ITPI20080119A1 - Metodo per produrre energia e generatore che attua tale metodo - Google Patents

Metodo per produrre energia e generatore che attua tale metodo

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ITPI20080119A1
ITPI20080119A1 IT000119A ITPI20080119A ITPI20080119A1 IT PI20080119 A1 ITPI20080119 A1 IT PI20080119A1 IT 000119 A IT000119 A IT 000119A IT PI20080119 A ITPI20080119 A IT PI20080119A IT PI20080119 A1 ITPI20080119 A1 IT PI20080119A1
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hydrogen
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Francesco Piantelli
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Bergomi Luigi
Ghidini Tiziano
Piantelli Silvia
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21B—FUSION REACTORS
    • G21B3/00—Low temperature nuclear fusion reactors, e.g. alleged cold fusion reactors
    • G21B3/002—Fusion by absorption in a matrix
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Description

“METODO PER PRODURRE ENERGIA E GENERATORE CHE ATTUA TALE METODO†,
DESCRIZIONE
Ambito dell’invenzione
La presente invenzione riguarda il settore della produzione di energia tramite reazioni nucleari di idrogeno adsorbito su una struttura cristallina di un metallo. L’invenzione riguarda inoltre un generatore di energia che attua tali reazioni.
Descrizione della tecnica nota
Un metodo di produzione di calore mediante reazioni nucleari provocate da idrogeno adsorbito su un nucleo attivo di Nichel à ̈ stato descritto in WO95/20316 a nome Piantelli et. al.. Altri sviluppi del processo sono descritti in Focardi, Gabbani, Montalbano, Piantelli, Veronesi, “Large excess heat production in Ni-H systems†, in Il Nuovo Cimento, vol. IIIA, N.11, novembre 1998, e relativa bibliografia.
Un problema riscontrato nelle sperimentazioni era costituito dalla preparazione dei corpi su cui far adsorbire idrogeno e far avvenire le reazioni, nella forma di barrette di nichel.
Tra i vari aspetti critici del processo vi sono il metodo di adsorbimento dell’idrogeno e la sua qualità, nonché la ripetibilità delle condizioni di innesco del processo.
Altri aspetti critici si sono rivelati la pulizia della barretta prima dell’adsorbimento dell’idrogeno, le caratteristiche superficiali della barretta, le procedure di innesco delle reazioni; le procedure di shut-down delle reazioni.
Per questi ed altri motivi, la messa a punto del processo per uno sfruttamento su scala industriale à ̈ un fatto alquanto problematico.
Sintesi dell'invenzione
È quindi scopo della presente invenzione fornire un metodo per produrre energia mediante reazioni nucleari di idrogeno adsorbito in una struttura cristallina di un metallo, che assicuri riproducibilità delle condizioni di innesco delle reazioni.
È inoltre scopo della presente invenzione fornire un siffatto metodo, in cui la fabbricazione dei corpi precursori dei nuclei attivi, e l’adsorbimento dell’idrogeno, sia industrialmente possibile.
È un altro scopo della presente invenzione fornire un generatore di energia che attui le suddette reazioni nucleari, che abbia produttività e dimensioni tali da consentire anch’esso una produzione su scala industriale.
È ulteriore scopo della presente invenzione fornire un siffatto generatore, che consenta di modulare agevolmente la potenza erogata, ed agevoli procedure di shut-down.
Questi ed altri scopi sono raggiunti da un metodo per produrre energia mediante reazioni nucleari tra idrogeno ed un metallo, detto metodo prevedendo le fasi di:
– predisporre una pluralità di cristalli di un metallo di transizione, detti cristalli essendo cluster micro-nanometrici aventi una struttura cristallina prefissata dipendente da detto metallo di transizione, detti cluster avendo ciascuno un numero di atomi di detto metallo di transizione inferiore ad un numero prefissato di atomi;
– portare idrogeno a contatto con detti cluster;
– riscaldare detta pluralità di cluster fino ad una temperatura superiore ad una temperatura critica predeterminata, atta a causare un adsorbimento dentro detti cluster di detto idrogeno in forma ionica H-, dopo detta fase di riscaldare un nucleo attivo rimanendo disponibile per dette reazioni nucleari;
– innescare dette reazioni nucleari mediante un’azione impulsiva su detto nucleo attivo che causa la cattura di detti ioni H<->in rispettivi atomi di detto cluster, detta successione di reazioni causando produzione di calore;
– asportare detto calore da detto nucleo attivo mantenendo la temperatura di detto nucleo attivo al di sopra di detta temperatura critica.
L’idrogeno impiegato nel metodo può essere idrogeno naturale, ossia in particolare idrogeno contenente deuterio con un’abbondanza isotopica sostanzialmente uguale a 0,015%, oppure può essere idrogeno con diverso contenuto di deuterio e/o con apprezzabile contenuto di trizio. L’idrogeno impiegato à ̈ poi preferibilmente idrogeno molecolare H2, oppure idrogeno già ionizzato come H-, oppure come una miscela contenente H<->e H2.
Il metallo di transizione può essere scelto tra: Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Ag, Cd, Lu, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, lantanoidi, attinoidi, una lega tra due o più dei metalli elencati. Tali metalli appartengono a uno dei quattro gruppi di transizione, ossia: – metalli con guscio 3d incompleto come il Nichel;
– metalli con guscio 4d incompleto come il Rodio;
– metalli con guscio 5d incompleto, ossia le “terre rare†o lantanoidi come il Cerio;
– metalli con guscio 6d incompleto, ossia gli attinoidi come il Torio.
Tra i metalli di transizione elencati, e loro leghe, sono preferibili quelli che cristallizzano con una struttura cristallina scelta tra:
– struttura cristallina cubica a facce centrate;
– struttura cristallina cubica a corpo centrato;
– struttura esagonale compatta.
Si utilizzano facce aperte†, in modo da favorire l’absorbimento di ioni H<->nei cluster.
In particolare, detto metallo di transizione à ̈ Nichel, più in particolare Nichel scelto tra:
– Nichel naturale, ossia una miscela di isotopi come Nichel 58,Nichel 60, Nichel 61, Nichel 62, Nichel 64;
– Nichel con un solo isotopo scelto tra:
– Nichel 58;
– Nichel 60
– Nichel 61;
– Nichel 62;
– Nichel 64;
– una formulazione comprendente almeno due di tali isotopi in una qualsiasi proporzione.
Gli ioni H<->possono formarsi per interazione, in particolari condizioni operative, di molecole di idrogeno H2adsorbite superficialmente sul metallo di transizione, con gli elettroni semiliberi di valenza che formano un plasma su tale superficie. In particolare, à ̈ necessario riscaldare per generare vibrazioni reticolari, ossia fononi, di energia tale, attraverso fenomeni di non linearità e anarmonicità, da superare una prima soglia energetica di attivazione, che consente:
– la dissociazione delle molecole di idrogeno adsorbito superficialmente;
– l’interazione con elettroni di valenza, in modo da formare ioni H-;
– l’absorbimento degli ioni H<->nei cluster, in particolare i cluster che formano due o tre strati cristallini contigui alla superficie, con i quali possono interagire solo fisicamente oppure legarsi chimicamente, in particolare, formando idruri. Oltre all’absorbimento negli interstizi della struttura cristallina, si può avere anche:
– absorbimento ai bordi di grano, per intrappolamento in difetti reticolari;
– sostituzione di un atomo del metallo di un cluster.
Gli ioni H<->interagiscono poi con gli atomi dei cluster, a condizione di superare una seconda soglia di attivazione, maggiore della prima, in cui si creano le condizioni necessarie per sostituire elettroni di atomi del metallo con ioni H-, formando atomi complessi metallo-idrogeno. Tale evento à ̈ in accordo con la natura di fermioni degli ioni H-; avendo però una massa tre ordini di grandezza superiore a quella di un elettrone, essi si riassestano sugli strati più bassi, con emissione di elettroni Auger e di raggi X; successivamente, gli ioni H-, avendo raggio di Bohr confrontabile con il raggio del nucleo, possono essere catturati dal nucleo, con riassestamento strutturale e liberazione di energia per difetto di massa, o possono essere espulsi come protoni e generare reazioni nucleari con altri nuclei presenti al contorno.
Vantaggiosamente, detto numero prefissato di atomi di detto metallo di transizione di detto cluster à ̈ tale che una porzione di materiale costituito da detto metallo di transizione in forma di cluster o in assenza di cluster presenta una transizione di una proprietà fisica scelta tra: – conducibilità termica;
– conducibilità elettrica;
– indice di rifrazione.
La struttura a cluster micro-nanometrici à ̈ una condizione necessaria per la produzione di H<->e per i successivi processi, sopra citati, di cattura prima orbitale e poi nucleare. Per ogni metallo di transizione, à ̈ infatti individuabile un numero critico di atomi scendendo al di sotto del quale una struttura a livelli discreti (densità elettronica, funzionale della densità elettronica e potenziale effettivo di Kohn-Sham) e antisimmetria di Pauli, tende a prevalere su una struttura a bande di Thomas-Fermi. Ciò à ̈ responsabile delle principali caratteristiche che definiscono le numerose proprietà dei cluster, alcune delle quali sono state sopra richiamate, che possono essere vantaggiosamente utilizzate per determinare la natura della superficie, ossia per stabilire la presenza o meno di cluster.
In particolare, detta fase di predisporre una pluralità di cluster micro-nanometrici può comprendere una fase scelta tra: – aggregare detta pluralità di cluster micro-nanometrici mediante una sinterizzazione, detta sinterizzazione conservando la struttura cristallina, detta sinterizzazione conservando sostanzialmente la dimensione di detti cluster; – raccogliere in un contenitore una polvere di cluster, ossia una pluralità di cluster o aggregati di cluster sciolti; – depositare una quantità prefissata di detto metallo di transizione in forma di cluster microcristallini su una superficie di un substrato, ossia di un corpo solido avente un volume ed una forma prefissata, in cui detto substrato contiene in superficie almeno 10<9>cluster per centimetro quadrato.
Preferibilmente, detto substrato contiene in superficie almeno 10<10>cluster per centimetro quadrato, in particolare almeno 10<11>cluster per centimetro quadrato, più in particolare almeno 10<12>cluster per centimetro quadrato.
Preferibilmente, detti cluster formano uno strato su detto substrato, in particolare uno strato avente uno spessore compreso tra 1 nanometro ed 1 micron.
In particolare, detta fase di depositare metallo di transizione à ̈ realizzata mediante un procedimento scelto tra: – sputtering;
– spraying;
– un procedimento comprendente evaporazione e poi condensazione su detto substrato di detta quantità predeterminata di detto metallo;
– deposito epitassiale;
– riscaldamento fino a incipiente fusione seguito da lento raffreddamento, in particolare, fino ad una temperatura media del nucleo di circa 600°C,
ed à ̈ inoltre prevista una successiva fase di raffreddamento repentino, ossia di tempra, di detto substrato, tale da causare un “congelamento†di detto metallo di transizione in cluster aventi detta struttura cristallina.
In particolare, detto raffreddamento repentino à ̈ ottenuto mediante una corrente di idrogeno su detto metallo di transizione depositato su detto substrato, detta corrente avendo una temperatura predeterminata inferiore a quella di detto substrato.
Vantaggiosamente, detta fase di portare idrogeno a contatto con detti cluster depositati su detto substrato à ̈ preceduta da una fase di pulire detto substrato, in particolare applicando un vuoto di almeno 10<-9>bar ad una temperatura compresa tra 350°C e 500°C per un tempo predeterminato. Vantaggiosamente, detto vuoto à ̈ applicato secondo un numero predeterminato preferibilmente non inferiore a 10, di cicli di applicazione di vuoto e successivo ripristino di una pressione sostanzialmente atmosferica di idrogeno. Tali condizioni operative e modalità di applicazione servono a rimuovere quantitativamente gas adsorbiti superficialmente ed in particolare absorbiti all’interno del metallo del nucleo attivo. I gas riducono infatti drasticamente l’interazione tra il plasma di elettroni di valenza e gli ioni idrogeno, per cui l’absorbimento dell’idrogeno nei cluster risulta impedito pur essendo avvenuto l’adsorbimento superficiale iniziale. La temperatura superiore di 500°C à ̈ un valore indicativo inferiore alla temperatura per esposizione alla quale la struttura a cluster può essere irrimediabilmente degradata.
Vantaggiosamente, durante detta fase di portare idrogeno a contatto con detta pluralità di cluster, detto idrogeno soddisfa almeno una delle seguenti condizioni:
– ha una pressione parziale compresa tra 0,001 millibar e 10 bar, in particolare tra 1 millibar e 2 bar, in modo da garantire il numero ottimale di urti tra detta superficie di detti cluster e le molecole di idrogeno: una pressione eccessiva aumenta infatti la frequenza degli urti, e può per questo provocare desorbimento superficiale, nonché altri fenomeni parassiti;
– fluisce con una velocità inferiore a 3 m/s, in particolare secondo una direzione sostanzialmente parallela a detta superficie di detti cluster: ciò à ̈ desiderabile perché gli urti tra molecole di idrogeno e substrato avvengano secondo angoli di impatto piccoli, facilitando l’adsorbimento sulla superficie dei cluster, cosa importante per i successivi passi di formazione degli ioni H<->senza provocare fenomeni di riemissione.
Vantaggiosamente, detta fase di creare un nucleo attivo absorbendo idrogeno in detti cluster avviene ad una temperatura prossima ad una temperatura di scorrimento dei piani reticolari del metallo di transizione, detta temperatura di scorrimento dei piani reticolari essendo compresa tra la temperatura corrispondente ai picchi di assorbimento α e β.
Vantaggiosamente, la concentrazione degli ioni H<->nei confronti degli atomi del metallo di transizione di detti cluster à ̈ superiore a 0,01, in particolare à ̈ superiore a 0,08, per favorire l’efficienza del processo di produzione di energia.
Vantaggiosamente, dopo detta fase di creare un nucleo attivo absorbendo idrogeno in detti cluster à ̈ prevista una fase di raffreddamento a temperatura ambiente di detto nucleo attivo, e detta fase di innescare sequenza di reazioni nucleari à ̈ effettuata a partire da detto nucleo attivo a temperatura ambiente, e portando poi rapidamente detto nucleo attivo da detta temperatura ambiente a detta temperatura superiore a detta temperatura critica predeterminata, in particolare, in un tempo inferiore a cinque minuti.
La temperatura critica à ̈ normalmente compresa tra 100 e 450°C, più spesso tra 200 e 450°C; in particolare, essa à ̈ superiore alla temperatura di Debye di detto metallo.
In particolare, detta fase di innescare dette reazioni nucleari prevede un’azione impulsiva di innesco scelta tra: – uno shock termico realizzato, in particolare, mediante un flusso di un gas, in particolare idrogeno, avente una temperatura predeterminata inferiore alla temperatura del nucleo attivo;
– un impulso meccanico, in particolare di durata inferiore a 1/10 di minuto secondo;
– un impulso ultrasonico, in particolare di frequenza compresa tra i 20 e i 40 kHz;
– un raggio laser proiettato impulsivamente su detto nucleo attivo;
– una applicazione impulsiva di un pacchetto di campi elettromagnetici, in particolare scelti tra un impulso in radiofrequenza di frequenza superiore a 1 kHz; raggi X;raggi γ;
– una strizione impulsiva generata mediante una corrente elettrica impulsiva attraverso una porzione elettrostrittiva di detto nucleo attivo;
– una applicazione impulsiva di un fascio di particelle elementari scelte in particolare tra: elettroni; protoni; neutroni;
– una applicazione impulsiva di un fascio di ioni di elementi, in particolare di uno o più metalli di transizione, detti elementi scelti in un gruppo che esclude O; Ar; Ne; Kr; Rn; N; Xe.
– un impulso di tensione elettrica applicato tra due punti di una porzione piezoelettrica di detto nucleo attivo;
– una strizione impulsiva generata da un impulso di campo magnetico lungo detto nucleo attivo avente una porzione magnetostrittiva.
Tale azione impulsiva d’innesco genera vibrazioni reticolari, o fononi, di ampiezza tale che gli ioni H<->possano superare la seconda soglia di attivazione creando le condizioni necessarie per sostituire elettroni di atomi del metallo, formando ioni complessi metallo-idrogeno.
Preferibilmente, detta fase di innescare dette reazioni nucleari à ̈ associata ad una fase di creare un gradiente, ossia di una differenza di temperatura, tra due punti di detto nucleo attivo, detto gradiente essendo in particolare compreso tra 100°C e 300°C. Ciò esalta le condizioni di anarmonicità dei moti reticolari, che sono alla base del meccanismo di formazione degli ioni H-Vantaggiosamente, à ̈ prevista una fase di modulazione di detta energia prodotta da dette reazioni nucleari; in particolare, detta modulazione à ̈ ottenuta per rimozione/aggiunta di nuclei attivi o di porzioni di nucleo attivo da/in una camera di generazione contenente detto o detti nuclei attivi durante detta fase di asportazione di calore.
Vantaggiosamente, à ̈ prevista una fase di spegnimento di dette reazioni nucleari in un nucleo attivo, comprendente un’azione scelta tra:
– un ulteriore impulso meccanico;
– un raffreddamento di detto nucleo attivo al di sotto di un valore predeterminato di temperatura, in particolare al di sotto di detta temperatura critica predeterminata;
– un passaggio di un gas, in particolare Argon, su detto nucleo attivo.
Vantaggiosamente, detta successione di reazioni con produzione di calore avviene in presenza di un campo scelto tra:
– un campo di induzione magnetica di intensità compresa tra 1 Gauss e 70000 Gauss;
– un campo elettrico di intensità compresa tra 1 V/m e 300000 V/m.
Gli scopi dell’invenzione sono altresì raggiunti da un generatore di energia ottenuta da una sequenza di reazioni nucleari tra idrogeno ed un metallo, in cui detto metallo à ̈ un metallo di transizione, detto generatore comprendendo:
– un nucleo attivo comprendente una quantità prefissata di detto metallo di transizione;
– una camera di generazione contenente in uso detto nucleo attivo;
– mezzi per riscaldare detto nucleo attivo in detta camera di generazione fino ad una temperatura superiore ad una temperatura critica predeterminata;
– mezzi di innesco di detta reazione nucleare tra detto metallo di transizione e detto idrogeno;
– mezzi per asportare da detta camera di generazione il calore prodotto durante detta reazione in detto nucleo attivo, la caratteristica principale di detto generatore à ̈ che
– detto nucleo attivo à ̈ formato da una pluralità di cristalli di detto metallo di transizione, detti cristalli essendo cluster micro-nanometrici aventi una struttura cristallina prefissata dipendente da detto metallo di transizione, detti cluster avendo ciascuno un numero di atomi di detto metallo di transizione inferiore ad un numero prefissato di atomi.
Vantaggiosamente, detti cluster contengono idrogeno absorbito in forma ionica H-
Preferibilmente, detti mezzi per riscaldare detto nucleo attivo sono costituiti da una resistenza elettrica percorsa in uso da una corrente elettrica.
In particolare, detto nucleo attivo comprende un substrato, ossia di un corpo solido avente un volume ed una forma prefissata, sulla cui superficie à ̈ depositata detta pluralità di cluster micro-nanometrici di detto metallo di transizione, per almeno 10<9>cluster per centimetro quadrato, preferibilmente almeno 10<10>cluster per centimetro quadrato, in particolare almeno 10<11>cluster per centimetro quadrato, più in particolare almeno 10<12>cluster per centimetro quadrato.
Vantaggiosamente, detto nucleo attivo ha una superficie estesa, ossia una superficie con un’area superiore all’area di un inviluppo convesso di detto nucleo attivo, in particolare detta area A ed il volume V occupato da detto nucleo attivo rispetta una condizione scelta tra:
– A/V > 12/L, in particolare A/V > 100/L;
– A/V > 500 m<2>/m<3>,
dove L Ã ̈ una dimensione di ingombro di detto nucleo attivo, detta superficie estesa essendo in particolare ottenuta impiegando come substrato un corpo permeabile a detto idrogeno, detto corpo essendo preferibilmente scelto tra:
– un pacchetto di fogli di detto metallo di transizione, ciascun foglio avendo almeno una faccia disponibile per adsorbire detto idrogeno, in particolare una faccia comprendente una superficie estesa;
– un aggregato sinterizzato di particelle di forma qualsiasi, in particolare sfere, cilindri, prismi, barrette, lamine, normalmente a granulometria nano o micro, dette particelle delimitando porosità di detto nucleo attivo;
– un aggregato sinterizzato di cluster micro-nanometrici di detto metallo di transizione;
– una polvere di cluster raccolta in un contenitore, detto inviluppo convesso essendo limitato da un contenitore di dette particelle, ad esempio un contenitore di ceramica.
Preferibilmente, detto metallo di transizione à ̈ scelto tra: Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Ag, Cd, Lu, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, lantanoidi, attinoidi, una lega tra due o più dei metalli elencati; in particolare il Nichel à ̈ scelto tra:
– Nichel naturale, ossia una miscela di isotopi come Nichel 58, Nichel 60, Nichel 61, Nichel 62, Nichel 64;
– Nichel con un solo isotopo scelto tra:
– Nichel 58;
– Nichel 60
– Nichel 61;
– Nichel 62;
– Nichel 64;
– una formulazione comprendente almeno due di tali isotopi in una qualsiasi proporzione.
Detti mezzi d’innesco possono essere:
– mezzi per creare uno shock termico in detto nucleo attivo, in particolare mediante flusso di idrogeno, mantenuto ad una temperatura predeterminata inferiore alla temperatura del nucleo attivo;
– mezzi per creare un impulso meccanico, in particolare un impulso di durata inferiore a 1/10 di minuto secondo;
– mezzi per creare un impulso ultrasonico;
– mezzi per proiettare un impulso di raggio laser su detto nucleo attivo;
– mezzi per applicare impulsivamente un pacchetto di campi elettromagnetici, in particolare scelti tra un impulso in radiofrequenza di frequenza superiore a 1 kHz; raggi X;raggi γ;
– mezzi per creare una corrente elettrica impulsiva attraverso una porzione elettrostrittiva di detto nucleo attivo,
– mezzi per applicare una tensione elettrica impulsiva tra due punti di una porzione piezoelettrica di detto nucleo attivo;
– mezzi per applicare impulsivamente un fascio di particelle elementari scelte in particolare tra: elettroni; protoni; neutroni;
– mezzi per applicare impulsivamente un fascio di ioni di elementi, in particolare di uno o più metalli di transizione, detti elementi scelti in un gruppo che esclude O; Ar; Ne; Kr; Rn; N; Xe.
– mezzi per applicare un campo magnetico impulsivo lungo detto nucleo attivo avente una porzione magnetostrittiva.
Preferibilmente, a detti mezzi di innesco sono associati mezzi per creare un gradiente ossia una differenza di temperatura tra due punti di detto nucleo attivo, detta differenza di temperatura essendo in particolare compresa tra 100°C e 300°C.
Preferibilmente, detto nucleo attivo à ̈ disposto in uso a una distanza inferiore a 2 millimetri da una parete interna di detta camera di generazione. In questo modo viene favorita la produzione di ioni H-, dato che tale distanza à ̈ confrontabile con il cammino libero medio delle molecole di idrogeno alla temperatura e alla pressione di lavoro.
Vantaggiosamente, detto generatore comprende mezzi per modulare detta energia prodotta da dette reazioni nucleari; in particolare detti mezzi per modulare sono forniti da mezzi per rimuovere/aggiungere nuclei attivi o porzioni di nucleo attivo da/in detta camera di generazione.
Vantaggiosamente, detto generatore comprende inoltre mezzi di spegnimento di detta reazione in un nucleo attivo, scelti tra:
– mezzi per creare un ulteriore impulso meccanico;
– mezzi per raffreddare detto nucleo al di sotto di un valore predeterminato di temperatura, in particolare al di sotto di detta temperatura critica predeterminata;
– mezzi per creare un flusso di un gas, in particolare Argon, su detto nucleo attivo.
Vantaggiosamente, detto generatore comprende mezzi per creare in corrispondenza di detto nucleo attivo un campo scelto tra:
– un campo di induzione magnetica di intensità compresa tra 1 Gauss e 70000 Gauss;
– un campo elettrico di intensità compresa tra 1 V/m e 300000 V/m.
Vantaggiosamente, detto generatore comprende una sezione di creazione di una pluralità di cluster su un substrato solido, detta sezione di creazione comprendendo:
– una camera di preparazione di detti cluster;
– mezzi per caricare detto substrato in detta camera di preparazione di cluster;
– mezzi per produrre e mantenere condizioni di vuoto attorno a detto substrato in detta camera di preparazione di cluster, in particolare mezzi per produrre e mantenere una pressione residua uguale o inferiore a 10<-9>bar;
– mezzi per riscaldare e mantenere caldo detto substrato in detta camera di preparazione di cluster, in particolare mezzi per portare e mantenere detto substrato ad una temperatura compresa tra 350°C e 500°C quando la pressione residua à ̈ uguale o inferiore a 10<-9>bar;
– mezzi per depositare detto metallo di transizione su detto substrato, preferibilmente attraverso una tecnica scelta tra: – sputtering;
– spraying;
– evaporazione e poi condensazione su detto substrato di detta quantità predeterminata di detto metallo;
– deposito epitassiale;
– riscaldamento fino a incipiente fusione seguito da lento raffreddamento;
– mezzi per raffreddare repentinamente detto substrato e detto metallo di transizione, in modo da congelare detto metallo di transizione in cluster aventi detta struttura cristallina.
Vantaggiosamente, detta sezione di creazione di una pluralità di cluster comprende mezzi per rilevare durante detta fase di deposizione una transizione di una proprietà fisica, in particolare una proprietà fisica scelta tra:
– conducibilità termica;
– conducibilità elettrica;
– indice di rifrazione,
detta transizione avendo luogo quando viene superato detto numero prefissato di atomi di detto metallo di transizione in un cluster.
Vantaggiosamente, detta sezione di creazione di una pluralità di cluster comprende mezzi per rivelare una densità superficiale di cluster, ossia un numero medio di cluster delimitati da 1 centimetro quadrato di detta superficie durante detta fase di deposizione
Preferibilmente, detta sezione di creazione di attivo una pluralità di cluster comprende mezzi per controllare la concentrazione degli ioni H<->nei confronti degli atomi del metallo di transizione di detto cluster.
Preferibilmente, detta sezione di creazione di una pluralità di cluster comprende mezzi per controllare lo spessore di uno strato costituito da detti cluster, in modo da garantire che detto spessore sia compreso tra 1 nanometro ed 1 micron.
Vantaggiosamente, detto generatore comprende una sezione di creazione di un nucleo attivo, detta sezione di creazione di un nucleo attivo comprendendo:
– una camera di trattamento con idrogeno distinta da detta camera di generazione;
– mezzi per caricare detta pluralità di cluster in detta camera di trattamento;
– mezzi per riscaldare detta pluralità di cluster in detta camera di trattamento con idrogeno fino ad una temperatura superiore ad una temperatura critica predeterminata;
– mezzi per far fluire detto idrogeno in detta camera di trattamento con idrogeno, detto idrogeno avendo una pressione parziale predeterminata, in particolare una pressione compresa tra 0,001 millibar e 10 bar, più in particolare tra 1 millibar e 2 bar;
– mezzi per trasferire detto nucleo attivo da detta camera di trattamento con idrogeno in detta camera di generazione.
Preferibilmente, detti mezzi per far fluire idrogeno sono tali che detto idrogeno fluisce secondo una direzione sostanzialmente parallela ad una superficie esposta di detto substrato, in particolare, con una velocità inferiore a 3 m/s.
Vantaggiosamente, detta sezione di creazione di un nucleo attivo comprende mezzi per raffreddare a temperatura ambiente detto nucleo attivo preparato, e detti mezzi per riscaldare detto nucleo attivo in detta camera di generazione sono in grado di portare detto nucleo attivo a detta temperatura predeterminata compresa tra 100 e 450°C in un tempo inferiore a cinque minuti.
In particolare, detto raffreddamento repentino in detta camera di preparazione di cluster e/o detto raffreddamento a temperatura ambiente in detta camera di trattamento con idrogeno à ̈ ottenuto mediante una o detta corrente di idrogeno su detto nucleo attivo, detta corrente avendo una temperatura predeterminata inferiore a quella di detto nucleo attivo.
Gli scopi dell’invenzione sono altresì raggiunti da un apparato per la produzione di energia comprendente:
– mezzi generatori di una sostanza allo stato di vapore o gas ad una prima pressione predeterminata, detti mezzi essendo associati ad una sorgente di calore;
– mezzi per espandere detta sostanza da detta prima pressione ad una seconda pressione predeterminata erogando lavoro utile;
– mezzi per raffreddare detta sostanza fino ad una temperatura predeterminata, in cui detta temperatura predeterminata in particolare à ̈ inferiore alla temperatura di evaporazione di detta sostanza allo stato di vapore;
– mezzi per comprimere detta sostanza raffreddata a detta prima pressione;
in cui detti mezzi sono attraversati nell’ordine da una quantità sostanzialmente costante di detta sostanza, detti mezzi per comprimere alimentando detti mezzi generatori;
la caratteristica principale di tale apparato à ̈ che detta sorgente di calore comprende un generatore di energia secondo l’invenzione come sopra definito.
In particolare, l’apparato di cui sopra descrive un ciclo Rankine a circuito chiuso; il fluido termodinamico à ̈ vantaggiosamente un fluido organico con temperatura e pressione critica sufficientemente elevata come ad esempio toluene, o un fluido organico appartenente alla famiglia degli ORC, in particolare un fluido a base di 1,1,1,3,3 pentafluoropropano, noto anche come HFC 245fa o semplicemente come 245fa.
Breve descrizione dei disegni
L’invenzione verrà di seguito illustrata con la descrizione che segue di una sua forma realizzativa, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui:
– la figura 1 à ̈ uno schema a blocchi di una realizzazione del metodo secondo l’invenzione;
– la figura 2 à ̈ una rappresentazione schematica di una strato cristallino costituito da cluster depositati sulla superficie di un substrato;
– la figura 3 à ̈ una rappresentazione schematica delle interazioni tra idrogeno e cluster in un ingrandimento locale della figura 2;
– la figura 4 indica i metalli di transizione più adatti all’impiego nel metodo secondo l’invenzione;
– la figura 5 rappresenta schematicamente la cattura orbitale di uno ione idrogeno negativo da parte di un atomo di metallo di transizione;
– le figure 6, 7, 8 sono rappresentazioni schematiche di una struttura cristallina cubica a facce centrate;
– la figura 9 rappresenta schematicamente una struttura cristallina cubica a corpo centrato;
– la figura 10 rappresenta schematicamente una struttura cristallina esagonale compatta;
– la figura 11 à ̈ una rappresentazione schematica della distribuzione di atomi di idrogeno all’interno di una siffatta struttura cristallina;
– la figura 12 à ̈ uno schema a blocchi delle articolazioni della fase di predisposizione di cluster di figura 1, per ottenere una struttura superficiale a cluster;
– la figura 13 mostra un tipico profilo di temperatura di quanto rappresentato in figura 12;
– la figura 14 à ̈ lo schema a blocchi delle articolazioni delle fase di predisposizione di cluster e di trattamento di detti cluster con idrogeno per ottenere un nucleo attivo;
– la figura 15 mostra un tipico profilo termico di un processo comprendente le fasi rappresentate in figura 14;
– la figura 16 mostra un reattore atto a produrre energia, secondo la presente invenzione, mediante una reazione nucleare stimolata impulsivamente di idrogeno absorbito in un metallo di transizione;
– la figura 17 mostra schematicamente un dispositivo per preparare un nucleo attivo secondo l’invenzione;
– la figura 18 mostra schematicamente un generatore comprendente il reattore descritto in figura 16 ed il dispositivo descritto in figura 17;
– le figure dalla 19 alla 23 mostrano forme realizzative alternative del nucleo attivo secondo l’invenzione;
– la figura 24 mostra un gradiente di temperatura in un nucleo attivo.
Descrizione di forme realizzative preferite.
Con riferimento alle figure 1 e 2, viene descritta una forma realizzativa 100 del metodo, secondo l’invenzione, per produrre energia mediante una sequenza di reazioni nucleari tra idrogeno 31 ed un metallo di transizione. Secondo tale forma realizzativa, il metodo prevede una fase 110 di predisposizione di cluster 21, ad esempio di uno strato di cluster 20 su un substrato 22 del metallo di transizione, tale strato 20 essendo delimitato da una superficie 23. Viene rappresentato schematicamente uno strato cristallino di spessore d ̧ preferibilmente compreso tra 1 nanometro ed 1 micron. Il metallo viene depositato con un procedimento tale da garantire che i cristalli depositati abbiano generalmente un numero di atomi del metallo di transizione inferiore ad un numero critico predeterminato, superato il quale il cristallo perde il carattere di cluster. Nel caso di predisposizione di cluster su un substrato, il procedimento di deposizione deve essere tale da garantire che 1 centimetro quadrato della superficie 23 delimiti mediamente almeno 10<9>cluster 21.
Il metodo prevede poi una fase di trattamento 120 dei cluster con idrogeno 31, nella quale l’idrogeno viene portato a contatto con la superficie 23 dei cluster 21, in modo da ottenere una popolazione di molecole di idrogeno 33 adsorbite sulla superficie 23, come mostrato in figura 3. Il legame tra gli atomi delle molecole di idrogeno si indebolisce, fino ad avere una scissione omolitica o eterolitica delle molecole 31, con formazione, rispettivamente, di una coppia atomi di idrogeno 34 o di una coppia formata da uno ione idrogeno negativo H<->35 ed uno ione idrogeno positivo H<+>36, da ciascuna molecola biatomica 31 di idrogeno. A tale processo di indebolimento di legame e di formazione, in particolare, di ioni H<->35, contribuisce una fase di riscaldamento 130 della superficie 23 dei cluster fino ad una temperatura T1superiore ad una temperatura critica predeterminata TD, come mostrato in figura 15; tale riscaldamento causa inoltre un absorbimento dell’idrogeno in forma di ioni H<->37 nei cluster 21 (figura 3).
I cluster con l’idrogeno absorbito in questa forma costituiscono un nucleo attivo disponibile per le reazioni nucleari, che hanno luogo a seguito di una fase di innesco 140; questa consiste nella somministrazione di un impulso di energia che causa la cattura da parte di un atomo 38 del cluster degli ioni H<->37 assorbiti entro i cluster con sostituzione di un elettrone 42, come mostrato schematicamente in figura 5, la successione di reazioni causando un rilascio di energia 43 cui à ̈ associata una produzione di calore 160, che richiede una fase di asportazione 170 di tale calore verso un utilizzo, non rappresentato.
Durante la fase di predisposizione 110 di cluster 21, il numero prefissato di atomi del metallo di transizione del cluster à ̈ sorvegliato osservando una proprietà fisica del metallo di transizione, scelta ad esempio tra la conducibilità termica, la conducibilità elettrica, l’indice di rifrazione. Queste grandezze presentano una transizione netta, quando il numero di atomi di un aggregato cristallino supera un numero critico al di sopra del quale l’aggregato perde la caratteristica di cluster. Per ciascun metallo di transizione, à ̈ infatti individuabile un numero di atomi scendendo al di sotto del quale una struttura a livelli discreti secondo Kohn-Sham tende a prevalere su una struttura a bande secondo Thomas-Fermi, cosa che à ̈ responsabile delle principali caratteristiche che definiscono le numerose proprietà dei cluster, alcune delle quali sono utilizzate per determinare la natura della superficie 23 durante la fase di predisposizione dei cluster 110.
In figura 4 à ̈ indicata la posizione nella tavola periodica degli elementi dei metalli di transizione adatti per il processo. Si tratta, in particolare, di Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Ag, Cd, Lu, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, lantanoidi, attinoidi, una lega tra due o più dei metalli elencati. Essi appartengono a uno dei quattro gruppi di metalli di transizione, ossia:
– metalli con guscio 3d incompleto come nel caso del Nichel; – metalli con guscio 4d incompleto come nel caso del Rodio; – metalli con guscio 5d incompleto, ossia appartenenti come nel caso del Cerio e di tutte le “terre rare†o lantanoidi;
– metalli con guscio 6d incompleto come nel gruppo del Torio e di tutti gli attinoidi. La particolare conformazione elettronica dei metalli di transizione permette infatti che si creino le condizioni di anarmonicità per cui à ̈ possibile la somma dei vettori d’onda di fononi interferenti alla superficie del metallo che risulta anche superficie di discontinuità e la generazione di oscillazioni reticolari in fase sia spaziale che temporale all’interno dei cluster, funzionali al superamento dei vari “gap†di energia necessari all’avvio di una catena di processi il cui atto finale à ̈ la cattura orbitale dell’H<->37, rappresentati schematicamente in figura 5. Perché ciò avvenga con un esito industrialmente accettabile ad una temperatura superiore della temperatura di Debye TD, ad esempio alla temperatura T1riportata in figura 15, che mostra un tipico andamento della temperatura dalla fase di riscaldamento 130 alla fase di asportazione di calore 170, durante la quale à ̈ raggiunto un valore di equilibrio della temperatura T misurata in corrispondenza del nucleo attivo 1. La fase di innesco à ̈ favorita dalla presenza di un gradiente termico lungo la superficie metallica del nucleo attivo 1, come mostrato ad esempio in figura 24.
I cluster 21 (figure 2 e 3) hanno una struttura cristallina caratteristica del metallo di transizione o della lega di metalli di transizione scelta. Nelle figure dalla 6 alla 10 sono mostrate disposizioni strutturali di reticoli cristallini a facce aperte, che favoriscono il processo di absorbimento dell’idrogeno, in forma di ione H<->37 (figura 3), in un cluster 21, caratterizzato da tale disposizione strutturale. Si tratta di:
– struttura cristallina cubica a facce centrate, fcc (110) (figure 6, 7 e 8);
– struttura cristallina cubica a corpo centrato, bcc (111 e 211) (figura 9);
– struttura esagonale compatta, hcp (1010) (figura 10).
Ad esempio, il Nichel cristallizza secondo la struttura cubica a facce centrate mostrata in assonometria nella figura 6, ove sono evidenziati i sei atomi 2 disposti su un piano diagonale.
Nella figura 7 à ̈ rappresentato in pianta un modello tridimensionale comprendente una pluralità di atomi disposti secondo la struttura di figura 6, mentre la figura 8 à ̈ un†̃ulteriore vista prospettica di un modello che mostra, tra gli atomi del livello superiore, i sei atomi 2 disposti su due file distinte separate da uno spazio. Come mostrato in figura 11, in tale spazio si dispongono gli atomi di idrogeno 37 sotto forma di ioni H<->assorbiti nella struttura cristallina sopra descritta. Ciò si verifica anche per i metalli di transizione che cristallizzano secondo la struttura a corpo centrato mostrata in assonometria in figura 9 su cui sono evidenziati i cinque atomi 2’ disposti ai vertici ed al centro di un piano diagonale di un cubo, ed anche per i metalli che cristallizzano secondo la struttura di figura 10.
L’articolazione della fase di predisposizione di cluster 110, nel caso di un nucleo attivo ottenuto depositando una quantità prefissata di detto metallo di transizione in forma di cluster microcristallini su una superficie di un substrato à ̈ mostrata con maggiore dettaglio nel diagramma a blocchi di figura 12 e nel profilo di temperatura di figura 13. In particolare, dopo una fase di carica 111 di un substrato in una camera di preparazione, à ̈ prevista una fase di deposizione 113 del metallo di transizione sul substrato avviene preferibilmente mediante sputtering, o spraying, o deposito epitassiale; il metallo depositato viene poi ulteriormente riscaldato fino ad una temperatura prossima alla temperatura di fusione Tf(figura 13), in modo da provocarne incipiente fusione, e poi sottoposto a lento raffreddamento 118, in particolare, fino ad una temperatura media del nucleo di circa 600°C, raggiunta la quale si opera un repentino raffreddamento 119 fino a temperatura ambiente. Ciò ha lo scopo di “congelare†la struttura a cluster ottenuta ad alta temperatura, che evolverebbe verso strutture di equilibrio, non a cluster, se il lento raffreddamento 118 proseguisse oltre il limite sopra indicato.
In figura 14 à ̈ mostrato uno schema a blocchi di una variante della fase di predisposizione di cluster 110, nella quale la fase di deposizione 113 à ̈ seguita da una fase di pulizia 114 del substrato, che avviene preferibilmente mediante creazione e rimozione ripetute di vuoto di almeno 10<-9>bar ad una temperatura di almeno 350°C. Tali condizioni operative, in particolare il vuoto spinto, hanno lo scopo di rimuovere quantitativamente gas adsorbiti sul e absorbiti nel substrato, che ridurrebbero in modo drastico l’interazione tra il plasma di elettroni di valenza della superficie 23 e gli ioni idrogeno H-, impedendo l’absorbimento dell’idrogeno 31 nei cluster 21 anche se à ̈ avvenuto l’adsorbimento fisico superficiale iniziale. Segue poi una fase di trattamento 120 dei cluster 21 con idrogeno freddo, che compie anche la fase di raffreddamento repentino 119. Come mostra il diagramma di figura 15, in una parte del raffreddamento 119 la temperatura del nucleo attivo à ̈ superiore alla temperatura critica TD, cosa che rende possibile l’absorbimento degli ioni idrogeno negativi 37 nei cluster 21 (figura 3), pertanto alla fine della fase 110, dopo il raffreddamento repentino 119, si ottiene un nucleo attivo adatto per essere innescato, senza che sia necessario uno specifico trattamento con idrogeno e una specifica fase di riscaldamento 130 (v. figura 1).
In ogni caso, la fase di alimentazione 120 di idrogeno viene condotta in modo da realizzare una pressione relativa compresa tra 0,001 millibar e 10 bar relativi, preferibilmente tra 1 millibar e 2 bar relativi, per garantire il numero ottimale di urti delle molecole di idrogeno 31 con la superficie 23, evitando in particolare desorbimento superficiale ed altri fenomeni indesiderati causati da pressione eccessiva; inoltre, la velocità 32 delle molecole di idrogeno 31 (figura 3) à ̈ inferiore a 3 m/s, ed ha una direzione sostanzialmente parallela alla superficie 23, in modo da realizzare angoli di impatto 39 piccoli facilitando l’adsorbimento ed evitando fenomeni di riemissione.
In figura 15 à ̈ inoltre mostrata la temperatura di scorrimento dei piani reticolari, compresa tra la temperatura corrispondente ai picchi di assorbimento α e β, al di sopra della quale l’absorbimento degli ioni H<->37 nei cluster 21 à ̈ favorito.
La figura 15 à ̈ riferibile anche al caso in cui, dopo la fase di absorbimento di idrogeno, realizzata ad una temperatura superiore alla temperatura critica TD, à ̈ prevista una fase di raffreddamento 119 a temperatura ambiente del nucleo attivo ottenuto. La fase di innesco 140 segue allora una specifica fase di riscaldamento 130 dalla temperatura ambiente alla temperatura predeterminata T1superiore alla temperatura di Debye del metallo TD, in un tempo t* più breve possibile, preferibilmente inferiore a 5 minuti primi, in modo da non compromettere la struttura cluster e/o favorire fenomeni di desorbimento prima dell’innesco 140.
La temperatura critica TDà ̈ normalmente compresa tra 100 e 450°C, più spesso tra 200 e 450°C; di seguito viene indicata la temperatura di Debye per alcuni dei metalli sopra indicati: Al 426K; Cd 186K; Cr 610K; Cu 344.5K; Au 165K; α-Fe 464K; Pb 96K; α-Mn 476K; Pt 240K; Si 640K; Ag 225K; Ta 240K; Sn 195K; Ti 420K; W 405K; Zn 300K.
Tale azione impulsiva d’innesco genera vibrazioni reticolari, o fononi, di ampiezza tale che gli ioni H<->possono superare la seconda soglia di attivazione creando le condizioni necessarie per sostituire elettroni di atomi del metallo, formando ioni complessi metallo-idrogeno (Figura 5).
La cattura orbitale degli ioni H<->37 à ̈ favorita da un gradiente di temperatura tra due punti del nucleo attivo, in particolare compreso tra 100°C e 300°C, che ha un andamento come nell’esempio mostrato in mostrato nella figura 24.
In figura 16 à ̈ rappresentato un generatore di energia 50 secondo l’invenzione, comprendente un nucleo attivo 1 ospitato in una camera di generazione 53. Il nucleo attivo può essere riscaldato mediante un avvolgimento elettrico 56 che può essere collegato ad una sorgente di forza elettromotrice non rappresentata. Una parete cilindrica 55 separa la camera di generazione 53 da una camera anulare 54, delimitata da una parete cilindrica esterna 51 ed avente una entrata 64 e una uscita 65 per un fluido termovettore per asportare il calore prodotto durante le reazioni nucleari. Le estremità della porzione centrale 51 sono chiuse in modo rimovibile rispettivamente con una porzione 52 ed una porzione 53, atte anche a sostenere le estremità in posizione operativa.
Il generatore 50 comprende inoltre mezzi di innesco 61, 62 della reazione nucleare, costituiti da:
– mezzi per creare una corrente elettrica impulsiva attraverso una porzione elettrostrittiva del nucleo attivo;
– mezzi per proiettare un impulso di raggio laser sul nucleo attivo.
Nelle figure dalla 19 alla 23 sono mostrate tre diverse realizzazioni di un nucleo attivo avente una superficie estesa, impiegando come substrato un corpo permeabile all’idrogeno, ad esempio un pacchetto 81 di fogli 82 del metallo di transizione, in cui una superficie 83 può a sua volta essere una superficie porosa; in alternativa il nucleo attivo può essere costituito da una pluralità di particelle di forma qualsiasi, preferibilmente a granulometria nano o micro, in particolare cluster micronanometrici. Tali particelle possono essere sinterizzate come in figura 20 a formare un corpo 85 di geometria assegnata, oppure sfuse, racchiuse in un contenitore 86 preferibilmente di ceramica. Un’altra possibilità, rappresentata in figura 22, à ̈ costituita da un fascio tubiero 86 in cui i tubi 87 fungono da substrato per uno strato 88 di metallo di transizione depositato in forma di cluster almeno su una superficie di ciascun tubo 87.
Il dispositivo di figura 18 ha un involucro allungato 10, associato a mezzi, non mostrati, per produrre e mantenere all’interno condizioni di vuoto; in particolare, la pressione residua durante la fase di pulizia del substrato à ̈ mantenuta uguale o inferiore a 10<-9>bar assoluti, per rimuovere impurità, in particolare gas distinti dall’idrogeno. Inoltre, sono presenti mezzi, non mostrati in figura, per movimentare il substrato 3 all’interno dell’involucro 10, in sequenza su almeno tre stazioni 11, 12 e 13. La stazione 11 à ̈ una camera di preparazione dei cluster in cui la superficie del substrato 3 viene ricoperta con uno strato di metallo di transizione in forma di cluster mediante il procedimento dello sputtering. Nella camera 11 sono previsti mezzi, non rappresentati, per portare e mantenere il substrato ad una temperatura uguale o maggiore di 350°C. Nella stazione 12 si effettua la fase di raffreddamento 119 (figure 14 e 15) del metallo depositato sul substrato, alimentando idrogeno freddo e ad una pressione preferibilmente compresa tra 1 millibar e 2 bar relativi, in modo che possa venire adsorbito sul metallo. Nella stazione 13 si effettua invece il controllo della struttura cristallina, ad esempio mediante determinazione di una proprietà fisica come la conducibilità termica, la conducibilità elettrica, o l’indice di rifrazione, per stabilire la natura di cluster dei cristalli depositati sul substrato 3; preferibilmente, si effettua inoltre il controllo dello spessore dello strato cristallino e della densità superficiale di cluster.
La figura 18 rappresenta schematicamente un dispositivo 80 che comprende all’interno di un unico involucro chiuso 90, sia una sezione di preparazione di un nucleo attivo 1 del tipo rappresentato in figura 17, che il reattore 50, preservando così il nucleo da contaminazione, in particolare, con gas diversi dall’idrogeno nel tempo che intercorre tra la deposizione dei cluster e l’innesco delle reazioni.
La descrizione di cui sopra di varie forme esecutive specifiche à ̈ in grado di mostrare l’invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tali forme esecutive specifiche senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e, quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti delle forme esecutive specifiche. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione. Si intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e per questo non limitativo.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Un metodo per produrre energia mediante reazioni nucleari tra idrogeno ed un metallo, detto metodo prevedendo le fasi di: – predisporre una pluralità di cristalli di un metallo di transizione, detti cristalli essendo cluster micronanometrici aventi una struttura cristallina prefissata, detti cluster avendo ciascuno un numero di atomi di detto metallo di transizione inferiore ad un numero prefissato di atomi; – portare idrogeno a contatto con detti cluster,; – riscaldare detta pluralità di cluster fino ad una temperatura di absorbimento superiore ad una temperatura critica predeterminata, atta a causare un absorbimento in detti cluster di detto idrogeno in forma ionica H-, dopo detta fase di riscaldare un nucleo attivo rimanendo disponibile per dette reazioni nucleari; – innescare dette reazioni nucleari mediante un’azione impulsiva su detto nucleo attivo che causa la cattura di detti ioni H<->in rispettivi atomi di detto cluster, detta successione di reazioni causando produzione di calore; – asportare detto calore da detto nucleo attivo mantenendo la temperatura di detto nucleo attivo al di sopra di detta temperatura critica.
  2. 2. Un metodo come da rivendicazione 1, in cui detta fase di predisporre una pluralità di cluster micro-nanometrici può comprendere una fase scelta tra: – aggregare detta pluralità di cluster micro-nanometrici mediante una sinterizzazione, detta sinterizzazione conservando la struttura cristallina, detta sinterizzazione conservando sostanzialmente la dimensione di detti cluster; – raccogliere in un contenitore una polvere di cluster, ossia una pluralità di cluster o aggregati di cluster sciolti; – depositare una quantità prefissata di detto metallo di transizione in forma di cluster microcristallini su una superficie di un substrato, ossia di un corpo solido avente un volume ed una forma prefissata, e detto substrato contiene in superficie un numero di cluster superiore ad un numero minimo, in particolare detto numero minimo essendo almeno 10<9>cluster per centimetro quadrato, preferibilmente almeno 10<10>cluster per centimetro quadrato, più in particolare almeno 10<11>cluster per centimetro quadrato, ancora più in particolare almeno 10<12>cluster per centimetro quadrato.
  3. 3. Un metodo come da rivendicazione 3, in cui detta fase di depositare metallo di transizione à ̈ realizzata mediante un procedimento scelto tra: – sputtering; – spraying; – un procedimento comprendente evaporazione e poi condensazione su detto substrato di detta quantità predeterminata di detto metallo; – deposito epitassiale; – riscaldamento fino a incipiente fusione seguito da lento raffreddamento, in particolare, fino ad una temperatura media del nucleo di circa 600°C, ed à ̈ inoltre prevista una successiva fase di raffreddamento repentino di detto substrato, tale da causare un “congelamento†di detto metallo di transizione in cluster aventi detta struttura cristallina, detta fase di raffreddamento repentino essendo scelto tra: una tempra; un flusso di idrogeno su detto metallo di transizione depositato su detto substrato, detto idrogeno avendo una temperatura predeterminata inferiore a quella di detto substrato.
  4. 4. Un metodo come da rivendicazione 1, in cui detta fase di portare idrogeno a contatto con detti cluster depositati su detto substrato à ̈ preceduta da una fase di pulire detto substrato, in particolare applicando un vuoto di almeno 10<-9>bar ad una temperatura compresa tra 350°C e 500°C per un tempo predeterminato, in cui in particolare detto vuoto à ̈ applicato secondo almeno 10 cicli di applicazione di vuoto e successivo ripristino di pressione sostanzialmente atmosferica di idrogeno.
  5. 5. Un metodo come da rivendicazione 1, in cui durante detta fase di portare idrogeno a contatto con detta pluralità di cluster detto idrogeno soddisfa almeno una delle seguenti condizioni: – ha una pressione parziale compresa tra 0,001 millibar e 10 bar, in particolare tra 1 millibar e 2 bar; – fluisce con una velocità inferiore a 3 m/s, in particolare secondo una direzione sostanzialmente parallela a detta superficie di detti cluster.
  6. 6. Un metodo come da rivendicazione 1, in cui detta temperatura di absorbimento à ̈ prossima ad una temperatura di scorrimento dei piani reticolari del metallo di transizione, in particolare à ̈ compresa tra la temperatura corrispondente ai picchi di assorbimento α e β.
  7. 7. Un metodo come da rivendicazione 1, in cui dopo detta fase di riscaldare detta pluralità di cluster à ̈ prevista una fase di raffreddamento a temperatura ambiente di detto nucleo attivo, e detta fase di innescare dette reazioni nucleari à ̈ effettuata innalzando rapidamente detta temperatura di detto nucleo attivo da detta temperatura ambiente a detta temperatura di absorbimento, in particolare detta fase di innalzare la temperatura à ̈ effettuata in un tempo inferiore a cinque minuti.
  8. 8. Un metodo come da rivendicazione 1, in cui detta fase di innescare dette reazioni nucleari à ̈ associata ad una fase di creare un gradiente, ossia di una differenza di temperatura, tra due punti di detto nucleo attivo, detto gradiente essendo in particolare compreso tra 100°C e 300°C.
  9. 9. Un metodo come da rivendicazione 1, in cui dette reazioni con produzione di calore avvengono in presenza di un campo magnetico e/o elettrico scelto tra: – un campo di induzione magnetica di intensità compresa tra 1 Gauss e 70000 Gauss; – un campo elettrico di intensità compresa tra 1 V/m e 300000 V/m.
  10. 10. Un generatore di energia ottenuta da una sequenza di reazioni nucleari tra idrogeno ed un metallo, in cui detto metallo à ̈ un metallo di transizione, detto generatore comprendendo: – un nucleo attivo comprendente una quantità prefissata di detto metallo di transizione; – una camera di generazione contenente in uso detto nucleo attivo; – mezzi per riscaldare detto nucleo attivo in detta camera di generazione fino ad una temperatura superiore ad una temperatura critica predeterminata; – mezzi di innesco di dette reazioni nucleari tra detto metallo di transizione e detto idrogeno; – mezzi per asportare da detta camera di generazione il calore prodotto durante dette reazioni in detto nucleo attivo, caratterizzato dal fatto che detto nucleo attivo comprende una pluralità di cristalli di detto metallo di transizione, detti cristalli essendo cluster micronanometrici aventi una struttura, detti cluster comprendendo mediamente un numero di atomi di detto metallo di transizione inferiore ad un numero prefissato di atomi.
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