(57)【要約】水素と金属との間の核反応からエネルギーを生産するための方法及び発生器であって、ａ）遷移金属の定められた大きさのマイクロ／ナノメートルのクラスタを生産するステップと、ｂ）好ましくはクラスタを脱ガス処理するために３５０から５００℃までの間で少なくとも１０−９バールの真空を適用するサイクルの後で、前記クラスタに水素を接触させ、且つその圧力と速度を制御するステップと、ｃ）クラスタの中に水素をＨ−イオンとして吸着させるために、クラスタを金属のデバイ温度ＴＤよりも高い温度、好ましくは網状面のスライディングが起こる温度に近い温度まで加熱することによって反応のための活性コアを生み出すステップと、ｄ）活性コア上の機械的、熱、超音波、電気、又は磁気インパルスによって反応をトリガして、好ましくは活性コア上に温度の勾配が存在する状態で放熱と共に金属原子に水素イオンを捕獲させるステップと、ｅ）好ましくは所定の強度の磁界及び／又は電界が存在する状態で、熱を取り出し、且つＴＤを上回る温度に維持するステップと、を含む、エネルギーを生産するための方法及び発生器である。活性コアは、マイクロ／ナノメートルのクラスタの焼結材料、若しくは容器の中に集められたクラスタ粉末、又は表面の１平方センチメートル当たり少なくとも１０９個のクラスタを有する、所定の体積及び形状の基体上へのクラスタの堆積物を含むことができ、該堆積物は、金属を融点に近づくまで加熱し、次いで徐冷することによって、スパッタリングすること、スプレーすること、蒸発及び凝縮させること、エピタキシャル堆積することのような方法によって得ることができ、こうした方法の後に、クラスタ構造を凍結させるための急冷が行われる。【選択図】なし
2012510050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素と金属との間の核反応によってエネルギーを生産するための方法であって、
定められた大きさの遷移金属の結晶を予め配置するステップであって、前記結晶が所定の結晶構造を有するマイクロ／ナノメートルのクラスタとして配置され、前記クラスタの各々が所定数の原子よりも少ない数の前記遷移金属の原子を有するステップと、
前記クラスタに水素を接触させるステップと、
前記水素をＨ−イオンとして前記クラスタの中に吸着させ、且つ前記加熱ステップの後で前記水素がＨ−イオンとして前記活性コア内での前記核反応のために利用可能なままであるような、所定の重要な温度よりも高い吸着温度まで、前記定められた大きさのクラスタを加熱するステップと、
前記Ｈ−イオンを前記クラスタのそれぞれの原子の中に捕獲させる、前記活性コア上のインパルス作用によって、前記Ｈ−イオンとしての前記水素と前記クラスタ内の前記金属との間の前記核反応をトリガするステップであって、前記反応の連続が熱の生産をもたらすステップと、
前記活性コアから定められた電力に係る熱を取り出し、且つ前記活性コアの温度を前記重要な温度よりも上に維持するステップと、
を提供する方法。
【請求項２】
予め配置する前記ステップが、マイクロ／ナノメートルのクラスタの形態の前記遷移金属の結晶の前記定められた大きさが前記電力に比例するような方法で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
定められた大きさのマイクロ／ナノメートルのクラスタを予め配置する前記ステップが、
マイクロ／ナノメートルのクラスタの形態の所定量の前記遷移金属を、基体、すなわち所定の体積及び形状を有する固体物体の表面上に堆積するステップであって、前記基体が、その表面上に、最小数よりも大きい数のクラスタを含有し、特に、前記最小数が、１平方センチメートル当たり少なくとも１０９クラスタ、好ましくは１平方センチメートル当たり少なくとも１０１０クラスタ、より特定的には１平方センチメートル当たり少なくとも１０１１クラスタ、さらにより特定的には１平方センチメートル当たり少なくとも１０１２クラスタであるステップと、
前記定められた大きさのマイクロ／ナノメートルのクラスタを焼結することによって凝集させるステップであって、前記焼結することが前記クラスタの結晶構造を保ち、前記焼結することが実質的に前記クラスタのサイズを保つ、ステップと、
前記クラスタ、すなわち定められた大きさのクラスタ又はクラスタの緩い凝集体からなる粉末を容器の中に集めるステップと、
からなる群から選択されたステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記遷移金属を堆積する前記ステップが、前記基体上への前記金属からなる金属蒸気の物理的蒸着プロセスによってもたらされる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記遷移金属を堆積する前記ステップが、
スパッタリング・プロセスと、
前記所定量の前記金属を蒸発又は昇華させ、その後、前記基体上に凝縮させることを含むプロセスと、
エピタキシャル堆積プロセスと、
スプレー・プロセスと、
融点に近づくまで加熱し、その後、特に約６００℃の平均コア温度まで徐冷するプロセスと、
からなる群から選択されたプロセスによってもたらされる、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
所定量の前記遷移金属を堆積させる前記ステップの後で、前記結晶構造を有するクラスタに係る前記遷移金属の「凍結」をもたらすために、前記基体と前記堆積された金属を急冷するステップが提供され、前記急冷するステップが、焼戻しすること、前記基体上に堆積された場合の前記遷移金属の近くを流れる、前記基体の温度よりも低い所定の温度を有する水素の流れを生じさせること、からなる群から選択される、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記クラスタに水素を接触させる前記ステップの前に、特に、少なくとも１０−９バールの真空を３５０℃から５００℃までの間に設定された温度で所定の時間にわたって適用することによって、前記基体をクリーニングするステップが行われ、特に、前記真空は、少なくとも１０の真空適用サイクルに従って適用され、その後、水素が実質的に大気圧に戻る、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記クラスタに水素を接触させる前記ステップの間、前記水素が、以下の条件、すなわち、
０．００１ミリバールから１０バールまでの間、特に１ミリバールから２バールまでの間に設定された分圧を有すること、
３ｍ／秒未満の速度で、特に前記クラスタの前記表面と実質的に平行な方向に従って流れること、
のうちの少なくとも１つを満たす、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記吸着温度が、遷移金属の網状面のスライディングが起こる温度、特に、吸収ピークα及びβに対応している温度の間に設定される温度に近い、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記定められた大きさのクラスタを加熱する前記ステップの後で、前記活性コアを室温まで冷却するステップが提供され、前記核反応をトリガする前記ステップが、前記室温から前記吸着温度への前記活性コアの前記温度の急上昇を提供し、特に、前記急上昇が５分よりも短い時間内で起こる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記核反応をトリガする前記ステップが、前記活性コアの２点間の勾配、すなわち温度差を生み出すステップと関連付けられ、前記勾配が、網状振動の非調和性を強化し、且つＨ−イオンの生産を支援するために、特に１００℃から３００℃までの間に設定される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記クラスタが面心立方結晶構造、ｆｃｃ（１１０）を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
熱の生産を伴う前記反応が、
１ガウスから７００００ガウスまでの間に設定された強度の磁気誘導磁界、
１Ｖ／ｍから３０００００Ｖ／ｍまでの間に設定された強度の電界、
からなる群から選択された磁界及び／又は電界が存在する状態で起こる、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
水素と、遷移金属である金属との間の核反応の連続から得られるエネルギー発生器であって、
所定量の前記遷移金属を含む活性コアと、
使用中に前記活性コアを収容する発生器チャンバと、
前記発生器チャンバ内の前記活性コアを所定の重要な温度よりも高い温度まで加熱するための手段と、
前記遷移金属と前記水素との間の前記核反応をトリガするための手段と、
前記活性コア内での前記反応中に発生する定められた電力に係る熱を前記発生器チャンバから取り出すための手段と、
を含み、前記活性コアが定められた大きさの前記遷移金属の結晶を含み、前記結晶が所定の構造を有するマイクロ／ナノメートルのクラスタであり、前記クラスタが平均して所定数の原子よりも少ない数の前記遷移金属の原子を含むことを特徴とするエネルギー発生器。
【請求項１５】
マイクロ／ナノメートルのクラスタの形態の前記遷移金属の結晶の前記定められた大きさが前記電力に比例する、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属と金属の結晶構造上に吸着される水素との間の核反応によってエネルギーを生産するためのプロセスに関する。さらに、本発明は、こうした反応を行うエネルギー発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニッケル活性コア上に吸着される水素に起因する核反応によって熱を生産するための方法が、Ｐｉａｎｔｅｌｌｉ他の名義でＷＯ９５／２０３１６に記載されている。プロセスの改善が、Ｆｏｃａｒｄｉ、Ｇａｂｂａｎｉ、Ｍｏｎｔａｌｂａｎｏ、Ｐｉａｎｔｅｌｌｉ、Ｖｅｒｏｎｅｓｉ、「Ｌａｒｇｅ  ｅｘｃｅｓｓ  ｈｅａｔ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｎｉ−Ｈ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」、ＩＩ  Ｎｕｏｖｏ  Ｃｉｍｅｎｔｏ、ｖｏｌ．ＩＩＩＡ、Ｎ．１１、１９９８年１１月、及びその書誌に記載される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
実験中に観測された問題は、その上に水素が吸着されるべき且つ反応が行われるべきコアの準備であり、こうしたコアは、ニッケルでできており、小さな棒の形状を有するものであった。
【０００４】
プロセスの種々の重要な態様のうちの１つは、水素を吸着するのに適した方法の選択と、水素物質の品質、並びにプロセスのトリガ条件の再現性であった。
【０００５】
他の重要な態様は、水素の吸着の前に小さな棒をどのようにしてクリーンにするか、並びに、最適な棒表面状態をどのようにして最適化するか、及び、反応をトリガする及び停止させるための方法であった。
【０００６】
こうした問題のために、プロセスのセットアップとその工業開発は、やや難しいものとなった。
【０００７】
さらなる重要な態様は、所望の電力を得るためのコアのサイズ設定及び設計である。
【０００８】
ＤＥ４０２４５１５に、細かく細分された金属粒子を冷却することによってクラスタが得られ、３，０００から１００，０００原子の遷移金属を含有するクラスタと原子が接触させられる、水素同位体の核融合からエネルギーを得るためのプロセスが記載される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
したがって、本発明の特徴は、金属の結晶構造の中に吸着される水素の核反応によってエネルギーを生産するための方法を提供することであり、これは反応のトリガ条件の再現性を保証する。
【００１０】
さらに、本発明の特徴は、活性コアの前駆体を工業的に作製するための、及びそれらの中に水素を工業的に吸着させるための方法を提供することである。
【００１１】
本発明の別の特徴は、上記で説明された核反応をもたらすエネルギー発生器を提供することであり、その生産速度とサイズはまた、工業生産が可能になるようなものである。
【００１２】
同様に、本発明の特徴は、出力電力を容易に調節できるようにする発生器を提供することである。
【００１３】
本発明のさらなる特徴は、容易に停止させることができる発生器を提供することである。
【００１４】
これらの及び他の特徴は、水素と金属との間の核反応によってエネルギーを生産するための方法により達成され、前記方法は、
−  定められた大きさの遷移金属の結晶を予め配置するステップであって、前記結晶が所定の結晶構造を有するマイクロ／ナノメートルのクラスタとして配置され、前記クラスタの各々が所定数の原子よりも少ない数の前記遷移金属の原子を有するステップと、
−  前記クラスタに水素を接触させるステップと、
−  前記水素をＨ−イオンとして前記クラスタの中に吸着させ、且つ前記加熱ステップの後で前記水素がＨ−イオンとして前記活性コア内での前記核反応のために利用可能なままであるように適合された所定の重要な温度よりも高い吸着温度まで、前記定められた大きさのクラスタを加熱するステップと、
−  前記Ｈ−イオンを前記クラスタのそれぞれの原子の中に捕獲させる、前記活性コア上に及ぼされるインパルス作用によって、前記Ｈ−イオンとしての前記水素と前記クラスタ内の前記金属との間の前記核反応をトリガするステップであって、前記反応の連続が熱の生産をもたらすステップと、
−  前記活性コアから前記熱を取り出し、且つ前記活性コアの温度を前記重要な温度よりも上に維持するステップであって、前記熱を取り出すステップが所定の電力に従って行われるステップと、
を提供する。
【００１５】
有利には、予め配置する前記ステップは、マイクロ／ナノメートルのクラスタの形態の前記遷移金属の結晶の前記定められた大きさが、前記電力に比例するような方法で行われる。
【００１６】
各クラスタを形成する原子の数は、所定量の金属を含む活性コアから得ることができる所定の電力を通じて変化する。実際には、各クラスタは、反応が起こる部位であり、したがって、得ることができる電力は、クラスタ・サイズから、すなわちクラスタを形成する原子の数から実質的に独立している。
【００１７】
特に、クラスタの原子の数は、異なる数の原子を含む他の凝集体よりも安定な構造体を生じさせることが知られている数の群から選択される。こうした安定性は、Ｈ−イオンを与える水素に対するクラスタの高い反応性が獲得される状態である。例えば、クラスタを形成する原子の数に依存し、その特定の数に対応する特有の安定性ピークが得られる、ニッケルに対する安定性関数が識別されている。
【００１８】
この方法に用いられる水素は、天然水素、すなわち、特に、実質的に０．０１５％に等しい同位体存在度をもつ重水素を含有する水素とすることができる。代替的に、こうした水素は、上記に示されたものとは別個の重水素含有量を有する水素、及び／又は、かなりのトリチウム含有量を有する水素とすることができる。
【００１９】
好ましくは、用いられる水素は、分子の水素Ｈ２であり、代替的に、水素は、Ｈ−として予備的にイオン化され、又はＨ−とＨ２とを含有する混合物とすることができる。
【００２０】
遷移金属は、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｐｄ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、ランタノイド、アクチノイドからなる群から選択することができる。こうした金属は、４つの遷移族、すなわち、
−  ３ｄ殻が部分的に満たされた金属、例えばニッケル、
−  ４ｄ殻が部分的に満たされた金属、例えばロジウム、
−  ５ｄ殻が部分的に満たされた金属、すなわち「レアアース」又はランタノイド、例えばセリウム、
−  ５ｄ殻が部分的に満たされた金属、すなわちアクチノイド（ａｃｔｉｎｏｎｏｉｄ）、例えばトリウム、
のうちの１つに属する。
【００２１】
用いられる金属はまた、上記で挙げられた金属のうちの２つ以上との合金とすることができる。
【００２２】
挙げられた遷移金属又はそれらの合金の中で、
−  面心立方結晶構造、
−  体心立方結晶構造、
−  六方最密構造（ｃｏｍｐａｃｔ  ｈｅｘａｇｏｎａｌ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）、
からなる群から選択された結晶構造で結晶化するものが好ましい。
【００２３】
有利には、クラスタの中へのＨ−イオンの吸着を支援するために、結晶オープンフェイス（ｏｐｅｎ  ｆａｃｅ）構造を有する金属が用いられる。
【００２４】
好ましくは、前記遷移金属はニッケルである。特に、前記ニッケルは、
−  天然ニッケル、すなわちニッケル５８、ニッケル６０、ニッケル６１、ニッケル６２、ニッケル６４のような同位体の混合物、
−  同位体、すなわち、
−  ニッケル５８、
−  ニッケル６０、
−  ニッケル６１、
−  ニッケル６２、
−  ニッケル６４、
からなる群から選択された１つのみの同位体を含むニッケル、
−  こうした同位体のうちの少なくとも２つを所望の比率で含む調製物、
からなる群から選択される。
【００２５】
Ｈ−イオンは、特定の作動条件下で、前記遷移金属表面上に既に吸着されている水素Ｈ２分子を処理することによって得ることができ、半自由価電子がプラズマを形成する。特に、格子振動、すなわちフォノンを生じさせるために、加熱が必要とされ、そのエネルギーは、非線形及び非調和現象を通じて、第１活性化エネルギー閾値よりも高い。こうした条件において、以下の事象、すなわち、
−  表面上に吸着される水素分子の解離、
−  金属の価電子との相互作用と、Ｈ−イオンの生成、
−  クラスタの中への、特に、表面に最も近い２つ又は３つの結晶層を形成するクラスタの中へのＨ−イオンの吸着、
が起こり得る。Ｈ−イオンは、金属とただ物理的にのみ相互作用することができ、又はそれと化学的に結合することができ、この場合、水素化物が形成されることがある。
【００２６】
Ｈ−イオンはまた、格子の隙間の中に吸着される場合があるが、
−  イオンが格子欠陥の中に捕捉されることによる、粒界縁部での吸着、
−  クラスタの金属原子の置換、
が起こることもある。
【００２７】
こうした吸着ステップの後で、第１閾値よりも高い第２活性化閾値を超えるならば、Ｈ−イオンがクラスタの原子と相互作用する。この第２閾値を超えることによって、パウリの排他原理とハイゼンベルクの不確定性原理により、金属原子の電子をＨ−イオンに置き換えるための、したがって、金属−水素錯体原子を形成するための条件が生み出される。この事象は、Ｈ−イオンのフェルミオン性質のために生じ得るが、しかしながら、Ｈ−イオンは電子質量よりも１８３８倍大きい質量を有することから、それらはより深い層へと向かい、オージェ電子の及びＸ線の放出を引き起こす傾向がある。その後、Ｈ−イオンのボーア半径は金属コア半径に匹敵することから、金属コアによってＨ−イオンを捕獲して、構造改革と、質量欠損によるエネルギーの解放をもたらすことができ、このときＨ−イオンはプロトンとして追い出され、近隣のコアとの核反応を生じることができる。
【００２８】
より詳細には、Ｈ−イオンを捕獲する金属原子によって形成された錯体原子は、エネルギー保存原理、パウリの排他原理、及びハイゼンベルクの不確定性原理のすべての面で、励起状態に強制的に向けられ、したがって、より深い軌道又はレベルへ向かう、すなわち最小エネルギー状態へ向かうＨ−イオンの移動によって、自身で再編成し、レベル変化の間にオージェ電子とＸ線を放出する。Ｈ−イオンは、ポテンシャルの穴の中に落ち、その半径が約１０−１２ｍである体積上に以前は分散されていたエネルギーを、その半径が約５×１０−１５ｍである、より小さい体積の中に集中させる。プロセスの終了時に、Ｈ−イオンは、核半径に匹敵するコアからの距離にあり、実際には、Ｈ−イオンを付加することによって形成される錯体原子の基本状態において、電子の質量よりもはるかに大きいその質量のために、Ｈ−イオンは、ボーア半径の計算に従う核半径に匹敵するコアからの距離にあるこうした深いレベルにとどまることを強いられる。前述のように、構造改革と質量欠損によるエネルギーの解放とを伴う電子捕獲の場合又は最も低い層に向けて落ちるプロセスの間のそれらの固有の不安定性に起因する２つの電子の損失の場合に起こるものと同様の、構造改革と質量欠損によるエネルギーの解放を伴う、Ｈ−イオンがコアによって捕獲されるプロセスが、コアからの短い距離のためにトリガされ、霧箱の中で実験的に検出されるように、最終的にはプロトンとしてのＨ−イオンの追放が起こり、他の近隣のコアとの核反応が起こることがあり、前記反応は、エネルギーの生産後の活性コア上の変換として検出された。
【００２９】
上記により、実際のプロセスは、水素原子の、特に特定の水素同位体原子の融合プロセスとして考えることはできず、代わりに、プロセスは、遷移金属と、水素、一般にはその特定の形態のＨ−イオンとの相互作用として理解されなければならない。
【００３０】
有利には、前記クラスタの前記遷移金属原子の前記所定の数は、クラスタの又はクラスタのない形態の前記遷移金属の材料の一部が前記金属の物理的特性の遷移を示すようなものであり、前記特性は、
−  熱伝導率、
−  電気伝導率、
−  屈折率、
からなる群から選択される。
【００３１】
マイクロ／ナノメートルのクラスタ構造は、Ｈ−イオンを生産するための及び上記で挙げられた軌道及び核捕獲プロセスのための要件である。各遷移金属についての、原子の重要な数は、それを下回るとレベル離散構造（電子密度、電子密度の関数、及びＫｏｈｎ−Ｓｈａｍ有効ポテンシャル）とパウリの反対称性が、トーマス‐フェルミ手法に係るバンド構造に勝る傾向がある数として識別することができる。離散レベル構造は、クラスタの主な特性の原点であり、そのうちの幾つかが上記に挙げられている。こうした特徴は、表面の性質を分析する（ａｑｎａｌｙｓｉｎｇ）ために、すなわちクラスタが存在するかどうかを確証するために有利に用いることができる。
【００３２】
特に、定められた大きさのマイクロ／ナノメートルのクラスタを準備する前記ステップは、マイクロ／ナノメートルのクラスタの形態の所定量の前記遷移金属を、基体の表面、すなわち所定の体積及び所定の形状を有する固体物体上に堆積するステップを含み、前記基体表面は、１平方センチメートル当たり少なくとも１０９個のクラスタを含有する。
【００３３】
定められた大きさのクラスタを予め配置するステップはまた、前記定められた大きさのマイクロ／ナノメートルのクラスタを焼結するステップを提供することができ、前記焼結は、結晶構造を保ち、且つ実質的に前記クラスタのサイズを保つ。
【００３４】
定められた大きさのクラスタを準備するステップは、クラスタの粉末を容器の中に集めること、すなわち定められた大きさのクラスタ又はクラスタの緩い凝集体を集めることを提供することができる。
【００３５】
好ましくは、前記基体は、その表面の中に、１平方センチメートル当たり少なくとも１０１０クラスタ、特に１平方センチメートル当たり少なくとも１０１１クラスタ、より特定的には１平方センチメートル当たり少なくとも１０１２クラスタを含有する。
【００３６】
好ましくは、前記クラスタは、前記基体上に前記金属の薄層を形成し、その厚さは、１ミクロン未満であり、特に、こうした厚さは、遷移金属の結晶構造の格子の大きさと同じものである。実際には、クラスタの中へのＨ−イオンの吸着によるコアの活性化は、ほんの僅かな表面結晶層に関係する。
【００３７】
特に、前記遷移金属を堆積する前記ステップは、前記金属の物理的蒸着プロセスによってもたらされる。
【００３８】
前記堆積プロセスは、粒子ビームによる衝撃を受けた物体によって放出される所定量の原子の形態の金属を基体が真空の下で受け取る、スパッタリング・プロセスとすることができる。
【００３９】
代替的に、堆積プロセスは、蒸発ステップ又は熱昇華ステップと、金属が前記基体上に凝縮する、後続する凝縮ステップとを含むことができる。
【００４０】
代替的に、堆積プロセスは、堆積物が基体の構造と同様の結晶構造を獲得する、したがってこうしたパラメータの制御を可能にする、エピタキシャル堆積によって行うことができる。
【００４１】
遷移金属は、スプレー・プロセスによっても堆積させることができる。
【００４２】
代替的に、遷移金属を堆積するステップは、金属の融点に近い温度まで金属を加熱するステップと、その後の徐冷ステップとを提供することができる。好ましくは、徐冷は、約６００℃の平均コア温度まで進む。
【００４３】
金属を堆積するステップの後に、所定の結晶構造を有するクラスタの形態の金属の「凍結」をもたらすために、基体と、堆積される場合は遷移金属とを急冷するステップが行われる。
【００４４】
特に、前記急冷は、前記基体上に堆積された場合の前記遷移金属の近傍を流れる水素の流れを生じさせることによって起こり、前記流れは、前記基体の温度よりも低い所定の温度を有する。
【００４５】
有利には、前記クラスタに水素を接触させる前記ステップの前に、前記基体をクリーニングするステップが行われる。特に、前記クリーニング・ステップは、少なくとも１０−９バールの真空を３５０℃から５００℃までの間に設定された温度で所定の時間にわたって適用することによってなされる。
【００４６】
有利には、前記真空は、真空サイクルの好ましくは１０以上の所定の回数に従って適用され、その後、水素は実質的に大気圧に戻る。このように、金属内に吸着されたガス、特に、活性コアの金属の中に吸着されるガスを、定量的に除去することができる。実際には、こうしたガスは、価電子のプラズマと水素イオンとの間の相互作用を激減させ、金属表面上で最初の吸着が起こった場合であっても、クラスタの中への水素の吸着を制限し又は回避させることがある。基体と堆積された金属が５００℃を大きく上回る温度に曝される場合、クラスタ構造が取り返しのつかない程に損傷することがある。
【００４７】
有利には、前記クラスタに水素を接触させる前記ステップの間、前記クラスタの表面と水素分子との間の最適なヒット回数を保証するために、前記水素は、０．００１ミリバールから１０バールまでの間に設定された、特に１ミリバールから２バールまでの間に設定された分圧を有し、実際には、過度の圧力は、ヒットの頻度を増加させて、表面脱着並びに他の寄生現象を引き起こすことがある。
【００４８】
有利には、前記クラスタに水素を接触させる前記ステップの間、水素は、３ｍ／秒未満の速度で流れる。前記水素は、好ましくは前記クラスタの表面と実質的に平行な方向に従って流れる。こうした条件において、クラスタの表面上の吸着を支援し、且つ後続するＨ−イオン生成ステップにおける再放出現象を防止する、小さい衝突角に従う、水素分子と金属基体との間のヒットが起こる。
【００４９】
有利には、前記クラスタの中への水素の吸着によって活性コアを生み出す前記ステップは、遷移金属の網状面のスライディングが起こる温度に近い温度で行われ、スライディングが起こる前記温度は、吸収ピークα及びβに対応しているそれぞれの温度の間に設定される。
【００５０】
有利には、前記クラスタの遷移金属原子に対するＨ−イオン濃度は、エネルギー生産プロセスの効率を改善するために、０．０１よりも高い。特に、この濃度は、０．０８よりも高い。
【００５１】
有利には、前記クラスタの中への水素の吸着によって活性コアを生み出す前記ステップの後で、室温よりも低く前記活性コアを冷却するステップが提供され、核反応の連続をトリガする前記ステップが、前記室温から前記所定の重要な温度よりも高い温度への前記活性コアの温度の急上昇を提供する。特に、前記温度の急上昇は、５分よりも短い時間内で起こる。
【００５２】
重要な温度は、普通は、１００℃から４５０℃までの間、大抵は２００℃から４５０℃までの間に設定される。より詳細には、重要な温度は、前記金属のデバイ温度よりも高い。
【００５３】
特に、前記核反応をトリガする前記ステップは、
−  特に、活性コアの温度よりも低い所定の温度を有するガスの、特に水素の流れによって生じた熱衝撃、
−  機械的インパルス、特に、その持続時間が１／１０秒よりも短い機械的インパルス、
−  超音波インパルス、特に、その周波数が２０ｋＨｚから４０ｋＨｚまでの間に設定される超音波インパルス、
−  前記活性コア上にインパルス的に放たれるレーザ光線、
−  電磁界、特にその周波数が１ｋＨｚよりも高い無線周波数パルス、Ｘ線、γ線からなる群から選択された電磁界のパッケージのインパルス印加、
−  前記活性コアの電気歪部分を通って流れるインパルス電流によって発生する電気歪インパルス、
−  素粒子、特に、電子、プロトン、及び中性子からなる群から選択された素粒子のビームのインパルス印加、
−  Ｏ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｒｎ、Ｎ、Ｘｅを除く群から選択された元素のイオン、特に１つ又は複数の遷移金属のイオンのビームのインパルス印加、
−  前記活性コアの圧電部の２点間に印加される電気電圧インパルス、
−  磁気歪部分を有する前記活性コアに沿って磁界パルスによって発生するインパルス磁気歪、
からなる群から選択されたインパルス・トリガ作用を提供する。
【００５４】
こうしたインパルス・トリガ作用は、格子振動、すなわちフォノンを発生させ、その振幅は、Ｈ−イオンが第２活性化閾値を越え、金属原子の電子を置換して一時的な金属−水素錯体イオンを形成するのに必要な条件を生み出すことができるようなものである。
【００５５】
好ましくは、前記核反応をトリガする前記ステップは、前記活性コアの２点間の勾配、すなわち温度差を生み出すステップと関連付けられる。この勾配は、好ましくは１００℃から３００℃までの間に設定される。これは、Ｈ−イオンが生産される機構の根底にある非調和格子運動のための条件を強化する。
【００５６】
有利には、前記核反応によって供給される前記エネルギーを変調するステップが提供される。
【００５７】
特に、変調する前記ステップは、前記熱を取り出す前記ステップの間に１つ又は複数の活性コアを収容する発生器チャンバから／の中に活性コア又は活性コア部分を取り出す及び／又は加えることを含む。
【００５８】
変調する前記ステップは、水素の流れが存在する状態で前記活性コアを形成する前記遷移金属のシートを近づける／引き離すステップを含む。
【００５９】
変調するステップはさらに、前記活性コアを形成する前記遷移金属のシートの間に配置される層状の形状にされた吸収器の中にプロトンとα粒子を吸収させることによって始動させることができる。こうした放出の密度は、前記電力を調節するのに必須の特徴である。
【００６０】
有利には、活性コアの中の前記核反応を停止させるステップが提供され、該ステップは、
−  さらなる機械的インパルス、
−  前記活性コアを、所定の温度よりも低く、特に所定の重要な温度よりも低く冷却すること、
−  前記活性コア上のガスの流れ、特にアルゴンの流れ、
からなる群から選択された働きを含む。
【００６１】
特に、前記核反応を停止させる前記ステップは、熱交換流体入口温度を前記重要な温度よりも低く下げることを含むことができる。
【００６２】
有利には、熱の生産を伴う前記反応の連続は、
−  その強度が１ガウスから７００００ガウスまでの間に設定される磁気誘導磁界、
−  その強度が１Ｖ／ｍから３０００００Ｖ／ｍまでの間に設定される電界、
からなる群から選択された所定のセクタが存在する状態で起こる。
【００６３】
本発明の目的はまた、水素と、遷移金属である金属との間の核反応の連続から得られるエネルギー発生器によって達成され、前記発生器は、
−  所定量の前記遷移金属を含む活性コアと、
−  使用中に前記活性コアを収容する発生器チャンバと、
−  前記発生器チャンバ内の前記活性コアを所定の重要な温度よりも高い温度まで加熱するための手段と、
−  前記遷移金属と前記水素との間の前記核反応をトリガするための手段と、
−  前記活性コアの中での前記反応中に発生する定められた電力に係る熱を前記発生器チャンバから取り出すための手段と、
を含み、
前記発生器の主な特徴は、
−  前記活性コアが定められた大きさの前記遷移金属の結晶を含み、前記結晶が前記遷移金属に係る所定の結晶構造を有するマイクロ／ナノメートルのクラスタであり、前記クラスタの各々が所定数の原子よりも少ない数の前記遷移金属の原子を有することである。
【００６４】
有利には、マイクロ／ナノメートルのクラスタの形態の前記遷移金属の結晶の前記定められた大きさは、前記電力に比例する。
【００６５】
有利には、前記クラスタは、Ｈ−イオンとして吸着される水素を含有する。
【００６６】
好ましくは、前記活性コアを加熱するための前記手段は、使用中に電流が流れる電気抵抗を含む。
【００６７】
特に、前記活性コアは、基体、すなわち所定の体積と所定の形状を有する固体物体を含み、その表面上に、１平方センチメートル当たり少なくとも１０９個のクラスタ、好ましくは１平方センチメートル当たり少なくとも１０１０クラスタ、特に１平方センチメートル当たり少なくとも１０１１クラスタ、より特定的には１平方センチメートル当たり少なくとも１０１２クラスタにわたる、前記遷移金属の前記定められた大きさのマイクロ／ナノメートルのクラスタが堆積される。
【００６８】
有利には、前記活性コアは、延長された表面、すなわち、その面積が前記活性コアの凸形封体部の面積、特に、Ｌが前記活性コアの邪魔物（ｅｎｃｕｍｂｒａｎｃｅ）のサイズである、
−  Ａ／Ｖ＞１２／Ｌ、特にＡ／Ｖ＞１００／Ｌ、
−  Ａ／Ｖ＞５００ｍ２／ｍ３、
からなる群から選択された条件に関して前記活性コアによって占領される面積Ａ及び体積Ｖよりも大きい表面を有し、前記延長された表面は、特に、前記水素を通すことができる物体を基体として用いて得られ、前記物体は、好ましくは、
−  各シートが前記水素を吸着させるために利用可能な少なくとも１つの面、特に延長された表面を含む面を有する、前記遷移金属のシートのパッケージと、
−  特に、ボール、シリンダ、プリズム、バー、薄層のうちのいずれかの形状の粒子を焼結することによって得られた凝集体であって、普通は、前記粒子が、ナノ−又はマイクロメートルの粒度分布を有し、前記粒子が前記活性コアの多孔性を画定する、凝集体と、
−  前記遷移金属のマイクロ／ナノメートルのクラスタを焼結することによって得られた凝集体と、
−  容器内に集められたクラスタの粉末と、
からなる群から選択され、前記凸形封体部は、前記粉末の容器、例えばセラミック製の容器によって制限される。
【００６９】
好ましくは、前記遷移金属は、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｐｄ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、ランタノイド、アクチノイド、上記で挙げられた金属のうちの２つ以上との合金からなる群から選択され、特に、前記ニッケルは、
−  天然ニッケル、すなわちニッケル５８、ニッケル６０、ニッケル６１、ニッケル６２、ニッケル６４のような同位体の混合物、
−  ニッケル、すなわち、
−  ニッケル５８、
−  ニッケル６０
−  ニッケル６１、
−  ニッケル６２、
−  ニッケル６４、
からなる群から選択された１つのみの同位体を含むニッケル、
−  こうした同位体のうちの少なくとも２つを所望の比率で含む調製物、
からなる群から選択される。
【００７０】
トリガするための前記手段は、
−  特に活性コアの温度よりも低い所定の温度に保たれる水素の流れによって前記活性コアの中に熱衝撃を生み出すための手段、
−  機械的インパルス、特に、１／１０秒よりも短く持続するインパルスを生み出すための手段、
−  超音波インパルスを生み出すための手段、
−  前記活性コア上にレーザ光線インパルスを放つための手段、
−  特にその周波数が１ｋＨｚよりも高い無線周波数パルス、Ｘ線、γ線からなる群から選択された電磁界のパッケージをインパルス的に印加するための手段、
−  前記活性コアの電気歪部分を通るインパルス電流を生み出すための手段、
−  前記活性コアの圧電部の２点間に電気電圧インパルスを印加するための手段、
−  特に、電子、プロトン、中性子の中で選択された素粒子のビームをインパルス的に印加するための手段、
−  Ｏ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｒｎ、Ｎ、Ｘｅを除く群から選択された元素のイオン、特に１つ又は複数の遷移金属のイオンのビームをインパルス的に印加するための手段、
−磁気歪部分を有する前記活性コアに沿って磁界インパルスを印加するための手段、
とすることができる。
【００７１】
好ましくは、前記活性コアの２点間の勾配、すなわち温度差を生み出すように適合される手段が、トリガするための前記手段と関連付けられ、特に、前記温度差は、１００℃から３００℃までの間に設定される。
【００７２】
好ましくは、前記活性コアは、使用中に前記発生器チャンバの内壁から２ｍｍ未満の距離に配置される。このように、この距離が運転温度及び作動圧力での水素分子の平均自由行程に匹敵することから、Ｈ−イオンの生産が強化される。
【００７３】
有利には、前記発生器は、前記核反応によって解放された前記エネルギーを変調するための手段を含む。
【００７４】
変調するための前記手段は、前記発生器チャンバから／の中に活性コア又は活性コア部分を取り出す／加えるための手段を含むことができる。
【００７５】
特に、前記活性コアは、一組の薄いシートを含み、好ましくは前記薄いシートは１ミクロン未満の厚さを有し、且つ互いに対面するように配置され、変調するための前記手段は、前記シートを接近させる及び／又は引き離している間に前記コアの近傍を流れる水素の流れが変調されるように適合された構造体を含む。
【００７６】
さらに、互いに隣接するように配置されるシートを含む活性コアの場合、変調するための前記手段は、前記活性コアを形成する前記遷移金属のシートの間に配置される層状の形状にされた吸収器を含むことができ、前記吸収器は、反応中に活性コアによって放出されるプロトンとα粒子を吸収するように適合される。
【００７７】
有利には、前記発生器は、活性コアの中の前記反応を停止させるための手段をさらに含む。
【００７８】
特に、停止させるための前記手段は、
−  さらなる機械的インパルスを生み出すための手段と、
−  前記コアを所定の温度値よりも低く、特に所定の重要な温度よりも低く冷却するための手段と、
−  ガス、特にアルゴンを前記活性コア上に搬送するための手段と、
からなる群から選択される。
【００７９】
特に、前記活性コアは、一組の薄いシートを含み、好ましくは前記シートは１ミクロン未満の厚さを有し、前記シートは、互いに対面するように配置され、変調するための前記手段は、前記構造体によって及び前記吸収器によって提供される。
【００８０】
有利には、前記発生器は、前記活性コアにおいて所定の界を生み出すための手段を含み、前記界は、
−  その強度が１ガウスから７００００ガウスまでの間に設定される磁気誘導磁界、
−  その強度が１Ｖ／ｍから３０００００Ｖ／ｍまでの間に設定される電界、
からなる群から選択される。
【００８１】
有利には、前記発生器は、固体基体上に定められた大きさのクラスタを生産するための区域を含み、前記区域は、
−  クラスタ準備チャンバと、
−  前記基体を前記クラスタ準備チャンバの中に装填するための手段と、
−  前記クラスタ準備チャンバ内で前記基体の周りに真空状態を生み出し且つ維持するための手段、特に、１０−９バール以下の残留圧力を生み出し且つ維持するための手段と、
−  前記クラスタ準備チャンバの中で前記基体を高い温度に加熱し且つ保つための手段、特に、残留圧力が１０−９バール以下のときに前記基体を３５０℃から５００℃までの間に設定された温度にもっていく且つ保つための手段と、
−  好ましくは、
−  スパッタリング技術と、
−  スプレー技術と、
−  前記所定量の前記金属を蒸発させ、次いで前記基体上に凝縮させることを含む技術と、
−  エピタキシャル堆積技術と、
−  金属の融点に近い温度まで金属を加熱し、前記加熱の後で徐冷することを含む技術と、からなる群から選択された技術によって、前記遷移金属を前記基体上に堆積するための手段と、
−  前記遷移金属が前記結晶構造を有するクラスタとして凍結するように、前記基体と前記遷移金属を急冷するための手段と、
を含む。
【００８２】
有利には、定められた大きさのクラスタを生産するための前記区域は、前記堆積するステップの間の物理的特性の、特に、
−  熱伝導率、
−  電気伝導率、
−  屈折率、
からなる群から選択された物理的特性の遷移を検出するための手段を含む。成長しているクラスタの中の前記遷移金属の原子の前記所定数を超えるときに、前記遷移が生じる。
【００８３】
有利には、定められた大きさのクラスタを生産するための前記区域は、前記堆積するステップの間のクラスタ表面密度、すなわち、前記表面の１平方センチメートルの中のクラスタの平均数を検出するための手段を含む。
【００８４】
好ましくは、定められた大きさのクラスタを生産するための前記区域は、前記クラスタの遷移金属原子に対するＨ−イオン濃度を制御するための濃度制御手段を含む。
【００８５】
好ましくは、定められた大きさのクラスタを生産するための前記区域は、前記厚さが１ナノメートルから１ミクロンまでの間に設定されることを保証するために、前記クラスタの層の厚さを制御するための厚さ制御手段を含む。
【００８６】
有利には、前記発生器は、活性コアを生産するための区域を含み、活性コアを生産するための前記区域は、
−  前記発生器チャンバとは別個の水素処理チャンバと、
−  前記定められた大きさのクラスタを前記処理チャンバの中に装填するための手段と、
−  前記水素処理チャンバの中の前記定められた大きさのクラスタを所定の重要な温度よりも高い温度まで加熱するための手段と、
−  前記水素処理チャンバ内での前記水素の流れを生じさせるための手段であって、前記水素が、所定の分圧、特に、０．００１ミリバールから１０バールまでの間、より特定的には１ミリバールから２バールまでの間に設定された分圧を有する、手段と、
−  前記活性コアを前記水素処理チャンバから前記発生器チャンバの中に移すための手段と、
を含む。
【００８７】
好ましくは、前記水素の流れを生じさせるための前記手段は、前記水素が前記基体の露出面と実質的に平行な方向に従って流れるようなものである。特に、前記水素は、３ｍ／／秒未満の速度を有する。
【００８８】
有利には、活性コアを生産するための前記区域は、前記準備された活性コアを室温まで冷却するための手段を含み、前記発生器チャンバ内の前記活性コアを加熱するための前記手段は、前記活性コアを１００℃から４５０℃までの間に設定された前記所定の温度まで５分以内の時間内に加熱するように適合される。
【００８９】
特に、前記クラスタ準備チャンバの中での前記急冷、及び／又は、前記水素処理チャンバの中での室温までの前記冷却は、前記活性コア上の前記水素の流れによって得られ、前記流れは、前記活性コアの温度よりも低い所定の温度を有する。
【００９０】
本発明の目的はまた、エネルギーを生産するための装置によって達成され、該装置は、
−  蒸気又は気体状態の物質を所定の第１の圧力で発生させるための手段であって、熱源と関連付けられた、発生させるための手段と、
−  前記物質を前記第１の圧力から有用な働きをもたらす第２の所定の圧力まで膨張させるための手段と、
−  前記物質を、蒸気状態の前記物質の蒸発温度よりも低い所定の温度まで冷却するための手段と、
−  前記冷却された物質を前記第１圧力に戻るように圧縮するための手段と、
を備え、前記手段は、実質的に一定の量の前記物質によって順に横断され、圧縮するための前記手段が、発生させるための前記手段に供給し、この装置の主な特徴は、上記の手段で定義されたように前記熱源が本発明に係るエネルギー発生器を含むことである。
【００９１】
特に、上記の装置は、閉じたランキン・サイクルを用いるものであり、有利には、熱力学的流体は、トルエンの、又はＯＲＣ流体の、特に、ＨＦＣ２４５ｆａ又は簡単に２４５ｆａとしても知られている１，１，１，３，３ペンタフルオロプロパンに基づく流体の場合よりも少なくとも高い重要な温度と重要な圧力を有する有機流体である。
【００９２】
本発明は、添付の図面を参照することにより、限定するものではなく例証するものである、その例示的な実施形態の以下の説明によってより明らかにされるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明に係る方法の実施形態のブロック図である。
【図２】基体の表面上に堆積されたクラスタによって形成される結晶層の図式的な図である。
【図３】図２の局所的な拡大図における水素とクラスタとの間の相互作用の図式的な図である。
【図４】本発明に係る方法に用いられるように最も適合された遷移金属を示す図である。
【図５】遷移金属原子による水素陰イオンの軌道捕獲を図式的に表わす図である。
【図６】面心立方結晶構造を図式的に表わす図である。
【図７】面心立方結晶構造を図式的に表わす図である。
【図８】面心立方結晶構造を図式的に表わす図である。
【図９】体心立方結晶構造を図式的に表わす図である。
【図１０】結晶六方最密構造を図式的に表わす図である。
【図１１】こうした結晶構造の中での水素原子の分布の図式的な図である。
【図１２】クラスタ表面構造を得るために図１のクラスタを予め配置するステップの一部のブロック図である。
【図１３】図１２に示されるものの典型的な温度プロフィールを示す図である。
【図１４】クラスタを予め配置するステップの及び活性コアを得るために前記クラスタを水素処理するステップの一部のブロック図である。
【図１５】図１４に示されるステップを含むプロセスの典型的な熱プロフィールを示す図である。
【図１６】本発明に係る遷移金属上に吸着された水素のインパルス的にトリガされた核反応によってエネルギーを生産するように適合された反応器を示す図である。
【図１７】本発明に係る活性コアを準備するためのデバイスを図式的に示す図である。
【図１８】図１６の反応器と図１７のデバイスとを含む発生器を図式的に示す図である。
【図１９】本発明に係る活性コアの代替的な例示的な実施形態を示す図である。
【図２０】本発明に係る活性コアの代替的な例示的な実施形態を示す図である。
【図２１】本発明に係る活性コアの代替的な例示的な実施形態を示す図である。
【図２２】本発明に係る活性コアの代替的な例示的な実施形態を示す図である。
【図２３】本発明に係る活性コアの代替的な例示的な実施形態を示す図である。
【図２４】活性コアを通した温度勾配を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００９４】
図１、図２、及び図３を参照すると、水素３１と遷移金属１９との間の核反応の連続によってエネルギーを生産するための本発明に係る方法の例示的な実施形態１００が説明される。この例示的な実施形態によれば、方法は、クラスタ２１、例えば、基体２２上にクラスタの層２０を予め配置するステップ１１０を提供し、この層２０は、表面２３によって画定される。好ましくは１ナノメートルから１ミクロンまでの間に設定される厚さｄ４の結晶層２０が、図式的に示される。金属は、堆積された場合の結晶が普通はそれを超えると結晶物質がクラスタの特徴を失う所定の重要な数よりも小さい数の遷移金属の原子を有することを保証するように適合されたプロセスで堆積される。基体上にクラスタを予め配置する場合、堆積プロセスは、１平方センチメートルの表面２３が平均して少なくとも１０９個のクラスタ２１を画定することを保証するように適合される。
【００９５】
次いで、方法は、クラスタを水素３１で処理するステップ１２０を提供し、このとき水素３１は、図３に示すように、表面２３上に吸着される水素の分子群３３を得るためにクラスタ２１の表面２３に接触される。水素分子の原子間の結合が、分子３３の均一又は不均一切断を有するほどにまで弱められ、水素の各二原子分子３３から、それぞれ、一対の水素原子３４又は水素陰Ｈ−イオン３５と水素陽Ｈ＋イオン３６からなる一対の水素イオンが得られる。結合を弱めることの及び特にＨ−イオン３５を作製することの、このプロセスへの寄与は、図１５に示すように所定の重要な温度ＴＤよりも高い温度Ｔ１までクラスタの表面２３を加熱するステップ１３０によって与えられ、この加熱はさらに、クラスタ２１の中へのＨ−イオン３７の形態の水素の吸着を引き起こす（図３）。
【００９６】
この形態の吸着した水素３７を伴うクラスタ２１が、トリガするステップ１４０によって開始される場所となり得る、核反応のために利用可能な活性コアを表わし、こうしたステップは、エネルギー２６のインパルスを供給して、クラスタ内に吸着されたＨ−イオン３７のクラスタの原子３８による捕獲１５０を引き起こすことからなり、図５に図式的に示されるように、結果として電子４２の交換がなされ、それにより、反応の連続が、熱２７を生産するステップ１６０と関連付けられるエネルギー４３の解放をもたらし、熱２７を生産するステップ１６０は、この熱を図示されない使用に向けて取り出すステップ１７０を必要とする。
【００９７】
クラスタ２１を予め配置するステップ１１０の間、クラスタの遷移金属の所定数の原子は、例えば、熱伝導率、電気伝導率、屈折率の間で選択された遷移金属の物理的特性を観測することによって制御される。これらの物理的大きさは、結晶凝集体の原子の数が、それを上回ると凝集体がクラスタの特性を失う重要な数を超えるときに、真の遷移を有する。各遷移金属については、実際には、それを下回るとＫｏｈｎ−Ｓｈａｍに係る離散レベル構造がトーマス‐フェルミに係るバンド構造に勝る傾向があることで検出可能な原子の数であり、これはクラスタの多くの特徴を定義する主な特徴を担い、その特性のうちの幾つかは、クラスタを予め配置するステップ１１０の間に表面２３の性質を判定するために用いられる。
【００９８】
図４では、化学元素の周期表の中に、プロセスに適合した遷移金属の位置が示されている。それらは、詳細には、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｐｄ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、ランタノイド、アクチノイド、上記で挙げられた金属のうちの２つ以上との合金である。それらは、４つの遷移金属族、すなわち、
−  ３ｄ殻が部分的に満たされた金属、例えばニッケル、
−  ４ｄ殻が部分的に満たされた金属、例えばロジウム、
−  ５ｄ殻が部分的に満たされた金属、すなわち「レアアース」又はランタノイド、例えばセリウム、
−  ５ｄ殻が部分的に満たされた金属、すなわちアクチノイド（ａｃｔｉｎｏｎｏｉｄ）、例えばトリウム、
のうちの１つに属する。遷移金属の特定の電子配置は、実際には、波数ベクトルが、不連続性のある表面でもある金属の表面で干渉するフォノンと相互に総和されるように、非調和性の条件が生み出され、クラスタ内の空間位相と時間位相との両方において、プロセスの連鎖を始めるために必要なエネルギー「ギャップ」を超えるような網状変動が生じるという事実を可能にし、その最終的な働きは、図５に図式的に示されるようにＨ−イオン３７の軌道捕獲である。工業的に許容される結果を達成するために、デバイ温度ＴＤよりも高い温度、例えば、加熱ステップ１３０から熱取出しステップ１７０までの典型的な温度傾向を示す図１５に示すような温度Ｔ１に到達する必要があり、それらのステップの間に活性コア１での温度Ｔｅｑの平衡値が得られる。トリガするステップは、例えば図２４に示されるように、活性コア１の金属表面に沿った温度勾配ΔＴの存在によって支援される。
【００９９】
クラスタ２１（図２及び図３）は、選択された遷移金属又は遷移金属の合金の典型的な結晶構造１９を有する。図６〜図１０には、こうした構造配置によって特徴づけられるクラスタ２１の中へのＨ−イオン３７（図３）の形態の水素の吸着プロセスを支援する、オープンフェイスをもつ結晶レチクルが示される。それらは、
−面心立方結晶構造、ｆｃｃ（１１０）（図６、図７、及び図８）、
−体心立方結晶構造、ｂｃｃ（１１１）（図９）、
−六方最密構造、ｈｃｐ（１０１０）（図１０）、
を含む。
【０１００】
例えば、ニッケルは、図６の斜視図に示された面心立方構造に従って結晶化することができ、ここでは、対角面に従って配置された６つの原子２が示される。
【０１０１】
図７には、図６の構造に従って配置された複数の原子を含む三次元モデルの上部平面図が示され、一方、図８は、上段の原子間の、スペース６０で分離された２つの異なる列上に配置される６つの原子２を示すモデルのさらなる斜視図である。図１１に示すように、このスペース６０の中で、水素原子３７は、上記で説明された結晶構造の中に吸着されたＨ−イオンの形態に配置される。これはまた、立方体の頂点部と対角面の中央部に配置された５つの原子２が示される図９の斜視図に示すように、体心立方結晶構造に結晶化する遷移金属でも起こり、そしてまた、図１０の構造に結晶化する金属でも起こる。
【０１０２】
マイクロ／ナノメートルのクラスタの形態の所定量の前記遷移金属を基体の表面上に堆積することによって得られる活性コアの場合の、クラスタ１１０を予め配置するステップが、図１２のブロック図に及び図１３の温度プロフィールに、より一層詳細に示される。特に、基体を準備チャンバの中に装填するステップ１１１の後で、遷移金属を基体上に、好ましくはスパッタリングすること、若しくはスプレーすること、又はエピタキシャル堆積させることによって堆積させるステップ１１３が提供され、堆積された金属は、次いで、初期融合にもっていくために、さらなる溶融温度Ｔｆ（図１３）に近い温度までさらに加熱され、次いで、特に、約６００℃の平均コア温度まで徐冷するステップ１１８が行われ、その後、室温までの急冷１１９が行われる。これは、そうでなければ、徐冷１１８が続けられた場合にクラスタのサイズで止まることなく平衡に向けて発展するであろう、高い温度で得られたクラスタ構造を、「凍結」させる目的をもっている。
【０１０３】
図１４には、堆積するステップ１１３の後に、好ましくは少なくとも１０−９バールの真空を少なくとも３５０℃の温度で繰返し生み出す及び除去することによって行われる、基体をクリーニングするステップ１１４が続く、クラスタ１１０を予め配置する代替的なステップのブロック図が示される。こうした作動条件、特に超高真空は、表面２３の価電子プラズマと水素イオンＨ−との間の相互作用を激減させて、物理的表面吸着が達成されている場合であってもクラスタ２１の中への水素の吸着３１を回避させるであろう、基体の中に吸着される又は上に吸着されるあらゆるガスを定量的に除去する目的をもっている。次いで、クラスタ２１を低温水素の流れで処理するステップ１２０が続き、これはまた、急冷ステップ１１９をもたらす。図１５の図表に示すように、冷却ステップ１１９の期間において、活性コアの温度は、クラスタ２１の中への水素陰イオン３７の吸着（図３）を可能にする重要な温度ＴＤよりも高く、それにより、ステップ１１０の終了時に、急冷ステップ１１９の後で、水素での特定の処理なしにトリガされるように適合された活性コアが得られ、特定の加熱ステップ１３０が必要である（ｖ．図１）。
【０１０４】
どんな場合でも、０．００１ミリバールから１０バールまでの間、好ましくは１ミリバールから２バールまでの間の相対圧力を提供して、表面２３に対する水素分子３１の最適なヒット回数を保証し、過度の圧力に起因する特に表面脱着と他の望ましくない現象を回避するために、水素を供給するステップ１２０が行われ、さらに、吸着を支援し且つ後方放出現象を回避する小さい衝突角３９を得るために、水素分子３１の速度３２（図３）は、３ｍ／秒未満であり、表面２３と実質的に平行な方向を有する。
【０１０５】
図１５には、それを超えると網状面がスライディングを始める温度がさらに示され、該温度は、吸収ピークα及びβに対応している温度の間に設定され、それを上回るとクラスタ２１の中へのＨ−イオン３７の吸着が最も起こりやすい。
【０１０６】
図１５はまた、重要な温度ＴＤよりも高い温度でもたらされる水素の吸着ステップの後で、活性コアの室温で冷却ステップ１１９が行われる場合を参照する。トリガするステップ１４０の後に、クラスタの構造に影響を及ぼさない及び／又はトリガするステップ１４０の前に脱着現象を引き起こさないように、できる限り短い時間ｔ＊、好ましくは５分以内での、室温から始まって金属のデバイ温度ＴＤよりも高い所定の温度Ｔ１までの、特定の加熱ステップ１３０が続く。
【０１０７】
重要な温度ＴＤは、普通は、１００℃から４５０℃までの間、より好ましくは２００℃から４５０℃までの間に設定され、以下、上記で挙げられた金属のうちの幾つかのデバイ温度を示す：Ａｌ  ４２６Ｋ；Ｃｄ  １８６Ｋ；Ｃｒ  ６１０Ｋ；Ｃｕ  ３４４．５Ｋ；Ａｕ  １６５Ｋ；α−Ｆｅ  ４６４Ｋ；Ｐｂ  ９６Ｋ；α−Ｍｎ  ４７６Ｋ；Ｐｔ  ２４０Ｋ；Ｓｉ  ６４０Ｋ；Ａｇ  ２２５Ｋ；Ｔａ  ２４０Ｋ；Ｓｎ  １９５Ｋ；Ｔｉ  ４２０Ｋ；Ｗ  ４０５Ｋ；Ｚｎ  ３００Ｋ。
【０１０８】
こうしたインパルス・トリガ作用は、Ｈ−イオンが第２活性化閾値を越え、金属原子の電子と置換して、金属−水素錯体イオンを生み出すのに必要な条件を達成することができるような振幅を有する、格子振動、すなわちフォノンを発生させる（図５）。
【０１０９】
Ｈ−イオン３７の軌道捕獲は、図２４に示される例のような傾向を有する、特に１００℃から３００℃までの間に設定される、活性コアの２点間の温度の勾配によって支援される。
【０１１０】
図１６には、発生器チャンバ５３の中に収容された活性コア１を含む、本発明に係るエネルギー発生器５０が示される。活性コアは、図示されない起電力の発生源に接続することができる電気巻線５６によって加熱することができる。円筒形の壁５５が、発生器チャンバ５３を環状チャンバ５４から分離し、該環状チャンバ５４は、円筒形の外壁５１によって画定され、核反応中に発生した熱を取り出すために用いられる熱交換流体のための入口６４及び出口６５を有する。中央部５１の端部は、作動位置で端部を支持するようにも適合された、部分５２及び部分５９によって、それぞれ取り外し可能な方法で閉鎖される。
【０１１１】
発生器５０は、
−  活性コアの電気歪部分を通るインパルス電流を生産するための手段と、
−  活性コア上にレーザ・インパルスを放つための手段と、
からなる核反応をトリガするための手段６１、６２、６７をさらに含む。
【０１１２】
図１９〜２３には、水素を通すことができる物体、例えば遷移金属のシート８２のパッケージ８１を基体として用いる、延長された表面を有する活性コアの３つの異なる実施形態が示され、表面８３もまた、多孔性の表面とすることができ、代替的に、活性コアはまた、好ましくはナノ−又はマイクロの粒度分布を有するいずれかの形状の複数の粒子、特にマイクロ／ナノメートルのクラスタとすることができる。こうした粒子は、図２０に示すように所望の幾何学的形状を有する物体８５を形成するために焼結することができ、又はそれらは、好ましくはセラミックの容器８４の中に緩く封入することができる。図２２に示される別の可能性は、管８７が各管８７の少なくとも表面部分上にクラスタの形態で堆積される遷移金属の層８８のための基体として働く、管群８６からなる。
【０１１３】
図１７のデバイスは、内部に真空状態を生み出し且つ維持するための図示されない手段と関連付けられる細長いケーシング１０を有する。特に、基体をクリーニングするステップの間の残留圧力は、不純物、特に、水素ではないガスを除去するために、１０−９絶対バール以下に保たれる。さらに、ケーシング１０内で基体３を動かすための図面に示されていない手段が、順に少なくとも３つのステーション１１、１２、及び１３上に提供される。ステーション１１は、基体３の表面がスパッタリング・プロセスによってクラスタの形態の遷移金属の層で被覆される、クラスタの準備のためのチャンバである。チャンバ１１の中に、基体を３５０℃以上の温度にもっていく且つ維持するための描かれていない手段が提供される。ステーション１２の中で、それらが金属上に吸着され得るように好ましくは１ミリバールから２相対バールまでの間に設定された圧力で低温水素を供給することによって、基体上に堆積された金属の冷却ステップ１１９が行われる（図１４及び図１５）。ステーション１３の中で、代わりに、基体３上に堆積された結晶のクラスタの性質を確証するために、例えば、熱伝導率、電気伝導率、又は屈折率のような物理的特性を計算することによって、結晶構造の制御ステップが行われ、好ましくは、さらに、結晶層の及びクラスタ表面密度の厚さ制御が行われる。
【０１１４】
図１８は、図１７に示されるタイプの活性コア１を準備するための区域と反応器５０が閉じ込められ、したがって、クラスタを堆積するステップと反応をトリガするステップとの間の時間にわたってコアが特に水素とは別個のガスで汚染されるのを防止する、単一の閉鎖されたケーシング９０を含むデバイス８０を図式的に表わす。
【０１１５】
特定の実施形態の上記の説明は、概念の観点に従って本発明を十分なほどに明らかにし、それにより、他者は、現在の知識を当てはめることによって、さらなる研究なしに及び本発明から逸脱することなく、こうした実施形態を種々の用途のために修正する及び／又は適合させることができ、したがって、こうした適合及び修正が特定の実施形態の均等物として考えられなければならないことが理解される。本明細書に記載の異なる機能を実現するための手段と材料は、この理由のために、本発明の技術分野から逸脱することなく、異なる性質を有することができる。本明細書で採用される語法又は用語は、説明する目的のためのものであって、限定する目的のためのものではないことが理解される。
【図１】
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【図２−３】
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【図４】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図５（ｃ）】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２−２３】
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【図２４】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年9月24日(2010.9.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素と金属との間の核反応によってエネルギーを生産するための方法であって、
所定の大きさの遷移金属の結晶を予め配置するステップであって、前記結晶が所定の結晶構造を有するマイクロ／ナノメートルのクラスタとして配置され、前記クラスタの各々が所定数の原子よりも少ない数の前記遷移金属の原子を有するステップと、
前記クラスタに水素を接触させるステップと、
前記水素をＨ−イオンとして前記クラスタの中に吸着させ、且つ前記加熱ステップの後で前記水素がＨ−イオンとして前記活性コア内での前記核反応のために利用可能なままであるような、所定の重要な温度よりも高い吸着温度まで、前記クラスタを加熱するステップと、
前記Ｈ−イオンを前記クラスタのそれぞれの原子の中に捕獲させる、前記活性コア上のインパルス作用によって、前記Ｈ−イオンとしての前記水素と前記クラスタ内の前記金属との間の前記核反応をトリガするステップであって、前記反応の連続が熱の生産をもたらすステップと、
定められた電力を取得し且つ前記活性コアの温度を前記重要な温度よりも上に維持するために前記活性コアから熱を取り出すステップと、
を提供する方法。
【請求項２】
予め配置する前記ステップが、マイクロ／ナノメートルのクラスタの形態の前記遷移金属の結晶の前記定められた大きさが前記電力に比例するような方法で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
定められた大きさのマイクロ／ナノメートルのクラスタを予め配置する前記ステップが、
マイクロ／ナノメートルのクラスタの形態の所定量の前記遷移金属を、基体、すなわち所定の体積及び形状を有する固体物体の表面上に堆積するステップであって、前記基体が、その表面上に、最小数よりも大きい数のクラスタを含有し、特に、前記最小数が、１平方センチメートル当たり少なくとも１０９クラスタ、好ましくは１平方センチメートル当たり少なくとも１０１０クラスタ、より特定的には１平方センチメートル当たり少なくとも１０１１クラスタ、さらにより特定的には１平方センチメートル当たり少なくとも１０１２クラスタであるステップと、
前記定められた大きさのマイクロ／ナノメートルのクラスタを焼結することによって凝集させるステップであって、前記焼結することが前記クラスタの結晶構造を保ち、前記焼結することが実質的に前記クラスタのサイズを保つ、ステップと、
前記クラスタ、すなわち定められた大きさのクラスタ又はクラスタの緩い凝集体からなる粉末を容器の中に集めるステップと、
からなる群から選択されたステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記遷移金属を堆積する前記ステップが、前記基体上への前記金属からなる金属蒸気の物理的蒸着プロセスによってもたらされる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記遷移金属を堆積する前記ステップが、
スパッタリング・プロセスと、
前記所定量の前記金属を蒸発又は昇華させ、その後、前記基体上に凝縮させることを含むプロセスと、
エピタキシャル堆積プロセスと、
スプレー・プロセスと、
融点に近づくまで加熱し、その後、特に約６００℃の平均コア温度まで徐冷するプロセスと、
からなる群から選択されたプロセスによってもたらされる、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
所定量の前記遷移金属を堆積させる前記ステップの後で、前記結晶構造を有するクラスタに係る前記遷移金属の「凍結」をもたらすために、前記基体と前記堆積された金属を急冷するステップが提供され、前記急冷するステップが、焼戻しすること、前記基体上に堆積された場合の前記遷移金属の近くを流れる、前記基体の温度よりも低い所定の温度を有する水素の流れを生じさせること、からなる群から選択される、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記クラスタに水素を接触させる前記ステップの前に、特に、少なくとも１０−９バールの真空を３５０℃から５００℃までの間に設定された温度で所定の時間にわたって適用することによって、前記基体をクリーニングするステップが行われ、特に、前記真空は、少なくとも１０の真空適用サイクルに従って適用され、その後、水素が実質的に大気圧に戻る、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記クラスタに水素を接触させる前記ステップの間、前記水素が、以下の条件、すなわち、
０．００１ミリバールから１０バールまでの間、特に１ミリバールから２バールまでの間に設定された分圧を有すること、
３ｍ／秒未満の速度で、特に前記クラスタの前記表面と実質的に平行な方向に従って流れること、
のうちの少なくとも１つを満たす、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記吸着温度が、遷移金属の網状面のスライディングが起こる温度、特に、吸収ピークα及びβに対応している温度の間に設定される温度に近い、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記定められた大きさのクラスタの前記加熱ステップの後で、前記活性コアを室温まで冷却するステップが提供され、前記核反応をトリガする前記ステップが、前記室温から前記吸着温度への前記活性コアの前記温度の急上昇を提供し、特に、前記急上昇が５分よりも短い時間内で起こる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記核反応をトリガする前記ステップが、前記活性コアの２点間の勾配、すなわち温度差を生み出すステップと関連付けられ、前記勾配が、網状振動の非調和性を強化し、且つＨ−イオンの生産を支援するために、特に１００℃から３００℃までの間に設定される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記クラスタが面心立方結晶構造、ｆｃｃ（１１０）を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
熱の生産を伴う前記反応が、
１ガウスから７００００ガウスまでの間に設定された強度の磁気誘導磁界、
１Ｖ／ｍから３０００００Ｖ／ｍまでの間に設定された強度の電界、
からなる群から選択された磁界及び／又は電界が存在する状態で起こる、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
水素と、遷移金属である金属との間の核反応の連続から得られるエネルギー発生器であって、
所定量の前記遷移金属を含む活性コアと、
使用中に前記活性コアを収容する発生器チャンバと、
前記発生器チャンバ内の前記活性コアを所定の重要な温度よりも高い温度まで加熱するための手段と、
前記活性コア上のインパルス作用によって前記遷移金属と前記水素との間の前記核反応をトリガするための手段と、
前記活性コア内での前記反応中に発生する定められた電力に係る熱を前記発生器チャンバから取り出すための手段と、
を含む、エネルギー発生器。
【請求項１５】
前記活性コアが定められた大きさの前記遷移金属の結晶を含み、前記結晶が所定の構造を有するマイクロ／ナノメートルのクラスタであり、加熱するための前記手段がクラスタを前記重要な温度よりも高い吸着温度まで加熱し、前記活性コア内での前記核反応のために利用可能なままである前記クラスタの中へのＨ−イオンとしての水素の吸着が起こり、且つ、トリガするための前記手段が、熱の生産を伴って前記Ｈ−イオンを前記クラスタのそれぞれの原子の中に捕獲させる前記活性コア上の前記インパルス作用によって、Ｈ−イオンとしての前記水素と前記クラスタ内の前記遷移金属との間の前記核反応をトリガすることができるように、前記クラスタが平均して所定数の原子よりも少ない数の前記遷移金属の原子を含むことを特徴とする、マイクロ／ナノメートルのクラスタの形態の前記遷移金属の結晶の前記定められた大きさが前記電力に比例する、請求項１に記載の方法。
【国際調査報告】
2012510050.tif 000027
2012510050.tif 000028
2012510050.tif 000029