1.Hydrino
氢原子具有由以下公式确定的结合能

其中，p是一个大于1的整数，优选地位于2到200之间，在以下文 献中有所公布：R.Mills著的the Grand Uified Theory of Classical Quantuna Mechanics，2000年1月版，BlaclcLight Power，Inc.，Cranbury， New Jersey，由Amazon.com发行(“’00 Mills GUT”)，由BlackLight Power， Inc.，493 Old Trenton Road，Cranbury，NJ，08512提供；R.Mills著 的the Grayad Unifred Theory of Classical Quantum Mechanics，2001 年9月版，BlackLight Power，Inc.，Cranbury，New Jersey，由 Amazon.com发行(“’01 Mills GUT”)，由BlackLight Power，Inc.，493 Old Trenton Road，Cranbury，NJ，08512提供(公布于 www.blacklightpower.com)；R.Mills、P.Ray、R.Mayo的“CW HI Laser Based on a Stationary Inverted Lyman Population Formed from Incandescently Heated Hydrogen Gas with Certain Group I Catalysts”， IEEE Transactions on Plasma Science；R.L.Mills、P.Ray、J.Dong、 M.Nansteel、B.Dhandapani、J.He的“Spectral Emission of Fractional-Principal-Quantum-Energy-Level Molecular Hydrogen”， Int.J.Hydrogen Energy；R.L.Mills、P.Ray、E.Dayalan、B.Dhandapani、 J.He的“Comparison of Excessive Balmer a Line Broadening of Inductively and Capacitively Coupled RF，Microwave，and Glow Discharge Hydrogen Plasmas with Certain Catalysts”，Spectrochimica Acta，Part A；R.Mayo、R.Mills、M.Nansteel的“Direct Plasmadynamic Conversion of Plasma Thermal Power to Electricity”，IEEE Transactions on Plasma Science；H.Conrads、R.Mills、Th.Wrubel的 “Emission in the Deep Vacuum Ultraviolet from an Incandescently Driven Plasma in a Potassium Carbonate Cell”，Plasma Sources Science and Technology；R.L.Mills、P.Ray的“Stationary Inverted Lyman Population Formed from Incandescently Heated Hydrogen Gas with Certain Catalysts”，Chem.Phys.Letts.；R.L.Mills、B.Dhandapani、 J.He的“Synthesis and Characterization of a Highly Stable Amorphous Silicon Hydride”，Int.J.Hydrogen Energy；R.L.Mills、A.Voigt、 B.Dhandapani、J.He的“Synthesis and Characterization of Lithium Chloro Hydride”，Int.J.Hydrogen Energy；R.L.Mills、P.Ray的 “Substantial Changes in the Characteristics of a Microwave Plasma Due to Combining Argon and Hydrogen”，New Journal of Physics； R.L.Mills、P.Ray的“High Resolution Spectroscopic Observation of the Bound-Free Hyperfine Levels of a Novel Hydride Ion Corresponding to a Fractional Rydberg State of Atomic Hydrogen”，Int.J.Hydrogen Energy；R.L.Mills、E.Dayalan的“Novel Alkali and Alkaline Earth Hydrides for High Voltage and High Energy Density Batteries”， Proceedings of the 17th Annual Battery Conference on Applications and Advances，California State University，Long Beach，CA，(2002 年1月15-18日)，1-6页；R.Mayo、R.Mills、M.Nansteel的“On the Potential of Direct and MHD Conversion of Power from a Novel Plasma Source to Electricity for Microdistributed Power Applications”， IEEE Transactions on Plasma Science；R.Mills、P.Ray、J.Dong、 M.Nansteel、W.Good、P.Jansson、B.Dhandapani、J.He的“Excessive Balmer a Line Broadening，Power Balance，and Novel Hydride Ion Product of Plasma Formed from Incandescently Heated Hydrogen Gas with Certain Catalysts”，Int.J.Hydrogen Energy；R.Mills、E.Dayalan、 P.Ray、B.Dhandapani、J.He的“Highly Stable Novel Inorganic Hydrides from Aqueous Electrolysis and Plasma Electrolysis”，Japanese Journal of Applied Physics；R.L.Mills、P.Ray、B.Dhandapani、J.He 的“Comparison of Excessive Balmer a Line Broadening of Glow Discharge and Microwave Hydrogen Plasmas with Certain Catalysts”， Chem.Phys.；R.L.Mills、P.Ray、B.Dhandapani、J.He的“Spectroscopic Identification of Fractional Rydberg States of Atomic Hydrogen”， J.of Phys.Chem.(letter)；R.L.Mills、P.Ray、B.Dhandapani、M.Nansteel、 X.Chen、J.He“New Power Source from Fractional Rydberg States of Atomic Hydrogen”，Chem.Phys.Letts.；R.L.Mills、P.Ray、B.Dhandapani、 M.Nansteel、X.Chen、J.He的“Spectroscopic Identification of Transitions of Fractional Rydberg States of Atomic Hydrogen”， Quantitative Spectroscopy and Energy Transfer；R.L.Mills、P.Ray、 B.Dhandapani、M.Nansteel、X.Chen、J.He的“New Power Source from Fractional Quantum Energy Levels of Atomic Hydrogen that Surpasses Internal Combustion”，Spectrochimica Acta，Part A；R.L.Mills、P.Ray 的“Spectroscopic Identification of a Novel Catalytic Reaction of Rubidium Ion with Atomic Hydrogen and the Hydride Ion Product”， Int.J.Hydrogen Energy；R.Mills、J.Dong、W.Good、P.Ray、J.He、 B.Dhandapani的“Measurement of Energy Balances of Noble Gas-Hydrogen Discharge Plasmas Using Calvet Calorimetry”， Int.J.Hydrogen Energy；R.L.Mills、A.Voigt、P.Ray、M.Nansteel、 B.Dhandapani的“Measurement of Hydrogen Balmer Line Broadening and Thermal Power Balances of Noble Gas-Hydrogen Discharge Plasmas”， Int.J.Hydrogen Energy，第27卷，第6期(2002)，671-685页；R.Mills、 P.Ray的“Vibrational Spectral Emission of Fractional-Principal-Quantum-Energy-Level Hydrogen Molecular Ion”，Int.J.Hydrogen Energy，第27卷，第5期(2002)，533-564页； R.Mills、P.Ray的“Spectral Emission of Fractional Quantum Energy Levels of Atomic Hydrogen from a Helium-Hydrogen Plasma and the Implications for Dark Matter”，Int.J.Hydrogen Energy，第27卷， 第3期，301-322页；R.Mills、P.Ray的“Spectroscopic Identification of a Novel Catalytic Reaction of Potassium and Atomic Hydrogen and the Hydride Ion Product”，Int.J.Hydrogen Energy，第27卷，第2期 (2002)，183-192页；R.Mills的“BlackLight Power Technology-A New Clean Hydrogen Energy Source with the Potential for Direct Conversion to Electricity”，Proceedings of the National Hydrogen Association，12 th Annual U.S.Hydrogen Meeting and Exposition， Hydrogen：The Common Thread，The Washington Hilton and Towers， Washington DC，(2001年3月6-8日)，671-697页；R.Mills、W.Good、 A.Voigt、Jinquan Dong的“Minimum Heat of Formation of Potassium Iodo Hydride”，Int.J.Hydrogen Energy，第26卷，第11期(2001)，1199-1208 页；R.Mills的“Spectroscopic Identification of a Novel Catalytic Reaction of Atomic Hydrogen and the Hydride Ion Product”， Int.J.Hydrogen Energy，第26卷，第10期(2001)，1041-1058页；R.Mills、 N.Greenig、S.Hicks的“Optically Measured Power Balances of Glow Discharges of Mixtures of Argon，Hydrogen，and Potassium，Rubidium， Cesium，or Strontium Vapor”，Int.J.Hydrogen Energy，第27卷，第6 期(2002)，651-670页；R.Mills的“The Grand Unified Theory of Classical Quantum Mechanics”，Global Foundation，Inc.Orbis Scientiae entitled The Role of Attractive and Repulsive Gavitational Forces in Cosmic Acceleration of Particles the Origin of the Cosnzic Gamma Ray Bursts，(29th Conference on High Energy Physics and Cosmology Since 1964)Dr.Behram N.Kursunoglu，Chairman， 2000年12月14-17日，Lago Mar Resort、Fort Lauderdale、FL、Kluwer Academic/Plenum Publishers，New York，243-258页；R.Mills的“The Grand Unified Theory of Classical Quantum Mechanics”， Int.J.Hydrogen Energy，第27卷，第5期(2002)，565-590页；R.Mills 和M.Nansteel、P.Ray的“Argon-Hydrogen-Strontium Discharge Light Source”，IEEE Transactions on Plasma Science；R.Mills、B.Dhandapani、 M.Nansteel、J.He、A.Voigt的“Identification of Compounds Containing Novel Hydride Ions by Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy”， Int.J.Hydrogen Energy，第26卷，第9期(2001)，965-979页；R.Mills 的“BlackLight Power Technology-A New Clean Energy Source with the Potential for Direct Conversion to Electricity”，Global Foundation International Conference on“Global Warming and Energy Policy”， Dr.Behram N.Kursunoglu，Chairman，Fort Lauderdale，FL，2000年11 月26-28日，Kluwer Academic/Plenum Publishers，New York，1059-1096 页；R.Mills的“the Nature of Free Electrons in Superfluid Helium--a Test of Quantum Mechanics and a Basis to Review its Foundations and Make a Comparison to Classical Theory”，Int.J.Hydrogen Energy， 第26卷，第10期(2001)，1059-1096页；R.Mills、M.Nansteel和Y.Lu 的“Excessively Bright Hydrogen-Strontium Plasma Light Source Due to Energy Resonance of Strontium with Hydrogen”，Plasma Chemistry and Plasma Processing；R.Mills、J.Dong、Y.Lu的“Observation of Extreme Ultraviolet Hydrogen Emission from Incandescently Heated Hydrogen Gas with Certain Catalysts”，Int.J.Hydrogen Energy，第 25卷(2000)，919-943页；R.Mills的“Observation of Extreme Ultraviolet Emission from Hydrogen-KI Plasmas Produced by a Hollow Cathode Discharge”，Int.J.Hydrogen Energy，第26卷，第6期(2001)， 579-592页；R.Mills的“Temporal Behavior of Light-Emission in the Visible Spectral Range from a Ti-K2CO3-H-Cell”，Int.J.Hydrogen Energy，第26卷，第4期(2001)，327-332页；R.Mills、T.Onuma和Y.Lu 的“Formation of a Hydrogen Plasma from an Incandescently Heated Hydrogen-Catalyst Gas Mixture with an Anomalous Afterglow Duration”，Int.J.Hydrogen Energy，第26卷，第7期，(2001年7月)， 749-762页；R.Mills、M.Nansteel和Y.Lu的“Observation of Extreme Ultraviolet Hydrogen Emission from Incandescently Heated Hydrogen Gas with Strontium that Produced an Anomalous Optically Measured Power Balance”，Int.J.Hydrogen Energy，第26卷，第4期(2001)，309-326 页；R.Mills的“the Grand Unified Theory of Classical Quantuin Mechanics”，2001年9月版，BlackLight Power，Inc.，Cranbury，New Jersey，由Amazon.com发行；R.Mills、B.Dhandapani、N.Greenig、J.He 的“Synthesis and Characterization of Potassium Iodo Hdride”， Int.J.of Hydrogen Energy，第25卷，第12期，(2000年12月)，1185-1203 页；R.Mills的“Novel Inorganic Hydride”，Int.J.of Hydrogen Energy， 第25卷(2000)，669-683页；R.Mills、B.Dhandapani、M.Nansteel、J.He、 T.Shannon、A.Echezuria的“Synthesis and Characterization of Novel Hydride Compounds”，Int.J.of Hydrogen Energy，第26卷，第4期(2001)， 339-367页；R.Mills的“Highly Stable Novel Inorganic Hydrides”， Journal of New Materials for Electrochemical Systems；R.Mills的 “Novel Hydrogen Compounds from a Potassium Carbonate Electrolytic Cell”，Fusion Technology，第37卷，第2期，(2000年3月)，157-182 页；R.Mills的“The Hydrogen Atom Revisited”，Int.J.of Hydrogen Energy，第25卷，第12期，(2000年12月)，1171-1183页；Mills R.、 Good W.的“Fractional Quantum Energy Levels of Hydrogen”，Fusion Technology，第28卷，第4期，(1995年11月)，1697-1719页；Mills R.、 Good W.、Shaubach R.的“Dihydrino Molecule Identification”、Fusion Technology，第25卷，103(1994)；R.Mills和S.Kneizys，Fusion Technol. 第20卷65(1991)；V.Noninski，Fusion Technol.，第21卷，163(1992)； Niedra J.、Meyers I.、Fralick G.C.和Baldwin R.，“Replication of the Apparent Excess Heat Effect in a Light Water-Potassium Carbonate-Nickel Electrolytic Cell”，NASA Technical Memorandum 107167，(1996年2月)1-20页；Niedra J.、Baldwin.R.、Meyers.I，NASA Presentation of Light Water Electrolytic Tests，1994年5月15日； 以及此前的PCT申请PCT/US00/20820；PCT/US00/20819；PCT/US99/17171； PCT/US99/17129；PCT/US98/22822；PCT/US98/14029；PCT/US96/07949； PCT/US94/02219；PCT/US91/08496；PCT/US90/01998；以及此前的美国专 利申请09/225687，1999年1月6日提交；60/095149，1998年8月3日 提交；60/101651，1998年9月24日提交；60/105752，1998年10月26 日提交；60/113713，1998年12月24日提交；60/123835，1999年3月 11日提交；60/130491，1999年4月22日提交；60/141036，1999年6 月29日提交；09/009294，1998年1月20日提交；09/111160，1998年 7月7日提交；09/111170，1998年7月7日提交；09/111016，1998年7 月7日提交；09/111003，1998年7月7日提交；09/110694，1998年7 月7日提交；09/110717，1998年7月7日提交；60/053378，1997年7 月22日提交；60/068913，1997年12月29日提交；60/090239，1998年 6月22日提交；09/009455，1998年1月20日提交；09/110678，1998 年7月7日提交；60/053307，1997年7月22日提交；60/068918，1997 年12月29日提交；60/080725，1998年4月3日提交；09/181180，1998 年10月28日提交；60/063451，1997年10月29日提交；09/008947， 1998年1月20日提交；60/074006，1998年2月9日提交；60/080647， 1998年4月3日提交；09/009837，1998年1月20日提交；08/822170， 1997年3月27日提交；08/592712，1996年1月26日提交；08/467051， 1995年6月6日提交；08/416040，1995年4月3日提交；08/467911， 1995年6月6日提交；08/107357，1993年8月16日提交；08/075102， 1993年6月11日提交；07/626496，1990年12月12日提交；07/345628， 1989年4月28日提交；07/341733，1989年4月21日提交，所有这些文 献在此引入作为参考资料(此后称作“Mills在先公开物”)。
原子、离子或分子的结合能也称为电离能，是从原子、离子或分子 中移开一个电子所需的能量。具有公式(1)所确定的结合能的氢原子此后 称为hydrino原子或hydrino。半径为的hydrino标记为其 中αH是普通氢原子的半径，而p为一个整数。此后具有半径αH的氢原子 称为“普通氢原子”。普通原子氢的特征是其结合能为13.6eV。
Hydrino是通过使普通氢原子与具有
M·27.2eV                 (2a)
的净反应焓(net enthalpy of reaction)的催化剂反应而形成的，其 中M是一个整数。在Mills的早期专利申请中，该催化剂也被称为“能 量空穴”或“能量空穴源”。据认为，净反应焓越接近M·27.2eV，则催 化速度越高。已经发现，净反应焓在M·27.2eV的±10％范围之内，(优 选在±5％之内)的催化剂可以适用于大多数应用。
在另一个实施例中，形成hydrino的催化剂具有大约为
M/2·27.2eV               (2b)
的净反应焓，其中m是一个比1大的整数。据认为，净反应焓越接 近M/2·27.2eV，则催化速度越高。已经发现，净反应焓在M/2·27.2eV 的±10％之内(优选在±5％之内)的催化剂可以适用于大多数应用。
P8本发明的催化剂通过利用由氢传递的能量跃迁至谐振激发态能 级，可以提供M·27.2eV(M是一个整数)或M/2·27.2eV(M是一个大于1 的整数)的净焓。例如，He+在由n＝1能级跃迁至对应于3/2·27.2eV(公 式2b中m＝3)的n＝2能级的过程中吸收了40.8eV。该能量随公式(1) 中给定的原子氢的p＝2和p＝1状态之间的能量差而谐振。因此He+可 以作为催化剂来引起这些氢状态之间的跃迁。
本发明的催化剂通过在谐振能量转移过程中离子化，可以提供 m·27.2eV(M是一个整数)的净焓或M/2·27.2eV的净焓(M是一个大于1 的整数)谐振能量转移。例如，氩的第三电离能为40.74eV；因此Ar2+在 电离为对应于3/2·27.2eV(公式(2b)中m＝3)的Ar3+的过程中吸收 40.8eV。该能量随公式(1)中给定的原子氢的p＝2和p＝1状态之间的 能量差异而谐振。因此Ar2+可以作为催化剂来引起这些氢状态之间的跃 迁。
该催化剂会由氢原子中释放能量，同时氢原子的尺寸有相应的减小： rn＝nαH。例如，H(n＝1)到H(n＝1/2)的催化作用会释放40.8eV，而 氢半径会由αH减小至αH/2。原子的t个电子电离为连续的能级，这t 个电子的电离能总和大致为mX27.2eV，其中m是一个整数，从而提供了 一个催化系统。这样的一个催化系统涉及到金属钾。钾的第一、第二和 第三电离能分别是4.34066eV、31.63eV、45.806eV(D.R.Linde，CRC Handbook of Chemistry and Physics，第78版，CRC Press，Boca Raton， Florida，(1997)，10-214页到10-216页)。K的K到K3+的三重电离(t＝3) 反应具有81.7426eV的净反应焓，这相当于公式(2a)中M＝3的情况。
$81.7426\mathrm{eV}+K\left(m\right)+H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to K^{3+}+3e^{-}+H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+3)}\right]+[{(p+3)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(3\right)$
K3++3e-→K(m)+81.7426eV       (4)
并且，总反应为
$H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+3)}\right]+[{(p+3)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(5\right)$
铷离子(Rb+)也是一种催化剂，因为铷的第二电离能是27.28eV。在 这种情况下，催化反应是
$27.28\mathrm{eV}+{\mathrm{Rb}}^{+}+H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to {\mathrm{Rb}}^{2+}+e^{-}+H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+1)}\right]+[{(p+1)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(6\right)$
Rb2++e-→Rb++27.27eV          (7)
并且总反应为
$H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+1)}\right]+[{(p+1)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(8\right)$
氦离子(He+)也是一种催化剂，因为氦的第二电离能是54.417eV。在 这种情况下，催化反应为
$54.417\mathrm{eV}+{\mathrm{He}}^{+}+H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to {\mathrm{He}}^{2+}+e^{-}+H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+2)}\right]+[{(p+2)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(9\right)$
He2++e-→He++54.417eV     (10)
并且总反应为
$H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+2)}\right]+[{(p+2)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(11\right)$
氩离子也是一种催化剂。其第二电离能为27.63eV。
$27.63\mathrm{eV}+{\mathrm{Ar}}^{+}+H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to {\mathrm{Ar}}^{2+}+e^{-}+H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+1)}\right]+[{(p+1)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(12\right)$
Ar2++e-→Ar++27.63eV      (13)
并且，总反应为
$H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+1)}\right]+[{(p+1)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(14\right)$
氖离子和质子也可以提供多个氢原子的势能的净焓。氖的第二电离 能为40.96eV，并且H+在还原为H时释放13.6eV。于是，Ne+转变为Ne2+ 和H+转变为H的联合反应就具有27.36eV的净反应焓，这相当于公式(2a) 中m＝1。
$27.36\mathrm{eV}+{\mathrm{Ne}}^{+}+H^{+}+H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to H+{\mathrm{Ne}}^{2+}+H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+1)}\right]+[{(p+1)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(15\right)$
H+Ne2+→H++Ne++27.36eV    (16)
而且，总反应为
$H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+1)}\right]+[{(p+1)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(17\right)$
氖离子也可以提供多个氢原子的势能的净焓。Ne+具有27.2eV (46.5nm)的激发态Ne+*，它提供了27.2eV的净反应焓，这相当于公式(2a) 中m＝1。
$27.2\mathrm{eV}+{\mathrm{Ne}}^{+}+H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to {\mathrm{Ne}}^{+*}+H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+1)}\right]+[{(p+1)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(15a\right)$
${\mathrm{Ne}}^{+*}\to {\mathrm{Ne}}^{+}+27.2\mathrm{eV}---\left(16a\right)$
而且，总反应为
$H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+1)}\right]+[{(p+1)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(17a\right)$
P10第一氖激发二聚体连续体Ne2*也可以提供多个氢原子的势能的净 焓。氖的第一电离能为21.56454eV，第一氖激发二聚体连续体Ne2*具有 15.92eV的激发态能量。于是Ne2*转变为2Ne+的联合反应具有27.21eV的 净反应焓，这相当于公式(2a)中m＝1。
$27.21\mathrm{eV}+{\mathrm{Ne}}_2^{*}+H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to {2\mathrm{Ne}}^{+}+H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+1)}\right]+[{(p+1)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(18\right)$
$2{\mathrm{Ne}}^{+}\to {\mathrm{Ne}}_2^{*}+27.21\mathrm{eV}---\left(19\right)$
而且，总反应为
$H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+1)}\right]+[{(p+1)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(20\right)$
氦也一样，较短波长的氦激发二聚体连续体He2*也可以提供多个氢原 子的势能的净焓。氦的第一电离能为24.58741eV，并且氦激发二聚体连 续体He2*具有21.97eV的激发态能量。于是，He2*转变为2He+的联合反应 就具有27.21eV的净反应焓，这相当于公式(2a)中m＝1。
$27.21\mathrm{eV}+{\mathrm{He}}_2^{*}+H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to {2\mathrm{He}}^{+}+H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+1)}\right]+[{(p+1)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(21\right)$
$2{\mathrm{He}}^{+}\to {\mathrm{He}}_2^{*}+27.21\mathrm{eV}---\left(22\right)$
而且，总反应为
$H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+1)}\right]+[{(p+1)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(23\right)$
P11氢的电离能为13.6eV。两个原子可以为第三个氢原子提供多个 氢原子的势能的净焓。两个氢原子的电离能为27.21eV，这相当于公式(2a) 中m＝1。因此，在提供导致跃迁反应的的催化剂时，跃迁会针对带有两个 氢原子的氢类型的原子分多次进行pth循环。
$27.21\mathrm{eV}+2H\left[\frac{{\alpha }_H}{1}\right]+H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to {2H}^{+}+2e^{-}+H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+1)}\right]+[{(p+1)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(24\right)$
$2H^{+}+2e^{-}\to 2H\left[\frac{{\alpha }_H}{1}\right]+27.21\mathrm{eV}---\left(25\right)$
而且，总反应为
$H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+1)}\right]+[{(p+1)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(26\right)$
氮分子也可以提供多个氢原子的势能的净焓。氮分子的键能为 9.75eV，氮原子的第一和第二电离能分别为14.53414eV和29.6013eV。 于是，N2转变为2N和N转为N2+的联合反应就具有53.9eV的净反应焓， 这相当于公式(2a)中m＝2。
$53.9\mathrm{eV}+N_2+H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to N+N^{2+}+H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+2)}\right]+[{(p+2)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(27\right)$
N+N2+→N2+53.9eV                   (28)
而且，总反应为
$H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+2)}\right]+[{(p+2)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(29\right)$
碳分子也可以提供多个氢原子的势能的净焓。碳分子的键能为 6.29eV，并且碳原子的第一至第六电离能分别为11.2603eV、24.38332eV、 47.8878eV、64.4939eV和392.087eV。于是，C2转变为2C和C转变为C5+ 的联合反应就具有546.40232eV的净反应焓，这相当于公式(2a)中m＝20。
$546.4\mathrm{eV}+C_2+H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to C+C^{5+}+H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+20)}\right]+[{(p+20)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(30\right)$
C+C5+→C2+546.4eV                  (31)
而且，总反应为
$H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+20)}\right]+[{(p+20)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(32\right)$
氧分子也可以提供多个氢原子的势能的净焓。氧分子的键能为 5.165eV，氧原子的第一和第二电离能分别为13.61806eV和35.11730eV。 于是，O2转变为2O和O转变为O2+的联合反应具有53.9eV的净反应焓， 这相当于公式(2a)中m＝2。
$53.9\mathrm{eV}+O_2+H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to O+O^{2+}+H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+2)}\right]+[{(p+2)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(33\right)$
O+O2+→O2+53.9eV           (34)
而且，总反应为
$H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+2)}\right]+[{(p+2)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(35\right)$
P12氧分子也可以通过另一种反应提供多个氢原子的势能的净焓。氧 分子的键能为5.165eV，氧原子的第一至第三电离能分别为13.61806eV、 35.11730eV和54.9355eV。于是，O2转变为2O和O转变为O3+的联合反应 具有108.83eV的净反应焓，这相当于公式(2a)中m＝4。
$108.83\mathrm{eV}+O_2+H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to O+O^{3+}+H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+4)}\right]+[{(p+4)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(36\right)$
O+O3+→O2+108.83eV         (37)
而且，总反应为
$H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+4)}\right]+[{(p+4)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(38\right)$
氧分子还可以通过另一种反应提供多个氢原子的势能的净焓。氧分 子的键能为5.165eV，氧原子的第一至第五电离能分别为13.61806eV、 35.11730eV、54.9355eV、77.41353eV和113.899eV。于是，O2转变为2O 和O转变为O5+的联合反应具有300.15eV的净反应焓，这相当于公式(2a) 中m＝11。
$300.15\mathrm{eV}+O_2+H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to O+O^{5+}+H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+11)}\right]+[{(p+11)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(39\right)$
O+O5+→O2+300.15eV         (40)
而且，总反应为
$H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+11)}\right]+[{(p+11)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(41\right)$
除了氮、碳和氧分子等示例性催化剂之外，根据本发明其它分子也 可以是催化剂，其中破坏分子键的能量和t个电子由游离分子中的原子 电离为连续能级的电离能的总和大约为m·27.2eV，其中t和m都为整数。 这些键能和电离能都可以在标准的资料中查到，例如D.R.Linde，CRC Handbook of Chemistry and Physics，79th Edition，CRC Press，Boca Raton，Florida(1999)，9-51页到9-69页，以及David R.Linde，CRC Handbook of Chemistry and Physics，79th Edition，CRC Press，Boca Raton，Florida(1998-9)，10-175页到10-177页。因此本领域技术人员 也可确定其它可提供m·27.2eV正焓以使原子氢释放能量的其它分子催 化剂。
分子氢催化剂可以提供大约为m·27.2eV的净反应焓，其中m为一 个整数，以生成hydrino，从而分子键破坏，t个电子从分子中相应的自 由原子中电离出t个电子，这在以下进行说明。第一列中的分子的化学 键断裂并且第一列中的原子被电离以提供第十一列中的m·27.2eV的净 反应焓，其中在第十二列给出了m。Linde给出了断裂的键的能量 (R.Linde，CRC Handbook of Chemistry and Physics，第79版，CRC Press， Boca Raton，Florida，(1999)，9-51页到9-69页]，在此包含在第二列 中作为参考，并且也给出了电离电子的电离电势(也称为电离能或结合 能)。原子或离子的第n个电子的电离电势标记为IPn，Linde给出了其具 体值[R.Linde，CRC Handbook of Chemistry and Physics，第79版，CRC Press，Boca Raton，Florida，(1998-9)，10-175页到10-177页]，在 此引入作为参考。例如，氧分子的键能BE＝5.165eV，它是在第2列中 给出的，并且第一电离电势IP1＝13.61806eV，第二电离电势IP2＝ 35.11730eV，它们分别在第三和第四列中给出。于是，O2转变为2O和O 转变为O2+的联合反应具有54.26eV的净反应焓，该值在“焓”列中给出， 并且在第十二列中做为公式(2a)中m＝2的情形给出。
表1.分子氢催化剂

在一个实施例中，将一种分子催化剂(例如氮)与另一种催化剂(例如 Ar+(公式12-14)或He+(公式9-11)结合。在一个由氩和氮组合而成的催化 剂实施例中，氮的比例介于1-10％的范围内。在一个由氩和氮组合而成的 催化剂实施例中，氢原子的源是诸如HF之类的卤化氢。
在催化过程中发出的能量远远多于催化剂失去的能量。释放的能量 与常规的化学反应相比要多。例如，当氢和氧气经燃烧形成水时
$H_2\left(g\right)+\frac{1}{2}{O}_2\left(g\right)\to H_{2}O\left(l\right)---\left(42\right)$
已知生成水的焓ΔHf＝-286kJ/mole或者1.48eV每氢原子。与之相比， 每个进行催化作用的(n＝1)普通氢原子要释放40.8eV的净焓。此外，还 可能出现进一步的催化跃迁： $n=\frac{1}{2}\to \frac{1}{3},\frac{1}{3}\to \frac{1}{4},\frac{1}{4}\to \frac{1}{5}$ 等等。一旦催化作用 开始，hydrino进一步在一个称为歧化反应(disproportionation)的过程 中自动催化。该机制类似于无机离子的催化作用。但是hydrino催化作 用应该具有比无机离子催化剂更高的反应速率，因为焓更匹配于 m·27.2eV。
2.氢负离子(hydride ion)
P14氢负离子包含围绕一个质子的两个不可区别的电子。碱和碱土氢 化物与水剧烈反应而释放氢气，所释放的氢气被与水反应发出的热量点 燃而在空气中燃烧。金属氢化物通常在加热到一个比基体金属的熔点低 的多的温度时便会分解。
3.氢等离子体
P14导致氢气释放的历史因素是氢的光谱是第一个从唯一的已知源 ——太阳记录的。已开发了适当的源和分光计，它们允许在远紫外区(EUV) 范围内进行观察。已开发出的提供适当强度的源是高压放电、同步加速 设备，感应耦合等离子发生器以及有磁性地可控等离子体。后一种类型 的源的一个重要变体是托卡马克(tokamak)，在其中产生等离子体并通过 电阻加热、射频耦合或中子束注入加热至极高的温度(例如，＞106K)，同 时由环形磁场进行限定()。
4.磁流体动力学
基于交叉磁场中离子质量流的电荷分离在本领域内作为磁流体动力 学(MHD)能量转换而众所周知。正离子和负离子在相对的方向上流经洛伦 兹方向并且在相应的电极上被接收以在它们之间形成一个电压。形成离 子质量流的通常方法MHD方法是使具有离子的高压气体膨胀通过一个喷 管以创建一个通过正交磁场的高速流，且该磁场具有一组关于偏转场正 交的电极以接收偏转离子。在本氢化物反应器中，压力通常低于大气压， 但是并非必须如此，并且定向的质量流动可以通过磁镜或热力学或其它 适当方法实现。
5.磁镜
该能量转化器可以包含一个磁镜，它是在离子流的预期方向上产生 磁场梯度的来源，其中，等离子电子的初始平行速度V||升高，而轨道速 度V⊥降低，同时根据绝热不变量而产生能量的转化，由轨道运 动中获得线性能量。随着磁通量B降低，半径α增大，这样磁通πα2B 保持为常数。连接轨道的磁通的不变性是“磁镜”机制的基础。磁镜的 原理是：如果初速度是朝向磁镜并由磁镜弹回，则带电粒子会被强磁场 区域反射。磁通通过离子轨道的绝热不变性是本发明沿着z轴形成离子 流，同时实现V⊥到V ||的变换，使得V||＞V⊥的方式。
两个磁镜或更多磁镜可以形成一个磁瓶以约束由氢催化作用形成的 等离子体。在磁瓶中央生成的离子将沿着轴线盘旋，但是会在每一端被 磁镜反射。具有与预期轴线平行的速度分量的高能离子会在磁瓶的端部 逃逸出去。因此，该磁瓶可以在磁瓶的端部到磁流体动力转换器之间形 成基本上线性的离子流。因为电子的质量比正离子低，所以更容易受到 约束，从而在本发明的等离子体动力实施例中形成了电压。能量在与受 约束的电子接触的阳极和收集正离子的阴极(例如反应器容器壁)之间流 动。该能量耗散于负载之中。
6.等离子体动力学
等离子的正离子的质量至少是电子质量的1800倍；因此，回转轨道 比电子的轨道要大1800倍。这一结果使得可以在磁场线上由磁力俘获电 子，而离子则可以漂移。从而可以形成电荷分离而提供电压。

本发明的一个目的是通过原子氢的催化作用产生能量，并产生新的 氢品种以及包含该新形式的氢的合成物质。
本发明的另一个目的是转化由氢的催化作用释放的能量而产生的等 离子的能量。所转化的能量可用作电源。
本发明的另一个目的是通过原子氢的催化作用产生等离子体和光 源，例如高能光、超紫外光和紫外光。
1.氢的催化作用，以形成新的氢种类和包含该新形式的氢的合成物 质
本发明实现了上述目的以及其它目的，包括：电源、氢化物反应器 和/或能量转化器。电源包括电池，电池利用原子氢的催化作用形成新的 氢种类和包含该新形式的氢的合成物质。氢的催化所产生的能量可以直 接转化为电能。在各个实施例中，能量转化器包括磁流体动力或等离子 动力能量转化器，它们接收由氢的催化作用形成或增加的等离子体的能 量来形成新的氢种类和包含该新形式的氢的合成物质。该新型氢合成物 质包括：
(a)至少一个中性、正的或负的氢种类(下文中称为“增强结合能氢 种类”)，该氢品种具有的结合能
(i)高于相应的普通氢种类的结合能，或者
(ii)高于任何氢种类的结合能，其原因是因为普通氢种类的结合能 比环境条件(标准温度和压力，STP)下的热能要低或者是负的，故而相应 的普通氢种类不稳定或者不被观察到；
(b)至少一种其它元素。本发明中的化合物在下文中称为“增强结合 能氢化合物”。
在此，“其它元素”是指除增强结合能氢种类之外的元素。因此，其 它元素可以是普通氢种类，或者除氢之外的任意元素。在一组化合物中， 其它元素和增强结合能氢种类是中性的。在另外一组化合物中，其它元 素和增强结合能氢种类是带电的，这样其它元素提供了平衡电荷来形成 中性化合物。前一组化合物的特征是分子键和配位键；后一组化合物的 特征是离子键。
还提供了新型的化合物和分子离子，包括：
(a)至少一个中性、正的或负的氢种类(下文中称为“增强结合能氢 种类”，该氢品种具有的总能量
(i)高于相应的普通氢种类的总能量，或者
(ii)高于任何氢种类的总能量，其原因是因为普通氢种类的总能量比 环境条件下的热能要低或者是负的，故而相应的普通氢种类不稳定或者 不被观察到；和
(b)至少一种其它元素。
该氢种类的总能量是从该氢种类中移除所有电子所需能量的总和。 根据本发明的氢种类具有的总能量要高于相应的普通氢种类的总能量。 根据本发明的具有增强总能量的氢种类也被称为“增强结合能氢种类”， 虽然具有增强总能量的氢种类的某些实施例的第一电子结合能要低于相 应的普通氢种类的第一电子结合能。例如，当p＝24时，公式(43)的氢 负离子的第一电子结合能就低于普通氢负离子的第一结合能，而当p＝24 时，公式(43)的氢负离子的总能量却远远高于相应的普通氢负离子的总 能量。
还提供了新型的化合物和分子离子，包括
(a)多个中性、正的或负的氢种类(下文中称为“增强结合能氢种 类”)，该氢品种具有的结合能
(i)高于相应的普通氢种类的结合能，或者
(ii)高于任何氢种类的结合能，其原因是因为普通氢种类的结合能 比环境条件下的热能要低或者是负的，故而相应的普通氢种类不稳定或 者不被观察到；和
(b)可选地一种其它元素。本发明中的化合物在下文中被称为“增强 结合能氢化合物”。
该增强结合能氢种类可以通过将一个或多个hydrino原子与一个或 多个电子、hydrino原子、一种包含至少一种所述增强结合能氢种类的化 合物，与除增强结合能氢种类之外的至少一种其它原子、分子或离子反 应而形成。
还提供了新型的化合物和分子离子，包括
(a)多个中性、正的或负的氢种类(下文中称为“增强结合能氢种 类”)，该氢品种具有的总能量
(i)高于相应的普通分子氢的总能量，或者
(ii)高于任何氢种类的总能量，其原因是因为普通氢种类的总能量 比环境条件下的热能要低或者是负的，故而相应的普通氢种类不稳定或 者不被观察到；和
(b)可选地一种其它元素。本发明中的化合物在下文中被称为“增强 结合能氢化合物”。
增强总能量氢种类的总能量是从该增强总能量氢种类中移除所有电 子所需能量的总和。普通氢种类的总能量是从普通氢种类中移除所有电 子所需能量的总和。根据本发明，具有增强总能量的氢种类被称为“增 强结合能氢种类”，虽然某些增强结合能氢种类的第一电子结合能要低于 相应的普通分子氢的第一电子结合能。然而，增强结合能氢种类的总能 量远远高于普通分子氢的总能量。
在本发明的一个实施例中，增强结合能氢种类可以是Hn和Hn-(其中 n是一个正整数)或Hn+(其中n为大于1的正整数)。增强结合能氢种类优 选地为Hn和Hn-，其中n是一个从1至大约1×106的整数，更优选地为从 1至大约1×104的整数，更加优选为从1至大约1×102，而最优选的是从1 至大约10的整数，以及Hn+，其中n是一个从2至大约1×106的整数，更 优选地为从2至大约1×104的整数，更加优选为从2至大约1×102，而最 优选的是从2至大约10的整数。Hn-的一个具体实例为H16-。
在本发明的实施例中，增强结合能氢种类可以是Hnm-，其中n和m 为正整数，以及Hnm+，其中n和m为正整数且m＜n。增强结合能氢种类优 选地为Hnm-，其中n是一个从1至大约1×106的整数，更优选为从1至大 约1×104的整数，更优选为从1至大约1×102的整数，最优选为从1至大 约10的整数，并且m是一个从1至100，或从1至10的整数，以及Hnm+， 其中n是一个从2至大约1×106的整数，更优选为从2至大约1×104的整 数，更优选为从2至大约1×102的整数，最优选为从2至大约10的整数， 并且m是一个从1至100的整数，更优选的是从1至10的整数。
根据本发明的优选实施例，提供了一种化合物，它至少包含一种增 强结合能氢种类，该氢种类选自于由：(a)氢负离子(“增强结合能氢负 离子”或“Hydrino氢负离子”)，根据公式(43)，p＝2到23时其结合能 大于普通氢负离子的结合能(大约0.8eV)，而p＝24时其结合能小于普通 氢负离子的结合能；(b)具有比普通氢原子的结合能(13.6eV)更强的氢原 子(“增强结合能氢原子”或“hydrino”)；(c)具有高于大约15.5eV的 第一结合能的氢分子(“增强结合能氢分子”或“dihydrino”)；以及(d) 具有高于大约16.4eV的结合能的分子氢(“增强结合能分子氢离子”或 “dihydrino分子离子”)。
本发明的化合物可以具有一个或多个独特的属性，这些属性可以将 它们从包含普通氢的相应化合物中区分开来，如果存在这样的普通氢化 合物的话。这些独特属性包括，例如，(a)独特的化学计算 (stoichiometry)；(b)独特的化学结构；(c)一种或多种不寻常的化学属 性，例如导电性、熔点、沸点、密度和折射率；(d)独特的与其它元素和 化合物的反应特性；(e)在室温及更高温度下的增强稳定性；和/或(f) 空气和/或水中的增强的稳定性。区分增强结合能氢化合物与普通氢化合 物的方法包括：1.)元素分析，2.)溶解性，3.)反应性，4.)熔点，5.)沸 点，6.)作为温度的函数的蒸气压力，7.)折射率，8.)X射线光电子光谱 分析(XPS)，9.)气相色谱分析，10.)X射线衍射(XRD)，11.)量热法，12.) 红外光谱分析(IR)，13.)拉曼(Raman)光谱分析，14.)穆斯鲍尔 (Mossbauer)光谱分析，15.)超紫外(EUV)发射和吸收光谱分析，16.) 紫外线(UV)发射和吸收光谱分析，17.)可见光发射和吸收光谱分析，18.) 核磁谐振波谱分析，19.)加热试样的气相质谱分析(固体探测器和直接曝 光探测器四极子和磁区质谱P19)，20.)飞行时间二次离子质谱分析 (TOFSIMS)，21.)电喷电离飞行时间质谱分析(ESITOFMS)，22.)热重分析 (TGA)，23.)差热分析(DTA)，24.)差示扫描量热分析(DSC)，25.)液相色 谱/质谱分析(LCMS)，和/或26.)气相色谱/质谱分析(GCMS)。
根据本发明，提供了一种hydrino氢负离子(H-)，它具有对应于公 式(43)的结合能，该结合能在p＝2到23时高于普通氢负离子的结合能(大 约为0.8eV)，P＝24时低于普通氢负离子的结合能。对于公式(43)，当p＝2 到p＝24时，氢负离子的结合能分别为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、71.5、72.4、71.5、68.8、 64.0、56.8、47.1、34.6、19.2和0.65eV。还提供了包含该新型氢负离 子的合成物。
可以使用下列公式表示该新型hydrino氢负离子的结合能：

其中p为大于1的整数，s＝1/2，π为圆周率，h是普朗克常数，μ0 是真空磁导率，me是电子的质量，μe是还原的电子的质量，α0是玻尔 (Bohr)半径，而e是单元电荷。半径可以由以下公式计算
$r_2=r_1=a_0(1+\sqrt{s(s+1)});s=\frac{1}{2}---\left(44\right)$
通过将电子源同hydrino(即具有大约的结合能的氢原子，其 中 $n=\frac{1}{p},$ P是一个大于1的整数)反应而形成本发明的hydrino氢负离 子。hydrino氢负离子表示为H-(n＝1/p)或H-(1/p)：
$H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]+e^{-}\to H^{-}(n=1/p)---\left(45a\right)$
$H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]+e^{-}\to H^{-}(1/p)---\left(45b\right)$
hydrino氢负离子区别于由一个普通的氢原子核和两个具有大约 0.8eV结合能的电子组成的普通氢负离子。后者在下文中称为“普通氢负 离子”。hydrino氢负离子包含一个氢原子核和两个不能区别的电子组成， 其中氢原子核包括氕氘和氚，而电子具有符合公式(43)的结合能。
hydrino氢负离子的结合能H-(n＝1/p)是p的函数，其中p是一个 整数，如表2所示。
表2代表性的hydrino氢负离子的结合能H-(n＝1/p)，作为公式 (43)中p的函数

提供了由一个或多个hydrino氢负离子和一种或多种其它元素组成 的新型化合物。这样的化合物被称为hydrino氢化合物。
普通氢种类的结合能的特征为(a)氢负离子，0.754eV(“普通氢负 离子”)；(b)氢原子(“普通氢原子”)，13.6eV；(c)双原子氢分子，15.46 eV(“普通氢分子”)；(d)氢分子离子，16.4eV(“普通氢分子原子”)；以 及(e)H3+，22.6eV(“普通三氢分子离子”)。
根据本发明的另一个优选实施例，提供了一种化合物，它包含至少 一种增强结合能氢种类，例如(a)具有大约为优选在±10％以内、 更优选±5％以内的结合能的氢原子，其中p是一个整数，优选为2到200 之间的整数；(b)具有大约为
优选在±10％以内、更 优选±5％以内的结合能的氢负离子(H-)，其中p是一个整数，优选为2 到200之间的整数，s＝1/2，π为圆周率，普朗克常数，μ0是真空磁 导率，me是电子的质量，μe是还原电子质量，a0是玻尔半径，而e是单 元电荷；(c)H4+(1/p)；(d)结合能大约为优选在±10％以内、 更优选在±5％以内的三氢分子离子H3+(1/p)，其中p是一个整数，优选为 2到200之间的整数；(e)结合能大约为优选在±10％以内、 更优选在±5％以内的dihydrino，其中p是一个整数，优选为2到200之 间的整数；或者(f)结合能约为优选在±10％以内、更优选在 ±5％以内的dihydrino分子离子，其中p是一个整数，优选为2到200 之间的整数。
根据本发明的一个实施例，其中化合物包含带负电荷的增强结合能 氢种类，该化合物还包含一种或多种阳离子，例如质子、普通H2+或普通 H3+。
提供了一种方法用于制备包含至少一种增强结合能氢负离子的化合 物。下文中此类化合物被称为“hydrino氢化合物”。该方法包括使原子 氢与具有约(其中m是大于1的整数，优选为一个小于400的整 数)的净反应焓的催化剂进行反应以生成增强结合能氢原子，该氢原子 具有约的结合能，其中p是一个整数，优选为2到200之间的 整数。催化作用的另一个产物是能量。该增强结合能氢原子可以与电子 源反应以生成增强结合能氢负离子。增强结合能氢负离子可以与一种或 多种阳离子反应以生成由至少一种增强结合能氢负离子组成的化合物。
2.氢化物反应器
本发明的另一个目标是一种用于生成本发明的增强结合能氢化合物 (例如hydrino氢化合物)的反应器。催化作用的另一个产物是能量。 下文中，这样一个反应器被称为“hydrino氢化物反应器”。hydrino氢化 物反应器由产生hydrino的电池和一个电子源组成。反应器生成具有公 式(43)中结合能的氢负离子。用于生成hydrino的电池可以采用的形式 包括气体电池、气体放电电池、等离子体焰炬电池或微波电池。Mills在 之前的公开物中公开了气体电池、气体放电电池、等离子体焰炬电池。 这些电池都包括：原子氢源、至少一种用于生成hydrino的固体、熔融 体、液体或气体催化剂，以及一个为生成hydrino而将氢与催化剂进行 反应的容器。在此使用并由本发明使用时，除非特别指定，否则术语“氢” 不仅包括单氢(1H)，而且还包括重氢(2H)和超重氢(3H)。来自电子源的电 子与hydrino接触并反应形成hydrino氢负离子。
在此称为“hydrino氢化物反应器”的反应器不仅可以生成氢负离子 和化合物，而且还可以生成本发明的其它增强结合能氢化合物。因此， “hydrino氢化物反应器”不应理解为仅限于所生成的增强结合能氢化合 物。
根据本发明的一个方面，由hydrino氢负离子和阳离子产生新型的 化合物。在气体电池中，阳离子可以是电池材料的氧化物质，阳离子包 含产生原子氢的分子氢离解材料，阳离子包含添加的还原剂，或者电池 中的阳离子(例如构成催化剂的阳离子)。在放电电池中，阳离子可以是 阴极或阳极材料的氧化物质，阳离子可以是添加的还原剂，或者电池中 的阳离子(例如构成催化剂的阳离子)。
在一个实施例中，在hydrino氢电池中作为氢的催化作用释放的能 量的结果而生成了等离子体。或许会向等离子体中添加水蒸气以增加氢 的浓度，如Kikuchi等人所述，(J.Kikuchi、M.Suzuki、H.Yano和S. Fujimura，Proceedings SPIE-The International Society for Optical Engineering，(1993)，1803(Advanced Techniques for Integrated Circuit Processing II，70-76页)，该文章在此引入做为参考。
3.催化剂
3.1原子和离子催化剂
在一个实施例中，来自诸如原子、电子、离子、分子和离子或分子 化合物之类参与物质的t个电子电离至连续能级，t个电子的电离能总和 大约为m×27.2eV，其中m是一个整数，从而提供了一个催化系统。这样 的一个催化系统涉及到铯。铯的第一和第二电离能分别是3.89390eV和 23.15745eV，(David R.Linde，CRC Handbook of Chemistry and Physics， 第74版，CRC Press，Boca Raton，Florida，(1993)，10-207页)。于 是，Cs到Cs2+的二次电离(t＝2)反应就具有净反应焓27.05135eV，这相 当于在等式(2a)中m＝1。
$27.05135\mathrm{eV}+\mathrm{Cs}\left(m\right)+H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to {\mathrm{Cs}}^{2+}+{2e}^{-}+H\left[\frac{{\alpha }_H}{(p+1)}\right]+[{(p+1)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(46\right)$
Cs2++2e-→Cs(m)+27.05135eV                (47)
并且，总反应为：
$H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to H\left[\frac{{\alpha }_H}{p+1}\right]+[{(p+1)}^2-p^2]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(48\right)$
热能可以增大反应焓。动能与温度的关系由下式给出
$E_{\mathrm{kinetic}}=\frac{3}{2}\mathrm{kT}---\left(49\right)$
对于1200K的温度，热能为0.16eV，铯金属提供的净反应焓为 27.21eV，这与预期的能量完全匹配。
下面给出了可以提供大约m×27.2eV的净反应焓的氢催化剂，以生成 hydrino，从而由原子或离子电离出t个电子，其中m是一个整数。催化 作用的另一产物是能量。第一列中给出的原子或离子被电离以提供大约 m×27.2eV的净反应焓，第十列中给出了该值，其中m在第十一列中给出。 电离的电子被给予电离电势(也称为电离能或者结合能)。原子或离子的 第n个电子的电离电势由IPn表示，Linde对此有过研究(David R.Linde， CRC Handbook of Chemistry and Physics，第78版，CRC Press，Boca Raton， Florida，(1997)，10-214页到10-216页)，在此引入作为参考。如下为 一个范例，Cs+3.89390eV→Cs++e-和Cs+23.15745eV→Cs2++e-。第一电离 电势IP1＝3.89390eV，第二电离电势IP2＝23.15745eV，分别在第二和第 三列中给出。Cs二次电离的净反应焓是27.05135eV，它在第十列中给出， 而且在表3的第十一列中公式(2a)中的m＝1。
表3氢离子或原子催化剂


在一个实施例中，根据公式(6-8)的催化剂Rb+可以通过电离由铷金 属中形成。电离源可以是紫外光源或者等离子体。紫外光源和等离子体 中的至少一种可通过使用一种或者多种例如钾金属或者K+离子这样的氢 催化剂的氢催化反应而提供。在后种情况下，钾离子也可提供多个氢原 子的势能的净焓。钾的第二电离能为31.63eV；而且当K+被还原成K时它 释放出4.34eV的能量。K+与K2+的反应以及K+与K的反应的混合反应具有 27.28eV的净焓，其等同于在公式(2a)中m＝1。
在一个实施例中，催化剂K+/K+可以通过电离由金属钾形成。电离源 可以是紫外线光或者等离子体。紫外光源和等离子体中的至少一种可通 过使用一种或者多种例如钾金属或者K+离子这样的氢催化剂的氢催化反 应而提供。
在一个实施例中，可以使金属铷或者金属钾分别与氢反应而形成相 应的氢化碱金属，或者在热灯丝处电离，这也可以把分子氢分解成原子 氢，从而形成根据公式(6-8)的催化剂Rb+或者催化剂K+/K+。热灯丝可以 是例如钨或者钼这样的在1000至2800℃这样的高温下操作的耐熔金属。
本发明的催化剂可以是提高了结合能的氢化合物，具有大约 的净反应焓，其中m是一个大于1的整数，优选其小于400，从而产生结 合能提高了的氢原子，其结合能约为其中p是一个整数，优选 从2至200。
在本发明的催化剂的另一个实施例中，通过使普通氢原子与净反应 焓约为
$\frac{m}{2}·27.2\mathrm{eV}---\left(50\right)$
的催化剂反应而产生dydrino。其中m是一个整数。据认为，反应净 焓越接近于则催化速度越高。业已发现净反应焓在的 ±10％之内，优选±5％之内的催化剂适合于大多数的应用。
在一个实施例中，通过在低电压下形成等离子而鉴别催化剂，如 Mills所述(R.Mills、J.Dong、Y.Lu的“Observation of Extreme Ultraviolet Hydrogen Emission from Incandescently Heated Hydrogen Gas with Certain Catalysts，Int.J.Hydrogen Energy，第25卷，(2000)， 919-943页)，在此引入作为参考。在另一个实施例中，鉴别催化剂和监 测催化速度的方法包括高分辨率的可视分光计，其分辨率优选为1至 催化剂和催化速度的鉴定可由Balmer谱线或者其它原子谱线的 Doppler增宽程度来确定。
3.2Hydrino催化剂
在称为歧化反应的过程中，低能的氢原子、hydrino可以作为催化剂， 因为hydrino原子的亚稳定激发、谐振激发和电离能都为m×27.2eV。受 第二hydrino原子影响的第一hydrino原子的跃迁反应机制涉及到简化 的多级中的原子之间的谐振耦合，其中每一级具有27.21eV的势能P27， (R.Mills，The Grand Unified Theofy of Classical Quantum Mechanics， 2000年1月版，BlackLight Power，Inc.，Cranbury，New Jersey， Amazon.com发行)。从第一hydrino原子到第二hydrino原子的m×27.2eV 能量迁移导致第一原子的中心场增大m，其电子从半径减小到 降低m个能级。第二相互作用的低能氢激发到亚稳态、或者激发到谐振 状态，或者通过谐振能量转移而电离。谐振转移将会在多个阶段中发生。 例如，可能会出现由多极耦合引发的迁移，其中第一原子的中心场会增 加m，然后第一个原子的电子从半径降低m能级至且该过程中 伴随着进一步的谐振能量转移。可能会通过类似于涉及激发至虚能级的 光子吸收的机制而出现多极耦合引发的能量转移。或者会通过类似于涉 及激发至虚能级的第一激发和激发至谐振或连续能级的第二激发的双光 子吸收的机制而出现电子跃迁过程中由多极耦合引发的能量转移。(B.J. Thompson，Handbook of Nonlinear Optics，Marcel Decker，Inc.，New York，(1996)，497-548页；Y.R.Shen，The Principles of Nonlinear Optics，John Wiley&Sons，New York，(1984)，203-210页；B.de Beauvoir、 F.Nez、L.Julien、B.Cagnac、F.Biraben、D.Touahri、L.Hilico、 O.Acef、A.Clairon和J.J.Zondy，Physical Review Letters，第78 卷，第3期，(1997)，440-443页)。比向第二个hydrino原子转移的能 量大的跃迁能会在真空介质中作为光子出现。
由m·27.2eV的多极谐振转移引发的从到的迁移，以 及的转移，加上在中激发的谐 振状态可以表示为：
$H\left[\frac{{\alpha }_H}{p^{\prime }}\right]+H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to H\left[\frac{{\alpha }_H}{p^{\prime }-m^{\prime }}\right]+H\left[\frac{{\alpha }_H}{p+m}\right]+[({(p+m)}^2-p^2)-(p^{\prime 2}-{(p^{\prime }-m^{\prime })}^2)]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(51\right)$
其中p、p′、m、m′为整数。
Hydrino可以在歧化反应过程中通过谐振能量转移而激发。具有初始 低能态量子数p和半径的hydrino原子可以和具有初始低能态量子数 m’、初始半径和最终半径αH、并提供m×27.2eV净焓的hydrino原子 反应，从而经历一个迁移而到达低能态量子数(p+m)和半径的状态。 因此，氢类原子与由谐振能量转移电离的氢类原子反应导 致跃迁反应可表示为：
$m\times 27.21\mathrm{eV}+H\left[\frac{{\alpha }_H}{p^{\prime }}\right]+H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to H^{+}+e^{-}+H\left[\frac{{\alpha }_H}{p+m}\right]+[{(p+m)}^2-p^2-(m^{\prime 2}-2m)]\times 13.6\mathrm{eV}---\left(52\right)$
$H^{+}+e^{-}\to +H\left[\frac{{\alpha }_H}{1}\right]+13.6\mathrm{eV}---\left(53\right)$
并且总反应为：
$H\left[\frac{{\alpha }_H}{p^{\prime }}\right]+H\left[\frac{{\alpha }_H}{p}\right]\to H\left[\frac{{\alpha }_H}{1}\right]+H\left[\frac{{\alpha }_H}{p+m}\right]+[2\mathrm{pm}+m^2-m^{\prime 2}]\times 13.6\mathrm{eV}+13.6\mathrm{eV}---\left(54\right)$
4.催化速度的调节
据认为，催化速度的随净反应焓越匹配m27.2eV而增加，其中m是 一个整数。用于生成发明的增强结合能氢化合物的hydrino氢化物反应 器的一个实施例还包括一个电场或磁场源。可以对电场或磁场源进行调 解以控制催化作用的速度。由电场或磁场源提供的对于电场或磁场的调 解可能会改变催化剂的连续能级，藉此一个或多个电子被激发至一个连 续能级来提供大致为m27.2eV的净反应焓。连续能量的改变可能会导致 催化剂的净反应焓更加匹配m27.2eV。电场优选位于大约0.01-106V/m的 范围内，更优选地位于0.1-104V/m中，最优选地位于1-103V/m中。磁 通量优选地位于大约0.01-50T的范围内。磁场可能具有佷强的梯度。 磁通量梯度优选地位于大约10-4-102Tcm-1的范围内，并且更优选地位于 10-3-1Tcm-1范围内。
在一个实施例中，电场E和磁场B是正交的，从而导致EXB电子漂 移。EXB漂移可以沿某个方向，这样氢催化作用生成的高能电子会耗散最 小数量的能量，这是因为电流沿可对其进行调整以控制催化速度的施加 的电场的方向流动的缘故。
在一个能量电池的实施例中，磁场将电子限制到电池的一个范围中， 这样就减少了与壁的相互作用，并且增加了电子能量。磁场可以是一个 螺旋管磁场或一个磁镜场。可以对磁场进行调解以控制催化作用的速度。
在一个实施例中，诸如射频场之类的电场生成最小电流。在另外一 个实施例中，向反应混合物添加了惰性气体以降低由氢的催化作用释放 的能量生成的等离子体的导电系数。通过控制气体的压力以达到一个控 制氢的催化作用的速度最佳电压，即可控制导电系数。在另外一个实施 例中，诸如惰性气体之类的气体被添加到反应混合物中，这增加了原子 氢对分子氢的百分比。
例如，电池可能包含一个热灯丝，该热灯丝将分子氢分离成原子氢， 它可能还会加热氢离解子，例如过渡元素和内部过渡元素、铁、铂、钯、 锆、钒、镍、钛、Sc、Cr、Mn、Co、Cu、Zn、Y、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、 Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Au、Hg、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、 Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Vb、Lu、Th、Pa、U、活性炭(碳)和夹 层C(石墨)。灯丝还会在反应器的电池中提供一个电场。电场可能会改 变催化剂的连续能级，藉此一个或多个电子被激发至一个连续能级来提 供大致为mX27.2eV的净反应焓。在另外一个实施例中，可变电压电源 充电的电极提供了一个电场。施加电场通过改变连续能级控制催化速度， 因此通过控制决定施加电场的施加电压即可控制催化作用的速度。
在hydrino氢化物反应器的另外一个实施例中，电场或磁场源电离 一个原子或离子来提供一个催化剂，该催化剂具有大约为m27.2eV的净 反应焓。例如，金属钾被电离为K+，或金属铷被电离为Rb+以提供催化 剂。电场源可以是一个热的灯丝，藉此热灯丝还可以将分子氢分离为原 子氢。
先前在微波电池中曾观察到高电平，[R.L.Mills、P.Ray、B. Dhandapani、M.Nansteel、X.Chen、J.He，″New Power Source from Fractional Rydberg States of Atomic Hydrogen″，Chem.Phys.Letts.， 已交稿]，这可能是由于石英管壁上诸如HeH(1/p)或ArH(1/p)之类能量材 料聚集的结果，石英管壁要与等离子体进行反应，等离子体中包含氦以 生成很高的能量，可以使用Beenakker空腔和看上去m27.2eV的红一黄 涂层看出这一点。在一个微波电池和氢化物反应器的实施例中，将运行 微波扩展持续时间以生成这些材料，它们可以分解以生成能量并提供 hydrino作为催化剂并为歧化反应提供反应物。
可选地，氦-氢微波等离子体向下显示了8nm的强hydrino线，且 在反应室中出现了KI。在某些试验中还提供了钛屏幕。KI和Ti都充当 形成hydrino氢化合物的电子的来源。当这些物质聚集到足够程度时， 歧化反应足可以发生以维持相当高的催化反应速度，而且该速度超过了 hydrinos在反应或传送下丢失的速度。在微波电池和氢化物反应器的一 个实施例中，电池中充满了诸如[KI]、Sr[和/或]Ti之类用于形成hydrino 氢化合物以生成高能量条件的电子源。在另外一个实施例中，反应物可 能会因为受热而从贮存器中挥发。
在一个化合物空心阴极和微空放电电池以及氢化物反应器的实施例 中，电池壁可能会由诸如不锈钢之类的导电材料组成。优选地，辉光放 电能量在一个可对给定输出能量给予最高能量输出增益或可取输出能量 增益的级别上运行。在此情况下，输出输入能量比随输入能量增加并由 放电的拱作用限制为导电电池壁。通过将导电壁和诸如石英或铝之类的 材料绝缘而优选地在空心阴极或阳极内维持一个等离子体。在一个实施 例中，不锈钢电池和石英或铝套筒平行放置。
优选的空心阴极由诸如钼或钨之类的耐火材料组成。优选的空心阴 极由化合物空心组成。优选的化合物空心阴极放电电池的催化剂来源描 述于R.L.Mills、P.Ray、J.Dong、M.Nansteel、B.Dhandapani、J. He的已的“Spectral Emission of Fractional-Principal -Quantum-Energy-Level Molecular Hydrogen”，INT.J.HYDROGEN ENERGY， 其全文也被引入作为参考。在一个由化合物空心阴极和以氖以及氢作为 催化剂源的电池的实施例中，例如，氖的分压力在90％到大约99.99atom％ 的范围内，并且氢的分压力在0.01到大约10％的范围内。氖的分压力优 选地处于大约99到大约99.9％的范围中，并且氢的分压力优选地位于大 约0.1到大约1atom％的范围内。
在电池和氢化物反应器的实施例(诸如化合物空心阴极、微波和感 应耦合射频电池)中，电池温度高于室温。电池优选地在大约25℃和大 约1500℃之间的高温下操作，更优选地在大约200到大约1000℃的范 围内操作。电池最优选地在大约200到大约650℃的温度范围内操作。
在电池的一个实施例中，高壁温的要求是使用气隙提供的，此处诸 如微波电池之类的电池被气隙和外层的水墙包围。在气隙中存在急剧变 化的温度。空隙的导热率可以通过改变空隙中气体的压力或导热率来进 行调整。
5.惰性气体催化剂和产品
在一个电源的实施例中，氢化物反应器和能量转化器组成一个能量 电池来供原子氢的催化作用形成新型氢种类和使用本发明的新型氢组成 的合成物质，催化剂组成第一种催化剂和催化剂和另一种催化剂源的混 合物。在一个实施例中，第一种催化剂由第二种催化剂源生成第二种催 化剂。在一个实施例中，第一种催化剂所生成的氢的催化作用释放的能 量在能量电池中生成等离子体。该能量电离第二种催化剂源以生成第二 种催化剂。第二种催化剂可以是在缺乏通常辉光放电情况下所需的强电 场时生成的一种或多种离子。弱电场可能会增加第二种催化剂的催化速 度，这样催化剂的净反应焓就可以匹配mX27.2eV来导致氢催化作用。 在能量电池的实施例中，第一种催化剂由表3中给出的催化剂组中选择， 例如钾和锶，第二种催化剂源由氦和氩组中选择，并且第二种催化剂由 He+和Ar+组中选择，在此催化剂离子由第一种催化剂生成的氢的催化作 用生成的等离子体从相应的原子中生成。例如，1.)能量电池包含锶和氩， 其中锶生成的氢生成包含作为第二种催化剂的Ar+的等离子体(公式 (12-14))和2.)能量电池包含钾和氦，在此钾生成的氢的催化作用生成包 含作为第二种催化剂的He+的等离子体(公式(9-11))。在一个实施例中， 第二种催化剂源的压力大约位于1毫托到1个大气压的范围内。氢气压 力大约位于1毫托到1大气压的范围内。在一个优选的实施例中，总压 力大约位于0.5托到2托的范围中。在一个实施例中，第二种催化剂源 的压力与氢气压力之比大于1。在一个优选实施例中，氢所占比例大约为 0.1％到99％，而第二种催化剂源组成电池中气体的其余部分。更加优选地， 氢大约位于1％到5％的范围内，并且第二种催化剂源大约位于95％到99％ 的范围内。最优选地，氢大约为5％并且第二种催化剂源大约是95％。这 些压力范围只是代表性的示例，本领域的技术人员可以通过使用期望压 力提供期望结果而实践本发明。
在电池和能量转化器的实施例中，催化剂包括至少一种来自He+和Ar +组中的催化剂，在此，电离的催化剂离子由诸如辉光放电或感应耦合微 波放电之类的方法从相应的原子中生成。相应的反应器(例如放电电池 或等离子体焰炬hydrino氢化物反应器)优选地具有低电场矢量区域， 这样催化剂的反应焓就匹配mX27.2eV以引发氢催化作用。在一个实施 例中，反应器是一个由Kuraica和Konjevic描述的具有空心阳极的放电 电池[Kuraica.M.、Konjevic.NET，Physical Review A，第46卷，第7 期，(1992.10)，[4429-4432页]]。在另一个实施例中，反应器是一个具 有空心阴极(例如中心线或杆阳极)和一个同心空心阴极(例如不锈钢 或镍网)的放电电池。在一个优选实施例中，电池是一个微波电池，在 此，催化剂是由微波等离子体形成的。在一个实施例中，原子氢是由分 子氢气体的微波等离子体形成的，并且它根据公式(24-26)给出的催化剂 反应用作催化剂。氢微波等离子体的氢压力优选大约位于1毫托到10000 托范围内，氢微波等离子体的氢压力更优选地大约位于10毫托到100[托] 范围内；氢微波等离子体的氢压力最优选地大约位于10毫托到10托范 围内。
在一个电池的实施例中，其中电场控制由阳离子(例如He+或Ar+) 组成的催化剂的反应速度，氢的催化作用足要出现在阴极。阴极被选择 来提供一个希望得到的场。在电池的一个优选实施例中，第一种催化剂 (例如锶)中充满了氢气和第二种催化剂源(例如氩和氦)。在一个实施 例中，氢的催化作用由第二种催化剂源中生成第二种催化剂，例如由氩 生成Ar+或由氦中生成He+来用作第二种催化剂。可以对氢催化作用生成 的等离子体磁化以添加限定。在一个电池的实施例中，反应在磁铁中进 行，磁铁提供了螺线管或最小磁(最小B)场，这样第二种催化剂(例如 所捕获的Ar+)并且要求具有较长的半衰期。通过限制等离子体， 诸如电子之类的离子的能量更高，而这又增加了第二种催化剂(例如Ar +)的数量。磁场限定氦增加了等离子体的能量以创建更多原子氢。通过 增加第二种催化剂和原子氢的浓度，可以增加氢催化速度。金属锶可能 会与Ar+反应，从而减少可用作催化剂的数量。至少可以在电池的一个部 分控制电池的温度，这样即可控制锶蒸汽压力以获得预期催化速度。锶 的蒸汽压力优选地控制在阴极的区域中，在此存在高浓度的Ar+。
化合物可能具有公式MHn，其中n是一个1到100之间的整数，更优 选地为1 to 10，最优选地为1到6，M是一种惰性气体原子(例如，氦、 氖、氩、氙、氪)，氢含量Hn是由至少一种增强结合能氢种类组成的化合 物。
一种合成结合能ArHn的方法(其中n是1到100之间的一个整数， 更优化地为1到10，最优化地为1到6)由氩和氦的混合物的排放组成， 在此催化剂由Ar+组成。ArHn产品可以在冷却贮存器(例如液氮冷却贮存 器)中收集。
一种合成结合能HeHn的方法(其中n是1到100之间的一个整数， 更优化地为1到10，最优化地为1到6)由氦和氢的混合物的排放组成， 在此催化剂由He+组成。该产品可以在冷却贮存器(例如液氮冷却贮存器) 中收集。)
一个至少由一种惰性气体原子组成的合成增强结合能氢化合物的实 施例，包括在hydrino氢化物反应器中添加惰性气体与具有原子氢的源 和氢催化剂作为反应物。
一种从包含惰性气体的源中浓缩惰性气体的实施例，包括将惰性原 子的源与增强结合能氢反应以形成并且增强结合能氢化合物可以被电离 或分解以生成惰性气体。在一个实施例中，包含将被添加的惰性气体的 气体流流过hydrino氢化物反应器(例如气体电池、气体放电电池)和 微波电池hydrino氢化物反应器，这样在反应器中生成的增强结合能氢 种类与气体流的惰性气体反应，从而形成至少包含一个原子惰性气体的 增强结合能氢化合物。化合物可以被电离并分解以生成浓缩的惰性气体。
在一个等离子电池实施例中，其中催化剂是一种阳离子，例如从He +和Ar+组中选择的至少一种催化剂，一个增强的结合能氢化合物、铁 hydrino氢化物通过与电池中存在的铁反应形成hydrino原子。铁的来源 可能是不锈钢电池。在另外一个实施例中使用了附加的催化剂，例如锶、 铯或钾。
6.氢的催化作用中的等离子体和光源
典型地，来自氢气的真空紫外线的放射是使用在高电压、同步加速 设备、高能量感应耦合等离子体发生器中的放电而获得，或者等离子体 被产生并且由RF耦合(例如＞106K)使用环形磁场提供的磁场限定加热到 极限温度。已经发现：在低温(例如≈103K))时从原子氢中发射强烈的超 紫外线(EUV)，该原子氢产生于加热本发明的由灯丝加热而蒸发的某种气 体原子或者离子催化剂和钛离解子的钨灯丝中，此发现在以前就在如下 中报告了，[R.Mills、J.Dong、Y.Lu，“Observation of Extreme Ultraviolet Hydrogen Emission from Incandescently Heated Hydrogen Gas with Certain Catalysts”，Int.J.Hydrogen Energy，第25卷， (2000)，919-943页]。钾、铯和锶原子以及Rb+在处于原子氢势能的整数 倍时的电离形成了具有强烈超紫外线辐射的低温、超低压的等离子体， 其称作谐振转移或者rt-等离子体。类似地，Ar+的电离能为27.63eV， 并且由原子锶产生的等离子体发射强度大大增高了，此时因发现了Ar+ 发射时[R.Mills、P.Ray，“Spectrosco圆周率c Identification of a Novel Catalytic Reaction of Potassium and atomic hydrogen and thehydride ion Product”，Int.J.Hydrogen Energy，在印刷中]，由 此引入Ar气。相反，化学相似的原子，钠、镁、钡在处于原子氢势能的 整数倍时不发生电离且不生成等离子体也不导致发射。
对于更进一步的特征，即宽度为656.2nm的Balmer a射线由使用高 分辨率的可视分光计记录下来[R.L.Mills，A.Voigt、P.Ray、M. Nansteel、B.Dhandapani，“Measurement of Hydrogen Balmer Line Broadening and Thermal Power Balances of Noble Gas-Hydrogen Discharge Plasmas”，Int.J.Hydrogen Energy，的，R.L.Mills、P. Ray、B.Dhandapani、J.He，Comparison of Excessive Balmer a Line Broadening of Glow Discharge and Microwave Hydrogen Plasma s with Certain Catalysts，See Experimental section]，其中，a射线在出自 只有氢的、锶、镁带有氢的锶和镁、或者氦、氖、氩或者带有10％氢的氙 的辉光放电等离子体中产生。已发现，锶-氢微波等离子体显示了与在 27-33eV的辉光放电电池中观察到的类似的增宽，然而，在两个源中对于 锶-氢却没有观察到增宽。有了稀有气体和氢的混合物，带有某种稀有 气体的增宽的趋势对于两种源都相同，但是镁增宽却非常不同。微波氦 -氢和氩-氢等离子体分别对于平均氢原子温度110-130eV和180-210eV 而显示了不一般的增宽。从辉光放电等离子体红产生的相应结果分别是 30-35eV和33-38eV。然而，在任一个源中保持的纯氢、氖-氢、氪-氢 和氙-氢的等离子体却没有发现相应于平均氢原子温度≈3eV的极端增 宽。在氦-氢和氩-氢混合物的微波等离子的范例中，电子温度Te由He 501.6nm的谱线的强度与He 492.2谱线强度的比值以及Ar 104.8nm谱 线强度与Ar 420.06nm谱线强度的比值分别测到。类似地，对于氦-氢 和氩-氢等离子体的平均电子温度分别高达28,000K和11,600K；然而， 对应的氦和氩的单独的温度却分别只有6800K和4800K。由于强场(例 如超过10kV/cm)的Stark增宽或者充电物质的加速不能调来解释该微 波结果，因为并未发现强场的存在。然而，可以用原子氢与原子锶、Ar+ 或者He2+之间的谐振能量转移来解释，其中这些离子在处于原子氢势能的 整数倍时发生电离。
能量电源的优选实施例产生等离子体，该等离子体可以由在此公开 的如磁镜磁流体能量转化器和等离子体动力能量的至少一种转变为电。 能量电池也可以包括超紫外线的、紫外线的、可见的、红外线的、微波 或者无线电波辐射中的至少一种的光源。
根据本发明的光源包括本发明中的电池，该电池包含用于希望的波 长或者波长范围的预期辐射的光传输结构或者窗。例如，石英窗可以用 来传输来自电池的紫外线的、可见的、红外线的、微波和/或无线电波光， 因为对于相应的波长范围它是可穿透的。同样地，玻璃窗也可以用来传 输来自电池的紫外线的、可见的、红外线的、微波和/或无线电波光，并 且陶瓷窗也可以用来传输来自电池的紫外线的、可见的、红外线的、微 波和/或无线电波光。槽壁可以包括光传输结构或者窗。
槽壁或者窗可以涂上磷，其可以将一种或者多种短波长转变为较长 的波长。例如，紫外线或者超紫外线可以转变成可见光。光源可以直接 提供短波长的光，并且短波长的谱线发射可以用在例如光刻的本技术的 已知应用中。
本发明的光源例如可见光光源包含可以保温的可渗透的槽壁从而升 高的温度可以保持在容器中。在一个实施例中，槽壁可以是带有独立真 空空间的双层墙。离解子可以是灯丝例如钨灯丝。灯丝也可以加热催化 剂以形成气体催化剂。第一种催化剂可以从钾、铷、铯和锶这一组中选 取。第二种催化剂可以由第一种催化剂产生。在一个实施例中，使用第 一种催化剂的例如锶的氢的催化作用所形成的等离子体，氦和氩中的至 少一种被分别电离成He+和Ar+。He+和Ar+用作第二种催化剂。氢可以由 过时即分裂的氢化物来提供，以保持可由电池温度决定的希望压力。电 池温度可用加热器和温度控制器来控制。在一个实施例中，此温度可由 能量控制器提供给灯丝的能量来决定。
根据本发明的光源的另一个实施例包括一个可以提供相干的或激光 的可调光源。超紫外线(EUV)波谱用10％氢气记录在氩气或者氦气微波放 射上。符合对H2*[n＝1/4，n*＝2+]+振动跃迁的预计的新发射谱线被观察 到带有v 1.185eV的能量，V＝17至38处在H2[n＝1/4]+离解极限ED的终 点上，ED＝42.88eV(28.92nm)[R.Mills、P.Ray，“Vibrational Spectral Emission of Fractional-Principal-Quantum-Energy-Level Hydrogen Molecular Ion”，Int.J.Hydrogen Energy，在印刷中，在此其作为参 考被引入。]具有v 1.185eV、v为整数的例如H2*[n＝1/4，n*＝2+]+的 dihydrino分子离子的振动谱线可以是可调激光源。根据本发明的可调激 光源包含至少一种气体、气体放电、等离子体焰炬或者微波等离子体其 中电池可以包括激光腔。可调激光源可以由从dihydrino分子离子使用 系统和方法中发射的光来提供，其中系统和方法在在本技术中是已知的， 如Laser Handbook，由M.L.Stitch编辑，North-Holland出版公司 (1979)中所描述的一样。
根据本发明的可调激光源包含至少一种气体、气体放电、等离子体 焰炬或者微波等离子体电池，其中分别出自氦、氦、氖、氖-氢混合物 和氩气的He+、He2*、Ne2*、Ne+或Ar+]催化剂被有效地形成。光可以主要 是单色光，例如Lyman系列的发射谱线，例如Lymanα和Lymanβ。
氖与氢的混合物是氖-氢激光的基线。这两种原子都是催化剂源。 在例如微波电池的等离子电池的实施例中，催化剂源包括带有氢的氖与 氢的混合物。氖-氢群体的激光作用状态(带有632.8nm激光发射的到 达激发态18.70eV的亚稳态20.66eV由原子氢的催化作用来抽取。至少使 用氦和氩中的一种作为催化原源的微波和放电电池在Mills Publications的[R.L.Mills、P.Ray、J.Dong、M.Nansteel、B. Dhandapani、J.He，“Spectral Emission of Fractional-Principal-Quantum-Energy-Level Molecular Hydrogen”， [INT.]J.HYDROGEN ENERGY，已交稿；R.L.Mills、P.Ray、B.Dhandapani、 M.Nansteel、X.Chen、J.He，“New Power Source from Fractional Rydberg States of atomic hydrogen”，Chem.Phys.Letts，R.Mills、 P.Ray，“Spectral Emission of Fractional Quantum Energy Levels of atomic hydrogen from a Helium-Hydrogen Plasma and the Implications for Dark Matter”，Int.J.Hydrogen Energy，第27卷，第3期，301-322 页在此其作为参考被全部引入]中给出。
Rb+同Rb2+和2K+同K++K2+提供了等于原子的氢势能的净焓的反应。 具有热电离氢的这些气态离子的存在形成了具有强烈的带有稳定逆向 Lyman群体的VUV发射的等离子体。我们建议包括氢原子和[RB&APOS，或 者2K+之间能量谐振转移的高能催化反应以形成非常稳定的新的氢负离 子。预测3.0468EY的结合能能够使用它的预测的超精细构造线在4070.0 [A]时观察到，其结构线[EHR＝J23.0056X10-5+3.]0575eV(j为 整数)，它适合于从j＝1至j＝37至1/105之内。该催化反应可以抽取 连续的cw激光。已授权的说明在Mills文章[R.Mills，P.Ray，R. Mayo，″CW HI Laser Based on a Stationary Inverted Lyman Population Formed from Incandescently Heated Hydrogen Gas with Certain Group I Catalysts″，IEEE Transactions on Plasma Science，，已提交；R. L.Mills，P.Ray，″Stationary Inverted Lyman Population Formed from Incandescently Heated Hydrogen Gas with Certain Catalysts″，Chem. Phys.Letts.，已提交]中给出，他们都作为参考被全部引入。
如R.L.Mills，P.Ray，″Stationary Inverted Lyman Population Formed from Incandescently Heated Hydrogen Gas with Certain Catalysts″，Chem.Phys.Letts.，已提交所给出的一样：然后用从短寿 命的高能介质的谐振非辐射能量迁移来解释逆向群体，原子经历催化转 变达到在公式(1)和(3)中给出的状态以直接通过多极耦合[R.L.Mills， P.Ray，B.Dhandapani，J.He，″Spectrosco圆周率c Identification of Fractional Rydberg States of atomic hydrogen″，J.of Phys.Chem.， 已提交]和高速的H(n[＝1])原子来生成H[(>；2)]原子。从H(n[＝ 1])原子中由使用本底[H2]碰撞所激发的H(n＝3)的发射，已经由 Radovanov等人在[S.B.Radovanov，K.Dzierzega，J.R.Roberts，J. K.Olthoff，″Time-resolved Balmer-alpha emission from fast 【hydrogen atom氢原子】s in low pressure，radio-frequency discharges in hydrogen″，Appl.Phys.Lett.，Vol.66，No.20，(1995)， pp.2637-2639]中讨论了。也预测了[H&APOS]的信息，根据离子的温度其 远未达到热平衡，正如3B部分所讨论的一样。[AKATSUKA]等人的[H. [AKATSUKA，]M.Suzuki，″Stationary population inversion of hydrogen in arc-heated magnetically trapped expanding hydrogen-helium plasma jet″，Phys.Rev.E，Vol.49，(1994)，pp.1534-1544]显示了 它的冷重组等离子体以在局部热动平衡(LTE)中具有高的lying levels； 反之，如Saha-Boltzmann公式中所示的一样，因为低的lying levels， 当具有一个适当的电子密度的锑变低时可获得群体逆向群体逆向。
作为[M 27.]2eV的非辐射能量迁移到催化剂的结果，氢原子变得 不稳定而且进一步放射出能量，直到它达到一个具有由公式(1)和(3)所 给的主要能级低能的非辐射状态。因而，这些中间状态也相应于一种逆 向群体，而且从这些状态的带有[Q 13.]6eV能量的放射可以是EUV和 软X射线的基线，其中q[＝1，]2，3，4，6，7，8，9，11，12，如参考14和19 所示；因为激发相应的松弛的Ryberg状态的原子[H][(I/(P)+m)] 需要非辐射过程的参与[H.Conrads，R.Mills，Th.Wrubel，″Emission in the Deep Vacuum Ultraviolet from an Incandescently Driven Plasma in a Potassium Carbonate Cell″，Plasma Sources Science and Technology，已提交]。
7.能量反应器
根据本发明的能量反应器50如图1所示，它包括盛有能量反应混合 物54的容器52、热交换器60和例如蒸汽发生器62和涡轮70的能量转 化器。当包含氢和一种催化剂的反应混合物发生反应以形成低能氢时， 热交换器60吸收催化反应所释放的热量。热量交换器与从交换器60中 吸收热量并且产生蒸汽的蒸汽发生器62进行热量交换。能量反应器50 还包括接收来自蒸汽发生器62的蒸汽并且向电力发电机80提供机械能 的涡轮70，电力发电机80降蒸汽能转化为电能，该电能又可被负载90 接收以产生功或者耗散掉。
能量反应混合物54包含能量释放物质56和催化剂源58，其中能量 释放物质56包括氢同位素原子或者氢同位素分子，催化剂源58谐振地 移走大约[NIX27.]21eV以形成低能原子氢并且移走大约[NIX48.]6eV 以形成分子氢，其中[M]为整数，其中到达氢低能状态的反应用氢接触催 化剂而发生。催化作用以例如热量和低能氢同位素原子和/或分子的形式 来释放能量。
氢源可以是氢气、包括热离解的水的离解、水的电解、来自氢化物 的氢或者来自金属-氢溶液的氢。在所有实施例中，催化剂源可以是以 下的一种或者多种：电化学、化学、光化学、热、自由基、声波或者核 反应、或者非弹性光子或者粒子散射反应。在后两种情形下，能量反应 器的现有发明包含粒子源75b和/或光子源75a来提供催化剂。在这些情 况下，供给的净反应焓符合光子或者粒子的谐振碰撞。在图9所示的能 量反应器的一个优选实施例中，原子氢由使用例如微波源或者UV源的光 子源75a从分子氢中形成。
光子源也可以产生能量大约至少为mX27.21eV，m/2X27.21eV，或者 40.8eV的光子，致使氢原子经历到达低能状态的转变。在另一个优选实 施例中，光子源75a产生能量大约至少为[48.6EF，]95.7eV或者[NIX31.] 94eV的光子，致使氢分子经历到达低能状态的转变。在所有反应混合物 中，一个选择的外部能量装置75，例如电极可以用来提供静电势或者电 流(磁场)以减少反应的激活能。在另一个实施例中，混合物54还包括一 个面层或者物质来分离和/或吸收能量释放物质56的原子和/或分子。这 样的分离和/或吸收氢、重氢或者超重氢的表层或者材料包括一种元素、 化合物、合金、或者过渡元素与内部过渡元素的混合物、离子、铂、钯、 锆、钒、钛、[SC、]Cr、Mn、Co、Cu、Zn、Y、Nb、Mo、[TC、]Ru、Rh、 Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Au、Hg、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、 Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Vb、Lu、Th、Pa、U、活性炭(碳)和闰Cs 碳(石墨)。
通过t个电子从原子或者离子到一个连续能级的电离来提供催化 剂，从而t个电子总的电离能[大约为7N X 27.]2eV，其中t和[M]都为 整数。催化剂也可通过t个电子在参与离子间的迁移来提供。t个电子从 一个离子往另一个离子的迁移提供了反应的净焓，由此电子捐献离子的 电离能减去电子接收离子的电离能后大约等于M 27.2 ETZ，其中t和ni 都为整数。
在一个优选实施例中，氢原子催化剂源包括典型地提供大约MU27.21 eV加上或者减去1eV净焓的催化物质[58]。在一个优选实施例中，氢分 子催化剂源包括典型地提供大约7NX48.6eV加上或者5eV净焓的催化 物质58。催化剂包括表1和表3所给的以及原子、离子、分子和在作为 参考被引入的“Mills在先公开物”中所述的hydrinos。
另一个优选实施例是容器52，其中盛有处于融化、液体、气体或者 固体状态的催化剂以及包括氢化物和气体氢的氢源。在用于氢原子的催 化作用的反应器的情况下，实施例包括将分子氢分离成原子氢的方法， 其包括一种元素、化合物、合金、或者过渡元素、内部过渡元素的混合 物、离子、铂、钯、锆、钒、镍、钛、SC、Cr、Mn、Co、Cu、Zn、Y、Nb、 Mo、[TC、]Ru、Rh、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Au、Hg、Ce、 Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Vb、Lu、Th、Pa、U、 活性炭(碳)和闰Cs碳(石墨)或者包括有光子源75a提供的UV线源的电 磁辐射。
具有电解电池能量反应器、压缩气体能量反应器、气体放电能量反 应器、微波电池能量反应器的本发明包括：氢源，处于固体、融化、气 体或者液体状态的催化剂源，盛有氢和催化剂的容器、其中形成低能氢 的反应通过氢与催化剂的接触而发生，以及取出低能氢产物的方法。本 能量发明在作为参考被引入的“Mills在先公开物”中进一步被描述。
在一个优选实施例中，氢的催化作用产生等离子体。等离子体至少 可以由微波发生器部分保持，其中微波由可调的微波谐振腔来调整、波 导管来传输并且经过RF透明观察孔线或者天线来输送给反应腔。可以旋 子微波频率以从分子氢中有效地形成原子氢。它也可有效地形成作为出 自催化剂源的催化剂的离子或者激发物，例如分别出自氦、氦、氖、氖 -氢混合物和氩气的He+He2*、Ne*、Ne+/Ar+]催化剂。
8.微波气体电池氢化物和动力反应器
根据本发明的微波气体电池氢化物和动力反应器用于原子氢的催化 以形成结合能提高了的氢种类和结合能提高了的氢化合物，它包括一个 具有一个能容纳真空或者高于大气的压力的腔室的容器、原子氢源、以 形成等离子体的微波能量源和催化剂，该催化剂能够提供[M/227.2+0. 5EV]净反应焓，其中M为整数，优选[171]为小于400的整数。微波能 量源包括微波发生器、可调的微波谐振腔、波导管和天线。
或者，电池还可以包括至少能为原子氢的催化作用而部分地转换能 量从而保持等离子体的方法。
9.电容或电感耦合的RF等离子电池氢化物和动力反应器
根据本发明的电容或电感耦合的射频(RF)等离子电池氢化物和动力 反应器，用于原子氢的催化作用以形成形成结合能提高了的氢种类和结 合能提高了的氢化合物，它包括一个具有一个能容纳真空或者高于大气 的压力的腔室的容器、原子氢源、以形成等离子体的RF能量源和催化剂， 该催化剂能够提供[IN/2-27.]20.5eV净反应焓，其中M为整数，优选 [M]为小于400的整数。该电池还可以包括由RF发生器驱动的电极。或 者，该电池还可以包含允许RF能量与电池中形成的等离子体耦合的线圈 源、可以接地的传导槽壁和可以用电感或者电容来将RF能量与电池等离 子体耦合的RF发生器。
10.磁镜磁流体能量转化器
由原子氢的催化作用而形成的等离子体包括能自在预期的区域有选 择性地产生的高能电子和离子。图10所示的磁镜磁流体能量转化器的磁 镜913可以位于该预期区域，从而强制电子和离子从x、y和z上速度的 均匀分配转为沿着磁镜的磁场梯度的轴线方向的优选速度，即沿z轴。 由于绝热变量/B＝常数，垂直于z轴的电子运动的分量v⊥至少部分转变 为平行运动v||。如图10所示的磁镜磁流体能量转化器还包括磁流体能 量转化器911和915，其包括对于z轴的横向磁通源。因而，离子具有沿 着z轴的优选速度并且从横向磁通源进行传播进入到横向磁通区域。传 播离子上的Lorentzian力相对于速度和磁场是横向的，而且对于正离子 和负离子其方向相反。从而产生了横向电流。磁镜磁流体能量转化器还 包括至少两个电极，该电极对于磁场是横向的以接收横向的Lorentzian 偏流离子，这产生了跨过电极的电压。该电压可以通过电力负载来驱动 电流。
11.等离子动力能量转化器
等离子体的带有正电荷的离子的质量至少是电子的1800倍，因而回 旋轨道为1800倍大。这个结果允许电子可以磁性地倍俘获在磁力线上， 而离子可以漂移。可以产生电荷分离以在作为本发明的等离子动力能量 转化器基础的两个电极之间提供电压。
12.Hydrino氢化物电池
图2所示提供的400’电池包括阴极405’和装有氧化剂的阴极箱 401’，阳极410’和装有还原剂的阳极箱402’，和完成阴极和阳极箱之间 电流的盐桥420’，以及电离负载425’。结合能提高了的氢化合物可以用 作电池阴极半反应的氧化剂。阳离子Mn+(其中n为整数)结合氢负离子从 而小于氢负离子的结合能的阳离子或者原子M(n-1)+可以用作氧化 剂。或者对于一个给定的阳离子氢负离子可以选择因此氢负离子没有被 阳离子氧化。因而，氧化剂包括阳离子Mn+，其中n为整数并 且包含hydrino氢负离子，其中p为大于1的整数，它被选择从而它的 结合能大于M(n-1)+的结合能。通过选取稳定的阳离子-hydrino氢化物阴 离子化合物，提供了电池氧化物，其中还原电势由氧化剂的阳离子和阴 离子的结合能来决定。
具有非常的结合能的氢化物离子在非常高的氧化状态下的情况下例 如有锂时的+2价时可以稳定阳离子Mx+。因此，这些氢化物离子在摇椅 式设计中可以用作高压电池的基底，其中氢化物离子在放电和充电期间 在介于阳极和阴极的半个电池中来回移动。或者，例如锂离子Li+可以在 放电和充电期间在介于阳极和阴极的半个电池中来回移动例如Li2+的Mx+ 阳离子的示例反应如下：
阴极反应：MHx+e-+M+→MHx-1+MH    (55)
阳极反应：M→M++e-               (56)
总反应：M+MHx→2MHx-1            (57)
对于锂离子合适的固体电解液包括polyphosphazenes和陶瓷粉体。
在电池的一个实施例中，氧化剂和/或还原剂被电池的内部阻力或者 外部加热器450’提供的热量熔化了。熔化的电池反应物中的锂离子使用 经过盐桥420’的传输来完成电流。
三.附图说明
图1是根据本发明的包含一个氢化物反应器的电力系统的示意图；
图2是根据本发明的电池的示意图；
图3是根据本发明的等离子体电解电池氢化物反应器的示意图；
图4是根据本发明的[气体]电池氢化物反应器的示意图；
图5是根据本发明的气体放电电池氢化物反应器的示意图；
图6是根据本发明的射频阻挡电极气体放电电池氢化物反应器的示 意图；
图7是根据本发明的等离子体焰炬电池氢化物反应器的示意图；
图8是根据本发明的另一个等离子体焰炬电池氢化物反应器的示意 图；
图9是根据本发明的微波气体电池或者射频气体电池反应器的示意 图；
图10是根据本发明的磁镜磁流体动力能量转化器的示意图；
图11是根据本发明的另一个磁镜磁流体动力能量转化器的示意图；
图12是根据本发明在以z＝0确定中心的处于[Z]＜0位置的磁镜 的磁力线示意图；
图13是根据本发明的磁瓶能量转化器示意图，该能量转化器可以用 做磁流体动力能量转化器的高能离子源，还可以进一步在等离子动力能 量转化器中用做优选限定电子的途径；
图14是根据本发明的等离子动力能量转化器的示意图；
图15是根据本发明的用做图14的等离子动力能量转化器的阴极的 多个磁化电极的示意图；
图16是根据本发明的具有质子的射频聚束的射频能量转化器的示意图；
四.发明内容
本发明的下列优选实施例揭示了众多的功能范围，包括但并不限于 电压、电流、压力、温度及相似内容，它们只是意图作为说明性的范例。 根据详细编写的说明，本领域的技术人员将佷容易避免不当的试验而在 其它功能范围内实践本发明从而获得预期的结果。
1.电池、氢化物反应器和能量转化器
本发明的一个实施例涉及包括图[1]所示的氢化物反应器的电力系 统。hydrino氢化物反应器由容纳催化混合物54的容器52构成。催化混 合物54由经由氢供应通道42供应的原子氢的源56和经由催化剂供应通 道41供应的催化剂58组成。催化剂58有大约的净反 应焓，其中m为一个整数，优选为小于400的整数。催化作用涉及来自 源56的原子氢与催化剂58的反应以形成低能量的氢“hydrinos”并生成 能量。氢化物反应器还包含一个电子源，它使用电子接触hydrinos以将 hydrinos还原为hydrino氢负离子。
氢的来源可以是氢气、水、普通氢化物或者金属-氢溶液。水可以 由例如热力离解或者电解来离解以形成氢原子。根据本发明的实施例， 分子氢由分子氢离解催化剂离解为原子氢。这样的离解催化剂包括例如 钯和铂这样的贵金属、例如钼和钨这样的难熔金属、例如镍和钛这样的 过渡金属、例如铌和锆这样的内部过渡金属以及其它列在“Mills在先公 开物”上的金属。
根据本发明的另一个实施例，例如微波或者UV光子源的光子源将氢 分子离解成氢原子。
在本发明的hydrino氢化物反应器的实施例中，形成hydrino的方 法可以是以下的一种或者多种：电化学、化学、光化学、热、自由基、 声波或者核反应、或者非弹性光子或者粒子散射反应。在后两种情形下， 如图1所示，氢化物反应器包含粒子源75b和/或光子源75a来提供非弹 性散射反应。在hydrino的氢化物反应器的一个实施例中，处于融化、 液体、气体或者固体状态的催化剂包含那些在表1和表3以及“Mills在 先公开物”表(例如PCT/US90/01998的表4和25-46页，80-108页[位 于PCT/US94/02219]中)中所给定的。
当催化作用在气相发生时，催化剂将保持在一个低于大气压的压力 之下，优选在10毫托到大约100托的范围内。原子和/或分子氢反应物 也保持在一个低于大气压的压力之下，优选在10毫托到大约100托的范 围内。然而，如果希望的话，也可以使用比大气压高的压力。
hydrino氢化物反应器包括下列部分：原子氢源；固体的、融化的、 液体的或者气体催化剂中的至少一种用于生成hydrinos；以及一个容纳 原子氢和催化剂的容器。“Mills在先公开物”中描述了用于生成hydrinos 的方法(其中包含有效催化剂和氢原子源的清单)和设备。其中还描述 了用于鉴别hydrinos的方法论。这样生成的hydrinos和电子反应以形成 hydrino氢负离子。用来将hydrinos还原为hydrino氢负离子的方法包 括例如以下方法：在气体电池的氢化物反应器中用反应物而实现的化学 还原；在气体放电电池氢化物反应器中用等离子电子或者气体放电电池 的阴极而实现的还原；在等离子体焰炬氢化物反应器中用等离子电子而 获得还原。
电力系统还包括可以用来调整氢催化速度的电场源76。它可以进一 步集中电池中的离子。它还可给予电池中的离子一个漂移速度。电池可 以包含微波能量源，其在本技术中一般都为人所知，例如行波管、调速 管、磁控管、回旋谐振微波激射器、回旋振荡管和自由电子激光。
当前的电池可以是微波的内部源，其中从氢催化反应产生的等离子 体可以磁化以产生微波。
1.1等离子体铀电解槽氢化物反应器
本发明的制造低能氢化合物的等离子体电解能量和氢化物反应器包 含形成图1中的反应容器52的电解电池，包括一个熔融的电解电池。电 解电池100主要如图3所示。电源110驱动能量控制器108，后者对阳极 104和阴极106应用一个电压，从而使电流通过具有催化剂的电解溶液 102。也可以通过振动方法112将超声或者机械能给予阴极106和电解溶 液102。可以通过加热器[114]向电解溶液102提供热量。电解电池100 的压力可由压力调节方法116控制，其中电池可以被封闭。反应器还包 括除掉(分子)低能氢的方法[101](例如一个有选择性的排气阀)以防 止放热收缩反应达到平衡。
在一个实施例中，电解电池还配置了来自氢源121的氢，氢源121 中过度的压力可由压力控制方法122和116控制。电解电池能量反应器 的实施例包括反向的燃料电池几何形状，它可以将低能氢在真空中移走。 除了在容器100的顶上与凝聚器140的连接外，反应容器可以被封闭。 该电池可以在沸点时操作，这样由沸腾的电解液102中释放出的蒸汽可 以在凝聚器140中凝聚，而凝聚后的水可以返回容器100中。低能状态 的氢可以从凝聚器140的顶上排出。在一个实施例中，凝聚器包含与释 放的电解气体接触的氢/氧复合器145。氢气和氧气进行复合，并且复合 生成的水可以回到容器100中。从氢的催化作用释放出的热量和由于电 解产生的普通氢气和氧气的复合产生的热量可以由图1中的热量交换器 60去除，该热量交换器可以连接到凝聚器140上。
通过电解液102的催化剂与在阴极106上产生的氢原子的接触而在 阴极106上形成hydrino原子。电解电池氢化物反应器装置还包括与电 池中产生的hydrinos接触的电子源，以形成hydrino氢负离子。hydrinos 在电解电池中被还原(也就是获得电子)为hydrino氢负离子。通过将 hydrinos与以下的任何一种接触就可发生还原：1.)阴极106，2.)组成电 池容器100的还原剂，或者3.)反应器的任何组件，例如指定为阳极104 或者电解液102的零件，或者4.)一种还原剂或者其它该电池操作外部的 元素160(也就是从外部源加到电池中的自耗还原剂)。这些还原剂的任 何一种可以包含一个电子源以将hydrinos还原为hydrino氢负离子。化 合物可以在电解电池中的hydrino氢负离子和阳离子之间形成。阳离子 可包括例如阴极或者阳极材料的氧化物、加入的还原剂的阳离子、或者 电解液的阳离子(例如包含催化剂的阳离子)。
本发明形成电解电池和氢化物反应器的等离子体，其用于原子氢的 催化作用以形成结合能提高的氢的物质及结合能提高的氢的混合物，它 包含容器、阴极、阳极、电解液、高压催化电源和能够[提供m/2 27.反 应的净焓±0.5eF的催化剂，其中m为整数。优选NU为小于400的整 数。在一个实施例中，电压在大约10V至50kV的范围内，而且电流密 度可以高达约1至100[A/CM2]这样的范围内甚至更高。在一个实施例中， K+被还原成用作催化剂的钾原子。电池的阴极可以是钨例如钨条，其阳极 可以是铂。电池的催化剂包含至少从下组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+和In3+ 中选取的一种。电池的催化剂可以由催化源形成。催化源包含至少从下 组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+、Rr+、In3+和[K+/K+]中选取的一种，或者包含其混合物催化源可以包 含一种混合物，其提供在催化作用期间被还原成催化的钾原子的K+。
形成的混合物包括
(a)至少一种中性的、正的或者负的结合能提高了的氢种类，该氢种 类具有的结合能
(i)高于相应的普通氢种类的结合能或者
(ii)高于任何普通氢种类的结合能，其原因是因为普通氢种类的结 合能比环境条件下的热能要低或者是负的，故而普通氢种类不稳定或者 不被观察到；和
(b)至少一种其它元素。
提高了的结合能的氢种类可以从由Hn、Hn-和Hn+组成的组中选取， 其中n是正整数，在附文中当H具有正电荷时n大于1。形成的混合物的 特征可以在于提高了的结合能的氢种类从由(a)、(b)、(c)、(d)组成的组 中选取，其中：(a)氢负离子，对p＝2直到23它提高了的结合能高于 普通氢离子的结合能(约0.8eV)，其中结合能由下式表示：
$\mathrm{Binding\; Energy}=-\frac{h^2\sqrt{s(s+1)}}{\delta {\mu }_e{\alpha }_0^2{\left[\frac{1+\sqrt{s(s+1)}}{p}\right]}^2}-\frac{\pi {\mu }_0{e}^2{h}^2}{m_e^2{\alpha }_0^3}(1+\frac{2^2}{{\left[\frac{1+\sqrt{s(s+1)}}{p}\right]}^3})$
其中p是大于1的整数，s＝1/2，π为圆周率，普朗克常数，μ0 是描述真空磁导率，me是电子的质量，μe是还原的电子质量，a0是玻尔 半径，而e是单元电荷；(b)具有约高于13.6eV结合能的氢负离子；(c) 具有约高于15.5eV的第一结合能的氢分子；(d)具有约高于16.4eV结合 能的氢分子。该混合物的特征可以在于：提高了结合能的氢种类是具有 大约3.0、6.6、11.2、16.7、22.8、29.3、36.1、42.8、49.4、55.5、61.0、 65.6、69.2、71.5、72.4、71.5、68.8、64.0、56.8、47.1、34.6、19.2 或0.65eV结合能的氢负离子。混合物的特征还可以在于：提高了结合能 的氢种类是氢负离子，其具有的结合能为：
$\mathrm{Binding\; Energy}=-\frac{h^2\sqrt{s(s+1)}}{\delta {\mu }_e{\alpha }_0^2{\left[\frac{1+\sqrt{s(s+1)}}{p}\right]}^2}-\frac{\pi {\mu }_0{e}^2{h}^2}{m_e^2{\alpha }_0^3}(1+\frac{2^2}{{\left[\frac{1+\sqrt{s(s+1)}}{p}\right]}^3})$
其中，s＝1/2，π为圆周率，普朗克常数，μ0是描述真空磁导率， me是电子的质量，μe是还原的电子质量，a0是玻尔半径，而e是单元电 荷。混合物的特征还可以在于提高了的结合能的氢种类从由(a)、(b)、 (c)、(d)、(e)、(f)组成的组中选取，其中：
(a)氢原子，具有的结合能大约为：
其中p为整数；
(b)具有提高的结合能的氢负离子，其结合能大约为：
$\frac{h^2\sqrt{s(s+1)}}{\delta {\mu }_e{\alpha }_0^2{\left[\frac{1+\sqrt{s(s+1)}}{p}\right]}^2}-\frac{\pi {\mu }_0{e}^2{h}^2}{m_e^2{\alpha }_0^3}(1+\frac{2^2}{{\left[\frac{1+\sqrt{s(s+1)}}{p}\right]}^3})$
其中s＝1/2，π为圆周率，普朗克常数，μ0是描述真空磁导率， me是电子的质量，μe是还原的电子质量，a0是玻尔半径，而e是单元电 荷。
(c)提高了结合能的氢种类H4+(1/p)；
(d)提高了结合能的氢种类的trihydrino分子离子H3+(1/p)，具有的 结合能大约为：
其中p为整数；
(e)提高了结合能的氢分子，具有的结合能大约为：以及
(f)提高了结合能的氢分子离子，其具有的结合能大约为：
1.2气体电池氢化物反应器和能量转化器
根据本发明实施例用于产生hydirno氢负离子和能量的反应器可以 采用气体电池氢化物反应器的形状。本发明的气体电池氢化物反应器如 图4所示。反应hydrinos可以由与表1和3所给的催化剂中的至少一种 发生反应而提供，和/或者由歧化反应来提供。催化作用在气相时发生。
图4的反应器包括一个具有腔室200的反应容器207，该腔室能够容 纳真空或者高于大气压的压力。与腔室200连通的氢源221通过氢供应 通道242向腔室抽送氢气。安置一个控制器222来控制通过氢供应通道 242进入容器的氢气压力和氢流。压力传感器223监测容器中的压力。真 空泵256用来通过真空管257来排空腔室。此装置还包括与dydrinos接 触的电子源以形成hydrino氢负离子。
在一个实施例中，与腔室200连通的并通过氢供应通道242向腔室 输送氢的氢源221是电解电池的氢可渗透的空心阴极。水电解产生可以 通过空心阴极渗透的氢气。该阴极可以是例如镍、铁或者钛的过渡金属， 或者是例如以下的贵金属：钯、铂、钛、或者涂了钛的钯、或者涂了铌 的钯。电解液可以是可以是基础的并且阳极可以是镍。电解液可以是含 水的[K2CO3。]进入电池的氢流可以使用电解能量控制器由控制电解电 流来控制。
用于产生hydrino原子的催化剂250可以放入催化剂贮存器295中。 气相的催化剂可以包含在表1和3中和“Mills在先公开物”所给的还原 剂。反应容器207具有用于气体催化剂从催化剂贮存器295输送到反应 腔室200中的催化剂供应通道241。或者，催化剂可以放入反应容器中的 例如船抗化学作用的器皿中。
反应容器207中的分子和原子氢以及催化剂的气体分压，优选保持 在10毫托至100托的范围内。最为优选地，反应容器207中的氢的气体 分压保持为大约200毫托。
分子氢可在容器中由离解物质离解成原子氢。离解物质可以包括例 如如下的几种：例如铂和钯这样的贵金属、例如镍和钛这样的过渡金属、 例如铌和锆这样的内部过渡金属或者例如钨和钼这样的耐熔金属。离解 物质可以保持在由氢催化作用(hydrino发生)以及在反应器中发生的 hydrino还原所释放的高温。离解物质也可以由温度控制方法230以保持 高温，其采取如图4的剖面图所示的暖管的形式。该暖管由电源225驱 动。
分子氢也可由例如光子源205提供的紫外线光的电磁辐射来离解成 原子氢。
分子氢也可由热灯丝或者由电源285驱动的电弧栅极280来离解成 原子氢。
氢的离解发生了，从而离解的氢原子接触熔融的、液态的、气态的 或者固态形式的催化剂以形成hydrino原子。使用电源272驱动的催化 剂贮存器加热器298来控制催化剂贮存器295的温度以将催化剂的蒸汽 压力保持在一个预期的压力上。当催化剂盛在反应器中的船里时，通过 调整船的电源而控制催化剂船的温度以将催化剂的蒸汽压力保持在一个 预期的值上。
由气体电池氢化物反应器产生的hydrinos的速度和能量可以通过控 制气相的催化剂的数量和/或通过控制原子氢的浓度来控制。hydrino氢 负离子产生的速度可以通过控制[hydrinos]的浓度来控制，例如可以通 过控制[hydrinos]的产生速度来控制。容器腔200中的气体催化剂的浓度 可以由控制腔室200中现存的挥发性催化剂的初始数量来控制。容器腔 200中的气体催化剂的浓度也可以由控制催化剂的温度来控制，其控制温 度有如下两种途径：一是通过调节催化剂贮存器加热器298，二是通过当 还原剂盛在反应器中的船里时，调节催化剂船加热器。容器腔200中的 挥发性催化剂250的蒸汽压力由催化剂贮存器295的温度来决定，或者 由催化剂船的温度决定，因为它们每个都低于反应容器207的温度。反 应容器207的温度通过催化作用(hydrino生成)和hyfrino还原而释放的 热量而保持一个高于催化剂贮存器295的操作温度。反应容器温度也可 由例如图4中剖面图所示的温度控制方法暖管230来保持，暖管230由 电源225驱动。反应器的温度还控制了例如氢的离解和催化作用的反应 速度。在一个实施例中，催化剂包括由催化剂贮存器295提供的第一种 催化剂与由流量控制器222调节的气体供应221提供的第二种催化剂源 组成的混合物。流量控制器222可以达到第二种催化剂源与氢气的理想 混合，或者该气体可以以一个理想的比例预先混合。在一个实施例中， 第一种催化剂从第二种催化剂源产生第二种催化剂。在一个实施例中， 使用第一种催化剂产生的氢的催化作用所释放的能量在预然室中产生等 离子体。该能量电离第二种催化剂源以产生第二种催化剂。第一种催化 剂可以从表3所给的催化剂组中选取，例如钾和锶；第二种催化剂可以 从He+和Ar]组中选取，其中催化剂离子从使用第一种催化剂的氢的催化 作用产生的等离子体中产生。例如，1.)预然室包括锶和氩，其中使用 锶的氢的催化作用产生包含用作第二种催化剂(公式(12-14))Ar+的等 离子体；2.)预然室包括钾和氦，其中使用钾的氢的催化作用产生包含 用作第二种催化剂(公式(9-11))He+的等离子体。在一个实施例中，第 二种催化剂源的压力在大约1毫托至一个大气压的范围内。氢的压力在 大约1毫托至一个大气压的范围内。在一个优选实施例中，总压力在大 约0.5托至大约2托的范围内。在一个实施例中，第二种催化剂源的压 力与氢的压力之比大于1。在在一个实施例中，氢大约为0.1％至99％，并 且第二种催化剂源包括容器中现存气体的平衡。更为优选的是，氢在大 约[1％]至大约5％的范围内，并且第二种催化剂源在大约95％至大约99％ 的范围内。最为优选的是，氢大约占5％，并且第二种催化剂源大约95％。 压力范围是很典型的例子，本领域的技术人员能够很容易使用一个预期 的压力来对本发明进行实践以提供预期的结果。
优选的操作温度部分取决于构成反应容器207的材料的性能。不锈 钢合金反应容器207的温度优选保持为大约200-1200℃。钼反应容器207 的温度优选保持为大约200-1800℃。钨反应容器207的温度优选保持为 大约200-3000℃。石英或陶瓷反应容器207的温度优选保持为大约 200-1800℃。
在容器腔200中的原子氢的浓度可由氢电离物质所产生的原子氢的 数量来控制。分子氢离解的速度可以用控制表面积、温度和/或离解物质 的选取来控制。原子氢的温度还可以用原子氢源221所提供的原子氢的 数量来控制。原子氢的温度还可以用原子氢源221通过流量控制器222 和压力传感器223来提供的分子氢的数量来控制。反应速度可以由无窗 的紫外线发射分光计来监测以监测归因于hydrino hydride离子的催化 作用的紫外线发射和化合物发射的强度。
气体电池hydride反应器还包括与产生的hydrinos接触以形成 hydrino hydride离子的电子源260。在图4的气体电池hydride反应器 中，hydrinos通过接触构成反应容器207的还原剂以还原成hydrino hydride离子。或者，hydrinos通过接触以下的反应器的组件来还原成 hydrino hydride离子：例如，光子源205、催化剂250、催化剂贮存器 295、催化剂贮存加热器298、热灯丝电弧栅极280、压力传感器223、氢 源221、流量控制器222、真空泵256、真空管257、催化剂供应通道241 或者氢供应通道242。Hydrinos还可通过接触电池操作的外部还原剂(即 从外部源加到电池中的自耗还原剂)来还原。电子源260就是这种还原剂。 电池还可包含吸气泵或者低温冷井225以有选择性地收集低能氢种类和/ 或结合能提高了的氢化合物。
包含hydrino hydride离子和阳离子的化合物和可以在气体电池中 形成。形成hydrino hydride化合物的阳离子可以包含构成电池的材料 的、包含产生原子氢的分子氢电离物质的、包含加入还原剂的或者在电 池中现存(例如催化剂的阳离子)的阳离子。
在气体电池的hydride反应器的另一个实施例中，反应器的容器是 内燃机、火箭发动机或者燃气轮机的燃烧室。
在碳氢化合物燃烧期间，从由碳氢化合物高温分解所产生的氢原子 中形成hydrinos。碳氢化合物-or或者包含氢的燃料含有催化剂。在燃烧 期间催化剂被蒸发(变成气体)。在另一个实施例中，在表1和表3中给 定的至少一种催化剂，hydrinos，并且铷和钾的具有热稳定的盐例如RbF、 RbCl、RbBr、RbI、Rb2S2、RbOH、Rb2SO4、Rb2CO3，Rb3PO4以及KF、KCl、 KbR、KI、K2S2、KOH、K2SO4、K2CO3，K3PO4、K2GeF4。附加的计数器或者耦 合包括有机阴离子如润湿剂和乳化剂。
在气体电池hydride反应器的另一个实施例中原子氢源是一种炸药， 其捐献并且提供原子氢而且将催化剂源蒸发，从而催化剂在气相时与原 子氢反应以释放出除爆炸反应之外的能量。这样的一种催化剂是金属钾。 在一个实施例中，具有受原子氢的催化反应激发的爆炸性能量释放的气 体电池产生破裂。像这样的气体电池的范例是一个包含原子氢源和例如 氦气催化剂源的炸弹。
在基于本发明的另一个使用内燃机以产生氢原子的实施例中，碳氢 化合物-or或者包含氢的燃料还包括水和水合的催化剂源，例如乳化催化 剂。在热解期间，水充当经历催化作用的氢原子的另一个源。水可以被 热离解成氢原子或者在一个表面上例如汽缸或者活塞头进行催化离解。 表面包含用于将水离解成氢和氧的材料。水离解物质可以包含一种元素、 化合物、合金、或者过渡材料或者内部过渡材料的混合物、离子、铂、、 钯、锆、钒、钛、[SC、]Cr、Mn、Co、Cu、Zn、Y、Nb、Mo、[TC、]Ru、 Rh、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Au、Hg、Ce、Pr、Nd、Pm、 Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Vb、Lu、Th、Pa、U、活性炭(碳)和 闰Cs碳(石墨)。
在另一个基于本发明的实施例使用发动机通过高温分解来产生氢原 子的实施例中，通过催化剂供应通道241将蒸发的催化剂从催化剂贮存 器295中抽取到容器腔200中。该腔室对应者发动机汽缸。这发生在每 一次发动机循环中。每一次发动机循环中使用的催化剂250的数量可以 由催化剂的蒸汽压力和催化剂存储器295的气体汽缸容量来决定。催化 剂的蒸汽压力可以使用贮存器加热器298由催化剂贮存器295来控制。 例如与hydrinos接触的hydrino还原试剂的电子源，可以引来hydrino hydride离子的信息。
2.微波气体电池和动力反应器
根据本发明的实施例，用于生成能量和hydrinos、hydrino氢离子、 dihydrino分子离子和dihydrino分子中至少一个的反应器可能会采用微 波氢气体电池氢化物反应器的形势。图9显示了本发明的微波气体电池 氢化物反应器。
Hydrinos是通过与能够提供m/2·27.2±0.5eV净反应焓的催化剂反 应而提供的，其中m是一个整数，优选地为一个小于400的整数，例如 表1和表3中和/或歧化反应中给出的整数，且歧化反应中低能氢、 hydrinos用作导致氢和hydrinos原子迁移至低能级且释放能量。在气相 中可能会出现催化作用。催化剂可能会由微波放电生成。优选的催化剂 是来自诸如氦气或氩气之类源的He+或Ar+。催化反应可能会提供能量来 形成并保持由高能离子组成的等离子体。相聚束的或非相聚束的微波都 可以由磁场中的电离电子生成；因此，电池的磁化等离子体包含内部微 波发生器。所生成的微波然后可以成为微波的源，以此至少部分地维持 微波放电等离子体。
图9中的反应器系统包括反应容器601，反应容器具有可以容纳真空 或高于大气压的压力的腔室660。氢的源638向供给管642传递氢，氢 通过氢供应通道626流入腔室。氢的流动可以通过氢流量控制器644和 阀646进行控制。在一个实施例中，通过氢供应通道626向腔室提供氢 的与腔室660相通的氢的源是反应器系统的氢可通过的空心阴极铀电解 槽。水的电解会生成渗透空心阴极的氢。阴极可以是一种过渡金属(例 如镍、铁或钛)或贵金属(钯、铂、钛或涂了钛的钯、或涂了铌的钯)。 电解液可以是碱性电解液，阳极可以是镍、铂或尺寸不变阳极。电解液 可以是K2CO3水溶液。通过使用电解能量调节器控制电解电流，从而可 以控制氢向电池的流动。
等离子体气体由等离子体气体供应612通过通道632流出。等离子 体气体的流动可以由等离子体流量控制器634和阀636进行控制。可以 通过通道626向电池提供等离子体气体和氢气的混合物。混合物由氢- 等离子体-气体混合器和混合流量调节器621控制。等离子体气体(例 如氦)可以是催化剂(He+或He2*)的源，氩可以是催化剂(例如Ar+) 的源，氖可以用作催化剂(例如Ne2*)的源，而氖-氢混合物可以用作 催化剂(例如Ne+/H+)的源。催化剂源和混合物中的氢流入等离子体并 在腔室660中成为催化剂和原子氢。
等离子体可能会由微波生成器624提供动力，其中微波被可调微波 谐振腔622优化，并且波导管619携带，通过射频透明观察孔线613或 天线615提交至腔室660。因为所知道的本领域内的微波的源是行波管道、 速调管、磁控管、回旋谐振微波、陀螺和自由电子激光。波导管或天线 可以位于电池内部或电池内部。在后面一种情形中，微波可能由源通过 电池窗口613渗出。微波窗口可能由铝或适应组成。
在另外一个实施例中，电池601是一个微波谐振腔。在一个实施例 中，微波的源向电池提供了足够的微波能量密度来电离诸如氦、氖-氢 混合物和氩气体中催化剂(分别为He+、Ne+/H+和Ar+)之一的源。在这 样一个实施例中，微波能量源或诸如天线、波导或腔之类的高频发热电 极形成一个非热等离子体，其中对应于诸如氦或氩和离子之类的催化剂 源的种类具有高于热平衡条件下的温度。因此，与其中氢的激发状态占 优势的相应的热等离子体相比，诸如催化剂源之类的电离状态的高能状 态占优势地位。在一个实施例中，与氢原子的源相比，催化剂源过剩， 这样就有利于形成一个非热等离子体。微波能量源提供的能量被交付给 电池，这样它就大约以电子平均自由行程中高能电子的形式耗散。在一 个实施例中，总压力大约是0.5到5托，并且平均电子自由行程大约是 0.1厘米到1厘米。在一个实施例中，电池的尺寸大约电子平均自由行程。 在一个实施例中，腔室至少是Evenson、Beenakker、McCarrol和圆柱腔 室组之一。在一个实施例中，腔室提供了一个可能会形成一个非热等离 子体的强电磁场。出现强电磁场的原因可能是由于诸如Beenakker腔室 之类腔的TM010模式。可能会同时使用微波能量的多个源。例如，微波 等离子体(例如非热等离子体)可能会由多个平行操作的Evenson腔室 维持以在微波电池601中形成等离子体。电池可以是圆柱形的，并且可 以包含一个石英电池，且沿综轴间隔排列Evenson腔室。在另外一个实 施例中，多个裂缝天线(例如平面天线)用作微波的多个源的等效物， 例如半波振子天线等效物。这样一个实施例给出于Y.Yasaka、D. Nozaki、M.Ando、T.Yamamoto、N.Goto、N.Ishii、T.Morimoto的 “Production of large-diameter plasma using multi-slotted planar antenna”Plasma Sources Sci.Technol.，第8卷，(1999)，530-533 页，其全文在此被作为参考资料引入。
电池可能还包含一个磁铁(例如螺线管磁铁607)来提供轴向磁场。 氢的催化反应形成的离子(例如电子)生成微波以至少部分地维持微波 放电等离子体。可能会选择微波频率以高效地由分子氢形成原子氢。它 还可高效地由催化剂源形成用作催化剂的离子，例如分别由氦、氖-氢 混合物和氩气中形成He+、Ne+/He+或Ar+。微波频率优选地位于大约1MHz 到100GHz的范围中，更优选地位于大约50MHz到10GHz的范围内，最 优选地位于大约75MHz±50MHz或大约2.4GHz±1GHZ。
在反应器的壁上可能有一个氢分离器来增加电池中原子氢的集中。 反应器还可能包含一个磁场，其中该磁场可能会被用于提供磁约束以增 加通过诸如磁流体动力学或等离子体动力能量转化器之类方式转化为能 量的电子和离子的能量。
可能会使用真空泵610通过真空管648和650将腔室660抽成真空。 电池可能会在流动条件下运行，且氢和催化剂连续不断地由催化剂源612 和氢源638供应。气体催化剂的数量可以通过控制等离子体的气体流速 进行控制，此处等离子体气体包括氢和催化剂源(例如氢、氩或氦)。气 体氢原子对于等离子体的数量可以通过控制氢的流速和氢在混合物中与 等离子体气体的比率进行控制。氢和等离子体相对于氢-等离子体-气 体混合器的气体流速和混合流量调节器621由流速控制器634和644以 及阀636和646控制。混合调节器621控制通往腔室660的氢-等离子 体混合物。催化速率也可以通过使用微波发生器624控制等离子体的温 度进行控制。
气相状态下可能会发生催化作用。Hydrino原子和hydrino氢负离子 生成于等离子体604中。Hydrino氢化合物可以使用泵抽到壁606上，否 则它们就通过通道648流入hydrino氢化物陷阱608中。或者dihydrino 分子会收集于陷阱608中。陷阱608通过真空管650和阀652与真空泵 610连通。到达陷阱608的流动受到由真空泵610、真空管650和真空阀 652控制的压力梯度的影响。
在图9中显示的微波电池反应器的另一个实施例中，壁606具有一 个催化剂供应通道656用作气体催化剂从催化剂贮存器658到达等离子 体604中的通道。催化剂贮存器658中的催化剂可由催化剂贮存器加热 器666加热，催化剂贮存器加热器666拥有电源668以向等离子体604 提供气体催化剂。通过调节加热器666及其电源668，则可以通过控制催 化剂贮存器658的温度来控制催化剂蒸气压力。气相催化剂可以包含表1 和表3中给定的催化剂、hydrinos以及在“Mills在先公开物”中描述的 催化剂。
在微波电池反应器的另外一个实施例中，具有化学抗性的敞口容器 (例如位于腔室660内的陶瓷船形器皿)容纳催化剂。反应器还包含可 以维持高温的加热器。电池可以在高温下操作，这样船形器皿中的催化 剂就会升华、沸腾或挥发为气相。或者，催化剂船形器皿中的催化剂可 以使用船形加热器进行加热，船形加热器具有电源以向等离子体提供气 体催化剂。催化剂蒸气压力可以通过使用电池加热器控制电池的温度， 或者通过使用相关的电源调节船形加热器进行控制。
在一个实施例中，微波电池氢化物反应器还包括一个结构，它与微 波相互作用以导致局部地区具有高电场和/或磁场强度。在高磁场可能会 导致等离子体腔室660中气体的电击穿。电场可能会形成一个非热等离 子体，非热等离子体会通过由催化剂源生成催化剂的方法来增加催化反 应的速度。催化剂源可以是分别形成He+、Ne+/He+和Ar+的氦、氖-氢 混合物、氩。其结构和方法等同于“等离子体焰炬电池氢化物反应器” 小节给出的结构和方法。
对应于高能离子和/或电子的与微波电池反应器中相对低能热中性 气体温度相反的非热等离子体温度优选地维持在5000-5000000℃的范围 内。电池可能在无需加热或绝缘的条件下操作。或者，在催化剂具有低 挥发性的情况下，电池温度可以维持在高于催化剂源、催化剂贮存器658 或催化剂船形容器温度之上以防止催化剂在电池中冷凝。操作温度部分 取决于构成电池的材料的性能。不锈钢合金电池的温度优选地为大约 0-1200℃。钼电池的温度优选地为大约0-3000℃。玻璃、石英或陶瓷电 池的温度优选的大约为0-1800℃。
腔室660中分子氢和原子氢的气体分压以及催化剂气体分压，优选 的维持在1毫托到大约100个大气压的范围之内。该压力优选地位于大 约100毫托到1大气压的范围内，该压力更优选地位于大约100毫托到 20托的范围中。
氩是可用作微波电池反应器的示例性等离子体气体。氢的示例性流 动速度是大约0.1米每分钟(slm)，氩的流动速度是大约1slm。示例性 正向微波输入能量大约是1000W。等离子体气体或氢-等离子体气体混 合物(例如至少由氢、氩、氦、氩-氢混合物、氦-氢混合物组中选出 的一种气体)优选地为0-1公升每分钟每cm3容器体积，并且更优选地 约为0.001-10sccm每cm3容器体积。在氩-氢或氦-氢混合物的情形下， 氦或氩优选地位于约99到1％范围之内，更优选地大约在99到95％。等 离子体能量源的能量密度优选地为0.01W到大约100W/cm3容器体积。
在微波发生器的其它实施例中，催化剂可能被搅拌并通过流动的气 流(例如氢气或等离子体气体，它们可以是诸如氦或氩气的附加催化剂 源)提供。催化剂源也可以通过抽吸器、雾化器或喷雾器来形成催化剂 源的悬浮微粒。可以成为悬浮微粒的催化剂可以在液体介质(例如水) 中溶解或悬浮。介质可以容乃在催化剂贮存器614中。或者，抽吸器、 雾化器或喷雾器也可以将催化剂源或催化剂直接注入等离子体604中。 在其它实施例中，雾化的催化剂必须由或载运气体(例如氢、氦、氖或 氩，其中氦、氖-氢或氩可以分别被电离为He+、Ne+/He+或Ar+并用作 氢催化剂)携带进入等离子体604。
微波电池可以连接任意的由等离子体或热能转换为机械动力或电力 的转换器(例如在此描述的磁镜磁流体动力能量转化器、等离子体能量 转化器)或热机(例如汽轮机或燃气轮机、sterling发动机)或热离子 或热电转换器。此外它还可以与“Mills在先公开物”中公开的回旋振荡 管、光子聚束微波能量转化器、电荷漂移能量或光电转换器连接。
微波反应器还包括与hydrinos接触用于生成hydrino氢阴离子的电 子源。在电池中，hydrinos被分解为hydrino氢阴离子，其方式为通过 接触1.)壁606，2.)等离子体电子，或4.)任意反应器部件，例如供应通 道656或催化剂贮存器658，或5)电池操作外部的还原剂(例如，从外 部源添加到电池的自耗还原剂)。在一个实施例中，微波电池反应器还包 含可选的阀618来用于去除低能氢产品(例如dihydrino分子)。
在气体电池中可能会形成由hydrino氢负离子和一种阳离子组成的 化合物。形成hydrino氢负离子的阳离子可以是形成电池的材料的电离 种类的阳离子，添加的还原剂的阳离子，或在等离子体中出现的阳离子 (例如催化剂阳离子)。
3.电容性和感应耦合射频等离子体气体电池氢化物和动力反应器
根据本发明的实施例，生成能量和hydrinos、hydrino氢阴离子、 dihydrino分子离子和dihydrino分子中至少一种的反应器可能会采用电 容性或感应耦合射频等离子体电池氢化物反应器的形式。图9中也显示 了本发明的射频等离子体电池氢化物反应器。电池结构、系统。催化剂 和方法可能与微波等离子体电池反应器中相同，不过微波源被射频源624 替换，射频源624具有可以在至少一个电极和/或线圈上驱动的阻抗匹配 网络622。射频等离子体电池还可能包含两个电极669和670。同轴电缆 619可能会由同轴中心导线连接至电极669。或者，同轴中心导线615可 能连接至环绕电池601的外部源线圈，其终端可能未接地也可能接地。 电极670在平行板或外部线圈实施例的情形下可能会接地。平行电极电 池可能会依据工业标准、Gaseous Electronics Conference(GEC) Reference Cell或是由本领域的技术人员做出的改进，如下列资料所述： G A.Hebner、K.E.Greenberg在″Optical diagnostics in the Gaseous electronics Conference Reference Cell，J.Res.Natl.Inst.Stand. Technol.，第100卷(1995)，373-383页；V.S.Gathen、J.Ropcke、T. Gans、M.Kaning、C.Lukas、H.F.Dobele″Diagnostic studies of species concentrations in a capacitively coupled RF plasma containing CH2-H2-Ar，″Plasma Sources Sci.Technol.，第10卷，(2001)，530-539 页；P.J.Hargis等人，Rev.Sci.Instrum.，第65卷，(1994)，140 页；Ph.Belenguer、L.C.圆周率tchford、J.C.Hubinois，″Electrical characteristics of a RF-GD-OES cell，″J.Anal.At.Spectrom.，第 16卷，(2001)，1-3页，在此全文引入作为参考。包括外部源线圈(例 如13.56MHz外部源线圈微波等离子体源)的电池在下列资料中给出： D.Barton、J.W.Bradley、D.A.Steele和R.D.Short″Investigating radio frequency plasmas used for the modification of polymer surfaces，″J.Phys.Chem.B，第103卷，(1999)，4423-4430页；D.T. Clark、A.J.Dilks、J.Polym.Sci.Polym.Chem.Ed.，第15卷，(1977)， 2321页；B.D.Beake、J.S.G.Ling、G.J.Leggett、J.Mater.Chem.， 第8卷，(1998)，1735页；R.M.France、R.[D.]Short、Faraday Trans. 第93卷，第3期，(1997)，3173页，和R.M.France、R.D.Short、 Langmuir，第14卷，第17期，(1998)，4827页，在此全文引入作为参 考。使用外部线圈环绕的电池601的至少一个壁至少部分地对于射频激 励透明。RF频率优选位于大约100Hz到100GHz范围中，更优选地位于 1kHz到大约100MHz范围中，最优选地位于大约13.56MHz±50MHz范 围中或大约位于2.4GHz±1GHz的范围中。
在另外一个实施例中，感应耦合等离子体源是一个螺旋管等离子体 系统(例如US专利号6150628中描述的Astex公司的Astron系统)，在 此全文引入作为参考。
在一个实施例中，场强很高，足以导致非热等离子体。螺旋管等离 子体系统可能包含一个初级变压器电路。初级电路必须由射频电源驱动。 等离子体可以是一个闭合回路，该闭合回路充当变压器的次级电路。RF 频率优选地在大约100Hz到大约100GHz的范围内，更优选地在大约1kHz 到100MHz的范围内，最优选地在大约13.56MHz±50MHz或2.4GHz± 1GHz的范围内。
1.3气体放电电池氢化物反应器
根据本发明的气体放电电池氢化物反应器如图5所示。图5中的气 体放电电池氢化物反应器包括放电电池307，该电池包括带有腔室300的 由氢同位素充气的辉光放电真空容器313。氢源322使用氢输送通道342 经过控制阀325向腔室300供给氢气。催化剂盛放在催化剂存贮器395 中。电流可逆。在另一个实施例中，使用微波源例如微波发生器来产生 等离子体。
在气体放电电池氢化物反应器的一个实施例中，容器313的壁可传 导并用作阳极。在另一实施例中，阴极305是空心的，例如空心的、镍、 铝、铜或者不锈钢的空心阳极。在一个实施例中，阳极材料可以是催化 剂源例如离子或者钐。
阴极305可以涂上催化剂用于产生hydrinos和能量。形成hydrinos 和能量的催化作用在阴极表面产生。为了形成用于产生hydrinos和能量 的氢原子，分子氢在阴极上离解。为此目的，阴极由氢离解材料形成。
或者，分子氢由放电来离解。
根据本发明的另一个实施例，用于产生hydrinos和能量的催化剂处 于气态的形式。例如，放电可以用来蒸发催化剂以提供气态的催化剂。 或者，气态催化剂由放电电流来产生。例如，体态催化剂可以用金属铷 放电以形成Rb+、钛放电以形成Ti2+或者使金属挥发的钾抑或锶来提供。 用于同气态催化剂反应的气态氢原子由分子氢气体的放电来提供，因而 催化作用在气相时发生。
催化作用在气相时发生的气体放电电池氢化物反应器的另一个实施 例使用一种可控制的气体催化剂。用于转变为hydrinos的气态氢原子由 分子氢气体的放电来提供。
气体放电电池307具有催化剂供应通道341，其用于气态催化剂350 从催化剂贮存器395进入到反应腔300中。催化剂贮存器395由具有电 源372的催化剂贮存器加热器392来加热，从而向反应腔300提供气态 催化剂。催化剂蒸汽压力的控制是通过电源372来调节加热器392从而 控制催化剂贮存器395的温度来实现。反应器还包括具有选择性的排气 阀301。
催化作用在气相时发生的气体放电电池氢化物反应器的另一个实施 例使用一种可控制的气体催化剂。气态氢原子由分子氢气体的放电来提 供。抗化学作用(在反应器的操作期间不发生反应或者变质)的敞口容 器例如钨或者陶瓷船，其位于放电电池反应器的内部，它盛放有催化剂。 在催化剂船中的催化剂由通过一个连带电源的船加热器来加热，以向反 应腔提供气态催化剂。或者，辉光放电电池在一个升高了的温度下操作 从而船中的催化剂升华、沸腾或者蒸发到气相。催化剂蒸汽压力的控制 通过使用电源调节加热器来控制船或者放电电池的温度来实现。
气体放电电池可以通过连续地供应催化剂而在室温下操作。或者， 为了放置催化剂在电池中冷凝，温度就保持在高于催化剂源、催化剂贮 存器395或者催化剂船的温度。例如，不锈钢合金电池的温度大约为 0-1200℃，钼电池的温度大约为0-1800℃，钨电池的温度大约为0-3000 ℃，玻璃、石英和陶瓷电池的温度大约为0-1800℃。放电电压可在大约 1000至50,000volts的范围内。电流可以在大约1μA至1A的范围内， 优选约为1mA。
放电电流可以是间断的或者脉冲的。脉冲可以用来减少输入能量， 也可以用来提供时间周期从而可以使用低于放电电压的补偿电压将场设 置到一个预期的强度。可以将非放电期间对场的控制应用来优化催化剂 和原子氢之间的能量匹配。在一个实施例中，补偿电压在大约0.5至大 约500V的范围内。在另一个实施例中，补偿电压被设置来提供给场， 大约为0.1V/cm之大约50V/cm。优选大约为1V/cm之大约10V/cm。 峰值电压可以在大约为1V至10MV的范围内。峰值电压进一步优选为 10V至100kV。最为优选的是100V至500V。脉冲频率和工作循环用来优 化能量的平衡。在非放电期间产生的催化剂和原子氢数量会衰减。反应 速度的控制可以通过对放电时产生的催化剂例如Ar+的数量、原子氢的数 量控制来实现，其中原子氢的浓度可以通过工作循环以及衰减速度来控 制。在一个实施例中，脉冲频率大约为0.1Hz至大约100MHz。在另一 个实施例中，脉冲频率比大量原子氢的重组时间要快。根据不规则的余 晖持续时间的研究[R.Mills，T.Onuma，and Y.Lu，″Formation of a Hydrogen Plasma from an Incandescently Heated Hydrogen-Catalyst Gas Mixture with an Anomalous Afterglow Duration″，Int.J.Hydrogen Energy，in press；R.[MILLS，″TEMPORAL]Behavior of Light-Emission in the Visible Spectral Range from a Ti-K2CO3-H-Cell″，Int.J. Hydrogen Energy，Vol.26，No.4，(2001)，pp.327-332]，优选该频 率在大约1至200Hz的范围内。在一个实施例中，工作循环为大约0.1％至 大约95％。优选为大约1％至大约50％。
在另一个实施例中，能量可以作为交流电流(AC)应用。频率可以在 0.001Hz to 1GHz的范围内。频率可进一步优选在60Hz至100MHz的 范围内。最为优选的是在10 to 100MHz的范围内。系统可以包括两个电 极，其中一个或多个电极可以直接接触等离子体，另外，电极可以由电 解质屏障来隔开。峰值电压可以在10V至100kV的范围内。最为优选的 是在大约为100V至500V的范围。
放电电池装置包括与hydrinos接触以产生hydrino氢负离子的电子 源。Hydrinos通过与阴极305、放电等离子体电池、或者容器313接触而 被还原成hydrino氢负离子。Hydrinos也可通过与与任何反应器的组件 例如阳极320、催化剂350、加热器392、催化剂贮存器395、具有选择性 的排气阀301、控制阀325、氢源322、氢供应通道342或者催化剂供应 通道341接触而被还原成hydrino氢负离子。根据另一个变异，Hydrinos 还可通过接触电池操作的外部还原剂360(即从外部源加到电池中的自耗 还原剂)来还原。包括hydrino氢负离子和阳离子的化合物可以在气体放 电电池中形成。形成hydrino氢化合物的阳离子包括：构成阳极或者阴 极的材料的氧化物质、加入的还原剂的阴极或者存在于电池中的阳离子 (例如催化剂的阳离子)。
在气体放电电池装置的一个实施例中，钾或者铷hydrino氢化物在 气体放电电池307中产生能量。催化剂贮存器395包括金属钾催化剂或 者电离成Rb+的金属铷。放电电池中的催化剂蒸汽压力由加热器392来控 制。催化剂贮存器395由加热器392加热以保持临近阴极305的催化剂 蒸汽压力优选地位于10毫托至100托的范围内，更为优选的是大约为200 mtorr。在另一个实施例中，阴极305和催化剂在电池的操作期间被蒸发。 从源322中供应的氢由控制325来调节以供应氢并且保持氢的压力在10 毫托至100托的范围内。
在一个实施例中，提供电场的电极是一个化合物电极，其包括多个 串联或平行的电极，这些电极占用反应器容积的一定比例。在一个实施 例中，电极包括多个平行空心阴极从而可以产生大容量的电场以产生强 大的能量级。多个空心阴极的一种设计包括一个阳极和多个同轴空心阴 极，每个空心阴极都与普通阳极隔离。另一个化合物电极包括多个串行 连接的平行平板电极。
一个优选的空心阴极由例如钼或钨之类的难熔材料组成。一个优选 的空心阴极包括化合物空心阴极。化合物空心阴极放电电池的优选催化 剂为氖，其内容描述于：R.L.Mills、P.Ray、J.Dong、M.Nansteel、 B.Dhandapani、J.He，″Spectral Emission of Fractional-Principal-Quantum-Energy-Level Molecular Hydrogen″， [INT.]J.HYDROGEN ENERGY，已交稿，在此作为参考被全部引用。
1.4射频(RF)屏蔽电极放电电池
在放电电池反应器的一个实施例中，至少一个放电电极由电介质(例 如玻璃、石英、铝或者陶瓷)屏蔽以向电场提供最小的能量耗散。图6 显示了根据本发明的射频(RF)屏蔽电极放电电池系统1000。RF能量可 以使用电容的方式耦合。在一个实施例中，电极1004可以在电池1001 的外部。电介质层1005使电极与槽壁1006隔开。高驱动电压可以是交 流的并且也可以是高频电压。驱动电路包括能够提供RF和阻抗匹配电路 1003的高压能量源1002。频率优选地位于大约100Hz至10GHz的范围 内，更优选地为大约1kHz到1MHz，最优选为大约5-10kHz。电压优选 地位于大约100V到1MV的范围内，更优选地为1KV至100kV，并且 最优选地为大约5到10KV。
1.5等离子体焰炬电池氢化物反应器
图7显示了本发明的等离子体焰炬电池氢化物反应器。等离子体焰 炬702提供了由歧管706封闭并容纳在等离子体腔室760中的氢同位素 等离子体704。向焰炬702提供了来自氢供应738的氢和来自等离子体气 体供应712的等离子体气体以及用于形成hydrinos和能量的催化剂714。 例如，等离子体可能会包含氩。催化剂可能包括表1和表3中给定的至 少一种催化剂或一个hydrino原子以提供歧化反应。催化剂容纳在催化 剂贮存器716中。贮存器装备有机械搅拌器(例如由磁性搅拌棒马达720 驱动的磁性搅拌棒718)。催化剂通过通道728提供给等离子体焰炬702。 催化剂可能是由微波放电而生成的。优选的催化剂是来自催化剂源氦气 或氩气的He+或Ar+。
氢通过氢通道726提供给焰炬702。或者，氢和催化剂都通过通道 728而提供。等离子体气体由等离子体气体通道726提供给焰炬。或者， 等离子体气体和催化剂都通过通道728提供。
氢由氢供应738经由通道742流至催化剂贮存器716。氢的流动是由 氢流量控制器744和阀746控制。等离子体气态经由通道732由等离子 体气体供应712流出。等离子体气体的流动由等离子体气体控制器734 和阀736控制。等离子体气体和氢的混合物通过通道26提供给焰炬，并 通过通道725提供给催化剂贮存器716。混合物由氢-等离子体-气体混 合器和混合流量调节器721控制。氢和等离子体气体混合物用作由机械 搅拌分散为细微颗粒的气流的颗粒的载运气体。混合物的雾化催化剂和 氢气流入等离子体焰炬702并在等离子体704中成为气态氢原子和汽化 催化剂离子(例如来自铷盐的Rb+离子)。等离子体由微波发生器724提 供动力，其中微波由可调微波谐振腔722谐调。气相中可能会出现催化 作用。
等离子体焰炬中气体催化剂的数量可以通过使用机械搅拌器控制催 化剂雾化的速度进行控制。气体催化剂的数量还可以通过控制载运气体 流速进行控制，此处载运气体包括氢和等离子体气体混合物(例如，氢 和氩)。气态氢原子相对于等离子体焰炬的数量可以通过控制氢流速和混 合物中氢与等离子体气体的比率进行控制。氢流动速度和等离子体气体 流速
氢和等离子体相对于氢-等离子体-气体混合器的气体流速和混合 流量调节器721由流速控制器734和744以及阀736和746控制。混合流 量调节器721控制氢-等离子体混合物流往焰炬和催化剂贮存器。催化 速度也可以通过使用微波发生器724控制等离子体的温度进行控制。
Hydrino原子和hydrino氢阴离子生成于等离子体704中。Hydrino 氢化合物被泵抽到歧管706上，或者它们通过通道748流入hydrino氢 化合物陷阱708。陷阱708与真空泵710通过真空管750和阀752与真空 泵710连通。达到708的流动受到由真空泵710、真空管750和真空阀752 控制的压力梯度的影响。
在图8中所示的另一个等离子体焰炬电池氢化物反应器实施例中， 至少一个等离子体焰炬802或歧管806具有催化剂供应通道856用作气 体催化剂由催化剂贮存器858到等离子体804的通道。催化剂贮存器858 中的催化剂814由催化剂贮存器加热器866加热，催化剂贮存器加热器 866拥有电源868以向等离子体804提供气体催化剂。通过调节加热器 866及其电源868，则可以通过控制催化剂贮存器858的温度来控制催化 剂蒸气压力。图8中的其它元素与图7中相应的元素具有相同的结构和 函数。换句话说，图8中的元素812是对应于图7中等离子体气体供应 712的等离子体气体供应，图8中的元素838是对应于图7中氢供应738 的氢供应，等等。
在等离子体焰炬电池氢化物反应器的另一个实施例中，具有化学抗 性的敞口容器(例如位于歧管内的陶瓷船形器皿)容纳催化剂。等离子 体焰炬歧管形成一个可在高温下操作的电池，这样船形器皿中的催化剂 就会升华、沸腾或挥发为气相。或者，催化剂船形器皿中的催化剂可以 使用船形加热器进行加热，船形加热器具有电源以向等离子体提供气体 催化剂。催化剂蒸气压力可以通过使用电池加热器控制电池的温度来进 行控制，或者通过使用相关的电源调节船形加热器来控制船的温度来进 行控制。
等离子体焰炬电池氢化物反应器中等离子体温度优选地维持在 5000-30000℃的范围内。电池可以在室温条件下通过连续地供应催化剂 而操作。或者，为防止催化剂在电池中冷凝，电池温度可以维持在高于 催化剂源、催化剂贮存器858或催化剂船形容器温度之上。操作温度部 分取决于构成电池的材料的性能。不锈钢合金电池的温度优选地为大约 0-1200℃。钼电池的温度优选为大约0-1800℃。钨电池的温度优选为大 约0-3000℃。玻璃、石英或陶瓷电池的温度优选为大约0-1800℃。在 歧管706在大气中敞开的位置，电池压力为大气压。
氩是等离子体焰炬氢化物反应器的一种示例性等离子体，它可以用 作催化剂源。氢的示例性气雾流速大约为0.8标准升每分钟(slm)，氩 的流速大约为0.15slm。示例性氩等离子体流动速度大约为5slm。一个 示例性正向输入能量大约为1000W，并且示例性反射能量大约为10-20W。
在等离子体焰炬氢化物反应器的其它实施例中，机械搅拌器(磁性搅 拌棒718和磁性搅拌棒马达720)被替换为抽吸器、雾化器或喷雾器以形 成催化剂714溶解或悬浮于液体介质(例如水)的悬浮微粒。介质容纳 在催化剂贮存器716中。或者，抽吸器、雾化器、超声分散方法或喷雾 器将催化剂直接注入等离子体704。雾化的催化剂可以载运气体(例如氢) 携带入等离子体704。
在一个实施例中，等离子体焰炬电池氢化物反应器还包括一个结构， 它与微波相互作用以导致局部地区具有高电场和/或磁场强度。在高磁场 可能会导致等离子体腔室760中气体的电击穿。电场可能会形成一个非 热等离子体，非热等离子体会通过由催化剂源生成催化剂的方法来增加 催化反应的速度。催化剂源可以是分别形成He+、He2+、Ne2+、Ne+/H+和Ar +的氦、氦、氖-氢混合物或氩。非热等离子体的电离和形成可能出现在 低等离子体温度下，因为等离子体可以是热等离子体。导致高局部电场 的结构可以是导电的，可能是导电材料源，可能具有高介电常数，和/或 与等离子体电子的平均自由行程相比具有优选尖锐、尖头或小的末端。 尺寸可能位于原子厚度至5mm的范围之内。结构可能是金属屏、金属纤 维板、金属纤维、金属海绵和金属泡沫组中的至少一种。形成增强场强 的点形源以导致可形成非热等离子体并增加催化剂速度的气体的电离的 结构可能包含烧结至支撑结构的小颗粒。该结构可能包括金属屏、金属 纤维板、金属纤维和金属泡沫组中的至少一种。进一步的结构可能包括 经过蚀刻以形成粗糙表面的金属。材料可能是金属屏、金属纤维板、金 属纤维、金属海绵和金属泡沫组中的至少一种。刻蚀过程可能是玻璃蚀 刻法。
在另外一个实施例中，可能会导致电离的高局部场可能包括导电颗 粒、导电颗粒源和/或具有高介电常数的置于等离子体704中的颗粒。颗 粒可能为纳米颗粒或微观颗粒。籽晶颗粒可能包含铝、过渡元素和内部 过渡元素、铁、铂、钯、锆、钒、镍、钛、Sc、Cr、Mn、Co、Cu、Zn、Y、 Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Au、Hg、 Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Vb、Lu、Th、Pa、 U、活性炭(碳)和夹层C(石墨)组的一种元素或氧化物。氧化物可能 是NiO、WxOy(其中x和y是整数，例如WO2和WO2)、TixOy(其中x和 y是整数，例如TiO2)、AlxOy(其中x和y是整数，例如Al203)的至少 一种。导电颗粒源可能是被氢还原而来，或者可能是在等离子体704中 分解而给出至少一个导电面。颗粒的直径可能位于1nm到10mm的范围 内；更优选地位于大约0.01微米到1mm之间；最优选地位于大约1微 米到1mm的范围内。反应器容积的颗粒每升的流速优选的位于大约1 μg/minute到1kg/minute的范围内；更优选地位于大约1μg/minute至 1g/minute的范围内；最优选地位于大约50μg/minute至50mg/minute 的范围内。在颗粒具有高介电常数的情形下，介电常数可能位于大约为 真空的2至1000倍的范围内。
颗粒可能容纳在贮存器716中，贮存器716可能还包含催化剂，否 则贮存器就是一个单独的颗粒贮存器。贮存器可能配备有机械搅拌器， 例如由磁性搅拌棒马达720驱动的磁性搅拌棒718。颗粒可能被通过通道 728提供给等离子体焰炬702。氢可能通过通道742由氢供应738流入贮 存器716。氢的流动由氢流量控制器744和阀746控制。等离子体气体经 通道732由等离子体气体供应712流出。等离子体气体的流动由等离子 体气体控制器734和阀736控制。等离子体气体和氢的混合物通过通道 726被供给焰炬并通过通道725供给贮存器716。混合物由氢-等离子体 -气体混合器和混合流量调节器721控制。氢和等离子体气体混合物用 作由机械搅拌分散为细微颗粒的气流的颗粒的载运气体。雾化颗粒流入 等离子体焰炬702并播种等离子体以导致在等离子体704中的颗粒周围 形成高局部场。
等离子体焰炬中颗粒的数量可以通过控制使用机械搅拌器对它们进 行雾化的速度进行控制。颗粒的数量还可以通过控制载运气体流速进行 控制，其中载运气体包括氢和等离子体气体混合物(例如，氢和氩)。颗 粒可以被捕捉器708俘获并重新参与循环。
在等离子体焰炬氢化物反应器的另外一个实施例中，机械搅拌器(磁 性搅拌棒718和磁性搅拌棒马达720)被替换为抽吸器、雾化器、超声分 散方法或喷雾器以形成溶解或悬浮于液体介质(例如水)的悬浮微粒。 介质容纳在催化剂贮存器716中。或者，抽吸器、雾化器、或喷雾器将 催化剂直接注入等离子体704。雾化的催化剂可以载运气体(例如氢)携 带入等离子体704。
在另外一个实施例中，使用静电式雾化器将极小的飞沫喷入等离子 体704中，如Kelly所述[Arnold Kelly，″Pulsing Electrostatic Atomizer″，U.S.专利号6227465 B1，2001年5月8日]并在此全文引 入作为参考。被雾化的液体可以重新循环使用。液体可以是导电的。液 体业已是金属，例如碱或碱土金属。
非热等离子体也可由热等离子体通过提供可以汽化并在等离子体腔 室760中回流的金属形成。挥发性金属也可以是一种催化剂，例如金属 钾、铯和/或锶，挥发性金属也可以是催化剂源，例如金属铷。金属可以 容纳在催化剂贮存器658中并由加热器666加热以汽化，如前面的催化 剂614的情形中所述。汽化的金属可能会通过在气相冷凝而形成对应于 金属蒸汽雾的极小的熔滴。熔滴可以通过汽化金属使电池热温度低于金 属的沸点而形成。金属可以由等离子体或通过加热催化剂船形器皿或贮 存器858而汽化。
除了颗粒的流动悬浮之外，也可以通过旋转电池以机械分散它们的 方式使它们悬浮。在另外一个实施例中，加入的颗粒可以是具有铁磁性 的。等离子体焰炬电池可能会进一步包含一种通过应用磁场的时变源而 将颗粒分散到等离子体704中的方法。
等离子体焰炬氢化物反应器还包括用于与hydrinos接触生成 hydrino氢阴离子的电子源。在等离子体焰炬电池中，hydrinos被分解为 hydrino氢阴离子，其方式为通过接触1.)歧管706，2.)等离子体电子， 或4.)任意反应器部件，例如等离子体焰炬702、供应通道856或催化剂 贮存器858，或5)电池操作外部的还原剂(例如，从外部源添加到电池 的自耗还原剂)。
在气体电池中可能会形成由hydrino氢阴离子和阳离子组成的化合 物。形成hydrino氢化合物的阳离子可能包括：形成焰炬或歧管的材料 的氧化物质、加入的还原剂的阳离子或者存在于等离子体中的阳离子(例 如催化剂的阳离子)。
4.能量转化器
4.1空间控制催化作用的等离子体限定
氢的催化作用所形成的等离子体可以限定于反应器的预期区域，所 使用的结构和方法类似于在“使用施加电场控制催化速度”一节中给出 的改变催化速度的控制催化剂源、原子氢源或改变催化剂作用速度的结 构和方法。在一个优选实施例中，反应器包括两个电极，它们提供了一 个电场以控制原子氢的催化速度。电极可能会生成一个平行于z轴的电 场。电极在垂直于z轴的平面中可以是网格定向的，如图10中栅极912 和栅极914所示。电极之间的间隔可以定义反应器的期望区域。
在另外一个实施例中，磁场可以将带电催化剂(例如Ar+)限定到预 期区域以可选地形成“惰性气体催化剂和产品”一节中描述的等离子体。 在一个电池的实施例中，反应维持在磁场(例如螺线管或最小磁(最小B) 场，这样第二种催化剂(例如Ar+)被捕获并且要求具有较长的半衰期。 第二种催化剂可以通过使用第一种催化剂形成的氢生成等离子体而生 成。通过限定等离子体，离子(例如电子)的能量变得更高，这就增加 了第二种催化剂(例如Ar+)的数量。限定还增加了等离子体的能量以生 成更多的原子氢。
在另一个实施例中，一个将分子氢分离为原子氢并且还提供了控制 催化速度的电场的热灯丝可能会用于定义电池中的预期区域。等离子体 可能会在围绕灯丝的区域中实际形成，此处原子氢限定、催化剂限定和 电场中至少一个可以提供比反应器中非预期区域快得多的催化速度。
在另外一个实施例中，原子氢源(例如分子氢源或氢分离器)可能 被用于通过提供在预期区域中可选的原子氢而确定反应器的预期区域。
在另外一个实施例中，催化剂源可能会通过提供在预期区域可选的 催化剂而确定反应器的预期区域。
在微波电池的实施例中，可能会通过可选地使用图9中所示至少一 个天线615或波导管619和RF窗口向一个区域提供微波能量等离子体， 从而将等离子体维持在预期区域。电池可以包含导致等离子体限定于预 期区域的微波腔体。
4.2基于磁通量不变性的能量转化器
JACKSON的公开的全部内容[J.D.jackson，classical electrodynanaics，Second Edition，John Wiley&Sons，New York，(1962)， pp.588-593]，在此作为参考资料引入，该资料表明，如果粒子通过磁 场强度随空间或时间变化缓慢的区域，其相当于场的绝热变化，则与粒 子的轨道所连接的磁通量保持不变。如果磁通量B减少，则半径将增加， 这样通量πα2B保持不变。所联系的通量的恒定性可以多种方式表达为以 下形式：粒子的轨道半径α和磁通量B，其横向动量p⊥和轨道中粒子的电 流波腹的磁矩μ＝eωcα2/2：

其中γ是特别的相对因素。对于静磁场，粒子的速度不变，并且总 能量也不变。磁矩是绝热不变量。在时间或电变化的磁场和电场中，仅 在非相对论性的限定中γ是绝热不变量。本发明中离子可以是基本的非 相对论性的。
在磁镜能量转化器的具体实施例中，来自电源的静态磁场主要沿着 z-轴起作用，但在该方向上具有小的正向梯度。图12显示了示例性情况 的磁力线。除磁场的z分量外，还有因磁力线的弯曲而产生的较小的径向 分量。接近柱状对称比较好。考虑粒子沿在z轴以小半径的轨道用横向速 度V⊥0和速度分量和在z＝0处平行于B的速度分量V//0的情况，预定区域中心 即轴向场的强度是B0。因为粒子的速度V0是常数，所以沿着z-轴的任何位 置都是
$V_{//}^2+V_{\perp }^2=V_0^2---\left(59\right)$
由于所连接的通量是恒定运动，则
$\frac{V_{\perp }^2}{B}=\frac{V_{\perp 0}^2}{B_0}---\left(60\right)$
其中B是轴向磁通量密度。因而在任何位置平行于z-轴的速度都是由 下式给出
$V_{//0}^2=V_0^2-V_{\perp 0}^2\frac{B\left(z\right)}{B_0}---\left(61\right)$
连接轨道磁通量的恒定性是J.D.JACKSON所著的Classical Electrodynamics中所描述磁镜机制的基础。磁镜的原理是：如果带电粒 子的起始速度指向磁镜且受其它磁镜排斥，则该带电粒子会由强磁场区 域折回。在本发明的磁镜能量转化器的情况下，在z＞z0的预定区域中或 在z＝0处带有磁镜的z＜z0的位置上离子的加速度由下式给出
$Y\approx -\frac{V_{\perp 0}^2}{2B_0}\frac{\mathrm{\delta B}\left(z\right)}{\mathrm{\delta z}}---\left(62\right)$
在两者之间具有螺线管线圈的沿着z-轴两个位置的磁镜(″串联磁镜 ″)可以产生磁瓶，该磁瓶可如J.D.JACKSON所著的Classical Electrodynamics所描述那样把等离子体限制在螺线管内部的磁镜之间。 该磁力线如图12所示。中心区域的磁瓶内所产生的离子将沿着轴盘旋， 但将被在每个末端的向末端提供非常强磁场的磁镜折回。在此配置中， z＝±z0处磁瓶末端带有磁镜的-z0＜z＜z0位置处的预定区域中的离子的 加速度由下式给出
$Y\approx -\frac{V_{\perp 0}^2}{2B_0}\frac{\mathrm{\delta B}(z-z_0)}{\mathrm{\delta z}}---\left(63\right)$
其中z0＝±z0。最大磁通量Bm位于z＝±z0处磁瓶的末端。如果磁镜的 最大磁通量Bm与中央区域的磁场B的比率非常大，则只有平行轴线的速度 分量很大的粒子才能穿透该末端。用于离子渗透的条件是：
$\left|\frac{V_{//0}}{V_{\perp 0}}\right|>{(\frac{B_m}{B}-1)}^{1/2}---\left(64\right)$
4.2.1离子流能量转化器
根据本发明的磁通量恒定性的能量转化器目的是从产生等离子体的 氢催化到″离子流能量转化器″形成大量带电离子流，其是一种把离子流 转换成能量例如电能量的装置。离子流能量转化器可以是磁流体动力学 的能量转化器。离子传播方向最好是沿着平行于磁场梯度的电源磁力线 的轴线，此处的磁场梯度沿着如下轴线方向，如在磁镜能量转化器情况 中的z-轴线或在磁瓶能量转化器情况中的封闭轴线、z-轴线。
催化氢形成结合能增大的氢种类和化合物所释放的能量在单元中产 生等离子体，例如催化剂的等离子体和氢。在磁通量密度B垂直于速度v 的磁场中的带电离子上的力F由下式给出
F＝ma＝eVB                       (65)
其中a是加速度，m是带电荷e的离子的质量。力与v和B都垂直。 等离子体的电子和离子轨道为圆形路径，在与施加的提供足够磁场强度 的磁场成横向的平面上，加速度a由
$a=\frac{V^2}{r}---\left(66\right)$
给出，这里r是离子路径的半径。所以
ma＝mv2/r＝eVB                    (67)
以弧度每秒表示d离子的角频率ωc是
${\omega }_c=\frac{V}{r}=\frac{\mathrm{eB}}{m}---\left(68\right)$
该离子的回旋频率ωc与离子速度无关。这样，对于一个包含大量 具有分布速度离子的典型例子，特定m/e值的所有离子将由与其速率无 关的唯一的回旋频率表示。然而，由于
${\omega }_c=\frac{V}{r}---\left(69\right)$
速度分布将由轨道半径的分布反映。
根据公式(68)和公式(69)，半径由下式给出
$r=\frac{V}{{\omega }_c}=\frac{V}{\frac{\mathrm{eB}}{m}}=\frac{\mathrm{mV}}{\mathrm{eB}}---\left(70\right)$
速度和半径受电磁场影响，在单元中降低的施加电压将提高v和r； 然而，随时间变化，由于能量的损失和温度的减少，v和r可能减小。可 根据由公式(68)给出的角频率确定频率Vc
$V_c=\frac{{\omega }_c}{2\pi }\frac{\mathrm{eB}}{2\mathrm{\pi m}}---\left(71\right)$
在均匀磁场中，运动带电粒子的运动是螺旋形的，其回旋频率由公 式(68)给出，半径由公式(70)给出。该螺旋形的螺距由平行于磁场的速 度V//与根据公式(70)的垂直于磁场的速度V⊥的比率确定。在同种的 等离子体中，平均的V//等于平均的V⊥。通过离子轨道的磁通量的绝热不 变性是本发明磁镜能量转化器的一种方法，磁镜能量转化器用于随着V⊥ 到V//的变换形成沿着z-轴线的离子流，使得V//＞V⊥。优选为V//＞＞V⊥。 在绝热不变量的磁瓶能量转化器的情况下，也是一种随着V//＞＞ V⊥形成沿着z-轴线离子流的装置，其中，在端部有大的平行速度离子的 选择发生在磁镜。该转换器可以进一步包含磁流体动力的能量转化器， 此能量转化器包括磁通量与z-轴线成横向即离子流方向的电源。这样， 离子具有沿着[Z-轴线]的优先速度并且传播到横向磁通量的区域。在传 播的电子和离子上的洛伦兹力由
F＝eV×B                              (72)给出。该力与离子 速度和磁场成横向，并且对正的和负的离子为相反的方向。这样，横向 电流形成了。为了优化相交的具有平行速度分量的流量离子的偏转(公式 (72))，横向磁场的电源可包括许多部分，其提供不同强度的横向磁场， 作为沿着z-轴线位置的功能。磁流体动力的能量转化器进一步包括至少 两个电极，其可以与该磁场成横向来接收横向的穿过电极产生电压的 Lorentzian偏斜离子。磁流体动力的产生由Walsh[M.Walsh，Energy Conversion Electromechanical，Direct，Nuclear，Ronald Press Company，NY，NY，(1967)，pp.221-248]描述，其全部公开内容在此 作为参考引入。
在实施例中，磁流体动力能量转化器是分段式法拉第发生器。在另 一实施例中，由离子流的洛伦兹(Lorentzian)偏转形成的横向电流在平 行于离子的输入流方向(z-轴线)经历进一步洛伦兹(Lorentzian)偏转， 在至少第一电极和第二电极之间产生相对被取代的沿着z-轴线方向的霍 耳(Hall)电压。这样的装置在技术上作为磁流体动力能量转化器的霍耳 (Hall)发电机实施例已广为人知了。带电极角的关于z-轴线在xy-平面的 类似装置包括本发明的另一个实施例，并且要求斜发电机带有″窗户[框 架″结构]。任何情况下，电压可以驱动电流通过电负载。在Petrick[J.F. Louis，V.I.Kovbasyuk，Open-cycle Magnetohydrodynamic Electrical Power Generation，MPetrick，and B.Ya SHUMYATSKY Editors，Argonne National Laboratory Argonne，Illinois(1978)，pp.157-163]中给 出了分段式法拉第(Faraday)发生器，霍耳(Hall)发电机和斜发电机的实 施例，其全部公开内容在此作为参考引入。
在磁流体动力能量转化器的另一实施例中，沿着z-轴线带有V//＞＞V ⊥的离子流可以进入包含增加的轴向磁场梯度的密集部分，其中，由于绝 热不变量平行于z-轴线V//方向的电子运动分量至少部分转换 成垂直运动V⊥分量。由于V⊥引起的方位角电流绕z-轴形成。轴磁场使该 电流在运动平面呈放射状偏转，以在盘式发电机磁流体动力能量转化器 的内部和外部环形电极之间产生霍耳(Hall)电压。该电压可以通过负 载来驱动电流。
在中性等离子体或离子流中，作为时间的函数，离子再结合成中性。 离子也会受到碰撞。持续时间与大约为100μsec的余辉持续时间成比例。 例如，衰退到高电压脉冲放电铯线(即455.5nm)的零发射的余辉大约为 100μsec[A.SURMEIAN，C.Diplasu，C.B.Collins，G.Musa，I-LOVITTZ Popescu，J.Phys.D：Appl.Phys.Vol.30，(1997)，pp.1755-1758]. 氖等离子体从稳态切断的余辉持续时间低于250μsec[T.Bauer，S. Gortchakov，D.LOFFHAGEN，S.Pfau，R.Winkler，J.Phys.D：Appl. Phys.Vol.30，(1997)，pp.3223-3239]。然而，在磁镜能量转化器情 况下，由于从磁镜每个粒子的轨道所连接的磁通量的绝热恒定性使离子 获得大的带有传播时间的速度平行分量。在磁镜能量转化器的实施例中， 至少一种可把离子的本质线性流量转换成电压的装置，如磁流体动力能 量转化器，被置于沿着z轴线达到最大能量的位置。本发明的另一目的 是减小本质上沿着z轴线带有V//＞V⊥的离子流的分散。本底离子和中性 离子能分散沿z轴线传播的离子，形成沿着z方向的大量离子流。当实 现所需离子分散比率时，可以控制催化剂的压力或分子氢的压力来实现 催化的所需比率，这样所需输出能量可被获得。在实施例中，催化作用 的所需比率为最大值，离子分散的所需比率为最小值。
4.2.2磁镜能量转化器
本发明的另一个实施例包含：如图10所示的磁镜能量转化器，其包 含本发明的氢化物反应器910；磁镜913(″corkless magnetic bottle with ion flow down the magnetic field gradient″)，其沿着z轴线具有磁 通量梯度且从氢催化所形成的等离子体产生本质线性离子流；以及至少 一个装置911和915，以把离子的本质线性流转换成能量，如磁流体动力 能量转化器。
由原子氢催化形成的等离子体包含：可在所需区域由诸如栅极电极 或微波天线912和914这样的装置有选择性地产生的高能电子和离子。 磁镜可位于事先设计区域的中心，或在另一个实施例中可位于阴极914 的位置。其速度在x、y和z方向均匀分布的电子和离子受到力的作用， 使速度优先沿着磁镜的磁场梯度的轴线z轴。由于粒子轨道被连接磁通 量的绝热恒定性(保存该运动能量如同从轨道运动汲取线性能量一样)， 电子垂直于z轴线方向的运动分量V⊥至少部分转换成平行运动V//。
在磁镜能量转换的实施例中，在所需区域磁镜被集中在z＝0处，这 样离子沿着z轴正向与负向被加速。如图10所示，转换器还包含两个其 内含有两个横向于z轴线磁通量源的磁流体动力能量转化器。该磁通量 源沿着z轴线对称(即离磁镜中心的距离相等)。每个磁流体动力能量转 化器还包含能适应接收受络伦兹偏转的离子的电极。带有电极的电触点 的负载消耗了来自所偏转离子的电压。在所需区域中等离子体最好占有 优势，这样离子只要在一个方向上就能通过所有磁流体动力能量转化器。
磁镜位于图10的阴极914位置的磁镜能量转化器的实施例可包含单 一磁流体动力转换器，其位于比阳极912的磁镜大的磁镜z轴线位置。 除栅极电极外，其他电极可用来产生使等离子体局限到所需区域的磁场， 并许可通过一定方法把等离子体变换成线性离子流，这种方法诸如：因 绝热不变性而至少使垂直于z轴线方向的电子运动V⊥分量部分 变换为平行运动V//的方法。所改进的示例性电极是同心柱状电极，其排 列着z轴线、空的阴极、空的阳极、圆锥电极、盘旋电极，以及排列着z 轴线带有传导单元壁作为相反电极的柱状阴极或阳极。
本发明的另一个实施例包含如图11所示的磁镜能量转化器，该转换 器包含：能量和氢化物反应器926，例如本发明的微波等离子体或放电等 离子体单元，其位于沿z轴具有由氢催化作用所形成的等离子体中产生 实质线性离子流的磁通量梯度(“corkless magnetic bottle with ion flow down the magnetic field gradient″)的螺线管磁铁922内部；轴 电极924，例如阳极，其规定作为带有单元壁926的相反电极的径向磁场， 其中，磁场把等离子体吸持到螺线管922、磁流体动力磁铁921的内部所 需区域，以引起离子流的络伦兹偏转；以及横向电极923，其聚集离子， 在相对电极之间形成电压，把离子的实质线性流转换成给负载927输送 的电能量。在实施例中，磁镜磁流体动力的(″MHD″)能量转化器被封装在 连接到氢化物反应器926的真空容器925中。如图9所示，在能量和氢 化物反应器926是微波等离子体单元的磁镜MHD能量转化器的实施例中， 通过对所需区域用至少一个天线615或波导器和RF窗口613有选择性提 供微波能量，这样等离子体会被维持在所需区域。单元926可以包含使 等离子体局限于所需区域的微波空穴。等离子体最好吸持在螺线管磁铁 922的体积内。在能量和氢化物反应器926是放电等离子体单元的实施例 中，电极924可以作为放电阳极，反应器926的壁可以作为阴极。
在磁镜能量转化器的实施例中，磁镜包含能使Helmholtz线圈或螺线 管产生磁场当量的电磁铁或永久磁铁。磁流体动力能量转化器可以不在 螺线管或helmholtz线圈或永久磁铁当量之内而在磁场显著比磁镜中心 的磁场最大值小的多的区域内。所需区域可以是磁场比磁镜所需最大磁 场的一小部分大如一半磁场最大值强度的区域。在螺线管实施例中，所 需区域可以在螺线管内。在电磁磁镜情况下，磁场强度可通过控制电流 来调节，这样可以通过控制来自所需区域的离子流的速率来控制催化剂 比率和th能量变换。在磁流体动力能量转化器中 $V_{//0}^2=V_{\perp 0}^2=0.5V_0^2$ 且 $\frac{B\left(Z\right)}{B_0}=0.1$ 的情况下，由公式(61)给予的速度大约95％是平行于z轴。离子 的偏转实质上是100％的。这样就得到了非常高的效率了。在磁镜转换器 的改进实施例中，反应器至少有一个孔，通过该孔，离子可从磁镜中心 向离子流能量转化器例如磁流体动力能量转化器在z轴线正的或负的方 向传播。该孔可以包含作为中性流量隔板的折流板，以便反应器中当离 子通过时保持中性。
反应器还包括至少一个不同地注满部分925.在实施例中，离子在离 子流能量转化器接收后变为中性的，该中性离子用泵930通过真空线929 被差动除去。
在另一个磁流体动力能量转化器的实施例中，等离子体在所需区域 如单元926中产生。等离子体温度可能比MHD能量转化器真空容器925的温 度高。在这种情况下可不需要磁镜922，其原因在于根据热力学第二定律， 很高能量离子和电子从较热部分向较冷部分流动。由热力产生的离子流 则通过例如接收该离子流的MHD转换器等装置转换成电。在实施例中，MHD 能量转化器的真空容器925可以被吸取、可以使所保持的压力比单元924 的压力还低。在改进的实施例中，能量转化包括进入MHD能量转化器的高 能离子流和在相反方向遵循转化过程的中性粒子流。后者可以取消在MHD 部分上应需要的泵。在实施例中，离子，例如质子和电子，有较大平均 自由路径。高能质子和电子从该单元流入MHD能量转化器，氢向相反方向 流动。
4.2.3磁瓶能量转化器
本发明的另一个实施例包括如图13所示的磁瓶能量转化器，其包括 本发明的hydrino氢化物反应器939；磁瓶940；以及至少一种把离子的本 质线性流转换为能量的装置930和931。磁瓶940可以把绝大多数由氢催化 产生的等离子体吸持到氢化物反应器的所需区域中。
该磁瓶可以用由在所需区域上磁场源例如螺线管线圈937，936或在 磁瓶末端外加磁场源例如附加线圈933，934，932和935所产生的轴向磁 场来构造，以便向磁瓶的末端提供较高强度的磁场。磁力线如图12所示。 在中心区域磁瓶中产生的离子将沿着轴线盘旋，但将被在各末端的磁镜 折回。仅有平行于z-轴线的速度分量较大的离子可以不被折回，而可以 传播通过或穿透磁镜。这样，该磁瓶从至少一个末端由形成等离子体的 氢催化作用提供实质线离子流。这些离子向离子流能量转化器930和931 例如磁流体动力的能量转化器传播。磁流体动力能量转化器可包括实质 在与接收洛伦兹离子来形成横过电极的电压的磁场相交叉的磁瓶和两个 电极外的位置垂直于z-轴线的磁通量源。
在实施例中，磁镜每个屏障的高度要低(或要求穿透磁镜的离子平行 速度处于中等大小)，以便可以转换高电流和高能量。该屏障的高度可调 节到一个所需值来提供所需能量转化水平。
在一个或更多磁镜形成磁瓶的情况下，可以通过控制电磁电流调节 磁场强度，从而控制了比率使离子可从所需区域流动，因此控制了催化 剂比率和能量转化。
磁瓶能量转化器的反应器至少有一个孔，通过该孔，离子从相应穿 透的磁镜中心向离子流能量转化器例如磁流体动力能量转化器在z轴线 正的或负的方向传播。反应器还包括至少一个不同地抽吸部分例如磁流 体动力能量转化器部分。在磁瓶能量转化器的实施例中，离子在离子流 能量转化器例如磁流体动力能量转化器的电极接收后或有足够时间后成 为中性的，该中性离子通过差动吸取从能量转换区域中除去。
在磁瓶能量转化器的另一个实施例中，等离子体可以至少部分被吸 持在第二磁瓶内部的磁瓶中，其他实施例可以包括上述磁瓶。因而，离 子必须至少穿透带有由它们最大值磁场确定作为能量选数器的可调节高 度的两个磁镜，以向带有低平行速度分布的离子流能量转化器例如所需 能量的磁流体动力能量转化器提供离子。
4.3基于磁空间电荷分离的能量转化器
带电粒子的轨道半径与由公式(70)所给出的其动量成比例，其中mv 是粒子动量。其原因在于：与电子相比，正离子例如质子、分子氢离子 和正催化剂离子具有比电子大的多的动量，它们的半径也大的多。因而， 正离子优先从如磁瓶或螺线管等等离子体封闭结构中丢失。从最小值B磁 场封闭结构例如磁瓶吸持的等离子体中丢失离子会产生负带电等离子体 和正电荷单元壁。这样封闭磁场也可以增加转换成电能量的电子能量。
如图13所示，基于磁空间电荷分离的能量等离子体动力能量转化器 包括本发明的氢化物反应器；或其他能量源，如微波等离子体单元；等 离子体封闭结构，如把由氢催化作用产生的大多数等离子体吸持在氢化 物反应器中的所需区域的磁瓶或螺线管磁场源；以及至少一个把所分离 的离子转换成电压的装置，例如在带有所分离电荷区域的触点中的两个 分离的电极941和942.在吸持等离子体外的区域中，带有吸持等离子体的 触点中的电极941聚集电子，相反电极942聚集正离子。在实施例中，正 离子收集器包括单元壁944.磁场吸持可在有选择性形成的由氢催化作用 所产生的等离子体的所需区域。在微波等离子体单元实施例中，等离子 体可以被局限于一个或更多空间性的选择性的天线、波导器或空穴中。 在放电等离子体单元实施例中，通过在带有两个电极的所需区域内施加 电场来有选择性的局限等离子体。通过电极可以对负载943提供能量。
4.4等离子体动力能量转化器
如图14所示，本发明的基于磁空间电荷分离的等离子体动力能量转 化器500包括：本发明氢化物反应器501，或其他的能量源，例如微波等 离子体单元；至少一个带有磁场源的被磁化的电极505，例如螺线管磁铁 或永久磁铁504，其可提供一致的平行的磁场；至少一个被磁化的电极； 以及至少一个相反电极506。在实施例中，转换器还包括把等离子体局限 于所需区域的装置，例如在等离子体吸持中由空间控制催化作用部分给 予的磁吸持结构或空间选择性发生器装置。在微波等离子体单元实施例 中，等离子体可以被局限于一个或更多空间选择性的天线、波导器或空 穴中。等离子体的正电荷离子的质量至少大约是电子的1800倍；因而， 回旋轨道可以是数量增大的次序。当离子可能偏离时，该结果容许电子 被磁力吸引在磁力线上。因而，在电极505上的漂浮电势相对于未磁化的 电极506增加了，在电极之间产生电压。可以通过所连接的电极给负载503 提供能量。
多个被磁化的电极952如图15所示，其中每个电极相当于图14的电极 505.图15中还显示了平行于每个电极例如Helmholtz线圈950的均匀磁场B 源。
调整磁场强度B，产生与旋转的电子半径相对的最佳正离子来使电极 能量最大化。能量可以通过连接到至少一个相反电极的线953输送到负 载。
在不同实施例中，等离子体可能被吸持在至少一个被磁化的电极505 的区域中，相反电极506可能在高能等离子体外的区域。在更多实施例中， 1)高能等离子体可能被限制在未磁化的电极的区域，相反被磁化的电极 可能在所需区域之外；2)两个电极505和506都可能被磁化，在一个电极 上的磁场强度可能比在其他电极上的大。
在另一个实施例中，等离子体动力转换器还包括加热器。
公开了正极的被磁化的电极被加热到沸腾发射比离子更易运动的电 子。该电子可能被磁场线所收集或与离子再结合从而在正极产生较大的 正电压。能量最好从高能正离子以及电子中释放出来。
在等离子体动力能量转化器的实施例中，被磁化的电极定义为正极， 其包括被磁化的针，其中，磁力线实质上平行于该针。针末端在电绝缘 体上，其将拦截任何磁通量。针的阵列可用来增加所转换的能量。至少 一个相反未磁化的电极定义为阴极，其通过电负载可与一个或更多正极 针有电的连接。
4.5.质子RF能量转化器
由氢催化作用形成氢化物化合物(″HHC″)释放的能量会使单元内产 生等离子体。由该氢催化作用所产生等离子体的高能质子被引入能够使 之做回旋运动的轴向磁场中。在磁场中，作用在带电离子的力垂直于其 速度和被施加磁场的方向。等离子体的质子与独立于质子速度的离子回 旋频率ωc处提供足够磁场强度的已施加磁场横向的平面内的圆形路径为 轨道。因此，涉及大量带有分布速度的质子的典型情况将被表征为唯一 的取决于质子电荷、质量比率和施加磁场的强度的回旋频率。除了相对 效果不是自我发生时之外不取决于其速度。然而，速度分布将由轨道半 径折回。质子在回旋频率时发射最大强度的电磁辐射。由于能量损失与 温度降低，每个质子的速度和半径会降低。
本发明的质子RF能量包括谐振器空穴，在回旋频率时谐振器模式占 主导。等离子体包含质子，其具有能量及轨道(动量)的范围和在初期自 由分布的状态。在由带有结果分组的相干辐射质子自身产生的自相一致 磁场作用下，由于质子的分组从质子产生感应辐射，以产生电磁振荡。
这种情况下，此设施是一个反馈振荡器。由A.Gaponov等人描述了 在外部磁场的作用下的受激经典振荡器的感应辐射理论和其在高频率电 子学中的应用。[A.Gaponov，M.[1.]Petelin，V.K.Yulpatov， Izvestiya[VUZ.][RADIOFIZIKA，]Vol.10，No.9-10，(1965)，pp. [1414-1453]]其完全公开部分在此作为参考引入。质子旋转谐振大约是 42MHz/T；然而，旋磁谐振大约是15MHz/T。由旋转聚束在质子旋转谐 振频率处应用谐振RF来实现旋磁聚束。从质子放射出的电磁辐射激发空 穴模式并由谐振接收天线接收。通过现有技术中给出的方法，例如：[R. M.DICKINSON，Performance of a high-power，2.388GHz receiving array in wireless power transmission over 1.5km in 1976 IEEE MTT-S International Microwave Symposium，(1976)，pp.139-141；R.M. DICKINSON，Bill Brown’s Distinguished Career，http://www.mtt. org/awards/wcb’s％20distinquished％20carrer.htm；J.O.McSpadden， Wireless power transmission demonstration，Texas A&M University， http://www.tsgc.utexas.edu/power/general/wpt.html；History of microwave power transmission before 1980，http://rasc5. kurasc.kyoto-u.ac.jp/docs/plasmagroup/sps/history2-e.html；J.O. McSpadden，R.M.DICKSON，L.Fan，K.Chang，A novel oscillating rectenna for wireless microwave power transmission，Texas A&M University，Jet Propulsion Laboratory，Pasadena，CA，http: //www.tamu.edu，Microwave Engineering Department]，无线电波可 能被整流成直流电流。利用常规能量调节设备，直流电流能被反转和转 换成任何所需的电压和频率。
Hydrino氢化物反应器单元等离子体包括例如具有原始自由分布状 态的质子等。本发明还包括来自可能与质子上的外部磁场施加的干扰相 关的质子的电磁振动的放大和发生装置。在放大器实施例中从系统从外 部引入的[所谓“初级”“电磁”]磁场作用下，或是在反馈振荡器实施 例中质子自身所产生的自身一致性磁场作用下，感应放射过程是由于质 子的分组或聚束。
在质子RF能量转化器实施例中，通过在磁场R F输入中驱使质子进 入轨道从而实现质子成为束状。快波，慢波，以及实质上以光速 $(K_z\cong \frac{\omega }{c})$ 传播的波，在空穴和波导器中由于与旋转质子相互作用放大，在以下参 考书中作为电子给出[E.Jerb y，A.Shahadi，R.Drori，M.Korol， M.Einat，M.Sheinin，V.DIKHTIAR，V.GRINBERG，M.Bensal，T. HARHEL，Y.Baron，A.FRUCHTMAN，V.L.GRANATSTEIN，and G.BEKEFI， ″Cyclotron resonance Maser experiment in a nondispersive waveguide″，IEEE Transactions on Plasma Science，Vol.24，No. 3，June，(1996)，pp.816-823；H.Guo，L.Chen，H.Keren，J. L.Hirshfield，S.Y.Park，and K.R.Chu，″Measurements of gain of slow cyclotron waves on an annular electron beam，Phys.ReV. Letts.Vol.49，No.10，September，6，(1982)，pp.730-733， and T.H.Kho，and A.T.Lin，″Slow wave electron cyclotron maser″， Phys.ReV.A，Vol.38，No.6，September 15，(1988)，pp.2883-2888] 其中，其全部公开部分作为参考引入。在后一种情况下，为克服由于 $K_z\cong \frac{\omega }{c}$ 导致的方位取消和轴向聚缩，垂直质子速度可以大于平行速度， 如Jerby等人所述[E.Jerby，A.Shahadi，R.DRORI，M.Korol，M.Einat， M.Sheinin，V.Dikhtiar，V.Grinberg，M.Bensal，T.Harhel，Y.Baron， A.Fruchtman，V.L.Granatstein，and G.Bekefi，IEEE Transactions on Plasma Science，Vol.24，No.3，June，(1996)，pp.[816-823]]]， 其全部公开在此作为参考资料引入。
质子RF能量转化器能以RF放大模式通过实施例操作，如图16所示， 该实施例包括带有平行于作为hydrino氢化物反应器空穴的轴的螺旋磁 场电源908的空穴901。图16的电流耦合环903可以通过连接器907从 RF发生器900接收RF能量，并将RF能量输入到空穴。从波导器或者天 线可以把RF能量传输给空穴或波导器901。通过图16的电流耦合环904 所放大的无线电波从谐振器空穴901输出。通过连接器905，电流耦合环 可以连接到通过连接器906向反向换流器或电路输出DC电流的整流器 902.在另一个实施例中，空穴901可以是波导器，输入RF能量可以从 输入波导器或天线输入，输出RF能量可以从RF窗口和输出波导器输出。
在实施例中，RF能量由RF能量电源910在图16的RF线圈上提供。RF 能量施加在质子原子磁自旋的谐振频率上，以借助于自旋聚束产生旋转 聚束。引起从质子RF发射的用于电子的其他系统和方法在Mills Prior Provisional Applications中给出了，该申请书是在8/9/01提出，美国顺 序号为60/710，848的″MAGNETIC MIRROR MAGNETOHYDRODYNAMIC POWER CONVERTER″，在这里作为参考而引入下面部分：
2.1回旋能量转化器
2.2.相干微波能量转化器
2.2.1回旋谐振微波激射(CRM)能量转化器
2.2.2回旋振荡能量转化器
2.2.3RF电子聚束放大器
2.2.4射线的产生
2.2.5快慢波微波能量转化器