞７２２によりマイクロ波が同調されるマイクロ波発生器７２４により電力を供給される。触媒作用は気相内で発生しうる。
【００５５】
ハイドリノ原子およびハイドリノ水素化物イオンは、プラズマ７０４内で生成される。ハイドリノ水素化物化合物は、クリオポンプでマニホールド７０６内に送り込まれるか、または通路７４８を通じてハイドリノ水素化物化合物トラップ７０８内に流れ込む。トラップ７０８は、真空ライン７５０および弁７５２を通じて真空ポンプ７１０と連絡する。トラップ７０８への流れは、真空ポンプ７１０、真空ライン７５０、および真空弁７５２により制御される圧力勾配により実現される。
図６に示されているプラズマ・トーチ・セル水素化物反応炉の他の実施形態では、プラズマ・トーチ８０２またはマニホールド８０６のうちの少なくとも１つは、触媒貯蔵容器８５８からプラズマ８０４に気体触媒を通すための触媒供給通路８５６を備える。触媒貯蔵容器８５８内の触媒８１４は、気体触媒をプラズマ８０４に供給するため、電源８６８を備える触媒貯蔵容器加熱装置８６６により加熱される。触媒蒸気圧力は、電源８６８を備える加熱装置８６６を調整して、触媒貯蔵容器８５８の温度を制御することにより制御できる。図６の残りの要素は、図５の対応する要素と同じ構造および機能を持つ。つまり、図６の要素８１２は、図５のプラズマ・ガス供給源７１２に対応するプラズマ・ガス供給源であり、図６の要素８３８は、図５の水素供給源７３８に対応する水素供給源であり、というように続く。
【００５６】
プラズマ・トーチ・セル水素化物反応炉の他の実施形態では、マニホールドの内側に配置されているセラミック製ボートなどの耐薬品性蓋なし容器は触媒を収納する。プラズマ・トーチ・マニホールドは、高温で作動してボート内の触媒を昇華、沸騰、または揮発させ、気相に変えることができるようなセルを形成する。それとは別に、触媒ボート内の触媒を電源を備えるボート加熱装置により加熱し、気体触媒をプラズマに供給することができる。触媒蒸気圧力は、セル加熱装置でセルの温度を制御するか、または関連する電源を備えるボート加熱装置を調整することでボートの温度を制御することにより、制御することができる。
【００５７】
（１．６  マイクロ波ガス・セル水素化物およびパワー反応炉）
本発明のマイクロ波セル反応炉は、図７に示されている。図７の反応炉システムは、真空、または大気圧よりも高い圧力を含むことができる室６６０を持つ反応槽６０１を備える。水素源６３８は、水素を供給管６４２に送出し、水素は、水素供給通路６２６を通って室に流れる。水素の流れは、水素流量制御装置６４４および弁６４６により制御できる。プラズマ・ガスは、通路６３２を介してプラズマ・ガス供給源６１２から流れる。プラズマ・ガスの流れは、プラズマ・ガス流量制御装置６３４および弁６３６により制御できる。通路６２６を介してプラズマ・ガスと水素との混合気をセルに供給することができる。混合気は、水素プラズマ・ガス混合器および混合気流量調整器６２１により制御される。ヘリウムなどのプラズマ・ガスはＨｅ＋またはＨｅ２＊などの触媒源とすることができ、アルゴンはＡｒ＋などの触媒源とすることができ、ネオンはＮｅ２＊などの触媒源として使用することができ、ネオン水素混合気はＮｅ＋／Ｈ＋およびＮｅ＋などの触媒源として使用することができる。触媒源および混合気の水素は、プラズマ内に流れ込み、室６６０内で触媒および原子状水素となる。
【００５８】
プラズマは、マイクロ波を同調可能マイクロ波空洞６２２で同調し、導波路６１９により搬送し、ＲＦ透過窓６１３またはアンテナ６１５を通して室６６０に送り込むことができるマイクロ波発生器６２４から電力の供給を受けることができる。当業で知られているマイクロ波源は、進行波管、クライストロン、マグネトロン、サイクロトロン共振メーザー、ジャイロトロン、および自由電子レーザーである。導波路またはアンテナは、セルの内側にあっても、外側にあってもよい。後者の場合、マイクロ波は、源からセルを貫通しセル６１３の窓を通過することができる。マイクロ波窓は、アルミナまたは石英で構成できる。
【００５９】
他の実施形態では、セル６０１は、マイクロ波共振器空洞である。一実施形態では、空洞は、Evenson、Beenakker、McCarrol、および円筒空洞のグループのうちの少なくとも１つである。一実施形態では、空洞は、非熱的プラズマを形成することができる強い電磁場を供給する。通常、非熱的プラズマ温度は、５，０００から５，０００，０００℃の範囲内である。複数のマイクロ波電源を同時に使用することができる。他の実施形態では、平面アンテナなどの多スロット・アンテナは、ダイポール・アンテナ等価源などの複数のマイクロ波源と同等のものとして使用される。このような実施形態は、Y. Yasaka、D. Nozaki、M. Ando、T. Yamamoto、N. Goto、N. Ishii、T. Morimoto、「多スロット平面アンテナを使用した大口径プラズマの発生、Plasma Sources Sci. Technol.、第8巻、1999年、530〜533頁」で説明されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。
【００６０】
セルは、さらに、軸方向磁場を供給するためソレノイド磁石６０７などの磁石を備えることができ、この磁場を使用して、磁気封じ込めを実現できる。マイクロ波周波数は、好ましくは約１ＭＨｚから約１００ＧＨｚまでの範囲、より好ましくは約５０ＭＨｚから約１０ＧＨｚまでの範囲、最も好ましくは約７５ＭＨｚ±５０ＭＨｚまたは約２．４ＧＨｚ±１ＧＨｚである。
真空ポンプ６１０を使用して、真空ライン６４８および６５０を通して室６６０を真空にすることができる。セルは、水素および触媒が触媒源６１２および水素源６３８から連続的に供給されている流れの状態の下で動作可能である。
ハイドリノ水素化物化合物は、クリオポンプで壁６０６内に送ることができるか、または通路６４８を通じてハイドリノ水素化物化合物トラップ６０８内に流れ込むことができる。それとは別に、二価ハイドリノ分子をトラップ６０８内に集めることもできる。トラップ６０８は、真空ライン６５０および弁６５２を通じて真空ポンプ６１０と連絡する。トラップ６０８への流れは、真空ポンプ６１０、真空ライン６５０、および真空弁６５２により制御される圧力勾配により実現できる。一実施形態では、マイクロ波セル反応炉は、さらに、二価ハイドリノ分子などの低エネルギー水素生成物を除去するための選択的弁６１８を備える。
【００６１】
図７に示されているマイクロ波セル反応炉の他の実施形態では、壁６０６は、触媒貯蔵容器６５８からプラズマ６０４に気体触媒６１４を通すための触媒供給通路６５６を備える。触媒貯蔵容器６５８内の触媒は、気体触媒をプラズマ６０４に供給するため、電源６６８を備える触媒貯蔵容器加熱装置６６６により加熱できる。触媒蒸気圧力は、電源６６８を備える加熱装置６６６を調整して、触媒貯蔵容器６５８の温度を制御することにより制御できる。
マイクロ波セル反応炉の他の実施形態では、室６６０の内側に配置されているセラミック製ボートなどの耐薬品性蓋なし容器は触媒を収納する。反応炉は、さらに、高温を維持できる加熱装置を備える。セルを高温で作動させ、ボート内の触媒を昇華、沸騰、または揮発させ、気相に変えることができる。それとは別に、触媒ボート内の触媒を電源を備えるボート加熱装置により加熱し、気体触媒をプラズマに供給することができる。触媒蒸気圧力は、セル加熱装置でセルの温度を制御するか、または関連する電源を備えるボート加熱装置を調整することでボートの温度を制御することにより、制御することができる。
【００６２】
室６６０内の分子および原子状水素の分圧とともに、触媒分圧は、約１ミリトールから約１００ａｔｍまでの範囲内に維持されるのが好ましい。圧力は、好ましくは約１００ミリトールから１ａｔｍまでの範囲、より好ましくは約１００ミリトールから約２０トールまでの範囲である。
マイクロ波セル反応炉のプラズマ・ガスの例としてアルゴンがある。流量の例は、約０．１標準リトル毎分（ｓｌｍ）の水素および約１ｓｌｍのアルゴンである。前進マイクロ波入力電力の例は、約１０００Ｗである。水素、アルゴン、ヘリウム、アルゴン水素混合気、ヘリウム水素混合気のグループから選択された少なくとも１つのガスなどのプラズマ・ガスまたは水素プラズマ・ガス混合気の流量は、好ましくは、槽容積の１ｃｍ３当たり約０．０００００１〜１標準リットル毎分、より好ましくは槽容積の１ｃｍ３当たり約０．００１〜１０ｓｃｃｍである。アルゴン水素またはヘリウム水素混合気の場合、ヘリウムまたはアルゴンは、好ましくは約９９から約１％までの範囲、より好ましくは約９９から約９５％までの範囲である。プラズマ電力源の電力密度は、好ましくは、約０．０１Ｗから約１００Ｗ／ｃｍ３槽容積の範囲である。
【００６３】
（１．７  容量結合および誘導結合ＲＦプラズマ・ガス・セル水素化物およびパワー反応炉）
本発明の容量結合または誘導結合高周波プラズマ（ＲＦ）プラズマ・セル反応炉は、図７にも示されている。セル構造、システム、触媒、および方法は、マイクロ波源は少なくとも１つの電極および／またはコイルを駆動することができるインピーダンス整合回路網６２２を持つＲＦ源６２４により置き換えられることを除き、マイクロ波プラズマ・セル反応炉について与えられているものと同じであってよい。ＲＦプラズマ・セルは、さらに、２つの電極６６９および６７０を備えることができる。同軸ケーブル６１９は、同軸中心導線６１５により電極６６９に接続することができる。それとは別に、同軸中心導線６１５は、グラウンドに接続せずに終端できるセル６０１の周りに巻かれた外部ソース・コイルに接続できるか、またはグラウンドに接続できる。電極６７０は、平行なプレートまたは外部コイルの実施形態の場合にグラウンドに接続できる。平行電極セルは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれているG A. Hebner、K. E. Greenberg、「気体電子工学会議基準セルの光学的診断、J. Res. Natl. Inst. Stand. Technol.、第100巻、1995年、373〜383頁」、V. S. Gathen、J. Ropcke、T. Gans、M. Kaning、C. Lukas、H. F. Dobele、「CH4-H2-Arを含む容量結合RFプラズマ内の種濃度の診断検査、Plasma Sources Sci. Technol.、第10巻、2001年、530〜539頁」、P. J. Hargis, et al.、「Rev. Sci. Instrum.、第65巻、1994年、140頁」、Ph. Belenguer、L. C. Pitchford、J. C. Hubinois、「RF-GD-OESセルの電気的特性、J. Anal. At. Spectrom.、第16巻、2001年、1〜3 頁」で説明されている、業界標準である気体電子工学会議(GEC)基準セルまたは当業者によるその修正形態によるものとすることができる。１３．５６ＭＨｚの外部ソース・コイル・マイクロ波プラズマ源などの外部ソース・コイルを含むセルは、参照により全体が本明細書に組み込まれているD. Barton、J. W. Bradley、D. A. Steele、およびR. D. Short、「ポリマー表面の修飾に使用される高周波プラズマの調査、J. Phys. Chem. B、第103巻、1999年、4423〜4430頁」、D. T. Clark、A. J. Dilks、「J. Polym. Sci. Polym. Chem. Ed.、第15巻、1977年、2321頁」、B. D. Beake、J. S. G. Ling、G. J. Leggett、「J. Mater. Chem.、第8巻、1998年、1735頁」、R. M. France、R. D. Short、「Faraday Trans.、第93巻、No.3、1997年、3173頁」、およびR. M. France、R. D. Short、「Langmuir、第14巻、No.17、1998年、4827頁」で説明されているとおりである。外部コイルを巻かれているセル６０１の少なくとも１つの壁は、ＲＦ励起に対し少なくとも部分的に透過的である。ＲＦ周波数は、好ましくは約１００Ｈｚから約１００ＧＨｚまでの範囲、より好ましくは約１ｋＨｚから約１００ＭＨｚまでの範囲、最も好ましくは約１３．５６ＭＨｚ±５０ＭＨｚまたは約２．４ＧＨｚ±１ＧＨｚである。
【００６４】
他の実施形態では、誘導結合プラズマ源は、参照により全体が本明細書に組み込まれている、米国特許第6,150,628号で説明されているアステクス・コーポレーションのアストロン・システム（Astron system）などのトロイダル・プラズマ・システムである。トロイダル・プラズマ・システムは、変圧器回路の一次側を含むことができる。一次側は、高周波電源により駆動することができる。プラズマは、変圧器回路の二次側として動作する閉ループとすることができる。ＲＦ周波数は、好ましくは約１００Ｈｚから約１００ＧＨｚまでの範囲、より好ましくは約１ｋＨｚから約１００ＭＨｚまでの範囲、最も好ましくは約１３．５６ＭＨｚ±５０ＭＨｚまたは約２．４ＧＨｚ±１ＧＨｚである。
【００６５】
（２．間欠的電源またはパルス入力電力）
本発明は、少なくとも部分的にはセル内にプラズマを維持するための電源を備える。プラズマを維持するための電力は、間欠的電源またはパルスとすることができる。パルス動作を使用して入力電力を低減することができ、また放電を維持するために必要な値よりも低くてもよいオフセットＤＣ、オーディオ、ＲＦ、またはマイクロ波電圧または電場および磁場により場が所望の強度に設定される期間を指定することができる。低い場または非放電の期間に場を制御する一アプリケーションでは、触媒と原子状水素との間のエネルギーの一致を最適化する。パルス周波数およびデューティ・サイクルも、調整することができる。パルス周波数およびデューティ・サイクルを制御する一アプリケーションでは、パワー・バランスを最適化する。一実施形態では、これは、反応速度対入力電力を最適化することにより達成される。放電により発生する触媒および原子状水素の量は、低い場または非放電期間に減る。反応速度は、濃度がパルス周波数、デューティ・サイクル、および崩壊速度に依存するＡｒ＋などの放電によって発生する触媒の量および原子状水素の量を制御することにより制御することができる。一実施形態では、パルス周波数は、約０．１Ｈｚから約１００ＭＨｚの範囲である。他の実施形態では、パルス周波数は、分子状水素への実質的原子状水素再結合に要する時間よりも短い。異常プラズマ・アフターグロー持続時間調査に基づき[R. Mills、T. Onuma、およびY. Lu、「異常アフターグロー持続時間での白熱加熱された水素触媒ガス混合体からの水素プラズマの形成、Int. J. Hydrogen Energy、近刊」、R. Mills、「Ti-K2CO3-Hセルから生じる可視スペクトル範囲での光放射の時間的ふるまい、Int. J. Hydrogen Energy、第26巻、No.4、2001年、327〜332頁」]、好ましくは、この周波数は、約１から約１０００Ｈｚの範囲内である。一実施形態では、デューティ・サイクルは約０．００１％から約９５％までである。好ましくは、デューティ・サイクルは約０．１％から約５０％までである。
【００６６】
交流電力の周波数は、約０．００１Ｈｚから１００ＧＨｚの範囲内とすることができる。より好ましくは、周波数は、約６０Ｈｚから１０ＧＨｚまでの範囲内である。最も好ましくは、周波数は、約１０ＭＨｚから１０ＧＨｚまでの範囲内である。システムは、１つまたは複数の電極がプラズマと直接接触している２本の電極を備えることができ、そうでなければ、それらの電極は、誘電体バリアによりプラズマから分離することができる。ピーク電圧は、約１Ｖから１０ＭＶまでの範囲とすることができる。より好ましくは、ピーク電圧は、約１０Ｖから１００ｋＶまでの範囲である。最も好ましくは、この電圧は、約１００Ｖから５００Ｖまでの範囲内である。それとは別に、システムは、電力をプラズマに送出するための少なくとも１本のアンテナを備える。
プラズマ・セルの一実施形態では、触媒は、イオン化された触媒イオンがグロー放電、誘導または容量結合ＲＦ放電、またはマイクロ波放電などの方法により作られたプラズマにより対応する原子から生成されるＨｅ＋、Ｎｅ＋、およびＡｒ＋のグループから選択された少なくとも１つを含む。好ましくは、プラズマ・セルの水素圧力は、１ミリトールから１０，０００トールまでの範囲内であり、より好ましくは、水素マイクロ波プラズマの水素圧力は、１０ミリトールから１００トールまでの範囲内であり、最も好ましくは、水素マイクロ波プラズマの水素圧力は、１０ミリトールから１０トールまでの範囲内である。
【００６７】
増大結合エネルギー水素種および増大結合エネルギー水素化合物を形成するための原子状水素の触媒作用に対する本発明のマイクロ波プラズマ・セルは、真空または大気圧よりも高い圧力を含むことができる室を備える槽、原子状水素源、プラズマを形成するためのマイクロ波電力源、およびｍは整数である、好ましくはｍは４００未満の整数であるｍ／２・２７．２±０．５ｅＶの実効反応エンタルピーを与えることができる触媒を含む。当業で知られているマイクロ波源は、進行波管、クライストロン、マグネトロン、サイクロトロン共振メーザー、ジャイロトロン、および自由電子レーザーである。電力は、増幅器により増幅することができる。電力は、導波路、同軸ケーブル、およびアンテナのうちの少なくとも１つにより送出することができる。パルス・マイクロ波の好ましい一実施形態は、マグネトロンへのパルス高電圧または電子銃などの電子源から電子のパルスにより供給することができるパルス・マグネトロン電流を使用するマグネトロンを含む。
【００６８】
交流電力の周波数は、約１００ＭＨｚから１００ＧＨｚの範囲内とすることができる。より好ましくは、周波数は、約１００ＭＨｚから１０ＧＨｚまでの範囲内である。最も好ましくは、周波数は、約１ＧＨｚから１０ＧＨｚまでの範囲内または約２．４ＧＨｚ±１ＧＨｚである。一実施形態では、パルス周波数は、約０．１Ｈｚから約１００ＭＨｚまでであり、好ましくは、この周波数は、約１０から約１０，０００Ｈｚまでの範囲内であり、最も好ましくは、この周波数は、約１００から約１０００Ｈｚまでの範囲内である。一実施形態では、デューティ・サイクルは約０．００１％から約９５％までである。好ましくは、デューティ・サイクルは、約０．１％から約１０％までである。プラズマに入るパルスのピーク電力密度は、約１Ｗ／ｃｍ３から１ＧＷ／ｃｍ３までの範囲内とすることができる。より好ましくは、ピーク電力密度は、約１０Ｗ／ｃｍ３から１０ＭＷ／ｃｍ３までの範囲内である。最も好ましくは、ピーク電力密度は、約１００Ｗ／ｃｍ３から１０ｋＷ／ｃｍ３までの範囲内である。プラズマに入るパルスの平均電力密度は、約０．００１Ｗ／ｃｍ３から１ｋＷ／ｃｍ３までの範囲内とすることができる。より好ましくは、平均電力密度は、約０．１Ｗ／ｃｍ３から１００Ｗ／ｃｍ３までの範囲内である。最も好ましくは、平均電力密度は、約１Ｗ／ｃｍ３から１０Ｗ／ｃｍ３までの範囲内である。
【００６９】
増大結合エネルギー水素種および増大結合エネルギー水素化合物を形成するための原子状水素の触媒作用に対する本発明の容量および／または誘導結合高周波（ＲＦ）プラズマ・セルは、真空または大気圧よりも高い圧力を含むことができる室を備える槽、原子状水素源、プラズマを形成するためのＲＦ電力源、およびｍは整数である、好ましくはｍは４００未満でありｍ／２・２７．２±０．５ｅＶの実効反応エンタルピーを与えることができる触媒を含む。セルは、さらに、少なくとも２つの電極、およびＲＦ電力源がＲＦ発生器により駆動される電極を備えることができるＲＦ発生器を備えることができる。それとは別に、セルは、さらに、ＲＦ電力がセル内で形成されたプラズマに結合するようにするセル壁の外部にあってもよいソース・コイル、接地できる導電セル壁、およびＲＦ電力をセル・プラズマに誘導および／または容量結合できるコイルを駆動するＲＦ発生器を備えることができる。ＲＦ周波数は、好ましくは約１００Ｈｚから約１００ＭＨｚまでの範囲内、より好ましくは約１ｋＨｚから約５０ＭＨｚまでの範囲内、最も好ましくは約１３．５６ＭＨｚ±５０ＭＨｚである。一実施形態では、パルス周波数は、約０．１Ｈｚから約１００ＭＨｚまでであり、好ましくは、この周波数は、約１０Ｈｚから約１０ＭＨｚまでの範囲内であり、最も好ましくは、この周波数は、約１００Ｈｚから約１ＭＨｚまでの範囲内である。一実施形態では、デューティ・サイクルは約０．００１％から約９５％までである。好ましくは、デューティ・サイクルは、約０．１％から約１０％までである。プラズマに入るパルスのピーク電力密度は、約１Ｗ／ｃｍ３から１ＧＷ／ｃｍ３までの範囲内とすることができる。より好ましくは、ピーク電力密度は、約１０Ｗ／ｃｍ３から１０ＭＷ／ｃｍ３までの範囲内である。最も好ましくは、ピーク電力密度は、約１００Ｗ／ｃｍ３から１０ｋＷ／ｃｍ３までの範囲内である。プラズマに入るパルスの平均電力密度は、約０．００１Ｗ／ｃｍ３から１ｋＷ／ｃｍ３までの範囲内とすることができる。より好ましくは、平均電力密度は、約０．１Ｗ／ｃｍ３から１００Ｗ／ｃｍ３までの範囲内である。最も好ましくは、平均電力密度は、約１Ｗ／ｃｍ３から１０Ｗ／ｃｍ３までの範囲内である。
【００７０】
他の実施形態では、誘導結合プラズマ源は、参照により全体が本明細書に組み込まれている、米国特許第6,150,628号で説明されているアステクス・コーポレーションのアストロン・システムなどのトロイダル・プラズマ・システムである。トロイダル・プラズマ・システムは、変圧器回路の一次側を含むことができる。一次側は、高周波電源により駆動することができる。プラズマは、変圧器回路の二次側として動作する閉ループとすることができる。ＲＦ周波数は、好ましくは約１００Ｈｚから約１００ＧＨｚまでの範囲内、より好ましくは約１ｋＨｚから約１００ＭＨｚまでの範囲内、最も好ましくは約１３．５６ＭＨｚ±５０ＭＨｚまたは約２．４ＧＨｚ±１ＧＨｚである。一実施形態では、パルス周波数は、約０．１Ｈｚから約１００ＭＨｚまでであり、好ましくは、この周波数は、約１０Ｈｚから約１０ＭＨｚまでの範囲内であり、最も好ましくは、この周波数は、約１００Ｈｚから約１ＭＨｚまでの範囲内である。一実施形態では、デューティ・サイクルは約０．００１％から約９５％までである。好ましくは、デューティ・サイクルは、約０．１％から約１０％までである。プラズマに入るパルスのピーク電力密度は、約１Ｗ／ｃｍ３から１ＧＷ／ｃｍ３までの範囲内とすることができる。より好ましくは、ピーク電力密度は、約１０Ｗ／ｃｍ３から１０ＭＷ／ｃｍ３までの範囲内である。最も好ましくは、ピーク電力密度は、約１００Ｗ／ｃｍ３から１０ｋＷ／ｃｍ３までの範囲内である。プラズマに入る平均電力密度は、約０．００１Ｗ／ｃｍ３から１ｋＷ／ｃｍ３までの範囲内とすることができる。より好ましくは、平均電力密度は、約０．１Ｗ／ｃｍ３から１００Ｗ／ｃｍ３までの範囲内である。最も好ましくは、平均電力密度は、約１Ｗ／ｃｍ３から１０Ｗ／ｃｍ３までの範囲内である。
【００７１】
放電セルの場合、放電電圧は、約１０００から約５０，０００ボルトまでの範囲内とすることができる。電流は、約１μＡから約１Ａまでの範囲、好ましくは約１ｍＡとすることができる。放電電流は、間欠的電源またはパルスとすることができる。パルス動作を使用して入力電力を低減することができ、また放電電電圧よりも低くてもよいオフセット電圧により場が所望の強度に設定される期間を指定することもできる。非放電の期間に場を制御する一アプリケーションでは、触媒と原子状水素との間のエネルギーの一致を最適化する。一実施形態では、オフセット電圧は、約０．５から約５００Ｖまでである。他の実施形態では、オフセット電圧は、約０．１Ｖ／ｃｍから約５０Ｖ／ｃｍの場を発生するように設定される。好ましくは、オフセット電圧は、約１Ｖ／ｃｍから約１０Ｖ／ｃｍの場を発生するように設定される。ピーク電圧は、約１Ｖから１０ＭＶまでの範囲内とすることができる。より好ましくは、ピーク電圧は、約１０Ｖから１００ｋＶまでの範囲内である。最も好ましくは、この電圧は、約１００Ｖから５００Ｖまでの範囲内である。パルス周波数およびデューティ・サイクルも、調整することができる。パルス周波数およびデューティ・サイクルを制御する一アプリケーションでは、パワー・バランスを最適化する。一実施形態では、これは、反応速度対入力電力を最適化することにより達成される。放電により発生する触媒および原子状水素の量は、非放電期間に減る。反応速度は、濃度がパルス周波数、デューティ・サイクル、および崩壊速度に依存するＡｒ＋などの放電によって発生する触媒の量および原子状水素の量を制御することにより制御することができる。一実施形態では、パルス周波数は、約０．１Ｈｚから約１００ＭＨｚの範囲である。他の実施形態では、パルス周波数は、分子状水素への実質的原子状水素再結合に要する時間よりも短い。異常プラズマ・アフターグロー持続時間調査に基づき[R. Mills、T. Onuma、およびY. Lu、「異常アフターグロー持続時間での白熱加熱された水素触媒ガス混合体からの水素プラズマの形成」、Int. J. Hydrogen Energy、近刊、R. Mills、「Ti-K2CO3-Hセルから生じる可視スペクトル範囲での光放射の時間的ふるまい」、Int. J. Hydrogen Energy、第26巻、No.4、2001年、327〜332頁]、好ましくは、この周波数は、約１から約２００Ｈｚの範囲内である。一実施形態では、デューティ・サイクルは約０．１％から約９５％までである。好ましくは、デューティ・サイクルは約１％から約５０％までである。
【００７２】
他の実施形態では、電力は、交流（ＡＣ）として印加することができる。周波数は、約０．００１Ｈｚから約１ＧＨｚまでの範囲とすることができる。より好ましくは、周波数は、約６０Ｈｚから約１００ＭＨｚまでの範囲内である。最も好ましくは、周波数は、約１０から１００ＭＨｚまでの範囲内である。システムは、１つまたは複数の電極がプラズマと直接接触している２本の電極を備えることができ、そうでなければ、それらの電極は、誘電体バリアによりプラズマから分離することができる。ピーク電圧は、約１Ｖから１０ＭＶまでの範囲内とすることができる。より好ましくは、ピーク電圧は、約１０Ｖから１００ｋＶまでの範囲内である。最も好ましくは、この電圧は、約１００Ｖから５００Ｖまでの範囲内である。
バリア電極プラズマ・セルの場合、周波数は、好ましくは、約１００Ｈｚから約１０ＧＨｚまで、より好ましくは、約１ｋＨｚから約１ＭＨｚまで、最も好ましくは約５〜１０ｋＨｚの範囲である。電圧は、好ましくは、約１００Ｖから約１ＭＶ、より好ましくは、約１ｋＶから約１００ｋＶ、最も好ましくは約５から約１０ｋＶまでの範囲内である。
【００７３】
プラズマ電解セルの場合、放電電圧は、約１０００から約５０，０００ボルトまでの範囲内とすることができる。電解液内に流れる電流は、約１μＡ／ｃｍ３から約１Ａ／ｃｍ３までの範囲内、好ましくは約１ｍＡ／ｃｍ３とすることができる。一実施形態では、オフセット電圧は、約０．００１から約１．４Ｖまでの範囲内などの電解を引き起こす値よりも低い。ピーク電圧は、約１Ｖから１０ＭＶまでの範囲内とすることができる。より好ましくは、ピーク電圧は、約２Ｖから１００ｋＶまでの範囲内である。最も好ましくは、この電圧は、約２Ｖから１ｋＶまでの範囲内である。一実施形態では、パルス周波数は、約０．１Ｈｚから約１００ＭＨｚの範囲内である。好ましくは、周波数は、約１から約２００Ｈｚまでの範囲内である。一実施形態では、デューティ・サイクルは約０．１％から約９５％までである。好ましくは、デューティ・サイクルは約１％から約５０％までである。
フィラメント・セルの場合、フィラメントからの電場は、パルス動作時に高い値と低い値との間で交互に変化しうる。ピーク電場は、約０．１Ｖ／ｃｍから１０００Ｖ／ｃｍまでの範囲内とすることができる。好ましくは、ピーク電場は、約１Ｖ／ｃｍから１０Ｖ／ｃｍまでの範囲内とすることができる。オフピーク電場は、約０．１Ｖから１００Ｖ／ｃｍまでの範囲内とすることができる。好ましくは、オフピーク電場は、約０．１Ｖから１Ｖ／ｃｍまでの範囲内とすることができる。一実施形態では、パルス周波数は、約０．１Ｈｚから約１００ＭＨｚの範囲内である。好ましくは、周波数は、約１から約２００Ｈｚまでの範囲内である。一実施形態では、デューティ・サイクルは約０．１％から約９５％までである。好ましくは、デューティ・サイクルは約１％から約５０％までである。
【００７４】
原子状水素の触媒作用を介して水素の新しい形態を含む電力および新しい水素種および組成物を発生するプラズマ反応炉のプラズマ・ガスの実施例は、それぞれ触媒源Ｈｅ＋、Ｎｅ＋、およびＡｒ＋に対応するヘリウム、ネオン、およびアルゴンのうちの少なくとも１つである。いくつかの実施形態では、水素はプラズマ・セル内に、別々に、または触媒源として使用されるガスなどの他のプラズマ・ガスとの混合気として、流れ込む。水素、アルゴン、ヘリウム、アルゴン水素混合気、ヘリウム水素混合気のグループから選択された少なくとも１つのガスなどの触媒ガスまたは水素触媒ガス混合気の流量は、好ましくは、槽容積の１ｃｍ３当たり約０．０００００００１〜１標準リットル毎分、より好ましくは槽容積の１ｃｍ３当たり約０．００１〜１０ｓｃｃｍである。ヘリウム水素、ネオン水素、およびアルゴン水素混合気の場合、ヘリウム、ネオン、またはアルゴンは、約９９．９９から約．０１％までの範囲、好ましくは約９９から約１％までの範囲、より好ましくは約９９から約９５％までの範囲内である。一実施形態では、残余ガスは水素である。
【００７５】
上記の反応炉のいずれにおいても、吸引器、霧化器、または噴霧器を使用して、触媒源のエアロゾルを形成することができる。必要ならば、吸引器、霧化器、または噴霧器を使用して、触媒源または触媒を直接プラズマ内に注入することができる。
モリブデンがセル材料として使用される場合、稼働しているセルの温度は、０〜１８００℃の範囲内に維持されるのが好ましい。タングステンがセル材料として使用される場合、稼働しているセルの温度は、０〜３０００℃の範囲内に維持されるのが好ましい。ステンレス鋼がセル材料として使用される場合、稼働しているセルの温度は、０〜１２００℃の範囲内に維持されるのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
（ＩＩＩ．図面の簡単な説明）
【図１】本発明によるプラズマ電解セル反応炉の概略図である。
【図２】本発明によるガス・セル反応炉の概略図である。
【図３】本発明によるガス放電セル反応炉の概略図である。
【図４】本発明によるＲＦバリア電極ガス放電セル反応炉の概略図である。
【図５】本発明によるプラズマ・トーチ・セル反応炉の概略図である。
【図６】本発明による他のプラズマ・トーチ・セル反応炉の概略図である。
【図７】本発明によるマイクロ波ガス・セル反応炉の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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