JPH05508713A - 分布された重水素―リチウムエネルギー装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 分布された重水素−リチウムエネルギー装置技術分野 この発明は熱エネルギーの生成のための装置に関するものである。

背景技術 裸電子、または陽子、もしくはミューオンのような電気的荷電粒子はフェルミ粒 子であり、フェルミ−ディラックの統計に従うことが既知である。２つの陽子の ような２つの同じ荷電素粒子は同じ電荷を有し、それによって互いに反発し合う 傾向がある。さらに、２つの同じフェルミ粒子はパウリの排他体に従い、それに よってもし粒子が同じ量子数を有せば、たとえそれらの同じ粒子が実効電荷を有 さなくても、これらの２つの同じ粒子は同時に同じ空間領域を占めないであろう 。中性子および陽子のような、重水素原子、またはイオンの原子核を共に形成す る原子核内の２つのフェルミ粒子の結合はボース粒子と呼ばれる別の型の粒子と して作用し、これはフェルミ−ディラックの統計よりむしろボースーアインシュ タインの統計に従う。これは１９８９年４月のアメリカン・ケミカル・ソサエテ ィのダラス会ＩＩ　（ｔｈｅ　Ｄａｌｌａｓ　ｍｅｅｔｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　 Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｃｈｅａ＋１ｃａＩ　５ｏｃｉｅｔｙ）における理論化学者 の講演で、Ｋ、パージッタホエーリ−（Ｋ、　Ｂｉｒｇｉｔｔａ　Ｗｈａｌｅｙ ）によって最近論じられている。

ポースーアインシュタインの統計に従う粒子（「ボース粒子」）はフェルミ粒子 のように離れたままであるよりはむしろ、同じ環境下の同じ空間領域に蓄積する 傾向かある。

同じ空間領域に蓄積するというこのボース粒子の傾向は、１９５８年アディソン ーウエズリー・コーポレーション（Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ　Ｃｏ、）　 、Ｌ、　Ｄ、ランド−（Ｌ、　Ｄ、　Ｌａｎｄａｕ）およびＥ、　Ｍ、リフシッ ツ（Ｅ、　Ｍ、　Ｌｉｆｓｈｉｔｚ）によって「統計物理学（Ｓｔａｔｉｓｔｉ ｃａｌ　Ｐｈｙｓｉｃｓ）Ｊ　１５９頁で発展され、かつ論じられたボース粒子 の系における圧力のための量子熱力学式によって示される。この圧力式において 、ボース粒子の系によって発生された圧力は、同じ濃度および温度で、フェルミ 粒子でもボース粒子でもない粒子の系によって発生された圧力より低い。これは 、ボース粒子が量子学的力にその起源を持つ互いに対する適度の引きつけ力を経 験することを示唆している。

ホエーリーは、重水素核のような粒子の量子効果の特徴によってこのような２つ の原子核間の自然反発が結晶の内部で阻止され得、それによって重水素イオンが 強いクーロン力および量子力の結合によって離れて保持されないと推測した。あ る研究者は、重水素核は結晶の内部で極めて近接されるであろうから、通常の重 水素核の流体密度で観察される無限小速度と比較すると速い速度で、核融合プロ セスで結合し得ると推測する。

リチウムイオンは、ボンダ（Ｐｏｎｓ）およびフライッシュマン（Ｆｌｅｉｓｅ ｈｅｍａｎｎ）ならびに他の多くの研究者によってパラジウムを伴うある実験に おいて重水に添加された電解液に広く使用されている。最も一般的に使用される 電解液は、ＬｉＯＨ中のほとんど、またはすへての水素か重水素によって置換さ れたＬｉ０Ｄである。これらの実験による熱の発生のはとんとのレポートは、Ｌ ｉ０Ｄ電解液か使用されたことを示した。１９９０年３月、数人の物理学者は。

発生した過剰エンタルピーか次の反応から起こったかもしれないと推測した。

Ｌｉ’　＋Ｄ→２Ｈｅ’　＋２２．４ＭｅＶ２２．４ＭｅＶの過剰エネルギーは ２つのヘリウム核の運動エネルギーによって伝達され、通常パラジウムである、 使用されるホスト格子において消失する。

リチウムは水素と反応してＬｉＨを形成し、そこで水素か負イオンとして作用す ることか既知である。これは、この物質か電解されるとき、水素が陽極で遊離さ れるという事実によって証明される。したがって、パラジウム格子内でリチウム −６イオンおよび重水素イオンが極めて近接することによって、重水素イオンか 負で、リチウム−６イオンか正の強い化学結合が生じると予想されるであろう。

対照的に、２つの重陽子の場合、クーロン力はそれらを引き離す傾向かある。

ある金属は実質的量の水素、またはそのアイソトープをこのような金属の内部に 容易に受け入れ、かつこのような金属か他の物質の流れから水素アイソトープを 濾過するために使用され得ることか既知である。１９８８年９月２７日にＲ・ペ ンゾーン（Ｐｅｎｚｈｏｒｎｅ）らへ許可された米国特許第４．７７４．０６５ 号において、熱パラジウム膜が６０分子からトリチウムおよび重水素を濾過する であろうことが開示されている。ペンゾーンらによって開示されたパラジウム膜 は核融合原子炉からの排ガスを濾過するために使用された。

しかし、たとえパラジウムのような金属が重水素イオン（「重陽子」）、または リチウムイオン（「リソン（ｌｉｔｈｏｎ）　Ｊ　）のための蓄積構造（「蓄積 器」）として選択される場合でも、蓄積器で電子、または他の負に荷電された粒 子を取り出すこれらの重水素イオン、またはリチウムイオンは、もはやボース粒 子として作用せず、パラジウム内部、または格子内で高密度蓄積という望ましい 特徴を呈さないであろう。また、先行技術においてパラジウム陰極で電子を取り 出すりソンはリチウム原子としてパラジウム上で析出し得、これは核融合プロセ スを紡ぎ得る。

多数の研究者がフライッシュマンーポンズのセルに使用され、１９８９年３月２ ３日に公に発表されたものに類似の電解セルにおける過剰電力、または過剰エネ ルギーの発生を報告した。これらのセルはパラジウム陰極と、通常プラチナ螺旋 陽極と、高純度の重水と、Ｌｉ’ＯＤ電解液とを含む。これらのセルにおいて、 重水素ガスおよび酸素ガスが電解プロセスによって発生される。入力パワーはセ ルにかかる電圧によって乗ぜられたセルを介する電流の流れであり、出力パワー は熱エネルギーの形である。

セルを動作させるために電解作用を使用することによって、析出物が陽極からの 材料および電解液中のリチウムからパラジウム陰極上に累積される。このような 析出物は重陽子およびリソンの蓄積器としての陰極の機能を変化させる。樹枝状 晶も陰極上に累積し、それによって高い局部電界および反応か生じ、水素アイソ トープのトリチウムか生成されるであろう。

イオンを含む通常の水が、イオン交換樹脂と時に呼ばれる樹脂微粒子の吸着床に 水を通すことによって水からイオンを取り除くことができることが先行技術から 既知である。

これは工業用に脱イオン水を生成する従来の方法である。

これは電解セルを使用せずにイオンがいかに水から取り除かれるかを示す例であ る。

この発明の目的は、コストが高く、汚染を導入し、かつ非常に高い電力を生成す るように装置を拡大することに制限を加える電極を使用せずにリチウム−６イオ ンおよび重水素イオンの核融合を容易にするための装置を提供することである。

この発明の別の目的は、与えられた電圧源を使用せずにパラジウム中で結合する ために、リチウムイオンおよび重水素イオンへ実質的、かつ均一な運動エネルギ ーを分は与える装置を提供することである。

発明の概要 これらの目的は、高純度の重水および溶解された重水素ガスを含む液体中の重水 素およびリチウムイオンの形成を高める装置によって満たされる。この装置は実 質的量のリチウム−６を含むＬ　ｉＯＤ！解液の使用によって重水素イオンおよ びリチウムイオンの形成を高める。

この液体はガラス、セラミック、またはプラスチックのような化学的に不活性な 材料からなる水平管内に置かれる。

この管は大気中の軽水が入ることを防ぐように設計される。

管はパラジウム、またはパラジウム合金のような重水素イオンおよびリチウム− ６イオンに対して浸透性の材料の微粒子で満たされる。管はループ、または閉じ た螺旋系に形成されてもよい。多孔性の、または育孔バッフルがパランに移動す ることを防ぐ。バッフルは微粒子より小さい穴を有する多孔性シート、または非 多孔性育孔シートであり、それによって微粒子が２つのこのようなバッフル間に 含まれる。バッフルはこのように管、または螺旋を多数の部分に分割する。一実 施例において、パラジウム微粒子はちょうど砂が管を満たすように互いに重ねら れる。別の実施例において、パラジウム微粒子はセラミック、または二酸化シリ コン微粒子と混合され、それによって一般にパラジウム微粒子は必ずしも互いに 接触しない。第３の実施例において、パラジウム微粒子は水浸透性材料で被覆さ れるか、または各々キャップ内に挿入され、それによって微粒子の半分か露出さ れ、もう半分が隠される。第４の実施例において、微粒子はサンドペーパのよう にポリマシートの両側、または片側に結合され、巻き上げられて、管内に挿入さ れる。第５の実施例において、パラジウムを含む多孔性、または育孔バッフルは イオン蓄積器として作用する。第６の実施例において、パラジウムホイルのラン ダムな分布か分布されたイオン蓄積器として作用する。

重水素イオンを含むイオン化された重水はポンプで管を通され、それによってパ ラジウム蓄積器構造と接触し、かつこれを通過する。イオン化された重水は層流 、または乱流としてパラジウム蓄積器を流れ、最適性能を達成してもよい。重水 素イオンおよびリチウムイオンはいずれも同じ速度で移動し、この速度はポンプ 圧によって制御されてもよい。このイオン速度はフライッシュマンーボンズのセ ルの速度に等しいか、またはその何千倍も速くあり得る。層流が使用されるとき 、重水素およびリチウムイオンの速度および運動エネルギー分布は比較的小さい てあろう。重水素およびリチウム−６イオンはいずれもイオン浸透性パラジウム 蓄積器構造に吸収されるであろう。パラジウム微粒子か使用され、微粒子か吸収 された正イオンから荷電されるとき、ＯＤ−ラジカルイオンはそれらに引きつけ られ、表面接触によって電荷の均衡を崩し、これらの２つの梨のイオンの遥かに 多くか微粒子によって吸収されることを許容する傾向になるであろう。この手段 によって、パラジウム微粒子は重水素化され、βパラジウムと称されるであろう 。

このプロセスはこの管状エネルギーセルの動作中行なわれるか、または微粒子か まず別のセルで予め荷電されてもよい。好ましくは、パラジウム牛歩なくとも６ ５％の格子間部位が重水素で満たされるべきである。Ｌｉａイオンおよび重水素 イオンはボース粒子である。したがって、これらはパウリの排他律をパラジウム 格子の内側で満たす必要はなく、互いに極めて近接し、それらが核融合する機会 を増すことができる。パラジウム内におけるイオンの核融合は熱エネルギーの形 で過剰エネルギーを生み出し、これは液体によって除去されるであろう。外部熱 交換器がこのエネルギーを捕獲してもよい。リチウム−６および重水素は熱エネ ルギーを生成するプロセス中に消費されるので、このプロセスが継続するために 補充されねばならない。好ましい補充方法は、Ｌｉ’ＯＤおよび重水素ガスＤ、 を添加することによる。容器はループ、または螺旋のような系であり、イオン化 された重水が何度も連続的に循環して、イオンを最大限に吸収し、かつポンプで 送られる水流の運動エネルギーおよび重水に添加された熱エネルギーを再使用す ることを許容する。この容器はまた、ある応用のために線形系であってもよい。

図面の簡単な説明 図１はこの発明に従った分布された反応装置の簡略な斜視図である。

図２は線２−２に沿ってとられた図１の装置の断面図である。

図３および図４はこの発明に従った不活性バッフル、またはイオン蓄積器バッフ ルの上面図である。

図５はこの発明に従ったスラリ蓄積器構造の斜視図である。

図６および図７はこの発明に従った絶縁された微粒子蓄積器構造の断面図である 。

図８は螺旋蓄積器構造の断面図である。

図９は小さい渦巻き蓄積器構造の斜視図である。

図１Ｏはこの発明に従った熱反応のための螺旋封じ込め容器である。

発明を実行するためのベストモード 図１を参照して、トロイダル封じ込め容器１１が矢印１３によって示される循環 流体を収容するのが示される。封し込め容器１１は大気中の軽水がそれに入るこ とを防ぐように設計される。流体は封じ込め容器内のポンプ１５１こよって駆動 される。流体は重水酸化リチウムＬｉ０Ｄによってイオン化された濃縮重水であ る。重水素ガスは重水内に泡立てて通気され、それに溶解される。Ｄ−Ｄガ又は 負の重水素イオンの源を与える。この発明に従って熱エネルギーを生み出すため に、蓄積器として既知のパラジウム構造内において利用可能な緊密な結晶格子内 にリチウムおよび重水素を詰め込むことか必要である。この詰め込みは時間期間 にわたって行なわれ、その間移動するイオン化された流体は蓄積器構造と接触し 、リチウムイオンおよび重水素イオンが何時間にもわたって格子の隙間を詰める 。正のリチウムイオンに対する負の重水素イオンの親和力は、イオンがクーロン 反発がさらなる接近を防ぐ通常の距離よりも緊密な距離で、極めて近接すること を許容する。この状況において、リチウムと重水素イオンとが融合し、究極的に はエネルギーを持ったヘリウム−４を生み出す可能性がある。ヘリウムはそのエ ネルギーを周囲の環境へ迅速に消散し、熱エネルギーを生み出す。

蓄積器構造には様々な可能性がある。図２を参照すると、トロイダル封じ込み容 器１１が複数のバッフル１７を有するのが見られる。これらのバッフルはバッフ ル１９の２つを除いてすべて多孔性であり、バッフル１９は開いていても閉じら れていてもよく、出口ボート２３から入口ポート２１を分離するのに役立つ。ポ ンプ１５は入口ボートから入り、出口ボートへ出る流れを確立するために働く。

ポンプによって、運動エネルギーがイオンに分は与えられ、それによって流速が フライッシュマンーポンズの電気化学セルにおける流速を上回ってもよい。流体 は、その温度が所望のレベルを上回りバッフル１９が閉じられるまで環状体を循 環する。−変流体が所望の温度に達すると、流体は熱交換器２５を通過した後再 び循環される。

代替的バッフル構造が図３および図４に示される。図３において、バッフル１７ は開口２７のアレイを有し、これらは低減された圧力でより大きい流速を許容す る利点を有する。他方、図４のバッフル構造において、開口はピンホール大であ り、封じ込め容器内により高い圧力を生じる。

ピンホールの大きさおよび間隔は、所望の流速が過度の圧力を加えなくても達成 するように調整されるべきである。

これらのバッフルは不活性であり、それらの間に蓄積器構成要素を含んでもよい 。それらは活性イオン蓄積器であってもよい。この場合、蓄積器は、パラジウム 蓄積器が容易に破裂しない厚さを存するパラジウムを含む。

図５は代替的蓄積器構造を示し、この中で金属パラジウム微粒子２９はスラリを 形成し、これは部分３１によって表わされるトロイダル蓄積器内に滞留される。

スラリは重水へより広い表面積を与える利点を有する。もしスラリか使用されれ ば、前述のピンホールバッフル構造が微粒子を含むために使用される。パラジウ ム微粒子は、ちょうどパラジウムバッフル構造のように、リチウムおよび重水素 によって浸透される。もし重水の流れが増加すれば、スラリの上層が、せん断力 によって、リチウムおよび重水素で浸透された新鮮な下層を露出する。最終的に スラリ全体は核融合反応が始まり、測定可能な量の熱を生み出すくらい十分に浸 透される。図６はリチウムおよび重水素イオンによって浸透可能な非導電注水多 孔性ポリマ３５で被覆されたパラジウム粒子３３を示す。こ、のようなポリマは ゼラチンか、またはポリビニールアルコールであってもよい。このようなコーテ ィングはパラジウムの表面の汚染を低減し、イオンの蓄積のために表面全体を露 出する。被覆された、または被覆されない形式のいずれかのパラジウム粒子は非 反応性セラミック粒子、または二酸化シリコン粒子と混合されてもよい。粒子の 大きさおよびそれらの比率は最適な経済設計のために、すなわちドル投資に対す るイオン吸収率の割合を最大にするように選択される。

図７において、粒子３７は約５０％の表面積のｍＷに部分的ポリマコーティング ３９を有する。これは被覆されない粒子と完全に被覆された粒子との間に平衡を 与え、他の粒子に関する経済的設計の最適性のために使用されてもよい。

図８は代替的蓄積器構造を示し、この中でポリマシート４１は封じ込め構造４３ 内に収容される。シートは粗いサンドベーパの態様で複数のパラジウム微粒子４ ０を表面に接着される。サンドベーパ状の構造は封じ込め構造内に適する渦巻き 状に巻かれ、渦巻きの中心はトロイダル遮断構造の軸と平行、または共直線であ る。トロイダル封じ込め容器の１つの渦巻き占有部分の代替例として、図９はサ ンドベーパ状組織で片側、または両側にパラジウム粒子を同器内に詰め込まれる ことができるのを示す。図９は巻き上げられたパラジウムホイルも表わす。

図１０を参照して、螺旋封じ込め容器５１か示され、これは延長された経路が与 えられる以外は図１および図２に示される装置の構成に類似する。容器５１は大 気中の軽水がそこに入るのを防ぐように設計される。封じ込め容器は入口５３を 含み、ここから取り外し可能な部分５５内のポンプの影響下で矢印Ａの方向に流 れるために重水がこの装置にまず入る。線形部分および湾曲部分の両方が使用さ れる。封じ込め容器内は、１つ、またはそれより多い前述のパラジウム蓄積器構 造であり、これはバッフル、スラリのパラジウム粒子、被覆された、もしくは半 被覆されたパラジウム粒子、またはパラジウム粒子をシートの主表面に接着させ た渦巻きシートを含む。制御可能なバッフル５７は出口５９から入口を分離し、 熱交換器６１は一度所望の反応が生じ、所望の温度が達成されると、熱エネルギ ーを除去するように与えられる。渦巻きループの数、および経路の長さは、単一 の熱交換器をまだ使用する一方で、所望のレベルまで出力電力の量が増加するよ うに選択される。図２および図１０のいずれの実施例においても、この装置には 電極が必要とされない。

リチウム−６および重水素は熱エネルギーを生成するプロセス中に消費されるの で、プロセスを継続するために補充されねばならない。これらの好ましい補充方 法は、Ｌｉ＠ＯＤおよび重水素ガスＤ２を添加することによって行なわれる。Ｄ ２の代替添加方法は、補充のために重水からり、を生成し、酸素が大気に逃げる ことを許容する電解セルのために図２および図ＩＯに示される実施例の部分を使 用することであろう。

要約 重水中に溶解された重水素ガスと共にリチウム−６０Ｄ電解液を使用して、パラ ジウム金属微粒子（２９）の吸着床、ホイル（４７）または多孔性バッフル（１ ７）にイオン化された重水をポンプで送り、重水素およびリチウム−６イオンの 両方を集めて、イオン−イオン結合を容易にする、重水の電解液イオン化によっ て熱エネルギーを生成するための方法および装置である。核融合プロセスを達成 するために電極は使用されない。容器はループ（１１）　、または螺旋（５１） のような閉じられた系であり、パラジウムイオン採収器に何度もイオン化された 重水が連続循環して、最大数のイオンを吸収し、かつポンプで送られた水流の運 動エネルギーと重水に加えられた熱エネルギーとを再使用することを許容する。

多孔性、または有孔バッフルがパラジウム蓄積器構造を、それが微粒子、または 緩い構成要素の形のとき含むために使用される。パラジウムからなる有孔バッフ ルが蓄積器構造として使用されてもよい。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成　４年１１月２４ 日−

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. １．重水の電解液イオン化によって熱エネルギーを生成するための分布された装 置であって、 主に高純度の液体重水を含み、かつ溶解されたＤ２とＬｉ６ＯＤを含む電解液と を含む容器と、重水素イオンおよびリチウムイオンを吸収することができる、容 器内に設けられたイオン蓄積器構造と、イオン化された重水とイオン蓄積器構造 との間に相対連動をつくり出すための手段とを含む、装置。
2. ２．前記イオン蓄積器構造はパラジウムを含む微粒子を含む、請求項１に記載の 装置。
3. ３．前記イオン蓄積器構造はセラミック、または二酸化シリコンの微粒子と混合 されたパラジウムを含む微粒子を含む、請求項１に記載の装置。
4. ４．前記イオン蓄積器構造はゼラチン、またはポリビニールアルコールで被覆さ れたパラジウムを含む微粒子を含む、請求項１に記載の装置。
5. ５．前記イオン蓄積器構造はポリマによって部分的に被覆されたパラジウムを含 む微粒子を含む、請求項１に記載の装置。
6. ６．前記イオン蓄積器構造はポリマシートに結合されたパラジウムを含む微粒子 を含む、請求項１に記載の装置。
7. ７．前記イオン蓄積器構造はパラジウムを含むホイルを含む、請求項１に記載の 装置。
8. ８．前記イオン蓄積器構造はパラジウムを含む有孔バッフルを含む、請求項１に 記載の装置。
9. ９．前記容器は線形、または湾曲された中空の管である、請求項１に記載の装置 。
10. １０．前記容器は閉じられたループの形状の中空の管である、請求項１に記載の 装置。
11. １１．前記容器は螺旋形状の中空の管である、請求項１に記載の装置。
12. １２．前記相対運動をつくり出すための手段は水ポンプである、請求項１に記載 の装置。
13. １３．重水の電解液イオン化によって熱エネルギーを生成するための分布された 装置であって、主に高純度の液体重水を含み、かつ溶解されたＤ２とＬｉ６ＯＤ を含む電解液とを含む閉じられた容器と、重水素イオンおよびリチウム−６イオ ンを吸収することができる、容器内に設けられたイオン蓄積器構造と、イオン蓄 積器構造を介して、かつこれに接触してイオン化された重水をポンプで送るため の手段と、容器からエネルギーを除去するための熱交換器手段とを含む、装置。
14. １４．前記イオン蓄積器構造はパラジウムを含む微粒子を含む、請求項１３に記 載の装置。
15. １５．前記イオン蓄積器構造はセラミック、または二酸化シリコンの微粒子と混 合されたパラジウムを含む微粒子を含む、請求項１３に記載の装置。
16. １６．前記イオン蓄積器構造はゼラチン、またはポリビニールアルコールで被覆 されたパラジウムを含む微粒子を含む、請求項１３に記載の装置。
17. １７．前記イオン蓄積器構造はポリマによって部分的に被覆されたパラジウムを 含む微粒子を含む、請求項１３に記載の装置。
18. １８．前記イオン蓄積器構造はポリマシートに結合されたパラジウムを含む微粒 子を含む、請求項１３に記載の装置。
19. １９．前記イオン蓄積器構造はパラジウムを含む有孔バッフルを含む、請求項１ ３に記載の装置。
20. ２０．前記容器は線形、または湾曲された中空の管である、請求項１３に記載の 装置。
21. ２１．前記容器は閉じられたループの形状の中空の管である、請求項１３に記載 の装置。
22. ２２．前記容器は螺旋形状の中空の管である、請求項１３に記載の装置。
23. ２３．重水素イオンおよびリチウムイオンの蓄積によってエネルギーを生成する ための方法であって、チャンバ内に主に高純度の液体重水を含むステップと、重 水中に重水素ガスＤ２を溶解するステップと、Ｌｉ６ＯＤを含む電解液によって 重水をイオン化するステップと、 重水素イオンおよびリチウム−６イオンの両方を吸収することができるイオン蓄 積器構造材料にイオン化された重水を流すステップと、 重水によってイオン蓄積器構造から熱エネルギーを除去するステップとを含む、 方法。
24. ２４．前記イオン蓄積器構造材料をパラジウム、パラジウム複合体、またはパラ ジウム合金からなる類の材料から選択するステップをさらに含む、請求項２３に 記載の方法。