JPH0378691A - エネルギー発生方法 - Google Patents
エネルギー発生方法Info
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- JPH0378691A JPH0378691A JP1214789A JP21478989A JPH0378691A JP H0378691 A JPH0378691 A JP H0378691A JP 1214789 A JP1214789 A JP 1214789A JP 21478989 A JP21478989 A JP 21478989A JP H0378691 A JPH0378691 A JP H0378691A
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- energy generation
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【産業上の利用分野］
本発明はエネルギー発生方法に係り、特に簡便で安価な
低温核融合により熱エネルギーあるいは電気エネルギー
を発生する方法に関する。 ［従来の技術］ 核融合は未来のエネルギー変換技術として極めて有望で
ある。核融合をエネルギー源として見たときの最大の魅
力はその燃料である。それらは重水素（２Ｄ）および三
重水素（３Ｔ）で、いずれも海水中から供給できるとい
う点で量的にも、また地理的に偏在しないという点でも
極めて有利である。特に重水素は天然氷１ボ当り約３４
ｇの割合で存在するのでこれを分離して容易にかつ豊富
に入手することができる。 これらの軽い原子核間に核融合反応を起こすことにより
大きなエネルギーが得られる。恒星のエネルギー源とし
て考えられる水素融合反応やヘリウム融合反応は素粒子
反応を含むもので反応が遅いが、地上で考えられている
ものは反応の早い組替え反応で、重水素と三重水素を融
合させることにより数Ｍ ｅ Ｖないし十数Ｍ ｅ Ｖ
のエネルギーが得られる。 核融合反応では、核分裂と異なり大量の放射性廃棄物を
生じない特長もあり、この発電システムが実現されれば
人類はエネルギー問題から解放される［フラカス（Ｆ、
Ｎ、Ｆｌａｋｕｓ）著、「フュージョン パワー アン
ド エンバイアメント」、アトミック エナジー レビ
ュー第１３巻、第３号、（”Ｆｕｓｉｏｎ Ｐｏｗｅｒ
ａｎｄ ｔｈｅ Ｅｎｖｉｒｏｎｎ＋ｅｎｔ” Ａｔ
ｏｍｉｃＥｎｅｒｇｙ Ｒｅｖｉｅｗ、 ｖｏｌ、１３
． Ｎｏ、３．１９７５）］ 、 熱核融合によって
このような核融合反応を持続させるためには数億度の温
度で燃料を保持する必要がある。このような超高温では
物質はすべて完全解離しプラズマ状態となる。このプラ
ズマ加熱に要する入力エネルギーを上回る出力エネルギ
ーを取りだすためには、２億度の温度と、プラズマ粒子
の密度と持続時間の積がほぼ２ Ｘ １０１４秒／ｄと
いう）（い臨界条件を満たす必要がある。このような超
高温のプラズマ物質を制御することは困難であり、臨界
条件は現在まだ達成されていない。また極めて大規模で
高価な融合装置を要するため、核融合によるエネルギー
生産は現在のところ実用化されていない。 一方、高温やプラズマ状態を用いずに電気化学的手法に
より簡便で安価に核融合反応を持続、制御する方法が雑
誌［ネイチャー、第３３８巻、第７３７頁（Ｎａｔｕｒ
ｅ、 Ｖｏｌ、３３８．ｐｐ７３７，１９８９） Ｊに
発表された。この方法は金属チタン、またはパラジウム
電極に負の電圧をかけて重陽子を電解注入することによ
り室温で核融合を起こすものである。 電解注入時に高エネルギーの中性子線が検出されたこと
により、核融合反応が実際に起きていることが実証され
たとされている。 【発明が解決しようとする課題】 しかし、上記公知例は予備的な実験結果を示したもので
あり、電解槽構造と発生される熱エネルギーの関係や、
エネルギー形態として、より使いやすい電気エネルギー
を取り出す方法に関する記述はない。 本発明の目的は簡便で安価な方法により核融合反応を持
続、制御し、電気エネルギーを取り出す方法を提供する
ことにある。
低温核融合により熱エネルギーあるいは電気エネルギー
を発生する方法に関する。 ［従来の技術］ 核融合は未来のエネルギー変換技術として極めて有望で
ある。核融合をエネルギー源として見たときの最大の魅
力はその燃料である。それらは重水素（２Ｄ）および三
重水素（３Ｔ）で、いずれも海水中から供給できるとい
う点で量的にも、また地理的に偏在しないという点でも
極めて有利である。特に重水素は天然氷１ボ当り約３４
ｇの割合で存在するのでこれを分離して容易にかつ豊富
に入手することができる。 これらの軽い原子核間に核融合反応を起こすことにより
大きなエネルギーが得られる。恒星のエネルギー源とし
て考えられる水素融合反応やヘリウム融合反応は素粒子
反応を含むもので反応が遅いが、地上で考えられている
ものは反応の早い組替え反応で、重水素と三重水素を融
合させることにより数Ｍ ｅ Ｖないし十数Ｍ ｅ Ｖ
のエネルギーが得られる。 核融合反応では、核分裂と異なり大量の放射性廃棄物を
生じない特長もあり、この発電システムが実現されれば
人類はエネルギー問題から解放される［フラカス（Ｆ、
Ｎ、Ｆｌａｋｕｓ）著、「フュージョン パワー アン
ド エンバイアメント」、アトミック エナジー レビ
ュー第１３巻、第３号、（”Ｆｕｓｉｏｎ Ｐｏｗｅｒ
ａｎｄ ｔｈｅ Ｅｎｖｉｒｏｎｎ＋ｅｎｔ” Ａｔ
ｏｍｉｃＥｎｅｒｇｙ Ｒｅｖｉｅｗ、 ｖｏｌ、１３
． Ｎｏ、３．１９７５）］ 、 熱核融合によって
このような核融合反応を持続させるためには数億度の温
度で燃料を保持する必要がある。このような超高温では
物質はすべて完全解離しプラズマ状態となる。このプラ
ズマ加熱に要する入力エネルギーを上回る出力エネルギ
ーを取りだすためには、２億度の温度と、プラズマ粒子
の密度と持続時間の積がほぼ２ Ｘ １０１４秒／ｄと
いう）（い臨界条件を満たす必要がある。このような超
高温のプラズマ物質を制御することは困難であり、臨界
条件は現在まだ達成されていない。また極めて大規模で
高価な融合装置を要するため、核融合によるエネルギー
生産は現在のところ実用化されていない。 一方、高温やプラズマ状態を用いずに電気化学的手法に
より簡便で安価に核融合反応を持続、制御する方法が雑
誌［ネイチャー、第３３８巻、第７３７頁（Ｎａｔｕｒ
ｅ、 Ｖｏｌ、３３８．ｐｐ７３７，１９８９） Ｊに
発表された。この方法は金属チタン、またはパラジウム
電極に負の電圧をかけて重陽子を電解注入することによ
り室温で核融合を起こすものである。 電解注入時に高エネルギーの中性子線が検出されたこと
により、核融合反応が実際に起きていることが実証され
たとされている。 【発明が解決しようとする課題】 しかし、上記公知例は予備的な実験結果を示したもので
あり、電解槽構造と発生される熱エネルギーの関係や、
エネルギー形態として、より使いやすい電気エネルギー
を取り出す方法に関する記述はない。 本発明の目的は簡便で安価な方法により核融合反応を持
続、制御し、電気エネルギーを取り出す方法を提供する
ことにある。
上記目的は水素を吸収する物質に負の電界をかけること
により重水素を上記物質中に電解注入し、そのときの生
成熱を熱電変換により電気エネルギーに変換させること
により達成される。
により重水素を上記物質中に電解注入し、そのときの生
成熱を熱電変換により電気エネルギーに変換させること
により達成される。
【作用１
重水を含む電解液中でパラジウムやチタンなどの水素吸
収物質に負の過電圧をかけると重水素（Ｄ２）が以下の
反応により生成する。 Ｄ２０＋ｅ＋→Ｄａｄｓ＋ＯＤ＋ Ｄ ａｄｓ ＋ Ｄ ２０ ＋ ｅ＋→Ｄ２＋ＯＤ＋Ｄ
ａ ｄｓ ＋Ｄ ｔ ａ ｔ ｔ ｔ ｃ ｅＤ ａ
ｄｓ ＋ Ｄ ａｄｓ−＋Ｄ ２この時、水素吸収物質
中に重陽子（Ｄ＋）が電解注入される。負の過電圧によ
りこの重陽子は高濃度に圧縮され、同時に高い移動度を
持つ。このため室温でも重陽子同士の衝突が容易に起こ
り、以下に示すような核融合反応が起こると考えられ、
このとき大量の熱エネルギーが発生する。 ２Ｄ ＋” Ｄ−＋３Ｈｅ（０，８２ＭｅＶ） ＋ ｎ
（２，４５ＭｅＶ）２Ｄ ＋” Ｄ −＋’ Ｔ （
１，０１ＭｅＶ） ＋” Ｈ（３，０２ＭｅＶ）水素吸
収物質としては水素と反応して水素化物を作る物質が好
ましく、水素貯蔵合金がより好ましい。水素貯蔵合金の
例を挙げるならＬｉ、Ｃａ。 Ｍ ｇ 、 Ｍ ｇ −Ｎ ｉ 、 Ｔ ｉ 、 Ｔ
ｉ −Ｆ ｅ 、 Ｔ ｉ −Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｔｉ
、Ｔｉ−Ｃｏ、Ｔｉ−Ｍｎ１、、Ｔｉ−Ｃｒ、、Ｌａ−
Ｎｉ、、Ｚｒ−Ｍｎ。 Ｚｒ−Ｎｉ、Ｚｒ−Ｆｅ、Ｌａ−Ｎ１−ＡＱ、Ｍｎ−Ｎ
１−ＡＱ、Ｃａ−Ｎｉ−Ｍｎ−ＡＱ、Ｐｄなどがある。 このうち、陽子が高濃度に圧縮され、同時に高い移動度
を持つＴｉおよびＰｄがより好ましい。 Ｐｄを用いる場合は、重水素を活性化させる金属のＦｅ
、Ｎｉ、Ｃａ、Ｔｉなどを含む塩、例を挙げるならＦｅ
ＳＯ４・７Ｈ２０，ＮｉＣＭ２・６Ｈ２０，ＰｄＣＱ２
．ＣａＣｏ、、Ｌｉ、ＳＯ２・Ｈ２Ｏ，ＮａＳＯ４・
１０Ｈ２０，ＣａＨ４（ＰＯ４）２Ｈ２０，Ｔｉ０８ｏ
４・Ｈ２ＳＯ４・８Ｈ２０を電解液中に添加すると重水
素が容易にＰｄ中に注入されるので好ましい。 水素貯蔵合金は以下の反応： 合金十Ｈ２（気体）→金属水素化物（固体）＋ΔＨ（熱
）により水素を吸収し、水素分子は活性化されて原子状
となり金属格子の隙間に捕らえられる。負の過電圧下で
重水素が注入された場合は金属格子の隙間で重陽子の核
融合反応が起こると考えられ、大きな熱エネルギーが発
生する。 この熱は熱電発電により電気エネルギーとして取りだす
ことが可能である。 熱電発電は熱起電力を利用した発電で、熱電変換のため
の装置の構成は、半導体１例を挙げるならＢｉ、Ｔｅ３
．Ｂｉ、Ｓｅ、Ｓｂ２Ｔｅ、、ＰｂＴ６、ＧｅＳｉ系の
合金のｎ型とｐ型を接合した熱電対を素子とし、その直
列、並列の組合せにより決定される。 電解液は重水が用いられ、Ｌｉ０ＤやＦｅ、Ｎｉ、Ｃａ
、Ｔｉ等を含む金属塩、ＡｕＣＮが添加されることが好
ましい。 さらにこの発電システムを小型化、高信頼性化するため
に固体の電解質を用いることができる。 固体電解質としては重水が容易に移動するものが好まし
く、例を挙げるなら非晶質のベロキソポリタングステン
酸、ペロキソポリタンタル酸、ペロキソボリニオブ酸が
挙げられる。重水を原料に用いることにより、重水を含
む上記ペロキソポリ酸を合成することも可能である。 さらに、水素吸収物質に重陽子をイオン打込みすること
によっても重陽子が高濃度に圧縮され高い移動度を持つ
ため、熱エネルギーを発生させ、これを電気エネルギー
に変換することができる。 【実施例】 以下、本発明の詳細を実施例により説明する。 実施例１゜ 第１図に本発明の方法を実施するための装置構成の概略
を示す。同図において１は負極（Ｐｄ）、２は陽極（Ｐ
ｔ）、３は電解液、４はガラス槽、５は金属電極（高温
側）、６はｎ型半導体、７はＰ型半導体、８は金属電極
（低温側）、９は導線、１０は直流電源、１１は負荷で
ある。 電解液３として１６０ｇの重水（Ｄ２０）にＦｅＳＯ４
・７Ｈ２０を０．２ｇ添加し、さらに硝酸によりｐＨを
３以下に調整した。負極１には大容量の水素を吸収し水
素化物を形成するＰｄを用い、０．５ｇの０．２５ｍｍ
厚Ｐｄホイルを、希釈した酸または研磨剤により表面を
清浄、あるいは荒した後に使用した。 電解数分後に水素気泡が負極Ｐｄｌ上に生成するのがｖ
Ａ察され、重陽子が迅速にＰｄホイルに吸収された。ま
た酸素気泡が陽極２上に生成した。 直流電源により、両電極間に電圧２５Ｖ、電流５００ｍ
Ａを与えた。この時発生した熱エネルギーを熱電変換素
子電気エネルギーに変換した。 熱電変換素子としては（Ｐ ｂ Ｔ ｅ ） ｏ、ｉｓ
（Ｇ ｅＴ ｅ ） ０．、、＋ Ｐ ｂ Ｉのｎ素
子６と、（ＰｂＴｅ）ｏ−ｇｓ （Ｐ ｂ Ｓ ｅ ）
０．０５ ＋ Ｎ ａのｎ素子７の組合せを用いた。 これにより発生した熱エネルギーは１２０ ｍ Ｗ／ｃ
ｍ３であった・ 熱電変換材料としてＳ ｌｏ、７ｓＧ ｅｏ、ｚｔ＋
Ｐ （ドーパント・レベルは０．１原子％）のｎ素子と
Ｓｉ ｏ、７． Ｇ ｅ ｏ、２□＋ Ｂのｐ素子の組
合せ、あるいはＧ ｄ Ｓ ｅ、、４．のｎ素子とＣｕ
ｌ、、７Ａ ｇ、、、３Ｓ ｅ□。 。０．、のｐ素子の組合せによっても同様に電気エネル
ギーが取り出された。さらに、発生する熱エネルギーが
少ない場合は熱電変換素子として（ＢｉｚＴ ｅｉ）
ｏ、ｓ （Ｓ ｂｚＴ ｅｚ） ｏ、ｏｓ （Ｓ ｂｔ
ｓ ｅ３）。 、、、＋ｓｂｒ、のｎ素子と（Ｂ ｉｚＴ ｅｚ） ｏ
、ｔ （Ｓｂ２Ｔ ｅ、）０．、十ＴｅのＰ素子の組合
せが電気エネルギーの取り出しに有効であった。 実施例２゜ 実施例１と同様の重水素の電解注入を、幾つかの水素貯
蔵合金を用いた負極中で行ない、エネルギー発生量を測
定した。負極の形状は直径４ｍｍ、長さ１０ｃｍ、電流
密度は８ ｍ Ａ ／ ａｌである。これらの結果を第
１表にまとめて示す。 各材料により発生熱量に差が見られるが、いずれも重水
素の電解注入により電気エネルギーが生成された。 第１表 実施例３゜ 電解液として１６０ｇの純水にＦｅＳＯ４・７Ｈ２０を
０．２ｇ添加し、さらに硝酸によりｐＨを３以下に調整
したものを用いた。負極には０゜５ｇのＱ、２５ｍｍ厚
Ｐｄホイルに重陽子をイオン打込みしたものを用いた。 実施例１と同様に電解したところ数分後に水素気泡がＰ
ｄ上に生成するのが観察され、熱エネルギーが発生した
。この時発生した熱エネルギーを熱電変換素子により電
気エネルギーに変換した。 熱電変換素子としては（Ｐ ｂ Ｔ ｅ ） ｏ、５５
（ＧｅＴｅ）、０．＋ＰｂＩのｎ素子６と、（ＰｂＴｅ
）ｏ、ｓｓ （Ｐ ｂ Ｓ ｅ） ｏ、ｏｓ＋Ｎａのｎ
素子７の組合せを用いた。これにより発生した熱エネル
ギーは１００ ｍ Ｗ ／ ｃｍ’であった。 実施例４゜ 重水を含む非晶質のベロキソボリタングステン酸を固体
電解質にとして用い、実施例１と同様に重水素の電解注
入を行なった。 非晶質のベロキソボリタングステン酸は以下の方法によ
り合成した。 炭化タングステン粉末１６０ｇに１５％の過酸化水素重
水溶液ＩＱを加えた。炭化タングステン溶解時の酸素発
生量が少なくなってから、３０％の過酸化水素重水溶液
を５０ ｍ ｎ追加した。この操作を５回繰返して２４
時間以上室温で放置すると炭化タングステンは全て溶解
し、淡黄色の酸性溶液が得られた。溶液中の不純物を濾
過した後、溶液中に含まれる過剰の過酸化水素を白金黒
付き白金触媒で分解除去した。 この固体電解質原液を水素吸収物質のＰｄ上に塗布し乾
燥すると、重水を含む非晶質ペロキソポリタングステン
酸からなる固体電解質が形成された。 この固体電解質は組成分析、酸化還元滴定および熱重量
分析により、実験式 ％式％ （ただし、０ 、５ ＜ ｘ ＜ ０ 、９ 、１ 、
５ ＜ ｙ ＜ ４ 。 ０＜Ｚ＜０．２）で表されることがわかった。Ｘ。 ＶｔＺの値に幅が見られるのは固体電解質原液を作成す
る際の過酸化水素の加え方や乾燥の仕方、あるいは大気
中の湿度の変化により材料の組成が変化しやすいためで
ある。 この固体電解質に陽極材料の金を蒸着し、さらに実施例
１と同様の熱電変換素子を薄膜形成した。 この方法により膜厚０．５μｍの全固体薄膜電源が得ら
れた。 また、非晶質ペロキソポリタングステン酸のタングステ
ンの一部あるいは全てをタンタルまたはニオブで置き換
えた固体電解質材料を用いても同様の電気エネルギーが
得られた。 ［発明の効果］ 以上、詳述したように、本発明によれば簡便かつ安価な
方法で電気エネルギーを生産できるので、その工業的価
値は極めて高い。
収物質に負の過電圧をかけると重水素（Ｄ２）が以下の
反応により生成する。 Ｄ２０＋ｅ＋→Ｄａｄｓ＋ＯＤ＋ Ｄ ａｄｓ ＋ Ｄ ２０ ＋ ｅ＋→Ｄ２＋ＯＤ＋Ｄ
ａ ｄｓ ＋Ｄ ｔ ａ ｔ ｔ ｔ ｃ ｅＤ ａ
ｄｓ ＋ Ｄ ａｄｓ−＋Ｄ ２この時、水素吸収物質
中に重陽子（Ｄ＋）が電解注入される。負の過電圧によ
りこの重陽子は高濃度に圧縮され、同時に高い移動度を
持つ。このため室温でも重陽子同士の衝突が容易に起こ
り、以下に示すような核融合反応が起こると考えられ、
このとき大量の熱エネルギーが発生する。 ２Ｄ ＋” Ｄ−＋３Ｈｅ（０，８２ＭｅＶ） ＋ ｎ
（２，４５ＭｅＶ）２Ｄ ＋” Ｄ −＋’ Ｔ （
１，０１ＭｅＶ） ＋” Ｈ（３，０２ＭｅＶ）水素吸
収物質としては水素と反応して水素化物を作る物質が好
ましく、水素貯蔵合金がより好ましい。水素貯蔵合金の
例を挙げるならＬｉ、Ｃａ。 Ｍ ｇ 、 Ｍ ｇ −Ｎ ｉ 、 Ｔ ｉ 、 Ｔ
ｉ −Ｆ ｅ 、 Ｔ ｉ −Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｔｉ
、Ｔｉ−Ｃｏ、Ｔｉ−Ｍｎ１、、Ｔｉ−Ｃｒ、、Ｌａ−
Ｎｉ、、Ｚｒ−Ｍｎ。 Ｚｒ−Ｎｉ、Ｚｒ−Ｆｅ、Ｌａ−Ｎ１−ＡＱ、Ｍｎ−Ｎ
１−ＡＱ、Ｃａ−Ｎｉ−Ｍｎ−ＡＱ、Ｐｄなどがある。 このうち、陽子が高濃度に圧縮され、同時に高い移動度
を持つＴｉおよびＰｄがより好ましい。 Ｐｄを用いる場合は、重水素を活性化させる金属のＦｅ
、Ｎｉ、Ｃａ、Ｔｉなどを含む塩、例を挙げるならＦｅ
ＳＯ４・７Ｈ２０，ＮｉＣＭ２・６Ｈ２０，ＰｄＣＱ２
．ＣａＣｏ、、Ｌｉ、ＳＯ２・Ｈ２Ｏ，ＮａＳＯ４・
１０Ｈ２０，ＣａＨ４（ＰＯ４）２Ｈ２０，Ｔｉ０８ｏ
４・Ｈ２ＳＯ４・８Ｈ２０を電解液中に添加すると重水
素が容易にＰｄ中に注入されるので好ましい。 水素貯蔵合金は以下の反応： 合金十Ｈ２（気体）→金属水素化物（固体）＋ΔＨ（熱
）により水素を吸収し、水素分子は活性化されて原子状
となり金属格子の隙間に捕らえられる。負の過電圧下で
重水素が注入された場合は金属格子の隙間で重陽子の核
融合反応が起こると考えられ、大きな熱エネルギーが発
生する。 この熱は熱電発電により電気エネルギーとして取りだす
ことが可能である。 熱電発電は熱起電力を利用した発電で、熱電変換のため
の装置の構成は、半導体１例を挙げるならＢｉ、Ｔｅ３
．Ｂｉ、Ｓｅ、Ｓｂ２Ｔｅ、、ＰｂＴ６、ＧｅＳｉ系の
合金のｎ型とｐ型を接合した熱電対を素子とし、その直
列、並列の組合せにより決定される。 電解液は重水が用いられ、Ｌｉ０ＤやＦｅ、Ｎｉ、Ｃａ
、Ｔｉ等を含む金属塩、ＡｕＣＮが添加されることが好
ましい。 さらにこの発電システムを小型化、高信頼性化するため
に固体の電解質を用いることができる。 固体電解質としては重水が容易に移動するものが好まし
く、例を挙げるなら非晶質のベロキソポリタングステン
酸、ペロキソポリタンタル酸、ペロキソボリニオブ酸が
挙げられる。重水を原料に用いることにより、重水を含
む上記ペロキソポリ酸を合成することも可能である。 さらに、水素吸収物質に重陽子をイオン打込みすること
によっても重陽子が高濃度に圧縮され高い移動度を持つ
ため、熱エネルギーを発生させ、これを電気エネルギー
に変換することができる。 【実施例】 以下、本発明の詳細を実施例により説明する。 実施例１゜ 第１図に本発明の方法を実施するための装置構成の概略
を示す。同図において１は負極（Ｐｄ）、２は陽極（Ｐ
ｔ）、３は電解液、４はガラス槽、５は金属電極（高温
側）、６はｎ型半導体、７はＰ型半導体、８は金属電極
（低温側）、９は導線、１０は直流電源、１１は負荷で
ある。 電解液３として１６０ｇの重水（Ｄ２０）にＦｅＳＯ４
・７Ｈ２０を０．２ｇ添加し、さらに硝酸によりｐＨを
３以下に調整した。負極１には大容量の水素を吸収し水
素化物を形成するＰｄを用い、０．５ｇの０．２５ｍｍ
厚Ｐｄホイルを、希釈した酸または研磨剤により表面を
清浄、あるいは荒した後に使用した。 電解数分後に水素気泡が負極Ｐｄｌ上に生成するのがｖ
Ａ察され、重陽子が迅速にＰｄホイルに吸収された。ま
た酸素気泡が陽極２上に生成した。 直流電源により、両電極間に電圧２５Ｖ、電流５００ｍ
Ａを与えた。この時発生した熱エネルギーを熱電変換素
子電気エネルギーに変換した。 熱電変換素子としては（Ｐ ｂ Ｔ ｅ ） ｏ、ｉｓ
（Ｇ ｅＴ ｅ ） ０．、、＋ Ｐ ｂ Ｉのｎ素
子６と、（ＰｂＴｅ）ｏ−ｇｓ （Ｐ ｂ Ｓ ｅ ）
０．０５ ＋ Ｎ ａのｎ素子７の組合せを用いた。 これにより発生した熱エネルギーは１２０ ｍ Ｗ／ｃ
ｍ３であった・ 熱電変換材料としてＳ ｌｏ、７ｓＧ ｅｏ、ｚｔ＋
Ｐ （ドーパント・レベルは０．１原子％）のｎ素子と
Ｓｉ ｏ、７． Ｇ ｅ ｏ、２□＋ Ｂのｐ素子の組
合せ、あるいはＧ ｄ Ｓ ｅ、、４．のｎ素子とＣｕ
ｌ、、７Ａ ｇ、、、３Ｓ ｅ□。 。０．、のｐ素子の組合せによっても同様に電気エネル
ギーが取り出された。さらに、発生する熱エネルギーが
少ない場合は熱電変換素子として（ＢｉｚＴ ｅｉ）
ｏ、ｓ （Ｓ ｂｚＴ ｅｚ） ｏ、ｏｓ （Ｓ ｂｔ
ｓ ｅ３）。 、、、＋ｓｂｒ、のｎ素子と（Ｂ ｉｚＴ ｅｚ） ｏ
、ｔ （Ｓｂ２Ｔ ｅ、）０．、十ＴｅのＰ素子の組合
せが電気エネルギーの取り出しに有効であった。 実施例２゜ 実施例１と同様の重水素の電解注入を、幾つかの水素貯
蔵合金を用いた負極中で行ない、エネルギー発生量を測
定した。負極の形状は直径４ｍｍ、長さ１０ｃｍ、電流
密度は８ ｍ Ａ ／ ａｌである。これらの結果を第
１表にまとめて示す。 各材料により発生熱量に差が見られるが、いずれも重水
素の電解注入により電気エネルギーが生成された。 第１表 実施例３゜ 電解液として１６０ｇの純水にＦｅＳＯ４・７Ｈ２０を
０．２ｇ添加し、さらに硝酸によりｐＨを３以下に調整
したものを用いた。負極には０゜５ｇのＱ、２５ｍｍ厚
Ｐｄホイルに重陽子をイオン打込みしたものを用いた。 実施例１と同様に電解したところ数分後に水素気泡がＰ
ｄ上に生成するのが観察され、熱エネルギーが発生した
。この時発生した熱エネルギーを熱電変換素子により電
気エネルギーに変換した。 熱電変換素子としては（Ｐ ｂ Ｔ ｅ ） ｏ、５５
（ＧｅＴｅ）、０．＋ＰｂＩのｎ素子６と、（ＰｂＴｅ
）ｏ、ｓｓ （Ｐ ｂ Ｓ ｅ） ｏ、ｏｓ＋Ｎａのｎ
素子７の組合せを用いた。これにより発生した熱エネル
ギーは１００ ｍ Ｗ ／ ｃｍ’であった。 実施例４゜ 重水を含む非晶質のベロキソボリタングステン酸を固体
電解質にとして用い、実施例１と同様に重水素の電解注
入を行なった。 非晶質のベロキソボリタングステン酸は以下の方法によ
り合成した。 炭化タングステン粉末１６０ｇに１５％の過酸化水素重
水溶液ＩＱを加えた。炭化タングステン溶解時の酸素発
生量が少なくなってから、３０％の過酸化水素重水溶液
を５０ ｍ ｎ追加した。この操作を５回繰返して２４
時間以上室温で放置すると炭化タングステンは全て溶解
し、淡黄色の酸性溶液が得られた。溶液中の不純物を濾
過した後、溶液中に含まれる過剰の過酸化水素を白金黒
付き白金触媒で分解除去した。 この固体電解質原液を水素吸収物質のＰｄ上に塗布し乾
燥すると、重水を含む非晶質ペロキソポリタングステン
酸からなる固体電解質が形成された。 この固体電解質は組成分析、酸化還元滴定および熱重量
分析により、実験式 ％式％ （ただし、０ 、５ ＜ ｘ ＜ ０ 、９ 、１ 、
５ ＜ ｙ ＜ ４ 。 ０＜Ｚ＜０．２）で表されることがわかった。Ｘ。 ＶｔＺの値に幅が見られるのは固体電解質原液を作成す
る際の過酸化水素の加え方や乾燥の仕方、あるいは大気
中の湿度の変化により材料の組成が変化しやすいためで
ある。 この固体電解質に陽極材料の金を蒸着し、さらに実施例
１と同様の熱電変換素子を薄膜形成した。 この方法により膜厚０．５μｍの全固体薄膜電源が得ら
れた。 また、非晶質ペロキソポリタングステン酸のタングステ
ンの一部あるいは全てをタンタルまたはニオブで置き換
えた固体電解質材料を用いても同様の電気エネルギーが
得られた。 ［発明の効果］ 以上、詳述したように、本発明によれば簡便かつ安価な
方法で電気エネルギーを生産できるので、その工業的価
値は極めて高い。
第１図は核融合発電システムの一実施例の模式［符号の
説明］ １・・・負極（Ｐｄ）、２・・・陽極（Ｐｔ）、３・・
・電解液、４・・・ガラス槽、５・・・金ｍ電極（高温
側）、６・・・ｎ型半導体、７・・・ｎ型半導体、８・
・・金属電極（低温側）、９・・・導線、１０・・・直
流電源、１１・・・負荷。 第 １ 図
説明］ １・・・負極（Ｐｄ）、２・・・陽極（Ｐｔ）、３・・
・電解液、４・・・ガラス槽、５・・・金ｍ電極（高温
側）、６・・・ｎ型半導体、７・・・ｎ型半導体、８・
・・金属電極（低温側）、９・・・導線、１０・・・直
流電源、１１・・・負荷。 第 １ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、重水素を物質に注入することにより熱エネルギーを
発生させ、更に上記熱エネルギーを熱電変換により電気
エネルギーに変換することを特徴とするエネルギー発生
方法。 ２、溶液中で物質に負の電圧をかけて重水素を注入させ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のエネル
ギー発生方法。 ３、重水素を注入する物質が、Ｐｄ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｍｇ
、Ｍｇ＿２Ｎｉ、Ｔｉ、ＴｉＦｅ、ＴｉＮｉ、ＦｅＮｉ
Ｔｉ、ＴｉＣｏ、ＴｉＭｎ＿１＿．＿５、ＴｉＣｒ＿２
、ＬａＮｉ＿５、ＺｒＭｎ、Ｚｒ＿０＿．＿７Ｎｉ＿０
＿．＿３、ＺｒＦｅ、ＬａＮｉＡｌ、ＭｎＮｉＡｌ、Ｃ
ａＮｉＭｎＡｌ、Ｐｄ＿０＿．＿８＿３Ｚｒ＿０＿．＿
１＿７、Ｎｉ＿０＿．＿７＿８Ｓｉ＿０＿．＿０＿８Ｂ
＿０＿．＿１＿４、Ｐｄ＿０＿．＿３＿５Ｚｒ＿０＿．
＿６＿５、Ｃｕ＿０＿．＿４＿５Ｔｉ＿０＿．＿５＿５
、ＺｒＮｉの元素または金属、金属合金より選ばれる少
なくとも一種類を含むことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のエネルギー発生方法。 ４、熱電変換材料がｐ型半導体およびｎ型半導体の組合
せであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
エネルギー発生方法。 ５、熱電変換材料であるｎ型半導体およびｐ型半導体の
組合せが（ＰｂＴｅ）＿０＿．＿９＿５（ＧｅＴｅ）＿
０＿．＿０＿５＋ＰｂＩのｎ素子と、（ＰｂＴｅ）＿０
＿．＿９＿５（ＰｂＳｅ）＿０＿．＿０＿５＋Ｎａのｐ
素子との組合せ、またはＳｉ＿０＿．＿７＿８Ｇｅ＿０
＿．＿２＿２＋Ｐ（ドーパント・レベルは０．１原子％
）のｎ素子とＳｉ＿０＿．＿７＿８Ｇｅ＿０＿．＿２＿
２＋Ｂのｐ素子の組合せ、ＧｄＳｅ＿１＿．＿４＿９の
ｎ素子とＣｕ＿１＿．＿９＿７Ａｇ＿０＿．＿０＿３Ｓ
ｅ＿１＿．＿０＿０＿４＿５ｐ素子の組合せ、（Ｂｉ＿
２Ｔｅ＿３）＿０＿．＿９（Ｓｂ＿２Ｔｅ＿３）＿０＿
．＿０＿５（Ｓｂ＿２Ｓｅ＿３）＿０＿．＿０＿５＋Ｓ
ｂＩ＿３のｎ素子と（Ｂｉ＿２Ｔｅ＿３）＿０＿．＿７
（Ｓｂ＿２Ｔｅ＿３）＿０＿．＿３＋Ｔｅのｐ素子の組
合せより選ばれる少なくとも一種類を含むことを特徴と
する特許請求の範囲第４項記載のエネルギー発生方法。 ６、物質に負の電圧をかけて重水素を注入させる際に、
重水素を伝導する電解質として固体電解質を用いたこと
を特徴とする特許請求の範囲第２項記載のエネルギー発
生方法。 ７、非晶質ペロキソポリタングステン酸、または非晶質
ペロキソポリタングステン酸の、タングステンの一部あ
るいは全てをタンタルまたはニオブで置き換えた固体電
解質材料を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第６
項記載のエネルギー発生方法および発生装置。 ８、非晶質ペロキソポリタングステン酸が実験式ＷＯ＿
３・ｘＨ＿２Ｏ＿２・ｙＤ＿２Ｏ・ｚＨ＿２Ｃ＿２Ｏ＿
４（ただし、０．５＜ｘ＜０．９、１．５＜ｙ＜４、０
＜ｚ＜０．２）で表されることを特徴とする特許請求の
範囲第７項記載のエネルギー発生方法。 ９、構成要素すべてを膜厚１μｍ以下の膜厚で作成した
ことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載のエネルギ
ー発生方法。 １０、重水素注入物質に重陽子をイオン打込みしたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のエネルギー発
生方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1214789A JPH0378691A (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | エネルギー発生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1214789A JPH0378691A (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | エネルギー発生方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0378691A true JPH0378691A (ja) | 1991-04-03 |
Family
ID=16661561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1214789A Pending JPH0378691A (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | エネルギー発生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0378691A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993014503A1 (fr) * | 1992-01-10 | 1993-07-22 | Chlorine Engineers Corp., Ltd. | Procede de production d'energie fonde sur l'affaissement gravitationnel |
| JPH07140277A (ja) * | 1993-09-27 | 1995-06-02 | Toichi Chikuma | 常温核融合装置 |
-
1989
- 1989-08-23 JP JP1214789A patent/JPH0378691A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993014503A1 (fr) * | 1992-01-10 | 1993-07-22 | Chlorine Engineers Corp., Ltd. | Procede de production d'energie fonde sur l'affaissement gravitationnel |
| JPH07140277A (ja) * | 1993-09-27 | 1995-06-02 | Toichi Chikuma | 常温核融合装置 |
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