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微波电池、化学反应器和能量转化器

阅读:268发布:2021-12-28

专利汇可以提供微波电池、化学反应器和能量转化器专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且提供了一种电源和/或 能量 转化器。该电源包括 电池 910,用于对 原子 氢进行催化以产生新型的氢物质和/或由新型氢物质构成的合成物。可以由 微波 和/或氢的 辉光放电 等离子体 和催化剂源来激发和/或保持这个反应。可以通过磁 流体 动 力 能量转化器913或等离子动力能量转化器将等离子能量转化为 电能 。,下面是微波电池、化学反应器和能量转化器专利的具体信息内容。

1.一种电池,包含:
反应容器;
与容器相连的氢原子源;
与容器相连的催化剂源,用于将氢原子的反应催化至较低的能态, 以从氢原子中释放能量,并且产生等离子体;以及
微波能量源,其构造并配置为向容器提供足够的微波能量,以激发 等离子体。
2.根据权利要求1的电池,其中,微波能量源构造并配置为电离催 化剂源,以提供催化剂。
3.根据权利要求1的电池,其中,微波能量源包含天线、波导或者 谐振腔
4.根据权利要求1的电池,其中,催化剂源包含氦气,当由微波能 量电离时产生He+催化剂。
5.根据权利要求1的电池,其中,催化剂源包含氩气,当由微波能 量电离时产生Ar+催化剂。
6.根据权利要求1的电池,其中,对催化剂源进行选择,使得利用 微波能量对催化剂源进行电离所形成的催化剂具有比在热平衡下更高的 温度
7.根据权利要求1的电池,其中,所述的电池进一步构造并配置为, 在工作中,与氢的激发态或电离态占优势的热等离子体相比,催化剂源 的激发态或电离态比氢的激发态或电离态占优势。
8.根据权利要求1的电池,其中,微波能量源构造并配置为,在电 子的平均自由行程中,以散逸高能电子的形式,将微波能量提供给电池。
9.根据权利要求1的电池,其中,微波能量源进一步构造并配置为, 电池在大约0.5到5托的压下工作时,在大约为0.1cm到1cm的电子 平均自由行程中,以散逸高能电子的形式,将微波能量提供给电池。
10.根据权利要求9的电池,其中,该电池进一步构造为大于电子 平均自由行程。
11.根据权利要求1的电池,其中,该电池包含微波谐振腔,并且 进一步构造并配置为提供充足的微波能量,以电离催化剂源,提供催化 剂。
12.根据权利要求11的电池,其中,谐振腔为Evenson谐振腔。
13.根据权利要求1的电池,还包含多个微波能量源。
14.根据权利要求13的电池,还包含多个并联操作的Evenson谐振 腔。
15.根据权利要求1的电池,其中,该电池包含石英电池,该石英 电池具有沿纵向轴线分开的多个Evenson谐振腔。
16.一种电池,包含:
反应容器;
与容器相连的氢原子源;
与容器相连的催化剂源,用于将氢原子的反应催化至较低的能态, 以从氢原子中释放能量,并且产生等离子体;以及
射频RF能量源,其构造并配置为向容器提供充足的微波能量,以激 发等离子体。
17.根据权利要求16的电池,其中,将RF能量电容地或者电感地 耦合到氢化物反应器的电池上。
18.根据权利要求16的电池,还包含两个电极
19.根据权利要求18的电池,还包含通过同轴中心导体而连接到带 电电极的同轴电缆
20.根据权利要求16的电池,还包含与缠绕电池的外部源线圈相连 的同轴中心导体。
21.根据权利要求20的电池,其中,所述与缠绕电池的外部源线圈 相连的同轴中心导体不接地而终止。
22.根据权利要求20的电池,其中,所述与缠绕电池的外部源线圈 相连的同轴中心导体接地。
23.根据权利要求16的电池,还包含两个电极,所述的电极为平行 的板。
24.根据权利要求23的电池,其中,所述平行板电极中的一个带电, 而另一个接地。
25.根据权利要求16的电池,其中,该电池包含气体电子会议(GEC) 基准电池或者其改进。
26.根据权利要求16的电池,其中,RF能量为13.56MHz。
27.根据权利要求20的电池,其中,缠绕有外部线圈的电池的至少 一个壁对于RF激励至少是部分透明的。
28.根据权利要求16的电池,其中,RF频率的范围是约100Hz至 约100GHz。
29.根据权利要求16的电池,其中,RF频率的范围是约1kHz至约 100MHz。
30.根据权利要求16的电池,其中,RF频率的范围是大约13.56MHz ±50MHz或者大约2.4GHz±1GHz。
31.根据权利要求16的电池,还包含至少一个线圈。
32.根据权利要求16的电池,其中,该电池包含Astron系统。
33.根据权利要求16的电池,其中,该电池是电感耦合的环形等离 子体电池,包含变压器电路的初级。
34.根据权利要求33的电池,还包含由射频电源驱动的变压器电路 的初级。
35.根据权利要求34的电池,还包含变压器电路的初级,其中,等 离子体是作为变压器电路次级的闭合环路。
36.根据权利要求33的电池,其中,RF频率的范围是约100Hz至 约100GHz。
37.根据权利要求33的电池,其中,RF频率的范围是约1kHz至约 100MHz。
38.根据权利要求33的电池,其中,RF频率的范围是大约13.56MHz ±50MHz或者大约2.4GHz±1GHz。
39.一种电池,包含:
反应容器;
与容器相连的氢原子源;
与容器相连的催化剂源,用于将氢原子的反应催化至较低的能态, 以从氢原子中释放能量,并且产生等离子体;
容器中的中空阴极
容器中的阳极;以及
与阴极和阳极相连的电源,以产生辉光放电等离子体
40.根据权利要求39的电池,其中,中空阴极包含复合电极,其具 有占据电池的大部分容积的串联或并联的多个电极。
41.根据权利要求39的电池,还包含多个并联的中空阴极,从而能 够产生预定的大电场,以产生充足的功率电平。
42.根据权利要求39的电池,还包含一个阳极和多个分别与一个公 共阳极电隔离的中空阴极。
43.根据权利要求39的电池,还包含一个阳极和多个串联的平行板 电极。
44.根据权利要求39的电池,其中,电极连接和配置为在1至100,000 伏特的电压下进行操作。
45.根据权利要求39的电池,其中,电极连接和配置为在50至 100,000伏特的电压下进行操作。
46.根据权利要求39的电池,其中,电极连接和配置为在50至5,000 伏特的电压下进行操作。
47.根据权利要求39的电池,其中,电极连接和配置为在50至500 伏特的电压下进行操作。
48.根据权利要求39的电池,其中,中空阴极包含至少一种难熔材 料。
49.根据权利要求48的电池,其中,难熔材料包含钼或者钨中的至 少一种。
50.根据权利要求39的电池,包含用作催化剂源的氖。
51.根据权利要求39的电池,包含氢和用作催化剂源的氖,其中, 氖的原子百分比为大约90%至99.99%,而氢的原子百分比为大约0.01 %至10%。
52.根据权利要求39的电池,包含氢和用作催化剂源的氖,其中, 氖的原子百分比为大约99%至99.9%,而氢的原子百分比为大约0.1% 至1%。
53.一种电池,包含:
反应容器;
与容器相连的氢原子源;
与容器相连的催化剂源,用于将氢原子的反应催化至较低的能态, 以从氢原子中释放能量,并且产生等离子体;以及
流体动力能量转化器,其构造并配置为将等离子能量转化为电能
54.一种电池,包含:
反应容器;
与容器相连的氢原子源;
与容器相连的催化剂源,用于将氢原子的反应催化至较低的能态, 以从氢原子中释放能量,并且产生等离子体;以及
等离子动力能量转化器,用于将等离子能量转化为电能。
55.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 当激发催化剂时,催化剂源能够提供具有大约为m·27.2±0.5eV的净 的催化剂,其中m为整数。
56.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 当激发催化剂时,催化剂源能够提供具有大约为m/2·27.2±0.5eV的净 焓的催化剂,其中m为大于1的整数。
57.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 催化剂源能够提供包含He+的催化剂,其在从n=1的能级跃迁至对应于 3/2·27.2eV(m=3)的n=2的能级时,吸收40.8eV,用作氢原子从n=1 (p=1)状态跃迁至n=1/2(p=2)状态的催化剂。
58.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 催化剂源能够提供包含Ar2+的催化剂,其在原子氢从n=1(p=1)能级 跃迁至n=1/2(p=2)能级时,吸收40.8eV并电离为对应于 3/2·27.2eV(m=3)的Ar3+。
59.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 催化剂源包含第一催化剂和第二催化剂源的混合物。
60.根据权利要求59的电池,其中,当电池工作时,第一催化剂由 第二催化剂源而产生第二催化剂。
61.根据权利要求60的电池,其中,由第一催化剂对氢的催化作用 所释放的能量产生等离子体。
62.根据权利要求61的电池,其中,对第一催化剂和第二催化剂进 行选择,使得由第一催化剂对氢的催化作用所释放的能量对第二催化剂 源进行电离,从而产生第二催化剂。
63.根据权利要求61的电池,其中,当电池工作时,在没有强电场 的情况下产生一个或多个离子。
64.根据权利要求61的电池,还包含电场源,用于提高第二催化剂 的催化速率,使得催化剂的反应焓为m/2·27.2±0.5eV,其中M为整数, 从而引起氢催化作用。
65.根据权利要求59的电池,其中,从下面的组中选择第一催化剂: 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+、Ne+和In3+。
66.根据权利要求59的电池,其中,第二催化剂源包含从氦和氩中 选择的至少一个。
67.根据权利要求66的电池,其中,由第二催化剂源产生的第二催 化剂包含从He+和Ar+中选择的至少一个,并且通过等离子体由相应的原 子而产生第二催化剂离子。
68.根据权利要求59的电池,其中,第二催化剂源包含Ar+。
69.根据权利要求68的电池,其中,第二催化剂源为氩,并且氢催 化剂和第一催化剂对氩进行电离,从而产生包含Ar+的第二催化剂。
70.根据权利要求59的电池,其中,催化剂源包含锶和氩的混合物, 其中,由锶对氢的催化作用产生包含Ar+的第二催化剂。
71.根据权利要求59的电池,其中,催化剂源包含和氩的混合物, 其中,由钾对氢的催化作用产生包含Ar+的第二催化剂。
72.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 催化剂源包含第一催化剂和产生作为第二催化剂的He+的氦气的混合物。
73.根据权利要求59的电池,其中,第二催化剂源包含氦,其中由 第一催化剂对氢的催化作用产生作为第二催化剂的He+。
74.根据权利要求59的电池,其中,第二催化剂源包含氦,其中由 锶对氢的催化作用产生作为第二催化剂的He+。
75.根据权利要求59的电池,其中,第二催化剂源包含氦,其中由 钾对氢的催化作用产生作为第二催化剂的He+。
76.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包含 磁场源,以及至少两个电极,所述电极用于在电池工作时从等离子体接 收能量。
77.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包含 用于形成定向离子流的装置,以及在电池工作时将流动离子的动能转化 为电能的能量转化器。
78.根据权利要求77的电池,其中,当电池工作时,由于绝热不变 量 =常数,与z轴方向垂直的等离子体运动分量v⊥至少部分地转化为 平行运动v‖,从而形成定向离子流。
79.根据权利要求77的电池,还包含至少一个磁镜,其构造并配置 为,在电池工作时,由于绝热不变量 =常数,至少部分地把与z轴方 向垂直的等离子体运动分量v⊥转化为平行运动v‖,从而形成定向离子流。
80.根据权利要求77的电池,还包含磁流体动力能量转化器,其构 造并配置为,当电池工作时,离子具有沿着z轴的优先速度,并且进入 到磁流体动力能量转化器中,其中,磁流体动力能量转化器包含电极和 与流动离子的方向交叉的磁场,其中,磁场对离子进行洛伦兹偏转,偏 转后的离子在与相应的横向偏转磁场交叉的电极处产生电压。
81.根据权利要求80的电池,其中,电极电压通过电负载而产生电 流。
82.根据权利要求80的电池,其中,磁流体动力能量转化器包含一 个分段的法拉第发电机型的磁流体动力能量转化器,其构造并配置为, 当电池工作时,离子具有沿着z轴的优先速度,并且进入到所述转化器 中,所述转化器包含与流动离子的方向交叉的磁场,其中,由磁场对离 子进行洛伦兹偏转,偏转后的离子在与相应的横向偏转磁场交叉的电极 处产生电压。
83.根据权利要求77的电池,还包含磁流体动力能量转化器,其构 造并配置为,当电池工作时,离子具有沿着z轴的优先速度,并且进入 到磁流体动力能量转化器中,所述转化器包含与流动离子的方向交叉的 磁场和至少两个电极,其中,由磁场对离子进行洛伦兹偏转,以形成横 向流,并且由交叉的磁场对横向流进行偏转,从而在沿z轴分布的至少 两个电极之间产生霍尔电压。
84.根据权利要求73的电池,其中,电极电压通过电负载而产生电 流。
85.根据权利要求77的电池,还包含一个霍尔发电机型的磁流体动 力能量转化器,其构造并配置为,当电池工作时,离子具有沿着z轴的 优先速度,并且进入到霍尔发电机型的磁流体动力能量转化器中,所述 转化器包含与流动离子的方向交叉的磁场和至少两个电极,其中,由磁 场对离子进行洛伦兹偏转,以形成横向流,并且由交叉的磁场对横向流 进行偏转,从而在沿z轴分布的至少两个电极之间产生霍尔电压。
86.根据权利要求77的电池,还包含具有窗框结构型磁流体动力能 量转化器的对发电机,其构造并配置为,当电池工作时,离子具有沿 着z轴的优先速度,并且进入到所述转化器中,所述转化器包含与流动 离子的方向交叉的磁场和至少两个电极,其中,由磁场对离子进行洛伦 兹偏转,以形成横向流,并且由交叉的磁场对横向流进行偏转,从而在 沿z轴分布的至少两个电极之间产生霍尔电压。
87.根据权利要求77的电池,还包含约束结构,用于将氢催化作用 所产生的等离子体约束在预定的区域内。
88.根据权利要求87的电池,其中,约束结构包含至少两个电极。
89.根据权利要求87的电池,其中,约束结构包含至少一个微波天 线。
90.根据权利要求87的电池,其中,约束结构包含微波腔。
91.根据权利要求87的电池,其中,微波腔包含Evenson微波腔。
92.根据权利要求77的电池,还包含具有多个磁镜的磁瓶,其中, 磁瓶构造并配置为,当电池工作时,离子穿过至少一个磁镜,以形成具 有沿着z轴的优先速度的离子源,并且进入到能量转化器中,以将流动 离子的动能转化为电能。
93.根据权利要求77的电池,还包含磁流体动力能量转化器,其构 造并配置为,当电池工作时,离子具有沿着z轴的优先速度,并且进入 到磁流体动力能量转化器中,其中,经过洛伦兹偏转的离子在与相应的 横向偏转磁场交叉的电极处产生电压。
94.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 该电池包含放电电池。
95.根据权利要求94的电池,还包含用于提供间歇或者脉冲放电电 流的结构。
96.根据权利要求94的电池,还包含用于提供约0.5至约500V的 补偿电压的结构。
97.根据权利要求94的电池,还包含用于提供补偿电压的结构,该 补偿电压提供约1V/cm至约10V/cm的电场。
98.根据权利要求94的电池,还包含用于提供约0.1Hz至约100MHz 的脉冲频率和约0.1%至约95%的负载比的结构。
99.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包含 原子氢的氢催化剂,其能够提供m·27.2±0.5eV的净焓,其中m为整数, 或者m/2·27.2±0.5eV的净焓,其中m为大于1的整数,并且能够形成 结合能大约为 的氢原子,其中p为整数,其中,通过破坏催化剂的 分子键、并且使所破坏分子的原子中的t个电子分别电离至连续能级, 使得t个电子的结合能和电离能之和为约m·27.2±0.5eV,其中m为整 数,或者m/2·27.2±0.5eV,其中m为大于1的整数,从而提供所述的 净焓。
100.根据权利要求99的电池,其中,氢催化剂还包含C2、N2、O2、 CO2、NO2和NO3之中的至少一种。
101.根据权利要求99的电池,还包含与氢催化剂结合的分子。
102.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 催化剂源包含从C2、N2、O2、CO2、NO2和NO3中选择的至少一种分子,与从 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、 He+、Na+、Rb+、Fe3+、Mo2+、Mo4+、In3+、He+、Ar+、Xe+、Ar2+、Ne+和H+中选 择的至少一种原子或离子以及Ne+和H+相结合。
103.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 该电池构造并配置为,当其工作时,发生原子氢的催化歧化反应,其中, 因为氢原子的亚稳态激励、谐振激励和电离能都为m·27.2eV,所以低能 氢(hydrino)原子作为了催化剂。
104.根据权利要求103的电池,其中,第一hydrino原子受第二 hydrino原子的影响而反应至一个较低的能态,其中涉及到具有27.21eV 的势能的m个退化多极的hydrino原子之间的谐振耦合。
105.根据权利要求104的电池,其中,从第一hydrino原子至第二 hydrino原子的m·27.2eV的能量转移使得第一hydrino原子的中心力场 增大m,而其电子降低m个能级,从半径 降低至半径
106.根据权利要求104的电池,其中,该电池构造并配置为,第二 相互作用的氢原子或者激励至亚稳态,或者激励至谐振态,或者通过谐 振能量转移而电离。
107.根据权利要求104的电池,其中,在多个阶段中发生谐振转移。
108.根据权利要求104的电池,其中,能够发生由多极耦合所导致 的非辐射转移,其中,第一hydrino原子的中心力场增大m,然后第一 hydrino原子的电子降低m个能级,从半径为 降低至半径为 伴 随进一步的谐振能量转移。
109.根据权利要求104的电池,其中,能够通过与涉及激发至虚能 级的光子吸收类似的机制,发生由多极耦合导致的能量转移。
110.根据权利要求104的电池,其中,在第一hydrino原子的电子 跃迁过程中,通过与涉及激发至虚能级的第一激励和激发至谐振或连续 能级的第二激发的双光子吸收类似的机制,发生由多极耦合所导致的能 量转移。
111.根据权利要求104的电池,其中,hydrino催化剂对于由 m·27.2eV的多极谐振转移所引起的从 至 的跃迁和伴随 中激发的 谐振状态的[(p′)2-(p′-m′)2]×13.6eV-m×27.2eV的转移 的催化反应可以表示如下:


式中:p,p′,m,m′为整数。
112.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 通过与具有初始低能态量子数m’和初始半径 且最终半径为αH的氢原 子进行反应,这个反应提供m·27.2±0.5eV的净焓,其中m为整数,或 者m/2·27.2±0.5eV的净焓,其中m为大于1的整数,从而具有初始低 能态量子数p和半径 的低能氢原子可以迁移至具有低能态量子数 (p+m)和半径 的状态。
113.根据权利要求112的电池,其中,hydrino原子 和hydrino 原子 通过谐振能量转移而电离产生跃迁反应表示为下面的公式:



并且,总反应为


114.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含能量转化器,其构造并配置为对离子和电子进行分离,从而在至少两 个分开的电极间产生电压。
115.根据权利要求114的电池,其中,能量转化器包含磁场源。
116.根据权利要求115的电池,其中,在工作中,能量转化器能够 选择性地对电子进行约束。
117.根据权利要求115的电池,其中,磁场源包含最小B场源或者 磁瓶中的至少一种。
118.根据权利要求114的电池,其中,电极构造并配置为,当电池 工作时,收集电子的电极与受约束的等离子体接触,而收集正离子的反 电极位于受约束等离子的区域之外。
119.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含等离子体约束结构,其构造并配置为,当电池工作时,该约束结构将 大部分氢催化作用所产生的等离子体约束在电池中的预定区域。
120.根据权利要求119的电池,还包含用于将分离的离子转化为电 压的能量转化器。
121.根据权利要求120的电池,其中,能量转化器包含两个分开的 电极,各位于在电池工作时会产生分离的电荷的区域。
122.根据权利要求120的电池,其中,转化器包含磁瓶。
123.根据权利要求120的电池,其中,转化器包含螺线管磁场源。
124.根据权利要求120的电池,其中,转化器包含至少一个电极, 其在电池工作时磁化,并且包含至少一个反电极。
125.根据权利要求124的电池,其中,所述电极提供一个与该电极 平行的均匀磁场。
126.根据权利要求124的电池,其中,所述电极包含螺线管磁或 者永久磁铁,以提供均匀磁场。
127.根据权利要求124的电池,其中,所述的磁化电极构造并配置 为,在工作时,在收集正离子的磁化电极处,在场力线上磁力地束缚电 子,未磁化的反电极收集电子,从而在电极之间产生电压。
128.根据权利要求127的电池,其中,磁场是可调的,以在磁化电 极处使得正离子的收集最大化。
129.根据权利要求119的电池,还包含限定装置,以选择性地把等 离子体保持在预定区域中。
130.根据权利要求129的电池,还包含等离子体约束结构。
131.根据权利要求130的电池,其中,约束结构包含最小B场。
132.根据权利要求130的电池,其中,约束结构包含磁瓶。
133.根据权利要求129的电池,还包含空间选择性的等离子体发生 和保持装置。
134.根据权利要求133的电池,其中,所述空间选择性的等离子体 发生和保持装置包含从提供电场的电极、微波天线、微波波导和微波腔 中选择的至少一种。
135.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含至少一个在工作中磁化以接收正离子的电极,用以接收电子的至少一 个分开的非磁化反电极,以及电极之间的电负载。
136.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 与氢原子源相比,催化剂源是过量的,从而有利于形成非热等离子体。
137.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含谐振腔,所述谐振腔包括从Evenson、Beenakker、McCArrol和圆柱形 谐振腔中选择的至少一种。
138.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 催化剂包含氖激态准分子Ne2 *,其吸收27.21eV并电离为2Ne+,从而催 化原子氢从(p)能级至(p+1)能级的跃迁:

2Ne+→Ne2*+27.21eV
并且,总反应为

139.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 催化剂包含氦激态准分子He2 *,其吸收27.21eV并电离为2He+,从而催 化原子氢从(p)能级至(p+1)能级的跃迁:

2He+→He2*+27.21eV
并且,总反应为

140.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 催化剂包含两个氢原子,其吸收27.21eV并电离为2H+,从而催化原子氢 从(p)能级至(p+1)能级的跃迁:


并且,总反应为

141.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 催化剂为原子氢。
142.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含弱电场源。
143.根据权利要求142的电池,其中,弱电场源构造并配置为产生 范围为大约0.1至100V/cm的电场。
144.根据权利要求142的电池,其中,弱电场源构造并配置为提高 第二催化剂的催化速率,从而在电池工作时,催化剂的反应焓大约为 m·27.2±0.5eV,其中m为整数,或者为m/2·27.2±0.5eV,其中m为 大于1的整数,以形成氢的催化作用。
145.根据权利要求142的电池,其中,弱电场源构造并配置为在工 作中将等离子体约束在电池的预定区域中。
146.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 该电池进一步构造并配置为产生包含以下成分的化合物:
(a)至少一种中性的、正的或者负的具有增强的结合能的氢物质, 其结合能具有如下特征:
(i)大于相应的普通氢物质的结合能;或者
(ii)大于任何氢物质的结合能,对此,由于相应的普通氢物质的 结合能小于环境条件下的热能,或者为负,从而相应的普通氢物质是不 稳定的,或者观察不到;并且
(b)至少一种其它元素。
147.根据权利要求146的电池,其中,从Hn,Hn -和Hn +中选择所述 的增强结合能氢物质,其中n为正整数,并且当H具有正电荷时,n大于 1。
148.根据权利要求146的电池,其中,从包含下列物质的组中选择 所述的增强结合能氢物质:(a)氢阴离子,对于p=2至23,其结合能大 于普通氢阴离子的结合能(大约为0.8eV),其结合能表示为下面的公式:

式中p为大于1的整数,s=1/2,π为圆周率, 为普朗克常数,μ0 为真空磁导率,me是电子的质量,μe是还原电子质量,α0为波尔半径,e 为元电荷;(b)结合能大于约13.6eV的氢原子;(c)第一结合能大于约 15.5eV的氢分子;(d)结合能大于约16.4eV的分子氢离子。
149.根据权利要求146的电池,其中,所述的增强结合能氢物质是 具有约为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或者0.65eV的结合能的氢阴离子。
150.根据权利要求146的电池,其中,所述的增强结合能氢物质是 结合能为下式所示的氢阴离子:

式中P为大于1的整数,s=1/2,π为圆周率, 为普朗克常数,μ0 为真空磁导率,me是电子的质量,μe是还原电子质量,α0为波尔半径,e 为元电荷。
151.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 电池进一步构造并配置为提供从以下物质构成的组中选择的增强结合能 氢物质:
(a)氢原子,其结合能约为 p为整数,
(b)增强结合能氢阴离子(H-),其结合能约为

式中s=1/2,π为圆周率, 为普朗克常数,μ0为真空磁导率,me是 电子的质量,μe是还原电子质量,α0为波尔半径,e为元电荷;
(c)增强结合能氢物质H4 +(1/p);
(d)增强结合能氢物质三氢分子离子H3 +(1/p),具有结合能约 其中p为整数;
(e)增强结合能氢物质氢分子,其结合能约为 以及
(f)增强结合能氢物质氢分子离子,其结合能约为
152.根据权利要求1的电池,其中,该电池进一步构造并配置为, 在工作中,催化反应提供能量以形成和保持由微波能量源激发的等离子 体。
153.根据权利要求1的电池,其中,该电池进一步构造并配置为, 在工作中,催化反应提供能量以至少部分地形成和保持等离子体。
154.根据权利要求1的电池,还包含一种装置,用于将至少一部分 由氢催化作用而来的能量转化为微波能量,以保持微波驱动的等离子体。
155.根据权利要求154的电池,其中,所述用于将至少一部分由氢 催化作用而来的能量转化为微波能量的装置包含电池工作过程中磁场中 的相聚或者非聚电子或者离子。
156.根据权利要求1的电池,其中,该电池包含具有能够容纳真空 或大于大气的压力的腔的容器,用于形成等离子体的微波能量源,和用 于提供催化剂的催化剂源,所提供的催化剂具有净焓m·27.2±0.5eV, 其中m为整数,或者m/2·27.2±0.5eV,其中m为大于1的整数。
157.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含氢气供应管和氢供应通道,用于向所述容器提供氢气。
158.根据权利要求157的电池,还包含氢气流控制器,用于控 制流向所述腔的氢气流。
159.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含电解电池的阳极和可透过氢气的中空阴极,用作与所述腔连接的氢源, 其通过氢供应通道将氢气供应给所述腔。
160.根据权利要求159的电池,其中,该电池构造并配置为,在工 作中,的电解产生氢气,氢气透过所述的中空阴极。
161.根据权利要求160的电池,其中,可透过氢气的中空阴极包含 过渡金属、镍、铁、、贵金属、钯、铂、钽、钯的钽和镀钯的铌中 的至少一种。
162.根据权利要求161的电池,其中,电解液为性的。
163.根据权利要求161的电池,其中,阳极包含镍。
164.根据权利要求161的电池,其中,电解液包含含水的K2CO3。
165.根据权利要求161的电池,其中,阳极包含铂。
166.根据权利要求161的电池,其中,阳极的尺寸是稳定的。
167.根据权利要求161的电池,还包含电解电流控制器,用于控制 进入电池的氢气流。
168.根据权利要求161的电池,还包含电解功率控制器,用于控制 进入电池的氢气流。
169.根据权利要求161的电池,还包含等离子气体、等离子气体供 应源和等离子气体通路。
170.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 通过等离子气体通路将等离子气体从等离子气体供应源送入所述的容 器。
171.根据权利要求170的电池,还包含等离子气流控制器和控制阀
172.根据权利要求171的电池,其中,等离子气流控制器和控制阀 控制进入容器的等离子气流。
173.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含氢气-等离子气体混合器和混合物流量调节器。
174.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含氢气-等离子气体混合物、氢气-等离子气体混合器和混合物流量调节 器,其控制混合物的成分和混合物进入容器的流量。
175.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含氢气-等离子气体混合物进入容器的通路。
176.根据权利要求170的电池,其中,等离子气体包含氦和氩中的 至少一种。
177.根据权利要求176的电池,其中,氦或氩包含催化剂源,其提 供包含He+或Ar+中至少一种的催化剂。
178.根据权利要求170的电池,其中,等离子气体包含催化剂源, 在工作中,当氢气-等离子气体混合物进入等离子区时,其成为容器中的 催化剂和原子氢。
179.根据权利要求1的电池,其中,微波能量源包含微波发生器、 可调微波腔、波导和RF透明窗。
180.根据权利要求1的电池,其中,微波能量源包含微波发生器、 可调微波腔、波导和天线。
181.根据权利要求1的电池,其中,微波能量源构造并配置为,由 可调微波腔对微波进行调节、由波导承载、并且通过RF透明窗传输至所 述的容器。
182.根据权利要求1的电池,其中,微波能量源构造并配置为,由 可调微波腔对微波进行调节、由波导承载、并且通过天线传输至所述的 容器。
183.根据权利要求182的电池,其中,波导位于电池的内部。
184.根据权利要求182的电池,其中,波导位于电池的外部。
185.根据权利要求183的电池,其中,天线位于电池的内部。
186.根据权利要求183的电池,其中,天线位于电池的外部。
187.根据权利要求183的电池,其中,微波能量源包含从下面的组 中选择的至少一个,该组包含:行波管、速调管、磁电管、回旋谐振微 波激射器、微波回旋管和自由电子激光器
188.根据权利要求182的电池,其中,所述的窗包含或者石 英窗。
189.根据权利要求1的电池,其中,所述的容器包含微波谐振腔。
190.根据权利要求1的电池,其中,所述的容器包含一个腔,所述 的腔为Evenson微波腔,并且微波能量源在Evenson腔中激励等离子体。
191.根据权利要求1的电池,还包含磁铁。
192.根据权利要求191的电池,其中,所述的磁铁包含螺线管磁铁, 用于提供轴向磁场。
193.根据权利要求192的电池,其中,所述的磁铁构造并配置为, 在工作中,由磁化离子的动能产生微波。
194.根据权利要求191的电池,其中,所述的磁铁构造并配置为, 对氢催化反应中形成的离子进行磁化,并且产生微波以保持微波放电等 离子体。
195.根据权利要求1的电池,其中,微波能量源构造并配置为,能 够对微波频率进行选择,以有效地由分子氢形成原子氢。
196.根据权利要求1的电池,其中,微波能量源构造并配置为,能 够对微波频率进行选择,以由催化剂源有效地形成用作催化剂的离子。
197.根据权利要求196的电池,其中,催化剂源包含氦或者氩中的 至少一种,其在电池的工作过程中形成用作催化剂的He+或者Ar+中的至 少一种。
198.根据权利要求1的电池,其中,微波能量源构造并配置为,提 供范围为大约1MHz至大约100GHz的微波频率。
199.根据权利要求1的电池,其中,微波能量源构造并配置为,提 供范围为大约50MHz至大约10GHz的微波频率。
200.根据权利要求1的电池,其中,微波能量源构造并配置为,提 供范围为75MHz±约50MHz的微波频率。
201.根据权利要求1的电池,其中,微波能量源构造并配置为,提 供范围为2.4GHz±约1GHz的微波频率。
202.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含磁场源,其在工作中提供等离子体的磁约束
203.根据权利要求202的电池,其中,磁场源构造并配置为提供磁 约束,以提高要转化为电能的电子能量。
204.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含与该电池连接的真空汞和真空管路。
205.根据权利要求204的电池,其中,真空汞构造并配置为,通过 真空管路对容器进行抽空。
206.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含气流装置,其构造并配置为,从催化剂源和氢源连续地供应氢和催化 剂。
207.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含催化剂储存器和催化剂供应通路,以将催化剂从储存器供应至容器。
208.根据权利要求207的电池,还包含催化剂储存器加热器和电源, 以加热催化剂储存器中的催化剂,从而提供气态的催化剂。
209.根据权利要求208的电池,还包含温度控制装置,其中,能够 通过对催化剂储存器的温度进行控制而控制催化剂的气压。
210.根据权利要求209的电池,其中,催化剂包含从下面的组中选 择的至少一种: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+、Ne+和In3+。
211.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含位于容器内部的化学稳定开口容器,其容纳催化剂源。
212.根据权利要求211的电池,其中,化学稳定开口容器包括陶瓷 船形容器。
213.根据权利要求212的电池,还包含用于获得或者保持电池高温 的加热器,以将船形容器中的催化剂源升华、煮沸或者挥发为气态。
214.根据权利要求212的电池,还包含船形容器加热器,以及电源, 用于加热船形容器中的催化剂源,以向所述容器供应气态催化剂。
215.根据权利要求214的电池,还包含温度控制装置,其中,可以 通过对船形容器的温度进行控制而控制催化剂的气压。
216.根据权利要求215的电池,其中,催化剂包含从下面的组中选 择的至少一种: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+、Ne+和In3+。
217.根据权利要求211的电池,还包含低能氢物质和低能氢化合物 收集器。
218.根据权利要求217的电池,还包含与所述收集器连接的真空汞, 用于形成从容器至收集器的压力梯度,从而形成气流以传输低能氢物质 和低能氢化合物。
219.根据权利要求218的电池,还包含从容器至收集器的通路和从 收集器至的真空管路,并且还包含连接至收集器和从收集器出来的阀。
220.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 该电池包含从下面的组中选择的至少一种材料:不锈、钼、钨、玻璃、 石英和陶瓷。
221.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含从下面的组中选择的至少一种:吸气器、喷雾器或者雾化器,用于形 成催化剂源的气雾。
222.根据权利要求221的电池,其中,吸气器、喷雾器或者雾化器 构造并配置为,在工作中,直接将催化剂源注入至等离子体中。
223.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 该电池构造并配置为,在工作中,由催化剂源激励催化剂或者催化剂源, 并且通过气流提供至所述的容器。
224.根据权利要求223的电池,其中,所述的气流包含氢气或者等 离子气体,其可以是附加的催化剂源。
225.根据权利要求224的电池,其中,附加的催化剂源包含氦气或 者氩气。
226.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 催化剂源溶解或悬浮在液态介质中。
227.根据权利要求226的电池,其中,该电池进一步构造并配置为, 在电池的工作过程中,催化剂源溶解或悬浮在液态介质中,并且进行雾 化。
228.根据权利要求227的电池,其中,液态介质容纳在催化剂储存 器中。
229.根据权利要求227的电池,还包含运载气体,用于在电池的工 作过程中将催化剂传送至容器。
230.根据权利要求229的电池,其中,运载气体包含氢气、氦气或 者氩气中的至少一种。
231.根据权利要求229的电池,其中,运载气体包含同时用作催化 剂源的氦气或者氩气中的至少一种,并且,在电池的工作过程中,由等 离子体进行电离,从而形成至少一种催化剂He+或者Ar+。
232.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 该电池构造并配置为,形成温度范围为大约5000至5,000,000℃的非热 等离子体。
233.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含催化剂储存器和加热器,其构造并配置为,提供高于催化剂储存器温 度的电池温度,从而用作可控的催化剂源。
234.根据权利要求233的电池,其中,加热器构造并配置为,提供 高于催化剂船形容器温度的电池温度,从而用作可控的催化剂源。
235.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中 电池包含不锈钢合金,在工作中,可以将其保持在大约0至1200℃的温 度范围内。
236.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 该电池包含钼,在工作中,可以将其保持在大约为0至1800℃的温度范 围内。
237.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 该电池包含钨,在工作中,可以将其保持在大约为0至3000℃的温度范 围内。
238.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 该电池包含玻璃、石英、或者陶瓷,在工作中,可以将其保持在大约为0 至1800℃的温度范围内。
239.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 该电池构造并配置为,提供范围为大约1mtorr至100atm的分子和原子 氢分压。
240.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 该电池构造并配置为,提供范围为大约100mtorr至20torr的分子和原 子氢分压。
241.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 该电池构造并配置为,提供范围为大约1mtorr至100atm的催化剂分压。
242.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 该电池构造并配置为,提供范围为大约100mtorr至20torr的催化剂分 压。
243.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含混合物流量调节器,其构造并配置为,提供范围为大约0至1标准升 每分钟每cm3电池容积的等离子气体流速。
244.根据权利要求243的电池,其中,混合物流量调节器构造并配 置为,提供范围为大约0.001至100sccm每cm3电池容积的等离子气体流 速。
245.根据权利要求243的电池,其中,混合物流量调节器构造并配 置为,提供范围为大约0至1标准升每分钟每cm3电池容积的氢气流速。
246.根据权利要求243的电池,其中,混合物流量调节器构造并配 置为,提供范围为大约0.001至100sccm每cm3电池容积的氢气流速。
247.根据权利要求243的电池,其中,氢气-等离子气体混合物包 含氦气或者氩气中的至少一种,并且与氢气的体积相比,其体积含量为 大约99到1%。
248.根据权利要求243的电池,其中,氢气-等离子气体混合物包 含氦气或者氩气中的至少一种,并且与氢气的体积相比,其体积含量为 大约99到95%。
249.根据权利要求243的电池,其中,混合物流量调节器构造并配 置为,提供范围为大约0至约1标准升每分钟每cm3电池容积的流速的氢 气-等离子气体混合物。
250.根据权利要求243的电池,其中,混合物流量调节器构造并配 置为,提供范围为大约0.001至约100sccm每cm3电池容积的流速的氢气 -等离子气体混合物。
251.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 该电池构造并配置为,提供范围为大约0.01W至约为100W每cm3电池容 积的等离子功率的功率密度
252.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含用于将等离子体转换为电能的能量转化器。
253.根据权利要求252的电池,其中,能量转化器包括热机
254.根据权利要求252的电池,其中,该直接等离子-电能转化器 包括从下面的组中选择的至少一种:磁镜磁流体动力能量转化器、等离 子体动力转化器、微波回旋管、光子聚束微波能量转化器、光电和电荷 漂移能量转化器。
255.根据权利要求252的电池,其中,该热机能量转化器包括从下 面的组中选择的至少一种类型:蒸汽、气轮机系统、Sterling发动机、 热离子和热电子。
256.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含选择阀,用于去除低能氢产物。
257.根据权利要求256的电池,其中,选择性去除的低能氢产物包 括二氢分子。
258.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含冷壁,用于对增强结合能氢化合物进行深冷抽吸。
259.根据权利要求53的电池,其中,能量转化器包括容纳在一个 真空容器中的磁流体动力能量转化器。
260.根据权利要求53的电池,其中,该电池构造并配置为,在预 定区域中生成等离子体,并且等离子体的温度远远高于磁流体动力能量 转化器真空容器的温度。
261.根据权利要求53的电池,其中,该电池构造并配置为,电池 工作时,由于热力学第二定律,等离子体的高能离子和电子从电池的热 的预定等离子区流向较冷的磁流体动力能量转化器。
262.根据权利要求53的电池,其中,磁流体动力能量转化器构造 并配置为,通过接收离子流的磁流体动力能量转化器,将热力生成的离 子流转换为电能。
263.根据权利要求53的电池,其中,磁流体动力能量转化器真空 容器还包含泵,用于在形成等离子体时,保持比电池中的压力低的压力。
264.根据权利要求53的电池,其中,该电池构造并配置为,高能 离子热力地流入磁流体动力能量转化器,而高能离子在其能量转化为电 能之后形成的中性粒子在相反的方向上流动。
265.根据权利要求53的电池,其中,该电池构造并配置为,质子 和电子具有较大的平均自由行程,高能质子和电子从电池流入磁流体动 力能量转化器,而氢在大致相反的方向上进行对流流动。
266.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 所述的电池包括微波电池。
267.根据权利要求266的电池,还包含至少一个微波天线,其构造 并配置为,在工作过程中,将等离子体约束在电池的预定区域内。
268.根据权利要求266的电池,还包含至少一个微波腔,其构造并 配置为,在工作过程中,将等离子体约束在电池的预定区域内。
269.根据权利要求268的电池,其中,微波腔包括Evenson腔。
270.根据权利要求39的电池,其中,在工作过程中,通过至少两 个电极将氢催化产生的等离子体约束在预定区域中。
271.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含容器、阴极、阳极、电解液、高压电解电源和催化剂源,催化剂源能 够提供m·27.2±0.5eV的净焓,其中m为整数,或者m/2·27.2±0.5eV 的净焓,其中m为大于1的整数。
272.根据权利要求271的电池,其中,电源构造并配置为,提供范 围为大约10至50kV的电压和范围为大约1至100A/cm2的电流密度。
273.根据权利要求271的电池,其中,阳极包含钨。
274.根据权利要求271的电池,其中,阳极包含铂。
275.根据权利要求271的电池,其中,电池工作时,催化剂源提供 以下至少一种: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+、Ne+和In3+。
276.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 电池工作时,催化剂源提供以下至少一种: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、Dv、Pb、Pt、He+、Na+、Rb+、Fe3+、Mo2+、Mo4+、In3+、 Ne+和K+/K+。
277.根据权利要求271的电池,其中,催化剂源提供K+,其在电池 工作时还原成包含钾原子的催化剂。
278.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含轴向磁场,其构造并配置为在电池工作时使等离子体中的高能质子回 旋加速运动;使质子回旋聚束而发出射频辐射的装置;以及射频能量接 收器。
279.根据权利要求278的电池,其中,电池包含谐振腔和天线,该 天线用于在电池工作时,以质子的回旋谐振频率对谐振腔进行激励;和 第二天线,用于在电池工作时,以质子的自旋谐振频率进行激励,以产 生自旋聚束,其中,自旋聚束导致回旋聚束。
280.根据权利要求278的电池,其中,该电池构造并配置为,在工 作过程中,通过以质子的自旋谐振频率施加谐振RF,从而通过自旋聚束 而形成回旋聚束。
281.根据权利要求278的电池,其中,天线构造并配置为,在电池 的工作过程中,质子发出的电磁辐射对谐振腔的模式进行激励,并且由 谐振接收天线进行接收。
282.根据权利要求278的电池,还包含整流器,用于使用整流器将 无线电波整流为直流电。
283.根据权利要求278的电池,还包含换流器和功率调节器,用于 将直流电反转和转化为预定的电压和频率。
284.根据权利要求16的电池,还包含至少一个电极和至少一个阳 极。
285.根据权利要求284的电池,其中,由介电隔板对阴极或者阳极 中的至少一个进行屏蔽。
286.根据权利要求285的电池,其中,介电隔板包含从下面的组中 所选择的至少一种:玻璃、石英、氧化铝和陶瓷。
287.根据权利要求16的电池,其中,该电池构造并配置为,能够 将RF能量电容性地耦合至该电池。
288.根据权利要求284的电池,其中,电极在电池的外面。
289.根据权利要求284的电池,其中,由介电隔板对阴极和电极中 的至少一个进行屏蔽,介电隔板将电极和阳极与电池壁分隔开来。
290.根据权利要求284的电池,其中,该电池构造并配置为,提供 高的驱动电压和高的频率。
291.根据权利要求290的电池,其中,该电池构造并配置为,提供 AC电源。
292.根据权利要求16的电池,其中,RF能量源包含具有高压电源 并构造和配置为提供RF的驱动电路,以及阻抗匹配电路。
293.根据权利要求16的电池,其中,RF能量源构造并配置为,提 供范围为大约5至约10kHz的频率。
294.根据权利要求292的电池,其中,高压电源构造并配置为,提 供范围为大约100V至约1MV的电压。
295.根据权利要求292的电池,其中,高压电源构造并配置为,提 供范围为大约1kV至约100kV的电压。
296.根据权利要求292的电池,其中,高压电源构造并配置为,提 供范围为大约5至约10kV的电压。
297.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 催化剂源包含一个或多个分子,其中,破坏分子键和分解后的分子中的 原子的t个电子电离为连续能级的能量为:t个电子的电离能之和大约为 m·27.2±0.5eV,其中m为整数,或者m/2·27.2±0.5eV,其中m为大 于1的整数。
298.根据权利要求297的电池,其中,所述的分子包括以下至少一 种:C2、N2、O2、CO2、NO2和NO3。
299.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 催化剂源包括如下方式提供的催化剂系统:诸如原子、离子、分子和离 子或分子化合物等参与物质中的t个电子电离至连续能级,从而t个电 子的电离能之和大约为m·27.2±0.5eV,其中m为整数,或者m/2·27.2 ±0.5eV,其中m为大于1的整数,并且t为整数。
300.根据权利要求299的电池,其中,所述的催化系统包含以下至 少一种: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+、Ne+和In3+。
301.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 通过t个电子在参与反应的离子之间的转移而提供所述的催化剂,t个电 子从一个离子转移到另外一个离子提供了净反应焓,从而贡献电子的离 子的电离能减去接受电子的离子的电离能大约等于m·27.2±0.5eV,其 中m为整数,或者m/2·27.2±0.5eV,其中m为大于1的整数,并且t 为整数。
302.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 催化剂源包含分子以及原子氢催化剂,其能够提供m·27.2±0.5eV的净 反应焓,其中m为整数,或者m/2·27.2±0.5eV的净反应焓,其中m为 大于1的整数,并且能够形成结合能为 的氢原子,其中p为整数, 其中,所述的净焓是通过破坏催化剂源的分子键,并使分解后的分子中 的原子的t个电子电离至连续能级而提供的,t个电子的结合能和电离能 的总和约为m/2·27.2±0.5eV,其中m为大于1的整数,t为整数。
303.根据权利要求302的电池,其中,所述的分子包括以下至少一 种:C2、N2、O2、CO2、NO2和NO3。
304.根据权利要求302的电池,其中,催化剂源包含与离子或者原 子催化剂结合的分子。
305.根据权利要求302的电池,其中,所述的分子包含以下至少一 种:C2、N2、O2、CO2、NO2和NO3,其与以下至少一种原子或者离子结合: 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、 He+、Na+、Rb+、Fe3+、Mo2+、Mo4+、In3+、He+、Ar+、Xe+、Ar2+、Ne+和H+,以 及Ne+与H+。
306.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 该电池构造并配置为,产生远紫外光。
307.根据权利要求306的电池,还包含光传播结构,用于传播远紫 外光。
308.根据权利要求307的电池,其中,光传播结构包含石英。
309.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 该电池构造并配置为,产生紫外光。
310.根据权利要求309的电池,还包含光传播结构,用于传播紫外 光。
311.根据权利要求310的电池,其中,光传播结构包含石英。
312.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 该电池构造并配置为,产生可见光。
313.根据权利要求312的电池,还包含光传播结构,用于传播可见 光。
314.根据权利要求313的电池,其中,光传播结构包含玻璃。
315.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 该电池构造并配置为,产生远红外光。
316.根据权利要求315的电池,还包含光传播结构,用于传播红外 光。
317.根据权利要求316的电池,其中,光传播结构包含玻璃。
318.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 该电池构造并配置为,产生微波。
319.根据权利要求318的电池,还包含光传播结构,用于传播微波。
320.根据权利要求319的电池,其中,光传播结构包含玻璃、石英 和陶瓷。
321.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 该电池构造并配置为,产生无线电波。
322.根据权利要求321的电池,还包含光传播结构,用于传播无线 电波。
323.根据权利要求322的电池,其中,光传播结构包含玻璃、石英 和陶瓷。
324.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含光传播结构,用于在电池工作时传播特定波长的光。
325.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 该电池构造并配置为,产生短波长光,并且包含光传播结构,用于传播 适用于光刻的短波长光。
326.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含光传播结构,其包含电池壁的至少一部分,并且传播预定波长或者波 长范围的光。
327.根据权利要求326的电池,其中,电池壁是隔热的,从而能够 在电池中保持高温。
328.根据权利要求326的电池,其中,电池壁包括具有真空空间的 双层壁。
329.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含光传播结构,其涂布有磷,以将一个或多个短波长转化为较长波长的 光。
330.根据权利要求329的电池,其中,磷将紫外或者远紫外光中的 至少一种转化为可见光。
331.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,还包 含氢分离器。
332.根据权利要求331的电池,其中,氢分离器包含灯丝
333.根据权利要求332的电池,其中,灯丝包含钨丝。
334.根据权利要求331的电池,其中,氢分离器还包含加热器,用 于对催化剂源进行加热,以产生气态催化剂。
335.根据权利要求334的电池,其中,催化剂源包含以下至少一种: 钾、铷、铯和锶金属。
336.根据权利要求1、16、39、53和54中任何一项的电池,其中, 氢源包含氢化物,其随时间而分解,从而保持预定的氢分压。
337.根据权利要求336的电池,还包含控制电池温度的装置,用于 保持氢化物的预定分解速率,从而提供预定的氢分压。
338.根据权利要求337的电池,其中,控制温度的装置包含加热器 和加热器功率控制器。
339.根据权利要求338的电池,其中,加热器和控制器包含灯丝和 灯丝功率控制器。
340.根据权利要求54的电池,其基于磁空间电荷分离。
341.根据权利要求54的电池,其包含至少一个hydrino氢化物反 应器,或者诸如微波等离子电池的其它电源,至少一个使用用于提供均 匀平行磁场的磁场源进行磁化的电极,至少一个磁化电极,以及至少一 个反电极。
342.根据权利要求341的电池,其中,磁场源包含螺线管磁铁和永 久磁铁中的至少一种。
343.根据权利要求54的电池,还包含将等离子体限定在预定区域 的装置。
344.根据权利要求343的电池,其中,将等离子体限定在预定区域 的装置包含磁约束结构或者空间选择性发生装置中的至少一种。
345.根据权利要求344的电池,其中,该电池为微波电池,并且空 间选择生成装置包含一个或多个空间选择天线、波导或者谐振腔。
346.根据权利要求54的电池,其中,电子磁性地束缚在磁场的场 力线中,而正离子漂移。
347.根据权利要求346的电池,其中,相对于未磁化的反电极,磁 化电极处的浮动电位升高,从而在电极之间产生电压。
348.根据权利要求54的电池,还包含电极,并且通过连接的电极 将电源供应给负载。
349.根据权利要求54的电池,还包含多个磁化电极。
350.根据权利要求349的电池,其中,平行于各个电极的均匀磁场 源包含Helmholtz线圈。
351.根据权利要求350的电池,其中,对磁场强度进行调节,以产 生与旋转的电子半径相对的最佳阳离子。
352.根据权利要求54的电池,其中,等离子体约束在至少一个磁 化电极的区域中,并且反电极位于高能等离子体之外的区域中。
353.根据权利要求54的电池,其中,高能等离子体约束在一个未 磁化电极的区域中,并且相对的磁化电极位于等离子体区域之外。
354.根据权利要求349的电池,其中,对两个电极均进行磁化,并 且一个电极处的场强大于另外一个电极处的场强。
355.根据权利要求349的电池,其中,还包含一个加热器,其对磁 化电极进行加热,以使得比离子更活跃的电子汽化
356.根据权利要求355的电池,其中,电子被磁场的场力线束缚, 或者与离子进行重新组合,与非磁化电极相比,在磁化电极处获得较高 的正电压。
357.根据权利要求54的电池,其中,从高能正离子和电子中获得 能量。
358.根据权利要求349的电池,其中,磁化电极包含磁化针,其中, 场力线与该针平行。
359.根据权利要求358的电池,其中,任何与所述的针相交的磁通 在一个电绝缘体上终止。
360.根据权利要求359的电池,包含用于增强所转化能量的针阵列。
361.根据权利要求360的电池,其中,通过电负载,将至少一个相 对的非磁化电极电连接到一个或多个磁化针。
362.一种电池,包含:
反应容器;
氢源;以及
微波能量源,其构造并配置为,向氢提供足够的微波能量,以在两 个氢原子作为催化剂,从第三个氢原子中吸收27.2eV的能量而电离,从 而使得第三个氢原子处于低能状态的条件下,将氢分解为单独的氢原子。
363.一种电池,包含:
反应容器;
氢源;以及
微波能量源,其构造并配置为,向氢提供足够的微波能量,以分解 氢气,形成等离子体。
364.根据权利要求362或363的电池,还包含能量转化器,用于将 等离子体的能量转化为电能。
365.根据权利要求364的电池,其中,所述的转化器包含磁流体动 力能量转化器。
366.根据权利要求364的电池,其中,所述的转化器包含等离子动 力能量转化器。
367.一种对电池进行操作以产生等离子体的方法,包括如下步骤:
提供氢原子源和催化剂源,用于对氢原子进入低能状态的反应进行 催化;以及
向氢原子源和催化剂源施加微波,以激发氢原子和催化剂之间的反 应,从而产生低能氢,并且产生等离子体。
368.根据权利要求367的方法,其中,所述的电池提供非热等离子 体。
369.根据权利要求367的方法,其中,提供足够的微波能量,以电 离催化剂源,从而提供催化剂。
370.根据权利要求369的方法,其中,通过使用天线、波导或者谐 振腔而提供微波能量源。
371.根据权利要求367的方法,其中,通过使用氦气,以在由微波 能量进行电离时产生He+催化剂,从而提供催化剂源。
372.根据权利要求367的方法,其中,通过使用氩气,以在由微波 能量进行电离时产生Ar+催化剂,从而提供催化剂源。
373.根据权利要求367的方法,其中,提供催化剂源,使得通过微 波能量对催化剂源进行电离而产生的催化剂比处于热平衡时的温度更 高。
374.根据权利要求367的方法,还包含提供催化剂源的步骤,使得 与氢的激励或者电离状态占优势的热等离子体相比,催化剂源的激励或 者电离状态比氢的激励或者电离状态占优势。
375.根据权利要求367的方法,还包含使用微波能量源的步骤,以 在电子平均自由行程中,使用散逸高能电子的形式将微波能量提供给电 池。
376.根据权利要求375的方法,还包含使用微波能量源的步骤,以 在0.5到5Torr的压力下对电池进行操作时,在大约0.1cm到1cm的电 子平均自由行程中,使用散逸高能电子的形式将微波能量提供给电池。
377.根据权利要求376的方法,还包含使得电池的尺寸大于电子平 均自由行程的步骤。
378.根据权利要求376的方法,还包含提供微波谐振腔和提供足够 的微波能量的步骤,以对催化剂源进行电离,以提供催化剂。
379.根据权利要求378的方法,其中,所提供的谐振腔为Evenson 谐振腔。
380.根据权利要求376的方法,还包含提供多个微波能量源的步骤。
381.根据权利要求376的方法,还包含提供多个并行操作的Evenson 谐振腔的步骤。
382.根据权利要求381的方法,还包含提供石英电池的步骤,该石 英电池具有在纵轴方向分开的多个Evenson谐振腔。
383.根据权利要求376的方法,其中,微波从氢原子源中产生自由 氢原子。
384.一种对电池进行操作以产生等离子体的方法,包括如下步骤:
提供氢原子源和催化剂源,用于对氢原子进入低能状态的反应进行 催化;
向氢原子源和催化剂施加无线电波(RF),以对氢原子和催化剂之间 的反应进行激励,从而产生低能氢,并且产生等离子体。
385.根据权利要求384的方法,其中,将RF能量电容地或者电感 地耦合到氢化物反应器的电池。
386.根据权利要求384的方法,还包含两个电极。
387.根据权利要求386的方法,还包含通过同轴中心导体连接到带 电电极的同轴电缆。
388.根据权利要求387的方法,还包含连接到缠绕在电池上的外部 源线圈的同轴中心导体。
389.根据权利要求388的方法,其中,与缠绕在电池上的外部源线 圈相连的同轴中心导体不接地而终止。
390.根据权利要求388的方法,其中,与缠绕在电池上的外部源线 圈相连的同轴中心导体接地。
391.根据权利要求384的方法,还包含两个电极,其中电极为平行 板。
392.根据权利要求391的方法,其中,对所述平行板电极中的一个 加电,而将另外一个接地。
393.根据权利要求384的方法,其中,所述的电池包含气体电子协 会(GEC)基准电池或者其改进。
394.根据权利要求384的方法,其中,所述的RF能量为13.56MHz。
395.根据权利要求388的方法,其中,缠绕着外部线圈的电池的至 少一个壁对于RF激励至少是部分透明的。
396.根据权利要求384的方法,其中,RF频率的范围是约100Hz 至约100GHz。
397.根据权利要求384的方法,其中,RF频率的范围是约1kHz至 约100MHz。
398.根据权利要求384的方法,其中,RF频率的范围是大约13.56MHz ±50MHz或者大约2.4GHz±1GHz。
399.根据权利要求384的方法,还包含至少一个线圈。
400.根据权利要求384的方法,其中,所述的电池包含Astron系 统。
401.根据权利要求384的方法,其中,所述的电池是电感耦合的环 形等离子电池,其包含变压器电路的初级。
402.根据权利要求401的方法,还包含由射频电源进行驱动的变压 器电路的初级。
403.根据权利要求402的方法,还包含变压器电路的初级,其中等 离子体是作为变压器电路的次级的闭合环路。
404.根据权利要求402的方法,其中,RF频率的范围是约100Hz 至约100GHz。
405.根据权利要求402的方法,其中,RF频率的范围是约1kHz至 约100MHz。
406.根据权利要求402的方法,其中,RF频率的范围是大约13.56MHz ±50MHz或者大约2.4GHz±1GHz。
407.一种对电池进行操作的方法,包括如下步骤:
提供氢原子源、用于对氢原子成为低能状态的反应进行催化的催化 剂源、中空阴极、阳极和连接到阴极和阳极的电源;以及
将电源施加给阴极和阳极,产生辉光放电,使得氢原子与催化剂进 行反应,以形成低能氢,并且产生等离子体。
408.根据权利要求407的方法,其中,中空阴极包含复合电极,其 具有占据了大部分电池容积的串联或者并联的多个电极。
409.根据权利要求407的方法,还包含多个并联的中空阴极,并且 产生预定的大电场,以产生充足的功率电平。
410.根据权利要求409的方法,还包含一个阳极和分别与一个公共 阳极电隔离的多个同心的中空阴极。
411.根据权利要求409的方法,还包含一个阳极和多个串联的平行 板电极。
412.根据权利要求409的方法,其中,所述的电极在1至100,000 伏特的电压下进行操作。
413.根据权利要求409的方法,其中,所述的电极在50到10,000 伏特的电压下进行操作。
414.根据权利要求409的方法,其中,所述的电极在50至5,000 伏特的电压下进行操作。
415.根据权利要求409的方法,其中,所述的电极在50至500伏 特的电压下进行操作。
416.根据权利要求409的方法,其中,所述的中空阴极包含至少一 种难熔材料。
417.根据权利要求416的方法,其中,所述的难熔材料包含钼或者 钨中的至少一种。
418.根据权利要求409的方法,包含用作催化剂源的氖。
419.根据权利要求409的方法,包含与氢一起用作催化剂源的氖, 其中,氖的原子百分比为大约90.99%到99%,而氢的原子百分比为大 约0.01%到10%。
420.根据权利要求409的方法,包含与氢一起用作催化剂源的氖, 其中,氖的原子百分比为大约99.9%到99%,而氢的原子百分比为大约 0.1%到1%。
421.一种对电池进行操作以产生电能的方法,包括如下步骤:
提供氢原子源,以及用于对氢原子成为低能状态的反应进行催化的 催化剂源;
使氢原子和催化剂进行反应以产生低能氢,并且产生等离子体;以 及
使用磁流体动力能量转化器将等离子体能量转化为电能。
422.一种对电池进行操作以产生电能的方法,包括如下步骤:
提供氢原子源,以及用于对氢原子成为低能状态的反应进行催化的 催化剂源;
使氢原子和催化剂进行反应以产生低能氢,并且产生等离子体;以 及
使用等离子动力能量转化器将等离子体能量转化为电能。
423.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,升高电池壁的温度。
424.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,电池壁的温度为大约50至约2000℃。
425.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,电池壁的温度高于200℃。
426.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括下面的步骤:使用所述的催化剂源来提供催化剂,当激励催化剂 时,具有大约为m·27.2±0.5eV的净焓,其中m为整数。
427.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括下面的步骤:使用所述的催化剂源来提供催化剂,当激励催化剂 时,具有大约为m/2·27.2±0.5eV的净焓,其中m为大于1的整数。
428.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括下面的步骤:使用所述的催化剂源来提供催化剂,该催化剂含有 He+,其在从n=1的能级跃迁到对应于3/2·27.2eV(m=3)的n=2的能级 时,吸收40.8eV,用作氢原子从n=1(p=1)状态跃迁到n=1/2(p=2) 状态的催化剂。
429.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括下面的步骤:使用所述的催化剂源来提供催化剂,该催化剂含有 Ar2+,其在氢原子从n=1(p=1)能级跃迁到n=1/2(p=2)能级时, 吸收40.8eV并电离为对应于3/2·27.2eV(m=3)的Ar3+。
430.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,使用第一催化剂和第二催化剂源的混合物来提供所述的催化剂源。
431.根据权利要求430的方法,其中,还包括利用第一催化剂由第 二催化剂源产生第二催化剂的步骤。
432.根据权利要求431的方法,其中,由第一催化剂对氢的催化作 用所释放的能量产生等离子体。
433.根据权利要求431的方法,其中,还包括选择第一催化剂和第 二催化剂的步骤,使得由第一催化剂对氢的催化作用所释放的能量对第 二催化剂源进行电离,从而产生第二催化剂。
434.根据权利要求433的方法,还包括在没有强电场的情况下产生 一个或多个离子的步骤。
435.根据权利要求433的方法,还包括提供电场源的步骤,以提高 第二催化剂的催化速率,使得催化剂的反应焓匹配于m·27.2±0.5eV, 其中m为整数,为产生氢催化。
436.根据权利要求430的方法,还包括下面的步骤:从下面的组中 选择第一催化剂: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+、Ne+和In3+。
437.根据权利要求430的方法,还包括下面的步骤:从氦和氩中选 择所述的第二催化剂源。
438.根据权利要求437的方法,还包括下面的步骤:通过等离子从 第二催化剂源中产生He+和Ar+中选择的第二催化剂,从而由相应的原子 产生第二催化剂离子。
439.根据权利要求430的方法,还包括下面的步骤:提供Ar+作为 第二催化剂。
440.根据权利要求430的方法,还包括下面的步骤:提供氩作为第 二催化剂源,利用氢和第一催化剂的催化作用使氩电离,从而产生包含 Ar+的第二催化剂。
441.根据权利要求430的方法,其中,利用锶和氩的混合物来提供 催化剂源,从而由锶对氢的催化作用产生第二催化剂Ar+。
442.根据权利要求430的方法,其中,利用钾和氩的混合物来提供 催化剂源,从而由钾对氢的催化作用产生第二催化剂Ar+。
443.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,利用第一催化剂和氦的混合物来提供催化剂源,从而产生He+作为 第二催化剂。
444.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,利用第一催化剂和氦的混合物来提供催化剂源,从而由第一催化 剂对氢的催化作用产生用作第二催化剂的He+。
445.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,利用锶和氦的混合物来提供催化剂源,从而由锶对氢的催化作用 产生用作第二催化剂的He+。
446.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,利用钾和氦的混合物来提供催化剂源,从而由钾对氢的催化作用 产生用作第二催化剂的He+。
447.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括下面的步骤:提供磁场源,以及提供至少两个电极,用于从等离 子体接收能量。
448.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括下面的步骤:提供产生离子定向流的装置,并且提供用于将流动 离子的动能转化为电能的能量转化器。
449.根据权利要求448的方法,还包括下面的步骤:利用绝热不变 量 =常数,将与z轴方向垂直的等离子体离子运动分量v⊥至少部分地 转化为平行运动v‖,以产生离子的定向流。
450.根据权利要求448的方法,还包括下面的步骤:提供至少一个 磁镜,以利用绝热不变量 =常数,将与z轴方向垂直的等离子体离子 运动分量v⊥至少部分地转化为平行运动v‖,以产生离子的定向流。
451.根据权利要求421的方法,还包括下面的步骤:提供磁流体动 力能量转化器,使得离子具有沿着z轴的优先速度,并且进入到磁流体 动力能量转化器中,并且向磁流体动力能量转化器提供电极和与流动离 子的方向交叉的磁场,从而,由磁场对离子进行洛伦兹偏转,并且偏转 后的离子在与相应的横向偏转磁场交叉的电极处产生电压。
452.根据权利要求451的方法,还包括下面的步骤:通过电负载, 利用电极电压而驱动电流。
453.根据权利要求421的方法,还包括下面的步骤:提供磁流体动 力能量转化器,其利用一个分段的法拉第发电机型磁流体动力能量转化 器,使得离子具有沿着z轴的优先速度,并且进入到磁流体动力能量转 化器中,并且利用与流动离子的方向交叉的磁场,从而,由磁场对离子 进行洛伦兹偏转,并且偏转后的离子在与相应的横向偏转磁场交叉的电 极处产生电压。
454.根据权利要求421的方法,还包括下面的步骤:提供磁流体动 力能量转化器,使得离子具有沿着z轴的优先速度,并且进入到磁流体 动力能量转化器中,该转化器利用与流动离子的方向交叉的磁场和至少 两个电极,从而由磁场对离子进行洛伦兹偏转,以形成横向流,并且由 交叉的磁场对横向流进行偏转,从而在至少两个与z轴交叉并且沿着z 轴分开的电极处产生霍尔电压。
455.根据权利要求454的方法,还包括下面的步骤:通过电负载, 利用电极电压而驱动电流。
456.根据权利要求421的方法,还包括下面的步骤:提供霍尔发电 机型磁流体动力能量转化器,使得离子具有沿着z轴的优先速度,并且 进入到霍尔发电机类型的磁流体动力能量转化器中,该转化器利用与流 动离子的方向交叉的磁场和至少两个电极,其中,由磁场对离子进行洛 伦兹偏转,以形成横向流,并且由交叉的磁场对横向流进行偏转,从而 在至少两个与z轴交叉并且沿着z轴分开的电极处产生霍尔电压。
457.根据权利要求421的方法,还包括下面的步骤:提供具有窗框 结构型磁流体动力能量转化器的对角发电机,使得离子具有沿着z轴的 优先速度,并且进入到该转化器中,该转化器利用与流动离子的方向交 叉的磁场和至少两个电极,其中,由磁场对离子进行洛伦兹偏转,以形 成横向流,并且由交叉的磁场对横向流进行偏转,从而在至少两个与z 轴交叉并且沿着z轴分开的电极处产生霍尔电压。
458.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括下面的步骤:将氢催化产生的等离子体约束在预定的范围内。
459.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括下面的步骤:提供至少两个电极,用于将氢催化产生的等离子体 约束在预定的范围内。
460.根据权利要求459的方法,还包括下面的步骤:提供至少一个 微波天线,用于将氢催化产生的等离子体约束在预定的范围内。
461.根据权利要求459的方法,还包括下面的步骤:提供微波腔, 用于将氢催化产生的等离子体约束在预定的范围内。
462.根据权利要求461的方法,其中,所提供的微波腔为Evenson 谐振腔。
463.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括下面的步骤:提供具有多个磁镜的磁瓶,从而离子透过至少一个 磁镜而形成具有沿着z轴的优先速度的离子源,并且传播到能量转化器 中,以将流动离子的动能转化成为电能。
464.根据权利要求421的方法,还包括下面的步骤:提供磁流体动 力能量转化器,使得具有沿z轴的优先速度的离子源进入到磁流体动力 能量转化器中,从而经过洛伦兹偏转的离子在与相应的横向偏转磁场交 叉的电极处产生电压。
465.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,电池包含放电电池。
466.根据权利要求465的方法,还包括下面的步骤:提供产生间歇 或脉冲放电电流的结构。
467.根据权利要求466的方法,还包括下面的步骤:提供产生约 0.5至约500V的偏移电压的结构。
468.根据权利要求466的方法,还包括下面的步骤:提供产生偏移 电压的结构,该偏移电压提供约1V/cm至约10V/cm的电场。
469.根据权利要求466的方法,还包括下面的步骤:提供用于产生 约0.1Hz至约100MHz的脉冲频率和约0.1%至约95%的负载比的结构。
470.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括下面的步骤:提供一种原子氢的氢催化剂,其能够提供m·27.2 ±0.5eV的净焓,其中m为整数,或者m/2·27.2±0.5eV的净焓,其中 m为大于1的整数,并且能够形成结合能大约为 的氢原子,其中p 为整数,从而,通过破坏催化剂的分子键,并且使破坏后分子的原子中 的t个电子分别电离至连续能级,从而t个电子的结合能和电离能之和 为大约m·27.2±0.5eV,其中m为整数,或者m/2·27.2±0.5eV,其中 m为大于1的整数,从而提供所述的净焓。
471.根据权利要求470的方法,其中,利用C2、N2、O2、CO2、NO2 和NO3中的至少一种来提供所述的氢催化剂。
472.根据权利要求471的方法,还包括下面的步骤:提供与氢催化 剂结合的分子。
473.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,利用C2、N2、O2、CO2、NO2和NO3中的至少一种分子与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、He+、Na+、Rb+、 Fe3+、Mo2+、Mo4+、In3+、He+、Ar+、Xe+、Ar2+、Ne+和H+中的至少一种原子或 离子的结合,以及Ne+和H+来提供所述的催化剂源。
474.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,发生氢原子的催化歧化反应,因为氢原子的亚稳激励、谐振激励 和电离能都是m·27.2eV,所以低能氢原子(hydrino)作为了催化剂。
475.根据权利要求474的方法,其中,第一hydrino原子受第二 hydrino原子的影响反应至较低的能态,其中涉及到各具有27.21eV势能 的m个退化多极的氢原子之间的谐振耦合。
476.根据权利要求474的方法,其中,从第一hydrino原子到第二 hydrino原子的m·27.2eV的能量转移使得第一hydrino原子的中心力场 增大m,而其电子降低m个能级,从半径 降低到半径
477.根据权利要求474的方法,其中,通过所述的谐振能量转移, 第二个相互作用的hydrino原子激励到亚稳态,或者激励到谐振态,或 者电离。
478.根据权利要求474的方法,其中,所述的谐振转移可以在多个 阶段中进行。
479.根据权利要求474的方法,其中,可以发生由多极耦合所导致 的非辐射转移,其中,第一原子的中心力场增大m,然后第一原子的电子 降低m个能级,从半径 降低到半径 伴随进一步的谐振能量转移。
480.根据权利要求474的方法,其中,可以通过与涉及激励至虚能 级的光子吸收类似的机制,发生由多极耦合所导致的能量转移。
481.根据权利要求474的方法,其中,在第一hydrino原子的电子 跃迁过程中,可以通过与涉及激励至虚能级的第一激励和激励至谐振或 连续能级的第二激励的双光子吸收类似的机制,发生由多极耦合所导致 的能量转移。
482.根据权利要求474的方法,其中,hydrino催化剂对于由 m·27.2eV的多极谐振转移所引起的从 至 的跃迁和伴随 中激发的 谐振状态的[(p′)2-(p′-m′)2]×13.6eV-m×27.2eV的转移 的催化反应可以表示如下:


式中:p,p′,m,m′为整数。
483.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,通过与具有初始低能态量子数m’、初始半径 和最终半径αH的 hydrino原子进行反应,具有初始低能态量子数p和半径 的低能氢原 子(hydrino原子)可以迁移到具有低能态量子数(p+m)和半径 的 状态,其提供m·27.2±0.5eV的净焓,其中m为整数,或者m/2·27.2 ±0.5eV的净焓,其中m为大于1的整数。
484.根据权利要求485的方法,其中,hydrino原子 和hydrino 原子 通过谐振能量转移产生电离从而引起跃迁反应表示为:



并且,整个反应为


485.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括下面的步骤:提供能量转化器,用于分离离子和电子,从而在至 少两个分开的电极间产生电压。
486.根据权利要求485的方法,其中,所提供的能量转化器利用磁 场源。
487.根据权利要求485的方法,其中,所提供的能量转化器选择性 地约束电子。
488.根据权利要求485的方法,其中,磁场源包含最小B场源或者 磁瓶中的至少一种。
489.根据权利要求485的方法,还包括下面的步骤:提供电极,其 与受约束的等离子体接触以收集电子,并提供反电极,用于在受约束的 等离子体之外的区域中收集正离子。
490.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括下面的步骤:提供等离子体约束结构,用于将大部分氢催化产生 的等离子体约束在电池的预定区域中。
491.根据权利要求490的方法,还包括下面的步骤:提供用于将所 分离的离子转化为电压的能量转化器。
492.根据权利要求491的方法,其中,能量转化器利用两个分开的 电极,其各位于分离开的电荷所在的区域。
493.根据权利要求491的方法,其中,所提供的转化器包含磁瓶。
494.根据权利要求491的方法,其中,所提供的转化器包含螺线管 磁场源。
495.根据权利要求491的方法,其中,所提供的转化器包含至少一 个电极,其在电池工作时磁化,并且包含至少一个反电极。
496.根据权利要求495的方法,其中,所述电极提供一个与该电极 平行的均匀磁场。
497.根据权利要求495的方法,其中,所述电极包含螺线管磁铁或 者永久磁铁,以提供均匀磁场。
498.根据权利要求495的方法,其中,在收集正离子的磁化电极处, 磁化电极在场力线上磁力地俘获电子,未磁化的反电极收集电子,从而 在电极之间产生电压。
499.根据权利要求498的方法,还包括下面的步骤:对磁场进行调 节,以使磁化电极处的正离子收集最大化。
500.根据权利要求485的方法,还包括下面的步骤:提供限定装置, 以选择性地把等离子体保持在预定区域中。
501.根据权利要求500的方法,还包括下面的步骤:提供等离子体 约束结构。
502.根据权利要求501的方法,其中,所述约束结构包含最小B场。
503.根据权利要求502的方法,其中,所述约束结构包含磁瓶。
504.根据权利要求500的方法,还包括下面的步骤:提供空间选择 性等离子体产生和保持装置。
505.根据权利要求504的方法,其中,利用提供电场的电极、微波 天线、微波波导和微波腔中的至少一种来提供所述的空间选择等离子体 产生和保持装置。
506.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括下面的步骤:提供至少一个磁化以接收正离子的电极,至少一个 分开的非磁化反电极以接收电子,以及分开的电极之间的电负载。
507.根据权利要求407的方法,其中,所述的中空阴极具有包含多 个串联或并联的电极的复合电极,其可以占据大部分的电池容积。
508.根据权利要求407的方法,还包括如下步骤:提供并联的多个 中空阴极,以产生预定的大电场,从而产生足够的功率。
509.根据权利要求407的方法,还包括如下步骤:提供一个阳极和 多个同心的中空阴极,所述中空阴极分别与公共阳极电隔离。
510.根据权利要求407的方法,还包括如下步骤:提供一个阳极和 多个串联的平行板电极。
511.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中电池产生化合物,该化合物包含:
(a)至少一个中性的、正的或者负的增强结合能氢物质,其结合能 具有如下特征:
(i)大于相应的普通氢物质的结合能;或者
(ii)大于任何氢物质的结合能,对此,由于相应的普通氢物质的 结合能小于环境条件下的热能,或者为负,从而相应的普通氢物质是不 稳定的,或者观察不到;并且
(b)至少一种其它元素。
512.根据权利要求511的方法,还包括如下步骤:使用从Hn,Hn -, Hn +中选择的增强结合能氢物质,其中n为正整数,具有如下的附带条件, 即当H带有正电荷时,n大于1。
513.根据权利要求511的方法,还包括如下步骤:使用从包含下列 物质的的组中选择所述的增强结合能氢物质:(a)氢阴离子,对于p=2 到23,其结合能大于普通氢阴离子的结合能(大约为0.8eV),其中使用 下面的公式表示结合能:

式中P为大于1的整数,s=1/2,π为圆周率, 为普朗克常数,μ0 为真空磁导率,me是电子的质量,μe是还原电子质量,α0为波尔半径,e 为元电荷;(b)结合能大于约13.6eV的氢原子;(c)第一结合能大于约 15.5eV的氢分子;(d)结合能大于约16.4eV的分子氢离子。
514.根据权利要求511的方法,其中,所述的增强结合能氢物质是 结合能约为下列值的氢阴离子: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或者0.65eV。
515.根据权利要求511的方法,其中,所述的增强结合能氢物质具 有如下所示结合能的氢阴离子:

式中P为大于1的整数,s=1/2,π为圆周率, 为普朗克常数,μ0 为真空磁导率,me是电子的质量,μe是还原电子质量,α0为波尔半径,e 为元电荷。
516.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括如下步骤:提供弱电场源。
517.根据权利要求516的方法,其中,弱电场源产生范围为大约 0.1至100V/cm的电场。
518.根据权利要求516的方法,其中,弱电场源提高第二催化剂的 催化速率,从而电池工作时,催化剂的反应焓为m·27.2±0.5eV,其中 m为整数,或者为m/2·27.2±0.5eV,其中m为大于1的整数,以产生 氢的催化。
519.根据权利要求516的方法,其中,弱电场源将等离子体限制在 电池的预定区域中。
520.根据权利要求367的方法,其中,微波能量源提供微波放电, 以由催化剂源产生催化剂。
521.根据权利要求367的方法,其中,催化反应提供能量以形成和 保持由微波能量所激励的等离子体。
522.根据权利要求521的方法,其中,催化反应提供能量以至少部 分地产生和保持等离子体。
523.根据权利要求521的方法,还包括如下步骤:提供一种装置, 用于将至少一部分氢催化而来的能量转化为微波能量,以保持微波驱动 的等离子体。
524.根据权利要求523的方法,其中,所述用于将至少一部分氢催 化而来的能量转化为微波能量的装置包含磁场中的相聚或者非聚电子或 者离子。
525.根据权利要求523的方法,还包括如下步骤:提供用于产生等 离子体的微波能量源,其中电池包含一个具有腔的容器,该腔能够容纳 真空或者大于大气的压力,并且所述的催化剂源提供催化剂,其具有净 焓为m·27.2±0.5eV,其中m为整数,或者为m/2·27.2±0.5eV,其中 m为大于1的整数。
526.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括如下步骤:提供氢供应管和氢供应通道,用于将氢气提供给容器。
527.根据权利要求526的方法,还包括如下步骤:提供氢气流控制 器和控制阀,用于控制供应至所述腔的氢气流。
528.根据权利要求407的方法,还包括如下步骤:利用电解电池的 阳极和可渗透氢气的中空阴极,用作与所述腔连接的氢源,其通过氢供 应通道将氢气供应至所述的腔。
529.根据权利要求528的方法,其中,利用的水的电解来产生氢气, 氢气透过所述的中空阴极。
530.根据权利要求529的方法,其中,可渗透氢气的中空阴极包含 过渡金属元素、镍、铁、钛、贵金属、钯、铂、钽、镀钯的钽和镀钯的 铌中的至少一种。
531.根据权利要求528的方法,其中,电解液为碱性的。
532.根据权利要求528的方法,其中,阳极包含镍。
533.根据权利要求528的方法,其中,电解液包含含水的K2CO3。
534.根据权利要求528的方法,其中,阳极包含铂。
535.根据权利要求528的方法,其中,阳极的尺寸是稳定的。
536.根据权利要求528的方法,还包括如下步骤:提供电解电流控 制器,用于控制进入电池的氢气流。
537.根据权利要求528的方法,还包括如下步骤:提供电解功率控 制器,用于控制进入电池的氢气流。
538.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括如下步骤:将等离子气体、等离子气体供应源和等离子气体通路 置于所述的容器中。
539.根据权利要求538的方法,还包括如下步骤:使等离子气体通 过等离子气体通路而从等离子气体供应源进入所述的容器中。
540.根据权利要求538的方法,还包括如下步骤:提供等离子体气 流控制器和控制阀。
541.根据权利要求538的方法,还包括如下步骤:使用等离子体气 流控制器和控制阀对进入容器的等离子体气流进行控制。
542.根据权利要求538的方法,还包括如下步骤:提供氢气-等离 子气体混合器和混合物流量调节器。
543.根据权利要求538的方法,还包括如下步骤:提供氢气-等离 子气体混合物、氢气-等离子气体混合器和混合物流量调节器,以控制混 合物的成分和混合物进入容器的流量。
544.根据权利要求538的方法,其中,等离子气体包含氦和氩中的 至少一种。
545.根据权利要求544的方法,其中,氦或氩包含催化剂源,其提 供包含He+或者Ar+中至少一种的催化剂。
546.根据权利要求538的方法,其中,等离子气体包含催化剂源, 当氢气-等离子气体混合物进入等离子体中时,其变成容器中的催化剂和 原子氢。
547.根据权利要求367的方法,其中,微波能量源包含微波发生器、 可调微波腔、波导和RF透明窗。
548.根据权利要求367的方法,其中,微波能量源包含微波发生器、 可调微波腔、波导和天线。
549.根据权利要求367的方法,其中,微波能量源提供微波,微波 由可调微波腔调节,由波导承载、并且通过RF透明窗传输到所述的容器 中。
550.根据权利要求367的方法,其中,微波能量源提供微波,微波 由可调微波腔调节,由波导承载、并且通过天线传输到所述的容器中。
551.根据权利要求550的方法,其中,波导位于电池的内部。
552.根据权利要求550的方法,其中,波导位于电池的外部。
553.根据权利要求550的方法,其中,天线位于电池的内部。
554.根据权利要求550的方法,其中,天线位于电池的外部。
555.根据权利要求367的方法,其中,所述的微波能量源包含以下 至少一种:行波管、速调管、磁电管、回旋谐振微波激射器、微波回旋 管和自由电子激光器
556.根据权利要求549的方法,其中,所述的窗包括氧化铝或者石 英窗。
557.根据权利要求367的方法,其中,所述的容器包括微波谐振腔。
558.根据权利要求367的方法,其中,所述的容器包括谐振腔,该 谐振腔为Evenson微波腔,并且微波能量源在Evenson谐振腔中激励等 离子体。
559.根据权利要求367的方法,还包括提供磁铁的步骤。
560.根据权利要求559的方法,其中,所述的磁铁包括螺线管磁铁, 用于提供轴向磁场。
561.根据权利要求559的方法,其中,所述的磁铁由等离子体中的 磁化离子的动能产生微波。
562.根据权利要求559的方法,其中,所述的磁铁对氢催化反应中 产生的离子进行磁化,并且产生微波以保持微波放电等离子体。
563.根据权利要求367的方法,其中,微波能量源使得可以对微波 频率进行选择,以有效地由分子氢产生原子氢。
564.根据权利要求367的方法,其中,微波能量源使得可以对微波 频率进行选择,以由催化剂源有效地产生用作催化剂的离子。
565.根据权利要求367的方法,其中,微波能量源提供范围为约 1MHz至约100GHz的微波频率。
566.根据权利要求367的方法,其中,微波能量源提供范围为约 50MHz至约10GHz的微波频率。
567.根据权利要求367的方法,其中,微波能量源提供范围为约 75MHz±约50MHz的微波频率。
568.根据权利要求367的方法,其中,微波能量源提供范围为约 2.4GHz±约1GHz的微波频率。
569.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括如下步骤:提供磁场源,以磁性地约束等离子体。
570.根据权利要求569的方法,其中,磁场源提供磁约束,以提高 转化为电能的电子能量。
571.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括如下步骤:提供连接到电池的真空汞和真空管路。
572.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,真空汞通过真空管路对容器进行抽空。
573.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括如下步骤:提供气流装置,以从催化剂源和氢源连续地供应氢气 和催化剂。
574.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括如下步骤:提供催化剂储存器和催化剂供应通路,以将催化剂从 储存器供应到所述的容器。
575.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括如下步骤:提供催化剂储存器加热器和电源,以加热催化剂储存 器中的催化剂,从而提供气态的催化剂。
576.根据权利要求575的方法,还包括如下步骤:提供温度控制装 置,以控制催化剂储存器的温度,从而控制催化剂的气压。
577.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括如下步骤:提供位于所述容器内部的化学稳定开口容器,用于容 纳催化剂源。
578.根据权利要求577的方法,其中,化学稳定开口容器包含陶瓷 船形容器。
579.根据权利要求578的方法,还包括如下步骤:提供用于获得或 者保持电池高温的加热器,从而将船形容器中的催化剂源升华、煮沸或 者挥发为气态。
580.根据权利要求578的方法,还包括如下步骤:提供船形容器加 热器,以及用于对船形容器中的催化剂源进行加热的电源,以向所述容 器提供气态催化剂。
581.根据权利要求578的方法,还包括如下步骤:提供温度控制装 置,用于控制船形容器的温度,从而控制催化剂的气压。
582.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括如下步骤:提供低能氢物质和低能氢化合物收集器。
583.根据权利要求582的方法,还包括如下步骤:提供与所述收集 器连接的真空汞,用于产生从容器到收集器的压力梯度,从而产生气流 以传送低能氢物质和低能氢化合物。
584.根据权利要求582的方法,还包括如下步骤:提供从所述容器 到所述收集器的通路和从所述收集器到所述泵的真空管路,并提供连接 到收集器和从收集器出来的阀。
585.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,所述的电池包含以下至少一种材料:不锈钢、钼、钨、玻璃、石 英和陶瓷。
586.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括如下步骤:提供以下至少一种:吸气器、喷雾器或者雾化器,用 于产生催化剂源的气雾。
587.根据权利要求586的方法,还包括如下步骤:使用吸气器、喷 雾器或者雾化器,直接将催化剂源注入到等离子体中。
588.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括如下步骤:由催化剂源激发催化剂或者催化剂源,并且通过流动 的气流提供至所述的容器。
589.根据权利要求588的方法,其中,所述流动的气流包含氢气或 者等离子气体,其可以是附加的催化剂源。
590.根据权利要求589的方法,其中,所述附加的催化剂源包含氦 气或者氩气。
591.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括如下步骤:将催化剂源溶解或者悬浮在液态介质中。
592.根据权利要求591的方法,还包括如下步骤:将催化剂源溶解 或者悬浮在液态介质中,并且进行雾化。
593.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括如下步骤:提供运载气体,用于将催化剂传送到所述容器中。
594.根据权利要求593的方法,其中,所述的运载气体包括氢气、 氦气或者氩气中的至少一种。
595.根据权利要求594的方法,其中,所述的运载气体包含同时用 作催化剂源的氦气或者氩气中的至少一种,其由等离子体进行电离,从 而产生至少一种催化剂He+或者Ar+。
596.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,电池产生温度范围为约5000至5,000,000℃的非热等离子体。
597.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,加热器提供高于催化剂储存器温度的电池温度,从而作为可控的 催化剂源。
598.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,加热器提供高于催化剂船形容器温度的电池温度,从而作为可控 的催化剂源。
599.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,电池包含不锈钢合金,可以将其保持在大约为0到1200℃的温度 范围内。
600.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,电池包含钼,可以将其保持在大约为0到1800℃的温度范围内。
601.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,电池包含钨,可以将其保持在大约为0到3000℃的温度范围内。
602.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,电池包含玻璃、石英、或者陶瓷,可以将其保持在大约为0到 1800℃的温度范围内。
603.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,电池提供范围为大约1mtorr到100atm的分子和原子氢分压。
604.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,电池提供范围为大约100mtorr到20torr的分子和原子氢分压。
605.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,电池提供范围为大约1mtorr到100atm的催化剂分压。
606.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,电池提供范围为大约100mtorr到20torr的催化剂分压。
607.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,混合物流量调节器提供范围为大约0到1标准升每分钟每cm3电池 容积的等离子气体流速。
608.根据权利要求607的方法,其中,混合物流量调节器提供范围 为大约0.001至100sccm每cm3电池容积的等离子气体流速。
609.根据权利要求607的方法,其中,混合物流量调节器提供范围 为大约0到1标准升每分钟每cm3电池容积的氢气流速。
610.根据权利要求607的方法,其中,混合物流量调节器提供范围 为大约0到1标准升每分钟每cm3电池容积的氢气流速。
611.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,氢气-等离子气体混合物包含氦气或者氩气中的至少一种,并且与 氢气的体积相比,其体积含量为大约99到1%。
612.根据权利要求611的方法,其中,氢气-等离子气体混合物包 含氦气或者氩气中的至少一种,并且与氢气的体积相比,其体积含量为 大约99到95%。
613.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,混合物流量调节器提供范围为大约0至约1标准升每分钟每cm3 电池容积的氢气-等离子气体混合物流速。
614.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,混合物流量调节器提供范围为大约0.001至约100sccm每cm3电池 容积的氢气-等离子气体混合物流速。
615.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,电池提供范围为大约0.01W至100W/cm3电池容积的等离子体功率 密度。
616.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括如下步骤:提供能量转化器以将等离子体中的离子能量转化为电 能。
617.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括提供能量转化器以直接将等离子体转化为电能。
618.根据权利要求617的方法,其中,能量转化器包括热机。
619.根据权利要求617的方法,其中,所述的直接等离子-电能转 化器包括以下至少一种:磁镜磁流体动力能量转化器、等离子动力转化 器、微波回旋管、光子聚束微波能量转化器、光电和电荷漂移能量转化 器。
620.根据权利要求617的方法,其中,热机能量转化器包括以下至 少一种形式:蒸汽、气轮机系统、Sterling发动机、热离子和热电子。
621.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括如下步骤:提供选择阀,用于去除低能氢产物。
622.根据权利要求621的方法,其中,所述选择性去除的低能氢产 物包括二氢分子。
623.根据权利要求621的方法,还包括如下步骤:提供冷壁,用于 对增强结合能氢化合物进行深冷抽吸。
624.根据权利要求421的方法,其中,能量转化器包括容纳在一个 真空容器中的磁流体动力能量转化器。
625.根据权利要求624的方法,还包括如下步骤:在预定区域产生 等离子体,其中,等离子体温度远远高于磁流体动力能量转化器真空容 器的温度。
626.根据权利要求624的方法,其中,由于热力学第二定律,等离 子体中的高能离子和电子从电池中较热的预定等离子体区流向较冷的磁 流体动力能量转化器。
627.根据权利要求421的方法,其中,磁流体动力能量转化器接收 离子流,并将热动力产生的离子流转化为电能。
628.根据权利要求624的方法,其中,磁流体动力能量转化器真空 容器还包括泵,用于保持一个比电池中形成等离子体的区域更低的压力。
629.根据权利要求624的方法,其中,高能离子热动力地流入磁流 体动力能量转化器,而高能离子的能量转化为电能之后产生的中性粒子 在相反的方向上流动。
630.根据权利要求624的方法,其中,质子和电子具有较大的平均 自由行程,高能离子和电子从电池流入磁流体动力能量转化器,而氢在 大致相反的方向上对流。
631.根据权利要求407的方法,其中,电源提供范围为大约10至 50kV的电压和范围为大约1至100A/cm2的电流密度。
632.根据权利要求407的方法,其中,阳极包含钨。
633.根据权利要求407的方法,,其中,阳极包含铂。
634.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括如下步骤:提供轴向磁场,其构造并配置为使等离子体中的高能 质子进行回旋运动,并提供使质子回旋聚束以发出射频辐射的装置,以 及射频功率接收器。
635.根据权利要求634的方法,还包括如下步骤:向所述电池提供 谐振腔和天线,以质子的回旋谐振频率对谐振腔进行激励,和第二天线, 用于激励质子的自旋谐振频率,以产生自旋聚束,其中,自旋聚束导致 回旋聚束。
636.根据权利要求635的方法,其中,以质子自旋谐振频率施加谐 振RF,从而通过自旋聚束而产生回旋聚束。
637.根据权利要求635的方法,其中,天线使质子发出的电磁辐射 对谐振腔的模式进行激励,并且由谐振接收天线进行接收。
638.根据权利要求635的方法,还包括如下步骤:提供整流器,用 于使用整流器将无线电波整流为直流电。
639.根据权利要求638的方法,还包括如下步骤:提供变流器和功 率调节器,用于将直流电反转和转化为预定的电压和频率。
640.根据权利要求407的方法,还包括如下步骤:由介电隔板对阴 极或者阳极中的至少一个进行屏蔽。
641.根据权利要求640的方法,其中,介电隔板包含以下至少一种: 玻璃、石英、氧化铝和陶瓷。
642.根据权利要求407的方法,其中,将RF能量电容性地耦合到 电池。
643.根据权利要求407的方法,其中,电极在电池的外面。
644.根据权利要求407的方法,还包括如下步骤:由介电隔板对阴 极和电极中的至少一个进行屏蔽,其中介电隔板将电极和阳极与电池壁 分隔开来。
645.根据权利要求407的方法,其中,电池提供高驱动电压和高频 率。
646.根据权利要求407的方法,其中,电池提供AC电源。
647.根据权利要求407的方法,其中,所述RF能量源包含驱动电 路,该驱动电路包含高压电源,用于提供RF和阻抗匹配电路。
648.根据权利要求647的方法,其中,高压电源提供范围为大约 100V至约1MV的电压。
649.根据权利要求647的方法,其中,高压电源提供范围为大约 1kV至约100kV的电压。
650.根据权利要求647的方法,其中,高压电源提供范围为大约5 至约10kV的电压。
651.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,催化剂源包含一个或多个分子,其中,破坏分子键和将分解后的 分子中的原子的t个电子电离至连续能级的能量使得,t个电子的电离能 为大约m·27.2±0.5eV,其中m为整数,或者m/2·27.2±0.5eV,其中 m为大于1的整数,t是整数。
652.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,所述的催化剂源包含一个催化系统,其中包含原子、离子、分子 和离子或分子化合物等的参与物质的t个电子电离至连续能级,t个电子 的电离能为大约m·27.2±0.5eV,其中m为整数,或者m/2·27.2±0.5eV, 其中m为大于1的整数,并且t为整数。
653.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,所述的催化剂源提供催化剂,其中在参与反应的离子之间发生t 个电子的转移,这t个电子从一个离子转移到另一个离子提供了净反应 焓,贡献电子的离子的电离能减去接收电子的离子的电离能大约等于 m·27.2±0.5eV,其中m为整数,或者m/2·27.2±0.5eV,其中m为大 于1的整数,t为整数。
654.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,催化剂源包含分子和原子氢催化剂,其能够提供m·27.2±0.5eV 的净反应焓,其中m为整数,或者m/2·27.2±0.5eV的净反应焓,其中 m为大于1的整数,并且产生氢原子,其结合能为 式中p为整数, 其中,该净反应焓由打破分子键和从分解后的分子中的原子中的t个电 子电离至连续能级而提供,t个电子的结合能和电离能的总和大约为 m/2·27.2±0.5eV,其中m为大于1的整数,t为整数。
655.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,电池产生远紫外光。
656.根据权利要求655的方法,其中,电池包含光传播结构,其包 含传播远紫外光的材料。
657.根据权利要求656的方法,其中,光传播结构包含石英。
658.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,电池产生紫外光。
659.根据权利要求658的方法,电池包含光传播结构,其包含传播 紫外光的材料。
660.根据权利要求659的方法,其中,光传播结构包含石英。
661.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,电池产生可见光。
662.根据权利要求661的方法,电池包含光传播结构,其包含传播 可见光的材料。
663.根据权利要求662的方法,其中,光传播结构包含玻璃。
664.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,电池产生远红外光。
665.根据权利要求664的方法,其中,电池包含光传播结构,其包 含传播远红外光的材料。
666.根据权利要求665的方法,其中,光传播结构包含玻璃。
667.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,电池产生微波。
668.根据权利要求667的方法,电池包含光传播结构,其包含传播 微波的材料。
669.根据权利要求668的方法,其中,光传播结构包含玻璃、石英 和陶瓷。
670.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,电池产生无线电波。
671.根据权利要求670的方法,电池包含光传播结构,其包含传播 无线电波的材料。
672.根据权利要求671的方法,其中,光传播结构包含玻璃、石英 和陶瓷。
673.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,电池包含光传播结构,其包含传播特定波长的光的材料。
674.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,电池提供短波长光,并且包含光传播结构,用于传播适用于光刻 的短波长光。
675.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括光传播结构,其包含电池壁的至少一部分,并且传播预定的波长 或者波长范围。
676.根据权利要求675的方法,还包括对电池壁进行隔热的步骤, 以保持电池中的高温。
677.根据权利要求676的方法,其中,电池壁包含具有真空空间的 双层壁。
678.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,电池包含光传播结构,其涂布有磷,用于将一个或多个短波长转 化为较长波长的光。
679.根据权利要求678的方法,其中,磷将紫外或者远紫外光中的 至少一种转化为可见光。
680.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 还包括如下步骤:提供氢分离器。
681.根据权利要求680的方法,其中,氢分离器包含灯丝。
682.根据权利要求681的方法,其中,灯丝包含钨丝。
683.根据权利要求680的方法,其中,氢分离器还包括加热器,用 于对催化剂源进行加热,以产生气态催化剂。
684.根据权利要求680的方法,其中,催化剂源包含以下至少一种: 钾、铷、铯和锶金属。
685.根据权利要求367、384、407、421和422中任何一项的方法, 其中,氢源包含氢化物,其随着时间而分解,从而保持预定的氢分压。
686.根据权利要求685的方法,还包括提供电池温度控制装置的步 骤,以保持预定的氢化物分解速率,从而提供预定的氢分压。
687.根据权利要求686的方法,其中,所述的温度控制装置包含加 热器和加热器功率控制器。
688.根据权利要求687的方法,其中,加热器和控制器包含灯丝和 灯丝功率控制器。
689.根据权利要求422的方法,其基于磁空间电荷分离。
690.根据权利要求422的方法,其包含至少一个hydrino hydride 反应器,或者诸如微波等离子体电池的其它电源,至少一个利用提供均 匀平行磁场的磁场源进行磁化的电极,至少一个磁化电极,以及至少一 个反电极。
691.根据权利要求690的方法,其中,磁场源包括螺线管磁铁和永 久磁铁中的至少一种。
692.根据权利要求422的方法,还包括将等离子体限定在预定区域 的装置。
693.根据权利要求692的方法,其中,将等离子体限定在预定区域 的装置包括磁约束结构或者空间选择性产生装置中的至少一种。
694.根据权利要求693的方法,其中,电池为微波电池,并且空间 选择产生装置包括一个或多个空间选择天线、波导或者谐振腔。
695.根据权利要求422的方法,其中,电子磁力地束缚在磁场的场 力线中,而正离子漂移。
696.根据权利要求695的方法,其中,相对于未磁化的反电极,磁 化电极处的浮动电势升高,从而在电极之间产生电压。
697.根据权利要求696的方法,还包括电极,并且通过连接的电极 将电源供应给负载。
698.根据权利要求422的方法,还包括多个磁化电极。
699.根据权利要求698的方法,其中,平行于各个电极的均匀磁场 源包括Helmbotz线圈。
700.根据权利要求699的方法,其中,对磁场强度进行调节,以产 生与旋转的电子半径相对的最佳阳离子。
701.根据权利要求422的方法,其中,将等离子体约束在至少一个 磁化电极的区域中,并且反电极位于高能等离子体之外的区域中。
702.根据权利要求422的方法,其中,将高能等离子体约束在一个 未磁化电极的区域中,并且相对的磁化电极位于等离子体区域之外。
703.根据权利要求422的方法,其中,等离子动力能量转化器包括 至少两个电极,这两个电极都受到磁化,并且一个电极处的场强大于另 外一个电极处的场强。
704.根据权利要求703的方法,其中,还包括一个加热器,其对磁 化电极进行加热,以使得比离子更活跃的电子汽化。
705.根据权利要求704的方法,其中,电子被磁场的场力线束缚, 或者与离子进行重新组合,从而与非磁化电极相比,在磁化电极处获得 较高的正电压。
706.根据权利要求422的方法,其中,从高能正离子和电子中获得 能量。
707.根据权利要求422的方法,其中,磁化电极包含磁化针,其中, 场力线与针平行。
708.根据权利要求707的方法,其中,任何与所述的针相交的磁通 在一个电绝缘体上终止。
709.根据权利要求708的方法,包含用于提高所转化的能量的针阵 列。
710.根据权利要求708的方法,其中,通过电负载将至少一个相对 的非磁化电极电连接到一个或多个磁化针。
711.一种对电池进行操作以产生等离子体的方法,包括如下步骤:
提供氢原子源;以及
向氢原子源施加足够的微波能量,在两个氢原子作为催化剂的情况 下将氢分解为单独的氢原子,并发生电离而从第三个氢原子吸收27.2eV 的能量,从而使得第三个氢原子处于低能状态,形成低能氢,并且产生 等离子体。
712.一种对电池进行操作以产生等离子体的方法,包括如下步骤:
提供氢原子源;以及
向氢原子施加足够的微波能量,以将氢分解为单独的氢原子,并且 产生等离子体。
713.根据权利要求711和712的方法,还包括利用能量转化器将等 离子体的能量转化为电能。
714.根据权利要求713的方法,其中,转化器包括磁流体动力能量 转化器。
715.根据权利要求713的方法,其中,转化器包括等离子动力能量 转化器。
716.根据权利要求511的方法,其中,从以下的组中选择增强结合 能氢物质:
(a)氢原子,其结合能约为 式中p为整数,
(b)增强结合能氢阴离子(H-),其结合能约为

其中s=1/2,π为圆周率, 为普朗克常数,μ0为真空磁导率,me是 电子质量,μe是还原电子质量,α0为波尔半径,e为元电荷;
(c)增强结合能氢物质H4 +(1/p);
(d)增强结合能氢物质三氢分子离子H3 +(1/p),具有结合能为 其中p为整数;
(e)增强结合能氢分子,其结合能为
(f)增强结合能氢分子离子,其结合能为

说明书全文

技术领域

发明涉及电源和/或能量转化器。该电源包括电池,用于原子氢的 催化以形成新的氢物质和/或包含新形式的氢的合成物。这种反应可由氢 和催化源的微波或者辉光放电等离子体激发和/或保持。由氢的催化反应 所得的能量可以直接转化为电能,因为它向等离子体形成或者贡献能量。 根据绝热不变量 =常量,磁流体能量转化器可以利用磁镜 (magnetic mirror))形成的定向离子流,把等离子体能量转换成电能。 能量转化器也可以包含磁场,利用至少一个电极,产生相对于通过负载 连接的至少一个反电极的电压,从而使阳离子和电子分开。

背景技术

1.Hydrino
氢原子具有由以下方程确定的结合能

其中,p是一个大于1的整数,最好位于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 Uniyersity,Long Beach,CA,(2002年1月15-18日),1-6页; R.Mavo、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 Hvdrogen”,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 DarkmAtter”,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,LagomAr 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 NuclearmAgnetic 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 Conyersion to Electricitv”,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 andmAke 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 NewmAterials for E]ectrochemical 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l1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 Technicai 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(在下文中 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。具有方程(1)所确定的结合能的氢原子在 下文中称为hydrino原子或hydrino。半径为 的hydrino表示为 其中αH是普通氢原子的半径,而p为一个整数。在下文中半径 为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大约
m·27.2eV                    (2a)
的净反应(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 量谐振腔”或“能量谐振腔源”。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, (最好在±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)
的净反应热焓,其中m是一个大于1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%范围之内(最好在±5%之内)的催化剂可以适用于大多数应用。
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(方 程(2B)中m=3)的n=2能级的过程中吸收了40.8eV。该能量由方程(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)。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(方程(2B)中m=3)的Ar3+的过程中吸收40.8eV。 该能量随方程(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,这相当于方程(2a)中m=3的情况。

           K3++3e-→K(m)+81.7426eV                (4)
并且,总反应为

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

  Rb2++e-→Rb++27.27eV                            (7)
并且总反应为

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

He2++e-→He++54.417eV                           (10)
并且总反应为

氩离子也是一种催化剂。其第二电离能为27.63eV。

Ar2++e-→Ar++27.63eV                            (13)
并且,总反应为

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,这相当于方程(2a) 中m=1。

H+Ne2+→H++Ne++27.36eV                          (16)
而且,总反应为

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,这相当于方程 (2a)中m=1。

  Ne+*→Ne++27.2eV                           (16a)
而且,总反应为

第一氖激态准分子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,第一氖激态准分子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 于方程(2a)中m=1。

2Ne+ Ne2*+27.21eV---(19)
而且,总反应为

氦也一样,较短波长的氦激态准分子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,并且氦激态准分子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,这相当于方程(2a)中m=1。

2He+ He2*+27.21eV---(22)
而且,总反应为

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,这相当于方程(2a) 中m=1。因此,两个作为催化剂的氢原子 导致的氢型原子 的 第p次跃迁反应表示为:


而且,总反应为

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, 这相当于方程(2a)中m=2。

N+N2+→N2+53.9eV                         (28)
而且,总反应为

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[32]。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,这相当于方程(2a) 中m=20。

C+C5+→C2+546.4eV                        (31)
而且,总反应为

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[32]。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,这相当于方程(2a)中m=2。

O+O2+→O2+53.9eV                           (34)
而且,总反应为

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[32]。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,这相当于方程(2a)中m=4。

O+O3+→O2+108.83eV                         (37)
而且,总反应为

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[32]。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,这相当于方 程(2a)中m=11。

O+O5+→O2+300.15eV                         (40)
而且,总反应为

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Dayid 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个电子的电离电势表示为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方程(2a)中m=2的情形给出。
表1.分子氢催化剂 催化剂   BE    IP1       IP2        IP3      IP4      IP5       IP6     焓      m C2/C    6.26  11.2603   24.38332   47.8878  64.4939  392.087           546.4   20 N2/N    9.75  14.53414  29.6013                                        53.9    2 O2/O    5.165 13.61806  35.1173                                        54.26   2 O2/O    5.165 13.61806  35.1173    54.9355                             108.83  4 O2/O    5.165 13.61806  35.1173    54.9355 77.41353  113.899           300.15  11 CO2/O   5.52  13.61806  35.1173                                        54.26   2 CO2/O   5.52  13.61806  35.1173    54.9355                             109.19  4 CO2/O   5.52  13.61806  35.1173    54.9355 77.41353  113.899           300.5   11 NO2/O   3.16  13.61806  35.1173    54.9355 77.41353  113.899           298.14  11 NO3/O   2.16  13.61806  35.1173    54.9355 77.41353  113.899  138.1197 435.26  16
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+(方程(12-14))或He+(方程(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

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: 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.氢阴离子(hydride ion)
氢阴离子包含围绕一个质子的两个不可区别的电子。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母体金属的熔点低的 多的温度时便会分解。
3.氢等离子体
由氢气产生氢等离子体的起因是氢的光谱是首先从唯一的已知源一 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磁约束等离子体。后一种类型的源的 一个重要变体是托卡克(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 由环形磁场进行约束。
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。阳离子和阴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 =常数而产生能量的转化,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(magnetic bottle)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。因为电子的质量比阳离子低, 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阳极和收集阳离子的阴极(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
等离子的阳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。

发明内容

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 氢物质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,以形成新的氢物质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 氢物质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 量来形成新的氢物质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、正的或负的氢物质(下文中称为“增强结合能 氢物质”),该氢物质具有的结合能
(i)高于相应的普通氢物质的结合能,或者
(ii)大于任何氢物质的结合能,对此,由于相应的普通氢物质的 结合能小于环境条件(标准温度和压力,STP)下的热能,或者为负,从 而相应的普通氢物质是不稳定的,或者观察不到;
(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物质之外的元素。因此,其 它元素可以是普通氢物质,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物质是中性的。在另外一组化合物中,其它元 素和增强结合能氢物质是带电的,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、正的或负的氢物质(下文中称为“增强结合能 氢物质”),该氢物质具有的总能量
(i)高于相应的普通氢物质的总能量,或者
(ii)高于任何氢物质的总能量,对此,相应的普通氢物质不稳定或 者观察不到,因为相应的普通氢物质的总能量比环境条件下的热能要低 或者是负的;以及
(B)至少一种其它元素。
该氢物质的总能量是从该氢物质中移除所有电子所需能量的总和。 根据本发明的氢物质具有的总能量要高于相应的普通氢物质的总能量。 根据本发明的具有增强总能量的氢物质也被称为“增强结合能氢物质”, 虽然具有增强总能量的氢物质的某些实施例的第一电子结合能要低于相 应的普通氢物质的第一电子结合能。例如,当p=24时,方程(43)的氢 阴离子的第一电子结合能就低于普通氢阴离子的第一结合能,而当p=24 时,方程(43)的氢阴离子的总能量却远远高于相应的普通氢阴离子的 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、正的或负的氢物质(下文中称为“增强结合能氢物 质”),该氢物质具有的结合能
(i)高于相应的普通氢物质的结合能,或者
(ii)大于任何氢物质的结合能,对此,由于相应的普通氢物质的 结合能小于环境条件下的热能,或者为负,从而相应的普通氢物质是不 稳定的,或者观察不到;和
(B)可选的一种其它元素。本发明中的化合物在下文中被称为“增 强结合能氢化合物”。
该增强结合能氢物质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物质的化 合物,与除增强结合能氢物质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、正的或负的氢物质(下文中称为“增强结合能氢物 质”),该氢物质具有的总能量
(i)高于相应的普通分子氢的总能量,或者
(ii)高于任何氢物质的总能量,其原因是因为普通氢物质的总能 量比环境条件下的热能要低或者是负的,故而相应的普通氢物质不稳定 或者不被观察到;和
(B)可选的一种其它元素。本发明中的化合物在下文中被称为“增 强结合能氢化合物”。
增强总能量氢物质的总能量是从该增强总能量氢物质中移除所有电 子所需能量的总和。普通氢物质的总能量是从普通氢物质中移除所有电 子所需能量的总和。根据本发明,具有增强总能量的氢物质被称为“增 强结合能氢物质”,虽然某些增强结合能氢物质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,增强结合能氢物质的总能 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,增强结合能氢物质可以是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)。增强结合能氢物质 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,增强结合能氢物质可以是Hn m-,其中n和m 为正整数,以及Hn m+,其中n和m为正整数,且m<n。增强结合能氢物质 优选地为Hn m-,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,更加优选为从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 Hn m+,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,更加优选为从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是一个最优选为从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 强结合能氢物质,该氢物质选自由以下氢物质构成的组:(a)具有根据 方程(43)的结合能的氢阴离子(“增强结合能氢阴离子”或“Hydrino氢 阴离子”),该结合能在p=2到23时高于普通氢阴离子的结合能(大约为 0.8eV),而p=24时低于普通氢阴离子的结合能;(B)具有比普通氢原子 的结合能(大约为13.6eV)更高的的结合能的氢原子(“增强结合能氢原 子”或者“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”或者“dihydrino分子离 子”)。
本发明的化合物能够表现出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.)远紫外线(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.)核磁共振波谱分析,19.)加热试样的气相 质谱分析(固体探测器和直接曝光探测四极子和磁区质谱分析),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氢阴离子(H-),它具有根据方 程(43)的结合能,该结合能在p=2到23时高于普通氢阴离子的结合能 (大约为0.8eV),P=24时低于普通氢阴离子的结合能。对于方程(43), 当p=2到p=24时,氢阴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 氢阴离子的合成物。
可以使用下列方程表示该新型hydrino氢阴离子的结合能:

其中p为大于1的整数,s=1/2,π为圆周率, 是普朗克(Planck) 常数,μ0是真空磁导率,me是电子的质量,μe是还原电子的质量,α0是 玻尔(Bohr)半径,e是元电荷。半径由以下方程给出
r 2 = r 1 = α 0 ( 1 + s ( s + 1 ) ) ; s = 1 2 - - - ( 44 )
通过将电子源同hydrino(即具有大约 的结合能的氢原子,其 中 n = 1 p , p是大于1的整数)反应而形成本发明的hydrino氢阴离子。
hydrino氢阴离子表示为H-(n=1/p)或H-(1/p):


hydrino氢阴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阴离子。后者在下文中称为“普通氢阴 离子”。hydrino氢阴离子由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,而电子具有根据方程式(43)的结合 能。
hydrino氢阴离子的结合能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氢阴离子的结合能H-(n=1/p),作为方程 (43)中p的函数
氢阴离子       r1(α0)a 结合能(eV)B   波长(nm)
H-(n=1/2)    0.9330      3.047          407
H-(n=1/3)    0.6220      6.610          188
H-(n=1/4)    0.4665      11.23          110
H-(n=1/5)    0.3732      16.70          74.2
H-(n=1/6)    0.3110      22.81          54.4
H-(n=1/7)    0.2666      29.34          42.3
H-(n=1/8)    0.2333      36.08          34.4
H-(n=1/9)    0.2073      42.83          28.9
H-(n=1/10)   0.1866      49.37          25.1
H-(n=1/11)   0.1696      55.49          22.3
H-(n=1/12)   0.1555      60.97          20.3
H-(n=1/13)   0.1435      65.62          18.9
H-(n=1/14)   0.1333      69.21          17.9
H-(n=1/15)   0.1244      71.53          17.3
H-(n=1/16)      0.1166       72.38       17.1
H-(n=1/17)      0.1098       71.54       17.33
H-(n=1/18)      0.1037       68.80       18.02
H-(n=1/19)      0.0982       63.95       19.39
H-(n=1/20)      0.0933       56.78       21.83
H-(n=1/21)      0.0889       47.08       26.33
H-(n=1/22)      0.0848       34.63       35.8
H-(n=1/23)      0.0811       19.22       64.49
H-(n=1/24)      0.0778       0.6535      1897
a方程(44)
B方程(43)
提供了由一个或多个hydrino氢阴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。
普通氢物质的结合能的特征为(a)氢阴离子,0.754eV(“普通氢 阴离子”);(B)氢原子(“普通氢原子”),13.6eV;(c)双原子氢分子, 15.46eV(“普通氢分子”);(d)氢分子离子,16.4eV(“普通氢分子离 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,该化合物包 含至少一种增强结合能氢物质,例如(a)具有大约为 优选在± 10%以内、更优选在±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 优选在±5%以内的结合能的氢阴离子(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trihydrino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,其中该化合物包含带负电荷的增强结合 能氢物质,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阴离子的化合 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 具有大约 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阴离子。增强结合能氢阴离子可以与一种 或多种阳离子反应以生成由至少包含一种增强结合能氢阴离子的化合 物。
2.氢化物反应器(hydride reactor)
本发明也致力于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 器包括用于产生hydrino的电池和电子源。反应器生成具有方程(43) 的结合能的氢阴离子。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。每种这 些电池都包括:原子氢源、至少一种用于生成hydrino的固态、熔融态、 液态或气态催化剂,以及一个为生成hydrino而将氢与催化剂进行反应 的容器。在此使用并如本发明所设想的,除非特别指定,否则术语“氢” 不仅包括氕(1H),而且还包括氘(2H)和氚(3H)。来自电子源的电子与 hydrino接触并反应形成hydrino氢阴离子。
在此称为“hydrino氢化物反应器”的反应器不仅能够生成hydrino 氢阴离子和化合物,而且还能够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”的命名不应理解为仅限于所生成的增强 结合能氢化合物的种类。
根据本发明的一个方面,由hydrino氢阴离子和阳离子形成新型的 化合物。在气体电池中,阳离子可以是电池材料的氧化物,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 现有的阳离子(例如包含催化剂的阳离子)。在放电电池中,阳离子可以 是阴极或阳极材料的氧化物,阳离子可以是添加的还原剂,或者电池中 现有的阳离子(例如包含催化剂的阳离子)。
在一个实施例中,在hydrino氢化物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。可以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以使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, 这相当于在方程(2a)中m=1。

Cs2++2e-→Cs(m)+27.05135eV              (47)
并且,总反应为:

热能可以增大反应焓。动能与温度的关系由下式给出
E kinetic = 3 2 kT - - - ( 49 )
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,从而从原子或离子电离出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。 电离的电子得到电离电势(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Linde给出的IPn表示(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 一个示例, 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的第十一列中给出了方程(2a)中m=1的情况。
表3氢离子或原子催化剂  催化剂 IP1       IP2        IP3     IP4    IP5     IP6     IP7     IP8  焓         m  Li     5.39172   75.6402                                                81.032     3  Be     9.32263   18.2112                                                27.534     1  Ar     15.75962  27.62967   40.74                                       84.12929   3  Ar     15.75962  27.62967   40.74   59.81  75.02                        218.95929  8  Ar     15.75962  27.62967   40.74   59.81  75.02   91.009  124.323      434.29129  16  催化剂 IP1       IP2      IP3      IP4      IP5      IP6       IP7         IP8     焓      m  K      4.34066   31.63    45.806                                                   81.777  3  Ca     6.11316   11.8717  50.9131  67.27                                           136.17  5  Ti     6.8282    13.5755  27.4917  43.267   99.3                                   190.46  7  V      6.7463    14.66    29.311   46.709   65.2817                                162.71  6  Cr     6.76664   16.4857  30.96                                                    54.212  2  Mn     7.43402   15.64    33.668   51.2                                            107.94  4  Fe     7.9024    16.1878  30.652                                                   54.742  2  Fe     7.9024    16.1878  30.652   54.8                                            109.54  4  Co     7.881     17.083   33.5     51.3                                            109.76  4  Co     7.881     17.083   33.5     51.3     79.5                                   189.26  7  Ni     7.6398    18.1688  35.19    54.9     76.06                                  191.96  7  Ni     7.6398    18.1688  35.19    54.9     76.06    108                           299.96  11  Cu     7.72638   20.2924                                                           28.019  1  Zn     9.39405   17.9644                                                           27.358  1  Zn     9.39405   17.9644  39.723   59.4     82.6     108       134        174      625.08  23  As     9.8152    18.633   28.351   50.13    62.63    127.6                         297.16  11  Se     9.75238   21.19    30.8204  42.945   68.3     81.7      155.4               410.11  15  Kr     13.9996   24.3599  36.95    52.5     64.7     78.5                          271.01  10  Kr     13.9996   24.3599  36.95    52.5     64.7     78.5      111                 382.01  14  RB     4.17713   27.285   40       52.6     71       84.4      99.2                378.66  14  RB     4.17713   27.285   40       52.6     71       84.4      99.2       136      514.66  19  Sr     5.69484   11.0301  42.89    57       71.6                                   188.21  7  NB     6.75885   14.32    25.04    38.3     50.55                                  134.97  5  Mo     7.09243   16.16    27.13    46.4     54.49    68.8276                       151.27  8  Mo     7.09243   16.16    27.13    46.4     54.49    68.8276   125.664   143.6     489.36  18  Pd     8.3369    19.43                                                             27.767  1  Sn     7.34381   14.6323  30.5026  40.735   72.28                                  165.49  6  Te     9.0096    18.6                                                              27.61   1  Te     9.0096    18.6     27.96                                                    55.57   2  Cs     3.8939    23.1575                                                           27.051  1  Ce     5.5387    10.85    20.198   36.758   65.55                                  138.89  5  Ce     5.5387    10.85    20.198   36.758   65.55    77.6                          216.49  8  Pr     5.464     10.55    21.624   38.98    57.53                                  134.15  5  催化剂 IP1      IP2      IP3     IP4     IP5  IP6  IP7  IP8  焓含     m  Sm     5.6437   11.07    23.4    41.4                        81.514   3  Gd     6.15     12.09    20.63   44                          82.87    3  Dy     5.9389   11.67    22.8    41.47                       81.879   3  PB     7.41666  15.0322  31.9373                             54.386   2  Pt     8.9587   18.563                                       27.522   1  He+            54.4178                                      54.418   2  Na+             47.2864  71.6200 98.91                       217.816  8  RB              27.285                                       27.285   1  Fe3+                             54.8                        54.8     2  Mo2+                     27.13                               27.13    1  Mo4+                                     54.49               54.49    2  IN3+                             54                          54       2  Ar+             27.62967                                     27.62967 1
在一个实施例中,根据方程(6-8)的催化剂RB+可以通过电离铷金 属形成。电离源可以是紫外光或者等离子体。紫外光和等离子体中的至 少一种可通过氢与一种或者多种诸如钾金属或K+离子这样的氢催化剂的 催化反应来提供。在后面这种情况下,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。于是,K+到K2+以及K+到K的混合反应具有27.28eV的净 焓,这相当于于在方程(2a)中m=1的情况。
在一个实施例中,催化剂K+/K+可以通过电离金属钾形成。电离源可 以是紫外光或等离子体。紫外光和等离子体电离源中至少一种可通过氢 与一种或者多种诸如钾金属或者K+离子这样的氢催化剂的催化反应来提 供。
在一个实施例中,可以通过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通过在用于将分子氢分解成原子氢的热灯丝处电 离来形成根据方程(6-8)的催化剂RB+或者催化剂K+/K+。热灯丝可以是 诸如钨或者钼这中在1000至2800℃这样的高温下工作的耐熔金属。
本发明的催化剂可以是增强结合能的氢化合物,该氢化合物具有大 约 的净反应焓,其中m是大于1的整数,最好是小于400的整数, 以产生增强结合能的氢原子,其结合能约为 其中p是整数,最 好是从2至200之间的整数。
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
m 2 · 27.2 eV - - - ( 50 )
的催化剂发生反应而产生dydrino,其中m是整数。据认为,净反 应焓越接近于 则催化速度越高。业已发现净反应焓在 的±10%之内,最好在±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来鉴别催化剂,如 Mills的公开物所述(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0.01。催化剂和催化速度的确定可由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,低能量的氢原子、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m极退化的原子之间的谐振耦合,其中每一极具有27.21eV的 势能[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量氢激发到亚稳态、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无辐射迁移,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。可以通过类似于涉 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第一激发至虚能级和第二激发至谐振或连续能级的 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)。比转移到第 二个hydrino原子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 及具有在 中激发的谐振状态 的 的转移,可以表示为:

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 子反应来进行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导致跃迁反应的氢类原子 的反应可表示为:


并且总反应为:

4.催化速度的调节
据认为,净反应焓越接近m27.2eV催化速度越高,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节以控 制催化作用的速度。由电场或磁场源提供的对电场或磁场的调节可以改 变催化剂的连续能级,从而一个或多个电子被电离至一个连续能级来提 供大致为m27.2eV的净反应焓。连续能量的改变可以导致催化剂的净反 应焓更加接近m27.2eV。电场优选地位于大约0.01-106V/m的范围内,更 优选地位于0.1-104V/m之内,最优选地位于1-103V/m之内。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 少的能量,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某个范围中, 这样就减少了与壁的相互作用,并且增加了电子能量。该磁场可以是一 个螺线管磁场或一个磁镜场。可以对磁场进行调节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获得控制氢 催化作用的速度的最佳电压。在另外一个实施例中,诸如惰性气体的气 体被添加到反应混合物中,该反应混合物增加了原子氢对分子氢的百分 比。
例如,电池可以包含一个热灯丝,该热灯丝将分子氢分离成原子氢, 它还会加热氢离解子,例如过渡元素和内部过渡元素、、铂、钯、锆、 、镍、、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)和错层C碳(石墨)。灯丝还会在反应器的电池中提供一个电场。该电场可以改变 催化剂的连续能级,从而一个或多个电子被电离至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,由可变电压电源充电 的电极提供了一个电场。催化速度可以通过控制确定施加电场的外加电 压来控制,该施加电场通过改变连续能级来控制催化作用。
在hydrino氢化物反应器的另外一个实施例中,电场或磁场源电 离原子或离子来提供催化剂,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 源可以是热灯丝,由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],这可以是由于石英管壁上诸如HeH(l/p)或ArH(l/p)之类 高能材料聚集的结果,该石英管壁与包含氦的等离子体进行反应以产生 恨高的能量,如使用Beenakker谐振腔和看上去象ArH(l/p)的红-黄 涂层看到的一样。在一个微波电池和氢化物反应器的实施例中,将微波 运行延长持续时间以生成这些材料,这些材料可以分解以生成能量并提 供作为催化剂的hydrino以及用于歧化反应的反应物。
可选地,当反应室中存在KI时氦-氢微波等离子体显示强hydrino 线直到8nm。在某些试验中还存在钛筛。KI和Ti都充当形成hydrino氢 化合物的电子源。当这些物质聚集到足够程度时,歧化反应足可以充分 进行以维持相当高的催化反应速度,该催化反应速度超过了hydrino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, 电池带有诸如KI、Sr和/或Ti之类的电子源运行以形成hydrino氢化合 物来生成高能量条件。在一种情况下,反应物可以直接放入电池。在另 一种情况下,反应物可以因为受热而从贮存器中挥发。
在一个化合物中空阴极和微空放电电池以及氢化物反应器的实施例 中,电池壁可以包含诸如不锈之类的导电材料。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用于给定输入能量 的必要输出能量增益的级别上进行。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。最好通过使用诸如石 英或氧化之类的材料将导电壁绝缘来将等离子体保持在在中空阴极或 阳极内。在一个实施例中,不锈钢电池顺着石英或氧化铝套筒排列。
优选的中空阴极由诸如钼或钨之类的难熔材料组成。优选的中空阴 极包括化合物中空阴极。优选的化合物中空阴极放电电池的催化剂源是 氖,这在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 中进行了描述,其全文也被引入作为参考。在一个包括化合物中空阴极 和作为氢催化剂源的氖的电池的实施例中,例如,氖的分压在90%到大约 99.99atom%的范围内,并且氢的分压在0.01到大约10%的范围内。氖的 分压优选地处于大约99到大约99.9%的范围中,并且氢的分压优选地位 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(诸如化合物中空阴极、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℃之间的高温下工作,更优选地在大约200到大约1000℃的范围 内工作。电池最优选地在大约200到大约650℃的温度范围内工作。
在电池的一个实施例中,高壁温的要求是使用气隙壁提供的,其中 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构成能量电池 用于原子氢的催化作用来形成新型氢物质和包含本发明的新型氢的合成 物质,催化剂包括第一种催化剂和第二种催化剂源的混合物。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,第一种催化剂的氢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。弱电场可以提高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来引起氢催化作用。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,其中 催化剂离子通过由第一种催化剂产生的氢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,其中由锶生成的氢 催化剂生成包含作为第二种催化剂的Ar+的等离子体(方程(12-14))以 及2.)能量电池包含钾和氦,其中由钾生成的氢催化剂生成包含作为第 二种催化剂的He+的等离子体(方程(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%,而第二种催化剂源包含当前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 力提供期望结果来实施本发明。
在电池和能量转化器的实施例中,催化剂至少包括一种选自He+和 Ar+组中的催化剂,其中,电离的催化剂离子通过由诸如辉光放电或感应 耦合微波放电之类的方法产生的等离子体从相应的原子中生成。优选地, 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) 具有低电场强度区域,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,反应器是一个如Kuraica和Konjevic所描 述的具有中空阳极的放电电池[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,反应器是一个具有中空阴极(例如中心线或杆阳极)和一个 同心中空阴极(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,其中,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 方程(24-26)给出的催化反应用作催化剂。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,其中电场控制包括阳离子(例如He+或Ar+ )的催化剂的反应速度,氢的催化作用主要出现在阴极。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)中带有氢气和第二种催化剂源(例如氩和氦)。在一个实施例中, 氢的催化作用从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 子体进行磁化以增加限制。在一个电池的实施例中,反应在磁铁中进行, 该磁铁提供了螺线管或最小磁(最小B)场(minimum B field),这样第 二种催化剂(例如Ar+)被收集并且获得更长的半衰期。通过约束等离子 体,诸如电子之类的离子变的更高能,这增加了第二种催化剂(例如Ar+ )的数量。该限制也增加了等离子体的能量以生成更多原子氢。通过提 高第二种催化剂和原子氢的浓度,可以提高氢催化速度。金属锶可以与 Ar+反应,从而减少可用作催化剂的Ar+的数量。至少可以在电池的一部 分中控制电池的温度以控制锶蒸汽压力来获得预期的催化速度。优选地, 在阴极的区域控制锶的蒸汽压力,其中存在高浓度的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物质组成的化合 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)包括氩和氦的混合物的排放, 其中催化剂包含Ar+。ArHn产品可以收集在冷却容器(例如液氮冷却容器) 中。
一种合成增强结合能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)包括氦和氢的混合物的排 放,其中He+为催化剂。该产品可以收集在冷却容器(例如液氮冷却容器) 中。
一个合成至少包含一种惰性气体原子的合成增强结合能氢化合物的 实施例,包括在hydrino具有原子氢源和氢催化剂的氢化物反应器中添 加惰性气体作为反应物。
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 子源与增强结合能氢反应以形成并且增强结合能氢化合物,该化合物可 以被离析或分解以生成惰性气体。在一个实施例中,包含将被浓缩的惰 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)或微波电池hydrino氢化物反应器,这样在反应器中生成的增强 结合能氢物质与气体流的惰性气体反应以形成至少包含一个惰性气体原 子的增强结合能氢化合物。该化合物可以被离析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,其中催化剂是阳离子,例如从He+和 Ar+组中选择的至少一种,一个增强结合能的氢化合物、铁hydrino氢化 物通过与电池中存在的铁反应形成hydrino原子。铁的来源可以是不锈 钢电池。在另一个实施例中存在附加的催化剂,例如锶、铯或钾。
6.来自氢的催化作用的等离子体和光源
通常,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。在低温(例如≈103K))时从原子氢中发射强烈的远紫外线 (EUV)的观测在以前已有报告,该原子氢产生于加热本发明的由灯丝加 热而蒸发的钛离解子和某种气体原子或者离子催化剂的钨灯丝中[R. Mills、J.Dong、Y.Lu,“OBservation of Extreme U1traviolet 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 强远紫外线辐射的低温、超低压的等离子体,其称作谐振转移或者rt- 等离子体。同样,Ar+的电离能为27.63eV,并且在观测Ar+发射时仅仅 引入氩气,由原子锶产生的等离子体发射强度大大提高了[R.Mills、 P.Ray,“Spectroscoic Identification of a Novel Catalytic Reaction of Potassium and atomic hydrogen and thehydride ion Product”, Int.J.Hydrogen Energy,出版中]。相反,化学相同的原子,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Balmerα射线通过使 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,已提交;R.L.Mills,P. Ray,B.Dhandapani,J.He,Comparison of Excessive Balmer a Line Broadening of Glow Discharge and Microwave Hydrogen Plasmas with Certain Catalysts,见实验部分],其中,α射线从只有氢的、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 体中发射。已发现,锶-氢微波等离子体显示了与在27-33eV的辉光放 电电池中观察到的相同的增宽;然而,在两个源中对于锶-氢却没有观 察到增宽。使用惰性气体和氢的混合物,使用特定惰性气体的增宽的趋 势对于两种源都相同,但是增宽大小却非常不同。微波氦-氢和氩-氢 等离子体对应于平均氢原子温度110-130eV和180-210eV分别显示了不 一般的增宽。从辉光放电等离子体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≈3eV的平均氢原子温度的极端增宽。在氦- 氢混合物和氩-氢混合物的微波等离子体的情况下,电子温度Te分别从 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谱线强度的比值测量。同样,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;而对应的单独 的氦和氩的温度分别只有6800K和4800K。由于强场(例如超过10KV/ cm)导致的Stark增宽或者充电物质的加速不能调用来解释该微波结果, 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。
电池的优选实施例产生等离子体,该等离子体可以由至少一种在此 公开的如磁镜磁流体能量转化器和等离子体动力能量转化为电。能量电 池也可以包括至少一种超紫外线、紫外线、可见、红外线、微波或者无 线电波辐射光源。
本发明的光源包括本发明的电池,该电池包括用于期望的波长或者 波长范围的预期辐射的光传播结构或者窗。例如,石英窗可以用来传输 来自电池的紫外线、可见、红外线、微波和/或无线电波光,因为对于相 应的波长范围它是可透明的。同样地,玻璃窗也可以用来传输来自电池 的紫外线、可见、红外线、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、可见、红外线、微波和/或无线电波光。电池 壁可以包括光传播结构或者窗。电池壁或者窗可以涂上磷,磷可以将一 种或者多种短波长转变为所期望的更长的波长。例如,紫外线或者远紫 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技术的已知应用中。
本发明的光源例如可见光光源可以包括透明并隔热的电池壁从而可 以在容器中保持高温。在一个实施例中,电池壁可以是带有独立真空空 间的双层壁。离解子可以是灯丝例如钨灯丝。灯丝也可以加热催化剂以 形成气态催化剂。第一种催化剂可以是选自钾、铷、铯和锶金属组中的 至少一种。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(例如锶)的氢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 可以由氢化物的持续分解来提供以保持由电池温度确定的期望压力。电 池温度可用加热器和加热器控制器来控制。在一个实施例中,该温度可 由能量控制器提供给灯丝的能量来确定。
光源的本发明的另一个实施例包括一个可以提供相干或激光的可调 光源。用10%氢气将远紫外线(EUV)光谱记录在氩或者氦的微波放电上。 符合H2 *[n=1/4,n*=2]+振动跃迁那些预计的新发射谱线被观察到带有v 1.185eV的能量,V=17至38,该能量终止于H2[n=1/4]+的预计离解极限 ED,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,在出版中,在此作为参考 引入。]。具有v 1.185eV(v为整数)的dihydrino分子离子(例如 H2 *[n=1/4,n*=2]+)的振动谱线可以是可调激光源。本发明的可调光源包 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 中电池可以包括激光腔。可调激光源可以通过使用《Laser HandBook》(M. L.Stitch编辑,North-Holland出版公司(1979))中描述的已知系统 和方法从dihydrino分子离子发射的光来提供。
本发明的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,其中有效地形成了用作为来自催化剂源(例如,分别 出自氦、氦、氖、氖-氢混合物和氩气的He+、He2 *、Ne2 *、Ne+或Ar+)的 催化剂被有效地形成的催化剂的离子或受激准分子。光可以主要是单色 光,例如Lyman系列的发射谱线,例如Lymanα和Lymanβ。
氦与氖的混合物是氦-氖激光的基础。这两种原子都是催化剂源。 在诸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氦与 氖的混合物。氦与氖群体的发射激光状态(20.66eV亚稳态到带有632.8 nm激光发射的18.70eV激发态)由原子氢的催化作用来激发。至少使用 氦和氩中的一种作为催化剂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;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]中给出,在此全部引入作为参考。
RB+到RB2+和2K+到K++K2+每一个都提供了等于原子氢势能的净焓的反 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+或者2K+ 之间的谐振能量转移的高能催化反应以形成非常稳定的新的氢阴离子。 其预测3.0468eV的结合能能够通过其预测超精细构造谱线EHF=J23.0056 X10-5+3.0575eV(j为整数)在4070.0  观察到,该结构谱线[,符 合j=1至j=37以在1/105之内。该催化反应可以激发连续的HI激光。 已授权的描述在Mills的文章[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;R.L.Mills,P.Ray,″Stationary Inverted Lyman Population Formed from Incandescently Heated Hydrogen Gas with Certain Catalysts″,Chem.Phys.Letts.]中给出, 在这里作为参考全部引入。
如R.L.Mills,P.Ray,″Stationary Inverted Lyman Population Formed from Incandescently Heated Hydrogen Gas with Certain Catalysts″,Chem.Phys.Letts.所给出的一样:然后用来自短寿命的 高能中间体的谐振非辐射能量迁移来解释逆向群体,原子经过催化转变 为方程(1)和(3)中给出的状态以通过多极耦合[R.L.Mills,P.Ray, B.Dhandapani,J.He,″Spectroscopic Identification of Fractional Rydberg States of atomic hydrogen″,J.of Phys.Chem.,已提交] 和高速H(n=1)原子来直接得到H(n>2)原子。来自与基底H2碰撞所 激发的高速H(n=1)原子的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 atoms in low pressure,radio-frequency discharges in hydrogen″, Appl.Phys.Lett.,Vol.66,No.20,(1995),pp.2637-2639]中 讨论。也预测了H+的形成,根据3B部分所讨论的离子温度它远未达到热 平衡。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]显示了它通过冷重组等离子体以在局部 热动平衡(LTE)中具有高稳定能级(lying levels)的特征;而对于低 稳定能级,如Saha-Boltzmann方程中所示,当Te变低具有适当的电子密 度时可获得粒子数反转。
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,直到它达到具有由方程(1)和(3)给的 主要能级的低能非辐射状态。这样,这些中间状态也对应于逆向群体, 而且来自这些带有q·13.6eV(其中,其中q=1、2、3、4、6、7、8、9、 11、12,如参考14和19所示)能量的状态的发射可以是EUV和软X射 线的基础,,因为激发相应的松弛RydBerg状态的原子H(l/(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]。
7.能量反应器
根据本发明,如图1所示的能量反应器50包括装有能量反应混合物 54的容器52、热交换器60和诸如蒸汽发生器62和涡轮70的能量转化 器。当包含氢和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将蒸汽能转化为电能,该电能可被负载90接收以产生功 或者耗散掉。
能量反应混合物54包含能量释放材料56和催化剂源58,其中能量 释放材料56包括氢同位素原子源或者氢同位素分子源,催化剂源58谐 振转移大约mX27.21eV以形成低能原子氢并且转移大约mX48.6eV以形成 低能分子氢,其中m为整数,其中通过氢与催化剂的接触来引发到达氢 低能状态的反应。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、水的离解包括(热离解、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 弹性光子或粒子散射反应。在后两种情形下,本发明的能量反应器包括 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,原子氢通过诸如微波源或者UV源的光子源75a从分子氢中 形成。
光子源也可以产生能量至少为大约mX27.21eV、m/2X27.21eV,或者 40.8eV的光子,致使氢原子进行到低能状态的跃迁。在另一个优选实施 例中,光子源75a产生能量至少大约为m×48.6eV、95.7eV或者m×31.94eV 的光子,致使氢分子进行到低能状态的跃迁。在所有反应混合物中,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) 以降低反应的激活能。在另一个实施例中,混合物54还包括一个表面或 材料来分离和/或吸收能量释放材料56的原子和/或分子。这中用于分离 和/或吸收氢、重氢或者超重氢的表面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)和错层C碳(石墨)。
通过原子或离子的t个电子电离至一个连续能级来提供催化剂,从 而t个电子总的电离能大约为m×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个电子从一个离子到另 一个离子的迁移提供了净反应焓,由此提供离子的电子电离能减去接收 离子的电子电离能的总和大约等于m·27.2eV,其中t和m都为整数。
在一个优选实施例中,氢原子催化剂源包括催化材料58,催化材料 58通常提供大约m×27.21eV加上或者减去1eV的净焓。在一个优选实施 例中,氢分子催化剂源包括催化材料58,催化材料58通常提供大约 m×48.6eV加上或者减去5eV的净焓。催化剂包括那些表1和表3所给的 以及在作为参考被引入的“Mills在先公开物”中所述的原子、离子、分 子和hydrino。
另一个优选实施例是容器52,其中装有处于融化、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,该实施例包括将分子氢分离成原子氢的方法, 该原子氢包括一种元素、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)和错层C碳(石墨)或者包括有光子源75a提供的 UV光源的电磁辐射
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、 以及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 或者液体状态之一的催化剂源,盛有氢和催化剂的容器(其中通过氢与 催化剂的接触引发形成低能氢的反应),以及除去低能氢产物的装置。本 发明的这个方面还在作为参考引入的“Mills在先公开物”中有进一步的 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节、由 波导来传输并且经过RF透明观察孔线或者天线来输送给反应腔。可以选 择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来 自催化剂源的催化剂的离子或者激发物,例如分别来自氦、氦、氖、氖 -氢混合物和氩气的He+He2 *、Ne*、Ne+/H+、Ar+催化剂。
8.微波气体电池氢化物和动力反应器
本发明的用于原子氢的催化以形成增强结合能的氢物质和增强结合 能的氢化合物的微波气体电池氢化物和动力反应器包括具有能够容纳真 空或者高于大气的压力的腔室的容器、原子氢源、用于形成等离子体的 微波动力源和催化剂,以及能够提供m/2·27.2±0.5eV净反应焓的催化 剂,其中m为整数,m最好为小于400的整数。微波动力源包括微波发生 器、可调的微波谐振腔、波导和天线。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
本发明的用于原子氢的催化作用以生成增强结合能的氢物质和增强 结合能的氢化合物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,包括具有能够容纳真空或者高于大气的压力的腔室的容器、 原子氢源、用于形成等离子体的RF能量源,以及能够提供 m/2·27.2±0.5eV净反应焓的催化剂,其中m为整数,m最好为小于400 的整数。该电池还可以包括至少两个和RF发生器,其中,RF能量源包括 RF发生器驱动的该电极。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电池壁外部的源线圈、可以接地的传导电池壁和 用于驱动将将RF能量电感或者电容耦合到电池等离子体的线圈的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,从而迫使电子和离子从x、y和z上速度的均 匀分布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 于绝热不变量v⊥ 2/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‖。磁镜磁流体能量转化器还包括如图10所示的磁流体能 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 播离子上的洛伦兹(Lorentzian)力相对于速度和磁场是横向的,而且 对于阳离子和阴离子其方向相反。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 洛伦兹偏流离子,该偏离离子产生了通过电极的电压。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 旋轨道也大1800倍。这个结果使电子可以被磁性地俘获在磁力线上,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所提供的电池400’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路的 盐桥(salt Bridge)420’,以及电负载425’。增强结合能的氢化合物可 以用作电池阴极半反应的氧化剂。阳离子Mn+(其中n为整数)结合到 hydrino氢阴离子,从而小于氢阴离子的结合能 的阳离子或者原子 M(n-1)+可以用作氧化剂。或者,对于hydrino氢阴离子可以选择的用于给 定的阳离子,因此hydrino氢阴离子没有被阳离子氧化。因而,氧化剂 M n + H - ( 1 p ) n 包括阳离子Mn+,其中n为整数并且包含hydrino氢阴离子 其中p为大于1的整数,该hydrino氢阴离子被选择以使它的结 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,其中还原势能由氧化剂的阳离子和阴离 子的结合能来决定。
具有特别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循 环过程中在阳极和阴极之间的半个电池中来回移动。或者,例如锂离子 Li+可以在放电和充电循环过程中在阳极和阴极之间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磷氮高分子和陶瓷粉体。
在电池的一个实施例中,氧化剂和/或还原剂被电池的内部电阻或者 外部加热器450’提供的热量熔化。熔化的电池反应物中的锂离子通过穿 过盐桥420’移动来完成电流。
附图说明
图1是根据本发明的包含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屏蔽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 作磁流体动力能量转化器的高能离子源,还可以在等离子动力能量转化 器中用作优选限定电子的装置;
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是根据本发明的用作图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:

具体实施方式

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,它们只是作为说明性的范例。根 据详细的说明,本领域的技术人员将恨容易避免不当的试验而在其它功 能范围内实施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氢化物反应器由装有催化混合物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 m 2 · 27.21 ± 0.5 eV 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“hydrino”并产生能 量。氢化物反应器还包含一个电子源,用于使电子接触hydrino以将 hydrino还原为hydrino氢阴离子。
氢的来源可以是氢气、水、普通氢化物或者金属一氢溶液。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给出的以及“Mills在 先公开物”表(例如PCT/US90/01998的表4和PCT/US94/02219中的25-46 页、80-108页)中所给出的。
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;固态的、熔融态 的、液态的或者气态催化剂中的至少一种,用于生成hydrino;以及一个 装有原子氢和催化剂的容器。“Mills在先公开物”中描述了用于生成 hydrino的方法(包括有效催化剂和氢原子源的清单)和装置。其中还描 述了用于鉴别hydrino的方法。这样生成的hydrino和电子反应以形成 hydrino氢阴离子。用来将hydrino还原为hydrino氢阴离子的方法包括 (例如)以下方法:在气体电池的氢化物反应器中通过反应物的化学还 原;在气体放电电池氢化物反应器中通过等离子体电子或者气体放电电 池的阴极的还原;在等离子体焰炬氢化物反应器中通过等离子体电子的 还原。
该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。它还可将漂移速度给予电池中的离子。电池可 以包含微波能量源,该微波能量源在本技术中一般都为人所知,例如行 波管(traveling wave tuBe)、速调管(klystron)、磁控管、回旋谐振 微波激射器(cyclotron resonance maser)、微波回旋管(gyrotron) 和自由电子激光器。当前的能量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等离子体电解电池氢化物反应器
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施加电压,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 力可由压力调节装置116控制,其中电池可以被封闭。反应器还包括去 除(分子)低能氢的装置101(例如一个选择性的排气)以防止放热收 缩反应达到平衡。
在一个实施例中,还为电解电池提供了来自氢源121的氢,氢源121 中过度的压力可由压力控制装置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结构,它可以在真空状态下将低能氢 移走。除了在容器100的顶上与凝聚器140的连接外,反应容器是封闭 的。该电池可以在沸点工作,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 合生成的水可以返回到容器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产生的氢原子的接触而在阴 极106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hydrino接触的电子源,以形成hydrino氢阴离子。hydrino在电 解电池中被还原(也就是获得电子)为hydrino氢阴离子。通过将hydrino 与以下的任何一种接触就可发生还原:1.)阴极106,2.)包括电池容器 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的部件,或者4.)该电池工作时外来的还原剂或者其它元素 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 种可以包含电子源用于将hydrino还原为hydrino氢阴离子。
化合物可以在电解电池中的hydrino氢阴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)。
本发明的形成电解能量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增强结合能的氢物质及增强结合能氢混合物,它 包含容器、阴极、阳极、电解液、高压催化电源和能够提供m/2·27.2 ±0.5eV的净反应焓的催化剂,其中m为整数。优选m为小于400的整数。 在一个实施例中,电压在大约10 V至50KV的范围内,而且电流密度可 以高达约1至100A/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棒,并且阳极可 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化合物,催化源可以包含 化合物,该化合物提供在催化作用期间被还原成催化剂钾原子的K+。
所形成的化合物包括
(a)至少一种中性的、正的或者负的增强结合能的氢物质,该氢物 质具有的结合能
(i)高于相应的普通氢物质的结合能,或者
(ii)大于任何氢物质的结合能,对此,由于相应的普通氢物质的 结合能小于环境条件下的热能,或者为负,从而相应的普通氢物质是不 稳定的,或者观察不到;以及
(B)至少一种其它元素。
增强结合能的氢物质可以从由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。形成的化合物的特征 在于增强结合能的氢物质从由以下内容组成的组中选取:(a)氢阴离子, 对p=2直到23其结合能高于普通氢化物离子的结合能(约为0.8eV),其 中结合能由下式表示:

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是元电荷;(B)具有大约高于13.6eV结合能的氢阴离子;(c)具有 大约高于15.5eV的第一结合能的氢分子;(d)具有大约高于16.4eV结 合能的氢分子。该化合物的特征在于:提高了结合能的氢物质是具有大 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结合能的氢阴离子。化合物的特征还可以在于:提高了结合能 的氢物质是氢阴离子,其具有的结合能为:

其中,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是还原的电子质量,a0是玻尔半径,而e是元电荷。化 合物的特征还可以在于提高了的结合能的氢物质从由以下内容组成的组 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)具有增强结合能的氢阴离子,其结合能大约为:

其中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是还原的电子质量,a0是玻尔半径,而e是元电荷。
(c)增强结合能的氢物质H4 +(l/p);
(d)增强结合能的氢物质的trihydrino分子离子H3 +(l/p),具有的 结合能大约为 其中p为整数;
(e)增强结合能的氢分子,具有的结合能大约为 以及
(f)增强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氢阴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式。本发明的气体电池氢化物反应器 如图4所示。反应物hydrino可以由与例如表1和3所给的催化剂中的 至少一种发生反应来提供,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向腔室释放氢气。设置控制器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 256用来通过真空管257来排谐振腔室。该装置还包括与dydrino接 触的电子源以形成hydrino氢阴离子。
在一个实施例中,与腔室200连通并通过氢供应通道242向腔室输 送氢的氢源221是电解电池的氢可渗透的中空阴极。水电解产生可以通 过中空阴极渗透的氢气。该阴极可以是诸如镍、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碱性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通过控制电解电流 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括表1和3中和“Mills在先公开物”所给出的催化 剂。反应容器207具有用于从催化剂贮存器295输送气态催化剂到反应 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,还有催化 剂的分压,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材料离解成原子氢。离解物质可以包括例 如:诸如铂和钯这样的贵金属、诸如镍和钛这样的过渡金属、诸如铌和 锆这样的内部过渡金属或者例如钨和钼这样的耐熔金属。离解材料可以 保持在由氢催化作用(hydrino生成)以及在反应器中发生的hydrino还 原所释放的高温。离解材料也可以由温度控制装置230以保持高温,该 温度控制装置采取如图4的剖面图所示的加热线圈的形式。该加热线圈 由电源225供电。
分子氢可使用例如光子源205提供的紫外线光的电磁辐射来离解成 原子氢。
分子氢可由热灯丝或者由电源285供电的栅极280来离解成原子氢。
氢的离解发生,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。使用由电源272供电的催化 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 压力保持在预期的压力上。当催化剂装在反应器中的蒸发皿中时,通过 调整蒸发皿的电源而控制催化剂蒸发皿的温度以将催化剂的蒸汽压力保 持为预期的值。
由气体电池氢化物反应器产生的hydrino和能量的速度可以通过控 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 阴离子产生的速度可以通过控制hydrino的浓度来控制,例如可以通过 控制hydrino产生的速度来控制。容器腔200中的气态催化剂的浓度可 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 中的气态催化剂的浓度也可以由控制催化剂的温度来控制通过调节催化 剂贮存器加热器298,或通过当还原剂装在反应器中的蒸发皿里时,调节 催化剂蒸发皿加热器。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的温度来确定,或者由催化剂蒸发皿的温度确定,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hydrino还原而释放的热量而保持一个高于催化 剂贮存器295的工作温度。反应容器温度也可由例如图4中剖面图所示 的温度控制装置如加热线圈230来保持,加热线圈230由电源225供电。 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可以实现第二种催化剂源与氢气的预期混 合,或者该气体可以按预期的比例预先混合。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,由第一 种催化剂产生的氢的催化作用所释放的能量在预燃室中产生等离子体。 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;第二种催化剂源可以从氦和 氩组中选取并且第二种催化剂可以从He+和Ar+组中选取,其中催化剂离 子通过由第一种催化剂的氢的催化作用产生的等离子体从相应的原子中 产生。例如,1.)预燃室包含锶和氩,其中使用锶的氢催化作用产生包 含用作第二种催化剂(方程(12-14))Ar+的等离子体;2.)预燃室包 含钾和氦,其中使用钾的氢催化作用产生包含用作第二种催化剂(方程 (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毫托至大约一个大气压的范围内。氢的压力在大约1毫托至大约 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。在一个优选实施例中,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,氢大约为5%,并且第二种催化剂源大约为95%。这些压力范 围是有代表性的例子并且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。
优选的工作温度部分取决于包括反应容器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材料所产生的原子氢的 数量来控制。分子氢离解的速度可以用控制表面积、温度和/或离解材料 的选取来控制。原子氢的浓度还可以用原子氢源221所提供的原子氢的 数量来控制。原子氢的浓度还可以通过流量控制器222和压力传感器223 控制原子氢源221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(UV)发射分光计来监测以监测由于催化作用以及hydrino氢化 物离子和化合物辐射导致的的紫外线发射的强度。
气体电池氢化物反应器还包括与产生的hydrino接触以形成 hydrino氢化物离子的电子源260。在图4的气体电池氢化物反应器中, hydrino通过接触构成反应容器207的还原剂以还原成hydrino氢化物 离子。或者,hydrino通过接触以下的反应器的组件来还原成hydrino氢 化物离子,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。Hydrino还可通过接触电池工作时外来的还原剂(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 可包含吸收剂或者低温冷阱225以有选择性地收集低能氢物质和/或增强 结合能的氢化合物。
包含hydrino氢化物阴离子和阳离子的化合物可以在气体电池中形 成。形成hydrino氢化物化合物的阳离子可以包含构成电池的材料的阳 离子、包含产生原子氢的分子氢电离材料的阳离子、包含加入还原剂的 阳离子或者在电池中现存的阳离子(例如催化剂的阳离子)。
在气体电池的氢化物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燃烧室
在碳氢化合物燃烧过程中,气态催化剂从由碳氢化合物高温分解所 产生的氢原子中形成hydrino。含碳氢化合物或者含氢的燃料含有催化 剂。在燃烧期间催化剂被蒸发(变成气态)。在另一个实施例中,至少一 种在表1和表3中给定的催化剂,hydrino,以及热稳定的铷和钾盐例如 RBF、RBCl、RBBr、RBI、RB2S2、RBOH、RB2SO4、RB2CO3、RB3PO4以及KF、KCl、 KBR、KI、K2S2、KOH、K2SO4、K2CO3、K3PO4、K2GeF4。附加的计数器或电偶 包括有机阴离子如润湿剂和乳化剂。
在气体电池氢化物反应器的另一个实施例中原子氢源是一种爆炸 物,该爆炸物爆燃以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。这种气体电池的一个范例是包含原子氢源 和催化剂源(例如氦气)的炸弹。
在本发明的另一个使用内燃机来产生氢原子的实施例中,含碳氢化 合物或含氢的燃料还包括水和溶剂催化剂源,例如乳化催化剂。在热解 期间,水用作为经受催化作用的氢原子的另一个源。水可以在一个表面 上(例如汽缸或者活塞头)被热离解成氢原子或被催化离解。该表面包 含用于将水离解成氢和氧的物质。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、Dv、Ho、Er、Tm、VB、Lu、Th、Pa、U、活性炭(碳)和错层C碳(石墨)。
在本发明的另一个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。该腔室对应于发动机汽缸。这在每一次发动机循环 过程中发生。每一次发动机循环使用的催化剂250的数量可以由催化剂 的蒸汽压力和催化剂存储器295的气体汽缸容量来确定。催化剂的蒸汽 压力可以使用贮存器加热器298通过控制催化剂贮存器295的温度来控 制。电子源,例如与hydrino接触的hydrino还原试剂,可以导致hydrino 氢化物离子的形成。
1.3气体放电电池氢化物反应器
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使用控制阀325通过氢输 送通道342向腔室300供给氢气。催化剂装放在催化剂存贮器395中。 电压和电流源330是电流在阴极305和阳极320之间流过。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的壁是导 电的并用作阳极。在另一实施例中,阴极305是中空的,例如中空的、 镍、铝、或者不锈钢的中空阴极。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hydrino和能量。形成hydrino 和能量的催化作用在阴极表面发生。为了形成用于产生hydrino和能量 的氢原子,分子氢在阴极离解。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hydrino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,气态催化剂可以通过金属 铷中的放电来形成RB+、钛金属的放电来形成Ti2+或者钾或锶的放电使金 属挥发来提供。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态催化剂。用于转变为hydrino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, 其用作为气态催化剂350从催化剂贮存器395进入到反应腔300中的通 道。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。 反应器还包括选择性排气阀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态催化剂。通过分子氢气体的放电来提供气态氢 原子。抗化学作用(在反应器的工作期间不发生反应或者变质)的敞口 容器(例如钨或者陶瓷蒸发皿)设置在盛放有催化剂的放电电池反应器 的内部。在催化剂蒸发皿中的催化剂由通过一个连带电源的蒸发皿加热 器来加热,以向反应腔提供气态催化剂。或者,辉光放电电池在高温下 工作从而蒸发皿中的催化剂升华、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工作。或者, 为了防止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或者催化剂蒸发皿的温度。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50,000伏的范围内。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 (offset voltage)将场设置为预期的强度。一个在非放电期间对场进 行控制的应用是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 电压被设置来提供大约为0.1V/cm之大约50V/cm的场。优选地,补偿电 压被设置来提供大约为1V/cm之大约10V/cm的场。峰值电压可以在大约 为1V至10MV的范围内。更优选地,峰值电压大约为10V至100kV。最 为优选地,峰值电压大约为100V至500V。脉冲频率和负载比也可以调整。 一个控制脉冲频率和工作周期的应用是优化动力平衡。在一个实施例中, 这通过优化与输入动力相对的反应速度来实现。在非放电期间由放电产 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+)的数量和原子氢的数量控制来实现,其中原子氢 的浓度取决于脉冲频率、负载比以及衰减速度。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 量原子氢重组为分子氢的时间要快。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,负载比(duty cycle)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,动力可以使用交流电流(AC)。频率可以在0.001 Hz to 1GHz的范围内。更优选地,频率在60Hz至100MHz的范围内。 最为优选地,频率在大约10到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与等离子体接触;否则,电极可以通 过电解质屏障与等离子体分开。峰值电压可以在10V至100MV的范围内。 更为优选地,峰值电压在大约10V到100kV地范围内。最为优选地,峰 值电压在大约为100V至500V的范围内。
为了产生hydrino氢阴离子,气体放电电池装置包括与hydrino接 触的电子源。Hydrino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氢阴离子。Hydrino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、选择 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氢阴离子。根据另一个变化,Hydrino还 可通过接触电池工作时外来的还原剂360(即从外部源加到电池中的自耗 还原剂)来还原。
包括hydrino氢阴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、加入的还原剂的阳离子或者电池中现有的阳离子(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氢化物和 能量在气体放电电池307中产生。催化剂贮存器395包括金属钾催化剂 或者电离成RB+催化剂的金属铷。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加热以保持阴极305附近的 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毫托。在另一个实施例中,气体放电电池的阴极305和阳极320 涂有钾或铷。催化剂在电池的工作过程中被蒸发。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,电极包括多个平行中空阴极从而可以产生大容量的电场以产生强 大的能量级。多个中空阴极的一种设计包括一个阳极和多个同轴中空阴 极,每个中空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。
优选的中空阴极由例如钼或钨之类的难熔材料组成。优选的中空阴 极包括化合物中空阴极。化合物中空阴极放电电池的优选催化剂为氖, 如下面的参考文献所描述,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,在此作为参考全部引用。
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绝缘体阻 挡层(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显示了本发明的射频(RF)屏蔽电极放电电池系统1000。RF 能量电容耦合。在一个实施例中,电极1004可以在电池1001的外部。 绝缘体层1005使电极与电池壁1006隔开。高驱动电压可以是交流的并 且可以是高频的。驱动电路包括能够提供RF和阻抗匹配电路1003的高 压电源1002。频率优选地位于大约100Hz至大约10GHz的范围内,更优 选地为大约1kHz到大约1MHz,最优选为大约5-10kHz。电压优选地位 于大约100V到大约1MV的范围内,更优选地为1KV至大约100kV,并 且最优选地为大约5到大约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生成hydrino和能量的催化剂714。 例如,等离子体可以包含氩。催化剂可以包括表1和表3中给定的至少 一种催化剂或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 剂由微波放电生成。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。
氢从氢供应738经由通道742流至催化剂贮存器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流量控制器 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 械搅拌作为细微颗粒分散在气流中的催化剂颗粒的载运气体。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调节。催化作用 可以在气相中发生。
等离子体焰炬中气态催化剂的数量可以通过控制使用机械搅拌器雾 化催化剂的速度进行控制。气态催化剂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)。气态氢原子相对于等离子体焰炬的数量可以通过控制氢的流速和 混合物中氢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-气体混合器和混合流量调节器721的气体流速由流速控制器 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 体混合物流向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氢阴离子在等离子体704中生成。Hydrino 氢化合物被低温泵抽到歧管706上,或者它们通过通道748流入hydrino 氢化合物收集器708。收集器708与真空泵710通过真空管750和阀752 与真空泵710连通。到收集器708的Hydrino氢化合物流受到由真空泵 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 态催化剂从催化剂贮存器858到等离子体804的通道。催化剂贮存器858 中的催化剂814由具有电源868的催化剂贮存器加热器866加热以向等 离子体804提供气态催化剂。可以通过调节加热器866及其电源868控 制催化剂贮存器858的温度来控制催化剂蒸气压力。图8中的其余元件 与图7中相应的元件具有相同的结构和功能。换句话说,图8中的元件 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 的元件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,具有抗化学 作用的敞口容器(例如位于歧管内的陶瓷蒸发皿)容纳催化剂。等离子 体焰炬歧管形成一个可在高温下工作的电池,这样蒸发皿中的催化剂就 会升华、沸腾或挥发为气相。或者,催化剂蒸发皿中的催化剂可以使用 具有电源的蒸发皿加热器进行加热以向等离子体提供气态催化剂。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蒸发皿加热器来控制蒸发皿的温度来进行控 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 来工作。或者,为防止催化剂在电池中冷凝,电池温度可以维持高于催 化剂源、催化剂贮存器858或催化剂蒸发皿的温度。工作温度部分取决 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在大气中开口位置,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。示例性气雾流速大约为氢0.8升每分钟(slm)和氩0.15slm。 示例性氩等离子体流动速度大约为5slm。示例性正向输入能量大约为 1000W,以及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、雾化器喷雾器以 形成溶解或悬浮于液体介质(例如水)中的催化剂714的气雾剂。介质 容纳在催化剂贮存器716中。或者,抽吸器、雾化器、超声分散装置或 喷雾器将催化剂直接注入等离子体704。雾化的催化剂可以通过载运气体 (例如氢)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, 该结构与微波相互作用以形成具有高电场和/或磁场强度局部区域。在高 磁场可以导致等离子体腔室760中气体的电击穿。电场可以形成非热等 离子体,该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。导致局部高电场 的结构可以是导电的,可以是导电材料源,可能具有高介电常数,和/或 与等离子体电子的平均自由路径相比具有更明显、突出或小的终点。尺 寸可以位于原子厚度至5mm的范围之内。结构可以是金属屏、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。更多的结构可能包括经过 蚀刻以形成粗糙表面的材料。该材料可以是金属屏、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。刻蚀过程可以是玻璃蚀刻 法。
在另外一个实施例中,导致局部电离的高局部场包括导电颗粒、导 电颗粒源和/或在等离子体704中结晶的具有高介电常数的的颗粒。该颗 粒可能为纳米颗粒或微米颗粒。该结晶颗粒可能包含铝、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)和错层C碳(石墨)组的一种元素或氧化物。该氧 化物可以是NiO、WxOy(其中x和y是整数,例如WO2和WO3)、TixOy(其 中x和y是整数,例如TiO2)、AlxOy(其中x和y是整数,例如Al2O3) 的至少一种。导电颗粒源被氢还原,并且/或在等离子体704中分解而提 供至少一个导电表面。颗粒的直径可以位于大约1nm到大约10mm的范 围内;更优选地位于大约0.01微米到大约1mm之间;最优选地位于大约 1微米到大约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毫微克/分钟到1千克/分钟的范围内;更优选地位于大约1微克/ 分钟至1克/分钟的范围内;最优选地位于大约50微克/分钟至50毫克 /分钟的范围内。在颗粒具有高介电常数的情形下,介电常数可以位于大 约为真空的2至1000倍的范围内。
颗粒容纳在贮存器716中,贮存器716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。通过通道728将颗粒提供给等离子 体焰炬702。氢可能通过通道742从氢供应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。等通过通道726将离子体气体和氢的混合物提供给焰炬 并通过通道725提供给贮存器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并使等离子体结晶以导致在等离子体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 粒可以被收集器708收集并重新参与循环。
在等离子体焰炬氢化物反应器的其他实施例中,机械催化剂搅拌器 (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 声分散装置或喷雾器以形成溶解或悬浮于液体介质(例如水)中的颗粒 的气雾剂。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。雾化的催化剂可以通过载运气 体(例如氢)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微小的飞沫喷入等离子 体704中,静电式雾化器如Kelly所述[Arnold Kelly,″Pulsing Electrostatic Atomizer″,U.S.专利号6227465 Bl,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。液体可以是金属,例如碱或碱土金属。
非热等离子体也可通过提供可以汽化并在等离子体腔室760中回流 的金属从热等离子体形成。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。该金属可 以容纳在催化剂贮存器658中并如前面的催化剂614的情形中所述的由 加热器666加热以汽化。汽化的金属通过在对应于金属蒸汽雾气相状态 冷凝而形成微小的熔滴。熔滴可以通过汽化金属形成以使电池热温度低 于金属的沸点。金属可以由等离子体或通过加热催化剂蒸发皿或贮存器 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使 它们悬浮。在另外一个实施例中,结晶颗粒可以是具有铁磁性的。等离 子体焰炬电池还可以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中的装置。
等离子体焰炬氢化物反应器还包括与hydrino接触用于生成 hydrino氢阴离子的电子源。在等离子体焰炬电池中,hydrino被还原为 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.)任何反应器部件,例如等离子体焰炬702、供应通道856或催化 剂贮存器858,或5)电池工作时外来的还原剂(例如,从外部源添加到 电池的自耗还原剂)。
在气体电池中可以形成由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 的氧化物质的阳离子、加入的还原剂的阳离子或者等离子体中现有的阳 离子(例如催化剂的阳离子)。
2.微波气体电池和动力反应器
根据本发明的实施例,用于产生动力和hydrino、hydrino氢离子、 dihydrino分子离子和dihydrino分子中至少一个的反应器可以采用微波 氢气体电池氢化物反应器的形式。图9显示了本发明的微波气体电池氢 化物反应器。Hydrino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,歧化反应中低能氢、 hydrino用来引发氢和hydrino原子迁移至低能级并释放能量。在气相状 态可以出现催化作用。催化剂可以由微波放电生成。优选的催化剂是来 自诸如氦气或氩气之类的源的He+或Ar+。催化反应可以提供动力来形成 并保持由高能离子组成的等离子体。相聚(phase Bunched)的或非相聚 的微波都可以通过磁场中的电离电子产生;因此,电池的磁化等离子体 包括内部微波发生器。然后所生成的微波可以成为微波源以至少部分地 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,与通过氢供应通道626向腔室提供 氢的腔室660相通的氢源是反应器系统电解电池的可渗氢中空阴极。水 的电解会生成渗过中空阴极的氢。阴极可以是一种过渡金属(例如镍、 铁或钛)或贵金属(钯、铂、钛或了钛的钯、或镀了铌的钯)。电解液 可以是碱性的并且阳极可以是镍、铂或尺寸稳定的阳极。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 流入电池。
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 *)的来源,氩可以是催化剂(例如Ar+) 的源,氖可以用作催化剂(例如Ne2 *)的来源,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中变成为催化剂和原子氢。
等离子体可以由微波生成器624提供动力,其中微波由可调微波谐 振腔622调节,并且波导619传送,通过射频透明窗613或天线615输 送到腔室660。本领域中已知的的微波源是行波管道、速调管、磁控管、 回旋谐振微波激射器、陀螺振子和自由电子激光器。波导或天线可以位 于电池内部或电池内部。在后面一种情形中,微波可能从微波源穿透电 池613的窗口。该微波窗口可以由铝或石英构成。
在另一个实施例中,电池601是一个微波谐振腔。在一个实施例中, 微波源向电池提供了足够的微波能量密度来分别电离诸如氦、氖-氢混 合物和氩气中的至少一种催化剂源以形成诸如He+、Ne+/H+和Ar+的催化 剂。在这种实施例中,微波能量源或诸如天线、波导或腔的高频发热电 极形成非热等离子体,其中对应于诸如氦或氩原子和离子的催化剂源的 种类具有高于热平衡的温度。因此,与其相应的中氢的激发状态占优势 的热等离子体相比,诸如催化剂源的电离状态的高能状态占优势地位。 在一个实施例中,与氢原子源相比,催化剂源过剩,这样就有利于形成 非热等离子体。微波能量源提供的能量被传送给电池,这样它就以电子 平均自由路径中以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,并且平均电子自由路径大约是0.1厘米到1厘米。在一 个实施例中,电池的尺寸大于电子平均自由行程。在一个实施例中,腔 室至少是Evenson、Beenakker、McCarrol和圆柱腔室组中之一。在一个 实施例中,腔室提供了可以形成非热等离子体的强电磁场。出现强电磁 场的原因是由于诸如Beenakker谐振腔的腔的TM010模式。可以同时使用 微波能量的多个源。例如,微波等离子体(例如非热等离子体)可以由 多个平行操作的Evenson谐振腔以在微波电池601中形成等离子体来维 持。电池可以是圆柱形的,并且可以包含带有沿纵轴间隔排列的Evenson 谐振腔的石英电池。在另一个实施例中,多槽天线(例如平面天线)用 作微波的多个源的等效物,例如偶极天线等效物。这种实施例在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页中给出,其全文在此作为参考资料引入。
电池还可以包含磁铁(例如螺线管磁铁607)以提供轴向磁场。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。可以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+催化剂。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。
在反应器的壁上可以有一个氢分离器来提高电池中原子氢的浓度。 反应器还可能包含一个磁场,其中该磁场可以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动力的 电子和离子的能量。
可以使用真空泵610通过真空管648和650将腔室660抽成真空。 电池可以在氢和催化剂连续不断地由催化剂源612和氢源638供应的流 动条件下工作。气态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,其中等离子体气体包括氢和催化剂源(例如氢、氩或氦)。气体 氢原子相对于等离子体的数量可以通过控制氢的流速和在混合物中氢与 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 体混合器和混合流量调节器621的气体流速由流速控制器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。催化速度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。
气相状态下可以发生催化作用。Hydrino原子和hydrino氢阴离子 在等离子体604中生成。Hydrino氢化合物可以使用低温泵抽到壁606上, 或者它们可以通过通道648流入hydrino氢化物收集器608中。或者 dihydrino分子会收集于收集器608中。收集器608通过真空管650和阀 652与真空泵610连通。到达收集器608的流量受到由真空泵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用作气态催化剂从催化剂贮存器658到达等离子 体604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具有电源668以向等离子体604提供 气态催化剂。可以通过调节加热器666及其电源668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 定的那些催化剂、hydrino以及那些在“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,具有抗化学作用的敞口容 器(例如位于腔室660内的陶瓷蒸发皿)装有催化剂。反应器还包括可 以维持高温的加热器。电池可以在高温下工作以使蒸发皿中的催化剂升 华、沸腾或挥发为气相。或者,催化剂蒸发皿中的催化剂可以使用蒸发 皿加热器进行加热,蒸发皿加热器具有电源以向等离子体提供气态催化 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蒸发皿加热器进行控制。
在一个实施例中,微波电池氢化物反应器还包括一个结构,该结构 与微波相互作用以产生具有高电场和/或磁场强度局部区域。高磁场可以 导致等离子体腔室660中气体的电击穿。电场可以形成非热等离子体, 非热等离子体会通过由催化剂源生成催化剂的方法来提高催化反应的速 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”部分给出 的结构和方法。
与微波电池反应器中相对低能的热中性气体温度相反,对应于高能 离子和/或电子的非热等离子体温度优选地维持在5,000-5,000,000℃的 范围内。电池可以在无需加热或绝缘的条件下工作。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或催化剂蒸发皿温度之上以防止催化剂在电池中冷凝。工作温度 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0-1800℃。钨电池的温度优选 地为大约0-1800℃。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 的维持在大约l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毫托到大约1大气压的范围内,该压力更优选地位于大约100 毫托到大约20托的范围中。
氩是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 速度大约是0.1标准升每分钟(slm),氩的流动速度大约是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标准升每分钟每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,氦或氩优选地位于大约99到大约1%范围之内,更优选地为大约99 到大约95%。等离子体能量源的能量密度优选地为大约0.01W到大约 100W/cm3容器体积。
在微波发生器的其它实施例中,催化剂可以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 源的气雾剂。可以成为气雾剂的催化剂可以溶解或悬浮在液体介质(例 如水)中。介质可以容纳在催化剂贮存器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,雾化的催化剂可以由载运气体(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)带进等离子体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”中公开的微波回旋 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hydrino接触用于生成hydrino氢阴离子的电 子源。在电池中,hydrino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)电池工作时外来的还原剂(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 还包括选择阀618来用于去除低能氢产品,例如dihydrino分子。
在气体电池中可以形成由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以是形成电池的材料的氧化物的 阳离子、添加的还原剂的阳离子,或等离子体中现有的阳离子(例如催 化剂阳离子)。
3.电容和电感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,用于产生能量和hydrino、hydrino氢阴离子、 dihydrino分子离子和dihydrino分子中至少一种的反应器可以采用电容 或电感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。除了微波源被具有可以在至少 一个电极和/或线圈上驱动的阻抗匹配网络622射频源624替换外,电池 结构、系统、催化剂和方法都可以与微波等离子体电池反应器相同。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可以由同 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,电池601的终端可以不接地也可以接地。电极670 在平行板或外部线圈实施例的情形下可以接地。平行电极电池可以根据 工业标准、Gaseous Electronics Conference(GEC)Reference Cell 或由本领域的技术人员对其进行的改进,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.pitchford、J.C.HuBinois,″Electrical characteristics of a RF-GD-OES cell,″J.Anal.At.Spectrom.,第 16卷,(2001),1-3页,在此全部引入作为参考。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,在此全部引入作为参 考。使用外部线圈环绕的电池601的至少一个壁的至少一部分对RF激励 透明。RF频率优选位于大约100Hz到大约100GHz范围中,更优选地位 于大约1kHz到大约100MHz范围中,最优选地位于大约13.56MHz±50 MHz或大约位于2.4GHz±1GHz的范围中。
在另外一个实施例中,电感耦合等离子体源是一个螺旋管等离子体 系统(例如美国专利No.6150628中描述的Astex公司的Astron系统), 在此全部引入作为参考。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变压器电路的初级电路。该初级 电路可以由射频电源驱动。等离子体可以是一个闭合回路,该闭合回路 充当变压器电路的次级电路。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到大约100MHz的范围内,最优选地 在大约13.56MHz±50MHz或2.4GHz±1GHz的范围内。
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通过结构和方法限定于反应器 的预期区域,例如那些在“使用施加电场控制催化速度”部分中给出的 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。在一个实施例中,反应器包括两个电极,它们提供电场以控制 原子氢的催化速度。电极可以生成平行于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中所示的栅极912和栅极914。 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 预期区域以选择性地形成“惰性气体催化剂和产品”部分中描述的等离 子体。在一个电池的实施例中,反应维持在磁场中(例如螺线管或最小 磁(最小B)场)以使第二种催化剂(例如Ar+)被收集并且获得更长的 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)变得更高能量,这就 增加了第二种催化剂(例如Ar+)的数量。该限定还提高了等离子体的能 量以生成更多的原子氢。
在另一个实施例中,将分子氢分离为原子氢并且还提供控制催化速 度的电场的热灯丝可以用于定义电池中的预期区域。等离子体可以在灯 丝围绕的区域中实际形成,其中原子氢浓度、催化剂浓度和电场中的至 少一个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)可以 用于通过在预期区域中选择性地提供原子氢来确定反应器的预期区域。
在另外一个实施例中,催化剂源可以通过在预期区域选择性地提供 催化剂来确定反应器的预期区域。
在微波能量电池的实施例中,可以通过使用图9中所示的天线615 或波导619和RF窗口中的至少一个选择性地向该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。该电池可以包括导致等离子体 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公开的全部内容[J.D.jackson,classical electrodynamics,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 强度随空间或时间缓慢变化(相当于场的绝热变化)的区域,则通过粒 子轨道连接的磁通量保持不变。如果磁通量B减少,则半径α将增加,这 样通量πα2B保持不变。所连接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⊥和轨道中粒子的当前循 环的磁矩μ=eωcα2/2:

其中γ是特定的相对论因子。对于静态磁场,粒子的速度恒定,并且 总能量也不变。磁矩μ是绝热不变量。在时变磁场和电场中,仅在非相对 论性的限定中μ是绝热不变量。本发明中,离子基本是非相对论性的。
在磁镜能量转化器的实施例中,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小的径向分量。圆 柱对称是很好的近似。考虑粒子沿在z轴在小半径轨道中以横向速度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,预期区域中心的轴向 场的强度是B0。因为粒子的速度v0恒定,所以沿着z轴的任何位置都有
v | | 2 + v 2 = v 0 2 - - - ( 59 )
由于所连接的通量是运动常数,则
v 2 B = v 0 2 B 0 - - - ( 60 )
其中B是轴向磁通量密度。因而在任何位置沿z轴的速度都由下式给 出
v | | 0 2 = v 0 2 - v 0 2 B ( z ) B 0 - - - ( 61 )
连接轨道的通量的恒定性是J.D.Jackson所著的《C1assical Electrodynamics》中所描述磁镜机制的基础。磁镜的原理是:如果带电 粒子的初始速度朝向磁镜且受其它磁镜排斥,则该带电粒子会被强磁场 区域发射。在本发明的磁镜能量转化器的情况下,在预定区域中z>z0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 z - V 0 2 2 B 0 δB ( z ) δz - - - ( 62 )
之间具有螺线管线圈、位于沿着z轴两个位置的两个磁镜(″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很强磁场的磁镜反射。在这种构造中, 在z=±z0处的磁瓶末端带有磁镜的-z0<z<z0位置的预定区域中离子的加 速度由下式给出
Y z v 0 2 2 B 0 δB ( z - z 0 ) δz - - - ( 63 )
其中z0′=±z0。最大磁通量Bm位于z=±z0处的磁瓶末端。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。离子渗透的条件是:
| v | | 0 v 0 | > ( B m B - 1 ) 1 / 2 - - - ( 64 )
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 氢催化剂形成大量带电离子流到″离子流能量转化器″,″离子流能量转化 器″是一种把离子流转换成能量(例如电能)的装置。离子流能量转化器 可以是磁流体动力学能量转化器。离子传播方向最好是沿着平行于磁场 梯度源的磁力线的轴线,该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。
氢催化作用形成的增强结合能的氢物质和化合物所释放的能量在电 池中产生等离子体,例如催化剂和氢的等离子体。在磁通量密度为B的 磁场中带电离子在垂直于速度v方向上所受的力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。该力与v和B都垂 直。等离子体的电子和离子轨道在与施加的用于提供足够磁场强度的磁 场成横向的平面中的圆形路径中轨道运行,加速度a由
a = v 2 r - - - ( 66 )
给出,这里r是离子路径的半径。所以
ma=mv2/r=evB                          (67)
以弧度每秒表示离子的频率ωc为
ω c = v r = eB m - - - ( 68 )
该离子的回旋频率ωc与离子速度无关。这样,对于包含大量具有 分布速度的离子的典型情况,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征。然而,由于
ω c = v r - - - ( 69 )
速度分布将由轨道半径的分布反映。
由公式(68)和公式(69),半径由下式给出
r = v ω c = v eB m = mv eB - - - ( 70 )
速度和半径受电磁场影响,并且在电池中施加的电位降将提高v和 r;然而,随时间变化,由于能量的损失和温度的降低,v和r可能减小。 频率vc可根据方程(68)给出的角频率确定
v c = ω c 2 π eB 2 πm - - - ( 71 )
在均匀磁场中,运动带电粒子的运动是螺旋形的,其回旋频率由方 程68)给出,半径由方程(70)给出。该螺旋形的螺距由平行于磁场的 速度v与根据方程(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用于通过v⊥到v‖的变换形成沿着z 轴线的离子流的方法,使得v‖>v⊥。优选为v‖>>v⊥。在绝热不变量 常数的磁瓶能量转化器的情况下,也是一种通过v‖>>v⊥形成沿着z轴线 离子流的装置,其中,具有大的平行速度的离子的选择在端部的磁镜处 发生。
该转换器还可以包括磁流体动力的能量转化器,此能量转化器包括 与z轴线成横向即离子流方向的磁通量源。这样,离子具有沿着z轴的 优选速度并且传播到横向磁通量区域。施加在传播的电子和离子上的洛 伦兹力由下式给出
F=ev×B                           (72)
该力与离子速度和磁场成横向,并且对正负的离子方向相反。这样, 就形成了横向电流。为了优化具有平行速度偏移的流动离子的交叉偏离 (方程(72)),横向磁场源可包括许多提供不同强度的横向磁场的部件, 用于沿着z轴定位。磁流体动力能量转化器还包括至少两个电极,其可 以与该磁场成横向来接收产生穿过电极的电压的横向洛伦兹偏斜离子。 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。
在一个实施例中,磁流体动力能量转化器是分段式法拉第发电机 (Faraday generator)。在另一实施例中,由离子流的洛伦兹偏转形成 的横向电流在平行于离子的输入流方向(z轴线)经受进一步的洛伦兹偏 移以至少在沿着z轴线方向相对设置的第一电极和第二电极之间产生霍 尔(Hall)电压。这样的装置作为磁流体动力能量转化器的霍尔发电机 实施例的技术已广为人知。在xy-平面带由相对于z轴线的电极角的相同 装置包括本发明的另一个实施例并称为带有“窗框(window frame)” 结构的对角发电机(diagonal generator)。在每种情况下,电压可以 通过电负载来驱动电流。Petrick[J.F.Louis,V.I.Kovbasyuk, Open-cycle Magnetohydrodynamic Electrical Power Generation,M Petrick,and B.Ya Shumyatsky,Editors,Argonne National Laboratory, Argonne,Illinois(1978),pp.157-163]给出了分段式法拉第发电 机,霍尔发电机和对角发电机的实施例,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强轴向磁场梯度的密集部分,其中,由于绝热 不变量 =常数,平行于z轴线v‖方向的电子运动分量至少部分地转换 成垂直运动v⊥。由于v⊥引起的方位角电流(azimuthal current)绕z 轴形成。轴磁场使该电流在运动平面沿径向偏离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尔电压。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100sec的余辉持续时间成比例。 例如,衰减到高电压脉冲放电铯谱线(即455.5nm)的零发射的余辉大约 为100sec[A.Surmeian,C.Diplasu,C.B.Collins,G.Musa,I-lovittz Popescu,J.Phys.D:Appl.Phys.Vol.30,(1997),pp.1755-1758]。 从稳态切断的氖等离子体的余辉持续时间低于250sec[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 离子获得更大的与传播时间有关的速度平行分量。在磁镜能量转化器的 实施例中,至少一种可把离子的基本上线性的流量转换成电压的装置(如 磁流体动力能量转化器)沿着z轴线设置以使能量最大。
本发明的另一目的是降低基本上沿着z轴线且v‖>v⊥的离子流的散 射。基底离子和中性物质能散射沿z轴线传播的离子,形成沿着z方向 的离子质量流。当得到所需的离子散射速度时,可以控制催化剂的压力 或分子氢的压力来得到所需的催化速度,这样可获得所需的输出能量。 在一个实施例中,催化作用所需的速度为最大值,离子散射所需的速度 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括:如图10所示的磁镜能量转化器,该磁 镜能量转化器包含本发明的氢化物反应器910;磁镜913(″带有离子从 磁场梯度流下的无塞磁瓶″),该磁镜具有沿z轴线的磁通量梯度且从由 氢催化作用所形成的等离子体产生基本上线性的离子流;以及至少一个 装置911和915,以把基本上线性的离子流转换成能量,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期望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 镜可被置于期望区域的中心,或在另一个实施例中,磁镜可以在阴极914 的位置。电子和离子被强制从速度在x、y和z方向均匀分布变化为速度 优先沿着磁镜的磁场梯度的轴线z轴。由于粒子轨道所连接的磁通量的 绝热恒定性(该动能被保存为从轨道运动动能汲取的线性能量),电子 垂直于z轴线方向的运动分量v⊥至少部分地转换成平行运动v‖。
在磁镜能量转换器的实施例中,磁镜被集中在期望区域的z=0处以 使离子沿着z轴正向与负向加速。如图10所示,转换器还包括两个磁流 体动力能量转化器,该磁流体动力能量转化器包括两个横向于z轴线的 磁通量源。该磁通量源沿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括定向接收受洛伦兹偏转的离子的电极。 通过与电极的电接触中的负载消耗来自所偏离离子的电压。在期望区域 中等离子体最好占有优势,这样离子只能在一个方向上通过每一个磁流 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括单 一磁流体动力转换器,该单一磁流体动力转换器沿z轴线位置到磁镜的 距离比阳极912大。除栅极电极外,其他电极可用来产生场使等离子体 局限到期望区域,并使等离子体能够通过一定方法转变成线性离子流, 这种方法诸如:由于绝热不变性 =常量,所以至少使垂直于z轴线方 向的电子运动v⊥分量部分地变换为平行运动v‖的方法。其他示例性电 极是对准z轴线排列的同心柱状电极、中空阴极、中空阳极、圆锥电极、 螺旋电极,或者对准z轴线排列带有作为反电极(counter electrode) 的可导电电池壁的柱状阴极或阳极。
本发明的另一个实施例包括如图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 离子体电池,该电池位于具有沿z轴从由氢催化作用所形成的等离子体 中产生基本上线性的离子流的磁通量梯度(“带有离子从磁场梯度流下 的无塞磁瓶″)的螺线管磁铁922内部;轴向电极924,例如提供径向磁 场并带有作为反电极的电池壁926的阳极,在该电池中,磁场把等离子 体限制到螺线管922的内部期望区域;磁流体动力磁铁921,用于引起离 子流的洛伦兹偏转;以及横向电极923,其聚集离子,在相对电极之间形 成电压,把基本上线性的离子流转换成给负载927输送的电能。在一个 实施例中,镜像磁流体动力(″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。在一个能量和氢化物反应器926为微波 等离子体电池的镜像MHD能量转化器的实施例中,通过对期望区域用使 至少一个如图9所示的天线615或波导和RF窗口613有选择性提供微波 能量使等离子体维持在期望区域。单元926可以包括使等离子体局限于 期望区域的微波腔体。等离子体最好限制在螺线管磁铁922的体积内。 在能量和氢化物反应器926是放电等离子体电池的实施例中,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,磁镜包括能够产生相当于赫尔姆霍 茨(Helmholtz)线圈或螺线管产生的磁场的电磁铁或永久磁铁。磁流体 动力能量转化器可以在螺线管或helmholtz线圈或永久磁铁之外,相当于 在磁场大大小于磁镜中心磁场最大值的区域内。期望区域可以是磁场比 预期比例的磁镜磁场最大量级(如磁场强度最大值的一半)大的区域。 在螺线管实施例中,期望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磁电流以控制来自期望区域的离子流的速率来控制 催化速度和能量变换来调节。在磁流体动力能量转化器 v | | 0 2 = v 0 2 = 0.5 v 0 2 B ( z ) B 0 = 0.1 的情况下,由方程(61)给出的速度大约95%平行于z轴。离子 的偏离基本上是100%的。这样就获得了非常高的效率。
在其他磁镜转换器实施例中,反应器至少有一个孔,通过该孔,离 子可在z轴线正向或负向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)传播。该孔可以包括作为中性物质流量分离器的折流板, 以使离子通过而将中性物质留在反应器中。反应器还包括至少一个差动 的抽运部分925。在一个实施例中,离子在被离子流能量转化器接收后变 为中性物质,通过泵930的差动抽运将该中性物质通过真空管929去除。
在另一个磁流体动力能量转化器的实施例中,等离子体在期望区域 (如电池926)中产生。等离子体温度可能大大高于MHD能量转化器真空 容器925的温度。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,很高能量的离子和电子会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。在一个实施例中,MHD能量转化器的真空容器925可以被抽吸以保持 比电池924低的压力。在其他的实施例中,能量转化包括进入MHD能量转 化器的高能离子流和跟随转化过程在相反方向的中性粒子流。后面的对 流流可以消除在MHD部分对泵的需要。在一个实施例中,离子,例如质子 和电子,有很大的平均自由路径。高能质子和电子从电池流入MHD能量转 化器,氢向相反方向对流
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;以及至少一种把基本上线 性的离子流转换为能量的装置930和931。磁瓶940可以把大部分由氢催化 产生的等离子体限制到氢化物反应器的期望区域中。该磁瓶可以用由在 期望区域上方的磁场源(例如螺线管线圈937和936)和在磁瓶每一端附 加的磁场源(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更高强度的磁场。磁力线如图12所示。在 中心区域中的磁瓶中产生的离子将沿着轴线盘旋,但将被在各末端的磁 镜反射。只有有平行于z轴线的速度分量非常大的离子可以通过或穿透磁 镜传播而不被反向。这样,该磁瓶从至少一个末端从氢催化作用形成的 等离子体提供基本上线性的离子流。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 括位于磁瓶外部基本上与z轴垂直的磁通源以及用于接收洛伦兹偏转离 子以形成穿过电极的电压并与磁场交叉的两个电极。
在一个实施例中,磁瓶磁镜的每个屏障的高度都较低(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的能量转化水平。
在一个或更多形成磁瓶的电磁磁镜情况下,可以通过控制电磁电流 控制离子从期望区域流出的速度来调节磁场强度期望区域以控制催化速 度和能量转化。
磁瓶能量转化器的反应器至少有一个孔,通过该孔,离子在远离相 应被穿透的磁镜中心的z轴线正的或负的方向向离子流能量转化器(例如 磁流体动力能量转化器)传播。反应器还包括至少一个差动抽运部分(例 如磁流体动力能量转化器的该部分)。
在磁瓶能量转化器的实施例中,离子在足够的时间后或被离子流能 量转化器(例如磁流体动力能量转化器的电极)接收后变成中性物质, 该中性物质通过差动抽运从能量转换区域中去除。
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地限 制在第二磁瓶内部的磁瓶中,其他实施例可以包括更多级这种磁瓶。因 而,离子必须至少穿透带有由其最大磁场强度确定的可调高度的两个磁 镜,该最大磁场强度用作为能量选择器以向离子流能量转化器(例如磁 流体动力能量转化器)提供带有低平行速度偏移的具有期望能量的离子。
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方程(70)所给出的动量成比例,其中mv 是粒子动量。由于与电子相比,阳离子例如质子、分子氢离子和正催化 剂离子具有比电子大得多的动量,它们的半径也大得多。因而,阳离子 优先从如磁瓶或螺线管等等离子体约束结构中丢失。从最小值B磁场约束 结构例如磁瓶限制的等离子体中离子的损失会增加带负电的等离子体和 带正电的电池壁。这样的一种约束磁场也可以增加要转换成电能的电子 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,如微波等离子体电池;等 离子体约束结构,如把由氢催化作用产生的大多数等离子体限制在氢化 物反应器中的期望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,例如与分离电荷区域接触的两个分离的电极 941和942。电极941与等离子体接触来聚集电子,并且反电极942在约束 等离子体的区域外聚集阳离子。在一个实施例中,阳离子收集器包括电 池壁944。期望区域该限制可以在期望区域中,其中,氢催化作用生成的 等离子体可以选择性的形成。在微波等离子体电池实施例中,等离子体 可以由一个或更多空间选择性的天线、波导或谐振腔限制。在放电等离 子体电池实施例中,通过在至少带有两个电极的期望区域内施加电场来 有选择性地约束等离子体。能量可以通过电极提供给负载943。
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:本发明的氢化物反应器501,或其他的能量源,例如微波 等离子体电池;至少一个用磁场源磁化的电极505,例如螺线管磁铁或永 久磁铁504,电极505可提供均匀的平行磁场;至少一个被磁化的电极; 以及至少一个反电极506。在一个实施例中,转换器还包括把等离子体限 制在期望区域的装置,例如在通过空间控制催化作用约束等离子体部分 给出的磁约束结构或空间选择性生成装置。在微波等离子体电池实施例 中,等离子体可以由一个或更多空间可选择性天线、波导或谐振腔限制。 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 道可以是数量级的增大。当离子可以漂移时,该结果容许电子被磁性捕 获在磁力线上。因而,在电极505上的漂浮电势相对于未磁化的电极506 增加以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。
图15中显示了多个被磁化的电极952,其中每个电极对应于图14的电 极505。图15中还显示了平行于每个电极的均匀磁场B源例如赫尔姆霍茨 线圈950。调整磁场强度B,产生与旋转的电子半径相对的最佳阳离子来 使电极能量最大。该能量可以通过连接到至少一个反电极的导线953输送 到负载。
在一个不同实施例中,等离子体可以被限制在至少一个被磁化的电 极505的区域中,反电极506可以在高能等离子体外面的区域。在其他实 施例中,1.)高能等离子体可以被限制在未磁化的电极的区域,被磁化 的反电极可能在期望区域之外;2.)两个电极505和506都可以被磁化, 在一个电极上的磁场强度可能比在另一个电极上的大。
在另一个实施例中,等离子体动力转换器还包括加热器。在本发明 的公开中成为正极的被磁化的电极被加热以蒸发比离子更易运动的电 子。该电子可以被磁场线捕获或与离子再结合以在正极产生更大的正电 压。能量最好从高能阳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)包括被磁化的针,其中,磁力线基本上平行于该针。任何与该针交 叉的磁通量都终止于电绝缘体上。针的阵列可用来增加所转换的能量。 至少一个定义为阴极的未磁化的反电极通过电负载与一个或更多正极针 电气连接。
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″)释放的能量在电池中产生 等离子体。由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与其速度和所施 加磁场的方向垂直。等离子体的质子在横向于所施加足够强度的磁场的 平面内的圆形路径中以与质子速度无关的离子回旋频率ωc进行轨道运 动。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、质量比率和所施加磁场的强度的回旋频率。除了相对 论效应不可忽略时,与其速度无关。然而,速度分布将由轨道半径的分 布反映出来。质子在该回旋频率时发射最大强度的电磁辐射。由于能量 的损失与温度的降低,每个质子的速度和半径会减小。
本发明的质子RF能量包括谐振腔,该谐振腔在回旋频率上具有占主 导的谐振器模式。等离子体包含质子,该质子具有能量及轨道(动量) 范围和在初始自由分布的状态。由于带有合成组的相干辐射的质子自身 产生的自相容磁场作用下的质子组,由质子产生电磁振荡以产生感应辐 射。这种情况下,该装置是一个反馈振荡器。A.Gaponov等人在[A. Gaponov,M.I.Petelin,V.K.Yulpatov,Izvestiya VUZ.Radiofizika, Vol.10,No.9-10,(1965),pp.1414-1453]中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。 其全部公开部分在此作为参考引入。
质子自旋共振(spin resonance)大约是42MHz/T;而旋磁共振 (gyroresonance)大约是15MHz/T。旋转聚束可以通过在质子自旋共振 频率处应用谐振RF来的自旋聚束来实现。从质子放射出的电磁辐射激发 谐振腔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 Internat ional Mi crowave 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],无线电波可以被整流成直流电。 利用常规能量调节设备,直流电可以被反向并转换成任何所需的电压和 频率。
Hydrino氢化物反应器电池的等离子体包括例如具有初始自由分布 状态的质子的离子。本发明还包括来自受外部施加的磁场干扰的质子的 电磁振荡的放大和发生装置。质子组或聚束在从放大器实施例中来自外 部的系统引入的所谓的“初级”电磁场的作用下,或者反馈振荡器中的 质子本身产生的自相容磁场的作用下,发生感应辐射过程。
在质子RF能量转化器实施例中,通过驱使质子在具有RF输入的磁 场中进行轨道运动来获得质子聚束。快波、慢波,以及基本上以光速 ( K z ω c ) 传播的波可以在谐振腔和波导中与旋转质子相互作用而被放 大,如以下参考书中针对电子给出[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.Granatsteing,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 开内容在此作为参考引入。在后一种情况下,为克服由于 K z ω c 导致的 方位取消和轴向聚缩,质子垂直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.Dikht iar,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]]], 其全部公开内容在此作为参考资料引入。
在一个实施例中,质子RF能量转化器可以在RF放大模式下工作, 如图16所示,该实施例包括带有平行于谐振腔轴线的螺旋磁场源908的 谐振腔901,该谐振腔901也可以作为hydrino氢化物反应器。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能量输入到谐振腔。从波导或者天线可以把RF能量传输给谐振腔 或波导901。通过图16的电流耦合环904可以从谐振腔901输出经过放 大的无线电波。,电流耦合环可以通过连接器905连接到整流器902。该 连接器905通过连接906向反向换流器或电路输出直流电。在另一个实 施例中,谐振腔901可以是波导,输入RF能量可以来自输入波导或天线, 输出RF能量可以通过RF窗口和输出波导输出。
在一个实施例中,RF能量由RF电源910提供到图16的RF线圈上。RF 能量施加在质子原子磁自旋共振频率上以通过自旋聚束引发旋转聚束。
引起质子的RF发射的其他系统和方法在Mills的在先临时申请中针 对电子给出,比如2001年8月9日提出的US60/710,848,″MAGNETIC MIRROR MAGNETOHYDRODYNAMIC POWER CONVERTER″,在这里作为参考而引入下面 部分:
2.1回旋加速器能量转化器(2.1Cyclotron Power Converter)
2.2.相干微波能量转化器(2.2.Coherent Microwave Power Converter)
2.2.1回旋谐振微波激射(CRM)能量转化器(2.2.1Cyclotron Resonance Maser(CRM)Power Converter)
2.2.2回旋振荡器能量转化器(2.2.2Gyrotron Power Converter)
2.2.3RF放大器电子聚束(2.2.3RF Amplifier Electron Bunching)
2.2.4射束产生(2.2.4Beam Generation)
2.2.5快或慢波微波能量转化器(2.2.5Fast or Slow wave Microwave Power Converter)
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