EA002888B1 - Неорганические водородные соединения, способы получения и применение - Google Patents

Abstract

Получены соединения, содержащие, по меньшей мере, одну нейтральную, положительную или отрицательную разновидность водорода, имеющую большую энергию связи, чем энергия связи обычной разновидности водорода, либо большую, чем имеет любая разновидность водорода, для которой энергия связи не стабильна или не наблюдается. Соединения также содержат, по меньшей мере, один другой атом, молекулу или ион, отличный от разновидности водорода с увеличенной энергией связи. Одна группа таких соединений включает разновидность водорода с увеличенной энергией связи, выбранную из группы, содержащей H, H- и H, где n - целое от одного до трех. Применения соединений включают их использование в батареях, топливных ячейках, режущих материалах, термоэлектронных катодах, оптических фильтрах, оптоволоконных кабелях, магнитах, реагентах травления, легирующих примесях при производстве полупроводников, топливах и в способах очистки изотопов.

Description

I. 1. Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к новому соединению, содержащему ион гидрида, имеющему энергию связи, большую примерно 0,8 эВ (далее ион гидрино гидрида). Новый ион гидрида также может быть комбинирован с катионом, таким как протон, для получения новых соединений.

2. Предшествующий уровень техники

2.1. Гидрины

Атом водорода, имеющий энергию связи, даваемую уравнением

13,6 эВ

Энергия связи = -----------, (1) (1/р)² где р - целое, большее 1, предпочтительно от 2 до 200, описан в работе Р. Милс (Я. МШ§), Итоговая объединенная теория классической квантовой механики, редакция Сентябрь 1996 (96 МШ§ ОИТ), представленной фирмой В1аскЬ1дЫ Ро\усг. Шс., Огеа! Уа11еу Сотрота1е СсШсг. 41 Огеа! Уа11еу Ратктау, Макет, Пенсильвания 19355, и в предыдущих заявках РСТ/И8 96/07949, РСТ/И8 94/02219, РСТ/И8 91/8496 и РСТ/И8 90/1998, полные описания которых используются здесь в качестве ссылок (далее Предыдущие публикации Милса). Энергия связи атома, иона или молекулы, также известная как энергия ионизации, представляет энергию, требуемую для удаления одного электрона от атома, иона или молекулы.

Атом водорода, имеющий энергию связи, даваемую уравнением (1), далее рассматривается как атом гидрино или гидрино. Обозначение для гидрино радиуса а_н/р, где а_н - радиус обычного атома водорода, представляет Н[а_н/р]. Атом водорода с радиусом ан далее рассматривается как обычный атом водорода или нормальный атом водорода. Обычный атомарный водород характеризуется его энергией связи

13,6 эВ.

Гидрины формируются путем реагирования обычного атома водорода с катализатором, имеющим результирующую энтальпию реакции около т · 27,21 эВ, (2) где т - целое.

Такой катализ освобождает энергию с соответственным восстановлением до размера атома водорода, г_п= η а_н. Например, катализ Н(п=1) к Н(п=1/2) освобождает 40,8 эВ, а радиус водорода восстанавливается от а_н до 1/2 а_н. Одна такая каталитическая система включает калий. Вторичная энергия ионизации калия составляет 31,63 эВ и К⁴ освобождает 4,34 эВ, когда восстанавливается до К. Затем комбинация реакций К⁺ до К²⁺ и К⁺ до К имеет чистую энтальпию реакции 27,28 эВ, которая является эквивалентом для т=1 в уравнении (2).

27,28 эВ+К*+К*+Н[а_в/р]-> К+К^2,+Н[а„/ (р+11 + [ (р+1|²-р²]Х 13,6 эВ < 3)

К + К²* -» К* + К + 27,28 эВ. (4)

Полная реакция представляет

Н[а_н/р] -> Н [а„/ (р+1) ] + [ (р+1) ⁷-ρ^ζ] X 13, б эВ. (5)

Энергия, выделенная в процессе катализа, значительно больше, чем энергия, потерянная для катализатора. Освобожденная энергия велика по сравнению с обычными химическими реакциями. Например, когда газы водорода и кислорода подвергаются сгоранию для образования воды

Н₂(д) + 7 О₂(д) -> Н₂О(1), (6) известная энтальпия образования воды составляет АН_£ = -286 кДж/моль или 1,48 эВ на атом водорода. В противоположность этому каждый (п=1 ) обычный атом водорода, подвергающийся катализу, освобождает 40,8 эВ. Более того, могут возникать дальнейшие каталитические переходы:

η = Т—> У, Л -> -Ь Т -» ~5~ И т .д,

Когда катализ начинается, гидрины далее аутокатализируют в процессе, названном диспропорционированием. Этот механизм аналогичен катализу неорганического иона. Однако катализ гидрино должен иметь большую интенсивность реакции, чем для катализа неорганического иона, из-за лучшего согласования энтальпии с т 27,2 эВ.

2.2. Ионы гидрида

Ион гидрида содержит два неразличимых электрона, окружающих протон. Щелочь или щелочно-земельные гидриды сильно реагируют с водой для освобождения водородного газа, который сгорает на воздухе, зажигаясь от тепла реакции с водой. В типовом случае металлические гидриды распадаются при нагревании с температурой значительно ниже точки плавления исходного материала.

II. Краткое содержание изобретения

Созданы новые соединения, содержащие (a) по меньшей мере, нейтральную, положительную или отрицательную разновидность водорода (далее разновидность водорода с увеличенной энергией связи), имеющую энергию связи, (ί) большую, чем энергия связи соответствующей обычной разновидности водорода или (ίί) большую, чем энергия связи любой разновидности водорода, для которой соответствующая обычная разновидность водорода нестабильна или не наблюдается, поскольку энергия связи обычной разновидности водорода меньше тепловых энергий или отрицательна; и (b) по меньшей мере, один другой элемент. Соединения согласно изобретению ниже рассматриваются как соединения водорода с увеличенной энергией связи.

Другой элемент в этом контексте означает некоторый элемент, отличный от разновидности водорода с увеличенной энергией связи. Таким образом, другим элементом может быть разновидность обычного водорода или любой элемент, отличный от водорода. В одной группе соединений другой элемент и разновидность водорода с увеличенной энергией связи ней тральны. В другой группе соединений другой элемент и разновидность водорода с увеличенной энергией связи заряжены. Другой элемент обеспечивает балансирующий заряд для формирования нейтрального соединения. Первая группа соединений характеризуется молекулярным и координатным связыванием; последняя группа характеризуется ионным связыванием.

Разновидность водорода с увеличенной энергией связи образуется путем реакции одного или нескольких атомов гидрино с одним или более электроном, атомом гидрино, соединением, содержащим, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи, и, по меньшей мере, другой атом, молекулу или ион, отличный от разновидности водорода с увеличенной энергией связи.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения соединение содержит одну или более разновидностей водорода с увеличенной энергией связи, выбранные из группы, содержащей Н_п, Н^-п и Н⁺п, где η-целое от одного до трех.

В соответствии с предпочтительным вариантом создано соединение, содержащее, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи, выбранную из группы, содержащей (а) ион гидрида, имеющий энергию связи, большую, чем примерно 0,8 эВ (ион гидрида с увеличенной энергией связи или ион гидрино гидрида); (Ь) атом водорода, имеющий энергию связи, большую примерно

13,6 эВ (атом водорода с увеличенной энергией связи или гидрино); (с) молекулу водорода, имеющую первую энергию связи, большую примерно 15,5 эВ (молекула водорода с увеличенной энергией связи или дигидрино); и (б) молекулярный ион водорода, имеющий энергию связи, большую примерно 16,4 эВ (молекулярный ион водорода с увеличенной энергией связи или молекулярный ион дигидрино).

Соединения согласно изобретению обладают одним или более уникальными свойствами, которые отличают их от того же соединения, содержащего обычный водород, если существует такое соединение обычного водорода. Уникальные свойства включают, например, (а) уникальную стехиометрию; (Ь) уникальную химическую структуру; (с) одно или более необычных химических свойств, таких как проводимость, точка плавления, точка кипения, плотность и коэффициент преломления; (б) уникальную реактивность к другим элементам и соединениям; (е) стабильность при комнатной температуре и выше; и (1) стабильность в воздухе и/или воде. Методы различения соединений, содержащих водород с увеличенной энергией связи, от соединений обычного водорода включают: 1) элементный анализ, 2) растворимость, 3) реакционную способность, 4) точку плавления, 5) точку кипения, 6) давление пара как функция температуры, 7) коэффициент преломления, 8) рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию (ХР8), 9) газовую хроматографию, 10) рентгеновскую дифракцию (ΧΒΌ), 11) калориметрию, 12) инфракрасную спектроскопию (ΙΚ.), 13) рамановскую спектроскопию, 14) мёссбауэровскую спектроскопию, 15) эмиссионную и абсорбционную спектроскопию в крайнем ультрафиолете (ЕИУ), 16) эмиссионную и абсорбционную спектроскопию в ультрафиолете (ИУ), 17) визуальную эмиссионную и абсорбционную спектроскопию, 18) спектроскопию ядерного магнитного резонанса, 19) масс-спектроскопию газовой фазы нагретого образца (масс-спектроскопия квадруполей твердого образца и магнитного сектора), 20) массспектроскопию по временам пролета вторичных ионов (ΤΘΡ8ΙΜ8), 21) масс-спектроскопию по временам пролета при электрораспыленииионизации (Ε8ΙΤΘΡΜ8), 22) термогравиметрический анализ (ΤΟΆ), 23) дифференциальный термический анализ (ΌΤΆ) и 24) дифференциальную сканирующую калориметрию (Л8С).

В соответствии с изобретением получен ион гидрида (Н^-), имеющий энергию связи более 0,8 эВ. Получены ионы гидрида, имеющие энергии связи около 3, 7, 11, 17, 23, 29, 36, 43, 49, 55, 61, 66, 69, 71 и 72 эВ. Также получены композиции, содержащие новый ион гидрида.

Энергия связи нового иона гидрида дается следующей формулой:

где р-целое, большее единицы, 8=1/2, π - пи, 11постоянная Планка, деленная на 2π, р_о - прони цаемость вакуума, т_е -масса электрона, ц_е приведенная масса электрона, а,, -радиус Бора и е - элементарный заряд.

Ион гидрида согласно изобретению образован путем реакции электрона с гидрино, то есть атома водорода, имеющего энергию связи около 13,6 эВ/η², где п=1/р и р-целое, большее чем 1.

1. Полученный ион гидрида рассматривается как ион гидрино гидрида, ниже обозначенный как Н^-(п=1/р) или Н^-(1/р):

Н[а„/р]+е‘ -> Н’(п-1/р) (8)а

Н[а_н/р]+е“ -> Н“(1/р) (8)Ь

Ион гидрино гидрида отличается от обычного иона гидрида, содержащего обычные ядра водорода и два электрона, имеющие энергию связи 0,8 эВ. Последний ниже рассматривается как обычный ион гидрида или нормальный ион гидрида. Ион гидрино гидрида содержит ядро водорода и два неразличимых электрона при энергии связи согласно уравнению (7).

Энергии связи иона гидрино гидрида Н^-(п=1/р) как функция р, где р - целое, указаны в табл. 1.

Таблица 1. Представительная энергия связи иона гидрино гидрида Н~(и=1/р) как функция р, уравнение (7)

Ион гидрида	г1 (ао)а	Энергия связиь (эВ)	Длина волны (нм)
Н’(п=1/2)	0,9330	3,047	407
Н'(п=1/3)	0,6220	6,610	188
Н’(п=1/4)	0,4665	11,23	110
Н'(п=1/5)	0,3732	16,70	74,2
Н’(п=1/6)	0,3110	22,81	54,4
Н’(п=1/7)	0,2666	29,34	42,3
Н'(п=1/8)	0,2333	36,08	34,4
Н’(п=1/9)	0,2073	42,83	28,9
Н'(п=1/10)	0,1866	49,37	25,1
Н'(п=1/11)	0,1696	55,49	22,3
Н'(п=1/12)	0,1555	60,97	20,3
Н'(п=1/13)	0,1435	65,62	18,9
Н’(п=1/14)	0,1333	69,21	17,9
Н(п=1/15)	0,1244	71,53	17,3
Н'(п=1/16)	0,1166	72,38	17,1

^а Уравнение (21), ниже; ^ь уравнение (22), ниже

Получены новые соединения, содержащие один или более ионов гидрино гидрида и один или более других элементов. Такое соединение рассматривается как соединение гидрино гидрида.

Обычные разновидности водорода характеризуются следующими энергиями связи: (а) ион гидрида, 0,754 эВ (обычный ион гидрида); (Ь) атом водорода (обычный атом водорода),

13.6 эВ; (с) двухатомная молекула водорода, 15,46 эВ (обычная молекула водорода); (й) водородный молекулярный ион, 16,4 эВ (обычный водородный молекулярный ион) и (е) Н₃ ⁺,

22.6 эВ (обычный трехводородный молекулярный ион). Здесь, со ссылкой на формы водорода, нормальный и обычный являются синонимами.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения получено соединение, содержащее, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи, выбранную из группы, состоящей из (а) атома водорода, имеющего энергию связи около 13,6 эВ/(1/р)², где р-целое, предпочтительно целое от 2 до 200; (Ь) иона гидрида (Н^-), имеющего энергию связи около

где где р - целое, предпочтительно целое от 2 до 200, 8 = 1/2, π - пи, Ь - постоянная Планка, деленная на 2π, р_о - проницаемость вакуума, щ. - масса электрона, ц_е - приведенная масса электрона, а_о - радиус Бора и е - элементарный заряд; (с) Н⁺ ₄(1/р); (й) молекулярного иона тригидрино, Н₃ ⁺(1/р), имеющего энергию связи около 22,6/(1/р)² эВ, где р-целое, предпочтительно целое от 2 до 200; (е) дигидрино, имеющего энергию связи около 15,5/(1/р)² эВ, где рцелое, предпочтительно целое от 2 до 200; (ί) молекулярного иона дигидрино с энергией связи около 16,4/(1/р)² эВ, где р - целое, предпочтительно целое от 2 до 200. Около в этом кон тексте означает +10% от вычисленного значения энергии связи.

Соединения согласно изобретению имеют предпочтительно чистоту более чем 50 атомных процентов. Более предпочтительно соединения имеют чистоту более 90 атомных процентов. Наиболее предпочтительно соединения имеют чистоту более 98 атомных процентов.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления изобретения, при котором соединение содержит отрицательно заряженную разновидность водорода с увеличенной энергией связи, соединение далее содержит один или более катионов, таких как протон или Н₃ ⁺.

Соединения согласно изобретению могут далее содержать один или более обычных атомов водорода и/или обычных молекул водорода в дополнение к разновидности водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу МН, МН₂ или М₂Н₂, где М - щелочной катион и Н ион гидрида с увеличенной энергией связи или атом водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу МН_П, где η - 1 или 2, М - щелочно-земельный катион и Н - ион гидрида с увеличенной энергией связи или атом водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу МНХ, где М - щелочной катион, Х - один нейтральный атом, такой как атом галогена, молекула или одиночный отрицательно заряженный анион, такой как анион галогена, и Н - ион гидрида с увеличенной энергией связи или атом водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу МНХ, где М - щелочно-земельный катион, Х - одиночный отрицательно заряженный анион и Н - ион гидрида с увеличенной энергией связи или атом водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу МНХ, где М - щелочно-земельный катион, Х - двойной отрицательно заряжённый анион и Н - атом водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу М₂НХ, где М - щелочной катион, Х - одиночный отрицательно заряженный анион и Н - ион гидрида с увеличенной энергией связи или атом водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу МН_П, где η - целое от 1 до 5, М - щелочной катион, а водородное содержание Н_п соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу М₂Н_п, где η - целое от 1 до 4, М - щелочно-земельный катион, а водородное содержание Нп соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу М2ХНп, где η - целое от 1 до 3, М - щелочно-земельный катион, Х - одиночный отрицательно заряженный анион и водородное содержание Н_п соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу М₂Х₂Н_п, где η - 1 или 2, М - щелочно-земельный катион, Х - одиночный отрицательно заряженный анион и водородное содержание Нп соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу М₂Х₃Н, где М - щелочно-земельный катион, Х - одиночный отрицательно заряженный анион и Н - ион гидрида с увеличенной энергией связи или атом водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу М2ХНп, где η - 1 или 2, М - щелочно-земельный катион, Х - двойной отрицательно заряженный анион и водородное содержание Нп соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу М₂ХХ'Н, где М - щелочно-земельный катион, Х - одиночный отрицательно заряженный анион, Х' - двойной отрицательно заряженный анион и Н - ион гидрида с увеличенной энергией связи или атом водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу ММ'Н_п, где η-целое от 1 до 3, М - щелочно-земельный катион, М' - катион щелочного металла и водородное содержание Нп соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу ММ'ХН_п, где η - 1 или 2, М - щелочно-земельный катион, М' - катион щелочного металла, Х одиночный отрицательно заряженный анион и водородное содержание Нп соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу ММ'ХН, где М - щелочно-земельный катион, М' - катион щелочного металла, Х - двойной отрицательно заряженный анион и Н - ион гидрида с увеличенной энергией связи или атом водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу ММ'ХХ'Н, где М - щелочно-земельный катион, М'-катион щелочного металла, Х и Х' - одиночный отрицательно заряженный анион и Н-ион гидрида с увеличенной энергией связи или атом водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу Н_п8, где η-1 или 2, а водородное содержание Нп соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу МХХ'Н_п, где η - целое от 1 до 5, М - щелочь или щелочно-земельный катион, Х - одиночный или двойной отрицательно заряженный анион, Х' 8ί, А1, N1, переходный элемент, внутренний пе реходный элемент или редкоземельный элемент и водородное содержание Н_п соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу МА1Н_п, где η - целое от 1 до 6, М - щелочь или щелочноземельный катион и водородное содержание Н_п соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу МН_п, где η - целое от 1 до 6, М - переходной элемент, внутренний переходный элемент, редкоземельный элемент или N1, а водородное содержание Нп соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу М№Н_п, где η - целое от 1 до 6, М - катион щелочи, щелочно-земельный катион, кремний или алюминий, а водородное содержание Нп соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу МХН_п, где η - целое от 1 до 6, М - катион щелочи, щелочно-земельный катион, кремний или алюминий, Х - переходный элемент, внутренний переходный элемент или катион редкоземельного элемента, а водородное содержание Нп соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу МХА1Х'Н_п, где η - 1 или 2, М - щелочь или щелочно-земельный катион, Х и Х' - либо одиночный отрицательно заряженный анион либо двойной отрицательно заряженный анион, а водородное содержание Нп соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу Т1Н_п, где η - целое от 1 до 4 и водородное содержание Н_п соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу А1₂Н_п, где η - целое от 1 до 4 и водородное содержание Н_п соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу [КН_тКСО₃]_п, где т и η - каждое целое и водородное содержание Н_т соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу [КН_тКЫО₃]⁺ _п пХ^-, где т и η - каждое целое, Х одиночный отрицательно заряженный анион и водородное содержание Нт соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу [КНКЫО₃]_п, где η - целое и водородное содер жание Н соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу [КНКОН]_П, где η-целое и водородное содержание Н соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение, включающее анион и катион, может иметь формулу [МН_тМ'Х]_п, где т и η каждое целое, М и М' - каждое щелочь или щелочно-земельный катион, Х - одиночный или двойной отрицательно заряженный анион и водородное содержание Нт соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение, включающее анион и катион, может иметь формулу [МН_тМ'Х']⁺ _п пХ^-, где т и п - каждое целое, М и М' - каждое щелочь или щелочно-земельный катион, Х и Х' - одиночный или двойной отрицательно заряженный анион, а водородное содержание Нт соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу МХ81Х'Н_п, где η - 1 или 2, М - щелочь или щелочно-земельный катион, Х и Х' - либо одиночный отрицательно заряженный анион, либо двойной отрицательно заряженный анион и водородное содержание Нп соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу М81Н_п, где η - целое от 1 до 6, М - щелочь или щелочноземельный катион и водородное содержание Нп соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу 81_пН_4п, где η - целое и водородное содержание Н_4п соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу 81_пН_3п, где η - целое и водородное содержание Н_3п соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу 81_пН_3пО_т, где η и т - целые и водородное содержание Н3п соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу 81_хН_4х-2уО_у, где х и у - каждое целое и водородное содержание Н_4х-2у соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу 81_хН_4хО_у, где х и у - каждое целое и водородное содержание Н_4х соединения имеет, по меньшей мере одну, разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу 81_пН_4п Н₂О, где η - целое и водородное содержание Н4п соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу 81_пН_2п+2, где η - целое и водородное содержание Н_2п+2 соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу 81_хН_2х+2О_у, где х и у-каждое целое и водородное содержание Н_2х+2 соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу 81_пН_4п-2О, где η - целое и водородное содержание Н_4п-2 соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу М81_4пН_10пО_п, где η - целое, М-щелочь или щелочно-земельный катион и водородное содержание Н10п соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу М81_4пН_10пО_п+1, где η - целое, М-щелочь или щелочно-земельный катион и водородное содержание Н_10п соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу Мд81_пН_тО_р, где ср п, т и р - целые, М - щелочь или щелочно-земельный катион и водородное содержание Нт соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу Мд81_пН_т, где ср п и т - целые, М - щелочь или щелочно-земельный катион и водородное содержание Н_т, соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу 81_пН_тО_р, где п, т и р - целые и водородное содержание Нт соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу 81_пН_т, где п и т - целые и водородное содержание Нт соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу М81Н_п, где η - целое от 1 до 8, М-щелочь или щелочноземельный катион и водородное содержание Нп соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу δί₂Η_η, где η - целое от 1 до 8 и водородное содержание Н_п соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу 8ίΗ_η, где η - целое от 1 до 8 и водородное содержание Н_п соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу 8ίΘ₂Η_η, где η - целое от 1 до 6 и водородное содержание Н_п соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу ΜδίΟ₂Η_η, где η - целое от 1 до 6, М - щелочь или щелочно-земельный катион и водородное содержание Н_п соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу Μδί₂Η_η, где η - целое от 1 до 14, М - щелочь или щелочно-земельный катион и водородное содержание Н_п соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

Соединение может иметь формулу Μ₂δίΗ_η, где η - целое от 1 до 8, М - щелочь или щелочноземельный катион и водородное содержание Н_п соединения имеет, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи.

В МНХ, М₂НХ, М₂ХН_п, Μ₂Χ₂Η_η, М₂Х₃Н, Μ₂ΧΧ'Η, ΜΜ'ΧΗ_η, ΜΜ'ΧΧ'Η, ΜΧΧ'Η_η, ΜΧΑ1Χ'Η_η одиночный отрицательно заряженный анион может быть ионом галогена, ионом гидроокиси, ионом карбоната водорода или ионом нитрата.

В МНХ, Μ₂ΧΗ_η, Μ₂ΧΧ'Η, ΜΜ'ΧΗ, ΜΧΧ'Ηη, ΜΧΑ1Χ'Ηη двойным отрицательно заряженным анионом может быть ион карбоната, окись или ион сульфата.

В ΜΧ8ίΧ'Η_η, Μ8ίΗ_η, δί_ηΗ_4η, 81_пН_3п,

31п^НЗп°ш, 3ΐχ^Η4χ-2γ^Ογ, 3ΐχ^Η4χ^Οο, 3ΐη^Η4η ^Η2^Ο, 3ΐη^Η2η+2, 3ΐχ^Η2χ+2^Οο, 3ΐη^Η4η-2^Ο, ^Μ-3Ϊ4η^Η10η^Οη, Μδΐ4ηΗ10ηΟη₊1, Μς8ί_ΜΗ_ΜΟ_μι. \1(]8ι..11.... 81..11...С4. 8ί_ηΗ_ο, Μ8ίΗ_η, 8ί₂Η_η, 8ίΗ_η, δίΟ₂Η_η, ΜδίΟ₂Η_η, Μδί₂Η_η, Μ₂δίΗ_η наблюдаемые характеристики, такие как стехиометрия, термическая стабильность и/или реакционная способность, такая как реакционная способность с кислородом, отличны от характеристик соответствующего исходного соединения, где водородное содержание представляет только исходный водород Н. Уникальные наблюдаемые характеристики зависят от увеличенной энергии связи разновидности водорода.

Применения соединений включают использование в батареях, топливных ячейках, режущих материалах, легких высокопрочных структурных материалах и синтетических во локнах, катодах для термоэлектронных генераторов, фотолюминисцентных соединениях, коррозионно-стойких покрытиях, термостойких покрытиях, фосфорах для освещения, оптических покрытиях, оптических фильтрах, в среде лазера крайнего ультрафиолета, оптоволоконных кабелях, магнитах и магнитной среде для накопителей компьютеров, а также в качестве средства травления, средства маскирования, в легирующих примесях при производстве полупроводников, топливе, взрывчатых веществах и ракетном топливе. Соединения водорода с увеличенной энергией связи полезны в химических синтетических методах обработки и методах очистки. Ион водорода с увеличенной энергией связи применяется как отрицательный ион электролита электролитической ячейки высокого напряжения. Избирательность разновидности водорода с увеличенной энергией связи в формировании связей со специфическими изотопами обеспечивает средство для очистки желательных изотопов элементов.

В соответствии с другим аспектом изобретения дигидрины производятся при реагировании протонов с ионами гидрино гидрида или путем термического разложения ионов гидрино гидрида либо путем термического или химического разложения соединений водорода с увеличенной энергией связи.

Создан способ приготовления соединения, содержащего, по меньшей мере, один ион гидрида с увеличенной энергией связи. Такие соединения ниже рассматриваются как соединения гидрино гидрида. Способ заключается в реагировании атомарного водорода с катализатором, имеющим чистую энтальпию реакции около т/2 27 эВ, где т-целое, большее 1, предпочтительно целое менее 400, для получения атомарного водорода с увеличенной энергией связи, имеющего энергию связи около 13,6 эВ/(1/р)², где р-целое, предпочтительно целое от 2 до 200. Атомарный водород с увеличенной энергией связи реагирует с электроном для получения иона гидрида с увеличенной энергией связи. Ион гидрида с увеличенной энергией связи реагирует с одним или более катионами для получения соединения, содержащего, по меньшей мере, один ион гидрида с увеличенной энергией связи.

Изобретение также направлено на создание реактора для получения соединений водорода с увеличенной энергией связи, таких как соединения гидрино гидрида. Такой реактор ниже рассматривается как реактор гидрино гидрида. Реактор гидрино гидрида содержит ячейку для создания гидринов и источник электронов. Реактор производит ионы гидрида, имеющие энергию связи согласно уравнению (7). Ячейка для создания гидринов может иметь форму, например, электролитической ячейки, газовой ячейки, газоразрядной ячейки или ячейки с плазменной горелкой. Каждая такая ячейка содержит: источник атомарного водорода; по меньшей мере, один твердый, расплавленный, жидкий или газообразный катализатор для создания гидринов; и сосуд для реагирования водорода и катализатора при производстве гидринов. Как он использован здесь и как предполагается предметом изобретения, термин водород, если не указано иное, включает не только легкий водород (¹ Н), но также дейтерий и тритий. Электроны от источника электронов контактируют с гидринами и реагируют для образования ионов гидрино гидрида.

Реакторы, описанные здесь как реакторы гидрино гидрида, способны производить не только ионы гидрино гидрида и соединения, но также другие соединения водорода с увеличенной энергией связи согласно изобретения. Следовательно, определение реакторы гидрино гидрида не следует понимать как ограничивающее природу полученного соединения водорода с увеличенной энергией связи.

В электролитической ячейке гидрины восстанавливаются (т.е.достигают электрона) для формирования ионов гидрино гидрида путем контактирования с любым из следующих элементов: 1) катодом, 2) восстановителем ячейки, 3) любой компонентой реактора или 4) восстановителем, посторонним в отношении работы ячейки (т.е. потребительским восстановителем, добавленным к ячейке от внешнего источника) (пункты 2-4 ниже совместно рассматриваются как реактив восстановления гидрино). В газовой ячейке гидрины восстанавливаются до ионов гидрино гидрида при помощи реактива восстановления гидрино. В газоразрядной ячейке гидрины восстанавливаются до ионов гидрино гидрида путем 1) контактирования с катодом, 2) восстановления при помощи плазменных электронов или 3) контактирования с реактивом восстановления гидрино. В ячейке с плазменной горелкой гидрины восстанавливаются до ионов гидрино гидрида путем 1) восстановления при помощи плазменных электронов или 2) контактирования с реактивом восстановления гидрино. В одном предпочтительном варианте источник электронов, содержащий реактив восстановления ионов гидрино гидрида, эффективен только в присутствии атомов гидрино.

Согласно одному аспекту изобретения новые соединения образуются из ионов гидрино гидрида и катионов. В электролитической ячейке катионом может быть либо подкисленная разновидность материала катода или анода ячейки, катион добавленного восстановителя, либо катион электролита (такой как катализатор, содержащий катион). Катионом электролита может быть катион катализатора. В газовой ячейке катион представляет подкисленную разновидность материала ячейки, катион, содержащий материал диссоциации молекулярного водорода, который производит атомарный водород, катион, содержащий добавленный вос становитель, или катион в ячейке (такой как катион катализатора). В разрядной ячейке катионом является либо подкисленная разновидность материала катода или анода, катион добавленного восстановителя, либо катион в ячейке (такой, как катион катализатора). В ячейке с плазменной горелкой катионом является либо подкисленная разновидность материала ячейки, катион добавленного восстановителя либо катион, представленный в ячейке (такой, как катион катализатора).

Создана батарея, содержащая катод и катодное пространство с окислителем, анод и анодное пространство с восстановителем и солевой мостик, завершающий цепь между катодным и анодным пространствами. Соединения водорода с увеличенной энергией связи могут служить в качестве окислителей полуреакции катода батареи. Окислителем может быть соединение водорода с увеличенной энергией связи. Катион М^п+ (где η-целое), связанный с ионом гидрино гидрида, так что энергия связи катиона или атома М^(п-1)+ меньше, чем энергия связи иона Н^-(1/р) гидрино гидрида, может служить в качестве окислителя. Альтернативно ион гидрино гидрида может быть выбран для данного катиона, так что ион гидрино гидрида не подкислен катионом. Таким образом окислитель М^п+Н (1/р)_п содержит катион М^п+, где η-целое, и ион гидрино гидрида Н^-(1 /р), где р-целое, большее 1, то есть выбран так, что его энергия связи больше, чем эта энергия для М^(п-1)+. Путем выбора стабильного соединения катион-анион гидрино гидрида создан окислитель батареи, где потенциал восстановления определяется энергиями связи катиона и аниона окислителя.

Окислителем батареи может быть, например, соединение водорода с увеличенной энергией связи, содержащее молекулярный ион дигидрино, связанный с ионом гидрино гидрида, так что энергия связи восстановленного молекулярного иона дигидрино, молекулы Н₂ |2с'=к2а,/р| дигидрино, меньше, чем энергия связи иона Н^-(1/р') гидрино гидрида. Одним из таких окислителей является соединение Н/Цс^э/гао/рГ Н(1/р'), где р молекулярного иона дигидрино равно 2 и р' иона гидрино гидрида равно 13, 14, 15, 16, 17, 18 или 19. Альтернативно в случае Не²⁺{Н^- (1/р)}2 или Ре⁴⁺ {Н^- (1/р)}4 значение р иона гидрино гидрида может быть от 11 до 20, поскольку энергия связи Не⁺ и Ре³⁺ составляет 54,4 эВ и 54,8 эВ соответственно. Таким образом, в случае Не²⁺ {Н^- (1/р)}2 ион гидрида выбран с большей энергией связи, чем Не⁺ (54,4 эВ). В случае Ре⁴⁺ {Н^- (1/р)}4 ион гидрида выбран с большей энергией связи, чем Ре³⁺ (54,8 эВ).

В одном предпочтительном варианте батареи ионы гидрино гидрида образуют цепь при работе батареи путем миграции от катодного пространства к анодному пространству через солевой мостик. Солевой мостик может содер жать мембрану, проводящую анионы, и/или проводник анионов. Солевой мостик может быть сформирован из цеолита, борида лантанида (такого как МВ₆, где М - лантанид) или щелочно-земельного борида (такого как МВ₆, где м - щелочно-земельный элемент), которые выбраны как проводник анионов на основании малого размера аниона гидрино гидрида.

Батарея по выбору сделана перезаряжаемой. В соответствии с предпочтительным вариантом перезаряжаемой батареи катодное пространство содержит восстановленный окислитель, а анодное пространство - окисленный восстановитель. Батарея далее содержит ион, такой как ион гидрино гидрида, который мигрирует для завершения цепи. Для обеспечения перезарядки батареи окислитель, содержащий соединения водорода с увеличенной энергией связи, должен быть способен образовываться путем приложения требуемого напряжения к батареи для получения желаемого окислителя. Представительное требуемое напряжение составляет примерно от одного вольта до 100 В. Окислитель М^п+Н^-(1/р)_п содержит требуемый катион, сформированный при желательном напряжении, выбранном так, что η-ая энергия ионизации 1Р_п для формирования катиона М^п+ из М^(п-1)+, где ηцелое, меньше, чем энергия связи иона Н^-(1/р) гидрино гидрида, где р-целое, большее 1.

Восстановленным окислителем может быть, например, металл железа, а окисленным восстановителем, имеющим источник ионов гидрино гидрида, может быть, например, гидрино гидрид калия (К'Н^-(1/р)). Приложение требуемого напряжения подкисляет восстановленный окислитель (Ре) до желательного состояния окисления (Ре⁴⁺) для образования окислителя {Ре⁴⁺ (Н^- (1/р)}₄, где р иона гидрино гидрида целое от 11 до 20. Приложение требуемого напряжения также восстанавливает окисленный восстановитель (К⁺) до желаемого состояния (К) окисления для формирования восстановителя (металл калия). Ионы гидрино гидрида завершают цепь путем миграции от анодного пространства к катодному пространству через солевой мостик.

В предпочтительном варианте батареи катодное пространство функционирует как катод.

Соединения водорода с увеличенной энергией связи, обеспечивающие ион гидрино гидрида, могут быть использованы для синтеза желательных композиций вещества путем электролиза. Ион гидрино гидрида может служить в качестве отрицательного иона электролита электролитической ячейки высокого напряжения. Желательные соединения, такие как силициды фазы Зинтла (Ζίπΐΐ) и силаны, могут быть синтезированы с использованием электролиза без разложения аниона, электролита или электролитического раствора. Энергия связи иона гидрино гидрида больше, чем для любых обычных разновидностей, сформированных при ра боте ячейки. Ячейка работает при требуемом напряжении, которое формирует требуемый продукт без разложения иона гидрино гидрида. В случае, когда требуемым продуктом является катион М^п+ (где η-целое), ион гидрино гидрида Н^-(1 /р) выбран так, что его энергия связи превышает энергию связи М^(п-1)+. Требуемые катионы, сформированные при требуемом напряжении, могут быть выбраны так, что η-ая энергия ионизации 1Рп для формирования катиона М^п+ из М^(п-1)+ (где η-целое) меньше энергии связи иона Н^-(1/р) гидрино гидрида. Альтернативно ион гидрино гидрида может быть выбран для желаемого катиона, так что он не окислен катионом. Например, в случае Не²⁺ или Ре⁴⁺ значение р иона гидрино гидрида может быть от 11 до 20, поскольку энергии связи Не⁺ и Ре³⁺ составляют 54,4 эВ и 54,8 эВ соответственно. Таким образом, в случае желательного соединения Не²⁺ (Н (1 /р))2 ион гидрида выбран для получения большей энергии связи, чем Не⁺ (54,4 эВ). В случае желательного соединения Ре⁴⁺(Н^-(1/р))4 ион гидрида выбран для получения большей энергии связи, чем Ре³⁺ (54,8 эВ). Ион гидрино гидрида выбран таким образом, что электролит не разлагается при работе для получения требуемого продукта.

Топливная ячейка согласно изобретению содержит источник окислителя, катод в катодном пространстве при связи с источником окислителя, анод в анодном пространстве и солевой мостик, образующий цепь между катодным и анодным пространствами. Окислителями могут быть гидрины от источника окислителя. Гидрины вступают в реакцию для образования ионов гидрино гидрида в виде полуреакции катода. Соединения водорода с увеличенной энергией связи могут обеспечивать гидрины. Гидрины могут быть поданы к катоду от источника окислителя путем термического или химического разложения соединений водорода с увеличенной энергией связи. Альтернативно источником окислителя может быть электролитическая ячейка, газовая ячейка, газоразрядная ячейка или ячейка с плазменной горелкой реактора гидрино гидрида согласно изобретению. Альтернативный окислитель топливной ячейки содержит соединения водорода с увеличенной энергией связи. Например, катион М^п+ (где ηцелое), связанный с ионом гидрино гидрида, так что энергия связи катиона или атома М<^п-1)+ меньше энергии связи иона Н^-(1 /р) гидрино гидрида, может служить в качестве окислителя. Источником окислителя, таким как М^п+Н^-(1/р)_п, может быть электролитическая ячейка, газовая ячейка, газоразрядная ячейка или ячейка с плазменной горелкой реактора гидрино гидрида согласно изобретению.

В предпочтительном варианте топливной ячейки катодное пространство функционирует как катод.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения создано топливо, содержащее, по меньшей мере, одно соединение водорода с увеличенной энергией связи.

Согласно другому аспекту изобретения энергия освобождается путем термического разложения или химической реакции, по меньшей мере, одного из следующих реагирующих веществ: (1) соединения водорода с увеличенной энергией связи, (2) гидрино, или (3) дигидрино. Разложение или химическая реакция производит, по меньшей мере, одно из следующего: (а) соединение водорода с увеличенной энергией связи при другой стехиометрии, чем реагирующие вещества, (Ь) соединение водорода с увеличенной энергией связи, имеющее ту же стехиометрию, содержащую одну или более разновидности с увеличенной энергией связи, которые имеют большую энергию связи, чем соответствующие разновидности реагирующего вещества (веществ), (с) гидрино, (б) дигидрино, имеющий большую энергию связи, чем дигидрино реагирующего вещества, или (е) гидрино, имеющий большую энергию связи, чем гидрино реагирующего вещества. Примеры соединений водорода с увеличенной энергией связи как реагирующих веществ и продуктов включают те, которые даны в разделе Экспериментальные результаты и в разделе Дополнительные соединения с увеличенной энергией связи.

Другой предпочтительный вариант изобретения представляет соединение водорода с увеличенной энергией связи, содержащее ион гидрида с энергией связи около 0,65 эВ.

Другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения является создание способа получения соединения, содержащего ион гидрида, имеющий энергию связи около 0,65 эВ. Способ заключается в подаче атомов водорода с увеличенной энергией связи и в реагировании атомов водорода с увеличенной энергией связи с первым восстановителем, тем самым образуя, по меньшей мере, один стабильный ион гидрида, имеющий энергию связи, большую 0,8 эВ, и, по меньшей мере, один нереактивный атомарный водород. Способ далее заключается в сборе нереактивного атомарного водорода и реагировании нереактивного атомарного водорода со вторым восстановителем, тем самым образуя стабильные ионы гидрида, включающие ион гидрида, имеющий энергию связи около 0,65 эВ. Первый восстановитель может иметь высокую работу выхода или положительную свободную энергию реакции с нереактивным водородом. Первый восстановитель может быть металлом, отличным от щелочи или щелочно-земельного металла, таким как вольфрам. Второй восстановитель может содержать плазму либо щелочь или щелочно-земельный металл.

Другим предпочтительным вариантом изобретения является способ взрывного освобождения энергии. Соединение водорода с увеличенной энергией связи, содержащее ион гидрида, имеющий энергию связи около 0,65 эВ, реагирует с протоном для получения молекулярного водорода, имеющего первую энергию связи около 8,928 эВ. Протон может поступать из кислоты или сверхкислоты. Кислота или сверхкислота может содержать, например, НЕ, НС1, Н₂80₄, НЛО₃, продукт реакции НЕ и 8ЬЕ₅, продукт реакции НС1 и А1₂С1₆, продукт реакции Н₂80₃Е и 8ЬЕ₅, продукт реакции Н₂8О₄ и 80₂ и их комбинации. Реакция протона кислоты или сверхкислоты может быть инициирована быстрым перемешиванием иона гидрида или соединения иона гидрида с кислотой или сверхкислотой. Быстрое перемешивание может быть достигнуто, например, путем детонации обычного взрывчатого вещества, ближайшего к иону гидрида или соединению иона гидрида и к кислоте или сверхкислоте.

Другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения является способ взрывного освобождения энергии, заключающийся в термическом разложении соединения водорода с увеличенной энергией связи, содержащего ион гидрида, имеющий энергию связи около 0,65 эВ. Разложение соединения производит молекулу водорода, имеющую первую энергию связи около 8,928 эВ. Термическое разложение может быть достигнуто, например, путем детонации обычного взрывчатого вещества, ближайшего к соединению иона гидрида. Термическое разложение может быть также достигнуто путем нагревания встряхиванием соединения иона гидрида. Нагревание встряхиванием может быть достигнуто, например, путем соударения метательного заостренного наконечника с соединением иона гидрида при условиях, приводящих к детонации при столкновении.

Другим применением соединений водорода с увеличенной энергией связи является легирующая примесь при изготовлении термоэлектрического катода с другим более высоким напряжением, чем у исходного материала. Например, исходным материалом может быть вольфрам, молибден или их окислы. В предпочтительном варианте легированного термоэлектрического катода легирующей примесью является ион гидрино гидрида. Материалы, такие как металлы, могут быть легированы ионами гидрино гидрида путем ионной имплантации, эпитаксии или вакуумного осаждения для формирования высококачественного термоэлектрического катода. Специфичное значение р иона гидрино гидрида (Н^-(п=1/р), где р-целое) может быть выбрано для обеспечения требуемого свойства, такого как легирование при слежении за напряжением.

Другим применением соединений водорода с увеличенной энергией связи является леги рующая примесь или компонента легирующей примеси при изготовлении легированных полупроводников, каждый с измененной запрещенной зоной относительно исходного материала. Например, исходным материалом может быть обычный полупроводник, обычный легированный полупроводник или обычная легирующая примесь, такая как кремний, германий, галлий, индий, мышьяк, вещества, содержащие трехвалентный фосфор, сурьма, бор, алюминий, элементы группы III, элементы группы IV или элементы группы V. В предпочтительном варианте легированного полупроводника легирующей примесью или компонентой легирующей примеси является ион гидрино гидрида. Материалы, такие как кремний, могут быть легированы ионами гидрино гидрида путем ионной имплантации, эпитаксии или вакуумного осаждения для формирования высококачественного легированного полупроводника. Специфичное значение р иона гидрино гидрида (Н^-(п=1/р), где р-целое) может быть выбрано для обеспечения требуемого свойства, такого как легирование со слежением за запрещенной зоной.

Способ разделения изотопов включает этап реагирования элемента или соединения, имеющего изотопную смесь, содержащую желательный элемент, с разновидностью водорода с увеличенной энергией связи в недостаточном количестве. Энергия связи продукта реакции зависит от изотопа требуемого элемента. Таким образом, реакция формирует преобладающим образом новое соединение, содержащее требуемый элемент, который обогащен в желательном изотопе, и, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи. Соединение, содержащее, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи и желательный изотопно обогащенный элемент, подвергается очистке. Это является путем получения обогащенного изотопа элемента. Или соединение, содержащее, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи и нежелательный изотопно обогащенный элемент, удаляется для получения желательного обогащенного изотопа элемента.

Способ разделения изотопов элемента заключается в реагировании разновидности водорода с увеличенной энергией связи с элементарной изотопной смесью, содержащей молярный избыток желательного изотопа по отношению к разновидности водорода с увеличенной энергией связи для образования соединения, обогащенного желательным изотопом, и в очистке соединения, обогащенного желательным изотопом.

Способ разделения изотопов элемента, присутствующего в нескольких соединениях, заключается в реагировании разновидности водорода с увеличенной энергией связи с соединениями, содержащими изотопную смесь, кото рая имеет молярное превышение желательного изотопа по отношению к разновидности водорода с увеличенной энергией связи, для образования соединения, обогащенного желательным изотопом, и в очистке соединения, обогащенного желательным изотопом.

Способ разделения изотопов элемента заключается в реагировании разновидности водорода с увеличенной энергией связи с элементарной изотопной смесью, содержащей молярное превышение нежелательного изотопа по отношению к разновидности водорода с увеличенной энергией связи, для образования соединения, обогащенного нежелательным изотопом, и в удалении соединения, обогащенного нежелательным изотопом.

Способ разделения изотопов элемента, представленного в соединениях, заключается в реагировании разновидности водорода с увеличенной энергией связи с соединениями, содержащими изотопную смесь, которая имеет молярное превышение нежелательного изотопа по отношению к разновидности водорода с увеличенной энергией связи, для образования соединения, обогащенного нежелательным изотопом, и в удалении соединения, обогащенного нежелательным изотопом.

В одном предпочтительном варианте способа разделения изотопов разновидность водорода с увеличенной энергией связи представляет ион гидрино гидрида.

Другие цели, особенности и характеристики настоящего изобретения, а также способов работы и функций соответствующих элементов будут более понятны из следующего ниже описания и прилагаемых пунктов формулы со ссылками на сопровождающие чертежи, которые образуют часть этого описания, причем аналогичные отсылочные позиции обозначают соответствующие части на различных фигурах.

III. Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет схематический вид реактора гидрида в соответствии с изобретением.

Фиг. 2 - схематический вид реактора гидрида с электролитической ячейкой в соответствии с изобретением.

Фиг. 3 - схематический вид реактора гидрида с газовой ячейкой в соответствии с изобретением.

Фиг. 4 - схематический вид реактора гидрида с экспериментальной газовой ячейкой в соответствии с изобретением.

Фиг. 5 - схематический вид реактора гидрида с газоразрядной ячейкой в соответствии с изобретением.

Фиг. 6 - схему реактора гидрида с экспериментальной газоразрядной ячейкой в соответствии с изобретением.

Фиг. 7 - схематический вид реактора гидрида с ячейкой с плазменной горелкой в соответствии с изобретением.

Фиг. 8 - схематический вид реактора гидрида с другой ячейкой с плазменной горелкой в соответствии с изобретением.

Фиг. 9 - схематический вид топливной ячейки в соответствии с изобретением.

Фиг. 9А - схематический вид батареи в соответствии с изобретением.

Фиг. 10 показывает область энергии связи от 0 до 1200 эВ рентгеновского фотоэлектронного спектра (ХР8) контрольного стекловидного углеродного стержня.

Фиг. 11 - обзорный спектр катода из стекловидного углеродного стержня после электролиза электролита 0,57 М К₂СО₃ (образец #1) с идентифицированными первичными элементами.

Фиг. 12 - низкий диапазон энергии связи (0-285 эВ) катода из стекловидного углеродного стержня после электролиза электролита 0,57 М К2СО3 (образец #1).

Фиг. 13 - область энергии связи от 55 до 70 эВ рентгеновского фотоэлектронного спектра (ХР8) катода из стекловидного углеродного стержня после электролиза электролита 0,57 М К2СО3 (образец #1).

Фиг. 14 - область энергии связи от 0 до 70 эВ рентгеновского фотоэлектронного спектра (ХР8) высокого разрешения для катода из стекловидного углеродного стержня после электролиза электролита 0,57 М К2СО3 (образец #2).

Фиг. 15 - область энергии связи от 0 до 70 эВ рентгеновского фотоэлектронного спектра (ХР8) высокого разрешения для катода из стекловидного углеродного стержня после электролиза электролита 0,57 М К₂СО₃ и хранения в течение трех месяцев (образец #1).

Фиг. 16 - обзорный спектр кристаллов, приготовленных путем фильтрации электролита из электролитической ячейки К₂СО₃, которая производит 6,3-10⁸ Дж энтальпии образования соединений водорода с увеличенной энергией связи (образец #4) с идентифицированными первичными элементами.

Фиг. 17 - область энергии связи от 0 до 75 эВ рентгеновского фотоэлектронного спектра (ХР8) высокого разрешения для кристаллов, приготовленных путем фильтрации электролита из электролитической ячейки К₂СО₃, которая производит 6,3-10⁸ Дж энтальпии образования соединений водорода с увеличенной энергией связи (образец #4).

Фиг. 18 - обзорный спектр кристаллов, приготовленных путем подкисления электролита из электролитической ячейки К₂СО₃, которая производит 6,3-10⁸ Дж энтальпии образования соединений водорода с увеличенной энергией связи, и концентрации подкисленного раствора до образования кристаллов при комнатной температуре (образец #5) с идентифицированными первичными элементами.

Фиг. 19 - область энергии связи от 0 до 75 эВ рентгеновского фотоэлектронного спектра (ХР8) высокого разрешения для кристаллов, приготовленных путем подкисления электролита от электролитической ячейки К₂СО₃, которая производит 6,3-10⁸ Дж энтальпии образования соединений водорода с увеличенной энергией связи, и концентрации подкисленного раствора до формирования кристаллов при комнатной температуре (образец #5).

Фиг. 20 - обзорный спектр кристаллов, приготовленных путем концентрации электролита из электролитической ячейки К₂СО₃, действующей от фирмы Тйетшасоте, 1пс., только до образования осаждения (образец #6) с идентифицированными первичными элементами.

Фиг. 21 - область энергии связи от 0 до 75 эВ рентгеновского фотоэлектронного спектра (ХР8) высокого разрешения для кристаллов, приготовленных путем концентрации электролита из электролитической ячейки К₂СО₃, действующей от фирмы Тйетшасоте, 1пс., только до образования осаждения (образец #6) с идентифицированными первичными элементами.

Фиг. 22 - суперпозицию областей энергии связи от 0 до 75 эВ рентгеновского фотоэлектронного спектра (ХР8) высокого разрешения для образца #4, образца #5, образца #6 и образца #7.

Фиг. 23 - сборный рентгеновский фотоэлектронный спектр (ХР8) высокого разрешения (область энергии связи от 0 до 75 эВ) в порядке от низа до верха образца #8, образца #9 и образца #9 А.

Фиг. 24 - масс-спектр (т/е=0-110) паров от кристаллов из электролита реактора гидрино гидрида с электролитической ячейкой К₂СО₃, которая имела 1 М ЫЫО₃ и подкислена с НЫО₃ (образец #3 электролитической ячейки) при температуре нагревателя образца 200°С.

Фиг. 25А - масс-спектр (т/е=0-110) паров от кристаллов, отфильтрованных из электролита реактора гидрино гидрида с электролитической ячейкой К₂СО₃ (образец #4 электролитической ячейки) при температуре нагревателя образца 185°С.

Фиг. 25В - масс-спектр (т/е=0-110) паров от кристаллов, отфильтрованных из электролита реактора гидрино гидрида с электролитической ячейкой К₂СО₃ (образец #4 электролитической ячейки) при температуре нагревателя образца 225°С.

Фиг. 25С - масс-спектр (т/е=0-200) паров от кристаллов, отфильтрованных из электролита реактора гидрино гидрида с электролитической ячейкой К₂СО₃ (образец #4 электролитической ячейки) при температуре нагревателя образца 234°С с распределениями основной компоненты гидрино гидрида силана и соединений силоксана и пиков фрагмента силана.

Фиг. 25Ό - масс-спектр (т/е=0-200) паров от кристаллов, отфильтрованных из электролита реактора гидрино гидрида с электролитической ячейкой К₂СО₃ (образец #4 электролитической ячейки) при температуре нагревателя образца 249°С с распределениями основной компоненты гидрино гидрида силана и соединений силоксана и пиков фрагмента силана.

Фиг. 26А - масс-спектр (т/е=0-110) паров от желто-белых кристаллов, которые образуются на внешнем крае кристаллизационной чашки от подкисленного электролита электролитической ячейки К₂СО₃, действующей от фирмы Тйегтасоге, 1пс., которая производит 1,6-10⁹ Дж энтальпии образования соединений водорода с увеличенной энергией связи (образец #5 электролитической ячейки) при температуре нагревателя образца 220°С.

Фиг. 26В - масс-спектр (т/е=0-110) паров от желто-белых кристаллов, которые формируются на внешнем крае кристаллизационной чашки от подкисленного электролита электролитической ячейки К₂СО₃, действующей от фирмы Тйегтасоге, 1пс., которая производит 1,6-10⁹ Дж энтальпии образования соединений водорода с увеличенной энергией связи (образец #5 электролитической ячейки) при температуре нагревателя образца 275°С.

Фиг. 26С - масс-спектр (т/е=0-110) паров от желто-белых кристаллов, которые образуются на внешнем крае кристаллизационной чашки от подкисленного электролита электролитической ячейки К2СО3, действующей от фирмы Тйегтасоге, 1пс., которая производит 1,6-10⁹ Дж энтальпии образования соединений водорода с увеличенной энергией связи (образец #6 электролитической ячейки) при температуре нагревателя образца 212°С.

Фиг. 26Ό - масс-спектр (т/е=0-200) паров от желто-белых кристаллов, которые образуются на внешнем крае кристаллизационной чашки от подкисленного электролита электролитической ячейки К2СО3, действующей от фирмы Тйегтасоге, 1пс., которая производит 1,6-10⁹ Дж энтальпии образования соединений водорода с увеличенной энергией связи (образец #6 электролитической ячейки) при температуре нагревателя образца 147°С с распределениями основной компоненты соединений гидрино гидрида силана и пиков фрагмента силана.

Фиг. 27 - масс-спектр (т/е=0-110) паров от кристаллов криогенной накачки, изолированных от чашки 40°С реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой, содержащего катализатор ΚΙ, нитевые проволоки из нержавеющей стали и нить (образец #1 газовой ячейки) при динамическом нагревании образца от 90 до 120°С, тогда как сканирование получается в диапазоне масс т/е=75-100.

Фиг. 28А - масс-спектр (т/е=0-110) образца, показанного на фиг. 27, с последовательным повторным сканированием, когда общее время каждого сканирования составляет 75 с.

Фиг. 28В - масс-спектр (т/е=0-110) образца, показанного на фиг. 27, сканируемого на 4 мин позже при температуре образца 200°С.

Фиг. 29 - масс-спектр (т/е=0-110) паров от кристаллов криогенной накачки, изолированных от чашки 40°С реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой, содержащего катализатор ΚΙ, нитевые проволоки из нержавеющей стали и нить (образец #2 газовой ячейки) при температуре образца 225°С.

Фиг. 30А - масс-спектр (т/е=0-200) паров от кристаллов, приготовленных из темноокрашенной полосы на вершине реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой, содержащего катализатор ΚΙ, нитевые проволоки из нержавеющей стали и нить (образец #3А газовой ячейки) при температуре нагревателя образца 253°С с распределениями основной компоненты соединений гидрино гидрида силана и пиков фрагмента силана.

Фиг. 30В - масс-спектр (т/е=0-200) паров от кристаллов, приготовленных из темноокрашенной полосы на вершине реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой, содержащего катализатор ΚΙ, нитевые проволоки из нержавеющей стали и нить (образец #3В газовой ячейки) при температуре нагревателя образца 216°С с распределениями основной компоненты гидрино гидрида силана и соединений силоксана и пиками фрагмента силана.

Фиг. 31 - масс-спектр (т/е=0-200) паров от чистых кристаллов иода, полученных сразу после спектра, показанного на фиг. 30А и В.

Фиг. 32 - масс-спектр (т/е=0-110) паров кристаллов от корпуса реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой, содержащего катализатор ΚΙ, нитевые проволоки из нержавеющей стали и нить (образец #4 газовой ячейки) при температуре нагревателя образца 226°С.

Фиг. 33 - область энергии связи от 0 до 75 эВ рентгеновского фотоэлектронного спектра (ХР8) высокого разрешения для перекристаллизованных кристаллов, приготовленных из реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой, содержащего катализатор ΚΙ, нитевые проволоки из нержавеющей стали и нить (образец #4 газовой ячейки), соответствующая масс-спектру, показанному на фиг. 32.

Фиг. 34А - масс-спектр (т/е=0-110) паров от кристаллов криогенной накачки, изолированных от чашки 40°С реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой, содержащего катализатор ВЫ, нитевые проволоки из нержавеющей стали и нить (образец #5 газовой ячейки) при температуре образца 205°С.

Фиг. 34В - масс-спектр (т/е=0-200) паров от кристаллов криогенной накачки, изолированных от чашки 40°С реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой, содержащего катализатор ВЫ, нитевые проволоки из нержавеющей стали и нить (образец #5 газовой ячейки) при температуре образца 201 °С с распределениями основ ной компоненты гидрино гидрида силана и соединений силоксана и фрагментов силана.

Фиг. 34С - масс-спектр (т/е=0-200) паров от кристаллов криогенной накачки, изолированных от чашки 40°С реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой, содержащего катализатор ВЫ, нитевые проволоки из нержавеющей стали и нить (образец #5 газовой ячейки) при температуре образца 235°С с распределениями основной компоненты гидрино гидрида силана и соединений силоксана и фрагментов силана.

Фиг. 35 - масс-спектр (т/е=0-110) паров от кристаллов реактора гидрино гидрида с газоразрядной ячейкой, содержащего катализатор ΚΙ и N1 электроды, при температуре нагревателя образца 225°С.

Фиг. 36 - масс-спектр (т/е=0-110) паров от кристаллов реактора гидрино гидрида с ячейкой с плазменной горелкой -при температуре нагревателя образца 250°С с распределениями основной компоненты соединений гидрино гидрида алюминия и фрагментарных пиков.

Фиг. 37 - масс-спектры как функция времени водорода (т/е=2 и т/е=1), воды (т/е=18, т/е=2 и т/е=1), двуокиси углерода (т/е=44 и т/е=12), фрагмента углеводорода СН⁺ ₃ (т/е=15) и углерода (т/е=12), полученные после регистрации масс-спектров кристаллов от реакторов гидрино гидрида с электролитической ячейкой, газовой ячейкой, газоразрядной ячейкой и ячейкой с плазменной горелкой.

Фиг. 38 - масс-спектр (т/е=0-50) газов от N1 трубчатого катода электролитической ячейки К₂СО₃ в реальном масштабе времени с массспектрометром.

Фиг. 39 - масс-спектр (т/е=0-50) образца ΜΙΤ, содержащего нерекомбинируемый газ от электролитической ячейки К₂СО₃.

Фиг. 40 - выходная мощность в зависимости от времени в процессе катализа водорода и отклик на гелий в ячейке Калвета, содержащей нагретую платиновую нить и порошок КЫО₃ в кварцевой лодочке, нагреваемой нитью.

Фиг. 41А - масс-спектр (т/е=0-50) газов из ячейки Калвета Университета Пенсильвании после катализа водорода, который собирается в откачанной колбе из нержавеющей стали.

Фиг. 41В - масс-спектр (т/е=0-50) газов из ячейки Калвета Университета Пенсильвании после катализа водорода, который собирается в колбе из нержавеющей стали при низком давлении образца.

Фиг. 42 - масс-спектр (т/е=0-200) газов из ячейки Калвета Университета Пенсильвании после катализа водорода, который собирается в откачанной колбе из нержавеющей стали.

Фиг. 43 - результаты измерения энтальпии реакции разложения соединений гидрино гидрида при использовании калориметра с адиабатной оболочкой при свежих никелевых проволоках и катодах из электролитической ячейки Иа₂СО₃ и электролитической ячейки К₂СО₃, которые производят 6,3-10⁸ Дж энтальпии образования соединений водорода с увеличенной энергией связи.

Фиг. 44 - результаты газового хроматографического анализа (колонна 60 м) газов, освобожденных из образца, собранного из коллектора плазменной горелки, когда образец нагревается до 400°С.

Фиг. 45 - результаты газового хроматографического анализа (колонна 60 м) водорода высокой чистоты.

Фиг. 46 - результаты газового хроматографического анализа (колонна 60 м) газов от термического разложения катода из никелевой проволоки электролитической ячейки К₂СО₃, которая нагревается в вакуумном сосуде.

Фиг. 47 - результаты газового хроматографического анализа (колонна 60 м) газов разряда водорода с катализатором (ΚΙ), когда реакция газов протекает через рекомбинатор 100% СиО и подвергается выборке газовым хроматографом в реальном масштабе времени.

Фиг. 48 - рентгеновские дифракционные данные (ΧΒΌ) до того, как водород проходит над ионным водородным каталитическим материалом с перекрывающим разрядом: 40% по весу азотно-кислый калий (КЫО₃) на пленке СгаГоП с 5% по весу 1%-ой Ρΐ на углероде в виде графита.

Фиг. 49 - рентгеновские дифракционные данные (ΧΌΒ) после прохождения водорода над ионным водородным каталитическим материалом с перекрывающим разрядом: 40% по весу азотно-кислый калий (ΚΝΟ₃) на пленке СгаГоП с 5% по весу 1%-ой Ρΐ на углероде в виде графита.

Фиг. 50 - рентгеновский дифракционный образец (ΧΌΒ) кристаллов от хранимого никелевого катода реактора гидрино гидрида с электролитической ячейкой К₂СО₃ (образец #1 А) .

Фиг. 51 - рентгеновский дифракционный образец (ΧΌΒ) кристаллов, приготовленный путем концентрации электролита от электролитической ячейки К2СО3, действующей от фирмы Тегтасоге, 1пс., только до образования осаждения (образец #2).

Фиг. 52 показывает схему устройства, содержащего источник света с разрядной ячейкой, спектрометр крайнего ультрафиолета (ЕИУ) для безоконной ЕИУ спектроскопии и массспектрометр, используемый для наблюдения гидрино, иона гидрино гидрида, соединения гидрино гибрида и образований и переходов молекулярных ионов дигидрино.

Фиг. 53 - ЕИУ спектр (20-75 нм), зарегистрированный для нормального водорода и катализа водорода с катализатором ΚΝΟ₃, испаренным из резервуара катализатора путем нагревания.

Фиг. 54 - ЕИУ спектр (90-93 нм), зарегистрированный при катализе водорода с катализатором ΚΙ, испаренным от никелевого пенистого металлического катода путем плазменного разряда.

Фиг. 55 - Ευν спектр (89-93 нм), зарегистрированный при катализе водорода с пятинаправленной ячейкой поперечного разряда из нержавеющей стали, которая служит в качестве анода, полым катодом из нержавеющей стали и катализатором ΚΙ, испаренным непосредственно в плазму полого катода от резервуара катализатора путем нагревания, действующего на четыре контрольных (отсутствие катализатора) трассы.

Фиг. 56 - Ευν спектр (90-92,2 нм), зарегистрированный при катализе водорода с катализатором ΚΙ, испаренным от полого медного катода путем плазменного разряда.

Фиг. 57 - Ευν спектр (20-120 нм), зарегистрированный для нормального водорода, возбужденного разрядной ячейкой, которая содержит пятинаправленную ячейку поперечного разряда из нержавеющей стали, служащую в качестве анода, с полым катодом из нержавеющей стали.

Фиг. 58 - Ευν спектр (20-120 нм), зарегистрированный для соединений гидрино гидрида, синтезированных с катализатором ΚΙ, испаренным из резервуара катализатора путем нагревания, когда переходы возбуждены плазменным разрядом в разрядной ячейке, которая выполнена в виде пятинаправленной ячейки поперечного разряда из нержавеющей стали, служащей в качестве анода, и полого катода из нержавеющей стали.

Фиг. 59 - Ευν спектр (120-124,5 нм), зарегистрированный при катализе водорода для формирования гидрино, который реагирует с протонами разрядной ячейки, где катализатор ΚΙ испарен от стенок ячейки путем плазменного разряда.

Фиг. 60 - пакетированные спектры ТОЕ8ΙΜ8 т/е=94-99 в порядке от низа до верха образца #8 и образца #10.

Фиг. 61А - пакетированные спектры ТОЕ8ΙΜ8 т/е=0-50 в порядке от низа до верха образца #2, образца #4, образца #1, образца #6 и образца #8.

Фиг. 61В - пакетированные спектры ТОЕ8ΙΜ8 т/е=0-50 в порядке от низа до верха образца #10, образца #11 и образца #12.

Фиг. 62 - пакетированные масс-спектры (т/е=0-200) паров от кристаллов, подготовленных из чашки реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой, содержащего катализатор ΚΙ, нитевые проволоки из нержавеющей стали и нить А при температуре нагревателя образца 157°С, в порядке от верха до низа при 1Р=30 эВ, 1Р=70 эВ и 1Р=150 эВ.

Фиг. 63 - масс-спектр (т/е=0-50) паров от кристаллов, приготовленных путем концентрации 300 см³ электролита К₂СО₃ из описанной ячейки, которая производит 6,3-10⁸ Дж энтальпии образования соединений водорода с увеличенной энергией связи, используя ротационный выпарной аппарат при 50°С только до образования осаждения (ХР8 образец #7, ТОЕ81М8 образец #8) при температуре нагревателя образца 100°С и 1Р=70 эВ.

Фиг. 64 - обзорный спектр кристаллов, приготовленных путем концентрации электролита из электролитической ячейки К₂СО₃, которая производит 6,3-10⁸ Дж энтальпии образования соединений водорода с увеличенной энергией связи с ротационным выпарным аппаратом, и формирования кристаллов при комнатной температуре (ХР8 образец #7) с идентифицированными первичными элементами.

Фиг. 65 - область энергии связи от 675 эВ до 765 эВ рентгеновского фотоэлектронного спектра (ХР8) кристаллов криогенной накачки, изолированных от чашки 40°С реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой, содержащего катализатор ΚΙ, нитевые проволоки из нержавеющей стали и нить А (Х8Р образец #13) с идентифицированными пиками Ее 2р, и Ее 2р₃.

Фиг. 66 - область энергии связи от 0 до 110 эВ рентгеновского фотоэлектронного спектра (ХР8) кристаллов криогенной накачки, изолированных от чашки реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой, содержащего катализатор ΚΙ, нитевые проволоки из нержавеющей стали и нить А (Х8Р образец #4).

Фиг. 67 - область энергии связи от 0 до 80 эВ рентгеновского фотоэлектронного спектра (Х8Р) ΚΙ (Х8Р образец #15).

Фиг. 68 - ЕТЖ. спектр образца #1, из которого выделен цифровым способом ЕТГК. спектр эталонного карбоната калия.

Фиг. 69 - наложение ЕТЖ. спектра образца #1 и ЕТГК. спектра эталонного карбоната калия.

Фиг. 70 - ЕТЖ. спектр образца #4.

Фиг. 71 - пакетированный рамановский спектр 1) никелевой проволоки, которая удалена из катода электролитической ячейки К₂СО₃, действующей от фирмы Тегтасоге, Ιηο., промыта дистиллированной водой и просушена, где ячейка производит 1,6-10⁹ Дж энтальпии образования соединений водорода с увеличенной энергией связи, 2) никелевой проволоки, которая удалена из катода контрольной электролитической ячейки Ыа₂СО₃, действующей от фирмы В1аскЫдй1 Ро\\ег. Ιηο., промыта дистиллированной водой и просушена, и 3) той же никелевой проволоки (ΝΙ 200 0,0197 дюйма,

НТЫ36МОАС1, фирма А1 А1ге ТесШпс.), которая была использована в электролитических ячейках образца #2 и образца #3.

Фиг. 72 - рамановский спектр кристаллов, приготовленных путем концентрации электролита от электролитической ячейки К₂СО₃, которая производит 6,3-10⁸ Дж энтальпии образования соединений водорода с увеличенной энергией связи с ротационным выпарным аппаратом, и образования кристаллов при комнатной температуре (образец #4).

Фиг. 73 - NМΒ спектр кристаллов, приготовленных путем концентрации электролита из электролитической ячейки К2СО3, действующей от фирмы Тегтасоге, 1пс., только до образования осаждения (образец #1).

Фиг. 74 - область энергии связи 0-160 эВ обзорного рентгеновского фотоэлектронного спектра (ХР8) образца #2 с идентифицированными пиками первичных элементов и дигидрино.

Фиг. 75 - пакетированные ТСА результаты 1) эталона, содержащего 99,999% КЫО₃ (ТСА/ОТА образец #1), 2) кристаллов из желтобелых кристаллов, образованных на внешнем крае кристаллизационной чашки из подкисленного электролита электролитической ячейки К₂СО₃, действующей от фирмы Тегтасоге, 1пс., которая производит 1,6-10⁹ Дж энтальпии образования соединений водорода с увеличенной энергией связи (ТСА/ОТА образец #2).

Фиг. 76 - пакетированные ОТА результаты 1) эталона с 99,999% КЫО₃ (ТСА/ОТА образец #1), 2) кристаллов из желто-белых кристаллов, которые образованы на внешнем крае кристаллизационной чашки из подкисленного электролита электролитической ячейки К₂СО₃, действующей от фирмы Тегтасоге, 1пс., которая производит 1,6-10⁹ Дж энтальпии образования соединений водорода с увеличенной энергией связи (ТСА/ОТА образец #2).

IV. Подробное описание изобретения

Образование иона гидрида, имеющее энергию связи, превышающую примерно 0,8 эВ, т.е. ион гидрино гидрида, позволяет производить щелочь или щелочно-земельные гидриды, имеющие повышенную стабильность или медленную реакционную способность в воде. Кроме того, с ионами гидрино гидридов могут быть получены очень стабильные металлические гидриды.

Разновидность водорода с увеличенной энергией связи формирует очень сильные связи с определенными катионами и имеет уникальные свойства со многими применениями, такими как режущие материалы (например, как замену алмаза), структурные материалы и синтетические волокна, такие как новые неорганические полимеры. Из-за малой массы такого иона гидрино гидрида эти материалы легче имеющихся материалов, содержащих другие анионы.

Разновидность водорода с увеличенной энергией связи имеет множество дополнительных применений, таких как катоды для термоэлектрических генераторов; образования фотолюминисцентных соединений (например, силициды фазы Зинтла и силаны, содержащие разновидность водорода с увеличенной энергией связи); коррозионно-стойкие покрытия; теплостойкие покрытия; фосфоры для освещения; оптические покрытия; оптические фильтры (например, вследствие уникальной эмиссии конти нуума и зон поглощения разновидности водорода с увеличенной энергией связи); среда лазера в крайнем ультрафиолете (например, как соединение с высоко положительно заряженным катионом); оптоволоконные кабели (например, как материал с низким затуханием для электромагнитного излучения и высоким коэффициентом преломления); магниты и магнитная среда хранения для компьютера (например, как соединение с ферромагнитным катионом, таким как железо, никель или хром); способы химической синтетической обработки и способы очистки. Специфичное значение р иона гидрино гидрида (Н^-(п=1/р), где р-целое) может быть выбрано для обеспечения желательного свойства, такого как легирование при слежении за напряжением.

Реакции, приводящие к образованию соединений водорода с увеличенной энергией связи, полезны в процессах химического травления, таких как, например, травление полупроводника для формирования компьютерных чипов. Ионы гидрино гидрида полезны как легирующие примеси для полупроводников при изменении энергий проводимости и валентных зон полупроводниковых материалов. Ионы гидрино гидрида могут использоваться в полупроводниковых материалах путем ионной имплантации, эпитаксии потока или вакуумного осаждения. Специфичное значение р иона гидрино гидрида (Н (η=1 /р), где р-целое) может быть выбрано для обеспечения желательного свойства, такого как легирование со слежением за запрещенной зоной.

Соединения гидрино гидрида являются полезными полупроводниковыми маскирующими реагентами. Может быть использован кремний с завершенной разновидностью гидрино (в зависимости от завершенного водорода).

Высокостабильный ион гидрино гидрида имеет применение как отрицательный ион электролита электролитической ячейки высокого напряжения. В другом применении ион гидрино гидрида с крайней стабильностью представляет существенное усовершенствование как продукт полуреакции катода топливной ячейки или батареи по сравнению с обычными продуктами катода существующих батарей и топливных ячеек. Реакция гидрино гидрида по уравнению (8) освобождает гораздо больше энергии.

Другим применением ионов гидрино гидрида в отношении усовершенствованной батареи является изготовление батарей.

Батарея, содержащая в качестве соединения окислителя соединения гидрино гидрида, образованного из сильно окисленного катиона, и иона гидрино гидрида (батарея с гидрино гидридом), имеет меньший вес, повышенное напряжение, повышенную мощность и большую плотность энергии, чем обычная батарея. В одном предпочтительном варианте батарея гидрино гидрида имеет напряжение ячейки примерно в 100 раз большее, чем обычные батареи. Батарея гидрино гидрида также имеет более низкое сопротивление, чем обычные батареи. Таким образом, мощность новой батареи составляет более чем 10000 от мощности обычных батарей. Более того, батарея гидрино гидрида может обладать плотностями энергии, превышающими 100000 ватт-часов на килограмм. Самые совершенные обычные батареи имеют плотности энергии менее 200 ватт-часов на килограмм.

Вследствие быстрой кинетики и необычной экзотермической природы реакций соединений водорода с увеличенной энергией связи, в особенности соединений гидрино гидрида, другие применения включают военное имущество, взрывчатые вещества, ракетные топлива и твердые топлива.

Селективность атомов гидрино и ионов гидрида при формировании связей со специфичными изотопами, основанная на разнице в энергиях связи, обеспечивает средства для очистки желательных изотопов элементов.

1. Ион гидрида

Атом гидрино Н[а_н/р] реагирует с электроном для формирования соответствующего иона гидрино гидрида Н^-(п=1/р), как дается уравнением (8). Ионы гидрида представляют специальный случай двухэлектронных атомов, каждый из которых содержит ядро, электрон 1 и электрон 2. Вывод энергий связи двухэлектронных атомов приведен в '96 Мйк СИТ. Ниже следует краткий обзор получения энергии связи гидрида, где номера уравнений в формате (#. # # #) соответствуют приведенным в '96 М1118 сит.

Ион гидрида содержит два неразличимых электрона, связанных с протоном Ζ=+1. Каждый электрон проявляет центробежную силу и балансирующая центростремительная сила (на каждый электрон) производится электрической силой между электроном и ядром. Кроме того, существует магнитная сила между двумя электронами, обуславливающая спаривание электронов.

1.1. Определение радиуса сферы орбиты, г_п Рассмотрим связь второго электрона с атомом водорода для формирования иона гидрида. Второй электрон не проявляет центральной электрической силы, поскольку электрическое поле равно нулю вне радиуса первого электрона. Однако второй электрон проявляет магнитную силу из-за того, что электрон 1 обусловливает его спиновую пару с электроном 1. Таким образом, электрон 1 проявляет силу реакции электрона 2, которая действует как центробежная сила. Уравнение баланса сил может быть определено путем приравнивания общих сил, действующих на два связанных электрона, рассмотренных совместно. Уравнение баланса сил для сферы орбиты спаренных электронов получено путем приравнивания сил по массе и плотностям заряда. Центробежная сила обоих электронов дается уравнением (7.1) и уравнением (7.2), где масса равна 2т_е. Линии электрического поля заканчиваются на заряде. Поскольку оба электрона спарены на одном и том же радиусе, количество линий поля, заканчивающихся на плотности заряда электрона 1, равно их количеству, заканчивающемуся на плотности заряда электрона 2. Электрическая сила пропорциональна количеству линий поля; таким образом, центростремительная электрическая сила, Б_е1е, между электронами и ядром составляет д

Се1е(е1есЕгоп 1,2) = ^{4πε Γ}· , ⁽¹²⁾ где ε_ο - диэлектрическая проницаемость свободного пространства. Внешняя магнитная сила на два спаренных электрона дается отрицательной частью уравнения (7.15), где масса равна 2т_е. Внешняя центробежная сила и магнитные силы на электроны 1 и 2 сбалансированы электрической силой т

-2_=_2—, из) -^п,г^г2 Ζ 2>п,г;

где Ζ=1. Решая для г₂, имеем г₂ ’ г, = а„(1 + Ίε (5+1)); 5=1/2. (14)

То есть окончательный радиус электрона 2, г₂, дается уравнением (14); он также является окончательным радиусом электрона 1.

1.2. Энергия связи

В процессе ионизации электрон 2 перемещается в бесконечность. При помощи правил выбора для поглощения электромагнитного излучения, диктуемых сохранением момента количества движения, поглощение фотона вызывает то, что спиновые оси антипараллельных парных электронов становятся параллельными. Энергия неспаренности, Е_{ипра1Г1пд} (магнитная), дается уравнением (7.30) и уравнением (14), умноженными на два, поскольку магнитная энергия пропорциональна квадрату магнитного поля, как получено в уравнениях (1.122-1.129). Отталкивательное магнитное поле присутствует на электроне, подлежащем ионизации, из-за параллельного выравнивания спиновых осей. Энергия для перемещения электрона 2 к радиусу, который бесконечно больше, чем радиус электрона 1, равна нулю. В этом случае силой, действующей на электрон, является только магнитная сила. Вследствие сохранения энергии изменение потенциальной энергии для перемещения электрона 2 в бесконечность при ионизации иона гидрида может быть вычислено из магнитной силы уравнения (13). Магнитная работа, Е_тад„_огк, является отрицательным интегралом от магнитной силы (второй член в правой части уравнения (13)) в пределах от г₂ до бесконечности

где г₂ дается уравнением (14). Результат интегрирования _ Λ^!ψ(ί+1) ....

Е-_г._;.~ /—------Л I (16)

4ίη,ο’[1 + ·νΐ(ϊ+1)] где 8=1/2. Путем перемещения электрона 2 в бесконечность электрон 1 движется к радиусу Г1=а_н и соответствующая магнитная энергия, Е_е1ес(го_П ί й_па1 (магнитная), дается уравнением (7.30). В настоящем случае инверсного квадратичного центрального поля энергия связи составляет одну половину отрицательной величины потенциальной энергии [Г. Р. Фоулес (Ро\\!ез С.В.), Аналитическая механика, третье издание, Но 11. КтпеРай апб ХУтзЮгг Нью-Йорк, (1977), с. 154-156]. Таким образом, энергия связи дается вычитанием двух членов магнитной энергии из одной половины отрицательной величины магнитной работы, где те-уменьшенная масса электрона р_е. данная уравнением (1.167), из-за электродинамической магнитной силы между электроном 2 и ядром, даваемой одной половиной ее из уравнения (1.164). Фактор одной половины следует из уравнения (13).

^{Энергия связи Е}та§^огк^-Ее1ес(гоп 1 1та1 ^(маг- нитная) - Е_{рпра1Г1пд} (магнитная) = ₌ ^?|ί-Μ+ΐ) _ ’У'Я? ί) _{+ з}

8μ_Γαφ + ψ(, +1)]’ ^т1^ао ( Д1+ -^0 + 1)]

Энергия связи обычного иона гидрида Н (п=1) равна 0,75402 эВ согласно уравнению (17). Экспериментальное значение, данное Дианом ЦоНп А. Оеап, редактор, Справочник по химии, 13-ое издание, МсСга\\-НП1 Воок Сотрапу, Нью-Йорк, (1995), с.3-10], составляет 0,754209 эВ, что соответствует длине волны = 1644 нм. Таким образом, оба значения приближены к энергии связи около 0,8 эВ.

1.3. Ион гидрино гидрида

Атом гидрино Н(1 /2) может формировать стабильный ион гидрида, именно, ион Н^-(п=1/2) гидрино гидрида. Центральное поле атома гидрино является удвоенным по сравнению с атомом водорода и из уравнения (13) следует, что радиус иона гидрино гидрида Н^-(п=1/2) составляет одну половину от радиуса обычного иона гидрида водорода, Н^-(п=1 ), даваемого уравнением (14), г,- = Г, - ·% (1 + ^5(5+1) ) ; 8-1/2. (18)

Энергия следует из уравнения (17) и уравнения (18).

^{Энергия связи} = ^{- Е}та§^огк ^-Ее1ек(гоп 1 1та1 ^(магнитная) Е_{рпра1Г1па} (магнитная) =

Энергия связи иона гидрино гидрида Н (п=1/2) составляет 3,047 эВ согласно уравнению (19), которое соответствует длине волны λ=407 нм. В общем центральное поле атома гидрино Н^-(п=1/р), р-целое, представляет р раз от поля атома водорода. Таким образом, уравнение ба ланса сил , 2-е²,

2ш₍,г] 4ле.г; Ζ 2т_еГ1 '(20) где Ζ=1, поскольку поле равно нулю для г > г₁. Решая для г₂, имеем

Г; = Г, =-1-(1+ <3 (5 + 1) ) , 3= 1/2.(21)

Из уравнения (21) радиус иона гидрино гидрида Н^-(п=1/р), р-целое, составляет 1 /р от радиуса гидрида атомарного водорода, Н^-(п=1), даваемого уравнением (14). Энергия следует из уравнения (20) и уравнения (21).

^{Энергия связи} = ^{- Е}та§^огк ^{- Е}е1ес(гоп 1 1та1 (магнитная) -Е_{рпра1Г1пд} (магнитная) =

Табл. 1 выше дает энергию связи иона гидрино гидрида Н^-(п=1/р) как функцию р согласно уравнению (22).

2. Реактор гидрида

Один предпочтительный вариант осуществления изобретения включает реактор гидрида, показанный на фиг. 1 и содержащий сосуд 52 со смесью 54 катализа. Смесь 54 катализа содержит источник 56 атомарного водорода, поступающего через проход 41 подачи катализатора. Катализатор 58 имеет чистую энтальпию реакции около т/2'27,21 эВ, где т-целое, предпочтительно целое, меньшее 400. Катализ включает реагирование атомарного водорода от источника 56 с катализатором 58 для формирования гидринов. Реактор гидрида также содержит источник 70 электронов для контактирования гидринов с электронами при восстановлении гидринов до ионов гидрино гидрида. Источником водорода может быть водородный газ, вода, обычный гидрид или растворы металл-водород. Вода может быть диссоциирована для формирования атомов водорода путем, например, термической диссоциации или электролиза. Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения молекулярный водород диссоциирован в атомарный водород при помощи катализатора диссоциации молекулярного водорода. Такой катализатор включает, например, благородные металлы, такие как палладий и платину, тугоплавкие металлы, такие как молибден и вольфрам, переходные металлы, такие как никель и титан, внутренние переходные металлы, такие как ниобий и цирконий, и другие такие металлы, перечисленные в предыдущих публикациях Милса (Рпог М111з РиЬПсаНопз).

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения при использовании реактора гидрида с газовой ячейкой или реактора гидрида с газоразрядной ячейкой, как показано на фиг. 3 и 5 соответственно, источник протонов диссоциирует молекулы водорода в атомы водорода.

Во всех предпочтительных вариантах реактора гидрино гидрида согласно изобретению средством для формирования могут быть одна или более электрохимическая, химическая, фотохимическая, термическая, со свободными радикалами, звуковая или ядерная реакция (реакции) либо реакция (реакции) с неупругим рассеянием протона или частицы.

В двух последних случаях реактор гидрида содержит источник частиц и(или) источник 75 протонов, как показано на фиг. 1 , для осуществления реакции в виде реакции неупругого рассеяния. В одном предпочтительном варианте реактора гидрино гидрида катализатор включает электрокаталитический ион или пару (пары) в расплавленном, жидком, газообразном или твердом состоянии, приведенные в таблицах предыдущих публикаций Милса (например, табл. 4 в заявке РСТ/ϋδ 90/01998 и с. 25-46, 80108 в заявке РСТ/ϋδ 94/02219).

Когда катализ возникает в газовой фазе, катализатор сохраняется при давлении менее атмосферного, предпочтительно в диапазоне от 10 мкмм рт. ст. до 100 мм рт. ст.

Реагирующее вещество атомарного и/или молекулярного водорода сохраняется при давлении ниже атмосферного, предпочтительно в диапазоне от 10 мкмм рт. ст. до 100 мм рт.ст.

Каждый предпочтительный вариант реактора гидрино гидрида согласно изобретению (реактор гидрида с электролитической ячейкой, реактор гидрида с газовой ячейкой, реактор гидрида с газоразрядной ячейкой и реактор гидрида с ячейкой с плазменной горелкой) содержит следующее: источник атомарного водорода; по меньшей мере, один твердый, расплавленный, жидкий или газообразный катализатор для получения гидринов и сосуд для получения гидринов, включая перечисление эффективных катализаторов и источников атомарного водорода в предыдущих публикациях Милса. Также описаны методологии для идентификации гидринов. Таким образом полученные гидрины реагируют с электроном для образования ионов гидрино гидрида. Способы восстановления гидринов до ионов гидрино гидрида включают, например, следующее: в реакторе гидрида с электролитической ячейкой восстановление на катоде; в реакторе гидрида с газовой ячейкой химическое восстановление при помощи реагирующего вещества; в реакторе гидрида с газоразрядной ячейкой восстановление плазменными электронами или катодом газоразрядной ячейки; в реакторе гидрида с плазменной горелкой восстановление плазменными электронами.

2.1. Реактор гидрида с электролитической ячейкой.

Реактор гидрида с электролитической ячейкой согласно настоящему изобретению показан на фиг. 2. Электрический ток проходит через электролитический раствор 102, содержащийся в сосуде 101, при приложении напряжения. Напряжение приложено к аноду 104 и катоду 106 от контролера 108 мощности, питаемого от источника 110 питания. Электролитический раствор 102 содержит катализатор для получения атомов гидрино.

Согласно одному предпочтительному варианту реактора гидрида с электролитической ячейкой катод 106 образован из никелевого ка тода 106, а анод 104 - из платинированного титана или никеля. Электролитический раствор 102, содержащий около 0,5 м водного электролитического раствора К₂СО₃ (катализатор К⁺/К⁺), подвергается электролизу. Ячейка действует в диапазоне напряжений от 1,4 до 3 В. В одном предпочтительном варианте электролитический раствор 102 расплавлен.

Атомы гидрино формируются на катоде 106 через контакт катализатора электролита 102 с атомами водорода, образованными на катоде 106. Устройство реактора гидрида с электролитической ячейкой далее содержит источник электронов в контакте с гидринами, образованными в ячейке, для формирования ионов гидрино гидрида. Гидрины восстанавливаются (т.е. приобретают электрон) в электролитической ячейке до ионов гидрино гидрида. Восстановление возникает путем контактирования гидринов с любым из следующих элементов: 1) катодом 106, 2) восстановителем в сосуде 101 ячейки или 3) любой компонентой реактора, такой как такие особенности, которые обозначены как анод 104 или электролит 102, или 4) восстановителем 160, посторонним к работе ячейки (т.е. потребительским восстановителем, добавленным к ячейке от внешнего источника). Любой этот восстановитель может содержать источник электронов для восстановления гидринов до ионов гидрино гидрида.

В электролитической ячейке может формироваться некоторое соединение между ионами гидрино гидрида и катионами. Катионы могут содержать, например, окисленную разновидность материала катода или анода, катион добавленного восстановителя или катион электролита (такой как катализатор, содержащий катион).

2.2. Реактор гидрида с газовой ячейкой.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения реактор для производства ионов гидрино гидрида может иметь форму реактора гидрида с ячейкой водородного газа. Реактор гидрида с газовой ячейкой по настоящему изобретению показан на фиг. 3. Также конструкция и работа экспериментального реактора гидрида с газовой ячейкой, показанного на фиг. 4, описаны ниже в разделе Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи масс-спектроскопии (образец газовой ячейки). В обоих ячейках гидрины реагирующего вещества обеспечиваются электрокаталитической реакцией и/или реакцией диспропорционирования. Катализ может возникать в газовой фазе.

Реактор по фиг. 3 содержит сосуд 207 реакции, имеющий камеру 200, способную сохранять вакуум или давления выше атмосферного. Источник 221 водорода, связанный с камерой 200, доставляет водород к камере через проход 242 подачи водорода. Контроллер 222 установлен для управления давлением и потоком водо37 рода в сосуде через проход 242 подачи водорода. Датчик 223 давления контролирует давление в сосуде. Вакуум-насос 256 используется для откачивания камеры через вакуумную линию 257. Устройство далее содержит источник электронов в контакте с гидринами для формирования ионов гидрино гидрида.

Катализатор 250 для получения атомов гидрино может быть помещен в резервуар 295 катализатора. Катализатор в газовой фазе может содержать электрокаталитические ионы и пары, описанные в предыдущих публикациях Милса. Сосуд 207 реакции имеет проход 241 подачи катализатора для поступления газообразного катализатора от резервуара 295 катализатора к камере 200 реакции. Альтернативно катализатор может быть помещен в химически стойкий открытый контейнер, такой как лодочка, внутри сосуда реакции.

Парциальные давления молекулярного и атомарного водорода в сосуде 207 реактора, а также парциальное давление катализатора предпочтительно поддерживаются в диапазоне от 10 ммм рт.ст. до 100 мм рт.ст. Наиболее предпочтительно парциальное давление водорода в сосуде 207 реакции поддерживается около 200 ммм рт.ст.

Молекулярный водород может быть диссоциирован в сосуде в атомарный водород при помощи диссоциирующего материала. Материал диссоциации может содержать, например, благородный металл, такой как платина или палладий, переходный металл, такой как никель и титан, внутренний переходный металл, такой как ниобий и цирконий, или тугоплавкий металл, такой как вольфрам или молибден. Материал диссоциации может поддерживаться при повышенной температуре теплом, выделенным катализом водорода (генерация гидрино), и восстановлением гидрино, имеющим место в реакторе. Материал диссоциации может также поддерживаться при повышенной температуре средствами 230 контроля температуры, которые могут иметь форму нагревательной катушки, как показано на поперечном разрезе фиг. 3. Нагревательная катушка питается от источника 225 питания.

Молекулярный водород может быть диссоциирован в атомарный водород путем подачи электромагнитного излучения, такого как ультрафиолетовые лучи, от источника 205 фотонов.

Молекулярный водород может быть диссоциирован в атомарный водород при помощи нагретой нити или сетки 280, питаемой от источника 285 питания.

Диссоциация водорода возникает так, что диссоциированные атомы водорода контактируют с катализатором, который находится в расплавленной, жидкой, газообразной или твердой форме, для получения атомов гидрино. Давление паров катализатора поддерживается при желательной величине путем контроля темпера туры резервуара 295 катализатора нагревателем 298 резервуара катализатора, питаемым от источника 272 питания. Когда катализатор содержится в лодочке внутри реактора, давление паров катализатора поддерживается при желательной величине путем контроля температуры лодочки при регулировании источника питания лодочки.

Интенсивность производства гидринов реактором гидрида с газовой ячейкой может контролироваться путем контроля количества катализатора в газовой фазе и/или путем контроля концентрации атомарного водорода. Интенсивность производства ионов гидрино гидрида может контролироваться путем контроля концентрации гидринов, как и путем контроля интенсивности производства гидринов. Концентрация газообразного катализатора в камере 200 сосуда может контролироваться путем контроля первоначального количества летучего катализатора, присутствующего в камере 200. Концентрация газообразного катализатора в камере 200 может контролироваться путем контроля температуры катализатора или путем регулирования нагревателя 298 резервуара катализатора или при помощи регулирования нагревателя лодочки катализатора, когда катализатор содержится в лодочке внутри реактора. Давление пара летучего катализатора 250 в камере 200 определяется температурой резервуара 295 катализатора или температурой лодочки катализатора, поскольку каждый холоднее, чем сосуд 207 реактора. Температура сосуда 207 поддерживается при более высоком рабочем значении, чем резервуара 295 катализатора, теплом, выделяемым катализом водорода (генерацией гидрино) и восстановлением гидрино. Температура сосуда реактора также может поддерживаться средствами контроля температуры, такими как нагревательная катушка 230, показанная в поперечном сечении на фиг. 3. Нагревательная катушка 230 питается от источника 225 питания. Температура реактора далее контролирует интенсивности реакций, таких как диссоциация водорода и катализ.

Предпочтительная рабочая температура зависит, в частности, от природы материала сосуда 207 реактора.

Температура сосуда 207 из сплава из нержавеющей стали предпочтительно поддерживается при 200-1200°С. Температура сосуда 207 реактора из молибдена предпочтительно поддерживается при 200-1800°С. Температура сосуда 207 из вольфрама предпочтительно поддерживается при 200-3000°С. Температура сосуда 207 из кварца или керамики предпочтительно поддерживается при 200-1800°С.

Концентрация атомарного водорода в камере 200 сосуда может контролироваться количеством атомарного водорода, обеспечиваемого материалом диссоциации водорода. Интенсивность диссоциации молекулярного водорода контролируется путем контроля площади по верхности, температуры и выбора материала диссоциации. Концентрация атомарного водорода также может контролироваться количеством атомарного водорода, обеспечиваемого источником 280 атомарного водорода. Концентрация атомарного водорода может далее контролироваться количеством молекулярного водорода, поступающего от источника 221 водорода, управляемого контроллером 222 потока и датчиком 223 давления. Интенсивность реакции может контролироваться при помощи безоконной ультрафиолетовой эмиссионной спектроскопии для детектирования интенсивности эмиссии, обусловленной катализом, ионом гидрино гидрида и эмиссиями соединения.

Реактор гидрида с газовой ячейкой далее содержит источник 260 электронов в контакте с полученными гидринами для формирования ионов гидрино гидрида. В реакторе гидрида с газовой ячейкой по фиг. 3 гидрины восстанавливаются до ионов гидрино гидрида путем контактирования с сосудом 207 реактора, содержащим восстановитель. Альтернативно гидрины восстанавливаются до ионов гидрино гидрида путем контакта с любой компонентой реактора, такой как источник 205 фотонов, катализатор 250, резервуар 295 катализатора, нагреватель 298 резервуара катализатора, нагретая нитевидная сетка 280, датчик 223 давления, источник 221 водорода, контролер 222 потока, вакуумнасос 256, вакуумная линия 257, проход 241 подачи катализатора или проход 242 подачи водорода. Гидрины также могут быть восстановлены путем контакта с восстановителем, посторонним к работе ячейки (т.е. потребительским восстановителем, добавляемым к ячейке от внешнего источника). Источник 260 электронов является таким восстановителем.

В газовой ячейке могут быть сформированы соединения, содержащие анион гидрино гидрида и катион. Катион, который формирует соединение гидрино гидрида, может содержать катион материала ячейки, материал диссоциации молекулярного водорода с катионом, который производит атомарный водород, добавленный восстановитель с катионом или катион, присутствующий в ячейке (такой как катион катализатора).

В другом предпочтительном варианте реактора гидрида с газовой ячейкой сосуд реактора представляет камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, ракетного двигателя или газовой турбины. Газообразный катализатор формирует гидрины из атомов водорода, произведенных пиролизом углеводорода в процессе сгорания последнего. Топливо с углеводородом или водородом содержит катализатор. Катализатор испаряется (становится газообразным) при сгорании. В другом предпочтительном варианте катализатором является термостабильная соль рубидия или калия, такая как ВЬГ, ВЬС1, ВЬВг, ВЫ, ВЬ₂8₂, ВЬОН, ВЬ₂8О₄, РЬ₂СО₃, ВЬ₂РО₄ и КГ,

КС1, КВг, К1, К282, КОН, К28О4, К2СО₃, К₃РО4, К₂СеГ₄. Дополнительные разновидности электрокаталитического иона или пары включают органические анионы, такие как смачивающие или эмульгирующие реагенты.

В другом предпочтительном варианте использования двигателя сгорания для получения атомов водорода топливо с углеводородом или водородом далее содержит воду и сольватированный источник катализатора, такой как эмульгированные электрокаталитические ионы или пары. При пиролизе вода служит как другой источник атомов водорода, которые подвергаются катализу. Вода может быть диссоциирована в атомы водорода термически или каталитически на поверхности, такой как цилиндр или головка поршня. Поверхность может содержать материал для диссоциации воды на водород и кислород. Материал диссоциации воды может содержать элемент, соединение, сплав или смесь переходных элементов либо внутренних переходных элементов, таких как железо, платина, палладий, цирконий, ванадий, никель, титан, 8с, Сг, Мп, Со, Си, Ζπ, Υ, ЫЬ, Мо, Тс, Ви, ВТ, Ад, Сй, Ьа, Н£, Та, №, Ве, О§, 1г, Аи, Нд, Се, Рг, Ый, Рт, 8т, Ей, Сй, ТЬ, Оу, Но, Ег, Тт, Уг, Ьи, ТЬ, Ра, и, активированный растительный уголь (углерод) или С прослоечный углерод (графит).

В другом предпочтительном варианте использования двигателя для получения атомов водорода через пиролиз испаренный катализатор выводится из резервуара 295 катализатора через проход 241 подачи катализатора в камеру 200 сосуда. Камера соответствует цилиндру двигателя. Это возникает в течение каждого цикла двигателя. Количество катализатора 250, использованного на цикл двигателя, может быть определено при помощи давления пара катализатора и газообразного объема смещения резервуара 295 катализатора. Давление пара катализатора может контролироваться путем контроля температуры резервуара 295 катализатора нагревателем 298 резервуара. Источник электронов, такой как реагент восстановления гидрино в контакте с гидринами, приводит к образованию ионов гидрино гидрида.

2.3. Реактор гидрида с газоразрядной ячейкой.

Реактор гидрида с газоразрядной ячейкой согласно настоящему изобретению показан на фиг. 5, а экспериментальный реактор гидрида с газоразрядной ячейкой - на фиг. 6. Конструкция и работа экспериментального реактора гидрида с газоразрядной ячейкой, показанного на фиг. 6, описаны ниже в разделе Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи массспектроскопии (образец разрядной ячейки).

Реактор гидрида с газоразрядной ячейкой по фиг. 5 включает газоразрядную ячейку 307, содержащую заполненный газом светящийся разрядный вакуумный сосуд 313 с изотопом водорода, имеющий камеру 300. Источник 322 водорода подает водород к камере 300 через управляющий клапан 325 по проходу 342 подачи водорода. Катализатор для получения гидринов, такой как соединения, описанные в предыдущих публикациях Милса (например, табл.4 заявки РСТ/И8 90/01998 и с. 25-46, 80-108 заявки РСТ/И8 94/02219), содержится в резервуаре 395 катализатора. Источник 330 напряжения и тока обеспечивает ток для прохождения между катодом 305 и анодом 320. Ток может быть реверсируемым.

В одном предпочтительном варианте реактора гидрида с газоразрядной ячейкой стенка сосуда 313 является проводящей и служит анодом. В другом предпочтительном варианте катод 305 является пустотелым, таким как полый катод из никеля, алюминия, меди или нержавеющей стали.

Катод 305 может быть покрыт катализатором для получения гидринов. Катализ для формирования гидринов возникает на поверхности катода. Для формирования атомов водорода при создании гидринов молекулярный водород диссоциируется на катоде. Для этого катод сформирован из материала диссоциации водорода. Альтернативно молекулярный водород диссоциируется разрядом.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения катализатор для получения гидринов представлен в газообразной форме. Например, разряд может быть использован для испарения катализатора при обеспечении газообразного катализатора. Альтернативно газообразный катализатор производится разрядным током. Например, газообразный катализатор может быть получен путем разряда в металле калия для формирования КЖ, металле рубидия для формирования КЬ⁺ или в металле титана для формирования Т1²⁺. Атомы газообразного водорода для реакции с газообразным катализатором обеспечиваются путем разряда газа молекулярного водорода, так что катализ возникает в газовой фазе.

Другой предпочтительный вариант реактора гидрида с газоразрядной ячейкой, где катализ возникает в газовой фазе, использует контролируемый газообразный катализатор. Атомы газообразного водорода для преобразования в гидрины получаются путем разряда газа молекулярного водорода. Газоразрядная ячейка 307 имеет проход 341 для подачи газообразного катализатора 350 от резервуара 395 катализатора к камере 300 реакции. Резервуар 395 катализатора нагревается нагревателем 392, имеющим источник 372 питания, для получения газообразного катализатора для камеры 300 реакции. Давление паров катализатора контролируется путем контроля температуры резервуара 395 катализатора, путем регулирования нагревателя 392 при помощи его источника 372 питания. Реактор далее содержит клапан 301 селективного выброса в атмосферу.

В другом предпочтительном варианте реактор гидрида с газоразрядной ячейкой, где катализ возникает в газовой фазе, использует контролируемый газообразный катализатор. Атомы газообразного водорода обеспечиваются разрядом газа молекулярного водорода. Химически стойкий (не реагирует или не деградирует при работе реактора) открытый контейнер, такой как вольфрамовая или керамическая лодочка, расположенный внутри газоразрядной ячейки, содержит катализатор. Катализатор в лодочке нагревается нагревателем лодочки с использованием средств соответствующего источника питания при получении газообразного катализатора для камеры реакции. Альтернативно светящаяся газоразрядная ячейка действует при повышенной температуре, так что катализатор в лодочке является возогнанным, выпаренным или испаренным в газовую фазу. Давление паров катализатора контролируется путем контроля температуры лодочки или разрядной ячейкой путем регулирования нагревателя его источником питания.

Газоразрядная ячейка может действовать при комнатной температуре путем непрерывной подачи катализатора. Альтернативно для предотвращения конденсации катализатора в ячейке температура поддерживается выше температуры источника катализатора, резервуара 395 катализатора или лодочки катализатора. Например, температура ячейки из сплава нержавеющей стали составляет 0-1200°С; температура молибденовой ячейки - 0-1800°С; температура вольфрамовой ячейки - 0-3000°С и температура стеклянной, кварцевой или керамической ячейки 0-1800°С. Напряжение разряда может быть в диапазоне от 1 мкА до 1А, предпочтительно около 1 мА.

Устройство газоразрядной ячейки содержит источник электронов в контакте с гидринами для получения ионов гидрино гидрида. Гидрины восстанавливаются до ионов гидрино гидрида при контакте с катодом 305, с плазменными электронами разряда или с сосудом 313. Также гидрины могут быть восстановлены путем контакта с любыми компонентами реактора, такими как анод 320, катализатор 350, нагреватель 392, резервуар 395 катализатора, клапан 301 селективного выброса в атмосферу, управляющий клапан 325, источник 322 водорода, проход 342 подачи водорода или проход 341 подачи катализатора. Согласно еще одной вариации гидрины восстанавливаются при помощи восстановителя 360, постороннего к работе ячейки (например, потребительский восстановитель, добавленный к ячейке от внешнего источника).

Соединения, содержащие анион гидрино гидрида и катион, могут быть образованы в газоразрядной ячейке. Катион, который формиру ет соединение гидрино гидрида, может содержать подкисленную разновидность материала катода или анода, катион добавленного восстановителя или катион, присутствующий в ячейке (такой как катион катализатора).

В одном предпочтительном варианте устройства газоразрядной ячейки в газоразрядной ячейке 307 приготавливается гидрино гидрид калия или рубидия. Резервуар 395 катализатора содержит катализатор ΚΙ или КЫ. Давление паров катализатора в газоразрядной ячейке контролируется нагревателем 392. Резервуар 395 катализатора нагревается нагревателем 392 для поддержания давления паров катализатора вблизи катода 305 предпочтительно в диапазоне от 10 ммм рт. ст. до 100 мм рт. ст., более предпочтительно около 200 ммм рт. ст. В другом предпочтительном варианте катод 305 и анод 320 газоразрядной ячейки 307 покрыты катализатором ΚΙ или КЫ. Катализатор выпаривается при работе ячейки. Подача водорода от источника 322 регулируется управляющим средством 325 для подачи водорода и поддержания давления водорода в диапазоне от 10 ммм рт. ст. до 100 мм рт.ст.

В одном предпочтительном варианте устройства реактора гидрида с газоразрядной ячейкой катализ возникает в газоразрядной ячейке водорода при использовании катализатора с чистой энтальпией около 27,2 эВ. Катализатор (например, ионы калия) испаряется разрядом. Разряд также производит атомы водорода реагирующего вещества. Катализ с использованием ионов калия приводит к испусканию фотонов крайнего ультрафиолета. Помимо перехода

Н н [а„/2] + 912 А реакция диспропорционирования, описанная в разделе диспропорционирования энергетических состояний заявки РСТ/ϋδ 96/07949, вызывает дополнительное испускание в крайнем ультрафиолете при 912 и 304 А. Фотоны крайнего ультрафиолета ионизируют водород, приводя к испусканию нормального спектра водорода, который включает видимый свет. Таким образом, испускание в крайнем ультрафиолете от катализатора наблюдается косвенно, как показано преобразованием крайнего ультрафиолета в видимый свет. В то же время гидрины реагируют с электронами для образования ионов гидрино гидрида, имеющих поглощение континуума и линии испускания, приведенные в табл.1 выше. Эти линии наблюдаются эмиссионной спектроскопией, которая идентифицирует катализ и соединения водорода с увеличенной энергией связи.

2.4. Реактор гидрида с ячейкой с плазменной горелкой.

Реактор гидрида с ячейкой с плазменной горелкой согласно настоящему изобретению показан на фиг. 7. Плазменная горелка 702 обеспечивает плазму 704 изотопа водорода, заключенную в коллекторе 706. К горелке 702 поступают водород от подачи 738 водорода и плазменный газ от подачи 712 плазменного газа совместно с катализатором 714 для формирования гидринов. Плазма может содержать, например, аргон. Катализатор может содержать любое соединение, описанное в предыдущих публикациях Милса (например, табл.4 заявки РСТ/ϋδ 90/01998 и с.25-46, 80-108 заявки РСТ/ϋδ 94/02219). Катализатор содержится в резервуаре 716 катализатора.

Резервуар снабжён механической мешалкой, такой как магнитный перемешивающий стержень 718, приводимый в действие двигателем 720. Катализатор поступает к плазменной горелке 702 через проход 728.

Водород поступает к горелке 702 с помощью прохода 726 водорода. Альтернативно как водород, так и катализатор могут поступать через проход 728. Плазменный газ поступает к горелке при помощи прохода 726. Альтернативно как плазменный газ, так и катализатор могут поступать через проход 728.

Водород проходит от подачи 738 водорода к резервуару 716 катализатора через проход 742. Расход водорода контролируется контроллером 744 расхода и клапаном 746. Плазменный газ поступает от подачи 712 плазменного газа через проход 732. Расход плазменного газа контролируется контроллером 734 и клапаном 736. Смесь плазменного газа и водорода поступает к горелке через проход 726 и к резервуару 716 катализатора через проход 725. Смесь контролируется смесителем водород-плазменный газ и регулятором 721 расхода смеси. Смесь водорода и плазменного газа служит как несущий газ для частиц катализатора, которые диспергированы в газовом потоке как малые частицы путем механического перемешивания. Аэрозольный катализатор и водородный газ смеси протекают в плазменную горелку 702 и становятся атомами газообразного водорода и ионами выпаренного катализатора (такими как ионы К⁴ из ΚΙ) в плазме 704. Плазма питается микроволновым генератором 724, где микроволновое излучение настраивается полостью 722. Катализ возникает в газовой фазе.

Количество газообразного катализатора в плазменной горелке контролируется путем контроля скорости, с которой катализатор приходит в аэрозольное состояние при помощи механической мешалки. Количество газообразного катализатора также контролируется путем контроля интенсивности потока несущего газа, где несущий газ включает смесь водорода и плазменного газа (например, водород и аргон). Количество атомов газообразного водорода к плазменной горелке контролируется путем контроля интенсивности потока водорода и отношения водорода к плазменному газу в смеси. Интенсивность потока водорода и интенсивность потока плазменного газа к смесителю и регулятору 721 расхода смеси контролируются контроллерами 734 и 744 интенсивности потока и клапанами 736 и 746. Регулятор 721 смесителя контролирует смесь водород-плазма для горелки и резервуара катализатора. Скорость катализа также контролируется путем контроля температуры плазмы микроволновым генератором 724.

Атомы гидрино и ионы гидрино гидрида производятся в плазме 704. Соединения гидрино гидрида криогенно накачаны в коллектор 706 или они поступают в ловушку 708 соединения гидрино гидрида через проход 748. Ловушка 708 связана с вакуум-насосом 710 через вакуумную линию 750 и клапан 752. Поток к ловушке 708 действует при градиенте давления, контролируемом вакуум-насосом 710, вакуумной линией 750 и вакуумным клапаном 752.

В другом предпочтительном варианте реактора гидрида с ячейкой с плазменной горелкой, показанном на фиг. 8, по меньшей мере, одна плазменная горелка 802 или коллектор 806 имеет проход 856 для подачи газообразного катализатора от резервуара 858 катализатора к плазме 804. Катализатор в резервуаре 858 нагревается нагревателем 866, имеющим источник 868 питания, для обеспечения газообразного катализатора к плазме 804. Давление паров катализатора контролируется путем контроля температуры резервуара 858 катализатора при регулировании нагревателя 866 его источником 868 питания. Оставшиеся элементы по фиг. 8 имеют ту же структуру и функцию, что и соответствующие элементы по фиг. 7. Другими словами, элемент 812 фиг. 8 является подачей плазменного газа, соответствующей подачи 712 плазменного газа фиг. 7, элемент 838 фиг. 8 является подачей водорода, соответствующей подачи 738 водорода фиг. 7, и так далее.

В другом предпочтительном варианте реактора гидрида с ячейкой с плазменной горелкой химически стойкий открытый контейнер, такой как керамическая лодочка, расположенная внутри коллектора, содержит катализатор. Коллектор плазменной горелки образует ячейку, которая действует при повышенной температуре, так что катализатор в лодочке сублимируется, выпаривается или испаряется в газовую фазу.

Альтернативно катализатор в лодочке нагревается нагревателем, имеющим источник питания, для обеспечения газообразного катализатора к плазме. Давление паров катализатора контролируется путем контроля температуры ячейки нагревателем ячейки или путем контроля температуры лодочки при регулировании нагревателя лодочки соответствующим источником питания.

Температура плазмы в реакторе гидрида с ячейкой с плазменной горелкой преимущественно поддерживается в диапазоне 500030000°С. Ячейка может работать при комнатной температуре путем непрерывной подачи катализатора. Альтернативно для предотвращения конденсации катализатора в ячейке температура ячейки поддерживается выше температуры источника катализатора, резервуара 758 катализатора или лодочки катализатора. Рабочая температура зависит, в частности, от природы материала ячейки. Температура для ячейки из сплава нержавеющей стали составляет предпочтительно 0-1200°С. Температура для молибденовой ячейки составляет предпочтительно 0-1800°С. Температура для вольфрамовой ячейки составляет предпочтительно 0-3000°С. Температура для стеклянной, кварцевой или керамической ячейки составляет предпочтительно 0-1800°С. Там, где коллектор 706 открыт к атмосфере, давление в ячейке является атмосферным.

Типовым плазменным газом для реактора гидрида с плазменной горелкой является аргон. Типовые интенсивности потока аэрозоля составляют 0,8 стандартных литров в минуту (л/мин) водорода и 0,15 л/мин аргона. Типовая интенсивность потока плазмы аргона составляет 5 л/мин. Типовая прямая входная мощность 1000 Вт, а типовая отраженная мощность - 10-20 Вт.

В других предпочтительных вариантах реактора гидрида с плазменной горелкой механическая мешалка катализатора (магнитный перемешивающий стержень 718 и двигатель 720) заменена аспиратором, форсункой или распылителем для формирования аэрозоли катализатора 714, растворенной или взвешенной в жидкой среде, такой как вода. Среда содержится в резервуаре 716 катализатора. Или аспиратор, форсунка или распылитель инжектируют катализатор непосредственно в плазму 704. Распыленный катализатор переносится в плазму 704 несущим газом, таким как водород.

Реактор гидрида с плазменной горелкой далее содержит источник электронов в контакте с гидринами для получения ионов гидрино гидрида. В ячейке с плазменной горелкой гидрины восстанавливаются до ионов гидрино гидрида путем контактирования 1) с коллектором 706, 2) с электронами плазмы или 3) с любой из компонент реактора, такой как плазменная горелка 702, проход 756 подачи катализатора или резервуар 758 катализатора, или 4) с восстановителем, посторонним к работе ячейки (например, потребительский восстановитель, добавляемый к ячейке от внешнего источника).

Соединения, содержащие анион гидрино гидрида и катион, могут быть сформированы в газовой ячейке. Катион, который образует соединение гидрино гидрида, может содержать катион подкисленной разновидности материала горелки или коллектора, катион добавленного восстановителя или катион, присутствующий в плазме (такой как катион катализатора).

3. Очистка соединений водорода с увеличенной энергией связи

Соединения водорода с увеличенной энергией связи, образованные в реакторе гидрида, могут быть изолированы и очищены от катализатора, остающегося в реакторе, следующей операцией. В случае реакторов гидрида с электролитической ячейкой, газовой ячейкой, газоразрядной ячейкой и ячейкой с плазменной горелкой соединения водорода с увеличенной энергией связи получаются путем физического сбора, осаждения и перекристаллизации или центрифугирования. Соединения водорода с увеличенной энергией связи могут быть далее очищены способами, описываемыми ниже.

Способ изолирования и очистки соединений водорода с увеличенной энергией связи описывается следующим образом. В случае реактора гидрида с электролитической ячейкой вода удаляется из электролита путем выпаривания для получения твердой смеси. Катализатор, содержащий соединение водорода с увеличенной энергией связи, взвешен в подходящем растворителе, таком как вода, который предпочтительно растворяет катализатор, но не соединение водорода с увеличенной энергией связи. Растворитель фильтруется и собираются нерастворимые кристаллы соединения водорода с увеличенной энергией связи.

Согласно альтернативному способу изолирования и очистки соединений водорода с увеличенной энергией связи остающийся катализатор растворяется и соединения водорода с увеличенной энергией связи взвешены в подходящем растворителе, который предпочтительно растворяет катализатор, но не соединения водорода с увеличенной энергией связи. Затем кристаллам соединения водорода с увеличенной энергией связи позволяют расти на поверхностях ячейки. Далее растворитель застывает и собираются кристаллы соединения водорода с увеличенной энергией связи.

Соединения водорода с увеличенной энергией связи могут быть также очищены от катализатора, например, такого как катализатор соли калия, путем процесса, который использует обмены различных катионов катализатора или соединения водорода с увеличенной энергией связи или обмены анионов катализатора. Обмены изменяют различия в растворимости соединений водорода с увеличенной энергией связи относительно катализатора и других ионов. Альтернативно соединения водорода с увеличенной энергией связи могут осаждаться и перекристаллизовываться с использованием различной растворимости в растворителях, таких как органические растворители и смеси органические растворители/водные растворы. Еще одним способом изолирования и очистки соединений водорода с увеличенной энергией связи от катализатора является использование тонкослойной, газовой или жидкостной хроматографии, такой как жидкостная хроматография высокого давления (НРЬС).

Соединения водорода с увеличенной энергией связи могут также очищаться путем дис тилляции, сублимирования или криогенной накачки при пониженном давлении, таком как от 10 мкмм рт. ст. до 1 мм рт. ст. Смесь соединений помещается в нагретый сосуд, имеющий вакуум и снабженный криогенной ловушкой. Криогенная ловушка может содержать холодный палец или секцию сосуда, имеющую температурный градиент. Смесь нагревается. В зависимости от относительной летучести компонентов смеси соединения водорода с увеличенной энергией связи собираются как сублимат или осадок. Если соединения водорода с увеличенной энергией связи более летучи, чем другие компоненты смеси, они собираются в криогенной ловушке. Если соединения водорода с увеличенной энергией связи менее летучи, другие компоненты смеси собираются в криогенной ловушке, а соединения водорода с увеличенной энергией связи собираются как осадок.

Один такой способ очистки соединений водорода с увеличенной энергией связи от катализатора, такого как соль калия, включает дистилляцию или сублимирование. Катализатор, такой как соль калия, дистиллируется или сублимируется и остаются кристаллы соединения водорода с увеличенной энергией связи. Соответственно продукт реактора гидрида растворяется в растворителе, таком как вода, и раствор фильтруется для удаления частиц и/или примесей. Анион катализатора затем обменивается для увеличения разности в точках кипения соединений водорода с увеличенной энергией связи в зависимости от катализатора. Например, соль азотной кислоты может быть обменена на карбонат или иодид для уменьшения точки кипения катализатора. В случае аниона катализатора карбоната соль азотной кислоты может заменять карбонат с дополнением азотной кислоты. В случае аниона катализатора иодида соль азотной кислоты может заменять иодид с окислением иодида до иода с Н₂О₂ и азотной кислотой для получения соли азотной кислоты. Нитрит заменяет ион иодида с дополнением только азотной кислоты. На последнем этапе способа преобразованная соль катализатора сублимируется и собираются оставшиеся кристаллы соединения водорода с увеличенной энергией связи.

Другой предпочтительный вариант способа очистки соединения водорода с увеличенной энергией связи от катализатора, такого как соль калия, включает дистилляцию, сублимирование или криогенную накачку, где соединения водорода с увеличенной энергией связи имеют более высокое давление пара, чем катализатор. Кристаллы соединения водорода с увеличенной энергией связи являются дистиллятом или сублиматом, который собран. Разделение возрастает путем обмена аниона катализатора для увеличения его точки кипения.

В другом предпочтительном варианте способа изолирования соединения водорода с уве личенной энергией связи замещение аниона катализатора выполняется таким образом, что полученное соединение имеет низкую точку плавления. Смесь, содержащая соединения водорода с увеличенной энергией связи, расплавляется. Соединения водорода с увеличенной энергией связи нерастворимы в расплаве и, таким образом, осаждаются из последнего. Плавление производится в вакууме, так что продукт катализатора с обменным анионом, такой как нитрат калия, частично сублимируется. Смесь, содержащая осадок соединения водорода с увеличенной энергией связи, растворяется в минимальном объеме подходящего растворителя, такого как вода, который предпочтительно растворяет катализатор, но не кристаллы соединения водорода с увеличенной энергией связи. Или соединения водорода с увеличенной энергией связи осаждаются из растворенной смеси. Затем смесь фильтруется для получения кристаллов соединения водорода с увеличенной энергией связи.

Один подход к очистке соединений водорода с увеличенной энергией связи включает осаждение и перекристаллизацию. В одном таком способе соединения водорода с увеличенной энергией связи перекристаллизуются из раствора иодида, содержащего соединения водорода с увеличенной энергией связи и один или более иодид калия, лития или соды, который не будет осаждаться до тех пор, пока концентрация не будет превышать примерно 10 М. Таким образом, соединения водорода с увеличенной энергией связи могут предпочтительно осаждаться. В случае раствора карбоната иодид может быть сформирован путем нейтрализации с иодистоводородной кислотой (Ш).

Согласно одному такому предпочтительному варианту очистки соединений водорода с увеличенной энергией связи от катализатора иодида калия катализатор ΚΙ промывается из реактора гидрида с газовой ячейкой, газоразрядной ячейкой или плазменной горелкой и фильтруется. Затем концентрация фильтрата регулируется приблизительно до 5М путем добавления воды или путем концентрации через выпаривание. Формируются кристаллы соединения водорода с увеличенной энергией связи. Затем осаждение фильтруется. В одном предпочтительном варианте соединения водорода с увеличенной энергией связи осаждаются из кислотного раствора (например, рН от 6 до 1) путем добавления кислоты, такой как азотная кислота, соляная кислота, иодистоводородная кислота или серная кислота.

В альтернативном способе очистки соединения водорода с увеличенной энергией связи осаждаются из водной смеси путем добавления осаждающего аниона, катиона или соединения. Например, соединение растворимого сульфата, фосфата или нитрата добавляется для обеспечения предпочтительного осаждения соединений водорода с увеличенной энергией связи. Соеди нения водорода с увеличенной энергией связи изолируются от электролита электролитической ячейки К₂СО₃ следующими этапами. Электролит К2СО3 из электролитической ячейки делается приблизительно 1М в катионе, который осаждает ион гидрино гидрида или соединения водорода с увеличенной энергией связи, такие как катион, обеспеченный ЫИО₃, ΝηΝΘ₃ или Мд(ИО₃)₂. Дополнительно или альтернативно электролит может быть подкислен кислотой, такой как НЫО₃. Раствор концентрируется до формирования осадка. Раствор фильтруется для получения кристаллов. Альтернативно раствор может выпариваться на кристаллизационной чашке, так что соединения водорода с увеличенной энергией связи кристаллизуются отдельно от других соединений. В этом случае кристаллы разделены физически.

Разновидность водорода с увеличенной энергией связи может быть связана с катионом, имеющим непарные электроны, таким как переходный или редкоземельный катион, для образования парамагнитного или ферромагнитного соединения. В одном предпочтительном варианте разделения соединения водорода с увеличенной энергией связи отделены от примесей путем магнитной сепарации в кристаллической форме при просеивании смеси над магнитом (например, электромагнитом). Соединения водорода с увеличенной энергией связи прилипают к магниту. Затем кристаллы удаляются механически или путем промывки. В последнем случае промывочная жидкость удаляется путем выпаривания. В случае электромагнитного разделения электромагнит отключается и собираются кристаллы соединения водорода с увеличенной энергией связи.

В альтернативном предпочтительном варианте разделения соединения водорода с увеличенной энергией связи отделяются от примесей путем электростатической сепарации в кристаллической форме при просеивании смеси над заряженным коллектором (например, пластиной конденсатора). Соединения водорода с увеличенной энергией связи прилипают к коллектору. Затем кристаллы удаляются механически или путем промывки. В последнем случае промывочная жидкость удаляется путем выпаривания. В случае электростатической сепарации заряженный коллектор отключается и собираются кристаллы соединения водорода с увеличенной энергией связи.

Соединения водорода с увеличенной энергией связи в основном чистые, когда они изолированы и очищены приведенными здесь типовыми способами. То есть изолированный материал содержит более 50 атомных процентов упомянутого соединения.

Катион изолированного иона гидрино гидрида может быть замещен другим желательным катионом (например, К⁴ замещен на Ь1⁺) при помощи реакции с нагреванием и концентраци ей раствора, содержащего желательный катион, либо посредством хроматографии ионного обмена.

Способы очистки для удаления катионов и анионов при получении требуемых соединений водорода с увеличенной энергией связи включают способы, приведенные Байларом [Общая неорганическая химия, Εάίίοπαΐ Воагб ЕС. Ва11аг, Η. 1. Ете1еик, В. Ыуйо1т, Α. Б. Тго1танΌίοΕβηκοη, Регдатоп Ргекк], включая с. 528-529, которые используются здесь в качестве ссылки.

4. Способ разделения изотопов

Избирательность атомов гидрино и ионов гидрида для образования связей со специфическими изотопами на основе разницы в энергии связи обеспечивает возможность очистки желательных изотопов элементов. Термин изотопа, как он используется здесь, относится к любому изотопу, приведенному в СВС, которая здесь используется в качестве ссылки [В.С. АеакЕ редактор, СВС Справочник по химии и физике, 58-е издание, СВС Ргекк, (1977), с. В-270-В-354]. Дифференциальная энергия связи может возникать из разности в ядерных моментах изотопов и при достаточной разности они могут быть разделены.

Способ разделения изотопов элемента включает: 1) реагирование разновидности водорода с увеличенной энергией связи с элементарной изотопной смесью, содержащей молярное превышение желательного изотопа по отношению к разновидности водорода с увеличенной энергией связи для формирования соединения, обогащенного желательным изотопом и содержащего, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи, и 2) очистку упомянутого соединения, обогащенного желательным изотопом. Способ разделения изотопов, представленных в более чем одном соединении, включает: 1) реагирование разновидности водорода с увеличенной энергией связи с соединениями, содержащими изотопную смесь с молярным превышением желательного изотопа по отношению к разновидности водорода с увеличенной энергией связи для формирования соединения, обогащенного желательным изотопом и содержащего, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи, и 2) очистку упомянутого соединения, обогащенного желательным изотопом. Источники реагирующего вещества разновидности водорода с увеличенной энергией связи включают реакторы гидрино гидрида с электролитической ячейкой, газовой ячейкой, газоразрядной ячейкой и ячейкой с плазменной горелкой согласно настоящему изобретению и соединения водорода с увеличенной энергией связи. Разновидностью водорода с увеличенной энергией связи может быть ион гидрида с увеличенной энергией связи. Соединение, содержащее, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи и тре буемый изотопно обогащенный элемент, очищается приведенными здесь способами с целью очистки соединений, содержащих разновидность водорода с увеличенной энергией связи. Очищенное соединение может далее реагировать для формирования различного изотопнообогащенного соединения или элемента путем реакции разложения, такой как реакция плазменного разряда или плазменной горелки либо реакция замещения разновидности водорода с увеличенной энергией связи. Этапы реакции и очистки, такие как они используются специалистами в данной области техники, могут быть повторены столько раз, сколько необходимо для достижения желательной чистоты требуемого изотопно обогащенного элемента или соединения.

Например, газовая ячейка гидрино гидрида работает с катализатором ΚΙ. Образуются формы ^З9КНп соединения водорода с увеличенной энергией связи при отсутствии ⁴¹КНп (η-целое). Смесь катализатора и ^З9КН_п может быть растворена в воде и ³⁹ΚΗη может осаждаться для получения соединения, которое изотопно обогащено по ³⁹К.

Другой способ разделения изотопов элемента включает:

1) реагирование разновидности водорода с увеличенной энергией связи с элементарной изотопной смесью, содержащей молярное превышение нежелательного изотопа (изотопов) по отношению к разновидности водорода с увеличенной энергией связи для образования соединения (соединений), обогащенного нежелательным изотопом (изотопами) и содержащих, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи, и 2) удаление упомянутого соединения (соединений), обогащенного нежелательным изотопом (изотопами). Другой способ разделения изотопов элемента, присутствующего в более чем одном соединении, включает: 1) реагирование разновидности водорода с увеличенной энергией связи с соединениями, содержащими изотопную смесь, имеющую молярное превышение нежелательного изотопа (изотопов) по отношению к разновидности водорода с увеличенной энергией связи для образования соединения (соединений), обогащенного нежелательным изотопом (изотопами) и содержащего, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи, и 2) удаление упомянутого соединения (соединений), обогащенного нежелательным изотопом (изотопами). Источники реагирующего вещества разновидности водорода с увеличенной энергией связи включают реакторы гидрино гидрида с электролитической ячейкой, газовой ячейкой, газоразрядной ячейкой и ячейкой с плазменной горелкой согласно изобретению и соединения водорода с увеличенной энергией связи. Разновидностью водорода с увеличенной энергией связи может быть ион гидрида с увеличенной энергией связи. Соединение (соединения), изотопно-обогащенное нежелательным изотопом (изотопами) и содержащее, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи, удаляется из смеси реакции приведенными здесь способами очистки соединений, содержащих разновидность водорода с увеличенной энергией связи. Альтернативно соединение, изотопно обогащенное желательным изотопом и не содержащее, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи, очищается от смеси продукта реакции. Очищенное соединение, изотопно-обогащенное желательным изотопом, может далее реагировать для формирования различного изотопно-обогащенного соединения или элемента при помощи реакции разложения или замещения. Этапы реакции и очистки, такие как используемые специалистами в данной области техники, повторяются столько раз, сколько необходимо для достижения требуемой чистоты желательного изотопнообогащенного элемента или соединения.

Например, газовая ячейка гидрино гидрида действует с катализатором ΚΙ. Образуются формы соединения ³⁹КНп водорода с увеличенной энергией связи при отсутствии ⁴¹КНп (пцелое). Смесь катализатора и ³⁹КНп может растворяться в воде и ³⁹КНп может осаждаться для получения соединения в растворе, которое изотопно обогащено ⁴¹К.

Дифференциальная энергия связи может возникать из разницы в ядерных моментах изотопов и при достаточной разнице они могут быть разделены. Этот механизм может быть усовершенствован при более низких температурах. Таким образом, разделение может быть улучшено путем образования соединений с увеличенной энергией связи и выполнения разделения при пониженной температуре.

5. Идентификация соединений водорода с увеличенной энергией связи

Соединения водорода с увеличенной энергией связи могут быть идентифицированы различными способами, такими как 1) элементарный анализ, 2) растворимость, 3) реакционная способность, 4) точка плавления, 5) точка кипения, 6) давление пара как функция температуры, 7) коэффициент преломления, 8) рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (ΧΡ8), 9) газовая хроматография, 10) рентгеновская дифракция (ΧΒΌ), 11) калориметрия, 12) инфракрасная спектроскопия (ΙΒ), 13) рамановская спектроскопия, 14) мёссбауровская спектроскопия, 15) спектроскопия крайнего ультрафиолетового (ЕИУ) испускания и поглощения, 16) спектроскопия ультрафиолетового (ИУ) испускания и поглощения, 17) спектроскопия видимого испускания и поглощения, 18) спектроскопия ядерного магнитного резонанса, 19) массспектроскопия газовой фазы нагретого образца (спектроскопия квадруполей твердого пробника и масс-спектроскопия магнитного сектора), 20) масс-спектроскопия по временам пролета вторичных ионов (ΤΟΕ8ΙΜ8), 21) массспектроскопия по временам пролета при электрораспылении-ионизации (Е81ТОЕМ8), 22) термогравиметрический анализ (ТСА), 23) дифференциальный термический анализ (ЭТА) и 24) дифференциальная сканирующая калориметрия (Э8С).

ΧΡ8 идентифицирует каждую разновидность водорода с увеличенной энергией связи в соединении при помощи его характеристической энергии связи. Масс-слектроскопия высокого разрешения, такая как ΤΟΕ8ΙΜ8 и Е81ТОЕМ8, обеспечивает абсолютную идентификацию соединения водорода с увеличенной энергией связи на основе его массы с высоким разрешением. Форма ΧΒΌ каждого соединения гидрино гидрида уникальна и обеспечивает его абсолютную идентификацию. Спектроскопия ультрафиолетовой (ИУ) и видимой эмиссии возбужденных соединений водорода с увеличенной энергией связи однозначно идентифицирует их в присутствии характеристических линий континуума иона гидрино гидрида и/или характеристических линий эмиссии разновидности водорода с увеличенной энергией связи каждого соединения. Спектроскопическая идентификация соединений водорода с увеличенной энергией связи получена путем выполнения спектроскопии эмиссии в крайнем ультрафиолете (ЕИУ) и ультрафиолете (ИУ) и массспектроскопии летучих очищенных кристаллов. Возбужденная эмиссия соединений водорода с увеличенной энергией связи наблюдается, когда источником возбуждения является плазменный разряд, и масс-спектр регистрируется массспектрометром в реальном масштабе времени для идентификации летучих соединений. На своем месте способ спектроскопической идентификации катализа водорода для образования гидринов и для идентификации ионов гидрино гидрида и соединений водорода с увеличенной энергией связи представляет ЕИУ и ИУ спектроскопию в реальном масштабе времени и масс-спектроскопию реактора гидрино гидрида согласно изобретению. Регистрируются спектр эмиссии катализа водорода и эмиссии, обусловленной образованием и возбуждением соединений гидрино гидрида.

Соединения водорода с увеличенной энергией связи идентифицируются рассмотренными способами, как это приведено в разделе Экспериментальные результаты.

6. Дигидрино

Теоретическое введение для дигидрино приведено в публикации '96 МШк СИТ. Два атома гидрино Н[а_н/р] могут реагировать для формирования двухатомной молекулы, рассматриваемой как дигидрино Н₂* |2с'^=Л/2а,,/р|. 2Н[а„/р]-> Н/[2с'=э/2а„/р] (23) где р - целое. Дигидрино содержит молекулу водорода, имеющую общую энергию Е_т{Н₂*[2с'=У2ао/р]},

Е,(Н/ [2с'-1/2а„/р] )=-13, « ЭВ[ (2ρΆ-ρ^?ν2+ρ^;τ/2/2) 1η²ρ^±1-ρ^;'/2·) ¥2-1 (24) где 2с'- междуядерное расстояние и а_о-радиус Бора. Таким образом, относительные между ядерные расстояния (размеры) дигидринов являются дробными. Без учета коррекции из-за вибрации нулевого порядка энергия диссоциации связи, Е|)[Н₂*|2с' =Т2а,/р|;. дается разностью между энергией двух атомов гидрино, каждая из которых определяется отрицательной частью уравнения (1), и общей энергией молекулы дигидрино, даваемой уравнением (24). (Энергия диссоциации связи определяется как энергия, требуемая для разрыва связи).

Е_т{Н₂‘(2с'=2а_о/р]’) = 13,6 эВ (-4р²1пЗ+р² +2р²1пЗ) (26)

Первая энергия связи, ΒΕι, молекулярного иона дигидрино с учетом вибрации нулевого порядка составляет около

ΒΕι=16,4/(1/р)² эВ, (27) где р - целое, большее 1, предпочтительно от 2 до 200. Без учета коррекции из-за вибрации нулевого порядка энергия диссоциации связи, Ε^{Н₂*[2с-2а_о/ρ]⁺}, представляет разность между отрицательной частью энергии связи соответствующего атома гидрино, даваемой уравнением (1), и Е_т{Н₂*[2с'=2ао/р]⁺}, даваемой уравнением (26).

Ео(Н₂‘ [2с'-2а„/рГ)=Е(Н[а_и/р] (-Винг· [2с'=2а_о/рГ) .(28)

Первая энергия связи, ΒΕ1, молекулы дигидрино

Н₂* [2с'-<2а_о/р] -> Н₂* [2с'=2а_о/р] ⁺ + е‘(29) дается уравнением (26) минус уравнение (24)

ВЕ^ЕДН/Ггс’-га^/рП-ЕЛНг· [2с'=1/2а_о/р] } .(30)

Вторая энергия связи, ВЕ2, дается отрицательной частью уравнения (26). Первая энергия связи, ΒΕ₁, молекулы дигидрино с рассмотрением вибрации нулевого порядка составляет около ΒΕι=15,5/(1/р)² эВ, (31) где р - целое, большее 1, предпочтительно от 2 до 200. Дигидрино и ион дигидрино далее описаны в публикациях '96 Μί11§ СОТ, РСТ/υδ 96/07949 и РСТ/υδ 94/02219.

Молекула дигидрино реагирует с молекулярным ионом дигидрино для образования атома дигидрино Н(1 /р) и молекулярного иона Н₃ ⁺(1/р) с увеличенной энергией связи, содержащего три протона (три ядра с атомным номером один) и два электрона, где р соответствует этому значению гидрино, молекулы дигидрино и молекулярного иона дигидрино. Молекулярный ион Н₃ ⁺(1/р) ниже рассматривается как молекулярный ион тригидрино. Реакция представляет

Н₂* [2с'=>/2а_о/р[+Н₂‘[2с'=2а₀/р]' -> Н,' (1/р) -> Н₃* (1/р)+Н(1/р) (321 Н₄ ⁺(1/р) служит как обозначение присутствия молекул дигидрино и молекулярных ионов, таких как эти молекулы дигидрино и молеку лярные ионы, сформированные путем дробления соединений водорода с увеличенной энергией связи в масс-спектрометре, как демонстрируется ниже в разделе Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи массспектроскопии и в разделе Идентификация молекулы дигидрино при помощи массспектроскопии.

Молекула дигидрино Н₂* |2с'=¥2а,,/р| также реагирует с протоном для образования молекулярного иона тригидрино Н₃ ⁺(1/р). Реакция представляет

Н_г‘[2с'=/2а„/р]+Н’ -» Н₃'(1/р). (33)

Энергия связи, ΒΕ, молекулярного иона тригидрино составляет около

ВЕ =22,6/(1/р)² эВ, (34) где р-целое, большее 1, предпочтительно от 2 до 200.

Способ подготовки газа дигидрино из иона гидрино гидрида включает реагирование иона гидрино гидрида, содержащего соединение, с источником протонов. Протонами могут быть, например, протоны кислоты, протоны плазмы газоразрядной ячейки или протоны металлического гидрида. Реакция иона гидрино гидрида Н^-(1 /р) с протоном представляет

Н(1/р)+Н* —> Н₂* [2с' =7~а₍₁/р] + энергия. (35)

Один путь генерации газа дигидрино из соединения гидрино гидрида осуществляется посредством разложения соединения. Например, гидрино гидрид калия нагревается до тех пор, пока не формируются металл калия и газ дигидрино. Пример реакции термического разложения соединения гидрино гидрида ΜΉ^-(1/ρ) представляет 2М*Н(1/р) & > Н₂*[2с = з/2а_о/р] + энергия + 2М, (36) где М' - катион.

Гидрино может реагировать с протоном для образования иона дигидрино, который затем реагирует с электроном для образования молекулы дигидрино.

Н[а„/р]+Н'~> Н₂‘[2с'=2а,./р]' + е’ -> Н/ [2с' =<2а.,/р] . (37)

Энергия реакции атома гидрино с протоном дается отрицательным значением энергии связи иона дигидрино (уравнение (28)). Энергия, даваемая восстановлением иона дигидрино электроном, представляет отрицательную величину первой энергии связи (уравнение (30)). Эти реакции выделяют ультрафиолетовое излучение. υν спектроскопия является средством контроля выделенного излучения.

Реакция подготовки газа дигидрино дается уравнением (37). Источники протонов реагирующего вещества содержат, например, металлический гидрид (например, переходный металл, такой как гидрид никеля) и газоразрядную ячейку. В случае источника протона в виде металлического гидрида атомы гидрино образуются в электролитической ячейке, содержащей электролит катализатора и металлический катод, который формирует гидрид. Проникание атомов гидрино через металлический гидрид, содержащий протоны, приводит к синтезу дигидринов согласно уравнению (37). Полученный газ гидрино может быть собран от внутренней части откачанного полого катода, который уплотнен на одном конце. Дигидрины, произведенные согласно уравнению (37), диффундируют в полость катода и собираются. Гидрины также диффундируют через катод и реагируют с протонами гидрида катода.

В случае источника протонов с газоразрядной ячейкой гидрины формируются в водородной газоразрядной ячейке, где катализатор присутствует в паровой фазе. Ионизация атомов водорода газоразрядной ячейкой обеспечивает протоны для реагирования с гидринами в газовой фазе при образовании молекул дигидрино согласно уравнению (37). Газ дигидрино может быть очищен путем газовой хроматографии или путем сгорания нормального водорода с рекомбинатором, таким как рекомбинатор СиО.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения дигидрино приготавливаются из соединений водорода с увеличенной энергией связи путем термического разложения соединения для освобождения газа дигидрино. Дигидрино может быть также приготовлен из соединений водорода с увеличенной энергией связи путем химического разложения соединения. Например, соединение химически разлагается путем реакции с катионом, таким как Ь1⁺, с №Н₆ для выделения в свободном состоянии газа дигидрино согласно следующим способам: 1) осуществляют цикл работы электролитической ячейки 0,57М К₂СО₃ с никелевыми электродами в течение увеличенного периода времени, такого как один год; 2) делают электролит около 1М в ΕίΝ0₃ и подкисляют его с НЫО₃; 3) выпаривают раствор для просушки; 4) нагревают полученную твердую смесь до ее плавления; 5) продолжают подавать тепло до тех пор, пока расплав не станет черным от разложения соединений водорода с увеличенной энергией связи, таких как №Н₆ в N10, газа дигидрино и гидрино гидрида лития; 6) собирают газ дигидрино и 7) идентифицируют дигидрино такими способами, как газовая хроматография, ХР8 в газовой фазе или рамановская спектроскопия.

6.1. Идентификация газа дигидрино

Газ дигидрино идентифицируется как более высокая ионизирующая масса в массспектрометре. Дигидрино также идентифицируется при помощи масс-спектроскопии по присутствию пиков т/е=4 и т/е=2, которые разделяются при низком давлении. Пики газа дигидрино возникают при временах удерживания, отличных от нормального водорода, в процессе газовой хроматографии при криогенных температурах, после прохождения через 100% Н2/О2 рекомбинатор (например, рекомбинатор СиО). В случае Н₂*|20-^23,,/21 газ дигидрино идентифицируется как разделение пика т/е=2 в масс спектрометре магнитного сектора высокого разрешения, как пик 62,2 эВ в ХР8 газовой фазы и как пик с 4-кратной вибрационной энергией нормального молекулярного водорода при помощи рамановской спектроскопии. В случае стимулированной рамановской спектроскопии возбуждение лазером УАС используется для наблюдения линий стоксов Рамана и антистоксов из-за вибрации дигидрино Н₂* [2с-'/га^] или 0₂*|2с'=Х2а,/2|. который разжижается на этапе спектроскопии с криогенной накачкой. Другой способ идентификации включает выполнение ХР8 (рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии) на дигидрино, разжиженном на некотором этапе. Дигидрино могут быть далее идентифицированы при помощи ХР8 по их характеристическим энергиям связи, приведенным в табл.3, где дигидрино представлен в соединении, содержащим дигидрино и, по меньшей мере, один другой элемент. Дигидрино идентифицируется в разделе Экспериментальные результаты .

7. Дополнительные соединения водорода с увеличенной энергией связи

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения ионы гидрино гидрида реагируют или связаны с любым положительно заряженным атомом периодической таблицы, таким как щелочь или щелочно-земельный катон или протон. Ионы гидрино гидрида также могут реагировать или быть связанными с любой органической молекулой, неорганической молекулой, соединением, металлом, неметаллом или полупроводником для образования органической молекулы, неорганической молекулы, соединения, металла, неметалла или полупроводника. Дополнительно ионы гидрино гидрида могут реагировать или быть связанными с Н₃ ⁺, Н3⁺(1/р), Н4⁺(1/р) или молекулярными ионами дигидрино Н₂*|2с'=Х2а,/р| . Молекулярные ионы дигидрино могут быть связаны с ионами гидрино гидрида, так что энергия связи восстановленного молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино Н_;*| 2с'=<2а,/р| меньше, чем энергия связи иона гидрино гидрида Н^-(1 /р) соединения.

Реагирующие вещества, которые могут реагировать с ионами гидрино гидрида, включают нейтральные атомы, отрицательно и положительно заряженные атомарные и молекулярные ионы и свободные радикалы. В одном предпочтительном варианте для получения соединений, содержащих гидрино гидрид, ионы гидрино гидрида реагируют с металлом. Таким образом, в одном предпочтительном варианте реактора гидрида с электролитической ячейкой гидрино, ион гидрино гидрида или дигидрино, полученные при работе на катоде, реагируют с катодом для образования некоторого соединения и в одном предпочтительном варианте реактора гидрида с газовой ячейкой гидрино, ион гидрино гидрида или дигидрино, полученные при работе, реагируют с материалом диссоциации или источником атомарного водорода для образования некоторого соединения. Таким образом производится материал металл-гидрино гидрид.

Типичные виды соединений согласно изобретению включают следующие. Каждое соединение согласно изобретению включает, по меньшей мере, одну разновидность водорода Н, который является ионом гидрино гидрида или атомом гидрино; либо в случае соединений, содержащих две или более разновидности водорода Н, по меньшей мере, один такой Н представляет ион гидрино гидрида или атом гидрино и/или две или более разновидности водорода соединения представлены в соединении в форме молекулярного иона дигидрино (два водорода) и/или молекулы дигидрино (два водорода). Соединения, согласно изобретению, могут далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода дополнительно к одной или более разновидности водорода с увеличенной энергией связи. В общем случае такой обычный атом (атомы) водорода и обычная молекула (молекулы) водорода следующих типовых соединений названы водородом: Н^-(1/р)Н3⁺; МН, МН2 и М₂Н₂, где М - щелочной катион (в случае М2Н2 щелочные катионы могут быть различными) и Н - ион гидрино гидрида или атом гидрино; МН_П п=1 до 2, где М - щелочно-земельный катион и Н-ион гидрино гидрида или атом гидрино; МНХ, где М-щелочной катион, Х-нейтральный атом или молекула или одиночный отрицательно заряженный анион, такой как ион галогена, ион гидроокиси, ион карбоната водорода или ион соли азотной кислоты, и Н - ион гидрино гидрида или атом гидрино; МНХ, где М - щелочно-земельный катион, Х двойной отрицательно заряженный анион, такой как ион карбоната или ион сульфата, и Н-атом гидрино; М₂НХ, где М - щелочной катион (щелочные катионы могут быть различными), Х одиночный отрицательно заряженный анион, такой как ион галогена, ион гидроокиси, ион карбоната водорода или ион соли азотной кислоты, и Н - ион гидрино гидрида или атом гидрино; МН_п п=1 до 5, где М - щелочной катион и Н - по меньшей мере один ион гидрино гидрида, атом гидрино, молекулярный ион дигидрино, молекула дигидрино, и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; М2Нп п=1 до 4, где М - щелочноземельный катион и Н - по меньшей мере один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода (щелочно-земельные катионы могут быть различными); М₂ХН_п, п=1 до 3, где М - щелочноземельный катион, Х - одиночный отрицательно заряженный анион, такой как ион галогена, ион гидроокиси, ион карбоната водорода или ион соли азотной кислоты, и Н - по меньшей мере один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода (щелочноземельные катионы могут быть различными); М2Х2Нп п=1 до 2, где М - щелочноземельный катион и Н - по меньшей мере один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода (щелочно-земельные катионы могут быть различными); М₂Х₃Н, где М - щелочноземельный катион, Х - одиночный отрицательно заряженный анион, такой как ион галогена, ион гидроокиси, ион карбоната водорода или ион соли азотной кислоты, и Н - ион гидрино гидрида или атом гидрино (щелочно-земельные катионы могут быть различными); М₂ХН_п п=1 до 2, где М-щелочно-земельный катион, Х-двойной отрицательно заряженный анион, такой как ион карбоната или ион сульфата, и Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино, и может далее содержать обычный атом водорода (щелочно-земельные катионы могут быть различными); М₂ХХ'Н, где М - щелочно-земельный катион, Х-одиночный отрицательно заряженный анион, такой как ион галогена, ион гидроокиси, ион карбоната водорода или ион нитрата, Х' - двойной отрицательно заряженный анион, такой как ион карбоната или ион сульфата, и Н - ион гидрино гидрида или атом гидрино (щелочно-земельные катионы могут быть различными); ММ'Н_п п=1 до 3, где М щелочно-земельный катион, М' - катион металла щелочи и Н - по меньшей мере один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино, и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; ММ'ХН_п п=1 до 2, где М - щелочно-земельный катион, М' катион металла щелочи, Х - одиночный отрицательно заряженный анион, такой как ион галогена, ион гидроокиси, ион карбоната водорода или ион нитрата, и Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода; ММ'ХН, где М - щелочно-земельный катион, М'-катион металла щелочи, Х-двойной отрицательно заряженный анион, такой как ион карбоната или ион сульфата, и Н-ион гидрино гидрида или атом гидрино; ММ'ХХ'Н, где Мщелочноземельный катион, Х и Х' - каждый одиночный отрицательно заряженный анион, такой как ион галогена, ион гидроокиси, ион карбоната водорода или ион нитрата, и Н - ион гидрино гидрида или атома гидрино; Н_п8_п=1 до 2, где Н - по меньшей мере один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода; М81Н_п п=1 до 6, где М - щелочь или щелочно-земельный катион и Н - по меньшей мере один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; МХ81Н_п п=1 до 5, где М-щелочь или щелочно-земельный катион, 8ί может быть замещен А1, N1, переходным, внутренним переходным или редкоземельным элементом, Х - одиночный отрицательно заряженный анион, такой как ион галогена, ион гидроокиси, ион карбоната водорода или ион нитрата, либо двойной отрицательно заряженный анион, такой как ион карбоната или ион сульфата, и Н- по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; МА1Нп п=1 до 6, где М - щелочь или щелочно-земельный катион и Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; МНп п=1 до 6, где М катион переходного, внутреннего переходного или редкоземельного элемента, такого как никель, и Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; М№Н_п п=1 до 6, где М - щелочной катион, щелочно-земельный катион, кремний или алюминий и Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода, а никель может быть замещен другим переходным металлическим, внутренним переходным или редкоземельным катионом; Т1Н_п п=1 до 4, где Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; А12Нп=1 до 4, где Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино; МХА1Х'Н_п п=1 до 2, где М - щелочь или щелочноземельный катион, Х и Х' - каждый одиночный отрицательно заряженный анион, такой как ион галогена, ион гидроокиси, ион карбоната водорода или ион нитрата, или двойной отрицательно заряженный анион, такой как ион карбоната или ион сульфата, Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода, а другой катион, такой как δί, может замещать А1; [КН_тКСО₃]_п т, п - целые, где Н - по мень шей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода; [КНКОН]_п п - целое, где Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода; [КН_тКЫО₃]_п ⁺ пХ^- т, п - целые, где Х - одиночный отрицательно заряженный анион, такой как ион галогена, ион гидроокиси, ион карбоната водорода или ион нитрата, и Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода; [КНКЫО3]п п - целое, Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода; [МНтМ'Х]п т, п=целые, содержащее нейтральное соединение или анион или катион, где М и М' - каждое щелочь или щелочно-земельный катион, Х - одиночный отрицательно заряженный анион, такой как ион галогена, ион гидроокиси, ион карбоната водорода или ион нитрата, либо двойной отрицательно заряженный анион, такой как ион карбоната или ион сульфата, и Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода; [МНтМ'Х']п⁺ пХ^- т, п - целые, где М и М' - каждый щелочь или щелочноземельный катион, Х и Х' - каждый одиночный отрицательно заряженный анион, такой как ион галогена, ион гидроокиси, ион карбоната водорода или ион нитрата, либо двойной отрицательно заряженный анион, такой как ион карбоната или ион сульфата, и Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода; и [МНтМ'Х']_п ^- пМ''⁺ т, п - целые, где М, М' и М'' - каждое щелочь или щелочноземельный катион, Х и Х' - каждое одиночный отрицательно заряженный анион, такой как ион галогена, ион гидроокиси, ион карбоната водорода или ион нитрата, либо двойной отрицательно заряженный анион, такой как ион карбоната или ион сульфата, и Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода.

Предпочтительные металлы, содержащие соединения водорода с увеличенной энергией связи (такие как МН_п п=1 до 8), включают элементы группы νίΒ (Сг, Мо, XV) и группы ΙΒ (Си, Ад, Аи). Соединения полезны для очистки металлов. Очистка достигается посредством образования соединений водорода с увеличенной энергией связи, которые имеют высокое давле ние пара. Каждое соединение изолировано криогенной накачкой.

Типовые силаны, силоксаны и силикаты, которые могут образовывать полимеры (вплоть до М\У= 100000 дальтон), каждое имеет уникальные наблюдаемые характеристики, отличные от таких характеристик для соответствующего обычного соединения, где содержание водорода представляет только обычный водород Н. Наблюдаемые характеристики, которые зависят от разновидности водорода с увеличенной энергией связи, включают стехиометрию, стабильность при повышенной температуре и стабильность в воздухе. Типовыми соединениями являются следующие:

М₂81Н_п п=1 до 8, где М - щелочь или щелочно-земельный катион (катионы могут быть различными) и Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; 81₂Н_п п=1 до 8, где Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; 81Н_п п=1 до 8, где Н по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; 81_пН_4п η - целое, где Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; 81_пН_3п п - целое, где Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; 81_пН_4пО_т т, η-целые, где Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; 81_хН_4х-2уО_у х, у - целые, где Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; 81_хН_4хО_у х, у - целые, где Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; 81_пН_4п Н₂О η-целое, где Н - по меньшей мере один, из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; 81_пН_2п+2 η-целое, где Н- по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; 81_хН_2х+2О_у х, у - целые, где Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; М81_4пН1_0пО_п η-целое, где М-щелочь или щелочно-земельный катион и Н- по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; М81_4пН1_0пЛ_п+1 η-целое, где М-щелочь или щелочно-земельный катион и Н- по меньшей мере один, из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; М_ч81_пН_тО_р ц, п, т, р - целые, где М - щелочь или щелочно-земельный катион и Н- по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; М_ч81_пН_т с.|, η, т - целые, где М - щелочь или щелочно-земельный катион и Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; 81_пН_тО_р η, т, р - целые, где Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; 81_пН_т η, т - целые, где Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; 81О₂Н_п п=1 до 6, где Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; М81О₂Н_п п=1 до 6, где М - щелочь или щелочно-земельный катион и Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; М81₂Н_п п=1 до 14, где М - щелочь или щелочно-земельный катион и Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; М₂81Н_п п=1 до 8, где М - щелочь или щелочно-земельный катион и Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода; и полиалкилсилоксан, где Н - по меньшей мере, один из иона гидрино гидрида, атома гидрино, молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино и может далее содержать обычный атом водорода или обычную молекулу водорода.

В предпочтительном варианте сверхпроводника уменьшенных размеров согласно изобретению гидрино, дигидрино и/или ион гидрида реагирует или связан с источником электронов. Источником электронов может быть любой положительно заряженный атом периодической таблицы, такой как щелочь, щелочно-земельный элемент, переходный металл, внутренний переходный металл, редкоземельный элемент, лантанид или катион актинида, для формирования структуры, описываемой решеткой, приведенной в публикации '96 Мбк СИТ (с.255-264, которые используются здесь в качестве ссылки).

Соединения водорода с увеличенной энергией связи могут быть оксидированы или восстановлены для образования таких дополнительных соединений путем приложения напряжения к батарее, описываемой в разделе Батарея с гидрино гидридом. Дополнительные соединения могут быть образованы через полуреакции катода и/или анода.

Альтернативно соединения водорода с увеличенной энергией связи могут быть образованы путем реагирования атомов гидрино, по меньшей мере, от одной электролитической ячейки, газоразрядной ячейки или ячейки с плазменной горелкой с кремнием для образования завершенного кремния, такого как атом гидрино в зависимости от кремния, завершенного водородом. Например, кремний помещается в ячейку, так что гидрино, произведенный в ней, реагирует с кремнием для формирования завершенного кремния-разновидности водорода с увеличенной энергией связи. Разновидность, такая как завершенное соединение кремния, может служить в качестве маскирующего реагента для производства твердотельных электрических схем.

Другим применением соединений водорода с увеличенной энергией связи является их использование в качестве легирующих примесей или легирующей компоненты при производстве легированных полупроводников, каждый из которых имеет измененную запрещенную зону относительно исходного материала. Например, исходным материалом может быть обычный полупроводник, обычный легированный полупроводник или обычная легирующая примесь, такая как кремний, германий, элементы III группы, элементы IV группы или элементы V группы. В предпочтительном варианте легированного полупроводника легирующей примесью или легирующей компонентой является ион гидрино гидрида. Материалы, такие как кремний, могут быть легированы ионами гидрино гидрида путем ионной имплантации, эпитаксии или вакуумного осаждения для формирования лучшего легированного полупроводника. Устройство и способы ионной имплантации, эпитаксии и вакуумного осаждения, такие как используемые специалистами данной области техники, описаны в следующих работах, используемых здесь в качестве ссылок: Еабе1 Котатоу, Модификация металлов ионным пучком, Согбоп апб ВгеасЬ 8скпсе РиЬШЬега, Филадельфия, 1992, особенно с. 1-37; Етапие1е

ШтЮ, Ионная имплантация: Базовые основы для производства приборов, К бите г Лсабетк РиЬШЬега, Бостон, 1995, особенно с.с.33-252, 315-348, 173-212; ЕЕАкдкт, (редактор), Наука и техника ионной имплантации, второе издание. Лсабетк Рге§8, Шс., Бостон, 1988, особенно с.219-377. Ион гидрино гидрида (Н^-(п=1/р), где р-целое) со специфичным значением р может быть выбран для обеспечения желательного свойства, такого как легирование со слежением за запрещенной зоной.

Соединения водорода с увеличенной энергией связи могут реагировать с материалом термоэлектрического катода для понижения энергии Ферми материала. Это обеспечивает термоэлектрический генератор с более высоким напряжением, чем генератор из нелегированного исходного материала. Например, исходным материалом является вольфрам, молибден или их окислы. В предпочтительном варианте легированного термоэлектрического катода легирующей примесью является ион гидрино гидрида. Материалы, такие как металлы, могут быть легированы ионами гидрино гидрида путем ионной имплантации, эпитаксии или вакуумного осаждения для формирования наилучшего термоэлектрического катода. Устройство и способы ионной имплантации, эпитаксии и вакуумного осаждения, такие как используемые специалистами данной области техники, описаны в следующих работах, используемых здесь в качестве ссылок: Еабе1 Котатоу, Модификация металлов ионным пучком, Согбоп апб ВгеасЬ 8скпсе РиЬШЬега, Филадельфия, 1992, особенно с. 1-37; Етапие1е Κίηιίιιί, Ионная имплантация: Базовые основы для производства приборов, К бите г Лсабетк РиЬШЬега, Бостон, 1995, особенно с.с.33-252, 315-348, 173-212; ЕЕАкдкт, (редактор). Наука и техника ионной имплантации, второе издание. Лсабетк Ртезк, Шс., Бостон, 1988, особенно с.219-377.

8. Газопоглотитель гидрино гидрида

Каждый реактор согласно изобретению содержит источник атомарного водорода; по меньшей мере, один твердый, расплавленный, жидкий или газообразный катализатор; и источник электронов. Реактор может далее содержать газопоглотитель, который функционирует как рафинирующая добавка для предотвращения реагирования атомов гидрино гидрида с компонентами ячейки при образовании соединений гидрино гидрида. Газопоглотитель может быть также использован для реверсирования реакции между гидринами и компонентами ячейки при образовании соединения гидрино гидрида, содержащего катион замещения иона гидрино гидрида.

Газопоглотитель может содержать металл с низкой работой выхода, такой как щелочь или щелочно-земельный металл. Газопоглотитель может альтернативно содержать источник электронов и катионов. Например, источником электронов или катионов могут быть (1) плазма разрядной ячейки или ячейки с плазменной горелкой, обеспечивающая электроны и протоны; (2) металлический гидрид, такой как переходный гидрид или гидрид инертного элемента, обеспечивающий электроны и протоны; или (3) кислота, обеспечивающая протоны.

В другом предпочтительном варианте газопоглотителя компоненты ячейки содержат металл, который регенерируется при высокой температуре путем электролиза или плазменного травления, либо металл имеет высокую работу выхода и устойчив к реакции с гидрино для формирования в противном случае соединения гидрино гидрида.

В еще одном предпочтительном варианте газопоглотителя ячейка содержит материал, который реагирует с гидрино или ионом гидрино гидрида для формирования композиции вещества, которая приемлема или превосходит исходный материал как компоненту ячейки (например, более упругую с более длительным функциональным сроком службы). Например, ячейка реактора гидрино гидрида может содержать, путем футеровки или покрытия, по меньшей мере, один из следующих материалов: 1) материал, который устойчив к окислению, такой как описанные здесь соединения; 2) материал, который окислен гидрино, так что формируется защитный слой (например, слой, непроницаемый для анионов, который предотвращает дальнейшее окисление); или 3) материал, который формирует защитный слой, механически стабильный, нерастворимый в материале катализа, не диффундирующий в материал катализа и/или не испаряемый при рабочей температуре ячейки реактора гидрино гидрида.

Металлические соединения водорода с увеличенной энергией связи, такие как №Н_п и \¥Н_М. где η-целое, формируются при работе реактора гидрино гидрида, как описано ниже в разделе Экспериментальные результаты. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения газопоглотитель содержит металл, такой как никель или вольфрам, который формирует упомянутые соединения, разлагаемые для восстановления металлической поверхности требуемой компоненты реактора гидрино гидрида (например, стенки ячейки или диссоциатора водорода). Например, ячейка реактора гидрино гидрида содержит металл, кварц или керамику, которая металлизирована, к примеру, при вакуумном осаждении. В этом случае ячейка содержит газопоглотитель.

В том случае, когда соединения водорода с увеличенной энергией связи имеют более низкое давление пара, чем катализатор, газопоглотителем может быть криогенная ловушка, связанная с ячейкой. Криогенная ловушка конденсирует соединения водорода с увеличенной энергией связи, когда газопоглотитель поддерживается при температуре, промежуточной между температурой ячейки и температурой резервуара катализатора. В криогенной ловушке присутствует малая конденсация катализатора или она отсутствует. Типовой газопоглотитель, содержащий криогенную ловушку 255 реактора гидрида с газовой ячейкой, показан на фиг. 3.

В том случае, когда соединения водорода с увеличенной энергией связи имеют более высокое давление паров, чем катализатор, ячейка обладает нагретым резервуаром катализатора, связанным с ней. Резервуар обеспечивает испаренный катализатор для ячейки. Периодически резервуар катализатора поддерживается при температуре, которая вызывает конденсацию катализатора с малой конденсацией или отсутствием таковой для соединений водорода с увеличенной энергией связи. Соединения водорода с увеличенной энергией связи поддерживаются в газовой фазе при повышенной температуре ячейки и удаляются насосом, таким как вакуумнасос или криогенный насос. Типовой насос 256 реактора гидрида с газовой ячейкой показан на фиг. 3.

Газопоглотитель может быть использован с реактором гидрино гидрида с газовой ячейкой для получения химического реактора непрерывного действия при производстве соединений водорода с увеличенной энергией связи. Соединения водорода с увеличенной энергией связи, таким образом полученные в реакторе, могут иметь более высокое давление пара, чем катализатор. В таком случае ячейка обладает нагретым резервуаром катализатора, который непрерывно обеспечивает испаренный катализатор для ячейки. Соединения и катализатор в процессе работы непрерывно криогенно накачиваются к газопоглотителю. Криогенно накачанный материал собирается и соединения водорода с увеличенной энергией связи очищаются от катализатора описанными здесь способами.

Как показано выше, ион гидрино гидрида может быть связан с катионом непарных электронов, таким как переходный или редкоземельный катион, для формирования параметрического или ферромагнитного соединения. В одном предпочтительном варианте реактора гидрида с газовой ячейкой газопоглотитель гидрино гидрида содержит магнит, тем самым маг нитное соединение гидрино гидрида удаляется из газовой фазы путем прилипания к магнитному газопоглотителю.

Электрон иона гидрино гидрида может быть удален при помощи атома гидрино с более высоким уровнем энергии связи, чем у гидрино с ионизированным продуктом. Ионизированный ион гидрино гидрида далее может подвергаться катализу и диспропорционализации для освобождения дополнительной энергии. Вообще продукты иона гидрино гидрида имеют тенденцию к самому стабильному гидрино гидриду, иону Н^-(п=1/16). Путем удаления или добавления соединений гидрино гидрида могут контролироваться мощность и энергия, произведенные ячейкой. Соответственно газопоглотитель имеет форму регулятора давления пара соединений гидрино гидрида для контроля мощности или энергии, произведенной ячейкой. Такой регулятор давления пара соединения гидрино гидрида содержит насос, где давление пара определяется скоростью накачки. Регулятор давления пара соединения гидрино гидрида также может содержать криогенную ловушку, когда температура криогенной ловушки определяет давление пара соединения гидрино гидрида. Дальнейший предпочтительный вариант регулятора давления пара соединения гидрино гидрида содержит средства ограничения потока к криогенной ловушке постоянной температуры, где скорость потока к ловушке определяет давление пара соединения гидрино гидрида в установившемся состоянии. Типовые средства ограничения потока предусматривают регулируемые кварцевые, циркониевые или вольфрамовые пробки. Пробка 40, показанная на фиг. 4, может быть проницаемой для водорода как источник молекулярного или атомарного водорода.

9. Топливная ячейка с гидрино гидридом

Как продукт полуреакции катода топливной ячейки или батареи, ион гидрино гидрида с крайней стабильностью представляет существенное улучшение по сравнению с продуктами обычного катода существующих батарей и топливных ячеек. Это обусловлено значительно большей энергией, освобождаемой реакцией гидрино гидрида по уравнению (8).

Топливная ячейка 400 согласно изобретению, показанная на фиг. 9, содержит источник 430 окислителя, катод 405 в катодном пространстве 401, связанный с источником 430 окислителя, анод 410 в анодном пространстве 402, солевой мостик 420, создающий цепь между катодным пространством 401 и анодным пространством 402, и электрическую нагрузку 425. Окислителем могут быть гидрины от источника 430 окислителя.

Гидрины реагируют для формирования ионов гидрино гидрида в форме полуреакции катода (уравнение (38)). Соединения водорода с увеличенной энергией связи могут обеспечивать гидрины. Гидрины могут поступать к катоду от источника 430 окислителя путем термического или химического разложения соединений водорода с увеличенной энергией связи. Гидрино могут быть получены путем реакции соединения водорода с увеличенной энергией связи с элементом, который замещает разновидность водорода с увеличенной энергией связи в соединении. Альтернативно источником 430 окислителя может быть реактор гидрино гидрида с электролитической ячейкой, газовой ячейкой, газоразрядной ячейкой или плазменной горелкой согласно изобретению. Альтернативный окислитель топливной ячейки 400 содержит соединения водорода с увеличенной энергией связи. Например, в качестве окислителя может служить катион М^п+(где η - целое), связанный с ионом гидрино гидрида, так что энергия связи катиона или атома М^(п-1)+ меньше энергии связи иона гидрино гидрида Н^-(1/р). Источником 430 окислителя, таким как М^п+Н^- (1/р)_п, может быть реактор гидрино гидрида с электролитической ячейкой, газовой ячейкой, газоразрядной ячейкой или плазменной горелкой согласно изобретению.

В другом предпочтительном варианте топливной ячейки источник 430 гидрино связан с сосудом 400 через проход 460 гидрино. Источником 430 гидрино является ячейка, производящая гидрино, согласно изобретению, т. е. электролитическая ячейка, газовая ячейка, газоразрядная ячейка или ячейка с плазменной горелкой. Гидрины поступают через проход 460.

Введенные гидрины, Н [а_н/р], реагируют с электронами на катоде 405 топливной ячейки для образования ионов гидрино гидрида, Н^-(1/р). Восстановитель реагирует с анодом 410 для подачи электронов в поток через нагрузку 425 к катоду 405 и подходящий катион завершает цепь путем миграции от анодного пространства 402 к катодному пространству 401 через солевой мостик 420. Альтернативно подходящий анион, такой как ион гидрино гидрида, завершает цепь путем миграции от катодного пространства 401 к анодному пространству 402 через солевой мостик 420. Восстановителем может быть любой электрохимический восстановитель, такой как цинк. В одном предпочтительном варианте восстановитель имеет высокий потенциал окисления и катодом может быть медь. Полуреакция катода ячейки представляет Н[а„/р] + е‘ -> Н’(1/р). (38)

Полуреакция анода представляет восстановитель -> восстановитель* + е' . (39)

Полная реакция ячейки имеет вид

Н[а_н/р] + восстановитель -> восстановитель⁴ ( Н‘(1/р). (40}

В одном предпочтительном варианте топливной ячейки катодное пространство 401 функционирует как катод. В таком примере катодом может служить газопоглотитель гидрино.

10. Батарея с гидрино гидридом

Батарея согласно изобретению показана на фиг. 9А. В батарее 400' соединения водорода с увеличенной энергией связи являются окислителями; они содержат окислитель полуреакции катода батареи. Окислителем может быть, например, соединение водорода с увеличенной энергией связи, содержащее молекулярный ион дигидрино, связанный с ионом гидрино гидрида, так что энергия связи восстановленного молекулярного иона дигидрино, молекулы дигидрино НУЦс-^гао/р], меньше энергии связи иона гидрино гидрида Н^-(1/р'). Одним таким окислителем является соединение Н₂'12с'=Уга_<1/р |¹ Н' (1 /р'), где р молекулярного иона дигидрино равно 2 и р' иона гидрино гидрида равно 13, 14, 15, 16, 17, 18 или 19.

Альтернативным окислителем может быть соединение, содержащее катион М^п+ (где пцелое), связанный с ионом гидрино гидрида, так что энергия связи катиона или атома М^(п-1)+ меньше энергии связи иона гидрино гидрида Н^-(1/р). Катионы могут быть выбраны из тех, которые приведены в табл. 2-1 Энергии ионизации элементов (эВ) [Я.Ь.ПеКоск, Н.В.Огау, Химическая структура и связывание, ТЕе ВепОиттшдк РиЬШЫпд Сотрапу, Меп1о Рагк, Калифорния, 1980, с.76-77], используемой здесь в качестве ссылки, так что п-ая энергия ионизации 1Рп для формирования катиона М^п+ из М^(п-1)+ (где п - целое) меньше энергии связи иона гидрино гидрида Н^-(1 /р). Альтернативно ион гидрино гидрида может быть выбран для данного катиона, так что ион гидрино гидрида не окислен катионом. Таким образом, окислитель М^п+Н^-(1/р)п содержит катион М^п+, где п - целое, и ион гидрино гидрида Н^-(1 /р), где р - целое, большее 1, т. е. выбран таким образом, что его энергия связи превышает ее для М^(п-1)+. Например, в случае Не²⁺ (Н^-(1/р))2 или Ее'¹' (Н^-(1/р))4 значение р иона гидрино гидрида может быть от 11 до 20, поскольку энергия связи Не⁺ и Ее³⁺ составляет 54,4 эВ и 54,8 эВ соответственно. Таким образом, в случае Не^2' (Н^-(1 /р))₂ ион гидрида выбирается так, чтобы иметь большую энергию связи, чем Не⁺ (54,4 эВ). В случае Ее⁴⁺ (Н^-(1 /р))4 ион гидрида выбирается так, чтобы иметь большую энергию связи, чем Ее³⁺ (54,8 эВ). Путем выбора стабильного соединения катион-анион гидрино гидрида создан окислитель батареи, где потенциал восстановления определяется энергиями связи катиона и аниона окислителя.

В другом предпочтительном варианте батареи ионы гидрино гидрида завершают цепь при работе батареи путем миграции от катодного пространства 401' к анодному пространству 402' через солевой мостик 420'. Мостик может содержать, например, проводящую анионы мембрану и/или проводник анионов. Солевой мостик может быть сформирован из цеолита, борида лантанида (такого как МВ₆, где Млантанид) или щелочно-земельного борида (такого как МВ6, где М-щелочно-земельный элемент), который выбирается как проводник анионов с учетом малого размера аниона гидрино гидрида.

Батарея по выбору делается перезаряжаемой. Согласно предпочтительному варианту перезаряжаемой батареи катодное пространство 401' содержит восстановленный окислитель, а анодное пространство - окисленный восстановитель. Батарея далее содержит ион, который мигрирует для завершения цепи. Для создания батареи, подлежащей перезарядке, окислитель, содержащий соединения водорода с увеличенной энергией связи, должен быть способен к генерации путем приложения требуемого напряжения к батарее при получении желаемого окислителя. Представительное требуемое напряжение составляет примерно от одного вольта до 100 вольт. Окислитель М^п' Н^-(1 /р)п содержит требуемый катион, образованный при требуемом напряжении, выбранном так, что энергия пой ионизации 1Р_п для получения катиона М^п+ из М^(п-1)' , где п-целое, меньше энергии связи иона гидрино гидрида Н^-(1 /р), где р-целое, большее 1.

Согласно другому предпочтительному варианту перезаряжаемой батареи окисленный восстановитель содержит источник ионов гидрино гидрида, таких как соединения водорода с увеличенной энергией связи. Приложение требуемого напряжения окисляет восстановленный окислитель до желательного состояния окисления при получении окислителя батареи и восстанавливает окисленный восстановитель до желательного состояния окисления при получении восстановителя. Ионы гидрино гидрида завершают цепь путем миграции от анодного пространства 402' до катодного пространства 401' через солевой мостик 420'. Солевой мостик 420' может быть сформирован при помощи мембраны, проводящей анионы, или проводника анионов. Восстановленным окислителем может быть, например, металл железа, а окисленным восстановителем, имеющим источник ионов гидрино гидрида, может быть, например, гидрино гидрид калия (К^'Н^-(1/р)). Приложение требуемого напряжения окисляет воссстановленный окислитель (Ее) до желательного состояния окисления (Ее⁴⁺) для получения окислителя (Ее⁴⁺ (Н^-(1/р))₄, где р иона гидрино гидрида-целое от 11 до 20). Приложение требуемого напряжения также восстанавливает окисленный восстановитель (К⁴) до желательного состояния окисления (К) для получения восстановителя (металла калия). Ионы гидрино гидрида завершают цепь путем миграции от анодного пространства 402' к катодному пространству 401' через солевой мостик 420'.

В предпочтительном варианте батареи восстановитель содержит источник протонов, где протоны организуют цепь путем миграции от анодного пространства 402' к катодному пространству 401' через солевой мостик 420'. Солевым мостиком может быть мембрана, проводящая протоны, и/или проводник протонов, такой как твердотельные проводники протонов типа перовскита на основе 8гСеО₃, такого как 81Се Υ АЬ _;О_; , и 8гСеО0,95У^0,05О₃-альфа. Источники протонов включают соединения, содержащие атомы водорода, молекулы и/или протоны, такие как соединения водорода с увеличенной энергией связи, воду, молекулярный водород, гидроокись, обычный ион гидрида, гидроокись аммония и НХ^-, где Х^-- ион галогена. Например, окисление содержащего восстановитель источника протонов производит протоны и газ, который может быть отведен при работе батареи.

В другом предпочтительном варианте перезаряжаемой батареи приложение напряжения окисляет восстановленный окислитель до желательного состояния окисления для получения окислителя и восстанавливает окисленный восстановитель до желательного состояния для получения восстановителя. Протоны организуют цепь путем миграции от анодного пространства 402' к катодному пространству 401' через солевой мостик 420', такой как проводящая протоны мембрана и/или проводник протонов.

В предпочтительном варианте батареи окислитель и/или восстановитель расплавлены теплом от внутреннего сопротивления батареи или внешнего нагревателя 450'. Ионы гидрино гидрида и/или протоны расплавленных реагирующих веществ батареи организуют цепь путем миграции через солевой мостик 420'.

В другом предпочтительном варианте батареи катодное пространство 401' и/или катод 405' могут быть сформированы путем вутеровки или покрытия, по меньшей мере, одним из следующего 1) материалом, который устойчив к окислению, таким как соединения водорода с увеличенной энергией связи; 2) материалом, который окислен при помощи окислителя, так что сформирован защитный слой, например, непроницаемый для анионов слой, предотвращающий дальнейшее окисление, где катодный слой является электропроводным; 3) материалом, образующим защитный слой, который механически стабилен, нерастворим в материале окислителя и/или не диффундирует в материал окислителя, где катодный слой является электропроводным.

Для предотвращения коррозии соединения водорода с увеличенной энергией связи, содержащие окислитель, могут быть взвешены в вакууме и/или могут быть магнитно либо электростатически взвешены, так что окислитель не окисляет катодное пространство 401'. Альтернативно окислитель может быть взвешен и/или электрически изолирован от цепи, когда эта цепь нежелательна. Окислитель может быть изолирован от стенки катодного пространства конденсатором или изолятором.

Ион гидрино гидрида может быть регенирирован приведенными здесь способами очистки и использован в повторном цикле.

В предпочтительном варианте батареи катодное пространство 401' функционирует как катод.

Батарея повышенного напряжения содержит целое число η упомянутых батарейных ячеек последовательно, где напряжение последовательных составных ячеек составляет около п Х 60 вольт.

11. Взрывчатое вещество и ракетное топливо с гидрино гидридом

Уравнение (7) предсказывает, что стабильный ион гидрино гидрида будет образовываться для параметра р<24. Энергия, освобожденная от восстановления атомов гидрино для образования иона гидрино гидрида, проходит через максимум, принимая во внимание, что амплитуда общей энергии молекулы дигидрино (уравнение (24)) непрерывно возрастает как функция р. Таким образом, когда р достигает 24, реакция Н (п=1/р) для образования Η₂*[2ο'=ν23ο/ρ] путем реагирования с протоном имеет низкую энергию активации и освобождает тысячекратную энергию типовой химической реакции. Реакция 2Н (и=1/р) для образования Η₂|2ο'=ν2η,/ρ| может также возникать путем термического разложения (уравнение(36)) соединения гидрино гидрида. Например, реакция иона гидрино гидрида Н^-(п=1/24) (имеющего энергию связи около 0,6535 эВ) с протоном для образования молекулы дигидрино Н₂|2с'=^2а,/24| (имеющей первую энергию связи около 8,928 эВ) и энергии представляет

Н‘(п=1/24) + Н* -> Н/[2с'= <2а„/24] + 2500 эВ, (41) где энергия реакции - сумма уравнений (7) и (24) (которая представляет общую энергию дигидрино продукта минус общая энергия иона гидрино гидрида реагирующего вещества).

Как дальнейший пример, реакция термического разложения Н^-(1/24) для образования молекулы дигидрино Η₂*[2ο'=ν2Πο/24] представляет

2М*Н (п-1/24) ~^»Н₂' 12с’ =А5а„/24) + 2500 эВ + 2М, (42) где М⁺ - катион иона гидрино гидрида, М - восстановленный катион и энергия реакции - по существу удвоенная сумма уравнений (7) и (24) (которая представляет общую энергию дигидрино продукта минус общая энергия двух ионов гидрино дигидрида реагирующего вещества).

Одно применение соединения гидрино гидрида представляет взрывчатое вещество. Ион гидрино гидрида соединения реагирует с протоном для образования дигидрино (уравнение (41)). Альтернативно соединение гидрино гидрида разлагается для образования дигидрино (например, уравнение (42)). Эти реакции освобождают взрывную мощность.

В протонной взрывной реакции используется источник протонов, такой как кислота (НБ, НС1, Н₂8О₄ или НЫО₃) или сверхкислота (НБ + 8ЬБ₅; НС1 + А1₂С1₆; Н₂8О₃Б + 8ЬБ₅; или Н₂8О₄ + 8О₂(д)). Взрыв инициируется быстрым смеши ванием соединения, содержащего ион гидрино гидрида, с кислотой или сверкислотой. Быстрое смешивание может достигаться путем детонации обычного взрывчатого вещества в непосредственной близости от соединения гидрино гидрида.

При быстром термическом разложении соединения гидрино гидрида для выполнения взрывной реакции разложение может быть вызвано путем детонации обычного взрывчатого вещества в непосредственной близости от соединения гидрино гидрида либо путем ударного нагревания соединения гидрино гидрида. Например, пуля может сталкиваться с соединением гидрино гидрида, которое детонирует при ударе за счет ударного нагревания.

В одном предпочтительном варианте катионом иона гидрино гидрида во взрывчатом веществе является ион лития (Ь1⁺) из-за его малой массы.

Другим применением соединений гидрино гидрида является твердое, жидкое или газообразное ракетное топливо. Мощность ракетного топлива обеспечивается путем реакции иона гидрино гидрида с протоном для образования дигидрино (уравнение (41)) или путем термического разложения соединений гидрино гидрида для образования дигидрино (например, уравнение (42)). В первом случае источник протонов инициирует реакцию ракетного топлива путем эффективного смешивания соединения, содержащего ион гидрино гидрида, с источником протонов. Смешивание может быть выполнено путем инициирования обычной реакции ракетного топлива. В последнем случае реакция ракетного топлива включает быстрое термическое разложение соединения, содержащего гидрино гидрид, или соединений водорода с увеличенной энергией связи. Термическое разложение может вызываться инициализацией обычной реакции ракетного топлива или путем ударного нагревания. В одном предпочтительном варианте ракетного топлива катионом иона гидрино гидрида является ион лития (Ь1⁺) из-за его малой массы.

Одним способом изолирования и очистки соединения, содержащего ион гидрино гидрида со специфичным значением р уравнения (7), является использование различного электронного сродства различных атомов гидрино. На первом этапе атомы гидрино реагируют с композицией вещества, такого как металл, отличный от щелочи или щелочно-земельного металла, что восстанавливает все атомы гидрино, образующие стабильные ионы гидрида, за исключением тех, которые не реагируют с Н[ан/р], для образования Н^-(п=1/р) при данном р, где р-целое, поскольку работа выхода композиции вещества слишком велика или свободная энергия положительна.

На втором этапе нереагирующие атомы гидрино собираются и вступают в реакцию с источником электронов, таким как плазма либо щелочь или щелочно-земельный металл, для формирования Н^-(п=1/р), включая Н^-(п=1/24), где атомы гидрино с более высоким целым р уравнения (7) являются нереагирующими, поскольку они не формируют стабильных ионов гидрино гидрида. Например, атомарный пучок гидринов на первом этапе проходит в сосуд, содержащий вольфрам, и обеспечивает ионы гидрино гидрида с р <23, а нереагирующие гидрины, имеющие р, большее 23, используются для второго этапа. На втором этапе, только для р=24, формируется стабильный щелочной или щелочно-земельный гидрид. Ион гидрида Н (п=1/р), включая Н^-(п=1/24), собирается как некоторое соединение способами, описанными здесь в разделе Реактор гидрино гидрида.

Другой стратегией изолирования и очистки соединения, содержащего ион гидрино гидрида со специфичным значением р по уравнению (7), являются спектроскопические способы ионного циклотронного резонанса. В одном предпочтительном варианте ион гидрино гидрида с желательным значением р по уравнению (7) захватывается в приборе ионного циклотронного резонанса и его циклотронная частота возбуждается для выброса иона таким образом, чтобы он мог быть собран.

12. Дополнительные катализаторы

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления изобретения обеспечены катализаторы, которые реагируют с обычными ионами гидрида и ионами гидрино гидрида для образования ионов гидрида с увеличенной энергией связи.

Кроме того, созданы катализаторы, которые реагируют с двухэлектронными атомами или ионами для образования двухэлектронных атомов или ионов с увеличенной энергией связи. Также созданы катализаторы, которые реагируют с трехэлектронными атомами или ионами для образования трехэлектронных атомов или ионов с увеличенной энергией связи. Во всех случаях реактор содержит твердый, расплавленный, жидкий или газообразный катализатор; сосуд с ионом гидрида реагирующего вещества либо двух- или трехэлектронным атомом или ионом; и катализатор. Катализ возникает путем реакции реагирующего вещества с катализатором. Ионами гидрида с увеличенной энергией связи являются ионы гидрино гидрида, как они определены выше. Двух- и трехэлектронными атомами и ионами с увеличенной энергией связи являются ионы, имеющие более высокую энергию связи, чем известные соответствующие атомарные или ионные разновидности.

Ион гидрино гидрида Н^-(1 /р) с желательным р может быть синтезирован путем восстановления соответствующего гидрино согласно уравнению (8). Альтернативно ион гидрино гидрида может быть катализирован для созда ния перехода к состоянию с увеличенной энергией связи при получении желательного иона гидрино гидрида. Такой катализатор имеет чистую энтальпию, эквивалентную примерно разнице в энергиях связи продукта и ионов гидрино гидрида реагирующего вещества, каждая из которых дается уравнением (7). Например, катализатор для реакции

Н~(1/р) -> Н(1/р+т), (43) где р и т-целые, имеет энтальпию около

Энергия связи Н(1/р+т) - Энергия связи Н'(1/р), (44) где каждая энергия связи дается уравнением (7). Другой катализатор имеет чистую энтальпию, эквивалентную амплитуде первоначального увеличения потенциальной энергии иона гидрино гидрида реагирующего вещества, соответствующей увеличению его центрального поля на целое т. Например, катализатор для реакции Н(1/р) -> Н(1/р+т) , (45) где р и т-целые, имеет энтальпию около (р+т) е (46)

4πε,.Γ где π - пи, е - элементарный заряд, εο проницаемость вакуума и г - радиус Н-(1/р), даваемый уравнением (21).

Катализатор для перехода любого атома, иона, молекулы или молекулярного иона в состояние с увеличенной энергией связи имеет чистую энтальпию, эквивалентную амплитуде первоначального увеличения потенциальной энергии реагирующего вещества, соответствующей увеличению его центрального поля на целое т. Например, катализатор для реакции любого двухэлектронного атома с Ζ>2 до состояния с увеличенной энергией связи, имеющего окончательное центральное поле, которое возрастает на т, даваемое как

Двухэлекгронный атом (Ζ) —» Двухэлектронный атом (Ζ+πι), (47) где Ζ-число протонов атома и т-целое, имеет энтальпию около

где г-радиус двухэлектронного атома, даваемый уравнением (7.19) публикации '96 Μί11κ СИТ. Радиус составляет г = _а„ (-Ι—^ΖΏ (49) (ζ-1 Ζ(Ζ-1)) ’ где ао-радиус Бора. Катализатор для реакции лития до состояния с увеличенной энергией связи, имеющего окончательное центральное поле, которое увеличено на т, имеет энтальпию около

г₃ - радиус третьего электрона лития, даваемый уравнением (10.13) публикации '96 Μί11κ СИТ. Радиус составляет

г₃ = 2,5559 а_о.

Катализатор для реакции любого трехэлектронного атома, имеющего Ζ>3, до состояния с увеличенной энергией связи, имеющего окончательное центральное поле, которое возрастает на т, имеет энтальпию около (Ζ-2+т)е²

------------- (52)

4πε<,Γ₃ где Гз-радиус третьего электрона трехэлектронного атома, даваемый уравнением (10.37) публикации '96 Μί11κ СИТ. Радиус составляет

где Г1-радиус электрона один и электрона два, даваемый уравнением (49).

13. Экспериментальные результаты

13.1. Идентификация гидринов, дигидринов и ионов гидрино гидрида при помощи ΧΡ8 (рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии).

ΧΡ8 способна измерять энергию связи, Е_ь, каждого электрона атома. Источник протона с энергией Е используется для ионизации электронов от образца. Ионизированные электроны излучаются с энергией Е_кте41С:

Ек1пеС1с Εΐιν ~ Еь ^— (54) где Е_г - пренебрежимо малая энергия отдачи. Кинетические энергии излученных электронов измеряются путем измерения напряженностей магнитного поля, необходимых для попадания их в детектор. Е_кте41С и Е_Ьу экспериментально известны и используются для вычисления Е_к, энергии связи каждого атома. Таким образом, ΧΡ8 несомненно идентифицирует атом.

Соединения водорода с увеличенной энергией связи приводятся в разделе Дополнительные соединения с увеличенной энергией связи. Энергии связи различных ионов гидрино гидрида и гидринов могут быть получены согласно уравнению (7) и уравнению (1) соответственно. ΧΡ8 используется для подтверждения получения ионов гидрино гидрида с η=1/2 до η=1/16, Е_ь=3 эВ до 73 эВ, гидринов с η=1/2 до 1/4, Е_к=54,4 эВ до 217,6 эВ и молекул дигидрино с η=1/2 до η=1/4, Е_ь=62,3 эВ до 248 эВ. В случае атомов гидрино и молекул дигидрино этот диапазон представляет самую низкую амплитуду по энергии. Пики в этом диапазоне предсказаны как наиболее многочисленные. В случае иона гидрино гидрида η=1 /1 6 представляет самый стабильный ион гидрино гидрида. Таким образом, ΧΡ8 энергетического диапазона Е_ь=3 эВ до 73 эВ детектирует эти состояния. ΧΡ8 представлена на поверхности без фоновой интерференции этих пиков катодом. Углерод имеет по сути нулевой фон от 0 эВ до 287 эВ, как показано на фиг. 10. Таким образом, в случае углеродного катода интерференция отсутствовала в пиках иона гидрино гидрида η=1 /2 до η=1 /1 6, гидрино η=1 /2 до η=1 /4 и дигидрино η=1 /2 до η=1 /4.

Энергии связи иона гидрино гидрида согласно уравнению (7) приведены в табл.1, энергии связи гидрино согласно уравнению (1) - в табл.2 и молекулярные энергии связи дигидрино согласно уравнению (31) - в табл.3.

Таблица 2. Представительная энергия связи атома гидрино как функция п, уравнение (1)

п	Еь (эВ)
1	13,6
1/2	54,4
1/3	122,4
1/4	217,6

Таблица 3. Представительная энергия связи молекулы дигидрино как функция п, уравнение (31)

п	Еь (эВ)
1	15,46
1/2	62,3
1/3	139,5
1/4	248

13.1.1. Экспериментальный способ идентификации атома гидрино и молекулы дигидрино при помощи ХР8

Серии анализов ХР8 проводились на углеродном катоде, используемом в электролизе водного карбоната калия. Центром Зетлемойера ЩсШсшоусг) по изучению поверхностей, Лабораторией Синклеар (8тс1а1г) университета Лехайта (ЬеЫдй) при идентификации пиков энергии связи гидрино и дигидрино, где образец тщательно промывается для удаления растворимых в воде соединений гидрино гидрида. Высококачественный спектр наблюдается в диапазоне энергии связи от 300 до 0 эВ. Эта энергетическая область полностью охватывает область с 2р, а также область вокруг 55 эВ, которая представляет приблизительное положение энергии связи Н(п=1/2), 54,4 эВ, область вокруг 123 эВ, которая представляет примерное положение энергии связи Н(п=1/3), 122,4 эВ, область вокруг 218 эВ, которая представляет примерное положение энергии связи Н(п=1/4), 217,6 эВ, область вокруг 63 эВ, которая представляет приблизительное положение энергии связи молекулы дигидрино Н₂*[п=1/2; 20-^72), 62,3 эВ, область вокруг 140 эВ, которая представляет примерное положение энергии связи молекулы дигидрино Н₂*[п=1/3; 2с'=>/2ао/3], 139,5 эВ, и область вокруг 250 эВ, которая представляет примерное положение энергии связи молекулы дигидрино Н₂*[п=1/4; 2с'=У2а,,/41. 248 эВ.

Образец #1. Катод и анод каждый содержит стекловидный углеродный стержень высокой чистоты длиной 5 см и диаметром 2 мм. Электролит содержит 0,57 М К₂СО₃ (Ригайошс 99,999%). Электролиз производится при 2,75 вольтах в течение трех недель. Катод удаляется из ячейки, сразу тщательно промывается дистиллированной водой и высушивается в потоке Ν₂. От электрода отрезается кусок подходящего размера, устанавливается на короткой подставке образца и помещается в вакуумную систему.

13.1.2. Результаты и обсуждение

Область энергии связи от 0 до 1200 эВ рентгеновского фотоэлектронного спектра (ХР8) контрольного стекловидного углеродного стержня показана на фиг. 10. Обзорный спектр образца #1 показан на фиг. 11. Исходные элементы идентифицированы на фигуре. Самыми неидентифицированными пиками являются вторичные пики или особенности потерь, ассоциированные с первичными электронами. Фиг. 12 показывает низкий диапазон энергии связи (0285 эВ) для образца #1. На фиг. 12 показан пики атома гидрино Н(п=1/2) при энергии связи 54 эВ, атома гидрино Н(п=1/3) при энергии связи

122,5 эВ и атома гидрино Н(п=1/4) при энергии связи 218 эВ. Эти ясно отмеченные пики представляют наибольший интерес, поскольку они подпадают в область около предсказанной энергии связи для гидрино (п=1/2), 54,4 эВ, (п=1/3), 122,4 эВ и (п=1/4), 217,6 эВ соответственно. Хотя соответствие примечательно, необходимо исключить все другие возможные известные объяснения перед обозначением особенностей 54 эВ, 122,5 эВ и 218 эВ для гидрино, Н (п=1/2), Н (п=1/3) и Н (п=1/4) соответственно. Как показано ниже, каждое из этих возможных известных объяснений исключено.

Элементы, которые потенциально могли бы относиться к пику около 54 эВ, могут быть разделены на три категории: 1) тонкая структура или линии потерь, ассоциированные с одной из основных поверхностных компонент, именно углеродом (С) или калием (К); 2) элементы, которые имеют свои первичные пики в окрестности 54 эВ, именно литий (Ь1); 3) элементы, которые имеют свои вторичные пики в окрестности 54 эВ, именно железо (Ее). В случае тонкой структуры или линий потерь углерод исключен из-за отсутствия такой тонкой структуры или линий потерь, ассоциированных с углеродом, как показано в ХР8 спектре чистого углерода, фиг. 10. Калий исключен, поскольку форма особенности 45 эВ существенно отлична от особенности, связанной с отдачей, как показано на фиг. 14. Литий (Ь1) и железо (Ее) исключены изза отсутствия других пиков этих элементов, некоторые из которых могли бы появиться со значительно большей интенсивностью, чем пик около 54 эВ (например, пики 710 и 723 эВ Ее пропущены из обзорного сканирования, а пик кислорода при 23 эВ слишком мал, чтобы быть обусловленным ЫО). Эти результаты Х8Р согласуются с обозначением широкого пика при 54 эВ для гидрино, Н(п=1/2).

Элементы, которые потенциально могли бы быть отнесены к пику около 122,4 эВ, могут быть разделены на две категории: тонкая структура или линии потерь, ассоциированные с одной из основных поверхностных компонент, именно углеродом (С); элементы, которые имеют их вторичные пики в окрестности 122,4 эВ, именно медь (Си) и иод (I). В случае тонкой структуры или линий потерь углерод исключен из-за отсутствия такой тонкой структуры или линий потерь, ассоциированных с углеродом, как показано в спектре Х8Р чистого углерода, фиг. 10. В случаях элементов, которые имеют свои первичные или вторичные пики в окрестности 122,4 эВ, они исключены из-за отсутствия других пиков этих элементов, некоторые из которых могли бы появиться со значительно большей интенсивностью, чем пик около 122,4 эВ (например, пики 620 и 631 эВ I пропущены и пики 931 и 951 эВ Си пропущены). Эти результаты ХР8 совместимы с обозначением широкого пика при 122,5 эВ для гидрино, Н(п=1/3).

Элементы, которые потенциально могли бы привести к пику около 217,6 эВ, могут быть разделены на две категории: тонкая структура или линии потерь, ассоциированные с одной из основных поверхностных компонент, именно углеродом (С); тонкая структура или линии потерь, ассоциированные с одной из основных поверхностных примесей, именно хлором (С1). В случае тонкой структуры или линий потерь углерод исключен из-за отсутствия такой тонкой структуры или линий потерь, ассоциированных с углеродом, как показано в спектре ХР8 чистого углерода, фиг. 10. Случай элементов, которые имеют свои первичные пики в окрестности 217,6 эВ, невероятен, поскольку энергии связи хлора в этой области составляют 199 эВ и 201 эВ, что не согласуется с пиком при

217,6 эВ. Более того, плоская базисная линия не совмещается с обозначением пика отдачи хлора. Эти результаты Х8Р сопоставимы с обозначением широкого пика при 218 эВ для Н(п=1/4).

На фиг. 13 показан молекулярный пик дигидрино Н₂*[п=1/2; 2с'='^2а_о/2] при энергии связи 63 эВ как уступ на пике Ыа. На фиг. 12 показан молекулярный пик дигидрино Н₂*[п=1/3; 20-^23,/31 при энергии связи 140 эВ и молекулярный пик дигидрино Н₂*[п=1/4; 2с'=у/2а,,/4| при энергии связи 249 эВ. Хотя соответствие заметно, необходимо исключить все другие возможные объяснения перед обозначением особенностей 63 эВ, 140 эВ и 249 эВ для дигидрино Н₂*[п=1/2; 2ο'=ν23ο/2], Н₂*[п=1/3;

2с'='12а_о/3] и Н₂*[п=1/4; 2ο'=ν23θ/4] соответственно.

Только существенным вероятным элементом, который потенциально мог бы привести к пику около 63 эВ, является Τι; однако, никакой из других пиков Τι не присутствует. В случае пика 140 эВ только существенными вероятными элементами являются Ζη и РЬ. Эти элементы исключаются, поскольку оба элемента могли бы привести к другим пикам равной или большей интенсивности (например, 413 эВ и 435 эВ для РЬ и 1021 эВ и 1044 эВ для Ζ^, которые отсут ствуют. В случае пика 249 эВ только существенным вероятным элементом является РЬ. Этот элемент исключен, поскольку мог бы привести к другим пикам равной или большей интенсивности (например, пики РЬ 240, 111 и 112 эВ), которые отсутствуют.

Результаты ХР8 согласуются с обозначением уступа при 63 эВ для Н₂*[п=1/2; 2с'='^2а_о/2], расщепленных пиков при 140 эВ для Н₂*[п=1/3; 20-^23(,/3] и расщепленных пиков при 249 эВ для Н₂*[п=1/4; 20-^28,,/4]. Зги результаты согласуются с предсказанными энергиями связи, даваемыми уравнением (31), как показано в табл.3.

Атомы гидрино и молекулы дигидрино могут быть связаны с ионами гидрино гидрида, формирующими соединения, такие как №Н_п, где п-целое. Это продемонстрировано в разделе Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи масс-спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ΤΘΡ8ΙΜ8) и представляет новую химию. Присутствие пиков гидрино и дигидрино усиливается при наличии платины и палладия на этом образце, который может формировать такие связи. Ненормальное циклическое изменение пиков, сдвиг их энергии и расщепление пиков сочетаются с таким видом связи для многократных элементов.

13.1.3. Экспериментальный способ идентификации иона гидрино гидрида при помощи Х8Р

Серии анализов Х8Р проводятся на углеродных катодах, использованных в электролизе водного карбоната калия, и на кристаллических образцах Центром Зетлемойера по изучению поверхностей. Лабораториями Синклера, Университетом Лехайта для идентификации пиков энергии связи ионов гидрино гидрида. Спектр высокого качества получен в диапазоне энергии связи от 0 до 300 эВ. Эта область энергии полностью охватывает область С 2р и область вокруг энергии связи иона гидрино гидрида от 3 эВ (Н^-(п=1/2)) до 73 эВ (Н^-(п=1/16)). (В некоторых случаях область вокруг 3 эВ затруднительно получить из-за заряда образца).

13.1.3.1. Образцы углеродного электрода

Образец #2. Катод и анод каждый содержат стекловидный углеродный стержень высокой чистоты длиной 5 см и диаметром 2 мм. Электролит содержит 0,57 М К₂СО₃ (Рига1гошс 99,999%). Электролиз выполняется при 2,75 В в течение трех недель. Катод удаляется из ячейки, сразу промывается дистиллированной водой и высушивается потоком Ν₂. От электрода отрезается кусок, подходящего размера, устанавливается на короткой подставке образца и помещается в вакуумную систему.

Образец #3. Оставшаяся часть электрода образца #2 хранится в уплотненном пластиковом пакете в течение трех месяцев, в течение которых кусок подходящего размера отрезается от электрода, устанавливается на короткой под ставке образца, помещается в вакуумную систему и сканируется при помощи ΧΡ8.

13.1.3.2. Кристаллические образцы из электролитической ячейки

Соединения гидрино гидрида приготавливаются при электролизе водного раствора К₂СО₃, соответствующего катализатору К⁺/К⁺. Ячейка содержит бак №1Цепе (модель #541000010) на 10 галлонов (33 дюйма х 15 дюймов). Два зажимных болта длиной 4 дюйма и диаметром 1/2 дюйма закрепляются в крышке, через которую вставляется шнур для калибровки нагревателя. Сборка ячейки показана на фиг. 2.

Катод содержит 1) полиэтиленовый ковш, который служит как перфорированная (сетчатая) опорная структура, где отверстия 0,5 дюйма выполнены над всеми поверхностями при расстоянии между центрами отверстий 0,75 дюйма, и 2) 5000 м чистой холоднотянутой никелевой проволоки диаметром 0,5 мм (ΝΙ 200 0,0197 дюйма, ΗΤN36NΟАС1, А1 \Уйе Тес11. Нс.). Проволока равномерно намотана вокруг внешней стороны сетчатой опоры в виде 150 секций длиной 33 м. Концы каждой из 150 секций переплетены для образования трех кабелей по 50 секций на кабель. Кабели запрессованы в терминальном соединителе, который привинчен к катодной терминальной стойке. Соединение покрыто эпоксидной смолой для предотвращения коррозии.

Анод содержит массив из 15 платинированных титановых анодов (сетка 10-ЕпдеШагб

1,6 х 8 дюймов с одним хвостовиком 3,4 х 7 дюймов, прикрепленным к боковой стенке 1,6 дюйма, гальванически покрытой 100 и серии 3000; и титановые трубки диаметром 1 дюйм и длиной 8 дюймов 5-ЕпдеШагб с одним хвостовиком 3,4 х 7 дюймов, прикрепленным к внутренней части одного конца и гальванически покрытым 100 и Ρΐ серии 3000). Широкая лапка 3,4 дюйма выполнена на конце хвостовика каждого анода путем его изгиба под прямым углом к аноду. В центре каждой лапки просверлено отверстие 1/4 дюйма. Лапки привинчены к полиэтиленовому диску диаметром 12,25 дюйма (ВиЬЬегтаН модель #ΐΝ2-2669) эквидистантно по периферии. В результате изготавливается массив, имеющий 15 анодов, подвешенных от диска. Аноды привинчиваются полиэтиленовыми болтами 1/4 дюйма. Между каждой анодной лапкой и диском помещается сплющенный никелевый цилиндр, также привинченный к лапке и диску. Цилиндр изготовлен из никелевой фольги 7,5 см на 9 см длины х 0,125 мм толщины. Цилиндр пересекает диск и другой конец каждого цилиндра спрессован вокруг медной проволоки А^С/600У. Соединение уплотнено усадочным трубопроводом и эпоксидной смолой. Проволоки запрессованы в два терминальных соединителя и привинчены к анодному терминалу. Соединение покрыто эпоксидной смолой для предотвращения коррозии.

Перед сборкой анодный массив очищается в 3М НС1 в течение 5 мин и промывается дистиллированной водой. Катод очищается при его помещении в котел с раствором 0,57М К₂СО₃/3% Н₂О₂ в течение 6 ч и последующего промывания дистиллированной водой. Анод помещается на опору между центральным и внешним катодами и электродная сборка располагается в котле с электролитом. Источник питания подсоединяется к клеммам батарейными кабелями.

Раствор электролита содержит 28 л 0,57М Κ£Ο₃ (Альфа К2СО₃ 99+%).

Калибровочный нагреватель выполнен в виде нихромового нагревателя, обложенного сплавом Ысо11оу 800, 57,6 Ом1000 Вт, подвешенного от полиэтиленового диска анодного массива. Он питается постоянной мощностью источника Ιην;π (питание +0,1% (модель #ТР 3618)). Напряжение (+0,1%) и ток (+0,1%) регистрируются цифровым мультиметром типа Нике 8600А.

Электролиз выполняется при постоянном токе 20 А с источником постоянного тока (+0,02%) (модель Керсо #АТЕ 6-100М).

Напряжение (+0,1%) регистрируется цифровым мультиметром Нике 8600А. Ток (+0,5%) считывается от токового преобразователя модели Οΐιίο 8етйгошск СТА 101.

Температура (+0,1°С) регистрируется микропроцессорным термометром модели Οιικβίι НН21 , использующим термопару типа К, которая вставлена через отверстие 1/4 дюйма в крышке котла и диска анодного массива. Для исключения присутствия температурных градиентов температура измеряется на всем протяжении котла. Не было обнаружено влияния вариаций положения в пределах детектирования термопары (+0,1%).

Температура поднимается выше окружающей (Т=Т(только электролиз) Т(заготовка)) и ежедневно регистрируется мощность электролиза. Коэффициент нагревания определяется на лету путем отключения и включения внутреннего резистивного нагревателя и получения константы ячейки из разности потерь с нагревателем и без него. Мощность нагревателя 20 Вт добавляется к электролитической ячейке каждые 72 ч, где 24 ч требуются для достижения установившегося состояния. Увеличение температуры выше окружающей (Т₂=Т(электролиз + нагреватель) Т(заготовка)) регистрируется аналогично тому, как мощность электролиза и мощность нагревателя.

Во всех температурных измерениях заготовка содержит 28 л воды в котле Nа1деηе на 10 галлонов (33 х 15 дюймов) с крышкой (модель #54100-0010). Мешалка содержит стеклянный стержень диаметром 1 см и длиной 43 см, на одном конце которого закрепляется тефлоновая лопатка в виде полулуны 0,8 х 2,5 см. Другой конец стержня соединен с двигателем изменяемой скорости (модель #1075С фирмы Та1Ьоух 1пх1гитеп1 Со грога! ίο п). Перемешивающий стержень вращается при скорости 250 об/мин.

Заготовка (неэлектролизная ячейка) взбалтывается для моделирования перемешивания в электролитической ячейке, обусловленного разбрызгиванием газа. Один ватт тепла от перемешивания возникает в холостой ячейке, действующей при температуре на 0,2°С выше окружающей.

Температура (+0,1°С) заготовки регистрируется микропроцессорным термометром (Отеда НН21), который вставлен через отверстие 1/4 дюйма в крышке котла.

Ячейка, которая производит 6,3· 10⁸ Дж энтальпии образования соединений с увеличенной энергией связи, действует от фирмы В1аекЫд111 Ротег, 1пс. (Макет, Пенсильвания) и ниже указывается как электролитическая ячейка ВЬР. Эта ячейка эквивалентна описываемой здесь ячейке. Описание ячейки также дано Милсом и др. [В.МШк, ХУ.Сооб & В.8йаиЬасй. Риыоп Тес11по1. 25,103 (1994)], за исключением того, что отсутствует дополнительный центральный катод.

Электролитическая ячейка, действующая от Тегтасоге 1пс. (Ьапсайег, Пенсильвания), описана Милсом и др.Щ.МПк, ХУ.Сооб & В.8йаиЬасй. Риыоп Тес1то1. 25,103 (1994)] и указывается как электролитическая ячейка Тегтасоге. Эта ячейка производит энтальпию

1,6 * 10⁹ Дж образования соединений водорода с увеличенной энергией связи, которая превышает общую входную энтальпию, даваемую произведением напряжения и тока электролиза, на коэффициент свыше 8.

Кристаллы получены из электролита как образцы #4, #5, #6, #7, #8, #9 и #10.

Образец #4. Образец готовится путем фильтрации электролита К2СО3 электролитической ячейки ВЬР, описанной в кристаллических образцах раздела Электролитическая ячейка, фильтровальной бумагой \У11а1тап 110 мм (ΟηΙ.Ν 1450 110) для получения белых кристаллов. ХР8 получена путем установки образца на полиэтиленовой опоре. Также получены массспектры (образец #4 электролитической ячейки масс-спектроскопии) и ТОР8ГМ8 (образец #5 ТОР8ГМ8).

Образец #5. Образец готовится путем подкисления электролита К2СО3 из электролитической ячейки ВЬР с НNОз и концентрации подкисленного раствора до образования желтобелых кристаллов при комнатной температуре. ХР8 получена путем установки образца на полиэтиленовой опоре. Также получены массспектры аналогичного образца (образец #3 электролитической ячейки масс-спектроскопии) и ТСЛ/ПТЛ (образец #2 ТСЛ/ПТЛ).

Образец #6. Образец готовится путем концентрации электролита К2СО3 из электролитической ячейки Тйегтасоге, описанной в кристаллических образцах раздела Электролитическая ячейка, только до формирования желтобелых кристаллов. ХР8 получена путем установки образца на полиэтиленовой опоре. Также выполнены ΧΒΌ (образец #2 ХКЭ), ТОР81М8 (образец #1 ТОР8ГМ8), РТГВ (образец #1 РТГК), NМΚ. (образец #1 NМΒ), Е8ГГОРМ8 (образец #2 Е8ГТОРМ8).

Образец #7. Образец готовится путем концентрации 300 см³ электролита К₂СО₃ из электролитической ячейки ВЬР, используя ротационный выпарной аппарат при 50°С, только до образования осаждения. Объем составляет около 50 см³. Дополнительный электролит добавляется при нагревании с 50°С до исчезновения кристаллов. Затем кристаллы выращиваются свыше трех недель путем обеспечения насыщенного раствора в уплотненной колбе с круглым дном в течение трех недель при 25°С. Производительность составляла 1 г. Спектр ХР8 кристаллов получен путем установки образца на полиэтиленовой опоре. Также получены ТОР8ГМ8 (образец #8 ТОР8ГМ8), ³⁹К NМΒ (образец #1 ³⁹К NМΒ), рамановская спектроскопия (рамановский образец #4) и Е8ГТОРМ8 (образец #3 Е8ГТОРМ8).

Образец #8. Образец готовится путем подкисления 100 см³ электролита К₂СО₃ из электролитической ячейки ВЬР с Н₂8О₄. Раствор оставался открытым в течение трех месяцев при комнатной температуре в мензурке на 250 мл. Малые белые кристаллы формировались на стенках мензурки способом, эквивалентным тонкослойной хроматографии, включая пар атмосферной воды как подвижную фазу и двуокись кремния Ругех мензурки как стационарную фазу. Кристаллы собирались и выполнялась ХР8. Также выполнена ТОР8ГМ8 (образец #1 ТОР8ГМ8).

Образец #9. Катод электролитической ячейки К₂СО₃, работающей в Национальных инженерных лабораториях Идахо (Иайо) (ШЕБ) в течение 6 месяцев, который идентичен описанному в кристаллических образцах раздела Электролитическая ячейка, помещается в 28 л раствора 0,6 М К₂СО₃/10% Н₂О₂. 200 см³ раствора подкислены с НЫО₃. Раствор концентрируется до 100 см³ и остается в течение недели до образования больших чистых пятиугольных кристаллов. Кристаллы фильтруются и выполняется ХР8.

Образец #9А. Катод электролитической ячейки К₂СО₃, работающей в Национальных инженерных лабораториях Идахо (Иайо) (ШЕБ) в течение 6 месяцев, который идентичен описанному в кристаллических образцах раздела Электролитическая ячейка, помещается в 28 л раствора 0,6 М К2СО3/10%, Н2О2. 200 см³ раствора подкислены с НЫО₃. Раствор остается открытым в течение трех месяцев при комнатной температуре в мензурке на 250 мл. Белые узловатые кристаллы формируются на стенках мензурки способом, эквивалентным тонкослойной хроматографии, включая пар атмосферной воды как подвижную фазу и двуокись кремния Ругех мензурки как стационарную фазу. Кристаллы собираются и выполняется ХР8. Также производится Т0Е81М8 (образец #12 Т0Е81М8).

13.1.4. Результаты и обсуждение

Низкий диапазон энергии связи (0-75 эВ) катода из стекловидного углеродного стержня вслед за электролизом электролита 0,57М К₂СО₃ перед (образец #2) и после (образец #3) хранения в течение трех месяцев показан на фиг. 14 и фиг. 15 соответственно. Для образца, сканированного сразу после электролиза, положение пиков калия. К, и пика кислорода, О, идентифицировано на фиг. 14. Результаты ХР8 высокого разрешения того же электрода после трех месяцев хранения показаны на фиг. 15. Пики иона гидрино гидрида Н^-(п=1/р) для р=2 до р=12, пики калия, К, пики натрия, Να, и пик кислорода, О, (который является меньшим вкладом, поскольку он должен быть меньше, чем пики калия) идентифицированы на фиг. 15. (Другие пики гидрино гидрида для р=16 идентифицированы при обзорном сканировании в области от 65 эВ до 73 эВ (не показано)). Пики в положениях предсказанных энергий связи ионов гидрино гидрида значительно возрастают, тогда как пики калия при 18 и 34 эВ соответственно преимущественно исчезают. Пики натрия при 1072 эВ и 495 эВ (в обзорном спектре (не показан)), 64 эВ и 31 эВ (фиг. 15) также возникают при хранении. Механизмом усиления пиков иона гидрино гидрида при хранении является кристаллический рост из тела электрода преобладающего гидрино гидрида натрия. (Рентгеновская дифракция кристаллов, выращенных на хранимом никелевом катоде, показала пики, которые не могли бы быть обозначены известными соединениями, как описано в разделе Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи ХВЭ). Эти обмены с хранением существенным образом исключают примеси как источник пиков, указанных для ионов гидрино гидрида, поскольку пики примесей могли бы быть расширены и уменьшены по интенсивности из-за окисления, если вообще могло возникать любое изменение.

Изоляция чистых соединений гидрино гидрида из электролита является средством исключения примесей из формы ХР8, которая соответствующим образом исключает примеси в качестве альтернативного обозначения пиков иона гидрино гидрида. Образцы #4, #5 и #6 очищаются от электролита К₂СО₃. Обзорные спектры показаны на фиг. 16, 18 и 20 соответственно с идентифицированными первичными элементами. Отсутствие примесей представлено в обзорных сканированиях, которые могут быть обозначены для пиков в области низкой энергии связи с исключением натрия при 64 и 31 эВ, калия при 18 и 34 эВ и кислорода при 23 эВ. Соответственно другие пики в этой области должны быть обусловлены новыми соединениями.

Пики иона гидрино гидрида Н^-(1 /р) для р=2 до р=16 и пик кислорода, О, идентифицированы для каждого образца #4, #5, и #6 на фиг. 17, 19 и 21 соответственно. Дополнительно, пики натрия, Να, образца #4 и образца #5 идентифицированы на фиг. 17 и фиг. 19 соответственно. Пики калия, К, образца #5 и образца #6 идентифицированы на фиг. 19 и фиг. 21 соответственно. Спектры ХР8 низкого диапазона энергии связи (0-75 эВ) кристаллов из электролита 0,57 М К2СО3 (образцы #4, #5, #6 и #7) наложены на фиг. 22, которая показывает, что соответствие пиков иона гидрино гидрида от различных образцов действительно полное и они отлично согласуются. Эти пики не присутствуют в случае ХР8 при согласовании образцов, за исключением того, что №ьС.'О₃ замещает К₂СО₃ в качестве электролита. Кристаллы образца #5 и образца #6 имеют желтую окраску. Желтая окраска может быть обусловлена поглощением континуума Н^-(п=1/2) в ближнем ультрафиолете.

При подкислении образца #5 значение рН циклично возрастает с 3 до 9, при которых время действия дополнительной кислоты добавляется при освобождении двуокиси углерода. Увеличение рН (освобождение базисного состава при помощи растворенного вещества) зависит от температуры и концентрации раствора. Это наблюдение согласуется с освобождением от соединений гидрино гидрида, таких как КНКНСО₃, приведенных в разделе Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи масс-спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (Т0Е81М8). Реакция согласно этому наблюдению представляет реакцию замещения ЫО₃ ^- на НСО3^- или СО3^2-.

Данные обеспечивают идентификацию ионов гидрино гидрида, чьи пики ХР8 не обозначены для примесей. Некоторые пики расщеплены, такие как пики Н^-(п=1/4), Н^-(п=1/5), Н (п=1/8), Н^-(п=1/10) и Н^-(п=1/11), показанные на фиг. 17. Расщепление показывает, что присутствуют некоторые соединения, содержащие тот же ион гидрино гидрида, и далее показывают возможность мостовых структур соединений, приведенных в разделе Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи массспектроскопии по временам пролета вторичных ионов (Т0Е81М8), таких как

включающих димеры, такие как К₂Н₂ и №ьН_;.

Фиг. 18 показывает водное растворенное нике левое соединение (N1 присутствует в обзорном сканировании образца #5). Более того, пик [п=1/2; 2с'=^2а,/2| показан в диапазоне 0-75 эВ сканирования образца #5 (фиг. 19). Результаты ХР8 и ТОГ81М8 согласуются с идентификацией металлических соединений водорода с увеличенной энергией связи МН_п, где п-целое, Мметалл и Н-разновидность водорода с увеличенной энергией связи. Например, структура Ы1Н₆ представляет н

н

Большие пики натрия ХР8 хранимого углеродного катода электролитической ячейки К₂СО₃ (образец #3) и кристаллов из электролита К2СО3 (образец #4) показывают, что соединения гидрино гидрида предпочтительно формируются с натрием над калием. Пик иона гидрино гидрида Н^-(п=1/8), показанный на фиг. 15, 19 и 21, при энергии связи 36,1 эВ является широким изза вклада от линии потерь калия при 33 эВ, которая наложена на пик иона гидрино гидрида Н (п=1/8) в этих сканированных формах ХР8. Эти данные далее показывают, что распределение ионов гидрино гидрида имеет тенденцию к последовательно уменьшенным состояниям по времени. Из уравнения (7) следует, что наиболее стабильным ионом гидрино гидрида является Н (п=1/1 6), который был предсказан как предпочтительный продукт. Не детектировались состояния иона гидрино гидрида с большей энергией связи.

Пакетированный рентгеновский фотоэлектронный спектр (ХР8) высокого разрешения (область энергии связи от 0 до 75 эВ) в порядке от низа до верха образца #8, образца #9 и образца #9 А показаны на фиг. 23. Наблюдались ионы гидрино гидрида Н^-(п=1/р) для р=3 до р=16. В каждом случае интенсивность пиков иона гидрино гидрида наблюдается увеличенной относительно исходного материала. Спектр образца #9 подтверждает, что соединения гидрино гидрида после осаждения очищены путем подкисления с азотной кислотой. Спектры для образца #8 и образца #9А подтверждают, что соединения гидрино гидрида очищены при помощи механизма, эквивалентного тонкослойной хроматографии, включающей пар атмосферной воды как подвижную фазу и двуокись кремния Ругех мензурки как стационарную фазу.

13.2. Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи масс-спектроскопии.

Элементарный анализ электролита электролитической ячейки К₂СО₃ ВЬР на 28 л показывает, что содержание калия электролита уменьшается от первоначальной композиции 56% по весу до композиции 33% по весу. Измеренное значение рН составляет 9,85, так что рН значение рН в первоначальный период работы составляло 11,5. Величина рН электролитической ячейки Тегтасоге первоначально составляет 11,5, что соответствует концентрации 0,57М К2СО3, которая подтверждается элементарным анализом. После непрерывного производства энергии в течение 15 месяцев значение рН измерялось как 9,04 и наблюдалось при высушивании электролита и его взвешивании, которое показывает, что свыше 90% электролита потеряно из ячейки. Потери калия в обоих случаях предназначены для образования летучих соединений гидрино гидрида, тогда как гидрино производится путем катализа атомов водорода, которые тогда реагируют с водой для образования соединения гидрино гидрида и кислорода. Реакция представляет

2Н[а_и/р] + Н₂О -> 2Н'(1/р) + 2Н· + (55)

2Н~(1/р) + 2К_гСОз + 2Н*-> 2КНСОз + 2КН(1/р) (56)

2Н[а„/р] + Н₂О + 2К₂СОз -> 2КНСОз +2КН(1/р) +7 О₂ (57)

Эта реакция согласуется с элементарным анализом (Лаборатории Са1ЬгаЪЬ) электролита фирмы В1аскЬ1дЫ Ро^ег, 1пс. ячейки как преобладание КНСО3 и соединений гидрино гидрида, включающих КН(1 /р)п, где п-целое, на основе превышения содержания водорода, которое было на 30% выше содержания КНСО₃ (1,3 против 1 атомного процента). Летучесть КН(1 /р)пп где п-целое, могла бы возрасти со временем до дефицита калия.

Используется возможность масс-спектроскопии для детектирования летучих соединений гидрино гидрида. Количество соединений гидрино гидрида идентифицируется масс-спектроскопией путем образования паров нагретых кристаллов от реакторов гидрино гидрида с электролитической ячейкой, газовой ячейкой, газоразрядной ячейкой и ячейкой с плазменной горелкой. Во всех случаях пики ионов гидрино гидрида также наблюдаются при помощи ХР8 кристаллов, используемых для масс-спектроскопии, которые изолированы от каждого реактора гидрино гидрида. Например, форма ХР8 кристаллов, изолированных от реактора гидрида с электролитической ячейкой, имеющих массспектр, приведенный на фиг. 25Λ-25Ω. показана на фиг. 17. Форма ХР8 кристаллов, изолированных от реактора гидрида с электролитической ячейкой путем аналогичной процедуры, в отношении кристаллов, имеющих масс-спектр, приведенный на фиг. 24, показана на фиг. 19.

13.2.1. Сбор и подготовка образца

Реакция подготовки соединений, содержащих ион гидрино гидрида, дается уравнением (8). Атомы гидрино, которые реагируют для образования ионов гидрино гидрида, могут быть произведены при помощи 1) реактора гидрида с электролитической ячейкой, 2) реактора гидрида с газовой ячейкой, 3) реактора гидрида с газоразрядной ячейкой или 4) реактора гидрида с ячейкой с плазменной горелкой. Каждый такой реактор используется при подготовке кристаллических образцов для масс-спектроскопии. Полученное соединение гидрино гидрида собирается непосредственно или очищается от раствора путем осаждения и перекристаллизации. В случае одного электролитического образца электролит К₂СО₃ делается 1М в ΗΝ0₃ и подкисляется с НЫО₃ перед осаждением кристаллов. В двух других электролитических образцах электролит К₂СО₃ подкисляется с НЫО₃ перед тем, как кристаллы осаждаются на кристаллизационной чашке.

13.2.1.1. Электролитический образец

Соединения гидрино гидрида подготавливаются при электролизе водного раствора К2СО3, соответствующего переходному катализатору К⁺/К⁺. Описание ячейки приведено в кристаллических образцах раздела Электролитическая ячейка. Сборка ячейки показана на фиг. 2.

Кристаллические образцы получаются из электролита следующим образом:

1) Контрольная электролитическая ячейка, идентичная экспериментальной ячейке 3 и 4 ниже, за исключением того, что Ыа₂СО₃ замещает К2СО3, действует в Национальной инженерной лаборатории Идахо (ΙΝΕΕ) в течение 6 месяцев. Электролит Ыа₂СО₃ концентрируется путем выпаривания до формирования кристаллов. Кристаллы анализируются в фирме В1аскЫдЫ Ро\\^гег. 1пс. путем масс-спектроскопии.

2) Дальнейший контроль включает соединение К₂СО₃, используемое в качестве электролита электролитической ячейки ΙΝΕΕ К₂СО₃ (Альфа К₂СО₃ 99+%).

3) Кристаллический образец готовится путем 1) добавления ΕίΝ0₃ к электролиту К₂СО₃ из электролитической ячейки ВЬР до окончательной концентрации 1 М; 2) подкисления раствора с НЫО₃ и 3) концентрации подкисленного раствора до получения желто-белых кристаллов при комнатной температуре. Получены массспектры и форма ХРЗ. Выполнены ХР8 (ХР8 образец #5), Т0Е81М8 (Т0Е81М8 образец #6) и ТСА/ОТА (ТСА/ОТА образец #2) для аналогичных образцов.

4) Кристаллический образец готовится путем фильтрации электролита К2СО3 из электролитической ячейки ВЬР фильтровальной бумагой 110 мм \У11а1тап (Οαΐ.Ν 1450 110). В дополнение к масс-спектроскопии также выполнялись ХРЗ (ХРЗ образец #4) и Т0Е81М8 (Т0Е81М8 образец #5).

5) и 6) Два кристаллических образца готовятся из электролита электролитической ячейки ТНегтасоге путем 1) подкисления 400 см³ электролита К₂СО₃ с НЫО₃, 2) концентрации подкисленного раствора до объема 10 см³, 3) помещения концентрированного раствора на кристаллизационном блюдце и 4) обеспечения медленного формирования кристаллов при комнат ной температуре. Желто-белые кристаллы формировались на внешнем крае кристаллизационной чашки. В дополнение к масс-спектроскопии также выполнялись ХР8 (ХР8 образец #10), ХВО (ХВО образцы #3А и #3В), Т0Е81М8 (Т0Е81М8 образец #3) и ЕТ1В (ЕТ1В образец #4).

13.2.2.2. Образец газовой ячейки

Соединения гидрино гидрида приготавливаются в газовой ячейке паровой фазы с вольфрамовой нитью и ΚΙ как катализатором согласно уравнениям (3-5) и восстановлением до иона гидрино гидрида (уравнение (8)), возникающим в газовой фазе. ВЫ также использовался в качестве катализатора, поскольку вторая энергия ионизации рубидия составляет 27,28 эВ. В этом случае реакция катализа представляет

27,28 эВ+ВЬ*+Н[а_н/р)-»ЛЬ²'+е’+Н[а„/ (р+1) ] + [ (р+1) ²-р²)Х13, 6 эВ (58) №²’ + е -> №‘ + 27,28 эВ (59)

И полная реакция имеет вид

Н[а„/р] -> Н[а„/(р+1) ] +[(р+1)²-р²]Х13,6 эВ (60)

Высокотемпературная экспериментальная газовая ячейка, показанная на фиг. 4, используется для получения соединений гидрино гидрида. Атомы гидрино образуются путем катализа водорода в газовой фазе. После реакции ячейка промывается деионизированной водой. Промывка фильтруется и кристаллы соединения гидрино гидрида осаждаются путем концентрации.

Реактор гидрино гидрида с экспериментальной газовой ячейкой, показанной на фиг. 4, содержит кварцевую ячейку в форме кварцевой трубки 500 мм в длину и пятьдесят (50) миллиметров в диаметре. Кварцевая ячейка образует сосуд реакции. Один конец ячейки сужен в виде горловины и прикреплен к резервуару 3 катализатора на пятьдесят (50) кубических сантиметров. Другой конец ячейки подогнан к фланцу высокого вакуума вида СопПаЕ который согласован с чашкой 5 Ругех с идентичным фланцем вида СопПаЕ Уплотнение высокого вакуума поддерживается кольцом Витона (Уйоп) и зажимом из нержавеющей стали. Чашка 5 Ругех включает пять трубок стекла по металлу для крепления линии 25 ввода газа и линии 21 вывода газа, два ввода 22 и 24 для электрических проводов 6 и проход 23 для подъемного стержня 26. Один конец пары электрических проводов соединен с вольфрамовой нитью 1, другой конец - с источником 9 питания модели Зогепзеп ОС8 80-13, управляемом потребительским встроенным контроллером постоянной мощности. Подъемный стержень 26 выполнен с возможностью подъема кварцевой заглушки 4, отделяющей резервуар 3 катализатора от сосуда 2 реакции ячейки.

Газ Н₂ подается к ячейке через ввод 25 от баллона сжатого газа с водородом 11 ультравысокой чистоты, контролируемого клапаном 13 контроля водорода. Газ гелия подается к ячейке через тот же ввод 25 от баллона 12 сжатого газа с гелием ультравысокой чистоты, контролируемого клапаном 15 контроля гелия. Поток гелия и водорода к ячейке далее контролируется контроллером 10 массового расхода, клапаном 30 контроллера массового расхода, клапаном 29 ввода и обходным клапаном 31 контроллера массового расхода. Клапан 31 закрыт при заполнении ячейки. Избыточный газ удаляется через газовый вывод 21 молекулярным отсасывающим насосом 8, способным достигать давления 10^-4 мм рт.ст., контролируемым клапаном 27 вакуум-насоса и клапаном 28 вывода. Давления измеряются манометром Вагайоп 0-1000 мм рт.ст. и манометром 7 Вагайоп. Нить 1 имеет диаметр 0,381 мм и длину двести (200) см. Нить подвешена на керамической опоре для сохранения ее формы при нагревании. Нить резистивно нагревается с использованием источника 9 питания. Источник питания способен доставлять постоянную мощность к нити. Резервуар 3 катализатора нагревается независимо с использованием ленточного нагревателя 20, также питаемого от источника постоянной мощности. Полная кварцевая ячейка обложена внутри изоляционным пакетом, содержащим изоляцию 14 типа ΖίοηΓ ЛЬ-30. Несколько термопар типа К помещены в изоляцию для измерения ключевых температур ячейки и изоляции. Термопары считываются многоканальной компьютерной системой сбора данных.

Ячейка работает при условиях потока с общим давлением менее двух (2) мм рт.ст. водорода или контрольного гелия через контроллер 10 массового расхода. Нить нагревается до температуры примерно 1000-1400°С, как вычисляется по ее сопротивлению. Это создает горячую зону в пределах кварцевой трубки, а также распыление водородного газа. Резервуар катализатора нагревается до температуры 700°С для установки давления пара катализатора. Кварцевая заглушка 4, отделяющая резервуар 3 катализатора от сосуда 2 реакции, удаляется с использованием подъемного стержня 26, который скользит около 2 мм через проход 23. Это вводит выпаренный катализатор в горячую зону, содержащую атомарный водород, и обеспечивает возникновение каталитической реакции.

Как описано выше, ряд термопар установлен для измерения линейного температурного градиента во внешней изоляции. Градиент измеряется для нескольких известных входных мощностей в экспериментальном диапазоне с закрытым клапаном катализатора. Гелий поступает от баллона 12 и контролируется клапанами 15, 29, 30 и 31, а контроллер 10 направляет поток через ячейку при калибровке, где давление гелия и скорости потока идентичны таковым для водорода в экспериментальных случаях. Температурный градиент определяется как линейно пропорциональный входной мощности.

Сравнение экспериментального градиента (клапан катализатора открыт/водород протекает) с градиентом калибровки позволяет определить необходимую мощность для получения этого градиента. Таким путем выполняется калориметрия на ячейке для измерения выхода тепла с известной входной мощностью. Данные записываются компьютерной системой сбора данных на базе Макинтош (РотегСотрийпд Ро\\егСейег Рго 180) и панелью сбора данных N1ΌΛΟ РС1-М10-16ХЕ-50 фирмы №1йопа1 ФкйитепК 1пс.

Энтальпия катализа от газовой энергетической ячейки, имеющей газообразный переходный катализатор (Κ⁺/Κ⁺), наблюдается с водородом низкого давления в присутствии иода калия (ΚΙ), который улетучивается при рабочей температуре ячейки. Энтальпия образования соединений водорода с увеличенной энергией связи приводит к мощности в установившемся состоянии около 15 Вт, которая наблюдается из кварцевого сосуда, содержащего около 200 ммм рт. ст. ΚΙ, когда водород протекает над горячей вольфрамовой нитью. Однако не наблюдается избыточной энтальпии, когда гелий протекает над горячей вольфрамовой нитью или когда водород протекает над горячей вольфрамовой нитью при отсутствии ΚΙ в ячейке. В отдельном эксперименте КЫ замещает ΚΙ как газообразный переходный катализатор (КЬ⁺).

В другом предпочтительном варианте реактор гидрино гидрида с экспериментальной газовой ячейкой, показанный на фиг. 4, содержит N1 волоконный коврик (30,2 г, Р1Ьгех от №1йопа1 81апйагй), вставленный внутрь кварцевой ячейки 2. N1 коврик используется в качестве диссоциатора Н2, который заменяет вольфрамовую нить 1. Ячейка 2 и резервуар 3 катализатора каждый независимо заключены в оболочку при помощи двухстворчатых оболочечных печей расщепительного типа (ТЬе Ме11еп Сотрапу), которые заменяют изоляцию 14 Ζχπγ ЛЬ-30 и способны работать до 1200°С. Ячейка и резервуар катализатора нагреваются независимо их нагревателями для независимого контроля давления пара катализатора и температуры реакции. Давление Н₂ поддерживается при 2 мм рт.ст. с расходом 0,5 см³/мин. Коврик из N1 поддерживается при 900°С, а катализатор ΚΙ -при 700°С в течение 100 ч.

Из чашки ячейки или ячейке получены следующие кристаллические образцы:

1) и 2) Кристаллические образцы из двух действий катализов ΚΙ готовятся путем 1) промывки соединений гидрино гидрида из чашки ячейки, куда они были предпочтительно криогенно накачаны, 2) фильтрации раствора для удаления нерастворимых в воде соединений, таких как металл, 3) концентрации раствора только до образования осаждения с раствором при 50°С, 4) обеспечения формирования желтовато-красновато-коричневых кристаллов при комнатной температуре и 5) фильтрования и высушивания кристаллов перед получением форм ХР8 и масс-спектров.

3А) и 3В) Кристаллические образцы готовятся путем промывки темно-окрашенной полосы кристаллов из верхней части ячейки, которые там криогенно накачаны в процессе работы ячейки. Кристаллы фильтруются и высушиваются перед получением масс-спектра.

4) Кристаллические образцы готовятся путем 1) промывки катализатора ΚΙ и соединений гидрино гидрида из ячейки достаточным количеством воды, которая растворяет все растворимые в воде соединения, 2) фильтрования раствора для удаления нерастворимых в воде соединений, таких как металл, 3) концентрации раствора только до образования осаждения с раствором при 50°С, 4) обеспечения формирования белых кристаллов при комнатной температуре и 5) фильтрования и просушивания кристаллов перед получением форм ХР8 и массспектров. Кристаллы изолированы от ячейки и для использования в исследованиях массспектроскопии перекристаллизуются в дистиллированной воде с получением кристаллов высокой чистоты для ХР8.

5) Кристаллические образцы из действия катализа КЫ готовятся путем 1) промывки соединений гидрино гидрида из чашки ячейки, куда они были предпочтительно криогенно накачаны, 2) фильтрации раствора для удаления нерастворимых в воде соединений, таких как металл, 3) концентрации раствора только до образования осаждения с раствором при 50°С, 4) обеспечения формирования желтоватых кристаллов при комнатной температуре и 5) фильтрования и высушивания кристаллов перед получением форм ХР8 и масс-спектров.

13.2.2.3. Образец газоразрядной ячейки

Соединения гидрино гидрида могут быть синтезированы в водородной газоразрядной ячейке, где переходный катализатор присутствует в паровой фазе. Переходная реакция возникает в газовой фазе с катализатором, который улетучивается из электродов с помощью тока горячей плазмы. Атомы водорода газовой фазы формируются разрядом.

Экспериментальное разрядное устройство по фиг. 6 содержит газоразрядную ячейку 507 (фирма 8агдоп1-\Уе1с11 8с1еп(1Пс Со. ί,’αΙ.Ν 8 68755, 25 Вт, 115 В А, 50-60 Гц), использованную для получения соединений гидрино гидрида. Источник 580 водорода подает водородный газ к клапану 550 линии подачи водорода через линию 544 подачи водорода. Общая линия подачи водорода/вакуумная линия 542 соединена клапаном 550 с газоразрядной ячейкой 507 и подает водород к ячейке. Линия 542 ответвляется к вакуум-насосу 570 через вакуумную линию 543 и клапан 560 вакуумной линии. Устройство далее содержит манометр 540 для контроля давления в линии 542. Отборочная линия 545 от линии 542 обеспечивает газ к отборочному проходу 530 через клапан 535 отборочной линии. Линии 542, 543, 544 и 545 содержат трубопровод из нержавеющей стали, герметично сочлененный при помощи соединителей 8\\аде1оск.

При закрытых клапане 550 линии подачи водорода и клапане 535 отборочной линии и открытом клапане 560 вакуумной линии вакуум-насос 570, вакуумная линия 542 и общая линия подачи водорода/вакуумная линия 542 используются для получения вакуума в разрядной камере 500. При закрытых клапане 535 отборочной линии и клапане 560 вакуумной линии и открытом клапане 550 линии подачи водорода газоразрядная ячейка 507 заполняется водородом при контролируемом давлении, используя подачу 580 водорода, линию 544 подачи водорода и общую линию подачи водорода/ вакуумную линию 542. При закрытых клапане 550 линии подачи водорода и клапане 560 вакуумной линии и открытом клапане 535 отборочной линии отборочный проход 530 и отборочная линия 545 используются для получения образца газа при исследованиях способами, такими как газовая хроматография и масс-спектроскопия.

Газоразрядная ячейка 507 содержит сосуд 501 из оптического стекла 10 дюймов (внутренний диаметр 1/2 дюйма), определяющий камеру 500 сосуда. Камера содержит полый катод 510 и анод 520 для получения дугового разряда в водороде низкого давления. Электроды ячейки (высотой 1/2 дюйма и диаметром 1/4 дюйма), содержащие катод и анод, соединены с источником 590 питания проводниками из нержавеющей стали, проходящими на верхнем и нижнем концах газоразрядной ячейки. Ячейка работает при диапазоне давления водорода от 10 ммм рт.ст. до 100 мм рт. ст. и токе 10 мА. В процессе синтеза соединения гидрино гидрида анод 520 и катод 510 покрываются солью калия, такой как катализатор галоида калия (например, ΚΙ). Катализатор вводится внутрь газоразрядной ячейки 507 путем отсоединения ячейки от общей линии подачи водорода/вакуумной линии 542 и смачивания электродов насыщенной водой или раствором катализатора алкоголя. Растворитель удаляется путем высушивания камеры 500 ячейки в печи, соединения газоразрядной ячейки 507 с общей линией подачи водорода/вакуумной линией 542, показанной на фиг. 6, и создания вакуума в газоразрядной ячейке 507.

Синтез соединений гидрино гидрида с использованием устройства по фиг. 6 включает следующие этапы: (1) помещение раствора катализатора внутрь газоразрядной ячейки 507 и высушивание его для образования катализатора, покрывающего электроды 510 и 520; (2) вакуумирование газоразрядной ячейки при 10-30 ммм рт.ст. в течение нескольких часов для удаления любых примесных газов и остаточного растворителя; и (3) заполнение газоразрядной ячейки водородом от нескольких ммм рт.ст. до 100 мм рт.ст. и выполнение дугового разряда в течение, по меньшей мере, 0,5 ч.

Образцы готовятся из описанного устройства путем 1) промывания катализатора из ячейки достаточным количеством воды для растворения всех растворимых в воде соединений, 2) фильтрования раствора для удаления нерастворимых в воде соединений, таких как металл, 3) концентрации раствора только до образования осаждения с раствором при 50°С, 4) обеспечения формирования кристаллов при комнатной температуре и 5) фильтрации и высушивания кристаллов перед получением ХР8 и массспектров.

13.2.2.4. Образец плазменной горелки

Соединения гидрино гидрида синтезируются с применением реактора гидрида с экспериментальной плазменной горелкой согласно фиг. 7, используя КГ в качестве катализатора 714. Катализатор содержится в резервуаре 716 катализатора. Реакции катализа водорода для образования гидрино (уравнения (3-5)) и восстановления иона гидрино гидрида (уравнение (8)) возникают в газовой фазе. Катализатор аэрозольно распыляется в горячей плазме.

В процессе работы водород поступает от подачи 738 водорода к резервуару 716 катализатора через проход 742 и проход 725, где поток водорода контролируется контроллером 744 потока водорода и клапаном 746. Газ плазмы аргона поступает от подачи 712 газа плазмы непосредственно к плазменной горелке через проходы 732 и 726 и к резервуару 716 катализатора через проходы 732 и 725, где поток газа плазмы контролируется контроллером 734 потока газа плазмы и клапаном 736. Смесь газа плазмы и водорода, поступающая к горелке через проход 726 и к резервуару 716 катализатора через проход 725, контролируется смесителем водорода с газом плазмы и регулятором расхода смеси. Смесь водорода и газа плазмы служит в качестве несущего газа для частиц катализатора, которые диспергированы в газовом потоке как малые частицы путем механического перемешивания. Механическая мешалка содержит магнитную перемешивающую полосу 718 и двигатель 720. Смесь аэрозольного катализатора и газа водорода протекает в плазменную горелку 702 и становится газообразными атомами водорода и испаренными ионами катализатора (ионы К⁺ от КЛ) в плазме 704. Плазма питается микроволновым генератором 724 (модель ЛЧек 8 15001). Микроволновое излучение настраивается микроволновой полостью 722.

Количество газообразного катализатора контролируется путем контроля интенсивности, с которой катализатор аэрозольно распыляется механической мешалкой, и скорости потока несущего газа, где несущим газом является смесь водород/аргон. Количество атомов газообразного водорода контролируется путем контроля скорости потока водорода и отношения водоро да к газу плазмы в смеси. Скорость потока водорода, скорость потока газа плазмы, смесь непосредственно к горелке и смесь к резервуару катализатора контролируются контроллерами 734 и 744 расхода, клапанами 736 и 746, смесителем водород-газ плазмы и регулятором 721 потока смеси. Скорость потока аэрозоли составляет 0,8 стандартных литров в минуту (л/мин) для водорода и 0,15 л/мин для аргона. Скорость потока плазмы аргона составляет 5 л/мин. Скорость катализатора также контролируется путем контроля температуры плазмы микроволновым генератором 724. Прямая входная мощность составляет 1000 Вт, отраженная мощность - 1020 Вт.

Атомы гидрино и ионы гидрино гидрида производятся в плазме 704. Соединения гидрида криогенно накачиваются в коллектор 706 и протекают в ловушку 708 через проход 748. Поток к ловушке 708 возникает от градиента давления, контролируемого вакуум-насосом 710, вакуумной линией 750 и вакуумным клапаном 752.

Образцы соединения гидрино гидрида собираются непосредственно от коллектора и от ловушки соединения гидрино гидрида.

13.2.2. Масс-спектроскопия

Масс-спектроскопия выполняется фирмой В1аскЫдЫ Роте г, Шс. на кристаллах от реакторов гидрино гидрида с электролитической ячейкой, газовой ячейкой, газоразрядной ячейкой и ячейкой с плазменной горелкой. Используется квадрупольный масс-спектрометр Бусог 8у51ет 1000 модели #Б200МР с вакуумной системой ΗΟVΑС Бп-2 ТигЬо 60. Один конец сплавленной капиллярной трубки с внутренним диаметром 4 мм, содержащей 5 мг образца, уплотнен штуцером 0,25 дюйма 8таде1оск и заглушкой (8таде1оск Со., 8о1оп, Огайо). Другой конец соединен непосредственно с отборочным проходом квадрупольного масс-спектрометра Бусот 8у51ет 1000 (модель Б200МР, Лте!ек, Шс., Питсбург, Пенсильвания). Масс-спектрометр поддерживается при постоянной температуре 115°С с помощью нагревающей ленты. Отборочный проход и клапан поддерживаются при 125°С с помощью нагревательной ленты. Капилляр нагревается нагревателем из нихромовой проволоки, обмотанной вокруг капилляра. Масс-спектр получается при энергии ионизации 70 эВ (за исключением того, как было указано) при различных температурах образца в области т/е=0-220. Либо выполняется сканирование с высоким разрешением по диапазону т/е=0-110. После получения масс-спектров кристаллов масс-спектры водорода (т/е=2 и т/е=1), воды (т/е=18, т/е=2 и т/е=1), двуокиси углерода (т/е=44 и т/е=12), фрагмента СН₃ ⁺ углеводорода и углерода (т/е=12) записываются как функция времени.

13.2.3. Результаты и обсуждение

Во всех образцах только обычные пики, детектированные в диапазоне масс т/е= 1-220,

100 согласуются с воздушными примесями следа. Идентификации пиков сравниваются с элементарным составом. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (ХР8) выполняется на всех образцах масс-спектроскопии для идентификации пиков ионов гидрино гидрида и для определения элементарного состава. Во всех случаях наблюдаются пики ионов гидрино гидрида. Кристаллы образцов #3, #5 и #6 электролитической ячейки и образцов #1, #2 и #5 газовой ячейки имеют желтый цвет. Желтый цвет может быть обусловлен поглощением континуума Н (п=1/2) в ближнем ультрафиолете, континуум 407 нм. В случае образцов #1, #2 и #5 газовой ячейки это утверждение поддерживается результатами ХР8, которые показывают большой пик при энергии связи Н^-(п=1/2), 3 эВ (табл.1).

ХР8 также используется для определения элементарного состава каждого образца. В дополнение к калию некоторые образцы, полученные с использованием катализатора из калия, также содержат детектируемый натрий. Образец из плазменной горелки содержит δίθ₂ и А1 из кварца и окись алюминия плазменной горелки.

Обеспечиваются аналогичные масс-спектры, полученные для всех образцов из катализа, за исключением того, как это обсуждается ниже для образца плазменной горелки. Обсуждение принадлежности фрагментов приводится ниже для некоторых образцов, таких как образцы #1 и #2 газовой ячейки, которые представляют типы соединений из реакторов гидрино гидрида с электролитической ячейкой, газовой ячейкой, газоразрядной ячейкой и ячейкой с плазменной горелкой, приведенные в табл. 4. Кроме того, необычные соединения, полученные в реакторе гидрино гидрида с ячейкой с плазменной горелкой, отмечены на фиг. 36.

Масс-спектр (т/е=0-110) паров от кристаллов из электролита электролитической ячейки Ы₂СО₃ (образец #1 электролитической ячейки) регистрируется с температурой нагревателя образца 225°С. Только детектированные обычные пики согласуются с воздушными примесями следа. Не наблюдается никаких необычных пиков.

Масс-спектр (т/е=0-110) паров от К₂СО₃, используемого в реакторе гидрино гидрида с электролитической ячейкой К2СО3 (образец #2 электролитической ячейки), регистрируется при температуре нагревателя образца 225°С. Только детектированные обычные пики согласуются с воздушной примесью следа. Не наблюдается никаких необычных пиков.

Масс-спектр (т/е=0-110) паров от кристаллов из электролита реактора гидрино гидрида с электролитической ячейкой К₂СО₃, который был сделан 1М в ЫЫО₃ и подкислен с ΗΝΟ₃ (образец #3 электролитической ячейки) при температуре нагревателя образца 200°С, показан на фиг. 24. Обозначения исходных пиков соединений гидрино гидрида с основной компонентой при последующих соответствующих т/е фрагментарных пиков приведены в табл. 4. Спектр включает пики возрастающей массы как функцию температуры до самой высокой наблюдаемой массы, т/е=96, при температуре 200°С и выше.

Таблица 4. Соединения гидрино гидрида, обозначенные как исходные пики с соответствующими т/е фрагментарных пиков масс-спектра (т/е=0-200) кристаллов из реакторов гидрино гидрида с электролитической ячейкой, газовой ячейкой, газоразрядной ячейкой и ячейкой с плазменной

горелкой
Соединение гидрино	т/е исходного пика с
гидрида	соответствующими фрагментами
Н4+(1/р)	4
№Н(1/р)	24-23
№+Η’(1/ρ)ΗΉ(1/ρ)	26-23
№+Н’(1/р)Н3+Н’(1/р)	28-23
81Н(1/р)2	30-28
81Н(1/р)3	32-28
81Н6	34-28
81Н8	36-28
КН(1/р)	40-39 42-39;
К+Н’(1/р)Н+Н’(1/р)	44 40-39 39;40 39;22
К+Н'(1/р)Н3+Н'(1/р)	39; 43-39; 41-39; 42 48-46;
Ж(Н(1/р))2	26-24
81ОН6	50-44, 51 57- 24-23
Νι8ι11..	51; 58; 34-28;
812Н(1/р)4	60-56; 30-28
Н(1/р)ЖОН	64-63; 40-39; 24-23
812¾	64-56; 36-28
81О2Н6	66-60; 67; 50-44
К81Н6 73-67; 74; 32-28; 43-39; 41-39; 42-39; 40-39
812Н(1/р)6О	78-72; 48-44; 36-28
К2(Н(1/р))2	80-78; 43-39; 41-39; 42-39; 40-39
К2Н(1/р)3	81-78; 43-39; 41-39; 42-39; 40-39
К2Н(1/р)4	82-78; 43-39; 41-39; 42-39; 40-39
К2Н(1/р)5	83-78; 43-39; 41-39; 42-39; 40-39
Ш8Ю2Н6	89-83; 90, 60; 50-44
813Н(1/р)8	92-84; 32-28
Н(1/р)К2ОН	96-95; 56-55; 40-39
813Н12	96-92; 64-56; 36-28
813Н10О	110-100; 78-72; 48-44; 36-28
814Н16	128-112; 96-92; 64-56; 36-28
814Н14О 142-128; 110-100; 78-72; 64-56; 48-44; 36-28
816Н24	192-168; 128-112; 96-92; 64-56; 36-28

Масс-спектр (т/е=0-110) паров от кристаллов, отфильтрованных из электролита реактора гидрино гидрида с электролитической ячейкой К₂СО₃ (образец #4 электролитической ячейки) при температуре нагревателя образца 185°С, показан на фиг. 25А. Масс-спектр (т/е=0-110) образца #4 электролитической ячейки с температурой нагревателя 225°С показан на фиг. 25В. Обозначения исходных пиков соединений гидрино гидрида с основной компонентой при последующих соответствующих т/е фрагментарных пиках приведены в табл. 4. Масс-спектр (т/е=0-200) образца электролитической ячейки при температуре нагревателя образца 234°С с обозначениями соединений гидрино гидрида силана с основной компонентой и фрагментарные пики силана показаны на фиг. 25С. Масс-спектр (т/е=0-200) образца #4 электролитической ячейки при температуре нагревателя образца 249°С с обозначениями соединений гидрино гидрида силана с основной компонентой, силоксана и фрагментарные пики сила101

102 на показаны на фиг. 25Ό. На обоих фиг. 25С и 25Ό представлено соединение гидрино гидрида Ыа81О₂Н₆ (т/е=89), которое имеет данную тенденцию роста к 81О₂ (т/е=60) (дисилан 81₂Н₄ показан как фрагмент из приведенных других силанов, которые также содержат пик т/е=60), и фрагмент 81ОН₆ (т/е=50). Структура №18Ю₂Н₆ (т/е=89) представляет

Масс-спектр (т/е=0-110) паров от желтобелых кристаллов, которые сформированы на внешнем крае кристаллизационного блюдца из подкисленного электролита электролитической ячейки К₂СО₃ Тегтасоге (образец #5 электролитической ячейки) при температуре нагревателя образца 220°С, показан на фиг. 26А, а при температуре нагревателя образца 275°С - на фиг. 26В. Масс-спектр (т/е=0-110) паров от образца #6 электролитической ячейки при температуре нагревателя образца 212°С показан на фиг. 26С. Обозначения исходных пиков соединений гидрино гидрида с основной компонентой с последующими соответствующими т/е фрагментарных пиков приведены в табл.4. Масс-спектр (т/е=0-200) образца #6 электролитической ячейки при температуре нагревателя образца 1 47°С с обозначениями соединений гидрино гидрида силана с основной компонентой и фрагментарными пиками силана показан на фиг. 26Ό.

Фиг. 27 показывает масс-спектр (т/е=0110) паров, полученных от криогенно накачанных кристаллов, изолированных от чашки 40°С реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой, содержащего катализатор ΚΙ, нитевые проволоки из нержавеющей стали и нить (образец #1 газовой ячейки). Образец динамически нагревается от 90 до 120°С, когда сканирование получено в диапазоне масс т/е=75-100. Обозначения исходных пиков соединений гидрино гидрида с основной компонентой с последующими соответствующими т/е фрагментарных пиков приведены в табл.4.

Соединение №18Ю₂Н₆ (т/е=89) гидрино гидрида с сериями т/е=90-83, включающими пик М+1, и соединение НК₂ОН (т/е=96) гидрино гидрида с фрагментом К2ОН (т/е=95) возникают в изобилии при динамическом нагревании. На фиг. 28А представлен масс-спектр (т/е=0110) образца, показанного на фиг. 27, с последующим повторным сканированием, когда общее время каждого сканирования составляло 75 с. Таким образом, требуется примерный временной интервал от 30 до 75 с после нагревания для повторного сканирования области т/е=2460. Температура образца составляла 1 20°С. На фиг. 28В представлен масс-спектр (т/е=0-110) образца, показанного на фиг. 27, просканированный на 4 мин позже при температуре образца 200°С. Обозначения исходных пиков соединений гидрино гидрида с основной компонентой с последующими соответствующими т/е фрагментарных пиков приведены в табл. 4.

Сравнивая фиг. 28А-28В с фиг. 27, можно видеть, что соединение гидрино гидрида силиката №18Ю₂Н₆ (т/е=89) с сериями т/е=90-83, включая пик М+1 , приходит в соответствие с фрагментами 81О₂ (т/е=60), 81О₂Н₆ с сериями т/е=66-60 и 81ОН₆ с сериями т/е=51-44, включая пик М+1. Наблюдается силоксан 81₂Н₆О (т/е=78). Наблюдаемыми соединениями гидрино гидрида силана являлись пик М+1 81₃Н₂ (т/е=96), 81₃Н₈ (т/е=92), №1- 81Н₆ с сериями т/е=58-51, включая пик М+1, К81Н₆ с сериями т/е=74-67, включая М+1, и 81₂Н₈ с сериями т/е=64-56. Соединения силана согласуются с пиками силана 81₂Н₄ (т/е=60), 81Н₈ (т/е=36), 81Н₆ (т/е=34), 81Н₄ (т/е=32) и 81Н₂ (т/е=30).

При более высокой температуре также присутствует соединение гидрино гидрида НК₂ОН (т/е=96) с фрагментом К₂ОН (т/е=95), которое приходит в соответствие с КОН (т/е=56), основной пик КО (т/е=55) и КН2 (т/е=41) с фрагментами КН (т/е=40) и К (т/е=39). Дополнительно наблюдаются следующие соединения гидрино гидрида калия: КН₅ (т/е=44) с фрагментарными сериями (т/е=44-39), включая КН₂ (т/е=41), КН (т/е=40) и К (т/е=39); двойной ионизационный пик К⁺Н5⁺ при (т/е=22); двойной ионизационный пик К⁺Н3⁺ при (т/е=21) и К₂Н(1/р)_п п=1-5 с сериями фрагмента и соединения (т/е=83-78).

Следующие соединения гидрино гидрида натрия, возникающие на фиг. 28А-28В, наблюдаются при повышенной температуре: Н№ьОН (т/е=64) с фрагментами №ьОН (т/е=63), ЫаОН (т/е=40), ЫаО (т/е=39) и ЫаН (т/е=24); Ыа₂Н₂ (т/е=48) с фрагментами Ыа₂Н (т/е=47), Νι₂ (т/е=46), ЫаН₂ (т/е=25) и ЫаН (т/е=24); и ЫаН₃ (т/е=26) с фрагментами ЫаН₂ (т/е=25) и ЫаН (т/е=24).

Масс-спектр (т/е=0-200) получен для образца #1 газовой ячейки при температуре нагревателя образца 243 °С. Основные пики наблюдаются, как они обозначены для соединений гидрино гидрида силана и силоксана. Присутствуют аналог 81₂Н₈ (т/е=64) соединения гидрино гидрида дисилана с силоксаном, 81₂Н₆О (т/е=78), аналог 81₃Н_!2 (т/е=96) соединения гидрино гидрида трисилана с силоксаном, 81₃Н₁₀О (т/е=110) и соединение 81₄Н₁₆ (т/е=128) гидрино гидрида тетрасилана. Также видны пики силана малой массы: 81₂Н₄ (т/е=60), 81Н₈ (т/е=36), 81Н₄ (т/е=32) и 81Н₂ (т/е=30).

На фиг. 29 представлен масс-спектр (т/е=0-110) паров от криогенно накачанных кристаллов, изолированных от чашки 40°С реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой, со

103

104 держащего катализатор ΚΣ, нитевые проволоки из нержавеющей стали и нить (образец #2 газовой ячейки) с температурой образца 225°С. Обозначения исходных пиков соединений гидрино гидрида с основной компонентой с последующими соответствующими т/е фрагментарных пиков приведены в табл.4.

Масс-спектры (т/е=0-200) паров от кристаллов, приготовленных из темно-окрашенной полосы на верхней части реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой, содержащего катализатор ΚΣ, нитевые проволоки из нержавеющей стали и нить при температуре нагревателя образца 253°С (образец #3А газовой ячейки) и при температуре нагревателя образца 216°С (образец #3В газовой ячейки) показаны на фиг. 30А и 30В соответственно. Показаны обозначения соединений гидрино гидрида с основной компонентой и фрагментарные пики силана. Обозначения исходных пиков соединений гидрино гидрида с основной компонентой с последующими соответствующими т/е фрагментарных пиков приведены в табл.4.

Спектр образца #3А газовой ячейки, показанный на фиг. 30А, имеет основные пики примерно при т/е=64 и т/е=128.

Иод имеет пики при этих позициях; таким образом, масс-спектр кристаллов иода получен при идентичных условиях. Иод был частично исключен как обозначение для пиков с учетом недостаточного согласования масс-спектра иода, показанного на фиг. 31, со спектром образца #3А газовой ячейки, показанным на фиг. 30А. Например, двойной ионизационный пик атомарного иода при т/е=64 сравнительно с одиночным ионизационным пиком при т/е=128 имеет противоположное отношение высоты, чем для соответствующих пиков масс-спектров образца #3А газовой ячейки. Последний спектр также обладает другими пиками, такими как пики силана, ненаблюдаемые в спектре иода. Пики по фиг. 30А при т/е=64 и т/е=128 обозначены для соединений гидрино гидрида силана. Стехиометрия уникальна в том, что химические формулы для нормальных силанов те же, что и для щелочей; тем самым формула для гидрино гидрида силанов - 81_пН_4п, что показывает уникальную мостиковую водородную связь. Только обычные силаны 81Н₄ и 81₂Н₄ неограниченно стабильны при 25°С. Обычные силаны более высокого порядка распадаются, давая водород и моно- или дисилан, возможно показывая 81Н₂ как промежуточное вещество. Кроме того, обычные соединения силана сильно реагируют с кислородом [Е.Л.Сойоп, СЛУПкиъоп. Современная неорганическая химия, четвертое издание, 1окп ^11еу & 8оп§, Нью-Йорк, с.383384]. Необычно, что настоящий образец фильтруется из водного раствора в воздухе. Образец содержит воду, как показано водным семейством при (т/е=16-18) и аналог 81₂Н₈ соединения гидрино гидрида дисилана связан с водой, тем самым приводя соединение 81₂Н₈ Н₂О к последовательным потерям всех Н в сериях (т/е=8272) для получения δί₂Ο (т/е=72). 81₄Н_!6 (т/е=128), соединение гидрино гидрида тетрасилана и 81₆Н₂₄ (т/е=192), соединение гидрино гидрида гексосилана, также видны с соответствующими фрагментарными пиками. Кроме того, видны фрагментарные пики силанов малой массы: 81Н₈ (т/е=36), 81Н₄ (т/е=32) и 81Н₂ (т/е=30). Спектр образца #3В газовой ячейки, показанный на фиг. 30В, также имеет основные пики при значениях около т/е=64 и т/е=128, которые обозначены для соединений гидрино гидрида силана. Присутствуют аналог 81₂Н₈ (т/е=640) соединения гидрино гидрида силана с силоксаном, 81₂Н₆О (т/е=78), аналог 81₃Н1₂ (т/е=96) соединения гидрино гидрида трисилана с силоксаном, 81₃Н_!0О (т/е=110) и соединение 81₄Н1₆ (т/е=142). Также видны фрагментарные пики силана малой массы: 81Н₈, (т/е=36), 81Н₄ (т/е=32) и 81Н₂ (т/е=30).

Масс-спектр (т/е=0-110) паров от кристаллов с корпуса реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой, содержащего катализатор Кф нитевые проволоки из нержавеющей стали и нить (образец #4 газовой ячейки) при температуре нагревателя образца 226°С показан на фиг. 32. Обозначения исходных пиков соединений гидрино гидрида с основной компонентой с последующими соответствующими т/е фрагментарных пиков приведены в табл.4.

Область энергии связи 0-75 эВ рентгеновского фотоэлектронного спектра (ХР8) высокого разрешения перекристаллизованных кристаллов, приготовленных из реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой, содержащего катализатор ΚΣ, нитевые проволоки из нержавеющей стали и нить (образец #4 газовой ячейки), соответствующая масс-спектру, приведенному на фиг. 32, показана на фиг. 33. Обзорное сканирование показывает, что перекристаллизованные кристаллы были в виде соединения чистого калия. Изолирование чистых соединений гидрино гидрида из газовой ячейки является средством исключения примесей из формы ХР8, что попутно исключает примеси как альтернативное обозначение для пиков ионов гидрино гидрида. Никакие примеси не присутствуют в обзорном спектре, который может быть предназначен для пиков в области низкой энергии связи. За исключением калия при 18 и 34 эВ и кислорода при 23 эВ никакие другие пики в области низкой энергии связи не могут быть обусловлены известными элементами. Соответственно любые другие пики в этой области должны быть обусловлены новыми соединениями. Пики ионов гидрино гидрида Н^-(п=1 /р) для р=3 до р=1 6, пики калия, К, и пик кислорода. О, идентифицированы на фиг. 33. Согласование с результатами для кристаллов, изолированных от электролитических ячеек, систематизированными на фиг. 22, является очень хорошим.

105

106

Масс-спектр (т/е=0-110) паров от криогенно накачанных кристаллов, изолированных от чашки 40°С реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой, содержащего катализатор ВЬ1, нитевые проволоки из нержавеющей стали и нить V (образец #5 газовой ячейки) при температуре образца 205°С показан на фиг. 34А. Обозначения исходных пиков соединений гидрино гидрида с основной компонентой с последующими соответствующими т/е фрагментарных пиков приведены в табл.4. Масс-спектры (т/е=0-200) образца #5 газовой ячейки при температуре образца 201°С и при температуре образца 235°С показаны на фиг. 34В и фиг. 34С соответственно. Показаны обозначения соединений гидрино гидрида силана с основной компонентой и силоксана и фрагментарные пики силана.

Масс-спектр (т/е=0-110) паров от кристаллов из реактора гидрино гидрида с газоразрядной ячейкой, содержащей катализатор ΚΙ и Νί электроды при температуре нагревателя образца 225°С показан на фиг. 35. Обозначения исходных пиков соединений гидрино гидрида с основной компонентой с последующими соответствующими т/е фрагментарных пиков приведены в табл.4. Никаких кристаллов не было получено, когда ΝαΙ замещал ΚΙ.

Масс-спектр (т/е=0-110) паров от кристаллов из реактора гидрино гидрида с ячейкой с плазменной горелкой при температуре нагревателя образца 250°С показан на фиг. 36 с обозначениями соединений гидрино гидрида алюминия с основной компонентой и фрагментарными пиками. Обозначения исходных пиков соединений гидрино гидрида с основной компонентой с последующими соответствующими т/е фрагментарных пиков приведены в табл.4.

Необычный уступ присутствует на пике т/е=28, обусловленный соединением гидрино гидрида А1Н₂ (т/е=29) с фрагментами А1Н (т/е=28) и А1 (т/е=27). Соединение гидрино гидрида алюминия также присутствует как димер, А1₂Н₄ с сериями (т/е=58-54). Никаких пиков соединения гидрино гидрида не наблюдалось, когда ΝαΙ замещает ΚΙ.

Присутствие №18Ю₂Н₆ согласуется с элементарным анализом при помощи ХР8, которая показывает, что образцом плазменной горелки был преимущественно 8ί0₂, как показано в табл.8. Источником является кварц горелки, который протравлен в процессе работы. Травление кварца также наблюдается при работе реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой.

Масс-спектры как функция времени водорода (т/е=2 и т/е=1), воды (т/е=18, т/е=2 и т/е=1), двуокиси углерода (т/е=44 и т/е=12), фрагмента СН₃ ⁺ углеводорода (т/е=15) и углерода (т/е=12), наблюдаемые при записи массспектров кристаллов от реакторов гидрино гидрида с электролитической ячейкой, газовой ячейкой, газоразрядной ячейкой и ячейкой с плазменной горелкой, показаны на фиг. 37.

Спектры представляют спектр водорода, в котором интенсивность ионного тока при т/е=2 и т/е=1 выше, чем она для т/е=18, даже когда водород не инжектирован в спектрометр. Источник не сочетается с углеводородами. Источник предназначен для соединений водорода с увеличенной энергией связи, приведенных в разделе Дополнительные соединения водорода с увеличенной энергией связи. Энергия ионизации возрастает от 1Р=70 эВ до 1Р=150 эВ. Ионные токи при т/е=2 и т/е=1 8 возрастают, тогда как ионный ток при т/е=1 уменьшается, показывая, что образуется более стабильный молекулярный ион типа водорода (молекулярный ион дигидрино). Молекулярный ион дигидрино реагирует с молекулой дигидрино для формирования Н₄ ⁺(1/р) (уравнение (32)). Н₄ ⁺(1/р) служит обозначением присутствия молекул дигидрино и молекулярных ионов, включающих те, которые формировались путем фрагментации соединений водорода с увеличенной энергией связи в масс-спектрометре, как демонстрируется на фиг. 26Ό (электролитическая ячейка с катализатором К2СО3), фиг. 30А (газовая ячейка с катализатором ΚΙ), фиг. 34В и 34С (газовая ячейка с катализатором ВЫ) и фиг. 35 (газоразрядная ячейка с катализатором ΚΙ).

13.3. Идентификация молекулы дигидрино при помощи масс-спектроскопии

Первая энергия ионизации, 1Р₁, молекулы дигидрино

Н_г‘[2с'=<2а₀/2] -> Н_г*[2с'=а_о]' + е’ (61) составляет 1Р₃ = 62,27 эВ (р=2 в уравнении (29)); тогда как первая энергия ионизации обычного молекулярного водорода равна 15,46 эВ. Таким образом, используется возможность применения масс-спекгроскопии для выделения Н₂| 2с’=Уга,, | из Н₂ [2с-ао/ #2] на основе большой разности между энергиями ионизации двух разновидностей. Дигидрино идентифицируется массспектроскопией как разновидность с отношением массы к заряду, равным двум (т/е=2), которая имеет больший потенциал ионизации, чем этот потенциал обычного водорода, путем регистрации ионного тока как функции энергии электронной пушки.

13.3.1. Сбор и подготовка образца

13.3.1.1. Электролитические образцы с полым катодом

Водородный газ собирается в откачанном полом никелевом катоде электролитической ячейки с водным карбонатом калия и электролитической ячейки с водным карбонатом натрия. Каждый катод уплотняется на одном конце и на другом конце связан в реальном времени с масс-спектрометром.

Электролиз выполняется с водным карбонатом натрия либо калия в вакуумном заключенным в кожух сосуде Дьюара на 350 мл (Роре 8с1еп(1Пс. 1пс., Мепотопее Еа11к, VI) с платиновым сетчатым анодом и никелевым трубчатым катодом длиной 170 см (Νί 200, внешний диа

107

108 метр 0,0625 дюймов, внутренний диаметр 0,0420 дюймов, номинальная толщина стенки 0,010 дюймов, МюгоСгоир, Ыс., Меб\\ау. МА). Катод намотан в спираль длиной 3,0 см при диаметре 2,0 см. Один конец катода уплотнен над электролитом при помощи штуцера 8\гаде1оск и заглушки (8\\аде1оск Со., 8о1оп, ОН). Другой конец соединен непосредственно с игольчатым клапаном на отборочном канале квадрупольного масс-спектрометра Эусог 8укΐет 1000 (модель Ό200 МР, Ате (ей, Ыс., Питсбург, Пенсильвания).

13.3.1.2. Контрольный водородный образец

Контрольный водородный газ имеет ультравысокую чистоту (МС ИгбиМпек).

13.3.1.3. Электролитические газы от рекомбинатора

В процессе электролиза водного карбоната калия МИ Ьшсо1п ЬаЬога!опек наблюдалось длительное превышение мощности 1-5 Вт с отношениями выход/вход свыше 10 в отдельных случаях по отношению к входной мощности ячейки, уменьшенной на энтальпию полученного газа [С.^.НаИетап, С.^.8ауоуе, С^.кекг, Н.В.С1агк, УГГ Ьтсо1п Б-аЬогаЮпек Ехсекк Епегду Се11 Нпа1 герой АСС Ρ^о^есΐ 174(3), Арп1 25, 1995]. В этих случаях выход мощности составляет от 1,5 до 4 раз от интегрированной вольт-амперной мощности входа. Эффективность Фарадея измеряется объемно путем непосредственного водного замещения. Электролитические газы проходят через рекомбинатор из окиси меди и абсорбционный трубчатый анализатор Барреля (Вигге11) многократно до тех пор, пока объем обработанного газа не остается неизменным. Обработанные газы передаются к фирме В1аскЫд1И Боне г Со грога! юн Макет, Пенсильвания и анализируются с помощью масс-спектроскопии.

13.3.1.4. Образец газовой ячейки

Химическое инженерное отделение Университета Пенсильвании определяет выработку тепла, связанного с образованием гидрино, при помощи калориметра Калвета (Саке!). Инструмент, использованный для измерения тепла реакции, содержит цилиндрический калориметр теплового потока (Iηΐе^ηаΐ^оηа1 Тегта1 Игигитеп! Со., Модель СА-100-1). Стенки цилиндрического калориметра со структурой термоукладки содержат два набора термоэлектрических спаев. Один набор спаев находится в тепловом контакте с внутренней стенкой калориметра при температуре Т₁, а второй набор термоэлектрических спаев - в тепловом контакте с внешней стенкой калориметра при температуре Т_е, которая поддерживается постоянной с помощью печи с усиленной конвенцией. Когда тепло возникает в ячейке калориметра, калориметр радиально передает постоянную долю этого тепла внутрь окружающего поглотителя тепла. Температурный градиент (Т₁ - Т_е) прошедшего тепла устанавливается между двумя наборами спаев тер моукладки. Этот температурный градиент образует напряжение, которое сравнивается с линейным напряжением по кривой калибровки мощности для получения мощности реакции. Калориметр прокалиброван прецизионным резистором и источником фиксированного тока при уровнях мощности, представляющих мощность реакции при действии катализатора. Постоянная калибровки калориметра Калвета не чувствительна к потоку водорода сверх диапазона условий испытаний. Во избежании коррозии для поддержания реакции используется цилиндрический реактор 304 из нержавеющей стали, обработанный машинным образом для подгонки к внутренней области калориметра. Для поддержания системы изотермической реакции и улучшения стабильности базовой линии калориметр помещается в промышленную печь с усиленной конвенцией, которая работает при 250°С. Кроме того, калориметр и реактор закрыты в кубическом изолированном боксе, сконструированном Оигок (Ипйеб 8!а!ек Суркит Со.), и стекловолокном для дальнейшего демпфирования термических осцилляций в печи. Более сложное описание инструмента и способов дается Филипс [М.С.ВгабГогб, 6.0111111135, Иапсйаг, Веу. 8ск Iη8ΐ^ит., 66, (1), январь 1966, с.171-175].

Ячейка Калвета на 20 см³ содержит нагретую намотанную секцию из платиновой проволочной нити 0,25 мм приблизительно 18 см в длину и 200 мг порошка КЫО₃ в кварцевой лодочке, подогнанной внутри катушки из нити и нагреваемой нитью.

Калориметрические испытания дают исключительные результаты 11. Ρ^Π^δ, 1. 8тйй, δ.Κυήζ Отчет по калориметрическим исследованиям образования гидрино, катализированного в газовой фазе. Окончательный отчет за период октябрь-декабрь 1966, 1 января 1997]. В трех раздельных опытах вырабатывалось от 10 до 20 кДж в диапазоне 0,5 Вт при подводе к ячейке примерно 1 0^-3 молей водорода. Это является эквивалентом генерации 10⁷ Дж/моль водорода, если сравнить с 2,5-10⁵ Дж/моль водорода, ожидаемого для стандартного сгорания последнего. Таким образом, общее полученное тепло производится в 100 раз большим, чем это объясняется обычной химией, однако, такие результаты полностью согласуются с процессом катализа водорода. Катализ возникает, когда молекулярный водород диссоциируется горячей платиновой нитью и атомарный водород контактирует с газообразным катализатором К⁺/К⁺ от порошка КNО₃ в кварцевой лодочке, нагретого и испаренного нитью.

После калориметрического испытания газы от ячейки Калвета собираются в откачанной колбе из нержавеющей .стали и отгружаются к В1аскЫд11! Бо\\'ег Согрогайоп, Макет, Пенсиль

109

110 вания, где они анализируются при помощи масс-спектроскопии.

13.3.2. Масс-спектроскопия

Масс-спектроскопия выполняется квадрупольным масс-спектрометром Эусог 8ук1ет 1000 модели #Ό200ΜΡ с вакуумной системой ТигЬо 60 ΗΟVΑС Όη-2. Энергия ионизации калибрована в пределах +1 эВ.

Масс-спектры газов, проникающих к никелевому трубчатому катоду, уплотненному на одном конце и связанному на другом конце в реальном времени с масс-спектрометром, получены для ячеек электролиза карбоната калия и ячеек электролиза карбоната натрия. Интенсивность пиков т/е=1 и т/е=2 регистрируется при изменении потенциала ионизации (ΙΡ) массспектрометра. Давление газа образца в массспектрометре поддерживается одинаковым для каждого эксперимента путем регулирования иглы масс-спектрометра. Полный диапазон масс до т/е=200 измеряется при 1Р=70 эВ после определений при т/е=1 и т/е=2.

13.3.3. Результаты и обсуждение

Результаты масс-спектроскопического анализа (т/е=2) опыта с карбонатом калия и опыта с карбонатом натрия при изменении потенциала ионизации газов от уплотненного никелевого трубчатого катода, связанного с массспектрометром, приведены в табл. 5 и 6 соответственно. Для контроля карбоната натрия интенсивность сигнала в основном постоянна с ΙΡ, тогда как в случае газов от электролитической ячейки с карбонатом калия сигнал для т/е=2 существенно возрастает, когда энергия ионизации возрастала от 30 до 70 эВ. Присутствует разновидность со значительно большим потенциалом ионизации, чем для молекулярного водорода, где-то между 30-70 эВ. Две разновидности с более высокой ионизируемой массой обозначены для молекулы дигидрино, Н₂*[2с'=ао/72].

Таблица 5. Парциальные давления при т/е=2 с энергиями ионизации -30 эВ и -70 эВ газов, проникающих к N трубчатому катоду в процессе электролиза водного К₂СО₃

Номер опыта
ΙΡ	1	2 3	4
-30 эВ	1,2Е-09	2,9Е-08 7,3Е-06	2,3Е-08
-70 эВ	6,4Е-09	9,6Е-08 2,0Е-07	1 ,1Е-07
		Продолжение табл. 5
ΙΡ	5	6 7	8
-30 эВ	3,5Е-08	3,1Е-08 9,4Е-08	3,4Е*-08
-70 эВ	1,6Е-07	1 ,3Е-07 4,0Е-07	1,2Е*-07
*Е -	модуль прочности (кг/см2)
Таблица 6. Парциальные давления при т/е=2 с	энергиями
ионизации -30 эВ и -70 эВ газов, проникающих к N трубча-
тому катоду в процессе электролиза водного	N»2%
		Номер опыта
ΙΡ	1	2	3
-30 эВ	1,1Е-08	6,7Е-08	1 ,6Е-08
-70 эВ	9,4Е-09	5,0Е-08	1 ,7Е-08

Масс-спектр (т/е=0-50) газов от N1 трубчатого катода электролитической ячейки К₂СО₃, связанной с масс-спектрометром, показан на фиг. 38. Никаких пиков не наблюдалось вне этого диапазона. Когда энергия ионизации возрастала от 30 эВ до 70 эВ, наблюдался пик т/е=4. Пик т/е=4 не наблюдался в случае, когда №ьСО₃ замещает К₂СО₃ или в случае массспектра газа водорода высокой чистоты. Только известным элементом, который дает пик т/е=4, является гелий, который не присутствовал в электролитической ячейке, а катод связан с масс-спектрометром, находящимся при высоком вакууме. Гелий далее исключается при отсутствии пика т/е=5, который всегда присутствует со смесями гелия и водорода, но он не наблюдается на фиг. 38. Из этих данных гидрины производятся в гидриде никеля согласно уравнению (35). Молекула дигидрино имеет большую скорость диффузии в никеле, чем водород. Дигидрино соотносится с масс-спектрометрическим пиком т/е=4. Реакция следует из уравнения (32).

Н₂‘[2с'-^2а_о/р] + Н_г’[2с'=2а_о/р]· -> Н₄’(1/р). (62)

Η₄ ⁺(1/ρ) служит обозначением присутствия молекул дигидрино.

Масс-спектр (т/е=0-50) образца ΜΙΓ содержащего нерекомбинируемый газ от электролитической ячейки К2СО3, показан на фиг. 39. При возрастании энергии ионизации от 30 до 70 эВ наблюдался пик т/е=4, обозначенный как Н₄ ⁺(1/р). Пик служит обозначением присутствия молекул дигидрино.

Выходная мощность в зависимости от времени при катализе водорода и реакция на гелий в ячейке Калвета, содержащей нагретую платиновую нить и порошок КЫО₃ в кварцевой лодочке, которая нагревается нитью, показаны на фиг. 40. В течение показанного интервала времени водородом производится 2,2· 10⁵ Дж энергии; тогда как отклик калориметра на гелий (показан смещенным) является положительным следом за отрицательным следом и с равновесием для нулевого отклика. Освобожденная энергия, если весь водород присутствует в закрытой ячейке при процессе сгорания, эквивалентна площади под кривой мощности между двумя временными приращениями (АТ=17 мин). Сгорание представляет возможность наиболее экзотермической обычной реакции. 1 0^-3 молей водорода, добавленных к ячейке Калвета на 20 см³, обеспечивали 2· 10⁸ Дж/моль водорода по сравнению с 2,5· 10⁵ Дж/моль водорода, ожидаемыми для стандартного сгорания водорода. Большая энтальпия, которая не может объясняться обычной химией, свойственна катализу водорода.

Масс-спектр (т/е=0-50) газов от ячейки Калвета Университета Пенсильвании после катализа водорода, который собран в откачанной колбе из нержавеющей стали, показан на фиг. 41А. При возрастании энергии ионизации от 30 эВ до 70 эВ наблюдается пик т/е=4, который обозначен для Н₄ ⁺(1/р).

111

112

Пик служит обозначением присутствия молекул дигидрино. При понижении давления путем откачивания пик т/е=2 расщепляется, как показано на фиг. 41В. В этом случае отклик пика т/е=2 на потенциал ионизации существенно возрастает. Вводится образец и ионный пик наблюдается возрастающим от 2· 10^-10 до 1· 10^-8 при изменении потенциала ионизации от 30 до 70 эВ. Расщепление пика т/е=2 и значительный отклик ионного тока на потенциал ионизации далее служат обозначениями для дигидрино.

Масс-спектр (т/е=0-200) газов из ячейки Калвета Университета Пенсильвании после катализа водорода, который собирается в откачанной колбе из нержавеющей стали, показан на фиг. 42. Несколько соединений гидрино гидрида идентифицированы, как показано на фиг. 42. Производство дигидрино и соединений гидрино гидрида подтверждает разделение энтальпии для катализа водорода.

Пик т/е=4, который указан для Н₄ ⁺(1/р), также наблюдается в процессе масс-спектроскопического анализа соединений гидрино гидрида, как описано в разделе Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи массспектроскопии и в разделе Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи массспектроскопии по временам пролета вторичных ионов (Τ0ΡδΙΜδ) (например, фиг. 62). Пик т/е=4 далее наблюдается в процессе массспектроскопии после газового хроматографического анализа образцов, содержащих дигидрино, как показано в разделе Идентификация соединений гидрино гидрида и дигидрино путем газовой хроматографии с калориметрией разложения соединений гидрино гидрида.

13.4. Идентификация соединений гидрино гидрида и дигидрино путем газовой хроматографии с калориметрией разложения соединений гидрино гидрида

Соединения водорода с увеличенной энергией связи приведены в разделе Дополнительные соединения с увеличенной энергией связи. Наблюдалось, что N10 формируется и осаждается из отфильтрованного электролита (фильтровальная бумага 110 мм \У11а1тап (ίΐιΙ.Ν 1450 110)) электролитической ячейки К₂СО₃, описанной в разделе Идентификация гидринов, дигидринов и ионов гидрино гидрида при помощи ХР8 (рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии). Форма ХР8 показывает никель, как видно на фиг. 18, и кристаллы, изолированные от электролита электролитической ячейки К₂СО₃, содержащей такое соединение, как ΝίΗ,, (где п-целое), как показано в разделе Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи масс-спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (Τ0ΡδΙΜδ). Поскольку Νί(0Η)₂ и №С0₃ крайне нерастворимы в растворе с измеренным рН=9,85, источником N10 от растворимого никелевого соединения веро ятно является разложение соединений, таких как №Н_п, в N10. Это проверено путем добавления равного атомного процента ΕίΝ0₃ и подкисления электролита с НЫО₃ для образования нитрата калия. Раствор высушивается и нагревается до плавления при 120°С, когда фильтровался N10. Отвержденный расплав растворяется в Н₂О и N10 удаляется путем фильтрации. Раствор концентрируется только до появления кристаллов при 50°С. Причем кристаллы формируются из раствора при комнатной температуре. Кристаллы получаются путем фильтрации. Кристаллы перекристаллизуются дистиллированной водой и производится масс-спектроскопия способом, приведенным в разделе Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи массспектроскопии. Сканируются диапазоны масс т/е=1 -220 и т/е=1 -1 20. Масс-спектр эквивалентен масс-спектрам кристаллов из электролита электролитической ячейки К₂СО₃, которая сделана как 1 М в □N0^ и подкислена с НN0₃ (образец #3 электролитической ячейки массспектроскопии показан на фиг. 24 с идентификациями исходного пика, приведенными в табл.4), за исключением того, что присутствуют следующие новые пики соединения гидрино гидрида: 81₃Н₁₀О (т/е=110), δί₂Η₈ (т/е=64), δίΗ₈ (т/е=36) и δίΗ₂ (т/е=30). Кроме того, рентгеновская дифракция этих кристаллов показывает пики, которые не могли бы быть обозначены для известных соединений, как приведено в разделе Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи ХВЭ (образец #4 ХВЭ). Также выполняется Τ0ΡδΙΜδ. Результаты, аналогичные данным образца #6 Τ0ΡδΙΜδ, показаны в табл. 20 и 21.

Алюминиевые аналоги №Н_п, п-целое, производятся в плазменной горелке, как показано на фиг. 36. Ожидается, что они разлагаются при соответствующих условиях и водород освобождается из этих содержащих водород соединений гидрино гидрида. Орто- и параформы молекулярного водорода могут легко разделяться при помощи хроматографиии при низких температурах, которая при ее характеристическом времени сохранения является безусловным средством идентификации присутствия водорода в образце. Используется возможность освобождения молекул дигидрино путем термического разложения соединений гидрино гидрида с идентификацией газовой хроматографией.

Молекулы дигидрино могут быть синтезированы согласно уравнению (37) путем реакции протона с атомом гидрино. Реактор гидрино гидрида с газоразрядной ячейкой является источником ионизированных атомов водорода (протонов) и источником атомов гидрино. Катализ атомов водорода возникает в газовой фазе с катализатором, который улетучивается от электродов за счет тока горячей плазмы. Атомы водорода газовой фазы также образуются за счет разряда. Таким образом, используется возмож

113

114 ность синтезирования дигидрино в газоразрядной ячейке с идентификацией при помощи газовой хроматографии.

Водород с увеличенной энергией связи имеет между ядерное расстояние, которое является дробным (1/целое) по сравнению с ним для нормального водорода. Орто- и параформы молекулярного водорода могут легко разделяться хроматографией при низких температурах. Используется возможность применения газовой хроматографии при криогенных температурах для выделения орто- и пара- Н₂|2с'=^2а_о| из орто- и пара- Нг’рс-э/гао/р] соответственно, а также других молекул дигидрино на основе различий в размерах водорода и дигидрино.

13.4.1. Способы газовой хроматографии

Газовые образцы анализируются газовым хроматографом модели Не\\1е11 Раскагй 5890 8епе§ II, снабженным детектором с удельной теплопроводностью и колонной РЬОТ из сплавленного силикатного Вбглинозема 60 м, внутренним диаметром 0,32 мм (Вейек, Ве11е£оп!е, Пенсильвания). Перед каждой серией опытов колонна кондиционировалась при 200°С в течение 18-72 ч. Образцы работают при 196°С, используя Ые в качестве несущего газа. Колонна 60 м работает с несущим газом при давлении 3,4 фунта/кв.дюйм со следующими скоростями потока: носитель - 2,0 мл/мин, вспомогательный поток - 3,4 мл/мин и эталонный поток - 3,5 мл/мин для общей скорости потока 8,9 мл/мин. Скорость расщепления составляет 10,0 мл/мин.

13.4.1.1. Контрольный образец

Контрольный водородный газ имеет ультравысокую чистоту (МС Ыйийпек).

13.4.1.2. Образец плазменной горелки

Соединения гидрино гидрида формируются в реакторе гидрино гидрида с плазменной горелкой с катализатором К1 способом, описанным в разделе Образец плазменной горелки. Образец 10 мг помещается в кварцевую трубку с внутренним диаметром 4 мм и длиной 25 мм, которая уплотнена на одном конце и соединена на открытом конце с арматурой 8таде1оск™, которая подсоединена к механическому вакуумнасосу модели 1402 \Уе1с11 Ойо 8еа1 и к перегородочному проходу. Устройство откачивается до давления между 25 и 50 ммм рт.ст. Водород вырабатывается путем термического разложения соединений гидрино гидрида. Нагревание производится в разреженной кварцевой камере, содержащей образец, при помощи внешнего нихромового проволочного нагревателя. Образец нагревается с приращениями 100°С путем изменения напряжения трансформатора нихромового нагревателя. Газ, освобожденный из образца, собирается герметичным шприцем на 500 мл через перегородочный проход и сразу инжектируется в газовый хроматограф.

13.4.1.3. Образец катода с покрытием

Молекулы дигидрино образуются в разреженной камере путем термического разложения соединений гидрино гидрида. Источник соединений гидрино гидрида имеет покрытие из никелевой проволоки диаметром 0,5 мм от электролитической ячейки К2СО3, которая производит 6,3 * 10⁸ Дж энтальпии образования соединения водорода с увеличенной энергией связи (электролитическая ячейка ВЬР). Проволока просушивается и нагревается до температуры около 800°С. Нагревание производится в вакуумированной кварцевой камере путем пропускания тока через катод. Образцы отбираются и анализируются при помощи газовой хроматографии.

Никелевый проволочный катод длиной 60 м из электролитической ячейки с карбонатом калия намотан на полую кварцевую трубку с внешним диаметром 7 мм и длиной 30 см и вставляется в кварцевую трубку длиной 40 см с внешним диаметром 12 мм. Большая кварцевая трубка уплотняется на обоих концах арматурой 8\\аде1оск'^|Л| и подсоединяется к механическому вакуум-насосу модели 1402 \Уе1с11 Ойо 8еа1 с сильфонным клапаном серии Н Ыирго™ из нержавеющей стали. Трубка термопарного вакуумного манометра и резиновая перегородка устанавливаются на боковой стороне насоса. Никелевый проволочный катод соединяется проводниками через арматуру 8\\аде1оск^т™ с трансформатором 220 В. Устройство, содержащее никелевую проволоку, откачивается до давления между 25 и 50 мм рт.ст. Проволока нагревается в диапазоне температур путем изменения напряжения трансформатора. Газ, выделенный от нагретой проволоки, собирается газонепроницаемым шприцем на 500 мл через установленный перегородочный проход и сразу инжектируется в газовый хроматограф. Белые кристаллы соединений водорода с увеличенной энергией связи, которые термически не разлагаются, криогенно накачиваются к холодным концам вакуумированной трубки. Это представляет способ очистки таких соединений согласно изобретению.

Масс-спектр (т/е=0-50) газов от нагретого никелевого проволочного катода был получен по записи газового хроматографа.

13.4.1.4. Образец газоразрядной ячейки

Катализ водорода для формирования гидрино возникает в газовой фазе с катализатором К1, который улетучивается от электродов за счет тока горячей плазмы. Атомы водорода в газовой фазе возникают при разряде. Молекулы дигидрино синтезируются с использованием газоразрядной ячейки, описанной в разделе Образец газоразрядной ячейки, путем:

1) размещения раствора катализатора внутри лампы и высушивания его для формирования покрытия на электродах, 2) вакуумирования системы при 10-30 мтор в течение нескольких часов для удаления примесных газов и остаточного растворителя, 3) заполнения разрядной трубки водородом при давлении в несколько тор

115

116 и выполнения дугового разряда по меньшей мере в течение 0,5 ч. Хроматографическая колонна погружается в жидкий азот и соединяется с детектором удельной теплопроводности газового хроматографа. Газы протекают через рекомбинатор из 100% СиО и анализируются при помощи газовой хроматографии в реальном времени, используя трехходовой клапан.

Масс-спектр (т/е=0-50) газов от разрядной трубки ΚΙ в реальном времени с массспектрометром получается по записи газового хроматографа.

13.4.2. Способы адиабатной калориметрии

Энтальпия реакции разложения образца катода с покрытием измеряется адиабатным калориметром, содержащим устройство разложения, описанное выше, которое подвешено в изолированном сосуде, имеющем 12 л дистиллированной воды. Для определения энтальпии реакции разложения используется повышение температуры воды. Перед каждым экспериментом вода стабилизируется в течение одного часа. Непрерывное лопастное перемешивание устанавливается при заданных об/мин для исключения температурных градиентов в воде без ввода измеряемой энергии. Температура воды измеряется двумя термопарами типа К. Температура холодного спая используется для контроля изменений комнатной температуры. Точки данных берутся каждую десятую секунды, усредняются каждые десять секунд и записываются компьютерной системой сбора данных (ΌΆ8). Эксперимент проходит при температуре проволоки 800°С, определенной путем измерения сопротивления, которая подтверждается оптической пирометрией. Для контрольных газов в типовом случае необходимы 600 Вт электрической входной мощности для поддержания проволоки при этой температуре. Входная мощность к нити регистрируется по времени счетчиком полной электрической мощности Кларка Гесса (С1агке Некк) с аналоговым выходом к компьютерной системе сбора данных (ΌΆ8). Баланс мощности для калориметра представляет о = Рда - (тСрЦТ/άί +Р_1ма - Р_с), (63) где Р_1при1 -входная мощность, измеренная ваттметром, т-масса воды (12000 г), С_р -удельное тепло воды (4,184 Дж/г °С), άΤ/άΐ-скорость изменения температуры вода, Р1окк -потери мощности водного резервуара для окружений (отклонение от адиабатности), которые измерялись как пренебрежимо малые в температурном диапазоне испытаний, и Р_с-мощность, выделенная из реакции разложения соединения гидрино гидрида.

Рост температуры отражается графически в зависимости от общей входной энтальпии. Используя 12000 г как массу воды и удельное тепло воды 4,184 Дж/г °С, теоретический наклон составляет 0,020°С/кДж. В эксперименте используется непромытый никелевый проволочный катод длиной 60 м из электролитической ячейки К₂СОз, которая производит 6,3· 10⁸ Дж энтальпии образования соединений водорода с увеличенной энергией связи (электролитическая ячейка ВЬР). Элементы контроля содержат гидрированную водородным газом никелевую проволоку (N1 200 0,0197 дюйма,

НТМ36МОЛС1, А1 \Уйе ТесЬ, 1пс.) и катодные проволоки из идентичной электролитической ячейки №ьСО₃.

13.4.3. Энтальпия реакции разложения соединений гидрино гидрида и результаты газовой хроматографии

13.4.3.1. Результаты измерения энтальпии

Результаты измерения энтальпии реакции разложения соединений гидрино гидрида, полученные с адиабатным калориметром, показаны на фиг. 43 и в табл.7. Проволоки из электролитической ячейки №ьСО₃ и гидрированные свежие никелевые проволоки обеспечивают наклоны роста температуры воды в зависимости от интегрированной входной энтальпии, которые идентичны теоретическому наклону (0,020°С/кДж). Каждый проволочный катод из ячейки К₂СО₃ обеспечивает результат, который существенно отклоняется от теоретического наклона, и существенно меньшая входная мощность необходима для поддержания проволоки при 800°С, как показано в табл.7. Результаты показывают, что реакция разложения соединений гидрино гидрида является очень экзотермичной. В лучшем случае энтальпия составляла 1 МДж (255°С х 12000 г х 4,184 Дж/г °С - 250 кДж), освобожденный за 30 мин (25°С х 12000 г х 4,184 Дж/г °С/693 Вт).

Таблица 7. Результаты измерения энтальпии реакции разложения соединений гидрино гидрида, использующие адиабатный калориметр со свежими никелевыми проволоками и катодами из электролитической ячейки \а₂СО₃ и электролитической ячейки К₂СО₃, которые производят 6,3· 10⁸ Дж энтальпии образования соединений водорода с увеличенной энергией связи (электролитическая ячейка ВЬР)

Контроль свежей проволоки	Средний наклон
Опыт	Входная мощ-	Наклон (°С/кДж)	(°С/кДж)
	ность (Вт)
1	151	0,017
2	345	0,018
3	452	0,017
4	100	0,017	0,017
Контроль карбоната натрия
Опыт	Входная мощ-	Наклон (°С/кДж)	Средний наклон
	ность (Вт)		(°С/кДж)
1	354	0,020
2	272	0, 016
3	288	0,017
4а	100	0,017
4Ь	100	0,018	0,018
Карбонат калия		Выходная	Рв
Опыт	Входная	Наклон Средний	мощность	(Вт)
	мощность (°С/кДж) наклон	(Вт)
	(Вт)	(°С/кДж)
1а	152	0,082	693	541
1Ь	172	0,074	706	534
2	186	0,045	464	278
3	182	0,050	503	321
4	138	0,081	622	484
5а	103	0,062	357	254
5Ь	92	0,064	327	235
		0,066

117

118

5с

0,094

517 418

13.4.3.2. Результаты газовой хроматографии

Газовая хроматография нормального водорода дает время удержания для параводорода и ортоводорода как 12,5 и 13,5 мин соответственно. Для образца плазменной горелки, отобранного из ловушки соединения гидрино гидрида (фильтровальная бумага), газовый хроматографический анализ газов, освобожденных путем нагревания с приращениями 1 00°С в температурном диапазоне от 100 до 900°С показывает отсутствие водорода, освобожденного при лю

Таблица 8. Концентрация элементов, детектированных ХР8 (в атомных %) бой температуре. Для образца плазменной горелки, отобранного из коллектора горелки, газовый хроматографический анализ газов, освобожденных путем нагревания с приращениями 100°С в температурном диапазоне от 1 00 до 900°С, показывает наличие водорода, освобожденного при 400 и 500°С. Газовая хроматограмма газов, освобожденных из образца, отобранного из коллектора плазменной горелки, когда образец нагревается до 400°С, показана на фиг. 44. Элементарный анализ образцов плазменной горелки выполняется при помощи ЕБ8 и ХР8. Концентрация элементов, детектированных ХР8, в атомных процентах приведена в табл.8.

Образец	Ыа	I	О	С	С1	81	А1	К	Мд	КД
Коллектор	1,1	0,4	61,3	6,4	0,5	28,2	0,1	2,0	0,1	5
Фильтровальная	0,2	2,3	60,0	6,0	0,1	28,5	0,1	2,8	0,1	1,2
бумага
	3,4	23,1	8,8	34,3	1,7	0,0	0,0	28,6	0,1	1,2

Форма ХР8 образца, собранного от коллектора горелки, примечательна в том, что отПик т/е=4 обозначен для Н₄ ⁺(1/р). Реакция следует из уравнения (32). Н4⁺(1/р) служит как обоношение калия к иоду составляет пять, тогда как такое отношение составляет 1,2 для КГ и 1,2 для образца, отобранного из ловушки соединения гидрино гидрида (фильтровальная бумага). Формы ЕБ8 и ХР8 образца, собранного из коллектора горелки, показывают элементарный состав преобладающих 8ίΘ2 и КТ с малыми ко личествами алюминия, кремния, натрия и магния. Масс-спектр образца, отобранного из коллектора горелки, показан на фиг. 36, которая демонстрирует соединения гидрино гидрида, согласующиеся с элементарным составом. Ни один из идентифицированных элементов не известен для сохранения и освобождения водорода в температурном диапазоне 400-500°С. Эти данные показывают, что кристаллы из плазменной горелки содержат водород и фундаментально отличны от известных соединений. Эти результаты без разъяснения принципа соответствуют и идентифицируют соединения водорода с увеличенной энергией связи согласно изобретению.

Газовый хроматографический анализ (колонна 60 м) водорода высокой чистоты иллюстрируется на фиг. 45. Результаты газового хроматографического анализа нагретого никелевого проволочного катода показаны на фиг. 46. Результаты показывают, что определена новая форма молекулы водорода на основании присутствия пиков с временами миграции, сопоставимыми, но заметно отличными от этих времен для пиков нормального водорода. Масс-спектр (т/е=0-50) газов от нагретого никелевого проволочного катода получен после записи газового хроматографа. При возрастании энергии ионизации от 30 до 70 эВ наблюдается пик т/е=4, что эквивалентно показанному на фиг. 41А. Гелий не наблюдается в газовом хроматографе.

значение присутствия молекул дигидрино.

Фиг. 47 показывает пики, обозначенные для Η₂*[2ο'=ν23ο/2], Н/Цс-^/гао/З] и Н₂*|2с'=Аа,,/4|. Результаты показывают, что детектируются новые формы молекул водорода на основании присутствия пиков, которые не реагируют с рекомбинатором при временах ми грации, заметно отличных от этих времен для пиков нормального водорода. Опыт с контрольным водородом (фиг. 45) до и после получения результата на фиг. 47 показывает отсутствие пиков, обусловленных рекомбинацией в рекомбинаторе со 100% СиО. Масс-спектр (т/е=0-50) газов из разрядной трубки К1 в реальном времени с масс-спектрометром получен после записи газового хроматографа. При возрастании энергии ионизации от 30 до 70 эВ наблюдается пик т/е=4, который эквивалентен пику, показанному на фиг. 41А. Реакция следует из уравнения (32). Н₄ ⁺(1/р) служит как обозначение присутствия молекул дигидрино. При снижении давления путем откачки расщепление пика т/е=2 эквивалентно показанному на фиг. 41В. В этом случае отклик пика т/е=2 на потенциал ионизации значительно увеличивается. Расщепление пика т/е=2 и значительный отклик ионизационного тока на потенциал ионизации являются дальнейшими указаниями на присутствие дигидрино.

13.4.4. Обсуждение

Результаты калориметрии реакции разложения соединений водорода с увеличенной энергией связи не могут быть объяснены обычной химией. Дополнительно к новой химической активности другие испытания подтверждают соединения водорода с увеличенной энергией связи. Катод электролитической ячейки К₂СО₃ ВЬР, описанный в разделе Кристал

119

120 лические образцы из электролитической ячейки, удаляется из ячейки без промывки и хранится в пластиковом пакете в течение одного года. Бело-зеленые кристаллы физически собираются от никелевой проволоки. Выполняются элементарный анализ, ХРЗ, масс-спектроскопия и ХКЭ. Элементарный анализ обсуждался в разделе Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи масс-спектроскопии. Результаты согласуются с реакцией, даваемой уравнениями (55-57). Результаты ХР8 показывают присутствие ионов гидрино гидрида. Масс-спектр аналогичен ему для образца #3 электролитической ячейки, показанному на фиг. 24. Наблюдаются соединения гидрино гидрида. Пики наблюдаются в рентгеновской дифракционной форме, которая не могла принадлежать любому известному соединению, как показано в разделе Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи ХКЭ (рентгеновской дифракционной спектроскопии) (образец #1А ХКЭ). Тепло, которое не может быть объяснено обычной химией, и дигидрино наблюдаются путем термического разложения при калориметрии и в исследованиях газовой хроматографии соответственно, как показано в данном описании.

Кроме того, материал на катоде электролитической ячейки К₂СО₃ Тегтасоге также характеризует новую химию термического разложения, а также новые спектроскопические особенности, такие как новые рамановские пики (рамановский образец #1). Образцы из электролита К₂СО₃, такие как образцы из электролитической ячейки Тегтасоге, показывают новые особенности в широком диапазоне спектроскопических характеристик (ХР8 (образец #6 ХР8), ХКЭ (образец #2 ХКП), ТОГЫМЗ (образец #1 ТОР8!М8). ΡΉΚ (образец #1 ΡΉΚ), ЯМК (образец #1 ИМК) и ЕЗ^ОРМЗ (образец #2 ЕЗГГОЕМЗ)). Новая химическая активность наблюдается для образца электролита, обработанного НЫО₃. Желто-белые кристаллы, которые формировались на внешнем крае кристаллизационного блюдца из подкисленного электролита электролитической ячейки К₂СО₃ Тегтасоге, реагируют с двуокисью серы для образования соединений сульфида, включающих сульфид магния. Реакция идентифицируется ХРЗ. Этот образец также показывает новые особенности в широком диапазоне спектроскопических характеристик (масс-спектроскопия (образцы #5 и #6 электролитической ячейки масс-спектроскопии), ХКЭ (образцы #3 и #3В ХКЭ), ТОГЫМЗ (образец #3 ТОГЫМЗ) и ΡΉΚ (образец #4 РТК)).

Результаты исследований ХРЗ, ТОГЫМЗ и масс-спектроскопии показывают, что кристаллы от ячеек ВЬР и катодов Тегтасоге, а также кристалл из электролитов могут реагировать с двуокисью серы в воздухе для образования сульфидов. Реакцией может быть окисление силана для образования соответствующего гидрино гидри да силоксана с восстановлением двуокиси серы до сульфида. Две водородные разновидности с мостиковыми связями могут быть замещены атомом кислорода. Аналогичная реакция возникает с обычными силанами [Р.Л.Сойои, С^йкткоп, Современная неорганическая химия, четвертое издание, 1оНп XVНеу & Зопк, Нью-Йорк, с.385-386].

Как дальнейший пример новой реакционной способности, никелевая проволока от катода электролитической ячейки Тегтасоге реагирует с раствором 0,6М К₂СО₃/3% Н₂О₂. Реакция является интенсивной и строго экзотермической. Эти результаты без объяснения принципа подтверждают и идентифицируют соединения водорода с увеличенной энергией связи согласно изобретению. Последний результат согласуется с применением соединений водорода с увеличенной энергией связи в качестве твердых топлив.

13.5. Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи ХКЭ (рентгеновской дифракционной спектроскопии)

ХКЭ производит измерение рассеяния рентгеновских лучей атомами кристалла, производящее дифракционную картину, дающую информацию о структуре кристалла. Известные соединения могут быть идентифицированы по их характеристической дифракционной форме. ХКЭ используется для идентификации состава каталитического материала с перекрывающим разрядом из ионного водорода: 40% по весу нитрат калия (КЫО₃) на пленке СгаГоП с 5% по весу 1%-ой Р на углероде в виде графита до и после подачи водорода к катализатору, как описано на с.57-62 заявки РСТ/иЗ 96/07949. Калориметрия выполняется, когда водород поступает для испытания на катализ, как это очевидно из баланса энтальпии. Новый продукт реакции исследуется с использованием ХКЭ. Форма ХКЭ также получена на кристаллах, выращенных на хранимом катоде и изолированных от электролита электролитической ячейки К₂СО₃, описанной в разделе Кристаллические образцы от электролитической ячейки.

13.5.1. Экспериментальные способы

13.5.1.1. Образец катализатора с перекрывающим разрядом

Катализ подтверждается калориметрией. Энтальпия, освобожденная катализом (тепло образования), определяется из протекающего водорода в присутствии каталитического материала с перекрывающим разрядом из ионного водорода: 40% по весу нитрат калия (КЫО₃) на пленке СгаГоП с 5% по весу 1%-ой Р1 на углероде в виде графита, путем теплового измерения, то есть преобразования термостолбиком тепла в электрический выходной сигнал, либо путем калориметрии Калвета. Наблюдается установившееся состояние энтальпии реакции более чем 1,5 Вт с протеканием водорода над 20 см³ катализатора. Однако энтальпии не наблюдается

121

122 при протекании гелия над смесью катализатора. Воспроизводимо наблюдаются значения энтальпии, которые выше ожидаемых от реагирования всего водорода, поступающего в ячейку, с водой и наблюдаемый общий энергетический баланс в 8 раз превышает ожидаемый, если весь каталитический материал в ячейке преобразован к самому низкому энергетическому состоянию при помощи известных химических реакций. После опыта каталитический материал удаляется из ячейки и экспонируется на воздухе. ХКЭ выполняется до и после опыта.

13.5.1.2. Образцы электролитической ячейки

Соединения гидрино гидрида готовятся в процессе электролиза водного раствора К2СО3, соответствующего переходному катализатору К⁺/К⁺. Описание ячейки дано в разделе Кристаллические образцы из электролитической ячейки. Сборка ячейки показана на фиг. 2. Кристаллы получены из катода или электролита:

Образец #1А. Катод электролитической ячейки К₂СО₃ ВЬР удаляется из ячейки без промывания и хранится в пластиковом пакете в течение одного года. Бело-зеленые кристаллы физически собираются от никелевой проволоки. Производятся элементарный анализ, ХРЗ, массспектроскопия и ХКЭ.

Образец #1В. Катод электролитической ячейки К2СО3, работавший в Национальных инженерных лабораториях Идахо (ΙΝΕΕ) в течении 6 месяцев, идентичный катоду образца #1А, помещается в 28 литров раствора 0,6 М К₂СО₃/10% Н₂О₂. Возникает интенсивная экзотермическая реакция, которая вызывает кипение раствора более одного часа. Аликвотная проба раствора концентрируется десятикратно с помощью ротационного выпарного аппарата при 50°С. Осаждение образуется при комнатной температуре. Кристаллы фильтруются и производится ХКЭ.

Образец #2. Образец готовится путем концентрации электролита К₂СО₃ из электролитической ячейки Тегтасоге только до образования желто-белых кристаллов. Выполняются элементарный анализ, ХР8, масс-спектроскопия, ТОЕ8ΙΜ8, РНК, ΝΜΚ и ХКЭ, как описано в соответствующих разделах.

Образцы #3А и #3В. Каждый образец готовится из кристаллов образца #2 путем 1) подкисления электролита К2СО3 электролитической ячейки Тегтасоге с ΗΝΟ₃, 2) концентрации подкисленного раствора до объема 10 см³, 3) помещения концентрированного раствора на кристаллизационную чашку и 4) обеспечения медленного формирования кристаллов при комнатной температуре. Желто-белые кристаллы формируются на внешнем крае кристаллизационной чашки (желтый цвет может быть обусловлен поглощением континуума Н^-(п=1/2) в ближнем ультрафиолете, 407 нм). Эти кристаллы содержат образец #3А. Светлые иглы формируются в центре. Эти кристаллы содержат образец #3В. Кристаллы тщательно разделяются, однако, некоторая примесь кристаллов образца #3В с образцом #3А вероятно все же появляется в незначительной степени. Также получены ХР8 (образец #10 ХР8), масс-спектры (образцы #5 и #6 электролитической ячейки масс-спектроскопии), спектры ТОЕЗ^З (образцы #3А и #3В ТОЕЗ^З) и спектр ЕТЖ (образец #4 ЕТ!К).

Образец #4. Электролитическая ячейка К₂СО₃ ВЬР делается 1М в иХО₃ и подкисляется с НNО₃. Раствор высушивается и нагревается до плавления при температуре 120°С, образуя №О. Отвержденный расплав растворяется в Н2О и №О удаляется путем фильтрации. Раствор концентрируется только до появления кристаллов при 50°С. Белые кристаллы формируются из раствора при комнатной температуре. Кристаллы получаются путем фильтрации и последующей очистки от КNО₃ за счет перекристаллизации с дистиллированной водой.

13.5.1.3. Образец газовой ячейки

Образец #5. Соединения гидрино гидрида готовятся в газовой ячейке паровой фазы с вольфрамовой нитью и ΚΙ в качестве катализатора. Высокотемпературная газовая ячейка, показанная на фиг. 4, используется для получения соединений гидрино гидрида, в которых атомы гидрино гидрида формировались из катализа водорода, используя ионы калия и атомы водорода в газовой фазе, как описано для образца газовой ячейки в разделе Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи массспектроскопии. Образец готовится путем 1) промывки соединений гидрино гидрида из чашки ячейки, куда они были предпочтительно криогенно накачаны, достаточным количеством воды для растворения всех растворимых в воде соединений, 2) фильтрации раствора для удаления нерастворимых в воде соединений, таких как металл, 3) концентрации раствора только до образования осаждения с раствором при 50°С, 4) обеспечения формирования желтоватокрасновато-коричневых кристаллов при комнатной температуре, 5) фильтрации и просушки кристаллов перед получением ХРЗ, массспектров и ХКЭ.

13.5.2. Результаты и обсуждение

Формы ХКЭ образцов катализатора с перекрывающим разрядом получены в Университете Пенсильвании. Форма ХКЭ перед подачей водорода к катализатору с перекрывающим разрядом показана на фиг. 48. Все пики идентифицируемы и соответствуют исходному материалу катализатора. Форма ХКЭ, следующая за катализом водорода, показана на фиг. 49. Идентифицированные пики соответствуют известным продуктам реакции металла калия с водородом, а также известным пикам углерода. Дополнительно воспроизводимо наблюдается новый неидентифицированный пик. Новый пик без идентифицирующего обозначения при 13° 2О соот

123

124 ветствует и определяет гидрино гидрид калия и соответствует настоящему изобретению.

Форма ХВО кристаллов от хранимого никелевого катода реактора гидрино гидрида с электролитической ячейкой К₂С0₃ (образец #1А) наблюдалась в лабораториях 1С и показана на фиг. 50. Идентифицируемые пики соответствуют КНС0₃. Кроме того, спектр содержит несколько пиков, которые не согласованы с формой любого из 50000 известных соединений в базе данных. 2-тета и й-интервалы идентифицированных пиков ХВО кристаллов от катода реактора гидрино гидрида с электролитической ячейкой К₂СО₃ приведены в табл. 9. Новые пики без идентификации обозначения, приведенные в табл. 9, подтверждают и идентифицируют соединения гидрино гидрида, соответствующие изобретению.

Таблица 9. 2-тета и й-интервалы неидентифицированных пиков ХВО кристаллов от катода реактора гидрино гидрида с электролитической ячейкой К2СО3 (образец #1А)

Номер пика	2-Тета	й (А)
(град)
1	11,36	7,7860
3	14,30	6,1939
4	16,96	5,2295
5	17,62	5,0322
6	19,65	4,5168
7	21,51	4,1303
10	26,04	3,4226
11	26,83	3,3230
12	27,34	3,2621
13	27,92	3,1957
19	32,43	2,7612
26	35,98	2,4961
27	36,79	2,4433
33	40,41	2,2319
36	44,18	2,0502
39	46,28	1,9618
40	47,60	1,9104

Помимо этого, в калибровочных лабораториях проводится элементарный анализ кристаллов. Он согласуется с образцом, содержащим КНСО3, однако, процентное содержание атомарного водорода имеет 30%-ое превышение. Масс-спектр аналогичен масс-спектру образца #3 электролитической ячейки массспектроскопии, показанному на фиг. 24. Форма ХРЗ содержит пики иона гидрино гидрида Н (п=1/р) для р=2 до р=16, которые частично маскированы доминирующим спектром КНСО3. Эти результаты совместимы с процессом производства КНСО₃ и соединений гидрино гидрида из К2СО3 путем образования гидринов реактором гидрино гидрида с электролитической ячейкой К₂СО₃ и реакции гидринов с водой (уравнения (55-57)).

Для образца #1В форма ХВО соответствует идентифицируемым пикам КНСО3. Кроме того, спектр содержит неидентифицируемые пики при значениях 2-тета и й-интервалах, приведенных в табл. 10. Новые пики по табл. 10 без идентифицирующего обозначения представляют и идентифицируют соединения гидрино гидрида, которые изолированы от катода через реакцию с раствором 0,6М К2СО3/10% Н2О, соответствующую изобретению.

Таблица 10. 2-тета и й-интервалы неидентифицируемых пиков ХВО кристаллов, изолированных последующей реакцией катода электролитической ячейки К₂СО₃ ΙΝΕΕ с раствором 0,6 М К₂СО₃/10% Н₂0₂ (образец #1В).

2-Тета (град) й (А)

12.96,852

30,52,930

35.92,501

Форма ХВО кристаллов, приготовленных путем концентрации электролита из электролитической ячейки К₂СО₃ Тегтасоге только до образования осаждения (образец #2), получена в лабораториях 1С и показана на фиг. 51. Идентифицируемые пики соответствуют смеси К₄Н₂(СО₃)₃- 1/5Н₂О и К₂СО₃-1,5Н₂О. Дополнительно спектр содержит ряд пиков, которые не согласуются с формой любого из 50000 известных соединений в базе данных. 2-тета и йинтервалы идентифицированных пиков ХВО кристаллов от катода реактора гидрино гидрида с электролитической ячейкой К2СО3 приведены в табл. 11. Новые пики без идентификации обозначения, приведенные в табл. 11, представляют и идентифицируют соединения гидрино гидрида согласно изобретению.

Таблица 11. 2-тета и й-интервалы неидентифицированных пиков ХВО кристаллов от реактора гидрино гидрида с электролитической ячейкой

К2СО3 (образец #2)
Номер пика	2-тета (град)	й (А)
2	12,15	7,2876
4	12,91	6,8574
8	24,31	3,6614
12	28,46	3,1362
15	30,20	2,9594
31	39,34	2,2906
33	40,63	2,2206
36	43,10	2,0991
40	45,57	1,9905
42	46,40	1,9570
46	47,59	1,9141
47	47,86	1,9006
52	50,85	1,7958
54	51,75	1,7665
56	52,65	1,7386
57	53,81	1,7037
58	54,46	1,6850
60	56,49	1,6292
63	58,88	1,5685
65	60,93	1,5207
66	63,04	1,4747

125

126

Дополнительно в калибровочных лабораториях проводится элементарный анализ кристаллов. Он согласуется с образцом, содержащим смесь К₄Н₂(СО₃)· 1,5Н₂О и К₂СО₃· 1,5Н₂О, но процентное содержание атомарного водорода превышено, даже если соединение считается как 100% КдН₂(СО₃)^1,5Н₂О. Формы ХР8 (фиг. 21), ТОР8ГМ8 (табл. 13 и 14), РТГК (фиг. 68) и Ν\1Κ (фиг. 73) соответствуют соединениям гидрино гидрида.

Для образца #3А форма ХКЭ соответствует идентифицируемым пикам КЫО₃. Дополнительно спектр содержит неидентифицированные пики при значениях 2-тета и б-интервалах, приведенных в табл. 12. Новые пики по табл. 12 без идентификации обозначений представляют и идентифицируют соединения гидрино гидрида согласно изобретению. Обозначение соединений, содержащих ионы гидрино гидрида, подтверждается формой ХР8 этих кристаллов, показанной на фиг. 21.

Таблица 12. 2-тета и б-интервалы неидентифицированных пиков ХКЭ желто-белых кристаллов, сформированных на внешнем крае кристаллизационной чашки из подкисленного электролита электролитической ячейки Тегтасоге (образец #3А)

2-тета (град)	б (А)
20,2	4,396
22,0	4,033
24,4	3,642
26,3	3,391
27,6	3,232
30,9	2,894
31,8	2,795
39,0	2,307
42,6	2,124
48,0	1,897

Для образца #3В форма ХКЭ соответствует идентифицируемым пикам ΚΝΌ₃. Дополнительно спектр содержит очень мало неидентифицированных пиков для значений 2-тета 20,2 и 22,0, которые принадлежат малой примеси с кристаллами образца #3А. Дополнительно к пикам ΚNО₃ спектры ХР8 образцов #3А и #3В содержат те же пики, что и обозначенные для ионов гидрино гидрида на фиг. 19. Однако их интенсивность значительно выше в случае спектра ХР8 образца #3А по сравнению со спектром образца #3В.

Для образца #4 форма ХКЭ соответствует идентифицируемым пикам КЫО₃. Дополнительно спектр содержит неидентифицированные пики при значении 2-тета 40,3 и б-интервале 2,237, а также при значении 2-тета 62,5 и бинтервале 1,485. Новые пики без идентификации обозначения представляют и идентифицируют соединения гидрино гидрида согласно изобретению. Обозначение соединений гидрино гидрида подтверждается ХР8. Спектр этих кри сталлов имеет те же пики ХР8 ионов гидрино гидрида, что и показанные на фиг. 19. Также производится масс-спектроскопия способом, описанным в разделе Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи массспектроскопии. Сканируется диапазон масс т/е=1-220 и т/е=1-120. Масс-спектр эквивалентен ему для образца #3 электролитической ячейки масс-спектроскопии, показанной на фиг. 2, с идентификациями главного пика, приведенными в табл.4, за исключением того, что присутствуют следующие новые пики соединения гидрино гидрида: 81₃Н₁₀О (т/е=110), 81₂Н₈ (т/е=64), 81Н₈ (т/е=36) и 81Н₂(т/е=30).

Для образца #5 спектр ХКЭ содержит широкий пик с максимумом при значении 2-тета 21,291 и б-интервале 4,1699 и узкий интенсивный пик при значении 2-тета 29,479 и бинтервале 3,0277. Новые пики без идентификации обозначения представляют и идентифицируют соединения гидрино гидрида согласно изобретению. Обозначение соединений, содержащих ионы гидрино гидрида, подтверждается ХР8. Происхождение желтовато-красноватокоричневого цвета кристаллов приписывается поглощению континуума Н^-(п=1/2) в ближнем ультрафиолете, 407 нм. Это предположение подтверждается результатами ХР8, которые показывают большой пик при энергии связи Н (п=1/2) 3 эВ (табл.1). Также выполняется массспектроскопия, как описано в разделе Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи масс-спектроскопии . Масс-спектры показаны на фиг. 28А - 28В и 29, а обозначения пиков даны в табл.4. Наблюдаются соединения гидрино гидрида.

13.6. Идентификация гидрино, соединений гидрино гидрида и образования молекулярного иона дигидрино путем спектроскопии в крайнем ультрафиолете

Катализ водорода детектируется эмиссией (912 А) в крайнем ультрафиолете (ЕИУ) от переходов атомов водорода для образования гидрино. Принципиальные интересующие реакции даются уравнениями (3-5). Соответствующий протон крайнего ультрафиолета представляет Н[а„/1] Н[а„/2] + 912 (64)

Гидрины могут действовать как катализатор, энергии возбуждения и/или ионизации соответствуют т Х 27,2 эВ (уравнение (2)). Например, уравнение для поглощения 27,21 эВ, т=1 в уравнении (2), Н[а_н/2], который ионизирован, представляет

27,21эВ+Н[а„/2)+Н(а„/2Ц-Н*+е'+Н[а_в/31+ [3²-2²)Х13, бэВ-27,21Эв (65)

Н*+ е~ Н[а„/1] + 13,6 эВ. (66)

И полная реакция представляет

Н[а„/2]+Н[а„/2]-> Н [а„/1 ] +Н [а„/3 ] + [3²-2²-4 ] Х13, бэВ+13, 6 эВ (67)

Соответствующий протон крайнего ультрафиолета

Н[а_н/2]—^Н[а_н/3] + 912 А°. (68)

127

128

Тот же переход также могут быть катализирован ионами калия

Н[а„/2] ^ι;,;κ~ > Н[а„/3] + 912 А“. (69)

Реакция протона с атомом гидрино для образования молекулярного иона дигидрино Н₂*[2с'=а_о]⁺, соответствующая первой стадии реакции, данной уравнением (37), детектируется спектроскопией ЕИУ. Соответствующий протон крайнего ультрафиолета согласно реакции атома гидрино Н(1 /р) с протоном представляет Н[а„/р] + Н’ -> Н₂* [2с'=2а_о./р]' + Ην (120 нм). (70)

Эмиссия молекулярного иона дигидрино может быть расщеплена из-за связи с вращательными переходами.

Вращательная длина волны, включающая вибрацию, приведенная в разделе Вибрация молекулярных ионов типа водорода публикации '96 МШ§ СИТ, соответствует

169 λ = -------------- мкм. (71) п²и+и

ЕИУ спектроскопией также детектируются соединения гидрино гидрида с переходами в областях энергий связи иона гидрино гидрида, данных в табл.1 , и соответствующие периоды. Реакции возникают в газоразрядной ячейке, показанной на фиг. 52. Из-за крайне малой длины волны излучения, подлежащего детектированию, прозрачной оптики не существует. Следовательно, используется безоконное устройство, в котором образец или источник исследуемых разновидностей соединен с тем же вакуумным сосудом, что и решетка, и с детекторами иУ спектрометра. Безоконная ЕИУ спектроскопия выполняется со спектрометром крайнего ультрафиолета, который сопряжен с ячейкой дифференциально откачанной соединительной секцией, имеющей ввод и вывод света с малыми отверстиями. Ячейка действует при условиях потока водорода, поддерживающих постоянное давление водорода контроллером массового секундного расхода. Устройство, используемое для исследования спектров в крайнем ультрафиолете газообразных реакций, показано на фиг. 52. Оно содержит четыре основных компоненты: газоразрядную ячейку 907, ИУ спектрометр 991, масс-спектрометр 994 и соединитель 976, который дифференциально откачивается.

13.6.1. Экспериментальные способы

На фиг. 52 показан схематический вид источника света с газоразрядной ячейкой, спектрометра крайнего ультрафиолета (ТИУ) для безоконной ЕИУ спектроскопии и массспектрометра, использованных для наблюдения гидрино, иона гидрино гидрида, соединения водорода с увеличенной энергией связи, образований и переходов молекулярного иона дигидрино. Элементы сегмента устройства по фиг. 52, отмеченного как А, соответствуют структуре и функции аналогично пронумерованных элементов серии 500 по фиг. 6. Конструкция устройства по фиг. 6 описана выше в разделе Га зоразрядная ячейка. Устройство по фиг. 52 имеет последующие модификации.

Устройство по фиг. 52 далее содержит контроллер 934 массового расхода водорода, который поддерживает давление водорода в ячейке 907 при дифференциальной откачке до 2 мм рт.ст. Газоразрядная ячейка 907 по фиг. 52 содержит резервуар 971 катализатора для КЫО₃ или ΚΙ, который испаряется из резервуара катализатора путем нагревания нагревателем 972 катализатора с использованием источника 973 питания нагревателя.

Устройство по фиг. 52 имеет массспектрометр 995, который представляет квадрупольный масс-спектрометр модели #Ό 200МР с вакуумной системой НОУАС Όή-2 ТигЬо 60, соединенной с ЕИУ спектрометром при помощи линии 992 и клапана 993. ЕИУ спектрометр 991 представляет спектрометр области крайнего ультрафиолета МсРБегкоп, модель 234/302 УМ (вакуумный ультрафиолетовый спектрометр 0,2 м) с канальным электронным умножителем 7979 УИУ. Интервал сканирования составляет 0,01 нм, щель впуска и выпуска -30-50 мкм и напряжение детектора - 2400 В. Спектрометр 991 соединен с турбомолекулярным насосом 988 при помощи линии 985 и клапана 987. Спектрометр непрерывно откачивается до 10^-5-10^-6 мм рт.ст. при помощи турбомолекулярного насоса 988, где давление регистрируется манометром 986 с холодным катодом. ЕИУ спектрометр связан с источником 907 света газоразрядной ячейки соединителем 976, который обеспечивает световую траекторию через впуск 974 с малым отверстием диаметром 2 мм и выпуск 975 с малым отверстием диаметром 2 мм к апертуре ЕИУ спектрометра. Соединитель 976 дифференциально откачивается до 10^-4 мм рт.ст. при помощи турбомолекулярного насоса 988, где давление регистрируется манометром 982 с холодным катодом. Турбомолекулярный насос 984 связан с соединителем 976 при помощи линии 981 и клапана 983.

В случае КЫО₃ температура резервуара катализатора составляет 450-500°С. В случае катализатора ΚΙ температура резервуара составляет 700-800°С. Катод 920 и анод 910 были из никеля. В одном опыте катод 920 был из никелевого пенного материала, покрытого катализатором ΚΙ. Для других экспериментов 1) катод представляет полый медный катод, покрытый катализатором ΚΙ, а проводящая ячейка 901 является анодом, 2) катод представляет трубчатый полый катод из нержавеющей стали диаметром 1/8 дюйма, проводящая ячейка 901 является анодом, а катализатор ΚΙ испаряется непосредственно в центр катода путем нагревания резервуара катализатора до 700-800°С, или 3) катод и анод представлены никелем и катализатор ΚΙ испаряется от стенок ячейки, покрытой ΚΙ, путем плазменного разряда.

129

130

Реакция перехода в паровую фазу непрерывно производится в газоразрядной ячейке 907, так что в ней образуется поток испускания в крайнем ультрафиолете. Ячейка работает при условиях расхода с общим давлением 1-2 мм рт.ст., контролируемым контроллером 934 массового расхода, где водород поступает от бака 980 через клапан 950. Давление 2 мм рт.ст., при котором действует ячейка, значительно превышает давление, приемлемое для ИУ спектрометра 991; таким образом, соединитель 976 с дифференциальной откачкой служит как окно от ячейки 907 к спектрометру 991. Водород, который поступает через малое отверстие 974 впуска на световой траектории, непрерывно откачивается насосами 984 и 988. Катализатор частично испаряется путем нагревания резервуара 971 катализатора или испаряется от катода 920 путем плазменного разряда. Атомы водорода производятся плазменным разрядом. Катализ водорода возникает в газовой фазе при контакте ионов катализатора с атомами водорода. После катализа следует диспропорционализация атомарных гидринов, выражающаяся в испускании протонов непосредственно или в эмиссии, возникающей путем соответствующих реакций для образования молекулярных ионов дигидрино и путем образования ионов и соединений гидрино гидрида. Последующее испускание возникает из-за возбуждения плазмой разновидностей водорода с увеличенной энергией связи и соединений.

13.6.2. Результаты и обсуждение

ЕИУ спектр (20-75 нм), записанный для одиночного водорода и катализа водорода с катализатором КNΟ₃, испаренным из резервуара катализатора путем нагревания, показан на фиг. 53. Широкий пик при 45,6 нм с присутствием катализатора относится к реакции рекомбинации электрона калия, даваемой уравнением (4). Предсказанная длина волны составляет 45,6 нм, что согласуется с наблюдаемой длиной волны. Природа уширения пика типична для предсказанного перехода континуума, связанного с реакцией передачи электрона. Широкий пик при 20-40 нм относится к спектрам континуума соединений, содержащих ионы гидрино гидрида Н^-(1/8)-Н^-(1/12), а широкий пик при 54-65 нм относится к спектрам континуума соединений, содержащих ион гидрино гидрида Н^-(1/6).

ЕИУ спектр (90-93 нм), записанный для катализа водорода с катализатором К1, испаренным от никелевого пенного металлического катода путем плазменного разряда, показан на фиг. 54. ЕИУ спектр (89-93 нм), записанный для катализа водорода с пятиходовой поперечной газоразрядной ячейкой из нержавеющей стали, служащей в качестве анода, полым катодом из нержавеющей стали и катализатором К1, испаренным непосредственно в плазму полого катода из резервуара катализатора путем нагревания, который наложен на результаты четырех контрольных (отсутствие катализатора) опытов, показан на фиг. 55. Наблюдается несколько пиков, которые не присутствуют в спектре одиночного водорода, как показано на фиг. 53. Эти пики принадлежат катализу водорода путем К⁺/К⁺ (уравнения (3-5), уравнение (64)), где расщепленные линии около 600 см^-1 относятся к вибрационной связи с газообразными димерами К1, которые содержат катализатор [8.Оа12, ^.Т. 81111111, Е.Н. Тау1ог, Журнал химической физики, т.34, N2, (1961), с.558-564]. Расщепление линии 91,75 нм, соответствующее катализу водорода за счет вибрационной связи, демонстрируется путем сравнения спектра, показанного на фиг. 54, с ЕИУ спектром (90-92,2 нм), записанным для катализа водорода с катализатором К1, испаренным от полого медного катода путем плазменного разряда, что иллюстрируется на фиг. 56. При достаточной энергии вибрации, обеспеченной катализом водорода, димер предсказывается для диссоциации. Уширенная особенность при 89 нм по фиг. 55 может представлять энергию 0,34 эВ диссоциации димера К1. Вибрационное возбуждение возникает в процессе катализа согласно уравнению (3) при получении эмиссии с меньшей длиной волны для реакции, даваемой уравнением (64), или эмиссии с большей длиной волны в случае, когда переход мгновенно возбуждает вибрационный режим димера К1. Вращательная связь, как и вибрационная связь, также видна на фиг. 55.

В дополнение к линейчатым спектрам, показанным на фиг. 54, 55 и 56, катализ водорода предполагает освобождение энергии через возбуждение нормального водорода, которое могло бы наблюдаться ЕИУ спектроскопией путем исключения вклада, обусловленного разрядом. Реакция катализа требует атомов водорода и газообразного катализатора, который обеспечивается разрядом. Постоянная времени для снятия плазмы, измеренная осциллографом, составляет менее 100 мкс. Время полураспада атомов водорода имеет различный временной масштаб, около одной секунды [КУ.816дМск, Химические элементы и их соединения, т. 1 , Оксфорд, С1агеп6оп Ргекк, (1950), с. 17], а время полураспада атомов водорода от катода из нержавеющей стали после снятия мощности разряда более длительное (от секунд до минут). Давление катализатора было постоянным. Для исключения фоновой эмиссии, непосредственно вызванной плазмой, разряд управляется импульсами с временем отключения от 10 мс до 5 с и временем включения от 10 мс до 10 с. Газоразрядная ячейка представляет пятиходовую поперечную ячейку из нержавеющей стали, которая служит в качестве анода, с полым катодом из нержавеющей стали. Катализатор К1 испаряется непосредственно в плазму полого катода из резервуара катализатора путем нагревания.

Получен ЕИУ спектр, аналогичный спектру, показанному на фиг. 55. В течение управ

131

132 ляемого импульсами ЕИУ сканирования примерно при 92 нм темновые отсчеты (управляемая импульсами плазма отключена) при отсутствии катализатора составляют 20+2, тогда как отсчеты в случае катализатора были около 70. Таким образом, энергия, освобождаемая катализом водорода, диспропорционализацией и реакциями соединения и иона гидрино гидрида, возникает в виде линейчатой эмиссии и эмиссии, обусловленной возбуждением нормального водорода. Время полураспада для химии гидрино с возбужденной эмиссией водорода определяется путем записи спада эмиссии по времени после отключения источника питания. Время полураспада с полым катодом из нержавеющей стали при постоянном давлении пара катализатора определяется примерно от 5 до 10 с.

ЕИУ спектры (20-120 нм), записанные для нормального водорода и соединений гидрино гидрида, которые возбуждались плазменным разрядом, показаны на фиг. 57 и фиг. 58 соответственно. Положение энергий связи гидрино гидрида в свободной области показано на фиг. 58. При низкотемпературных условиях разряда ионы гидрино гидрида связаны с одним или более катионами для образования нейтральных соединений гидрино гидрида, которые возбуждаются плазменным разрядом для излучения наблюдаемого спектра. Газоразрядная ячейка представляет пятиходовую поперечную ячейку из нержавеющей стали, которая служит в качестве анода, с полым катодом из нержавеющей стали. В случае реакции образования соединений гидрино гидрида катализатор ΚΙ испаряется непосредственно в плазму полого катода из резервуара катализатора путем нагревания. По сравнению со спектром разряда в стандартном водороде, показанным на фиг. 57, спектр соединений гидрино гидрида с водородом, показанный на фиг. 58, имеет дополнительную особенность при λ=110,4 нм, а также другие особенности при меньших длинах волн (λ < 80 нм), которые не представлены в спектре разряда стандартного водорода. Эти особенности возникают в области энергий иона гидрино гидрида, приведенных в табл. 1 и показанных на фиг. 58. Серии особенностей эмиссии наблюдаются в области вычисленной свободной энергии связи иона гидрино гидрида для Н^-(1/4) 110,38 нм до Н^-(1/11) 22,34 нм. Наблюдаемые особенности возникают при незначительно меньших длинах волн, чем для каждого свободного иона, показанного на фиг. 58. Это согласуется с образованием стабильных соединений. Интенсивности линий возрастают с меньшей длиной волны, что согласуется с образованием наиболее стабильного иона гидрино гидрида и соответствующих соединений во времени.

ЕИУ пики не могут принадлежать водороду и энергии согласуются с теми, которые указаны для соединений гидрино гидрида, приве денных в разделе Идентификация гидринов, дигидринов и ионов гидрино гидрида при помощи ХР8 (рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии). Следовательно, эти ЕИУ пики принадлежат спектрам соединений, содержащих ионы гидрино гидрида Н^-(1/4)-Н^-(1/11) , которые имеют переходы в областях энергий связи ионов гидрино гидрида, приведенных в табл. 1 .

Масс-спектр (т/е=0-110) газообразных соединений гидрино гидрида регистрируется альтернативно с ЕИУ спектром. Масс-спектр (т/е=0-110) паров от кристаллов из реактора гидрино гидрида с газоразрядной ячейкой, содержащего катализатор ΚΙ и N1 электроды при температуре нагревателя образца 225°С, показанный на фиг. 35 с идентификациями исходного пика, приведенными в табл.4, является представлением результатов. Значимый пик т/е=4 наблюдается в масс-спектре, который не представлен в контрольных образцах, обеспечивающих разряд с единственным водородом. Эмиссия 584 А гелия не наблюдается в ЕИУ спектре. Пик т/е=4 принадлежит Н₄ ⁺(1/р), который служит обозначением присутствия молекул дигидрино.

Результаты ХР8 и масс-спектроскопии, приведенные в разделе Идентификация гидринов, дигидринов и ионов гидрино гидрида при помощи ХР8 (рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии) и в разделе Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи массспектроскопии соответственно, а также приведенные здесь результаты ЕИУ спектроскопии и масс-спектроскопии подтверждают соединения гидрино гидрида.

ЕИУ спектр (120-124,5 нм), записанный при катализе водорода для образования гидрино, которые реагируют с протонами плазмы разряда, показан на фиг. 59. Катализатор ΚΙ испаряется от стенок кварцевой ячейки путем плазменного разряда на никелевых электродах. Пики соответствуют эмиссии, обусловленной реакцией, даваемой уравнением (70). Расщепление 0,03 эВ (42 мкм) линий эмиссии ЕИУ относится к вращательным переходам от 1+1 к 1 для Н₂ [2с'=а_о]⁺, даваемым уравнением (71), когда энергия переходов реагирующих веществ может возбуждать вращательный режим, когда энергия вращения излучается с энергией реакции для получения сдвига к меньшим длинам волн, либо молекулярный ион может образовывать в возбужденном вращательном уровне сдвиг эмиссии к большим длинам волн. Имеется прекрасное соответствие предсказанного расщепления энергии вращения и положений пиков.

13.7. Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи масс-спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ΤΘΡ8ΙΜ8)

Масс-спектроскопия по временам пролета вторичных ионов (ΤΘΡ8ΙΜ8) является способом определения масс-спектров в большом динамическом диапазоне отношений массы к заряду

133

134 (например, т/е=1 -600) с крайне высокой точностью (например, +0,005 ати) (ати - атомная единица массы - прим.пер.). Аналит бомбардируется заряженными ионами, которые ионизируют соединения, представленные для образования молекулярных ионов в вакууме. Далее масса определяется при помощи анализатора времен пролета высокого разрешения.

13.7.1. Сбор и подготовка образцов

Реакция для подготовки соединений, содержащих ион гидрино гидрида, дается уравнением (8). Атомы гидрино, которые реагируют для образования ионов гидрино гидрида, могут быть произведены реактором гидрида с электролитической ячейкой, которые использованы при приготовлении кристаллических образцов для ТОЕЗ^З. Соединения гидрино гидрида собираются непосредственно в обоих случаях или они очищаются от раствора в случае электролитической ячейки. Как один пример, электролит К₂СО₃ подкисляется с НNΟ₃ до осаждения кристаллов на кристаллизационной чашке. В другом примере электролит К2СО3 подкисляется с НЫО₃ перед осаждением кристаллов.

Образец #1. Образец готовится путем концентрирования электролита К2СО3 из электролитической ячейки Тегтасоге только до образования желто-белых кристаллов. Форма ХРЗ также получена в Университете Лехайта путем установки образца на полиэтиленовой подставке. Также получены форма ХР8 (образец #6 ХР8), спектры ХЯЭ (образец #2 ХЯЭ), спектр ЕТШ (образец #1 ЕТШ), ΝΜΚ. (образец #1 ΝΜΚ.) и спектры ЕЗПОЕМЗ (образец #2 Е8ГГОЕМ8).

Образец #2. Эталон содержит 99,999% КНСО3.

Образец #3. Образец готовится путем 1) подкисления 400 см³ электролита К2СО3 электролитической ячейки Тегтасоге с НЫО₃, 2) концентрирования подкисленного раствора до объема 10 см³, 3) помещения концентрированного раствора на кристаллизационной чашке и 4) обеспечения медленного формирования кристаллов при комнатной температуре. Желто белые кристаллы образуются на внешнем крае кристаллизационной чашки. Также получены форма ХР8 (образец #10 ХР8), масс-спектры (образцы #5 и #6 электролитической ячейки масс-спектроскопии), спектры ХКП (образцы #3А и #3В ХЯЭ) и спектр ЕТЖ. (образец #4 ГПК).

Образец #4. Эталон содержит 99,999% ^О₃.

Образец #5. Образец готовится путем фильтрации электролита электролитической ячейки К₂СО₃ ВЕР фильтровальной бумагой \УНа1тап 110 мм (Са1.№.1450 110) для получения белых кристаллов. Также получены форма ХР8 (образец #4 ХР8) и масс-спектры (образец #4 электролитической ячейки массспектроскопии).

Образец #6. Образец готовится путем подкисления электролита К2СО3 из электролитической ячейки ВЬР с НЫО₃ и концентрирования подкисленного раствора до образования желтобелых кристаллов при комнатной температуре. Также представлены ХР8 (образец #5 ХР8), масс-спектроскопия аналогичного образца (образец #3 электролитической ячейки массспектроскопии) и ТСЛ/ЭТЛ (образец #2 ТСЛ/ОТЛ).

Образец #7. Эталон содержит 99,999% Ыа₂СО₃.

Образец #8. Образец готовится путем концентрирования 300 см³ электролита К2СО3 из электролитической ячейки ВЬР с использованием ротационного выпарного аппарата при 50°С. Дополнительный электролит добавляется с нагреванием при 50°С до исчезновения кристаллов. Затем кристаллы выращиваются более трех недель путем размещения насыщенного раствора в уплотненной колбе с круглым дном на срок три недели при 25°С. Производительность составляет 1 г. Также выполнялись ХР8 (образец #7 ХРЗ), ³⁹К ΝΜΗ (образец #1 ³⁹К ΝΜΚ), рамановская спектроскопия (рамановский образец #4) и ЕЗПОЕМЗ (образец #3 Ε8ΠΌΕΜ8).

Образец #9. Образец готовится путем сбора красно/оранжевой полосы кристаллов, которые криогенно накачаны к верхней части реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой, при температуре около 1 00°С, содержащего катализатор К! и диссоциатор с никелевым волоконным ковриком, который нагревается до 800°С от внешних нагревателей Ме11еп. Также получен спектр ЕЗПОЕМЗ (образец #3 ЕЗПОЕМЗ), как описано в разделе ЕЗПОЕМЗ.

Образец #10. Образец готовится путем сбора желтой полосы кристаллов, которые криогенно накачаны к верхней части реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой, при температуре около 1 20°С, содержащего катализатор К и диссоциатор с никелевым волоконным ковриком, который нагревается до 800°С от внешних нагревателей Ме11еп.

Образец #11. Образец готовится путем подкисления 100 см³ электролита К₂СО₃ из электролитической ячейки ВЬР с Н₂ЗО₄. Раствор остается открытым в течение трех месяцев при комнатной температуре в мензурке на 250 мл. Тонкие белые кристаллы образуются на стенках мензурки за счет процесса, эквивалентного тонкослойной хроматографии, включающего пар атмосферной воды как подвижную фазу и двуокись кремния Ругех мензурки как стационарную фазу. Также выполняется ХРЗ (образец #8 ХРЗ).

Образец #12. Катод электролитической ячейки К₂СО₃, работающий в Национальных инженерных лабораториях Идахо ([ΝΕΕ) в течение 6 месяцев, что идентично описанному в кристаллических образцах из раздела Электролитическая ячейка, помещается в 28 л раствора

135

136

0,6М К₂С0₃/10% Н₂0₂. 200 см³ раствора подкисляются с НN0₃. Раствор остается открытым в течение трех месяцев при комнатной температуре в мензурке на 250 мл. Белые узловатые кристаллы образуются на стенках мензурки способом, эквивалентным тонкопленочной хроматографии, включающим пар атмосферной воды как подвижную фазу и двуокись кремния Ругех как стационарную фазу. Кристаллы собираются и выполняется Т0Е8ГМ8. Также выполняется ХРЗ (образец #9 ХРЗ).

Образец #13. Образец готовится из криогенно накачанных кристаллов, изолированных от чашки реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой, содержащего катализатор ΚΙ, нитевые проволоки из нержавеющей стали и нить V. Также выполняется ХРЗ (образец #14 ХРЗ).

13.7.2. Масс-спектроскопия по временам пролета вторичных ионов (Т0Е81М8)

Образцы передаются фирме СЬат1е§ Еуапк Бай для анализа Т0Е81М8. Порошковые образцы увлажняются на поверхности двухсторонних адгезивных лент. Инструментом является модель РН1-Еуап8 ТЕЗ-2000 физической электроники. Первичным электронным пучком является жидкометаллическая ионная пушка ⁶⁹Са⁺ с первичным напряжением сгруппированного пучка 15 кВ. Номинальные области анализа составляют (12 мкм)², (18 мкм)² и (25 мкм)². Нейтрализация заряда была активной. Ускоряющее напряжение канала составляет 8000 В. Контрастная диафрагма была нулевой. Никакой энергетической щели не используется. Апертура пушки составляет 4. Образцы анализируются без распыления. Затем образцы очищаются распылением в течение 30 с для удаления углеводородов растром 40 мкм перед повторным анализом. Положительные и отрицательные спектры Т0Е8ГМ8 получены для трех (3) положений на каждом образце. Масс-спектр построен как зависимость количества детектированных вторичных ионов (ось У) от отношения массы к заряду ионов (ось Х).

13.7.3. ХРЗ для подтверждения массспектроскопии по временам пролета вторичных ионов (Т0Е81М8)

ХРЗ выполняется для подтверждения данных Т0Е81М8. Образцы готовятся и работают, как описано в кристаллических образцах из электролитической ячейки раздела Идентификация гидринов, дигидринов и ионов гидрино гидрида путем ХРЗ (рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии). Образцы представляют:

Образец #10 ХРЗ. Образец готовится путем 1) подкисления 400 см³ электролита К₂СО₃ электролитической ячейки Тегтасоге с НЫО₃, 2) концентрирования подкисленного раствора до объема 10 см³, 3) помещения концентрированного раствора на кристаллизационной чашке и 4) обеспечения медленного формирования кристаллов при комнатной температуре. Желто белые кристаллы собираются на внешнем крае кристаллизационной чашки. Выполняется ХРЗ путем установки образца на полиэтиленовой подставке. Идентичным образцом Т0Е8ГМ8 является образец #3 Т0Е81М8.

Образец #11 ХРЗ. Образец готовится путем подкисления электролита К2СО3 из электролитической ячейки ВЬР с Н1 и концентрирования подкисленного раствора до 3М. Белые кристаллы образуются при комнатной температуре в течение одной недели. Получен обзорный спектр ХР8 при установке образца на полиэтиленовой подставке.

Образец #12 ХР8. Образец готовится путем 1) подкисления электролита К2СО3 из электролитической ячейки ВЬР с НЫО₃, 2) нагревания подкисленного раствора до сухости при 85°С, 3) дальнейшего нагревания высушенного твердого раствора до 170°С до образования расплава, который реагирует с Ν10 как продукт, 4) растворения продуктов в воде, 5) фильтрации раствора для удаления Ν10, 6) обеспечения формирования кристаллов при комнатной температуре и 7) перекристаллизации кристаллов. ХР8 представлена путем установки образца на полиэтиленовой подставке.

Образец #13 ХР8. Образец готовится из криогенно накачанных кристаллов, изолированных от чашки 40°С реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой, содержащего катализатор ΚΙ, нитевые проволоки из нержавеющей стали и нить V, путем 1) промывки соединений гидрино гидрида из чашки ячейки, куда они были преимущественно криогенно накачаны, 2) фильтрации раствора для удаления не растворимых в воде соединений, таких как металл, 3) концентрирования раствора только до образования осаждения с раствором при 50°С, 4) обеспечения формирования желтовато-красноватокоричневых кристаллов при комнатной температуре и 5) фильтрации и высушивания кристаллов перед получением ХР8 и масс-спектров (образец #1 газовой ячейки).

Образец #14 ХР8 содержит образец #13 Т0Е81М8.

Образец #15 ХР8 содержит ΚΙ чистоты 99,99%.

13.7.4. Результаты и обсуждение

В том случае, когда пик М+2 обозначен как соединение гидрино гидрида калия в табл.13-16 и 18-33, интенсивность пика М+2 существенно превышает интенсивность, пред41 сказанную для соответствующего пика К, и масса оказывается правильной. Например, интенсивность пика, обозначенного для КНКОН₂, примерно равна или превышает интенсивность пика, обозначенного для К₂ОН, как показано на фиг. 60 для образца #8 ТОЕЗИМЗ и образца #10 ТОЕЗ^З.

Для любого соединения или фрагментарного пика, приведенного в табл. 13-16 и 18-33, содержащего элемент с более чем одним изото

137

138 пом, дается только более легкий изотоп (исключая случай хрома, где идентификации были с ⁵²Сг). В каждом случае подразумевается, что пик, соответствующий другому изотопу (изотопам), также наблюдается с интенсивностью, соответствующей примерно правильной распространенности в природе (например, ⁵⁸Νί, ⁶⁰Νί и ⁶¹Νί; ⁶³Си и ⁶⁵Си; ⁵⁰Сг, ⁵²Сг, ⁵³Сг и ⁵⁴Сг; ⁶⁷Ζη и ⁶⁸Ζη; и ⁹²Мо, ⁹⁴Мо, ⁹⁵Мо, ⁹⁶Мо, ⁹⁷Мо, ⁹⁸Мо и ¹⁰⁰Мо).

В случае калия пик соединения гидрино гидрида калия ³⁹К наблюдается при интенсивно41 сти относительно соответствующего пика К, которая значительно превышает распространенность в природе. В некоторых случаях, таких как ³⁹К2⁺ и КзИ^НО пик ⁴¹К не присутствует или присутствует метастабильный нейтральный элемент. Например, в случае ³⁹КН2⁺ соответствующий пик ⁴¹ К не присутствует. Однако наблюдается пик при т/е=41,36, который объясняется недостающими ионами, показывая, что особенность ⁴¹К (⁴¹КН₂ ⁺) является нейтральной метастабильной.

Более вероятным альтернативным объяс39 41 нением является то, что К и К подвергаются обмену и для определенных соединений гидрино гидрида энергия связи соединения гидрино 39 гидрида К превышает энергию связи соединения ⁴¹ К на величину, существенно большую тепловой энергии. Пакетирование спектры ТΟБ8ΙΜ8 т/е=0-50 в порядке от низа до верха образцов #2, #4, #1, #6 и #8 ТΟБ8IΜ8 показаны на фиг. 61А, а пакетированные спектры ТΟБ8IΜ8 т/е=0-50 в порядке от низа до верха образцов #9, #10, #11 и #12 ТΟБ8IΜ8 показаны на фиг. 61В. Верхние два спектра фиг. 61А являются контрольными, показывая естественное отношение ³⁹К/⁴¹К. Оставшиеся спектры фиг. 61А и 61В демонстрируют присутствие ³⁹КН2⁺ при отсутствии ⁴¹КН2⁺.

Избирательность атомов гидрино и ионов гидрида для формирования связей с заданными изотопами на основе различия в энергии связи дает объяснение экспериментальному наблюдению присутствия ³⁹КН2⁺ при отсутствии ⁴¹КН2⁺ в спектрах ТΟБ8IΜ8 кристаллов из реакторов гидрино гидрида как с электролитической, так и с газовой ячейкой, которые очищаются несколькими различными способами. Известной молекулой, которая проявляет различие в энергии связи из-за орбитально-ядерной связи, является орто- и параводород. При абсолютном нуле энергия связи пара-Н2 составляет 103,239 ккал/моль, тогда как энергия связи орто-Н₂ 102,900 ккал/моль. В случае дейтерия энергия связи пара-Э₂ составляет 104,877 ккал/моль, а энергия связи орто-Э₂-105,048 ккал/моль [Η.ν. ^оо1еу, В.В. 8соИ Б.С. Впсктеббе, 1. Век. Ν;·ιΙ. Виг. 81эп6эг6к, Уо1.41, (1948), р.379]. Сравнивая дейтерий с водородом, видно, что энергии связи дейтерия больше из-за большей массы дейтерия, которая влияет на энергию связи путем измене ния энергии вибрации нулевого порядка, как показано в '96 Μί11κ СИТ. Энергии связи показывают, что влияние орбитально-ядерной связи на связывание сопоставимо с эффектом удвоения массы и вклад орбитально-ядерной связи в энергию связи больше в случае водорода. Последний результат обусловлен различиями в магнитных моментах и ядерных спиновых квантовых чисел изотопов водорода. Для водорода ядерное спиновое квантовое число составляет Ι=1/2, а ядерный магнитный момент μι=2,79268μ_Ν, где μ_Ν - ядерный магнетон. Для дейтерия 1=1 и μ^0,857387μ_Ν. Разница в энергиях связи пара- и ортоводорода составляет 0,339 ккал/моль или 0,015 эВ. Тепловая энергия идеального газа при комнатной температуре, даваемая как 3/2кТ, составляет 0,038 эВ, где кпостоянная Больцмана и Т-абсолютная температура. Следовательно, при комнатной температуре орбитально-ядерная связь не является существенной. Однако сила орбитально-ядерной связи является функцией обратного расстояния электрон-ядро в четвертой степени и ее влияние на общую энергию молекулы становится существенным при уменьшении длины связи. Междуядерное расстояние 2с' молекулы дигидрино Н₂*[и=1/р] равно 2с'=з/2ао/р, что составляет 1/р раз от него для обычного водорода. Эффект влияний орбитально-ядерной связи на связывание при повышенной температуре наблюдается через соотношение дробного квантового числа для отношения пара-к ортомолекулам дигидрино. Только парамолекулы Н₂ | ы= 1/3;2с'=У2а,,/31 и Н₂*[и=1/4; 2ο'=^ο/4] наблюдаются в случае дигидрино, образованного посредством водородного разряда с катализатором (ΚΙ), где газы реакции протекают через рекомбинатор 100% Си и отбираются в реальном времени газовым хроматографом, как показано на фиг. 47. Таким образом, для р>3 влияние орбитально-ядерной связи на энергию связи превышает тепловую энергию, так что распределение Больцмана выражается только в параэлементах.

Тот же эффект предсказывается для изотопов калия. Для ³⁹К ядерное спиновое квантовое число составляет 1=3/2, а ядерный магнитный момент - μ=0,39097μΝ. Для ⁴¹К 1=3/2 и μ=0,21459μΝ [В.С^еак!, СВС Справочник по химии и физике, 58-е издание, СВС Ρκκκ, ’№ек! Ρа1т Веасй, Флорида, (1977), с.Е-69]. Массы изотопов калия в основном одинаковые, однако, 39 ядерный магнитный момент К примерно в два раза превышает его для ⁴¹ К. Таким образом, в том случае, когда разновидность водорода с увеличенной энергией связи, включающая ион гидрино гидрида, образует связь с калием, со39 единение К является преимущественно энергетическим. Образование связи подвержено влиянию орбитально-ядерной связи, которая могла быть существенна и сильно зависит от длины связи, являющейся функцией дробного

139

140 квантового числа особенности водорода с увеличенной энергией связи. Для сравнения, магнитная энергия для изменения ориентации магнитного момента протона, ц_р, от параллельной к антипараллельной относительно направления магнитного потока В_з из-за спина электрона и магнитного потока В_о из-за орбитального момента количества движения электрона, где радиус атома гидрино составляет а_н/п, приведена в '96 Μ1113 ΘϋΤ [Κ.ΜΪ113, Итоговая объединенная теория классической квантовой механики, редакция сентября 1996, представленная фирмой В1 ас Илу 111 Ро^ег, Ыс., Огеа! Уа11еу Согрога1е Сеп1ег, 41 Огеа! Уа11еу Рагк^ау, Μа1νе^η, Пенсильвания 19355, с. 100-101]. Общая энергия перехода от параллельного к антипараллельно му выравниванию, дается как

5/ΝΟ/Ν “ΕξΟΪ а! /

где г₁₊ соответствует параллельному выравниванию магнитных моментов электрона и протона, г_1- соответствует антипараллельному выравниванию магнитных моментов электрона и протона, а_н-радиус Бора атома водорода и а_о-радиус Бора. При увеличении от дробного квантового числа п=1, 1=0 до п=5, 1=4 энергия возрастает на коэффициент свыше 2500. Для сравнения минимальное расстояние электрон-ядро в обычной молекуле водорода составляет {1<2/2}а_о=0,29 а₀. При п=3; 1=2 для получения сопоставимого расстояния электрон-ядро и при двух электронах и двух протонах уравнения (72) и (73) обеспечивают оценку энергии орбитально-ядерной связи обычного молекулярного водорода около 0,01 эВ, что согласуется с наблюдаемым значением. Таким образом, в случае соединения калия, содержащего, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи при достаточно коротком междуядерном расстоянии, различие в энергии связи превышает тепловые энергии и соединение становится обогащенным изотопом ³⁹К. В случае соединений гидрино гидрида КНп избирательность атомов гидрино и ионов гидрида для формирования связей с ³⁹К на основе различия в энергии связи дает объяснение экспериментальному наблюдению присутствия ³⁹КН2⁺ при отсутствии ⁴¹КН2⁺ в спектрах Τ0ΡδΙΜδ, приведенных на фиг. 61А и 61В.

Соединения гидрино гидрида (т/е), обо значенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) положительной масс спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (Τ0ΡδΙΜδ) образца #1, взятого в статическом режиме, приведены в табл. 13.

Таблица 13. Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) положительной масс-спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (Τ0ΡδΙΜδ) образца #1, взятого в статическом режиме

Соединение	Номи-	Наблю-	Вычис-	Разность меж-
гидрино	нальная	даемое	ленное	ду наблюдае-
гидрида или	масса	т/е	т/е	мым и вычис-
фрагмент	(т/е)			ленным т/е
КН2 а	41	40,98	40,97936	0,0006
N1	58	57,93	57,9353	0,005
N14	59	58,94	58,943125	0,003
№Н4	62	61,96	61,9666	0,007
К2Н3	81	80,95	80,950895	0,001
КМЕ	85	84,955	84,9566	0,002
КНКОН2	97	96,94	96,945805	0,005
К3Н3	120	119,91	119,914605	0,005
К3Н4	121	120,92	120,92243	0,002
К3ОН4	137	136,92	136,91734	0,003
К3О2Н	150	149,89	149,8888	0,001
К302Н2	151	150,90	150,8966	0,003
К3С2О	157	156,88	156,88604	0,006
К4Н3	159	158,87	158,8783	0,008
К[КНКНСО2]	163	163,89	162,8966	0,007
Силаны/силоксаны
δ^5Η90	165	164,95	164,949985	0
δ^5Η110	167	166,97	166,965635	0,004
δΐ.1Κ0	209	209,05	209,052	0,002
δ1642-0	211	211,07	211,06776	0,002
	221	221,0166	221,015725	0,0000875
δί6Π2502	225	225,05	225,047025	0,003
№817 Н30	249	249,0520	249,063	0,010

^а Влияние ³⁹КН2⁺ из ⁴¹К исключается путем сопоставления отношения ⁴¹К/³⁹К с отношением распространенности в 1.2 х к>‘ = 23% природе (наблюдаемое 4.7 х ю‘ , отношение распростраίί® -= 7, 4 \ ненности в природе эзл ).

Спектр положительных ионов доминирует за счет К⁺ и N/1' также присутствует. Другие пики, содержащие калий, включают КС⁺, Кх0у⁺, КхОН⁺, КСО⁺, К2⁺ и серии пиков с интервалом 138, соответствующим К[К2С0₃]_п ⁺ т/е= (39+138п). Металлы показаны по величинам следа.

Пик Nаδ^₇Η₃₀ (т/е=249), приведенный в табл. 13, может оказаться соответствующим фрагментам N/^111₆ (т/е=57) и δΐ₆Η₂₄ (т/е=192). Эти фрагменты и аналогичные соединения показаны в разделе Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи массспектроскопии.

ЫаЗТтНзо (ш/е=249) -> Ыа51Н₆ (ш/е=57) +3ί₆Η_2< (ш/е-192) . (74)

Общая структура для пика δΐ₅Η₁₁0 (т/е=167) табл. 13 представляет

Наблюдение при помощи Τ0ΡδΙΜδ К\О₂ далее подтверждается присутствием нитрата и нитритного азота в ΧРδ. (Соответствующими образцами являются образец #6 ΧРδ и образец

141

142 #7 ХР8, приведенные в табл. 17). Фрагменты нитрата и нитрита также наблюдаются при отрицательной ТОΡ8IМ8 образца #1. Никакого азота не наблюдается в ХР8 кристаллов из идентичной ячейки, работавшей в Национальной инженерной лаборатории Идахо в течение 6 месяцев, где Ыа₂СО₃ замещает К₂СО₃.

Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) отрицательной массспектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОΡ8IМ8) образца #1, взятого в статическом режиме, приведены в табл. 14.

Таблица 14. Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) отрицательной масс-спектроскопии по временам пролета вторичных ионов 00^8^8) образца #1, взятого в

статическом режиме
Соединение	Номи-	Наблю-	Вычис-	Разность меж-
гидрино	нальная	даемое	ленное	ду наблюдае-
гидрида или	масса	т/е	т/е	мым и вычис-
фрагмент	(т/е)			ленным т/е
ЫаН	24	23,99	23,997625	0,008
ЫаН2	25	25,01	25,00545	0,004
ЫаН3	26	26,015	26,013275	0,002
КН	40	39,97	39,971535	0,0015
КН2	41	40,98	40,97936	0, 0006
КН3	42	41,99	41,987185	0,0028
КН6	45	45,01	45,01066	0,0007
ЫО2	46	45,9938	45,99289	0,0009
Ν/οΙ Е	48	48,00	47,99525	0,005
ЫО3	62	61,98	61,9878	0,008
ЫаНЫаОН	64	63,99	63,99016	0
КЫО2	85	84,955	84,9566	0,002
КН4КОН	99	98,95	98,961455	0,011
КУО;	101	100,95	100,95151	0,0015

Силаны/силоксаны

81	28	27,97	27,97693	0,007
81Н	29	28,98	28,984755	0,005
К81Н4	71	70,97	70,97194	0,002
К81Н5	72	71,975	71,979765	0,005
К81Н6	73	72,99	72,98759	0,002
816Н21О	205	205,03	205,0208	0,009

Спектр отрицательных ионов доминирует за счет пика кислорода. Другими значимыми пиками являются ОН^-, НСО3^- и СО3^-. Пики хлорида также присутствуют с очень малыми пиками других галогенов. В соответствии с результатами, представленными Чарльзом Эвансом (Сйаг1е§ Еуапз) по отрицательному спектру как образца #1, так и образца #3 (см.табл.14 и табл. 16), пик при 205 т/е остается необозначенным. Пик т/е=205 здесь обозначен для 81бН₂₁О (т/е_набл=205,03; т/е_теорет =205,0208), который представляет пик т/е=221 , наблюдаемый в положительном спектре, минус кислород,

3ί₆Η₂₁Ο₂ (т/е=221) - 0(т/е»16) -> 31_сН₂,0 (т/е=205) . (75)

Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) положительной массспектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОΡ8IМ8) образца #3, взятого в статическом режиме, приведены в табл. 15.

Таблица 15. Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) положительной масс-спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОΓ8IМ8) образца #3, взятого в статическом режиме

Соединение	Номи-	Наблю-	Вычис-	Разность меж-
гидрино	нальная	даемое	ленное	ду наблюдае-
гидрида или	масса	т/е	т/е	мым и вычис-
фрагмент	(т/е)			ленным т/е
N1	58	57,93	57,9353	0,005
№Н	59	58,94	58,943125	0,003
Си	63	62,93	62,9293	0,001
Ζπ	64	63,93	63,9291	0,001
/пН	65	64,94	64,936925	0,003
/пН3	67	66,95	66,952575	0,003
КСО	67	66,9615	66,95862	0,002
КНКОН2	97	96,94	96,945805	0,005
К3Н4О	137	136,93	136,91734	0, 013
К2НСО3	139	138,93	138,919975	0,010
К3О2Н	150	149,89	149,8888	0,001
К3СО2	161	160,8893	160,881	0,008
[К+138п]+п=1	177	176,8792	176,87586	0,003
К[К2СО3]
К3С2О3	189	188,87	188,87586	0,006
К3С3О4	205	204,8822	204,87077	0,011
К3СО5	209	208,87	208,86568	0,004
К5СО4	271	270,8107	270,7982	0,012
К5СО5	287	286,80	286,7931	0,007
[К+138п]+п=2	315	314,7879	314,7880	0,0001

К[К2СО3]2

Спектр положительных ионов образца #3 аналогичен спектру положительных ионов образца #1. Спектр положительных ионов доминирует за счет К⁺ и Ыа⁺ также присутствует. Другие пики, содержащие калий, включают КС⁺, КхОу⁺, КХОН⁺, КСО⁺ и К2⁺. Общие фрагментарные потери составляют С (т/е= 12,0000), О(т/е=15,99491), СО(т/е=27,99491) и СО2 (т/е=43,98982). Показанные металлы представлены по величинам следа. Отношение К_ХОН⁺/КХО⁺ выше в спектре образца #1, тогда как отношение Ыа⁺/К⁺ выше в спектре образца #3. Спектр образца #3 также содержит К2ЫО₂ ⁺ и К2ЫО3⁺, тогда как спектр образца #1 содержит КЫО2⁺. Серии пиков с интервалом 138 также наблюдаются при 39, 177 и 315 ([К⁺138п]⁺), но их интенсивности ниже в образце #3. Серии [К⁺138п]⁺ фрагментарных пиков принадлежат мостиковым соединениям гидрино гидрида карбоната калия, имеющим общую формулу, такую как [КНСО₃Н^-(1/р)К⁺]_п п=1,2,3,4,... и соединениям карбоната калия, имеющим общую формулу, такую как К[К₂СО₃]_пН^-(1/р) п=1,2,3,4... Общими структурными формулами являются

-НСОз\

- -к* ⁴ к*· — \ / н-(1/р) п

143

144

Пики положительных ионов, содержащие К⁺, связанный с мультимерами карбоната калия, также образуются в вакууме путем бомбардировки Са⁺ эталона КНСО₃, образец #2. Однако данные подтверждают идентификацию стабильных соединений, содержащих мультимеры карбоната калия, образованные за счет связывания с ионами гидрино гидрида. Образец #3 ТОЕ81М8 готовится из образца #1 ТОЕ81М8 путем подкисления его с НNО₃ до рН=2 и кипячения до сухости. Обычно не мог присутствовать К₂СО₃ - образец мог представлять 100% КЫО₃. Спектр ТОЕ81М8 образца #3 представляет комбинацию спектра образца #1, а также спектра фрагментов соединения, образованного путем замещения карбоната нитратом. Общая структурная формула реакции представляет

или

(76)

Наблюдение при помощи ТОЕ81М8 мостиковых соединений гидрино гидрида карбоната калия, имеющих общую формулу К[К₂СО₃]_п ⁺ Н (1/р) п=1,2,3,4, ..., далее подтверждается присутствием карбонатного углерода (С 18=289,5 эВ) в ХР8 кристаллах, изолированных от электролитической ячейки К2СО3, где образцы подкисляются с НNО3. (Интересующие результаты ХР8 представляют образец #5 ХР8 (образец #6 ТОЕ81М8) и образец #10 ХР8 (образец #3 ТОЕ81М8), приведенные в табл. 17). В процессе подкисления электролита К2СО3 для подготовки образца #6 значение рН циклически увеличивается от 3 до 9 каждый раз при добавлении кислоты с освобождением двуокиси углерода. Реакцией, согласующейся с этим наблюдением, является реакция замещения ΝΟ3^- на СО3^2-, как дается уравнением (76). Новое нереактивное соединение карбоната калия, наблюдаемое при помощи ТОЕ81М8 без идентификации принадлежности к обычной химии, соответствует и идентифицирует соединения гидрино гидрида согласно изобретению.

Соединения гидрино гидрида (т/е), обо значенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) отрицательной масс спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОЕ81М8) образца #3, взятого в статическом режиме, приведены в табл. 16.

Таблица 16. Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) отрицательной масс-спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОЕ81М8) образца #3, взятого в статическом режиме

Номи- Наблю- ВычисРазность

Соединение

гидрино гид-	наль-	даемое
рида или	ная	т/е
фрагмент	масса

ленное между нат/е блюдаемым и вычислен-

	(т/е)	ным т/е
Ν;ιΙΙ	24	23,99	23,997625	0,008
№Н2	25	25,01	25,00545	0,004
ΝηΙ Ь	26	26,015	26,013275	0,002
КН	40	39,97	39,971535	0,0015
КН2	41	40,98	40,97936	0,0006
КН3	42	41,99	41,987185	0,0028
НСО2	45	45,00	44,997645	0,007
ΝίοΙ Г	48	48,00	47,99525	0,005
М&На	52	52,00	52,00138	0,001
М§2Н5	53	53, 01	53,009205	0,0008
№Н№ОН	64	63,99	63,99016	0
К2Н3	80	79,942	79,94307	0,001
КН4КОН	99	98,96	98,961455	0,001

Силаны/силоксаны

813Н12	96	96, 02	96,02469	0,0047
813Н13	97	97,03	97,032515	0,0025
Νπδϊ.ϊΙ 1г|	121	121,03	121,03014	0,0001
814Н15О	143	143,025	143,0200	0,005
816Н21О	205	205,03	205,0208	0,009

Спектр отрицательных ионов доминирует за счет пиков кислорода, как в случае отрицательного спектра образце #1. Однако вместо пиков галогена в спектре образца #3 наблюдаются пики NО₂ ^- и NО3^-. Более того, другими пиками, которые имеют значительно большую интенсивность в спектрах образца #3, являются ΚΝΟ.( 1<ΝΌ;, КМЭ₄ ^-, К^О₄ ^-, КХО, и КХО..).

Наблюдаются также пики силанов. Пик №181₃Н₁₄ (т/е=121), данный в табл. 16, может оказаться соответствующим фрагментам №81Н₆ (т/е=57) и 81₂Н₈ (т/е=64). Эти фрагменты и похожие соединения показаны в разделе Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи масс-спектроскопии.

ЫаЗЪНн (т/е-121) -> Ца31Н₆ (т/е=57) +3ί₂Η_β (т/е=64) . (77)

Масс-спектроскопия и ТОЕ81М8 дополняют друг друга. Первый способ, как он здесь используется, детектирует летучие соединения гидрино гидрида. ТОЕ81М8 работает в ультравысоком вакууме, тем самым летучие соединения откачиваются, но детектируются нелетучие соединения. Образец #3 ТОЕ81М8 соответствует масс-спектру образца #5 электролитической ячейки и образца #6 электролитической ячейки. Масс-спектр (т/е=0-110) паров от желто-белых кристаллов, которые образуются на внешнем крае кристаллизационной чашки из подкисленного электролита электролитической ячейки К₂СО₃ Тегтасоге (образец #5 электролитической ячейки) при температуре нагревателя образца 220°С, показан на фиг. 26А, а при температуре нагревателя образца 275°С - на фиг. 26В. Масс-спектр (т/е=0-110) паров от образца #6 электролитической ячейки при температуре нагревателя образца 212°С показан на фиг. 26С. Обозначения исходного пика основной компоненты соединений гидрино гидрида с последующими соответствующими т/е фрагментарных пиков приведены в табл.4. Масс-спектр (т/е=0-200) паров от образца #6 электролитической ячейки при температуре нагревателя образца 147°С с обозначениями основной компоненты соединений гидрино гидрида силана и фрагментарных пиков силана показан на фиг.

145

146

26Ό. Соединения гидрино гидрида силана также наблюдаются и подтверждаются Т0Е8ГМ8, как показано в табл. 1 5 и 16.

Подтверждение может быть далее продолжено путем варьирования потенциала ионизации масс-спектрометра. Например, Т0Е81М8 идентифицирует соединение гидрино гидрида КН₃ (т/е=42), как показано в табл. 14 и 16. Пик (т/е=44), указанный для КН₅, который оказывается соответствующим КН₃ (т/е=42) путем увеличения энергии ионизации, наблюдается для масс-спектра (т/е=0-200) паров от кристаллов, приготовленных из чашки реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой, содержащего катализатор ΚΙ, нитевые проволоки из нержавеющей стали и нить при температуре нагревателя образца 157°С. (Образец готовится, как описано в образцах газовой ячейки раздела Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи масс-спектроскопии). Масс-спектры с варьированием потенциала ионизации (1Р=30 эВ, 1Р=70 эВ, 1Р=150 эВ) показаны на фиг. 62. Силан 81₂Н₄ принадлежит к пику т/е=64, а силан 81₄Н₁₆ относится к пику т/е=128. Гидрино гидрид натрия Ыа₂Н₂ относится к пику т/е=48. Структура представляет №·

- / \ Η’(1/ρ) Н*(1/р)

Ма*

Соответствующее соединение гидрино гидрида калия КН наблюдается при помощи Т0Е8ГМ8, как дано в табл. 16, и при помощи масс-спектроскопии, как показано на фиг. 30А, 30В, 25С, 25Ό, 26Ό, 34В и 34С. Структура представляет /^к\

Н’(1/р) н-(1/р) \ / к·

Все пики, показанные на фиг. 62, соответ ствующие соединениям гидрино гидрида, возрастают с потенциалом ионизации. Когда энергия ионизации увеличивается от 70 до 150 эВ, пик (т/е=44) растет по интенсивности и наблюдается большой пик т/е=42. Двуокись углерода имеет пик (т/е=44), однако, не имеет пика т/е=42. Пик (т/е=44) относится к КН5. Пик т/е=42 относится к КН3, полученного следующей реакцией диспергирования КН5 при более высокой энергии ионизации

Пик т/е=42, который не присутствует при 1Р=70 эВ, но присутствует при 1Р=150 эВ, и пик (т/е=44), который присутствует при 1Р=70 эВ и 1Р=150 эВ, являются обозначениями и идентифицируют КН5 и КН3.

На фиг. 63 показан масс-спектр (т/е=0-50) паров от кристаллов, приготовленных путем концентрирования 300 см³ электролита К₂СО₃ из электролитической ячейки ВЬР с использованием ротационного выпарного аппарата при 50°С только до образования осаждения (образец #7 ХР8; образец #8 Т0Е81М8) при температуре

нагревателя образца 100°С. При увеличении энергии ионизации от 30 до 70 эВ наблюдается пик (т/е=22), который имеет ту же интенсивность, что и наблюдаемый пик (т/е=44). Двуокись углерода оказывается соответствующей пику (т/е=44) и пику (т/е=22), соответствующему дважды ионизированной СО2 (т/е=44). Однако пик (т/е=22) двуокиси углерода составляет около 0,52% от пика (т/е=44). [Данные получены на квадрупольном анализаторе остаточного газа ИТ1-100С-02 при ν_ΕΕ=70 В, ν_ΙΕ=15 В, ν_ΕΟ=-20 В, Ι_ε=2,5 мА и значении потенциометра разрешения =5,00 фирмой ИШе ТесНпо1оду Ыс., 325 Ν. Ма1Ыйа Ауе., 8иппууа1е, СА 94086]. Таким образом, пик (т/е=22) не представляет двуокись углерода. Пик (т/е=22) обозначен для дважды ионизированной КН₅, полученной следующей реакцией диспергирования КН₅, при повышенной энергии ионизации

2+ + 2е’ (79) и и

В случае, когда соединение гидрино гидрида содержит два или более ионов Н^-(1/р) с низким квантовым числом р, возможен необычный коэффициент ветвления, в результате чего дважды ионизированный ионный пик имеет ту же амплитуду, что и однократно ионизированный ионный пик. Это обусловлено относительно низкой энергией связи второго электрона, который ионизирован. Данные показывают, что в случае, когда соединение гидрино гидрида КН₅ диспергировано к КН₃, как дается уравнением (78), КН₅ содержит два иона гидрино гидрида Н^-(1 /р) с высоким квантовым числом р. Энергии ионизации высокие, как приведено в табл.1; следовательно, диспергирование преобладает над двухкратной ионизацией. Пик т/е=42, который не представлен при 1Р=70 эВ, но представлен при 1Р=150 эВ, и пик (т/е=44), который представлен при 1Р=70 эВ и 1Р=150 эВ, а также необычная интенсивность дважды ионизированного пика (т/е=44) являются обозначением и идентифицируют соединение гидрино гидрида КН5 согласно изобретению.

Когда энергия ионизации возрастает от 30 до 70 эВ, наблюдается пик т/е=4. Реакция следует из уравнения (32)

Нг‘[2с'- 2а„/р] + Н/(2с'=2а„/р] -+ Н/ (1/р) . (80)

Н4⁺(1/р) служит обозначением присутствия молекул дигидрино и молекулярных ионов, включая те, которые образованы путем диспергирования соединений водорода с увеличенной энергией связи в масс-спектрометре. Как продемонстрировано корреляцией пиков и обозначений, Т0ЕЫМ8 и М8, взятые совместно, обеспечивают несомненную поддержку приведенных здесь обозначений.

Т0Е8ГМ8 имеет возможность дальнейшего подтверждения структуры путем получения уникального обозначения для метастабильных

147

148 ионов. В случае каждого из положительных спектров и каждого из эталонных спектров наблюдаются широкие особенности в области масс т/е=23-24 и в области масс т/е=39-41. Эти особенности показывают образование метастабильных ионов из нейтральных элементов, которые содержат и диспергируют к Ыа⁺ и К⁺ соответственно. Интенсивности пиков метастабильных ионов существенно варьируются от образцов, содержащих ион гидрино гидрида, до эталонных образцов. Результаты показывают, что соединения гидрино гидрида образуют другие нейтральные элементы, чем нейтральные элементы, сформированные в процессе ТОЕ81М8 в эталонном случае.

В дополнение к показу пиков иона гидрино гидрида ХР8 также подтверждает данные ТОЕ81М8. Например, образец #1 ТОЕ81М8 также соответствует образцу #6 ХР8. Пики иона гидрино гидрида Н^-(п=1/р) для р=2 до р=16 идентифицированы на фиг. 21. Обзорный спектр, приведенный на фиг. 20, показывает, что присутствуют две формы углерода из-за наличия двух пиков С 18. Пики обозначены для обычного карбоната калия и полимерного мостикового гидрино гидрида карбоната калия.

Образец #3 ТОЕ81М8 аналогичен образцу #5 ХР8. Обзорный спектр, приведенный на фиг. 18, показывает, что присутствуют две формы азота из-за наличия двух пиков N 18, а также присутствуют две формы углерода из-за наличия двух пиков С 1 8. Пики азота обозначены для обычного нитрата калия и полимерного мостикового гидрино гидрида нитрата калия. Пики углерода обозначены для обычного карбоната калия и полимерного мостикового гидрино гидрида карбоната.

ХР8 выполняется для подтверждения данных ТОЕ81М8. Расщепление принципиальных или оже-пиков обзорного спектра образцов #4#7, #10-#13 ХР8, характеризующее две формы связи, вовлекающей атом каждого расщепленного пика, показано в табл. 17. Приведены выбранные обзорные спектры с соответствующими фигурами спектров (#/#) высокого разрешения области 0-70 эВ. Спектры высокого разрешения области 0-70 эВ содержат пики ионов гидрино гидрида. А некоторые сдвиги пиков элементов, которые содержат соединения гидрино гидрида, приведенные в табл. 1 7 и показанные на обзорных спектрах, превышают такие сдвиги для известных соединений. Например, спектр ХР8 образца #7 ХР8 на фиг. 64 показывает необычные сдвиги пиков калия, натрия и кислорода. Результаты, показанные на фиг. 64, не обусловлены равномерной или дифференциальной зарядкой. Оже-пики КЬЬ для кислорода накладываются на эти пики обзорного спектра ХР8 образца #6 ХР8 и варьируются количество линий, их относительные интенсивности и сдвиги пиков. Спектр не представляет суперпозицию повторных обзорных спектров, которые идентичны, за исключением того, что они сдвинуты и масштабированы на постоянный коэффициент; таким образом, равномерная зарядка исключена. Дифференциальная зарядка исключена, поскольку пики углерода и кислорода имеют нормальную форму пиков. Диапазон энергий связи из литературы |С.Э. ^адпег, \7.М. В1дд8, Ь.Е. Оау18, ЕЕ. Мои1йег, С.Е. Ми111епЬегд (редактор). Справочник по рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, РегктЕ1тег Согр., Ейеп Ргаше, Миннесота, (1977)] (от минимума до максимума, тт-тах) для интересующих пиков приведен в конечной строке табл.17. Пики, сдвинутые до такой степени, что они представлены без идентификации принадлежности, соответствуют и идентифицируют соединения, содержащие ион гидрино гидрида согласно изобретению. Например, положительные и отрицательные спектры ТОЕ81М8 (образец #8 ТОЕ81М8), данные в табл. 22 и 23, показывают большие пики, которые идентифицированы как КНКОН и КНКОН2. Необычные сдвиги пиков ХР8 К 3р, К 38, К 2р₃, К 2р₁ и К 28 и пика ХР8 О 18, показанные на фиг.64, принадлежат к этим соединениям. Результаты ТОЕ81М8 и ХР8 подтверждают принадлежность к мостиковым или линейным соединениям гидрино гидрида калия и к соединениям гидрино гидрида калия. Как дальнейший пример, пик Ыа КЬ₂₃Ь₂₃ значительно сдвинут как к более высокой, так и к более низкой энергиям связи, в соответствии со связыванием, включающим группы передачи электрона и удаления электрона, такие как Ыа81Н₆ и Ыа₂Н₂ соответственно. Эти соединения представлены здесь при помощи ТОЕ81М8. ТОЕ81М8 и ХР8, взятые совместно, обеспечивают безусловное подтверждение соединений гидрино гидрида, как они здесь обозначены.

Таблица 17. Энергии связи пиков ХР8 соединений гидрино гидрида

ХРЗ ^{С 13 Ν 18} О 18 Иа Ыа 18 К Зр К За К 2р, К 2р, К 2з , » (эВ) (эВ) (эВ)КВ_?чЬ-,(эВ) (эВ) (эВ) (эВ) (эВ) (эВ) (эВ)

16 284,2 403,2 532,1 496,2 1010,9

17 285, 7 407, 0 535, 7 501,4 1077,5 -----
	287,4	563, 8	523,1 .
	288,7
5	18 284,2 402,5 19 406,5	532,2 540,6	496,2 1070,4 16,6 32,5 292,1 295,0 376,9
6	20 284,2 -390 21 288,8 очень широ- кий	530,7 496,5 1070,0 16,0 32,0 291,8 294,6 376,6 503, 8 1076, 5 300, 5 303,2

149

150

7	56	284,4	393,1	530,4	495,9	1070,4	16,2	32,1	291,8	294,7	376, 6
	22	288,5		537,5	503,2	1076,3	21,7	37,9	299,5	309,4	383,6
				547,8	512,2
8		284,2	398,9	531,8	496,9	1070,9	16,7	32,5	292,3	295/	1 376,9
		288,1	402,8		501,7						385,4
			406,7								широ-
											кий
9		284,3		530,3	485,0	1072,9	16,9	32,8	292,5	295,3	377,2

493,5 широкий

10	284,3 397,2	532,3 485,4 1070,1 16,6 32,7 292,5 295,3 377,2
	287,9 399,3	541,1	495,9	1077,8	298,9 302,2
	402,8	545,1
	407,1	547,8
	413,5

416,8

11	284,2 399,5 285,9 406,5	530,7 474,8 1072,5 16,6 32,5 292,3 295,2 377,1 498,0 широкий
Μίη Мах	280,5 398 293 407,5	529 1070,4 292 535 1072, 8 293,2

На фиг. 65 показана область энергии связи от 675 эВ до 765 эВ рентгеновского фотоэлектронного спектра (ХРЗ) криогенно накачанных кристаллов, изолированных от чашки 40°С реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой, содержащего катализатор ΚΙ, нитевые провода из нержавеющей стали и нить А (образец #13 ХРЗ) с идентифицированными пиками Ее 2р₃ и Ее 2ρι. Пики Ее 2р₃ и Ее 2р₁ образца #13 ХРЗ сдвинуты на 20 эВ; тем самым известный максимум составляет 14 эВ. Присутствие гидрино гидрида железа подтверждается мёссбауэровской спектроскопией, выполненной в Университете Северовосточного побережья при температуре жидкого азота. Основные сигналы спектра сочетаются с квадрупольным дублетом железа с высоким спином (ΙΙΙ), предназначенным для Ее₂О₃. Кроме того, в мёссбауэровском спектре наблюдается второе соединение, которое производит сверхтонкое расщепление при +0,8 мм/с, +0,49 мм/с, -0,35 мм/с и -0,78 мм/с, что принадлежит гидрино гидриду железа.

Как дальнейший пример крайних сдвигов пиков ХРЗ переходного металла, пики N1 2р₃ и Νΐ 2р₁ образца #5 ХРЗ содержат два набора пиков. Энергии связи первого набора составляют N1 2р₃ = 855,8 эВ и N1 2р₃ = 862,3 эВ, что соответствует №О и №(ОН)₂. Энергии связи второго необычного набора пиков сопоставимой интенсивности составляют N1 2р₃ = 873,4 эВ и N1 2р₁ = 880,8 эВ. Данный максимум сдвига N1 2р₃ равен 861 эВ, что соответствует К₂№Е₆. Соответствующие пики гидрино гидрида металла (МН_П, где М-металл и Н-разновидность водорода с увеличенной энергией связи), наблюдаемые при помощи ТОЕЗ^З (образец #6 ТОЕЗ^З), даны в табл.20.

Как пример крайних сдвигов пиков ХРЗ галоидных соединений, пики Ι 3ά₅ и I 3ά₃ образца #11 ХРЗ содержат два набора пиков. Энергии связи первого набора составляют Ι 3ά₅=618,9 эВ и Ι 3ά₃=630,6 эВ, что соответствует ΚΙ. Энергии связи второго необычного набора пиков составляют Ι 3ά₅=644,8 эВ и Ι 3ά₃=655,4 эВ. Данный максимум сдвига Ι 3ά₅ равен 624,2 эВ, что соответствует К1О₄. Общая структура для соединения гидрино гидрида щелочного металлагалоида представляет /^к\ г Н-(1/р) \ / к*

Новые сдвинутые пики ХРЗ без идентификации принадлежности соответствуют и идентифицируют соединения, содержащие ион гидрино гидрида в соответствии с изобретением.

На образце #3 ТОЕЗ^З также выполняется дифракция рентгеновских лучей (ХКЭ). Соответствующей формой ХКЭ является образец #3А. Пики без идентификации назначения наблюдаются, как приведено в табл. 12.

Выполняется инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (ЕТЖ). Образец #1 ТОЕЗ^З соответствует образцу #1 ЕТЖ. Пики, назначенные для соединений гидрино гидрида, наблюдаются при 3294, 3077, 2883, 2505, 2450, 1660, 1500, 1456, 1423, 1300, 1154, 1023, 846, 761 и 669 см^-1. Образец #3 ТОЕЗ^З соответствует образцу #4 ΕΉΚ. Пики, предназначенные для соединений гидрино гидрида, наблюдаются при 2362 см^-1 и 2336 см^-1.

Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) положительной массспектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОЕЗ^З) образца #5, взятого в статическом режиме, приведены в табл. 18.

Таблица 18. Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) положительной масс-спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОЕ8IΜ8) образца #5, взятого в статическом режиме

Соединение	Номи-	Наблю-	Вычис-	Разность меж-
гидрино	нальная	даемое	ленное	ду наблюдае-
гидрида или	масса	т/е	т/е	мым и вычис-
фрагмент	(т/е)			ленным т/е
Ά	24	23,99	23,997625	0,008
\а11;	25	25,01	25,00545	0,004
ХаА	26	26,015	26,013275	0,002
Ха!/	27	27,02	27,0211	0,001
А1	27	26,98	26,98153	0,001
А1Н	28	27,98	27,989355	0,009
А1Н2	29	29,00	28,99718	0,003
ΝιΙ Е	28	28,03	28,028925	0,001
№3	46	45,99	45,99289	0,003
№№	53	52,99	52,98778	0,002
Ее	56	55,93	55,9349	0,005
ЕеН	57	56,94	56,942725	0,003
ЕеН4	60	59,97	59,9662	0,004
№2О	62	61,97	61,97451	0,004
ЖОН	63	62,98	62,982335	0,002
ХаНХаОН	64	63,99	63,99016	0,0002
ХаН-ХаОП	65	64,99	64,99785	0,008
К2Н3	81	80,95	80,950895	0,001
Ха3О	85	84,96	84,96431	0,004

151

152

Ν13ΟΗ	86	85,97	85,972135	0,002
Ν13ΟΗ2	87	86,98	86,97996	0
Νη3ΟΗ3	88	87,98	87,987785	0,008
Ν13ΟΗ4	89	89,00	88,99561	0,004
ΚΗ3Ο3	90	89,97	89,971915	0,002
ΚΗ3Ο3Η	91	90,975	90,97974	0,005
Ν13Ο2Η	102	101,97	101,967045	0,003
Νη3Ο2Η2	103	102,97	102,97487	0,005
Νη3Ο3Η	118	117,96	117,961955	0,002
Νο,ΟΗ	125	124,95	124,956845	0,002
Νη3ΝΟ3	131	130,95	130,9572	0,007
жадн	132	131,96	131,965025	0,005
КН4КНКОН2	140	139,94	139,940815	0,001
КН5КНКОН2	141	140,94	140,94864	0,009
Ντ.Ο3ΙΙ	148	147,95	147,946645	0,003
Νβ^Η	164	163,94	163,941595	0,002
Νη5Ο3Η2	165	164,95	164,94938	0,001
к2^о,н2	170	169,94	169,93701	0,003
ΝίοΝΑ'ΡΙ Ρ	177	176,955	176,95552	0,0005
ЖО3Н	187	186,93	186,931355	0,001
ХаАЗОЛ Ρ	193	192,95	192,95552	0,006

Основные пики, наблюдаемые в спектре положительных ионов как до, так и после распыления, представляют Να', Nа_x(NΟз)_у ^-, ^Ο/ и Να_χΝ_γΟ_ζ’. Пик натрия доминирует над пиком калия. Величины отсчетов для положительных спектров ТОРЗ^З для Να (т/е=22,9898) и К (т/е=38,96371) составляют 3 х 10⁶ и 3000 соответственно. Не наблюдается никаких принципиальных пиков карбоната или фрагментов. Показанные металлы представлены в величинах следа.

Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) отрицательной массспектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОРЗ^З) образца #5, взятого в статическом режиме, приведены в табл. 19.

Таблица 19. Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) отрицательной масс-спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОРЗ^З) образца #5, взятого в статическом режиме

Соединение	Номи-	Наблю-	Вычис-	Разность между
гидрино	нальная	даемое	ленное	наблюдаемым и
гидрида или	масса	т/е	т/е	вычисленным
фрагмент	(т/е)			т/е
ΝηΗ3	26	26,015	26,013275	0,002
ΚΗ3	42	41,99	41,987185	0,0028
Ν12Η2	48	48,00	47,99525	0,005
Ν12Η3	49	49,00	49,003075	0,003
ΚΟΗ2	115	114,91	114,91192	0,002

Силаны/силоксаны

ХаЗ,	51	50,97	50,96673	0,003
ХаЗ|П	52	51,97	51,974555	0,004
№З1Н2	53	52,975	52,98238	0,007
ХаЗ|||;	54	53,98	53,990205	0,010
АаЗИ I,	55	55,00	54,99803	0,002
№З1Н6	57	57,02	57,01368	0,006
Х;1З|[1	58	58,02	58,021505	0,002
№З1Н8	59	59,02	59,02933	0,009
Κ§ίΗ4	71	70,97	70,97194	0,002
ΙΑίΙΡ	72	71,975	71,979765	0,005
	73	72,99	72,98759	0,002
ЗаИ	93	93,00	93,001215	0,001
З13Н17	101	101,06	101,063815	0,004
З13Н18	102	102,07	102,07164	0,001
З^зН17Ο	117	117,05	117,058725	0,007
&3Η17Ο2	133	133,05	133,053635	0,004
^ηΟ	143	143,02	143,020005	0
&6Η21Ο	205	205,03	205,0208	0,009

Основные пики, наблюдаемые в спектре отрицательных ионов как до, так и после распыления, представляют большой пик нитрита, пик соли азотной кислоты, пики галогенов, Νη_χΟ_;3 ^- и Νη_χΝ_υΟ_ζ’. Не наблюдается никаких принципиальных пиков карбоната или фрагментов.

Положительная и отрицательная ΤΟРЗIΜЗ согласуются с большинством соединений и фрагментов, содержащих ΝηΝΟ₂ > ΝαΝΟ₃. Соединение фильтруется из первоначального электролита 0,57М К₂СО₃. Растворимость ΝηΟΗ составляет 42⁰°^С г/100 см³ (10,5М). Растворимость ΝηΝΟ2 составляет 81,5^{15 С} г/100 см³ (11,8М), а растворимость ΝαΝΟ3 составляет 92,1^25°С г/100 см³ (10,8 М). Тогда как растворимость К2СО3 составляет 112^25°С г/100 см³ (8,1М) и растворимость КНСО3 - 22,4 хол.вода г/100 см³ (2,2М) [В.С^еак!, редактор, СВС Справочник по химии и физике, 58-ое издание, СВС ΡϊΌδδ, (1977), с.В-143 и В-161]. Таким образом, ΝηΝΟ₂ и ЫаЫОз как осаждение не ожидаются. Результат растворимости подтверждает обозначения мостикового гидрино гидрида нитрита и соединений соли азотной кислоты, которые имеют меньшую растворимость, чем КНСО₃.

Наблюдение при помощи ТОРЗ^З в отношении того, что большинство соединений и фрагментов содержат ΝηΝΟ₂>ΝηΝΟ₃, далее подтверждается присутствием нитрита и нитратного азота в ΧΡ8 (образец #4 ΧΡ8, приведенный в табл. 17). Пик ΧΡ8 Να 1к и пик Ν 1к как нитрит (403,2 эВ), больший, чем нитрат (407,0 эВ), подтверждают большинство разновидностей как ΝηΝΟ₂>ΝηΝΟ₃. Результаты ТОРЗ^З и ΧΡ8 подтверждают обозначения мостиковых и линейных соединений гидрино гидрида нитрита и нитрата, а также мостиковых и линейных соединений гидрино гидрида гидроокиси и окиси. Общие структуры для соединений гидрино гидрида нитрата натрия даются путем подстановки натрия вместо калия в структуры, приведенные для уравнения (76). Общие структуры для соединений гидрино гидрида гидроокиси представляют /ОН--№* Νβ*·— \ /

Н’П/Р) _ η и

— Ν₃*— Η Ό IР)” №*—ОН - . I η

Никакого азота не наблюдается в ΧΡЗ кристаллов из идентичной ячейки, действующей в Национальной инженерной лаборатории Идахо в течение 6 месяцев, когда №1₂СО₃ заменяет К₂СО₃. Масс-спектр также показывает отсутствие пиков, отличных от пиков для воздушных примесей (образец #1 электролитической ячейки масс-спектроскопии). Источник нитрата и нитрита обозначен для продукта реакции окиси атмосферного водорода с соединениями гидрино гидрида. Соединения гидрино гидрида также

153

154 наблюдаются для реагирования с двуокисью серы из атмосферы.

Также наблюдаются силаны. Пик З1₃Н1₇ (т/е=101), данный в табл. 19, может быть получен путем потери атома кремния от пика М+1 З1₄Н1₆, (т/е=128). Эти фрагменты и аналогичные соединения показаны в разделе Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи масс-спектроскопии.

5Ϊ.Η, / (т/е=129) -> 51(т/е=28) + 3Ϊ ,Н_;, (т/е=101) . ,(81)

Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) положительной массспектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОРЗ^З) образца #6, взятого в статическом режиме, приведены в табл.20.

Таблица 20. Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) положительной масс-спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОР8IМ8) образца #6, взятого в статическом режиме

Соедине-	Номи-	Наблю-	Вычис-	Разность
ние гидри-	нальная	даемое	ленное	между на-
но гидрида	масса	т/е	т/е	блюдаемым
или фраг-	(т/е)			и вычислен-
мент				ным т/е
'/аН	24	23,99	23,997625	0,008
КН2 а	41	40,98	40,97936	0,0006
КОН2	57	56,97	56,97427	0,004
N1	58	57,93	57,9353	0,005
ΧίΗ	59	58,94	58,943125	0,003
ИЦ	62	61,96	61,9666	0,007
Си	63	62,93	62,9293	0,001
СиН	64	63,94	63,93777	0,002
СиН2	65	63,945	64,94545	0,0005
КСО	67	66,9615	66,95862	0,002
К2О	94	93,93	93,92233	0,008
К2ОН	95	94,93	94,930155	0,0001
КНКОН	96	95,93	95,93798	0,008
КНКОН2	97	96,945	96,945805	0,0008
Κ2Θ2Η3	113	112,935	112,940715	0,006
К3Н4О	137	136,93	136,91734	0,013
К2НСО3	139	138,92	138,919975	0
кАО,	140	139,91	139,91522	0,005
К3ХОН2	149	148,905	148,90476	0,0002
К3ХОН3	150	149,91	149,912585	0,002
К3СО2	161	160,8893	160,881	0,008
К2С2О4	166	165,90	165,90706	0,007
К2Н2С2О4	168	167,92	167,92271	0,002
[Κ+138]+ п=	1 177	176,8792	176,87586	0,003
Ж2СО3]
К3С2ХО2	187	186,875	186,88402	0,005
К3НС2ХО2	188	187,885	187,891845	0,007
К3С2О3	189	188,87	188,87586	0,006
к№	195	194,88	194,87384	0,006
Χ+,Θ,	196	195,89	195,881665	0,008
К3Н2№4	197	196,90	196,88949	0,010
^3^4	198	197,90	197,8973	0,003
	204	203,86	203,86338	0,003
^^2¾	205	204,87	204,871205	0,001
	220	219,855	219,85829	0,003
^N0^	227	226,83	226,83218	0,002
к^ОШ	235	234,84	234,845375	0,005
	241	240,90	240,89054	0,0005
	243	242,826	242,82709	0,001
К5ХО3Н2	259	258,82	258,822	0,002
к,Х;О,1к	273	272,825	272,82507	0
к;1ЬкХ(%	281	280,83	280,838265	0,008
а Влияние	39КН2+ из 4	1К исключается путем сопоставления
отношения	41Κ/39Κ с	отношением распространенности, в

н-Ζ А дг природе (наблюдаемое 8.5 хю» = 49,4%, отношение распространенности в природе кт = 7,4%)

Спектр положительных ионов, полученный до распыления, доминирует за счет К⁺. Наблюдаются пики КОНх⁺, КхО_у ⁺ и Κχ^Θζ⁺. Κχ^Θ_ζ ⁺ > 140 т/е соответствует [К2О + иКХО3]⁺, [К2О₂ + пКХО₃]⁺, [К+ 111^0^ и [ΚNО2 + иКХО3]⁺. Доминирующими пиками после распыления являются Кх⁺ и К_хО_у ⁺. Интенсивность пиков нитрата уменьшается после распыления. Существенными являются пики никеля и гидрида никеля. Показанные медь и гидрид меди представлены по величинам следа. Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) отрицательной масс-спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОЕЗ!МЗ) образца #6, взятого в статическом режиме, приведены в табл. 21 .

Таблица 21. Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) отрицательной масс-спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОР8IМ8) образца #6, взятого в статическом режиме

Соедине-	Номи-	Наблю-	Вычис-	Разность меж-
ние гидри-	нальная	даемое	ленное	ду наблюдае-
но гидрида	масса	т/е	т/е	мым и вычис-
или фраг-	(т/е)			ленным т/е
мент
Хаф	26	26,015	26,013275	0,002
КН4	43	43,00	42,99501	0,005
КС	52	50,96	50,96371	0,004
КО	55	54,96	54,95862	0,001
КОН	56	55,97	55,966445	0,003
№Н№ОН	64	63,99	63,99016	0
КО2	71	70,95	70,95353	0,003
КО2Н	72	71,96	71,961355	0,001
К2Н2	80	79,942	79,94307	0,001
КСО2	83	82,95	82,95353	0,003
К2С	90	89,93	89,935245	0,005
К2СН	91	90,94	90,94307	0,003
К2ОН	95	94,93	94,930155	0
КНКОН	96	95,93	95,93798	0,008
К2ОН3	97	96,935	96,945805	0,010
К2ОН4	98	97,95	97,95363	0,004
К2ОН5	99	98,96	98,961455	0,001
КНХО3	102	101,95	101,959335	0,009
КН2ХО3	103	102,96	102,966716	0,007
К2О2Н	111	110,92	110,925065	0,005
К3ОН3	136	135,91	135,909515	0,0005
Силаны/силоксаны
Ха8|3Н1|	121	121,03	121,03014	0,0001

Спектр отрицательных ионов перед распылением содержит сильные пики нитратов (ХО₂ ^- и ХО3^-) и пики кислорода (О^- и ОН^-). Также наблюдаются другие элементы, включающие СхК_у ^-, Р^-и С1^-. Также наблюдаются КХО3^- и ΚNО4^-. Несколько серий пиков в спектре соответствуют [η КХО3 + ΚNО4]^-, [п КХО3+ NО₂]^- и [η КХО3+ ХО3]^-. Спектр после распыления доминирует за счет пиков кислорода и пиков нитрата. Наблюдаются СхК_у ^-, Р^- и С1^-, а также кХО3^-, ΚNО4-, ΚN₂О₄ ^- и КХ2О5^-. Интенсивность пиков [п ΚNО3 + NО₃]^- уменьшается после распыления.

Соединения гидрино гидрида также наблюдаются путем ХРЗ и масс-спектроскопии, что подтверждает результаты ТОЕЗ!МЗ. Спек

155

156 тры ХР8, показанные на фиг. 16 и фиг. 17, и масс-спектры, показанные на фиг. 25Λ-25Ω. с обозначениями, данными в табл.4, соответствуют образцу #5 ТОЕ81М8. Спектры ХР8, показанные на фиг. 18 и фиг. 19, и масс-спектры, показанные на фиг. 24, с обозначениями, данными в табл.4, соответствуют образцу #6 ТОЕ81М8.

Положительная и отрицательная ТОЕ81М8 согласуется с большинством соединений и фрагментов, содержащих КNΟ₃>КNΟ₂. Наблюдение при помощи ТОЕ81М8 того, что большинство соединений и фрагментов содержат КЫО₃>КМО₂, далее подтверждается присутствием нитритного и нитратного азота в ХР8 (образец #5 ХР8, приведенный в табл. 17). Пики ХР8 К 3р, К 3§, К 2р₃, К 2ρι и К 28, а также пик ХР8 N 18 как нитрат (406,5 эВ), больший чем нитрит (402,5 эВ), подтверждают большинство разновидностей как КЫО₃>КМО₂. Результаты ТОЕ81М8 и ХР8 подтверждают обозначения мостиковых или линейных соединений гидрино гидрида нитрита и нитрата, а также мостиковых или линейных соединений гидрино гидрида гидроокиси и окиси.

В процессе подкисления электролита К2СО3 для подготовки образца #6 значение рН постепенно возрастает от 3 до 9 каждый раз при добавлении дополнительной кислоты с освобождением двуокиси углерода. Увеличение рН (освобождение основания за счет реагирующего вещества титрования) зависит от температуры и концентрации раствора. Реакцией, согласующейся с этим наблюдением, является реакция замещения NΟ₃ ^- на СО3^2-, как дается уравнением (76). Пик К[К2СО₃] показывает стабильность мостикового соединения гидрино гидрида карбоната калия, которое также присутствует в случае образца #3 тОе81М8.

Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) положительной массспектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОЕ81М8) образца #8, взятого в статическом режиме, приведены в табл.22.

Таблица 22. Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) положительной масс-спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОЕ81М8) образца #8, взятого в статическом режиме

Соединение	Номи-	Наблю-	Вычис-	Разность
гидрино	нальная	даемое	ленное	между на-
гидрида или	масса	т/е	т/е	блюдаемым
фрагмент	(т/е)			и вычислен-
				ным т/е
ΝπΙΙ	24	23,99	23,997625	0,008
Ν;ι11.	25	25,01	25,00545	0,004
ΝπΙ С	26	26,015	26,013275	0,002
А1	27	26,98	26,98153	0,001
А1Н	28	27,98	27,989355	0,009
А1Н2	29	29,00	28,99718	0,003
КН	40	39,97	39,971535	0,0015
КН2а	41	40,98	40,97936	0,0006
КОН2	57	56,97	56,97427	0,004
КОН3	58	57,98	57,98202	0,002

КОН4	59	58,98	58,9898992	0,010
Си	63	62,93	62,9293	0,001
СиН	64	63,94	63,937625	0,002
СиН,	67	66,96	66,9611	0,001
КНКОН	96	95,93	95,93798	0,008
КНКОН2	97	96,94	96,945805	0,006
КИКМС	141	140,92	140,923045	0,003
К2О4Н3	145	144,93	144,930535	0,0005
К3О2Н	150	149,89	149,8888	0,001
К3О2Н2	151	150,8965	150,8966	0,0001
К3О2Н3	152	151,90	151,904425	0,004
К3О2Н4	153	152,905	152,91225	0,007
К2СО4Н	155	154,90	154,914885	0,010
К3С2О	157	156,88	156,88604	0,006
К4Н3	159	158,87	158,8783	0,008
К3Н2СО2	163	162,89	162,8966	0,007
К4СН	169	168,86	168,862665	0,002
К3С2О3	173	172,88	172,88095	0,001

Силаны/силоксаны

Ν;|8|,1 1,..< >	201	201,04	201,04151	0,001
Ν;|8|,1 1..)( >	203	203,06	203,05716	0,003
Ν;|8|,1 1....О	205	205,07	205,07281	0,003
816Н25О	209	209,06	209,052	0,008
812Н27О	211	211,07	211,06776	0,002
816Н28О	212	212,07	212,07559	0,006
816Н29О	213	213,08	213,083465	0,003
Ν:18|..||χ	215	215,05	215,03918	0,011
МЗД.	217	217,06	217,05483	0,005
Ν:18|..ΙΚ(>	235	235,07	235,06539	0,004
Ν:18ι..||; О	237	237,08	237,08104	0,001
Ν;ι8ΐ6ΐ ЬгОГ	253	253,08	253,07595	0,004

^а Влияние ³⁹КН₂ ⁺ из ⁴¹К исключается путем сопоставления отношения ⁴¹К/³⁹К с отношением распространенности в 4.3X10* природе (наблюдаемое 7.7 хю* = 55,8%, отношение распро6.88 страненности в природе 93.1 = 7,4%).

Спектр положительных ионов доминирует за счет _К+ и также присутствует Ν-Г. Другие пики, содержащие калий, включают КС⁺, КхОу⁺, КХОН⁺, КСО⁺, К2⁺ и серии пиков с интервалом 138, соответствующим К[К2СО₃]_п* т/е= (39+138п).

Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) отрицательной массспектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОЕ81М8) образца #8, взятого в статическом режиме, приведены в табл.23.

Таблица 23. Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) отрицательной масс-спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОЕ81М8) образца #8, взятого в статическом режиме

Соединение	Номи-	Наблю-	Вычис-	Разность
гидрино	нальная	даемое	ленное	между на-
гидрида или	масса	т/е	т/е	блюдаемым
фрагмент	(т/е)			и вычислен-
				ным т/е
ΝπΙΙ	24	23,99	23,997625	0,008
Ν;ι11.	25	25,01	25,00545	0,004
\а11;	26	26,015	26,013275	0,002
КН2	41	40,98	40,97936	0,0006
КН3	42	41,99	41,987185	0,0028
К2Н2	80	79,942	79,94307	0,001
КНКОН	96	95,94	95,93798	0,002
КНКОН2	97	96,94	96,945805	0,006
КЯО3Н	116	115,96	115,962405	0,002
КЯО3Н2	117	116,97	116,97023	0,0002
К2С1Н2	115	114,91	114,91192	0,002
К2С1Н3	116	115,92	115,919745	0,000
К3ОН	134	133,89	133,893865	0,004
К3ОН2	135	134,90	134,90169	0,002

157

158

К3ОН3	136	135,91	135,909515	0,0005
К3О2Н2	151	150,89	150,8966	0,007
Ι<·Ν;(>4Ι	155	154,92	154,926115	0,006
К2О5Н	159	158,91	158,909795	0,0002
К2О5Н3	161	160,93	160,925445	0,005
^4¾	183	182,88	182,88942	0,009
ИЖОН	187	186,855	186,860645	0,006
ИЖОН3	189	188,87	188,876295	0,006
	197	196,91	196,9133	0,003
К3СО5Н2	211	210,88	210,88133	0,001
К3СО5Н4	213	212,90	212,89698	0,003

Силаны/силоксаны

№815Н22О	201	201,04	201,04151	0,001
816Н19О	203	203,005	203,005165	0,0002
816Н21О	205	205,03	205,0208	0,009
816Н28О	212	212,07	212,07559	0,006
816Н29О	213	213,08	213,083465	0,003
816Н23О2	223	223,04	223,031375	0,009
№815Н12О3	223	222,96	222,95308	0,007
№815Н13О3	224	223,96	223,96095	0,001
Ж817Н31	250	250,08	250,070885	0,009

Спектр отрицательных ионов доминирует за счет пика кислорода. Другими значимыми пиками являются ОН^-, НСО3^- и СО3^-. Также присутствуют пики хлорида с очень малыми пиками других галогенов.

Пик Жа81₅Н₂₂О (т/е=201), данный в табл. 23, может оказаться соответствующим фрагментам Жа81Н₆ (т/е=57) и 81₄Н₁₆ (т/е=128). Эти фрагменты и аналогичные соединения показаны в разделе Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи масс-спектроскопии.

Ыа51-.Н_;?0 (ш/е=201) -> ЦаЗхН.. (ш/е=57) +2ί₄Η_η. (гп/е=128) +О (т/е=16) .

(82)

Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) положительной массспектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОБ8!М8) образца #9, взятого в статическом режиме, приведены в табл. 24.

Таблица 24. Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) положительной масс-спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (Т('.)1^;8[\М8) образца #9, взятого в статическом режиме

Соединение	Номи-	Наблю-	Вычис-	Разность
гидрино	нальная	даемое	ленное	между на-
гидрида или фрагмент	масса (т/е)	т/е	т/е	блюдаемым и вычисленным т/е
КН2 а	41	40,98	40,97936	0,0006
ЖН	47	46,99	46,987425	0,002
N1	58	57,93	57,9353	0,005
ΝΊ11,	62	61,96	61,9666	0,007
Си	63	62,93	62,9293	0,001
7п	64	62, 93	62,9291	0,001
К2Н	79	78,940	78,9035245	0,004
К2Н2	80	79,942	79,94307	0,001
К2Н3	81	80,95	80,950895	0,001
КНКОН	96	95,93	95,93798	0,008
КНКОН2	97	96,935	96,945805	0,010
А§	107	106,90	106,90509	0,005
К2С1Н2	115	114,90	114,91192	0,002
К3Н3	120	119,91	119,914605	0,005
К3Н4	121	120,92	120,92243	0,002
ИН	167	166,87	166,871935	0,002
208РЬН	209	208,98	208,984425	0,004

Силаны/силоксаны

Ж813Н10О	133	132,99	132,99375	0,004
№813Н12О	135	135,00	135,0094	0,009

^28^2¾	136	135,94	135,93893	0,001
Ж2812О2Н3	137	136,94	136,9490	0,009
Ж814Н14	149	149,01	149,00707	0,003
815Н11	151	150,97	150,970725	0,001
816Н15О	199	198,97	198,973865	0,004
816Н21О2	221	221,02	221,015725	0,004
№815Н13О3	224	223,96	223,96095	0,001
№815НмО3	225	224,97	224,96873	0,001
Жв^НЮ	235	235,06	235,06539	0,005
Ж817Н19	238	237,98	237,976985	0,003

^а Влияние ³⁹КН₂ ⁺ из ⁴¹К исключается путем сопоставления отношения ⁴¹К/³⁹К с отношением распространенности в 2.4 х 10* природе (наблюдаемое з.бхю‘ = 66,7%, отношение распро6.88 страненности в природе 9зл = 7,4%)

Спектры положительных ионов образца #9 ТОБ8БМ8 почти идентичны таким спектрам образца #10 ТОБ8!М8. описываемым ниже, за исключением того, что спектры образца #9 ТОБ8БМ8 в основном не имеют пиков Бе⁺.

Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) отрицательной массспектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОБ8!М8) образца #9, взятого в статическом режиме, приведены в табл.25.

Таблица 25. Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) отрицательной масс-спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (Т('.)1^;8[\М8) образца #9, взятого в статическом режиме

Соединение	Номи-	Наблю-	Вычис-	Разность
гидрино	нальная	даемое	ленное	между на-
гидрида или фрагмент	масса (т/е)	т/е	т/е	блюдаемым и вычисленным т/е
КН4	43	43,00	42,99501	0,005
Ж2Н2	48	47,99	47,99525	0,005
Ж2Н3	49	49,00	49,003075	0,003
Си	63	62,93	62,9293	0,001
ЖЖИ	64	63,96	63,96916	0,009
/п(>	80	79,92	79,92401	0,004
ИС1Н2	115	114,91	114,91192	0,002
И	128	127,91	127,908225	0,002
жн	151	150,90	150,898025	0,002
ИН	167	166,88	166,871935	0,008
208РЬН	209	208,98	208,984425	0,004

Спектры отрицательных ионов образца #9 ТОБ8БМ8 почти идентичны таким спектрам образца #10 ТОБХИМХ, приведенным ниже.

Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) положительной массспектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОБ8!М8) образца #10, взятого в статическом режиме, приведены в табл.26.

Таблица 26. Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) положительной масс-спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ЮББШБ) образца #10, взятого в статическом режиме

Соединение	Номи-	Наблю-	Вычис-	Разность
гидрино	нальная	даемое	ленное	между на-
гидрида или	масса	т/е	т/е	блюдаемым
фрагмент	(т/е)			и вычислен-
				ным т/е
КН2а	41	40, 98	40,97936	0,0006
Ж2Н	47	46,99	46,987425	0,002

159

160

Ее	56	55,93	55,9349	0,005
ГеН	57	56,94	56,942725	0,003
N1	58	57,93	57,9353	0,005
ΝίΠ,	62	61,96	61,9666	0,007
Си	63	62,93	62,9293	0,001
Ζη	64	62,93	62,9291	0,001
К2Н	79	78,940	78,935245	0,004
К2Н2	80	79,942	79,94307	0,001
К2Н3	81	80,95	80,950895	0,001
и+оН	96	95,93	95,93798	0,008
КНКОН2	97	96,935	96,945805	0,010
Ад	107	106,90	106,90509	0,005
	115	114,91	114,91192	0,002
К3Н3	120	119,91	119,914605	0,005
ИН4	121	120,92	120,92243	0,002
ИН	167	166,87	166,871935	0,002
208РЬН	209	208,98	208,984425	0,004

Силаны/силоксаны

№8цН14	149	149,01	149,00707	0,003
815Н11	151	150,97	150,970725	0,001
81бН15О	199	198,97	198,973865	0,004
816Н21О2	221	221,02	221,015725	0,004
\';|8|..1%О;	224	223,96	223,96095	0,001
№815НМО3	225	224,97	224,96873	0,001
\а8!..|%О	235	235,06	235,06539	0,005
Νΐ8| 1 I,.,	238	237,98	237,976985	0,003

^а Влияние ³⁹КН₂ ⁺ из ⁴¹К исключается путем сопоставления отношения ⁴¹Κ/³⁹Κ с отношением распространенности в 2.8 X 10‘ природе (наблюдаемое 4.охю· = 70,0%, отношение распро6.88 страненности в природе 93.1 ~ 7,4%).

Спектр режима положительных ионов, полученный до очистки распыления, показывает следующие относительно интенсивные неорганические ионы: Να', К⁺, Ее⁺, Си⁺, Ζη⁺, К2⁺, Ад⁺, 1<2С1'. ΚΙ⁺, ΚΝαΙδ РЬ⁺ и Κ[ΚΙ]_η ⁺. Другие неорганические элементы включают Ь1, В и δί. После очистки распыления Ад' и РЬ⁺ резко восстанавливаются, показывая, что соединения серебра и свинца присутствуют только на поверхности. В дополнение к результату того, что образец криогенно накачан в ячейку, этот результат показывает, что соединения являются летучими.

Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) отрицательной массспектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ΤΘΕ8ΙΜ8) образца #10, взятого в статическом режиме, приведены в табл.27.

Таблица 27. Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) отрицательной масс-спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ΤΘΓ8ΙΜ8) образца #10, взятого в статическом режиме

Соединение	Номи-	Наблю-	Вычис-	Разность
гидрино	нальная	даемое	ленное	между на-
гидрида или фрагмент	масса (т/е)	т/е	т/е	блюдаемым и вычисленным т/е
КН4	43	43,00	42,99501	0,005
%Ь1 Ь	48	47,99	47,99525	0,005
ΝαΛ	49	49,00	49,003075	0,003
Си	63	62,93	62,9293	0,001
ΝαΙΙΚΙΙ	64	63,96	63,96916	0,009
ΖηΟ	80	79,92	79,92401	0,004
К2С1Н2	115	114,91	114,91192	0,002
Ш	128	127,91	127,908225	0,002
	151	150,90	150,898025	0,002
ИН	167	166,88	166,871935	0,008
Си!Н	191	190,84	190,838025	0,002

²⁰⁸РЬН 209

Силаны/силоксаны

817Н27О 239

208,98 208,984425 0,004

239,05 239,044695 0,005

Спектр режима отрицательных ионов, полученный до очистки распыления, показывает следующие относительно интенсивные неорганические ионы: О^-, ОН^-, Е^-, С1^-, Ι^-, К1^-, РЬ^-, Ι2^-, \аЬ, СиЦ, РЫп^-, ЛдЦ, ΚΙ3^-, СиЖ, АдК13^-, |ΝαΙ2 +(К1)_п]^- и [I + (К1)_п]^-. Бромид также наблюдается при относительно низкой интенсивности. После очистки распыления спектр оказывается достаточно аналогичным, за исключением того, что отсутствуют ионы, содержащие серебро.

Соединения гидрино гидрида (т/е), обо значенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) положительной массспектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ΤΟΕ8ΙΜ8) образца #11, взятого в статическом режиме, приведены в табл.28.

Таблица 28. Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) положительной масс-спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ΤΟΕ8ΙΜ8) образца #11, взятого в статическом режиме

Соединение	Номи-	Наблю-	Вычис-	Разность
гидрино	нальная	даемое	ленное	между на-
гидрида или	масса	т/е	т/е	блюдаемым
фрагмент	(т/е)			и вычислен-
				ным т/е
\.а%	25	25,00	25,00545	0,005
КН2а	41	40,98	40,97936	0,0006
ЖН	47	46,99	46,987425	0,002
ОаОН2	87	86,94	86,93626	0,004
НО2Н	111	110,925	110,925065	0,000
К2О2Н2	112	111,93	111,93289	0,003
(ΐ;ι2Ν;ιΙΙ2	163	162,85	162,85685	0,007
Οα2ΚΚ2	179	178,83	178,83076	0,000
К(КН)2И8О3	277	276,79	276,791	0,001
К6О2Н2	268	267,78	267,78773	0,008
К(КН)3К2О2	269	268,79	268,795555	0,006
Силаны/силоксаны
№817НмО	249	248,93	248,93277	0,003

^а Влияние ³⁹ΙΚΙ₂ из ⁴¹К исключается путем сопоставления отношения ⁴¹К/³⁹К с отношением распространенности в 1.3 х ю* природе (наблюдаемое 4хю* = 32,5%, отношение распро6.88 страненности в природе 93.1 ~ 7,4%).

Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) отрицательной массспектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ΤΟΕ8ΙΜ8) образца #11, взятого в статическом режиме, приведены в табл.29.

Таблица 29. Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) отрицательной масс-спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ΤΟΕ8ΙΜ8) образца #11, взятого в статическом режиме

Соединение	Номи-	Наблю-	Вычис-	Разность
гидрино	нальная	даемое	ленное	между на-
гидрида или	масса	т/е	т/е	блюдаемым
фрагмент	(т/е)			и вычислен-
				ным т/е
КН4	43	43,00	42,99501	0,005
КН5	44	44,00	44,002835	0,0028
КОН2	57	56,98	56,97427	0,006
Κ^	103	102,97	102,966716	0,003
КН28О2	106	105,95	105,949075	0,001

161

162

ΚН48Ο2	107	106,96	106,9569	0,003
К3Н	118	117,90	117,898955	0,001
К2Н2	119	118,91	118,90678	0,003
К302Н2	151	150,89	150,8966	0,007
К302Н3	152	151,905	151,904425	0,001
К1 Ы^З! >,	177	176,91	176,902605	0,007
Силаны/силоксаны
КН2З13Н12	37	137,00	137,00405	0,004
З14Н110	139	138,99	138,988705	0,001
З14Н130	141	141,00	141,004355	0,004
З14Н902	153	152,98	152,967965	0,012
З14Н1102	155	154,99	154,983615	0,006
З15Н130	169	168,99	168,981285	0,009
З15Н150	171	171,00	170,996935	0,003
З18Н1702	273	272,94	272,938285	0,002
З18Н1902	275	274,95	274,953935	0,004
З18Н1703	289	288,93	288,933195	0,003
&8Н1903	291	290,95	290,948845	0,001

Положительные и отрицательные спектры доминируют за счет ионов, характерных для сульфата калия. Это наиболее очевидно в диапазоне высоких масс, где некоторые ионы возрастают на величину 174 т/е для Κ₂δ0₄. Другими наблюдаемыми разновидностями являются Ь1⁺, В⁺, Νί. З1⁺, С1^-, Ι^-, Р02^- и РО3^-. В отрицательных спектрах наблюдаются серии гидрино гидрида силоксана 81_пН_2п+2+1О_т ^-.

ХВЭ (Си Κα₁ (λ=1,54059) также выполняется на образце #11 ТОЕЫМЗ. Форма ХВЭ соответствует идентифицируемым пикам Κ₂δ0₄. Кроме того, спектр содержит неидентифицированные интенсивные пики при значениях 2-тета 17,71, 18,49, 32,39, 39,18, 42,18 и 44,29. Новые пики без идентификации назначения соответствуют и идентифицируют соединения гидрино гидрида согласно изобретению.

Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) положительной массспектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОЕЗ^З) образца #12, взятого в статическом режиме, приведены в табл.30.

Таблица 30. Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) положительной масс-спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОГЗ^З) образца #12, взятого в

статическом режиме
Соединение	Номи-	Наблю-	Вычис-	Разность
гидрино	нальная	даемое	ленное т/е	между на-
гидрида или фрагмент	масса (т/е)	т/е		блюдаемым и вычисленным т/е
ΝπΙΙ	24	23,99	23,997625	0,008
Νι||.	25	25,00	25,00545	0,005
КН	40	39,97	39,971535	0,0015
КН2а	41	40,98	40,97936	0,0006
Ν;ι.·1 I	47	46,99	46,987425	0,002
%Ь1 Ь	48	47,99	47,99525	0,005
Νί	58	57,93	57,9353	0,005
ΝΊΙΙ	59	58,94	58,943125	0,003
№Н4	62	61,96	61,9666	0,007
	79	78,94	78,935245	0,004
К2Н3	81	80,94	80,9050895	0,011
ΚΙΙ;Ν().	87	86,97	86,97225	0,002
ΙΚΤΙΙ	104	103,9479	103,951175	0,003
КО4Н2	105	104,95	104,959	0,009
К202Н	111	110,925	110,925065	0,000
ад	121	120,93	120,92243	0,008
(КН)2КХО3	181	180,89	180,89458	0,005

.КП.К.О:	197	196,89	196,88949	0,001
Силаны/силоксаны
&6Н230	207	207,04	207,036465	0,0035
№З1яН1я	265	264,94	264,94609	0,006
ЖЗ18Н24	271	270,99	270,99304	0,003
№З18Н180	281	280,94	280,941	0,001
№З18Н34	281	281,07	281,07129	0,001
а Влияние 39КН2 + из 41	К исключается путем сопоставления
отношения	41Κ/39Κ с	отношением распространенности в 0.82 X 10е
природе (наблюдаемое	1.15X10* = 6.88	71,3%, отношение распро-

страненности в природе 93.1 = 7,4%).

Спектр положительных ионов доминирует за счет К⁺ и также представлен Νι '. Другие пики, содержащие калий, включают КХНУОХ⁺, КХ^,0_Х ⁺ и ^^0/. Очистка распыления вызывает снижение интенсивности фосфатных пиков, тогда как существенно увеличивается интенсивность ионов КХНУОХ⁺ и вызывается умеренное увеличение интенсивности ионов Ι<,·Ν;/0_ζ'. Наблюдаются другие неорганические элементы, включая Ь1, В и 8ί.

Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) отрицательной массспектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОЕЗ^З) образца #12, взятого в статическом режиме, приведены в табл.31.

Таблица 31. Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты

(т/е) отрицательной масс-спектроскопии по временам про-
лета вторичных ионов (ТОГЗ^З) образца #12, взятого в
	статическом режиме
Соединение	Номи-	Наблю-	Вычис-	Разность
гидрино	нальная	даемое	ленное	между на-
гидрида или	масса	т/е	т/е	блюдаемым
фрагмент	(т/е)			и вычислен-
				ным т/е
КН4	43	43,00	42,99501	0,005
Силаны/силоксаны
З14Н1102	155	154,99	154,983615	0,006
З16Н190	203	203,00	203,005165	0,005

Спектры отрицательных ионов проявляют аналогичные тенденции, что и спектры положительных ионов, с фосфатами, наблюдаемыми более интенсивными перед очисткой распыления. Другими ионами, детектированными в отрицательных спектрах, являются С1^- и Ι^-.

Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) положительной массспектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОЕЗ^З) образца #13, взятого в статическом режиме, приведены в табл.32.

Таблица 32. Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) положительной масс-спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОГЗ^З) образца #13, взятого в

статическом режиме
Соединение	Номи-	Наблю-	Вычис-	Разность
гидрино	нальная	даемое	ленное	между на-
гидрида или	масса	т/е	т/е	блюдаемым
фрагмент	(т/е)			и вычислен-
				ным т/е
КН2а	41	40,98	40,97936	0,0006

163

164

А1	27	26,98	26,98153	0,001
А1Н	28	27,98	27,989355	0,009
А1Н2	29	29,00	28,99718	0,003
А1Н3	30	30,01	30,005005	0,005
Ре	56	55,93	55,9349	0,005
РеН	57	56,94	56,942725	0,003
N1	58	57,93	57,9353	0,005
РеН2	58	57,95	57,95055	0,000
Νίίί	59	58,94	58,943125	0,003
Си	63	62,93	62,9293	0,001
СиН	64	63,94	63,93777	0,002
СиН2	65	64,945	64,94545	0,0005
СиН3	66	65,95	65,953275	0,003
СиН4	67	66,96	66,9611	0,001
СгО	68	67,93	67,93541	0,005
СгОН2	70	69,95	69,95106	0,001
СгОН3	71	70,96	70,958885	0,001
ΝίΤ)	74	73,93	73,93021	0,000
МОН	75	74,94	74,938035	0,002
№ОН2	76	75,95	75,94586	0,004
МОН,	77	76,95	76,953685	0,004
№ОН<	78	77,96	77,96151	0, 002
МОМ	79	78,97	78,960335	0,001
СиОН3	82	81,945	81,948185	0,003
СиОН4	83	82,955	82,95601	0,001
СГО2Н2	86	85,945	85,94597	0,001
69ОаОН2	87	86,94	86,93626	0,004
Мо	92	91,90	91,9063	0,006
МоН	93	92,91	92,914125	0,004
МоО	108	107,90	107,90121	0,001
МоОН	109	108,91	108,909035	0,001
СГ2О	120	119,87	119,87591	0,006
СГ2ОН	121	120,88	212,973735	0,004
СГ2О2Н	137	136,88	136,878645	0,001
СГ2О2Н2	138	137,88	137,88647	0,006

Силаны/силоксаны

Таблица 33. Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) отрицательной масс-спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОР8ГМ8) образца #13, взятого в статическом режиме

Соединение	Номи-	Наблю-	Вычис-	Разность
гидрино	нальная	даемое	ленное	между на-
гидрида или фрагмент	масса (т/е)	т/е	т/е	блюдаемым и вычисленным т/е
КН3	42	41,99	41,987185	0,0028
КН4	43	43,00	42,99501	0,005
ММН	48	48,00	47,99525	0,005
МНМаОН	64	64,00	63,99016	0,001
ЖОН4	66	66,00	66,00581	0,006
СгО	68	67,93	67,93541	0,005
СГО2	84	83,93	83,93032	0,000
СГО2Н	85	84,94	84,938145	0,002
СГО2Н2	86	85,94	85,94597	0,006
РеО2	88	87,92	87,92472	0,005
РеО2Н	89	88,93	88,932545	0,002
РеО2Н2	90	89,94	89,94037	0,000
КН4КОН	99	98,95	98,961455	0,011
СГО3	100	99,92	99,92523	0,005
СГО3Н	101	100,93	100,933055	0,003
СГО3Н2	102	101,935	101,94088	0,006
МоО3	140	139,89	139,89103	0,001
МоО3Н	141	140,89	140,898855	0,009
МоО4Н	157	156,89	156,88346	0,007
СГ12	306	305,74	305,7413	0,000
СиГ2	317	319,73	316,7306	0,000
СГГ3	433	432,64	432,6417	0,002
РеГ3	437	436,64	436,6361	0,004

Силаны/силоксаны

81	28	27,97	27,97693	0,007
81Н	29	28,98	28,984755	0,005
8ЮН	45	44,98	44,979665	0,000
8ЮН2	46	45,99	45,98749	0,003
814Н16	128	128,03	128,03292	0,003
814Н17	129	129,04	129,040745	0,001
№81Н6813Н8	149	149,01	149,00707	0,003
816Н15О	199	198,97	198,973865	0,004

^а Влияние ³⁹КН₂ ⁺ из ⁴¹К исключается путем сопоставления отношения ⁴¹К/³⁹К с отношением распространенности в 5302 природе (наблюдаемое 20041 = 26,5%, отношение распростра6.88 ненности в природе 93.) = 7,4%).

81	28	27,97	27,97693	0,007
81Н	29	28,98	28,984755	0,005
ΝΜΙΙ..	57	57,02	57,01368	0,006
ΝΜΙΙ	58	58,02	58,021505	0,002
№81Н8	59	59,02	59,02933	0,009
81О2	60	59,97	59,96675	0,003
К81Н6	73	72,99	72,98759	0,002
8Ю3	76	75,96	75,96166	0,002
8Ю3Н	77	76,97	76,969485	0,001
8Ю3Н2	78	77,97	77,97731	0,007
818Н25	249	249,01	249,011065	0,001
№817НмО	249	248,93	248,93277	0,003
№817НмО	350	349,92	349,91829	0,002
(№812Н6О) №817НмО	451	450,9	450,90381	0,004

(№812Н6О)2

Спектр положительных ионов доминирует за счет Сг⁺, затем Νη'. Также присутствуют А1⁺, Ре⁺, Νί⁺, Си⁺, Мо⁺, 8ί⁺, Ь1⁺, К⁺ и NОx⁺. Наблюдаются фрагменты силана и силоксана, которые представлены каждый в основном при т/е>150. Даются некоторые представительные силаны и силоксаны. Также наблюдаемыми являются ионы полидиметилсилоксана при т/е=73, 147, 207, 221 и 281. Соединения, оказывающиеся соответствующими этим ионам, должны быть произведены в реакторе гидрино гидрида или при соответствующих реакциях между продуктами реакции, так как образец отсутствует в любом другом источнике этих соединений. Очистка распыления вызывает исчезновение пиков силана, силоксана, полидиметилсилоксана и NОx⁺.

Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) отрицательной массспектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОР8ГМ8) образца #13, взятого в статическом режиме, приведены в табл.33.

Спектр ионов негативного режима показывает следующие неорганические ионы: О^-, ОН^-, Ре^- (след), NОx^-, ионы, содержащие 8 (8^-, 8Н^-, 8ОХ^-, Н8О4^-), С1^-, Г^-, Г2^- и ионы, содержащие Мо (след) (МоО3^- и НМоО4^-). Наблюдаются фрагменты силанов и силоксанов, которые присутствуют в основном каждый при т/е>150. Ионы силоксана с формулой №81₇Н₁₄О(№81₂Н₆О)_п ^- η=0 до 2 доминируют в диапазоне высоких масс негативных спектров. Структура для Nа8^-Н|.₁О^-.

приведенного в табл.33, представляет н •5ь

Н

М н/н §*· н

2·

Фрагмент из силана натрия или ионов силоксана, приведенный здесь, может учитываться для пика М181Н_: масс-спектра по временам

165

166 пролета при распылении-ионизации образца #2 ЕЗЕГОЕМЗ, приведенного в соответствующем разделе.

Присутствует очень большой пик КН₃ ⁺ (100000 отсчетов), который подтверждает, что КН3 является летучим, поскольку он получен путем криогенной накачки продуктов реакции реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой. Этот пик т/е=42 подтверждает пик т/е=42, наблюдаемый как функция потенциала ионизации масс-спектрометра для аналогичного образца газовой ячейки, как показано на фиг. 62. Другой ион КНп, КН5²⁺ т/е=22, наблюдается в случае образца электролитической ячейки, как показано на фиг. 63. Оба результата описываются в разделе Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи масс-спектроскопии по временам пролета вторичных ионов (ТОЕЗ^З).

Область энергии связи от 0 до 110 эВ рентгеновского фотоэлектронного спектра (ХРЗ) образца #13 ТОЕЗШЗ (образца #14 ХРЗ) показана на фиг. 66. Область энергии связи от 0 до 80 эВ рентгеновского фотоэлектронного спектра (ХРЗ) ΚΊ (образца #15 ХРЗ) показана на фиг. 67. Сравнивая фиг. 66 и фиг. 67, можно видеть, что наблюдаются пики иона гидрино гидрида Н (1 /р) для р=3 до р=1 6. Обзорный спектр ХРЗ (образец #14 ХРЗ) согласуется с кремнием, кислородом, иодом, серой, алюминием и хромом. Также видны малые пики молибдена, меди, никеля и железа. Другие элементы, определенные при помощи ТОЕЗЕМЗ, ниже представляют предел детектирования ХРЗ. Никаких пиков калия не наблюдается при пределе детектирования ХРЗ.

Пик кремния ХРЗ подтверждает соединения гидрино гидрида силана и силоксана в спектрах ТОЕЗШЗ. ХРЗ далее подтверждает спектры ТОЕЗЕМЗ, где основными компонентами являются металлические гидрино гидриды, такие как гидрино гидрид хрома. Присутствие металла с гидрино гидридом и ионами окисла показывает, что металлический гидрино гидрид может становиться окисленным с течением времени. Наблюдаемые металлы (такие как металлические гидрино гидриды) криогенно накачаны при температуре, при которой эти металлы одни не обладают летучестью. Более того, для каждого основного первичного элемента образца уступ или необычный пик ХРЗ обнаруживается при энергии связи иона гидрино гидрида, как показано на фиг. 66. Это может быть обусловлено связыванием иона гидрино гидрида с первичным элементом для образования соединения, такого как МН_п, где М-металл и п-целое, как дано в табл.32. Как дальнейший пример, сдвиг калия 3р и кислорода 2§ образца #7 ХРЗ, показанный на фиг. 22 и 64, к положению иона гидрино гидрида Н^-(1/6) при энергии связи (22,8 эВ) может быть обусловлен присутствием КНКОН, который виден в спектре ТОЕЗ^З (образец #8 ТОЕЗ^З), показанном на фиг. 60. ХРЗ и ТОЕЗЕМЗ подтверждают присутствие соединений гидрино гидрида.

Настоящие данные ТОЕЗ^З особенно неотразимы из-за присутствия пиков изотопов металлических гидрино гидридов.

13.8. Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (ЕТШ)

Инфракрасная спектроскопия измеряет частоты вибрации связанных атомов или ионов соединения. Способ основан на том факте, что связи и группы связей вибрируют при характеристических частотах. При воздействии инфракрасного излучения соединение избирательно поглощает инфракрасные частоты, которые согласуются с частотами допустимых режимов вибрации. Следовательно, спектр инфракрасного поглощения соединения показывает, какие вибрации и, таким образом, какие функциональные группы присутствуют в структуре. Таким образом, новые частоты вибраций, которые не согласуются с функциональными группами известных возможных соединений в образце, являются обозначениями для соединений водорода с увеличенной энергией связи.

13.8.1. Сбор и подготовка образца

Реакция для подготовки соединений, содержащих ион гидрино гидрида, дается уравнением (8). Атомы гидрино, которые реагируют для образования ионов гидрино гидрида, могут быть произведены реактором гидрида с электролитической ячейкой, используемом при подготовке кристаллических образцов для спектроскопии ЕТЕЕ. Соединения гидрино гидрида собираются непосредственно либо они очищены от раствора, причем электролит К2СО3 подкисляется с НNΟз, перед осаждением кристаллов на кристаллизационной чашке.

Образец #1. Образец готовится путем концентрирования электролита К2СО3 из электролитической ячейки Тегтасоге только до формирования желто-белых кристаллов. Также получены форма ХРЗ (образец #6 ХРЗ), спектры ХЯЭ (образец #2 ХЯЭ), спектры ТОЕЗ^З (образец #1 ТОЕЗ^З), ЯМЕ (образец #1 ЯМЕ) и спектры ЕЗПОЕМЗ (образец #2 ЕЗПОЕМЗ). Образец #2. Эталон содержит 99,999% КНСО₃. Образец #3. Эталон содержит 99,999% К₂СО₃. Образец #4. Образец готовится путем 1) подкисления 400 см³ электролита К2СО3 электролитической ячейки Тегтасоге с НЯО₃, 2) концентрирования подкисленного раствора до объема 10 см³, 3) помещения концентрированного раствора на кристаллизационной чашке и 4) обеспечения медленного формирования кристаллов при комнатной температуре. Желто-белые кристаллы образуются на внешнем крае кристаллизационной чашки. Также получены форма ХРЗ (образец #10 ХРЗ), масс-спектры (образцы #5 и #6 электролитической ячейки масс-спектро

167

168 скопии), спектры ΧΓΩ (образцы #3А и #3В ΧΗΟ) и ТОБЗМЗ (образец #3 ТΟБЗIΜЗ).

Образец #5. Эталон содержит 99,999% КХО_;.

13.8.2. Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (БТ1В)

Образцы передаются для БТ1В анализа в организацию ЗигЕасе Заемсе ЬаЬога1опек, Μοиηίа^η У1е\\' СаПЕогта. Образец каждого материала устанавливается на подложку, передающую инфракрасное излучение, и анализируется при помощи спектроскопии БТ1В с использованием БТ1В спектрометра модели №со1е1 Μ;·ι§η;·ι 550 с микроскопом БТ1В модели ΝΚΡΕ-ιη. Число сканирований образца составляет 500. Число фоновых сканирований составляет 500. Разрешение составляет 8,000. Усиление образца составляет 4,0. Скорость зеркала равна 1,8988. Апертура равна 150,00.

13.8.3. Результаты и обсуждение

Спектры БТ1В бикарбоната калия (образец #2) и карбоната калия (образец #3) сравниваются со спектрами образца #1. Спектр смеси бикарбоната и карбоната получен путем цифрового сложения двух эталонных спектров. Два стандарта по отдельности и смешанные стандарты сравниваются со стандартами образца #1. Из результатов сравнения определено, что образец #1 содержит карбонат калия, но не содержит бикарбонат калия. Вторая компонента могла бы быть бикарбонатом, отличным от бикарбоната калия. Спектр карбоната калия цифровым образом вычитается из спектра образца #1. Выделенный спектр показан на фиг. 68. Наблюдаются несколько диапазонов, включая диапазоны в области 1400-1600 см^-1. Некоторые органические азотные соединения (например, акриламиды, пиролидиноны) имеют сильные диапазоны в области 1660 см^-1. Однако недостаток любых детектируемых С-Н диапазонов и диапазонов в области от 700 до 1100 см^-1 показывает неорганический материал. Пики, назначенные для соединений гидрино гидрида, наблюдаются при 3294, 3077, 2883, 1100 см^-1, 2450, 1660, 1500, 1456, 1423, 1300, 1154, 1023, 846, 761 и 669 см^-1. Новые пики без идентификации назначения соответствуют и идентифицируют соединения гидрино гидрида согласно изобретению. Результаты БТ1В подтверждаются ΧΡ8 (образец #6 ΧΡ8), ТОБЗ^З (образец #1 ТОБЗМЗ) и ΝΧ1Η (образец #1 NΜВ), как описано в соответствующих разделах.

Наложение спектра БТ1В образца #1 и спектра БТ1В эталонного карбоната калия показано на фиг. 69. В области от 700 до 2500 см^-1 пики образца #1 сильно похожи на пики карбоната калия, однако, они имеют сдвига около 50 см^-1 к более низким частотам. Сдвига аналогичны наблюдаемым путем замещения калия (К₂СО₃)) рубидием (РЬ₂СО₃), как продемонстрировано путем сопоставления их инфракрасных спектров [Μ.Η.В^οοке^, ЕВ.Ва1ек, ЗресйосЫтка

Аса!а, уо1.30А, (194), рр.2211-2220]. Сдвиги образца #1 принадлежат соединениям гидрино гидрида, имеющим те же функциональные группы, что и карбонат калия, связанные в мостовую структуру, содержащую ион гидрино гидрида. Структура представляет

Н ·(! / р)- -к*— соз—к⁴- — к^;

Спектр БТ1В образца #4 показан на фиг. 70. Частоты инфракрасных диапазонов КЫО₃ приведены в табл.34. [К.Виук, С..Ш. Зсйийе, Зрес1гос1ит. Ас!а, (1962) уо1.18, рр. 307-313]. Инфракрасные спектральные диапазоны образца #4 согласованы с ними для ΚΝΟ₃, определяя основную компоненту образца #4 как ΚΝΟ₃ при двух исключениях. Пики, предназначенные для соединений гидрино гидрида, наблюдаются при 2362 см^-1 и 2336 см^-1. Новые пики подтверждаются путем перекрытия БТ1В спектра эталона, содержащего 99,999 ΚΝΟ₃ (образец #5), со БТ1В спектром образца #4. Пики присутствуют только во БТ1В спектре образца #4. Новые пики без идентификации назначения соответствуют и идентифицируют соединения гидрино гидрида согласно изобретению. Результаты БТ1В подтверждаются ΧΡ3 (образец #10 ΧΡ3), массспектроскопией (образцы #5 и #6 электролитической ячейки масс-спектроскопии), ТΟБЗIΜЗ (образец #3 ТОБЗИЗ) и ΧΚΩ (образцы #3А и #3В ΧΚΩ), как описано в соответствующих раз делах.

Таблица 34. Частоты инфракрасных диапазонов ΚΝΟ3.

Частота (см^-1) Относительная интенсивность

715	νν\ν.
811	νν\ν.
826	к.кр
1052	ννν. кр
1383	уук.
1767	т.кр
1873	ννν.
2066	те.кр
2092	у\\'.к11
2151	ννν.
2404	т.кр.
2421	т.кй.
2469	ν.
2740	те.кр
2778	те.кр

13.9. Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи рамановской спектроскопии

Рамановская спектроскопия измеряет частоты вибраций связанных атомов или ионов соединения. Частоты вибраций являются функцией силы связи и массы связанных разновидностей. Поскольку гидрино и ион гидрино гидрида каждый эквивалентен по массе атому водорода, новые пики в отношении спектра водорода, связанного с данными разновидностями, такими как никель, показывают различные силы

169

170 связи. Различная сила связи может возникать, только если энергия связи электронов разновидностей водорода отлична от известных энергий связи. Таким образом, эти новые частоты вибраций являются обозначениями для соединений водорода с увеличенной энергией связи.

13.9.1. Сбор и подготовка образца

Реакция для подготовки соединений, содержащих ион гидрино гидрида, дается уравнением (8). Атомы гидрино, которые реагируют для образования ионов гидрино гидрида, могут быть произведены реактором гидрида с электролитической ячейкой К₂СО₃. В процессе работы катод покрыт соединениями гидрино гидрида и никелевая проволока от катода используется в качестве образца для рамановской спектроскопии. Контрольные средства содержат контрольную катодную проволоку от идентичной электролитической ячейки Ыа₂СО₃ и образец той же никелевой проволоки, использованный в электролитической ячейке К₂СО₃. Дополнительный образец получен из электролита электролитической ячейки К₂СО₃.

13.9.1.1. Образцы никелевой проволоки

Образец #1. Рамановская спектроскопия выполняется на никелевой проволоке, которая удалена из катода электролитической ячейки К₂СО₃ Тегтасоге, промыта дистиллированной водой и высушена.

Образец #2. Рамановская спектроскопия выполняется на никелевой проволоке, которая удалена из катода контрольной электролитической ячейки Ыа₂СО₃, действующей от фирмы В1аск ЫдЫ Ро^ег, 1пс., промыта дистиллированной водой и высушена. Ячейка не производит энтальпии образования соединений водорода с увеличенной энергией связи в течение двух лет работы и идентична ячейке, описанной в кристаллических образцах из раздела Электролитическая ячейка, за исключением того, что Ыа₂СО₃ заменяет К₂СО₃ как электролит.

Образец #3. Рамановская спектроскопия выполняется на той же никелевой проволоке (N1 200 0,0197 дюймов, НТЫ36ЫОАС1, А1 \\ие ТесЬ, 1пс.), которая использовалась в электролитических ячейках образца #1 и образца #2.

13.9.1.2. Кристаллический образец

Образец #4. Образец готовится путем концентрирования 300 см³ электролита К₂СО₃ из электролитической ячейки ВЬР с использованием ротационного выпарного аппарата при 50°С только до формирования осаждения. Объем составляет около 50 см³. Дополнительный электролит добавляется при нагревании при 50°С до исчезновения кристаллов. Затем кристаллы выращиваются в течение свыше трех недель за счет нахождения насыщенного раствора в уплотненной колбе с круглым дном в течение трех недель при 25°С. Производительность составляет 1 г. Также выполняются ХР8 (образец #7 ХР8), ТОЕ81М8 (образец #8 ТОЕ81М8) , ³⁹К

ЫМВ (образец #1 ³⁹К ЫМВ) и Е81ТОЕМ8 (образец #3 Е81ТОЕМ8).

13.9.2. Рамановская спектроскопия

Экспериментальные и контрольные образцы анализируются Лабораторией катализа окружающей среды и материалов Ундина ТесЬ. Рамановские спектры получены при помощи спектрометра модели 8рех 500 М, соединенного с детектором ПЗС (прибор с зарядовой связью), охлажденным до температуры жидкого азота (спектр один, 8рех). Лазер Аг (модель 95, Ьехе1) со световой длиной волны 514,5 нм используется в качестве источника возбуждения, а голографический фильтр (8ирегЫо!сЬ Р1и8, Ка18ег) применяется для эффективной режекции упругого рассеяния от образца. Спектры получены при окружающих условиях, а образцы помещаются в капиллярные стеклянные трубки (внешний диаметр 0,8-1,1 мм, длина 90 мм, К1тЬ1е) на держателе капиллярного образца (модель 1492, 8рех). Спектры порошковых образцов обеспечиваются с использованием следующих условий: мощность лазера на образце составляет 10 мВт, ширина щели монохроматора составляет 20 мм, что соответствует разрешению 3 см^-1, время экспонирования детектора составляет 10 с и усредняется 30 сканирований. Проволоки непосредственно помещаются на один и тот же держатель образца. Поскольку рамановское рассеяние от проволок существенно слабее, условия получения их спектров представляют: мощность лазера на образце составляет 100 мВт, ширина щели монохроматора - 50 мм, что соответствует разрешению 6 см^-1, время экспонирования детектора - 30 с и усредняется 60 сканирований.

13.9.3. Результаты и обсуждение

На фиг. 71 показан пакетированный рамановский спектр 1) никелевой проволоки, которая удалена из катода электролитической ячейки К₂СО₃ Тегтасоге, промыта дистиллированной водой и высушена, 2) никелевой проволоки, которая удалена из катода контрольной электролитической ячейки Ыа₂СО₃, действующей от фирмы В1аскЬ1дЫ Ро^ег, 1пс., промыта дистиллированной водой и высушена, и 3) той же никелевой проволоки (N1 200 0,0197 дюймов, НТЫ36ЫОАС1, А1 XV не ТесЬ, 1пс.), которая использовалась в электролитических ячейках образца #2 и образца #3. Показаны идентифицируемые пики каждого спектра. Кроме того, образец #1 (катод электролитической ячейки К2СО3) содержит ряд неидентифицированных пиков при 1134 см^-1, 1096 см^-1, 1047 см^-1, 1004 см^-1 и 828 см^-1. Пики не соответствуют известным рамановским пикам К₂СО₃ или КНСО₃ [1.А.Седеп, С.А.Хе^тап, 8рес!госЫтка Ас!а, уо1.49А, №.5/6, (1993), рр.859-887], которые показаны в табл. 35 и табл. 36 соответственно. Неидентифицированные рамановские пики кристаллов от катода реактора гидрино гидрида с

171

172 электролитической ячейкой К2СО3 представлены в области мостиковых и концевых связей металл-водород. Новые пики без идентификации назначения соответствуют и идентифицируют соединения гидрино гидрида согласно изобретению.

Таблица 35. Частоты рамановских диапазонов
	К2СО3
Частота (см-1)	Относительная
	интенсивность
132	т
182	т
235	V
675	νν
700	νν
1059	8
1372	νν
1420	νν
1438	νν

Таблица 36. Частоты рамановских диапазонов КНСО3

Частота (см-1)	Относительная
	интенсивность
79	8
106	8
137	т
183	т
635	т
675	т
1028	8
1278	т,Ь

В дополнение к рамановской спектроскопии выполняются рентгеновская дифракция (ХВО), калориметрия и эксперименты с газовой хроматографией, как это описано в соответствующих разделах. Соответствующим образцом ХВО является образец #1. 2-тета и й-интервалы неидентифицированных пиков ХВО от катода реактора гидрино гидрида с электролитической ячейкой К₂СО₃ (образец #1А ХВО) приведены в табл. 5 и на фиг. 50. Результаты измерения энтальпии реакции разложения соединений гидрино гидрида, полученной с адиабатным калориметром, показаны на фиг. 43 и в табл. 8. Результаты показывают, что реакция разложения соединений гидрино гидрида очень экзотермическая. В лучшем случае энтальпия составляет 1 МДж, освобожденный в течение свыше 30-ти мин. Результаты газового хроматографического анализа (колонна 60 м) водорода высокой чистоты показаны на фиг. 45. Результаты газового хроматографического анализа нагретого никелевого проволочного катода ячейки К₂СО₃ приведены на фиг. 46. Результаты показывают, что детектирована новая форма молекулы водорода на основании присутствия пиков с временами миграции, сопоставимыми, но заметно отличными от этих времен для пиков нормального водорода.

Рамановский спектр образца #4 показан на фиг. 72. В дополнение к известным пикам КНСО3 и малому пику, относящемуся к К2СО3, присутствуют неидентифицированные пики при 1685 см^-1 и 835 см^-1. Неидентифицированный рамановский пик при 1685 см^-1 представлен в области связей Ν-Н. Образец #1 ΕΤΙΡ также содержит неидентифицированные диапазоны в области 1400-1600 см^-1. Рамановский образец #4 и образец #1 ΕΤΙΡ не содержат связей Ν-Н при исследованиях ХР8. Пик ХР8 Ν 18 первого представлен при 393,6 эВ, а пик ХР8 Ν 18 последнего представляет очень широкий пик примерно при 390 эВ. Тем не менее, пик ХР8 Ν 18 соединения, содержащего связь Ν-Н, виден при 399 эВ, а пик ХР8 Ν 18 самой малой энергии для любого известного соединения составляет около 397 эВ.

Пик 835 см^-1 рамановского образца #4 представлен в области мостиковых и концевых связей металл-водород, которые также показаны в рамановском образце #1. Новые пики без идентификации назначения соответствуют и идентифицируют соединения гидрино гидрида согласно изобретению.

13.10. Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи спектроскопии протонного ядерного магнитного резонанса (NМВ) NМВ может различать то, что протон соединения присутствует как некоторый протон, Н3⁺, атом водорода или ион гидрида. В последнем случае NМВ далее может определить, что ион гидрида является ионом гидрино гидрида, и может определить дробное квантовое состояние иона гидрино гидрида. Гиромагнитное отношение протона γ_ρ,/2π составляет γ,,/2π - 42, 57602 МГц Т’¹. (83)

Частота ШМВ равна произведению гиромагнитного отношения протона, даваемого уравнением (83), и магнитного потока В.

Г- γ_ρ/2π В - 42,57602 МГц Т^-1 В. (84)

Типовой магнитный поток для сверхпроводящего магнита NМВ составляет 6,357 Т. Согласно уравнению (84) это соответствует радиочастоте (ВТ) 270,6557591 МГц. При постоянном магнитном поле частота сканируется для получения спектра. Либо, на примере общего типа спектрометра NМВ, радиочастота поддерживается постоянной при 270,6196 МГц, приложенное магнитное поле Н_о(Н_о=В/ц_о) изменяется в малом диапазоне и частота поглощения энергии регистрируется при различных значениях для Н_о. Либо варьируется поле в зависимости от ВТ импульса. Спектр в типовом случае сканируется и отображается как функция увеличения Н_о. Протоны, которые поглощают энергию при более низком Н_о, оказываются соответствующими пику поглощения нисходящего поля; тогда как протоны, которые поглощают энергию при более высоком Н_о, оказываются соответствующими пику поглощения восходящего поля. Элек

173

174 троны соединения образца оказывают влияние на поле ядра, так что оно немного отклоняется от приложенного значения. Для случая, когда химическая окружающая среда не имеет эффекта NМК, значение Н_о при резонансе с радиочастотой, поддерживаемой постоянной при 270,6196 МГц, составляет

2# (2π)(270.6196 М№) .

~ Μ2.57602 МНг Г' ^{0 (85)}

В случае, когда химическая окружающая среда имеет эффект NМК, для резонанса требуется другое значение Н_о. Этот химический сдвиг пропорционален изменению электронного магнитного потока на ядре, обусловленному приложенным полем, которое в случае каждого иона гидрино гидрида является функцией его радиуса. Изменение магнитного момента, Лт, ка ждого электрона иона гидрида, вызванное приложенным магнитным потоком В, составляет [Ригсе11, Е., Электричество и магнетизм, МсСга^-НШ, Нью-Йорк, (1965), с.370-389]

Изменение магнитного потока ЛВ на ядре, обусловленное изменением магнитного момента, Лт, каждого электрона, следует из уравнения (1,100) Милса [К.МШк, Итоговая объединенная теория классической квантовой механики, редакция сентября 1996 ( '96 МШк СИТ )].

ΔΒ =μ., (ί,003θ-ί<»5ίηθ) для г<г_!1( (87) где р_о - проницаемость вакуума. Из уравнений (86-87) следует, что диамагнитный поток (поток, противоположный приложенному полю) на ядре обратно пропорционален радиусу. Для возникновения резонанса АН_о, изменение приложенного поля от даваемого уравнением (85), должно компенсироваться равной и противоположной величиной в виде поля, обусловленного электронами иона гидрино гидрида. Согласно уравнению (21) отношение радиуса иона гидрино гидрида Н^-(1 /р) к радиусу иона гидрида Н (1 /1 ) обратно пропорционально целому. Из уравнений (85-87) следует, что по сравнению с протоном при отсутствии химического сдвига отношение АН_о для резонанса протона иона гидрино гидрида Н^-(1 /р) к этой величине для иона гидрида Н^-(1 /1 ) представляет положительное целое (т.е. пик поглощения иона гидрино гидрида возникает при значении ЛН_о, кратном р раз от значения ЛН_о, которое является резонирующим для иона гидрида, по сравнению с этой величиной для протона при отсутствии сдвига, где р-целое). Однако ионы гидрида не представлены как независимые ионы в конденсированном веществе. Ионы гидрино гидрида формируют нейтральные соединения со щелочью и другими катионами, которые вносят значительный сдвиг в NМК нисходящего поля для получения сигнала NМК в диапазоне, детектируемом обычным протонным NМК спектрометром. Кроме того, обычный водород может иметь необычный химический сдвиг, обусловленный присутствием одной или нескольких разновидностей водорода с увеличенной энергией связи в соединении, содержащим обычную разновидность водорода и разновидность водорода с увеличенной энергией связи. Таким образом, возможность использования протонного NМК применяется для идентификации ионов гидрино гидрида и соединений водорода с увеличенной энергией связи благодаря их новым химическим сдвигам.

13.10.1. Сбор и подготовка образца

Реакция для подготовки соединений, содержащих ион гидрино гидрида, дается уравнением (8). Атомы гидрино, которые вступают в реакцию для образования ионов гидрино гидрида, могут быть получены при помощи реактора гидрида с электролитической ячейкой, используемой при подготовке кристаллических образцов для NМК спектроскопии.

Образец #1. Образец готовится путем концентрирования электролита К₂СО₃ из электролитической ячейки Тегтасоге только до формирования желто-белых кристаллов. Также получены форма ХР8 (образец #6 ХР8), спектры ХКЭ (образец #2 ХКЭ), спектры ТОЕ81М8 (образец #1 ТОЕ81М8), ЕТ1К (образец #1 ЕТ1К) и спектры Е81ТОЕМ8 (образец #2 Е81ТОЕМ8).

Образец #2. Эталон содержит 99, 999% К2СО3.

Образец #3. Эталон содержит 99,999% КНСО3.

13.10.2. Спектроскопия протонного ядерного магнитного резонанса (ММК)

Образцы передаются к фирме 8рес1га1 Эа1а 8егуюе8, СЬатра1дп, Иллинойс. Выполняется протонный NМК с воображаемым телесным углом. Данные получены на промышленном спектрометре, работающим с компьютером модели №со1е1 1280. Конечное формирование импульсов осуществляется от настраиваемого радиоусилителя Непгу. Частота ¹Н NМК составляет 270,6196 МГц. Используется импульс 2 мкс, соответствующий длительности импульса 15° и задержке повторного цикла 3 с. Окно составляет ±31 кГц. Скорость собственного вращения равна 4,5 кГц. Число сканирований составляет 1000. Химические сдвиги относятся к внешнему ТМ8 (ΤΜδ-селектор мод с максимальным коэффициентом пропускания для выбранной моды - прим.пер.). Смещение составляет 1527,12 Гц. Магнитный поток равен 6,357Т.

13.10.3. Результаты и обсуждение

Спектры NМК образца #1 показаны на фиг. 73. Назначения пиков приведены в табл.37. Спектр NМК эталона К₂СО₃, образца #2 является крайне слабым. Он содержит пик воды при 1,208 ррт (ррт - одна часть на миллион частей, млн^-1, прим. пер.), пик при 5,604 ррт и очень широкие слабые пики при 13,2 ррт и 16,3 ррт. Спектр NМК эталона КНСО₃, образец #3, содержит большой пик при 4,745 с малым уступом

175

176 при 5,150 ррт, широкий пик при 13,203 ррт и малый пик при 1,2 ррт.

Пики соединения гидрино гидрида, показанные на фиг. 73 и обозначенные в табл.37, не присутствуют при контроле. Спектр ΝΜΚ наблюдается воспроизводимым и пики соединения гидрино гидрида наблюдаются присутствующими в спектрах ΝΜΚ образцов, приготовленных из ячейки К2СО3 различными способами (например, образец #3 ТОΡ8IМ8). Пики не могли быть обозначены для углеводородов. Углеводороды не присутствуют в образце #1 с учетом спектра τ0р8IМ8 (образец #1 ТОΡ8IМ8) и спектра ΡΉΚ (образец #1 ΡΉΚ). Новые пики без идентификации назначения соответствуют и идентифицируют соединения гидрино гидрида согласно изобретению. Обозначение соединений гидрино гидрида подтверждается формами ХР8 (образец #6 ХР8), спектрами ХКБ (образец #2 ХВБ), ТОР8ПИ8 (образец #1 ТОР8ПИ8), спектром ΡΉΚ (образец #1 ΡΉΚ) и спектрами Е8Iτ0рМ8 (образец #2 Е8IТОΡМ8), описанными в соответствующих разделах.

Таблица 37. Пики ΝΜΚ образца #1 с их назначениями

Номер	Сдвиг	Назначение
пика	(ррт)
1	+34,54	Боковая полоса частот пика 3
2	+22,27	Боковая полоса частот пика 7
3	+17,163	Соединение гидрино гидрида
4	+10,91	Соединение гидрино гидрида
5	+8,456	Соединение гидрино гидрида
6	+7,50	Соединение гидрино гидрида
7	+5,066	Н2О
8	+1,830	Соединение гидрино гидрида
9	-0,59	Боковая полоса частот пика 3
10	-12,05	Соединение гидрино гидрида а
11	-15,45	Соединение гидрино гидрида
а Наблюдается малый уступ на пике 10, ко-

торый представляет боковую полосу частот пика 7.

13.11. Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи масс-спектроскопии по временам пролета при электрораспыленииионизации (Е8IТОΡМ8)

Масс-спектроскопия по временам пролета при электрораспылении-ионизации (Е8IТОΡМ8) является способом определения масс-спектра в широком динамическом диапазоне отношений массы к заряду (например, т/е=1 -600) с крайне высоким разрешением (например, ±0,005 ати). В основном лик М+1 каждого соединения наблюдается без диспергирования. Анализируемое вещество растворяется в несущем растворе. Раствор накачивается и ионизируется в камере электрораспыления. Ионы ускоряются импульсным напряжением и затем масса каждого иона определяется анализатором времен пролета с высоким разрешением.

13.11.1. Сбор и подготовка образца

Реакция для подготовки соединений, содержащих ион гидрино гидрида, дана уравнением (8). Атомы гидрино, которые вступают в реакцию для образования ионов гидрино гидрида, могут быть получены при помощи реактора гидрида с газовой ячейкой, используемой при подготовке кристаллических образцов для Е8В ТОРМ8. Соединения гидрино гидрида собираются непосредственно после криогенной накачки из камеры реакции.

Образец #1. Образец готовится путем сбора темно-окрашенной полосы кристаллов из верхней части реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой, содержащего катализатор И, нитевые провода из нержавеющей стали и нить ^, которые криогенно накачивались туда в процессе работы ячейки. Также выполняется ХР8 в Университете Лехайта.

Образец #2. Образец готовится путем концентрирования электролита К₂СО₃ из электролитической ячейки Тегтасоге только до формирования желто-белых кристаллов. В Университете Лехайта также выполняется ХР8 путем установки образца на полиэтиленовой подставке. В дополнение к Е8^ОРМ8 также выполняются ХР8 (образец #6 ХР8), ХВБ (образец #2 ХВБ), ТОР8ПИ8 (образец #1 ТОΡ8IМ8), РТШ (образец #1 ЕТШ) и ЫМК. (образец #1 ЫМВ), как описано в соответствующих разделах.

Образец #3. Образец готовится путем концентрирования 300 см³ электролита К₂СО₃ из электролитической ячейки ВЬР с использованием ротационного выпарного аппарата при 50°С только до образования осаждения. Объем составляет около 50 см³. Добавляется дополнительный электролит при нагревании до 50°С до исчезновения кристаллов. Затем кристаллы выращиваются в течение свыше трех недель за счет помещения насыщенного раствора в уплотненную колбу с круглым дном в течение трех недель при 25°С. Производительность составляет 1 г. В дополнение к Е8^ОРМ8 также выполняются ХР8 (образец #7 ХР8), ТОΡ8IМ8 (образец #8 ТОΡ8IМ8), ³⁹К \\1Н (образец #1 ³⁹К ЫМК) и рамановская спектроскопия (рамановский образец #4).

Образец #4. Образец готовится путем сбора красно/оранжевой полосы кристаллов, которые криогенно накачаны к верхней части реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой при температуре около 1 00°С, содержащего катализатор КГ и диссоциатор в виде никелевого волоконного коврика, нагреваемый до 800°С при помощи внешних нагревателей Ме11еп. Также получен спектр ТОР 8^8 (образец #9 ТОР8[М8), как описано в разделе τ0р8IМ8.

Образец #5. Образец готовится путем сбора желтой полосы кристаллов, которые криогенно накачаны к верхней части реактора гидрино гидрида с газовой ячейкой при температуре около 120°С, содержащего катализатор К и диссоциатор в виде никелевого волоконного

177

178 коврика, нагреваемый до 800°С при помощи внешних нагревателей Μе11еη. Также получен спектр Τ0ΡδΙΜδ (образец #10 Τ0ΡδΙΜδ), как описано в разделе Τ0ΡδΙΜδ.

Образец #6. Эталон содержит 99% К2СО3.

Образец #7. Эталон содержит 99,99% ΚΙ.

13.11.2. Масс-спектроскопия по временам пролета при электрораспылении-ионизации ^δΙΤ0ΡΜδ)

Образцы передаются фирме Регзерйуе Вюзуз!етз (Ргатшдйат, ΜΑ) для анализа ΕδIΤ0ΡΜδ. Данные получены на системе Μηγι^γ ΕδI Τ0Ρ, снабженной стандартным интерфейсом электрораспыления. Образцы представлены на рассмотрение через контурную инжекционную систему с контуром 5 мкл при скорости потока 20 мкл/мин. Растворитель представляет воду: ацетонитрил (50:50) с 1% уксусной кислоты. Масс-спектры построены как число детектированных ионов (ось Υ) в зависимости от отношения массы к заряду ионов (ось Х).

13.11.3. Результаты и обсуждение

В том случае, когда пик М+2 обозначен как соединение гидрино гидрида калия в табл. 38-41, интенсивность пика М+2 существенно превышает интенсивность, предсказанную для 41 соответствующего пика К, и масса является правильной. Например, интенсивность пика, обозначенного для КНКОН2, по меньшей мере, в два раза превышает величину, предсказанную 41 для интенсивности пика К, соответствующего К₂ОН. В случае ³⁹КН₂ ⁺ пик ⁴¹К не присутствует и пики, соответствующие метастабильным нейтральным элементам, наблюдаются при т/е=42,14 и т/е=42,23, которые могут учитывать пропуск ионов, показывая, что разновидность ⁴¹К (⁴¹КН₂ ⁺) является нейтральной метастабильной. Более вероятное альтернативное объяснение состоит в том, что ³⁹К и ⁴¹ К подвергаются обмену и для определенных соединений гидрино гидрида энергия связи соединения гид39 рино гидрида К превышает эту величину для соединения ⁴¹ К на значение, существенно большее тепловой энергии, из-за большего ядерного магнитного момента ³⁹К. Избирательность атомов гидрино и ионов гидрида для образования связей со специфическими изотопами на основе разницы в энергии связи дает объяснение экспериментальному наблюдению присутствия ³⁹КН2⁺ при отсутствии ⁴¹КН2⁺ в спектрах Τ0ΡδΙΜδ, представленному и обсужденному в соответствующем разделе. Взятые совместно, ΤδΙΤ0ΡΜδ и Τ0ΡδΙΜδ подтверждают изотопное избирательное связывание соединений водорода с увеличенной энергией связи.

Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) положительной массспектроскопии по временам пролета при электрораспылении-ионизации (ΕδIΤ0ΡΜδ) образца #1, приведены в табл. 38.

Таблица 38. Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначен-

ные как исходные пики или соответствующие фрагменты
(т/е) положительной масс-спектроскопии по временам
пролета при электрораспылении-ионизации (Ε8IΤΟΡΜ8),
		образца #1
Соединение	Номи-	Наблю-	Вычис-	Разность
гидрино	нальная	даемое	ленное	между на-
гидрида или	масса	т/е	т/е	блюдаемым
фрагмент	(т/е)			и вычислен-
				ным т/е
814Н1102	155	154,985	154,983615	0,0014
814Н1502	159	159,0024	159,014915	0,0125
№815^0	202	202,0657	202,049335	0,016
№815^0	205	205,0713	205,07281	0,001
&Ни0	211	211,0591	211,06776	0,0087
&7Н25	221	221,0480	221,034135	0,014
№818Н34	281	281,0676	281,07129	0,0037
819Н41	293	293,1152	293,113195	0,002

Наблюдаются силаны. Пик δ^уΗ₄| (т/е=293), данный в табл.38, который представляет пик М+1, может диспергировать в 81Н₈ и δκΐ I_;; (т/е=256).

3ί₉Η<0 (т/е=292) -> 31Н₈ (т/е=3б) + 5ί_ΒΗ_3Ι (т/е=256) . (88)

Большой пик т/е=36 наблюдается в квадрупольном масс-спектре. Пик принадлежит δι^. Пики дигидрино наблюдаются в ΧРδ при 139,5 эВ, соответствующей Н₂ [пМ/ЗЦс-’/гао/З] 139,5 эВ, и при 63 эВ, соответствующей Н₂*[и=1/2;2с' =-/23,/21 62,3 эВ. Также наблюдаются пики кремния. Пики дигидрино принадлежат δίΗ₈ (например, δί {Н₂*[и=1/3;2с' =-/гао/3]}₄). δ^₈ также наблюдается в случае образца #12 ΧРδ. Область энергии связи 0-160 эВ обзорного рентгеновского фотоэлектронного спектра (ΧРδ) образца #12 с первичными элементами и идентифицированными пиками дигидрино показана на фиг. 74. Возможность РЬ или Ζη в качестве источника пика 139,5 эВ исключена благодаря Τ0ΡδΙΜδ. Никаких ликов свинца или цинка не наблюдается при пределе детектирования Τ0ΡδΙΜδ, который имеет те же порядки амплитуд, что и ΧРδ. Пик Nаδ^₂Η₁₄ (т/е=93) наблюдается в Τ0ΡδΙΜδ. Этот пик может оказаться соответствующим фрагментам №18)Н₆ (т/е=57) и 81Н₈ (т/е=36). Эти фрагменты и подобные соединения известны в разделе Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи масс-спектроскопии.

ИаЗЪН,., (т/е-93) -> ΝδβΐΗ., (т/е-57) + 3ίΗ„ (т/е=36) . (89)

Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) положительной массспектроскопии по временам пролета при электрораспылении-ионизации ^δΙΤ0ΡΜδ) образца #2, приведены в табл. 39.

179

180

Таблица 39. Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) положительной масс-спектроскопии по временам пролета при электрораспылении-ионизации (Ε8IТΌЕΜ8) образца #2

Соединение	Номи-	Наблю-	Вычис-	Разность
гидрино	нальная	даемое	ленное	между наблю-
гидрида или	масса	т/е	т/е	даемым и вы-
фрагмент	(т/е)			численным
				т/е
КН2 а	41	40,9747	40,97936	0,005
К2ОН	95	94,9470	94,930155	0,017
КНКОН2	97	96,9458	96,945805	0,000
КН КНСО3	140	139,9307	139,9278	0,003

Силаны/силоксаны

№З1Н6	57	56,9944	57,01368	0,019
№2З1Н6	80	80,0087	80,00348	0,005
ЗцНц	151	150,9658	150,970725	0,005
З15Н9О	165	164,9414	164,949985	0,009
№З17Н12О	247	246,8929	246,91712	0,024
З19Н19О2	303	302,9068	302,930865	0,024
З112Н36О12	564	563,9549	563,94378	0,011
а Влияние 39	КН2+/ из	41 К исключается п

тем сопоставления отношения ⁴¹К/³⁹К с отношением распространенности в природе (наблюдаемое = 25%, отношение распространенности в 6.88 природе =йй = 7,4%).

Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) отрицательной массспектроскопии по временам пролета при электрораспылении-ионизации (ΕЗIТОЕΜЗ) образца #2, приведены в табл.40.

Таблица 40. Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) отрицательной масс-спектроскопии по временам пролета при электрораспылении-ионизации (Ε8ΠΌΓΜ8), об-

Соединение	Номи-	разца #2 Наблю-	Вычис-	Разность
гидрино	нальная	даемое	ленное т/е	между на-
гидрида или	масса	т/е		блюдаемым
фрагмент	(т/е)			и вычислен-
				ным т/е
Силаны/силоксаны
№З1Н2	53	52,9800	52,98238	0,002

Результаты для положительной и отрицательной масс-спектроскопии по временам пролета при электрораспылении-ионизации (Ε^ΙТОЕΜЗ) образца #2, которые приведены в табл. 39 и 40, представляют результаты, полученные для образца #3.

Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) положительной массспектроскопии по временам пролета при электрораспылении-ионизации (ΕЗIТОЕΜЗ), образца #4, приведены в табл. 41 .

Таблица 41. Соединения гидрино гидрида (т/е), обозначенные как исходные пики или соответствующие фрагменты (т/е) положительной масс-спектроскопии по временам пролета при электрораспылении-ионизации (Ε8IТΌЕΜ8), образца #4

Соединение	Номи-	Наблю-	Вычис-	Разность
гидрино	нальная	даемое	ленное т/е	между на-
гидрида или	масса	т/е		блюдаемым
фрагмент	(т/е)			и вычислен-
				ным т/е
КН2 а	41	40,9747	40,97936	0,005

К2ОН	95	94,9487	94,930155	0,019
КНКОН2	97	96,9459	96,945805	0,000
1ОН	144	143,9205	143,903135	0,017
Ю2Н2	161	160,9198	160,90587	0,014
ИН2	168	167,9368	167,87976	0,057
К(К1О)КН	261	260,8203	260,794265	0,026

^а Влияние ³⁹КН₂ ⁺ из ⁴¹К исключается путем сопоставления отношения ⁴¹К/³⁹К с отношением распространенности в природе (наблюдаемое = 22%, отношение распространение» ности в природе =93.1= 7,4%).

Результаты для положительной массспектроскопии по временам пролета при электрораспылении-ионизации (ΕЗIТОЕΜЗ) образца #4, которые приведены в табл.41, представляют результаты, полученные для образца #5.

Спектры ΕЗIТОЕΜЗ экспериментальных образцов имеют большую интенсивность пика калия на вес, чем контрольные образцы из исходного материала. Увеличенное весовое процентное содержание калия относится к соединению гидрино гидрида калия КН_П п=1 до 5 (вес.% К>88%) как основной компоненте образца. Пик ⁴¹К каждого спектра ΕЗIТОЕΜЗ экспериментального образца значительно больше, чем предсказанный из изотопической распространенности в природе. Неорганический пик т/е=41 принадлежит КН₂ ⁺. Спектр ΕЗIТОЕΜЗ получен для контрольного образца карбоната калия и контрольного образца иодида калия, где каждый действует при 1 0-кратном весе материала в качестве экспериментальных образцов. Спектры показывают нормальное отношение ⁴¹ К/³⁹К. Таким образом, насыщения детектора не возникает. Как дальнейшее подтверждение спектры повторены с масс-хроматограммами на сериях разбавлений (10Х, 100Х и 1000Х) каждого экспериментального и контрольного образца.

Отношение ⁴¹ К/³⁹К представляет константу как функция разбавления. Соответствие между образцом # ΕЗIТОЕΜЗ (таблица #) и образцом # ТОЕЗ^З (таблица #) приведено в табл.42.

Таблица 42. Соответствие между образцом # Ε8IТΌРΜ8 (таблица #) и образцом # ТОЕЗШЗ (таблица #)

Образец #	Таблица #	Образец #	Таблица #
Ε8IТΌЕΜ8	Ε8IТΌЕΜ8	ТОЕЗШЗ	ТОЕЗШЗ
2	39 & 40	1	13 & 14
3	39 & 40	8	22 & 23
4	41	9	24 & 25
5	41	10	26 & 27

Соединения гидрино гидрида идентифицированы обоими способами. ΕЗIТОЕΜЗ и ТОЕЗ^З подтверждают и дополняют друг друга, а взятые вместе обеспечивают надежную поддержку соединений гидрино гидрида, как они здесь обозначены, таких как КН_П.

13.12. Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи термогравиметрического анализа и дифференциального термического анализа (ТСА/ОТА)

Термогравиметрический анализ

Термогравиметрический анализ является способом, который определяет динамическое

181

182 соотношение между температурой и массой образца. Масса образца регистрируется непрерывно, когда его температура линейно возрастает от окружающей до высокой температуры (например, 1 000°С). Полученная термограмма обеспечивает как качественную, так и количественную информацию. Кривая производной термограммы (термический анализ по производной) дает дополнительную информацию, которая не определяется в термограмме, путем повышения чувствительности. Каждое соединение имеет уникальную термограмму и кривую производной. Новые скорости изменения веса как функция времени с линейным изменением температуры при сравнении с контрольным образцом являются обозначениями для соединений водорода с увеличенной энергией связи.

Дифференциальный термический анализ

Дифференциальный термический анализ является способом, при котором производится наблюдение за теплом, поглощенным или излученным химической системой, путем измерения разности температур между такой системой и инертным эталонным соединением, когда температуры обоих возрастают с постоянной скоростью. График зависимости между значениями температура/время и разностной температурой называется дифференциальной термограммой. Различные экзотермические и эндотермические процессы могут быть выведены из дифференциальной термограммы и это может использоваться при исследовании в качестве структуры соединения типа отпечатки пальцев. Дифференциальный термический анализ также может быть использован для определения чистоты соединения (то есть того, что в образце присутствует смесь соединений).

13.12.1. Сбор и подготовка образца

Реакция для подготовки соединений, содержащих ион гидрино гидрида, дается уравнением (8). Атомы гидрино, которые вступают в реакцию для образования ионов гидрино гидрида, могут быть получены при помощи реактора гидрида с электролитической ячейкой К₂СО₃, используемого при подготовке кристаллических образцов для ТСА/ЭТЛ. Соединения гидрино гидрида очищаются от раствора, причем электролит К₂СО₃ подкислен с НЯО₃ перед осаждением кристаллов на кристаллизационной чашке.

Образец #1. Эталон содержит 99,999% КЯО₃.

Образец #2. Образец готовится путем подкисления электролита К2СО3 из электролитической ячейки ВЬР с НЯО₃ и концентрирования подкисленного раствора до формирования желто-белых кристаллов при комнатной температуре. Также выполняются ХРЗ (образец #5 ХРЗ), масс-спектроскопия аналогичного образца (образец #3 электролитической ячейки массспектроскопии), ТОЕЫМЗ (образец #6 ТОЕЗЕМЗ) и ТСА/ЭТА (образец #2 ТСА/ОТА).

13.12.2. Термогравиметрический анализ (ТСА) и дифференциальный термический анализ (ТОА)

Экспериментальные и контрольные образцы анализируются фирмой ТА Iη8ί^итеηΐ8, Νον сакДе, ΌΕ. Инструментом является модель 2050ТСА, V 5,3 В. Модулем является ТСА 1 000°С. Платиновый поддон используется для обращения с каждым образцом размером 3,53,75 г. Способом является ТС-МЗ. Скорость нагревания составляет 10°С/мин. Несущим газом для масс-спектрометра (МЗ) является азотный газ при скорости 100 мл/мин. Скорость выборки составляет 2,0 с/часть.

13.12.3. Результаты и обсуждение

Пакетные результаты ТСА для 1) эталона, содержащего 99,999% КЯО₃ (образец #1

ТСА/ОТА), и 2) кристаллов из желто-белых кристаллов, которые сформированы на внешнем крае кристаллизационной чашки из подкисленного электролита электролитической ячейки К₂СО₃ Тегтасоге (образец #2 ТСА/ОТА), показаны на фиг. 75. Показаны идентифицируемые пики каждого опыта ТСА. Для контроля особенности наблюдаются при 656°С (65 мин) и 752°С (72,5 мин). Эти особенности также наблюдаются для образца #2. Кроме того, образец #2 содержит новые особенности при 465°С (45,5 ми), 708°С (68 мин) и 759°С (75 мин), которые показаны на фиг. 75.

Пакетированные результаты ОТА для 1) эталона (образец #1 тСа/ЪтА) и 2) образца #2 ТСА/ОТА показаны на фиг. 76.

Показаны идентифицируемые пики каждого опыта ОТА. Для контроля наблюдаются особенности при 136, 337, 723, 900 и 972°С. Особенности при 136 и 337°С также наблюдаются для образца #2. Однако для температур выше 333°С наблюдается новая дифференциальная термограмма для образца #2. Новые особенности возникают при 692, 854 и 957°С, что показано на фиг. 76.

Новые пики ТСА и ОТА без идентификации назначения соответствуют и идентифицируют соединения гидрино гидрида согласно изобретению.

13.13. Идентификация соединений гидрино гидрида при помощи спектроскопии ядерного маг39 нитного резонанса К ³⁹К ЯМЕ может различать то, что новое соединение калия присутствует как компонента смеси с известным соединением на основании различного химического сдвига нового соединения по отношению к известному. В случае, когда возникает обмен ³⁹К, химический сдвиг пика ³⁹К ЯМЕ будет наблюдаться промежуточным между сдвигами стандартного и интересующего соединений. Соединения гидрино гидрида наблюдаются такими способами, как ХРЗ, масс-спектроскопия и ТОЕЗ^З, как описано в соответствующих разделах. В случае электроли

183

184 тической ячейки электролитом является чистый К2СО3.

Таким образом, возможность использования ³⁹К NМВ применяется для идентификации гидрино гидрида калия, образованного при работе реактора гидрида с электролитической ячейкой. Идентификация основана на химическом сдвиге ³⁹К NМВ относительно сдвига исходного материала К2СО3.

13.13.1. Сбор и подготовка образца

Реакция для подготовки соединений, содержащих ион гидрино гидрида калия, дается уравнениями (3-5) и уравнением (8). Атомы гидрино, которые вступают в реакцию для образования ионов гидрино гидрида, могут быть произведены реактором гидрида с электролитической ячейкой К2СО3, используемым при подготовке кристаллических образцов для спектроскопии ³⁹К NМВ. Соединения гидрино гидрида собираются непосредственно.

Образец #1. Образец готовится путем концентрирования 300 см³ электролита К2СО3 из электролитической ячейки ВЬР с использованием ротационного выпарного аппарата при 50°С только до формирования осаждения. Объем составляет около 50 см³. Добавляется дополнительный электролит при нагревании до 50°С до исчезновения кристаллов. Затем кристаллы выращиваются в течение свыше трех недель за счет помещения насыщенного раствора в уплотненную колбу с круглым дном в течение трех недель при 25°С. Производительность составляет 1 г. Также выполняются ХР8 (образец #7 ХР8), ΤΟΕ8IМ8 (образец #8 ΤΟΕ8IМ8), рамановская спектроскопия (рамановский образец #4) и Е8ГТ0ЕМ8 (образец #3 Е8ГТ0ЕМ8). Образец #2. Эталон содержит 99,999% К2СО₃.

13.13.2. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса ³⁹К NМВ

Образцы передаются к фирме 8рес!га1 Эз1з 8егу1се8, 01131111331811 Иллинойс. ³⁹К NМВ выполняется в растворе Ό20 на инструменте модели Тестад 360-1. Окончательное формирование импульсов обеспечивается от усилителя АТМ (АТМ-автономная система измерения параметров канала, прим. пер.). Частота ³⁹К NМВ составляет 16,9543 МГц. Используется импульс 35 мкс, соответствующий длительности импульса 45° и задержке повторного цикла 1 с. Окно составляет +1 кГц. Число сканирований равно 100. Химические сдвиги соотносятся с КВг(О2) при 0,00 ррт. Смещение составляет -150,4 Гц.

13.13.3. Результаты и обсуждение

В спектрах образца #1 и образца #2 наблюдается одиночный интенсивный пик ³⁹К NМВ. Результаты приведены в табл.43 с обозначениями пика. Химический сдвиг ³⁹К NМВ наблюдается для образца #1 относительно исходного материала, образца #2, который существенно сопоставим с типовыми химическими сдвигами ³⁹К NМВ. Присутствие одного пика в спектре образца #1 показывает, что возникает обмен. Для обеспечения наблюдаемого сдвига пика представлено новое соединение калия. Химический сдвиг ³⁹К NМВ соответствует и идентифицирует гидрино гидрид калия согласно изобретению. Обозначение соединения гидрино гидрида калия подтверждается ХР8 (образец #7 ХР8), ΤΟΕ8IМ8 (образец #8 ΤΟΕ8IМ8), рамановской спектроскопией (рамановский образец #4), масс-спектроскопией (фиг. 63) и Ε8IΤΟΕМ8 (образец #3 Ε8IΤΟΕМ8).

Таблица 43. Пики ³⁹К NМВ образцов #1 и #2 с их обозначениями

Номер Сдвиг Обозначение образца (ррт)

-0,80 К₂С0₃, сдвинутый соедине- нием гидрино гидрида калия +1,24 К₂СО₃

Claims (102)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Соединение, содержащее, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи, выбранную из группы, содержащей (а) атом водорода, имеющий энергию связи примерно 13,6 эВ/(1/р)², где р - целое число, больше 1;

   (Ь) гидрид-ион (Н^-) с увеличенной энергией связи, имеющий энергию (Е) связи, равную где 8=1/2, π - пи, 11 - постоянная Планка, деленная на 2π, ц_о - проницаемость вакуума, т_е - масса электрона, ц_е - приведенная масса электрона, ао - радиус Бора и е - элементарный заряд;

   (с) разновидность водорода с увеличенной энергией связи Н4⁺(1/р);

   (й) разновидность водорода с увеличенной энергией связи, Н3⁺(1/р), имеющий энергию связи примерно 22,6/( 1/р)² эВ, где р - целое;

   (е) молекулу водорода с увеличенной энергией связи, имеющую энергию связи примерно 15,5/(1/р)² эВ и (ί) молекулярный ион водорода с энергией связи около 16,4/(1/р)² эВ и, по крайней мере, один другой элемент.
2. 2. Соединение по п. 1 , отличающееся тем, что разновидность водорода с увеличенной энергией связи выбрана из группы, содержащей Нп, Н^-п и Н⁺п, где п - целое число от одного до трех.
3. 3. Соединение по п. 1 , отличающееся тем, что разновидность водорода с увеличенной энергией связи выбрана из группы, содержащей гидрид-ион, имеющий энергию связи, большую примерно 0,8 эВ; атом водорода, имеющий энергию связи, большую примерно 13,6 эВ; молекулу водорода, имеющую первую энергию связи, большую примерно 15,5 эВ, и молеку

   185

   186 лярный ион водорода, имеющий энергию связи, большую примерно 16,4 эВ.
4. 4. Соединение по п.3, отличающееся тем, что разновидность водорода с увеличенной энергией связи представляет гидрид-ион, имеющий энергию связи около 3, 7, 11, 17, 23, 29, 36, 43, 49, 55, 61, 66, 69, 71 или 72 эВ.
5. 5. Соединение по п.4, отличающееся тем, что разновидность водорода с увеличенной энергией связи представляет гидрид-ион, имеющий энергию связи где р - целое больше единицы, 8=1/2, π - пи, Ь постоянная Планка, деленная на 2, р_о - проницаемость вакуума, те - масса электрона, ц_е приведенная масса электрона, ао - радиус Бора и е - элементарный заряд.
6. 6. Соединение по п. 1 , отличающееся тем, что р равно от 2 до 200.
7. 7. Соединение по п. 1, которое имеет чистоту более 50 атомных процентов.
8. 8. Соединение по п.7, которое имеет чистоту более 90 атомных процентов.
9. 9. Соединение по п.8, которое имеет чистоту более 98 атомных процентов.
10. 10. Соединение по п. 1 , отличающееся тем, что разновидность водорода с увеличенной энергией связи является отрицательно заряженной.
11. 11. Соединение по п.10, содержащее, по меньшей мере, один катион.
12. 12. Соединение по п.11, отличающееся тем, что катионом является протон, Н₃ ⁺, Н4⁺(1/р), Н3⁺(1/р) или Н₂*[2с'=2а./р| +
13. 13. Соединение по п. 1 , отличающееся тем, что, по крайней мере, один другой элемент представляет собой атом обычного водорода или обычную молекулу водорода.
14. 14. Соединение по п.3, имеющее формулу, выбранную из группы формул, содержащей МН, МН2 или М2Н2, где М - щелочной катион и Н выбран из группы, содержащей гидрид-ион с увеличенной энергией связи и атом водорода с увеличенной энергией связи.
15. 15. Соединение по п.3, имеющее формулу МН_п, где п - 1 или 2, М - щелочно-земельный катион и Н выбран из группы, содержащей гидрид-ион с увеличенной энергией связи и атом водорода с увеличенной энергией связи.
16. 16. Соединение по п.3, имеющее формулу МНХ, где М - щелочной катион, Х - нейтральный атом, молекула или одиночный отрицательно заряженный анион и Н выбран из группы, содержащей гидрид-ион с увеличенной энергией связи и атом водорода с увеличенной энергией связи.
17. 17. Соединение по п.3, имеющее формулу МНХ, где М - щелочно-земельный катион, Х одиночный отрицательно заряженный анион и

    Н выбран из группы, содержащей гидрид-ион с увеличенной энергией связи и атом водорода с увеличенной энергией связи.
18. 18. Соединение по п.3, имеющее формулу МНХ, где М - щелочно-земельный катион, Х двойной отрицательно заряженный анион и Н атом водорода с увеличенной энергией связи.
19. 19. Соединение по п.3, имеющее формулу М2НХ, где М - щелочной катион, Х - одиночный отрицательно заряженный анион и Н выбран из группы, содержащей гидрид-ион с увеличенной энергией связи и атом водорода с увеличенной энергией связи.
20. 20. Соединение по п. 1 , имеющее формулу МН_п, где п - целое от 1 до 5, М - щелочной катион и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
21. 21. Соединение по п.1, имеющее формулу М₂Н_п, где п - целое от 1 до 4, М - щелочноземельный катион и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
22. 22. Соединение по п.1, имеющее формулу М₂ХН_п, где п - целое от 1 до 3, М - щелочноземельный катион, Х - одиночный отрицательно заряженный анион и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
23. 23. Соединение по п. 1, имеющее формулу М₂Х₂Н_п, где п - 1 или 2, М - щелочно-земельный катион, Х - одиночный отрицательно заряженный анион и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
24. 24. Соединение по п.1, имеющее формулу М2Х3Н, где М - щелочно-земельный катион, Х одиночный отрицательно заряженный анион и Н выбран из группы, содержащей гидрид-ион с увеличенной энергией связи и атом водорода с увеличенной энергией связи.
25. 25. Соединение по п. 1, имеющее формулу М₂ХН_п, где п - 1 или 2, М - щелочно-земельный катион, Х - двойной отрицательно заряженный анион и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
26. 26. Соединение по п.3, имеющее формулу М2ХХ'Н, где М - щелочно-земельный катион, Х - одиночный отрицательно заряженный анион, Х' - двойной отрицательно заряженный анион и Н выбран из группы, содержащей гидридион с увеличенной энергией связи и атом водорода с увеличенной энергией связи.
27. 27. Соединение по п.1, имеющее формулу ММ'Н_п, где п - целое от 1 до 3, М - щелочноземельный катион, М' - катион щелочного металла и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
28. 28. Соединение по п.1, имеющее формулу ММ'ХНп, где п - 1 или 2, М - щелочно

    187

    188 земельный катион, М' - катион щелочного металла, Х - одиночный отрицательно заряженный анион и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
29. 29. Соединение по п.3, имеющее формулу ММ'ХН, где М - щелочно-земельный катион, М' - катион щелочного металла, Х - двойной отрицательно заряженный анион и Н выбран из группы, содержащей гидрид-ион с увеличенной энергией связи и атом водорода с увеличенной энергией связи.
30. 30. Соединение по п.3, имеющее формулу ММ'ХХ'Н, где М - щелочно-земельный катион, М' - катион щелочного металла, Х и Х' - одиночный отрицательно заряженный анион и Н выбран из группы, содержащей гидрид-ион с увеличенной энергией связи и атом водорода с увеличенной энергией связи.
31. 31. Соединение по п.1, имеющее формулу Н_п8, где п - 1 или 2 и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
32. 32. Соединение по п.1, имеющее формулу МХХ'Нп, где п - целое от 1 до 5, М - щелочь или щелочно-земельный катион, Х - одиночный или двойной отрицательно заряженный анион, Х' выбран из группы, содержащей 81, А1, N1, переходный элемент, внутренний переходный элемент и редкоземельный элемент, и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
33. 33. Соединение по п.1, имеющее формулу МА1Н_п, где п - целое от 1 до 6, М - щелочь или щелочно-земельный катион и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
34. 34. Соединение по п.1, имеющее формулу МНп, где п - целое от 1 до 6, М выбран из группы, содержащей переходный элемент, внутренний переходный элемент, редкоземельный элемент и N1, и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
35. 35. Соединение по п.1, имеющее формулу М№Н_п, где п - целое от 1 до 6, М выбран из группы, содержащей катион щелочи, щелочноземельный катион, кремний или алюминий, и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
36. 36. Соединение по п.1, имеющее формулу МХН_п, где п - целое от 1 до 6, М выбран из группы, содержащей катион щелочи, щелочноземельный катион, кремний и алюминий, Х выбран из группы, содержащей переходный элемент, внутренний переходный элемент или катион редкоземельного элемента, и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
37. 37. Соединение по п.1 или 2, имеющее формулу МХА1Х'Нп, где п - 1 или 2, М - щелочь или щелочно-земельный катион, Х и Х' - либо одиночный отрицательно заряженный анион, либо двойной отрицательно заряженный анион и водород, представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
38. 38. Соединение по п. 1 , имеющее формулу Т1Н_п, где п - целое от 1 до 4 и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
39. 39. Соединение по п.1, имеющее формулу А1₂Н_п, где п - целое от 1 до 4 и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
40. 40. Соединение по пп.16, 17, 18, 22, 23, 24, 26, 28, 30, 32 или 37, отличающееся тем, что одиночный отрицательно заряженный анион выбран из группы, содержащей ион галогена, ион гидроокиси, ион карбоната водорода и ион нитрата.
41. 41. Соединение по пп.18, 25, 26, 29, 32 или 37, отличающееся тем, что двойной отрицательно заряженный анион выбран из группы, содержащей ион карбоната, окись и ион сульфата.
42. 42. Соединение по п.1, имеющее формулу [КН_тКСО₃]_п, где т и п - целое число и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
43. 43. Соединение по п.1, имеющее формулу [КН_тКNО₃]⁺ _η пХ^-, где т и п - каждое целое, Х одиночный отрицательно заряженный анион и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
44. 44. Соединение по п. 1 , имеющее формулу [КНКNО₃]_п, где п - целое и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
45. 45. Соединение по п.1, имеющее формулу [КНКОН]п, где п - целое и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
46. 46. Соединение по п.1, имеющее формулу [МН_тМ'Х]_п, где т и п - целое число, М и М'щелочь или щелочно-земельный катион, Ходиночный или двойной отрицательно заряженный анион и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
47. 47. Соединение по п.1, имеющее формулу [МН_тМ'Х']⁺ _п пХ^-, где т и п - целое число, М и М'- щелочь или щелочно-земельный катион, Х и Х'-одиночный или двойной отрицательно заряженный анион и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
48. 48. Соединение по пп.43, 46 или 47, отличающееся тем, что одиночный отрицательно заряженный анион выбран из группы, содержащей ион галогена, ион гидроокиси, ион карбоната водорода и ион нитрата.

    189

    190
49. 49. Соединение по п.46 или 47, отличающееся тем, что двойной отрицательно заряженный анион выбран из группы, содержащей ион карбоната, окись и ион сульфата.
50. 50. Соединение по п.1, имеющее формулу ΜXЗ^XΉ_η, где η - 1 или 2, М - щелочь или щелочно-земельный катион, Х и Χ' - одиночный отрицательно заряженный анион либо двойной отрицательно заряженный анион и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
51. 51. Соединение по п.1, имеющее формулу ΜЗ^Η_η, где η - целое число от 1 до 6, М - щелочь или щелочно-земельный катион и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
52. 52. Соединение по п.1, имеющее формулу З^Щ,, где η - целое число и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
53. 53. Соединение по п. 1, имеющее формулу ЗЦ,,,, где η - целое число и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
54. 54. Соединение по п.1, имеющее формулу З1_пН_3пО_т, где η и т - целое число и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
55. 55. Соединение по п.1, имеющее формулу З^_xΗ_4x-2уΟ_у, где х и у - целое число и водород, представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
56. 56. Соединение по п.1, имеющее формулу З^_xΗ_4xΟ_у, где х и у - целое число и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
57. 57. Соединение по п.1, имеющее формулу З^Ц^ШО, где η - целое число и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
58. 58. Соединение по п.1, имеющее формулу ЗЦШ^ где η - целое число и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
59. 59. Соединение по п.1, имеющее формулу З^_xΗ_2x+2Ο_у, где х и у - целое число и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
60. 60. Соединение по п.1, имеющее формулу З^_ηΗ_4η-2Ο, где η - целое число и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
61. 61. Соединение по п.1, имеющее формулу ΜЗ^_4ηΗ_10ηΟ_η, где η - целое число, М - щелочь или щелочно-земельный катион и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
62. 62. Соединение по п.1, имеющее формулу М81_4пН_10пО_п+1, где η - целое число, М - щелочь или щелочно-земельный катион и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
63. 63. Соединение по п. 1, имеющее формулу Μί^ί,,Η,,,Ο,, где μ, η, т и р - целое число, М щелочь или щелочно-земельный катион и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
64. 64. Соединение по п.1, имеющее формулу Μ^З^_ηΗ_т, где μ, η и т - целое число, М - щелочь или щелочно-земельный катион и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
65. 65. Соединение по п. 1, имеющее формулу З^_ηΗ_тΟ_ρ, где η, т и р - целое число и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
66. 66. Соединение по п.1, имеющее формулу З^Ш, где η и т - целое число и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
67. 67. Соединение по п.1, имеющее формулу ΜЗ^Η_η, где η - целое число от 1 до 8, М - щелочь или щелочно-земельный катион и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
68. 68. Соединение по п. 1, имеющее формулу З^Щ, где η - целое число от 1 до 8 и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
69. 69. Соединение по п.1, имеющее формулу З1И_п, где η - целое число от 1 до 8 и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
70. 70. Соединение по п.1, имеющее формулу ЗЮ^,, где η - целое число от 1 до 6 и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
71. 71. Соединение по п.1, имеющее формулу ΜЗ^Ο₂Η_η, где η - целое число от 1 до 6, М - щелочь или щелочно-земельный катион и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
72. 72. Соединение по п. 1, имеющее формулу ΜЗ^₂Η_η, где η - целое число от 1 до 14, М - щелочь или щелочно-земельный катион и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
73. 73. Соединение по п. 1, имеющее формулу Μ^ίΗ,, где η - целое число от 1 до 8, М - щелочь или щелочно-земельный катион и водород представлен, по меньшей мере, одной разновидностью водорода с увеличенной энергией связи.
74. 74. Соединение по п.51, отличающееся тем, что одиночный отрицательно заряженный анион выбран из группы, содержащей ион галогена, ион гидроокиси, ион карбоната водорода и ион нитрата.
75. 75. Соединение по п.50, отличающееся тем, что двойной отрицательно заряженный анион выбран из группы, содержащей ион карбоната, окись и ион сульфата.
76. 76. Соединение по п.50, имеющее наблюдаемую характеристику, отличную от характе

    191

    192 ристики соответствующего обычного соединения, в котором содержание водорода представлено только обычным водородом, причем наблюдаемая характеристика зависит от разновидности водорода с увеличенной энергией связи.
77. 77. Соединение по п.76, отличающееся тем, что наблюдаемая характеристика является, по меньшей мере, одной из группы, содержащей стехиометрическую характеристику, характеристику термостабильности и характеристику реакционной способности.
78. 78. Способ приготовления соединения по п.1, содержащего, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи, выбранную из группы, содержащей (а) атом водорода, имеющий энергию связи примерно 13,6 эВ/(1/р)², где р - целое число больше 1;

    (Ь) гидрид-ион (Н^-) с увеличенной энергией связи, имеющий энергию (Е) связи примерно где 8=1/2, π - пи, Ь - постоянная Планка, деленная на 2π, ц_о - проницаемость вакуума, те - масса электрона, ц_е - приведенная масса электрона, а_о - радиус Бора и е - элементарный заряд;

    (с) разновидность водорода с увеличенной энергией связи Н4⁺(1/р);

    (б) молекулярный ион разновидности водорода с увеличенной энергией связи, Н₃ ⁺(1/р), имеющий энергию связи примерно 22,6/( 1/р)² эВ, где р - целое;

    (е) молекулу водорода с увеличенной энергией связи, имеющую энергию связи примерно 1 5,5/(1 /р)² эВ; и (ί) молекулярный ион водорода с энергией связи около 16,4/(1/р)² эВ и, по меньшей мере, один другой элемент, заключающийся в (a) реагировании атомарного водорода с катализатором, имеющим чистую энтальпию реакции, по меньшей мере, т/2 х 27 эВ, где т целое, для получения атомарного водорода, имеющего энергию связи около 13,6 эВ/(1/р)², где р - целое число больше 1, (b) реагировании полученного атомарного водорода с электроном для получения гидридиона, имеющего энергию связи более 0,8 эВ, и (c) реагировании полученного гидрид-иона с одним или более катионами.
79. 79. Способ по п.78, отличающийся тем, что т равно от 2 до 400, а р равно от 2 до 200.
80. 80. Способ приготовления молекул водорода с увеличенной энергией связи, заключающийся в реагировании протонов с соединением, содержащим ион гидрида с увеличенной энергией связи.
81. 81. Способ приготовления молекул водорода с увеличенной энергией связи, заключаю щийся в термическом или химическом разложении соединения, содержащего ион гидрида с увеличенной энергией связи.
82. 82. Способ по п.78, отличающийся тем, что этап (Ь) осуществляют в электролитической ячейке, имеющей катод и восстанавливающий реагент для восстановления полученного атомарного водорода, и этап (Ь) включает контактирование полученного атомарного водорода с катодом или восстанавливающим реагентом.
83. 83. Способ по п.78, отличающийся тем, что этап (Ь) осуществляют в газовой ячейке, содержащей восстанавливающий реагент для восстановления полученного атомарного водорода, и этап (Ь) включает контактирование полученного атомарного водорода с восстанавливающим реагентом.
84. 84. Способ по п.78, отличающийся тем, что этап (Ь) осуществляют в газоразрядной ячейке, имеющей катод, плазменные электроны и восстанавливающий реагент, и этап (Ь) включает контактирование полученного атомарного водорода с катодом, восстанавливающим реагентом или плазменными электронами.
85. 85. Способ по пп.82, 83 или 84, отличающийся тем, что восстанавливающий реагент выбирают из группы, содержащей материал ячейки, компоненты ячейки или восстановитель, внешний по отношению к действию ячейки.
86. 86. Способ по п.78, отличающийся тем, что этап (с) осуществляют в электролитической ячейке и катионом является окисленная разновидность материала катода или анода ячейки, катион добавленного восстановителя, внешнего к ячейке, или катион электролита в ячейке.
87. 87. Способ по п.86, отличающийся тем, что катионом электролита является катион катализатора.
88. 88. Способ по п.78, отличающийся тем, что этап (с) осуществляют в газовой ячейке и катионом является окисленная разновидность материала ячейки, катион материала диссоциации молекулярного водорода, который производит молекулярный водород в ячейке, катион добавленного восстановителя, внешнего к ячейке, или катион катализатора в ячейке.
89. 89. Способ по п.78, отличающийся тем, что этап (с) осуществляют в газоразрядной ячейке и катионом является окисленная разновидность материала катода или анода ячейки, катион добавленного восстановителя, внешнего к ячейке, или катион катализатора в ячейке.
90. 90. Способ по п.78, отличающийся тем, что этап (с) осуществляют в ячейке с плазменной горелкой и катионом является окисленная разновидность материала катода или анода ячейки, катион добавленного восстановителя, внешнего к ячейке, или катион катализатора в ячейке.
91. 91. Соединение, содержащее, по меньшей мере, один гидрид-ион с энергией связи примерно 0,65 эВ и, по меньшей мере, один другой элемент.

    193

    194
92. 92. Способ приготовления соединения водорода с увеличенной энергией связи, содержащего гидрид-ион, имеющий энергию связи около 0,65 эВ, включающий следующие этапы: подачу атомов водорода с увеличенной энергией связи; осуществление реакции атомов водорода с первым восстановителем, тем самым образуя, по меньшей мере, один стабильный гидрид-ион, имеющий энергию связи более 0,8 эВ, и, по меньшей мере, один нереактивный атомарный водород; сбор нереактивного атомарного водорода и осуществление реакции нереактивного атомарного водорода со вторым восстановителем, тем самым образуя стабильные гидридионы, имеющие энергию связи около 0,65 эВ; и осуществление реакции полученного гидридиона с одним или более катионом, тем самым получая упомянутое соединение.
93. 93. Способ по п.92, отличающийся тем, что первый восстановитель имеет высокий выход или положительную свободную энергию реакции с нереактивным атомарным водородом.
94. 94. Способ по п.92, отличающийся тем, что первым восстановителем является металл, отличный от щелочного или щелочно-земельного металла.
95. 95. Способ по п.94, отличающийся тем, что металлом является вольфрам.
96. 96. Способ по п.92, отличающийся тем, что второй восстановитель содержит щелочной металл или щелочно-земельный металл.
97. 97. Способ по п.92, отличающийся тем, что второй восстановитель содержит плазму.
98. 98. Реактор для приготовления соединения, содержащего, по меньшей мере, одну разновидность водорода с увеличенной энергией связи, выбранную из группы, содержащей (а) атом водорода, имеющий энергию связи примерно 13,6 эВ/(1/р)², где р - целое число больше 1;

    (Ь) гидрид-ион (Н^-) с увеличенной энергией связи, имеющий энергию связи примерно где 8=1/2, π - пи, Ь - постоянная Планка, деленная на 2π, ц_о - проницаемость вакуума, т_е - масса электрона, и_е - приведенная масса электрона. а_о - радиус Бора и е - элементарный заряд;

    (с) разновидность водорода с увеличенной энергией связи Н₄ ⁺(1/р);

    (б) молекулярный ион разновидности водорода с увеличенной энергией связи, Н₃ ⁺(1/р), имеющий энергию связи примерно 22,6/(1/р) эВ, где р - целое;

    (е) молекулу водорода с увеличенной энергией связи, имеющую энергию связи примерно 15,5/(1/р)² эВ; и (Г) молекулярный ион водорода с энергией связи около 1 6,4/(1 /р)² эВ и, по меньшей мере, один другой элемент, причем указанный реактор содержит сосуд, заключающий в себе источник электронов и источник атомов водорода с увеличенной энергией связи, имеющих энергию связи около 13,6 эВ/(1/р)², где р - целое число больше 1, тем самым электроны от источника электронов реагируют с атомами водорода с увеличенной энергией связи от упомянутого источника в сосуде, образуя упомянутые соединения.
99. 99. Реактор по п.98, отличающийся тем, что разновидность водорода с увеличенной энергией связи представляет гидрид-ион, имеющий энергию связи, большую примерно 0,8 эВ.
100. 100. Реактор по п.98 или 99, отличающийся тем, что источником атомов водорода с увеличенной энергией связи является ячейка катализа водорода, выбранная из группы, содержащей электролитическую ячейку, газовую ячейку, газоразрядную ячейку и ячейку с плазменной горелкой.
101. 101. Реактор по п.100, отличающийся тем, что ячейка катализа водорода содержит второй сосуд, заключающий в себе источник атомарного водорода; по меньшей мере, один из твердого, расплавленного, жидкого или газообразного катализатора, имеющего чистую энтальпию реакции, по меньшей мере, т/2 х 27 эВ, где т целое число, тем самым атомы водорода реагируют с катализатором во втором сосуде, образуя атом водорода, имеющий энергию связи около 13,6 эВ/(1 /р)², где р - целое число больше 1.
102. 102. Электролитическая батарея, содержащая катод и катодное пространство, имеющее в качестве окислителя соединение по п.1 и, по меньшей мере, один другой элемент, анод и анодное пространство, имеющее восстановитель, и солевой мостик, образующий цепь между катодным пространством и анодным пространством.