1.一种电池或燃料电池系统，所述电池或燃料电池系统从由氢至较低能态的分数氢的
催化反应产生电动势(EMF)，其提供由分数氢反应释放的能量至电力的直接转化，所述电池
或燃料电池系统包含：
反应物，在具有分开的电子流动和离子传质的池运转过程中，所述反应物构成分数氢
反应物，
包含阴极的阴极隔间，
包含阳极的阳极隔间，和
氢源；
其中所述反应物包含选自以下的至少两种组分：催化剂或催化剂源；原子氢或原子氢
源；形成所述催化剂或催化剂源和所述原子氢或原子氢源的反应物；引发原子氢的催化的
一种或多种反应物；和使催化能够发生的载体；并且
其中，通过反应混合物的反应形成原子氢和氢催化剂中的至少一种，并且借助其进行
反应的一种反应物引起催化反应活化，其中引起所述催化反应的反应包括选自以下的反
应：
(i)放热反应；
(ii)偶联反应；
(iii)自由基反应；
(iv)氧化-还原反应；
(v)交换反应，和
(vi)吸收剂、载体或基质辅助的催化反应。
2.如权利要求1所述的电池或燃料电池系统，其中在不同池隔间中提供了不同反应物
中的至少一种或者处于不同状态或条件下的相同反应物，所述不同池隔间通过用于电子和
离子的不同管道相连以在所述隔间之间完成电路。
3.如权利要求2所述的电池或燃料电池系统，其中所述离子传质提供了以下情形的至
少一者：反应生成分数氢的反应混合物的形成，和使所述分数氢反应以显著速率发生的条
件，
其中，在不存在所述电子流动和所述离子传质时，所述分数氢反应不发生或者不以可
观的速率发生。
4.如权利要求3所述的电池或燃料电池系统，其中产生电动力增益和热动力增益中的
至少一种，所述电动力增益和热动力增益超过通过电极施加的电解动力的电动力增益和热
动力增益。
5.如权利要求4所述的电池或燃料电池系统，其中所述分数氢反应物具有热再生性或
电解再生性中的至少一种。
6.如权利要求5所述的电池或燃料电池系统，其中具有热再生性的所述分数氢反应物
包含：
(i)选自碱金属氢化物的至少一种催化剂或催化剂源；
(ii)选自碱金属氢化物的氢源；
(iii)选自以下的至少一种氧化剂：
(a)碱土金属卤化物；
(b)碱金属卤化物；
(c)稀土金属卤化物；
(iv)选自Mg和MgH2、Ca、CaH2和Li的至少一种还原剂，和
(v)选自TiC、WC、TiCN、TiB2、Cr3C2和Ti3SiC2的至少一种载体。
7.如权利要求6所述的电池或燃料电池系统，其中包含引起催化反应的氧化-还原反应
的所述反应混合物包含：
(i)选自Li、LiH、K、KH、NaH、Rb、RbH、Cs和CsH的至少一种催化剂；
(ii)H2气体、H2气体源或氢化物；
(iii)选自以下的至少一种氧化剂：
金属化合物，包括卤化物、磷化物、硼化物、氧化物、氢氧化物、硅化物、氮化物、砷化物、硒化物、碲化物、锑化物、碳化物、硫化物、氢化物、碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、硫酸氢盐、磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐、硝酸盐、亚硝酸盐、高锰酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、亚氯酸盐、过亚氯酸盐、次氯酸盐、溴酸盐、过溴酸盐、亚溴酸盐、过亚溴酸盐、碘酸盐、过碘酸盐、亚碘酸盐、过亚碘酸盐、铬酸盐、重铬酸盐、碲酸盐、硒酸盐、砷酸盐、硅酸盐、硼酸盐、钴氧化物、碲氧化物以及卤素、P、B、Si、N、As、S、Te、Sb、C、S、P、Mn、Cr、Co和Te的氧代阴离子；
过渡金属、Sn、Ga、In、铅、锗、碱金属和碱土金属化合物；
GeF2、GeCl2、GeBr2、GeI2、GeO、GeP、GeS、GeI4、GeCl4、氟碳化合物、ClCF3、氯碳化合物、O2、MNO3、MClO4、MO2、NF3、N2O、NO、NO2、硼-氮化合物、硫化合物、SxXy、CS2、SOxXy、SOCl2、SOF2、SO2F2、SOBr2、XxX’y、ClF5、XxX’yOz、ClO2F、ClO2F2、ClOF3、ClO3F、ClO2F3、B3N3H6、Se、Te、Bi、As、Sb、Bi、TeXx、TeF4、TeF6、TeOx、TeO2、TeO3、SeXx、SeF6、SeOx、SeO2或SeO3、碲氧化物、碲卤化物、碲化合物、TeO2、TeO3、Te(OH)6、TeBr2、TeCl2、TeBr4、TeCl4、TeF4、TeI4、TeF6、CoTe或NiTe、硒化合物、硒氧化物、硒卤化物、硒硫化物、SeO2、SeO3、Se2Br2、Se2Cl2、SeBr4、SeCl4、SeF4、SeF6、SeOBr2、SeOCl2、SeOF2、SeO2F2、SeS2、Se2S6、Se4S4或Se6S2、P、P2O5、P2S5、PxXy、PF3、PCl3、PBr3、PI3、PF5、PCl5、PBr4F、PCl4F、POxXy、POBr3、POI3、POCl3或POF3、PSxXy、PSBr3、PSF3、PSCl3、磷-氮化合物、P3N5、(Cl2PN)3、(Cl2PN)4、(Br2PN)x、砷化合物、砷氧化物、砷卤化物、砷硫化物、砷硒化物、砷碲化物、AlAs、As2I4、As2Se、As4S4、AsBr3、AsCl3、AsF3、AsI3、As2O3、As2Se3、As2S3、As2Te3、AsCl5、AsF5、As2O5、As2Se5、As2S5、锑化合物、锑氧化物、锑卤化物、锑硫化物、锑硫酸盐、锑硒化物、锑砷化物、SbAs、SbBr3、SbCl3、SbF3、SbI3、Sb2O3、SbOCl、Sb2Se3、Sb2(SO4)3、Sb2S3、Sb2Te3、Sb2O4、SbCl5、SbF5、SbCl2F3、Sb2O5、Sb2S5、铋化合物、铋氧化物、铋卤化物、铋硫化物、铋硒化物、BiAsO4、BiBr3、BiCl3、BiF3、BiF5、Bi(OH)3、BiI3、Bi2O3、BiOBr、BiOCl、BiOI、Bi2Se3、Bi2S3、Bi2Te3、Bi2O4、SiCl4、SiBr4、过渡金属卤化物、CrCl3、ZnF2、ZnBr2、ZnI2、MnCl2、MnBr2、MnI2、CoBr2、CoI2、CoCl2、NiCl2、NiBr2、NiF2、FeF2、FeCl2、FeBr2、FeCl3、TiF3、CuBr、CuBr2、VF3、CuCl2、金属卤化物、SnF2、SnCl2、SnBr2、SnI2、SnF4、SnCl4、SnBr4、SnI4、InF、InCl、InBr、InI、AgCl、AgI、AlF3、AlBr3、AlI3、YF3、CdCl2、CdBr2、CdI2、InCl3、ZrCl4、NbF5、TaCl5、MoCl3、MoCl5、NbCl5、AsCl3、TiBr4、SeCl2、SeCl4、InF3、InCl3、PbF4、TeI4、WCl6、OsCl3、GaCl3、PtCl3、ReCl3、RhCl3、RuCl3、金属氧化物、金属氢氧化物、Y2O3、FeO、Fe2O3或NbO、NiO、Ni2O3、SnO、SnO2、Ag2O、AgO、Ga2O、As2O3、SeO2、TeO2、In(OH)3、Sn(OH)2、In(OH)3、Ga(OH)3、Bi(OH)3、CO2、As2Se3、SF6、S、SbF3、CF4、NF3、金属高锰酸盐、KMnO4、NaMnO4、P2O5、金属硝酸盐、LiNO3、NaNO3、KNO3、硼卤化物、BBr3、BI3、13族卤化物、铟卤化物、InBr2、InCl2、InI3、银卤化物、AgCl、AgI、铅卤化物、镉卤化物、锆卤化物、过渡金属氧化物、过渡金属硫化物或过渡金属卤化物、第二或第三过渡系卤化物、YF3、第二或第三过渡系氧化物、第二或第三过渡系硫化
物、Y2S3、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ag、Cd、Hf、Ta、W、Os的卤化物、Li2S、ZnS、FeS、NiS、MnS、Cu2S、CuS、SnS、碱土金属卤化物、BaBr2、BaCl2、BaI2、SrBr2、SrI2、CaBr2、CaI2、MgBr2或MgI2、稀土金属卤化物、EuBr3、LaF3、LaBr3、CeBr3、GdF3、GdBr3、金属处于II价态的稀土金属卤化物、CeI2、EuF2、EuCl2、EuBr2、EuI2、DyI2、NdI2、SmI2、YbI2和TmI2、金属硼化物、硼化铕、MB2硼化物、CrB2、TiB2、MgB2、ZrB2、GdB2、碱金属卤化物、LiCl、RbCl或CsI、金属磷化物、贵金属卤化物、贵金属氧化物、贵金属硫化物、PtCl2、PtBr2、PtI2、PtCl4、PdCl2、PbBr2、PbI2、稀土金属硫化物、CeS、La卤化物、Gd卤化物、金属与阴离子、Na2TeO4、Na2TeO3、Co(CN)2、CoSb、CoAs、Co2P、CoO、CoSe、CoTe、NiSb、NiAs、NiSe、Ni2Si、MgSe、稀土金属碲化物、EuTe、稀土金属硒化物、EuSe、稀土金属氮化物、EuN、金属氮化物、AlN、GdN、Mg3N2、含有选自氧和不同卤原子中的至少两个原子的化合物、F2O、Cl2O、ClO2、Cl2O6、Cl2O7、ClF、ClF3、ClOF3、ClF5、ClO2F、ClO2F3、ClO3F、BrF3、BrF5、I2O5、IBr、ICl、ICl3、IF、IF3、IF5、IF7、金属第二或第三过渡系卤化物、OsF6、PtF6或IrF6、还原时能够形成金属的化合物、金属氢化物、稀土金属氢化物、碱土金属氢化物或碱金属氢化
物；其中，M为碱金属，x、y和z为整数，X和X’为卤素；
(iv)选自金属、碱金属、碱土金属、过渡金属、第二和第三系过渡金属以及稀土金属、
Al、Mg、MgH2、Si、La、B、Zr和Ti粉以及H2中的至少一种还原剂，和
(v)选自AC、在碳上的1％Pt或Pd、碳化物、TiC和WC中的至少一种导电载体。
8.如权利要求7所述的电池或燃料电池系统，其中包含引起催化反应的氧化-还原反应
的所述反应混合物包含：
(i)至少一种催化剂或催化剂源，所述催化剂或催化剂源包含来自I族元素的金属或氢
化物；
(ii)至少一种氢源，所述氢源包含H2气体或H2气体源或氢化物；
(iii)至少一种包括原子或离子或化合物的氧化剂，所述原子或离子或化合物包含13、
14、15、16和17族元素中的至少一种，所述元素选自F、Cl、Br、I、B、C、N、O、Al、Si、P、S、Se和Te；
(iv)至少一种还原剂，所述还原剂包含选自Mg、MgH2、Al、Si、B、Zr和稀土金属的元素或
氢化物；和
(v)选自碳、AC、石墨烯、浸渍有金属的碳、碳化物、TiC和WC中的至少一种导电性载体。
9.如权利要求8所述的电池或料电池系统，其中包含引起催化反应的氧化-还原反应的
所述反应混合物包含：
(i)至少一种催化剂或催化剂源，所述催化剂或催化剂源包含来自I族元素的金属或氢
化物；
(ii)至少一种氢源，所述氢源包含H2气体或H2气体源或氢化物；
(iii)至少一种氧化剂，所述氧化剂包含选自IA、IIA、3d、4d、5d、6d、7d、8d、9d、10d、
11d、12d族和镧系的元素的卤化物、氧化物或硫化物化合物；
(iv)至少一种还原剂，所述还原剂包含选自Mg、MgH2、Al、Si、B、Zr和稀土金属的元素或
氢化物；和
(v)选自碳、AC、石墨烯、浸渍有金属的碳、碳化物、TiC和WC中的至少一种导电性载体。
10.如权利要求9所述的电池或燃料电池系统，其中引起所述催化反应的所述交换反应
包括所述氧化剂、所述还原剂和所述催化剂中的至少两者之间的阴离子交换，其中所述阴
离子选自卤阴离子、氢阴离子、氧阴离子、硫阴离子、氮阴离子、硼阴离子、碳阴离子、硅阴离子、砷阴离子、硒阴离子、碲阴离子、磷阴离子、硝酸盐、硫氢根离子、碳酸根、硫酸根、硫酸氢根、磷酸根、磷酸氢根、磷酸二氢根、高氯酸根、铬酸根、重铬酸根、钴氧阴离子和氧代负离子。
11.如权利要求1所述的电池或燃料电池系统，其中所述催化剂能够以27.2eV±0.5eV
和(27.2/2)eV±0.5eV之一的整数单位从原子氢接受能量。
12.如权利要求1所述的电池或燃料电池系统，其中催化剂包含原子或离子M，其中来自
所述原子或离子M的t个电子各自电离为连续能级，使得所述t个电子的电离能的总和约为
m·27.2eV和m·(27.2/2)eV之一，其中m为整数。
13.如权利要求1所述的电池或燃料电池系统，其中所述催化剂包括双原子分子MH，其
中所述双原子分子MH中的M-H键的断裂的键能加来自原子M的t个电子各自电离为连续能级
时t个电子的电离能的总和约为m·27.2eV和m·(27.2/2)eV之一，其中m为整数。
14.如权利要求1所述的电池或燃料电池系统，其中所述催化剂包含原子、离子和/或分
子，所述原子、离子和/或分子选自AlH、BiH、ClH、CoH、GeH、InH、NaH、RuH、SbH、SeH、SiH、SnH、C2、N2、O2、CO2、NO2和NO3分子以及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+、Ti2+、Na+、Rb+、Sr+、Fe3+、Mo2+、Mo4+、In3+、He+、Ar+、Xe+、Ar2+和H+以及Ne+和H+原子或离子。
15.如权利要求7～9中任一项所述的电池或料电池系统，其中，(v)中的所述金属为Pt
或Pd。
16.如权利要求7所述的电池或料电池系统，其中，(iii)中的所述氧化剂为：CF4、CCl4、
B3N3H6、SF6、S、SO2、SO3、S2O5Cl2、F5SOF、M2S2O8、S2Cl2、SCl2、S2Br2、S2F2、Ca3P2，Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu或Zn与F、Cl、Br或I形成的卤化物，或者NbX3、NbX5或TaX5；其中，X为卤素。