EA028083B1

EA028083B1 - Энергетическая система ciht

Info

Publication number: EA028083B1
Application number: EA201401288A
Authority: EA
Inventors: Рэнделл Л. Миллс
Original assignee: Блэклайт Пауэр, Инк.
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2013-05-21
Publication date: 2017-10-31
Also published as: EP3609009A1; EA201700330A2; EP2852995A2; JP2019036551A; SG10201809818XA; EA201700330A3; JP6120420B2; US20150171455A1; BR112014028730A2; AU2013300150A1; KR20150028775A; JP2015528979A; WO2014025443A2; ZA201408370B; CN104521046A; WO2014025443A3; SG11201407689WA; CN107195935A; AU2018202381A1; TW201407874A

Abstract

Предложена электрохимическая энергетическая система, которая генерирует электродвижущую силу (EMF) благодаря каталитической реакции перехода водорода в низкоэнергетическое (гидрино) состояние, обеспечивающей прямое преобразование высвобождающейся при реакции гидрино энергии в электричество, при этом такая система содержит по меньшей мере два компонента, выбираемые из HO катализатора или источника HO катализатора; атомарного водорода или источника атомарного водорода; реагентов для образования катализатора HO или источника катализатора HO и атомарного водорода или источника атомарного водорода; и одного или нескольких реагентов для инициации катализа атомарного водорода. Данная электрохимическая энергетическая система для образования гидрино и получения электричества может, кроме того, содержать катодный отсек, содержащий катод, анодный отсек, содержащий анод, при необходимости солевой мостик, реагенты, которые составляют реагенты гидрино во время работы ячейки с раздельными электронным потоком и ионным массопереносом, источник кислорода и источник водорода. Вследствие окислительно-восстановительных реакций на электродах производящая гидрино реакционная смесь образуется при миграции электронов через внешнюю цепь и ионном массопереносе по отдельному пути, такому как через электролит, для замыкания электрической цепи. Кроме того, обеспечиваются источник питания и гидридный реактор, который питает энергией энергетическую систему, содержащую: (i) ячейку реакции для катализа атомарного водорода с образованием гидрино, (ii) химическую топливную смесь, содержащую по меньшей мере два компонента, выбираемые из катализатора HO или источника катализатора HO; атомарного водорода или источника атомарного водорода; реагентов для образования катализатора HO или источника катализатора HO и атомарного водорода или источника атомарного водорода; одного или нескольких реагентов для инициирования катализа атомарного водорода и субстрата для обеспечения возможности катализа, (iii) тепловых систем для смены направления реакции обмена с целью термической регенерации топлива из продуктов реакции, (iv) теплопоглотителя, который принимает теплоту от вырабатывающих энергию реакций и (v) системы преобразования энергии.

Description

Настоящее раскрытие касается электрохимической энергоустановки, которая производит электрическое напряжение и/или электричество и/или тепловую энергию, содержащей сосуд, при этом данный сосуд содержит по меньшей мере один катод, по меньшей мере один анод, по меньшей мере одну биполярную пластину и реагенты, которые составляют реагенты для образования гидрино во время работы ячейки с раздельным потоком электронов и ионным массопереносом, реагенты, содержащие по меньшей мере два компонента, выбираемые из: а) по меньшей мере одного источника Н₂О; Ь) источника кислорода, с) по меньшей мере одного источника получения катализатора или катализатора, содержащего по меньшей мере один компонент, выбранной из группы: пН, О, О₂, ОН, ОН^- и образующейся Н₂О, где η является целым числом; и б) по меньшей мере одного источника атомарного водорода или атомарный водород; один или несколько реагентов для образования по меньшей мере одного из источника катализатора, катализатора, источника атомарного водорода и атомарного водорода; и один или несколько реагентов для инициализации катализа атомарного водорода. В η воплощении комбинация катода, анода, реагентов и биполярной пластины обеспечивает распространение катализа атомарного водорода с образованием гидрино, что поддерживает химический потенциал или напряжение между каждым катодом и соответствующим анодом. И, кроме того, данная установка содержит электролитическую систему. В одном воплощении электрохимическая энергетическая установка содержит по меньшей мере один из элементов: пористый электрод, газодиффузионный электрод и проницаемый для водорода анод, в которой по меньшей мере один из кислорода и Н₂О подается на катод и Н₂ подается на анод. Электрохимическая энергетическая установка может содержать по меньшей мере один из гидридированного анода и закрытой емкости с водородом, имеющей по меньшей мере одну поверхность, содержащую проницаемый для водорода анод. Электрохимическая энергетическая установка может содержать сдвоенные проницаемые для водорода аноды с противостоящими им катодами, составляющие блок из пакета ячеек, которые являются электрически связанными по меньшей мере одним из последовательного и параллельного способов. В одном воплощении электрохимическая энергетическая установка, кроме того, содержит по меньшей мере одну систему газоснабжения, содержащую нагнетательный трубопровод, линию газоснабжения и газопроводящие каналы, связанные с электродом. В одном воплощении катод электрохимической энергетической установки содержит по меньшей мере одно из капиллярной системы и радиальных газопроводящих каналов с кольцевой перфорацией, пористого электрода и пористого слой для транспортировки по меньшей мере одного из Н₂О и О₂ к центру ячейки относительно периферии. Проницаемый для водорода анод может содержать по меньшей мере одно из Со пленочного литья, Νί пленочного литья, Мо пленочного литья, Мо, сплава Мо, ΜοΝί, МоСи, ΤΖΜ, Н242, Νί, Со, сплава Νί, №Со и другие переходные и внутренние переходные металлы и сплавы, а также СиСо. Давление водорода, прикладываемое к проницаемому аноду, может поддерживаться в диапазоне по меньшей мере от около 1 торр до 500 атм, от 10 торр до 100 атм и от 100 торр до 5 атм, а скорость проницаемости водорода может находиться в диапазоне по меньшей мере приблизительно от 1х10^- моль-с^- -см^- до 1х 10^- моль-с^- х см^-, от 1х 0^- моль-с^-1-см^-2 до 1х10^-5 моль-с^-1 х см^-2, от 1х 10^-11 моль-с^-1хсм^-2 до 1х10^-6 моль-с^-1-см^-2, от 1х10^-10 моль-с^-1-см^-2до 1х10^- моль-с^- -см- и от 1х10^- моль-с^- -см^- до 1х 10^- моль-с^- -см^- . В одном воплощении проницаемый для водорода анод содержит высоко проницаемую перегородку, покрытую материалом, эффективно содействующим катализу атомарного водорода для образования гидрино. Материал для нанесения покрытия на проницаемый для водорода анод может содержать по меньшей мере один из Мо, сплава Мо, Мо№, МоСи, МоСо, МоВ, МоС, Мо81, МоСиВ, Мо№В, Мо81В, Со, СоСи, Со№ и Νί, а также проницаемый для Н материал может содержать по меньшей мере одно из №(Н₂), У(Н₂), Т1(Н₂), №(Н₂), Рб(Н₂), РбАд(Н₂), Ре(Н₂), Та(Н₂), нержавеющей стали (88) и 430 88 (Н₂). В одном воплощении электролитическая система электрохимической энергетической установки в периодическом режиме осуществляет электролиз Н2О для обеспечения источника атомарного водорода или самого атомарного водорода и разряжает ячейку с тем, чтобы добиться выигрыша в чистом энергетическом балансе цикла. В одном воплощении реагенты электрохимической энергетической установки содержат по меньшей мере один электролит, выбранный из по меньшей мере одного расплавленного гидроксида; по меньшей мере одной эвтектической смеси солей; по меньшей мере одной смеси расплавленного гидроксида и по меньшей мере одного другого соединения; по меньшей мере одной смеси расплавленного гидроксида и соли; по меньшей мере одной расплавленной смеси гидроксида и галогенидной соли; электролитической добавки, содержащей твердое топливо настоящего раскрытия; по меньшей мере одной смеси гидроксида щелочного металла и галогенида щелочного металла; по меньшей мере одного щелочноземельного, переходного металла, или добавки гидроксида Βί; добавки, содержащей по меньшей мере одно из №(ОН)₂, Со(ОН)₂,

- 1 028083

Си(ОН)₂, Са(ОН)₂ и Βί(ΘΗ)₃; ПОН-ЬЮг, ЬЮН-ИаОН, ЬЮН-ЬШг-ИаОН, ЬЮН-ПХ-ИаОН, ЬЮН-Ь1Х, ИаОН-ИаВг, ИаОН-Иак NаΘΗ-NаX и ΚΘΗ-ΚX, где X представляет галогенид), по меньшей мере одной матрицы и по меньшей мере одной добавки. Добавка может содержать соединение, которое является источником общего иона для по меньшей мере одного продукта анодной коррозии, при этом эффект соответствующего общего иона по меньшей мере частично препятствует корродированию анода. Источник общего иона может предупреждать образование по меньшей мере одного из СоО, №О и МоО₂. В одном воплощении добавка содержит по меньшей мере одно из соединений, содержащих катион металла анода, и аниона, гидроксида, галогенида, оксида, сульфата, фосфата, нитрата, карбоната, хромата, перхлората и перйодата, и соединений, содержащих матрицу и оксид, оксид магния-кобальта, оксид магния-никеля, оксид меди-магния, СиО, СгО4, 2иО, МдО, СаО, МоО₂, ТЮ₂, йгО₂. §Ю₂, А1₂О₃, №О, РеО или Ре₂О₃, ТаО2, Та2О5, νΌ, νΌ2, ”У2Оз, ЦзОя, Р2О3, Р2О5, В2О3, ИЬО, ИЬО2, ИЬзОя, 8еО2, 8еОз, ТеО2, ТеОз, ХУОз, ^О₃, Сг₃О₄, Сг₂О₃, СгО₂ и СгО₃, В одном воплощении электролит является водным и щелочным, и по меньшей мере одно из рН электролита и напряжения ячейки контролируются для достижения устойчивости анода. Напряжение на ячейке в течение процесса периодического электролиза и разряда может поддерживаться выше электрического потенциала, не допускающего существенного окисления анода.

Настоящее раскрытие, кроме того, касается генерирующей тепловую энергию энергетической установки, содержащей по меньшей мере один сосуд, выдерживающий давление по меньшей мере в одну атмосферу, либо выше атмосферного либо ниже атмосферного, по меньшей мере один нагреватель, реагенты, которые представляют реагенты для образования гидрино, содержащие: а) источник катализатора или катализатор, содержащий образующуюся Н2О; Ь) источник атомарного водорода или атомарный водород; с) реагенты, содержащие гидроксидное соединение и галогенидное соединение для образования по меньшей мере одного из источника катализатора, катализатора, источника атомарного водорода и самого атомарного водорода; и один или несколько реагентов для инициации катализа атомарного водорода, при котором реакция протекает при по меньшей мере одном из перемешивания и нагревания реагентов. По меньшей мере одно из гидроксидного соединения и галогенидного соединения содержит по меньшей мере одно из щелочных, щелочноземельных, переходных, внутренних переходных и редкоземельных металлов и А1, Са, Ιη, δη, РЬ, Βί, Сб, Си, Со, Мо и N1, 8Ь, Се, Аи, 1г, Ре, Нд, Мо, О§, Рб, Ре, Р1, Ри, 8е, Ад, Тс, Те, Т1, δη, а также Ζη. В одном воплощении реагенты, кроме того, содержат источник Н₂О, которая взаимодействует с продуктами для регенерации реагентов.

Настоящее раскрытие касается электрохимической энергоустановки, которая производит по меньшей мере одно из электрической и тепловой энергии, содержащей сосуд, закрытый для атмосферы, при этом данный сосуд содержит по меньшей мере один катод, по меньшей мере один анод, по меньшей мере одну биполярную пластину и реагенты, которые образуют реагенты для образования гидрино во время работы ячейки с раздельным потоком электронов и ионным массопереносом, реагенты, содержащие по меньшей мере два компонента, выбираемые из: а) по меньшей мере одного источника Н2О; Ь) по меньшей мере одного источника катализатора или самого катализатора, содержащего по меньшей мере одно из группы, выбранной из пН, ОН, ОН^-, образующейся Н₂О, Ηδ или МИН₂, где η является целым числом и М - щелочным металлом; и с) по меньшей мере одного источника атомарного водорода или самого атомарного водорода, одного или нескольких реагентов для образования по меньшей мере одного из источников катализатора, самого катализатора, источника атомарного водорода и самого атомарного водорода; одного или нескольких реагентов для инициации катализа атомарного водорода; и подложки, в которой комбинация катода, анода, реагентов и биполярной пластины поддерживает химический потенциал между каждым катодом и соответствующим анодом для обеспечения возможности прохождения катализа атомарного водорода, и системы, содержащий, кроме того, электролитическую систему. В одном воплощении электролитическая система электрохимической энергетической установки в периодическом режиме осуществляет электролиз Н2О для обеспечения источника атомарного водорода или самого атомарного водорода и разряжает ячейку с тем, чтобы добиться выигрыша в чистом энергетическом балансе цикла. Реагенты могут содержать по меньшей мере один электролит, выбираемый из по меньшей мере одного расплавленного гидроксида; по меньшей мере одной эвтектической смеси солей; по меньшей мере одной смеси расплавленного гидроксида и по меньшей мере одного другого соединения; по меньшей мере одной смеси расплавленного гидроксида и соли; по меньшей мере одной смеси расплавленного гидроксида и галогенидной соли; по меньшей мере одной смеси гидроксида щелочного металла и галогенида щелочного металла; ЬЮН-ЫВг, ЬЮН-ЫХ, ИаОН-ИаВг ИаОН-Иа1, ИаОН-ИаХ и КОН-КХ, где Х представляет галогенид), по меньшей мере одной матрицы и по меньшей мере одной добавки. Электрохимическая энергетическая установка может, кроме того, содержать нагреватель. Температура ячейки электрохимической энергетической установки, превышающая температуру плавления электролита, может находиться по меньшей мере в одном диапазоне, выбираемом из от около 0 до 1500°С, более высокого, чем температура плавления, от около 0 до 1000°С, более высокого, чем температура плавления, от около 0 до 500°С, более высокого, чем температура плавления, от 0 до около 250°С, более высокого, чем температура плавления, и от около 0 до 100°С, более высокого, чем температура плавления. В воплощениях матрица электрохимической энергетической установки содержит по меньшей мере одно из соединений оксианиона, алюмината, вольфрамата, цирконата, титаната, сульфата, фосфата, карбоната,

- 2 028083 нитрата, хромата и манганата, оксидов, нитридов, боридов, халькогенидов, силицидов, фосфидов и карбидов, металлов, оксидов металлов, неметаллов и оксидов неметаллов; оксидов щелочных, щелочноземельных, переходных, внутренних переходных и щелочно-земельных металлов и А1, Оа, В, δη, РЬ, δ, Те, δο, Ν, Р, Аз, δ^ Βΐ, С, δΐ, Ое и В и других элементов, которые образуют оксиды или оксианионы; по меньшей мере один оксид, такой как оксид щелочного, щелочно-земельного, переходного, внутреннего переходного и редкоземельного металла и А1, Оа, В, δη, РЬ, δ, Те, δе, Ν, Р, Аз, δ^ Βΐ, С, δΐ, Ое и В и других элементов, которые образуют оксиды и один оксианион, и, кроме того, содержат по меньшей мере один катион из группы щелочных, щелочно-земельных, переходных, внутренних переходных и редкоземельных металлов и катионы А1, Оа, В, δη и РЬ; НАЮг, МдО, Ы₂ТЮ₃ или δΓΤΐΘ₃; оксид материалов анода и соединений электролита; по меньшей мере один из катионов и оксидов электролита; оксид электролита МОН (М = щелочной металл); оксид электролита, содержащего элемент, металл, сплав или смесь из группы Мо, Τι, Ζγ, δΐ, А1, Νΐ, Те, Та, V, В, ΝΚ δе, Те, Сг, Мп, Ηί, Со и М', в которой М' представляет щелочно-земельный металл; МоО₂, ΤΐΘ₂, ΖγΘ₂, δΐΘ₂, А1₂О₃, ΝΐΘ, ТеО или Те₂О₃, ТаО₂, Та₂О₅, νθ, νθ₂, ν2θ3, ν2Θ₅, В2О3, №О, №О2, №>2О₅, δеО2, δеОз, ТеО2, ТеОз, ТО, АО_;. СГ3О4, СГ2О3, СЮ2, СгОз, МпО, Мп₃О₄, Мп₂О₃, МпО₂, Мп₂О₇, ΗίΘ₂, Со₂О₃, СоО, Со₃О4, Со₂О₃ и МдО; оксид материала катода и при необходимости оксид электролита; Ы₂МоО₃ или Ы₂МоО₄, Ь1₂Т1О₃, Εϊ₂ΖγΘ₃, Εΐ₂δΐΘ₃, Ь1А1О₂, Ы№О₂, Ь1ТеО₂, Ь1ТаО₃, ΕΐνΘ₃, Ь1₂В₄О₇, Τί₂ΝΙ)Θ₃, Ь1₂РО₄, Ь1^еО₃, Ь1^еО₄, Ь1₂ТеО₃, Ь1₂ТеО₄, 1.ьЖ)₄, Ь1₂СгО₄, Ь1₂Сг₂О₇, Ь1₂МпО₄, Ь1₂НГО₃, 1эСоО₂ и М'О, где М' представляет щелочно-земельный металл, и МдО; оксид элемента анода или элемента той же самой группы Ы₂МоО₄, МоО₂, 1.ьЖ)₄, Ы₂Сг₂О₄ и П₂Сг₂О₇ с Мо анодом, и добавка содержит по меньшей мере одно из δ, Βΐ₂δ, оксидов, МоО₂, ТЮ₂, ΖγΘ₂, δΐΘ₂, А1₂О₃, ΝΐΘ, ТеО или Те₂О₃, ТаО₂, Та₂О₅, νΘ, νΘ₂, ν₂Θ₃, ν₂Θ₅, Р₂О₃, Р₂О₅, В₂О₃, ΝΙΌ, №>О₂, №>₂О₅, δеО₂, δеО₃, ТеО₂, ТеО₃, ^О2, Ж. А СГ3О4, СГ2О3, СгО2, СГО3, МдО, Ь12Т1О3, Е1А1О2, Р12МоО3 или Р12МоО4, ΕΪ2ΖγΘ3, ΕΪ2δΐΘ3, М№О₂, иТеО₂, Ь1ТаО₃, ЬЖО₃, Ь1₂В₄О₇, Τί₂ΝΙ)Θ₃, Ь^еО₃, Ь1^еО₄, Ь1₂ТеО₃, Ь1₂ТеО₄, 1.ьЖ.)₄, Ь1₂СгО₄, Ь1₂Сг₂О₇, 1.1₂МпО₃ или ПСоО₂, МпО и СеО₂. Во время работы электрохимической энергетической установки может происходить по меньшей мере одна из следующих реакций: а) по меньшей мере одно из Н и Н2 образуется при разряде на аноде в процессе электролиза Н2О; Ь) по меньшей мере одно из О и О2 образуется при разряде на катоде в процессе электролиза Н2О; с) в ходе взаимодействия реакционной смеси образуется водородный катализатор; й) во время разряда образуется гидрино с выработкой по меньшей мере одного из электроэнергии и тепловой энергии; е) ОН^- окисляется и реагирует с Н, чтобы образовать появляющуюся Н2О, которая служит в качестве катализатора гидрино; ί) ОН^- окисляется в ионы кислорода и Н; д) по меньшей мере один из ионов кислорода, самого кислорода и Н2О восстанавливаются при разряде на катоде; й) Н и образующийся катализатор Н₂О реагируют, чтобы образовать гидрино; и ΐ) гидрино образуется во время разряда с выработкой по меньшей мере одного из электроэнергии и тепловой энергии. В одном воплощении электрохимической энергетической установки по меньшей мере одна реакция оксидации ОН^- и восстановления по меньшей мере одного из ионов кислорода, самого кислород и Н2О протекают во время разряда ячейки, чтобы произвести энергию, которая превышает энергию в течение фазы электролиза периодического электролиза. В динамике по времени ток разряда может превысить ток в динамике по времени, протекающий в течение фазы импульсного электролиза. В одном воплощении реакция на анодном полуэлементе может быть

ОН’ + 2Н в Н₂О + е + Н(1/4) при этом реакция первого Н с ОН^-, приводящая к образованию катализатора Н2О и е^-, протекает согласованно с осуществляемым с помощью Н₂О катализом второго Н в гидрино. В воплощениях реакция разряда на анодном полуэлементе имеет напряжение по меньшей мере около 1,2 В (с термодинамической корректировкой для рабочей температуры относительно стандартного водородного электрода) и напряжение по меньшей мере в одном из диапазонов от около 1,5 до 0,75 В, от 1,3 до 0,9 В и от 1,25 до 1,1 В относительно стандартного водородного электрода при 25°С, и реакции на катодном полуэлементе имеют напряжение по меньшей мере около 0 В (с термодинамической корректировкой для рабочей температуры) и напряжение по меньшей мере в одном из диапазонов от около -0,5 до +0,5 В, от -0,2 до +0,2 В и от -0,1 до +0,1 В относительно стандартного водородного электрода при 25°С.

В одном воплощении электрохимической энергетической установки настоящего раскрытие катод содержит ΝΐΘ, анод содержит по меньшей мере одно из Νΐ, Мо, сплава Н₂42 и углерода, а биметаллическое соединение содержит по меньшей мере одно из сплава хастеллой, Νΐ, Мо и Н₂42, отличных от металла, представленного в аноде. Электрохимическая энергетическая установка может содержать по меньшей мере один комплект ячеек, в котором биполярная пластина содержит биметаллическое соединение, разделяющее анод и катод. В одном воплощении ячейка снабжается Н2О, при этом давление пара Н2О находится по меньшей мере в одном диапазоне, выбранном из от около 0,001 торр до 100 атм, от около 0,001 до 0,1 торр, от около 0,1 до 1 торр, от около 1 до 10 торр, от около 10 до 100 торр, от около 100 до 1000 торр и от около 1000 до 100 атм, а остальное давление, необходимое для достижения по меньшей мере атмосферного давления, обеспечивается подачей инертного газа, содержащего по меньшей мере одно из инертного газа и Ν2. В одном воплощении электрохимическая энергетическая установка может содержать генератор водяного пара, предназначенный для снабжения системы Н2О. В одном воплощении ячейка периодически переключается между фазами заряда и разряда, при этом (ΐ) фаза заря- 3 028083 да содержит по меньшей мере электролиз воды на электродах с противоположной полярностью напряжения и (ΐΐ) фаза разряда содержит по меньшей мере образование катализатора Н₂О на одном или обоих электродах; при этом (ΐ) функция каждого электрода каждой ячейки в качестве катода или анода переключается на обратную между фазами заряда и разряда, (ΐΐ) полярность тока переключается между фазами заряда и разряда и при этом заряд содержит по меньшей мере одно применение прикладываемого тока и напряжения. В воплощениях по меньшей мере одно из прикладываемого тока и напряжения имеет форму волны с циклом в диапазоне от около 0,001 до около 95%; пиковым напряжением на ячейку в диапазоне от около 0,1 до 10 В; пиковым значением плотности мощности от около 0,001 до 1000 Вт/см² и средней мощностью в пределах диапазона от около 0,0001 до 100 Вт/см², при этом прикладываемые ток и напряжение, кроме того, содержат по меньшей мере одно из постоянного напряжения, постоянного тока и по меньшей мере одно из переменного тока и волнообразного напряжения, при этом волнообразный сигнал имеет частоты в диапазоне от около 1 до около 1000 Гц. Волнообразный сигнал импульсного цикла может содержать по меньшей мере одно из постоянного тока, мощности, напряжения и сопротивления, и переменного тока, мощности, напряжения и сопротивления для по меньшей мере одного из фаз электролиза и разряда импульсного цикла. В воплощениях параметры по меньшей мере одной фазы цикла содержат частоту импульсной фазы в по меньшей мере одном диапазоне, выбранном из от около 0,001 до 10 МГц, от около 0,01 до 100 кГц и от около 0,01 до 10 кГц; напряжение на ячейку по меньшей мере в одном диапазоне, выбранном из от около 0,1 до 100 В, от около 0,3 до 5 В, от около 0,5 до 2 В и от около 0,5 до 1,5 В; ток через электродную зону, способную образовывать гидрино, по меньшей мере в одном диапазоне, выбранном из от около 1 мкА-см^-2 до 10 А-см^-2, от около 0,1 мА-см^-2 до 5 А-см^-2 и от около 1 мА-см^-2 до 1 А-см^-2; мощность на электродную зону, способную образовывать гидрино, по меньшей мере в одном диапазоне, выбранном из от около 1 до 10 Вт-см^-2, от около 0,1 до 5 Вт-см^-2 и от около 1 до 1 Вт-см^-2; постоянный ток через электродную зону, способную образовывать гидрино, в диапазоне от около 1 мкА-см^-2 до 1 А-см^-2; постоянную мощность на электродную зону, способную образовывать гидрино, в диапазоне от около 1 мВт-см^-2 до 1 Вт-см^-2; временной интервал по меньшей мере в одном диапазоне, выбранном из от около 10 до 10000 с, от 10^-3 с до 1000 с, от 10^-2 с до 100 с и от 10^-1 с до 10 с; сопротивление ячейки в по меньшей мере одном диапазоне, выбранном из от около 1 мОм до 100 МОм, от около 1 Ом до 1 МОм и от 10 Ом до 1 кОм; электропроводность подходящей нагрузки на электродной зоне, способной образовывать гидрино, по меньшей мере в одном диапазоне, выбранном из от около 10^-5 до 1000 Ом^- -см^- , от 10^- до 100 Ом^- -см^- , от 10^- до 10 Ом^- -см^- и от 10^- до 1 Ом^- -см^- , и по меньшей мере одно из тока разряда, напряжения, мощности или временного интервала является большим, чем соответствующий параметр фазы электролиза, чтобы приводить к по меньшей мере одному из выигрыша в мощности или энергии на протяжении цикла. Напряжение во время разряда может поддерживаться более высоким, чем то, которое защищает анод от чрезмерного корродирования.

В одном воплощении электрохимической энергетической установки реакция образования катализатора имеет вид

О₂ + 5Н+ + 5е в 2Н₂О + Н(1/р);

реакция на противоположном полуэлементе дает

Н₂ в 2н⁺ + 2е‘;

и суммарная реакция имеет вид

Во время работы электрохимической энергетической установки из водорода может образовываться по меньшей мере один из следующих продуктов: а) водородный продукт с рамановским пиком при целом кратном от 0,23 до 0,25 см^-1 плюс матрица сдвига в диапазоне от 0 до 2000 см^-1; Ь) водородный продукт с инфракрасным пиком при целом кратном от 0,23до 0,25 см^-1 плюс матрица сдвига в диапазоне от 0 до 2000 см^-1; с) водородный продукт с полученным рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией пиком при энергии в диапазоне от 475 до 525 эВ ±или 257±25 эВ, 509±25 эВ, 506±25 эВ, 305±25 эВ, 490±25 эВ, 400±25 эВ или 468±25 эВ, плюс матрица сдвига в диапазоне от 0 до 10 эВ; б) водородный продукт, который вызывает сильнопольный МАЗ ΝΜΚ (ЯМР с вращением образца под магическим углом) матричный сдвиг; е) водородный продукт, который имеет сильнопольный сдвиг при МАЗ ΝΜΚ или жидкостной ЯМР спектроскопии более -5 ч./млн. относительно ТМЗ; ί) водородный продукт с по меньшей мере двумя пиками на электронно-лучевых спектрах испускания в диапазоне 200-300 нм, имеющими расстояние при целом кратном от 0,23 до 0,3 см^-1 плюс сдвиг матрицы в диапазоне от 0 до 5000 см^-1; и д) водородный продукт с по меньшей мере двумя пиками на УФ-флуоресцентных спектрах испускания в диапазоне 200-300 нм, имеющими расстояние при целом кратном от 0,23 до 0,3 см^-1 плюс сдвиг матрицы в диапазоне от 0 до 5000 см^-1,

Настоящее раскрытие, кроме того, касается электрохимической энергетической установки, содержащей водородный анод с проницаемым для водорода электродом; расплавленный солевой электролит, содержащий гидроксид; и по меньшей мере одно из О₂ и Н₂О катода. В воплощениях температура ячейки, которая поддерживает по меньшей мере одно из расплавленного состояния электролита и мембраны в проницаемом для водорода состоянии, находится в по меньшей мере одном диапазоне, выбранном из

- 4 028083 от около 25 до 2000°С, от около 100 до 1000°С, от около 200 до 750°С и от около 250 до 500°С, превышающая температуру плавления электролита температура ячейки находится по меньшей мере в одном диапазоне, значения температуры которого от около 0 до 1500°С более высокие, чем температура плавления, от 0 до 1000°С более высокие, чем температура плавления, от 0 до 500°С более высокие, чем температура плавления, от 0 до 250°С более высокие, чем температура плавления и от 0 до 100°С более высокие, чем температура плавления; толщина мембраны находится в по меньшей мере одном диапазоне, выбранном из от около 0,0001 до 0,25 см, от 0,001 до 0,1 см и от 0,005 до 0,05 см; давление водорода поддерживается по меньшей мере в одном диапазоне, выбранном из от около 1 торр до 500 атм, от 10 торр до 100 атм и от 100 торр до 5 атм; скорость проницаемости водорода находится в по меньшей мере одном диапазоне, выбранном из от около 1х10^- моль-с^--см^- до 1х10^- моль-с^--см^-, от 1х10^- моль-е^--см^- до 1х10-⁵ моль-с^-1-см^-2, от 1х10^-11 моль-с^-1-см^-2 до 1х10^-6 моль-с^-1-см-², 1х10^-10 моль-^с-1-см^-2 до 1х10^-7 моль-с^-1-см^-2 и 1х 10^- моль-с^- -см^- до 1х 10^- моль-с^- -см^-. В одном воплощении электрохимическая энергетическая установка содержит водородный анод, содержащий барботирующий водород электрод; расплавленный солевой электролит, содержащий гидроксид; и по меньшей мере одно из О₂ и Н₂О катода. В воплощениях температура ячейки, при которой поддерживается расплавленное состояние электролита, находится по меньшей мере в одном диапазоне, выбранном из включающих температуры от около 0 до 1500°С, более высокие, чем температура плавления электролита, от 0 до 1000°С, более высокие, чем температура плавления электролита, от 0 до 500°С, более высокие, чем температура плавления электролита, от 0 до 250°С более высокие, чем температура плавления электролита, и от 0 до 100°С более высокие, чем температура плавления электролита; скорость потока водорода через геометрический участок пробулькивания Н₂ или барботирующий электрод находится по меньшей мере в одном диапазоне, выбранном из от около 1 х 10^-13 моль-с^-1-см^-2 до 1х10^-4 моль-с^-1-см^-2, 1х10^-12 моль-с^-1-см^-2 до 1х10^-5 моль-с^-1-см^-2, 1х10^-11 моль-с^-1-см^-2 до 1х10^-61 2 10 12 7 12 9 2 8 12 моль-с^- -см^-, 1х 10^- моль-с^- см^- до 1х 10^- моль-с^- -см^- и 1х 10^- моль-с-1-см^- до 1х 10^- моль-с^- -см^-; скорость реакции на противоположном электроде соответствует или превышает скорость на электроде, с которой протекает реакция водорода; скорость восстановления по меньшей мере одного из Н₂О и О₂ достаточна для поддержания скорости реакции Н или Н₂, и противоположный электрод имеет площадь поверхности и материал, достаточные для поддержания достаточной скорости.

Настоящее раскрытие, кроме того, касается генерирующей тепловую энергию энергетической установки, содержащей по меньшей мере один сосуд, выдерживающий давление по меньшей мере в одну атмосферу, выше атмосферного и ниже атмосферного; по меньшей мере один нагреватель, реагенты, которые представляют реагенты гидрино, содержащие: а) источник катализатора или катализатор, содержащий образующуюся Н₂О; Ь) источник атомарного водорода или атомарный водород; с) реагенты для образования по меньшей мере одного из источника катализатора, катализатора, источника атомарного водорода и самого атомарного водорода и один или несколько реагентов для инициации катализа атомарного водорода, при котором реакция протекает при по меньшей мере одном из перемешивания и нагревания реагентов. В воплощениях реакции энергетической установки для образования по меньшей мере одного из источника катализатора, самого катализатора, источника атомарного водорода и самого атомарного водорода содержат по меньшей мере одно реакцию, выбранную из реакции дегидратации; реакции горения; реакции кислоты или основания Льюиса и кислоты или основания Бренстеда-Лоури; реакции оксида и основания; реакции ангидрида кислоты и основания; реакции кислоты и основания; реакции основания и активного металла; окислительно-восстановительной реакции; реакции разложения; реакции замещения и реакции замещения галогенида, О, 8, 8е, Те, ΝΗ₃ с соединением, имеющим по меньшей мере одну ОН; реакция восстановления водородом соединения, содержащего О, и источник Н является по меньшей мере одним из приводящих к образованию Н при взаимодействии реагентов, водородом из гидридного или газового источника и из диссоциатора.

Настоящее раскрытие, кроме того, касается батареи или системы топливного элемента, производящей электродвижущую силу (ЕМР) благодаря каталитической реакции водорода в низкоэнергетическое (гидрино) состояние, обеспечивающей прямое преобразование энергии, высвобождающейся из реакции гидрино, в электричество, при этом такая система содержит реагенты, которые составляют реагенты гидрино во время работы ячейки с раздельным потоком электронов и ионным массопереносом, катодный отсек, содержащий катод, анодный отсек, содержащий анод, и источник водорода.

Другое воплощение настоящего раскрытия касается батареи или системы топливных элементов, производящей электродвижущую силу (ЕМР) благодаря каталитической реакции перехода водорода в низкоэнергетическое (гидрино) состояние, обеспечивающей прямое преобразование высвобождающейся при реакции гидрино энергии в электричество, при этом такая система содержит по меньшей мере два компонента, выбираемых из: катализатора или источника катализатора; атомарного водорода или источника атомарного водорода; реагентов для получения катализатора или источника катализатора и атомарного водорода или источника атомарного водорода; один или несколько реагентов для инициации ката- 5 028083 лиза атомарного водорода; и субстрата для обеспечения возможности проведения катализа, при этом батарея или система топливных элементов для образования гидрино может, кроме того, содержать катодный отсек, содержащий катод, анодный отсек, содержащий анод, при необходимости солевой мостик, реагенты, которые составляют реагенты гидрино во время работы ячейки с раздельными электронным потоком и ионным массопереносом и источник водорода.

В одном воплощении настоящего раскрытия реакционных смесей и реакций для инициации реакции гидрино, такие как обменные реакции настоящего раскрытия, представляют собой основу топливного элемента, в котором вырабатывается электроэнергия вследствие реакции водорода с образованием гидрино. Вследствие окислительно-восстановительных реакций на электродах производящая гидрино реакционная смесь образуется при миграции электронов через внешнюю цепь и ионном массопереносе по отдельному пути для замыкания электрической цепи. Представленные суммой реакций на полуэлементах суммарные реакции и соответствующие реакционные смеси, приводящие к получению гидрино, могут включать типы реакций, производящих тепловую энергию и обеспечивающих химическое получение гидрино согласно настоящему раскрытию.

В одном воплощении настоящего раскрытия различные реагенты или одинаковые реагенты, находящиеся при различных условиях или состояниях, таких как по меньшей мере одно из различной температуры, давления и концентрации, обеспечиваются в различных отсеках ячейки, которые связаны отдельными каналами для прохождения электронов и ионов с тем, чтобы создать между отсеками замкнутую электрическую цепь. Достигаемые потенциал и электрическая мощность между электродами отдельных камер или термодинамическая эффективность системы обеспечиваются благодаря зависимости реакции гидрино от массового потока от одной камеры к другой. Массовый поток обеспечивает по меньшей мере одно из образования реакционной смеси, которая вступает во взаимодействия с образованием гидрино, и условий, допускающих протекание реакции гидрино с существенными скоростями. В идеальном случае реакции гидрино не происходит или она не протекает с заметной скоростью при отсутствии электронного потока и ионного массопереноса.

В еще одном воплощении ячейка производит по меньшей мере одно из выигрыша в электрической и тепловой энергии по сравнению с мощностью, расходуемой на электролиз между электродами.

В одном воплощении реагенты для образования гидрино составляют по меньшей мере одно из термически рекуперируемых или электролитически рекуперируемых.

Одно воплощение данного раскрытия касается электрохимической энергетической установки, которая генерирует электродвижущую силу (ЕМР) и тепловую энергию, содержащую катод, анод и реагенты, которые составляют реагенты гидрино в процессе работы ячейки с раздельными электронным потоком и ионным массопереносом, содержащие по меньшей мере два компонента, выбираемые из: а) источника катализатора или самого катализатора, содержащего по меньшей мере одно из группы пН, ОН, ОН^-, Н₂О, Н₂§ или ΜΝΗ₂, в котором п является целым числом и М щелочным металлом; Ь) источника атомарного водорода или самого атомарного водорода; с) реагентов для образования по меньшей мере одного из источника катализатора, самого катализатора, источника атомарного водорода и самого атомарного водорода; одного или нескольких реагентов для инициации катализа атомарного водорода и субстрата. В электрохимической энергетической установке могут наблюдаться по меньшей мере одно из следующих условий: а) атомарный водород и водородный катализатор образуются в результате реакции реакционной смеси; Ь) один реагент, который вследствие этого подвергается реакции, активизирует катализ; и с) реакция, вызывающая каталитическую реакцию, содержит реакцию, выбираемую из: (ί) экзотермических реакций; (ίί) сопряженных реакций; (ш) свободнорадикальных реакций; (ίν) окислительновосстановительных реакций; (ν) обменных реакций и (νί) каталитических реакций, протекающих при содействии газопоглотителей, субстратов или матричных материалов. В одном воплощении по меньшей мере одно из: а) различных реагентов или Ь) одинаковых реагентов, находящихся под различными условиями или состояниями, обеспечиваются в различных отсеках ячейки, которые связаны раздельными каналами для прохождения электронов и ионов с тем, чтобы создать между отсеками замкнутую электрическую цепь. По меньшей мере одно из внутреннего массового потока и внешнего электронного потока может обеспечивать наличие по меньшей мере одного из следующих условий: а) образование реакционной смеси, которая вступает во взаимодействие с образованием гидрино; и Ь) создание условий, допускающих протекание реакции гидрино с существенными скоростями. В одном воплощении реагенты для образования гидрино являются по меньшей мере одним из термически или электролитически рекуперируемых. По меньшей мере одно из вырабатываемой электрической и тепловой энергии может превосходить необходимую для восстановления реагентов из продуктов.

Другие воплощения данного раскрытия касаются электрохимической энергетической установки, которая генерирует электродвижущую силу (ЕМР) и тепловую энергию, содержащую катод, анод и реагенты, которые составляют реагенты гидрино в процессе работы ячейки с раздельными электронным потоком и ионным массопереносом, содержащие по меньшей мере два компонента, выбираемые из: а) источника катализатора или самого катализатора, содержащего по меньшей мере одно соединение кислорода, выбираемые из О₂, О₃,О₃ ⁺, О3^-, О, О+, Н2О, Н₃О+, ОН, ОН'. ОН^-, НООН, ООН^-, О^-, О^2-, О2^- и О^2-2, которое подвергается окислительной реакции с соединением Н для образования по меньшей мере одного

- 6 028083 из ОН и Н₂О, при этом соединения Н содержит по меньшей мере одно из Н₂, Н, Н+, Н₂О, Н₃О⁺, ОН, ОН'. ОН, НООН и ООН^-; Ь) источника атомарного водорода или самого атомарного водорода; с) реагентов для образования по меньшей мере одного из источника катализатора, самого катализатора, источника атомарного водорода и самого атомарного водорода; и одного или нескольких реагентов для инициализации катализа атомарного водорода; и субстрата. Источник соединений О может содержать по меньшей мере одно соединение или смесь соединений, содержащих О, О₂, воздух, оксиды, №О, СоО, оксиды щелочных металлов, М₂О, Иа₂О, К₂О, оксиды щелочно-земельных металлов, МдО, СаО, 8гО и ВаО, оксиды из группы оксидов Си, Νί, РЬ, 8Ь, Βί, Со, Сб, Се, Аи, 1г, Ре, Нд, Мо, Ок, Рб, Ке, КЬ, Ки, 8е, Ад, Тс, Те, Т1, 8и и А, пероксиды, пероксиды щелочных металлов, супероксиды, супероксиды щелочных или щелочноземельных металлов, гидроксиды, гидроксиды щелочных, щелочноземельных, переходных металлов, внутренних переходных металлов и металлов III, IV или V группы, оксигидроксиды, А1О(ОН), 8сО(ОН), УО(ОН), ТО(ОН), СгО(ОН), МпО(ОН) (а-МпО(ОН) граутит и у-МиО(ОН) манганит), РеО(ОН), СоО(ОН), №О(ОН), КЬО(ОН), СаО(ОН), МО(ОН), №_шСо_шО(ОН) и М-_;Со-_;\1и-_;О(О11). Источник соединений Н может содержать по меньшей мере одно соединение или смесь соединений, содержащих Н, гидрид металла, Ьа№₅Н₆, гидроксид, оксигидроксид, Н₂, источник Н₂, Н₂ и проницаемую для водорода мембрану, №(Н₂), ν^₂), Н(Н₂), №(Н₂), Рб(Н₂), РбАд(Н₂), Ре(Н₂) и нержавеющую сталь (88), такую как 430 88 (Н₂).

В другом воплощении электрохимическая энергетическая установка содержит водородный анод; расплавленный солевой электролит, содержащий гидроксид, и по меньшей мере одно из О₂ и Н₂О катода. Водородный анод может содержать по меньшей мере одно из проницаемого для водорода электрода, такого как по меньшей мере одно из №(Н₂), ν^₂), ТфН₂), №(Н₂), Рб(Н₂), РбАд(Н₂), Ре(Н₂) и 430 88(Н₂), пористого электрода, пригодного для барботирования Н2, и гидрида, такой как гидрид, выбираемый из КΝί, Ьа№₅Н₆, М-ьСМШуНз 2тСг₂Н_3>8, РаЖ, з₅Мп,,,А1,, ₃Со,,-з 2гМио,₅Сг_о,₂^,1№1,₂, и других сплавов, способных к аккумулированию водорода, типа АВ5 (ЬаСеРтШ№СоМпА1) или АВ₂ (^12т№СгСоМпА18и), где обозначение АВ_Х обращается к отношению элементов типа А (ЪаСеРгЖ или ΤίΖτ) к элементам типа В (VN^С^СоМηА18η), АВ₅-тип: МгаМ^Со^Мп^А^пМо^ю (Мт = мишметалл: 25 мас.% Ьа, 50 мас.% Се, 7 мас.% Рг, 18 мас.% Ν6), АВ₂-тип: сплавы Т1О,₅^г_о,₄₉А,_7о№_1>18Сг_о,₁₂, сплавы на основе магния, ^сплавы Μβρ-,Α!, | Ж^СЦ, | МЦщ ^Мдо,72^8со,28^(Рбо,о12 + ^КЬо,о12^{) и Мд}80^Τ^20^{, Мд}80^V20^, ЬЗадХбо,2^2,4^2,5⁸¼1 ЬаЖ_5-ХМ_Х (М= Мп, А1), (М= А1, 8ί, Си), (М= 8п), (М= А1, Мп, Си) и ЬаЖ₄Со, МпЖ ,Лй ,,А1 ₃Со ,, Та№₃,₅₅Мп_о,₄₄А1_о,₃Со_о,₇₅, МдСи₂, МдΖп₂, МдЖ₂, АВ соединения, НРе, ИСо и ИЖ АВ_п соединения (п = 5, 2 или 1), АВ_3-4 соединения, АВ_Х (А = Ьа, Се, Мп, Мд; В = Νί, Мп, Со, А1), Ζ^₂, Ζτ^^,^^ Ζτ^^,^^ ΥΝί₅, ЬаЖ₅, Ьа№₄,₅Со_о,₅, (Се, Ьа, Ν6, Рт)Жк, сплав никель-мишметалл, Т1_о,₉^г_о,_о2^,₄₃Ре_о,_о9Сг_о,_о5Мп_1>5, М-уСАЖ,, РеЖ и Т1Мп_2; Расплавленная соль может содержать гидроксид с по меньшей мере одной другой солью, такой как выбираемая из одного или нескольких других гидроксидов, галогенидов, нитратов, сульфатов, карбонатов и фосфатов. Расплавленная соль может содержать по меньшей мере одну смесь солей, выбираемую из С^Оз-СЮН, СкОН-КОН, СкОН-МОН, СкОН-ЫаОН, СкОН-КЬОН, К2СО3-КОН, КВг-КОН, КС1-КОН, КР-КОН, КККОН, КИО^КОН, КОН-К₂8О₄, КОН-МОН, КОН-ИаОН, КОН-КЬОН, М₂СО₃-МОН, МВт-МОН, МС1-МОН, МР-МОН, ЬЬ-МОН, ЙЖТ-МОИ МОН-ЫаОН, МОН-КЬОН, ^^О^^ОН, Ж1Й-ЖО11 ЫаСЩаОН, NаР-NаОН, NаI-NаОН, NаNО₃-NаОН, NаОН-Nа₂8О₄, №ОНКЬОН, КЬС1-КЬОН, КШО^КЬОН, МОН-МХ, NаОН-NаX, КОН-КХ, КЬОН-КЬХ, СкОН-СкХ, Мд(ОН)₂МдХ₂, Са(ОН)₂-СаХ₂, 8г(ОН)₂-8гХ₂ или Ва(ОН)₂-ВаХ₂, где X =Р, С1, Вг или I, и МОН, №ОН, КОН, КЬОН, СкОН, Мд(ОН)₂, Са(ОН)₂, 8г(ОН)₂ или Ва(ОН)₂, и одно или несколько из А1Х₃, УХ₂, ΖΛ, Т1Х₃, МпХ₂, ΖиX₂, СгХ₂, 8пХ₂, ]пХ₃, СиХ₂, №Х₂, РЬХ₂, 8ЬХ₃, В1Х₃, СоХ₂, СбХ₂, СеХ₃, АиХ₃, ЬХ₃, РеХ₃, НдХ₂, МоХ₄, ОкХ₄, РбХ₂, КеХ₃, КЬХ₃, КиХ₃, 8еХ₂, АдХ₂, ТсХ₄, ТеХ₄, Т1Х и АХ. где Х =Р, С1, Вг или I. Расплавленная соль может содержать катион, который является обычным по отношению к анионам смеси солевого электролита; или же анион является обычным по отношению к катионам, а гидроксид устойчив по отношению к другим солям смеси.

В еще одном воплощении данного раскрытия электрохимическая энергетическая установка содержит по меньшей мере одно из [М(Н₂)/МОН-М'галогенид/М'''] и [М(Н₂)/М (ОН)₂-М'галогенид/М'], где М является щелочным или щелочноземельным металлом, М' является металлом, имеющим гидроксиды и оксиды, которые являются по меньшей мере одним из менее устойчивых, чем таковые щелочных или щелочно-земельных металлов, или имеют низкую реакционную способность по отношению к воде, М является проницаемым для водорода металлом и М''' является проводником. В одном воплощении М' является металлом, таким как выбираемый из Си, Νί, РЬ, 8Ь, Вц Со, Сб, Се, Аи, й Ре, Нд, Мо, Ок, Рб, Ке, КЬ, Ки, 8е, Ад, Тс, Те, Т1, 8п, А, А1, V, Ζτ, Тц Мп, Ζιι Сг, М и РЬ. В качестве варианта, М и М' могут быть металлами, такими как независимым образом выбираемые из М, №, К, КЬ, Ск, Мд, Са, 8г, Ва, А1, V, Ζτ, Т, Мп, Ζα Сг, 8п, Ш, Си, Νί, РЬ, 8Ь, В1, Со, Сб, Се, Аи, К, Ре, Нд, Мо, Ок, Рб, Ке, КЬ, Ки, 8е, Ад, Тс, Те, Т1 и А. Другие модельные системы содержат [М' (Н₂)/МОН МХ/М'''], где М, М', М и М''' являются катионами металлов или металлами, Х является анионом, таким как выбираемый из гидроксидов, галогенидов, нитратов, сульфатов, карбонатов и фосфатов, и М' является проницаемым для Н2. В одном воплощении водородный анод содержит металл, такой как по меньшей мере один, выбираемый из V, Ζτ, Тц Мп, Ζιι Сг, 8п, Тп, Си, Νί, РЬ, 8Ь, Вц Со, Сб, Се, Аи, й, Ре, Нд, Мо, Ок, Рб, Ке, КЬ, Ки, 8е, Ад, Тс, Те, Т1 и А, кото- 7 028083 рый вступает в реакцию с электролитом во время разряда. В другом воплощении электрохимическая энергетическая установка содержит источник водорода; водородный анод, способный к образованию по меньшей мере одного из ОН, ОН' и катализатора Н₂О и к снабжению Н; источник по меньшей мере одного из О₂ и Н₂О; катод, способный к восстановлению по меньшей мере одного из Н₂О или О₂; щелочной электролит; дополнительную система, пригодная для сбора и обеспечения рециркуляции по меньшей мере одного из пара Н₂О, Ν₂ и О₂, и систему для сбора и рециркуляции Н₂.

Настоящее раскрытие, кроме того, касается электрохимической энергетической установки, содержащей анод, который содержит по меньшей мере одно из металла, такого, как выбираемый из V, Ζγ, Τι, Μη, Ζη, Сг, δη, Ιη, Си, Νί, РЬ, 8Ь, Βί, Со, Сб, Се, Аи, 1г, Ре, Нд, Мо, О§, Рб, Ке, КЬ, Ки, 8е, Ад, Тс, Те, Т1 и А, и гидрида металла, такого как выбираемый из К-Νί, Ьа№₅Н₆, ЕщСоХуН,·, ΖΓ&^,δ, Ьа№з,55Мпо,₄А1о,зСоо,75, ΖΓΜηο^&ο,ΑοτΝί^ и другие сплавы, способные к накоплению водорода, такие как выбираемый из типа АВ₅ (ЬаСеР^б№СоМпА1) или типа АВ₂ (VТ^Ζ^N^С^СоΜηА1δη), где АВ_Х обозначает отношение элементов типа А (ЬаСеРг№ или ΤιΖγ) к элементам типа В (ХМСгСоМпА^пХ типа АВ₅, МшЖ^Со^Мщ^АЦпМо^ю (Мт = мишметалл: 25 мас.% Ьа, 50 мас.% Се, 7 мас.% Рг, 18 мас.% N6), типа АВ₂: МтЖ^Со^ОМщ^АЦпМо^да (Мт = мишметалл: 25 мас.% Ьа, 50 мас.% Се, 7 мас.% Рг, 18 мас.% N6), АВ₂-тип: сплавы Т1О,₅2г₀,₄А₀,₇₀№_1>18Сг₀,₁₂, сплавы на основе магния, сплавы ^Мд1,9^А10,АХо,8^Со0,1^Мп0,Ь ^Мд0,72^0,28^(Рб0,012 + ^КЬ0,012^{) и Μд}80^Т^20^{, Μд}80^V20^, ^^а0,8^Nб0,2^N^2,4^Со2,5^δ^0,1^, ΕίΐΝΧ-,.Μ· (М=Мп, А1), (М=А1, δί, Си), (М=8п), (М=А1, Мп, Си) и Ьа№₄Со, \1т\1_;,,\1п _ХА1 То ,, ЬаЖ^Мп^ААСо^^, МдСи₂, ΜдΖη₂, Мд№₂, АВ соединения, Т1Ре, Т1Со и ΤίΝί, АВ_п соединения (η = 5, 2, или 1), Ав_з-4 соединения, АВ_Х (А=Ьа, Се, Мп, Мд; В = Νί, Мп, Со, А1), ΖιΓ6₂, ΖΓ₀,Αδ_0>^₂, ΖΓ_0>8δε_0>^₂, ΥΝι₅, Ьа№₅, Ьа№₄,₅Со_0>5, (Се, Ьа, Ν6, Рг)№₅, сплав никель-мишметалл, Т1О,₉^г₀,₀₂Х₀,₄₃Ре₀,₀₉Сг₀,₀₅Мп_1>5, ЬаАоАЦ Ре№ и Т1Мп₂; сепаратор; водный щелочной электролит; по меньшей мере одно из восстановительного катода для О₂ и Н₂О и по меньшей мере одно из воздуха и О₂. Электрохимическая система может, кроме того, содержать электролитическую систему, которая периодически заряжает и разряжает ячейку таким образом, чтобы обеспечить выигрыш в общем энергетическом балансе. В качестве варианта, электрохимическая энергетическая установка может содержать или дополнительно содержать гидрогенизирующую систему, которая восстанавливает энергетическую систему, регидридируя гидрид анода.

Еще одно воплощение содержит электрохимическую энергетическую установку, которая генерирует электродвижущую силу (ЕМР) и теплую энергию, содержащую анод из расплавленного щелочного металла; твердый электролит их бета-оксида алюминия (ΒАδЕ) и катод из расплавленный соли, содержащей гидроксид. Катод из расплавленный соли может содержать эвтектическую смесь, такую как одна из представленных в Таблице 4, и источник водорода, такой как проницаемая для водорода мембрана и газообразный Н₂. Катализатор или источник катализатора могут выбираться из ОН, ОН-, Н₂О, ХаН, Ьц К, КЬ+, и СА. Катод из расплавленной соли может содержать гидроксид щелочного металла. Система может, кроме того, содержать водородный реактор и сепаратор гидроксида металла, при этом катод из щелочного металла и катод из гидроксида щелочного металла регенерируются посредством гидрогенизации образующегося оксида и разделения полученного щелочного металла и гидроксида металла.

Другое воплощение электрохимической энергетической установки содержит анод, содержащий источник водорода, такой как выбираемый из проницаемой для водорода мембраны и газообразного Н2, и гидрид, содержащий, кроме того, расплавленный гидроксид; твердый электролит из бета-оксида алюминия (ΒАδЕ) и катод, содержащий по меньшей мере одно из расплавленного элемента и расплавленной галогенидной соли, или смеси. Подходящие катоды содержат расплавленный элементный катод, содержащий одно из Ιη, Са, Те, РЬ, δη, Сб, Нд, Р, δ, I, 8е, Βί и А§. В качестве варианта, катод может быть расплавленным солевым катодом, содержащим Ν;·ιΧ (X - галогенид) и одно или несколько из группы ΝηΧ, АдХ, А1Хз, А5Х3, АиХ, АиХз, ВаХ2, ВеХ2, В1Х3, СаХ2, СбХз, СеХз, СоХ2, СгХз, САХ, СиХ, СиХ2, ЕиХз, РеХ₂, РеХ₃, СаХ₃, СбХ₃, СеХ₄, Н£Х₄, НдХ, НдХ₂, ΙηΧ, ΙηΧ₂, ΙηΧ₃, 1гХ, 1гХ₂, КХ, КАдХ₂, КА1Х₄, К₃А1Х₆, ЬаХз, Ь1Х, МдХ2, МпХ2, МоХ4, МоХ5, МоХ., №А1Х4, №зА1Х_ь №Хз, NбXз, Ν1Χ2, О5Х3, О5Х4, РЬХ2, РбХ2, РгХз, Р1Х2, Р1Х4, РиХз, КЬХ, КеХз, КЬХ, КЬХз, КиХз, δЬXз, δЬX5, δсXз, δίΧ4, δпX2, δпX4, διΧ, тьх₄, тх₂, Т1Х3, Т1Х, иХ₃, иХ₄, \х. ах..., γχ₃, ζпx₂ и ζγχ₄,

Другое воплощение электрохимической энергетической установки, генерирующей электродвижущую силу (ЕМР) и тепловую энергию, содержит анод, содержащий Ы; электролит, содержащий органический растворитель, и по меньшей мере одно из неорганического Ь1 электролита и ЫРР₆; сепаратор олефина и катод, содержащий по меньшей мере одно из оксигидроксида, А1О(ОН), δсО(ОН), ΥО(ОН), ХО(ОН), СгО(ОН), МпО(ОН) (а-МпО(ОН) граутит и у-МпО(ОН) манганит), РеО(ОН), СоО(ОН), №О(ОН), КЬО(ОН), СаО(ОН), 1пО(ОН), №_1/2Со_1/2О(ОН) и №_1/2Со_1/2О(ОН) и №_1/3Со_1/3Мп_1/3О(ОН)).

В еще одном воплощении электрохимическая энергетическая установка содержит анод, содержащий по меньшей мере одно из Ы, литиевого сплава, ЬцМд и соединения системы Εί-Ν-Н; расплавленный солевой электролит и водородный катод, содержащий по меньшей мере одно из газообразного Н2 и пористого катода, Н2 и проницаемую для водорода мембрану и одно из гидрида металла, щелочного, щелочноземельного, переходного металла, внутренний переходного металла и редкоземельного гидрида.

Настоящее раскрытие, кроме того, касается электрохимической энергетической установки, содержащей по меньшей мере одно из ячеек а)-Ь), содержащих:

- 8 028083

a) (ί) анод, содержащий проницаемый для водорода металл и газообразный водород, такой как выбираемый из №(Н₂), У(Н₂), Τί(Η₂), Ре(Н₂), Ν6(Η₂) или такого гидрида металла, как выбираемый из Ьа№₅Н₆, ΤίΜη₂Η_χ и Ьа₂№₉СоН₆ (х является целым числом); (ίί) расплавленный электролит, такой как выбираемый из МОН или М(ОН)₂, или МОН, или М(ОН)₂ с М'Х или М'Х₂, где М и М' являются металлами, такими как независимым образом выбираемые из Ы, Να, К, КЬ, СХ Мд, Са, 8т и Ва, и Х является анионом, таким как выбираемый из гидроксидов, галогенидов, сульфатов и карбонатов, и (ίίί) катод, содержащий металл, который может быть таким же, как и металл анода, и содержащим, кроме того, воздух или О₂;

b) (ί) анод, содержащий по меньшей мере один металл, такой как выбираемый из К-Νί, Си, Νί, РЬ, 8Ь, Βΐ, Со, Сб, Се, Аи, 1г, Ре, Нд, Мо, О§, Рб, Ке, КЬ, Ки, 8е, Ад, Тс, Те, Τ1, 8η, А, А1, V, Ζτ, Τι, Μη, Ζη, Сг, Ιη и РЬ; (ίί) электролит, содержащий водный гидроксид щелочного металла, с концентрацией в диапазоне от около 10 М до насыщенной; (ίίί) сепаратор олефина и (ίν) углеродный катод, содержащий, кроме того, воздух или О2;

c) (ί) анод, содержащий расплавленный №ОН и проницаемую для водорода мембрану, такую как Νί, и газообразный водород; (ίί) электролит, содержащий твердый электролит из бета-оксида алюминия (ВА8Е), и (ίίί) катод, содержащий расплавленную эвтектическую смесь солей, такую как №С1-МдС1₂, №С1-СаС1₂ или МХ-М'Х₂' (М -щелочной металл, М' - щелочно-земельный металл, а X и X' являются галогенидом);

б) (ί) анод, содержащий расплавленный №; (ίί) электролит, содержащий твердый электролит из бета-оксида алюминия (ВА8Е), и (ίίί) катод, содержащий расплавленный №ОН;

е) (ί) анод, содержащий гидрид, такой как Ьа№₅Н₆; (ίί) электролит, содержащий водный гидроксид щелочного металла, имеющий диапазон концентрации от около 10 М до насыщенной; (ίίί) сепаратор олефина и (ίν) углеродный катод, содержащий, кроме того, воздух или О₂;

ί) (ί) анод, содержащий Ы; (ίί) сепаратор олефина; (ίί) органический электролит, такой как содержащий ЬР30 и Ь1РР₆, и (ίν) катод, содержащий оксигидроксид, такой как СоО(ОН);

д) (ί) анод, содержащий литиевый сплав такой как ЬцМд; (ίί) расплавленный солевой электролит, такой как Ь1С1-КС1 или МХ-М'Х' (М и М' являются щелочным металлом, X и X' являются галогенидом), и (ίίί) катод, содержащий гидрид металла, такой как выбираемый из СеН₂, ЬаН₂, ΖιΉ₂ и ΤίΗ, и содержащий, кроме того, сажу; и

д) (ί) анод, содержащий Ы; (ίί) расплавленный солевой электролит, такой как Ь1С1-КС1 или МХМ'Х' (М и М' являются щелочным металлом, X и X' являются галогенидом), и (ίίί) катод, содержащий гидрид металла, такой как выбираемый из СеН₂, ЬаН₂, ΖιΉ₂ и АН₂ и содержащий, кроме того, сажу.

Настоящее раскрытие, кроме того, касается электрохимической энергетической установки, содержащей по меньшей мере одну из ячеек [№(Н₂)/Е1ОН-Ь1Вг/№], в которой водородный электрод, обозначаемый №(Н₂), содержит по меньшей мере одно из проницаемого, барботирующего и обеспечивающего импульсный электролиз источника водорода; [РПЕН^Од (около 5 М ад) или Н₃РО₄ (около 14,5 М ад)/РШ] импульсный электролиз и |№ОН №(Н₂)/ВА8Е/№С1 МдС1₂], в которой водородный электрод, обозначаемый №(Н₂), содержит проницаемый источник водорода. В подходящих воплощениях водородный электрод содержит металл, такой как никель, который обрабатывается так, чтобы иметь защитное оксидное покрытие, такое как №О. Оксидное покрытие может быть получено анодизацией или окислением в окислительной среде, такой как содержащая кислород.

Настоящее раскрытие, кроме того, касается электрохимической энергетической установки, содержащей по меньшей мере из одно ячеек а)-б), содержащих:

a) (ί) анод, содержащий водородный электрод, обозначаемый №(Н₂), содержащий по меньшей мере одно из проницаемого, барботирующего и обеспечивающего импульсный электролиз источника водорода; (ίί) расплавленный электролит, такой как выбираемый из МОН, или М(ОН)₂, или МОН, или М(ОН)₂ с М'Х или М'Х2, в котором М и М' являются металлами, такими как независимым образом выбираемые из Ы, Ν^ К, КЬ, С§, Мд, Са, 8г и Ва, и Х является анионом, таким как выбираемый из гидроксидов, галогенидов, сульфатов и карбонатов, и (ίίί) катод, содержащий металл, который может быть таким же, как и металл анода, и содержащим, кроме того, воздух или О2;

b) (ί) анод, содержащий водородный электрод, обозначаемый №(Н₂), содержит по меньшей мере одно из проницаемого, барботирующего и обеспечивающего импульсный электролиз источника водорода; (ίί) расплавленный электролит, такой как ЬЮН-ЫВг, ШОН-ШВг или №ОН-Ыа1, и (ίίί) катод, содержащий металл, который может быть таким же, как и металл анода, и содержащим, кроме того, воздух или О2;

c) (ί) анод, содержащий благородный металл, такой как Р1/Л; (ίί) водно-кислотный электролит, такой как Н₂8О₄ или Н₃РО₄, концентрация которого может быть в диапазоне от 1 до 10 М и от 5 до 15 М, соответственно, и (ίίί) катод, содержащий металл, который может быть таким же, как и металл анода, и содержащим, кроме того, воздух или О2, и

с) (ί) анод, содержащий расплавленный №ОН и водородный электрод, обозначаемый №(Н₂) и содержащий проницаемый источник водорода; (ίί) электролит, содержащий твердый электролит из бетаоксида алюминия (ВА8Е), и (ίίί) катод, содержащий расплавленную эвтектическую смесь солей, такую

- 9 028083 как ΝαΟ-ΜβίΤ. ЫаС1-СаС1₂ или МХ-М'Х₂' (М - щелочной металл, М' - щелочно-земельный металл, а X и X' являются галогенидом).

Кроме того, воплощения настоящего раскрытия касаются каталитических систем, таких как системы из электрохимических ячеек, содержащих водородный катализатор, способный вызывать преобразование атомарного Н, находящегося в состоянии п=1, в более низкоэнергетическое состояние, источник атомарного водорода и другие соединения, способные к инициации и развитию реакции образования более низкоэнергетического водорода. В некоторых воплощениях настоящее раскрытие касается реакционной смеси, содержащей по меньшей мере один источник атомарного водорода и по меньшей мере один катализатор или источник катализатора, обеспечивающего катализ водорода с образованием гидрино. Реагенты и реакции, раскрываемые здесь для твердого и жидкого топлива, являются также реагентами и реакциями гетерогенных топлив, содержащих смесь фаз. Реакционная смесь содержит по меньшей мере два компонента, выбираемых из катализатора водорода или источника катализатора водорода и атомарного водорода или источника атомарного водорода, в которой по меньшей мере одно из атомарного водорода и катализатора водорода может быть образовано реакцией реакционной смеси. В дополнительных воплощениях реакционная смесь, кроме того, содержит субстрат, который в некоторых воплощениях может быть электропроводящим, восстановитель и окислитель, где по меньшей мере один реагент посредством его вступления в реакцию активизирует катализ. Реагенты для любого, не являющегося гидрино, продукта быть регенерированы нагреванием.

Настоящее раскрытие также касается источника питания, содержащего реакционную ячейку для катализа атомарного водорода; реакционную емкость;

вакуумный насос;

источник атомарного водорода, соединенный с реакционной емкостью;

источник катализатора водорода, содержащий сыпучий материал, соединенный с реакционной емкостью;

источник по меньшей мере одного из источника атомарного водорода и источника катализатора водорода, содержащего реакционную смесь, содержащую по меньшей мере один реагент, содержащий элемент или элементы, которые образуют по меньшей мере одно из атомарного водорода и катализатора водорода, и по меньшей мере один другой элемент, при помощи которого из источника образуется по меньшей мере одно из атомарного водорода и катализатора водорода;

по меньшей мере один другой реагент, обуславливающий катализ; и нагреватель для емкости, посредством чего при катализе атомарного водорода высвобождается энергия в количестве более около 300 кДж на моль водорода.

Реакция образования гидрино может быть активизирована или инициирована и может развиваться посредством одной или нескольких химических реакций. Эти реакции могут быть выбраны, например, из (ί) обменных реакций гидрида, (и) галогенид-гидридных обменных реакций, (ίίί) экзотермических реакций, которые в некоторых воплощениях обеспечивают энергию активации для реакции гидрино, (ίν) сопряженных реакций, которые в некоторых воплощениях обеспечивают по меньшей мере одно из источника катализатора или атомарного водорода для поддержания реакции гидрино, (ν) свободнорадикальных реакций, которые в некоторых воплощениях выполняют функцию акцептирования электронов от катализатора в ходе реакции гидрино, (νί) окислительно-восстановительных реакций, которые в некоторых воплощениях выполняют функцию акцептирования электронов от катализатора в ходе реакции гидрино, (νί) других обменных реакций, таких как анионообменные, включая галогенидный, сульфидный, гидридный, арсенидный, оксидный, фосфидный и нитридный обмен, которые в одном воплощении способствуют активации катализатора с переходом его в ионизированное состояние при акцептировании энергии от атомарного водорода с образованием гидрино, и (νίί) реакций гидрино, протекающих при содействии газопоглотителей, субстратов или матричных материалов, которые могут обеспечивать по меньшей мере одно из: (а) химической среды для реакции гидрино, (Ь) действия по транспорту электронов для способствования функции катализатора Н, (с) преобразования в обратимую фазу или другое физическое изменение или изменение его электронного состояния и (й) связывания низкоэнергетического водородного продукт для увеличения по меньшей мере одного из глубины или скорости реакции гидрино. В некоторых воплощениях электропроводящий субстрат делает возможной активацию реакции.

В другом воплощении реакция образования гидрино содержит по меньшей мере одно из гидридного обмена и галогенидного обмена по меньшей мере между двумя соединениями, такими как два металла. По меньшей мере один металл может быть катализатором или источником катализатора для образования гидрино, таким как щелочной металл или гидрид щелочного металла. Гидридный обмен может осуществляться по меньшей мере между двумя гидридами, по меньшей мере одним металлом и по меньшей мере одним гидридом, по меньшей мере двумя гидридами металла, по меньшей мере одним металлом и по меньшей мере одним гидридом металла и другими подобными комбинациями с включением или обменом между двумя или более соединениями. В одном воплощении в результате гидридного обмена образуется смешанный гидрид металла, такой как (Μ₁)_χ(Μ₂)_γΗ_ζ, в котором х, у и ζ - целые числа,

- 10 028083 а Μι и М₂ - металлы.

Другие воплощения настоящего раскрытия касаются реагентов, при этом катализатор активации реакции и/или развития реакции содержит реакцию катализатора или источника катализатора и источника водорода с материалом или соединением для образования интеркалированного соединения, при которой реагенты регенерируются при удалении интеркалированных соединений. В одном воплощении в качестве окислителя может выступать углерод, и такой углерод может регенерироваться из интеркалированного в щелочном металле углерода, например, нагреванием, применением вытесняющего агента, электролитическим способом или с помощью растворителя.

В дополнительных воплощениях настоящее раскрытие касается энергетической установки, содержащей:

(ί) топливную химическую смесь, содержащую по меньшей мере два компонента, выбираемые из катализатора или источника катализатора; атомарного водорода или источника атомарного водорода; реагентов для получения катализатора или источника катализатора и атомарного водорода или источника атомарного водорода; один или несколько реагентов для инициации катализа атомарного водорода; и субстрата для обеспечения возможности проведения катализа, (и) по меньшей мере одну тепловую систему для обращения обменной реакции с тем, чтобы термически регенерировать топливо из продуктов реакции, содержащую некоторое количество реакционных емкостей, при этом такие реакции регенерации, содержащие реакции, которые приводят к образованию исходной топливной химической смеси из смеси продуктов реакции, осуществляются по меньшей мере в одной из некоторого количества реакционных емкостей совместно по меньшей мере с одной другой реакционной емкостью, претерпевающей протекание реакций, обеспечивающих выработку энергии, тепло из по меньшей мере одной производящей энергию емкости перетекает в по меньшей мере одну емкость, в котороой выполняется регенерация, для предоставления энергии для тепловой регенерации, емкости помещаются в теплоноситель для обеспечения теплопередачи, при этом по меньшей мере одна емкость содержит, кроме того, вакуумный насос и источник водорода и может, кроме того, содержать две камеры, имеющие разность температур, поддерживаемую между более горячей камерой и более холодной камерой таким образом, чтобы соединения предпочтительно аккумулировались в более холодной камере, при этом в более холодной камере проводится реакция гидрида для получения по меньшей мере одного исходного реагента, который возвращается в более горячую камеру, (ш) теплопоглотитель, который принимает тепло от вырабатывающих энергию реакционных емкостей через теплоизолирующий барьер, и

(ίν) систему преобразования энергии, которая может содержать тепловой двигатель, такой как двигатель, работающий по циклу Ренкина или Брайтона, паровой двигатель, двигатель Стерлинга, при этом такая система преобразования энергии может содержать термоэлектрические или термоионные преобразователи энергии. В некоторых воплощениях теплопоглотитель может переносить энергию к системе преобразования энергии для выработки электричества.

В некоторых воплощениях система преобразования энергии принимает тепловой поток от теплопоглотителя и в некоторых воплощениях теплопоглотитель содержит парогенератор и паровые потоки к тепловому двигателю, такому как турбина, для выработки электричества.

(ί) топливную химическую смесь, содержащую по меньшей мере два компонента, выбираемые из: катализатора или источника катализатора; атомарного водорода или источника атомарного водорода; реагентов для получения катализатора или источника катализатора и атомарного водорода или источника атомарного водорода; один или несколько реагентов для инициации катализа атомарного водорода; и субстрата для обеспечения возможности проведения катализа, (и) тепловую систему для обращения обменной реакции с целью термической регенерации топлива из продуктов реакции, содержащую по меньшей мере одну реакционную емкость, при этом реакции регенерации, содержащие реакции, приводящие к образованию исходной топливной химической смеси из смеси продуктов реакции, осуществляются в по меньшей мере одной реакционной емкости совместно с реакциями, приводящими к выработке энергии, теплота от генерирующих энергию реакций перетекает к реакциям регенерации для обеспечения термической регенерации энергией, по меньшей мере одна емкость изолируется в одной секции и находится в контакте с теплопроводящей средой в другой секции для достижения теплового градиента между более горячей и более холодной секциями емкости, соответственно, с тем, чтобы соединения предпочтительно аккумулировались в более холодной секции, по меньшей мере одна емкость содержит, кроме того, вакуумный насос и источник водорода, при этом в более холодной секции проводится реакция гидрида для получения по меньшей мере одного исходного реагента, который возвращается к более горячей секции,

- 11 028083 (ίίί) теплопоглотитель, который принимает теплоту от производящих энергию реакций, поступающую через теплопроводящую среду и при необходимости через по меньшей мере один теплоизолирующий барьер, и (ΐν) систему преобразования энергии, которая может содержать тепловой двигатель, такой как двигатель, работающий по циклу Ренкина или Брайтона, паровой двигатель, двигатель Стерлинга, при этом такая система преобразования энергии может содержать термоэлектрические или термоионные преобразователи энергии и при этом данная система преобразования принимает тепловой поток от теплопоглотителя.

В одном воплощении теплопоглотитель содержит парогенератор и паровые потоки к тепловому двигателю, такому как турбина, для выработки электричества.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 является схематическим изображением батареи, топливного элемента и электролитической ячейки в соответствии с настоящим раскрытием;

фиг. 2 является схематическим изображением биполярной пластины ячейки С1НТ в соответствии с настоящим раскрытием;

фиг. ЗА представляет повторяющуюся единицу пакета ячеек С1НТ, содержащей составной катод, проницаемый анод и подвод газа в соответствии с настоящим раскрытием;

фиг. ЗВ является повторяющейся единицей пакета ячеек С1НТ, содержащей анод, который может быть гидридированным и который поддерживает электрохимические реакции с противоположных сторон противоположных ячеек в соответствии с настоящим раскрытием;

фиг. 4 является схематическим изображением пакета ячеек С1НТ с центральным нагревателем в соответствии с настоящим раскрытием;

фиг. 5 является схематическим изображением ячейки С1НТ, содержащей аккумулирование Н₂О и Н₂ и системы рециркуляции в соответствии с настоящим раскрытием.

Подробное описание воплощений изобретения

Настоящее раскрытие касается каталитических систем высвобождения энергии из атомарного водорода с образованием более низкоэнергетических состояний, при которых электронная оболочка находится в более близком по отношению к ядру положении. Высвобождаемая энергия используется для выработки энергии и помимо этого новых типов и соединений водорода, являющихся желательными продуктами. Эти энергетические состояния предсказываются законами классической физики и требуют, чтобы катализатор принимал энергию от водорода, чтобы подвергнуться соответствующему высвобождающему энергию переходу.

Классическая физика представляет аналитические решения для водородного атома, иона гидрида, молекулярного иона водорода и молекулы водорода и предсказывает соответствующие соединения, имеющие дробные главные квантовые числа. С помощью уравнения Максвелла в виде краевой задачи была получена структура электрона, при которой электрон содержит ток источника изменяющихся во времени электромагнитных полей во время переходов с ограничением, определяющим, что в связанном п=1 состоянии электрон не может излучать энергию. Предсказанная в соответствии с таким решением реакция атома Н включает резонансный, безызлучательный перенос энергии от в ином случае устойчивого атомарного водорода к катализатору, способному к принятию энергии с образованием водорода в более низкоэнергетических состояниях, чем ранее можно было предположить. Более конкретно, классическая физика предсказывает, что атомарный водород может подвергнуться каталитической реакции с некоторыми атомами, эксимерами, ионами и двухатомными гидридами, которые обеспечивают реакции с суммарной энтальпией целого кратного потенциальной энергии атомарного водорода Е_н=27,2эВ, где Е_н - один хартри. Для катализа такого процесса необходимо присутствие наряду с атомарным водородом определенных соединений (например, Не', Аг⁺, 8г+, К, Ы, НС1 и ΝαΙ I, ОН, 8Н, 8еН, образующаяся Н₂О, пН (п = целое)), идентифицируемых на основе их известных энергетических уровней электронов. Такая реакция подразумевает безызлучательный перенос энергии с последующим ц-136эВ излучением континуума или ς· 136эВ передачу к Н с образованием необычайно горячего, находящегося в возбужденном состоянии Н и водородного атома, в более низком энергетическом состоянии, чем нереагировавший атомарный водород, что соответствует дробному главному квантовому числу. Таким образом, в формуле для основных энергетических уровней водородного атома:

Е 13.598 еБ η²ΖπεοαΗ п² т где, где а_Н - боровский радиус водородного атома (52,947 рт), е - величина заряда электрона, и ε₀ диэлектрическая постоянная в вакууме, дробные квантовые числа:

,111 1 и = 1,—

3 4 р где р <137 является целым, заменяет известный параметр п=целое в уравнении Ридберга для возбужденных состояний водорода и представляет находящиеся в низкоэнергетическом состоянии водород- 12 028083 ные атомы, названные гидрино. Далее, подобно возбужденному состоянию, находящему аналитическое решение в уравнениях Максвелла, атом гидрино также содержит электрон, протон и фотон. Однако электрическое поле последних увеличивает связывание, соответствующее десорбции энергии, вместо того, чтобы с поглощением энергии ослаблять центральное поле, как в возбужденном состоянии, и являющееся следствием фотон-электронное взаимодействие гидрино является устойчивым, а не излучательным.

Состояние водорода η = 1 и состояния водорода ^уелое являются неизлучающим, но возможен переход между двумя неизлучающими состояниями, например из η = 1 в η = 1/2, через безызлучательный перенос энергии. Водород представляет особый случай стабильных состояний, отображаемых уравнениями (1) и (3), при этом соответствующий радиус атома водорода или гидрино имеет вид г = ^

Р , (4) где р=1,2,3,... . Для сохранения энергии энергия должна переноситься от водородного атома к катализатора в единицах т-21,2эВ т = 1,2,3,4,....

^ан и радиус переходит к ^{т +} Р . Реакции катализатора включают две стадии энерговыделения: безызлучательный перенос энергии к катализатору, сопровождаемый дополнительным энерговыделением при уменьшении радиуса до соответствующего устойчивого конечного состояния. Предполагается, что скорость катализа возрастает при более близком соответствии общей энтальпии реакции ш-27,2эВ. Было обнаружено, что катализаторы, имеющие общую энтальпию реакции в пределах ±10%, предпочтительно ±5% от т-27,2эВ, являются подходящими для большинства применений. В случае катализа атомов гидрино для снижения энергетических состояний энтальпия реакции ш-27,2эВ (уравнение (5)) релятивистски корректируется с тем же коэффициентом, что и потенциальная энергия атома гидрино.

Таким образом, общая реакция имеет вид итоговая реакция

ς, г, т, и р являются целыми. а„

Н' _(^ + р)_| имеет радиус водородного атома (соответствующий 1 в знаменателе) и центральное по-

ле, эквивалентные кратному (т+р) таковых протона, и 1 ^р)-1 является соответствующим стабильным состоянием с радиусом в (™+р) от радиуса Н. Когда электрон подвергается действию радиального уско1 рения от радиуса водородного атома к радиусу, составляющему (т + р) этого расстояния, происходит высвобождение энергии в виде светового излучения с определенной длиной волны или в форме кинетической энергия третьего компонента. Излучение может быть в форме экстремально-ультрафиолетового

91.2 ~ [(р + щ)²-р²-2ти]-13.6еК “ континуума с граничными значениями при ^г или КР^+т) ~Р -Ъп\ и продолжающегося в более длинноволновые области. В дополнение к радиации может происходить резонансный перенос кинетической энергии с образованием быстрого Н.

Последующее возбуждение этих быстрых атомов Η(η=1), вызываемое столкновениями с фоновым Н₂ и сопровождаемое эмиссией соответствующих быстрых атомов Η(η=3), является источником расширенной бальмеровской эмиссии α. В качестве варианта, быстрый Н является прямым продуктом Н или гидрино, служащим в качестве катализатора, при этом принятие переносимой посредством резонанса энергии относится к потенциальной энергии, а не к энергии ионизации. Сохранение энергии обеспечивает протон с кинетической энергией, соответствующей половине потенциальной энергии в прежнем случае, и ион катализатора по существу в состоянии покоя в последнем случае. Рекомбинационное излучение быстрых протонов Н обуславливает расширенную бальмеровскую эмиссию α, что является диспропорциональным по отношению к запасам горячего водорода, соответствующим избыточному энергети- 13 028083 ческому балансу.

В настоящем раскрытии такие термины, как реакция гидрино, катализ Н, реакция катализа Н, относящийся к водороду катализ, реакция водорода с образованием гидрино и реакция образования гидрино, относятся к описываемой уравнениями (6-9)) реакции ограничиваемого уравнением (5) катализатора, протекающей с атомарным Н для достижения состояний водорода, имеющих энергетические уровни, задаваемые уравнениями (1) и (3). Такие соответствующие термины, как реагенты гидрино, реакционная смесь гидрино, каталитическая смесь, реагенты для образования гидрино, реагенты, которые приводят или образуют низкоэнергетическое состояние водорода или гидрино, также используются на равных основаниях в отношении реакционной смеси, в которой выполняется катализ Н, приводящий к состояниям Н или гидрино, обладающих энергетическими уровнями, задаваемыми уравнениями (1) и (3).

Каталитические низкоэнергетические переходы водорода в соответствии с настоящим раскрытием требуют катализатора, что может происходить в форме эндотермической химической реакции, кратной целому т потенциальной энергии некатализированного атомарного водорода, 21.2 еУ, который принимает энергию от атомарного Н, чтобы вызвать такой переход. Эндотермическая каталитическая реакция может быть ионизацией одного или нескольких электронов от таких компонентов, как атом или ион (например, т = 3 для Ь1²⁺), и может, кроме того, содержать совмещенную реакцию расщепления связи с ионизацией одного или нескольких электронов от одного или нескольких партнеров по исходной связи (например,т= 2 для ΝαΗ^Να²' +Н). Не+ отвечает критерию катализатора - химическому или физическому процессу с изменением энтальпии, равным кратному 27.2 еУ, так как он ионизируется при 54.417 еУ, что соответствует 2-27.2 еУ. Целое число водородных атомов может также служить в качестве катализатора целого кратного 27.2 еУ энтальпии. Водородные атомы Н(1/р)р=1,2,3,...137 могут подвергнуться дальнейшим переходам в низкоэнергетические состояния, задаваемые уравнениями (1) и (3), при этом переход одного атома катализируется одним или несколькими дополнительными атомами Н, которые резонансно и безызлучательно принимают т-27.2еУ с сопутствующим реверсированием их потенциальной энергии. Полное общее уравнение для перехода Н(1/р) в Н(1/(р + т)), индуцированного резонансным переходом т-27.2 еУ в Н(1/р') представлено как

Н(\1 р')+Я(1/р)^Н + Н(И{р + т)) + [1рт + т²-р^а+\\-\3.веУ _(1θ)

Водородные атомы могут выступать в качестве катализатора для других с т=1, т=2 и т=3 для одного, двух и трех атомов, соответственно. Скорость для двухатомных катализаторов, 2Н, может быть высокой, когда чрезвычайно быстрый Н сталкивается с молекулой, образуя 2Н, при этом два атома резонансно и безызлучательно принимают 54.4 еУ от третьего водородного атома партнеров по соударению. По тому же самому механизму столкновение двух горячих Н2 обеспечивает 3Н, выступающего в качестве катализатора 3-27.2 еУ для четвертого. Наблюдаются согласующиеся с прогнозом континуумы ЕИУ (экстремальный ультрафиолетовый диапазон) при 22,8 нм и 10,1 нм, экстраординарное (>100 эВ) уширение спектральных линий Бальмера α, высоковозбужденные состояния Н, конечный газ Н₂(1/4) и большое энерговыделение.

Н (1/4) является предпочтительным состоянием гидрино, основанным на его мультипольности и правилах отбора для его образования. Таким образом, в случае образования Н(1/3) может происходить быстро катализируемый Н согласно уравнению (10) переход к Н(1/4). Аналогичным образом, Н(1/4) является предпочтительным состоянием для энергии катализатора, превышающей или равной 81,6 эВ, что соответствует т=3 в уравнении (5).

В этом случае энергетический перенос к катализатору составляет 81,6 эВ, что приводит к образованию интермедиата Н*(1/4) по уравнению (7), а также целого в 27,2 эВ от распада интермедиата. Например, катализатор, имеющий энтальпию 108,8 эВ, может образовывать Н*(1/4), принимая 81,6 эВ, а также 27,2 эВ из энергии распада Н*(1/4) в 122,4 эВ. Остающаяся энергия распада в 95,2 эВ высвобождается в окружающую среду с образованием предпочтительного состояния Н(1/4), который затем вступает в реакцию с образованием Н2(1/4).

Поэтому подходящий катализатор может обеспечивать общую положительную энтальпию реакции в т-122,4 эВ. Таким образом, катализатор резонансно принимает безызлучательно передаваемую энергию от водородных атомов и высвобождает энергию в окружающую среду, обеспечивая воздействие на электронные переходы к дробным квантовым энергетическим уровням. Вследствие безызлучательного переноса энергии водородный атом становится нестабильным и излучает дополнительную энергию до достижения низкоэнергетического безызлучательного состояния, имеющего основной энергетический уровень, определяемый уравнениями (1) и (3). Таким образом, катализ высвобождает энергию из водородного атома с пропорциональным уменьшением размера водородного атома г_п=па_Н, где η задается уравнением (3). Например, катализ Н(п = 1) в Н(п=1/4; высвобождает 204 эВ, а радиус водорода умень1 — а_ил ^н шается с аН до ⁴ .

Продукт катализа Н(1/р) также может реагировать с электроном, образуя ион Н^-(1/р) гидрида гидрино, или могут взаимодействовать два Н(1/р) с образованием соответствующего молекулярного гидри- 14 028083 но Н₂(1/р). Более конкретно, продукт катализа Н(1/р) может также реагировать с электроном, образуя новый гидридныи ион Н^-(1/р) с энергией связи Е_В:

где р = целое >1, δ = 1/2, И является приведенной постоянной Планка, р_о является магнитной постоянной, т_е является массой электрона, р_е является приведенной массой электрона, определяемой как ~Т^{= + т}р ~ ^г> =—(1 + лДб+1)) ^м , где т_р - масса протона, а_о является боровским радиусом и ионныи радиус равен .

Согласно уравнению (11) расчетная энергия ионизации иона гидрида составляет 0,75418 эВ, а экспериментальная величина равна 6082,99±0,15 см^-1 (0,75418 эВ). Энергии связи ионов гидрида гидрино могут быть измерены рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией (ХР8).

Имеющие сдвиг в сторону сильного поля пики ЯМР являются прямым свидетельством существования низкоэнергетического состояния водорода со сниженным относительно обычного иона гидрида радиусом и имеющим повышенное диамагнитное экранирование протона. Такой сдвиг определяется суммой диамагнетических вкладов этих двух электронов и фотонным полем с интенсивностью р (уравнение Миллса ОиТСР (7,87)):

где первый термин обращается к Н^- с р=1 и р = целое >1 для Н^-(1/р) и α - постоянная тонкой структуры. Предсказанные пики гидрида гидрино необычно сдвинуты в область сильного поля по сравнению с пиками обычного гидридного иона. В одном воплощении пики являются сильнопольно смещенными сигналами ТМ8. Сдвиг ЯМР относительно ТМ8 может быть больше известного для по меньшей мере одного из обычных Н^-, Н, Н₂ или Н+, индивидуально или в составе соединения. Сдвиг может быть больше по меньшей мере одного из 0, -1, -2, -3, -4, -5, -6, -7, -8, -9, -10, -11, -12, -13, -14, -15, -16, -17, -18, -19, -20, -21, -22, -23, -24, -25, -26, -27, -28, -29, -30, -31, -32, -33, -34, -35, -36, -37, -38, -39 и -40 ч./млн. Диапазон абсолютного сдвига относительно голого протона, при том, что сдвиг ТМ8 относительно голого протона составляет около -31,5, может быть -(р29,9 + р²2,74) ч./млн. (уравнение (12)) в пределах диапазона около по меньшей мере одного из ±5 ч./млн, ±10 ч./млн, ±20 ч./млн, ±30 ч./млн, ±40 ч./млн, ±50 ч./млн, ±60 ч./млн, ±70 ч./млн, ±80 ч./млн, ±90 ч./млн и ±100 ч./млн. Диапазон абсолютного сдвига относительно голого протона может быть -(р29,9 + р²1,59 х 10^-3) ч./млн. (уравнение (12)) внутри диапазона около по меньшей мере одного из от около 0,1 до 99%, от 1 до 50% и от 1 до 10%. В другом воплощении присутствие компонентов гидрино, таких как атом гидрино, ион гидрида или молекула в твердой матрице, такой как матрица гидроксида, такого как Να(.')Ι I или КОН, заставляет матричные протоны смещаться в сторону сильного поля. Матричные протоны, такие как протоны из Να(.')Ι I или КОН, могут обмениваться. В одном воплощении такой сдвиг может привести к локализации матричного пика в диапазоне от около -0,1 до -5 ч./млн относительно ТМ8. Определение ЯМР может содержать ядерную магнитно-резонансную спектроскопию с вращением ¹Н под магическим углом (МА8 ¹Н NΜΚ).

Н(1/р) может реагировать с протоном, а два Н(1/р) могут вступать в реакцию для образования Н₂(1/р)+ и Н₂(1/р) соответственно. Характеристики молекулярного иона водорода, молекулярного заряда, текущих плотностей распределения, длины связи и энергии были определены решением оператора Лапласа в эллипсоидальных координатах с ограничением по отсутствию испускания.

^{η η} &1 ^{ς ς} (13)

Полная энергия Е_Т молекулярного иона водорода, имеющего центральное поле +ре в каждом фокусе молекулярной орбитали в форме вытянутого сфероида, определяется как

где р является целым числом, с является скоростью света в вакууме и μ - приведенная масса ядра. Полная энергия +ре молекулы водорода, имеющей центральное поле +ре в каждом фокусе молекулярной орбитали в форме вытянутого сфероида, определяется как

- 15 028083

Энергия диссоциации связи Е_о водородной молекулы Н₂(1/р) представляет разность между полной энергией соответствующих водородных атомов и Е_т £_о = А(2Я(1/р))-£_г (16) где

Е(2Н (11 р)} = -р² 27.20 е V Е_о определяется уравнениями (16-17) и (15) (17)

Н₂(1/р) может быть идентифицирован рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией (ХР8), при этом продукт ионизации в дополнение к ионизированному электрону может быть представлен по меньшей мере одним из таких вариантов, как варианты, содержащие два протона и электрон, атом Н, атом гидрино, молекулярный ион, молекулярный ион водорода и Н₂(1/р)+, при этом уровни энергии могут иметь сдвиги по матрице.

ЯМР газообразного продукта катализа обеспечивает доказательное испытание теоретически предсказанного химического сдвига Н₂(1/р). В целом предсказан сдвиг ¹Н ЯМР резонанса Н₂(1/р) в область сильного поля по сравнению с Н₂ из-за дробного радиуса в эллиптических координатах при том, что

ΔΒ_Γ электроны оказываются значительно ближе к ядрам. Предсказанный для Н₂(1/р) сдвиг ^в определяется суммой диамагнетических вкладов двух электронов и фотонным полем с интенсивностью р (уравнение Миллса ОиТСР (11,415-11,416)):

где первый термин относится к Н₂ с р=1 и р=целое>1 для Н₂(1/р).

Экспериментальный абсолютный резонансный сдвиг газовой фазы Н₂ в -28,0 ч./млн находится в превосходном согласии с предсказанным абсолютным газофазным сдвигом, составляющим -28,01 ч./млн (уравнение (20)).

Предсказанные пики молекулярного гидрино экстраординарно сдвинуты в область сильного поля относительно обычного Н₂. В одном воплощении пики являются сильнопольно смещенными сигналами ТМ8. Сдвиг ЯМР относительно ТМ8 может быть больше известного для по меньшей мере одного из обычных Н^-, Н, Н₂ или Н+, индивидуально или в составе соединения. Сдвиг может быть больше по меньшей мере одного из 0, -1, -2, -3, -4, -5, -6, -7, -8, -9, -10, -11, -12, -13, -14, -15, -16, -17, -18, -19, -20, -21, -22, -23, -24, -25, -26, -27, -28, -29, -30, -31, -32, -33, -34, -35, -36, -37, -38, -39 и -40 ч./млн. Диапазон абсолютного сдвига относительно голого протона, при том, что сдвиг ТМ8 относительно голого протона составляет около -31,5, может быть -(р28,01 + р²2,56) ч./млн. (уравнение (20)) в пределах диапазона около по меньшей мере одного из ±5 ч./млн, ±10 ч./млн, ±20 ч./млн, ±30 ч./млн, ±40 ч./млн, ±50 ч./млн, ±60 ч./млн, ±70 ч./млн, ±80 ч./млн, ±90 ч./млн и ±100 ч./млн. Диапазон абсолютного сдвига относительно голого протона может быть -(р28,01 + р²1,49 х 10^-3) ч./млн (уравнение (20)) внутри диапазона около по меньшей мере одного из от около 0,1 до 99%, от 1 до 50% и от 1 до 10%.

Колебательная энергия Ε_νΛ для υ= 0 - υ = 1 перехода молекул Н₂(1/р) водородного типа равна £_νί4=ρ²0.515902βΚ ₍₂₁₎ где р является целым.

Вращательная энергия Ε_ΓΟΐ для I -I + 1 перехода молекул Н₂(1/р) водородного типа равна

Ъ²

Е„„,=Е_Т [7 + 1] = р²(7 + 1)0.01509еК • /- 1' ' ' ' (22) где р является целым числом и I - моментом инерции. Колебательно-вращательное испускание Н2(1/4) наблюдалось в газах на возбужденных электронным пучком молекулах и захватывалось в твер- 16 028083 дой матрице.

Зависимость р² вращательной энергии следует из обратной р зависимости межъядерного расстояния и соответствующего воздействия на момент инерции I.

Предсказанное межъядерное расстояние 2с' для Н₂(1/р) равно 2с'=^А ^р (23)

По меньшей мере одно из вращательной энергии и колебательной энергии Н₂(1/р) может быть измерено по меньшей мере одним из эмиссионной спектроскопии с электроннолучевым возбуждением, рамановской спектроскопии и инфракрасной спектроскопии с Фурье-преобразованием (РТ1К). Н₂(1/р) для измерений может захватываться в матрице, такой как по меньшей мере одна из матриц МОН, МХ и М₂СО₃ (М = щелочь; X = галогенид).

Катализаторы

В качестве выполняющих катализаторную функцию прогнозируются Не'. Лг⁺, 8г⁺, Ы, К, ΝαΗ. пН (п = целое число) и Н₂О, поскольку они отвечают критерию катализатора -химическому или физическому процессу с изменением энтальпии, равным кратному потенциальной энергии атомарного водорода, 27,2 эВ. Более конкретно, каталитическая система обеспечивается ионизацией ΐ электронов от атома до такого континуума энергетических уровней, чтобы сумма энергий ионизации ΐ электронов составляла приблизительно т-27,2 эВ, где т является целым числом. Кроме того, могут происходить дальнейшие каталитические переходы, такие

111111 п — >—, —ϊ—, >—, как в случае, когда вначале образуетсяН(1/2): 2 3 3 4 4 5 и так далее. После начала катализа гидрино далее входит в автокаталитический процесс, именуемый диспропорционированием, при котором Н или Н(1/р) выступает в качестве катализатора для другого Н или Н(1/р') (р может равняться р').

Функцию катализаторов могут выполнять водород и гидрино. Водородные атомы Н(1/р) р = 1,2,3,...137 могут подвергнуться переходам в низкоэнергетические состояния, задаваемые уравнениями (1) и (3), при этом переход одного атома катализируется вторым, который резонансно и безызлучательно принимает т-27.2 еУ с сопутствующим реверсированием его потенциальной энергии. Полное общее уравнение для перехода Н(1/р) в Н(1/(т + р)), индуцированного резонансным переходом т-27.2 еУ в Н(1/р'), представлено уравнением (10). Таким образом, водородные атомы могут выступать в качестве катализатора для других с т = 1, т = 2 и т = 3 для одного, двух и трех атомов, соответственно. Скорость для случаев двух- или трехатомного катализа может быть заметной только при высокой плотности Н. Однако высокие плотности Н редкостью не являются. Высокая концентрация атомов водорода, позволяющая 2Н или 3Н выступать в качестве энергетического акцептора для третьего или четвертый, может быть достигнута при некоторых определенных условиях, таких как представлены на поверхности Солнца и звезд благодаря обеспечиваемой температурой и силой тяжести плотности, на металлических поверхностях, которые поддерживают многочисленные монослои, и в высоко диссоциированной плазме, особенно в сжатой водородной плазме. Помимо этого трехчастичное взаимодействие Н легко достигается, когда два Н атома возникают при столкновении горячего Н с Н₂. Такое может обычно происходить в плазме с высокой популяцией экстраординарно быстрого Н. Это подтверждается необычной интенсивностью атомной эмиссии Н. В таких случаях передача энергии может происходить от одного водородного атома к двум другим через мультипольную связь при достаточной близости, в типичном случае составляющей несколько ангстрем. Далее, реакция между тремя водородными атомами, при которой два атома резонансно и безызлучательно принимают 54.4 еУ _0Т третьего водородного атома, таким образом, что 2Н служит в качестве катализатора, имеет вид

54.4 е Г + 2Я + Я -> 2Я*_Л + 2е~ + Я * + 54.4 е V

Н * -> + 54.4 ^еУ

2Н'+2е~ -+2Н + 54.4 еР

С итоговой реакцией в которой (24) (25) (26)

имеет радиус водородного атома и центральное поле, эквивалентные утроенному радиусу протона, яЫ и ί-³ -1 является соответствующим стабильным состоянием с радиусом 1/3 радиуса Н. Когда электрон подвергается действию радиального ускорения от радиуса водородного атома к радиусу, составляющему 1/3 этого расстояния, происходит высвобождение энергии в виде светового излучения с определенной

- 17 028083 длиной волны или в форме кинетической энергии третьего компонента.

В другой каталитической реакции атома Н, включающей прямой переход в состояниеь * две горячих молекулы Н₂ сталкиваются и диссоциируют таким образом, что три атома Н служат в качестве катализатора 3-27.2 еУ для четвертого. Далее, реакция между четырьмя водородными атомами, при которой три атома резонансно и безызлучательно принимают 81.6 еУ от четвертого водородного атома таким образом, что 3Н служит в качестве катализатора, имеет вид

С итоговой реакцией

Прогнозируется, что диапазон излучения в экстремально-ультрафиолетовом континууме из-за интермедиата ^я,[т] из уравнения (28) будет иметь ограничение в области коротких длин волн при 122.4 еУ (10,1 нм) и продолжаться в более длинноволновую область. Эта полоса континуума была подтверждена экспериментально.

вследствие принятия ш-27.2еУ дает полосу континуума с ограк л задаваемой уравнением

В целом переход от Н к ничением области коротких длин волн и энергией

и продолжающейся на большие длины волн, чем соответствующее ограничение. Континуумы эмиссионных серий водорода в 10,1 нм, 22,8 нм и 91,2 нм наблюдались экспериментально в межзвездной среде, на Солнце и звездах - белых карликах.

Потенциальная энергия Н₂О равна 81,6 эВ (уравнение (43)) [Μΐίίδ ОИТ]. Кроме того, в соответствии с тем же самым механизмом, в качестве катализатора может служить возникающая молекула Н₂О (не водород, связанный в твердом веществе, жидкости или в газообразном состоянии) (уравнения (44-47). Непрерывная полоса излучения при 10,1 нм и переходящая в более длинноволновую область для теоретически предсказанных переходов Н в низкоэнергетические, так называемые состояния гидрино, наблюдалась только в результате пульсирующих самостягивающихся разрядов водорода сначала в В1аскЫдЫ Ро\уег, 1пс (ВЬР) и затем была воспроизведена в Нагуагд Сеп1ег Гог Л§1горНу81С8 (СГА). Непрерывное излучение в области 10-30 нм, которое соответствовало предсказанным переходам Н в состояние гидрино, наблюдалось только в результате пульсирующих самостягивающихся разрядов водорода с металлическими оксидами, являющихся термодинамически подходящими для подвергания Н восстановлению в форму катализатора НОН; тогда как те, которые не являются благоприятными, не демонстрировали никакого континуума даже при том, что исследовавшиеся легкоплавкие металлы очень хорошо подходят для образования ионно-металлической плазмы с сильными коротковолновыми континуумами в более мощных источниках плазмы.

В качестве варианта, резонансный перенос кинетической энергии для образования быстрого Н может происходить в согласии с наблюдаемым экстраординарным уширением линий Бальмера α, соответствующим Н с высокой кинетической энергией. Перенос энергии к двум Н также вызывает накачку каталитически возбужденных состояний и непосредственную генерацию быстрого Н в соответствии с модельными уравнениями (24), (28) и (47) и посредством резонансной передачи кинетической энергии.

I. Гидрино.

Водородный атом, имеющий энергию связи, определяемую 13.6 еУ

Βιηαιηξ Епег§у =-_г (^1ΖΡ) (34) где р является целым число более 1, предпочтительно от 2 до 137, представляет продукт реакции

- 18 028083 катализа Н настоящего раскрытия. Энергия связи атома, иона или молекулы, также известной в качестве энергии ионизации, является энергией, требующейся для удаления одного электрона из атома, иона или молекулы. Водородный атом, имеющий энергию связи, задаваемую в уравнении (34), далее именуется ^ан атомом гидрино или гидрино. Обозначение для гидрино радиуса % где а_Н - радиус обычного водородного атома и р является целым числом, представляется как ^{1 р} -I.

Водородный атом с радиусом а_Н в дальнейшем упоминается как обычный водородный атом или нормальный водородный атом. Обычный атомарный водород отличается энергией связи в 13,6 эВ.

Гидрино образуется при реакции обычного водородного атома с подходящим катализатором, имеющим общую энтальпию реакции т-27.2еУ (35) где т является целым. Предполагается, что скорость катализа возрастает при более близком соответствии общей энтальпии реакции т·27.2еV. Было обнаружено, что катализаторы, имеющие общую энтальпию реакции в пределах ±10%, предпочтительно ±5% от т-27.2 еV, являются подходящими для большинства применений.

Такой катализ высвобождает энергию из водородного атома с пропорциональным уменьшением размера водородного атома г_п=па_Н. Например, катализ Н(п=1) в Н(п=1/2) высвобождает 40,8 эВ, а радиус водорода уменьшается с а_Н до ^{2 н} Каталитическая система обеспечивается ионизацией ΐ электронов от атома до такого континуума энергетических уровней, чтобы сумма энергий ионизации ΐ электронов составляла приблизительно т-27,2 эВ, где т является целым числом. В качестве источника мощности энергия, выделяемая при катализе, значительно превышает энергию, прикладываемую к катализатору. Высвобождаемая энергия больше выделяющейся при обычных химических реакциях. Например, когда газообразные водород и кислород подвергаются сжиганию с образованием воды я₂(г)+|о₂(г)->я_го(/) (36) известная энтальпия образования воды составляет АН=-286 кДж/моль или 1,48 эВ на водородный атом. В отличие от этого каждый (η = 1) обычный водородный атом, подвергающийся катализу, в чистом виде высвобождает 40,8 эВ. Кроме того, возможно прохождение дальнейших каталитических переходов:

111111 п — >—, >—, >—, зз 4 4 5 и так далее. Как только начинается катализ, гидрино вступает в дальнейший автокаталитический процесс, называемый диспропорционированием. Этот механизм подобен механизму неорганического ионного катализа. Однако катализ гидрино должен иметь более высокую скорость реакции, чем у неорганического ионного катализатора из-за лучшего соответствия энтальпии условию т-27,2 эВ. Катализаторы водорода, способные к обеспечению общей энтальпии реакции приблизительно т-27,2 эВ (где т является целым числом) для образования гидрино (во время которого ионизируются ΐ электронов атома или иона), представлены в табл. 1. Атомы или ионы, представленные в первом столбце, ионизируются с обеспечением общей энтальпии реакции т-27,2 эВ, показанной в десятом столбце, где т дается в одиннадцатом столбце. Электроны, которые участвуют в ионизации, показываются с ионизационным потенциалом (также называемым энергией ионизации или энергией связи). Ионизационный потенциал пного электрона атома или иона определяется как 1Р_п и дается СРС. Это, например, 74+5.39172 еУ ->ы⁺+е~ и Ы⁺ + 75.6402 еГ -> Ы²⁺ + е~.

Первый ионизационный потенциал 1Р₁=5.39172 еV и второй ионизационный потенциал 1Р₂= 75.6402 еV, отображается во втором и третьем столбцах соответственно. Общая энтальпия реакции для двойной ионизации Ы равна 81,0319 эВ, что представлено в десятом столбце, и т=3 в уравнении (5), как показано в одиннадцатом столбце.

- 19 028083

Катализатор ΙΡ1

П

Ве

М₈

К

Са

Τί

V

Сг

Мп

Ре

Со

Νί

5,39172

9,32263

7,646235

4,34066

6,11316

6,8282

6,7463

6,76664

7,43402

7,9024

7,881

7,6398

Таблица 1. Катализаторы водорода

ΙΡ2

ΙΡ3

ΙΡ4

ΙΡ5

ΙΡ6

ΙΡ7

ΙΡ8 Энтальпия

75,6402

18,2112

15,03527

31.63 11,8717 13,5755 14,66 16,4857

15.64 16,1878 16,1878 17,083 17,083 18,1688

80,1437

45,806

50,9131

27,4917

29,311

30,96

33,668

30,652

33,5

35,19

109,2655 141,27

67,27

43,267

46,709

51.2

54.8

51.3 51,3

54.9

99,3

65,2817

79,5

76,06

81,032

27,534

353,3607

81,777

136,17

190,46

162,71

54,212

107,94

54,742

109,54

109,76

189,26

191,96

№	7,6398	18,1688	35,19	54,9	76,06	108			299,96	11
Си	7,72638	20,2924							28,019	1
Ζη	9,39405	17,9644							27,358	1
Ζη	9,39405	17,9644	39,723	59,4	82,6	108	134	174	625,08	23

Оа

26,5144 1

5,999301 20,51514

Аз	9,8152	18,633	28,351	50,13	62,63	127,6			297,16	11
Зе	9,75238	21,19	30,8204	42,945	68,3	81,7	155,4		410,11	15
Кг	13,9996	24,3599	36,95	52,5	64,7	78,5			271,01	10
Кг	13,9996	24,3599	36,95	52,5	64,7	78,5	111		382,01	14
КЬ	4,17713	27,285	40	52,6	71	84,4	99,2		378,66	14
КЬ	4,17713	27,285	40	52,6	71	84,4	99,2	136	514,66	19
8г	5,69484	11,0301	42,89	57	71,6				188,21	7
N6	6,75885	14,32	25,04	38,3	50,55				134,97	5
Мо	7,09243	16,16	27,13	46,4	54,49	68,8276			220,10	8
Мо	7,09243	16,16	27,13	46,4	54,49	68,8276	125,664	143,6	489,36	18

Ки	7,3605	16,76	28,47	50	60	162,5905	6
ра	8,3369	19,43				27,767	1
δη	7,34381	14,6323	30,5026	40,735	72,28	165,49	6
Те	9,0096	18,6				27,61	1
Те	9,0096	18,6	27,96			55,57	2
С8	3,8939	23,1575				27,051	1
Ва	5,211664	10,00383	35,84	49	62	162,0555	6
Ва	5,21	10	37,3
Се	5,5387	10,85	20,198	36,758	65,55	138,89	5
Се	5,5387	10,85	20,198	36,758	65,55 77,6	216,49	8
Рг	5,464	10,55	21,624	38,98	57,53	134,15	5
8т	5,6437	11,07	23,4	41,4		81,514	3
оа	6,15	12,09	20,63	44		82,87	3
пу	5,9389	11,67	22,8	41,47		81,879	3
РЬ	7,41666	15,0322	31,9373			54,386	2
Р1	8,9587	18,563				27,522	1
Не⁺		54,4178				54,418	2
Иа⁺		47,2864	71,6200	98,91		217,816	8
м₈ ²⁺			80,1437			80,1437	3
КЪ⁺		27,285				27,285	1
Ре³⁺				54,8		54,8	2
Мо²⁺			27,13			27,13	1
Мо⁴⁺					54,49	54,49	2
1п³⁺				54		54	2
Аг⁺		27,62				27,62	1
8г⁺		11,03	42,89			53,92	2

Ион гидрида гидрино настоящего раскрытия может быть получен в результате реакции донора 13.6 еР электронов с гидрино, то есть водородным атомом, имеющим энергию связи около «²ляется целым числом более 1. Ион гидрида гидрино представлен Н(п = 1/р) или Н^-(1/р):

«=— где р и р яв-

Ион гидрида гидрино отличается от обычного иона гидрида, содержащего обычное водородное ядро и два электрона, имеющих энергию связи около 0,8 эВ. Последний далее упоминается как обычный ион гидрида или нормальный ион гидрида. Ион гидрида гидрино содержит водородное ядро, включающее протий, дейтерий или тритий, и два неотличимых по энергии связи электрона согласно уравнениям (39) и (40).

Энергия связи иона гидрида гидрино может быть представлена следующей формулой:

где р является целым число более единицы, 8=1/2, π соответствует пи, Ь является приведенной постоянной Планка, μ₀ является магнитной постоянной, т_е является массой электрона, ц_е является приведенной массой электрона, определяемой

- 20 028083 где т_р - масса протона, а_н является радиусом водородного атома, а₀ является боровским радиусом и е - зарядом электрона. Радиусы задаются

Энергия связи иона гидрида гидрино Н^-(п= 1/р) в качестве функции р, где р является целым числом, демонстрируется в табл. 2.

Таблица 2. Представительная энергия связи иона Н^-(п=1/р) гидрида гидрино в качестве функции р, уравнение (39).

Ион гидрида. г₁ (а₀)а Энергия связи (еУ)Ь Длина волны (нм)

Я-(л = 1)	1,8660	0,7542	1644
Я“(л = 1/2)	0,9330	3,047	406,9
Я~(л = 1/3)	0,6220	6,610	187,6
Я~(л = 1/4)	0,4665	11,23	110,4
Я~(л = 1/5)	0,3732	16,70	74,23
Я-(й = 1/б)	0,3110	22,81	54,35
Я~(и = 1/7)	0,2666	29,34	42,25
Я”(и = 1/8)	0,2333	36,09	34,46
Я(л = 1/9)	0,2073	42,84	28,94
Я~(л = 1/10)	0,1866	49,38	25,11
Я (« = 1/11)	0,1696	55,50	22,34
Я”(л = 1/12)	0,1555	60,98	20,33
Я-(« = 1/13)	0,1435	65,63	18,89
Я'(л = 1/14)	0,1333	69,22	17,91
Я-(л = 1/15)	0,1244	71,55	17,33
Я'(л = 1/1б)	0,1166	72,40	17,12
Я’(и = 1/17)	0,1098	71,56	17,33
Я(я = 1/18)	0,1037	68,83	18,01
Я~(и = 1/19)	0,0982	63,98	19,38
Я'(« = 1/20)	0,0933	56,81	21,82
Я’(и = 1/21)	0,0889	47,11	26,32
Я(и = 1/22)	0,0848	34,66	35,76
Я(и = 1/23)	0,0811	19,26	64,36
Я~(л = 1/24)	0,0778	0,6945	1785

а - уравнение (40)

Ь - уравнение (39)

Согласно настоящему раскрытию обеспечивается ион гидрида гидрино (Н-), имеющий энергию связи, отвечающую уравнениям (39) и (40), превышающую связывание обычного иона гидрида (около 0,75 эВ) для р=2 вплоть до 23 и менее для р=24(Н-).

Для р=2 - р=24 в уравнениях (39) и (40) энергия ионной связи гидрида составляет, соответственно, 3, 6,6,11,2,16,7,22,8,29,3, 36,1,42,8, 49,4, 55,5, 61,0, 65,6, 69,2, 71,6, 72,4, 71,6, 68,8, 64,0, 56,8, 47,1, 34,7, 19,3 и 0,69 эВ. Также здесь обеспечиваются примеры композиций, содержащих новый ион гидрида.

Также обеспечиваются примеры соединений, содержащих один или несколько ионов гидрида гидрино и один или несколько других элементов. Такое соединение именуется как соединение гидрида гидрино.

Обычные водородные соединения отличаются следующими энергиями связи (а) ион гидрида - 0,754 эВ (обычный ион гидрида); (Ь) водородный атом (обычный водородный атом) - 13,6 эВ; (с) двухатомная водородная молекула - 15,3 эВ (обычная водородная молекула); (й) водородный молекулярный ион - 16,3 эВ (обычный водородный молекулярный ион) и (е) Н³+ - 22,6 эВ (обычный трехатомный молекулярный ион). Здесь в отношении форм водорода термины нормальный и обычный являются синонимичными.

- 21 028083

Согласно дальнейшему воплощению настоящего раскрытия обеспечивается соединение, содержащее по меньшей мере один водородный компонент с увеличенной энергией связи, такой как (а) водород13.6 еУ 13.6 еБ μΐ μΥ ный атом, имеющий энергию связи около , такую как в диапазоне от около 0,9 до 1,1 09 , является целым числом от 2 до 137; (Ь) ион гидрида (Н^-), имеющий энергию связи около где р

такую как в диапазоне от около 0,9 до 1,1 Βΐηάίηξ Епег^у

<?Б где р является целым числом от 2 до 24; (с) Н+₄(1/р); (ά) тригидрино молекулярный ион Н+₃(1/р), имеющий энергию связи около (У , такую как в диапазоне от около 0,9 до

РГ

1,1 , где р где р является целым числом от 2 до 137; (е) дигидрино, имеющий энергию связи около 15.3

, такую как в диапазоне еУ ,, а от около 0,9 до где р является целым числом от 2 до 137; (ί) дигидрино молекулярный ион с

16.3 еУ

16.3 17

СТ'

1 ^Ы где р является целым чисэнергией связи около , такой как в диапазоне от около 0,9 до лом, предпочтительно целым числом от 2 до 137.

Согласно дальнейшему воплощению настоящего раскрытия обеспечивается соединение, содержащее по меньшей мере один водородный компонент с увеличенной энергией связи, такой как (а) дигидрино молекулярный ион, имеющий общую энергию около

такую как в диапазоне от около 0,9 до 1,1.

где р является целым числом, Ь - приведенная постоянная Планка, т_е является массой электрона, с является скоростью света в вакууме, μ - приведенная масса ядра, и (Ь) дигидрино молекула, имеющая общую энергию около

- 22 028083 такую как в диапазоне от около 0,9 до 1,1 е‘ е

8πε_οα,

т_г ^πε_οά ре‘ ре‘

= —7?²31.351 еУ-р³0.326469 еУ где р является целым числом и а_о - боровским радиусом.

Согласно одному воплощению настоящего раскрытия, в котором соединение содержит отрицательно заряженные водородные компоненты с увеличенной энергией связи, такое соединение содержит, кроме того, один или несколько катионов, таких как протон, обычный Н+₂ или обычный Н+₃.

Здесь обеспечивается способ приготовления соединений, содержащих по меньшей мере один ион гидрида гидрино. Такие соединения далее именуются соединениями гидрида гидрино. Данный способ содержит реакцию атомарного водорода с катализатором, имеющим общую энтальпию реакции около —•27 еУ ² , где т является целым числом больше 1, предпочтительно целым числом меньше 400, для полу13.6 еУ

чения атома водорода с увеличенной энергией связи, имеющим энергию связи около ,, где р является целым числом, предпочтительно целым числом от 2 до 137, Следующим продукт катализа является энергия. Атом водорода с увеличенной энергией связи может быть введен в реакцию с источником электронов для получения гидридного иона с увеличенной энергией связи. Ион гидрида с увеличенной энергией связи может реагировать с одним или несколькими катионами с получением соединения, содержащего по меньшей мере один гидридный ион с увеличенной энергией связи. Новые водородные композиции могут содержать:

(a) по меньшей мере один нейтральный, положительно или отрицательно заряженный водородный компонент (в дальнейшем водородные компоненты с увеличенной энергией связи), имеющий энергию связи (ί) больше, чем энергия связи соответствующих обычных водородных компонентов, или (й) больше, чем энергия связи любых водородных компонентов, для которых соответствующие обычные водородные компоненты являются нестабильными или не наблюдаются, поскольку энергия связи обычных водородных компонентов меньше тепловой энергии в условиях окружающей среды (нормальная температура и давление, 8ΤР) или является отрицательной; и (b) по меньшей мере один другой элемент. Соединения настоящего раскрытия в дальнейшем упоминаются как водородные компоненты с увеличенной энергией связи.

Под другим элементом в данном контексте подразумевается элемент, отличный от водородных компонентов с увеличенной энергией связи. Таким образом, другой элемент может быть обычными водородными компонентами или любым элементом помимо водорода. В одной группе соединений другой элемент и водородные компоненты с увеличенной энергией связи являются нейтральными. В другой группе соединений другой элемент и водородные компоненты с увеличенной энергией связи заряжены таким образом, что другой элемент обеспечивает компенсирующий заряд для образования нейтрального соединения. Первая группа соединений отличается молекулярным и координационным связыванием; последняя группа отличается ионной связью.

Также обеспечиваются новые соединения и молекулярные ионы, содержащие:

(a) по меньшей мере один нейтральный, положительно или отрицательно заряженный водородный компонент (в дальнейшем водородные компоненты с увеличенной энергией связи), имеющий общую энергию (ί) больше, чем общая энергия соответствующих обычных водородных компонентов, или (ίί) больше, чем общая энергия любых водородных компонентов, для которых соответствующие обычные водородные компоненты являются нестабильными или не наблюдаются, поскольку общая энергия обычных водородных компонентов меньше тепловой энергии в условиях окружающей среды или является отрицательной; и (b) по меньшей мере один другой элемент.

Общая энергия водородных компонентов является суммарной энергией, необходимой для удаления из данных водородных компонентов всех электронов. Водородные компоненты согласно настоящему раскрытию имеют общую энергию большую, чем общая энергия соответствующих обычных водородных компонентов. Водородные компоненты согласно настоящему раскрытию, имеющие увеличенную общую энергию, также упоминаются как водородные компоненты с увеличенной энергией связи даже при том, что некоторые воплощения водородных компонентов, имеющих увеличенную общую энергию, могут

- 23 028083 иметь энергию связи первого электрона меньше, чем энергия связи первого электрона соответствующих обычных водородных компонентов. Например, ион гидрида по уравнениям (39) и (40) для р = 24 имеет первую энергию связи меньше первой энергия связи обычного иона гидрида, в то время как общая энергия иона гидрида по уравнениям (39) и (40) для р=24 существенно выше общей энергии соответствующего обычного иона гидрида.

Здесь также обеспечиваются новые соединения и молекулярные ионы, содержащие:

(a) ряд нейтральных, положительно или отрицательно заряженных водородных компонентов (в дальнейшем водородные компоненты с увеличенной энергией связи), имеющих энергию связи (ί) больше, чем энергия связи соответствующих обычных водородных компонентов, или (ίί) больше, чем энергия связи любых водородных компонентов, для которых соответствующие обычные водородные компоненты являются нестабильными или не наблюдаются, поскольку энергия связи обычных водородных компонентов меньше тепловой энергии в условиях окружающей среды или является отрицательной; и (b) не обязательно один другой элемент. Соединения настоящего раскрытия в дальнейшем упоминаются как водородные компоненты с увеличенной энергией связи.

Водородные компоненты с увеличенной энергией связи могут быть образованы реакцией одного или нескольких атомов гидрино с одним или несколькими электронами, атомом гидрино, соединением, содержащим по меньшей мере один из указанных водородных компонентов с увеличенной энергией связи и по меньшей мере одним другим атомом, молекулой или ионом помимо водородных компонентов с увеличенной энергией связи.

(a) ряд нейтральных, положительно или отрицательно заряженных водородных компонентов (в дальнейшем водородные компоненты с увеличенной энергией связи), имеющих общую энергию (ί) больше, чем общая энергия обычного молекулярного водорода, или (ίί) больше, чем общая энергия связи любых водородных компонентов, для которых соответствующие обычные водородные компоненты являются нестабильными или не наблюдаются, поскольку общая энергия обычных водородных компонентов меньше тепловой энергии в условиях окружающей среды или является отрицательной; и (b) не обязательно один другой элемент. Соединения настоящего раскрытия в дальнейшем упоминаются как водородные компоненты с увеличенной энергией связи.

В одном воплощении обеспечивается соединение, содержащее по меньшей мере один водородный компонент с увеличенной энергией связи, выбираемый из: (а) иона гидрида, имеющего энергию связи согласно уравнениям (39) и (40), более высокую, чем связывание обычного иона гидрида (около 0,8 эВ) для р=2 вплоть до 23, и меньшую для р=24 (ион гидрида с увеличенной энергией связи или ион гидрида гидрино); (Ь) водородного атома, имеющего энергию связи больше энергии связи обычного водородного атома (около 13,6 эВ) (атом водорода с увеличенной энергией связи или гидрино); (с) водородной молекулы, имеющей первую энергию связи более около 15,3 эВ (молекула водорода с увеличенной энергией связи или дигидрино); и (й) водородного молекулярного иона, имеющего энергию связи более около 16,3 эВ (водородный молекулярный ион с увеличенной энергией связи или дигидрино молекулярный ион). В данном раскрытии водородные компоненты и соединения с увеличенной энергией связи также упоминаются как низкоэнергетические водородные компоненты и соединения. Гидрино содержат водородные компоненты с увеличенной энергией связи или, эквивалентно, низкоэнергетические водородные компоненты.

Ό. Дополнительные катализаторы МН-типа и реакции.

В целом катализаторы водорода типа МН (металл-галогенидные) для получения гидрино, обеспечиваемого расщеплением М-Н связи плюс ионизация ΐ электронов атома М до такого континуума энергетических уровней, чтобы сумма энергии связи и энергии ионизации ΐ электронов составляла приблизительно т-27,2 эВ (т является целым числом), представлены в табл.3А. Каждый МН катализатор представляется в первом столбце, а соответствующая энергия связи М-Н дается в столбце два. Атом М из соединений МН, представленных в первом столбце, ионизируется, чтобы обеспечить общую энтальпию реакции т-27,2 эВ с добавлением энергии связи в столбце два. Энтальпия катализатора дается в восьмом столбце, при этом т отображена в девятом столбце. Электроны, которые участвуют в ионизации, показываются с ионизационным потенциалом (также называемым энергией ионизации или энергией связи). Например, энергия связи NаΗ, 1,9245 эВ, дается в столбце два. Ионизационный потенциал η-ного электрона атома или иона определяется как 1Р_п и дается СКС. Это, например, Ν;·ι + 5.13908 еV^Nа'+ е^- и №⁺+47.2864 еV^Nа²⁺+е^-. Первый ионизационный потенциал 1Р1=5.13907 еV и второй ионизационный потенциал 1Р2=47.2864 отображается во втором и третьем столбцах соответственно. Общая энтальпия реакции для расщепления связи NаΗ и двойной ионизации Ν;·ι составляет 54,35 эВ, как это отображено в восьмом столбце, т = 2 в уравнении (35), что видно из девятого столбца. Энергия связи ВаН равна 1,98991 эВ, а 1Р_Ь 1Р₂ и 1Р₃ составляют 5,2117 эВ, 10,00390 эВ и 37,3 эВ соответственно. Общая энтальпия реакции для расщепления связи ВаН и тройной ионизации Ва составляет 54,5 эВ, как это отображено в восьмом столбце, и т=2 в уравнении (35), что видно из девятого столбца. Энергия связи δτΗ равна 1,70

- 24 028083 эВ, а1Р₁, 1Р₂, 1Р₃, 1Р₄ и 1Р₅ составляют 5,69484 эВ, 11,03013 эВ, 42,89 эВ, 57 эВ и 71,6 эВ соответственно. Общая энтальпия реакции для расщепления связи 8гН и ионизации 8г в 8г⁵+ составляет 190 эВ, как это отображено в восьмом столбце, и т=7 в уравнении (35), что видно из девятого столбца.

Таблица 3А. Катализаторы водорода типа МН, пригодные для обеспечения общей энтальпии реакции приблизительно т-27.2 еУ т-27.2 еУ

Энергия дана в эВ.

Катализатор	Энергия связи М-Н	ΙΡι	1Р₂	1Рз	1Р₄	1Р₅	Энтальпш	[ т
А1Н	2,98	5,985768	18,82855				27,79	1
АзН	2,84	9,8152	18,633	28,351	50,13		109,77	4
ВаН	1,99	5,21170	10,00390	37,3			54,50	2
ΒΐΗ	2,936	7,2855	16,703				26,92	1
сан	0,72	8,99367	16,90832				26,62	1
С1Н	4,4703	12,96763	23,8136	39,61			80,86	3
СоН	2,538	7,88101	17,084				27,50	1
ОеН	2,728	7,89943	15,93461				26,56	1
ΙηΗ	2,520	5,78636	18,8703				27,18	1
ИаН	1,925	5,139076	47,2864				54,35	2
ΝόΗ	2,30	6,75885	14,32	25,04	38,3	50,55	137,26	5
ОН	4,4556	13,61806	35,11730				53,3	2
он	4,4556	13,61806	35,11730	54,9355			108,1	4
он	4,4556	13,61806	35,11730				80,39	3
		+ 13,6КЕ	+ 13,6КЕ
кьн	2,50	7,4589	18,08				28,0	1
КиН	2,311	7,36050	16,76				26,43	1
8Н	3,67	10,36001	23,3379	34,79	47,222	72,5945	191,97	7
8ЬН	2,484	8,60839	16,63				27,72	1
8еН	3,239	9,75239	21,19	30,8204	42,9450		107,95	4
8ΪΗ	3,040	8,15168	16,34584				27,54	1
ЗпН	2,736	7,34392	14,6322	30,50260			55,21	2
8гН	1,70	5,69484	11,03013	42,89	57	71,6	190	7
Т1Н	2,02	6,10829	20,428				28,56	1

В других воплощениях катализаторы водорода МН^- типа для получения гидрино, обеспечиваемого переносом электрона к акцептору А, расщеплением связи М-Н плюс ионизацией ΐ электронов атома М до такого континуума энергетических уровней, чтобы суммарная энергия электронного перехода, содержащая разницу сродства к электрону (ЕА) МН и А, энергию связи М-Н и энергию ионизации ΐ электронов от М, составляла приблизительно т-27,2 эВ, где т является целым числом, представлены в табл. 3В. Каждое из МН^- катализатора, акцептора А, сродства к электрону МН, сродства к электрону А и энергии связи М-Н представляются в первом, втором, третьем и четвертом столбцах соответственно. Электроны соответствующего атома М из МН, которые участвуют в ионизации, даются с ионизационным потенциалом (также именуемым энергией ионизации или энергией связи) в следующих столбцах и данные по энтальпии катализатора и соответствующему целому числу т представляются в последнем столбце. Например, сродство к электрону ОН и Н составляет 1,82765 и 0,7542 эВ, соответственно, таким образом, энергия переноса электронов равняется 1,07345 эВ, как отображено в пятом столбце. Энергия связи О, равная 4,4556 эВ, показана в столбце шесть. Ионизационный потенциал η-ного электрона атома или иона обозначается с помощью 1РП. Это, например, 0 + 13.61806еУ^О++е^- и О++35.11730 еУ^О²++е^-. Первый ионизационный потенциал 1Р1=13,61806 эВ и второй ионизационный потенциал 1Р₂=35,11730 эВ 1Р2=35.11730 еУ, отображаются во седьмом и восьмом столбцах соответственно. Общая энтальпия реакции переноса электронов, реакции расщепления связи ОН и двойной ионизации О составляет 54,27 эВ, как это отображено в одиннадцатом столбце, и т = 2 в уравнении (35), что видно из девятого столбца. В других воплощениях катализатор Н для образования гидрино обеспечивается такой ионизацией отрицательно заряженного иона, чтобы сумма его ЕА плюс энергия ионизации одного или нескольких электронов составляла приблизительно т-27,2 эВ, где т является целым числом. В качестве варианта, первый электрон отрицательного иона может быть перенесен к акцептору, что сопровождается ионизацией по меньшей мере одного или нескольких электронов, так, чтобы суммарная энергия переноса электронов плюс энергия ионизации одного или нескольких электронов составляла приблизительно т-27,2 эВ, где т является целым числом. Акцептор электронов может быть Н.

- 25 028083

Таблица 3В. Катализаторы водорода типа МН^-, пригодные для обеспечения общей энтальпии реакции приблизительно т-27.2 еV

Энергия дана в эВ.

Катализатор Акцептор	ЕА (МН)	ЕА (А)	Электронный перенос	Энергия связи М-Н	ΙΡι	1Р₂	1Рз	ΙΡ4 Энтальпия	т
	(А)
ОН'	Н	1,82765	0,7542	1,07345	4,4556	13,61806 35,11730		54,27	2
8ПГ	Н	1,277	0,7542	0,5228	3,040	8,15168	16,34584		28,06	1
СоН'	н	0,671	0,7542	-0,0832	2,538	7,88101	17,084		27,42	1
ΝΐΗ'	н	0,481	0,7542	-0,2732	2,487	7,6398	18,16884		28,02	1
8еН	н	2,2125	0,7542	1,4583	3,239	9,75239	21,19	30,8204 42,9450 109,40	4

В других воплощениях катализаторы водорода МН+ типа для получения гидрино, обеспечиваемого переносом электрона от донора А, который может быть отрицательно заряженным, расщеплением связи М-Н и ионизацией ΐ электронов атома М до такого континуума энергетических уровней, чтобы суммарная энергия электронного перехода, содержащая разницу энергии ионизации МН и А, энергию связи МН и энергию ионизации ΐ электронов от М, составляла приблизительно т-27,2 эВ, где т является целым числом. В одном воплощении такие компоненты, как атом, ион, или молекула, служат в качестве катализатора, обеспечивающего подвергание молекулярного водорода переходу в молекулярное гидрино Н₂(1/р) (р является целым числом). Аналогично со случаем Н, данный катализатор принимает энергию от Н₂, которая в этом случае может составлять около т-48,6 эВ, где т является целым числом, как указывается в МШз СиТСР. Подходящие примеры катализаторов, образующих Н₂(1/р) прямым катализом Н₂, представлены О, В и Сб, которые во время реакции катализа образуют О²+, V'¹' и Сб⁵+, что соответствует т = 1, т = 2 и т = 4 соответственно. Энергия может высвобождаться в виде теплоты или света, или как электричество, когда такие реакции содержат реакцию на полуэлементе.

В одном воплощении катализатор содержит любые компоненты, такие как атом, положительно или отрицательно заряженный ион, положительно или отрицательно заряженный молекулярный ион, молекула, эксимер, соединение или их любая комбинация в основном или возбужденном состоянии, которые являются способными принимать энергию т-27,2 эВ, т = 1, 2, 3, 4,.. (уравнение (5)). Предполагается, что скорость катализа возрастает при более близком соответствии общей энтальпии реакции т-27,2 эВ. Было обнаружено, что катализаторы, имеющие общую энтальпию реакции в пределах ±10%, предпочтительно ±5% от 27,2 эВ, являются подходящими для большинства применений. В случае катализа атомов гидрино для снижения энергетических состояний энтальпия реакции т-27,2 эВ (уравнение (5)) релятивистски корректируется с тем же коэффициентом, что и потенциальная энергия атома гидрино. В одном воплощении катализатор резонансно и безызлучательно принимает энергию от атомарного водорода. В одном воплощении принятая энергия уменьшает величину потенциальной энергии катализатора примерно до количества, перенесенного от атомарного водорода. Ионы или электроны высокой энергии могут являться следствием сохранения кинетической энергии первоначально связанных электронов. По меньшей мере один атом Н выступает в качестве катализатора для по меньшей мере одного другого, при том, что 27,2 эВ потенциальной энергии акцептора погашаются передачей 27,2 эВ от донорного атома Н, подвергающегося катализу. Кинетическая энергия выступающего в качестве акцептора катализатора Н может быть сохранена в быстрых протонах или электронах. Помимо этого, промежуточное состояние (уравнение (7)), образующееся в катализируемом Н, распадается с выбросом энергетического континуума в форме радиации или индуцирования кинетической энергии в третьем компоненте. Эти высвобождения энергии могут привести к протеканию тока в ячейке С1НТ.

В одном воплощении по меньшей мере одно из молекулы, или положительно, или отрицательно заряженного молекулярного иона выступает в качестве катализатора, который принимает около т-27,2 эВ от атомарного Н с уменьшением величины потенциальной энергии молекулы, или положительно, или отрицательно заряженного молекулярного иона до около т-27,2 эВ. Например, потенциальная энергия Н₂О по данным МШз СиТСР составляет

Молекула, которая принимает т-27,2 эВ от атомарного Н с уменьшением величины потенциальной энергии этой молекулы на такую же величину, может служить в качестве катализатора. Например, реакция катализа (т =3) в отношении потенциальной энергии Н₂О:

- 26 028083

С итоговой реакцией #[«я] я*

имеет радиус водородного атома и центральное поле, эквивалентные учетверенноа.

в которой му радиусу протона, и ^и является соответствующим стабильным состоянием с радиусом 1/4 радиуса Н. Когда электрон подвергается действию радиального ускорения от радиуса водородного атома к радиусу, составляющему 1/4 этого расстояния, происходит высвобождение энергии в виде светового излучения с определенной длиной волны или в форме кинетической энергия третьего компонента. Исходя из 10% изменения энергии в теплоте парообразования при переходе от льда при 0°С к воде при 100°С, среднее количество связей Н, приходящееся на молекулу воды в кипящей воде, составляет 3,6, Таким образом, в одном воплощении Н₂О должна образовываться химически в виде изолированных молекул с подходящей энергией активации с тем, чтобы служить в качестве катализатора образования гидрино. В одном воплощении катализатор Н₂О представлен образующейся Н₂О.

В одном воплощении в качестве катализатора может выступать по меньшей мере одно из пН, О, пО, О₂, ОН и Н₂О (п = целое число). Продуктом выступающих в качестве катализатора Н и ОН может быть Н(1/5), при этом энтальпия катализатора составляет около 108,8 эВ. Продуктом реакции функционирующих в качестве катализатора Н и Н₂О может быть Н(1/4). Образующийся гидрино может далее вступать в реакции со снижением своего энергетического состояния. Продуктом выступающих в качестве катализатора Н(1/4) и Н может быть Н(1/5), при этом энтальпия катализатора составляет около 27,2 эВ. Продуктом выступающих в качестве катализатора Н(1/4) и ОН может быть Н(1/6), при этом энтальпия катализатора составляет около 54,4 эВ. Продуктом выступающих в качестве катализатора Н(1/5) и Н может быть Н(1/6), при этом энтальпия катализатора составляет около 27,2 эВ.

Помимо этого в качестве катализатора может работать ОН, так как потенциальная энергия ОН равняется

Разность в энергии между состояниями Нр = 1и р = 2 составляет 40,8 эВ. Таким образом, ОН может принять от Н около 40,8 эВ, чтобы служить в качестве катализатора, образующего Н(1/2).

Аналогично Н₂О, потенциальная энергия амидной функциональной группы N1₂, представленная в Μΐ11δ ОиТСР, составляет -78,77719 эВ. Согласно СКС, АН реакции N11₂ с образованием ΚΝΙ1₂, рассчитываемой по каждой соответствующей АЩ равна (-128,9 -184,9) кДж/моль = -313,8 кДж/моль (3,25 эВ). Согласно СКС, АН реакции N11₂ с образованием №N11₂, рассчитываемой по каждой соответствующей АН_Г, равна (-123,8 -184,9) кДж/моль = -308,7 кДж/моль (3,20 эВ). Согласно СКС, АН реакции N11₂ с образованием I .ίΝΙ 1₂, рассчитываемой по каждой соответствующей АНГ, равна (-179,5 -184,9) кДж/моль = -364,4 кДж/моль (3,78 эВ). Таким образом, общая энтальпия, которая может быть принята щелочными амидами ΜΝΙ Ι₂ (Μ = Κ, Ν^ Ы), выполняющими функцию катализаторов Н для образования гидрино, составляет около 82,03 эВ, 81,98 эВ и 82,56 эВ (т=3 в уравнении (5)), соответственно, отвечая сумме потенциальной энергии амидной группы и энергии образования амида из амидной группы. Образующийся гидрино, такой как молекулярное гидрино, может вызвать направленный в область сильного поля матричный сдвиг, наблюдаемый такими средствами, как ΜΑδ

ΝΜΚ.

Аналогично Н₂О потенциальная энергия функциональной группы Н₂8, представленная в Μΐ11δ ОиТСР, составляет -72,81 эВ. Исключение этой потенциальной энергии также исключает энергию, связанную с гибридизацией 3р оболочки. Эта энергия гибридизации, составляющая 7,49 эВ, задается соотношением радиуса орбитали гидрида и радиуса орбитали исходного атома, умноженного на общую энергию оболочки. Помимо этого в энергию катализатора включаются изменения энергии δ3ρ оболочки из-за образования двух δ-Н связей по 1,10 эВ. Таким образом, общая энтальпия Н₂8 катализатора равна 81,40 эВ (т=3 в уравнение (5)). Н₂8 катализатор может быть получен из ΜΙΡ (М = щелочной металл) реакцией

2МН8вМ₂8 + Н₂8 (49)

Эта обратимая реакция может образовывать Н₂8 в каталитически активном состоянии в переходном к продукту Н₂8 состоянии, которое может катализировать преобразование Н в гидрино. Реакционная смесь может содержать реагенты, которые образуют Н₂8 и источник атомарного Н. Образующийся гидрино, такой как молекулярное гидрино, может вызвать направленный в область сильного поля матрич- 27 028083 ный сдвиг, наблюдаемый такими средствами, как МАЗ ΝΜΚ.

Кроме того, атомарный кислород представляет собой специфический атом с двумя неспаренными электронами на одном и том же радиусе, равном боровскому радиусу атомарного водорода. Когда в качестве катализатора выступает атомарный Н, принимаются 27,2 эВ энергии, таким образом, кинетическая энергия каждого ионизированного Н, служащего в качестве катализатора для другого, составляет 13,6 эВ. Аналогичным образом, каждый из двух электронов О может быть ионизирован кинетической энергией в количестве 13,6 эВ, передаваемой иону О, таким образом, что общая энтальпия расщепления связи О-Н в ОН с последующей ионизацией двух внешних неспаренных электронов равна 80,4 эВ, как показано в табл. 3. В процессе ионизации ОН^- в ОН может наступить состояние энергетического соответствия протеканию дальнейшей реакции в Н(1/4) и О²+ + 2е^-, при которой 204 эВ высвобождающейся энергии вносят вклад в электрическую энергию ячейки С1НТ. Реакция имеет следующий вид:

<Я\+2е--> 0 + 80.4 еК

С итоговой реакцией (51)

где т = 3 в уравнении (5). Кинетическая энергия также может сохраняться в горячих электронах. Доказательством этого механизма является наблюдение инверсии популяции Н в плазме водяного пара. Образующийся гидрино, такой как молекулярное гидрино, может вызвать направленный в область сильного поля матричный сдвиг, наблюдаемый такими средствами, как МАЗ NΜΚ. В данном раскрытии представляются результаты идентификации продукта в виде молекулярного гидрино и другими методами, такими как РТ1К, рамановская и ХРЗ-спектроскопия.

В одном воплощении, в котором кислород или содержащее кислород соединение участвуют в реакции окисления или восстановления, в качестве катализатора или источника катализатора может выступать О₂. Энергия связи молекулы кислорода равна 5,165 эВ, а первая, вторая и третья энергия ионизации атома кислорода равны 13,61806 эВ, 35,11730 эВ и 54,9355 эВ соответственно. Реакции 0₂^0+0²+, 02^0+0³+ и 20^20' обеспечивают общую энтальпию, равную Еь умноженной на около 2, 4 и 1, соответственно, и содержат каталитические реакции образования гидрино, протекающие вследствие приема этой энергии от Н с тем, чтобы вызвать образование гидрино.

IX. Топливный элемент и батарея.

Одно воплощение топливного элемента и батареи 400 показано на фиг. 1. Реагенты для образования гидрино, содержащие твердое топливо или гетерогенный катализатор, содержат реагенты для соответствующих реакций полуэлемента. Ячейка индуцированного катализатором гидрино-перехода (са!а1у§1тбисеб-Ьубппо-1гап811юп, С1НТ) снабжена уникальными признаками катализируемого гидрино-перехода. Ячейка С1НТ настоящего раскрытия представляет собой водородный топливный элемент, который производит электродвижущую силу (ЭДС) из катализируемой реакции перехода водорода в низкоэнергетические (гидрино) состояния. Таким образом, она действует как топливный элемент для прямого преобразования энергии, высвобождаемой при реакции гидрино, в электричество.

Вследствие окислительно-восстановительных реакций на электродах производящая гидрино реакционная смесь образуется при миграции электронов через внешнюю цепь и ионном массопереносе по отдельному пути для замыкания электрической цепи. Представленные суммой реакций на полуэлементах итоговые реакции и соответствующие реакционные смеси, приводящие к получению гидрино, могут содержать типы реакций, рассматриваемые в настоящем раскрытии в качестве вырабатывающих тепловую энергию. Свободная энергия ΔΟ реакции гидрино является источником потенциала, который, в зависимости от окислительно-восстановительного химизма смеси для производящей гидрино реакции, может быть окислительным или восстановительным потенциалом. Этот потенциал может использоваться для генерации напряжения на топливном элементе. Потенциал У может быть выражен в терминах свободной энергии ΔΟ:

ν=^~ (53) где Р - постоянная Фарадея.

С учетом того, что свободная энергия перехода Н в Н(1/4) составляет около -20 МДж/моль, напряжение может сильно зависеть от других компонентов ячейки, таких как химические реагенты, электролит и электроды. В одном воплощении при том, что напряжение ограничивается окислительновосстановительными потенциалами данных или других компонентов, такая энергия может быть очевидной из высоких величин токов и соответствующих вкладов в мощность, являющихся следствием образования гидрино. Как указывается уравнениями (6-9), энергия преобразования в гидрино может высвобож- 28 028083 даться в виде непрерывного излучения. Более конкретно, энергия передается катализатору безызлучательно с образованием метастабильного интермедиата, который в плазменных системах распадается с эмиссией непрерывного излучения при электронных переходах с исходного на конечный радиус. В конденсированной среде, такой как ячейка С1НТ, эта энергия может внутренним образом преобразовываться в электроны высокой энергии, что находит свое отображение в токе ячейки и мощностном вкладе при потенциалах, подобных химическому потенциалу реагентов ячейки. Таким образом, мощность может проявляться как более высокий ток при более низком напряжении, чем задается уравнением (53). Электрическое напряжение также будет ограничиваться кинетикой реакции; так, высокая кинетика образования гидрино благоприятна для повышения мощности вследствие увеличения по меньшей мере одного из тока и напряжения. Так как токообразующая реакция ячейки может управляться высокоэкзотермической реакцией Н с катализатором для образования гидрино, в одном воплощении свободная энергия реакций обычного окислительно-восстановительного элемента, приводящих к образованию генерирующих гидрино реагентов, может быть любой возможной величиной. Подходящими диапазонами являются от около +1000 кДж/моль до -1000 кДж/моль, от около +1000 кДж/моль до -100 кДж/моль, от около +1000 кДж/моль до -10 кДж/моль и от около +1000 кДж/моль до 0 кДж/моль. Из-за отрицательной свободной энергии образования гидрино по меньшей мере одно из тока ячейки, напряжения и мощности выше тех, которые определяются свободной энергией реакций, не приводящих к образованию гидрино, что может вносить вклад в ток, напряжение и мощность. Это относится к напряжению разомкнутой цепи и к находящейся под нагрузкой. Таким образом, в одном воплощении ячейка С1НТ отличается от любых известного уровня техники по меньшей мере одним из наличия напряжения, превышающего предсказываемое уравнением Нернста для не касающейся гидрино химии, включая корректировку напряжения вследствие напряжения поляризации при нахождении ячейки под нагрузкой, более высокого тока, чем обуславливается традиционной химией, и более высокой мощности, чем предполагаемая традиционной химией.

Обращаясь к фиг. 1, топливо или С1НТ-ячейка 400 содержит катодное отделение 401 с катодом 405, анодное отделение 402 с анодом 410, солевой мостик 420, реагенты, которые составляют реагенты для образования гидрино во время работы ячейки с раздельными электронным потоком и ионным массопереносом и источник водорода. В основном воплощении ячейка С1НТ представляет собой водородный топливный элемент, который производит электродвижущую силу (ЭДС) из катализируемой реакции перехода водорода в низкоэнергетические (гидрино) состояния. Таким образом, она действует как топливный элемент для прямого преобразования энергии, высвобождаемой при реакции гидрино, в электричество. В еще одном воплощении ячейка С1НТ производит выигрыш по меньшей мере в электрической или тепловой энергии по сравнению с мощностью, расходуемой на электролиз между электродами 405 и 410, Ячейка потребляет водород при получении гидрино и требует добавок водорода; иным способом в одном воплощении реагенты для образования гидрино составляют по меньшей мере одно из термически или электролитически регенерируемых. Различные реагенты или одинаковые реагенты, находящиеся при различных условиях или состояниях, таких как по меньшей мере одно из различной температуры, давления и концентрации, обеспечиваются в различных отсеках ячейки, которые связаны разделенными каналами для прохождения электронов и ионов с тем, чтобы создать между отсеками замкнутую электрическую цепь. Достигаемые потенциал и электрическая мощность между электродами отдельных камер или термодинамическая эффективность системы обеспечиваются благодаря зависимости реакции гидрино от массового потока из одной камеры в другую. Массовый поток обеспечивает по меньшей мере одно из образования реакционной смеси, которая вступает во взаимодействия с образованием гидрино, и условий, допускающих протекание реакции гидрино с существенными скоростями. Массовый поток, кроме того, требует, чтобы электроны и ионы транспортировались по раздельных соединяющим камеры каналам. Электроны могут явиться результатом по меньшей мере одного из ионизации катализатора во время реакции атомарного водорода с катализатором и реакции окисления или восстановления таких реагирующих компонентов, как атом, молекула, соединение или металл. Ионизация компонентов в камере, такой как анодное отделение 402, может происходить благодаря по меньшей мере одному из: (1) благоприятного изменения свободной энергии при их окислении, восстановлении реагирующих компонентов в отдельной камере, такой как катодная 401, и реакции мигрирующего иона, которая уравновешивает заряд в отделениях до электронейтральности и (2) изменения свободной энергии благодаря образованию гидрино вследствие окисления компонентов, восстановлению компонентов в отдельной камере и реакции мигрирующего иона, которые приводят к реакции образования гидрино. Перемещение иона может происходить чрез солевой мостик 420, В другом воплощении окисление компонентов, восстановление компонентов в отдельной камере и реакция мигрирующего иона могут не быть самопроизвольными или же могут происходить с низкой скоростью. Прикладывается электролитический потенциал для того, чтобы вызвать реакцию, при котором массовый поток обеспечивает по меньшей мере одно из образования реакционной смеси, которая вступает во взаимодействия с образованием гидрино, и условий, допускающих протекание реакции гидрино с существенными скоростями. Электролитический потенциал может быть приложен через внешнюю цепь 425, Реагенты каждой полуячейки могут быть по меньшей мере одним из снабжаемых, поддерживаемых и регенерируемых посредством добавления реагентов или удаления продуктов через каналы 460 и 461 к источникам реагентов или емкостям для хранения продуктов и

- 29 028083 регенерации 430 и 431.

В одном воплощении по меньшей мере одно из атомарного водорода и катализатора водорода может быть образовано реакцией реакционной смеси и одного реагента, который вследствие подвергания его реакции обеспечивает активацию катализа. Реакции инициирования реакции гидрино могут быть по меньшей мере одной из экзотермических реакций, сопряженных реакций, свободнорадикальных реакций, окислительно-восстановительных реакций, обменных реакций и реакций, протекающих при содействии газопоглотителей, субстратов или матричных материалов. В одном воплощении реакция образования гидрино обеспечивает электрохимическую мощность. Реакционные смеси и реакции, инициирующие реакцию гидрино, такие как обменные реакции настоящего раскрытия, представляют собой основу топливного элемента, в котором вырабатывается электроэнергия вследствие реакции водорода с образованием гидрино. Вследствие окислительно-восстановительных реакций на электродах производящая гидрино реакционная смесь образуется при миграции электронов через внешнюю цепь и ионном массопереносе по отдельному пути для замыкания электрической цепи. Представленные суммой реакций на полуэлементах суммарные реакции и соответствующие реакционные смеси, приводящие к получению гидрино, могут включать типы реакций, производящих тепловую энергию и обеспечивающих химическое получение гидрино согласно настоящему раскрытию. Таким образом, в идеальном случае реакции гидрино не происходит или она не протекает с заметной скоростью при отсутствии электронного потока и ионного массопереноса.

Ячейка содержит по меньшей мере источник катализатора или катализатор и источник водорода или водород. Подходящий катализатор или источник катализатора и источник водорода являются представленными в данном раскрытии, таким как Н2О. В одном воплощении компоненты могут подвергаться восстановлению на катоде. Такие компоненты могут быть источником катализатора посредством по меньшей мере одного из восстановления и реакции на катоде. В одном воплощении окислитель подвергается реакции образования реагентов гидрино, которые далее взаимодействуют с образованием гидрино. В качестве варианта, конечные реагенты-акцепторы электронов содержат окислитель. Окислитель или реакционная смесь катодной ячейки могут располагаться в катодном отделении 401, имеющем катод 405, В качестве варианта, реакционная смесь катодной ячейки составляется в катодном отделении вследствие миграции ионов и электронов. В одном воплощении топливного элемента катодное отделение 401 функционирует в качестве катода. Во время работы положительный ион может мигрировать от анода к катодному отделению. В некоторых воплощениях это перемещение происходит через солевой мостик 420. В качестве варианта анион может мигрировать от катода к анодному отделению через солевой мостик 420. Мигрирующий ион может быть по меньшей мере одним из иона катализатора или источника катализатора, иона водорода, такого как Н+, Н^- или Н^-(1/р), и противоиона соединения, образованного реакцией катализатора или источника катализатора с окислителем или анионом окислителя. Каждая из реакций элементов может быть по меньшей мере одним из снабжаемых, поддерживаемых и регенерируемых посредством добавления реагентов или удаления продуктов через каналы 460 и 461 к источникам реагентов или емкостям для хранения продуктов и регенерации 430 и 431.

Электролитическая ячейка 400, показанная на фиг. 1, содержит катодное отделение 401 с катодом 405, анодное отделение 402 с анодом 410 и при необходимости сепаратор или солевой мостик 420. Мощность электролиза обеспечивается источником питания, которое подводится между контактами электродов. Источник питания может обеспечиваться системой электроснабжения или блоком накопления мощности, который может быть, по меньшей мере, второй ячейкой С1НТ или конденсатором. Блок накопления мощности, такой как вторая ячейка С1НТ или конденсатор, может заряжаться первой ячейкой С1НТ, которая содержит источник питания. Электронная аппаратура управления может обеспечивать переключение между зарядкой и разрядом первой ячейки С1НТ с помощью источника питания и способна управлять параметрами заряда и разряда, такими как напряжение, ток, мощность и нагрузка. Электролит может быть водным, расплавленной солью или их комбинацией, такими, как представлены в данном раскрытии. В одном воплощении электролитической ячейки напряжение электролиза является периодическим или пульсирующим. Электролит может быть расплавленной солью, такой как расплавленная эвтектическая смесь солей и гидроксидов, таких как щелочной или щелочноземельный гидроксид и галогенидная соль. Пример электролита представляет ЫОН-ЫВт. Электролит также может быть водным электролитом, который может быть основным, кислым или близким к нейтральному. Примером основного электролита является водный гидроксидный электролит, такой как водный гидроксид щелочного металла, например КОН. Пример кислого электролита представляет водный раствор кислоты, такой как водная Н₂8О₄ или НХ (X = галогенид).

В одном воплощении электролит может содержать основной водный раствор. Фаза зарядки периодического или импульсного цикла может содержать электролиз Н2О в Н2 и О2. Катодные и анодные реакции могут содержать реверсирование уравнения (90) и (92), соответственно, за исключением того, что образование гидрино необратимо. Катодная реакция разряда на полуэлементе может содержать восстановление по меньшей мере одного из Н2О и кислорода. Восстановление можно задаваться уравнением (92). Сверхпотенциал для реакции восстановления может привести к тому, что напряжение на полуэлементе становится близким к нулю. В одном воплощении восстановительный потенциал для восстановле- 30 028083 ния О₂ и Н₂О в ОН^- в водном щелочном растворе (уравнение (90)) составляет около 0,4 В относительно 8НЕ и при 25°С. Сверхпотенциал для восстановления на электроде составляет около 0,4 В, так что реакция восстановления на полуэлементе происходит при около 0 В. Анодная реакция разряда на полуэлементе может содержать окисление ОН^- и дальнейшую реакцию с Н для образования Н2О (уравнение (90)). Н2О может служить в качестве катализатора образования гидрино. В одном воплощении восстановительный потенциал для окисления ОН^- и дальнейшей реакции с Н для получения Н2О (уравнение (90)) составляет около 1,23 В относительно 8НЕ и при 25°С. Сверхпотенциал для окисления на электроде является таким, что реакция окисления на полуэлементе происходит при около 1,23 В относительно условий 8ТР.

Ячейка может включать твердую, расплавленную или жидкую ячейку. Последняя может содержать растворитель. Рабочими условиями можно управлять, чтобы достигнуть желательного состояния или свойств по меньшей мере одного реагента или компонента ячейки, например, свойств или состояний катодных реагентов ячейки, анодных реагентов ячейки, солевого мостика и отделений ячейки. Подходящими состояниями являются твердое, жидкое и газообразное, а подходящими свойствами - ионная и электронная проводимость, физические параметры, растворимость, скорость диффузии и реакционная способность. В случаях, когда один или несколько реагентов поддерживаются в расплавленном состоянии, температура камеры может контролироваться таким образом, чтобы она была выше температуры плавления реагента. Источником теплоты может быть катализ водорода в гидрино. В качестве варианта, реагенты окислителя и/или восстановителя расплавляются с помощью теплоты, обеспечиваемой внутренним сопротивлением топливного элемента или внешним нагревателем 450, который может быть печью. В одном воплощении ячейка С1НТ окружена изоляцией, такой, как содержащая двухстеночный вакуумированный кожух, такой как кожух из листового металла, заполненный изоляцией против кондуктивных и радиационных потерь тепла, известных специалистам в данной области. Ячейка может, кроме того, содержать систему регулирования теплообмена, которая обеспечивает по мере необходимости запуск и поддержание тепла с тем, чтобы добавлять теплоту, выделяющуюся внутри в результате реакций, таких как протекающие во время работы реакции получения гидрино. Помимо этого такие системы могут содержать систему теплоотвода для удаления в случае необходимости избыточной теплоты. Система теплоотвода может содержать известные в данной области системы, такие как содержащие теплообменник и циркуляционный насос для хладагента, в которых теплообмен может быть по меньшей мере одним из принудительной конвекции, радиации и проводимости. В одном воплощении конструкция представляет собой термодинамически эффективный аккумулятор тепла, такой как прямая цилиндрическая вытяжная труба, которая обеспечивает оптимальное для сохранения теплоты отношение объема к площади поверхности. В одном воплощении реагенты из по меньшей мере одного из катодного и анодного отделений являются по меньшей мере частично сольватированным растворителем.

Топливный элемент на фиг. 1 может, кроме того, содержать по меньшей мере одну водородную систему 460, 461, 430 и 431, предназначенную для измерения, снабжения и управления водородом в по меньшей мере одном отделении. Система, кроме того, содержит насос 440 для перекачивания газов из одного отделения в другое. Водородная система может содержать насос, по меньшей мере один вентиль, один манометр и считыватель, а также систему управления для снабжения водородом по меньшей мере одного из катодного и анодного отделений. Водородная система может в одном воплощении возвращать водород или другой газ в оборот из одной камеры в другую с помощью насоса 440.

Продукты могут быть регенерированы в катодном или анодном отделениях. Продукты могут направляться к регенератору, в котором для восстановления исходных реагентов могут применяться любые способы регенерации настоящего раскрытия. Ячейка, в которой протекает реакция гидрино, может обеспечивать подачу теплоты туда, где проходит регенерация реагентов.

Электролит может содержать эвтектическую смесь солей из двух или более фторидов, таких как по меньшей мере два соединения из группы галогенидов щелочных и щелочно-земельных металлов. Примеры смесей солей включают Ь1Р-М§Р₂, МаР-МдР₂, КР-МдР₂ и МаР-СаРз, Другие подходящие растворители представлены органическими хлоро-алюминатными расплавленными солями и системами, основанными на боргидридах металлов и алюмогидридах металлов. Дополнительные подходящие электролиты, которые могут быть расплавленными смесями, такими как расплавленные эвтектические смеси, представлены в табл. 4.

- 31 028083

Таблица 4

Расплавленные солевые электролиты.

А1С13-СаС12 А1С13-СоС12 А1С13-РеС12 А1С13-КС1 А1С13-1ЛС1

А1С13-М§С12 А1С13-МпС12 А1С13-КаС1 А1С13-№С12 А1С13-2пС12

ВаС12-СаС12 ВаС12-СзС1 ВаС12-КС1 ВаС12-ПС1 ВаС12-М§С12

ВаС12-ЫаС1 ВаС12-КЬС1 ВаС12-8гС12 СаС12-СаР2 СаС12-СаО

СаС12-СоС12 СаС12-СзС1 СаС12-РеС12 СаС12-РеС13 СаС12-КС1

СаС12-ПС1 СаС12-М_ёС12 СаС12-М_ёР2 СаС12-МпС12 СаС12-ХаА1С14 СаС12-№С1 СаС12-№С12 СаС12-РЬС12 СаС12-КЬС1 СаС12-8гС12

СаС12-гпС12 СаР2-КСаС13 СаР2-КР СаР2-ЕхР СаР2-М§Р2

СаР2-ХаР СеС13-СзС1 СеС13-КС1 СеС13-ЫС1 СеС13-К’аС1

СеС13-КЬС1 СоС12-РеС12 СоС12-РеС13 СоС12-КС1 СоС12-ЫС1

СоС12-М§С12 СоС12-МпС12 СоС12-МаС1 СоС12-№С12 СзВг-СзС1

СзВг-СзР СзВг-Сз! СзВг-СзУОЗ СзВг-КВг СзВг-ТлВг

СзВг-ЫаВг	СзВг-КЪВг	СзСБСзР	СзС1-Сз1	СзСБСзЫОЗ
СзС1-КС1	СзС1-БаС13	СзС1-1лС1	СзС1-М_ёС12	СзС1-НаС1
СзС1-КЪС1	СзС1-8гС12	СзР-Сз1	СзР-СзЪГОЗ	СзР-КР
СзР-ΕϊΡ	СзР-ΝβΡ	СзР-КЬР	Сз1-К1	СзББП
ΟδΙ-ΝβΙ	СзБКЫ	СзРТОЗ-СзОН	СзЬЮЗ-КЪГОЗ	СзЪЮЗ-ЕхКЮЗ
Ο5ΝΟ3-Ν3ΝΟ3	Ο8ΝΟ3-Κ5ΝΟ3	СзОН-КОН	СзОН-ЕЮН	СзОН-УаОН
СзОН-КЬОН	РеС12-РеС13	РеС12-КС1	РеС12-ЫС1	РеС12-М_еС12
РеС12-МпС12	РеС12-ИаС1	РеС12-№С12	РеС13-Б1С1	РеС13-М_ёС12
РеС13-МпС12	РеС13-№С12	К2СОЗ-К28О4	К2СОЗ-КР	Κ2ΟΟ3-ΚΝΟ3
К2СОЗ-КОН	К2СОЗ-Ы2СОЗ	К2СОЗ-Ма2СОЗ	Κ28Ο4-ΕΪ28Ο4	Κ28Ο4-Νβ23Ο4
КА1С14-КаА1С14 КА1С14-МаС1	КВг-КС1	КВг-КР	ΚΒγ-ΚΙ
ΚΒΓ-ΚΝΟ3	КВг-КОН	КВг-ЫВг	ΚΒγ-ΝηΒγ	КВг-КЪВг
КС1-К2СОЗ	КС1-К28О4	КС1-КР	КС1-К1	ΚΟ1-ΚΝΟ3
КС1-КОН	КС1-ЫС1	КС1-ЫР	КС1-МеС12	КС1-МпС12
КС1-№1А1С14	КС1-КаС1	КС1-№С12	КС1-РБС12	КС1-КБС1
КС1-8гС12	КС1-2пС12	КР-К28О4	ΚΡ-ΚΙ	ΚΡ-ΚΝΟ3
КР-КОН	ΚΡ-ΕίΡ	КР-М§Р2	КР-ИаР	КР-КЪР
КРеС13-ШС1	ΚΙ-ΚΝΟ3	ΚΙ-ΚΟΗ	ΚΙ-ΕΠ	К1-№1
К1-К.Ы	КМ§С13-1лС1	КМ_еС13-№С1	КМпС13-НаС1	ΚΝΟ3-Κ28Ο4
ΚΝΟ3-ΚΟΗ	ΚΝΟ3-ΕΪΝΟ3	ΚΝΟ3-Ν3ΝΟ3	ΚΝΟ3-ΚΒΝΟ3	КОН-К28О4
КОН-ЕЮН	ΚΟΗ-ΝβΟΗ	КОН-КЪОН	БаС13-КС1	ЕаС13-ЕхС1
БаС13-КаС1	БаС13-КЬС1	1л2СОЗ-П28О4	Εΐ2003-ΕΐΡ	Εχ2ΟΟ3-ΕχΝΟ3
Ы2СОЗ-ЫОН	1л2СОЗ-Уа2СОЗ ΕΪ28Ο4-Νβ28Ο4	БхА1С14-НаА1С14	ЕхВг-ЕхС1
ΕΐΒτ-ΕϊΡ	ΕίΒτ-ΕΪΙ	ΕϊΒγ-ΕιΝ03	БхВг-БхОН	ΕιΒγ-ΝΑΒγ
ЫВг-КЪВг	ПС1-Ы2СОЗ	ЫС1-Ы28О4	БхСББхР	ΕΐΟΙ-ΕίΙ
екзилмоз	1лС1-ПОН	1лС1-МёС12	ЕхС1-МпС12	ΕχΟΙ-ΝηΟΙ
1лС1-№С12	1лС1-КЪС1	ЫС1-8гС12	БхР-Бх28О4	ΕχΡ-ΕχΙ
ΕΪΡ-ΕΪΝΟ3	ΕϊΡ-ΕΐΟΗ	ΕΐΡ-Μ§Ρ2	ЕхР-ИаСП	ΕϊΡ-ΝβΡ
ΕΐΓ-КЪР	ьп-пон	ΕίΙ-ΝαΙ	ΕχΙ-КЫ	ΕίΝΟ3-Εΐ28Ο4
ΠΝΟ3-ΠΟΗ	ΠΝΟ3-ΝηΝΟ3	ΕίΝΟ3-ΚΒΝΟ3	БхОН-Бх28О4	ΕίΟΗ-ΝαΟΙΙ
ЕЮН-КЪОН	М§С12-М_ёР2	М_ёС12-М§0	М§С12-МпС12	М_ёС12-ХаС1
М_ёС12-№С12	М§С12-КЬС1	МдС12-8гС12	М_ёС12-гпС12	М§Р2-М§0
Μ§Ρ2-ΝαΡ	М_ПС12-ШС1	МпС12-№С12	Иа2СОЗ-Ма28О4	На2СОЗ-ИаР
Νη2ΟΟ3-Ν3ΝΟ3	Ν32ΟΟ3-ΝβΟΗ	ΝβΒγ-ΝβΟΙ	ΝβΒγ-ΝβΡ	ΝβΒγ-ΝβΙ
ΝηΒγ-Ν3ΝΟ3	ΝβΒγ-ΝηΟΗ	ИаВг-КЪВг	НаС1-На2СОЗ	ΝΒϋ1-Ν328Ο4

- 32 028083

Ν_&(21-ΝηΡ	Ναϋΐ-Νβΐ	№Ο1-Ν3ΝΟ3	МаС1ЖаОН	Να(31-Νΐ<312
ЫаС1-РЬС12	ЖС1-КЪС1	ЫаС1-8гС12	Να<31-Ζη<212	ΝαΡ-Ν328Ο4
ΝαΡ-ΝαΙ	ΝβΡ-Ν3ΝΟ3	ИаРЖаОН	ИаР-КЬР	№Ι-ΝαΝΟ3
ΝαΙ-ΝαΟΗ	ΝβΙ-КЫ	МаМОЗЖа28О4	КаЛОЗЖаОН	ΝβΝΟ3-ΚΒΝΟ3
№ОНЖа23О4	ИаОН-КЬОН	КЬВг-КЬС1	КЬВг-КЬР	КЬВг-КЫ
КЪВг-ЮЖОЗ	КЬС1-КЬР	КБС1-КЫ	КЬС1-КЬОН	КЬС1-8гС12
КЬР-КЫ	МЖОЗ-КЬОН	СаС12-СаН2

Расплавленный солевой электролит, такой как по меньшей мере одна из модельных солевых смесей, представленных в табл. 4, является ионным Н^- проводником. В воплощениях раскрытия подразумевается, что источник Н^-, такой как гидрид щелочного металла, такой как ЫН, ΝΗ или КН, добавляется к расплавленному солевому электролиту для улучшения ионной Н' электропроводности. В других воплощениях расплавленный электролит может быть ионным проводником, проводимость которого обеспечивается ионами щелочного металла, или протонным проводником. В других воплощениях электролит содержит гидроксид. Катализатор может быть Н₂О, которая может образовываться из гидроксида.

Реакционная смесь может содержать (1) катализатор или источник катализатора и источник водорода, такой как Н₂О и по меньшей мере один Н, (2) расплавленную соль, такую как эвтектическая смесь солей, которая может служить в качестве электролита, который может иметь высокую ионную проводимость и может селективно позволять проходить гидроксидному иону, которая содержит по меньшей мере один катион из группы Ы, №, К, КЬ, С§, Мд, Са, 8г и Ва и по меньшей мере один галогенид из группы Г, С1, Вг и I, (3) при необходимости субстрат, который может быть электрически проводящим, такой как карбид, например, Т1С, и (4) при необходимости восстановитель и реагент гидридного обмена, такой как щелочно-земельный металл или щелочно-земельный гидрид.

Реагенты могут содержать по меньшей мере один субстрат, который может также служить в качестве диссоциатора водорода. Субстрат может содержать углерод, карбид или борид. Подходящие углерод, карбиды и бориды представлены сажей, Т1С, Т1₃ЫС₂, ΤΐίΝ, ЫС, УС₂, ТаС, Мо₂С, ^С, С, Н£С, Сг₃С₂, 2гС, УС, ^С, В₄С, СгВ₂, ΖγΒ₂, ОйВ₂, МдВ₂ и Т1В₂, Подходящими субстратами, которые могут также выполнять функцию диссоциаторов водорода, являются Рй/С, Ρΐ/С Рй/МдО, Рй/А1₂О₃, РУМдО и Ρί/Α1₂Θ₃.

Ячейка может быть по меньшей мере одной из электролизируемых и разряжаемых в периодическом режиме. Катод и анодом электролиза может быть анод и катод ячейки С1НТ, роли которых меняются на противоположные при переключении С1НТ в электролитическую ячейку и обратно после регенерации ячейки. Обратный ток или напряжение могут прикладываться в виде импульсов. Импульсная переполюсовка и колебательный сигнал волны могут находиться в любой полосе частот, при любом пиковом напряжении, пиковой мощности, максимальном токе, рабочем цикле и напряжении смещения. Импульсная перемена полярности может быть постоянным током или же прикладываемое напряжение может быть переменным или иметь форму волны. Подвод может быть импульсным с желательной частотой и сигнал в форме волны может иметь желательную частоту. Подходящие частоты пульсаций находятся в пределах диапазона от около 1 до около 1000 Гц, а рабочий цикл может быть от около 0,001% до около 95%, но также может находиться и внутри более узких диапазонов с коэффициентом двух приращений внутри этого диапазона. В одном воплощении ячейка поддерживается при оптимальном повышении частоты в целях минимизации энергии, потребляемой для создания монослоя Н, который преобразуется в гидрино в течение фазы разряда. Пиковое напряжение на ячейке может находиться внутри диапазона по меньшей мере от около 0,1 В до 10 В, но может быть и внутри более узких диапазонов с коэффициентом двух приращений внутри этого диапазона. В другом воплощении прикладывается импульс высокого напряжения, который может находиться в диапазоне от около 10 В до 100 кВ на ячейку, но может быть и внутри более узких диапазонов с порядком величины приращений внутри этого диапазона. Сигнал в форме волны может иметь частоту внутри диапазона по меньшей мере от около 0,1 Гц до около 100 МГц, от около 100 МГц до 10 ГГц и около 10 ГГц до 100 ГГц, но может быть и внутри более узких диапазонов с порядком величины приращений внутри этого диапазона. Рабочий цикл может находиться в по меньшей мере одном из диапазонов от около 0,001 до около 95% и от около 0,1 до около 10%, но может быть и внутри более узких диапазонов с порядком величины приращений внутри этого диапазона. Пиковая плотность мощности импульсов может быть в диапазоне от около 0,001 до 1000 Вт/см², но может находиться и внутри более узких диапазонов с порядком величины приращений внутри этого диапазона. Средняя плотность мощности импульсов может быть в диапазоне от около 0,0001 до 100 Вт/см², но может находиться и внутри более узких диапазонов с порядком величины приращений внутри этого диапазона. В одном воплощении частота импульсов заряда-разряда может быть увеличена для уменьшения сопротивления переноса заряда.

В одном воплощении реагенты, которые могут быть короткоживущими, производятся во время электролиза, который приводит к образованию гидрино и соответствующей электрической энергии во время фазы разряда ячейки С1НТ повторяющего цикла заряда и разряда. Мощность электролиза может быть применена для оптимизации энергии, получаемой от образования гидрино, относительно потребляемой энергии. Электролитические параметры напряжения, формы волны, рабочего цикла, частоты и

- 33 028083 другие подобные условия могут быть приспособлены для увеличения приращения электрической энергии, получаемой от ячейки.

В одном воплощении водородный электрод и необязательно кислородный электрод заменяются узлом биполярной пластины 507, как показано на фиг. 2. Конструкция ячейки может быть основана на планарной геометрически квадратной конфигурации, в которой ячейки могут укладываться стопкой для увеличения напряжения. Каждая ячейка может образовывать повторяющуюся единицу, содержащую коллектор анодного тока, пористый анод, матрицу электролита, пористый катод и коллектор катодного тока. Одна ячейка может быть отделена от следующей сепаратором, который может содержать биполярную пластину, выполняющую функцию как газового сепаратора, так и токосъемника. Пластина может иметь конфигурацию поперечного протекания газа или внутреннего расположения каналов. Как показано на фиг. 2, внутренние соединения или биполярные пластины 507 отделяют анод 501 от ближайшего катода 502 в пакете 500 из ячеек С1НТ, содержащем множество индивидуальных ячеек С1НТ. Анод или Н₂ пластина 504 могут быть складчатыми или содержать каналы 505, которые разносят водород, поступающий через порты 503. Пластина 504 с каналами 505 заменяет проницаемую для водорода мембрану или катод импульсного электролиза (отводной анод) других воплощений. Порты могут получать водород через нагнетательный трубопровод, проходящий вдоль портов 503, который, в свою очередь, снабжается из источника водорода, такого как накопительный резервуар. Пластина 504 может, кроме того, идеально равномерно распределять водород для барботажа или разбрызгивания в активных областях, в которых протекают электрохимические реакции. Биполярная пластина может, кроме того, содержать кислородную пластину биполярной пластины, имеющую структуру, подобную пластине Н₂, и предназначенную для распределения кислорода по активным областям, в которую кислород поступает через нагнетательный трубопровод для кислорода по кислородным портам 506, Эти складчатые или снабженные каналами пластины являются электропроводящими и связаны с анодными и катодными токосъемниками в активных областях, поддерживая электрический контакт. В одном воплощении все соединения или биполярные пластины составляют газораспределительную сеть, делающую возможным разделению анодного и катодного газов. Вытяжением электролита/матрицы, такой как плитка из ЫОН-ЫВг/Ы₂ТЮ₃ или МдО, запрессованная между двумя отдельными пластинами, могут быть образованы гидравлические затворы. Такие затворы могут предотвращать утечку газообразных реагентов. Электролит может содержать прессованную гранулу данного раскрытия. Давление для получения гранулы электролита, такого как содержащий гидроксид, такой как гидроксид щелочного металла, например, ЫОН, и галогенид, такой как галогенид щелочного металла, например ЫВг, и матрицу, такую как МдО, находится в диапазоне около 1500 т на квадратный дюйм. Пакет может, кроме того, содержать соединительные стержни, которые удерживает прижимные пластины на концах пакета, предназначенные для приложения к ячейкам давления с целью поддержания желательного контакта между электролитом, таким как гранулированный электролит, и электродами. В одном воплощении, в котором электролит или компонент, такой как гидроксид, такой как ЫОН, мигрируют вследствие, например, испарения, электролит может быть собран и возвращен в оборот. Мигрирующие компоненты могут собираться в структуре, такой как улавливающая структура или впитывающая структура, которая абсорбирует электролит, а рециркуляция может быть обеспечена термически, посредством нагревания улавливающей или впитывающей структуры с тем, чтобы вызвать обратную миграцию.

Система ячейки С1НТ может содержать модифицированный стандартный топливный элемент, такой как модифицированный элемент щелочного или содержащего расплавленный карбонатный электролит типа. В одном воплощении ячейка С1НТ содержит пакет биполярных пластин, такой, как показан на фиг. 2, в котором по меньшей мере один из кислорода и Н2О подается к катоду, а Н2 поступает к аноду. Газы могут обеспечиваться диффузией через пористый или диффузионный электрод, а Н₂ может также обеспечиваться прониканием через подходящий проницаемый для водорода электрод. Проницаемый для водорода электрод может содержать по меньшей мере одно из Мо, сплава Мо, такого как Мо№, МоСи, МоСо, ТΖΜ и Н₂42, Νί, Со, сплава Νί, такого как №Со, и других переходных и внутренних переходных металлов и сплавов, таких как СиСо. Применение Н₂ обеспечивается в количестве, достаточном, для сдерживания анодной коррозии при поддержании выигрыша в электрической энергии. Проницаемый анод может применяться при повышенных плотностях тока с пропорциональным увеличением скорости проникания водорода. Скорость проникания водорода может регулироваться по меньшей мере одним из увеличения давления водорода на мембрану, увеличения температуры ячейки, уменьшения толщины мембраны и изменения композиции мембраны, а именно, массовой процентной доли металлов сплава, такого как сплав Мо. В одном воплощении внутренняя часть проницаемого анода, такого как анод из Мо или МоСи, покрывается диссоциатором водорода, таким как благородный металл, такой как Р1 или Рб, для увеличения количества атомарного Н с тем, чтобы увеличить скорость проникания. Давление водорода может поддерживаться в диапазоне по меньшей мере от около 1 торр до 500 атм, от 10 торр до 100 атм или от 100 торр до 5 атм. Скорость проникания водорода может находиться в диапазоне по меньшей мере приблизительно от 1 х 10- моль-с^- см^- до 1 х 10^- моль-с^- -см^-, от 1 х 10^- моль-с^- -см^- до 1 х 10^- моль-с¹-см^-2, от 1 х 10^-11 моль-с^-1-см^-2 до 1 х 10^-6 моль-с^-1-см^-2, от 1 х 10^-10 моль-с^-1-см^-2 до 1 х 10^-7 моль-с^-1-см^-2 или от 1 х

- 34 028083

12 8 12

10^- моль-с^- -см^- до 1 х 10^- моль-с^- см^- . Потребляемый при проникании водород может иметь соответствующую теоретическую мощность, обеспечиваемую образованием Н₂О, которая значительно ниже мощности ячейки С1НТ, обеспечиваемой образованием гидрино. Поэтому данная система снабжения водородом, такая как включающая нагнетательные трубопроводы, линии газоснабжения и газопроводящие каналы, а также проницаемые аноды, может быть пропорционально более компактной, чем таковая стандартного водородно-кислородного топливного элемента. В одном воплощении анод захватывает газовый пограничный слой Н₂ из источника, такого как по меньшей мере одно из протекающего ш ίάιι электролиза, проникания и барботажа. Матрица, такая как МдО, может способствовать захвату газа Н₂ на аноде. В одном воплощении активная поверхность анода направлена вниз, поэтому Н₂ захватывается при вертикальном распространении. В одном воплощении давление проникания водорода может быть ниже атмосферного для предотвращения расширения или физического искривления анода. Проницаемый для водорода анод может содержать высокопроницаемую мембрану, покрытую материалом, способным содействовать реакции гидрино, таким как Мо или сплав Мо, такой как Мо№, МоСи, МоСо, Со, СоСи, Со№. Примеры проницаемых для Н материалов представлены №(Н₂), У(Н₂), Т1(Н₂), №(Н₂), Рй(Н₂), РйЛд(Н₂), Ре(Н₂), Та(Н₂) и нержавеющей сталью (88), такой как 430 88 (Н₂). Электролит может содержать расплавленную соль, такую как одна из солей раскрытия, например, ЫОН-ЫВг. Скорость проникания может быть высокой, такой, как соответствующая нахождению в диапазоне от около 1 до 50% мощности разряда. В одном воплощении оксидный поверхностный слой проницаемого для Н материала, такого как бетаТ1 и V, удаляется с помощью травления, такого как ионное травление газообразным аргоном, с последующим напылением тонкого слоя Ρά (например, 2-3 мкм).

Ячейка может находиться под условиями импульсного электролиза с водородом, также поступающим к аноду диффузией, потоком или прониканием. Скорость поступления регулируется для поддержания избыточной выработки ячейкой С1НТ электрической энергии при том, что добавление водорода защищает анод от коррозии. Для достижения желательной скорости потока водорода могут выбираться материал анода, такой как композиция сплава Мо, толщина проницаемой мембраны, температура ячейки и внутреннее давление водорода, а также другие параметры, воздействующие на скорость проникания водорода. Скорость потока водорода, обеспечивающая защиту анода от коррозии, может быть невысокой по сравнению с требующейся для поддержания выработки электроэнергии, генерируемой ячейкой посредством стандартной реакции топливного элемента, преобразующей водород и кислород в воду. Кроме того, в одном воплощении снабжение водородом может включать водород, который проникает в обратном направлении во время фазы заряда импульсного электролиза. Таким образом, система газоснабжения анода, такая как нагнетательный трубопровод и газовый анод, может быть сделана пропорционально более компактной. Подача водорода к катоду может быть обеспечена от электролиза или Н₂О. Частота заряда-разряда импульсного электролиза ячейки С1НТ может быть увеличена при поступлении на анод газообразного Н₂. Такая частота может находиться в диапазоне от 0,1 до 10000 Гц или в другом подходящем диапазоне раскрытия. В одном воплощении подаваемые в ячейку Н2 и О2 обеспечивают по меньшей мере часть запаса Н2О для импульсного электролиза. Электролит может содержать такое соединение, как оксид, например Ы₂О или водопоглощающее соединение раскрытия, такое как по меньшей мере одно из КМ§С1₃, М§С1₂ и СаС1₂, которые обратимо связывают Н₂О для поддержания желательной электролитической концентрации. Давление газа может быть любым желаемым для поддержания по меньшей мере одного из желательной выходной мощности от каждой ячейки, скорости проникания Н₂, Н₂защиты анода, скорости восстановления кислорода на катоде. По меньшей мере одно из давления водорода и кислорода может находиться в диапазоне по меньшей мере от около 0,01 до 1000 атм, от 0,1 до 100 атм и от 1 до 10 атм.

В одном воплощении пар Н2О, поставляемый к периферии ячеек, может диффундировать от периферии в слой электролита и поступать к катоду. В одном воплощении доставка Н2О к ячейке, например, к катоду, может обеспечиваться с применением капиллярной системы или радиальных газовых каналов с кольцевой перфораций для доставки Н2О в центр ячейки относительно периферии. В одном воплощении катод содержит радиальные газовые каналы с расположенными по окружности перфорационными отверстиями и окружающим внешним источником газообразного О2, таким как окружающая атмосфера, представленная, например, газообразным О₂ или воздухом. В одном воплощении Н₂О может подаваться к катоду по меньшей мере одним способом из поглощения электролитом с периферии и через стандартный газовый катод МСРС-типа (топливный элемент с расплавленным карбонатом). С учетом сохранения Н₂О в процессе работы с некоторым потреблением, обеспечивающим вплоть до 50 МДж/моль Н₂О, потребности в снабжении Н₂О могут быть небольшими. В одном воплощении потребляемая вода дает гидрино и О2. С учетом реакций разложения и рекомбинации Н2О, проходящих на протяжении цикла ячейки с общим потреблением, обеспечивающим вплоть до 50 МДж/моль Н₂О, размер распределительной системы Н2О, такой как система данного раскрытия, такой как система газоснабжения, такой как стандартный газовый катод МСРС, может быть относительно небольшой по сравнению с газовым катодом стандартного топливного элемента, такого как один из топливного элемента с протонообменной мембраной (РЕМРС) или топливный элемент с расплавленным карбонатным электролитом (МСРС). Давление О₂может быть до некоторой степени статичным, так как оно генерируется ш Ши. В случае, когда источни- 35 028083 ком ионов ионного тока в процессе разряда преимущественно является Н₂О, исходный запас О₂ может быть на протяжении времени относительно постоянным. В одном воплощении материальный баланс преимущественно содержит преобразование Н₂О в гидрино и О₂, такое, при котором избыточный О₂удаляется и может находиться в связи с запасом О₂ или вместилищем О₂. Преимущественно Н₂О может поставляться в ячейку и может представлять основную часть массового потока в ячейку с истекающими из нее продуктами в виде кислорода и гидрино. При гидратации Н₂О может стать частью электролита, и электролит может служить в качестве вместилища Н₂О, действующего посредством дегидратации гидрата Н₂О, а также такой реакции, как реакция 2ЫОН в Ы₂О + Н₂О. Кроме того, запас Н₂ в проницаемой мембране может быть регенеративным на основе проходящего ίη зПи электролиза Н₂О. В дополнение к электролизу, благодаря прикладываемой в течение фазы заряда импульсного цикла мощности, в качестве источника Н с энергией разложения Н2О, обеспечиваемой реакцией гидрино, может выступать Н2О. Примерами реакций, которые в конечном итоге приводят к образованию гидрино и кислорода из Н2О, являются реакции данного раскрытия. В одном воплощении запас Н может быть по меньшей мере одним из частично, по существу или полностью поддерживаемым разложением Н2О при реакции гидрино, в меньшей степени или полностью не нуждаясь в использовании зарядки электролиза. Таким образом, запас Н₂ проницаемого для Н₂ электрода может быть относительно постоянным на протяжении времени. В одном воплощении то же самое применимо и для случая гидридированного анода раскрытия. По меньшей мере одно из давления Н₂ и О₂ может поддаваться регулировке посредством управления электролизом, при котором давление по меньшей мере одного из Н₂ и О₂, может быть контролироваться электродом, таким как основывающийся на уравнении Нернста для соответствующего газа. Для независимой регистрации данных по каждому газу разность потенциалов может сниматься относительно подходящего электрода сравнения.

В одном воплощении внешняя граница анода герметизируется по отношению к меньшей мере одному из кислорода и Н2О, диффундирующих из окружающей среды. В одном воплощении катод является пористым с тем, чтобы он поддерживал транспорт, например транспорт находящихся в газообразном состоянии по меньшей мере одного из кислорода и Н₂О. В одном воплощении катод содержит по меньшей мере один слой. Такой составной катод может содержать слой, который поддерживает транспорт по меньшей мере одного из кислорода и Н₂О. Транспорт может включать диффузию в газообразном состоянии. Такая диффузия может происходить из окружающего источника, такого как окружающая атмосфера из по меньшей мере одного из кислорода и Н₂О. Композиция атмосферы и давление могут быть любыми желательными, такими как композиция атмосферы и давление данного раскрытия. В одном воплощении давление Н2О ячейки поддерживается на повышенном уровне, таком как превышающий атмосферное давление. Н2О может подаваться в ячейку с помощью насоса, преодолевающего внутреннее давление. В качестве варианта, внутренняя емкость Н2О может заполняться ячейкой при низкой температуре; затем температура ячейки и температура емкости поднимаются для создания повышенного давления Н2О. Кожух ячейки С1НТ может быть герметичным и может быть способным поддерживать давление, превышающее окружающее.

Повторяющаяся единица пакета ячеек С1НТ, содержащая проницаемый анод 5 и подвод 6 газа, показана на фиг. 3А. По меньшей мере один из Н₂О или О₂ вводится в катод, который может включать пористый катод или составной катод. Составной катод может содержать некоторое количество слоев, таких как пористый слой 2 для транспорта газа и каталитический слой 3, такой как ΝΐΘ, для восстановления кислорода. В одном воплощении катод, такой как составной катод, является пористым для облегчения транспорта по меньшей мере одного из Н₂О и О₂. Катод может, кроме того, содержать токосъемник 2, в котором соприкасающиеся катоды разделены электроизолятором 1. Ячейка, кроме того, содержит слой 4 электролита, который при необходимости содержит сепаратор, такой как матрица, например, из МдО. В другом воплощении проницаемый анод 5 и подвод 6 газа заменены анодом 7, который может быть гидридированным и может поддерживать электрохимические реакции с противоположных сторон противоположных ячеек, как показано на фиг. 3В.

В одном воплощении составной катод содержит транспортный слой, такой как обеспечивающий диффузию газообразных веществ слой и каталитический слой для восстановления по меньшей мере одного из О₂ и Н₂О. Каталитический слой находится в контакте с электролитом и может, кроме того, содержать материал, отличный от транспортного слоя, такой как ΝΐΘ, легированный Р1, и другие катодные материалы раскрытия. Транспортный слой может быть более пористым, чем каталитический слой, для поддержания транспорта. Каталитический слой может иметь меньшее количество пор или поры меньшего размера для предупреждения чрезмерного просачивания электролита в катод и заполнения его. Из-за большей пористости транспортного слоя относительно каталитического слоя существует градиент давления от транспортного к каталитическому слою. Давление может вносить вклад в предотвращение промокания катода электролитом. Для достижения желательного перепада давления между слоями могут регулироваться внешнее давление атмосферы диффундирующего газа и относительная пористость различных слоев составного катода. Катодный слой может содержать компоненты субстрата, такие как бусины Νΐ, ΝΐΘ или МдО, которые защищают электрод от чрезмерного сжатия под действием механического давления в пакете. В другом воплощении электролит содержит матрицу, которая предупреждает

- 36 028083 чрезмерное просачивание электролита в катод. Размер пор матрицы может быть отрегулирован таким образом, чтобы достичь уровня капиллярных сил, желательного для предотвращения просачивания в катод.

В одном воплощении запас Н₂ и О₂ ячейки С1НТ может быть относительно статичным, и любой из газов может производиться внешним или внутренним электролизом. Н₂ и О₂ могут пополняться внутренним электролизом с исходным запасом и дополнительными газами, подаваемыми из внешнего источника. В одном воплощении запас кислорода может обеспечиваться соединением кислорода, которое может обратимо синтезироваться и распадаться для поддержания желательного давления О₂ на катоде. Подходящие примеры соединений, которые являются источником кислорода, представлены оксидами, пероксидами, супероксидами и оксигидроксидами раскрытия. Н2О может обеспечиваться в виде газа или дегидратацией соединения со связанной Н2О, такого как гидрат. Такой гидрат выбирается для достижения желательного давления Н2О при выбранной поддерживаемой температуре соединения, такой как температура ячейки или температура системы газоснабжения. Так как требующийся расход анодного Н2 и катодных О₂ и Н₂О может быть относительно низким по сравнению с расходом обычного топливного элемента, системы газоснабжения, такие как одна из газового катода и содержащей коллектор подачи водорода и канал к проницаемому для водорода мембранному аноду или барботирующему Н2 аноду, может быть относительно небольшой. В одном воплощении проницаемый для водорода анод становится насыщенным водородом так, чтобы давление водорода на подаче водорода оставалось постоянным или могло быть увеличено. Внешним источником водорода может быть разложение Н₂О с приложением энергии, обеспечиваемой реакцией гидрино. Представительными реакциями являются реакции данного раскрытия. Гидрид может поддерживаться регулировкой формы волны импульсного электролиза и таких параметров волнообразного импульса электролиза, как напряжение заряда, продолжительность заряда и ток, а также эти же параметры цикла разряда. Состояние гидрида может контролироваться по напряжению на электроде, которое может сравниваться с эталонным напряжением. Напряжение может быть определено по уравнению Нернста. В другом воплощении анод, такой как проницаемый для водорода анод, может быть предварительно обработанным таким образом, чтобы находиться в насыщенном водородом состоянии, таком, что внешняя поставка водорода не была необходимой. В этом случае пакет ячеек может содержать такую конструкцию биполярной пластины, как конструкция данного раскрытия, в котором анод биполярной пластины, содержащей анод и катод, подвергается предварительной обработке гидридированием. Предварительная обработка может состоять в обеспечении проникания водорода. Предварительная обработка может осуществляться посредством работы ячейки С1НТ с прониканием водорода до тех пор, пока водородный поток не становится статичным. В одном воплощении анод предварительно гидридируется электролизом Н₂О ίη δίΐιι или внешним электролизом Н₂О. Последний может проводиться в водно-щелочной электролитической ячейке, в которой катод является анодом С1НТ. Противоэлектрод для гидридирования посредством внешнего электролиза может быть Νί. Анод также может быть гидридированным с помощью газа Н2.

В одном воплощении проницаемый анод может содержать проницаемую для водорода мембрану, присоединенную к мембране с низкой проницаемостью по водороду. Более слабо проницаемый слой может служить в качестве токосъемника биполярной пластины, таким образом, что проницаемая мембрана обращена к электролиту, а мембрана с худшей проницаемостью соприкасается с катодом смежной ячейки пакета, чтобы обеспечить наличие биполярного электрода.

В одном воплощении сдвоенный проницаемый анод данного раскрытия может быть заменен на гидридированный анод, такой как гидридированный анод, полученный пленочным литьем Νί, №Со, например, Νί (около 95 ат.% (атомные проценты)), Со(около 5 ат.%); Νί (около ат.%) Со (около 5 ат.%) Си (около 1 ат.%) и сплав Νί, Мо или Мо. Две поверхности гидридированного анода могут выполнять функцию анодов для сдвоенных ячеек с соответствующими катодами. Водород может генерироваться сдвоенными ячейками на обеих поверхностях сдвоенного анода для поддержания гидридного состояния анода. Таким образом, такое воплощение, содержащее единственный гидридированный анод, может заменить проницаемый мембранный анод, имеющий анодные слои, разделенные внутренним вместилищем водорода, в котором внешняя поставка водорода с внутренней стороны последнего заменена на водород, образующийся в результате электролиза на противоположных поверхностях первого.

В одном воплощении проницаемый для водорода электрод, такой как анод, может содержать композит из по меньшей мере двух слоев различных материалов, таких как материалы, имеющие различную композицию или различную структуру. Примеры композитных анодов содержат проницаемый для водорода слой, такой как проницаемая для водорода мембрана, такой как металлическая фольга, который служит в качестве субстрата для поддержания по меньшей мере одного другого слоя, связанного с ним. Другой слой может иметь высокую площадь поверхности, такой как слой, полученный распылением, напылением металла, осаждением из пара, пленочным литьем и отожженный слой. Другие способы, известные в данной области, такие как способы данного раскрытия, могут применяться для нанесения другого слоя, такого как слой металла или сплава, такого как слой Мо или сплава Мо, который может иметь высокую площадь поверхности. Наружный слой может обладать высокой скоростью катализа образования гидрино, такой как содержащий по меньшей мере одно из Νί, Со, Си, №Со, №СоСи, Мо и сплава Мо,

- 37 028083 такой как слой данного раскрытия.

В другом воплощении анод содержит пористый материал, такой анод, как полученный спеканием или пленочным литьем металла, такого как содержащий Νί, Мо, №Со, сплав Мо и другие металлы раскрытия, в котором защита от коррозии обеспечивается барботажем Н₂. Водородный поток может регулироваться таким образом, чтобы достигался максимум выигрыша по электрической энергии. Скорость проникания водорода через единицу площади барботирующего или пробулькивающего Н2 электрода может находиться в диапазоне от около 1 х 10- моль-с^- -см^- до 1 х 10 моль-с^- -см^-, от 1 х 10^- моль-с^- -см^- до 1 х 10^-5 моль-с^-1-см^-2, от 1 х 10^-11 моль-с^-1-см^-2 до 1 х 10^-6 моль-с^-1-см^-2, от 1 х 10^-10 моль-с^-1-см^-2 до 1 х 10^-7 моль-с^-1-см^-2

12 8 12 или от 1 х 10^- моль-с^- -см^- до 1 х 10^- моль-с^- -см^-. Водород может быть равномерно подаваемым к пористому электроду прониканием через подстилающую проницаемую для водорода мембрану. В другом воплощении пористый электрод может быть отлитым заодно с водородным диффузором, таким как мелкоячеистое сито, заключенное в оболочку из пористого электрода и герметизированное по краям, в которое водород подается из находящейся под ячейкой камеры.

Применение Н₂О в виде по меньшей мере одного из газа, пара или жидкости делает возможной быструю подачу к катодной поверхности без необходимости в абсорбировании Н2О на границе электролита с поступлением к катоду, обеспечиваемым по меньшей мере одним из диффузии и миграции в слое электролита. В одном воплощении мольная доля О2, подаваемого к катоду, может превышать эту величину для воздуха и может находиться в диапазоне от 0,01 до 100%. Скорость восстановления кислорода на катоде может быть увеличена при использовании газа с более высокой по сравнению с воздухом концентрацией О₂, таким образом, система газоснабжения катода, такая как нагнетательные трубопроводы, газовые линии, каналы и через газовые катоды, может быть пропорционально более компактной. Снабжение кислородом может быть обеспечено электролизом Н₂О, при котором мощность электролиза может обеспечиваться ячейкой С1НА В этом случае система может содержать водородно-кислородный сепаратор. Система катодного полуэлемента может быть сделала более компактной, например, в пять раз, в результате поставки к катоду не воздуха, имеющего 20% содержание О₂, а вплоть до чистого О₂. Дальнейшее снижение масштаба может стать возможным благодаря отсутствию в ином случае необходимого удаления из воздуха Ν2, поскольку происходит обеднение по этому компоненту при падении парциального давления О₂. Катод может включать катоды данного раскрытия, такие как №О, который может содержать окисленный Νί или Νί, полученный пленочным литьем. Катод может содержать легирующую добавку, такую как по меньшей мере одно из Рр Рб, 1г, Ки, КЬ, Ке и другие материалы износостойких анодов (О8АМ), такие как используемые при хлор-щелочном электролизе. Э8АМ могут быть устойчивыми к образованию галогенидов металлов под эксплуатационными условиями ячейки С1НА Легирующая добавка может находиться на поверхности катода и может содержаться в любых желаемых атомных концентрациях, например, в диапазоне от 0,001 до 20 ат.%. Проницаемый для водорода электрод может содержать по меньшей мере одно из Мо и сплава Мо, например, по меньшей мере одно из Мо№, МоСи, МоВ, МоС, Мо81, МоСиВ, Мо№В, Мо8|В и других, представленных в данном раскрытии. В одном воплощении проницаемая для водорода мембрана, такая как из Νί, покрыта материалом с большой площадью поверхности, таким как полученный пленочным литьем Мо, сплав Мо, Νί сейпеЕ Со, СоСи пленочное литье на Νί сейпеЕ СоСи пленочное литье, Νί пленочное литье или Νί-Со пленочное литье как 95/5 мас.%. В одном воплощении нанесение покрытия достигается нанесением на проницаемую для Н мембрану материала, получаемого пленочным литьем. Покрытие мембраны пленочным литьем может быть достигнуто сжатием компонентов. В одном воплощении субстратом для получаемых пленочным литьем анодных материалов, таких как Со, является Со се1те1 или углеродная сетка.

В одном воплощении электролит содержит смесь НОН и НВт, смесь НОН и №ОН или смесь НОН, НВт и №ОН, и при необходимости матрицу, такую как МдО, и, кроме того, содержит другую соль, которая увеличивает скорость восстановления кислорода, такую как по меньшей мере одно из МОН и М'ОН (М и М' могут быть выбраны из группы Ка, К, КЬ и Сб). В одном воплощении щелочной катион, который обеспечивает более высокую скорость восстановления кислорода, чем электролит, содержащий Н, такой как НОН-НВт, снабжается в виде по меньшей мере одного из такой соли, как ΜX (М может быть выбран из группы №, К, КЬ и Сб; X = галогенид, такой как бром), и матричного материала, такого как по меньшей мере одно из КА1О₂, №А1О₂, Nа_xN^О₂ и К_х№О₂. В одном воплощении по меньшей мере одно из МОН и М'ОН образует слой вблизи положительного электрода. Более высокая мобильность Н⁺ может привести к наличию его более высокой концентрации вблизи отрицательного электрода. В одном воплощении атомный процент МОН и М'ОН регулируется так, чтобы максимизировать скорость восстановления кислорода, способствуя прохождению реакции по пути образования гидроксидного иона по сравнению с другими ионами кислорода, такими как пероксид и супероксид. В одном воплощении на катодной стороне происходит образование по меньшей мере одного из пероксидных ионов кислорода, иона пероксида Н, супероксидного и оксидного ионов. Н₂О электролита, содержащего НОН, может реагировать с одним или несколькими ионами кислорода, такими как пероксид или супероксид, с образованием по меньшей мере одного из кислорода и ОН^-. В одном воплощении давлением Н2О управляют таким образом, чтобы достичь протекания этой реакции. В одном воплощении система

- 38 028083 содержит герметичную конструкцию, чтобы поддерживать давления выше атмосферного. Давление может быть высоким для того, чтобы поддерживать по меньшей мере одно из жидкой Н₂0, высокого давления паров Н₂0, пара и пересыщенного пара. Давление может быть любым желательным, таким, как в диапазоне по меньшей мере от около 1 до 500 атм, от около 2 до 100 атм и от около 2 до 10 атм. В одном воплощении катод содержит такую систему, как газовый нагнетательный трубопровод и каналы, такие как имеющиеся в биполярной пластине, показанной на фиг. 2, для подведения газа, такого как воздух, Аг-О₂ или О₂ к активной поверхности катода. Давление газа может быть выше атмосферного. Сжатый газ может выдувать впитавшийся электролит и увеличивать скорость восстановления 0₂, увеличивая массовый поток.

В одном воплощении системы ячейки С1НТ анод содержит проницаемую для водорода мембрану на двух сторонах, обращенных встречным образом к соответствующим анодным полуэлементам. Проницаемый для водорода электрод может содержать по меньшей мере одно из Мо и сплава Мо, например, по меньшей мере одно из Мо№, МоСи, МоСо, МоВ, МоС, М0З1, МоСиВ, Мо№В, М0З1В и других, представленных в данном раскрытии, таких как Со, СоСи, Νί и №Со. Каждая ячейка содержит, кроме того, катодный полуэлемент и катод. Катод может содержать ΝίΟ или другие, представленные в данном раскрытии. Катод и анодные полуэлементы могут содержать единственный слой электролита, такой как смешанная расплавленная гидроксид-галогенидная соль, такая как ЫОН-ЫВг, и при необходимости матрицу, такую как МдО. Соответствующие катоды и аноды по меньшей мере двух таких ячеек, в зависимости от желаемого, соединены последовательно или параллельно. В одном воплощении каждая ячейка пакета ячеек может содержать такой двусторонний анод. В качестве варианта по меньшей мере одна ячейка может иметь биполярную пластину. Система, кроме того, содержит поставку газа к по меньшей мере одному из катода и анода по меньшей мере одной ячейки. Система, кроме того, содержит поставку газообразного водорода, которая может иметь общую подачу к каждому двустороннему аноду. В одном воплощении катод является двусторонним и расположенным встык с каждым обращенным к нему соответствующим катодным полуэлементом. В одном воплощении сдвоенный катод может содержать изолятор, который электрически разделяет эти две стороны. В одном примере осуществления оксид щелочноземельного металла, такой как МдО, может служить в качестве электрического разделителя между катодными пластинами. Каждый катод может обеспечиваться подводом газа, содержащим по меньшей мере одно из источника кислорода и Н₂0. Каждый двусторонний катод может иметь общую подачу газа. Подача может быть такой, чтобы каждый двусторонний катод оставался электрически изолированным один от другого. Изолятор может содержать бусины, такие как бусины МдО, которые позволяют О₂диффундировать между электрически разделенными слоями. В одном воплощении поступающие при подаче газообразные примеси могут быть удалены с помощью газопоглотителя. В одном примере осуществления по меньшей мере одно из кислорода и Н₂0 извлекаются из подаваемого к аноду газообразного водорода посредством газопоглотителя, который реагирует с примесью с образованием нелетучего соединения. Газопоглотитель может быть металлом, металлоидом или другим поддающимся окислению материалом, таким как щелочной, щелочно-земельный, переходный, внутренний переходный и редкоземельный металл и А1, Оа, 1п, Зп, РЬ, З, Те, Зе, Ν, Р, А§, ЗЬ, Вц С, 3ί, Ое и В, а также другие элементы, которые образуют оксиды или оксианионы. Каждый спаренный электрод может иметь впускную и выпускную линию для газа. По меньшей мере одна из впускной и выпускной газовой линии может иметь расположенный последовательно газопоглотитель, предназначаемый для удаления загрязняющих примесей. Газы могут рециркулировать от и к электроду с потоком, проходящим по или через газопоглотитель для удаления загрязняющих примесей.

Из-за больших различий в растворимости в воде КОН и ЫОН в одном воплощении ячейка С1НТ содержит два слоя: один, содержащий преимущественно КОН на катоде, и другой, содержащий преимущественно осажденный ЫОН на аноде. Электролит может, кроме того, содержать галогенид, такой как Ь!Вг, с тем, чтобы образовывалась смесь с ЫОН, имеющая более низкую температуру плавления. Ячейка может находиться под избыточным давлением, таким, чтобы достигалась температура плавления ЫОН или смеси ЫОН, такой как ЫОН-ЫВг. Примером электролита является эвтектическая смесь ЫОН-ЫВг, которая плавится при около 300°С. КОН обладает высокой скоростью восстановления кислорода, а электролит ЫОН или ЫОН-ЫВг подходящим образом является не вызывающим коррозии, так что анод, такой как Νί, Мо или сплавы или Мо оказывается устойчивым, особенно в случае применения на аноде водорода, например, такими способами, как проникание или барботирование. Таким образом, двухслойная ячейка является подходящей для продолжительного протекания сильного тока. Для поддержания в электролите Н₂О ячейка может находиться под избыточным давлением в герметизированном сосуде. В одном примере осуществления температура ячейки равняется 300°С, а давление составляет около 85 атм. Подходящее мольное соотношение КОН-Н₂О находится в диапазоне от около 50-50% до 99-1%, таком как модельное соотношение 80-20 моль.%. В одном воплощении электролит, кроме того, содержит матрицу, такую как матрица данного раскрытия, такая как МдО. В одном воплощении электролит, содержащий КОН, кроме того, содержит МдО. Соотношение КОН-МдО может находиться в диапазоне от около 100 до 0,01, или в диапазоне от около 2 до 0,2, В одном воплощении электролит содержит два слоя, анодный слой ЫОН или ЫОН-ЫВг с фиксирующей матрицей, такой как ЫА1О₂ или А1О₂, и катодный

- 39 028083 слой, содержащий КОН. Катод ячейки КОН может содержать катализаторы четырехэлектронного восстановления, такие как представленные в настоящем раскрытии. Анод может содержать сплав, такой как сплав Мо, такой как сплав ΜοΝί. Катод может содержать катализатор для деактивации иона пероксида, такой как Р1. Слой, содержащий КОН, может содержать гигроскопичное соединение для увеличения концентрации воды с тем, чтобы преобразовать ион пероксида в гидроксид. Подходящими гигроскопичными соединениями являются представленные в данном раскрытии, например Μ§Βτ₂.

В одном воплощении катод содержит соединение или материал для разложения кислородных радикалов на менее реакционноспособные компоненты, такие как ОН^-.

Катод может содержать соединение или материал для абсорбирования кислорода. Такое соединение или материал могут содержать углерод, или Р1, или Рй на таком субстрате, как углерод. Н₂О может подаваться к катоду барботированием. Н2О может вступать в реакции с активными разновидностями кислорода, такими как О2, кислородные радикалы или ионы кислорода, для, по меньшей мере, образования менее реакционноспособных компонентов, таких как ОН^-. О2 может барботироваться через катод. Как Н2О, так и кислород могут барботироваться через катод.

В одном воплощении Н₂О поставляется в виде по меньшей мере одного из газа, пара или жидкости к барботирующему водород аноду. Н₂О может реагировать с кислородом, или кислородными радикалами, или ионами для образования ОН- и может проявлять защитные свойства по отношению к аноду, предотвращая коррозию.

В одном воплощении водосодержащая электролитическая ячейка С1НТ, такая как содержащая электролит КОН, может поддерживаться при напряжении, достаточном для предупреждения коррозии анода, как указывается в данном раскрытии. Примерами содержащих воду ячеек С1НТ являются [Κ-Νί, ΜοΒ, Μοί'.\ Μοδί, ΜοΝί, ΜοίΆ или ΜοСи/ΚОН, или К₂СО₃/№, №О, ΝίΑ§, Α§, обработанный паром углерод (8С), ΜηО₂, ΜпО₂/С, Μ^Θβ/Ο или ΜпООН]. В одном воплощении анод может содержать оксид, такой как оксид Мо, такой как по меньшей мере один из МоО2 и МоО3,

В одном воплощении водно-щелочной электролитической ячейки для достижения устойчивости анода контролируются по меньшей мере одно из рН электролита и напряжения ячейки. Подходящими щелочными электролитами являются КОН, К₂СО₃, К₂НРО₄, К₃РО₄ и К₂8О₄, при этом К может заменяться на другой щелочной или щелочно-земельный металл. В одном воплощении рН может поддерживаться электролитом, содержащим буфер. Подходящие примеры буферов и диапазоны рН представлены карбонатом натрия/бикарбонатом натрия (9,2-10,8), тетраборатом натрия (№₂В₄О7-10Н₂О или №₂[В₄О₅(ОН)₄]-8Н₂О)/гидроксидом натрия (9,3-10,7), бикарбонатом натрия/гидроксидом натрия (9,6011,0), однозамещенным ортофосфатом натрия/гидроксидом натрия (11,0-11,9), хлоридом калия/гидроксидом натрия (12,0-13,0). Стабильное напряжение и рН могут быть определены с использованием диаграммы Пурбе. В одном воплощении рН может быть основным и может находиться в диапазоне по меньшей мере одного от около 7,1 до 14, от 7,1 до 13, от 7,1 до 12, от 7,1 до 11, от 7,1 до 10, от 7,1 до 9 и от 7,1 до 8, Молярность может быть любой желательной, такой, которая определяет желательное свойство, такое как рН или электропроводность. Молярность может находиться в диапазоне по меньшей мере одного от около 0,001 М до 30 М, от 0,01 М до 20 М и от 0,1 М до 20 М. Подходящие металлы, которые являются устойчивыми в щелочном электролите при отрицательном потенциале, представлены Α§, Αδ, Аи, В1, Сй, Си, Ре, Нд, Μο, Νί, О§, РЬ, Рй, Р1, Кй, Ки, 8Ь, δη, Тс и Те, а также Со и такими сплавами, как СюСи или ί','οΝί. Для защиты анода могут выполняться добавки продуктов коррозии. Такая добавка может давать эффект общего иона продукта коррозии. Например, к ячейке, содержащей анод ^Си, может добавляться по меньшей мере одно из соединений кобальта или меди, таких как галогениды, например, СиВг₂ или ОзВт₂, Напряжение и концентрация для добавки, обеспечивающей стабилизацию металла или металлических оксидов твердофазного анода в виде пассивированного электрода, могут быть определены из диаграммы Пурбе для потенциала-рН. В качестве примера, в диапазоне подходящих рН, таких, как ниже около 11, материалы Мо или Со могут эксплуатироваться в области от 0,9 до 1 В с перенапряжением менее 0,1 В. Перенапряжение возрастает с током; так, в одном воплощении материалы с большой площадью поверхности являются лучше подходящими благодаря более низким плотности тока и перенапряжению.

Для использования высокой скорости восстановления кислорода электролита, содержащего КОН, и более низкой коррозии электролита, содержащего ЫОН, в одном воплощении ячейка С1НТ содержит двухслойный электролит с КОН на катоде и ЫОН и необязательно другой солью, такой как ЫВт, на аноде. Слои электролита могут иметь различные физические состояния. Ячейка может эксплуатироваться при пониженной предельной температуре, при которой верхний слой КОН является жидкостью, а нижний слой ЫОН, такой как ЫОН-ЫВт, - твердым или полутвердым. В одном воплощении КОН может просачиваться в катод, и ячейка, кроме того, содержит электролит ЫОН-ЫВт на аноде. В одном воплощении ячейка содержит матрицу и катод с различающимися размерами пор, что селективно создает два слоя вследствие разности в капиллярных силах между электролитами, обуславливающей выбор разделения между матрицей и катодом. В другом воплощении к ячейке подаются раздельные потоки КОН и ЫОН-ЫВт с КОН на катоде и ЫОН-ЫВт на аноде. Электролит может, кроме того, содержать матрицу, та- 40 028083 кую как МдО.

В одном воплощении электролит может содержать водно-щелочной электролит, такой как КОН. Электролит может содержать более одного гидроксида, такого как ЫОН и КОН, и может, кроме того, содержать другую соль, такую как ЫВт. По меньшей мере два различных гидроксида могут быть разделены сепаратором, таким как ОН^- обменная мембрана, такая как Ритарет (Рита1есЬ, Германия). Один гидроксид, такой ЫОН, может быть менее коррозионноактивным. Он может локализоваться в анодном отделении, ограничиваемом мембраной. Другой, такой как КОН, может обеспечивать возможность высокой скорости восстановления кислорода. Он может локализоваться в соответствующем катодном отделении. Катод может содержать углерод, такой как по меньшей мере один из обработанного паром углерода или одного или нескольких из ИЮ и ИЮ, импрегнированного Ад. Анод может содержать по меньшей мере одно из Мо, сплава Мо, Νί, переходного металла, сплава переходного металла, такого как СоСи, СоСи + другой металл, такой как Мо. Анод может содержать анод, полученный пленочным литьем. Катод может снабжаться О2 или источником О2, таким как воздух. Катод может иметь участок, не погруженный в электролит.

В одном воплощении электролит может содержать твердое топливо, такое как Си(ОН)₂ + СиВг₂, которое может содержать электролит из эвтектической смеси солей. Так как Си(ОН)₂ при температуре ниже температуры плавления дегидратируется до Н₂О + СиО, может быть добавлен гидроксид щелочного металла. Например, к СиО или Си(ОН)₂ + СиВг₂ добавляются КОН или ЫОН, при этом, например, КОН + СиО переходят в К₂СиО₂.

В одном воплощении температура ячейки С1НТ, содержащей расплавленный солевой электролит, такой как ЫОН-ЫВг, и при необходимости матрицу, такую как МдО, поддерживается повышенной с помощью резистивного нагревания. В одном воплощении ячейка содержит резистивный нагреватель. В одном воплощении резистивный нагреватель содержит по меньшей мере один нагревательный элемент, который располагается осесимметрично по отношению к краю пакета. В одном воплощении нагревательный элемент располагается по существу в центре каждого электрода пакета и проходит через эти электроды. Для предотвращения короткого замыкания между ячейками пакета нагревательный элемент может быть непроводящим. Нагревательный элемент может содержать не проводящее электричество покрытие, такое как керамическое покрытие, например, МдО. Питание резистивного нагревателя может обеспечиваться ячейкой С1НТ. В одном воплощении температура на краю каждой ячейки поддерживается более низкой, чем в центре, так, чтобы электролит затвердевал на краю с тем, чтобы обеспечить так называемый гидравлический затвор. В одном воплощении электролит может иметь различную композицию на краю каждой ячейки и в глубине по отношению к краю. Электролит на краю может иметь по меньшей мере одно из более высокой температуры плавления и более высокой вязкости, чем в центре, с тем, чтобы на краю образовывался гидравлический затвор. Электролит на краю может содержать иное мольное отношение по меньшей мере одного компонента электролита, такого как соль и матрица, и может также содержать иные или дополнительные соли, матрицы, а также добавки. Матрица, которая может отличаться на краю, может содержать щелочно-земельный оксид.

В другом воплощении толщина слоя электролита такова, что электролит удерживается на месте капиллярными силами с по меньшей мере одним из электродов и добавляемой при необходимости матрицей, такой как МдО. Разделение электродов может поддерживаться инертным разделительным материалом, таким как МдО, например бусинами МдО с размером, соответствующим желательному расстоянию между электродами. Расстояние между электродами может находиться в диапазоне по меньшей мере от около 1 мкм до 1 см, от около 5 мкм до 5 мм и от около 10 мкм до 1 мм. В одном воплощении матрица может содержать слоистую структуру из частиц матрицы, имеющих различные размеры. Такая слоистость может сделать возможным ограничение катодного материала, такого как ИЮ, катодной областью с избежанием закупорки активной области анода, при этом матрица имеет большую плотность или меньшую пористость, и меньшую плотность или более значительную пористость в различных областях, таких как катодная и анодная области, соответственно. В другом воплощении матрица является растворимой в электролите, и слоистость может включать различные плотности или вязкости.

Схематическое изображение пакета 200 ячеек С1НТ с центральным нагревателем 201 показано на фиг. 4. Нагреватель 201 с силовыми выводами 202 и 203 является центральным по отношению к ячейкам пакета, каждая из которых содержит катод 205, анод 206 и электролит 207, при этом катод и анод могут, как показано, содержать биполярную пластину и могут, кроме того, содержать электропроводящий сепаратор или биметаллическое соединение между катодом и анодом. Пакет ячеек С1НТ может, кроме того, содержать два контактных зажима, таких как показанный (210), корпус 211, изоляционные слои, такие как 212-216, и электроизолирующую торцевую заглушку 230.

Электролит может содержать гранулы. В качестве варианта, электролит может содержаться в подходящем элементе конструкции, таком как непроводящее уплотнительное кольцо, такое как кольцо из МдО. В одном воплощении МдО элементу конструкции придана желательная форма, например, уплотнительного кольца, с использованием металлического Мд для получения кольца и окисления его до МдО. Для получения структуры типа сэндвича сверху и снизу в элемент могут быть вжаты электроды. Электролит может быть ограничен в образованной таким образом межэлектродной полости. В одном

- 41 028083 воплощении Мд заменяется другим металлом, способным к тому, чтобы быть окисленным, таким как А1 или редкоземельный металл. В одном воплощении соответствующий оксид является нерастворимым или имеет низкую растворимость в электролите. В одном альтернативном варианте элемента конструкции электролит удерживается на месте гидравлическим затвором электролита, содержащим нерасплавленный электролит на краях ячейки, при этом в одном воплощении пакет нагревается от центра. Электроды могут быть механически обработаны таким образом, чтобы получить небольшой зазор на краю, способствующий обеспечению гидравлического затвора. По меньшей мере одно из размера пор по меньшей мере одного из электролита и матрицы может регулироваться, и доля матрицы может регулироваться так, чтобы обеспечивать желательное смачивание электродов посредством управления капиллярностью. В одном воплощении биполярной пластины анод и катод разделены сепаратором, который не дает электролиту вызывать короткое замыкание цепи между двумя соответствующими ячейками, при этом электролит может просачиваться в по меньшей мере один электрод. Сепаратор может содержать проводник, такой как металлический или графитовый лист. Сепаратор может также служить в качестве биметаллического соединения.

В одном воплощении металлы электродов противоположных сторон биполярной пластины являются различными, например, Νί на одной стороне и №О на другой, при этом возможно наличие №О с обеих сторон с большей массовой процентной долей на одной стороне. В качестве варианта, одна сторона может быть одним металлом, а другая сторона - другим металлом, например, Νί против сплава 242 или Мо. Различные металлы могут чередоваться по всему пакету. В другом воплощении биполярная пластина может содержать электропроводящий сепаратор между анодом и катодом. Такой сепаратор может содержать различающиеся материалы, например, металл, отличный от металла по меньшей мере одного из катода и анода. Сепаратор и по меньшей мере один электрод могут содержать биметаллический электрод. Биметаллическим может быть биметаллическое соединение. Биметаллическим может быть по меньшей мере один проводник, такой как металл или сплав, имеющий электролитическое покрытие на по меньшей мере одном другом проводнике, таком как второй металл или сплав. По меньшей мере одно из биметаллического электрода или соединения может привести к собственному напряжению, которое заставляет скорость реакции гидрино увеличиваться. В одном воплощении биметаллическими являются два проводника, например, металл, такой как Νί, и оксид, такой как оксид металла, который может, кроме того, содержать такое соединение, как оксид щелочного металла. Подходящим примером оксида щелочного металла является лигированный оксид никеля. Увеличение может происходить из-за лучшего энергетического соответствия катализатора и Н, делающего возможным гидрино-переход. В другом воплощении электролиты на противоположных сторонах биполярной пластины различаются. Различия в электролитах могут включать по меньшей мере одно из различной композиции, имеющей по меньшей мере одну отличную составную часть, и концентрации одинаковых составных частей электролита, которая может быть различной. Например, электролит может содержать матрицу, такую как МдО, на одной стороне и ЫА1О₂на другой. В качестве варианта, электролит может содержать ЫОН-ЫВг на одной стороне и ЫОН-ЫС1 на другой. Помимо этого, одна сторона может содержать некоторую массовую процентную долю №ОН. В одном воплощении различия между одной стороной электрода и другой приводят к тому, что химический потенциал, энергетический уровень Ферми или напряжение на электроде каждого полуэлемента начинают отличаться от этих параметров соответствующего электролита. В другом воплощении разделяющая среда или разделитель, такой как диэлектрический материал или изолятор, отделяют противоположные стороны биполярной пластины таким образом, что химический потенциал, энергетический уровень Ферми или напряжение на стороне электрода, контактирующей с электролитом, отличаются от этих параметров на стороне, контактирующей с разделяющей средой. В одном воплощении различия в химическом потенциале, энергетическом уровне Ферми или напряжении способствуют катализу водорода с образованием гидрино. В одном воплощении по меньшей мере одно из различных металлов электродов, биметаллических соединений, электролитов, матриц и условий, таких как гидратация и температура, чередуются по всему пакету. В одном воплощении катод имеет отличающийся материал, например, металл, отличающийся от металла анода. Материал катода, отличающийся от материала анода, может заменить необходимость в биметаллическом аноде биполярной пластины. В одном воплощении биметаллическая природа биполярной пластины для различения анода и катода удовлетворяется посредством применения однослойного анода с отличным от него материалом катода, таким как отличный металл. Подходящие примеры катодов содержат катоды, представленные в данном раскрытии.

В другом воплощении по меньшей мере один электрод содержит некоторое количество слоев, содержащих по меньшей мере два различных материала. Электроды могут содержать слои из различных материалов. Внутренние слои могут изменять электродный потенциал наружных слоев, находящихся в контакте с электролитом или имеющих усиленный контакт с электролитом. В качестве наружных слоев могут выбираться не поддающиеся коррозии. Подходящими устойчивыми материалами для наружных слоев являются Νί, благородные металлы и коррозионностойкие сплавы, такие, как материалы данного раскрытия. Подходящими материалами для внутреннего слоя или слоев, предназначенных для изменения электродного потенциала, являются Мо и Н₂42, а также переходные металлы, такие как V, Сг, Т1, Мп, Со,

- 42 028083

Си или Ζη, внутренние переходные металлы, такие как Ζτ, Ад, СМ, НР, Та, ^, редкоземельные металлы, такие как

Ьа, или сплавы, такие как Ьа№з, или же другие металлы, или металлоиды, или сплавы, такие как А1, 8η, Ιη и РЬ, а также другие сплавы, такие как МоСо, МоСи, МоМп, ΜοΝί и МоСг. Электрод может действовать в качестве анода или катода. Примерами многослойных, мультиметаллических электродов или слоистых электродов, которые могут выступать в качестве анода, являются прессованный N^/Μο/N^, прессованный №/Н242/№ и прессованный №/Н242/Мо/№. В одном воплощении электрод может быть расплавленной солью, такой как смесь гидроксида и галогенидных солей, таких как соли и гидроксиды щелочных металлов, такие как соли и гидроксиды данного раскрытия, например, ЫОН-ЬЮт, или же водным электролитом, таким как гидроксидный или карбонатный электролит или же другие электролиты данного раскрытия.

В одном воплощении слоистого электрода металл или металлы содержат по меньшей мере один из группы имеющих низкую реакционную способность по отношению к воде, такой как Си, Νί, РЬ, 8Ь, Βί, Со, Сй, Се, Аи, 1г, Ре, Нд, Мо, Оз, РЙ, Ке, Кй, Ки, 8е, Ад, Тс, Те, Т1, 8η, и Ζη. В одном воплощении расчетная свободная энергия реакции металла с Н₂О близка к нулю внутри диапазона от -500 до + 500 кДж/моль или предпочтительно внутри диапазона от -100 до + 100 кДж/моль.

Структуры, материалы и способы могут быть адаптированы из таковых, относящихся к топливным элементам с расплавленным карбонатом или щелочным топливным элементам, известных специалистам в данной области. Далее следуют примеры подходящих структур, материалов и способов. Сепаратором или токосъемником может быть покрытая Νί или Си нержавеющая сталь, такая как 3108/316Ы Токосъемник может быть перфорированным. Толщина покрытия может составлять около 50 мкм, однако подходящими являются и другие толщины, такие как от 1 мкм до 1 мм. Другие примеры подходящих материалов представлены сплавами на основе железа, такими как 304Ь, 3098, 3108, 314, 316Ь, 347, 405, 430, 446, 17-4РН 18-18+, 188К, А118-2, А126-18, А129-4, А1439, С1азз 8еа1 27, Реттайит 255, КА253тА, №Кошс 50, 20СЬ3, 330, СгШетр-25, СгШетр-25 + Ьа, 8атсго-33, 310 + Се, ΙΝ800, ΙΝ840, А-286, и никелем, сплавами на основе кобальта, такими как ΙΝ600, ΙΝ601, ΙΝ671, ΙΝ690, ΙΝ706, ΙΝ718, ΙΝ825, ΙΝ925, МА956, КА333, №200, №201, №270, Наупез 230, Наупез 625, Наупез 188, Наупез 556, №сйтоте, Мопе1 400, и содержащими алюминий сплавами, такими как СЕ-2541, РеСгА1 + НР, Наупез 214, сплав РеСг, ΙίΡ (406), 85Н, КаШйа1 АР и Νί₃,Λ1. Подходящим способом нанесения покрытия является плакирование, однако могут применяться и другие способы, такие как электролитическое никелирование, например, из сульфаминового электролита, или химическое нанесение покрытия Νί. По меньшей мере один электрод может содержать один или несколько этих материалов, таких как, в частности, стали и сплавы, такие как коррозионностойкие сплавы. Анод может быть аккумулирующим водород материалом, таким как материалы данного раскрытия, например, мишметаллом, таким как М1: обогащенный Ьа мишметалл, такой как М1№з,₆₅А₁₀,зМпо,з или М1(Н|СоМпСи)₅, Νί, К-Νί, К-Νί + около 8 мас.% Уи1сап ХС-72, Ьа№₅, Си или №-А1, Νί-Ст, такой как содержащий около 10% Сг, Се-№-Сг, такой как содержащий около 3/90/7 масс.%, Си-А1 или Си-М-А сплав. Анод может быть легированным оксидами, такими как МпО, СеО₂ и ЫРеО₂, или может содержать эти или другие оксиды. Анод может содержать проводящий оксид или проводящее оксидное покрытие. Анод может содержать №О или легированный щелочными ионами №О, такой как литированный №О. Катод может быть №О и может быть легированным с помощью ЫРеО₂, Ы₂МпО₃ или ЫСоО₂. По меньшей мере одно из анода, катода и электролита может быть легированным оксидами раскрытия, такими как сложные оксиды стабилизированного оксидом иттрия диоксида циркония. Матрица может содержать инертный материал, такой как керамика. Материал матрицы может содержать соединение, содержащее компоненты, которые могут мигрировать, способствуя ионному транспорту. Подходящие примеры матричных материалов представляют оксианионные соединения, такие как алюминаты, вольфраматы, цирконаты, титанаты, а также другие материалы данного раскрытия, такие как сульфаты, фосфаты, карбонаты, нитрата, хроматы и манганаты, оксиды, нитриды, бориды, халькогениды, силициды, фосфиды и карбиды. Матричный материал может содержать металлы, оксиды металлов, неметаллы и оксиды неметаллов. Оксиды могут содержать по меньшей мере один из щелочных, щелочно-земельных, переходных, внутренних переходных и редкоземельных металлов, а также А1, Са, Ιη, 8η, РЬ, 8, Те, 8е, Ν, Р, Аз, 8Ь, Βί, С, 8ί, Се и В, и других элементов, которые образуют оксиды или оксианионы. Матрица может содержать по меньшей мере один из таких оксидов, как оксиды щелочных, щелочно-земельных, переходных, внутренних переходных и редкоземельных металлов и А1, Са, Ιη, 8η, РЬ, 8, Те, 8е, Ν, Р, Аз, 8Ь, Βί, С, 8ί, Се, В и других элементов, которые образуют оксиды, и один оксианион, и, кроме того, содержит по меньшей мере один катион, такой как катион щелочного, щелочно-земельного, переходного, внутреннего переходного и редкоземельного металла, а также А1, Са, В, 8η и РЬ. Подходящими примерами являются ЫА1О₂, МдО, Ы₂ТЮ₃ или 8тТЮ₃. В одном воплощении матричное соединение может содержать оксид анодных материалов и соединения электролита, такой как по меньшей мере один из катиона и оксида электролита. В одном примере осуществления электролит содержит гидроксид, такой как гидроксид щелочного металла, такой как МОН (М = щелочной металл), например, ЫОН, который может образовывать соответствующий оксид, такой как М₂О, например Ы₂О, и электролит содержит элемент, металл, сплав или смесь, например Мо, Τι, Ζτ, 8ί, А1, Νί, Ре, Та, В, В, ΝΡ, 8е, Те, Вт, Сг, Мп, НР, Со и

- 43 028083

М'(М' = щелочно-земельный элемент), например, Мд, который может образовать соответствующий оксид, такой как МоО₂, ТЮ₂, ΖγΌ₂, δίΌ₂, А1₂О₃, №О, РеО или Ре₂О₃, ТаО₂, Та₂О₅, νϋ, νϋ₂, ν₂Θ₃, ν₂Θ₅, В2О3, ΝΒΟ, ΝΒΟ₂, Ν^Θ₅, δеО2, δеОз, ТеО2, ТеОз, АО, АО3, Р'.р, СГ2О3, СгО₂, СгОз, МпО, МщОд, Мп₂О₃, МпО₂, Мп₂О₇, Н£О₂, Со₂О₃, СоО, Со₃О₄, Со₂О₃ и МдО, матрица содержит оксид катодного материала и при необходимости оксид электролита, такой как Ρϊ₂Ό, представляющий примеры подходящих матриц из Р1₂МоО₃ или Р1₂МоО₄, Ы₂ТЮ₃, ΙήΖιΌ, Ρί₂δίΌ₃, РхАю₂, ΡίΝίΌ₂, Р1реО₂, Р£ТаО₃, ΡίνΌ₃, Р12В4О7, Ι.ιΑ’ΒΌ, Р^еОз, ^12δеΌ4, РцТеОз, Р12ТеО4, Ρΐ2ΆΌ4, Р12СгО4, Р12Сг2О7, Р12МиО4, РцНГОз, Р1СоО₂ и М'О (М' = щелочноземельный элемент), например МдО. Матрица может содержать оксид элемента анода или элемента из той же группы. Например, в случае с Мо анодом матрица, включающая тот же элемент или элемент из той же группы, может быть представлена Р1₂МоО₄, МоО₂, Ρϊ₂ΆΌ₄, Р1₂СЮ₄ и кьСыСР, Матрица может обеспечивать субстрат. Матрица может быть пастообразной. Размер частиц может быть субмикронным, но в воплощениях подходящими являются и другие размеры, такие как от микронных до миллиметровых.

В одном воплощении на анодном полуэлементе протекает реакция

ОН’ + 2Н в Н₂О + е + Н(1/р) (54) при этом реакция первого Н с ОН^-, приводящая к образованию катализатора Н2О и е^-, протекает согласованно с осуществляемым с помощью Н2О катализом второго Н в гидрино. Тот Н, который реагирует с ОН^-, может быть из М-Н, где М - анодный материал, такой как металл. В одном воплощении катализатор принимает 3 х 27,2 эВ, соответствующие потенциальной энергии образования молекулы Н2О согласно уравнению (43) и отвечая т = 3 в уравнение (5), и приводит к образованию Н(1/4). Энергия, непрерывно высвобождаемая при переходе электрона второго Н в состояние гидрино, а также энергия, высвобождаемая из катализатора вслед за принятием от второго Н, может вызвать заряжание анода. Такая зарядка может содержать емкостную зарядку ионов электролита или окисление по меньшей мере одного из компонентов электролита или электродов. Таким образом, энергия, высвобождаемая при электрохимической реакции образования катализатора Н2О и совместной реакции катализа Н для образования гидрино, обеспечивает протекание тока по внешней цепи. Напряжение может быть напряжением кислородно-водородной реакции элемента, так как электролит содержит Н2О и компоненты, содержащие продукты окисления и восстановления водорода, кислорода и воды. Протекающие в ячейке реакции могут содержать по меньшей мере одну из представленных уравнениями (90-93). Прохождение ионов через электролит для замыкания цепи может включать ионы электролита, такие как по меньшей мере один из Ρΐ⁺, ОН^-, оксидных и пероксидных ионов, а также Вг^- в случае электролита, содержащего I л(.)11-Ι лВг, или ионы матрицы. Таким образом, в одном воплощении матрица служит в качестве проводящей ионы среды, проводимость в которой может быть обеспечена переносом зарядов или ионным транспортом. В другом воплощении матрица содержит по меньшей мере одно из смеси оксида или оксидов, гидроксида или гидроксидов, смешанных окислительных состояний металлов, ионов электролита и других ионов. Ионная проводимость может быть прыжковой ионной проводимостью. Транспорт может включать перенос зарядов или ионный транспорт компонентов, таких как отрицательно заряженные ионы, например, содержащих по меньшей мере одно из кислорода и водорода. Подходящие компоненты представлены по меньшей мере одной из разновидностей кислорода, выбираемых из О2, О_з, Ό+₃,Ό^-3, О, О+, Н₂О, Н₃О+, ОН, ОН+, ОН^-, НООН, ООН^-, О^-, О^2-, О^-2 и Θ^2-2, и разновидностей водорода, выбираемых из Н₂, Н, Н+, Н₂О, Н₃О+, ОН, ОН⁺, ОН^-, НООН и ООН^-. В одном примере осуществления участвующие в транспорте компоненты являются находящимися в состоянии большей степени восстановления разновидностями, содержащими кислород, такой как О^2-, образующийся на катоде из модельных разновидностей О2, О3, О⁺3, О^-3, О, О⁺, Н2О, Н3О⁺, ОН, ОН⁺, ОН^-, НООН, ООН^-, О^-, О^-2 и О^2-2. Находящиеся в повышенной степени восстановления компоненты могут окисляться на аноде.

В одном не имеющем матрицы воплощении ионная проводимость может осуществляться через электролит во время разряда ячейки. Транспортируемые компоненты могут обеспечиваться, по меньшей мере частично, внешним по отношению к ячейке образом. Ячейка может быть открытой, такой как сообщающаяся с атмосферой. В одном примере осуществления по меньшей мере одно из внешнего кислорода и Н2О восстанавливается на катоде и восстановленные компоненты, такие как продукт восстановления по меньшей мере одного из внешнего кислорода и Н2О, окисляются на аноде. Транспорт может осуществляться под действием энергии катализа Н в состояния гидрино. Ток, обуславливаемый внешним окислителем, таким как по меньшей мере одно из внешнего кислорода и Н2О, регулируется в целях контроля коррозии, такой как коррозия анода. В одном воплощении анод является устойчивым или коррозионностойким по отношению к току, обеспечиваемому получаемыми из воздуха компонентами, такими как разновидности кислорода, например, ОН^-, НООН, ООН^-, О^-, О^-2 и Θ^2-2. Коррозионностойкий анод может быть анодом, представленным в данном раскрытии. В качестве варианта, катод может содержать устойчивые компоненты, такие как оксид или сульфид, например, ΝΪΘ или Μоδ. В одном воплощении приходящееся на каждую ячейку напряжение элемента во время импульсного электролиза и разряда поддерживается на уровне, превышающем потенциал, защищающий анод от существенного окисления, таком как около 0,8 В в случае Νί анод.

- 44 028083

С точки зрения термодинамики, такие компоненты, как отрицательно заряженный ион, могут быть ионизированы на аноде, равно как и компоненты, создаваемые восстановлением при разряде на катоде с рассеиваемой во внешней цепи энергией, когда ионная или электронная температура на аноде выше, чем на катоде. Не предусматривающий образования гидрино пример, включающий температурную разность полуэлементов, представляет ячейка |Ν;·ι (Τет^о)/ΒА8Е/Nа (холод)]. Примерами ионов в соли МОН-МВг являются ОН^- и Вг^-, которые могут быть окислены до ОН и Вг соответственно, и восстановлены электронами, поступающими к катоду через внешнюю цепь. В качестве варианта, ионный ток могут нести компоненты, содержащие по меньшей мере одно из О и Н. Реакция гидрино обеспечивает энергетический эквивалент нагреванию при выработке поступающей в цепь мощности. В одном воплощении матрица служит в качестве сепаратора, предотвращающего возможность короткого замыкания катодных и анодных электродов или полуэлементов. Предотвращаемое короткое замыкание может подразумеваться в по меньшей мере одном из термодинамического и электрического смысла. Матрица может разделять реакции в полуэлементе, чтобы увеличить скорость, эффективность или степень прохождения реакции гидрино для создания электродвижущей силы (ЕМР) на аноде относительно катода в целях обеспечения тока по внешней цепи. В одном воплощении разделение реакций анодного и катодного полуэлементов вызывает лучшее соответствие энергии, принимаемой от второго Н катализатором Н2О, при этом образование Н2О происходит в результате окисления ОН^- и реакцией с первым Н, а реакция окисления для образования катализатора согласуется с реакцией катализа второго Н для образования гидрино, как указывается в уравнении (54). В одном воплощении матрица может связывать Н2О и может также служить в качестве источника Н₂О для реакций импульсного электролиза. Связывание и снабжение Н₂О может происходить при энергии, которая увеличивает скорость или степень прохождения реакции образования гидрино. Энергия связывания Н₂О может привести к лучшему соответствию энергии, передаваемой от Н к катализатору, такому как Н₂О. Пример электролита, содержащего матрицу, которая выполняет функцию по меньшей мере одного из диэлектрика, сепаратора или по меньшей мере одного из связующего и вместилища для Н2О, является смесь гидроксида щелочного металла и галогенида щелочного металла, такая как МОН-МВг, и матричный материал раскрытия, который может содержать компоненты в любых желательных мольных соотношениях. Массовые процентные доли содержания галогенида щелочного металла и матричного материала могут быть сходными. Содержащий матрицу электролит при рабочей температуре ячейки, такой как в диапазоне от около 75°С до 7оо°С, может находиться в твердом или полутвердом состоянии. Примером электролита является МОН-МВг-МдО, имеющий массовые процентные доли содержания компонентов в диапазоне около 1о мас.%, 45 мас.% и 45 мас.% соответственно, с каждым от ±1 до зо мас.%.

В одном воплощении электролит содержит гидроксид, такой как расплавленный или водный гидроксид, и может, помимо этого, содержать галогенид. Электролит может содержать расплавленную гидроксид-галогенидную смесь, такую как содержащая по меньшей мере один катион щелочного металла, такого как М. Электролит может содержать МОН-МВт и при необходимости матрицу, такую как МдО. Электролит может, кроме того, содержать по меньшей мере один компонент из реагентов твердого топлива данного раскрытия, такой как по меньшей мере один из гидроксидов или галогенидов металлов из группы, обладающих низкой реакционной способностью по отношению к воде, таких как Си, Νί, РЬ, 8Ь, В1, Со, Сб, Се, Аи, Й, Ре, Нд, Мо, Ок, Рб, Ке, КЬ, Ки, 8е, Ад, Тс, Те, Т1, 8п, А и Ζ^

Электрод может быть изготовлен с помощью таких способов, как пленочное литье, электрофоретическое осаждение, вальцевание на горячих валках или горячее прессование. Влагозащитная область биполярных пластин может содержать алюминий или алюминиевый сплав, которые могут иметь покрытие. Подходящими способами алюминирования являются окрашивание, термическое напыление, вакуумное осаждение, за которыми могут следовать термическая обработка со сплавлением и пакетная цементация. Примером результата нанесения диффузионного покрытия на нержавеющую сталь является структура, содержащая МА1-М₃А1 (М= железо, никель, плюс 5-15 моль.% хрома). В качестве варианта, в одном примере осуществления может быть термически напылен порошкообразный содержащий алюминий сплав, такой как РеСгАЖ Ма1 или М₃А1(М = ЖРе).

В одном воплощении полученный пленочным литьем электрод, содержащий связующее вещество и материал электрода, может быть обработан для высвобождения или расщепления связующего вещества с целью получения конечного электрода или в качестве этапа образования конечного электрода. Такая обработка может содержать спекание. Обработка может производиться ш кби. Данная обработка может высвобождать СО₂. При реакции с электролитом, таким как гидроксид, СО2 может образовывать карбонат. Данная реакция может быть обращена реакцией с Н₂О согласно реакции уравнения (бо). СО₂ может быть удален. Удаление такими средствами, как откачка, может внести вклад в прохождение реакции преобразования карбоната в гидроксид до степени выполнения в пределах от около 4о до 1оо% или от 8о до 1оо%.

В одном воплощении, при котором водород обеспечивается прониканием или импульсным электролизом, ячейка содержит матрицу для удержания электролита. Данная матрица может содержать соединение, которое впитывает электролит или делает его более вязким, такое как инертное соединение. Подходящие примеры матричных материалов представлены по меньшей мере одним из асбеста, А1₂О₃,

- 45 028083

МдО или других щелочно-земельных оксидов, Ει₂ΖγΘ₃, Ь1Л1О₂, Ы₂МоО₄, Εί₂ΤίΟ₃ или §гТЮ₃.

Электролит может фиксироваться в виде пасты. Матрица для удержания электролита в виде слоя, такого как тонкий слой, содержит этапы смешивания матричного материала с по меньшей мере одним другим материалом, таким как связующее вещество, зернистым материалом и растворителем, который в завершение сгорает при нагревании до высокой температуры и нагревании смеси для образования матрицы. Подходящими соединениями являются поливинилформаль (РУЕО), этанольный растворитель и полиэтиленгликоль (РЕС). Твердая матрица из щелочно-земельных оксидов может быть образована прессованием смеси из МО и М(ОН)₂ (М = по меньшей мере одно из Мд, Са, 8г и Ва) и при необходимости горючего связующего вещества, такого как поливиниловый спирт, и нагреванием в атмосфере кислорода для выжигания связующего, например, поэтапным нагреванием при температурах между 1000°С и вплоть до 2000°С. Матрица может спекаться при высокой температуре. Твердая матрица может быть смочена электролитом, таким как ЫОН-ЫВг, выдерживанием ее в расплавленной соли. Размер пор и плотность матрицы может изменяться посредством варьирования величины частиц и соотношения матричного материала с по меньшей мере одним другим соединением. В одном воплощении электролит добавляется к матричному материалу. Размер пор и плотность могут контролироваться для такого регулирования капиллярных свойств матрицы по отношению к поверхностному натяжению электролита, чтобы электролит удерживался по существу в слое без избыточного промокания катода или анода. Размер пор матрица может находиться в диапазоне от около 10 нм до 10 мм, от около 100 нм до 100 мкм или около 1 мкм до 10 мкм. Матрица может содержать твердое вещество, такое как керамика. Подходящим примером твердой матрицы являются МдО, ΖγΘ₂ или стабилизированный оксидом иттрия оксид циркония. Матрица может быть одним из твердооксидных топливных элементов, которые способны проводить оксидные ионы, таких как диоксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия (ΥδΖ) (часто 8% форма Υ88Ζ), диоксид циркония, стабилизированный оксидом скандия (δοδΖ) (обычно 9 моль.% §с₂О₃ - 9δοδΖ), и легированный гадолинием оксид церия (СЭС). Матрица может содержать солевой мостик, который может проводить оксидные ионы. Типичными примерами оксидных проводников являются стабилизированный оксидом иттрия диоксид циркония (Υ8Ζ), легированный оксидом гадолиния оксид церия (ССО), галлат лантана и сложный оксид ванадия, меди и висмута, такой как В1СиУО_х). Некоторые перовскитные материалы, такие как Ьа1_-х8г_хСо_уО_3-, также показывают смешанную оксидную и электронную электропроводность. Матрица может быть импрегнирована электролитом, таким как эвтектический солевой электролит, такой как гидроксид, например, гидроксид щелочного металла, и может, кроме того, содержать галогенид щелочного металла. Подходящим примером электролита является ЫОН-ЬЮг, который может быть импрегнирован в твердой матрице МдО. Твердая матрица может, кроме того, содержать матрицу, состоящую из твердых частиц, таких как частицы МдО или другие матричных соединения данного раскрытия. В одном воплощении анод включает электрод импульсного электролиза или электрод, барботирующий или пробулькивающий водород, такой как пористый электрод, например, электрод из Νί мата. В одном воплощении по меньшей мере одно из электрода и электролита препятствует промоканию электролита. Электролит может содержать матрицу для стабилизирования электролита. Анод может быть представлен в виде мата, получаемого пленочным литьем порошка, такого как Νί порошок, или в виде другого анодного материала, известного в области расплавленных щелочных или карбонатных топливных элементов, имеющего большой размер пор с капиллярными силами, ниже пороговых для просачивания электролита, при этом электролит может содержать матричный материал, такой как МдО или Ь1₂ТЮ₃, Электрод может быть периодически промываемым для удаления просочившегося электролита. Эксплуатационные условия могут изменяться для предотвращения промокания. Например, может регулироваться температура для изменения вязкости электролита, поверхностное натяжение и капиллярность для предупреждения промокания электрода. Водородный поток, который может быть рециркулируемым, может изменяться для того, чтобы не допускать промокания электрода.

В одном воплощении по меньшей мере один слой компонента ячейки, такого как один из катода, анода и электролита, изготавливается пленочным литьем. Система пленочного литья может содержать стол для пленочного литья, шламовую коробку и ракель, при этом последний может, кроме того, содержать толщиномер для регулирования высоты и, таким образом, толщины отлитого слоя. Слой компонента ячейки может быть отлит на опорную пленку, например, из пластмассы, такой как майлар, которая может быть удалена при следующей отливке. Суспензия может содержать материал слоя и подходящий растворитель. Катодная и анодная суспензия могут содержать по меньшей мере одно из ΝίΟ и Νί, и порошкообразного Νί, соответственно, суспендированного в растворителе для связующего вещества, таком как спирт, например, поливиниловый спирт, целлюлоза, или гидроксипропилметилцеллюлоза. Подходящий растворитель является Н2О, которая может, кроме того, содержать диспергирующий агент, такой как низкосернистый полиакрилат аммония или полиакриловый раствор. Полученная пленочным литьем пленка может быть высушена с помощью, например, вентилятора или компрессора. Высушенная пленка может быть затем подвергнута прессованию для сжатия пленки или увеличения плотности пленки. Прессование может быть обеспечено с помощью прессующего устройства, такого как каток или пресс. Прессование может выполняться с высоким давлением, таким как от около 0,01 до 200 т на квадратный дюйм, от около 0,01 до 200 МПа или от около 0,5 до 50 МПа. Далее пленка мажет быть подвергнута спеканию.

- 46 028083

Катод может спекаться в содержащей кислород атмосфере, такой как воздух. Диапазон температур может составлять от около 400 до 2000°С или от 600 до 800°С. Анод может спекаться в вакууме, инертной атмосфере или в атмосфере Н₂. Диапазон температур может составлять от около 400 до 3000°С или от 1000 до 2000°С.

Катод из №О может быть литированным. Мольная процентная доля Εί в катоде может быть в диапазоне по меньшей мере от около 0,1 до 90%, от 1 до 75% и от 5 до 50%. В одном воплощении литирование повышает электропроводность. Цитирование может быть обеспечено способами, известными специалистам в данной области, такими как взаимодействие с пленкой добавленного источника Ы, такого как Ь1₂О или Ь1₂СО₃, Добавление источника Εί может выполняться добавлением источника к суспензии перед отливкой или после отливки. В одном воплощении реакция литирования достигается при повышенной температуре, такой, как обеспечивается на протяжении этапа спекания. Пример реакции литирования Ь1₂О с №О при нагревании на воздухе при повышенной температуре, такой как около 1200°С.

(1 / 2) хЫ₂О + (1 - х) ΝΐΟ + (1 / 4)хб?₂ -> ΙζΝ£_2χΝζ*Ο _{( }}

Примеры реакций литирования П₂СО₃ с №О для образования твердого раствора Ь^М^О, содержащих двухстадийный процесс

при котором разложение карбоната происходит при температурах выше около 640°С и объемная диффузия оксида лития в оксид никеля происходит с высокой скоростью при температурах выше около 750°С. Пример реакция литирования Ы₂СО₃ с Νί при нагревании на воздухе при повышенной температуре, такой как в диапазоне от около 500 до 700°С, для образования твердого раствора №(Б1)О (1 -х)№ + (х/2)Ы₂СО₃ + (х/4)О₂ -> Ы_ХЫ_Х__ХО + (х/2)СО₂

В одном воплощении по меньшей мере одно из прессующего давления, например, в диапазоне от около 0,01 до 200 МПа или от около 0,5 до 50 МПа, и выбора исходных материалов для электрода оказывает влияние на его пористость и средний диаметр пор. В одном воплощении параметры, воздействующие на пористость и средний диаметр пор электродного материала, такого как катодный материал, например Ь1_Х№1_-ХО, выбираются таким образом, что пористость находится в диапазоне по меньшей мере от около 20 до 90%, от 30 до 80% и от 40 до 80%. Эти параметры могут быть выбраны так, чтобы средний диаметр пор в микрометрах находился в диапазоне по меньшей мере от около 0,01 до 100, от 0,1 до 50 и от 0,1 до 15. В другом воплощении Εί_χΝίι_-χί) образуется реакцией гидроксида никеля и гидроксида лития при повышенных температурах в окислительной среде, такой как воздух, в течение более 10 минут, например, от около 1 до 10 ч или около 2 ч при от около 500 до 1000°С или при около 700°С.

В одном воплощении анод содержит пластину Νί, поддерживаемую Νί губкой. Анод может быть приготовлен пленочным литьем листа Νί из суспензии на подложку из Νί губки. Приготовление суспензии может содержать этапы смешивания взятой в избытке воды с диспергирующим агентом, осаждения порошка, декантации избыточной воды, смешивания со связующим веществом или раствором, содержащим связующее вещество, таким как раствор целлюлозы, который может быть водным, дегазации суспензии и образования листа. Модельная, известная в данной области композиция суспензии содержит в 100 г около 35-45 г Νί + 35-45 г Н₂О, 1-3 г целлюлозы + 10-20 г Н₂О и 1 г диспергирующего агента. Способ пленочного литья может содержать по меньшей мере одно из ручного нанесения, вертикального пленочного литья и горизонтального пленочного литья. Материал затем может быть высушен и после этого спечен. Сушка может осуществляться при температуре в диапазоне от 25 до 150°С и спекание может проводиться в неокисляющей атмосфере, такой как вакуум, или инертный газ, или атмосфера Н2. Пример методики спекания представлен выдерживанием в течение от 1 до 60 минут в атмосфере из 100% Н2 при температуре в диапазоне от около 800 до 1200°С.

В одном воплощении катодный материал №О сделан проводящим. Электропроводность может быть улучшена литированием или добавлением проводящего субстрата, такого как углерод, карбид, или нитрид, или других субстратов данного раскрытия. Углерод может быть не спекающимся с электролитом или стойким к окислению. Примеры химически стойкого проводящего углерода представлены нанотрубками и фуллеренами.

В одном воплощении электрический контакт между катодным материалом, таким как каталитический материал реакции восстановления кислорода, таким как МО, и катодным токосъемником обеспечивается с помощью проводящей среды, такой как проводящий клей, припой или паста. Примерами материалов являются легкоплавкие металлы или сплавы, такие как Нд, Оа, А1, 8п, 1п, /п и РЬ. Например, /п плавится при 419°С, а 8п плавится при 232°С, при температурах ниже температуры плавления электролита ЬЮН-Ь1Вг. Проводящая среда может наноситься на заднюю строну катода. Токосъемник может находиться в контакте с проводящей средой. Токосъемник может быть размещен на проводящей среде таким образом, что последняя оказывается зажатой между катодным материалом и токосъемником.

В одном воплощении восстановление О2 происходит через пероксидный путь, включающий пере- 47 028083 нос двух электронов. Подходящими катодами, благоприятствующими пероксидному пути, являются графит и большинство других разновидностей углерода, золото, металлы с оксидным покрытием, такие как никель или кобальт, некоторые макроциклы переходных металлов и оксиды переходных металлов. В качестве катализатора восстановления О₂ может функционировать оксид марганца, такой как МпО₂. В качестве варианта, кислород четырьмя электронами может быть восстановлен непосредственно до ОНили Н₂О. Преобладающим этот путь является для случая благородных металлов, таких как платина и металлы платиновой группы, некоторых оксидов переходных металлов, имеющих структуру перовскита или пирохлора, некоторых макроциклов переходных металлов, таких как фталоцианин железа, и серебра. В одном воплощении катод является коррозионностойким по отношению к щелочным электролитам, таким как водный или расплавленный гидроксид щелочного металла, например, ПОН, №ОН или КОН. Подходящие катоды содержат ΝΐΘ.

Электрод может включать составной электрод для восстановления и выделения кислорода. Последний может использоваться для регенерации. Такой электрод может быть бифункциональным, способным к восстановлению и выделению кислорода, при этом активность обеспечивается отдельными соответствующими слоями катализатора, или же бифункциональным может быть электрокатализатор. Конструкции электрода и ячейки могут быть известными в данной области для металл-воздушных батарей, таких как Ре- или Ζη-воздушные батареи, или их подходящей модификацией, известной специалистам в данной области. Подходящая конструкция электрода содержит токосъемник, газово-диффузионный слой, который может содержать углерод и связующее вещество, и активный слой, который может быть бифункциональным катализатором. В качестве варианта, электрод может содержать слои восстановления О₂ на одной стороне токосъемника и слои выделения О2 с другой стороны. Первый может содержать внешний слой газовой диффузии в контакте с источником кислорода и пористый, гидрофобный слой катализатора в контакте с токосъемником; тогда как последний может содержать пористый, гидрофильный слой катализатора в контакте с электролитом на одной стороне слоя и токосъемник с другой стороны.

Подходящие оксиды типа перовскита, которые могут выполнять функцию катализаторов по восстановлению кислорода из источника, могут иметь общую формулу АВОз и такие замещенные перовскиты могут иметь общую формулу А_1-хА'_хВ_1-уВ'_уО₃, А может быть Ьа, Νά; А' может быть стронцием, барием, кальцием; и В может быть никелем, кобальтом, марганцем, рутением. Другие подходящие катализаторы восстановления кислорода на катоде представлены катализатором перовскитного типа, таким как Ьао,₆Сао,₄СоО₃, легированный металлическим оксидом М№О₂ (М = щелочной металл), ММ'О₂ (М = щелочной металл, М.' = переходный металл), Ьа1_-хСа_хСоО₃, Ьа1_-^т_хСоО₃ (0 < х < 0,5), или Ьа₀,^г₀,₂Со1_-уВ_уО₃(В =Νί, Ре, Си или Сг; 0 < у < 0,3), Рао^г₀,₅СоО₃, Ьа№О₃, ЬаРеМ^О^ замещенным ЬаСоО₃, Ьа1_-хСа_хМО₃, Рао,₈Сао,₂МпО₃, Ьа1_-хА'_хСо1_-уВ'_уО₃ (А' = Са; В' = Мп, Ре, Со, Νΐ, Си), Ьа₀,₆Са₀,₄Со₀,₈Ре₀,₂О₃, Ьа1_-хА'_хРе1_-уВ'_уО₃ (А' = 8г, Са, Ва, Ьа; В' = Мп), ЬаХго^Ре^МпО^ и оксидами перовскитного типа на основе Мп и некоторого переходного металла или лантаноида, или же шпинелью, такой как СО₃О₄ или К|СО2О.₁, пирохлором, таким как РЬ₂Ки₂РЬ1_-хО1_-у или РЬ₂Ки₂О₆,5, другими оксидами, такими как Nа₀,₈Рΐ₃О₄, металлоорганическими соединениями, такими как порфирин кобальта, или пиролизованными макроциклами с добавками Со. Подходящие оксиды типа пирохлора имеют общую формулу А₂В₂О₇ или А₂В_2-хА_хО_7-у (А = РЬ/В1, В = Ки/Ιτ), такую как РЬ₂1г₂О_7-у, РЬВЖц₂О_7-у, РЬ₂(РЬ_х1г_2-х)О^7-5 и Νά₃ΙτΘ₇, Подходящие шпинели представляют собой никель-кобальтовые оксиды, чистый или легированный литием оксид кобальта (СО₃О₄), кобалтитные шпинели типа М_хСО_3-хО₄ (М = Со, Νΐ, Мп восстановление кислорода) и (М = Со, Π, Νΐ, Си, Мп выделение кислорода). Катализатор восстановления кислорода может быть никелем, Κ-Νΐ, серебром, Адсубстратом, таким как Ад-А1₂О₃, благородным металлом, таким как Р1, Аи, 1г, Кй ИЛИ Ки, никелькобальтовым оксидом, таким как К|Со₇О.₁, и медь-кобальтовым оксидом, таким как СиСо₂С₄. Катализатор восстановления или выделения кислорода может, кроме того, содержать проводящий субстрат, такой как углерод, такой как сажа, углерод в виде графита, КеГ)еп черный или графитизированный Vи1саη ХС 72, Модельными ячейками являются [Ζη, δη, Со, δό, Те, Мо, РЬ, Ое / КОН (водный насыщенный)/воздух + углерод + катализатор восстановления О2, такой как катализатор типа перовскита, такой как Ьа₀,₆Са₀,₄СоО₃, легированный оксидом металла, Ьа1_-хСа_хСоО₃, Ьа1_-^т_хСоО₃ (0 < х < 0,5), или Ьа_0!8Зг0_!2Со1__уВ_уО₃ (В =Νΐ, Ре, Си или Сг; (0 < у < 0,3), или шпинель, такая как СО₃О₄ или №Со₂О₄, пирохлор, такой как РЬ₂Ки₂РЬ1_-хО1_-у или РЬ₂Ки₂О₆,₅, другие оксиды, такие как Nа₀,₈Рΐ₃О₄, или пиролизованные макроциклы с добавками Со]. В еще одном воплощении катод содержит водный катализатор восстановления.

Катод способен поддерживать восстановление по меньшей мере одного из Н2О и О2. Катод может содержать проводник с большой площадью поверхности, такой как углерод, такой как сажа, активированный уголь и обработанный паром активированный уголь. Катод может содержать проводник, имеющий низкое перенапряжение, для восстановления по меньшей мере одного из О₂ или Н₂О или выделения Н₂, такой как Р1, Рй, 1г, Ки, Кй, Аи или эти же металлы на проводящем субстрате, таком как углерод или титан, в качестве катода с Н₂О в качестве реагента катодного полуэлемента.

В одном воплощении анион может служить в качестве источника кислорода на катоде. Подходящими анионами являются такие оксианионы, как СО^2-3, δΘ^2-4 и ⁴РО^3-4.

- 48 028083

Такой анион, как СО₃ ^2- , может образовывать основной раствор. Модельная катодная реакция является следующей.

Катод ^СО3 + 4е + ЗН₂О в С + 6ОН’ (59)

Реакция может включать обратимую окислительно-восстановительную реакцию полуэлемента, такую как ^С<9з + н₂о в СО₂ + 2ОН' (60)

Восстановление Н₂О в ОН^- + Н может привести к катодной реакции образования гидрино, в которой Н₂О служит в качестве катализатора. В одном воплощении в качестве источника кислорода в ячейку могут добавляться СО₂, 8О₂, РО₂ и другие подобные реагенты.

Ячейка может содержать пакет соединенных последовательно или параллельно ячеек, который может обладать емкостью, позволяющей компенсировать объемные изменения в электролите. Ячейка может, кроме того, содержать по меньшей мере одну из систем управления влажностью и СО₂. Металлический электрод может быть помещен посредине между кислородными электродами, чтобы удвоить площадь поверхности. Кислород может диффундировать из воздуха через пористый, ламинированный тефлоном воздушный электрод, содержащий кислородный диффузионный электрод. В одном воплощении электроны из катода реагируют с кислородом на каталитических участках смоченной части кислородного диффузионного электрода, чтобы образовать восстановленные разновидности воды и кислорода. В одном воплощении анод является погруженным, а катод содержит смоченный электролитом участок и участок, который находится в прямом контакте с источником О₂, таким как воздух или О₂. В одном воплощении ток восстановления кислорода увеличивается при увеличении количества материала, подверженного действию воздуха для данной площади поверхности раздела электролита, посредством большего увеличения площади поверхности катода, подверженной действию воздуха. В одном воплощении катод является погруженным, а кислород обеспечивается электролизом. В одном воплощении катод главным образом погружен меньшим участком подвергаемой действию воздуха площади поверхности для увеличения обеспечиваемой электролизом в целях оптимизации эффективности ячейки в отношении образования гидрино с избежанием при этом чрезмерной коррозии, такой как коррозия анода. В одном воплощении ячейка обеспечивается смесью кислорода и инертного газа с добавлением паров Н₂О. Кислород может находиться в диапазоне от около 0,001 до 10 моль.% или около от 0,5 до 2 моль.%. Кислород может находиться в диапазоне от около 1 до 10 моль.% с Н₂О в диапазоне от около 31 до 93 торр. В воплощениях ячейки С1НТ, снабжаемой Н₂О, пары Н₂О находятся в диапазоне давлений по меньшей мере от около 0,001 торр до 100 атм, от около 0,001 до 0,1 торр, от около 0,1 до 1 торр, от около 1 до 10 торр, от около 10 до 100 торр, от около 100 до 1000 торр и от около 1000 до 100 атм. Остальное может быть инертным газом, таким как азот. В одном воплощении О₂ составляет около 5 моль.%. В одном воплощении воздух является обработанным мембранной или криофильтрацией, или обработанным таким образом, чтобы достичь желательного соотношения газов, с помощью известных специалистам в данной области способов. Кислород из источника может подаваться такими способами, как барботирование содержащего кислород газа, такого как О₂ или воздух, или импульсным электролизом. Электроды импульсного электролиза могут быть из различных материалов, таких как различные металлы или различные материалы данного раскрытия, такими как различные электроды, выбираемые из группы металлов, карбидов, боридов, нитридов и карбонитрилов. В одном воплощении, в котором катод является погруженным, кислород обеспечивается таким источником, как электролит, в котором парциальное давление О₂ увеличивается при поддержании повышенного давления О₂ над электролитом. Повышенное давление может находиться в диапазоне от около 0,5 до 200 атм или около 1 до 10 атм. В одном воплощении электролит выбирается таким образом, чтобы иметь повышенную растворимость по кислороду. В качестве варианта, катодный материал выбирается таким образом, чтобы он обнаруживал сродство к кислороду.

В одном воплощении анод является частично погруженным, при этом для разряда на аноде имеется по меньшей мере один участок его поверхности, не погруженный в электролит. В одном воплощении по меньшей мере один электрод является частично погруженным. Каждый электрод находится в контакте с электролитом. В одном воплощении по меньшей мере один электрод имеет только один участок площади поверхности электрода, находящийся в контакте с электролитом. По меньшей мере некоторая площадь поверхности не находится в непосредственном контакте с электролитом. Не вошедшая в контакт площадь поверхности может находиться под воздействием атмосферы ячейки, или другого компонента ячейки, такого как сепаратор пластины или противоположная сторона биполярной пластины, у которой электрод включает одну сторону биполярной пластины. Состояние наличия не погруженного в электролит участка электрода обеспечивает различный химический потенциал, энергетический уровень Ферми или напряжение относительно этих параметров погруженного участка. Различные химический потенциал, энергетический уровень Ферми или напряжение могут способствовать протеканию реакции гидрино.

В одном воплощении разряд на катоде может иметь по меньшей мере один участок его поверхности, не погруженный в электролит, независимо от атмосферы ячейки или катодного газа. Катодный газ может быть по меньшей мере одним из подаваемого воздуха, кислорода и Н2О и кислорода, вырабаты- 49 028083 ваемого электролизом. Вода может содержать по меньшей мере одно из водорода, дейтерия и трития, например, по меньшей мере одно из Н₂О, НОЭ. Ό2Ο, Т2О, ΌΟΤ и НОТ. Катодный газ может быть инертным газом, таким как Ν₂, или таким инертным газом, как Аг. В этом случае кислород может быть получаемым вследствие электролиза. Частично непогруженный катод обеспечивает различные химический потенциал, фермиевский уровень или напряжение относительно разряда погруженного анода, даже если они оба изготовлены из одного и того же материала. Различные химический потенциал, энергетический уровень Ферми или напряжение способствуют реакции гидрино. Электролит с разрядом частично погруженного в него катода может содержать матрицу, такую как МдО, ЫА1О₂, Ы₂ТЮ₃, ЫУО₃, ΤίΟ₂, СеО₂и другие, представленные в данном раскрытии. Содержащий матрицу электролит может быть твердым или полутвердым веществом при рабочей температуре ячейки, которая может равняться или превышать температуру плавления электролита. Электролит может включать электролиты раскрытия, такие как расплавленная соль, такая как соль щелочного металла или эвтектическая смесь солей, такая как МОН-МХ, в которой М является щелочным металлом, а X - галогенидом. В одном воплощении, в котором по меньшей мере одно из водорода и кислорода может быть по меньшей мере частично произведено импульсным электролизом, водород и кислород находятся в близком к стехиометрическому соотношении относительно Н₂О. В воплощениях такое соотношение составляет около 2 частей Н₂ на 1 часть О₂ в пределах около ±300%, в пределах около ±100%, в пределах около ±50%, в пределах около ±25 или в пределах около ±10%. Газовый баланс ячейки может содержать водяной пар при давлении, которое оптимизирует мощность или достигает желательной мощности, и может, кроме того, содержать инертный газ, такой как благородный газ или Ν₂, Давление водяного пара может поддерживаться в диапазоне от около 0,01 торр до 10 атм. В другом воплощении давление водяного пара поддерживается в диапазоне от около 31 до 93 торр. Общее давление может быть любым желательным, таким как выше или ниже атмосферного, например, от около 1 до 500 атм, от около 1 до 100 атм или от около 1 до 10 атм. В одном воплощении ячейка содержит по меньшей мере одно из канала или прохода для паров Н₂О для того, чтобы проникать через пакет ячейки из источника с тем, чтобы входить в контакт по меньшей мере с электролитом. В одном воплощении Н₂О подается в пакет через структуру для впитывания, такую как структура теплопровода. Структура для впитывания может содержать непроводящий материал для того, чтобы не допускать короткого замыкания электродов. Материал впитывающей структуры может содержать оксид, такой как оксид металла или другое непроводящее соединение. Оксид или другое соединение могут быть гигроскопичными, такими как соединения раскрытия. В еще одном воплощении Н₂О под давлением в виде газообразной Н₂О или жидкой Н₂О может вводиться через трубопроводы или каналы в слои электролита. В одном воплощении слой электролита содержит впитывающую или капиллярную структуру для обеспечения транспорта Н₂О через слой электролита каждой ячейки пакета. Такая структура может содержать матрицу, помещенную или смешанную с электролитом, имеющим такую пористость и размер пор, чтобы достигать быстрого транспорта внутри слоя с тем, чтобы поддерживать концентрацию Н₂О на оптимальном уровне, таком как эквивалентный парциальному давлению паров Н₂О в равновесии с электролитом в диапазоне от около 10 до 100 торр.

В одном воплощении реакция образования катализатора содержит реакцию образования Н₂О, которая служит в качестве катализатора для другого Н. Энергия может высвобождаться в виде теплоты или света, или как электричество, когда такие реакции содержат реакцию на полуэлементе. В одном воплощении, в котором реагенты образуют Н₂О, которая выступает в качестве катализатора, реагенты могут содержать ОН^-, который может быть окислен в Н2О. Примеры реакций даются в раскрытии. Такая реакция может проходить в ячейке С1НТ или в электролитической ячейке. Реакции катализатора может благоприятствовать Н2О в переходном состоянии к продукту. Ячейка, кроме того, содержит источник атомарного Н. Источником Н может быть импульсный электролиз электролита, такого как содержащий по меньшей мере одно из гидроксида и Н2О. Источник может быть гидридом, газообразным водородом, водородом, полученным в результате электролиза, гидроксидом или другими источниками, представленными в данном раскрытии. Например, анод может содержать металл, такой как Ζη или δη, при этом реакция на этом полуэлементе содержит окисление ОН^- до воды и оксида металла. В присутствии образования Н2О, при том, что Н2О выступает в качестве катализатора получения гидрино, реакция также приводит к образованию атомарного Н. Анод может содержать гидрид, такой как Ьа№5Н₆, при этом реакция на полуэлементе содержит окисление ОН- до Н₂О с Н, обеспечиваемым гидридом. Реакция окисления происходит в присутствии Н из такого источника Н, как гидрид, который катализируется в гидрино с помощью образующейся Н₂О. Анод может содержать комбинацию металла и гидрида, при этом ОНокисляется в Н₂О с образованием оксида или гидроксида металла и Н обеспечивается гидридом. В результате образования Н₂О, служащий в качестве катализатора, Н катализируется до гидрино. В другом воплощении окислитель, такой как СО₂, или восстановитель, такой как Ζη или А1 из Κ-Νί, могут реагировать с ОН- с образованием Н₂О и Н в качестве интермедиата, при этом часть Н во время реакции катализируется с помощью Н₂О в гидрино. В другом воплощении по меньшей мере одно из Н₂О и Н может образовываться в результате реакции восстановления по меньшей мере одного из компонентов, содержащих по меньшей мере одно из О и Н, таких как Н₂, Н, Н+, О₂, О₃, О₃+, О^-3, О, О+, Н₂О, Н₃О+, ОН, ОН-, ОН-,

- 50 028083

НООН, ООН, Θ', О²', О^-2 и О^2-2. Источником О может быть импульсный электролиз электролита, такого как содержащий по меньшей мере одно из гидроксида и Н₂О. В другом воплощении по меньшей мере одно из Н₂О и Н может образовываться в результате реакции окисления, включающей по меньшей мере один из компонентов, содержащих по меньшей мере одно из О и Н, таких как Н₂, Н, Н+, О₂, О₃, О+₃, О^-3 , О, О+, Н₂О, Н₃О+, ОН, ОН+, ОН-, НООН, ООН^-, О^-, О^2-, О₂ ^- и О^2-2. Такая реакция может содержать реакцию, представленную в данном раскрытии. Реакция может проходить в ячейке С1НТ или в электролитической ячейке. Реакции могут быть такими, которые происходят в топливных элементах, таких как содержащие протонообменную мембрану, фосфорную кислоту, и в твердооксидных топливных элементах. Реакции могут проходить на аноде ячейки С1НТ. Реакции могут протекать на катоде ячейки С1НТ. Представительными катодными реакциями образования катализирующей Н₂О и Н или образования промежуточных компонентов, которые могут образовывать катализирующую Н₂О и Н на одном или обоих из катода и анода (противоположные реакции), которые могут проходить в водной или расплавленной среде с растворенной Н₂О, являются следующими

О₂+4ТГ + 4е в 2Н₂О	(61)
О₂ + 2Н⁺ + 2е в Н₂О₂	(62)
О₂ + 2Н₂О + 4е* в 4ОН'	(63)
О₂ + Н+ + е’ в НО₂	(64)
О₂ + Н₂О + 2е'в ^Я°² +ΟΙΓ	(65)
О₂ + 2Н₂О + 2е в Н₂О₂ + 2ОН'	(66)
О₂ + е в °²	(67)
^ΗΟϊ +Н₂О + 2е в + ЗОН'	(68)
2^НО2 в2ОН' + О₂	(69)
Н₂О₂ + 2ЬГ + 2е в 2Н₂О	(70)
2Н₂О₂ в 2Н₂О + О₂	(71)
2Н₂О + 2е- в Н2 + 2ОН-	(72)
Н₂О + ^Я°² в Н₂ + О₂ + ОН'	(73)
О₂ + 2ОН'в2^Я°²	(74)
^Я°² +Н₂ОвН₂ + О₂ + ОН'	(75)
Н₂О в 2Н₂ + О₂	(76)

В другом воплощении катализатор или источник катализатора, такой как Н₂О и О^2-2 и О^2-3, может быть образован реакцией ОН^- с О₂.

Примеры реакций:

п²1/2О2 + 2ОНв ² +н2О (77) о²~

О₂ + 2ОНв з +н₂О (78)

3/2О₂ + 2ОН'в2°² +н₂О (79)

В одном воплощении восстановленные разновидности кислорода являются источником НО, такого как ОН^-, который может быть окислен на аноде ячейки С1НТ или получен химически при реакциях твердого топлива. Реагенты ячейки, такие как анодные реагенты ячейки С1НТ, кроме того, содержат Н₂. Н₂реагирует с ОН, образуя Н и Н₂О в активном состоянии, позволяющем Н₂О выступать в качестве катализатора образования гидрино при реакции с Н. В качестве варианта реагенты содержат источник Н, такой как гидрид или Н2, и диссоциатор, такой, что Н реагирует с ОН, образуя активный катализатор гидрино Н₂О, которая далее для образования гидрино взаимодействует с другим Н.

В одном воплощении ячейка содержит расплавленный солевой электролит, который содержит гидроксид. Электролит может содержать смесь солей. В одном воплощении смесь солей может содержать гидроксид металла и тот же самый металл с другим анионом данного раскрытия, таким как галогенид, нитрат, сульфат, карбонат и фосфат. Подходящими смесями солей являются С§ИО₃-С§ОН, С§ОН-КОН, С§ОН-ЬЮН, С§ОН-ИаОН, С§ОН-РЬОН, К₂СО₃-КОН, КВг-КОН, КС1-КОН, КР-КОН, К1-КОН, КИО₃КОН, КОН-КХО₄, КОН-ПОН, КОН-ИаОН, КОН-РЬОН, Ь1₂СО₃-ЬЮН, ЫВг-ЬЮН, Ь1С1-ЬЮН, ЫРЬЮН, ЬП-ЬЮН, ПИО₃-ЬЮН, ЬЮН-ИаОН, ЬЮН-РЬОН, Иа₂СО₃-ИаОН, ИаВг-ИаОН, ИаС1-ИаОН, ИаРИаОН, Иа1-ИаОН, ИаИО₃-ИаОН, ИаОН-Иа^О₄, ИаОН-РЬОН, РЬС1-РЬОН и РЬИО₃-РЬОН. Смесь может быть эвтектической смесью. Ячейка может эксплуатироваться при температуре около точки плавления эвтектической смеси, но может функционировать и при более высоких температурах. Катализатор Н₂О может быть образован окислением ОН^- на аноде и реакцией с поступающим из источника Н. Источником Н может быть импульсный электролиза электролита, такого как содержащий по меньшей мере одно из гидроксида и Н₂О. Другой водородный источник содержит газообразный Н₂, пропитывающийся через металлическую мембрану, такую как из №, V, Тц ИЬ, Рб, РбАд или Ре, что обозначается как №(Н₂),

- 51 028083

У(Н₂), Т1(Н₂), ЫЬ(Н₂), Рб(Н₂), РбАд(Н₂), Ре(Н₂) или 430 ЗЗ(Н₂). Подходящие проницаемые для водорода электроды для щелочного электролита содержат Νί и сплавы, такие как Ьа№5, благородные металлы, такие как Р1, Рб и Аи, и никель или благородный металл, покрытый проницаемыми для водорода металлами, такими как У, ΝΚ Ре, сплав Ре-Мо, Мо, КН, Ζγ, Ве, Та, КН, Т1, ТН, Рб, Рб-покрытый Ад, Рбпокрытый У, Рб-покрытый Т1, редкоземельные элементы, другие тугоплавкие металлы, нержавеющая сталь (ЗЗ), такая как 430 ЗЗ, и другие такие металлы, известные специалистам в данной области. Модельная катодная реакция является следующей:

Анод

1/2Н₂ + ОН' в Н₂О + е или Н₂ + ОН' в Н₂О + е + Н(1/р) (80)

В одном воплощении источник по меньшей мере одного из кислорода и Н₂О подается к ячейке и может выборочно снабжать катод. В одном воплощении Н₂ может выборочно подаваться к аноду, так, чтобы проходила анодная реакция, задаваемая уравнением (80). В одном воплощении по меньшей мере одно из О₂ и Н₂О может подаваться к ячейке. В одном воплощении О₂ или Н₂О могут добавляться к катодной полуячейке, так, чтобы проходили реакции.

Катод

М⁺ + е + Н₂О в МОН + 1/2Н₂ (81)

М⁺ + 2е'+1/2О₂вМ₂О (82)

Далее может быть добавлена Н₂О для реакции

М₂О+ Н₂О в 2МОН (83)

В случае снабжения О₂ полная равновесная реакция может быть сжиганием Н₂, который восстанавливается отдельным электролизом Н2О. В одном воплощении Н2 подается на аноде, а Н2О и при необходимости О2 поступают к катоду. Н2 может быть выборочно вноситься прониканием через мембрану и Н2О может выборочно вноситься барботажем пара. В одном воплощении над расплавленным электролитом поддерживается контролируемое давление пара Н2О. Для отслеживания и контроля давления пара может использоваться датчик Н₂О. Такой датчик может быть оптическим, например, инфракрасным эмиссионно-спектроскопическим датчиком, или другими известными в данной области. Давление пара Н2О может обеспечиваться при нагревании воды, содержащейся и транспортируемой инертным газомносителем, таким как Ν₂ или Аг, в котором температура содержащейся воды и скорость потока определяют давление пара, контролируемое датчиком. Ячейка может действовать непрерывно при удалении из ячейки пара и Н2, представляющих непрореагировавшие поставки и газы, которые образуются на аноде и катоде, соответственно, посредством отделения этих газов такими способами, как конденсация Н2О и повторное снабжение анода Н2 и катода Н2О. В одном воплощении водяной пар снабжается водяным генератором, поддерживаемым в диапазоне температур около 20-100°С. В другом воплощении температура поддерживается в диапазоне от около 30 до 50°С. Давление водяного пара может поддерживаться в диапазоне от около 0,01 торр до 10 атм. В другом воплощении давление водяного пара поддерживается в диапазоне от около 31 до 93 торр.

Ячейки могут, кроме того, содержать источник кислорода, такой как воздух или газообразный О2, например, на катоде. Ячейки могут регенерироваться электролизом, добавлением Н2 или механически. В одном воплощении реакционная емкость может содержать материал, не поддающийся коррозии расплавленными гидроксидами, такой как никель или сплав монель. В одном воплощении по меньшей мере один из катода и анода является литерованным, например, литерованным Νί электродом, таким как Νί, содержащий Ы№О. В воплощениях элементов с водно-щелочным или состоящим из расплава солей электролитом, которые разряжаются непрерывно или периодически с такой формой волны, которая представляет заряд в первый момент времени и разряд во второй момент, в которых ток может поддерживаться постоянным на протяжении по меньшей мере одного периода времени, анод может содержать гидрид, такой как гидрид никеля, Ра№₅Н₆ или Ра₂СоЫ₉11₆.

Подходящими расплавленными гидроксидными электролитами, которые при восстановлении кислорода на катоде образуют пероксидные ионы, такие как О^2-2 и НОО^-, являются ЫОН и №О11. Примеры реакций образования катализатора гидрино, такого как по меньшей мере один из ОН, Н₂О, О₂, пН и пО (п является целым числом), представлены катод о^2-

О₂ + 2е' в Ы (84)

О₂ + Н₂О + 2е в + ОН' (85) анод

Η + ^НО* в Н₂О + 1/2О₂ + е' (86)

Н₂ + ^Я°² _в н₂О + ОН + е' (87)

В одном воплощении реагенты ячейки содержат пероксид или источник пероксида. Подходящими пероксидами являются Ы₂О₂ и №₂О₂. Пероксид или пероксидные ионы могут образовывать катализатор гидрино, такой как по меньшей мере одно из ОН и Н2О. Модельные пути реакций даются уравнениями

- 52 028083 (61-79) и (80-83). Подходящими ячейками являются [№(Н₂)/по меньшей мере одно из МОН и ΝαΘΠ и возможно другая соль, такая как Ι.ι.Χ или \а.Х (X = галогенид), и пероксид или щелочной пероксид, такой как Ь1₂О₂ или №₂О₂/№]. В одном воплощении электролит содержит по меньшей мере одно из смеси гидроксидов и других солей, которые благоприятствуют образованию одной или нескольких разновидностей кислорода посредством восстановления кислорода. Выбирается электролит для оптимизации восстановления кислорода до желательных продуктов восстановления кислорода, который, кроме того, оптимизирует зависимое образование катализатора и реакцию образования гидрино. В одном примере осуществления к эвтектической смеси ЕЮН-ЫВг добавляются одно или несколько из ΝαΘΠ или КОН для оптимизации получения электрической энергии от образования гидрино. В другом воплощении к катодным реагентам добавляется Н₂О или источник Н₂О с тем, чтобы вызвать преобразование высших оксидов, таких как пероксид и супероксид, в гидроксид. Подходящей реакцией является восстановление О₂ и Н₂О с образованием ОН^-непосредственно или через промежуточные компоненты, такие как по меньшей мере одно из пероксидных, супероксидных и оксидных ионов, и НОО^- и НООН.

В одном воплощении на катоде происходит восстановление кислорода до его разновидности, которая служит в качестве катализатора, или до разновидности, выступающей в качестве интермедиата, который далее вступает в реакцию образования катализатора. Такие разновидности или продукты дальнейших реакций могут быть по меньшей мере одним из компонентов, содержащих по меньшей мере одно из О и Н, например, Н₂, Н, Н+, О₂, О₃, О+₃ , О^-3 , О, О+, Н₂О, Н₃О⁺, ОН, ОН+, ОН^-, НООН, ООН^-, О^-, О^2-, О^-2 и О^2-2. В еще одном воплощении катодная реакция может быть согласованной с анодной реакцией. Катодная реакция с участием кислорода может приводить к образованию компонентов, которые обеспечивают энергетическое соответствие между Н и катализатором, оба из которых образуются на аноде, и при этом Н может реагировать с образованием гидрино. Примеры образующихся на катоде компонентов представлены О^-, О^2-, О^-2, О^2-2 , ОН^-, НОО^-, Н, Н₂, О, ОН, Н₂О, О₂, О₃ и О^-3. Анодная реакция может содержать окисление НО^- в по меньшей мере одно из ОН, Н2О, О и О2, при этом меньшей мере одно из ОН, Н2О, О и О2 может действовать в качестве катализатора. В одном воплощении совместная реакция может содержать анодную реакцию ОН^- в по меньшей мере одно из ОН и Н2О (уравнения (90) и (91)), и катодная реакция может содержать восстановление О₂ до О^2-2 (уравнение (84)). Подходящий электролит для преимущественного образования О^2-2 содержит по меньшей мере одно из МОН и ΝαΘΠ. В одном воплощении, кроме того, обеспечивается Н₂О для взаимодействия с по меньшей мере одним восстановленным кислородным компонентом. По меньшей мере один продукт может быть ОН^-. Источником по меньшей мере одного из кислорода и воды может быть воздух. Концентрация одного или нескольких из кислорода и Н₂О может контролироваться для управления по меньшей мере одним из генерируемых при образовании гидрино электрической и тепловой энергии. В одном воплощении выходная электрическая мощность ячейки оптимизирована. В одном воплощении СО₂ и СО удаляются из воздуха перед подачей в ячейку. Такое удаление может быть достигнуто при использовании сепаратора газа, известного специалистам в данной области. В одном воплощении для подавления образования карбоната из СО и СО₂ гидроксидный электролит содержит добавку, такую как оксид. Подходящие добавки являются высококонцентрированными по воде оксидами Мд, 8Ь и 81, и оксианионами, такими как пирофосфат и персульфат. Конкретные примеры представлены 8Ю₂, МдО, 8Ь₂О₃, №₂8₂О₈ и ХафССЬ, В одном воплощении, содержащем расплавленный электролит, такой как расплавленная основная соль щелочного металла, карбонат может быть удален реакцией с активным металлом, таким как щелочной металл. В одном воплощении, содержащем периодически заряжающуюся и разряжающуюся ячейку, ячейка закрыта для воздуха, что предохраняет от СО и СО₂. В одном воплощении кислород от по меньшей мере одной реакции на полуэлементе поступает от электролиза, например, вследствие окисления по меньшей мере одного из Н₂О и ОН^-.

В одном воплощении расплавленный гидроксидный электролит и смеси, содержащие расплавленный гидроксид, содержат, кроме того, оксид, такой как оксид щелочного (М₂О) или щелочно-земельного (М'О) металла. Их концентрация может быть вплоть до насыщенной. Оксид может реагировать с гидроксидом или водой до достижения равновесной концентрации.

Примеры реакций:

Ы₂О в Н₂О в 2ЫОН (88)

П₂О + 2ОН’ в 2ЫО' + Н₂О (89)

Расплавленный гидроксидный электролит может, кроме того, содержать щелочной металл (М). В одном воплощении электролит содержит расплавленный гидроксид, при необходимости еще одну соль и по меньшей мере одно из М, МН, М₂О, МО₂ или М₂О₂, где М - металл, такой как щелочной металл. В одном воплощении по меньшей мере одно из равновесий оксида, Н₂О, пероксида и супероксида сдвигается.

В одном воплощении энергия реакции элемента для образования катализатора, такого как по меньшей мере одно из Н₂О, ОН, О₂, пН и пО (п = целое число), эквивалентна энергии такой реакции, происходящей в вакууме. Реакция может протекать в газе или конденсированной фазе, такой как жидкая фаза или твердая фаза. Жидкость может быть водной средой или средой расплавленной соли, такой как элек- 53 028083 тролит. Реакция образования катализатора может содержать реакцию на полуэлементе. В одном воплощении встречная реакция на полуэлементе по отношению к той, при которой образуется катализатор, может происходить при напряжении около 0 В относительно стандартного водородного электрода (8НЕ). Подходящие величины напряжения находятся в диапазонах от около -0,5 В до +0,5 В, от -0,2 В до +0,2 В и от -0,1 В до +0,1 В относительно 8НЕ. Катализатор образующей катализатор реакции в полуэлементе может быть по меньшей мере одним из Н₂О, ОН, О₂, пН и пО (п = целое число). Реакция образования катализатора и встречная реакция в полуэлементе могут быть следующими:

анод

ОН' + Н₂ в Н₂О + е + Н(1/р); Н₂ + 2ОН’ в 2Н₂О + 2е; (90)

ОН'в ОН + е; ОН в О + Н(1/р) (91) катод

О₂ + 2Н₂О + 4е в 4ОН' (92)

Суммарная реакция может быть:

2Н₂ + 1/2О₂ в Н₂О + 2Н(1/р) (93) где по меньшей мере одно из Н₂О, ОН, О₂, пН и пО (п = целое число) может выступать в качестве катализатора. В случае расплавленного гидроксидно-солевого электролита парциальное давление поступающей в ячейку воды может регулироваться таким образом, чтобы содействовать протеканию реакции образования ОН^- по сравнению с другими реакциями восстановления О2 и Н2О, например, такими, при которых образуется по меньшей мере одно из пероксида, супероксида и оксида. В одном воплощении по меньшей мере одно из температуры, давления О2, давления Н2О, давления Н2 и концентрации ОН^- контролируются таким образом, чтобы благоприятствовать реакции образования катализатора в полуэлементе и встречной реакции, что приводит к оптимальному образованию гидрино. Одна или несколько соответствующих реакций могут быть представлены уравнениями (90-93). Примером подходящей ячейки является [М/ЫОН-ЫВгЖЮ] или подобная ячейка раскрытия, в которой в ячейку подается Н2О и генерируется Н импульсным электролизом.

В одном воплощении реакция гидрино происходит на катоде из возникающего Н, образующегося в ходе реакции источника Н, такого как ОН^-, ООН^- или Н2О. В одном воплощении в качестве катализатора служит возникающая Н2О, образующаяся в процессе катодной реакции. В одном воплощении гидрино также образуется в ходе катодной реакции раскрытия, такой как реакция уравнения (92).

В одном воплощении реакция, при которой образуется катализатор Н₂О, имеет напряжение около 1,2 В, термодинамически скорректированное для рабочей температуры. В одном воплощении напряжение реакции образования катализатора в полуэлементе при 25°С относительно 8НЕ составляет около 1,2 В. Подходящие величины напряжения находятся в диапазонах от около 1,5 до 0,75 В, от 1,3 до 0,9 В и от 1,25 до 1,1 В относительно 8НЕ при 25°С. Ячейка может функционировать в диапазоне температур от около 200 до 1000°С или в диапазоне от около 250 до 600°С. Подходящими реакциями являются такие, при которых образуется Н₂О, при этом Н₂О может служить в качестве катализатора, как представлено уравнениями (90) и (92) и уравнениями (121) и (122). Подходящими электролитами для достижения желательных величин напряжения являются расплавленный щелочной или щелочно-земельный гидроксид, который может, кроме того, содержать другую соль, такую как галогенид. Подходящие смеси представлены эвтектическими смесями солей, такими как гидроксид щелочного металла и галогенид, такими как ЬЮН-ЫВг, №ОН-№Вг и №ОНЖа1. Пример щелочно-земельного гидроксида представлен 8г(ОН)₂, Анод может снабжаться водородом с помощью по меньшей мере одного из импульсного электролиза, проникания и барботажа. Подходящие кислые электролиты являются водно-кислотными электролитами, такими как водная Н₂8О₄ или НХ (Х-галогенид) или кислая ионная жидкость.

В одном воплощении водно-щелочной ячейки приводящая к получению катализатора реакция может быть представлена уравнением (90), а встречная реакция в полуэлементе, имеющая восстановительный потенциал относительно 8НЕ около 0 В, является по меньшей мере одной из:

О₂ + Н₂О + 2е в + ОН' (94)

О₂ + 2Н₂О + 2е'в НООН + 2ОН' (95)

О₂ + ев°2 (96)

В одном воплощении концентрация О₂ или материал катода могут быть изменены с тем, чтобы обеспечить реакцию с желательным потенциалом. Подходящими модельными ячейками являются [МН/КОН (насыщенный водный)/8С, Рй, Р1, Аи, Ад или другой катод восстановления кислорода + воздух] и подобные ячейки раскрытия, где МН - гидрид металла, такой как Ьа№₅Н_х. В качестве варианта, анод может быть проводником, таким как Νί, и Н производится импульсным электролизом.

В одном воплощении реакция Νί + 1/2О₂ в №О имеет примерно такое же напряжение, как и реакция Н₂ + 1/2О₂ в Н₂О, при которой образуется гидрино; таким образом, реакция №О может поддерживать образование гидрино. Температура ячейки может находится в диапазоне от 250 до 1000°С. В других воплощениях анод содержит такой материал, как металл, который образует содержащее кислород соедине- 54 028083 ние, такое как по меньшей мере одно из оксида, гидроксида, или оксигидроксида, таким образом, что напряжение ячейки при рабочей температуре ячейки оказывается около напряжения реакции Н₂ + 1/2О₂ в Н₂О. Напряжение может соответствовать находящемуся в пределах ±0,001 от 0,5 В или около ±0,01 от 0,2 В. Кроме того, НОН является источником Н₂О по реакции 2НОН в Н₂О + Н₂О, при которой Н может преобразовываться в гидрино. Дегидратация НОН может быть катализируемой ионами кислорода от восстановления О₂, который в конечном счете реагирует с металлом анода, таким как Νί, чтобы образовать оксид, такой как ΝίΟ.

В одном воплощении электролитической ячейки, содержащей гидроксидный электролит, такой как водный или расплавленный гидроксид, или такую смесь, как гидроксид щелочного металла, такой как НОН, Н₂ производится на катоде и О₂ производится на аноде в результате электролиза Н₂О. Гидроксид электролита может быть образован водным раствором основания, такого как карбонат, такой как М2СО3 (М = щелочной металл). Ячейка может эксплуатироваться при повышенной температуре, такой как в диапазоне от около 25°С до 300°С, но может работать и при более высоких температурах. Ячейка может находиться под избыточным давлением для того, чтобы функционировать при температуре вблизи точки кипения и выше. В одном воплощении по меньшей мере одна реакция окисления ОН^- в Н2О в присутствии Н на катоде и восстановления по меньшей мере одного из О2 и Н2О в ОН^- на аноде происходит с образованием гидрино. В одном воплощении образующийся на аноде кислород с помощью Н2О восстанавливается на аноде до ОН^-, а образующийся на катоде Н2 реагирует с ОН- при его окислении на катоде в Н2О таким образом, что на аноде и катоде проходят реакции ОН- согласно уравнениям (92) и (90), соответственно. Катализатор может быть представлен образующейся на катоде Н2О, которая реагирует с Н, также образующимся на катоде. Катод может быть металлом, который образует гидрид, таким как благородный металл, такой как Рб, РЕ V, Та или Аи, или переходным металлом ИЛИ сплавом, таким как Νί или Ьа№5, Катод может выступать в качестве бифункционального электрода для восстановления Н2О в Н2 и окисления ОН^- в Н2О в присутствии Н. Анод может содержать проводник, такой как металл, такой как благородный металл, например, РЕ Рб или Аи, или переходный металл, или сплав, такой как Νί или Ьа№₅, который выступает в качестве бифункционального электрода для окисления водного электролит до О2 и восстановления по меньшей мере одного из О2 и Н2О в ОН-. Морфология электрода может увеличивать площадь его поверхности. Примеры электродов, таких как Νί, представлены проволокой, спеченным электродом, листом или матом из Νί. В одном воплощении содержащая расплавленную соль ячейка с щелочным электролитом, такая как содержащая по меньшей мере одно из гидроксида и карбоната, содержит анод, который содержит по меньшей мере одно из никеля, оксида никеля, кобальта, оксида кобальта и легированного хромом никеля, катод, который может быть никелевым, из №О, кобальта, оксида кобальта, Ад, оксида серебра, такого как Ад2О2, легированного Ад никеля и литерованного оксида никеля и может содержать электролитический субстрат, такой как МдО, Η₂ΤίΟ₃ или НА1О₂. Электрод, такой как анод, может содержать ΝίΟ и другое соединение, которое стабилизирует №О, такое как МдО или Ре₂О₃, которые могут образовывать №1_-хМд_хО и №Ре₂О₄, соответственно. В одном воплощении электрод, такой как анод, такой как №О, может стабилизироваться посредством увеличения основности с помощью такого источника, как источник О^2-. Подходящими для увеличения основности электролита источниками являются МдО, СбО, ΖηО, Ре2О3, №О, Н2О, МоО2, 8ιΘ2, А12О3, Сг2О3, ΤίΟ2, ΖγΘ2, АО2 и другие подобные оксиды, которые служат в качестве источника О^2-. К электроду может быть добавлено и другое соединение, или же он может содержать добавку электролита или матрицу. Вклад тока реакции гидрино имеет направление, противоположное направлению тока электролиза, и может привести к дополнительному выделению тепла в ячейке. В одном воплощении ток периодически меняется на обратный во время фаз заряда и разряда цикла. В другом воплощении по меньшей мере один газ может переходить между полуэлементами ячейками таким образом, что происходит по меньшей мере одна из реакций образования гидрино, представленных уравнениям (90) и (92). Расстояние между электродами может быть минимальным для того, чтобы способствовать переходу газа. Газы могут перемещаться в ячейке таким образом, что описываемая уравнением (92) реакция ОН^- по меньшей мере частично происходит на катоде и описываемая уравнением (90) реакция ОН^- по меньшей мере частично происходит на аноде. Катализатор может являться Н2О, образующейся на аноде из проходящего Н, который реагирует с дополнительным Н, который переходит от катода ко аноду. Анод может быть металлом, образующим гидрид, таким как благородный металл, например, Рр Рб или Аи, или переходный металл, или сплав, такой как Νί или Ьа№5, который выступает в качестве бифункционального электрода для окисления водного электролита до О₂ и окисления ОН^- в Н₂О в присутствии проходящего водорода. Катод может быть металлом, который образует гидрид, таким как благородный металл, такой как Рб, Р1 или Аи, или переходным металлом или сплавом, таким как Νί или Ьа№5. Катод может выступать в качестве бифункционального электрода для восстановления Н2О в Н2 и может дополнительно восстанавливать по меньшей мере одно из проходящего О2 и Н2О в ОН^-. Таким образом, катод может содержать по меньшей мере одно из кислорода и катализатора восстановления Н2О. В результате пересекающихся реакций высвобождается по меньшей мере одно из электрической и тепловой энергии, при этом ток имеет такую же полярность, как и ток электролиза, но напряжение имеет противоположную полярность. Таким образом, в случаях, когда осуществляется протекание постоянного тока электролиза, в одном воплощении напряжение ячейки

- 55 028083 снижается и увеличивается температура ячейки. Модельная электролитическая ячейка представлена |Р1 / ЫОН от 0,1 М до насыщенного водного / Рй]. В других воплощениях оба электрода являются Νί или один Νί, а второй из отличающегося материала, такого как РЕ Рй, материал ΌδΑ, другой благородный металл, углерод, Αд, материал раскрытия или один или несколько из этих материалов или других материалов раскрытия на субстрате, таком как Р1/ТЕ и электролит является водным (ас|) КОН или К₂СО₃ в диапазоне концентраций от около 0,1 М до насыщенной. Конкретными примерами являются [Р1Т1/К₂СО₃или КОН от 0,1М до насыщенного водного/Νί].

В одном воплощении электролит содержит водный раствор. Такой раствор может содержать основной раствор. Электролит может содержать водный гидроксид или карбонат, такой как по меньшей мере одно из КОН и К2СО3. По меньшей мере один электрод может быть выбран из группы имеющих низкую реакционную способность по отношению к воде, таких как Си, Νί, РЬ, δΕ Вц СЪ, Сй, Ое, Αυ, 1г, Ре, Нд, Μο, Оз, Рй, Ке, Кй, Ки, δο, Α& Тс, Те, Т1, δη, и Ζη.

В одном воплощении по меньшей мере один электрод, такой как анод, содержит гидроксид, такой как гидроксид переходного, или внутреннего переходного элемента, или щелочноземельного металла, такой как №(ОН)₂, Со(ОН)₂, Си(ОН)₂, Са(ОН)₂, δ^(ОН)₂ или гидроксид Ιη, δη, РЬ, Αδ, δЬ или В1, такой как В1(ОН)₃, Модельные ячейки представлены [№(ОН)₂ Со/КОН (ад)/№О], [N^(ОН)₂СοСи/ΚОН (ад)/№О], [СрСОНЬСр/КОН (аф/№О], [Со(ОН)₂СоСи/КОН (аф/№О] и [СаСОН^Ср/КОН (аф/№О].

В одном воплощении водный электролит может содержать смесь по меньшей мере одного гидроксида и по меньшей мере одного галогенида, такую как смесь гидроксидов и галогенидов щелочных или щелочно-земельных металлов, такую как водный ЫОН-ЫВг. Примером ячейки является водная ячейка С1НТ [Νί или РЕП/ЫОН-ЫВг (аф/№].

В воплощениях добавляемая к ячейке или водному растворителю вода может содержать Н₂О, Б₂О, Т₂О или водные смеси и изотопные смеси. В одном воплощении температура контролируется с тем, чтобы управлять скоростью реакции гидрино и, следовательно, мощностью ячейки С1НТ. Подходящий диапазон температур составляет от окружающей до 100°С. Температура может поддерживаться около >100°С посредством герметизации ячейки для создания избыточного давления и подавления кипения.

В одном воплощении, таком как по меньшей мере одно, содержащее ячейку с водным или включающим расплавленную соль электролитом, ячейка заряжается при постоянном подаваемом на ячейку напряжении, которое соответствует отрицательному потенциалу ячейки для реакции Н₂ и О₂ в Н₂О. Потенциал заряда может включать потенциал электролиза Н₂О с перенапряжением, а также термодинамические составляющие напряжения. Ячейка может также заряжаться при постоянном токе, мощности или нагрузке, или же при регулируемом напряжении, токе, мощности или нагрузке. Ячейка может быть затем разряжена при постоянном напряжении, токе, мощности или нагрузке. Постоянное напряжение может быть достигнуто с использованием нагрузки, поддерживающей желательное напряжение разряда. В других воплощениях разряд может происходить при регулируемом напряжении, токе, мощности или нагрузке, которые могут управляться с помощью по меньшей мере одного из регуляторов напряжения, тока, мощности и нагрузки. Параметры напряжения и тока могут содержать наклон в любом направлении, таком как, например, от минимума к максимуму при заряде и от максимума к минимуму при разряде. В одном воплощении разряд происходит в условиях, при которых максимизируется скорость реакции гидрино посредством обеспечения соответствия восстановительных потенциалов полуэлемента тем, при которых достигается оптимизация. В одном воплощении разряд поддерживается при постоянном напряжении на ячейке, соответствующем потенциалу ячейки для реакции Н₂ и О₂ в Н₂О. Соответствующий потенциал может содержать сверхнапряжение, а также термодинамические составляющие напряжения. В других воплощениях по меньшей мере одно из напряжения и тока является вариабельным для того, чтобы достигнуть такого напряжения разряда, которое заставляет каталитическую реакцию гидрино происходить с максимальной скоростью. Потенциал ячейки представляет собой разность восстановительных потенциалов полуэлементов, которые могут содержать сверхнапряжение, а также термодинамические составляющие напряжения. Частота и другие характеристики заряда-разряда могут быть отрегулированы таким образом, чтобы максимизировать скорость реакции катализа гидрино. В одном воплощении обусловлена форма волны цикла таким образом, чтобы соответствовать подходящей нагрузке, или же обеспечивается соответствие нагрузки форме волны. В одном воплощении частота заряда-разряда может быть стандартной, такой же, как частота электрической сети. Частота может составлять 50 Гц или же она может равняться 60 Г ц. Форма волны может быть приведена в соответствие с переменным током, таким как переменный ток в 60 или 50 Гц. Частота может подразумевать взаимное осуществление заряда двумя ячейками, которые не совпадают по фазе цикла заряда-разряда таким образом, что одна может заряжать другую и наоборот. В еще одном воплощении ток может быть выпрямленным. Ток может подаваться к нагрузке в течение разряда как прямой ток, который может быть почти постоянным током. Батарея из ячеек С1НТ может быть рассчитана на обеспечение постоянного тока большей продолжительности, чем продолжительность цикла любой конкретной индивидуальной ячейки.

В одном воплощении ячейка производит по меньшей мере одно из водорода и кислорода из Н2О. В одном воплощении Н₂ и О₂ могут образовываться при разряде на аноде и катоде, соответственно, в ходе импульсного электролиза. В качестве варианта, эти газы образуются из Н₂О спонтанно, что может быть

- 56 028083 независимым от электролиза. Энергия для осуществления самопроизвольной выработки из Н₂О по меньшей мере одного из Н₂ и О₂ представлена энергией образования гидрино. По меньшей мере один из газов Н₂ и О₂ является реагентом для образования по меньшей мере одного из катализатора и гидрино. Механизм может включать по меньшей мере одно из электрохимической и реакции ионизации. Катализатор, такой как Н₂О, может быть образован во время разряда, который, кроме того, реагирует с Н для образования гидрино. Реакция образования Н₂О во время разряда может быть обратимой на любой стадии функционирования ячейки, так, чтобы Н образовывался при разряде на аноде прямым и, при необходимости, независимым от образуемого электролизом способом. Кроме того или в качестве варианта к электролизу Н2О в Н2 и О2 при разряде на аноде и катоде, соответственно, образование Н может быть самопроизвольным благодаря энергии, которая высвобождается для образования гидрино, при этом обе реакции могут происходить одновременно. В одном воплощении напряжение ячейки является таким, что электролиз Н₂О происходит спонтанно с образованием гидрино. Реакция гидрино может по меньшей мере частично сохранять или поддерживать такое напряжение ячейки, которое обеспечивает по меньшей мере одно из развития электролиза Н₂О и распространения реакции образования гидрино. В одном воплощении напряжение ячейки составляет около о,8±о,5 В. Модельная ячейка, содержащая [М/ЫОН-ЫВг с возможной матрицей, такой как МдО/Νί] и снабжением Н₂О, может эксплуатироваться в диапазоне температур около 28о-5оо°С с напряжением ячейки около о,8±о,2 В. Напряжение может поддерживаться по меньшей мере одним из импульсного электролиза и самопроизвольного электролиза с образованием гидрино. Модельная форма волны ячейки импульсного электролиза может включать стадию заряда до о,8 ±о,2 В и поддержание этого напряжения в течение заданного времени прохождения разряда ячейки. Форма волны ячейки может далее разрядить ячейку под такими условиями, как при в постоянном токе, до предельного напряжения, такого как о,6 ±о,2 В или в течение ограничительного времени, такого как 4 ±3 с. Самопроизвольный электролиз Н₂О может иметь одну или несколько промежуточных стадий, которые включают реакцию по меньшей мере одного из анодного материала, электролита и твердого вещества, жидкости и газа в ячейке. Например, Н₂О может реагировать с анодным металлом М с образованием МО и Н₂. Модельные твердые вещества, жидкости и газы представлены твердой матрицей, такой как МдО, Ь1Л1О₂, Ь1ТЮ₃, Ь^О₃, СеО₂, ТЮ₂ и другие, представленные в данном раскрытии, Н₂О₂, О₂, СО₂, 8О₂, ^О, NО и NО₂. В качестве варианта, электролит может быть по меньшей мере одним из окисленного и восстановленного, и Н₂О также является реагентом.

Модельные реакции самопроизвольного электролиза Н₂О: разряд на аноде

2ОН в 2Н + °* + е (97)

2Н в 2Н(1/р) (98) в которых катализатор Н₂О образован, например, реакцией уравнения (9о). разряд на катоде + Н₂О + е в 1/2О₂ + 2ОН' (99)

Суммарная реакция может быть Н₂О в 1/2О₂ и 2Н(1/р)

Н₂О в 1/2О₂ и Н₂

Другие примеры реакций самопроизвольного электролиза Н₂О: разряд на аноде

2ОН' в Η + НОО' + е Н в Н(1/р) (ЮО) (Ю1) (Ю2) (ЮЗ) в которых катализатор Н₂О образован, например, реакцией уравнения (9о). разряд на катоде

НОО’ + 1/2Н₂О + е' в 2ОН’ + 1/4О₂ (104)

Суммарная реакция может представляться уравнениями (1оо) и (Ю1). разряд на аноде

ЗОН’ в О₂ + Н₂О + Н + Зе (105)

НвН(1/р) (106) в которых катализатор Н₂О также образуется, например, реакцией по уравнению (9о). разряд на катоде

3/4О₂ + 3/2Н₂О + Зе в ЗОН’ (107)

Суммарная реакция может представляться уравнениями (1оо) и (Ю1). Водород и кислород из уравнений (97), (99), (Ю2), (Ю4) и (Ю5) могут реагировать с образованием Н₂О и ОН^- согласно уравнению (9о) и (92) соответственно. Другие кислородные компоненты, такие как оксид, пероксид, супероксид и НОО^-, и представленные в данном раскрытии реакции, такие как согласно уравнениям (61-79), могут быть вовлечены в самопроизвольный электролиз Н2О с образованием источника по меньшей мере одного из Н, катализатора и гидрино. В одном воплощении Н может быть образован при разряде на аноде и ка- 57 028083 тоде, при этом гидрино предпочтительно образуется на одном электроде, таком как анод, так как на нем образуется катализатор. Модельной является ячейка с разрядом на Νΐ аноде и разрядом на ΝΐΌ катоде, в которой гидрино предпочтительно образуется на Νΐ электроде. В дополнение к приведенным выше реакциям, реакция разряда на катоде может быть восстановлением Н₂О в ОН^- и Н2, а реакция на аноде может быть окислением ОН^-, как указывается в вышеприведенных реакциях, и может, кроме того, содержать реакцию образования металлического оксида или гидроксида анода. В качестве варианта, оксид, такой как металлический оксид, такой как ΝΐΌ, может быть восстановлен на катоде. Восстановление может также включать и другие реагенты, такие как Н2О. Примерами реакций восстановления являются преобразование ΝΐΌ в Νΐ и отрицательно заряженные ионы, содержащие кислород, такой как оксид, пероксид и супероксид, и восстановление ΝΐΟ и Н₂О в Νΐ и гидроксид. Помимо этого в одном воплощении катализатор, такой как Н₂О, образуется при разряде на аноде. Ячейка в одном воплощении может действовать в режиме непрерывного разряда, при котором самопроизвольного образования Н и далее гидрино достаточно для поддержания желательной получаемой от ячейки электрической мощности. Для поддержания электрической мощности к ячейке может подаваться Н₂О. В качестве варианта и в комбинации ячейка может работать с импульсным электролизом согласно системам и способам данного раскрытия. Весь избыточный водород от импульсного или самопроизвольного электролиза может аккумулироваться для целей другого коммерческого применения. В одном воплощении избыточный ток, поддерживаемый энергией от реакции гидрино, может проявляться или распространяться как самопроизвольный электролиз воды, что иллюстрируется реакциями уравнений (97-107). В одном воплощении реакции гидрино, включающие преобразование Н2О в гидрино, электричество и кислород или в содержащие кислород соединения или компоненты, могут содержать гидролитические реакции.

В одном воплощении для поддержания реакций самопроизвольного электролиза осуществляется управление давлением водяного пара. Давление водяного пара или композиция реакционной смеси может поддерживаться для поддержания ионов, которые поддерживают самопроизвольный электролиз, таких как по меньшей мере один из ОН^-, оксида, пероксида, супероксида и НОО^-. Некоторые ионы предпочтительно поддерживаются для содействия электролизу воды, образованию катализатора и Н и образованию гидрино. В модельных реакциях уравнений (97-107) давление водяного пара поддерживается для поддержания равновесной концентрации иона супероксида для соответствующего пути протекания реакции образования гидрино. Давление водяного пара может контролироваться с помощью водяного пара или парового генератора, в котором емкость для воды поддерживается при самой низкой температуре системы. Система может содержать водяной генератор, линию подачи водяного пара к ячейке и ячейку. Давление водяного пара в равновесии или в равновесном состоянии с реагентами может находиться в диапазоне от около 1 мкторр до 100 атм, от около 1 ммторр до 1 атм, или от около 1 до 100 торр.

В одном воплощении по меньшей мере один анион электролита может обратимо окисляться и восстанавливаться для переноса по меньшей мере части избыточного тока, генерируемого энергией реакции гидрино. Анион может содержать галогенид, такой как по меньшей мере один из I^- и Вг^-. По меньшей мере одно из Ι2 и Вг2 может образовываться при разряде на аноде и по меньшей мере один из I^- или Вгможет образовываться при разряде на катоде. Электролит может содержать расплавленную соль, которая может содержать смесь, такую как смесь гидроксида и галогенида, такую как содержащую катион щелочного металла, например, ООН и по меньшей мере одного из Ы1 и ЫВг. Электролит может, кроме того, содержать матрицу, такую как МдО. Ячейка может быть по меньшей мере частично закрытой для сохранения газообразного галогена с тем, чтобы он мог подвергнуться восстановлению. Ячейка может, кроме того, снабжаться по меньшей мере одним из источника кислорода, например, О2, и источника водорода, например, Н2О. Снабжение может быть непрерывным или периодическим. Реакция соединения электролита, такого как галогенид, с по меньшей мере одним из кислорода и Н2О в условиях эксплуатации ячейки может иметь напряжение около нуля вольт. Напряжение может быть около нуля вольт в диапазоне по меньшей мере одного из ±1 В, ±0,5 В, ±0,25 В, ±0,1 В и ±0,05 В. Реакция образования газообразного галогена может быть

2Ы1 + 1/202 в Ы₂О +1₂ (108)

В другом воплощении избыточный ионный ток, вызванный энергией реакции гидрино, переносится халькогенидом, таким как оксидные ионы или сульфидные ионы, как представлено в данном раскрытии.

В одном воплощении ячейка снабжается источником кислорода, таким как газообразный О₂. Кислород может быть, по существу, сухим. Содержание Н₂О может составлять по меньшей мере менее 10, 5, 3, 2, 1, 0,1, 0,01, 0,001 и 0,0001 моль.%. Газообразный О₂ может обеспечиваться вместе с инертным газом, таким как благородный газ, такой как аргон, или азот. Содержание О2 может быть по меньшей мере в диапазоне от около 0,01 до 99,9 моль.%, от около 0,1 до 80 моль.%, от около 1 до 60 моль.%, от около 1 до 50 моль.%, от около 1 до 30 моль.% и от около 1 до 20 моль.%. Источник Н для образования гидрино может быть из электролита, такого как содержащий гидроксид, такой как гидроксид щелочного металла, такой как ЫОН. Электролит может становиться обезвоженным во время разряда. Обезвоженный электролит может быть повторно гидратирован при снабжении ячейки Н2О из такого источника, как один из источников данного раскрытия. Повторная гидратация может выполняться непрерывно или в

- 58 028083 периодическом режиме. Ячейка может быть охлаждена до более низкой температуры и снабжена Н₂О для повторного гидратирования электролита. После этого температура ячейки может быть поднята до уровня рабочей температуры. Ячейка может находиться в состоянии непрерывного разряда или заряда или разряжаться в периодическом режиме. Форма волны и другие параметры заряда и разряда могут быть параметрами из данного раскрытия.

В одном воплощении ячейка снабжается источником кислорода, таким как газообразный О₂. Реакционная способность О₂ сильно зависит от концентрации. В одном воплощении кислородные компоненты, генерируемые реакциями ячейки, такими как электролиз в ячейке и реакции разряда, такие как реакция гидрино, и соответствующие концентрации контролируются посредством регулирования количества кислорода, подаваемого в ячейку или образующегося в ячейке. В одном воплощении концентрация кислорода выбирается и контролируется таким образом, чтобы реакции гидрино развивались без повреждений анода. Содержание О₂ может составлять по меньшей мере менее около 10, 5, 3, 2, 1, 0,1, 0,01, 0,001 и 0,0001 моль.%.

Электролит может быть расплавленной солью или водным щелочным раствором, таким как водный гидроксидный или карбонатный электролит, таким как гидроксид или карбонат щелочного металла или их смеси в любых желательных соотношениях. Электролит, такой как водный электролит, может содержать смеси М₂СО₃, МОН, М₂§О₄, М₃РО₄, МNΟ₃ (М = щелочной металл). Примерами таких электролитов являются КОН, К₂СО₃, №ЮН. №ьСО₃. ЫОН и Ьг₂СО₃ или их смеси, которые могут находиться в диапазоне концентраций от около 0,01 М до насыщенной. В одном воплощении с электролизом при импульсном или периодическом приложении напряжения или тока по меньшей мере одно из катода и анода может содержать бифункциональный электрод. Электроды могут содержать различные материалы для достижения желательных реакций. Каждый катод и анод, которые могут быть селективными по желательным реакциям окисления или восстановления и могут быть одним из или комбинацией переходного металла или сплава, такого как Νί или Ьа№₅, углерод, покрытый углеродом Νί, легированный благородным металлом углерод, такой как Р1/С или РЬ/С, или легированный другим металлом углерод, такой как углерод, легированный Мо или Νί, Ρΐ-Νί сплав, Ρΐ-покрытый Νί, Ад, РЬ и благородный металл или сплав, такой как Р1, РЬ или Аи. Другие устойчивые проводники с подходящей способностью к окислению и восстановлению представлены известными специалистам в данной области. Водородный электрод, такой как отрицательный электрод, может содержать катализатор спилловера водорода, такой как Р( или РЬ/С, или другие субстраты с большой площадью поверхности, легированные диссоциатором водорода. Водородный электрод может содержать металл или сплав, который обеспечивает низкое перенапряжение для выделения Н₂, такой как сплав по меньшей мере двух из Νί, Ре, Со и Мо, такой как №_35>63Ре₂₄,₆7Мо_23>52Со1₆,1₈ или с другими подобными соотношениями. Электрод может быть карбидом, боридом или нитридом, таким как Ζγ’ или ТгС; сажа, АС, Ζγ’, ТгС, ΤίΝ, Тг₃§гС₂, Τίί.’Ν, §гС, Υ’₂, ТаС, Мо₂С, ^С, С, Н£С, Сг₃С₂, Ζγ’, V’, КЬС, В₄С, СгВ₂, ΖγΒ₂, СЬВ₂, МдВ₂ и ТгВ₂, которые могут быть легированными проводником. Электроды могут содержать по меньшей мере один из бифункциональных и биметаллических катодов и анодов. Водородный электрод или анод может содержать Νί, такой как Νί се1те1, мат из Νί волокон, порошок Νί, Мо, Мо сетка, мат из Мо волокна, порошок Мо или любую комбинацию этих или других материалов с большой площадью поверхности. Электрод может быть активирован посредством образования по меньшей мере одного оксидного покрытия и включения компонентов из электролита, таких как ион щелочного металла, такой как в случае образования модельного литированного оксида никеля. Оксидное покрытие может быть получено при работе электрода в по меньшей мере частично кислородной атмосфере и подверганием воздействию источника кислорода. Ячейка может быть периодически заряжаемой и разряжаемой с начальной загрузкой кислорода, который исчерпывается с течением времени. Истощение может быть восполнено с потоком инертного газа, такого как благородный газ или Ν2, Оксидное покрытие может быть образовано предварительной обработкой электрода, такого как анод, в подходящем окисляющем растворе. Модельный раствор, подходящий для образования оксидной пленки на Νί, является щелочным раствором пероксида, таким как 0,6 М К₂СО₃/3% Н₂О₂. Активация может изменить напряжение по меньшей мере одной реакции в полуэлементе таким образом, что реакция образования гидрино становится более благоприятной. Активация может содержать изменение напряжения реакции в полуэлементе, включающем электролит, при котором каталитическая реакция образования гидрино становится благоприятной, тогда как при отсутствии активации ее протекание неблагоприятно. В одном воплощении электролит является по меньшей мере одним из вовлекаемых в реакцию в полуэлементе ячейки, а также реагентом для образования по меньшей мере одного из катализатора и Н. Активация может включать приспособление энергии катализатора в ходе его образования из электролита для соответствия тому, что требуется для принятия энергии от водорода для получения гидрино. Примеры электролиты представляют гидроксиды щелочных металлов или смеси солей, такие как смесь гидроксида и другой соли, такой как галогенид. Примеры смесей электролита активированной ячейки могут содержать ЫОН-ЫВг, ШОН-ШВг, КОН-КВг и другие комбинации гидроксидов и галогенидов, таких как щелочные. В качестве водородного электрода или анода могут служить и другие металлы данного раскрытия, содержащие оксидное покрытие, образованное для активирования электрода в целях образования гидрино. В другом воплощении активированным может быть электролит. Активация

- 59 028083 может выполняться подверганием воздействию кислорода или источника кислорода. Активация может содержать образование кислородных компонентов, такой как по меньшей мере одно из оксида, пероксида и супероксида. Электролит может содержать гидроксид, такой как гидроксид щелочного металла, и может, кроме того, содержать другую соль, такую как галогенид, такой как галогенид щелочного металла. Пример электролита, активированного воздействием кислорода при повышенной температуре, такой как в диапазоне от около 100 до 1000°С, представляет КОН-КВг. Образование кислородных компонентов может изменить основность на благоприятствующую образованию гидрино. В еще одном воплощении по меньшей мере одно из реакции в полуэлементе и напряжения изменяется в результате активации для способствования образованию гидрино. В одном воплощении, чтобы вызвать активацию, в ячейку добавляется кислород или источник кислорода. Кислород может находиться в ничтожно малом количестве, таком как в диапазоне от 0,1 ч./млн. до 10 об.%, однако достаточном для поддержания оксидного покрытия на электроде, таком как анод, для стимулирования реакции гидрино. Механизм стимулирования может содержать по меньшей мере одно из обеспечения атомарного Н и регулирования напряжения реакции в полуэлементе по меньшей мере одного полуэлемента таким образом, чтобы соответствовать более благоприятному для протекания катализа Н с образованием гидрино. Кислород может влиять на напряжение полуэлемента, такое как по меньшей мере одно из реакции восстановления О2, такой как реакция О₂ и Н₂О в ОН^-, и реакции на аноде с образованием Н₂О. Эффект может быть прямым - через химию Н и О или косвенным - посредством изменения поверхности электрода с помощью образования оксидного покрытия. Оксидное покрытие может воздействовать на перенапряжение по меньшей мере одной реакции в полуэлементе таким образом, чтобы сделать реакцию образования гидрино более благоприятной.

В одном воплощении выполняется регенерация катода разряда посредством его взаимодействия с окислителем, таким как подаваемый к катоду кислород. Регенерация может выполняется периодически, когда это необходимо. Подходящими примерами катодных материалов являются катализаторы восстановления кислорода, такие как №О, №О, легированный Ад, Ад, АдО и другие данного раскрытия. Окислитель, такой как кислород, может подаваться в ячейку. В этом случае анод разряда может быть защищен от окисления приложением к аноду достаточного для предотвращения его окисления отрицательного напряжения. Анод может быть Νί или Νί сплавом, таким как Νί Сг, таким как 98/2%. Достаточное напряжение может быть превышающим, предсказываемое примером Нернста, таким как превышающее 0,863 В для Νί анода, 1 атм О₂ и при температуре ячейки 800 К. Окислитель, такой как кислород, может быть удален такими средствами, как откачка, и ячейка возвращена к нормальному режиму функционирования.

В одном воплощении источник кислорода, такой как газ О2, вливается в ячейку. Кислород может обеспечивать по меньшей мере одно из увеличения потенциала разряда ячейки, повышения скорости восстановления кислорода, увеличения тока ячейки, и, по меньшей мере, частично потребляется во время разряда. Скорость потока О2 может регулироваться таким образом, чтобы поддерживать давление, которое поддерживает надлежащее напряжение ячейки, такое, которое является достаточно отрицательным на аноде, так, чтобы анод был защищен по меньшей мере от одного из окисления и коррозии. Надлежащее напряжение ячейки может быть около, равняться или превышать напряжение окисления анодного проводника, такого как металл или сплав, такой как Νί с О₂ при давлении снабжения. Давление О₂может контролироваться подходящим датчиком кислорода, а скорость потока регулироваться таким образом, чтобы поддерживать надлежащее напряжение ячейки. В качестве варианта, параметры заряда и разряда, такие как пиковое и минимальное напряжение, частота импульсов заряда-разряда и токи заряда и разряда, могут регулироваться в дополнение или независимо от регулирования давления О2, чтобы поддерживать защищающее анод напряжение. В одном воплощении объем ячейки может быть ограничен так, чтобы запас О₂ мог быть по существу потреблен в течение разряда. Запас О₂ может пополняться во время заряда или другой фазы цикла ячейки. В одном воплощении ограниченный объем ячейки является таким, чтобы давление О2 падало до такого уровня, при котором напряжение уравнения Нернста оказывается ниже напряжения разряда ячейки. О2 может распространяться в ограниченный объем во время заряда через управляемый вентиль. Парциальное давление О₂ может контролироваться с помощью сенсорного устройства, такого как масс-спектрометр.

В одном воплощении по меньшей мере одно из анодного и катодного материалов может быть отличным от по меньшей мере двух различных биполярных пластин пакета ячеек. Различные материалы вызывают разность в напряжении ячейки. Разность в напряжении ячейки одной ячейки относительно по меньшей мере одной другой ячейки, имеющей отличающуюся биполярную пластину, может защитить по меньшей мере один электрод ячейки от корродирования. Различающиеся материалы могут чередоваться по всему пакету с тем, чтобы предупреждать электродную коррозию по меньшей мере одного из анода и катода. Чередующиеся анодные материалы могут содержать различные аноды, содержащие Мо и сплавы Мо, такие как по меньшей мере одно из Мо№, МоСи, МоВ, МоС, Мо81 и других данного раскрытия.

Примерами электродов являются анод, содержащий одно из Νί, Νί-А! или Νί-Сг сплавов, такой как содержащий около 10% Сг, и катод, содержащий по меньшей мере одно из №О, Νί, Со, СоО, Ад и Си. Катод Ад может быть представлен частицами Ад, диспергированными на углероде. Оптимальное содержание находится в диапазоне от около 20 до 30 мас.%. Анод может содержать металл, образующий ок- 60 028083 сид, при этом свободная энергия образования, приходящаяся на по меньшей мере один атом металла или атом кислорода, является такой же, как и энергия образования Н₂О из Н₂ и О₂ Энергии могут соответствовать в пределах от около 10 до 300%, или от около 10 до 100%, или от около 10 до 50%. Примеры металлов представлены Νί, Мо, Сд, 8п, и РЬ. Другие подходящие анодные металлы или их сплавы являются по меньшей мере одним, выбираемым из группы Си, Νί, Си№, №Мо, СиМо, РЬ, 8Ь, Βί, Со, Сд, Се, Аи, 1г, Ре, Нд, Мо, Оз, Рд, Ке, Кй, Ки, 8е, Ад, Тс, Те, Т1 и 8п. В одном воплощении и катод, и анод находятся по существу в погруженном состоянии, так, чтобы большая часть, если не весь кислород, потребляемый во время разряда, генерировался бы в ходе электролиза импульсной электролитической ячейки. Примерами ячеек являются [по меньшей мере одно из Си, Νί, РЬ, 8Ь, Βί, Со, Сд, Се, Аи, 1г, Ре, Нд, Мо, Оз, Рд, Ке, Кй, Ки, 8е, Ад, Тс, Те, Т1 или 8п /^^ОΗ-^^Β^/N^/N^О импульсный электролиз]. В одном воплощении по меньшей мере один электрод, такой как анод, может быть намагниченным. Намагниченный электрод может содержать ферромагнитный металл, такой как Νί, Ре, Со или сплавы. В одном воплощении анод может содержать слои различных материалов, таких как проводники, таких как металлы. Анод может содержать биметаллический или мультиметаллический электрод. Один слой может устанавливать оптимальное напряжение для обеспечения энергии, благоприятной для развития реакции гидрино, а другой может нести ток. Примеры материалов для образования биметаллического электрода, такого как анод, представлены по меньшей мере двумя из Νί, Мо и сплава Н₂42, Катод также может содержать некоторое количество слоев, являясь мультиметаллическим, например, биметаллическим электродом, таким как состоящий из Νί и Ад или других комбинаций катодных материалов данного раскрытия.

Катод может содержать электрод восстановления кислорода, такой как оксид марганца, такой как МпО₂/С, Мп₂О₃/С или МпООН. Другими подходящими катодами восстановления О₂ являются по меньшей мере один из РСС или Ρΐ сплав/С, такой как РИКи/С, Ра₀,₅8г₀,₅СоО₃/С, СоТРР/С, Ра₀,₆Са₀,₄СоО₃/С, РССЭТ/С, Рг₀,₈Са₀,₂МпО₃, СоТМРР/С, ЬаМпО₃/С и МпСО₂О₄/С. Так как анод разряда в течение импульсного цикла также служит в качестве катода электролиза, в дополнение к обычным электродам могут применяться материалы анода разряда, отличающиеся от используемых в стандартных щелочных топливных элементах. Кандидатами для этого являются другие переходные металлы, такие как Т1 и У, внутренние переходные металлы и сплавы, такие как №, Нд и амальгамы, такие как АдНд, редкоземельные элементы и сплавы, такие как Ра№₅, и металлы или металлоиды и сплавы Групп III, IV, У и VI. В одном воплощении анод разряда содержит материал, который образует устойчивый гидрид. Подходящие анодные материалы содержат пористый материал, такой как порошок. Порошок может содержать стабилизаторы или ингибиторы потери активности. Потеря активности может являться следствием уменьшения площади поверхности под действием таких механизмов, как проявляющиеся при спекании. Подходящие стабилизаторы или ингибиторы являются сплавами, такими как Νί-Сг сплав, такой как содержащий от около 2 до 10 мас.% Сг, и диоксид циркония, такой как содержащий 20 мас.% Ζ^О₂, добавленного, например, к пористому Νί или Со. Кроме того, подходящие анодные материалы содержат Р1Ре₅О₈, ЬаСгО₃, МпО и ТЮ₂, легированный Ν6 или Та, керамику с осажденным Νί или Си, например, Р1А1О₂ или А1₂О₃ и 8гТЮ₃, Подходящие катодные материалы содержат №О, СоО, М№О₂, М₂№О₂, МСоО₂, М₂СоО₂, МРеО₂, М₂РеО₂, Р1₂МпО₃, Мд-Р1₂МпО₃, Мп-Р1РеО₂, ЬаМпО₃, 8гТЮ₃, Р1СгО₂, Р1А1О₂, Ьа№О₃, ЬаСоО₃, Ζ^-ΖηО, ММ'О₂, М₂М'О₂, ММ'О_Х, М₂М'О_Х (х = целое число, М = щелочной, М' = переходный металл или другой металл, такой как А1) и М₂М'О_Х, легированный магнием, такой как Ь1Ре_1-уМд_уО (у>0,03). В одном воплощении пористость электродов находится в диапазоне от около 20 до 95% или от около 50 до 75%. Диаметр пор может находиться в диапазоне от около 1 до 50 мкм или от около 3 до 10 мкм.

Подходящие катализаторы реакции восстановления кислорода (ОКК) электродов, таких как катоды, содержат по меньшей мере одно из Νί, №-А1 сплава, такого как около 5-15 ат.% А1, сплава №₃А1 и ΝίΝΒ, МпО₂, Ад, СоО_Х-МпО_Х смешанной валентности, тетраметоксифенилпорфирина металла, такого как (СоТМРР, РеТМРР-С1/С), нитрида металла и смешанных оксидов переходных металлов, таких как шпинели, перовскиты и пирохлоры, такие как А2В2О6О'. В одном воплощении модельные катализаторы ОКК основаны на индивидуальных оксидах или смесях, или имеют структуру шпинели, перовскита или пирохлора, такую как №О, №О/№, №О + по меньшей мере одно из Оу (например, около 1-10 масс.%), Со₃О₄, Ьа₂О₃, МдО и Ре₂О₃, литированного №О, Νί на субстрате, таком как РТРЕ, МпО₂, Ад, СО₃О₄, Ьа₂О₃, Ьа№О₃, шпинели АВ₂О₄, где А = Мп, В = Со, №Со₂О₄, РаМпО₃ и Ьа№О₃. По меньшей мере один из анода и катода может быть литерованным №О, при этом упоминание в данном раскрытии электрода в виде обозначения Νί может по меньшей мере частично включать №О и при необходимости частично литерованный ^Νι° (^ΣΐχΝΐ}-^{2χΝΐχ ο} χ <0,5)., или легированный литием №О, а также Νί. Электрод, такой как катод ОКК, может содержать Со-фталоцианины и подобные соединения, такие как Со-С-Ν и Ре-С-Ν, Ρΐ или другие благородные металлы или сплавы, такие как Ρΐ с Ре, Со или Νί, Рд, сплавы Рд, такие как Рд-Ре, Рд-Со, Рд-Со-Аи и наночастицы Рд₃Ре/С, Ки или соединения рутения, такие как кристаллические халькогениды в виде фаз Шевреля (например, М₆Х₈, где М = высоковалентный переходный металл и X = 8, 8е, Те; (Мо, Ки)₆8е₈), наноструктурные кластеры Ки и Ки-8е, хелатные соединения Ки-Ν, селениды Ки, такие как Мо₄Ки₂8е₈ и Ки_Х8е_у, углерод и легированные углеродные нанотрубки и графен, такие как углеродные нанотрубки, легированные Ν. Электроды могут, кроме того, содержать сажу, связующие агенты,

- 61 028083 токосъемники и тефлоновые мембраны. Для получения однородного распределения катализатора по большей площади поверхности на углероде могут применяться золь-гелевые и методы с использованием обратных мицелл. Ячейка может, кроме того, содержать сепаратор, который может быть селективным в отношении ионного обмена. Ион может быть гидроксидным ионом щелочного элемента. В одном подходящем примере осуществления мембрана может содержать полиариленсульфон с боковыми группами четвертичного гуанидиния. Электрод может содержать составной электрод для восстановления и выделения кислорода. Последний может применяться, например, в импульсной электролитической ячейке. Такой электрод может быть бифункциональным, пригодным для восстановления и выделения кислорода, при этом активность обеспечивается отдельными соответствующими слоями катализатора, или же бифункциональным может быть электрокатализатор. Конструкции электрода и ячейки могут быть известными в данной области для металл-воздушных батарей, таких как Ре-или Ζη-воздушные батареи, или их подходящей модификацией, известной специалистам в данной области. Подходящая конструкция электрода содержит токосъемник, газово-диффузионный слой, который может содержать углерод и связующее вещество, и активный слой, который может быть бифункциональным катализатором. В качестве варианта, электрод может содержать слои восстановления О₂ на одной стороне токосъемника и слои выделения О₂ с другой стороны. Первый может содержать внешний слой газовой диффузии в контакте с источником кислорода и пористый, гидрофобный слой катализатора в контакте с токосъемником; тогда как последний может содержать пористый, гидрофильный слой катализатора в контакте с электролитом на одной стороне слоя и токосъемник с другой стороны. Бифункциональный воздушный электрод может содержать Ьа_1-хА_хРе_1-уМпО₃ (А = 8г или Са), Ра₀,₆Са₀,₄Со₀,₈В₀,₂О₃ (В = Мп, Ре, Со, Νί или Си), Ьао,₆Са₀,₄СоО_3- и Ьа₀,₇Са₀,₃СоО_3-. Дальнейшие примеры ОК-катализаторов и бифункциональных катализирующих катодов представлены РйО₂/РйО₃, карбидом, таким как смесь ТаС + АС + А₂С + Т1С, Νί с Со/Се покрытием, МпО₂ + С + РТРЕ; изопропоксидом Мп + активированный С + 12% РТРЕ; 5% МпО₂+75% С (смесь 30% РС-600.ГО и 70% АВ-50) + 20% РТРЕ; 5% МпО₂ (Мп³+/Мп⁴+) + 70% С (60% РАА + 40% газовой сажи) (РТРЕ-тефлон 30В); СИР: 30% ЕС-600ГО + 70% АВ-50; МпО2 + С (активированный уголь + ВР2000) + РТРЕ; распределение частиц МпО2 по размерам 20-26 мкм 30% МпО2 + 20% активированный уголь + 20% сажи + 30% РТРЕ; 20% МпО2 + 66% С + 14% РТРЕ; каталитический слой: 20% МпО2 + 70% активированного угля + 10% РТРЕ; СИР: 15% сажи + 85% РТРЕ; 11% гамма-МпО2 + 41% С (ВР2000) + 48% РТРЕ; МпО2 катод + РТРЕ + 2-20% абсорбирующего материала, такого как используемый в аноде гелеобразующий материал; МпО2; Ад/СЖ'.’; Ад на Νί губке; АдА2С/С; АдМпО4 + 5-10% МпО2 + С + РТРЕ; катализатор на серебре Ренея + РТРЕ=5:1 (масс.%) (24 мг см^-2); Ад2О + 10% Ьа№О₃; 5% Ад + 15% ВР2000 + 10% 1)а.\ай + 60% тефлона КРМ Т-30; 50% (20% СоТМРР/С) + 50% (15% СоО_х+ 5% МпС_х/С); 2,5% МпО_х + 7,5% СоО_х/С; 4% СоТМРР + 15% ВР2000 + 60% тефлона КТМ Т-30; МпО₂и/или АдNО₃ (Р1, Со₃О₄); 10% СоТМРР/С + нафион + РЕР + покрытое РЕР волокно РТРЕ; СоТМРР + МпОх/С; 60% МщЖС + РТРЕ; Щ|Со₂О.₁ шпинель; Мп_хСо_3-хО₄ + РТРЕ (0<х<1) шпинель; перовскит; ЬаМпО₃; ЬаСоО₃; Ьа№О₃; ЬаСгО_3; ЬаРеО₃; Ьао,₈8г₀,₂РеО₃; Ра₀,₆8г₀,₄Ре₀,₆Со₀,₄О₃; Ьщ^щТе^^щ^ОдРаЖОу ЬаСо8гО₃; РЬ₂М_2-хРЬ_хО_7-у; Νί, Со, гидроксид Ре + сажа + РТРЕ; Ад + Р1 + МпО₂ + С + РТРЕ 10% Р1/С; железо-воздушный топливный элемент (подобный ΖΆΓ’) с щелочным электролитом: Си8О₄, №АО₄, АС + 20% Со; А8₂ + АС или АС + 1-20% Со; А8 + С + РТРЕ; АС + Ад + С РТРЕ (РЕР); 30 частей Ад + 30 частей АС (покрытых 12% Со) + 32 частей РТРЕ + 90 частей сажи; 3% (5-10%) Ад (ОКК) + - [7% (1015% РеАО4) + 7% (10-15%) АС + ~12% (10-15%) Со (ОЕК) + -54% С] + -22% РТРЕ, Ад с содержанием 2 мг см^-2; [ОКК-Ад] + [ОЕК-СоАО₄ + АС + А8₂ + №8 + 10-15% Со] + РТРЕ; ОКК катализатор [(0,3-2%) СоТММР + (4-10%) РаЖ .Со.. + (1-4%) Ад + (18-32%) Со_хО_у + ОЕК катализатор (1-20%) АС + (1-20%) Со + (1-7%) РеАО₄ + (1-7%) №8] + АВ-50 + РТРЕ; каталитический слой: 63,5% ХС500 + 15% РТРЕ + 13% Мп8О₄ + 8,5% Ьа₂О₃; 15% РТРЕ + 69% ХС500 + 8% МпО₂ + 8% Ьа₂О₃; 58% ХС500 + 15% РТРЕ + 19% Ά^ΝΌ + 8% Мп8О₄; ΟΌΡ: 65% С + 35% РТРЕ; ОЕК электрод 30% Ад + 70% ЬаЖО₃; Ьа_1-хА_хРе_1-уМп_уО₃(А=8г, Са); Ьа₀,₆Са₀,₄Со₀,₈Ре₀,₂О₃, и другие подобные воплощения, имеющие эти или подобные композиции и соотношения композиций, известные специалистам в данной области. В еще одном воплощении катод может содержать оксид, гидроксид или оксигидроксид, который может, кроме того, содержать металл анода. В подходящих примерах катод содержит оксигидроксид Мо, А, НГ или Та, а соответствующий анод содержит металл или сплав металлических Мо, А, НГ или Та соответственно.

Электрод, такой как анод, может содержать Νί в виде мата, фольги, порошка или проволоки, чистый или легированный другим металлом, таким как по меньшей мере один из благородного металла, переходного металла, внутреннего переходного металла, такой как Мо, редкоземельные металлы и металлы Групп III, IV, V или VI, такие как Р1, Ки, КЬ, Рй, Ад, Ьа, НГ, сплавы НГ, например НГ и по меньшей мере один из Ζτ, Ре, Т1, ИЬ, Та, Νί и А, Ке, К, Аи, Со, Мп, Си Ζιτ А1, 8п, РЬ, Βί и Те. Анод может содержать по меньшей мере одно из металла, металлического сплава, смеси металлов и соединения, которое может содержать по меньшей мере один металл. Смесь может содержать домены индивидуальных металлов, которые могут, кроме того, включать границы зерен на пересечениях различных металлических доменов. Домены могут также содержать сплавы металлов. Домены могут также содержать по меньшей мере одно соединение, которое может содержать по меньшей мере один металл. Домены могут находиться в элек- 62 028083 трическом контакте друг с другом. В одном воплощении размер доменов оптимизируется для максимизации скорости реакции гидрино. Оптимизация может также содержать образование анода, который является коррозионностойким. В одном воплощении размер доменов минимизируется. В одном воплощении размер домена является таким, что его радиус находится в диапазоне по меньшей мере одного из от около 1 нм до 1 см, от около 10 нм до 5 мм, от около 100 нм до 1 мм, от около 100 нм до 500 мкм и от около 1 до 50 мкм.

Смесь может содержать по меньшей мере одно из: (ί) по меньшей мере одного металла, (и) по меньшей мере одного сплава, при этом каждый содержит по меньшей мере два металла, и (ίίί) по меньшей мере одного соединения, при том, что каждый может содержать по меньшей мере один металл. Металлический компонент одного или нескольких металлов, сплавов и соединений может быть подобным или отличающимся. Примеры сплавов, смесей и соединений могут выбираться из группы Мо и по меньшей мере одного другого элемента, содержащего проводник или образующего проводящий сплав с Мо, такой как МоВ, ΜοΝ, Μοδί, МоР, МоС и Мо, и по меньшей мере одного переходного металла, такой как ΜοΝί, МоСи и МоСо, ΝίΒί, Νί'ά, ΝίΝό, ΧΊίϊ. Νί'ο, №Си, ΜοΝί, НГ№, ΤαΝί, νΝΐ, У№, ΖγΝι, СД№, ΝόΝί и ΤίΝί, δη или сплав либо смесь δη, например, δηΑβ, δηΑ1, δηΑδ, δηΑυ, δηΒα, δηΒе, δηΒί, δηСа, δη'ά, δη'ά, δηСе, δηί.’ο, 8пСг, δη&ι, δηΡε, δηθ;·ι, δηСе, 8пНГ, δη^, δηΐη, δηΚ, 8пЬл, δηΣί, δι^β, 8пМп, δηΝα, δηΝό, δηΝά, δηΝί, 8пР, 8пРЪ, 8пРД, 8пРг, δηΓΐ, δηδ, δηδό, δηδе, δηδί, δηδτ, δηΤе, δηΤί, δηυ, 8пУ, δηΥό, δηΖη и δηΖτ, Α1 или сплав либо смесь, например, А1Аз, А1Аи, Α1Β, А1Ва, А1Ве, ΑΙΒί, А1Са, А1СД, А1Се, Α1'ο, А1Сг, А1С8, А1Си, АТОу, А1Ег, А1Ре, А1Са, А1СД, А1Се, А1НГ, А1Нд, ΑΜο, Α1Ιη, Α1Κ, А1Ьа, А1Ы, А1Мд, А1Мп, А1Мй, Α1Να Α1Νό, Α1Νά, Α1Νί, А1РЪ, А1РД, А1Рг, А1Р1, А1Ри, А1Ке, А1Ки, АЮЪ, А18с, А18е, Α1δί, А^т, Α1δη, А18г, Α1Τα, АТГе, АГГй Α1Τί, Α1Τ^Μο, Α1Τ1, Α1υ, А1У, Α1ν, Α1Υ, Α1Υό, Α1Ζη и Α1Ζγ, НГ или сплав либо смесь, например, НГ и по меньшей мере одного из Ζγ, Ре, Τι, Νό, Та, Νί и ν, например, НГА1, Н®, НШе, НГС, НГСд, НГСг, НГСи, НГРе, НГСе, НЯг, НГМп, НЯ^, НГЫЪ, НГ№, НГО, НГКе, НГ8п, ННа, ННЬ, НЕЕ НГи, НГ\У, НЕг и НЯи, Μο, сплав Мо, смесь Мо или соединение, такое как Μοδ^₂, ΤΖΜ ^ο (-99%), Τι (-0,5%), Ζγ (-0,08%)), ΜοΒ, ΜοΑ1, ΜοСа, ΜοIη, ΜοС, Οοδι, ΜοСе, Μοδη, ΜοРЪ, ΜοN, ΜοР, ΜοΑ8, ΜοδЪ, [ΛοΒί, Μοδ, Μοδе, ΜοΤе, ΜοСи, ΜοСο, ΜοС^, ΜοРе, ΜοСе, ΜοΗГ, ΜοI^, ΜοО8, ΜοNЪ, ΜοΝ^, ΜοРά, ΜοРΐ, ΜοΚе, ΜοΚй, ΜοΚи, Μοδ, Μοδ^, ΜοΤа, ΜοΤй, ΜοΤ^, Μου, ΜοУ, Μο\V. нитрид молибдена, Ν^С^ΜοΤаΝЪ и ΜοΥ, Сг, сплав Сг, смесь Сг, ν, ν сплав или смесь, например νΑ1, νΒ, ν', ν'ο, УСА VΡе, ν'ΙΙΓ VΜο, νΝό, ν№, уск УРР АРД, νΐ, νΚ£, νΚΗ, νδί, νΤα, νΤί, νν и νΖτ, Та и Та сплав или смесь, например, ΤαΑ1, ΤαΒ, ТаС, ТаСо, Τ;·ιί.ϊ, ΤαΡε, Τα!, ТаМо, ΤαΝό, ΤαΝί, ΤαΕά и ΤαΚΚ сплав или смесь ванадия, например, ΥΒ, УСи, УРе, νθα, Уйл, УМп, VΜο, νΝό, νΝΐ, УРД, УРЕ УКе, УКй, У81, УГл, УП, Уи, УА, УУ и VΖ^. сплав или смесь металла, образующего при температуре ячейки нестабильный оксид, такой как сплав или смесь Ад или Нд, например, ΑдΜο. Ад№, ΗдΜο, Нд№ или АдНд. Дальнейшие примеры сплавов или смесей представляют ΜοΤ^Α1, ΜοУΑ1, ΝίΖ^ο, №МдΜο, ΝίΑ^ο, Ν^СиΜο, Ν^Μοδ^, ΝίΡΓδί, сплавы инконель, такие как 625 (21% Сг, 9% Мо, 4% сплава ΝόΝί), инконель 622, С-276 и 686, сплавы хастеллой, хастеллой С22, сплавы N^-С^-Μο-V, 56^αΝ^-22С^-13Μο3V-3Ρе-2,5*Сο-0,50*Μη-0,35*У-0,08*δ^-0,010*С (^а- остальное; * - максимально), углеродистая сталь, сплав 20, 242 или 556 (например, Шуез Ιηΐ.), сплавы или смеси Мд, например, ΜдΜο, МдАд, МдА1, ΜдΒ^, МдСД, МдАКУ МдСи, МдРе, ΜдСа, МдСД, МдНд, Мд1и, МдЕл, МдМи, Мд№, МдРЪ, МдРг, ΜдδЪ, Μдδс, Μдδ^, МдЕ МдУ, ΜдΖη и ΜдΖ^, ΤίΑΕ'π^ο^ сплавы или смеси ВМо, сплавы или смеси Са, сплавы или смеси Ρα, такие как ΡαΤίΑ1, сплавы или смеси ΜοΑд; сплавы или смеси Μοδ^ и ΜοС^; διΕι/Λο, сплавы или смеси С^N^Μο. ΜηN^Μο, ΜοΤ^, ΜοРЪ, ΤαΡ, сплавы или смеси Μοδ, сплавы или смеси, содержащие по меньшей мере одно из Τι, Νό, Ре, Мо и ΤΖΜ. Электрод, такой как анод, может содержать углерод или его сплав либо смесь, например, СоС, СгС, СиС, РеС, СеС, НГС, 1гС, ЬлС, ЫС, МпС, ΜοС, Ж', №С, КеС, δίΕ, ΤαΓ.’, ΤίΕ, УС, АС, УС и ΖγΕ. Дополнительными модельными сплавами или смесями являются ΜοΜη, Μοδ^-переходный металл, например, ΜοСиδ^, ΜοСοδ^ и ΜοN^δ^, Μοδ^С, переходный металлЖС, ΥδίΟ, Рл81С, ΖίδίΟ, НЕЮ, ΝόδίΟ, Ταδίό, νδί', ΜοN^С, N^ΜοΡе. ΜοСοС, ΜοСиС, ΕαΝίΟ, \1οΙ ПДУ ΝίΖι-НГ, ΜοΤ^N^, ΤίΝ^ο, 'ο'π', 'ο'πδί, ΝίΖτΤα, N^ΜοΤа, N^ΜοV, N^ΜοNЪ, 'ι^ον, У^л, ΤίΖι-НГ, ^αΝ^Μο, ΕαΧΊΙΙΓ ΡαΝίΤα, ^αΝ^Μο, ΡαΝίν, Ι.αΝιΜλ ΕαΝΕΑ Εα\Ί\\ ΡαΝίΤί, ΡαΝίΖΓ, ΕαΝίδα ΡαΝίΥ, ΝίΖτν, ΝίΖτΝό, переходный металл-Ζ^-Μο, такой как ΜοΤ^Ζ^. Μοδ^, ΜοС, Ν^-ΤΖΜ, ΜοΖ^Ν^, ΕαΝί-ΑΙο, ΕαΧΊ,ΙΙΓ ΡαΝί₅Τα, ΕαΝί-ΑΙο, ΡαΝί₅ν, Ι.αΧΊ,ΝΡ ΕαΝιΑι: ΕαΝιΑΡ ΡαΝί₅Τί, ΡαΝί₅ΖΓ, ΕαΝΕδα ΡαΝί₅Υ и ΕαΝΕΡ'. Пропорции могут быть любыми желательными, такими как около 50-50 мас.% для случая биметаллических соотношений и 33-33-33 мас.% для триметаллических соотношений. В одном содержащем Мо воплощении Мо находится в выражаемом в ат.% большинстве относительно любого другого компонента. По меньшей мере один электрод, такой как анод, может содержать сплав молибдена, содержащий молибден и по меньшей мере одно из меди, никеля, кремния, бора и углерода, такой как борид молибдена, такой как Μο₂В5, силицид молибдена, такой как Μοδ^₂, силикоборид молибдена, такой как Μο5δ^Β₂, борокарбид молибдена, такой как ΜοΒ^₄С, и карбид кремния-молибдена, такой как Μοδ^С. В одном воплощении анодный сплав содержит первичный металл, благоприятствующий образованию гидрино, и по меньшей мере один другой проводник. Например, анод может содержать Мо и по меньшей мере один другой элемент, содержащий проводник или образующий проводящий сплав. Модельными сплавами являются МоВ, ΜοΝ, Μοδ^, ΜοР, ΜοС и Μοδ^Β. Соотношения проводников могут

- 63 028083 быть любыми желательными. Соединение может содержать халькогенид, такой как халькогенид металла, такой как оксид, сульфид, селенид или теллурид. Сплав может содержать халькогенид, например, сплав металл-З, такой как МоЗ. Соединение может, кроме того, содержать по меньшей мере одно из гидроксида и оксигидроксида. Примерами соединений, содержащих по меньшей мере одно из оксида, оксигидроксида и гидроксида, являются соединения Мо, и переходных металлов, таких как по меньшей мере один из Νί, Ре, Си и Со. Модельными ячейками являются [№Мо, МоСо, МоСи, МоЗ1, МоС, Х-'ГОМ ΜоΖ^N^, КиМо, КНМо, О§Мо/ЫОН-ЫВг-МдО/№О или Со₂О₃-СиО-№О импульсный электролиз + О2]. Модельные ячейки, содержащие К-Νί анод разряда, представлены |К-№/К₂СО₃ 0,6 М ад/нафион или целгард/углерод или Νί импульсный электролиз]. В других воплощениях электродный металл или сплав могут содержать слой или покрытие, которые могут быть нанесены электролизом, например, электролитическим осаждением, или осаждением из пара или плазмы, таким как способы данного раскрытия.

В одном воплощении анод может содержать проводник, такой как металл, который образует защитное оксидное покрытие для предотвращения дальнейшего окисления. Оксидное покрытие может быть устойчивым по меньшей мере к одному из О2 и Н2О. Покрытие может быть стабильным в щелочном электролите, таком как электролиты данного раскрытия, например в расплавленной смеси солей, такой как составленная из гидроксида и галогенида, например, щелочных металлов, таком как ЫОНЫВг, который может, кроме того, содержать матричный материал, такой как МдО. Ячейка может быть функционировать в режиме прямого разряда или в периодически заряжаемом, при котором время заряда меньше времени разряда. Ячейка может эксплуатироваться таким образом, чтобы количество Н, образующегося при электролизе в течение зарядки, было меньше того, которое вызывает неблагоприятное разложение оксидного покрытия. Примерами металлов анода, которые образуют защитное оксидное покрытие, являются переходные и внутренние переходные металлы и сплавы, такие как Сг, У, Т1, Мо, ΐΖν!. Н£ и Та. Источником водорода может быть водород от дегидратации гидроксидного электролита, такого как ЫОН, при этом соответствующая реакция для обеспечения Н₂О в качестве источника Н представлена реакцией 2ЫОН в Ы₂О + Н₂О. Ячейка может функционировать в условиях импульсного заряда-разряда или непрерывного разряда без снабжения Н₂О, при котором электролит может подвергаться повторной гидратации в периодическом режиме. По меньшей мере один эксплуатационный параметр, такой как температура ячейки, может быть изменен перед и после стадии повторной гидратации. Например, температура ячейки может быть снижена, выполнена подача Н₂О и далее температура ячейки может быть восстановлена до исходной рабочей температуры. В одном воплощении ячейка может снабжаться источником кислорода, таким как О₂. Примеры ячеек с Н от дегидратации ЫОН, которые могут эксплуатироваться в режиме импульсного заряда-разряда или в состоянии непрерывного разряда, представлены [ΝίМо или Со-№/ЫОН-ЫВг-МдО/№О сухой воздух] и |№/ЫОН-ЫВг-МдО/№О сухой воздух]. В качестве варианта, Н может обеспечиваться из подаваемой Н₂О, что иллюстрируется ячейкой [Νί/ЫОН-ЫВгМдО/№О Н₂О-аргон].

В одном воплощении электролит выбирается таким образом, чтобы анод, такой как аноды из данного раскрытия, такие как Νί и Мо, был устойчив к коррозии при рабочих параметрах ячейки, таких как температура, которая также может выбираться таким образом, чтобы поддерживать стабильность анода. Примерами электролитов являются электролиты из группы ЫОН-Ы₂ЗО₄, ЫОН-Ы₂ЗО₄-МдО, ЫОНЫ₃РО₄, ЫОН-Ы₃РО₄-МдО, ЫОН-Ы₂ЗеО₄, ЫОН-Ы₂ЗеО₄-МдО, ЫОН-Ы₃РО₄-МХ, ЫОН-Ы₃РО₄-МХ-МдО, ЫОН-Ы₂ЗеО₄-МХ, ЫОН-Ы₂ЗеО₄-МХ-МдО (М = щелочной металл, X = галогенид), ЫОН-Ы1, ЫОН-Ы1МдО, ЫОН-Ш-ЫВг, ЫОН-Ы1-ЫВг-МдО, ЫОН-ЫС1-ЫВг, ЫОН-ЫС1-ЫВг-МдО, М(ОН)₂-МХ₂, М(ОН)₂МХ₂-МдО, М(ОН)₂, М(ОН)₂-МдО (М = щелочно-земельный металл). Примерами ячеек, которые могут функционировать в температурном диапазоне от около 290 до 500°С, являются |Мо/ЫОН-ЫЗО₄/№О Аг1,5% О₂ + Н₂О], |Мо/ЫОН-Ы₂ЗО₄/№О Аг-1,5% О₂], |\1о/1.1О11-1.1₂ЗСГ-\1дО/\1О Аг-1,5% О₂ + Н₂О], |Мо/ЫОН-ЫЗО₃-МдО/№О Аг-1,5% О₂], |Мо/ЫОН-Ы1/№О Аг-1,5% О₂ + Н₂О], |Мо/ЫОН-Ы1/№О Аг1,5% О₂], |Мо/Е|ОН-Е||-МдО/\|О Аг-1,5% О₂ + Н₂О], |Мо/В|ОН-В||-МдО/\|О Аг-1,5% О₂], |Мо/ЫОНЬП-ЫВг/№О Аг-1,5% О₂ + Н₂О], | Мо/ЕЮН-ВП-ЕНЫХЮ Аг-1,5% О₂], |Мо/В|ОН-В||-В|Вг-МдО/Х|О Аг1,5% О₂ + Н₂О], |Мо/В|ОН-В||-В|Вг-МдО/\|О Аг-1,5% О₂], |Мо/В|ОН-В|С1-В|Вг/\|О Аг-1,5% О₂ + Н₂О], |Мо/ЫОН-ЫС1-ЫВг/№О Аг-1,5% О2], |Мо/В|ОН-В|С1-В|Вг-МдО/\|О Аг-1,5% О₂ + Н₂О], |Мо/ЫОНЫС1-ЫВг-МдО/№О Аг-1,5% О₂], |Мо/М(ОН)₂-МХ₂МО Аг-1,5% О₂ + Н₂О], |Мо/М(ОН)₂-МХ₂/\|О Аг1,5% О₂], |Мо/М(ОН)₂-МХ₂-МдО/\|О Аг-1,5% О₂ + Н₂О], |Мо/М(ОН)₂-МХ₃-МдО/Х|О Аг-1,5% О₂], |Мо/М(ОН)7№О Аг-1,5% О₂ + Н₂О], |Мо/М(ОН)₂/\|О Аг-1,5% О₂], |Мо/М(ОН)₂-МдО/Х|О Аг-1,5% О₂ + Н₂О] и |Мо/М(ОН)₂-МдО/№О Аг-1,5% О₂] где М = щелочно-земельный или другой подходящий катион. В не имеющем Н2О воплощении ячейки электролит может быть повторно гидратируемым в периодическом режиме.

В случаях, когда электродный материал является растворимым в электролите, может быть добавлен ингибитор коррозии. Ингибитор может содержать соединение, такое как оксианион или галогенид, содержащий металл анода, такой как Мо, Вт, Н£, Та, и переходный металл, такой как Тг Например, Мо анод с электролитом, содержащим ЫОН, может окислиться с образованием МоО₂, Ы₂МоО₃ или Ы₂МоО₄, которые растворимы в щелочах. Этот продукт может позволить достичь насыщения или добавляется к электролиту, чтобы достичь насыщения с тем, чтобы ингибировать коррозию. В одном воплощении кон- 64 028083 центрация Л₂МоО₃ или Л₂МоО₄ составляет от 0,1 до 10 мас.% или около от 0,5 до 3 мас.%. В качестве варианта, дополнительно ингибирует коррозию такая добавка, такая как борат лития, силикат лития, МдО, МоХ_п (X = галогенид, п = целое число), например, МоВг₂ или МоВг₃, Моδ₂, Моδе₂, МоТе₂, В1₃М'Мо₂О1₂, где М' может содержать переходный металл, такой как Ре или 8с, М'МоО₄, где М' может содержать щелочно-земельный или переходный металл, такой как Мд, Са, δτ, Ва, Мп, Ре, Со, Си и Ζη, или М'₂МоО₄, где М' является щелочным металлом. М'МоО₄ или М'₂МоО₄ могут, кроме того, служить в качестве источника катализатора с образованием М(ОН)₂ или М'ОН, соответственно, при котором ОНможет реагировать с Н, чтобы образовать катализатор Н₂О. Добавка может содержать полианион, такой как один из или Мо, такой как поливольфраматный или полимолибдатный ион или соединение. В одном воплощении по меньшей мере одно из анода, катода или компонента электролита могут содержать Мо или бронзу. Такая бронза может содержать М_х^О₃ или М_хМоО₃ (х<1), где М - катион металла, такого как щелочной или щелочно-земельный металл, например Ы. Бронза может содержать материал с большой площадью поверхности. Бронза может быть получена пленочным литьем. Пленочное литье может находиться на субстрате, таком как металлическая губка, такая как Νΐ, Мо или металлическая губка, например Νΐ се1те1. Реагенты пленочного литья для получения бронзы могут нагреваться. Нагревание может проводиться в восстановительной газовой среде или может содержать восстановительную экзотермическую реакцию, известную в данной области. В примере способа образуется бронза посредством восстановления смеси Л₂\УО₂ и \УО₃ с Н₂ при температуре красного каления. В качестве варианта, может быть получена вольфрамовая бронза с помощью некоторых восстановительных методик, таких как нагревание нормальных вольфраматов с металлическим вольфрамом. Мо бронза может быть образована аналогичным образом с заменой на Мо и другими способами, известными специалистам в данной области. Примеры ячеек представляют [молибденовая или вольфрамовая бронза/ЛОН-ЛВг МдО разделитель/ΝΐΘ + О₂ + Н₂О], [Мо-молибденовая бронза/ПОН-ЬЮг МдО разделитель/ΝΐΘ + О₂ + Н₂О] и |\У вольфрамовая бронза/ЛОН-ЛВг МдО разделитель/ΝΐΘ + О₂ + Н₂О]. В одном воплощении добавка может сдвигать потенциал уравнения Нернста в строну благоприятствования образованию воды, а не окислению анодного металла. В другом воплощении добавка МоО₂, Л₂МоО₃ или Л₂МоО₄ содержит матричный материал, при этом электрод, такой как анод, может содержать металл или проводник, отличный от Мо. Модельная ячейка представлена |№/ЫОН-ЫВг + МоО₂, Л₂МоО₃ или Л₂МоО₄/№ + воздух; импульсный электролиз]. В одном воплощении катод может содержать соединение, содержащее металл анода, такой как Мо. Модельная ячейка представляет [Мо/ЛОН-ЛВг /Мо6δе8 или оксигидроксид молибдена; импульсный электролиз]. В одном воплощении катод и анод могут содержать источник одного и того же металла, сплава или элемента, который может мигрировать от одного электрода к другому. Анод и катод могут в периодическом режиме меняться в процессе импульсного заряда-разряда таким образом, что периодически анод разряда становится катодом разряда. Примером мигрирующих металлов, сплавов или элементов являются Сй, Νΐ, Сй№, Мо и Мо№. Так как Мо растворяется в основании, а Νΐ нет, одним примером осуществления, имеющего Мо матрицу, такую как матрица Л₂МоО₄ с Νΐ анодом, является [М/ПОН-ЬЮг (матрица Л₂МоО₄)/№-№О, импульсный электролиз с обоими погруженными электродами]. В одном воплощении к электролиту может быть добавлено соединение, которое образует устойчивый сплав на аноде. Один пример представлен растворимым соединением Νΐ, таким как №Вг₂, которое образует устойчивый сплав Мо№ с Мо анодом в содержащей Мо анод ячейке, такой как [Мо/ПОН-ЬЮг №Вг₂/№-№О импульсный электролиз].

В одном воплощении окисленный анод разряда может быть восстановлен приложением отрицательного потенциала для восстановления анода разряда. Чтобы вызвать регенерацию, электролиз может выполняться при более высоком отрицательном напряжении, чем обычно. Таким образом, для выполнения стадии регенерации анод разряда делается катодом электролиза. В ходе этой стадии может генерироваться водород, чтобы также внести свой вклад в восстановление избыточного оксида для того, чтобы анод мог быть восстановлен в функциональное состояние. Величина прикладываемого напряжения ячейки может находиться в диапазоне от около 0,5 В до 5 В, или от около 1 В до 2 В, или от около 1 В до 1,5 В. В одном примере осуществления ячейка, такая как [Мо/ПОН-ЛВгЮцМоОУМО воздух], содержит Мо анод, при этом Мо нанесен на анод электролитическим осаждением посредством по меньшей мере периодического приложения напряжения, достаточного для того, чтобы вызвать электроосаждение. В одном воплощении диапазон напряжений заряда и разряда ячейки в процессе импульсного электролиза выбирается и контролируется так, чтобы препятствовать корродированию анода с нежелательной скоростью. Это напряжение может быть определено с помощью уравнения Нернста для реакций коррозии, при этом напряжение может поддерживаться более высоким, чем то, при котором скорости реакций коррозии оказываются заметными. В одном воплощении к электролитической поверхности анода присоединяется отрицательный вывод с тем, чтобы поддержать отрицательный потенциал на границе раздела электролита и анода.

В одном воплощении коррозия по меньшей мере одного электрода снижается или предотвращается посредством управления по меньшей мере одним из соответствующего потенциала полуэлемента и ячейки. Импульсный заряд и разряд и форма волны разряда может контролироваться таким образом, чтобы ослаблять или предотвращать окисление электрода, такого как анод. Форма волны может приспосабли- 65 028083 ваться, исходя из по меньшей мере одного из композиций электрода и электролита и концентраций или давлений компонентов, поступающих в ячейку или генерируемых в ячейке, таких как О2 и Н2О. В одном воплощении продукт реакции по меньшей мере одного электрода с компонентами в ячейке, такими как по меньшей мере один из кислорода и электролита, добавляется в качестве добавки, подавляющей реакцию коррозии электрода. Подавление может обеспечиваться посредством уменьшения напряжения Нернста таким образом, чтобы его величина была меньше соответствующего напряжения полуэлемента или ячейки. Примерами анодных компонентов и соответствующих добавок являются Мо или сплав Мо и МоО₂, МоО₃ или Ы₂МоО₄, Τι или А1, такой как, например, сплав ΛΙΤί, и ΤίΟ₂, Ы₂ТЮ₃, А1₂О₃ или ЫА1О₂, углерод или карбид, такой как Мо₂С, и Ы₂СО₃, борид, такой как МоВ, и В₂О₃ или Ы₂В₄О7, силицид, такой как Μоδ^₂ и δίΟ₂ или Ρί₂δίΟ₃, Коррозия может, кроме того, подавляться посредством контролирования по меньшей мере одного из давления кислорода и Н2О и температуры ячейки, а также добавлением газа, такого как СО2 или Ν2 в случае анода, содержащего, соответственно, карбид или нитрид. Температура ячейки может контролироваться таким образом, чтобы оптимизировать кинетику ячейки и по меньшей мере одно из напряжений полуэлемента и ячейки. Для подавления коррозии температура ячейки может снижаться. Температура может быть уменьшена посредством подбора электролита с более низкой температурой плавления. Например, температура плавления электролита ЬЮН-ЫВг может быть снижена посредством добавления некоторого количества №ОН, КОН или КЬОН. Альтернативный гидроксид также может повысить скорость восстановления кислорода.

В одном воплощении к ячейке может быть добавлен ингибитор коррозии. В одном воплощении к электролиту добавляется продукт анодной реакции окисления. Этот продукт может изменить потенциал Нернста так, чтобы подавить коррозию, при этом форма волны может быть приспособлена, чтобы соответствовать способствующему подавлению коррозии изменению потенциала. В одном воплощении может контролироваться форма волны для электролитического осаждения продукта коррозии во время импульсной фазы заряда. Форма волны может контролироваться для оптимизации чистого баланса электрической энергии, учитывающего энергию, потребляемую при электролизе продукта коррозии. Форма волны может быть оптимизирована относительно концентрации продукта коррозии, добавляемого или производимого ίη δίΐιι. Форма волны может включать временные интервалы и напряжения, оптимальные для электролитического осаждения ионов каждого составляющего анод металла из электролита на анод. Форма волны и концентрации добавок могут быть так отрегулированы, чтобы воспользоваться напряжением и кинетическими параметрами осаждаемых добавок или продуктов для сохранения желательной композиции электродного сплава. В одном воплощении с анодом, который окисляется с образованием более одного иона металлов, соотношения металлических ионов электролита регулируются таким образом, чтобы поддерживать тот, который дает по меньшей мере одно из самой высокой полезной мощности и наибольшей энергетической эффективности с соответствующей формой волны. Соответствующая желательная форма волны и композиция содержащего добавки электролита могут быть определены циклической вольтамперометрией.

В одном воплощении электролит может содержать галоидное соединение анода. Катион соединения может обеспечивать общий ионный эффект подавления коррозии анода. Примером анода является переходный элемент, такой как Νί или Со, а галоидное соединение может быть №Вг₂ или СоВг₂ соответственно. Электролит может быть водным или расплавленной солью, такими как представлены в данном раскрытии. В одном примере осуществления соединение, которое обеспечивает общий ион или вступает в реакции с образованием общего иона, представлено по меньшей мере одним из Ρί₂δΟ₄, и Ь1₂РО₄, и СоδΟ₄, и СоРО₄. Матрица может содержать общий ион продукта коррозии анода, такой как оксидный ион. Такой оксид может включать оксид, представленный в данном раскрытии. В одном примере осуществления МдО обеспечивает общий О^2-ион для подавления коррозии анода, такой как коррозия элемента переходной группы анода в оксид, такой как Со или Νί в СоО или ΝΐΟ, соответственно. В другом воплощении матрица содержит соединение, содержащее оксид анода и другое соединение, такое как по меньшей мере одно матричное соединение данного раскрытия. Примерами соединений являются сложный оксид магния-кобальта, которая может служить в качестве матрицы и может предотвращать образование оксида кобальта из кобальта, содержащегося в аноде. Эта матрица может обеспечивать общие ионы Со и О^2- для предупреждения коррозии анода. В еще одном воплощении Νί или Си заменяют Со. Анод может содержать №Со. В одном воплощении источником общего оксидного иона является по меньшей мере одно из СиО, СгО₄, ΖηΟ, МдО, СаО, МоО₂, ΤιΟ₂, ΖγΟ₂, δίΟ₂, А1₂О₃, ΝΐΟ, РеО или Ре₂О₃, ТаО₂, Та₂О₅, νΟ, νθ₂, ν₂Ο₃, ν₂Ο₅, Р₂О₃, Р₂О₅, В₂О_з, МЮ, МЮ₂, №>₂О₅, δеΟ₂, δеΟ₃, ТеО₂, ТеО₃, АО₂, АО₃, Сг_зО₄, Сг₂О_з, СгО₂ и СгО₃, В одном воплощении источник общего иона предупреждает образование по меньшей мере одного из СоО, ΝΐΟ и МоО₂. Матрица, такая как по меньшей мере одна из матриц данного раскрытия, может быть растворимой в электролите, так, чтобы не осаждаться на по меньшей мере одном электроде.

В одном воплощении анод содержит Мо или сплав Мо, такой как Мо-переходный металл, например, ТΖΜ, Н242, Мо№, МоСо, МоСи, МоРе, РеМоСо, ΜоV, МоСг, МоМп, МоА и МоМ1М2, в которых М1 и М2 - переходные металлы. Другие воплощения анодов содержат другие сплавы Мо, содержащие дополнительные переходные металлы или другие металлы и соединения. В одном воплощении напряжение на ячейке в течение процесса периодического электролиза и разряда поддерживается выше электри- 66 028083 ческого потенциала, не допускающего существенного окисления анода. В одном воплощении напряжение ячейки поддерживается в диапазоне, который препятствует образованию на аноде по меньшей мере одного из оксида и соединения, содержащего по меньшей мере один элемент электролита. В одном воплощении ячейки С1НТ, содержащем анод, содержащий Мо или сплав Мо, поддерживается диапазон напряжений предотвращающий образование по меньшей мере одного из МоО₂, МоО₃, Ь1₂МоО₃ и П₂МоО₄ и других оксидов или соединений Мо. Это напряжение может быть определено с помощью уравнения Нернста для реакций коррозии, при этом напряжение может поддерживаться более высоким, чем то, при котором скорости реакций коррозии оказываются заметными. В примерах осуществления нижний предел напряжения находится около того, который отвечает образованию оксида или оксидного соединения, при этом стандартные потенциалы непосредственного образования или в виде суммы соответствующих реакций при 800 К соответствуют около Е⁰ в пределах +/-0,5 В, +/-0,25 В или +/-0,1 В:

Мо + О₂ в МоО₂ (Е° = 1,14У)	(Ю9)
Мо + 2Н₂О в МоО₂ + 2Н₂ (Е° = 0,086У)	(ПО)
Мо + 1,5О₂ в МоОз (Е° = 0,936У)	(111)
Мо + ЗН₂О в МоО₃ + ЗН₂ (Е° = -0,12У)	(Н2)
2ЫОН + Ы₂О в Н₂О (Е° = -ОДЗЗУ)	(ИЗ)
4Ι4ΟΗ + Мо в МоО₂ + 2Ы₂О + 2Н₂ (Е° = -0,047У)	(П4)
214011 + Мо + О₂ в МоОз + Ы₂О + Н₂ (Е° = 0,8 IV)	(П5)
2ПОН + Мо + 1,5О₂ в МоОз +14₂О + Н₂О (Е° = 0,89У)	(П6)

Как известно специалистами в данной области, стандартные напряжения могут быть изменены согласно уравнению Нернста для соответствующей реакции(-й) посредством изменений концентраций реагента и продукта, а также рабочей температуры. Например, нижнее предельное напряжение для ослабления коррозии, такое как по меньшей мере одно из Е⁰ уравнений (109-116), может быть снижено добавлением по меньшей мере одного из МоО₂, МоО₃, Е1₂МоО₃, Е1₂МоО₄, Ь1₂О и Н₂ и восстановлением О₂. Предел напряжения для восстановления МоО2 может быть снижен посредством повышения температуры, при котором модельная температура ячейки превышает 300°С. Пример диапазона импульсного зарядаразряда при около 800 К с поддерживаемыми подходящими для избежания коррозии концентрациями реагента и продукта, согласно уравнению Нернста представлен по меньшей мере одним из находящихся в диапазоне от около 0,5 до 2 В, от около 0,6 до 1,5 В, от около 0,7 до 1,3 В, от около 0,8 до 1,2 В, от около 0,8 до 1,1 В, от около 0,9 до 1,1 В, от около 0,8 до 1 В и от около 0,5 до 2 В, от около 0,5 до 1,5 В, от около 0,5 до 1,3 В, от около 0,5 до 1,2 В, от около 0,5 до 1,1 В, от около 0,5 до 1,1 В, от около 0,5 до 1 В, от около 0,6 В до 2 В, от около 0,6 В до 1,5 В, от около 0,6 В до 1,3 В, от около 0,6 В до 1,2 В, от около 0,6 до 1,1 В, от около 0,6 до 1,1 В, от около 0,6 до 1 В, от около 0,7 до 2 В, от около 0,7 до 1,5 В, от около 0,7 до 1,3 В, от около 0,7 до 1,2 В, от около 0,7 до 1,1 В, от около 0,7 до 1,1 В, от около 0,7 до 1 В, от около 0,8 до 2 В, от около 0,8 до 1,5 В, от около 0,8 до 1,3 В, от около 0,8 до 1,2 В, от около 0,8 до 1,1 В, от около 0,8 до 1,1 В, от около 0,8 до 1 В, от около 0,9 до 2 В, от около 0,9 до 1,5 В, от около 0,9 до 1,3 В, от около 0,9 до 1,2 В, от около 0,9 до 1,1 В, от около 0,9 до 1,1 В, от около 0,9 до 1 В, от около 1 В до 2 В, от около 1 В до 1,5 В, от около 1 до 1,3 В, от около 1 до 1,2 В, от около 1 до 1,1 В, от около 1,1 до 2 В, от около 1,1 до 1,5 В, от около 1,1 до 1,3 В и от около 1,1 до 1,2 В. Диапазон напряжений будет изменяться при различных рабочих температурах. Например, из стандартных восстановительных потенциалов (М. 8. АпИетап, Г. I. Натз, Епсус1орей1а о£ Сйет1са1 е1ес!гойе Ро1епйа18 (Энциклопедия химических электродных потенциалов), Р1епит Ргезз, ΝΥ, (1982)) для реакций в полуэлементе при 8ТР, напряжение для восстановления молибдатного иона до Мо равно 1,45 В:

Мо0₄ ²' + Н₂О + бе в 8 ОН’ + Мо (Е° = -1,05У) (117)

2Н₂О + О₂ + 4е в 4ОН (Е° = 0,41 V) (118)

В одном воплощении материал катода и концентрация или давление реагентов катодного полуэлемента и таких продуктов, как О2, Н2О и гидроксид, контролируются таким образом, чтобы обеспечить напряжение катодного полуэлемента, которое с реакцией анодного полуэлемента и напряжением обеспечивает такое напряжение ячейки, которое по меньшей мере ослабляет коррозию анода. Материал катода может быть Νί или №О и может, кроме того, содержать оксиды других металлов, таких как Сг, Мп, Со, Ге, V и Ад, а также другие переходные металлы, редкоземельные металлы, внутренние переходные металлы и металлоиды для того, чтобы регулировать напряжение катодного полуэлемента. Помимо этого, для управления вкладом в катодное напряжение может контролироваться по меньшей мере одно из степени легирования щелочным ионом, например, литерованием, окисления и площади поверхности.

В одном воплощении напряжение для реакции окисления анодного материала и водорода является по существу одинаковым. Примером анодного материала является Мо, для которого Е0 образования оксида Мо составляет при 800 К около 1,1В, соответствуя Е₀ реакции превращения водорода и кислорода в Н₂О при 800 К. Соответствие может находиться внутри +/-30%, +/-20%, +/-10%, +/-5% или +/-1%. Соответствие может контролироваться изменением концентрации по меньшей мере одного из реагентов и

- 67 028083 продуктов, а также температуры согласно уравнению Нернста. Соответствие может, кроме того, контролироваться легированием металла анода по меньшей мере одним другим металлом. Легирующая добавка может включать сплав. Примерами таких сплавов являются сплавы Мо, такие как Мо№, МоСо, МоСи, МоРе, СоМоРе, ΤΖΜ и Н₂42. Сплав может содержать Мо или Мо и по меньшей мере один другой элемент, такой как по меньшей мере один переходный металл, такой как Ре и Со, и, кроме того, содержать по меньшей мере одно из серы и кислорода. В одном воплощении каждый компонент сплава может иметь напряжение, которое соответствует напряжению окисления водорода. Примером материала является анод, содержащий Мо и Ре, такой как сплав или смесь МоРе, при этом Е₀ образования обоих из МоО2 и Ре2О3 при 800 К составляет около 1,1 В. В одном воплощении соответствие напряжений окисления электрода и окисления водорода относится к водной ячейке. Такая ячейка может иметь рабочую температуру ниже 100°С. Пример электрода для реакции гидрино представлен никелевым электродом, таким как Νί катод водной электролитической ячейки или анод ячейки СЮТ, так как напряжение для окисления никеля при 298 К составляет около 1,1 В, приблизительно равняясь напряжению сгорания Н₂при 298 К.

В одном воплощении ячейка действует при напряжении или внутри диапазона напряжений, позволяющего избегать восстановления защитного оксидного покрытия, такого как покрытие Мо электрода, такого как покрытие анода. В другом воплощении напряжение поддерживается внутри диапазона, контролирующего желательную толщину оксида. Диапазон напряжений поддерживается посредством управления формой волны заряда и разряда. Напряжение, кроме того, может поддерживаться выше того, при котором происходит чрезмерная коррозия. Чрезмерно толстое оксидное покрытие может образовываться при напряжении ниже желательного нижнего предела. В примерах осуществления верхний предел находится около того, который отвечает образованию оксида или оксидного соединения, при этом стандартные потенциалы непосредственного образования или в виде суммы соответствующих реакций при 800 К соответствуют около Е⁰ в пределах +/-0,5 В, 0,25 В или 0,1 В реакций согласно уравнениям (109116). Как известно специалистами в данной области, стандартные напряжения могут быть изменены согласно уравнению Нернста для соответствующей реакции(-й) посредством изменений концентраций реагента и продукта, а также рабочей температуры. Пример диапазона импульсного заряда-разряда с поддерживаемыми подходящими для избежания коррозии концентрациями реагента и продукта, согласно уравнению Нернста представлен по меньшей мере одним из находящихся в диапазоне от около 0,2 до 1,3 В, от около 0,2 до 1 В, от около 0,2 до 0,9 В, от около 0,2 до 0,8 В, от около 0,2 до 0,75 В, от около 0,2 до 0,7 В, от около 0,4 до 1 В, от около 0,5 до 1 В, от около 0,6 до 1 В, от около 0,7 до 1 В, от около 0,8 до 1 В, от около 0,4 до 0,9 В, от около 0,5 до 0,9 В, от около 0,6 до 0,9 В, от около 0,7 до 0,9 В, от около 0,8 до 0,9 В, от около 0,4 до 0,8 В, от около 0,5 до 0,8 В, от около 0,6 до 0,8 В и от около 0,7 до 0,8 В.

В одном воплощении по меньшей мере один электрод, такой как анод, может быть защищенным от коррозии. Защищенный от коррозии электрод, такой как анод, может содержать сплав, такой как сплав Νί, такой как №Сг, или Мо, такой как Мо№ или МоС. Ячейка может содержать катализатор преобразования реакционноспособного продукта восстановления кислорода, такого как пероксид, или его ионы, или супероксид, в гидроксид с целью защиты по меньшей мере одного электрода, такого как анод, от коррозии. Подходящим катализатором является благородный металл, такой как Р1 или Рб, который может находиться на субстрате, таком как А1₂О₃ или углерод. Другими подходящими катализаторами являются соединения Со или Ре. В качестве варианта, может применяться добавление Н₂О для преобразования пероксида или супероксида в гидроксид. Мо анод может быть помещен в катализатор или в катализаторе на носителе, чтобы образовать гидроксид, такой как Р1/АЬОа.

Коррозия анода под действием пероксида и других реакционноспособных соединений кислорода может быть избегнута при использовании коррозионностойкого сплава, такого как содержащий Νί, такого как №Мо. Пероксидная коррозия также может быть предотвращена при использовании погруженного катода или в ином случае ограничения давления О2 с помощью контролируемой газовой атмосферы или слоя твердого электролита, служащего в качестве барьера для диффузии воздуха. В одном воплощении, в котором наличие О₂ в атмосфере ячейки ограничено или исключено, катод не погружен. Кинетика может поддерживаться при использовании смеси соли электролита, обладающей подходящей скоростью восстановления кислорода, с учетом тенденции скорости восстановления кислорода НОН~№1ОН<<1<ОН. Скоростью можно также управлять с помощью температуры, при этом скорость уменьшается при более низкой температуре и наоборот. Концентрация пероксида может быть уменьшена при использовании катода, содержащего катализатор восстановления кислорода, который благоприятствует пути четырехэлектронного восстановления ОН^- над путем двухэлектронного восстановления пероксида. Первому содействует более высокое давление Н2О, так как вода является реагентом. Кроме того, вода реагирует с ионами пероксида и деактивирует их преобразованием в ОН^-. Помимо этого, возможно применение катализатора конверсии пероксида в гидроксид на аноде или катоде для защиты анода от пероксидной коррозии. В качестве катализатора такого преобразования может выступать РЕ такая как Р1/А1₂О₃, или соединения Ре, такие как галогенид железа, или соединения Со, такие как кобальт перовскитов. Анод также может быть защищен посредством обеспечения соединений для взаимодействия с реакционноспособными интермедиатами кислорода или путем химического предохранения анода. Например, на аноде может

- 68 028083 быть обеспечен восстанавливающий реагент, такой как дополнительный водород, с помощью таких способов, как внесение Н2 атмосферы или прониканием водорода. Другими примерами реагентов являются такие добавки, как, например, МоО2, который реагирует с пероксидом с образованием МоО4^2-, или СО2, который вступает в реакцию с образованием СО3^2- и 1/2О2. Подавление коррозии металла анода может быть достигнуто амальгамированием металла с Нд в количествах вплоть до 5о%. Примером амальгамированного анода является АдНд.

В одном воплощении склонный к коррозии анод, такой как Мо или ΤΖМ, покрывается защитным слоем, таким как один из Мо8₂, Мо8е₂ или тефлона. В другом воплощении напряжение заряда импульсного цикла электролиза является достаточно высоким для того, чтобы вызвать растворение небольшого количества металла в анодном электролите или он добавляется к электролиту в виде соединения, такого как соль, предназначенная для электролитического осаждения на аноде. В случае, когда анод содержит Мо или сплав Мо, такой как Мо№ или МоСи, добавляемая соль может быть молибдатным соединением, таким как Ы₂МоО₃ или Ы₂МоО₄, К ячейке могут добавляться соединения анодных металлов. Например, могут быть добавлены и подвергнуты электролитическому осаждению на аноде оксиды металлов анода. Образующиеся в результате коррозии анода оксиды также могут быть применены для вторичного нанесения покрытия. Электролит может содержать расплавленную эвтектическую смесь солей, которая может содержать гидроксид. Электролит может содержать такую расплавленную эвтектическую смесь солей, как смесь соли галогенида щелочного металла с добавленным к ней гидроксидом. Примером электролита является ЫС1-КС1 или ЫС1-КС1-ЫР, к которым добавлен ЫОН. ЫОН может быть компонентом, представляющим меньшую часть. Добавка может быть Ы₂МоО₃ или Ы₂МоО₄. Ее мольная процентная доля может быть любой желаемой или находящейся в диапазоне от около о,1 до 2о моль.% или от около 1 до 3 моль.%. Электрод может быть Мо или другим металлом, таким как Νί с на нанесенным на него электролитическим осаждением Мо. Напряжение ячейки может быть в диапазоне от около о,7 до 3 В. Для выполнения повторного электролитического осаждения Мо напряжение ячейки может быть выше о,8 В. Напряжение ячейки может быть в диапазоне от около о,9 до 2 В или более около 1,14 В. В одном воплощении электролиз может выполняться при многоступенчатом напряжении, например, во-первых, для электролитического осаждения металла на аноде, и во-вторых, для генерирования водорода. В одном воплощении анодный металл образует растворимое соединение или комплексное соединение, такое как гидроксидное ионное комплексное соединение.

Металл может наноситься на анод электролитическим способом в течение фазы электролиза импульсного цикла. Подходящими комплексными соединениями являются Ζη(ОН)₄ ^2-, 8п(ОН)4^2-, 8п(ОН)6^2-, РЬ(ОН)4^2-, Сг(ОН)4^-, А1(ОН)4^- и 8Ь(ОН)4^-, при том, что анод разряда содержит соответствующий металл. Подходящими примерами металлов, повторно осаждаемых из электролита, являются Си, Νί, №Си, РЬ, 8Ь, Вц Со, Сб, Се, Аи, Στ, Ре, Нд, Мо, Ок, Рб, Ке, КЬ, Ки, 8е, Ад, Те, Т1 и 8п.

При реакции Мо с кислородом и водой образуется растворимый в воде МоО^2-4. В одном воплощении, таком как содержащее водный или содержащий расплавленные соли электролит, для подавления образования оксидов Мо, таких как МоО^2-4, контролируется меньшей мере одно из источника кислорода и Н2О. Источник кислорода может быть гидроксидным ионом, активность которого может контролироваться обеспечением реагента, конкурирующего за гидроксидный ион при образовании альтернативного продукта. Реагент может быть ионом металла, такого как по меньшей мере один из Ζιι 8п, РЬ, Сг, А1 и 8Ь. Реагент может быть таким соединением, как гидроксид. Гидроксид может образовывать комплексный ион, такой как гидроксидный комплексный ион. В одном примере осуществления эффективная концентрация или активность ОН^- могут быть изменены добавлением гидроксида металла, такого как Ζη(ОН)2, который образует комплексное соединение, такое как Ζη(ОН)₄ ^2-. Подходящими комплексными соединениями являются Ζη(ОН)₄ ^2-, 8п(ОН)4^2-, 8п(ОН)6^2-, РЬ(ОН)4^2-, Сг(ОН)4^-, А1(ОН)4^- и 8Ь(ОН)4^-. Стабильность ионного комплексного соединения может обеспечиваться по меньшей мере одним из термодинамического или кинетического подавления образования оксида Мо или соединения, содержащего Мо, такого как Ы₂МоО₄, Подходящими комплексными ионными гидроксидами являются Ы^п(ОН)₄, Ка₂/п(ОН)₄, Ы₂8п(ОН)₄, Ка₂8п(ОН)₄, Ы₂РЬ(ОН)₄, №₂РЬ(ОН)₄, Ы8Ь(ОН)₄, Nа8Ь(ОН)₄, ЫА1(ОН)₄, МАХОНА ЫСт(ОН)₄, ХаСг(ОН).₁, Ь1₂8п(ОН)₆ и Nа₂8п(ОН)₆, Дополнительные примеры подходящих гидроксидов представлены по меньшей мере одним из Со(ОН)₂, Ζη(ОН)₂, №(ОН)₂, гидроксидами других переходных металлов, Сб(ОН)₂, 8п(ОН)₂ и РЬ(ОН).

Концентрация или активность реакционноспособной Н₂О может контролироваться добавлением реагента, который связывает Н₂О, такого как гигроскопичное соединение, такое как по меньшей мере одно из КМдС13, МдС12 и СаС12. В одном воплощении компонент электролита, такой как галогенид щелочного металла, связывает Н2О. Примером гигроскопичного компонента, который может служить в качестве соли электролита, является ЫВт.

В одном воплощении анод защищен от коррозии водородной атмосферой. Водород может обеспечиваться подачей газообразного водорода или прониканием водорода через мембрану, которая может, по меньшей мере, частично, содержать анод. Водородную защиту можно также обеспечить концентрацией водорода, образующегося ш кйи, например, импульсным электролизом. Анод содержит по меньшей мере один тип связывающего Н центра, такого как металлические центры, и по меньшей мере один субстрат,

- 69 028083 при этом такой субстрат обеспечивает текучесть водорода, произведенного на поверхности соответствующего центра, для перемещения и предпочтительного связывания с центрами для увеличения эффективной концентрации атомов Н на этих центрах. Подходящие примеры центров представляют металлы, такие как анодные металлы и сплавы данного раскрытия, такие как Мо, Νί, Рб и Ρΐ, и подходящими примерами субстратов являются субстраты данного раскрытия, такие как углерод, карбиды, нитриды и бориды. Пример ячейки представляет [углерод, Νί углерод, Мо углерод, №Мо углерод, Р1С„ РбС/ЫОНЫВг/обработанный паром углерод (8С), МО, Р(№О или Ад№О; воздушный катод или погруженный катод] . Ячейка может содержать материал матрицы электролита, такой как Ы₂МоО₄, или мембранный разделитель, такой как тефлон. Примеры ячеек представляют [углеродный порошок, такой как графит, АС, сажа, стеклоуглерод, Vи1саη ХС-72 + порошок Мо или Νί / ЫОН-ЫВг/обработанный паром углерод] и [углеродный порошок +порошок Мо/ОЫ₂МоО₄ + ЫОН-ЫВг/№О].

В одном воплощении электролит содержит гигроскопичное соединение, такое как соль, которая абсорбирует Н2О из источника, такого как атмосфера. Такое соединение может поддерживать гидратированное состояние, чтобы служить в качестве электролита ячейки С1НТ. Гидратированный электролит может обладать ионной проводимостью при температуре ниже температуры плавления сухой соли, такой как эвтектическая смесь, такая как ЫОН-ЫВг. Электролит может содержать смесь солей для поддержания суспензии, такую как смесь Ы₂СО₃, Ы₂О, ЫОН и ЫВг. Могут быть добавлены и другие гигроскопичные добавки, такие как добавки из данного раскрытия, такие как КМдС1₃, МдС1₂, СаС1₂ и КОН. Гидратированное соединение может служить в качестве электролита для импульсной электролитической ячейки. В качестве варианта, водородный электрод может содержать электрод, барботирующий водород. Ячейка может функционировать при низкой температуре, такой как в диапазоне температур от комнатной температуры до температуры плавления негидратированного электролита.

Кислород может образовываться на аноде и водород на катоде во время электролиза. О2 может обеспечиваться барботажем из такого источника, как газ О2 или воздух. Во время фазы разряда или отключения электролиза О2 и Н2О могут подвергнуться восстановлению на аноде электролиза для образования ОН- (уравнение (92)), и ОН^- может быть окислен и приведен в реакцию с Н для образования Н2О, которая может служить в качестве катализатора образования гидрино на катоде электролиза (уравнение (90). Таким образом, ячейка может поддерживать постоянную полярность во время заряда и разряда с меняющейся полярностью тока в течение каждой фазы цикла. Выход может быть обусловлен мощностью или формой волны. В другом воплощении определяемая уравнением (90) реакция происходит обратимо на обоих электродах за исключением того, что необратимым является продукт в виде гидрино (Представленное в раскрытии обозначение импульсных ячеек заряда-разряда дается в состоянии разряда, таком как [анод разряда/электролит/катод разряда]. В одном воплощении это обозначение соответствует [отрицательный электрод/электролит/положительный электрод], но в других воплощениях полярность может быть противоположной. Ток может периодически меняться на обратный в течение фазы заряда и разряда импульсного цикла электролиза.) Примером ячейки является [РРЫОН от 0,1 М до насыщенного водного/Рб + импульсный заряд-разряд на воздухе]. В других воплощениях оба электрода являются Νί или один Νί, а второй из отличающегося материала, такого как Р1, Рб, материал Ό8Α, другой благородный металл, углерод, Ад, материал раскрытия или один или несколько из этих материалов или других материалов раскрытия на субстрате, таком как Р1/ТР и электролит является водным (ад) КОН или К2СО3 в диапазоне концентраций от около 0,1 М до насыщенной. Конкретными примерами являются [РШ/К2СО3 или КОН от 0,1М до насыщенного водного/№/+ импульсный заряд-разряд на воздухе]. В одном воплощении электролиз в водной среде может выполняться при постоянном напряжении ячейки, таком как от около 1 до 1,6 В или около 1,4 В на протяжении первого промежутка времени, такого как от около 1 до 10 с или 2 с, а разряд может выполняться при постоянном токе, таком как от около 0,01 до 10 мА/см² или 0,2 мА/см² на протяжении второго промежутка времени, такого как от около 1 до 100 с или около 10 с. В одном воплощении, таком как содержащее щелочной электролит, имеющем по меньшей мере один длительный период заряда или разряда, такой как > 5 с, анод разряда содержит материал, который в течение цикла электролиза образует гидрид, такой как Ьа№5Н₆ или Рб.

В одном воплощении катод разряда может содержать другие катоды данного раскрытия, такие как по меньшей мере одно из гидрата, оксида, пероксида, супероксида, оксигидроксида и гидроксида. Катод может быть оксидом металла, который является нерастворимым в электролите, таком как расплавленный солевой электролит. Подходящими примерами оксидов металлов являются №О, СоО, РЬО₂, Ад₂О₂, АдО, КиО₂, МпО₂, М№О₂, М₂№О₂, МСоО₂, М₂СоО₂, ЫРеО₂, МРеО₂, М₂РеО₂, Ы₂МпО₃, МТЮ₃, М₂ТЮ₃, ЫТЮ₃, М₃ТаО₄, М₂^О₄, К₂^О₄, Ы₃ТаО₄, М^О₄, Ы₃УО₊ Мд-Ы₂МпО₃, Мп-ЫРеО₂, ЬаМпО₃, 8гТЮ₃, ЫСгО₂, ЫА1О₂, Ьа№О₃, ЬаСоО₃, ΖηО, МдО, М₂8пО₃, Ы₂8пО₃, Ζ^γΌ, ММ'О₂, М₂М'О₂, ММ'О_х, М₂М'О_х (х = целое число, М = щелочной металл, М' = переходный металл или другой металл, такой как А1), М₂М'О_х, легированный магнием, такой как ЫРе1_-уМд_уО (у>0,03), легированные перовскиты η-типа и родственные соединения, такие как СаПО₃ и 8гТЮ₃, легированные ΝΡΥ и ΡЬΖ^О₃, легированный №⁵⁺ или Та⁵+, ферриты бария, железо-иттриевые гранаты, перовскиты р-типа, такие как соединения лантана и элементов VIII группы, металлы или соединения Νί, Си, Со, Мп, Сг, Ζη, Ζγ, Υ, А1, и, Т1 и Ре и соединения из группы

- 70 028083

У, Ζγ, Τι, Μη, Ζη, Сг, δη, Ιη, Си, Νί, РЬ, δΚ Вц Сй, Ое, Αυ, 1г, Ре, Нд, Μο, Оз, Рй, Ке, Кй, Ки, δе, Αд, Тс, Те, Т1 и Катодные материалы, такие как ММ'О₂, М₂М'О₂, могут образовываться ΐη δίΐιι из М' в присутствии окислительной окружающей среды, такой как воздух или атмосфера О₂, и электролита, содержащего М, такого как МОН, №ОН или КОН. Примеры подходящих оксигидроксидов металлов представлены Α1О(ОН), δ^^^, УО(ОН), УО(ОН), СгО(ОН), ΜηО(ОН) (а^пО^Н) граутит и у^пО^Н) манганит), РеО(ОН), ^О^Н), №О(ОН), КйО(ОН), ОаО(ОН), 1пО(ОН), М^^^ОН) и

N^1/₃Сο1/₃Μη1/₃О(ОН). Подходящими примерами гидроксидов являются гидроксиды Ы, №, К, КЬ, Сз, Μд, Са, δΐ', Ва, Α1, У, Ζγ, Τι, Μη, Ζη, Сг, δη, Ιη, Си, Νί, РЬ, δΚ В1, Сй, Ое, Αιι, 1г, Ре, Нд, Μο, Оз, Рй, Ке, Кй, Ки, δе, Αд, Тс, Те, Т1 и Пример включающей оксигидроксид реакции катода разряда дается уравнением (119). Катод может перезаряжаться в течение фазы электролиза импульсного электролиза. Ячейка может включать импульсную электролитическую ячейку, проницаемую ячейку, электрохимическую разрядную ячейку с химической или электролитической регенерацией, барботирующую водород ячейку или их комбинации. В одном воплощении проницаемая ячейка может быть периодически разряжаемой.

Катод:

СоООН + е'в СоО + ОРГ (119)

В другом воплощении газы могут переходить от по меньшей мере одного из анода к катоду и наоборот. Далее, во время разряда по меньшей мере одна из реакций в полуэлементе может переключаться (уравнение (92) так, чтобы на катоде электролиза происходило восстановление О₂, а на аноде электролиза выполнялось окисление ОН^- и реакция с Н (уравнение (90). В таком случае полярность тока остается постоянной, но с фазой цикла переключается полярность напряжения электродов или при том же направлении изменяется его величина. Расстояние между электродами может быть минимизировано для того, чтобы способствовать переходу газа. Электроды могут быть разделены мембраной, такой как пористая олефиновая мембрана, такая как целгард или совместимая с основаниями мембрана нафион. Цепь между электродами может содержать диод для сохранения постоянной полярности тока. В воплощениях мощность от образования гидрино проявляется как по меньшей мере одно из преобладания электрической или тепловой энергии над энергией, рассеиваемой при электролизе.

Катализатор гидрино Н₂О, имеющая полученные от Н 81,6 эВ, может распадаться на Н₂ и 1/2О₂; вследствие этого элемент электролиза Н2О может происходить даже при отсутствии напряжения или тока электролиза. Это может наблюдаться как фарадеевская эффективность, превышающая 100%, и может быть источником газов Н2 и О2. Каждый из О2 и Н2 могут реагировать на соответствующем питающем электроде электролиза или, после перехода, на соответствующем противоэлектроде. В течение фазы разряда импульсного разряда поддерживающими гидрино реакциями кислорода и водорода могут быть определяемые уравнением (92) и уравнением (90), соответственно. В других воплощениях другие катализаторы ячейки или катализаторы, образующиеся в ходе работы ячейки, могут вызвать электролиз воды благодаря ионизации катализатора и выделению энергии в течение каталитической реакции образования гидрино.

В одном воплощении на катоде электролиза периодически заряжающейся и разряжающейся ячейки может развиться толстое непроводящее оксидное покрытие. Примером покрытия на Νί электрод является МО. В одном воплощении такое покрытие может быть уменьшено приложением к ячейке подходящего восстановительного напряжения, такого как в диапазоне от около 1 до 1,5 В в случае МО. Восстановление может быть применено и к аноду разряда. Электролиз может поддерживаться при постоянном напряжении или при подходящем напряжении в течение подходящего времени для надлежащего уменьшения оксидного покрытия так, чтобы электропроводность электрода была по существу восстановлена. Затем цикл заряда-разряда может быть возобновлен. В одном воплощении с высоким тока разряда образование оксидной пленки на аноде разряда предупреждается посредством выполнения заряда при максимальном предельном напряжении, которое может быть постоянным напряжением. Во время заряда может ограничиваться ток. В одном воплощении, в котором ограничиваются по меньшей мере напряжение и ток заряда, заряд может выполняться при постоянной мощности. Разряд может выполняться при постоянном токе, нагрузке, мощности или напряжении. В одном воплощении ячейка, такая как [№/йЮНЫВг/№ воздух, периодический заряд-разряд], заряжается в диапазоне напряжений ячейки от около 0,8 до 1,2 В, таком как постоянные 0,9 В. В качестве варианта, заряд может выполняться при ограничивающей или пиковой постоянной мощности в диапазоне от около 0,1 до 100 мВт-см^-2. Модельная плотность тока разряда может находиться в диапазоне от около 0,001 до 1000 мА-см^-2, от 0,1 до 100 мА-см^-2 и от 1 до 10 мА· см^-2. В одном воплощении катодом и анод электролиза являются чередующимися для уменьшения образования любого чрезмерного оксидного покрытия. Такое чередование может быть периодическим. Такой период может отличаться от периодичности цикла заряда-разряда импульсного электролиза. В одном воплощении оба электрода могут быть способными к барботированию водорода, при котором водород поочередно подается к одному, а затем к другому для того, чтобы ослабить образование любого избыточного оксидного покрытия в процессе их функционирования в качестве кислородного электрода. В одном воплощении ячейки, такой как [№/Р1ОН-Й1Вг/№ + импульсный заряд-разряд на воздухе], оксидное покрытие, такое как покрытие МО, удаляется механически или химически известными в данной

- 71 028083 области способами. Удаление может быть периодическим с повторным использованием электрода. В другом воплощении водород подается в камеру проницаемого для водорода электрода, такого как анод. Температура ячейки может быть ниже температуры, при которой наблюдается значительная скорость проникания относительно мощности, генерируемой ячейкой. При этом слабый поток или присутствие водорода на аноде вследствие проникания могут защитить электрод от окисления, такого как окисление с образованием №О. В другом воплощении электрод импульсной электролитической ячейки является пригодным и эксплуатируется в качестве проницаемого для водорода электрода, при этом водород в ячейке обеспечивается прониканием из такого источника, как газообразный водород; затем электрод переключается в режим электролиза. В одном воплощении переключаемый электрод служит в качества катода электролиза и анода разряда. Предварительная обработка может модифицировать электрод для обеспечения его желательными для режима импульсного электролиза качествами. В одном воплощении импульсный электролиз выполняется при одновременном снабжении электрода, такого как анод разряда, водородом с помощью таких способов, как проникание или барботаж. В качестве варианта, ячейка может обеспечиваться содержащей Н₂ атмосферой. Селективность желательной реакции водорода и реакции противоэлектрода, таких как реакции данного раскрытия, может быть достигнута через селективность соответствующих электродов. Например, селективность катодной реакции восстановления кислорода и анодной реакции водорода с ОН- для образования катализатора Н₂О обеспечивается соответствующей селективностью катода и анода, соответственно. Подаваемый к аноду водород может являться защитным агентом, поскольку обеспечивается благоприятствование реакции

В еще одном воплощении увеличивается рабочий цикл электролиза с тем, чтобы производилось достаточно водорода для защиты анода разряда от коррозии. Параметры выбираются так, чтобы достичь такого приращения энергии, которое обеспечивает выигрыш в электрической мощности с одновременной выработкой водорода в количестве, достаточном для защиты против коррозии. Температура ячейки также может контролироваться для улучшения ситуации с коррозией при одновременном регулировании снабжения водородом, обеспечиваемого такими способами, как проникание и электролиз. Катод разряда, который является устойчивым к коррозии, может быть выбран так, чтобы он подходил для условий работы ячейки. Для температур ниже от около 350 до 450°С катод может содержать Νί. При более высоких температурах может применяться такой подходящий устойчивый катод, как содержащий оксид, такой как №О или СоО, или нанесенный на субстрат Ад, такой как Ад-А1₂О₃.

В одном воплощении водород обеспечивается функциями проникания по отношению к меньшей мере одному из изменения напряжения ячейки и регулирования скорости проникания с помощью механизма обратной связи, который может основываться на влиянии скорости проникания на напряжение ячейки. В одном воплощении напряжение ячейки приспосабливается посредством регулирования скорости проникания водорода. Скорость проникания может регулироваться с помощью по меньшей мере одного из управления температурой ячейки, градиента давления водорода через проницаемую для водорода мембрану, толщины мембраны, материала мембраны и регулировкой напряжения ячейки. В одном воплощении средства для регулирования напряжения ячейки в дополнение к управлению скоростью проникания содержат управление параметрами разряда и при необходимости заряда, такими как нагрузка и прикладываемое напряжение, а также токовые характеристики и параметры, при этом последние могут касаться воплощения импульсного электролиза. В одном воплощении напряжение ячейки поддерживается в диапазоне от около 0,5 до 1,5 В или от около 0,8 до 1,2 В. Диапазон напряжений контролируется для оптимизации выхода водорода, образующегося в течение фазы электролиза импульсного электролиза такого воплощения. В другом воплощении скорость проникания контролируется посредством управления нагрузкой. В одном воплощении скорость проникания увеличивается с уменьшением сопротивления нагрузки. В одном воплощении скорость проникания увеличивается с током разряда. Скорость проникания может регулироваться для оптимизации выигрыша в мощности от образования гидрино по сравнению с энергией образования Н2 из Н2О.

В одном воплощении наносится тонкослойное защитное покрытие №О посредством отжига Νί электрод в окружающей окислительной среде, такой как атмосфера кислорода. Толщина покрытия контролируется так, чтобы обеспечивать устойчивость к щелочному электролиту при сохранении высокой ионной проводимости. В одном воплощении к электролиту добавляются соединения для стабилизирования электродов, таких как анод. Такая добавка может образовать более устойчивое соединение Νί, такое как №Р₂ или №8О₄. В еще одном воплощении такие компоненты могут содержать металл для образования более устойчивого Νί сплава или оксидной добавки, такой как СеО, импрегнированной в №О. Массовая процентная доля оксида церия может находиться в диапазоне от около 0,1 до 5% или от 0,3 да 1%. В другом воплощении добавляется такой компонент, как ν₂Θ₅, для усиления выработки Н₂ на катоде электролиза, при этом электролиз может быть периодическим, а электролит может быть расплавленной солью или водным. Добавка может быть оксидом, гидроксидом или оксигидроксидом, таким как представленные в данном раскрытии, такие как Ре₂О₃ или РеООН. Примеры других подходящих добавок представлены А1О(ОН), 8сО(ОН), УО(ОН), ТО(ОН), СгО(ОН), МпО(ОН) (а-МпО(ОН) граутит и γ- 72 028083

МпО(ОН) манганит), РеО(ОН), СоО(ОН), №О(ОН), КЬО(ОН), СаО(ОН), 1пО(ОН), \1-Со -О(ОН) и №1_/3С01_/3Мп1_/3О(ОН). Добавка может по меньшей мере одно из увеличения мощности и защиты электрода, такого как анод. Например, такая добавка, как МдО или Ре₂О₃, может образовывать №_1-хМд_хО и №Ре₂О₄, соответственно, и стабилизировать ΝίΟ электрода, такого как анод.

В одном воплощении катод разряда содержит катализатор восстановления кислорода раскрытия, такой как Νί, имеющий большую площадь поверхности, например, в виде сетки, содержащий, кроме того, по меньшей мере одно из Мп_хО_у (х, и у - целые числа), ΝίΟ, СоО, Ад, Р(, РЬ, Аи, других благородных металлов и М№О₂ (М = щелочной металл). Другие подходящие электроды восстановления кислорода представлены щелочно-земельными рутенатами, легированным литием никелатом лантана, Νί-Со шпинелью, РЬ-Ки пирохлором, №-Р( бронзой и Ад/АдНд. Дополнительные катодные материалы содержат по меньшей мере одно из М№О₂, М₂№О₂, МСоО₂, М₂СоО₂, ЫРеО₂, МРеО₂, М₂РеО₂, Ы₂МпО₃, МТЮ₃, М₂ТЮ₃, ЬГПО₃, М₃ТаО₄, М₂^О₄, К₂^О₄, П₃ТаО₄, Μ-ΛΌ ЫЖО₄, Мд-П₂МпО₃, Мп-ЫРеО₂, ЬаМпО₃, 8гТЮ₃, НСгО₂, НА1О₂, Ьа№О₃, ЬаСоО₃, ΖηΟ, МдО, М₂§пО₃, Ы₂8пО₃, Ζ^γΌ, ММ'О₂, М₂М'О₂, ММ'О_х, М₂М'О_х (х = целое число, М = щелочной металл, М' = переходный металл или другой металл, такой как А1), М₂М'О_х, легированный магнием, такой как ЫРе1_-уМд_уО (у>0,03), легированные перовскиты п-типа и родственные соединения, такие как СаТЮ₃ и §гТЮ₃, легированные ΝΕΥ и ΡЬΖ^Ο₃, легированный №⁵⁺или Та⁵+, ферриты бария, железо-иттриевые гранаты, перовскиты р-типа, такие как соединения лантана и элементов VIII группы, металлы или соединения Νί, Си, Со, Мп, Сг, Ζη, Ζγ, Υ, А1, и, Т1 и Ре. Катод может содержать допант из пористого материала, такого как Νί, который может содержать наночастицы. Допант может быть катализатором восстановления кислорода данного раскрытия. Катод может содержать МО, который может быть стабилизированным. Подходящим способом стабилизации является инкапсулирование с таким материалом, как стабильный металл, такой как кобальт. Таким образом, катализатор восстановления кислорода может содержать инкапсулированный кобальтом №О. Катод восстановления кислорода прежде, чем использоваться в качестве катода, может подвергнуться тепловому, химическому, или электрохимическому модифицированию, такому как окисление химическими или термическими способами, или анодированием, или катодной поляризацией. Обработка может производиться ίη 811и. Катод может эксплуатироваться при высоком токе, который затем снижается при выполнении предшествующей обработке стадии. Электрод, такой как катод, может содержать проводящую матрицу или защитное покрытие, такое как углеродное, карбидное, нитридное, карбонитридное, нитрильное или боридное, или может содержать эти материалы. В одном воплощении анод электролиза содержит катализатор, такой как золото-палладиевые наночастицы, который образует реакционноспособные кислородные компоненты, такие как НОО^- или НООН, или соединение, содержащее кислород, такое как РЬО, АдО, Ад₂О, Ад₂О₃ или НдО, которое в ходе фазы разряда, когда электрод выступает в качестве катода разряда, подвергается восстановлению с более высокой скоростью, чем О2. Соединение может содержать оксид металла, который обратимо образуется в процессе заряда и разряда с обеспечением кислорода на фазе неэлектролизного разряда импульсного цикла. Такое соединение может иметь свободную энергию образования ниже энергии образования Н2О. Реакция восстановления может задаваться уравнением (68). Соединительные провода, такие как катодный вывод, могут быть из материала, который является устойчивым к электролиту, такому как щелочной электролит, и к воздуху или О₂. Подходящий провод является проводом из благородного металла, таким как золотой провод, который может быть присоединен к катоду точечной сваркой. В одном воплощении, содержащем расплавленный электролит, содержащий КОН, таком как [Νί, Мо или Νί, или Мо сплав и при необходимости Н такими способами, как проникание или барботаж/КОН или КОН-КВг,/№О], токоподводящий провод содержит Аи или Νί. В одном воплощении электролит, такой как расплавленный или водный электролит, такой как расплавленный или водный гидроксид или смеси, содержит добавленную Н2О, что увеличивает диффузию ионов кислорода, образующихся на катоде, с целью увеличения скорости восстановления кислорода. Ячейка может находиться под избыточным давлением для того, чтобы функционировать при температуре вблизи точки кипения и выше. Водород и кислород могут генерироваться ίη κίίι.ι с помощью электролиза. Также под давлением к ячейке может быть добавлено по меньшей мере одно из Н2О, кислорода и водорода. Давление ячейки может быть в диапазоне от около вакуумметрического до 500 атм или от около 2 до 100 атм. В еще одном воплощении скорость диффузии ионов кислорода, образующихся на катоде, увеличивается в расплавленном электролите, таком как содержащий оксианион, таком как щелочной электролит, такой как содержащий гидроксид, посредством применения по меньшей мере одной другой соли для создания смеси, которая способствует более высокой подвижности ионов кислорода. В одном воплощении электролит содержит смесь ионов металлов и анионов, таких как по меньшей мере один из щелочных, щелочноземельных и ионов других металлов, таких как переходные, внутренние переходные, редкоземельные и ионы металлов из групп III, IV, V и VI. Анион содержит по меньшей мере один из гидроксида, сульфата, карбоната, нитрата, фосфата, галогенида и других ионов данного раскрытия. В одном воплощении подвижность иона кислорода увеличивается при повышенном содержании Н2О в электролите. В одном воплощении подходящие электролиты являются гигроскопичными. Подходящими гигроскопичными солями являются бромид лития, хлорид кальция, хлорид магния, хлорид цинка, карбонат калия, фосфат ка- 73 028083 лия, карналлит, такой как КМдС1₃-6(Н₂О), двойная соль цитрата железа и цитрата аммония, гидроксид калия и гидроксид натрия. В водных кислотных воплощениях гигроскопичные электролиты содержат концентрированные серную и фосфорную кислоты.

В других воплощениях электроды содержат проводник, который является достаточно устойчивым к электролиту и условиям работы ячейки. Подходящие электроды для щелочного элемента представлены №. Другие проводящие металлы, сплавы, соединения или элементы могут применяться с щелочными, кислыми или близкими к нейтральным электролитами, которые являются водными или расплавленными солевыми, такие как по меньшей мере один из С, А1, Са, Ιη, Се, δη, РЬ, А§, δΡ Те и щелочных, щелочноземельных, переходных, внутренних переходных и редкоземельных металлов. Также подходящими являются нанесенные на подложку металлы и материалы, такие как износостойкие аноды и РРТн Ад-А1₂О₃, №О№ОЕА1₂О₃ и Р1, Рб или другой металл или благородный металл, нанесенный на такую матрицу, как А1₂О₃, С или цеолит. Материалы, которые в результате реакции с электролитом или воздухом могут обычно образовывать непроводящее оксидное покрытие, могут быть подходящими для применения в условиях эксплуатации ячейки, таких как условия импульсного электролиза, при котором электрод может быть периодически восстанавливаемым. Пример электрода представляет Ζγ, который в периодическом режиме является катодом электролиза и анодом разряда. Материал электрода может быть диэлектриком, легированным проводником. Электроды, такие как анод, могут содержать и другие элементы или соединения, такие как углерод, карбид, борид, нитрид, карбонитрил, такой как 'ПСИ, или нитрил. Подходящими модельными материалами являются сажа, АС, ΖιΕ, Т1С, Т1^1С₂, ПСИ, ТИ, δί^„ УС₂, ТаС, Мо₂С, ^С, С, Н£С, Сг₃С₂, Ζΐ'Γ, νθ, ИЬС, В₄С, СгВ₂, ΖιΙΗ, СбВ₂, МдВ₂ и Т1В₂. Данный материал может содержать порошок.

В дополнение к образованию Н₂(1/4) в качестве продукта катализатора Н₂О реакционная смесь, содержащая щелочной раствор с источником ОН^- в виде расплавленного или водного гидроксидного электролита, может также образовывать по меньшей мере один другой продукт гидрино, такой как молекулярное гидрино Н2(1/2). Катализатор может содержать О или Н, при этом каждый имеет потенциальную энергию 27,2 эВ, что позволяет им служить в качестве катализатора, принимая около 27,2 эВ от атомарного Н для образования Н(1/2), который может реагировать далее с образованием Н2(1/2) и Н^-(1/2). Помимо этого, в качестве катализатора может работать ОН, так как потенциальная энергия ОН составляет 40, эВ. ОН может образовываться из ОН-окислением на аноде. Примеры ячеек для образования Н2(1/4) и Н₂(1/2) с помощью Н₂О и ОН, выполняющих функцию катализаторов Н для соответствующих состояний гидрино, представляют [Мо/ЫОН-ЫВг/ИхО импульсный электролиз] и [ №/1 л(01-1 лВЕ№(.) импульсный электролиз]. Продукты гидрино могут быть идентифицированы рамановской спектроскопией электролита или анодного газа.

В одном воплощении реакция образования катализатора может быть представлена как

Встречная реакция в полуэлементе может быть

Суммарной реакцией может быть

где по меньшей мере одно из Н₂О, ОН, О₂, пН и пО (η = целое число) может выступать в качестве катализатора. Водород может образовываться на катоде в результате восстановления Н+, при этом часть водорода реагирует с катализатором с образованием гидрино. В качестве варианта, избыточный водород может подаваться на катод с тем, чтобы он там реагировал с катализатором для образования гидрино. В одном воплощении по меньшей мере одно из температуры, давления О₂, давления Н₂О, давления Н₂ и концентрации Н⁺ контролируются таким образом, чтобы благоприятствовать реакции образования катализатора в полуэлементе и встречной реакции, что приводит к оптимальному образованию гидрино. В одном воплощении катодный потенциал полуэлемента относительно δΗΕ при 25°С составляет около 1,23 В с пределами около ±0,5 В. В одном воплощении анодный потенциал полуэлемента относительно δΠΕ составляет около 0 В с пределами около ±0,5 В. Подходящие примеры реакций в полуэлементах даются уравнениями (121) и (122), соответственно. Суммарная реакция образования гидрино может быть представлена уравнением (123). Подходящими примерами ячеек являются [РЕС + Н₂/нафион/РЕС + воздух + источник Н, такой как Н₂, или гидрид или другой сохраняющий Н материал данного раскрытия] и [РЕС + Н2^О4/РЕС + воздух + источник Н, такой как Н2, или гидрид или другой сохраняющий Н материал данного раскрытия], сепаратор, такой как нафион, может применяться с кислым электролитом, таким как водная I ΕδΟ), Источником водорода может быть импульсный электролиз, включающий электролиз такого источника Н, как Н2О.

Ячейка, содержащая протонпроводящий или кислый расплавленный либо кислый водный электролит, для поддержания представленной уравнением (123) реакции может включать ячейку периодического или импульсного электролиза. Реакции, такие как даны в уравнениях (121) и (122), могут протекать обратимо на соответствующем электроде или, после газового перехода, на соответствующем противоэлектроде.

- 74 028083

В одном воплощении электролит может содержать кислый водный раствор. Фаза зарядки периодического или импульсного цикла может содержать электролиз Н₂О в Н₂ и О₂. Катодные и анодные реакции электролиза могут содержать реверсирование уравнения (122) и (121), соответственно, за исключением того, что образование гидрино необратимо. Катодная реакция разряда на полуэлементе может содержать восстановление по меньшей мере одного из кислорода, Н+ и Н₂О. Восстановление можно задаваться уравнением (121). Катодными продуктами в течение разряда могут быть Н и Н₂О. Н₂О может служить в качестве катализатора образования гидрино. Сверхпотенциал для реакции восстановления может привести к тому, что напряжение на полуэлементе относительно δНЕ при 25°С становится около 1,23 В. Анодная реакция разряда на полуэлементе может содержать окисление Н₂ с образованием Н+ (уравнение (122)). В одном воплощении восстановительный потенциал для восстановления Н₂ до Н+ в водном кислом растворе (уравнение (122)) составляет около 0 В относительно δНЕ и при 25°С. Сверхпотенциал для окисления на электроде составляет около 0 В, так что реакция окисления на полуэлементе происходит при около 0 В.

В других воплощениях катализатор может содержать компоненты, которые принимают т27,2 эВ от атомарного водорода, такие как представленные в данном раскрытии, при этом катализатор может быть представлен компонентами полуэлемента или образован в течение фазы электролиза или разряда. Гидрино образуются в течение по меньшей мере одной из фаз разряда и заряда. Что касается фазы разряда, потенциал полуэлемента реакции восстановления может быть около 1,23 В или находиться в диапазоне от около 0,6 до 1,4 В относительно δНЕ при 25°С, а потенциал полуэлемента реакции окисления может быть около 0 В или находиться в диапазоне от около -0,5 до +0,5 В относительно δНЕ. Потенциал ячейки между катодом и анодом электролиза при отключенном электролизе или в фазе разряда может составлять около 1,2 В или находиться в диапазоне от около 0,3 до 2 В относительно δНЕ при 25°С. В воплощениях, имеющих повышенную температуру, эти диапазоны комнатной температуры термодинамически скорректированы для рабочей температуры.

Н⁺ и О2 могут образовываться на аноде, а водород на катоде во время электролиза. При отключенном электролизе или в фазе разряда Н2 может быть окислен до Н+ (уравнение (122)) на катоде электролиза, а Н⁺ и О2 могут подвергнуться восстановлению на аноде электролиза для образования Н и Н2О (уравнение (121)), при этом последняя может служить в качестве катализатора образования гидрино на аноде электролиза. Таким образом, ячейка может поддерживать постоянную полярность во время заряда и разряда с меняющейся полярностью тока в течение каждой фазы цикла. Выход может быть обусловлен мощностью или формой волны. В другом воплощении определяемая уравнением (122) реакция происходит обратимо на обоих электродах за исключением того, что необратимым является продукт в виде гидрино Примерами ячеек являются | Ι4ΤΪ/Ι Ι2δΟ.| или Н_зРО₄ (ац)/Р1, импульсный электролиз] и [РЬ/Н^О₄(ац)/РЬ или РЬО, импульсный электролиз]. Кислота может быть в любой желательной концентрации, такой как от около 0,1 М до насыщенной. Примерами концентраций являются 14,7 М Н_зРО₄ и 5 М Н^О₄.

В другом воплощении газы могут переходить от по меньшей мере одного из анода к катоду и наоборот. Далее во время разряда по меньшей мере одна из реакций в полуэлементе может переключаться (уравнение (121)) так, чтобы на катоде электролиза происходило восстановление О₂, а на аноде электролиза выполнялось окисление Н₂ (уравнение (122)). В таком случае полярность тока остается постоянной, но с фазой цикла переключается полярность напряжения электродов. Расстояние между электродами может быть минимизировано для того, чтобы способствовать переходу газа. Электроды могут быть разделены мембраной, такой как протонообменная мембрана, такая как мембрана нафион. Цепь между электродами может содержать диод для сохранения постоянной полярности тока. В воплощениях мощность от образования гидрино проявляется как по меньшей мере одно из преобладания электрической или тепловой энергии над энергией, рассеиваемой при электролизе.

В одном воплощении водной импульсной электролитической ячейки Н+ и кислород могут быть образованы на аноде электролиза, а ОН^- и Н₂ могут образовываться на катоде электролиза, как представлено модельными реакциями: анод электролиза:

катод электролиза:

Реакция раствора может быть

Суммарной реакцией может быть

В течение фазы разряда может быть образовано гидрино, при этом по меньшей мере одно из Н₂О, ОН, О₂, пН и пО (п = целое число) могут выступать в качестве катализатора. Модельные реакции образования Н2О, которая может выступать в качестве катализатора, и гидрино:

- 75 028083 катод

анод

Реакция раствора может быть

Суммарной реакцией может быть

ЗН₂ + 1/2О₂ в Н₂О + 4Н(1/р) (131)

Показатель рН электролитического раствора может быть около нейтрального. Подходящие электролиты, которые являются близкими к нейтральным, представлены солями металлов и сильных кислот, такими как водные нитраты, сульфаты, галогениды, перхлораты, перйодаты, хроматы и другие соли данного раскрытия. Катион может быть аммонием, или металлом, или таким, как щелочной, щелочноземельный, переходный, внутренний переходный, редкоземельный и металл из групп III, IV, V и VI. Концентрация может быть любой желательной, с такой растворимостью, как от 0,01 М до насыщенной.

Импульсная форма волны может быть такой, которая оптимизирует выход электричества относительно потребляемого электричества. Частота импульсного электролиза может быть в диапазоне от около 0,001 Гц до 10 МГц, от около 0,01 Гц до 100 кГц или от около 0,01 Гц до 10 кГц. Напряжение электролиза на ячейке может быть в диапазоне от около 0,1 до 100 В, от около 0,3 до 5 В, от около 0,5 до 2 В или от около 0,5 до 1,5 В. Ток электролиза через площадь электрода, способную образовывать гидрино, может находиться в диапазоне от около 1 мкА-см^-2 до 10 А-см^-2, от около 0,1 мА-см^-2 до 5 А-см^-2 и от около 1 мА-см^-2 до 1 А-см^-2, Мощность электролиза через площадь электрода, способную образовывать гидрино, может находиться в диапазоне от около 1 мкВт-см^-2 до 10 Вт-см^-2, от около 0,1 мВт-см^-2 до 5 Вт-см^-2 и от около 1 мВт-см^-2 до 1 Вт-см^-2. Импульсная форма волны может быть при постоянном токе, мощности или напряжении для по меньшей мере одного из заряда и разряда. В одном примере осуществления постоянный ток через область электрода, способную образовывать гидрино, может быть в диапазоне от около 1 мкА-см^-2 до 1 А-см^-2; постоянная мощность через область электрода, способную образовывать гидрино, может быть в диапазоне от около 1 мВт-см^-2 до 1 Вт-см^-2; постоянное напряжение электролиза на ячейке может быть в диапазоне от около 1 В до 20 В и постоянное напряжение разряда на ячейке может быть в диапазоне от около 0,1 В до 20 В. Временной интервал электролиза может быть в диапазоне от около 10^-4 с до 10 000 с, от 10^-3 с до 1000 с или от 10^-2 с до 100 с, или от 10^-1 с до 10 с. Временной интервал разряда может быть в диапазоне от около 10^-4 с до 10 000 с, от 10^-3 с до 1000 с или от 10^-2 с до 100 с, или от 10^-1 с до 10 с. Разряд может происходить при постоянном или переменном токе, напряжении и мощности, которые могут находиться в тех же диапазонах, в которых находятся эти параметры электролиза. Сопротивление разряда может быть постоянным или переменным. Ото может находиться в диапазоне от около 1 мОм до 100 МОм, от около 1 Ом до 1 МОм и от 10 Ом до 1 кОм. В одном воплощении по меньшей мере одно из тока разряда, напряжения, мощности или временного интервала является большим, чем эти параметры фазы электролиза, чтобы обеспечить выигрыш по меньшей мере одного из мощности или энергии цикла.

В одном воплощении по меньшей мере одно из времени заряда или разряда меньше времени диффузии компонентов от одного электрода к другому. В одном воплощении компоненты могут быть активными кислородными компонентами, такими как по меньшей мере одно из пероксида, иона пероксида, супероксида, НООН, НОО^-, О, О₂ ^2- и О^2-. В одном воплощении по меньшей мере одно из времени заряда и разряда составляет менее около 100 с, 10 с, 1 с, 0,1 с, 0,01 с, 0,001 с, 0,0001 с, 0,01 мс, 1 мкс или 0,1 мкс. В одном воплощении частота цикла заряда-разряда выше той, которая позволяет активным компонентам, образующимся на катоде разряда, мигрировать и диффундировать к аноду разряда. Время заряда-разряда может быть меньше 1 с, например, таким, чтобы препятствовать миграции активных кислородных компонентов, таких как ион пероксида, с достижением и вступлением во взаимодействие с анодом, таким как анод из Мо или сплава Мо, или другим анодом данного раскрытия. Здесь по меньшей мере одно из электролитического электрического поля и тока, который заставляет ионы мигрировать, переключает направление быстрее, чем время перемещения к аноду. Катод разряда, который образует реакционноспособные кислородные компоненты в течение заряда, может их разрушать во время разряда так, чтобы не давать им диффундировать и вызывать коррозию анода разряда. В одном воплощении модельная импульсная цепь заряда-разряда может быть производства Оатгу Ызкгитепкз, такой как модель ЕК300, или ее модификацией, известной специалистам в данной области.

В одном воплощении по меньшей мере одно из напряжения импульсного заряда или разряда, тока, мощности и нагрузки может быть постоянным или переменным. Данные параметры могут контролироваться для обеспечения выигрыша в электрической мощности или энергии. Напряжение электролиза на ячейке может равняться или немного превышать пороговое для протекания тока, таким как в диапазоне от около 0 до 0,5 В более высокое, чем пороговое. Диапазон подходящего напряжения электролиза на ячейке располагается от 0,25 до 2 В или от 0,25 до 1,7 В. Напряжение разряда на ячейке может быть в

- 76 028083 диапазоне, который поддерживает ток противоположной полярности по отношению к току электролиза. Напряжение разряда на ячейке может быть в диапазоне от около 0,01 В до максимального напряжения электролиза. Диапазон подходящего напряжения разряда на ячейке располагается от около 0,01 до 2 В или от 0,01 до 1,7 В. Принимая во внимание площадь электрода, способную образовывать гидрино, ток разряда может находиться в диапазоне от около 1 мкА-см^-2 до 1 А-см^-2, от 0,01 мА-см^-2 до 20 А-см^-2 или от 0,01 мА-см^-2 до 10 А-см^-2’ Нагрузка разряда может быть в диапазоне от около 1 мкОм до 1 МОм. Подходящая нагрузка может поддерживать ток в диапазоне от около 1 мкА-см^-2 до 1 А-см^-2, от 0,01 мА-см^-2 до 20 А-см^-2 или от 0,01 мА-см^-2 до 10 А-см^-2. Электропроводность подходящей нагрузки на электродной области, способной образовывать гидрино, находится в диапазоне от около 10^-5 до 1000 Ом^-1-см^-2, от 10^-4до 100 Ом^- -см^-, от 10^- до 10 Ом^- -см^- или от 10^- до 1 Ом^- -см^- . Мощность может быть определена из по меньшей мере одного подходящего напряжения, тока и сопротивления. Подходящая плотность мощности на площадь электрода, способную образовывать гидрино, находится в диапазоне от около 1 мкВт-см^-2

-2 -2 -2 -2 -2 до 1 Вт-см^-, от 0,01 мВт-см^- до 20 мВт-см^- или от 0,01 мВт-см^- до 10 мВт-см^- . В одном воплощении модельная импульсная цепь заряда-разряда может быть производства АгЬш ОзОитеШз, такой как модель ВТ2000, или ее модификацией, известной специалистам в данной области.

В одном воплощении расплавленного электролита температура ячейки поддерживается, по меньшей мере, при температуре плавления электролита и выше. Электролит может быть расплавленным гидроксидом, который может быть смесью с по меньшей мере одним другим соединением, таким как соль, такая как соль галогенида. Подходящие модельные гидроксидные смеси электролитов представлены ЛОН-ЛВг, ЛОН-ЛХ, ЛОН-ЫаОН, ЛОН-ЛВг-№ОН, ХзОН-ХаВг, №ОН-Ыа1, №ОН-ЫаХ, КОН-КХ (X = галогенид). Соль может быть эвтектической смесью. Температура, превышающая температуру плавления, может находиться в диапазоне от около 0 до выше 1500°С, от 0 до выше 1000°С, от 0 до выше 500°С, от 0 до выше 250°С или от 0 до выше 100°С. Температура ячейки может контролироваться во время работы ячейки для того, чтобы регулировать скорость реакции гидрино. Скорость реакции может контролироваться регулированием по меньшей мере одного из напряжений реакций на полуэлементе, которые являются зависимыми от температуры и композиции реагентов. В одном воплощении температура и композиция реагентов, такая как давление по меньшей мере одного из Н₂О, О₂ и Н₂, может контролироваться для регулирования напряжения полуэлемента с целью управления скоростью реакции гидрино. В одном воплощении, содержащем проницаемую для водорода мембрану, температура ячейки поддерживается повышенной, такой, которая позволяет достичь желательной скорости проникания. Материал мембраны, ее толщина и давление водорода также выбираются таким образом, чтобы достичь желательной скорости проникания. В одном воплощении температура ячейки находится в диапазоне от около 25 до 2000°С, от 100 до 1000°С, от 200 до 750°С или от 250 до 500°С. Если ячейка содержит проницаемую мембрану и расплавленный солевой электролит, температура ячейки поддерживается выше температуры плавления электролита и на уровне, который позволяет достичь желательной скорости проникания. Так, в одном воплощении температура ячейки поддерживается по меньшей мере при температуре плавления соли и выше. Температура, превышающая температуру плавления, может находиться в диапазоне от около 0 до выше 1500°С, от 0 до выше 1000°С, от 0 до выше 500°С, от 0 до выше 250°С или от 0 до выше 100°С. Толщина мембраны может находиться в диапазоне от около 0,0001 до 0,25 см, от 0,001 до 0,1 см или от 0,005 до 0,05 см. Давление водорода может поддерживаться в диапазоне от около 1 торр до 500 атм, от 10 торр до 100 атм или от 100 торр до 5 атм. Скорость проникания водорода может находиться в диапазоне от около 1 х 10^- моль-с^- -см^- до 1 х 10^- моль-с^- -см^- , от 1 х 10^- моль-с^- -см^- до 1 х 10^-5 моль-с^-1-см^-2, от 1 х 10^-11 моль-с^-1-см^-2 до 1 х 10^-6 моль-с^-1-см^-2, от 1 х 10^-10 моль-с^-1-см^-2 до 1 х 10^-7моль-с^- -см^- или от 1 х 10^- моль-с^- -см^- до 1 х 10^- моль-с^- -см^- . Температура ячейки импульсной электролитической ячейки или ячейки, содержащей электрод, обеспечивающий пробулькивание или барботирование водорода, поддерживается выше температуры плавления электролита. В модельной ячейке, содержащей электролит ЛОН-ЛВг с эвтектической смесью около (43%-57%), такой как ячейка [№/ЛОН-ЛВг/№ + воздух; импульсный электролиз] или [№(Н₂)/ЛОН-ЛВг/№ + воздух], в которой водородный электрод (обозначаемый №(Н₂)) включает электрод, обеспечивающий пробулькивание или барботирование Н₂, эвтектическая температура плавления электролита составляет около 265°С. Ячейка может поддерживаться при этой температуре и выше. Скорость проникания водорода через единицу площади барботирующего или пробулькивающего Н2 электрода может находиться в диапазоне от около -13 -1 -2 -4 -1 -2 -12 -1 -2 -5 -1 -2 -11 х 10 моль-с -см до 1 х 10 моль-с -см , от 1 х 10 моль- -см до 1 х 10 моль-с -см , от 1 х 10 моль-с^-1-см^-2 до 1 х 10^-6 моль-с^-1-см^-2, от 1 х 10^-10 моль-с^-1-см^-2 до 1 х 10^-7 моль-с^-1-см^-2 или от 1 х 10^-9моль-с^-1-см^-2 до 1 х 10^-8 моль-с^-1-см^-2. В одном воплощении скорость реакции на противоэлектроде соответствует или превышает скорость, с которой происходит взаимодействие водорода на электроде. В одном воплощении скорость восстановления по меньшей мере одного из Н2О и О2 достаточна, чтобы поддерживать скорость реакции Н или Н2. Противоэлектрод имеет материал и площадь поверхности, достаточные для поддержания достаточной скорости.

Электроды и система электролита могут находиться в сосуде, закрытом для атмосферы. В случае импульсной электролитической ячейки, содержащей расплавленный гидроксидно-солевой электролит,

- 77 028083 парциальное давление поступающей в ячейку воды может регулироваться таким образом, чтобы содействовать протеканию реакции образования ОН- по сравнению с другими реакциями восстановления О₂ и Н₂О, например, такими, при которых образуется по меньшей мере одно из пероксида, супероксида и оксида. В одном воплощении по меньшей мере одно из температуры, давления О₂, давления Н₂О, давления Н2 и концентрации ОН- контролируются таким образом, чтобы благоприятствовать реакции образования катализатора в полуэлементе и встречной реакции, что приводит к оптимальному образованию гидрино. Одна или несколько соответствующих реакций могут быть представлены уравнениями (90-93). Ячейка может быть закрыта для воздуха. В одном воплощении кислород от по меньшей мере одной реакции на полуэлементе поступает от электролиза, например, вследствие окисления по меньшей мере одного из Н₂О и ОН'. Подходящие модельные ячейки, которые подвергаются периодическому или импульсному электролизу, представлены [N^(Η₂)/^^ОΗ-^^Β^/N^], [N^(Η₂)/NаОΗ-NаΒ^/N^], [ПфНЭЖаОНЖаПМ], [№(Н₂)/8г(ОН)₂/№] и подобными ячейками данного раскрытия, в которых присутствует некоторое количество Н₂О и импульсный электролиз может быть источником водорода вместо или в дополнение к прониканию Н. Н2О может быть обратно добавляемой для замены любой потребляемой при образовании гидрино. Также могут быть удалены избытки кислорода. Давление водяного пара может быть контролируемым генератором, присоединенным к ячейке.

Генератор пара Н₂О может иметь температуру ниже температуры ячейки для того, чтобы управлять давлением пара Н2О. В одном воплощении генератор водяного пара может содержать пульверизатор или распылитель, например, ультразвуковой. Пар Н₂О может доставляться потоком, таким как поток инертного газа, такого как благородный газ или Ν₂, Поток может содержать газ-носитель. Н₂О может доставляться посредством уноса в газе-носителе. Газ-носитель может пробулькиваться через столб Н2О, чтобы обеспечить содержание паров Н₂О в газе-носителе. Композиция газа-носителя, высота столба Н₂О, температура столба, давление газа, размер впуска для газа, присутствие диффузора и количество и размеры любых отверстий приспосабливаются таким образом, чтобы достичь желательных степени насыщения газа-носителя Н₂О и скорости поступления Н₂О в ячейку. Газ может запускаться в повторный оборот. В качестве варианта, может контролироваться материальный баланс Н₂О, чтобы достичь желательной массовой процентной доли содержания Н2О в электролите или реагентах полуэлемента. В одном воплощении потеря электролита вследствие улетучивания гидроксидов, таких ЫОН, может быть уменьшена посредством снижения температуры ячейки, сохранения повышенного давления ячейки и эксплуатации ячейки в по меньшей мере частично закрытом состоянии, при котором газы могут снабжаться импульсным электролизом и по линиями с селективно направляемым потоком. Генератор водяного пара или материальный баланс воды также могут управлять по меньшей мере одним из содержания воды и давления закрытой импульсной электролитической ячейки с кислым электролитом. Модельные реакции, включающие Н₂О, даются уравнениями (121-123).

В одном воплощении источником Н₂О для ячейки может являться дегидратация электролита, такого как гидроксид. Пример реакции гидроксида щелочного металла, такого как ЫОН:

2ПОП в Ы₂О + Н₂О (132)

Реакция дегидратации может происходить, даже если она является эндотермической, с энергией, обеспечиваемой по меньшей мере одним из импульсного электролиза, реакции образования гидрино и нагревания. В одном воплощении анод СИТ или электролитической ячейки содержит материал, такой как металл, такой как Мо или сплав Мо, такой как Наупез 242, Мо№, МоСи или МоСо, который вступает в экзергоническую реакцию с Н₂О. Источником Н₂О ячейки может быть реакция дегидратации, которая является эндотермической в ее суммарной реакции с анодом. Примером реакции является реакция электролита ЫОН с Мо для образования оксида Мо, Ы₂О и водорода. Далее ячейка может быть запущена в работу на период времени, подходящий для генерирования энергии без значительного разложения анода. Условия функционирования ячейки, такие как рабочая температура, могут быть изменены таким образом, чтобы электролит мог регенерироваться без существенной реакции с анодом. Например, температура ячейки может быть понижена и к электролиту добавляется Н2О для его повторной гидратации. Регенерированная ячейка после этого может дальше функционировать в типичных рабочих условиях.

В одном воплощении электролит содержит гидроксид, такой как гидроксид щелочного металла, такой как ЫОН, и, кроме того, содержит обезвоженную форму, такую как оксид, в виде смеси, в котором концентрация обезвоженной формы, такой как Ы₂О, находится в пределах такого диапазона, чтобы анод был стабилизирован от окисления. В одном воплощении анод, такой как Мо анод, реагирует с гидратированной формой, такой как ЫОН, и является устойчивым в присутствии обезвоженной формы, такой как ЫОН. Диапазон концентраций этих двух форм является таким, что окислительный потенциал обеспечивает стабильность анода к окислению. Данный диапазон концентраций, кроме того, обеспечивает образование избыточной энергии во время работы ячейки, при которой источником Н может быть импульсный электролиз. В одном воплощении электролит может далее в процессе работы стать обезвоженным. Электролит может повторно гидратироваться непрерывным, или периодическим, или импульсным образом. В последнем случае добавление Н₂О может происходить при более низкой температуре, чем рабочая температура, для того, чтобы защитить анод, такой как Мо анод, от окисления в течение гидратации. После повторной гидратации ячейка может быть нагрета и запущена в действие при стандартной,

- 78 028083 более высокой рабочей температуре. Электролит может, кроме того, содержать смесь гидроксида, обезвоженной формы и по меньшей мере одной другой соли, такой как галогенид, такой как галогенид щелочного металла, например ЫВт.

В одном воплощении ячейки импульсной электролитической ячейки собраны в пакет. Каждая ячейка может содержать расплавленный электролит, такой как расплавленный гидроксид и при необходимости по меньшей мере одну другую соль, или расплавленный водный электролит, такой как воднощелочной электролит. Катод каждой ячейки может содержать кислородный или воздушный электрод. В воплощениях источником кислорода ячейки является по меньшей мере одно из воздуха, внешнего кислорода и электролитически вырабатываемого кислорода. В одном воплощении катод может содержать по меньшей мере один участок, который подвергается действию источника кислорода, такого как воздух или газ О2. Экспонируемый участок может продолжаться от пакета ячейки и электролита, чтобы позволить О2 или восстановленному О2 затекать в электролит по границе раздела катод-электролит. В другом воплощении ячейка может быть закрытой, и водород и кислород могут быть вырабатываемыми электролитическим способом. Система может содержать нагреватель для поддержания пакета при желательной повышенной температуре. Такая температура может быть около или выше температуры плавления расплавленного электролита. В одном воплощении конструкция ячейки выполнена в виде рулета. В одном воплощении сепаратор или разделитель и электролит применяются между электродами, которые могут содержать листы, которые скатываются. Ячейка в форме рулета может быть закрытой. Ячейка может быть туго скрученной, с обеспечением кислорода посредством электролиза. В одном воплощении электрод восстановления кислорода, такой как катод, может быть полностью погруженным в электролит. Электроды импульсного электролиза, которые обеспечивают водород и кислород, могут быть из различных материалов, таких как различные металлы или различные материалы данного раскрытия, такими как различные электроды, выбираемые из группы металлов, углерода, карбидов, боридов, нитридов и карбонитрилов. Катодный материал может абсорбировать кислород во время электролиза и высвобождать его в течение фазы разряда импульсного цикла.

В одном воплощении напряжение реакции образования катализатора в полуэлементе при 25°С относительно 8НЕ составляет около 1,2 В. Подходящие величины напряжения находятся в диапазонах от около 1,5 В до о,75 В, от 1,3 В до о,9 В и от 1,25 В до 1,1 В относительно 8НЕ при 25°С. Подходящими реакциями являются приводящие к образованию Н₂О, такие как отображаемые уравнениями (9о) и (121). В одном воплощении расчетное напряжение ячейки составляет около о В. Реакции ячейки могут содержать восстановление воды в ОН^- и Н2 на катоде и реакцию ОН^- и 1/2Н2 в Н₂О на аноде. В одном воплощении реакция ячейки, имеющей расчетное напряжение ячейки около о В, происходит с по меньшей мере одной другой, имеющей расчетное напряжение ячейки, превышающее около о В. В одном примере осуществления реакции ячейки могут содержать восстановление воды до ОН- и Н2 на катоде и реакцию ОН^- и 1/2Н2 в Н2О на аноде, имеющие расчетное напряжение ячейки около о В, а также результирующую реакцию ячейки образования воды (уравнение (93)), имеющую расчетное напряжение ячейки больше, чем о В.

В другом воплощении площадь поверхности по меньшей мере одного электрода увеличена посредством нанесения покрытия, такого как черное металлическое покрытие, нанесенное методом осаждения из пара, таким как непрерывное осаждение из паровой фазы (С\^ГО), напыление, плазменное осаждение, осаждение атомных слоев (АЕП), физическое осаждение из паровой фазы (РАО), такое как плазменной струей, катодное электродуговое напыление, электронно-лучевое физическое осаждение из паровой фазы, осаждение из паровой фазы, импульсное лазерное напыление и осаждение методом распыления, химическое осаждение из паровой среды (С\^ГО), металлоорганическая газофазная эпитаксия (МОТЬЕ) и химическое осаждение из паровой фазы методом разложения металлоорганических соединений (МОС\^ГЭ). Другие подходящие способы содержат распыление, нанесение кистью, нанесение спиральным валиковым скребком, трафаретную печать, методом центрифугирования, мокрый перенос копии и пленочное литье. В других воплощениях слой электролита может быть нанесенным этими или другими известными в данной области способами.

В одном воплощении кислородные компоненты, такие как по меньшей мере одно из О₂, О₃, О^'3, О^-3, О, О^', Н₂О, Н₃О^', ОН, ОН^', ОН^-, НООН, ООН^-, О^-, О^2-, О^-2 и О^2-2 могут подвергнуться окислительной реакции с Н компонентами, такими как по меньшей мере одно из Н₂, Н, Н^', Н2О, Н3О^', ОН, ОН^-, ОН^-, НООН и ООН^-, для образования по меньшей мере одного из ОН и Н2О, которые действуют в качества катализатора образования гидрино. Источником Н компонентов может быть по меньшей мере одно такое соединение, как гидрид, такой как Ьа№₅Н, гидроксид или оксигидроксидное соединение, Н₂ или источник Н₂, проницаемая для водорода мембрана, такая как №(Н₂), V(Н₂), Т1(Н₂), Ре(Н₂) или №(Н₂), также таким источником может являться импульсный электролиз электролита. Кислородные компоненты могут быть обеспечены реакцией восстановления Н2О или О2 на катоде. Также таким источником кислорода может являться импульсный электролиз электролита. Источником О2 или компонентов О может быть воздух. В качестве варианта, компоненты О могут подаваться в ячейку. Подходящими источниками компонентов О, таких как ОН^-, НООН, ООН^-, О^-, О^2-, О^-2 и О^2-2, являются оксиды, пероксиды, такие как оксиды и пероксиды щелочных металлов, супероксиды, такие как супероксиды щелочных и щелочно- 79 028083 земельных металлов, гидроксиды и оксигидроксиды, такие как представленные в данном раскрытии. Примерами оксидов являются оксиды переходных металлов, такие как №О и СоО, и 8п, такой как 8пО, щелочных металлов, такие как Ы₂О, №-ьО и К₂О, и щелочно-земельных металлов, такие как МдО, СаО, 8гО и ВаО. Источник оксида, такого как №О или СоО, может добавляться к расплавленному солевому электролиту. Кроме того, примерами оксидов являются выбираемые из группы оксидов Си, Νί, РЬ, 8Ь, Βί, Со, СМ, Ое, Аи, 1г, Ре, Нд, Мо, О§, Рб, Ке, КЬ, Ки, 8е, Ад, Тс, Те, Т1, 8п и Примерами ячеек являются [№(Н₂), ν^), Т1(Н₂), Ре(Н₂) или №(Н₂) или гидрид, такой как Ьа№₅Н₆/электролит с эвтектической смесью солей, содержащий гидроксид щелочного металла, такой как ЫОН-ШОН, ЫОН-ЫХ, ШОН-ШХ (X = галогенид или нитрат) или ЫОН-Ы₂Х либо №ЮН-№ьХ (X = сульфат или карбонат) и Ы₂О, №-ьО, К₂О, МдО, СаО, 8гО или ВаО, или оксид Си, Νί, РЬ, 8Ь, Βί, Со, Сб, Ое, Аи, 1г, Ре, Нд, Мо, О§, Рб, Ке, КЬ, Ки, 8е, Ад, Тс, Те, Т1, 8п ИЛИ пероксид, такой как пероксиды щелочных металлов, или супероксид такой как супероксиды щелочных и щелочно-земельных металлов/Νί или другой металл, который может быть таким же, как и металл анода]. В других воплощениях проницаемый для Н электрод содержит электрод импульсного электролиза, который служит в качестве анода во время разряда. В одном воплощении ОН^- может быть окислен и приведен во взаимодействие с Н на аноде для образования Н2О, которая может служить в качестве катализатора образования из Н гидрино. Н может быть из такого источника, как гидрид, такой как Ьа№5Н6, или Н2, который может проникать через мембрану, такую как Νί, Т1, V, ΝΚ Рб, РбАд или Ре, из такого водородного источника, как питающий резервуар 640, протекая по линии 642 и через регулятор 644 (фиг. 5). Таким источник может быть водная электролитическая ячейка 640 с сепаратором Н2 и О2, снабжающим, по существу, чистым Н2, Н2О может восстанавливаться до Н2 и ОН^- на катоде. Образование Н2 может обеспечиваться импульсным электролизом электролита, такого как расплавленный электролит. В одном воплощении, показанном на фиг. 5, ячейка С1НТ содержит Н2О и системы сбора и рециркуляции Н₂. Ячейка С1НТ 650 содержит емкость 651, катод 652, анод 653, нагрузку 654, электролит 655 и систему 657 сбора пара Н₂О из ячейки С1НТ, такого как образующийся на аноде. Система сбора Н₂О содержит первую камеру 658, соединенную с ячейкой, чтобы получать пар Н₂О через канал 659 подачи пара из ячейки в камеру 658 сбора Н₂О. Система сбора содержит по меньшей мере один абсорбер Н₂О и Н₂О конденсатор 660, Собранная вода может возвращаться к ячейке С1НТ в виде пара Н₂О или жидкой воды через канал 661 с помощью насоса 663 или под действием давления, создаваемого при нагревании собранной воды нагревателем 665. Поток воды и давление пара могут контролироваться в камере вентилями 666, 667 и 668 и отслеживаться измерительным устройством 669, Вода может быть возвращена к катоду 652, который может быть пористым по отношению к возвратной Н₂О. Ячейка С1НТ, кроме того, содержит систему 671 для сбора в ячейке С1НТ Н₂. Система сбора Н₂ содержит вторую камеру 672, содержащую Н₂ газопоглотитель 673, в котором непрореагировавший Н₂ из анодного источника и Н2, образованный на катоде, могут быть собраны в газопоглотителе Н2. Н2 с водой, по меньшей мере, частично удаленной системой сбора Н2О, перетекает из первой камеры во вторую через газовый канал 675. В одном воплощении между камерами имеется селективная по Н₂ мембрана, препятствующая попаданию Н2О во вторую камеру и ее взаимодействию с газопоглотителем. Газопоглотитель может содержать переходный металл, щелочной металл, щелочно-земельный металл, внутренний переходный металл, редкоземельные металлы, комбинации металлов, сплавы и сохраняющие водород материалы, такие как раскрываемые в данном раскрытии. Собранный Н₂ может быть возвращен в ячейку С1НТ через канал 676 с помощью насоса 678 или под действием давления, создаваемого нагреванием газопоглотителя или собранного Н₂ нагревателем 680. Поток и давление Н₂ могут контролироваться в камере вентилями 681 и 682 и отслеживаться измерительным устройством 684. Газопоглотитель может собирать водород при открытом вентиле 681 и закрытом вентиле 682, при том, что нагреватель поддерживает его при одной температуре, подходящей для ресорбции Н2. Далее вентиль 681 может быть закрыт, а температура увеличена до температуры, вызывающей высвобождение водорода до достижения желательного давления, измеряемого с помощью измерительного устройства 684. Вентиль 682 может быть открыт, чтобы позволить находящемуся под избыточным давлением водороду затекать в ячейку. Поток может проходить к аноду 653, имеющему проницаемые для Н₂ стенки. Вентиль 682 может быть закрыт, температура нагревателя 680 снижена, а вентиль 681 открыт для сбора Н₂ газопоглотителем 673 в повторном цикле. В одном воплощении подача энергии к нагревателю, вентилям и измерительньм приборам может обеспечиваться ячейкой С1НТ. В одном воплощении разность температур между системами сбора и ячейками может использоваться для достижения желательных давлений при введении в ячейку Н₂ или Н₂О. Например, Н₂ может находиться при первой температуре и давлении в герметизированной камере, которая погружается в горячую соль, чтобы достичь второго, более высокого давления при более высокой температуре соли. В одном воплощении ячейка С1НТ содержит множество проницаемых для водорода анодов, которые могут снабжаться водородом через общий газовый коллектор.

В другом воплощении показанной на фиг. 5 системы обеспечивается источник снабжения катода 652 кислородом, такой как по меньшей мере одно из воздуха, О₂, оксида, Н₂О, НООН, гидроксида и оксигидроксида. Также может быть обеспечен источник снабжения кислородом ячейки через селективный вентиль или мембрану 646, которых может быть несколько, при этом мембрана является проницаемой для О2, такой как тефлоновая мембрана. Кроме того, система 657 содержит сепаратор Н2 и других газов

- 80 028083 ячейки, таких как по меньшей мере одно из азота, водяного пара и кислорода, при этом система 671 собирает неиспользованный водород и возвращает его к ячейке, например, через проницаемый для Н₂ анод 653, Система 657 может конденсировать воду. Система 667 может в дополнение или при необходимости содержать селективную проницаемую для Н₂ мембрану и вентиль 668, которые могут находиться на выходе из системы 657 и которые удерживают О₂, Ν₂ и, возможно, воду и позволяют Н₂ селективно проходить к системе 671, В одном воплощении давление пара воды контролируется на одном или нескольких из катода 651 и ячейки для управления выходной мощностью ячейки.

В одном воплощении проницаемый для Н₂ электрод заменен барботирующим Н₂ анодом 653, Н₂может быть рециклирован без удаления Н₂О с помощью по меньшей мере одного насоса, такого как 678. Если кислород подается к ячейке, например, через селективный вентиль или мембрану 646 или на пористый О₂ катод 652, тогда он может извлекаться из Н₂ системой 657. Модельный пористый электрод для снабжения по меньшей мере одним из Н₂, Н₂О, воздуха и О₂ посредством барботажа содержит прочно присоединенный узел из пористого Νί корпуса (Се1те1 #6, 8ипн1ото Е1ес1пс ШбизЕгез, Пй.) внутри внешней трубки из оксида алюминия. Если ячейка снабжается воздухом, тогда при необходимости из рециркулируемого газа Н₂ удаляется Ν₂. Любой потребляемый на образование гидрино или вышедший из системы Н₂ может быть замещен. Н₂ может замещаться в результате электролиза Н₂О. Энергия для электролиза может обеспечиваться ячейкой СИТ.

Скорость проникания водорода или скорость потока к проницаемым и барботирующим анодам, соответственно, контролируется в целях оптимизации выигрыша в мощности вследствие реакции гидрино по сравнению с обычной реакцией образования воды из водорода и кислорода. С учетом площади активной поверхности, такой как ограничиваемая физическими габаритами внешней поверхности, подвергаемой действию электролита, подходящие скорости потока находятся в диапазонах от около 10^-12 до 10^-22 1 11 6 2 1 10 7 2 1 9 8 моль-см^- -с^- , от около 10^- до 10^- моль-см^- -с^- , от около 10^- до 10^- моль-см^- -с^- и от около 10^- до 10-2 -1 моль-см -с . Скорость восстановления на катоде по меньшей мере одного из О₂, Н₂О и смеси О₂ и Н₂О, такой как содержащаяся в воздухе, может быть любой желательной скоростью для поддержания реакции ячейки при данной скорости проникания водорода или потока на аноде. Подходящие скорости восстановления, выраженные в виде тока в отнесении к эффективной поверхности, находятся в диапазонах от около 0,001 до 1000 мА-см^-2, от около 0,1 до 100 мА-см^-2 и от около 0,5 до 10 мА-см^-2. В одном воплощении катодный газ может содержать смесь О₂, Н₂О и Ν₂. Их мольные доли могут быть любыми желаемыми. Подходящими мольными долями являются такие, как в воздухе (О₂ -20%, Ν₂ -80%, Н₂О -0,5-3%), однако содержание любого данного компонента может быть изменено в диапазоне от около 0,1 до 99 моль.%. В других воплощениях мольные процентные доли О₂Ж₂/Н₂О находятся в диапазоне от около 1 до 99%, от 1 до 99% и от 0,0001 до 99% соответственно, с общим суммарным содержанием около 100%. Также могут присутствовать и другие газы, такие как Аг. В одном воплощении входящий в ячейку газ очищается от СО2.

В одном воплощении в качестве катализатора может выступать по меньшей мере одно из пН, О, пО, ОН и Н₂О (п = целое число). Н может реагировать с источником кислорода, чтобы образовать по меньшей мере одно из ОН и Н2О. Источником кислорода может быть оксианион. Электролит может содержать соединение, содержащее оксианион. Примерами подходящих оксианионов являются по меньшей мере один из гидроксида, карбоната, нитрата, сульфата, фосфата, хромата, бихромата, перхлората и перйодата. В целом примерами подходящих соединений, которые выполняют функцию источника кислорода, индивидуально или в комбинации, являются МХО₃, МХО, МНО₂, МОН, М₂СО₃, МНСО₃, М₂8О₄, МН8О₄, М₃РО₄, М₂НРО₄, МН₂РО₄, М₂МоО₄, М№Ю₃, М₂В₄О₇ (М тетраборат), МВО₂, М₂АО₄, М₂СгО₄, М₂Сг₂О₇, М₂ТЮ₃, ΜΖ^О₃, МА1О₂, МСоО₂, МОаО₂, М₂ОеО₃, ММп₂О₄, М₄8Ю₄, М₂8Ю₃, МТаО₃,

ΜVОз, МЮ₃, МРеО2, МЮд, МСЮд, М8сОп, МТхОп, ΜVОη, МСгОп, МСг2Оп, ММп₂Оп, МРеОп, МСоОп, М№О_п, М\|₂О_п, МСиО_п, ΜΖηО_η, (М является щелочным металлом или аммонием и п=1,2,3, или 4; М может также быть другим катионом, таким как катион щелочно-земельного, переходного, внутреннего переходного или редкоземельного металла, или группой 13-16 катионов), и органическая основная соль, такая как ацетат М или карбоксилат М. Реакция образования по меньшей мере одного из ОН и Н₂О в качестве катализатора получения гидрино может происходить в виде реакции окисления оксианиона. Такая реакция может, кроме того, включать реакцию с Н. Данные реакции могут происходить на аноде. Образование по меньшей мере одного из катализаторов ОН и Н₂О в присутствии Н приводит к катализу Н катализатором в гидрино. Примеры общих реакций, в которых Е обозначает элемент, или соединение:

анод

(133) (134) (134)

- 81 028083 (136) катод

ЕН_у__хо/_х ^} _{+ (т+1)е}- _{+ Нг0 + 1/2Оз +} ЕН_уО” _{+ он}О₂ + 2Н₂О + 4е' в 4ОН' (137) (138) ,2В одном конкретном примере подходящие реакции образования катализатора Н₂О, в которых СО₃ служит в качестве источника кислорода, представлены анод (139) катод

СО;

|2³ + 2Н в Н₂О + СО₂ + 2е

(НО)

В качестве варианта водород может реагировать с анодом, который может содержать металл М', такой как Νί или Со, чтобы образовать соответствующий гидрид, который далее вступает во взаимодействие согласно такому механизму, как анод

2М + Н₂в2МН

МН+^С6>3 вОН + СО₂ + е'

2МН + ОН' в 2М + Н₂О + е + Н(1/р)

МН + 1/2Н₂ + ОН’ в М + Н₂О + е + Н(1/р) (141) (142) (143) (144)

Подобные реакции могут происходить и с другими оксианионами. В других воплощениях другой оксианион и соответствующее окисленное соединение, такое как газ, заменяют СО^2-3 и СО2 соответственно. Примерами анионов и газов или соединений являются 8О^2-4 , NО^-3 и РО^3-4, а также 8О₂, NО₂ и Р₂О₅ соответственно. Ячейка может снабжаться являющимся продуктом газом или соединением, таким как СО₂, 8О₂ или NО₂. В качестве варианта газ или соединение, такое как СО₂, 8О₂ или NО₂, могут рециклироваться в ячейке. Ячейка может содержать такое средство, как полупроницаемая мембрана, для сохранения газа или соединения при поддержании ячейки в открытом состоянии, таком как открытое по отношению к воздуху и при необходимости по меньшей мере к одному из добавленных О₂ и Н₂О. Ячейка может также содержать линии снабжения этими газами, например О₂ и Н₂О. На данных линиях могут иметься вентили, которые поддерживают направленный поток в целях предотвращения утечки продукта окисления оксианиона. В одном воплощении продукт окисления является таким элементом или соединением, как 8 или Р. Данный продукт может подвергнуться восстановлению для образования такого соответствующего соединения, как сульфид или фосфид. В качестве варианта, продукт реагирует с поступающим в ячейку кислородом для образования оксианиона, такого как оксианион, представляющий исходный реагент, такой как 8О^2-4 или РО^3-4. Ячейка может быть закрытой или полузакрытой в случае импульсного электролиза, при котором кислород и водород производятся т δίΐυ Далее в периодическом режиме могут добавляться подпиточные газы для поддержания электролита и источника водорода для образования гидрино. Газы, такие как СО₂, 8О₂ или NО₂, могут повторно использоваться во внутреннем цикле.

В другом воплощении в целях образования гидрино для по меньшей мере одного из получения низкоэнергетических водородных компонентов и соединений и производства энергии реакционная смесь содержит источник атомарного водорода и источник катализатора, содержащий по меньшей мере одно из Н и О, такой, как представленный в данном раскрытии, например Н₂О катализатор. Атомарный водород может быть получен диссоциацией газообразного Н2. Диссоциатор водорода может быть одним из представленных в данном раскрытии, таким как К-Νί, или благородный металл, или переходный металл на субстрате, такой как Νί, или Р1, или Рй на углероде или А1₂О₃. В качестве варианта, атомарный Н может быть полученным при проникании Н через мембрану, такую как представленные в данном раскрытии. В одном воплощении ячейка содержит мембрану, такую как керамическая мембрана, чтобы сделать возможной селективную диффузию Н2 с предотвращением диффузии других компонентов, такой как диффузия Н2О.

Электролит может содержать водный раствор или расплавленную соль. Электролит, такой как по меньшей мере одно из гидроксида, карбоната, нитрата, сульфата, фосфата, хромата, бихромата, перхлората и перйодата, а также их смесей, может содержать эвтектическую смесь, такую как по меньшей мере одна из эвтектических смесей солей табл. 4, по меньшей мере одну из дальнейших смесей раскрытия или известную в данной области смесь. Ячейка может содержать источник водорода, воды и кислорода. Вода может содержать по меньшей мере одно из водорода, дейтерия и трития, например, по меньшей мере одно из Н₂О, НОО, Э₂О, Т₂О, ООТ и НОТ. Примеры эвтектических смесей солей представлены по меньшей мере двумя из галогенида щелочного металла, карбоната, нитрата, сульфата и гидроксида. Расплавленный электролит может, кроме того, содержать источник Н2О, которая может быть поглощаемой из атмосферы или снабжаемой в виде жидкой воды или пара, поступающих к ячейке. Ячейка может вклю- 82 028083 чать открытую ячейку. Кислород может быть кислородом из атмосферы, кислородом, снабжаемым в виде газа или в результате импульсного электролиза Н₂О. Источник водорода может обеспечиваться в виде газа с помощью таких способов, как проникание, барботаж или пробулькивание, или импульсным электролизом источника водорода, таким как электролиз электролита, содержащего некоторое количество Н₂О. В одном воплощении рабочая температура ячейки ниже той, которая вызвала бы коррозию, например, коррозию электродов или емкости. Примерами ячеек являются [№(Н₂)/водный или эвтектический солевой электролит из одного или нескольких из ΜNОз, ΜNО, ΜNО₂, ΜОН, Μ₂СОз, ΜНСОз, Μ₂δО4, ΜНδО4, ΜзΡО4, М₂НРО₄, МН₂РО₄, Μ₂ΜοО4, ΜNЬОз, Μ₂Β4О₇ (М тетраборат), МВО₂, Μ_:ΜΟι, Μ₂С^О₄, Ы₂Сг₂О₇, Μ^Όβ, ΜΖι-Оз, ΜΑ1О₂, ΜСοО₂, ΜОаО₂, Μ₂ОеОз, ΜΜη^, Μ₄δ^О₄, Μ₂δ^О₃, ΜТаОз, ΜУОз, ΜΙΘ3, ΜРеО2, ΜIО4, ЫС1О4, Μδ^ ΜΤ^η, ΜУОη, ЫСгОп, ИС^Оп, ΜΜη2Оη, ΜРеОη, МСоО, ΜΝΌη, ΜΝίΑ, ΜСиО_η, (Μ является щелочным металлом или аммонием и п= 1,2,3 или 4)/№ + воздух], при этом водородный электрод может быть проницаемым, барботирующим или электродом импульсного электролиза. Дополнительными примерами являются [№/РЮН-Р1^О₄/№ + воздушный импульсный заряд-разряд], [№ЕЮН-Ь1^О₄ (аф/Νί + воздушный импульсный заряд-разряд], [Νί или Р1Т1ЖН₄ОН (ац)/№ или Р1Т1 + воздушный импульсный заряд-разряд], [№^г(ОН)₂ или Ва(ОН)₂ (ац)/№ + воздушный импульсный заряд-разряд], [РГП или №/К₂СО₃ (ам)/№ или Р1Т1 + воздушный импульсный заряд-разряд] и [Р1Т1 или Рй/ЬЮН (ац)/Рй или Р1Т1 + воздушный импульсный заряд-разряд].

В одном воплощении ячейки С1НТ, которая вырабатывает по меньшей мере одно из тепловой и электрической энергии при образовании гидрино, реакция Н является регенерационной за исключением того, что одна порция запаса Н при каждом цикле повторяющейся реакции превращается в гидрино. Примеры реакций водорода и карбоната из электролита, такого как К2СО3, который может быть гидратированным расплавленным или водным электролитом:

^С0'~ + Н₂О в 2ОН' + СО₂ (145) анод

катод

СО₂ + Н₂О + 2е в ^СОз + н₂ (147)

Анодная реакция может также задаваться уравнением (139), включающим окисление СО^2-3 до Н₂О, служащей в качестве катализатора. В итоге часть Н преобразуется в Н(1/р), при этом по меньшей мере одно из пН, О, пО, ОН и Н₂О (п = целое число) может служить в качестве катализатора. Источником водорода может быть по меньшей мере одно из проникания, барботирования или пробулькивания, а также импульсный электролиз. Реакция может происходить совместным образом при отсутствии электродов, например, в одном вырабатывающем тепловую энергию воплощении. Одно конкретное термическое воплощение содержит находящуюся под давлением водорода камеру и проницаемую для водорода мембрану, которая посредством проникания снабжает водородом вторую реакционную камеру, которая содержит карбонат, такой как карбонат щелочного металла, например К2СО3.

В одном воплощении ячейка С1НТ содержит систему совместного производства теплоты и электроэнергии, в котором электричество и тепловая энергия вырабатываются для нагрузки. По меньшей мере одна из электрической и тепловой нагрузки может быть по меньшей мере одной из внутренних и внешних. Например, по меньшей мере часть тепловой или электрической энергии, произведенной при образовании гидрино, может поддерживать температуру ячейки, такую как температура расплавленной соли ячейки С1НТ, содержащей расплавленный солевой электролит или расплавленные реагенты. Электрическая энергия может по меньшей мере частично обеспечивать энергией электролиз для регенерации исходных реагентов ячейки из продуктов. В одном воплощении электролит, такой как водный или расплавленный солевой электролит, может перекачиваться через или по теплообменнику, который извлекает теплоту и в конечном счете передает ее к нагрузке.

В некоторых воплощениях энергия, химические вещества, раскрываемые здесь системы батарей и топливных элементов регенерируют реагенты и поддерживают реакцию образования низкоэнергетического водорода за исключением лишь нуждающегося в замещении водорода, расходуемого на образование гидрино, при этом потребляемое водородное топливо может быть получено из электролиза воды. Такой топливный элемент может использоваться для широкого спектра применений, таких как выработка электрической энергии для питания общего назначения, совместного производства электрической и тепловой энергии, обеспечения энергией подвижного состава, силовых судовых установок и в авиации. В последнем случае ячейка С1НТ может заряжать батарею, используемую в качестве накопителя энергии для электрического транспортного средства.

Мощность может контролироваться посредством управлении реагентами и условиями реакций анодного и катодного полуэлементов. Подходящими контролируемыми параметрами являются давление водорода и рабочая температура. Топливный элемент может быть элементом из множества составленных в пакет ячеек. Элементы топливного элемента могут быть уложены штабелем и могут быть последовательно связаны соединительным проводником в каждом соединении. Соединительный проводник может

- 83 028083 быть металлическим или керамическим. Подходящие соединительные проводники представлены электропроводящими металлами, керамикой и металлокерамическими композитными материалами.

В одном воплощении ячейка периодически меняет полярность на обратную посредством возможного приложения напряжения для того, чтобы обеспечить удаление по меньшей мере одного из продуктов окислительно-восстановительной реакции и продуктов гидрино и исключать ингибирование продуктами. Такие продукты могут быть также удалены физическими и термическими способами, такими как ультразвук и нагревание, соответственно. В одном воплощении электролит может удаляться, обрабатываться с помощью, например, нагревания для извлечения гидрино, и заменяться. Электролит, такой как расплавленный солевой или водный электролит, может быть текучим и обработка может происходить в периодическом режиме или в потоке.

В одном воплощении ячейка содержит систему мониторинга и контроля, которая может применяться для ограничения несанкционированных или не обеспеченных лицензией действий. Такая система может содержать контрольное устройство, способное к дистанционной пересылке данных. Система может быть пригодна к телеметрии. Система может быть пригодна к приведению в отключенное состояние. Система может быть пригодна к дистанционному отключению.

XI. Химический реактор.

Настоящее раскрытие также касается других реакторов для получения водородных компонентов с увеличенной энергией связи и соединений настоящего раскрытия, таких как молекулы дигидрино и соединения гидрида гидрино. Кроме того, продуктами такого катализа являются энергия и при необходимости плазма и свет в зависимости от типа ячейки. Такой реактор в дальнейшем упоминается как «водородный реактор» или «водородная ячейка». Водородный реактор содержит ячейку для получения гидрино. Ячейка для получения гидрино может принимать форму химического реактора или газового топливного элемента, такого как газоразрядная ячейка, ячейка плазменного факела или микроволновая энергетическая ячейка и электрохимический элемент. Примеры осуществления ячейки для получения гидрино могут принимать форму жидкотопливной ячейки, твердотопливной ячейки, гетерогенного топливного элемента и ячейки СИТ. Каждая из этих ячеек содержит (ί) источник атомарного водорода; (ίί) по меньшей мере один катализатор, выбранный из твердого катализатора, расплавленного катализатора, жидкого катализатора, газообразного катализатора или их смеси для получения гидрино; и (ίίί) емкость для реакции водорода и катализатора при получении гидрино. В данном контексте и как предусматривается настоящим раскрытием, термин водород, если не указывается иного, включает не только протий ('Н), но также и дейтерий (²Н), и тритий (³Н). В случае применения в качестве реагента реакции гидрино дейтерия можно ожидать получения относительно незначительных количеств продуктов гетерогенных топлив и твердых топлив в виде трития или гелия. Модельные химические реакционные смеси и реакторы могут содержать ячейку СИТ или воплощения термоэлемента данного раскрытия. Дополнительные примеры осуществления даются в данном разделе химических реакторов. В раскрытии даются примеры реакционных смесей, содержащих в качестве катализатора Н2О, образующуюся в ходе реакции смеси. Другие катализаторы, такие как представленные в табл. 1 и 3, могут служить для получения водородных компонентов и соединений с увеличенной энергией связи. Примером катализатора М-Н типа из табл. 3А является КаН, Реакции и условия из этих модельных вариантов пригодны к регулированию по таким параметрам, как реагенты, массовые процентные доли содержания этих реагентов, давление Н₂ и температура реакции. Подходящими реагентами, условиями и диапазонами параметров являются представленные в данном раскрытии. В одном воплощении эти реакционные смеси, кроме того, содержат источник кислорода, такой как продукты окисления нержавеющей стали реактора, который реагируют с Н2 и другими присутствующими реагентами с образованием катализатора Н2О и гидрино, что вызывает матричный сдвиг в область сильного поля, такой как и для любых гидроксидов, образующихся в процессе таких реакций.

В одном воплощении реакция твердого топлива образует Н2О и Н в качестве продуктов или интермедиатов реакции. Н2О может служить в качестве катализатора образования гидрино. Реагенты содержат по меньшей мере один окислитель и один восстановитель, а реакция содержит по меньшей мере одну окислительно-восстановительную реакцию. Восстановитель может содержать металл, такой как щелочной металл. Реакционная смесь может, кроме того, содержать источник водорода и источник Н₂О и может при необходимости содержать субстрат, такой как углерод, карбид, борид, нитрид, карбонитрил, такой как ПСХ или нитрил. Субстрат может содержать металлический порошок. В одном воплощении водородный субстрат содержит Мо или сплав Мо, такой как представлен в данном раскрытии, такой как Мо№, МоСи и МоСо. В одном воплощении окисление субстрата избегается с помощью таких способов, как выбор других, не вызывающих окисления субстрата компонентов реакционной смеси, выбор не приводящих к окислению температуры и условий реакции и поддержание восстановительной газовой среды, такой как атмосфера Н2, как это известно специалистам в данной области. Источник Н может быть выбран из группы щелочных, щелочно-земельных, переходных, внутренних переходных, редкоземельных гидридов и гидридов данного раскрытия. Источником водорода может быть газообразный водород, который может, кроме того, содержать диссоциатор, такой как представленные в данном раскрытии, такой как благородный металл на субстрате, таком как углерод или оксид алюминия и другие из данного рас- 84 028083 крытия. Источник воды может содержать соединение, которое дегидратирует, такое как гидроксид или гидроксидное комплексное соединение, такое как таковые А1, Ζη, δη, Сг, δЬ и РЬ. Источник воды может содержать источник водорода и источник кислорода. Источник кислорода может содержать соединение, содержащее кислород. Примерами таких соединений или молекул являются О₂, щелочной или щелочноземельный оксид, пероксид или супероксид, ТеО₂, δеΟ₂, РО₂, Р₂О₅, δΟ₂, δΟ₃, М^О₄, МНШ., СО₂, М^₂О₈, ММпО₄, М₂Мп₂О₄, М_хН_уРО₄ (х, у = целое число), РОВг₂, МС1О₄, ΜNΟ₃, ΝΟ, Ν₂Ο, ΝΟ₂, Ν₂Ο₃, С1₂О₇ и О₂ (М = щелочной металл; заменить М могут щелочно-земельный или другой катион). Другие модельные реагенты содержат реактивы, выбранные из группы Ы, ЫН, ΕίΝΟ₃, ΕίΝΟ, ΕίΝΟ₂, Εί₃Ν, ЬцЫН, ΕίΝΉ₂, ЫХ, ПН3, ЫВН₄, 1.1.А11 Е Ы_зА1Н₆, ЫОН, Εί₂δ, Н1Е ^^Реδ^, Ы₂СО₃, ЫНСО₃, Εί₂δΟ₄, ЫЖО₄, Ы_зРО₄, Ы₂НРО₄, ЫН₂РО;, Ы₂МоО₄, ΕίΝόΟ;,, Ы₂В₄О₇ (тетраборат лития), ЫВО₂, Ы₂АО₄, ЫА1С1₄, ЫСаС1₄, Ы₂СгО₄, Ы₂Сг₂О₇, Ы₂ТЮ_з, ΕιΖγΌ₃, ЫАЮ^ ЫСоО₂, ЫСаО₂, Ы₂СеО₃, ЫМп₂О₄, Εί₄δίΟ₄, Εί₂δίΟ₃, ЫТаОз, ЫСиС14, ЫРбСЦ ЬАОз, ЫЮз, ЫРеО2, ЫЮЩСЮ., ЮсСЕ ЫТЮп, ЬАОп, ЫСгОп, ЫС^Оп, ЫМп₂О_п, ЫРеО_п, ЫСоО_п, Ы№О_п, Ы№₂О_п, ЫСиО_п и ΕίΖηΟ_η, где п=1, 2, 3 или 4, оксианиона, оксианиона сильной кислоты, окислителя, молекулярного окислителя, такого как ν₂Ο₃, Ι₂Ο₅, МпО₂, Ке₂О₇, СгО₃, КпО₂, АдО, РбО, РбО₂, РЮ, РЮ₂ и ΝΉ₄Χ, в котором X - нитрат или другой подходящий анион, представленный в СКС, и восстановителя. Другой щелочной металл или другой катион могут заменить Ы. Дополнительные источники кислорода могут быть выбраны от МСоО₂, МСаО₂, М₂СеО₃, ММп₂О₄, МАЮ₄, М₂5Юз, МТаО₃, МГОз, МЮ₃, МРеО₂, МЮ₄, МС1О₄, ΜδсΟ_η, МТЮ_п, МГО_Ш МСгО_п, МСг₂О_п, ММп₂О_п, МРеО_п, МСоО_п, М№О_п, М№₂О_п, МСиО_п и ΜΖηΟ_η, где М является щелочным металлом и п=1, 2, 3 или 4, оксианиона, оксианиона сильной кислоты, окислителя, молекулярного окислителя, такого как ν₂Ο₃, Ι₂Ο₅, МпО2, Ке2О₇, СгОз, КиО2, АдО, РбО, РбО2, Р1О, Р1О2, Ι2Ο4, Ι2Ο5, Ι2Ο9, δθ2, δθ3, СО2, Ν2Ο, ΝΟ, ΝΟ2, Ν2Ο3, Ν₂Ο₄, Ν₂Ο₅, С1₂О, С1О₂, С1₂О_з, С1₂О₆, С1₂О₇, РО₂, Р₂О_з и Р₂О₅, Реагенты могут находиться в любом желательном соотношении, которое позволяет получить гидрино. Модельная реакционная смесь состоит из 0,33 г ЫН, 1,7 г ΕίΝΟ₃ и смеси из 1 г МдН₂ и 4 г порошка активированного С. Другой пример реакционной смеси представляет смесь из черного пороха, такого как КNΟ₃ (75 мас.%), древесный уголь из мягкой древесины (который может иметь примерную формулу С₇Н₄О) (15 мас.%) и δ (10 мас.%); КNΟ₃ (70,5 мас.%) и древесный уголь из мягкой древесины (29,5 мас.%) или эти соотношения внутри диапазона около ±1-30 мас.%. Источником водорода может быть древесный уголь, имеющий приблизительную формулу С₇Н₄О.

Реагенты и реакция регенерации и системы могут содержать таковые из данного раскрытия, или из предшествующих патентных заявок США данного заявителя, таких как Реактор катализатора водорода, РСТ/υδ 08/61455, поданная РСТ 24/04/2008; Реактор гетерогенного катализатора водорода, РСТ/υδ 09/052072, поданная РСТ 29/07/2009; Энергетическая система гетерогенного катализатора водорода, РСТ/Ж10/27828, поданная РСТ 18/03/2010; Энергетическая система электрохимического катализатора водорода, РСТ/Ж11/28889, поданная РСТ 17/03/2011 и Энергетическая система электрохимического катализатора водорода на основе Н₂О, РСТ/υδ 12/31369, поданная 30/03/2012 (Предыдущие заявки МП1з), включенных здесь во всей их полноте посредством ссылки.

Реагенты для образования катализатора Н2О могут содержать источник О, такой как разновидности О, и источник Н. Источник компонентов О может содержать по меньшей мере одно из О₂, воздуха и соединения или смеси соединений, содержащих О. Соединение, содержащее кислород, может содержать окислитель. Соединение, содержащее кислород, может содержать по меньшей мере одно из оксида, оксигидроксида, гидроксида, пероксида и супероксида. Подходящие примеры оксидов металлов представлены оксидами щелочных металлов, такими как Ы₂О, Ν;·ι₂Ο и К₂О, щелочно-земельными оксидами, такими как МдО, СаО, διΌ и ВаО, оксидами переходных металлов, такими как МО, Νί₂Ο₃, РеО, Ре₂О₃ и СоО, и внутренних переходных металлов, а также оксидами редкоземельных металлов и оксидами других металлов и металлоидов, такими как оксиды А1, Са, Ιη, δί, Се, δη, РЬ, Аз, δΕ Βί, δе и Те, и смесями этих и других элементов, содержащими кислород. Оксиды могут содержать оксидный анион, такой как анионы данного раскрытия, такой как анион оксида металла, и катион, такой как катион щелочного, щелочно-земельного, переходного, внутреннего переходного и редкоземельного металлов, а также других металлов и металлоидов, такие как катионы А1, Са, Ιη, δί, Се, δη, РЬ, Аз, δΕ Βί, δе и Те, такие как ММ'_2хО_3х+1 или ММ'_2хО₄ (М = щелочноземельный, М' = переходный металл, такой как Ре, или, Νί или Мп, х = целое число), М₂М'_2хО_3х+1 или М₂М'_2хО₄ (М = щелочной металл, М' = переходный металл, такой как Ре или Νί или Мп, х = целое число). Примеры подходящих оксигидроксидов металлов представлены А1О(ОН), 8сО(ОН), ΥΌ(ΌΠ), ТО(ОН), СгО(ОН), МпО(ОН) (а-МпО(ОН) граутит и у-МпО(ОН) манганит), РеО(ОН), СоО(ОН), №О(ОН), КЬО(ОН), СаО(ОН), ШО(ОН), №_1/2Со_1/2О(ОН) и №_1/3Со1_/3Мп_1/3О(ОН). Подходящими примерами гидроксидов являются гидроксиды металлов, таких как щелочные, щелочно-земельные, переходные, внутренние переходные и редкоземельные металлы, и гидроксиды других металлов и металлоидов, такие как гидроксиды А1, Са, Ιη, δί, Се, δη, РЬ, Аз, δΕ Βί, δе и Те, а также смеси. Подходящими комплексными ионными гидроксидами являются Ь1^п(ОН)₄, Nа2Ζη(ΟН)4, 1.Ап(ОНЬ Nа2δη(ΟН)4, Ь12РЬ(ОН)4, МтРХОНЬ Ε^δЬ(ΟН).,. NаδЬ(ΟН)4, Ь1А1(ОН)4, №А1(ОН)₄, Ь1Сг(ОН)₄, №Сг(ОН)₄, ЫХп(ОН)₆ и №Жп(ОН)₆. Дополнительные примеры подходящих

- 85 028083 гидроксидов представлены по меньшей мере одним из Со(ОН)₂, Ζп(ΘΗ)₂, №(ОН)₂, гидроксидами других переходных металлов, Сб(ОН)₂, 8п(ОН)₂ и РЬ(ОН). Подходящие примеры пероксидов представляют Н₂О₂, пероксиды органических соединений и пероксиды металлов, такие как М₂О₂, где М является щелочным металлом, такие как Ы₂О₂, №₂Θ₂, К₂О₂, другие ионные пероксиды, такие как пероксиды щелочно-земельных металлов, такие как пероксиды Са, 8г или Ва, пероксиды других электроположительных металлов, такие как пероксиды лантанидов и ковалентные пероксиды металлов, такие как пероксиды Ζη, Сб и Нд. Подходящие примеры супероксидов представлены супероксидами металлов МО₂, где М является щелочным металлом, такие как \а(к КО₂, КЬО₂ и Сз(₂, и супероксиды щелочно-земельных металлов.

Реакционная смесь может содержать гидроксид, такой как гидроксид щелочного, щелочноземельного, переходного, внутреннего переходного и редкоземельного металлов и А1, Са, В, 8η, РЬ, а также других элементов, которые образуют гидроксиды, и источник кислорода, такой как соединение, содержащее по меньшей мере один оксианион, такой как карбонат, такой как содержащий щелочной, щелочно-земельный, переходный, внутренний переходный и редкоземельный металлы, а также А1, Са, В, 8η, РЬ и другие данного раскрытия. Другими подходящими соединениями, содержащими кислород, являются по меньшей мере одно оксианионное соединение из группы алюмината, вольфрамата, цирконата, титаната, сульфата, фосфата, карбоната, нитрата, хромата, бихромата и манганата, оксида, оксигидроксида, пероксида, супероксида, силиката, титаната, вольфрамата и другие данного раскрытия. Пример реакции гидроксида и карбоната представлен уравнением

Са(ОН)₂ + П₂СО₃ в СаО + Н₂О + 1л₂О + СО₂ (148)

В других воплощениях источник кислорода является газообразным или легко образующим газ, таким как ΝΘ₂, ΝΘ, Ν₂Θ, СО₂, Р₂О₃, Р₂О₅ и 8Θ₂. Восстановленный оксидный продукт образования катализатора Н₂О, такой как С, Ν, МН₃, Р, или 8, может быть преобразован обратно в оксид сжиганием с кислородом или его источником, как представлено в Предыдущих заявках МШз. Ячейка может вырабатывать избыточную теплоту, которая может быть использована для тепловых применений, или же теплота может быть преобразована в электричество с помощью системы Ренкина или Брайтона. В качестве варианта, ячейка может применяться для синтеза низкоэнергетических разновидностей водорода, таких как молекулярное гидрино и ионы гидрида гидрино, и соответствующих соединений.

В одном воплощении в целях образования гидрино для по меньшей мере одного из получения низкоэнергетических разновидностей водорода и соединений и производства энергии реакционная смесь содержит источник атомарного водорода и источник катализатора, содержащий по меньшей мере одно из Н и О, такой, как представленный в данном раскрытии, например, Н2О катализатор. Реакционная смесь может, кроме того, содержать кислоту, такую как Н₂8О₃, Н₂8О₄, Н₂СО₃, Н^О^ Н^О^ НС1(₄, Н₃РО₃ и Н₃РО₄, или источник кислоты, такой как ангидрид кислоты или безводная кислота. Последний может содержать по меньшей мере одно из группы 8Θ₂, 8Θ₃, СО₂, ΝΘ₂, Ν₂Θ₃, Ν₂Θ₅, С1₂О₇, РО₂, Р₂О₃ и Р₂О₅. Реакционная смесь может содержать по меньшей мере одно из основания и основного оксида, такого как М₂О (М = щелочной металл), М'О (М' = щелочно-земельный металл), ΖηΘ или другой оксид переходного металла, СбО, СоО, 8ηΘ, АдО, НдО или А1₂О₃. Дальнейшие примеры ангидридов содержат металлы, такие как устойчивые к Н₂О, например, Си, Νί, РЬ, 8Ь, В1, Со, Сб, Се, Аи, к, Ре, Нд, Мо, Оз, Рб, Ке, КЬ, Ки, 8е, Ад, Тс, Те, Τ1, 8η, А, А1, V, Ζγ, Τι, Мп, Ζη, Сг, Ш и РЬ. Ангидрид может быть оксидом щелочного металла или щелочно-земельного металла, и гидратированное соединение может содержать гидроксид. Реакционная смесь может содержать оксигидроксид, такой как РеООН, №((Н или СоООН. Реакционная смесь может содержать по меньшей мере одно из Н2О и источника Н2О. Н2О может образовываться обратимым образом в результате реакций гидратации и дегидратации в присутствии атомарного водорода. Примеры реакций образования катализаторной Н₂О:

М§(ОН)₂ в М_ёО + Н₂О	(149)
2ЫОН в Ы₂О + Н₂О	(150)
Н₂СО₃вСО₂ + Н₂О	(151)
2РеООН в Ре₂О₃ + Н₂О	(152)

В одном воплощении катализатор Н₂О образуется дегидратацией по меньшей мере одного соединения, содержащего фосфат, такого как фосфатные, гидрофосфатные и дигидрофосфатные соли таких катионов, как катионы, включающие металлы, такие как щелочные, щелочно-земельные, переходные, внутренние переходные и редкоземельные металлы, а также другие металлы и металлоиды, такие как А1, Са, Ш, 81, Се, 8η, РЬ, Аз, 8Ь, В1, 8е и Те и смеси, для образования конденсированного фосфата, такого как по меньшей мере один из полифосфатов, таких как [Р_пО_3п+₁]^(п+^2)-, длинноцепочечных метафосфатов, таких как [(Р(3)п]^п- , циклических метафосфатов, таких как [(Р(3)_п]^п- с η>3, и ультрафосфатов, таких как ^Р4°10.

Примеры реакций:

(п-2)ИаН₂РО₄ + 2Иа₂НРО₄ Ща^Р.Оз»! (полифосфат) + (п-1)Н₂О (153) пЫаЩРСЦ > (Ц_арОз)„ (метафосфат) + пН₂О (154)

Реагенты реакции дегидратации могут содержать К-Νί, который может содержать по меньшей мере

- 86 028083 одно из А1(ОН)₃ и А1₂О₃. Реагенты могут, кроме того, содержать металл М, такой как металлы данного раскрытия, такой как щелочной металл, гидрид металла МН, гидроксид металла, такой как гидроксиды данного раскрытия, такой как гидроксид щелочного металла, и источник водорода, такой как Н₂, а также собственный водород. Примерами реакций являются следующие:

2А1(ОН)з + вЛ1₂0з + ЗН₂О (155)

А1₂0з + 2ΝηΟΗ β2Ν3Α1Ο₂ + Н₂О (156)

ЗМН + А1(ОН)₃ + вМ₃А1 + ЗН₂О (157)

МоСи + 2МОН + 4О₂ вМ₂МоО₄ + СиО + Н₂О (М = Ы, Να, К, КЬ, Сз) (158)

Продукт реакции может содержать сплав. К-Νί может быть регенерирован повторной гидратацией. Реакционная смесь и реакция дегидратации с образованием катализатора Н₂О могут содержать и включать оксигидроксид, такой как оксигидроксиды данного раскрытия, как это представлено модельной реакцией

ЗСо(ОН)₂ в 2СоООН + Со + 2Н₂О (159)

Атомарный водород может быть получен диссоциацией газообразного Н₂. Диссоциатор водорода может быть одним из представленных в данном раскрытии, таким как К-Νί, или благородный металл, или переходный металл на субстрате, такой как Νί, или Р1, или РЬ на углероде или А1₂О₃. В качестве варианта атомарный Н может быть полученным при проникании Н через мембрану, такую как представленные в данном раскрытии. В одном воплощении ячейка содержит мембрану, такую как керамическая мембрана, чтобы сделать возможной селективную диффузию Н₂ с предотвращением диффузии Н₂О. В одном воплощении по меньшей мере одно из Н₂ и атомарного Н обеспечиваются в ячейку электролизом электролита, содержащего источник водорода, такой как водный или расплавленный электролит, содержащий Н₂О. В одном воплощении катализатор Н₂О образуется обратимой дегидратацией кислоты или основания в форму ангидрида. В одном воплощении реакция образования катализатора Н₂О и гидрино продвигаются изменением по меньшей мере одного из рН или активности ячейки, температуры и давления, при этом давление может изменяться посредством изменения температуры. Как известно специалистам в данной области, активность таких компонентов, как кислота, основание или ангидрид, может быть изменена добавлением соли. В одном воплощении реакционная смесь может содержать такой материал, как углерод, который может абсорбировать или быть источником такого газа, как Н2 или газообразный кислотный ангидрид, для реакции образования гидрино. Реагенты могут находиться при любых желательных концентрациях и соотношениях. Реакционная смесь может быть расплавленной или содержать водную суспензию.

В другом воплощении источником катализатора Н₂О является реакция между кислотой и основанием, такая как реакция между по меньшей мере одной галогенводородной кислотой, серной, азотной или азотистой и основанием. Другие подходящие кислотные реагенты представлены водными растворами Н₂8О₄, НС1, НХ (Х-галогенид), Н₃РО₄, НС1О₄, НNΟ₃, НЮ, НТО₂, Н₂8, Н₂СО₃, Н₂МоО₄, НУО. Н₂В₄О₇(тетрабората М), НВО₂, Н₂^О₄, Н₂СгО₄, Н₂Сг₂О₇, Н₂ТЮ₃, ЖгО₃, МА1О₂, НМп₂О₄, НЮ₃, НЮ₄, НС1О₄ или органической кислоты, такой как муравьиная или уксусная кислота. Подходящими модельными основаниями являются гидроксид, оксигидроксид или оксид, содержащий щелочной, щелочно-земельный, переходный, внутренний переходный или редкоземельный металл, или А1, Са, В, 8п или РЬ.

В одном воплощении реагенты могут содержать кислоту или основание, которые реагирует с основным или кислотным ангидридом, соответственно, образуя катализатор Н2О и соединение из катиона основания и аниона кислотного ангидрида или из катиона основного оксида и аниона кислоты, соответственно. Модельная реакция кислотного ангидрида 8Ю₂ с основанием №О11

4ΝβΟΗ + δίθ₂ в N048104 + 2Н₂О (160) при этом реакция дегидратации соответствующей кислоты:

Н48Ю4 в 2Н₂О + 8Ю₂ (161)

Другие примеры подходящих ангидридов могут содержать элемент, металл, сплав или смесь, такие как представленные группой из Мо, Тц Ζγ, 8ΐ, А1, Νί, Ре, Та, V, В, ΝΚ 8е, Те, Сг, Мп, Н£, Со и Мд. Соответствующий оксид может содержать по меньшей мере одно из МоО₂, ТЮ₂, 2гО₂, 8Ю₂, А1₂О₃, №О, №2О’, РеО, Ре2О3, ТаО2, Та2О5, ГО, ГО₂, V2Οз, V2Ο5, В2О3, ΝΙΌ, КЬО₂, \М К 8еО2, 8еО’, ТеО2, ТеО’, ^О₂, ^О₃, Сг₃О₄, Сг₂О₃, СгО₂, СгО₃, МпО, Мп₃О₄, Мп₂О₃, МпО₂, Мп₂О₇, НЮ₂, Со₂О₃, СоО, Со₃О₄, Со₂О₃и МдО. В одном примере осуществления основание содержит гидроксид, такой как гидроксид щелочного металла, такой как МОН (М = щелочной металл), такой как МОН, который может образовывать соответствующий основной оксид, такой как М₂О, такой как Ы₂О, и Н₂О. Основной оксид может взаимодействовать с безводным оксидом с образованием конечного оксида. В модельной реакции МОН с безводным оксидом с высвобождением Н2О образующееся в качестве продукта оксидное соединение может содержать Ы₂МоО₃ или Ы₂МоО₄, Ы₂Т1О₃, Ы₂2гО₃, Ы₂81О₃, ЫА1О₂, Ы№О₂, ЫРеО₂, ЫТаО₃, ЬГУО₃, Ь1₂В₄О₇, ЬДОО’, Ь1₂8еО₃, Ь1₃РО₄, Ь1₂8еО₄, Ь1₂ТеО₃, Ь1₂ТеО₄, Ь1₂^О₄, Ь1₂СгО₄, Ь1₂Сг₂О₇, Ь1₂МпО₄, Р1₂НГО₃, ЫСоО₂ и МдО. Другие подходящие примеры оксидов представляют по меньшей мере один из группы А8₂О₃, А8₂О₅, 8Ь₂О₃, 8Ь₂О₄, 8Ь₂О₅, В1₂О₃, 8О₂, 8О₃, СО₂, ГО₂, Ν^₃, К₂О₅, С1₂О₇, РО₂, Р₂О₃ и Р₂О₅, а также другие подобные оксиды, известные специалистам в данной области. Другой пример дается

- 87 028083 уравнением (152).

Подходящие реакции металлических оксидов:

2ЫОН + №0 в Π₂ΝίΟ₂ + Н₂О (162)

ЗЫОН + ΝίΟ в Ы№0₂ + Н₂О + Ы₂О + 1/2Н₂ (163)

4Ы0Н + Νΐ₂Ο₃ в 2П₂№0₂ + 2Н₂О + 1/2О₂ (164)

2Ы0Н + Νΐ₂Ο₃ в 2Ы№0₂ + Н₂О (165)

Другие переходные металлы, такие как Ре, Сг и Тц внутренний переходный и редкоземельные металлы и другие металлы или металлоиды, такие как А1, Оа, Ы, 8ί, Ое, Зп, РЬ, Аз, ЗЬ, Вц Зе и Те, могут заменять Νί, а другой щелочной металл, такой как Ы, №, КЬ и Сз, может заменять К. В одном воплощении оксид может содержать Мо, при этом в течение реакции образования Н₂О появляющийся катализатор Н₂О и Н могут образовывать то, что далее реагирует с образованием гидрино. Примеры реакций твердого топлива и возможные окислительно-восстановительные механизмы:

ЗМоО₂ + 41ЛОН -> 2Ы₂МоО^ +Мо + 2Н₂О	(166)
2МоО_г + 4ΙΛΟΗ 2Ы₂МоО₄ + 2Н₂	(167)
О²~ —>1/2О₂+2е~	(168)
2Н_гО+2е~ —>2ОН~ +Н₂	(169)
2Н₂О + 2е~ 2ОН~ + Н+Н(1/4)	(170)
Мо*⁺ + 4е~-> Мо	(171)

Реакция может, кроме того, содержать источник водорода, такой как газообразный водород и диссоциатор, такой как Рб/А1₂О₃. Водород может быть любым из протия, дейтерия или трития, или их комбинацией. Реакция образования катализатора Н₂О может содержать реакцию двух гидроксидов с образованием воды. Катионы гидроксидов могут иметь различные степени окисления, такие как таковые из реакции гидроксида щелочного металла с переходным металлом или щелочно-земельным гидроксидом. Реакционная смесь и реакция могут, кроме того, содержать и включать Н2 из источника, как представлено в модельной реакции

ЫОН + 2Со(ОН)₂ + 1/2Н₂ в ЫСоО₂ + ЗН₂О + Со (172)

Реакционная смесь и реакция могут, кроме того, содержать и включать металл М, такой как щелочной или щелочно-земельный металл, как представлено в модельной реакции

М + ЫОН + Со(ОН)₂ в ЫСоО₂ + Н₂о + МН (173)

В одном воплощении реакционная смесь содержит оксид металла и гидроксид, который может служить в качестве источника Н, и при необходимости другой источник Н, при этом металл оксида металла, такой как Ре, может быть поливалентным и подвергаться окислительно-восстановительной реакции в течение реакции образования Н₂О, выступающей в качестве катализатора для реакции с Н, приводящей к образованию гидрино. Примером является РеО, при котором Ре может подвергнуться окислению в Ре³+ в ходе реакции образования катализатора. Модельная реакция является следующей:

РеО + ЗЫОН в Н₂О + ЫРеО₂ + Н(1/р) + Ы₂О (174)

В одном воплощении по меньшей мере один реагент, такой как оксид, гидроксид или оксигидроксид металла, выступает в качестве окислителя, при этом атом металла, такого как Ре, Νί, Мо или Мп, может находиться в степени окисления, более высокой, чем другая возможная степень окисления. Реакция образования катализатора и гидрино может заставить атом подвергнуться восстановлению до по меньшей мере одной более низкой степени окисления. Примерами реакций оксидов, гидроксидов и оксигидроксидов металлов для образования катализатора Н₂О являются:

2КОН + №0 в К₂№0₂ + Н₂О	(175)
ЗКОН + №0 в ΚΝίΟ₂ + Н₂О + К₂О + 1/2Н₂	(176)
2КОН + №₂О₃ в 2ΚΝιΟ₂ + Н₂О	(177)
4КОН + Νΐ₂Ο₃ в 2К₂№0₂ + 2Н₂О + 1/2(¾	(178)
2КОН + №(ОН)₂ в Κ₂ΝίΟ₂ + 2Н₂О	(179)
2ЫОН + МоОз в ЬцМоОд + Н₂О	(180)
ЗКОН + №(ОН)₂ в К№0₂ + 2Н₂О + К₂О + 1/2Н₂	(181)
2К0Н + 2ΝΪΟΟΗ в Κ₂ΝΐΟ₂ + 2Н₂О + ΝίΟ + 1/2(¾	(182)
КОН + ΝΐΟΟΗ в ΚΝΐΟ₂ + Н₂О	(183)
2№ОН + Ре₂0з в 2ИаРеО₂ + Н₂О	(184)

Другие переходные металлы, такие как Νί, Ре, Сг и Έί, внутренний переходный и редкоземельные металлы и другие металлы или металлоиды, такие как А1, Оа, |п, 8ί, Ое, Зп, РЬ, Аз, ЗЬ, Вц Зе и Те, могут заменять Νί или Ре, а другой щелочной металл, такой как Ы, Ыа, К, КЬ и Сз, может заменять К или Ыа. В одном воплощении реакционная смесь содержит по меньшей мере один оксид и гидроксид металлов, которые являются устойчивыми к Н₂О, например, Си, Νί, РЬ, ЗЬ, В1, Со, Сб, Ое, Аи, к, Ре, Нд, Мо, Оз, Рб, Ке, КН, Ки, Зе, Ад, Тс, Те, Т1, Зп, А1, У, Ζγ, Тц Мп, Ζπ, Сг и Ы. Помимо этого реакционная смесь со- 88 028083 держит источник водорода, такой как газ Н₂, и при необходимости диссоциатор, такой как благородный металл на субстрате.

Модельная реакция основного оксида ИЮ с кислотой НС1:

2НС1 + ΝΪΟ в Н₂О + №С1₂ (185) при этом реакция дегидратации соответствующего основания:

Νΐ(ΟΗ)₂ в Н₂О + №0 (186)

Реагенты могут содержать по меньшей мере одну кислоту или основание Льюиса и кислоту или основание Брэнстеда-Лоури. Реакционная смесь и реакция могут, кроме того, содержать и включать соединение, содержащее кислород, при этом кислота реагирует с соединением, содержащим кислород, с образованием воды, как представлено в модельной реакции:

2НХ + РОХ₃ в Н₂О + РХ₅ (187) (X = галогенид).

Подходящими являются соединения, подобные РОХ₃, такие как с Р, замещенным δ. Другие подходящие примеры ангидридов могут содержать оксид элемента, металла, сплава или смеси, который является растворимым в кислоте, такой как гидроксид, оксигидроксид или оксид, содержащий щелочной, щелочноземельный, переходный, внутренний переходный или редкоземельный металл, или А1, Са, Ιη, δη или РЬ, такой как представленный группой из Мо, Т1, Ζγ, δΐ, А1, №, Ре, Та, V, В, ИЬ, δе, Те, Ш, Сг, Мп, Н£, Со и Мд. Соответствующий оксид может содержать МоО₂, ТЮ₂, ΖΦ^ δΌ^ А1₂О₃, ИЮ, №₂О₃, РеО, Ре2О₃, ТаО2, Та2О5, ГО, ГО2, V2О₃, V2О5, В2О₃, ИЬО, ИЬО2, ИЩО5, δеО2, δеО₃, ТеО2, ТеО₃, Ш>, ШО₃,

Сг₃О₄, Сг₂О₃, СгО₂, СгО₃, МпО, Мп₃О₄, Мп₂О₃, МпО₂, Мп₂О₇, НЮ₂, СО₂О₃, СоО, Со₃О₄, СО₂О₃ и МдО. Другие примеры подходящих оксидов представлены оксидами из группы Си, №, РЬ, δΚ В1, Со, Сб, Се, Аи, 1г, Ре, Нд, Мо, Оз, Рб, Ре, Р1, Ри, δе, Ад, Тс, Те, Т1, δη, Ш, А1, V, Ζγ, Т1, Мп, Ζη, Сг, Ιη и РЬ. В одном примере осуществления кислота содержит галогенводородную кислоту, а продуктом является Н2О и галогенид металла из оксида. Реакционная смесь, кроме того, содержит источник водорода, такой как газ Н₂, и диссоциатор, такой как РЕС, при этом Н и катализатор Н₂О взаимодействуют для образования гидрино.

В одном воплощении твердое топливо содержит источник Н₂, такой как проницаемая мембрана или газообразный Н₂, и диссоциатор, такой как РЕС, а также источник катализатора Н₂О, содержащий оксид или гидроксид, который восстанавливается до Н₂О. Металл оксида или гидроксида может образовывать гидрид металла, который служит в качестве источника Н. Примеры реакций гидроксида щелочного металла и оксида, таких как ЫОН и Ы₂О:

ЫОН + Н₂ в Н₂О + ЫН (188)

Ы₂О + Н₂ в ЫОН + ЫН (189)

Реакционная смесь может содержать оксиды или гидроксиды металлов, которые подвергаются восстановлению водородом до Н₂О, такие как оксиды или гидроксиды Си, №, РЬ, δΚ В1, Со, Сб, Се, Аи, 1г, Ре, Нд, Мо, Оз, Рб, Ре, Р1, Ри, δе, Ад, Тс, Те, Т1, δη, Ш, А1, V, Ζγ, Т1, Мп, Ζη, Сг, Ιη и РЬ, и источник водорода, такой как газ Н₂, и диссоциатор, такой как РЕС.

В еще одном воплощении реакционная смесь содержит источникН₂, такой как газ Н₂, и диссоциатор, такой как РЕС, а также пероксид, такой как Н₂О₂, который распадается до катализатора Н₂О и других продуктов, содержащих кислород, такой как О₂. Некоторая часть Н₂ и продукта разложения, такого как О₂, могут реагировать, чтобы также образовать катализатор Н₂О.

В одном воплощении реакция образования в качестве катализатора Н₂О содержит органическую реакцию дегидратации, такую как реакцию спирта, такого как многоатомный спирт, такого как сахар, до альдегида и Н2О. В одном воплощении реакция дегидратации включает высвобождение Н2О из предельного спирта для образования альдегида. Предельный спирт может содержать сахар или его производное, которые высвобождают Н2О, которая может служить в качестве катализатора. Подходящими примеры спиртов являются мезоэритрит, галактит или дульцит и поливиниловый спирт (РVА). Модельная реакционная смесь содержит сахар + диссоциатор водорода, такой как Рб/А1₂О₃ + Н₂. В качестве варианта, реакция содержит дегидратацию соли металла, такой как имеющая по меньшей мере одну молекулу гидратационной воды. В одном воплощении дегидратация включает потерю Н2О, служащей в качестве катализатора, из гидратов, таких как аквоионы и гидраты солей, такие как ВаЕ 2Н₂О и ЕиВг₂ пН₂О.

В одном воплощении реакция образования катализатора Н₂О содержит восстановление водородом содержащего кислород соединения, такого как СО, оксианион, такой как МИО₃ (М = щелочной металл), оксид металла, такой как ИЮ, №₂О₃, Ре₂О₃ или δηО, гидроксид, такой как Со(ОН)₂, оксигидроксиды, такие как РеООН, СоООН и ИЮОН и соединения, оксианионы, оксиды, гидроксиды, оксигидроксиды, пероксиды, супероксиды и другие композиции изобретения, содержащие кислород, такие как представленные в данном раскрытии, которые являются восстанавливаемыми водородом до Н₂О. Примерами соединений, содержащих кислород или оксианион, являются δОС1₂, Иа^₂О₃, ИаМпО₄, РОВг₃, К^₂О₈, СО, СО₂, ИО, ИО₂, Р₂О₅, И₂О₅, И₂О, δО₂, ЬО₈, ИаС1О₂, ИаС1О, К^О₄ и К1ЕО₍, Источником водорода для водородного восстановления может быть по меньшей мере одно из газа Н₂ и гидрида, такого как гидрид металла, такого как представлен в данном раскрытии. Реакционная смесь может, кроме того, содержать

- 89 028083 восстановитель, который может образовывать соединение или ион, содержащий кислород. Катион оксианиона может образовывать в качестве продукта соединение, содержащее другой анион, такой как галогенид, другой халькогенид, фосфид, другой оксианион, нитрид, силицид, арсенид или другой анион данного раскрытия. Примерами реакций являются следующие:

4ΝβΝΟ₃(ο ) + 5М§Н₂(с ) в 5М§О(с ) + 4№ОН(с ) + ЗН₂О(1) + 2Ν₂(§)	(190)
Р₂О₅(с) + 6№Н(с) в 2Να₃ΡΟ₄(ο) + ЗН₂О(§)	(191)
ΝηΟ1Ο₄(ο ) + 2М§Н₂(с) в 2М§О(с) + ΝαΟ1(ο) + 2Н₂О(1)	(192)
КН8О₄ + 4Н₂ в КН8 + 4Н₂О	(193)
К₂8О₄ + 4Н₂ в 2КОН + 2Н₂О + Н₂8	(194)
ΙλΝΟ₃ + 4Н₂ в ΠΝΗ₂ + ЗН₂О	(195)
ОеО₂ + 2Н₂ в Ое + 2Н₂О	(196)
СО₂ + Н₂ в С + 2Н₂О	(197)
РЬО₂ + 2Н₂ в 2Н₂О + РЬ	(198)
У₂О₅ + 5Н₂ в 2У + 5Н₂О	(199)
Со(ОН)₂ + Н₂ в Со + 2Н₂О	(200)
Ре₂О₃ + ЗН₂ в 2Ре + ЗН₂О	(201)
ЗРе₂О₃ + Н₂ в 2Ре₃О₄ + Н₂О	(202)
Ре₂О₃ + Н₂ в 2РеО + Н₂О	(203)
Νΐ₂Ο₃ + ЗН₂ в 2ΝΪ + ЗН₂О	(204)
3Νΐ₂Ο₃ + Н₂ в 2№₃О₄ + Н₂О	(205)
№₂О₃ + Н₂ в 2ΝΪΟ + Н₂О	(206)
ЗРеООН + 1/2Н₂ в Ре₃О₄ + 2Н₂О	(207)
3ΝΪΟΟΗ + 1/2Н₂ в №₃О₄ + 2Н₂О	(208)
ЗСоООН + 1/2Н₂ в Со₃О₄ + 2Н₂О	(209)
РеООН + 1/2Н₂ в РеО + Н₂О	(2Ю)
ΝίΟΟΗ + 1/2Н₂ в №0 + Н₂О	(2П)
СоООН + 1/2Н₂ в СоО + Н₂О	(212)
8пО + Н₂ в 8п + Н₂О	(213)

Реакционная смесь может содержать анион или источник аниона и кислород или источник кислорода, такой как соединение, содержащее кислород, при этом реакция образования катализатора Н₂О содержит реакцию обмена кислорода и аниона при необходимости с Н₂ из источника, реагирующего с кислородом для образования Н₂О. Примерами реакций являются следующие:

2ΝαΟΗ + Н₂ + 8 в Να₂8 + 2Н₂О	(214)
2ΝαΟΗ + Н₂ + Те в Ка₂Те + 2Н₂О	(215)
2ΝβΟΗ + Н₂ + Зе в Ж₂3е + 2Н₂О	(216)
ЫОН + ΝΗ₃ в ΠΝΗ₂ + Н₂О	(217)

В другом воплощении реакционной смеси для твердотопливной или ячейки СШТ реакция гидрино содержит реакцию обмена между халькогенидами, такими как один из реагентов, содержащих О и 8. Модельный халькогенидный реагент, такой как тетраэдрический тетратиомолибдат аммония, содержит анион ([Мо8₄]^2-). Модельная реакция образования возникающего катализатора Н₂О и при необходимости возникающего Н содержит реакцию молибдата [МоО₄]^2- с сероводородом в присутствии аммиака:

[ΝΗ4]₂[ΜοΟ₄] + 4Н₂8 в [ΝΗ4]₂[Μο8₄] + 4Н₂О (218)

В одном воплощении реакционная смесь содержит источник водорода, соединение, содержащее кислород, и по меньшей мере один элемент, способный к образованию сплава с по меньшей мере одним другим элементом реакционной смеси. Реакция образования катализатора Н₂О может содержать реакцию обмена кислорода между содержащим кислород соединением и элементом, способным к образованию сплава с катионом кислородного соединения, при которой кислород реагирует с водородом из источника для образования Н₂О. Примерами реакций являются следующие:

ΝηΟΗ + 1/2Н₂ + Ρά в ИаРЬ + Н₂О	(219)
ΝαΟΗ + 1/2Н₂ + Βί в ΝβΒΪ + Н₂О	(220)
ΝβΟΗ + 1/2Н₂ + 2са в са₂иа + Н₂О	(221)
ΝβΟΗ + 1/2Н₂ + 4Оа в ОацИа + Н₂О	(222)
ΝβΟΗ + 1/2Н₂ + Зп в Νβ8π + Н₂О	(223)
ΝβΑ1Η4 + А1(ОН)₃ + 5Νΐ в ΝβΑ1Ο₂ + Νί₅Α1 + Н₂О + 5/2Н₂	(224)

В одном воплощении реакционная смесь содержит соединение, содержащее кислород, такое как ок- 9о 028083 сигидроксид, и восстановитель, такой как металл, который образует оксид. Реакция образования катализатора Н₂О может содержать реакцию оксигидроксида с металлом для образования оксида металла и Н₂О. Примерами реакций являются следующие:

2МпООН + δη в 2МпО + δηΟ + Н₂О (225)

4МпООН + 8п в 4ΜηΟ + δηθ₂ + 2Н₂О (226)

2ΜηΟΟΗ + Ζη в 2ΜηΟ + ΖηΟ + Н₂О (227)

В одном воплощении реакционная смесь содержит соединение, содержащее кислород, такое как гидроксид, источник водорода и по меньшей мере одно другое соединение, содержащее другой анион, такой как галогенид или другой элемент. Реакция образования катализатора Н₂О может содержать реакцию гидроксида с другим соединением или элементом, при которой анион или элемент обмениваются с гидроксидом для образования другого соединения аниона или элемента и в результате реакции гидроксида с Н₂ образуется Н₂О. Анион может содержать галогенид. Примерами реакций являются следующие:

2ΝαΟΗ + №С1₂ + Н₂ в 2№С1 + 2Н₂О + Νί (228)

2ΝηΟΗ +1₂ + Н₂ в 2ΝβΙ+ 2Н₂О (229)

2Ш0Н + ХеР₂ + Н₂ в 2ΝβΡ+ 2Н₂О + Хе (230)

ΒϊΧ₃ (Х=галогенид) + 4Βϊ(ΟΗ)₃ в ЗВЮХ + Βί₂Ο₃ + 6Н₂О (231)

Г идроксид и галоидные соединения могут быть выбраны такие, чтобы реакция образования Н₂О и другого галогенида была термически обратимой. В одном воплощении общая реакция обмена является следующей:

ΝαΟΗ + 1/2Н₂ + 1/уМ_хС1_у = ЫаС1 + 6Н₂О + х/уМ (232) при этом модельными соединениями М_ХС1_у являются А1С1₃, ΒеС1₂, НРС1₄), КАдС1₂, МпС1₂, ЫаА1С1₄,

8сС1₃, ПС1₂, ПС1₃, иС1₃, иС1₄, ΖγΟ₄, ЕиС1₃, СдС1₃, МдС1₂, ЫдС1₃ и УС1₃, При повышенной температуре, такой как в диапазоне от около 100 до 2000°С, реакция уравнения (232) имеет по меньшей мере одно из энтальпии и свободной энергии около О кДж и является обратимой. Обеспечивающая обратимость температура вычисляется по соответствующим термодинамическим параметрам каждой реакции. Представительными являются диапазоны температур для ЫаС1-8сС1₃ при около 800-900К, ЫаС1-ПС1₂ при около 300-400К, ЫаС1-ПС1₃ при около 600-800К, ЫаС1-ПС1₄ при около 250-300К, ЫаС1^гСи при около 250300К, ЫаС1-МдС1₂ при около 900-1300К,ЫаС1-ЕиС1₃ при около 900-1000К, ЫаС1-ЫдС1₃ при около >1000К и ЫаС1-УС1₃ при около >1000К.

В одном воплощении реакционная смесь содержит оксид, такой как оксид такого металла, как щелочной, щелочно-земельный, переходный, внутренний переходный металл, оксиды редкоземельных металлов и оксиды других металлов и металлоидов, такие как оксиды А1, Са, Ьь 8ί, Се, 8п, РЬ, Аз, 8Ь, Βί, 8е и Те, пероксид, такой как М₂О₂, где М является щелочным металлом, такой как Ы₂О₂, Ыа₂О₂ и К₂О₂, и супероксид, такой как МО₂, где М является щелочным металлом, такой как ЫаО₂, КО₂, КЬО₂ и СзО₂, супероксиды щелочно-земельных металлов и источник водорода. Ионные пероксиды могут, кроме того, содержать пероксиды Са, 8г или Ва. Реакция образования катализатора Н₂О может содержать восстановление водородом оксида, пероксида или супероксида с образованием Н₂О. Примерами реакций являются следующие:

Νη₂Ο + 2Н₂ в 2ИаН + Н₂О (233)

П₂О₂ + Н₂ в Ы₂О + Н₂О (234)

КО₂ + 3/2Н₂ в КОН + Н₂О (235)

В одном воплощении реакционная смесь содержит источник водорода, такой как по меньшей мере одно из Н₂, гидрида, такого как по меньшей мере один из гидридов щелочных, щелочно-земельных, переходных, внутренних переходных и редкоземельных металлов и таковых из данного раскрытия, и источника водорода или другого соединения, содержащего горючий водород, такого как амид металла, и источник кислорода, такой как О₂. Реакция образования катализатора Н₂О может содержать окисление Н₂, гидрида или водородного соединения, такой как амид металла, для образования Н₂О. Примерами реакций являются следующие:

2Ν&Η + О₂ в Νβ₂Ο + Н₂О	(236)
Н₂ + 1/2О₂ в Н₂О	(237)
ΕϊΝΗ₂ + 2О₂ в ΠΝΟ₃ + Н₂О	(238)
2ΕίΝΗ₂ + 3/2О₂ в 2ЫОН + Н₂О + Ν₂	(239)

В одном воплощении реакционная смесь содержит источник водорода и источник кислорода. Реакция образования катализатора Н₂О может содержать разложение по меньшей мере одного из источника водорода и источника кислорода для образования Н₂О. Примерами реакций являются следующие:

- 91 028083

ΝΗ4ΝΟ3ΒΝ2Ο + 2Η2Ο	(240)
ΝΗ4ΝΟ3 в N2 + 1/2О₂ + 2Н₂О	(241)
Н₂О₂ в 1/2О₂ + Н₂О	(242)
Н₂О₂ + Н₂ в 2Н₂О	(243)

Реакционные смеси, раскрываемые здесь в данном разделе Химический реактор, кроме того, содержат источник водорода для образования гидрино. Такой источник может быть источником атомарного водорода, таким как диссоциатор водорода и газ Н₂ или гидрид металла, таким как диссоциаторы и гидриды металла данного раскрытия. Источником водорода для обеспечения атомарного водород может быть соединение, содержащее водород, такое как гидроксид или оксигидроксид. Н, который вступает во взаимодействия для образования гидрино, может быть возникающим Н, образованным реакцией одного или нескольких реагентов, в которых по меньшей мере одно содержит источник водорода, такой как реакция гидроксида и оксида. Такая реакция может также образовывать катализатор Н₂О. Такое же соединение могут содержать оксид и гидроксид. Например, возможна дигидратация оксигидроксида, такого как РеООН, для обеспечения катализатора Н₂О, а также для обеспечения во время дегидратации возникающего Н для реакции гидрино:

4ГеООН в Н₂О + Ре₂О₃ + 2РеО + О₂ + 2Н(1/4) (244) при которой возникающий Н, образующийся во время реакции, вступает в реакцию преобразования в гидрино. Другими модельными реакциями являются реакции гидроксида и оксигидроксида или оксида, таких как №О11 + РеООН или Ре₂О₃, для образования оксида щелочного металла, такого как №РеО₂ + Н₂О, при которых возникающий Н, образованный во время реакции, может образовать гидрино, при этом Н₂О выступает в качестве катализатора. Гидроксидный ион при образовании Н₂О и оксидного иона и восстанавливается, и окисляется. Оксидный ион может реагировать с Н₂О для образования ОН^-. Тот же самый путь может быть получен с реакцией обмена гидроксид-галогенид, такой как следующая:

2М(ОН')₂ + 2М'Х₂ Н₂О + 2МХ₂ + 2ΜΌ +1 / 2О₂ + 2Я(1 / 4) ₍₂₄₅₎ при котором модельные металлы М и М' являются щелочно-земельными и переходными металлами, соответственно, такими как Си(ОН)₂ + СиВг₂ или Со(ОН)₂ + СиВг₂, В одном воплощении избыточный объем Н₂О выводится из реакционной смеси так, чтобы он не ингибировал образование и функцию возникающего НОН-катализатора гидрино. В одном воплощении реагенты перед реакцией могут осушаться. По меньшей мере одно из Н₂О и Н₂ могут добавляться для регенерирования реагентов, а избыточный объем Н2О может удаляться до повторного запуска реакции. В одном воплощении М и М' могут выбираться из группы щелочных, щелочно-земельных, переходных, внутренних переходных и редкоземельных металлов, А1, Оа, Ы, 8ί, Ое, 8п, РЬ, элементов групп 13, 14, 15 и 16 и других катионов гидроксидов или галогенидов, таких как катионы данного раскрытия. Модельная реакция образования по меньшей мере одного из катализатора НОН, возникающего Н и гидрино

4МОН+4М'Х^Н₂О+2М'₂О+М₂О+2МХ+Х₂ + 2Я(1/4)

В одном воплощении реакционная смесь содержит по меньшей мере одно из гидроксида и галоидного соединения, таких как представленные в данном раскрытии. В одном воплощении галогенид может предназначаться для того, чтобы способствовать по меньшей мере одному из образования и поддержания по меньшей мере одного из возникающего катализатора НОН и Н. В одном воплощении смесь может предназначаться для снижения температуры плавления реакционной смеси.

Кислотно-основная реакция представляет еще один подход к катализатору Н₂О. При этом тепловая химическая реакция подобна электрохимической реакции образования гидрино. Примерами смесей галогенидов и гидроксидов являются таковые В1, Сб, Си, Со, Мо и Сб и смеси гидроксидов и галогенидов металлов, обладающих низкой реакционной способностью по отношению к воде из группы Си, Νί, РЬ, 8Ь, В1, Со, Сб, Ое, Аи, й, Ре, Нд, Мо, Оз, Рб, Ке, Кй, Ки, 8е, Ад, Тс, Те, Т1, 8п, и Ζη. В одном воплощении реакционная смесь, кроме того, содержит Н2О, которая может выступать в качестве источника по меньшей мере одного из Н и катализатора, такого как возникающая Н2О. Вода может быть в форме гидрата, который распадается или в ином случае вступает во взаимодействие во время реакции.

В одном воплощении твердое топливо содержит реакционную смесь из Н₂О и неорганического соединения, которая образует возникающий Н и возникающую Н2О. Неорганическое соединение может содержать галогенид, такой как галогенид металла, который реагирует с Н2О. Продукт реакции может быть по меньшей мере одним из гидроксида, оксигидроксида, оксида, оксигалогенида, гидроксигалогенида и гидрата. Другие продукты могут содержать анионы, содержащие кислород и галоген, такие как ХО^-, ХО^-2 ХО^-3 и ХО^-4 (X = галоген). Продукт также может быть по меньшей мере одним из восстановленного катиона и газообразного галогена. Галогенид может быть галогенидом металла, такого как один из щелочного, щелочно-земельного, переходного, внутреннего переходного и редкоземельного металлов и А1, Оа, Ы, 8п, РЬ, 8, Те, 8е, Ν, Р, Аз, 8Ь, В1, С, 8ί, Ое и В, а также других элементов, которые образуют оксиды или оксианионы. Металл или элемент могут, помимо этого, быть такими, которые образуют по меньшей мере одно из гидроксида, оксигидроксида, оксида, оксигалогенида, гидроксигалогенида, гидрата, и такими, которые образуют соединение, имеющее анион, содержащий кислород и галоген, такой как

- 92 028083

ХО^-, ХО^-2 ХО^-3 и ХО^-4 (X = галоген). Примерами подходящих металлов и элементов являются по меньшей мере один из щелочного, щелочно-земельного, переходного, внутреннего переходного и редкоземельного металлов и А1, Оа, Ы, 8п, РЬ, 8, Те, 8е, Ν, Р, Аз, 8Ь, Βί, С, 8ΐ, Ое и В. Модельная реакция является следующей:

5МХ₂ + 7Н₂О в МХОН + М(ОН)₂ + МО + М₂О₃ + 11 Н(1/4) + 9/2Х₂ (247) где М является металлом, таким как переходный металл, такой как Си, и Х - галогеном, таким как

С1.

Реакционная смесь может, кроме того, содержать субстрат, такой как электропроводящий субстрат с большой площадью поверхности. Подходящие примеры субстратов являются таковыми из данного раскрытия, такими как металлический порошок, такой как из Νί или К-Νί, металлическое сито, такое как из Νί, углерод, карбиды, такие как ТЮ и АС, и бориды. Субстрат может содержать диссоциатор, такой как Рй/С или Рй/С. Реагенты могут находиться при любых желательных мольных соотношениях. В одном воплощении стехиометрия является такой, чтобы благоприятствовать выполнению реакции образования катализатора Н₂О и обеспечить Н для образования гидрино. Температура реакции может находиться в любом желательном диапазоне, таком как в диапазоне от около температуры окружающей среды до 1500°С. Диапазон давлений может быть любым желательным, таким как диапазон от около 0,01 торр до 500 атм. Реакции являются по меньшей мере регенеративными и обратимыми с использованием способов, описанных здесь и в предшествующих патентных заявках США данного заявителя, таких как Реактор катализатора водорода, РСТ/И8 08/61455, поданная РСТ 24/04/2008; Реактор гетерогенного катализатора водорода, РСТ/И8 09/052072, поданная РСТ 29/07/2009; Энергетическая система гетерогенного катализатора водорода, РСТ/И8 10/27828, поданная РСТ 18/03/2010; Энергетическая система электрохимического катализатора водорода, РСТ/И8 11/28889, поданная РСТ 17/03/2011 и Энергетическая система электрохимического катализатора водорода на основе Н₂О, РСТ/И8 12/31369, поданная 30/03/2012, включенных здесь во всей их полноте посредством ссылки. Как известно специалистам в данной области, реакции, при которых образуется Н₂О, могут стать обратимыми при таком изменении реакционных условий, например, температуры и давления, которые делают возможным протекание обратной реакции, потребляющей Н2О. Например, может быть увеличено давление Н2О при обратной реакции для реформирования реагентов из продуктов повторной гидратацией. В других случаях восстановленный водородом продукт может быть регенерирован окислением, например, реакцией с по меньшей мере одним из кислорода и Н2О. В одном воплощении из зоны реакции может извлекаться продукт обратной реакции, так, чтобы проходила обратная или реакция регенерации. Обратная реакция может стать предпочтительной даже при отсутствии благоприятствующий ей факторов равновесной термодинамики при удалении по меньшей мере одного продукта обратной реакции. В одном примере осуществления регенерированный реагент (продукт обратной или реакции регенерации) содержит гидроксид, такой как гидроксид щелочного металла. Этот гидроксид может извлекаться такими способами, как сольватация или возгонка. В последнем случае гидроксид щелочного металла в неизменяемом состоянии возгоняется при температуре в диапазоне около 350-400°С. Такие реакции могут поддерживаться в системах энергетических установок из предшествующих патентных заявок США данного автора. Тепловая энергия от производящей мощность ячейки может обеспечивать теплоту для по меньшей мере одной другой ячейки, подвергающейся регенерации, как раскрыто ранее. В качестве варианта, равновесие реакций образования катализатора Н2О и обратной реакции регенерации может быть сдвинуто изменением температуры водяного экрана, предусмотренного конструкцией системы, которая благодаря хладагенту имеет температурный градиент в выбранной области ячейки, как раскрыто ранее.

В одном воплощении возможно выполнение реакция регенерации гидроксида и смеси галогенидного соединения, такой как Си(ОН)₂ + СиВг₂, добавлением по меньшей мере одного из Н₂ и Н₂О. Продукты, такие как галогениды и оксиды, могут быть выделены возгонкой галогенида. В одном воплощении Н2О может добавляться к реакционной смеси под условиями нагревания для того, чтобы вызывать образование из продуктов реакции галогенида и гидроксида, таких как СиВг₂ и Си(ОН)₂. В одном воплощении регенерация может достигаться проведением этапа термоциклирования. В одном воплощении галогенид, такой как СиВг₂, является растворимым в воде, тогда как гидроксид, такой как Си(ОН)₂, не растворим. Регенерированные соединения могут выделяться с помощью фильтрации или осаждения. Химические реактивы могут быть высушенными с использованием тепловой энергии, получаемой от реакции. Теплота может рекуперироваться или отводиться водяным паром. Рекуперация может выполняться с помощью теплообменника или непосредственным применением пара для нагревания или выработки электричества с помощью, например, турбины и генератора. В одном воплощении регенерация Си(ОН)₂ из СиО достигается при помощи расщепляющего Н2О катализатора. Подходящими катализаторами являются благородные металлы на субстрате, такие как Р1/А1₂О₃ и СиА1О, получаемый спеканием СиО и А1₂О₃, фосфат кобальта, борат кобальта, метилборат кобальта, борат никеля, КиО₂, ЬаМпО₃, 8гТЮ₃, ТЮ₂ и АО₃. Модельным способом получения Н₂О-расщепляющего катализатора является контролируемый электролиз раствора Со²⁺ и Νΐ²⁺ в 0,1 М электролите с фосфатом-боратом калия, рН 9,2, при напряжении 0,92 и 1,15 В (по отношению к стандартному водородному электроду) соответственно. Примеры термически обра- 93 028083 тимых твердотопливных циклов представляют

Т100	2СиВг₂ + Са(ОН)₂ -> 2СиО + 2СаВг₂ + Н₂О	(248)
Т730	СаВг₂ + 2Н₂О -> Са(ОН)₂ + 2НВг	(249)
Т 100	СиО + 2НВг -> СиВг₂ + Н₂О	(250)
Т 100	2СиВг₂ + Си(ОН)₂ ”> 2СиО + 2СаВг₂ + Н₂О	(251)
Т730	СиВг₂ + 2Н₂О -» Си(ОН)₂ + 2НВг	(252)
Т 100	СиО + 2НВг “> СиВг₂ + Н₂О	(253)

В одном воплощении реакционная смесь твердого топлива с по меньшей мере одним Н₂ в качестве реагента и Η₂Θ в качестве продукта и одним или несколькими из Н₂ или Н₂О в качестве по меньшей мере одного из реагента и продукта выбирается так, чтобы максимальная расчетная свободная энергия любой стандартной реакции была около нуля в пределах диапазона от -500 до +500 кДж/моль лимитирующего реактива или предпочтительно внутри диапазона от -100 до +100 кДж/моль лимитирующего реактива. Смесь реагентов и продуктов может поддерживаться при одном или нескольких из близкой к оптимальной температуры, при которой свободная энергия находится около нуля, и близкой к оптимальной температуры, при которой реакция является обратимой, с целью обеспечения регенерации или стабильной мощности с продолжительностью, по меньшей мере более длительной, чем время реакции при отсутствии поддержания смеси и температуры. Температура может находиться внутри диапазона около +/-500°С или около +/-100°С от оптимума. Примерами смесей и температур реакции являются стехиометрическая смесь Ре₂О₃, Н₂ и Η₂Θ при 800 К и стехиометрические δη, δηΘ, Н₂ и Н₂О при 800 К.

В одном воплощении продукт по меньшей мере одной из химической и реакции ячейки С1НТ образования гидрино является соединением, содержащим гидрино или низкоэнергетические водородные компоненты, такие как Н₂(1/р) в комплексе с неорганическим соединением. Такое соединение может содержать оксианионное соединение, такое как щелочной или щелочно-земельный карбонат или гидроксид, или другие подобные соединения данного раскрытия. В одном воплощении продукт содержит по меньшей мере одно из комплексных соединений ^сОз ^бХи (М = щелочной или другой катион раскрытия). Продукт, может быть идентифицирован ТоР-81М8 (время-пролетная массспектроскопия вторичных ионов) в виде серии ионов в положительной части спектра, содержащих м(м,СО₃-Я₂(1/4)) μ(ΚΟΗ·Η₂(1/4)Χ , ^; и - , соответственно, где η является целым числом и целое число р> 1 может быть заменено на 4. В одном воплощении соединение, содержащее кремний и кислород, такое как δΐΘ₂ или кварц, может служить в качестве газопоглотителя для Н₂(1/4). Газопоглотитель Н₂(1/4) может содержать переходный металл, щелочной металл, щелочноземельный металл, внутренний переходный металл, редкоземельный метал, комбинации металлов, сплавы, такие как сплавы Мо, и сохраняющие водород материалы, такие как раскрываемые в данном раскрытии.

Соединения настоящего изобретения предпочтительно имеют чистоту более 0,1 ат.%. Более предпочтительно чистота соединений превышает 1 ат.%. Еще более предпочтительно чистота соединений превышает 10 ат.%. Наиболее предпочтительно чистота соединений превышает 50 ат.%. В другом воплощении чистота соединений превышает 90 ат.%. В еще одном воплощении чистота соединений превышает 95 ат.%.

Применения этих соединений включают использование в батареях, топливных элементах, режущих материалах, в легковесных высокопрочных конструкционных материалах и искусственных волокнах, катодах для термоионных генераторов, в качестве фотолюминесцентных соединений, в коррозионностойких покрытиях, термостойких покрытиях, люминофорах для освещения, в оптических покрытиях, оптических фильтрах, в средах для лазеров дальней ультрафиолетовой области, в волоконно-оптических кабелях, магнитах и компьютерных магнитных носителях данных, в реактивах для травления, маскирующих агентах, в допантах при изготовлении полупроводников, топливах, взрывчатых веществах и пропеллентах. Увеличенная энергия связи водородных соединения является полезной для способов химической обработки и рафинирования. Увеличенная энергии связи иона водорода используется в отрицательно заряженном ионе электролита высоковольтной электролитической ячейки.

В одном воплощении гидрино образуется при нагревании источника катализатора и источника водорода, такого как твердое топливо данного раскрытия. Нагревание может быть по меньшей мере одним из термального нагревания и ударного нагревания. Опытным путем с помощью рамановской спектроскопии было подтверждено, что гидрино образуются при размоле в шаровой мельнице твердого топлива, такого как смесь гидроксида и галогенида, такой как смесь, содержащая щелочные металлы, такие как Ы. Например, пик обращенного комбинационного рассеяния от измельченных в шаровой мельнице ЬЮН + ьп и ыон + ПР наблюдается при 2308 см ¹. Таким образом, подходящий пример смеси представлен ПΘΗ + ЬП или ПР. В одном воплощении по меньшей мере одно из термического и ударного нагревания достигается при взрыве. В этом случае обеспечивается дополнительная энергетически эффективная реакция образования гидрино.

В одном воплощении Н₂(1/р) может служить в качестве МК1 (ядерно-магнитный резонанс) пара- 94 028083 магнитного контрастного агента, так как 1 квантовое число является отличным от нуля.

Ненулевое 1 квантовое число, делающее возможным осцилляторное правило отбора величины Δί = +1, является разрешительным относительно Н₂(1/р) молекулярного лазера.

В одном воплощении, так как Н2(1/р) является парамагнетиком, он имеет более высокую температуру ожижения, чем Н₂. Объемный газ гидрино может быть собран способами криоразделения.

XII. Экспериментальная часть.

А. Результаты испытаний модельной ячейки С1НТ.

Ячейки С1НТ с расплавами солей, содержащие анод, расплавленный эвтектический солевой электролит и катод, содержащиеся в тигле из инертного оксида алюминия, были собраны под атмосферными условиями и нагревались в закрытом сосуде, снабжаемом Н2О посредством барботажа газа-носителя аргона через резервуар Н2О или с помощью водяного генератора, который поддерживался в модельном диапазоне температур от 30 до 50°С (от 31 до 93 торр Н₂О). Электролит содержал расплавленную соль, такую как ЫОН-ЫВг и при необходимости матрицу, такую, как МдО. Ячейка эксплуатировалась в условиях импульсного электролиза, при котором из Н2О на аноде разряда образовывался водород, а на катоде разряда кислород. Во время разряда направления реакций и тока менялись на противоположные, чтобы образовать возникающий Н₂О-катализатор и гидрино с тем, чтобы обеспечить избыточный ток и энергию, такую, чтобы достигался избыток по общему электроэнергетическому балансу. В другом варианте ячейка этого типа функционировала в частично открытом для воздуха состоянии. Другой тип содержал водный электролит, такой как насыщенный КОН, и различные катоды и аноды, которые эксплуатировались под условиями импульсного электролиза в открытом для воздуха состоянии. Результаты для модельных ячеек, определяемых как [анод/электролит/катод], таких как [№/ЫОН-ЫВг-МдО/№О (закрытая или воздух)] и [(порошок Со сажа/КОН (насыщенный водный)/№ (воздух)], даются ниже.

508138С84-528 - ячейка Нург - Со ТСА - 1+1(8КО) катод с/ ~ 0,1 г порошка обработанного паром активированного угля

Нург ячейка - С№6/литированный №О катод с/8АС порошком Со ТСА/ЫОН+ЫВг+МдО/ 1 слой С№6 (Китай)/1 слой литерованного №О (042513МС181) с / ~ 0,1 г порошка обработанного паром активированного угля - с горизонтальными полосами

Анод: Со ТСА (050213МС188) внешний диаметр 2,0 ОЭ, размещенный сверху и снизу

1,5 Νί проницаемого диска на 0,01 88 трубке (13,953 г)

Катод: 1 слой С№6 (Китай) се11те1/1 слой литерованного №О (042513МС181) с/ ~ 0,1 г порошка обработанного паром активированного угля (8АС) - с горизонтальными полосами

7,5 г ЫОН + 37,5 г ЫВг + 12 г МдО с/2-1/16 керамическими разделителями

Кумулятивное чистое приращение @ 0,6 В-Т 1,88 X

Кумулятивная общая энергия @ θ,όν-’Γ 4,20 Вт-ч

Кумулятивная энергия разряда @ 0,6 В-Т 8,98 Вт-ч

Н2 проникание расч. до 0,6 В-Т: 1,61 Вт-ч

Н2 скорость ср. до 0,6ν-Γ: 2,90 нмоль/см²/с

Чистое приращение - Н₂ расч. @ 0,6 В-Т: 2,6 Вт-ч

Мощность ячейки @ 0,6 В осн.: 119,3 мВт

Среднее 1К до 0,6 В-Т 88,1 мОм

Плотность тока через площадь (анод): 9,9 мА/см²

Плотность тока через площадь (катод): 9,9 мА/см²

Объемная плотность тока (анод): 30,8 мА/см³

Объемная плотность тока (катод): 9,9 мА/см³

Локализация: М8ТАТ -10

Напряжение холостого хода: 1,0105 В

Время работы ячейки до 0,6 В-Т: 116,8 час

Общее работы ячейки: 119,9 час

Тип ячейки: проницаемая

Тип атмосферы воздух 20,9% О2

Скорость потока: нет данных нет данных

Увлажнение: нет данных КТ °С

Газопоглотитель: нет данных @ Тор НапбМ

Программа заряда: 0,2 с 200 мА

Программа разряда: 0,4 с /0,6 В 200 мА

Теплота (1В, ОВ, ОМ/воспринятая): 407 4/8/2013

Дата завершения / Причина: на полу 0,6 В13,04,2013

Модификаторы ячейки: НТ ТС

Приращение @ 0,6 В пол (116,84 ч) = 1,878х, чистая энергия = 4,199Вт-ч

Н2 проник, расч. @ 116,84 ч =1,61 Вт-ч, скорость = 2,9 нмоль/см²/с

- 95 028083

Ячейка [082212ЭТ1-43] Стат. при 156,5 ч

Последний мгновенное приращение: 1,80 X

Последнее кумулятивное чистое приращение: 1,80 X

Последняя кумулятивная энергия разряда: 10,328 Вт-ч

Последняя кумулятивная энергия заряда: 5,739 Вт-ч

Последняя кумулятивная чистая энергия: 4,588 Вт-ч

Средняя мощность ячейки: 102,7 мВт

Мощность ячейки в конце: 96,6 мВт

Продолжительная мощность ячейки: 30 мВт

Плотность мощности по площади (анод): 5,75 мВ т/см²

Локализация: ВЬРВ-11

Диапазон напряжений при 72 ч: 1,09-1,04 В, стабильно на протяжении 156,5 ч

Последнее время выполнения: 156,5 ч

Тип ячейки Н₂ проникание, барботаж, 800 торр Νί ТТС (Νί 255 порошок) толщина 0,015 дисковая мембрана с Νί сварным швом к соответствующей части; с приваренной по центру 1/8 линией газоснабжения из нержавеющей стали; чистая площадь верхней поверхности диска около 19 см²

Н₂ скорость проникания: 4,4 х 10^-9 моль Н₂/см²/с

Тип атмосферы воздух 20,9% О₂

Увлажнение: Нет

Программа заряда: 2 с, 100 мА

Программа разряда: 4 с, 100 мА

Остановка программы, когда напряжение достигает 90 В

121912Ю1-1337: Си-компания (ТСА, Н₂ проник.)/ЫВг-ЫОН/Ы₂О-№О (воздух)

Анод: диаметр 3 Си-Со ТСА (3 части) покрытие Νί (0,01) прониц. диском диаметром 2

Катод: Ы2О-№О, рулон диаметром 3 и высотой 1,5.

Электролит: 50 г ЫОН, 250 г ЫВг

Температура ячейки: 420С, Н2: 945 торр

Заряд/разряд: 0,2 с/0,4 с, 600 мА, нижний предел напряжения: 0,65 В приращение =1,58

121812Ш-505: Си-Со (ТСΑ)/ЫΒ^-ЫОН-ΜдО/N^О (воздух)

Анод: Си-Со ТСА диметр 1,5 (2 части)

Катод: №О, рулон диаметром 1,5 и высотой 1,5.

Электролит: 15 г ЫОН, 75 г ЫВг

Температура ячейки: 420С

Заряд/разряд: 0,2 с/0,4 с, 600 мА, нижний предел напряжения: 0,70 В приращение =1,78

102212ОС1-1267# (проницаемая ячейка , высокочастотная, цилиндрический катод) (В-3#) Пленочное литье (84% Со + 16% Си нанесение пленочным литьем на носитель Νί се1те1 СЖС) покрытие из Νί сетки, защищенной сварным Νί диском/ЫОН-ЫВг / цилиндр №О (открыт на воздух)

Заряд 60 мА 0,2 с; разряд 60 мА 0,4 с до напр.> = 0,7 В; А: Пленочное литье Νί сетка - Νί диск (й: 1,5', 23,97 г всего); С: №О цилиндр (й: 2,0'; й: 2,7'); Электролит: 20 г ЫОН + 100 г ЫВг; Т уст. = 445°С, Т действ. 420°С

Замечание: Исходное напряжение холостого хода было 1,0189 В. Плотность мощности 4,52 мВт/см²,

Анод 072612ТСА, 3 части с покрытием, 10,51 г, всего 23,97 г. Начальное давление Н2 805,4 торр.

(10/25/2012): 2 дн. + 13 час; У-осн = 0,875 В; Мгновенное приращение: 1,89х; Внутреннее сопротивление: 173 мОм; Всего: 0,98 Вт-час.

(10/26/2012): 3 дн. + 5 ч; У-ОСН = 0,874 В; Мгновенное приращение: 1,89х; Внутреннее сопротивление: 173 мОм. Всего: 1,24 Вт-ч. Законченный и собранный образец спустя четыре дня. Общая энергия: 2,64 Вт-ч/1,40 Вт-ч = 1,89х.

23,96 г оставлено, потеря 0,01 г (образован №О, энергия: 0,0083 Ватт-час); энергетический вклад Н₂был 0,64 Вт-ч из расчета скорости проникания; дополнительная энергия = 1,24 Вт-ч - 0,64 Вт-ч - 0,0083 Вт-ч = 0,59 Вт-чс. Отсутствие видимой коррозии.

102212ОС2-1268# (проницаемая ячейка, высокочастотная, цилиндрический катод) (В-5#) Пленочное литье (84% Со + 16% Си нанесение пленочным литьем на носитель Νί се1те1 СЖС) покрытие из Νί сетки, защищенной сварным Νί диском / ЫОН-ЫΒ^-ΜдО / цилиндр №О (открыт на воздух) Заряд 60 мА 0,2 с; разряд 60 мА 0,4 с до напр.> = 0,7 В; А: Пленочное литье Νί сетка - Νί диск (й: 1,5', 25,34 г всего); С: №О цилиндр (й: 2,0'; й: 2,7'); Электролит: 20 г ЫОН + 100 г ЫВг + 35 д ΜдО; Т уст. = 480°С, Т действ. 420°С Замечание: Исходное напряжение холостого хода было 0,981 В. Плотность мощности 4,47 мВт/см²,

Анод 072612ТСА, 3 части с покрытием, 10,40 г, всего 25,34 г. Начальное давление Н₂ 806,4 торр.

(10/25/2012): 2 дн. + 13 ч; У-осн = 0,823 В; Мгновенное приращение: 1,90х; Внутреннее сопротивление: 160 мОм; Всего: 0,93 Вт-ч.

- 96 028083 (10/26/2012): 3 дн. + 5 ч; У-осн = 0,821 В; Мгновенное приращение: 1,89х; Внутреннее сопротивление: 160 мОм. Всего: 1,18 Вт-ч. Законченный и собранный образец спустя четыре дня. Общая энергия: 2,51 Вт-ч / 1,33 Вт-ч = 1,89х. 25,58 г оставлено, увеличение 0,24 г из-за остаточного нерастворимого МдО; энергетический вклад Н₂ был 0,53 Вт-ч от вычисления скорости проникания; дополнительная энергия =1,18 Вт-ч -0,53 Вт-ч = 0,65 Вт-ч. Отсутствие видимой коррозии.

090712ОС2-1224# (проницаемая ячейка , цилиндрический катод, давление Н₂: 900 торр) (В-19#) Сварной Νί диск / ЫОН-ЫВт / цилиндр №О (открытый на воздух) Заряд 50 мА в течение 0,2 с; разряд 50 мА в течение 0,4 с до У> = 0,7 В; А: сварной Νί диск (ά: 1,75', 33,76 г всего); С: ΝίΟ цилиндр (ά: 2,25'; Ь: 3'); Электролит: 20 г ЫОН + 100 г МВт; Т уст. = °С, Т действ. 430°С. Исходное напряжение холостого хода было 1,092 В. Плотность мощности 3,20 мВт/см², Изменение тока до 100 мА. (9/18/2012): 8 дн. + 21 ч; У-осн= 0,796 В; Мгновенное приращение: 1,57х; Внутреннее сопротивление: 358 мОм; Чистая энергия: 4,16 Вт-ч. (9/19/2012): 9 дн. + 17 ч; У-осн = 0,741 В; Мгновенное приращение: 1,53х; Внутреннее сопротивление: 320 мОм; Чистая энергия: 4,54 Вт-ч. Остановлено, взвешено и возобновлено при тех же рабочих параметрах и характеристиках: Общая энергия: 12,36 Вт-ч (разряд)/7,51 Вт-ч (заряд) = 1,65х. Масса: 33,76 г (перед); 33,68 г (после). Результаты ячейки 1224 показали, что Νί проницаемый анод может быть стабилизирован прониканием Н₂ при около 1,25 Е-8 моль/с см² (2,5 мВт/см²).

0924128С81-118 Испытательная повторно сваренная (точечная газовольфрамовая сварка) Мо пластина 80 мА/см² Мо (100) с/повторно сваренным Νί / ЫОН+ЫВт/№О Анод: Мо (100) с/повторно сваренным Νί квадратом 1 см² (2,457 г) Катод: №6-№О рулон, высота 2 х внешний диаметр 1,5 (27,353 г) 15 ЫОН + 75 г МВт с ~2 мм кольцевым разделителем Локализация: АтЫи3 -1 напряжение холостого хода: 1,1047 В Программа заряда: 1 с 80 мА Программа разряда: 2 с/0,7 В, 80 мА

092412303-120 Исследуемый сплав, изготовленный в НТТВ (стенд для испытания средств новейшей технологии) ΜοΝί 50:50 40 мА/см² ΜοΝί(50-50) НТТВ/ ЫОН+ЫВт/№О Анод: ΜοΝί(50-50) НТТВ 1 см² квадрат (2,724 г) Катод: №6-№О рулон, высота 2 х внешний диаметр 1,5 (32,602 г) 15 ЫОН + 75 г МВт с ~2 мм кольцевым разделителем напряжение холостого хода: 996 мВ Программа заряда: 1 с 25 мА Программа разряда: 2 с/0,8 В, 25 мА

Наименование ячейки: 082812ТТ1-45 (Регенерированная электроосаждением Мо). Анод: Две части из промышленно выпускаемой МоСи 5/5 ат.% фольги толщиной 02 (Аше1ек) диаметром 1,5 были сварены с использованием Νί прокладки толщиной 02, имевшей внутренний диаметр 1. Верхняя фольга МоСи имела в центре отверстие диаметром 25 с вваренной 25 Νί трубой с внешним диаметром 8. Катод: Рулон диаметром 1,5 и высотой 2 из оксидированного Νί Се1ше1 толщиной 5 мм с 468 отверстием в центре. Электролит: 15 г ЫОН и 75 г ЫВт были взвешены и помещены в тигель из оксида алюминия, а затем нагреты до 430°С. Сборка: Анод был проверен на утечки вакуумированием до 0,2 торр с помощью устройства для проникания водорода. После проверки герметичности анод был закрыт, чтобы оставаться под вакуумом, в то время как питающая емкость для водорода была дозаправлена водородом до 998,1 торр. Анод был затем заполнен и зафиксировано давление в 971,2 торр. Далее анод был помещен в электролит и оставлен на время, в течение которого давление в емкости немного увеличилось до 973,1 торр. Это было взято в качестве стартовой величины для давления ячейки. Эти три давления и расчетный объем всего узла были использованы для выполнения вычислений количества водорода, проходящего через анодную диафрагму.

Испытание: первоначально ячейка была проверена, как показано в нижеследующей таблице.

- 97 028083

Программа Запуск ячейки	Ток (мА) 50	Диапазон V	Мощность (мВт)
0,2/0,4 с форма волны на	⁵⁰	0,97-1,05	9,739380027
протяжении ночи
1/2 с форма волны	50	0,97-1,07	8,665770006
2/4 с форма волны	50	0,98-1,07	9,147375413
4/8 с форма волны	50	0,94-1,06	9,930217731
8/16 с форма волны	50	0,96-1,13	9,235660367
8/16 с форма волны	50	0,96-1,13	7,574133052
0,2/0,4 с волна	50	0,98-1,02	8,735350286
0,2/0,4 с волна	100	0,86-0,94	10,61981618
0,2/0,4 с волна	100	0,86-0,94	9,447974398
1/2 с форма волны	100	0,82-0,95	10,73913996
2/4 с форма волны	100	0,8-0,96	9,967456047
4/8 с форма волны	100	0,77-0,97	9,636824934
0,2/0,4 с волна	150	0,785-0,916	11,35858601
0,2/0,4 с волна	150	0,7-0,91	9,821537121
0,2/0,4 с волна	50	0,84-0,88	3,724325199
Окно напряжений 0,85-1,0 В	50	0,85-1,0	-0,458776059
Окно напряжений 0,88-0,93 В	50	0,88-0,93	-0,181787636

К этому моменту ячейка имела чистую энергию 3,11 Вт-ч. Из-за недостаточного приращения было добавлено 0,5 г МоО₂ для регенерации ячейки. Для выполнения этого ячейка была на мгновение извлечена из ванны с электролитом, в то время как в электролит добавлялся МоО₂. Агрегат ячейки был после этого помещен обратно в ванну и, соответственно программе испытаний, к ячейке приложены 1,2 В. Потребовался исходный ток -300 мА, который, однако, асимптотически снизился до 58 мА, что продолжалось на протяжении 6 ч. После обработки МоО₂ была применен режим программы 0,2/0,4 с 50мА. Дни и диапазоны напряжений показаны ниже:

День	Диапазон V
0	0,9-0,96
1	0,9-0,96
2	0,84-0,91
3	0,84-0,915
4	0,85-0,89
7	0,85-0,89

На 7-й день ячейка имела новую чистую энергию 2,46 Вт-ч, а средняя мощность от водорода составила 1,96 мВт. Ячейка функционировала в режиме между 0,824 и 0,867 В при 50 мА, действовавших с формой волны 0,2/0,4 с и дала чистую энергию в 36 Вт на протяжении 36 ч. До тех пор, пока на 28-й день давление водорода не выровнялось и ячейке больше требовалось внешнего Н₂.

092412ОС1-1241# (проницаемая ячейка, высокочастотная, цилиндрический катод) (В-8#) Сварной Мо-Мо диск / ЫОН-ЫВг-МдО/цилиндр №О (открытый на воздух) Заряд 50 мА в течение 0,2 с; разряд 50 мА в течение 0,4 с до У> = 0,7 В; А: сварной Мо-Мо диск (й: 1,5 см, 9,67 г всего); С: №О цилиндр (й: 2,25'; Н: 3'); Электролит: 20 г ЫОН + 100 г ЫВг + 35 д МдО; Т уст. = 490°С, Т действ. 420°С

Время

Плотность

Напряжение 12 час разность в 12 час разность Мгновенное Внутреннее испытания / ток мощности разряда разряда (В) (мА)

2,5 час / 50 (мВт/см2)

24,4

0,858 энергии заряда (Вт-час)

0,0385 в энергии разряда (Вт-час)

0,0716 приращение сопротивление мОм)

1,86х 202

Замечание: Исходное напряжение холостого хода было 1,0255 В. Плотность мощности 24,4 мВт/см²,

091912ОС2-1238# (Высокая частота, малый квадратный катод) (А-15#) Квадрат из Мо-Си фольги/ЫОН-ЫВг/№О цилиндр (открытый на воздух) Заряд 80 мА в течение 0,2 с; разряд 80 мА в течение 0,4 с до У> = 0,7 В; А: Мо-Си (50:50; 1 см², 2,39 г включая провода); С: №О цилиндр (й: 1,5'; Н: 2'); Электролит: 20 г ЫОН + 100 г ЫВг; Т уст. = 485°С, Т действ. 420°С.

Замечание: Исходное напряжение холостого хода было 0,896 В. Плотность мощности 60,0 мВт/см², (9/20/2012): 22 дн. У-осн = 0,699 В; Мгновенное приращение: 1,63х; Внутреннее сопротивление:

- 98 028083

323 мОм. (9/21/2012): 1 дн. + 14 ч; V-осн = 0,698 В; Мгновенное приращение: 1,53х; Внутреннее сопротивление: 316 мОм.

091712СС2-1234# (Н₂ проницаемая ячейка, покрытый №-Со пленочным литьем, высокая частота, цилиндрический катод) (В-12#) № диск (090512ТСА) / ЫОН-ЫВг / ИЮ цилиндр (открытый на воздух) Заряд 50 мА в течение 0,2 с; разряд 50 мА в течение 0,4 с до = 0,7 В; А: И1 проницаемый электрод с № сеткой, прикрепленной на внешней поверхности и покрытой пленочным литьем (покрытие из 95% № + 5% Со), б: 1,5', 31,60 г всего); С: ИЮ цилиндр (б: 2,25'; Ь: 3'); Электролит: 20 г ЫОН + 100 г ЫВг; Т уст. = 450°С, Т действ. 420°С.

Замечание: Исходное напряжение холостого хода было 1,10 В. Плотность мощности 4,08 мВт/см²,

Сравнение с проницаемой ячейкой: 090712СС2-1224#. (9/20/2012): 2 дн. + 13 ч; V-осн = 0,934 В; Мгновенное приращение: 1,92х; Внутреннее сопротивление: 57 мОм; Чистая энергия: 0,90 Вт-ч. (9/21/2012): 3 дн. + 5 ч; V-осн = 0,994 В; Мгновенное приращение: 1,91х; Внутреннее сопротивление: 128 мОм; Чистая энергия: 1,15 Вт-ч. Изменение тока до 100 мА.

Ячейка [082212ТТ1-43] Стат. при 72 ч

Последнее мгновенное приращение: 1,82 х

Последнее кумулятивное чистое приращение: 1,82 х

Последняя кумулятивная энергия разряда: 1,9850 Вт-ч

Последняя кумулятивная энергия заряда: 1,0907 Вт-ч

Последняя кумулятивная чистая энергия: 0,8943 Вт-ч

Мощность ячейки: 48,95 мВт

Плотность мощности по площади (анод): 16,3 мВт/см²

Локализация: АгЬш16 -7

Диапазон напряжений при 72 ч: 1,09-0,97 В, стабильно на протяжении 72 ч

Последнее время выполнения: 72 ч

Тип ячейки Н₂, проникание, 785 торр МоСи (50:50) толщиной 0.02 (промышленно выпускаемый компанией Ате1ек материал) дисковая мембрана с № сварным швом к соответствующей части; с приваренной по центру 1/4 линией газоснабжения из нержавеющей стали; чистая площадь верхней поверхности диска около 3 см

Н₂ скорость проникания: 2,5 х 10^-8 моль Н₂/с (~4 мВт максимальная расчетная для образования Н₂О)

Тип атмосферы воздух 20,9% О2

Увлажнение: ΌΙ Н₂О РТ°С

Программа заряда: 0,2 с, 50 мА

Программа разряда: 0,4 с или до 0,7 В, 50 мА

Ячейка [082412ТТ1-44] Стат. при 1 ч

Последнее мгновенное приращение: 1,83 х

Последнее кумулятивное чистое приращение: 1,83 х

Последняя кумулятивная энергия разряда: 1,3935 Вт-ч Последняя кумулятивная энергия заряда: 0,7604 Вт-ч

Последняя кумулятивная чистая энергия: 0,6331 Вт-ч

Мощность ячейки: 92,3 мВт

Плотность мощности по площади (анод): 30,7 мВт/см

Локализация: АгЬш16 -8

Диапазон напряжений в 1 день: 0 957-0 889 В, по существу стабильно на протяжении 24 ч

Последнее время выполнения: 1 день

Тип ячейки Н₂, проникание, 785 торр МоСи (50:50) толщиной 0.02 (промышленно выпускаемый компанией Ате1ек материал) дисковая мембрана с № сварным швом к соответствующей части; с приваренной по центру 1/4 линией газоснабжения из нержавеющей стали; чистая площадь верхней поверхно2 сти диска около 3 см

Н₂ скорость проникания: 3 х 10^-8 моль Н₂/с (~5 мВт максимальная расчетная для образования Н₂О)

Тип атмосферы воздух 20,9% О2

Увлажнение: ΌΙ Н₂О РТ°С

Программа заряда: 0,2 с, 100 мА

Программа разряда: 0,4 с или до 0,7 В, 100 мА

071812СС2-1141# (Высокая удельная мощность, цилиндрический катод) (А-21#)

Мо-С (50:50) сплав куском / ЫОН-ЫВг / ИЮ цилиндр (открытый по воздуху) Заряд 80 мА в течение 2 с; разряд 80 мА в течение 4 с до = 0,6 В; А: Мо-№-С (б: 1,0 см, 3,27 г включая провода); С: ИЮ цилиндр (б: 1,5'; Ь: 2'); Электролит: 20 г ЫОН + 100 г ЫВг; Т уст. = 520°С, Т действ. 450°С; Замечание: исходное напряжение холостого хода было 1,134 В. Анод: Сплав Мо-С. (7/25/2012): 6 д. + 12 ч; Всего: 6,4736 Вт-ч / 3,7698 Вт-ч = 1,72х. Чистая энергия: 2,7038 Вт-ч.

072612СС1-1158# (Высокая удельная мощность, цилиндрический катод) (А-10#) Мо-δί (60:40) сплав / ЫОН-ЫВг / ИЮ цилиндр (открытый по воздуху) Заряд 50 мА в течение 2 с; разряд 50 мА в тече- 99 028083 ние 4 с до У> = 0,6 В; А: М0-81 (Ь: 1,0 см, 2,25 г включая провода); С: №О цилиндр (Ь: 1,5'; Ь: 2'); Электролит: 20 г ЫОН + 100 г ЫВг; Т уст. = 460°С, Т действ. 430°С. Замечание: исходное напряжение холостого хода было 1,14 В. (8/03/2012): 6 дн. + 2 ч; V-осн = 0,600 В; Мгновенное приращение: 1,47х; Внутреннее сопротивление: 738 мОм. Общая энергия: 3,87 Вт-ч/2,42 Вт-ч = 1,60х. Чистая энергия: 1,45 Вт-ч.

072412СС1-1151# (Высокая плотность мощности, цилиндрический катод) (А-14#) Сплав Мо-В (50:50)/ЫОН-ЫВг / №О цилиндр (открытый на воздух) Заряд 50 мА в течение 2 с; разряд 50 мА в течение 4 с до У> = 0,6 В; А: Мо-В (Ь: 0,8 см, 1,64 г включая провода); С: МО цилиндр (Ь: 1,5'; Ь: 2'); Электролит: 20 г ЫОН + 100 г ЫВг; Т уст. = 500°С, Т действ. 450°С. Замечание: исходное напряжение холостого хода было 1,39 В. Очень маленький анод, более высокая удельная мощность (108,8 мВт/см²). (7/26/2012): 2 дн. + 3 ч; V-осн = 1,021 В; Мгновенное приращение: 1,87х; Внутреннее сопротивление: 279 мОм. (7/27/2012): 3 дн. + 1 ч; V-осн = 1,001 В; Мгновенное приращение: 1,88х; внутреннее сопротивление: 740 мОм. Остановка из-за отключения питания: Энергия разряда 4,14 Вт-ч, энергия Заряда 2,24 Вт-ч, Чистая энергия 1,9 Вт-ч, Приращение 1,85х

070612ГП-41 Фланцевая ячейка: Мо№ 50-50/ ЫОН+ЫВг/№О

Анод: Мо№ 50-50 приблизительно 5 мм х 3/8 внешний диаметр (3,681 г, с/ 5,75 Νί проводом)

Катод: С№6-№О рулон, высота 2 х внешний диаметр 1,5 (20 г с Νί проводом) 15 г ЫОН+ 75 г

ЫВг

Последнее кумулятивное чистое приращение: 1,8 х

Последнее кумулятивное чистое приращение: 2,749 Вт-ч

Последняя кумулятивная энергия разряда: 6,259 Вт-ч

Мощность ячейки: 47,95 мВт

Плотность мощности по площади (анод): 67,30 мВт/см²

Плотность мощности по площади (катод): 4,21 мВт/см²

Плотность мощности по объему (анод): 134,60 мВт/см³

Плотность мощности по объему (катод): 0,83 мВт/см³

Локализация: АгЬш16 -11 напряжение холостого хода: 1,218 мВ Последнее время выполнения: 6:01:23 день:час:мин Поток (сухой воздух): 1 пузырек/8 с Барботирование на выпускной линии: Да □ I Н₂О Темп.: КТ °С (~6 расст.)

Газопоглотитель: КОН:КС1#1 @ Тор Ва11М

Программа тока: 80 мА

Программа заряда: 2 с

Программа разряда: 4 с

Тепловой профиль (ГВ, ОВ, ОМ/воспринятая): 460/нет данных/нет данных 7/6/2012 - ~3 Вт-ч чист.

0716128С82-16 Фланцевая ячейка: МоСи (50-50)/ ЫОН+ЫВг/№О

Анод: МоСи 50-50 круг с внешним диаметром ~0,4 (2,991 г, с/Νί проводом) Катод: №6-№О рулон, высота 1,5 х внешний диаметр 1,5 (30,046 г с Νί проводом) 15 ЫОН + 75 г ЫВг (проверка) 5 мм кольцевой разделитель Последнее кумулятивное чистое приращение: 1,8 х Последняя кумулятивная чистая энергия: 0,906Вт-ч Последняя кумулятивная энергия разряда: 1,992 Вт-ч (Т: 1,4) Чистая энергия в сравнении со 100% МА батареей 62,58% (МоСи) Валовая энергия в сравнении со 100% МА батареей 137,68% (МоСи) Мощность ячейки: 74 мВт

Плотность мощности по площади (анод): 42,04 мВт/см²

Плотность мощности по площади (анод): 4,67 мВт/см

Плотность мощности по объему (анод): 210,19 мВт/см³

Плотность мощности по объему (катод): 0,92 мВт/см³

Локализация: М8ТАТ -9 напряжение холостого хода: 1,018В

Последнее время выполнения: 2:00:00 день:час:мин

Вид газа: 2% О₂: Аг

Поток: 1 пузырек/5,5 с

Барботирование на выпускной линии: Да □ I Н₂О Темп.: КТ °С (~6 расст.)

Газопоглотитель: КОН#8 @ Тор Ва11М

Программа заряда: 2 с 80 мА

Программа разряда: 4 с 80 мА

Теплота (ТВ, ОВ, ОМ/воспринятая): 405/нет данных/нет данных 7/16/2012

Поток составлял 3,5 8ССМ в 2% О₂:Аг, соответствуя максимальной расчетной для реакции металлвоздух электроэнергии 14,8 мВт; тогда как наблюдаемая мощность была выше, 74 мВт.

072612ГН138-120мА: №Со (пленочное литье)/ЫВг-ЫОН/№О (воздух) Анод: пленочное литье №Со

- 100 028083 (95-5 ат.%, 1,5 х 1,5, толщина 2,5 мм, 16,92 г, 062212ТСА); Катод: рулон №Ох (внешний диаметр 1,5 высота 2, 43,0 г, 071112ТСС); Электролит: 15 г ЫОН-75 г ЫВг; Темп, ячейки: ~430°С (печь 495°С).

Заряд 120 мА в течение 2 с; разряд 120 мА до ν> = 0,6 В; в ином случае разряд в течение 4 с;

(повтор 071712Ш130-100 мА, с более высоким током разряда) 1Ό, приращение=1,85

Работа ячейки была прервана отключением электропитания нагревателя. Подача мощности возобновлена позже. 3Ό, приращение=1,8 6Ό, приращение=1,82 11Ό, приращение=1,71 Накопленная чистая энергия: 6,218 Вт-ч.

0706121Ы-41 Фланцевая ячейка: Мо№ 50-50/ ЫОН+ЫВг/№О

Анод: Мо№ 50-50 приблизительно 5 мм х 3/8 внешний диаметр (3,681 г, с/ 5,75 Νί проводом) Катод: С№6-№О рулон, высота 2 х внешний диаметр 1,5 (20 г с Νί проводом) 15 г ЫОН + 75 г

ЫВг

Последнее кумулятивное чистое приращение: 1,8 х Последнее кумулятивное чистое приращение: 2,749 Вт-ч Последняя кумулятивная энергия разряда: 6,259 Вт-ч Мощность ячейки: 47,95 мВт

Плотность мощности по площади (анод): 67,30 мВт/см²Плотность мощности по площади (катод): 4,21 мВт/см²напряжение холостого хода: 1,218 мВ

Последнее время выполнения: 6:01:23 день:час:мин Поток (сухой воздух): 1 пузырек/8 с ΌΙ Н₂О Темп.: КТ °С (~6'' расст.)

Программа тока: 80 мА

Программа заряда: 2 с Программа разряда: 4 с Тепловой профиль 460°С

070512УА1-2 Открытая ячейка: СиМо 50-50/ ЫОН+ЫВг/ №О

Анод: Си Νί 50-50 приблизительно 5 мм х 3/8 внешний диаметр (4,86 г, с 7 Νί проводом)

Катод: С№6-№О рулон, высота 2 х внешний диаметр 1,5 (23,99 г с Νί проводом) 15 г ЫОН + 75 г

ЫВг

Последнее кумулятивное чистое приращение: 1,7 х Последнее кумулятивное чистое приращение: 2,274 Вт-ч Последняя кумулятивная энергия разряда: 5,340 Вт-ч Мощность ячейки: 37,33 мВт

Плотность мощности по площади (анод): 52,39 мВт/см²Плотность мощности по площади (катод): 3,27 мВт/см²Напряжение холостого хода: 1,08 В

Последнее время выполнения: 5:01:24 день:час:мин Открыто на воздух нет данных пузырек/с Программа тока: 80 мА

Программа времени заряда: 2 с Программа времени разряда: 4 с Тепловой профиль 405°С

0706128С81-7; Открытая на воздух ячейка СиМо (20/80)/ ЫОН+ЫВг/ Ю Анод: СиМо (20/80) круг с внешним диаметром ~0,4 (3,631 г, с Νί проводом)

Катод: №6-№О рулон, высота 1,5 х внешний диаметр 1,5 (25,468 г с Νί проводом)

ЫОН + 75 г ЫВг; 5 мм кольцевой разделитель

Последнее мгновенное приращение: 1,8 х Последнее кумулятивное чистое приращение: 1,8 х Последнее кумулятивное чистое приращение: 1,813 Вт-ч Последняя кумулятивная энергия разряда: 4,089 Вт-ч Мощность ячейки: 50,31 мВт

Плотность мощности по площади (анод): 62,05 мВт/см²Плотность мощности по площади (катод): 4,41 мВт/см напряжение холостого хода: 1,033 В

Последнее время выполнения: 2:20:01 день:час:мин Поток (2% О₂:Аг): 1 без барботера ΌΙ Н₂О Темп.: КТ °С (~6 расст.)

Программа тока: 80 мА Программа времени заряда: 2 с Программа времени разряда: 4 с

- 101 028083

Тепловой профиль 420°С

071012СС3-1123# (Высокая плотность мощности, цилиндрический катод) (А-16#) Сплав Мо№/ЬЮН-ЫВг/№О цилиндр (открытый на воздух) Заряд 80 мА в течение 2 с; разряд 80 мА в течение 4 с до V> = 0,7 В; А: Мо-Νΐ (б: 1,2 см, 50:50, 3,58 г включая провода); С: ΝιΘ цилиндр (б: 1,5'; Ь: 2'); Электролит: 20 г ЬЮН + 100 г МВг; Т = 440°С Замечание: исходное напряжение холостого хода было 1,15 В.

(7/11/2012): 1 дн. V-осн = 0,898 В; Мгновенное приращение: 1,85х; Внутреннее сопротивление: 306 мОм.

(7/12/2012): 2 дн. + 2 час; V-осн = 0,843 В; Мгновенное приращение: 1,85х; Внутреннее сопротивление: 308 мОм.

070912СС1-1118# (Высокая плотность мощности, цилиндрический катод) (В-13#) Мо-Νΐ сплавленно-спеченная смесь / ЬЮН-МВг / ΝιΘ цилиндр (открытый на воздух) Заряд 80 мА до V = 1,0 В, разряд 80 мА до V > = 0,8 В, в ином случае разряд в течение 4 с ; А: Мо-Си (б: 1,2 см, 50:50, 3,60 г включая провода); С: ΝιΘ цилиндр (б: 1,5'; Ь: 2'); Электролит: 20 г ЬЮН + 100 г МВг; Т = 440°С

Замечание: исходное напряжение холостого хода было 1,0733 В. Поддерживалось. (7/11/2012): 2 дн. V-осн = 0,866 В; Мгновенное приращение: 1,47х. 1,47х. (7/12/2012): 3 дн. V-осн = 0,862 В; Мгновенное приращение: 1,30х.

071012СС1-1121# (Высокая плотность мощности, цилиндрический катод) (А-21#) Мо-Со сплав/ЬЮН-МВг / ΝιΘ цилиндр (открытый на воздух) Заряд 80 мА в течение 2 с; разряд 80 мА в течение 4 с до V> = 0,7 В; А: Мо-Со (б: 1,2 см, 80:20, 3,09 г включая провода); С: ΝιΘ цилиндр (б: 1,5'; Ь: 2'); Электролит: 20 г ЬЮН + 100 г МВг; Т = 430°С

Замечание: исходное напряжение холостого хода было 1,20 В.

(7/11/2012): 1 дн. + 2 ч; V-осн = 0,783 В;

Мгновенное приращение: 1,68х;

Внутреннее сопротивление: 736 мОм.

(7/12/2012): 2 дн. + 3 ч; V-осн = 0,747 В;

Мгновенное приращение: 1,67х;

Внутреннее сопротивление: 738 мОм.

070512СС2-1113# (Средняя плотность мощность, цилиндрический катод) (А-10#) Мо-Со (1:1) / МОН-МВг-МдО / ΝιΘ цилиндр. (Влажный Аг + 1,5% 02), Заряд 20 мА до В = 1,0 В; разряд 20 мА до V> = 0,8 В, в ином случае разряд 4 с; А: Сплав Мо-Со (б: 0,9 см, 2,97 г включая провода); С: ΝιΘ цилиндр (б: 1,5'; Ь: 2'); Электролит: 12 г ЬЮН + 60 г МВг; + 21 г МдО; Т = 420°С

Замечание: исходное напряжение холостого хода было 1,0983 В. (7/11/2012): 5 дн. + 5 ч; V-осн = 0,865 В;

Мгновенное приращение: 1,20х. (7/12/2012): 6 дн. + 4 ч; V-осн = 0,866 В;

Мгновенное приращение: 1,19х.

032012

1. Высокотемпературный расплавленный электролит - Закрытая 88 ячейка с потоком Аг через барботер с водой -10 Вт масштабирование

032012СΖС1-1023: Мо/210 г ЬЮН + 1,05 кг МВг + 420 г МдО в одном слое /ΝιΘ (10 слоев)

Анод: Мо фольга; Катод: предварительно оксидированный С№6С

Туст.=420°С, Тдейств.=420°С.

заряд до 8V, разряд в течение 4 с, если V> 6V

Результаты

Ток, мА	Время испы- тания, час	Напряжение разряда, В	Выходная мощность, мВт	Плотность мощности разряда, мВт/см² анода	Энергия заряда, Вт-час	Энергия разряда, Вт-час	Приращение энергии
1500	15,56	7,120	10680,00	1,28	3,90Е+00	169,54	43,45
1800	23,59	6,53	11754,00	1,41	1,79Е+01	254,63	14,23
1400	46,66	6,86	9604,00	1,15	27,11	459,66	16,96
1500	63,29	6,68	10020,00	1,20	51,84	608,05	11,73
1500	134,84	6,67	10005,00	1,20	187,63	1200,28	6,40
1600	156,33	6,32	10112,00	1,22	244,42	1363,03	5,58
1700	177,94	6,000	10200,00	1,23	327,45	1514,59	4,63
1700	200,83	6,000	10200,00	1,23	439,01	1662,73	3,79
1700	220,55	6	10200	1,23	541,8	1786,27	3,30
1700	287,63	6	10200	1,23	829,85	2262,15	2,73
1700	310,24	6	10200	1,23	947,99	2405	2,54
1700	332,32	6	10200	1,23	1074,62	2536,03	2,36

010412XΥ2-1344 Закрытый фланец, пастообразный электролит N^/^^ΘΗ-^^Β^-ΜдΘ/N^Θ. (проверка ячейки по Пенгу)

Анод: пористый Νί С6^ (внешний диаметр 1,5, 11 см², 5,0751 г, вкл. провод), погруженный в

- 102 028083 электролит.

катод: предварительно оксидированный пористый Νΐ С6NС (1,5*1,5), сверху электролита. Электролит: 15,0 г НОН + 75,0 г ЫВг + 30,0 г МдО. Температура 450°С.

Поток через площадь (предувлажнение).

Заряд I, Т	Разряд I, Т	Время	Плотность мощности, мВт/см²	Энергия заряда, Вт-час	Энергия разряда, Вт-час	Приращение энергии, %
5мА до У=0,8 В	5мА до ν=0,6 В, или 4 с, если У> 0,6 В в течение 4 с	1 час 18 час I д 11 час 4 д 11 час 5 д 8 час 6 д 7 час 7 д 6 час 8 д 4 час II д 5 час 12 д 7 час 13 д 0 час 13 д 22 час 14 д 23 час 17 д 22 час 18 д 18 час 19 д 18 час 20 д 15 час 21 д 14 час 24 д 17 час 25 д 12 час 26 д 12 час 27 д 12 час 28 д 12 час 31 д 13 час 32 д 12 час 33 д 12 час 34 д 12 час 35 д 0 час 38 д 0 час 39 д 0 час	0,27	0,0000021 0,0008413 0,0008730 0,0013 0,0016 0,0023 0,0034 0,0037 0,0062 0,0081 0,0103 0,0137 0,0209 0,0793 0,0794 0,0794 0,0795 0,0795 0,0796 0,0796 0,0797 0,0797 0,0798 0,0799 0,0799 0,0800 0,0800 0,0801 0,0865 0,0877	0,0045 0,0734 0,1433 0,4279 0,4977 0,5812 0,6674 0,7559 1,0277 1,1000 1,1821 1,2641 1,3391 1,5946 1,6700 1,7652 1,8565 1,9508 2,2517 2,3271 2,4194 2,5122 2,6048 2,8826 2,9703 3,0609 3,1532 3,1913 3,4533 3,5433	214285,7 8724.5 16414.6 32915.3 31106.6 25269.5 19629.4 20429.7 16575.8 13580,2 11476.6 9227,0 6407.1 2010.8 2223.1 2203.7 2335.2 2453.8 2828.8 2923.5 3035.6 3152.1 3264.2 3607,8 3717.5 3826.1 3941.5 3984.1 3992.3 4040.3
		40 д 0 час 41 д 0 час 41 д 23 час 44 д 23 час 45 д 23 час 46 д 23 час 47 д 23 час 48 д 23 час 51 д 23 час 52 д 23 час 53 д 23 час 54 д 23 час 55 д 23 час 58 д 23 час 59 д 23 час 61 д 1 час (остановлено)		0,0877 0,0878 0,0878 0,0879 0,0905 0,0914 0,0918 0,0919 0,1163 0,1238 0,1288 0,1308 0,1343 0,1770 0,2201 0,2688	3,6339 3,7253 3,8115 4,0834 4,1706 4,2601 4,3487 4,4391 4,6845 4,7654 4,8496 4,9374 5,0240 5,2516 5,2998 5,3491	4143,6 4242.9 4341.1 4645,5 4608.4 4660.9 4737.1 4830.4 4027.9 3849,3 3765.2 3774.8 3740.9 2967,0 2407.9 1990,0

В. Проточная периодическая калориметрия.

Данные по балансу энергии и мощности реакционных смесей катализатора, перечисленных с правой стороны для каждого элемента в табл. 5, были получены с помощью цилиндрических реакторов из нержавеющей стали объемом приблизительно 43 см³ (1 внутренний диаметр (ΙΏ), длина 5 и толщина стенки 0,060, имеющих внутренний глухой канал для термопары) и проточного калориметра, содержащего вакуумную камеру, содержащую ячейку и внешний водоохлаждающий змеевик, который отбирал

99+% высвобождаемой в ячейке энергии с ошибкой в пределах <±1%. Регенерация энергии определялась интегрированием общей отдаваемая мощности Р_Т по времени. Мощность задавалась как

Р_т=тС_р&Т (254) где т представляла массовую скорость потока, С_р - удельную теплоемкость воды и ЛТ отвечала абсолютному изменению температуры между впускным и выпускным отверстием. Реакция инициировалась приложением точно определенной мощности к внешним нагревателям. Конкретно, на нагреватель подавалась мощность 200 Вт. В течение этого периода нагревания реактивы достигали пороговой температуры реакции гидрино, при этом начало реакции в типичном случае подтверждалось быстрым повышением температуры ячейки. По достижении ячейкой температуры около 400-500°С подводимая мощность устанавливалась на ноль. Спустя 18 мин программа отключала подачу питания. Для увеличения интенсивности передачи тепла к хладагенту камера была повторно герметизирована под давлением 1000 торр гелия и максимальное изменение температуры воды (выходная минус входная) составило приблизительно 1,2°С. Агрегат оставлялся для достижения полного равновесия в течение 24-часового периода, что подтверждалось наблюдением полного равновесия в проточных тепловых датчиках.

- 103 028083

В каждом испытании подводимая энергия и выходная мощность вычислялись интегрированием соответствующей мощности. Тепловая энергия в потоке хладагента при каждом приращении времени вычислялась с помощью уравнения (245) умножением объемной скорости потока воды на плотность воды при 19°С (0,998 кг/л), удельную теплоемкость воды (4181 кДж/кг°С), скорректированную разность температур и временной интервал. Для получения общего выхода энергии величины были просуммированы по всему эксперименту. Общая энергия от ячейки Е_Т должна равняться подводимой энергии Е_1п и какойлибо чистой энергии Е_пе1. Таким образом, чистая энергия определяется как (255)

Из энергетического баланса определяется любая избыточная теплота Е_ех относительно максимальной теоретической Е_т1 (256)

Результаты калибровочных испытаний показали степень связывания теплоты выше 98% от входа до выхода хладагента, а нулевые показания избыточной теплоты продемонстрировали, что с внесенными калибровочными поправками точность калориметра была в пределах ошибки менее 1%. Далее эти результаты даются таким образом, что Т_тах - максимальная температура ячейки, Ет - входная энергия и йЕ - измеренная выходная энергия, превышающая входную энергию. Все расчетные величины энергии представлены отрицательными величинами в экзотермических случаях. Положительные выходные величины представляют более высокую выходную, чем потребляемую энергия. Реакции, при котором, продукты предшествующей реакции задействовались, как обозначено, входили в состав испытаний регенерации.

Таблица 5. Результаты модельных калориметрических испытаний

Обозначение образца	№ ячейки	Реактивы	Тмакс, °с	Ет, кДж	ϋΕ, кДж	Ерасчетная, кДж	Приращение энергии, Ерасчетная)
030212ΙΗΨΡ2	376	12,2 г 8г(ОН)2 + 13,0 г СоС12 +100 фунт/кв.дюйм Н2 (чистое 6 фунт/кв.дюйм)	662	216,9	42,6	-10,3	4,1
032612ЛПУР4	475	9,8 г Си(ОН)2 + 37,30 г 8ηΙ2 + 1 атм Аг	507	217	13,4	-4,1	3,3
032712ЛЛУР1	479	14,6 г Си(ОН)2 + 15,0 г 1пС13 +1 атм Аг	568	217	16,4	-0,6	27,3
033012ЛПУР4	502	11,1 г Са(ОН)2 + 24,7 г СеС13 +1 атм Аг	564	218	10,2	-3,1	3,3
040212ШАУР1	505	13,9 г Со(ОН)2 + 37,9 г СеВгЗ +1 атм Аг	489	216,9	9,5	0,7	Ιηί
0402121ΗΨΡ2	506	13,9 τΝΐ(ΟΗ)2 + 37,9 г СеВгЗ +1 атм Аг	517	216,9	11,2	0,5	Ιηί
0403121ΗΆΡ1	510	9,3 г Со(ОН)2 + 13,5 г СиС12 + 1 атм Аг	554	219	7,8	-0,3	26,0
0403121ΗΨΡ4	512	9,3 г Со(ОН)2 + 23,3 г СиВг2 + 1 атм Аг	596	217	15	1,1	Ιηί

- 104 028083

040312ΙΗΨΡ5	513	9,3 г Νΐ(ΟΗ)2 + 23,3 г СиВг2 +1 атм Аг	626	218	17,3	0,9	1п£
040412ΙΗΨΡ1	514	9,8 г Си(ОН)2 + 13,4 г СиС12 + 1 атм Аг	513	219,1	7,1	0	ΙηΓ
040412ЛГЙТ2	515	9,8 г Си(ОН)2 + 22,3 г СиВг2 + 1 атм Аг	630	217,1	18,5	0	ΙηΓ
040512ЛЛУР1	518	9,8 г Си(ОН)2 + 21,6 г РеВг2 +104 фунт/кв.дюйм Н2 (чистое 6 фунт/кв.дюйм)	569	216,9	13	-4,3	3,0
040512ΙΗΨΡ3	519	9,8 г Си(ОН)2 + 21,9 г №Вг2 +104 фунт/кв.дюйм Н2 (чистое 6 фунт/кв.дюйм)	502	218	8,2	-3,7	2,2
040512ΙΗΨΡ4	520	9,8 г Си(ОН)2 + 21,9 г СоВг2 + 104 фунт/кв.дюйм Н2 (чистое 6 фунт/кв.дюйм)	571	218	16,9	-3,8	4,4
040512Ш\УР5	521	9,8 г Си(ОН)2 + 13,0 г №С12+104 фунт/кв.дюйм Н2 (чистое 6 фунт/кв.дюйм)	590	218	10,4	-3	3,5
040512ΙΉΨΡ6	522	9,8 г Си(ОН)2 + 13,0 г СоС12+104 фунт/кв.дюйм Н2 (чистое 6 фунт/кв.дюйм)	530	218,1	8,5	-3	2,8
040612ΙΗΨΡ4	525	9,3 г Со(ОН)2 + 23,3 г СиВг2+104 фунт/кв.дюйм Н2 (чистое 6 фунт/кв.дюйм)	583	218	15,4	-1,9	8,1
040612ЛПУР5	526	9,3 γΝι(ΟΗ)2 + 23,3 г СиВг2 + 104 фунт/кв.дюйм Н2 (чистое 6 фунт/кв.дюйм)	615	217,5	13,2	-2	6,6
040912ЛШР4	530	9,3 г Со(ОН)2 + 23,3 г СиВг2 + 1 атм Аг	615	218	15,5	-0,2	77,5
040912ЛИУР5	531	9,3 γΝϊ(ΟΗ)2 + 23,3 г СиВг2 +1 атм Аг	599	218,1	13,9	-0,9	15,4
0409121ΉΨΡ8	532	9,8 г Си(ОН)2 + 23,3 г СиВг2 + 1 атм Аг	672	218,1	21,6	-1,3	16,6
041012ЛГ\УР1	533	9,8 г Си(ОН)2 + 13,4 г СиС12 + 1 атм Аг	533	217,3	14,5	-1,3	11,2
041112ЛГ№Р5	544	9,8 г Си(ОН)2 + 13,4 г СиС12+104	553	217,1	16,9	-3,7	4,6

- 105 028083

		фунт/кв.дюйм Н2 (чистое 6 фунт/кв.дюйм)
041112ΙΗΨΡ6	545	9,8 г Си(ОН)2 + 22,3 г СиВг2 + 104 фунт/кв.дюйм Н2 (чистое 6 фунт/кв.дюйм)	588	218,1	18,4	-3,7	5,0
0412ШШУР6	552	9,8 г Си(ОН)2 + 21,6 г РеВг2 + 1 атм Аг	580	217,1	13,1	-1,6	8,2
0412121ΗΨΡ8	553	9,8 г Си(ОН)2 + 21,9 г ΝϊΒγ2 + 1 атм Аг	621	217,1	15,4	-0,9	17,1
041712ШЛУР8	573	20,0 г Си(ОН)2 + 26,8 г СиС12 + 1 атм Аг (2х)	516	218,1	12	-2,6	4,6
0419ШШУР1	580	1/2 ОГ041712ЛИУР8 (20,0 г Си(ОН)2 + 26,8 г СиС12) + 2,0 г Ρά/С + 104 фунт/кв.дюйм Н2	582	218,9	7,1	-2,7	2,6
041912ЛПУР4	582	9,3 г Νΐ(ΟΗ)2 + 19,0 г 8пС12 + 1 атм Аг	640	218	14,5	-3,7	3,9
041912ШУУР5	583	9,3 г Νί(ΟΗ)2 + 27,9 г 8пВг2 + 1 атм Аг	597	218,1	9,3	-3	3,1
042012ЛПУР5	589	9,8 г Си(ОН)2 + 13,4 г СиС12 + 2,0 г Ρά/С + 104 фунт/кв.дюйм Н2	645	218	14,6	-6,9	2,1
042312ЛШРЗ	594	20,0 г Си(ОН)2 + 26,8 г СиС12 + 1 атм Аг (2х)	462	218,1	14,3	-2,6	5,5
042312ЛГЙТ8	598	13,9 г№(ОН)2 + 22,1 г 1пС13 + 1 атм Аг	602	217,1	11,5	-4,7	2,4
042612ША¥Р1	611	1/2 о£042312ЛИУРЗ (20,0 г Си(ОН)2 + 26,8 г СиС12) + 0,9 г Н2О	510	217,3	10,6	-0,3	35,3
042612ЛПУР2	612	1/2 ΟΓ042312ΙΗΨΡ3 (20,0 г Си(ОН)2 + 26,8 г СиС12) + 1,8 г Н2О	551	217,4	8,4	-0,7	12,0
050412ЛГ№Р4	638	7,5 г СоО + 1,8 г Р4/С+ 104 фунт/кв.дюйм Н2 (6 фунт/кв.дюйм, 1,1 л)	628,5	218	6,3	-0,9	7,0
051412ЛГЙТЗ	649	13,5 г 8пО + 9,8 г Си(ОН)2 +104 фунт/кв.дюйм Н2 (6 фунт/кв.дюйм, 1,1 л)	630	218,1	14,6	-3,4	4,3
051512ЛГ\УР4	654	16,0 г Ре2ОЗ + 9,8 г Си(ОН)2 +104 фунт/кв.дюйм Н2 (6 фунт/кв.дюйм, 1,1 л)	550	217	8,7	-3,4	2,6
051812ЛГЮР4	659	20 г Си(ОН)2 + 46,5 г СиВг2 + 1 атм Аг (х2)	651	217,2	39	-2,7	14,4
052112ΙΗΨΡ1	660	13,5 г 8пО + 9,8 г Си(ОН)2 + 1 атм Аг	661	219	12,7	0,7	1п£

- 106 028083

052912Л1ХУР1	670	31,5гВ1С13 + 9,8г Си(ОН)2 + 1 атм Аг	603	219	22,8	-1,5	15,2
053012ЛПУР1	674	9,8 г Си(ОН)2 + 23,2 г СиВг2 + 2 г активированного угля (АС) + 1 атм Аг	624	217	19,9	-1,3	15,3
Обои2га\ур1	678	26,0 г Βί(ΟΗ)3 + 20,2 г СиС12 + 1 атм Аг	531	219	9,9	-1,3	7,6
060112ШУ¥Р4	680	26,0 γΒι(ΟΗ)3 + 19,5 г СоС12 + 1 атм Аг	591	218	15,1	-0,9	16,8
060112ЛШР5	681	26,0 г Βΐ(ΟΗ)3 + 19,5 г №С12 + 1 атм Аг	582	218,1	5,9	-0,5	11,8
060412ШАУР1	682	17,3 г Βί(ΟΗ)3 + 21,9 г №Вг2 + 1 атм Аг	653	217	25,4	-2,9	8,8
0604121ΗΨΡ2	683	17,3 γΒϊ(ΟΗ)3 + 21,9 г СоВг2 + 1 атм Аг	683	219	10,5	-2,1	5,0
060412ЛГАЛА	684	17,3 г Βί(ΟΗ)3 + 9,9 г СиС1 + 1 атм Аг	638	218	8,9	-2,3	3,9
060412ЛГУР5	685	17,3 γΒϊ(ΟΗ)3 + 14,3 г СиВг + 1 атм Аг	641	217,1	7,7	2,3	-3,3
060512ЛГУР1	686	14,6 г ϋά(ΟΗ)2 + 23,3 г СиВг2 + 1 атм Аг	547	217	14,6	-6,4	2,3
060512ЛГУР2	687	14,6 г С4(ОН)2 + 13,0 г СоС12 + 1 атм Аг	583	217	9Д	-5,8	1,6
060512ЛГАЛА	688	14,6 г Са(ОН)2 + 13,0 г №С12 + 1 атм Аг	575	217,1	10,8	-5,5	2,0
060512ШАУР5	689	14,6гСа(ОН)2 + 21,9г СоВг2 + 1 атм Аг	591	218	16,3	-7,4	2,2
060612ЛГУР1	690	21,0гВЮ13 + 9,Зг Со(ОН)2 + 1 атм Аг	553	219,3	9,9	-1,6	6,2
060612ШАУР2	691	21,0 гВ1С13 + 9,3 г Νί(ΟΗ)2 + 1 атм Аг	586	217,4	8,2	-1,9	4,3
060612ЛГАЛА	692	21,0 ГВ1С13 +5,8 гМг (ОН)2 + 1 атм Аг	601	217	5,4	1,9	1п£
060612ΙΗΑΥΡ5	693	29,9 г ΒϊΒγ3 + 9,8 г Си(ОН)2 + 1 атм Аг	611	218,2	23,5	-1,3	18,1
0607121ΗΨΡ1	694	29,9 г ВхВгЗ + 9,3 г Со(ОН)2 + 1 атм Аг	544	217,4	14,9	-0,2	74,5
060712ЛГУР2	695	29,9 г ΒιΒγ3 + 9,3 г Νΐ(ΟΗ)2 + 1 атм Аг	592	217,4	10,1	-0,9	11,2
061112ЛГАЛЛ	702	26,0 γΒϊ(ΟΗ)3 + 19,5 г СоС12 + 2,0 г АС + 1 атм Аг	613	217,3	19,9	-0,9	22,1
061112ЛШР2	703	9,3 г Со(ОН)2 + 23,3 г СиВг2 + 2,0 г АС + 1 атм Аг	589	217,3	12,4	-0,2	62,0
061112ЛГУРЗ	704	13,5 г 8пО + 9,8 г Си(ОН)2 + 2,0 г АС + 1 атм Аг	662	218,3	14,2	0,7	ΙηΓ

- 107 028083

061112ЛГ\УР4	705	10,4 гВПЗгЗ + 9,3 г Со(ОН)2 + 2,0 г АС + 1 атм Аг	571	218,1	6,4	-0,1	64,0
062512ΙΗΨΡ1	706	29,9 г ΒιΒγ3 + 9,8 г Си(ОН)2 + 2,0 г активированного угля + 1 атм Аг	592	217,1	14,3	-1,3	11,0
062512ШХУР5	709	31,5 г ВЮ13 + 9,8 г Си(ОН)2 + 2,0 г Асйуа1ес1 СагЬоп + 1 атм Аг	631	217,1	15,5	-1,5	10,3
092612ШХУР1	755	9,3 г Со(ОН)2 + 23,3 г СиВг2 + 100 фунт/кв.дюйм Н2	350	109,6	-9,3	-1,9	4,9
112112ЛПУРЗ	839	21,0 г В1С13 + 9,3 г Со(ОН)2 + 1 атм Аг	609,5	218	-10,9	-1,6	6,8
112612ШУФ2	841	26,ΟγΒι(ΟΗ)3 + 19,5 г СоС12 + 2,0 г АС + 1 атм Аг	373	107,6	-11,8	-3,4	3,5
112612Ш\УРЗ	842	9,3 г Со(ОН)2 + 23,3 г СиВг2 + 2,0 г АС + 1 атм Аг	357	109	-9,1	-0,2	45,5
112712ЛГ№Р2	844	9,3 г Со(ОН)2 + 23,3 г СиВг2 + 1 атм Аг	382	109,5	-12,6	-0,2	63,0
112812ЛГ\УРЗ	848	18,6 г Со(ОН)2 + 46,6 г СиВг2 + 1 атм Аг	324	109	-15,5	-0,4	38,8
121212ШАУРЗ	878	7,4 г Са(ОН)2 + 23,3 г СиВг2 + 2,5 г Р1/А12ОЗ + 1 мл Н2О + 1 атм Аг	494	181	-9,6	-1,9	5,1
122712ЛГОТ2	879	7,4 г Са(ОН)2 + 23,3 г СиВг2 + 1 атм Аг	593	242,1	-12,8	-1,9	6,7
0109131ΗΨΡ3	880	11,1 г Са(ОН)2 + 35,0 г СиВг2+1 млН2О+1 атм Аг	717	423,8	-22,8	-2,96	7,7
011013ΙΗΨΡ3	881	11,1 г Са(ОН)2 + 35,0 г СиВг2 + 1 атм Аг	294	151,3	-6,5	-2,96	2,2
011713ЛШРЗ	882	11,1 г Са(ОН)2 + 35,0 г СиВг2+1 млН2О + 1 атм Аг	314	151,3	-15,5	-2,96	5,2
0118131ΗΨΡ3	883	26,0 г Βΐ(ΟΗ)3 + 19,5 г СоС12 + 1 атм Аг	364	182,5	-8,2	-0,86	9,5

С. Дифференциальная сканирующая калориметрия (Э8С).

Твердые топлива были проверены на наличие избыточной энергии над максимальной расчетной с помощью дифференциального сканирующего калориметра с представительными результатами, показанными в табл. 6.

Таблица 6. Результаты испытаний Э8С

Дата	Соединение	Нагревание (Дж/г)	Охлаждение (Дж/г)	Эксперимент, всего (Дж/г)	Теория, всего (Дж/г)	Приращение энергии
9/26/2012	21,1 мг (Со(ОН)2 + СиВг2; 1:1)	-266,6	0	-266,6	-4,90	54,41
9/26/2012	21,3 мг (Со(ОН)2 + СиВг2; 1:1)	-336,9	0	-336,9	-4,90	68,76
9/27/2012	21,9 мг (Со(ОН)2 + СиВг2; 1:1)	-307,7	0	-307,7	-4,90	62,80
9/27/2012	25,4 мг (Со(ОН)2 + СиВг2; 1:1)	-326,8	0	-326,8	-4,90	66,69

Ό. Спектроскопическая идентификация молекулярного гидрино.

Законы классические физики предсказывают, что атомарный водород может подвергнуться каталитической реакции с некоторыми компонентами, включая самого себя и возникающую Н₂О, которые могут принимать энергию в количествах, кратных потенциальной энергии атомарного водорода т-27,2 эВ, где т является целым числом. Предсказанная реакция включает резонансный, безызлучательный перенос энергии от в иных случаях устойчивого атомарного водорода к катализатору, способному к принятию энергии. Продуктом является Н(1/р), дробные ридберговские состояния атомарного водорода, названного атомами гидрино, в котором η = 1/2, 1/3, 1/4, ..., 1/р (р<137 является целым числом) заменяет известный параметр η = целое число в уравнении Ридберга для возбужденных состояний водорода. Каждое состояние гидрино также содержит электрон, протон и фотон, но полевой вклад фотона увеличивает связывание, а не уменьшает его, соответствуя десорбции, а не поглощению энергии. В отношении возбужденного и состояния гидрино зависимость между уравнением электрического поля и захваченным фотоном исходная функция плотности распределения заряда задается уравнением Максвелла в двух измерениях:

η·(Ε₁-Ε₂) = — ^ε0 (257)

Фотон, находящийся в состоянии электромагнитной волны, является совпадающим по фазе с электроном:

- 108 028083

где квантовые числа п = 1,2,3,4,-.. ог п = \,\12,\13,\14,..Л1 р. ^ = 0,1,2,...,л-1 огр-1 т=-£,-М,...,0,...,+2 (259)

Общее радиальное электрическое поле на электроне является суммой вкладов протона и фотона:

Для г=паН и ь=0 общее радиальное электрическое поле определяется

Так как атомарное и молекулярное гидрино, как и соответствующие возбужденные состояния, имеют 1 квантовых состояний, можно ожидать уникальных спектральных характеристик, таких как орбитально-ядерное расщепление, соответствующих типу возбужденного состояния колебательновращательных правил отбора и магнитных взаимодействий, которые отклоняются от параметров обычного невозбужденного атомарного и молекулярного водорода.

Непрерывное излучение в области 10-30 нм, которое соответствовало предсказанным переходам Н в состояние гидрино, наблюдалось только в результате пульсирующих самостягивающихся разрядов водорода с металлическими оксидами, являющихся термодинамически подходящими для подвергания Н восстановлению в форму катализатора НОН; тогда как, те, которые не являются благоприятными, не демонстрировали никакого континуума даже при том, что исследовавшиеся легкоплавкие металлы очень хорошо подходят для образования ионно-металлической плазмы с сильными коротковолновыми континуумами в более мощных источниках плазмы [К. Ь. МШз, К. Βοοке^, Υ. Ьи, 8ой Х-гау сопйпиит гаШайоп йот кж-епегду ртсй д1зсйагдез оР йудгодеп, зиЬтШед; К. Ь. МШз, Υ. Ьи, Т1те-гезо1уед йудппо сопйпиит йапзйюпз \νίΐ1ι сШоЛ’з аΐ 22,8 пт апд 10,1 пт, Еиг. Рйуз. I. Ό, Уо1. 64, (2011), рр. 63, ЭОТ 10,1140/ер)д/е2011-20246-5;. К. Ь. МШз, Υ. Ьи, Нудппо сопйпиит йапзйюпз χνίΐΐι сШоЛ’з а1 22,8 пт апд 10,1 пт, Ы. I. Нудгодеп Епегду, Уо1. 35, (2010), рр. 8446-8456, дой 10,1016/ууйудепе.2010,05,098]. Аналогичным образом, в водородно-гелиевой микроволновой плазме Н, подвергающийся катализу с Н (т=1) в качестве катализатора, порождает совместный энергетический обмен общей энергией 40,8 эВ с возбуждением перехода Не (1з²) в Не (1з¹2р¹) (58,5 нм, 21,21 эВ), приводящего к эмиссии широкого континуума с λ < 63.3 пт (> 19,59 эВ). В независимых повторных экспериментах наблюдалась широкая 63,3 нм эмиссия этой природы и континуум излучения в водородно-гелиевой микроволновой плазме, а также в водородной самостягивающейся плазме, соответственно [А. Р. Н. уап Сеззе1, диссертация ЕиУ зресйозсору оР йудгодеп р1азтаз, Аргй (2009), Технологический университет Эйндховена, факультет прикладной физики, группа элементарных процессов в газовых разрядах, ЕРС 09-02, стр. 61-70].

Был также подтвержден экстраординарно быстрый Н, образующийся под действием механизма, включающего рекомбинацию быстрого ионизированного Н, который служил в качестве катализатора гидрино, и резонансную передачу кинетической энергии в течение стадии энергетического спада ^⁺¹-1 интермедиата [К. Акй1аг, I. 8сйагег, К. Р. МШз, 8иЬз1апйа1 Эорр1ег Ьгоадешпд оР а1от1с-йудгодеп Нпез т □С и сарасйке1у соир1ед КР р1азтаз, I. Рйуз. Ό, АррНед Рйузюз, уо1. 42, (2009), 42 135207 (2009) док10,1088/0022-3727/42/13/135207]. Открытие континуума высокоэнергетического излучения водорода при образовании им более устойчивой формы имеет значение для астрофизики, так как гидрино является кандидатом на идентичность с темным веществом, а соответствующее испускание является источником высокоэнергетического непрерывного астрономического и звездного излучения [К. Ь. МШз, Υ. йи, Нудппо сопйпиит йапзйюпз χνίΐΐι си1оРРз а1 22,8 пт и 10,1 пт, Ы. I. Нудгодеп Епегду, 35 (2010), рр. 84468456, док 10,1016/ууйудепе.2010,05,098]. Согласно последним астрофизическим измерениям и оценкам, темное вещество составляет 98% массы вселенной и является вездесущим. Кроме того, показано, что темное вещество имеет внутригалактическую природу, обусловленную тем, что механика преобразования массивных гравитационных объектов из остатков от галактических столкновений требует наличия огромных количеств невидимой гравитационной субстанции [Р. Βοи^ηаид, Р. А. Эие, Е. Нппкз, М. Βοцшеп, Р. Ашгаш, и. ЫзепРе1д, В. КопЬа1зк1, Р. \\'аЙет, У. Сйагшапдапз, М1ззтд тазз т соШзюпа1 деЬпз йот да1аХ1ез, 8с1епсе, Уо1. 316, (2007), рр. 1166-1169; Β. С. Е1тедгееп, Эагк тайег т да1асйс соШзюпа1 деЬпз, 8с1епсе, Уо1. 316, (2007), рр. 32-33], и это вывод оказывается противоречивым [М. I. 1ее, А. Майдау1, Н. Ноекзйа, А. ΒаЬи1, I. I. Эа1сап1оп, Р. Сагго11, Р. Сарак, А з1иду оР 1йе дагк соге ιη А520 \\йй 1йе НиЬЬ1е 8расе Те1езсоре: Тйе туз1егу деерепз, Аз1горйуз1са1 I., Уо1. 747, Ж. 96, (2012), рр. 96-103]. Таким

- 109 028083 образом, можно ожидать, что темное вещество является вездесущим на Земле, что подтверждается анализом соединений, определенных в качестве выполняющих функцию газопоглотителей для сбора и аналитической идентификации представленного здесь гидрино.

Другими наблюдениями, которые подтверждают энергетику реакции гидрино, представлены аномальной продолжительностью послесвечения при образовании водородной плазмы под действием нагревания [Н. Сопгайз, К. Ь. Мй1з, ТН. ^гиЬе1, Епиззюп ш (Не Эеер Уасиит и11га\ао1е1 Ггот а Р1азта Гогтей Ьу 1псапйезсепИу НеаНпд Нуйгодеп Саз \νί(1ι Тгасе АтоиШз оГ Ро1аззшт СагЬопа1е, Р1азта 8оигсез 8аепсе и ТесНпо1оду, Уо1. 12, (2003), рр. 389-395], и инверсией линий Н [К. Ь. МШз, Р. С Кау, К. М. Мауо, М. №пз1ее1, В. ОНапйарапг 1. РЫШрз, 8рес1гозсор1с 81ийу оГ ипкще Ьше Вгоайетпд апй 1пуегз1оп ш Боте Ргеззиге Мюготеауе Сепега1ей \Уа1ег Р1азтаз, 1. Р1азта Рйузюз, Уо1. 71, Рай 6, (2005), 877-888; К. Ь. МШз, Р. Кау, К. М. Мауо, С\У Н1 Ьазег Вазей оп а 8(айопагу 1пуег(ей Ьутап Рори1айоп Рогтей Ггот 1псапйезсепНу Неа1ей Нуйгодеп Саз \\ЙН Сейат Сгоир I Са1а1уз1з, 1ЕЕЕ Тгапзасйопз оп Р1азта 8аепсе, уо1. 31, Να 2, (2003), рр. 236-247].

Система настоящего изобретения касается топливного элемента гидрино, названного ячейкой С1НТ (индуцированный катализатором гидрино-переход), которая генерирует электродвижущую силу (ЕМР) благодаря каталитической реакции водорода в низкоэнергетическое (гидрино) состояние, обеспечивающей прямое преобразование энергии, высвобождающейся из реакции гидрино, в электричество. Каждая ячейка С1НТ содержит катодное отделение, содержащее катод, анодное отделение, содержащее анод, и электролит, который также служит в качестве источника реагентов для образования гидрино. Вследствие окислительно-восстановительных реакций на электродах производящая гидрино реакционная смесь образуется при миграции электронов через внешнюю цепь и ионном массопереносе по отдельному внутреннему пути через элеткролит для замыкания электрической цепи. В одном типе электролитически регенеративной ячейки С1НТ атомарный водород и кислород в периодическом режиме генерируются электролизом в ячейке Н₂О, а катализатор водорода и в дальнейшем гидрино образуются в результате реакции реакционной смеси во время разряда ячейки с чистым выигрышем в электрической мощности. Модельная С1НТ содержит анод из никелевого мата или Мо, катод из оксида никеля и расплавленный эвтектический солевой электролит ЬЮН-ЫВг с матрицей МдО. В ячейке расходуется вода, подаваемая к ячейке в виде пара или экстрагируемая из воздуха. Ячейка эксплуатируется под условиями импульсного электролиза и разряда. Водород и кислород вырабатываются во время фазы электролиза на отрицательном и положительном электродах, соответственно, и служат в качестве источников Н и катализатора Н₂О. Шестью независимыми опытными учеными или научными группами было подтверждено, что ячейки С1НТ производят вплоть до 1000 раз больше электричества, чем требуется для электролиза Н₂О в качестве источника водорода для образования гидрино. Эти ячейки и другие ячейки увеличенного масштаба служили в качестве электрода и образцов электролита при анализе получения теоретически предсказанного продукта молекулярного гидрино Н₂(1/4).

Ячейки С1НТ с расплавленным электролитом ЬЮН-ЫВг-МдО и единственным комплектом электродов или пакет ячеек С1НТ, имеющих биполярные пластинчатые электроды, служили в качестве источника молекулярного гидрино для аналитических испытаний, таких как ядерная магнитно-резонансная спектроскопия с вращением ¹Н под магическим углом (МА8 ¹Н НМК), эмиссионная спектроскопия с электроннолучевым возбуждением, рамановская спектроскопия, инфракрасная спектроскопия с Фурьепреобразованием (РТ1К) и рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (ХР8). Катод и анод единственной ячейки содержали ΝΚ и Νί се1те( или Мо, соответственно. Биполярные электроды каждый содержали ΝΚ катод, присоединенный к сепараторной пластине из металла, отличного от металла анода. Модельные пары металлов сепараторной пластины и анода были представлены сплавом 214-Νί, Νί-Мо, сплавами хастеллой-Мо и Мо-Νί сеНпей Ячейки герметизировались в вакуумной камере и были закрыты за исключением потока пара Н₂О, захватываемого газообразным аргоном, или от генератора пара Н₂О. Электрические параметры ячеек, содержащих пакет из п ячеек, были подобны параметрам соответствующей единственной ячейки за исключением того, что напряжение такой ячейки было в п раз выше, чем у единственной ячейки. Образцы молекулярного гидрино содержали электролит, химические продукты и неорганические газопоглощающие соединения, такие как КС1, КОН и смесь КС1-КОН, помещенные в герметизированный контейнер закрытых ячеек С1НТ, в котором гидрино, образовавшиеся во время процесса, захватывались в матрице соединения, которое, таким образом, служило в качестве газопоглотителя молекулярного гидрино. Исходные материалы, не подвергнутые действию источника гидрино, служили в качестве контроля.

Анализы методами МА8 ¹Н ЯМК, ТоР-81М8, Е81-ТоРМ8, эмиссионной спектроскопии с электроннолучевым возбуждением, рамановской спектроскопии, фотолюминесцентной эмиссионной спектроскопии, РТ1К и ХР8 были проведены на образцах продуктов реакции, содержащих электролит С1НТ, электроды С1НТ, продукты твердого топлива и неорганические газопоглотительные соединения, такие как КС1, КОН и смесь КС1-КОН, помещенные в герметизированный контейнер закрытых ячеек С1НТ или термических реакторов. Ожидалось, что характеристики молекулярных гидрино, соответствующие характеристикам темного вещества и темное вещество (Н₂(1/р)) присутствуют в некоторых материалах, способных к их захватыванию. В согласии с ожиданиями, газопоглотитель КС1 содержал тот же самый

- 110 028083 изобилующий в природе Н₂(1/4), который был значительно увеличен при подвергании воздействию источника Н2(1/4).

МА8 ХМК молекулярного гидрино, захваченного в протонной матрице, представляет способ использования уникальных особенностей молекулярного гидрино для его идентификации через его взаимодействие с такой матрицей. Уникальным касающимся спектра ЯМР фактором являются возможные квантовые состояния молекулярного гидрино. Подобно возбужденным состояниям Н₂, молекулярное гидрино Н₂(1/р) имеет состояния с 1=о,1,2,...,р -1. Даже квантовое состояние 1 = о имеет относительно большой квадрупольный момент и, помимо этого, состояния соответствующего орбитального углового момента 1 ррр о приводят к магнитному моменту [МШк СИТСР], способному вызвать матричный сдвиг в область сильного поля. Этот эффект пользуется особенным благоприятствованием, когда матрица содержит способный к обмену Н, например, в случае матриц, имеющих гидратную воду, или твердой матрицы с щелочным гидроксидом, при которых локальное взаимодействие с Н₂(1/р) оказывает более широкое воздействие благодаря быстрому обмену. Газопоглотители ячейки СИТ, такие как содержащие КОН-КС1 и КС1 + К, в которых К реагирует с Н₂О в ходе реакции гидрино с образованием КОН, показывали сдвиг активного компонента МА8 ХМК матрицы (КОН) от +4,4 ч./млн. до от около -4 до -5 ч./млн. после экспонирования в атмосфере герметизированной ячейки СИТ. КС1 + К и другие газопоглотители в реакторах с твердым топливом также показывали сдвинутый в область сильного поля эффект ЯМР. Например, спектр МА8 ЯМК исходного КОН-КС1 (1:1) газопоглотителя, того же самого КОН-КС1 (1:1) газопоглотителя из масштабированного до 5 Вт пакета из 1о ячеек СИТ, содержащих [Мо/ЫОН-ЫВгМдО/№О] и производящих Ю29 Вт-час при 137% выигрыше, и К + КС1 газопоглотителя из твердотопливной реакции РеООН, показал, что известный слабопольный пик ОН матрицы смещается от около +4 ч./млн. к области сильного поля около -4 ч./млн. Молекулярное гидрино, произведенное ячейкой СИТ и твердыми топливами, сдвигало матрицу из положительной в существенно сильнопольную область. Различные 1 квантовые числа, возможные для состояния р = 4, могут привести к различным сильнопольным матричным сдвигам, согласующимся с наблюдениями многочисленных таких пиков в области -4 ч./млн.. МА8 ХМК пик КОН матрицы, сдвинутой в область сильного поля вследствие образования комплекса с молекулярным гидрино, может быть острым, когда сдвинутый в область сильного поля гидроксидный ион (ОН-), в согласии с предшествующими наблюдениями, действует как свободный ротор. Прямое наблюдение экстраординарного ЯМР сдвига Н₂(1/4) возможно с помощью электронного луча или лазерным нагреванием матрицы твердого газопоглотителя так, чтобы перевести его из пара- в ЯМР-активную ортоформу, регистрируемую перед по существу 1оо% обратным преобразованием. МА8-ХМК необходимо преодолеть недостаточность молекулярного вращения при температуре окружающей среды [Мй1к СИТСР], в ином случае неоднородность поля не удается уравновесить и пик становится неразличимо расширенным [МШк СИТСР].

Дополнительное доказательство поддерживает механизм сдвига на основе гидрино. Колебательновращательный спектр Н₂(1/4) наблюдался эмиссионной спектроскопией с электроннолучевым возбуждением образцов, имеющих смещенные в область сильного поля спектральные пики МА8 ХМК. Кроме того, спектры ТоР-8ГМ8 положительно заряженных ионов показывали кластеры матричных соединений с ди-водородом в качестве части структуры, М:Н₂ (М = КОН или К₂СО₃). Более конкретно, спектры положительно заряженных ионов предшествующих гидрино продуктов реакции, содержащих КОН и К₂СО₃ [К. И. МШк, Е. Оауа1ап, Р. Кау, В. ЭНапбарапк 1. Не, ШдЫу к1аЬ1е поуе1 тогдапю Ьубпбек Егот ациеоик е1ес1го1ук1к апб р1акта е1ес1го1ук1к, Е1ескгосЫтюа Аска, №1. 47, №. 24, (2оо2), рр. 39о9-3926; К. И. МШк, В. ЭНапбарапк М. №пк1еек 1. Не, Т. 8Ьаппоп, А. ЕсЬе/ипа, 8упШек1к и сНагасЧеп/айоп оЕ поуе1 Ьубпбе сотроипбк, ШЕ 1. оЕ Нубгодеп Епегду, №1. 26, №. 4, (2оо1), рр. 339-367] или имеющих эти со“ “ лггг-г К*(Н,:КОН) К'(Н,:К,СОА единения в качестве газопоглотителей в ячейках СЕНТ, показывали ' ’ >· и ' ^{2 2 37}”, согласующиеся с Н₂(1/р) в качестве комплекса в данной структуре.

Тнпичный результат состоит в том, что положительный ΤоР-8IМ8 спектр газопоглотителя К₂СО₃КС1 (3о:7о мас.%) из масштабированного до 5 Вт пакета из 1о ячеек СИТ, содержащих [Мо/ПОН-ЫВгМдО/№О] и дающих Ю29 Вт-ч со 137% приращением, имеет смещенные в область сильного поля спектральные пики МА8 ХМК. При отнесении пиков, имеющих номинальную массу т/е = М + 2, рассматривались и масса с высоким разрешением, и распространенность изотопов ³⁹К и ⁴¹К, а также ⁵С1 и ³С1. Подобные кластеры М:Н2 наблюдались и с помощью Е8ИТоРМ8. Энергия взаимодействия Н2(1/р) и матричного соединения должна быть при комнатной температуре выше энергий тепловых взаимодействий на около о,о25 эВ, поскольку ΤоР-8IМ8 и Е8ИТоРМ8 кластеры были устойчивы и в некоторых случаях в МА8 ХМК смещалась вся матрица. От этого сильного взаимодействия с матрицей ожидается высокий активационный барьер к вращению. Образцы, имеющие сильнопольные сдвиги МА8 ХМК, также демонстрировали рамановские сдвиги матрицы около о,о5-о,о75 эВ (4оо-6оо см^-1) для линейного ряда стоксовых пиков, в котором наклон между пиками соответствовал Н2(1/4) вращательным переходам в о,241 эВ разности энергий с высокой корреляцией около о,999 или лучше.

Имелась цель прямой идентификации молекулярного гидрино на основе его необычайно высокой колебательно-вращательной энергии с помощью методов рамановской спектроскопии и эмиссионной

- 111 028083 спектроскопии с электроннолучевым возбуждением. Другой отличительной особенностью является то, что правила отбора для молекулярного гидрино отличаются от таковых для обычного молекулярного водорода. Время существования Н₂ в возбужденном состояния очень коротко и колебательновращательные переходы, имеющие Δ1= 0,±1, происходят во время быстрых электронных переходов в Н₂.Однако для Н₂ невозможно подвергнуться чистому колебательно-вращательному переходу, имея правило отбора Δ1 = ±1, так как для сохранения во время перехода углового момента требуется, чтобы 1 = 0 и Δ1 = ±1, Напротив, такие переходы позволительны для молекулярного гидрино. Квантовые числа орбитального электрона р1, т1 и т, |МШз ОИТСР]. В случае состояния гидрино основное квантовое число п = — возбужденных состояний заменено на ^р. Аналогично возбужденным состояниям Н₂, молекулярное гидрино имеет состояния с 1=0,1,2,...р-1, при которых вытянутые сфероидальные фотонные поля с Н₂(1/р); р=1,2,3,...,137 имеют угловые компоненты квантового числа 1 со сферической гармоникой относительно большой полуоси |МШз ОИТСР]. Переходы между этими вытянутыми сфероидальными гармоническими состояниями являются разрешающими из вращательных перескоков Δ1 = ±1 в течение чистого колебательного перехода без электронного перехода, наблюдаемого для возбужденных состояний Н₂. Продолжительности существования этих угловых состояний достаточно велики, так что Н₂(1/р) может уникально подвергнуться чистому колебательно-вращательному переходу с правилом отбора Δ1 = ±1.

Испускающее колебательно-вращательное состояние молекулярного гидрино может быть возбуждено высокоэнергетическим электронным столкновением или сильным электрическим полем лазера, при этом благодаря вращательной энергии р² (1 + 1)0.01509 еУ |МИ1з ОИТСР] возбужденные вращательные состояния в качестве статистической термодинамической заселенности при температурах окружающей среды заполняться не могут, так как соответствующая тепловая энергия составляет менее 0,02 эВ. Таким образом, распределение заселенностей колебательно-вращательного состояния отражает вероятность возбуждения от внешнего источника. Кроме того, ожидается, что из-за в тридцать пять раз более высокой колебательной энергии р² 0.515 еУ по сравнению с вращательной энергией, только первый уровень υ = 1 будет возбуждаться внешним источником. Разрешенный изменением в 1 квантовом числе, снимающий возбуждение колебательный переход υ = 1^υ = 0 С преобразованием вращательной энергии с повышением частоты (Т-Τ' =-1), преобразованием с понижением частоты (Т-Т'=+1) и безо всяких изменений (Т-Т'=0) приводит к ветвям Р, К и О соответственно. Предсказано, что пик 0-ветви, соответствующий чистому колебательному переходу υ = 1 υ = 0; Δ1 = 0, должен быть наиболее интенсивным при быстром снижении интенсивности для Р и К рядов пиков переходов более высокого порядка, при этом из-за свободной энергии внутреннего преобразования ожидается больше пиков более высокой интенсивности для ветви Р по сравнению с ветвью К. Ожидается, что влияние матрицы вызовет сдвиг колебательной энергии от энергии свободного вибратора, а вращательный энергетический барьер матрицы, как ожидают, приведет к примерно такому же энергетическому сдвигу пиков каждой из ветвей Р и К, выражающемуся в отличной от нуля точке пересечения линейной зависимости расстояний между энергетическими уровнями рядов вращательных пиков.

Колебательно-вращательное испускание Н2(1/4), захваченного в кристаллической решетке газопоглотителей, было возбуждено бомбардировкой 6 кэВ электроннолучевой трубкой с током луча 10-20 μΛ в диапазоне давлений 5 х 10^-6 торр, и регистрировалось УФ-спектроскопией без окон. Пример разрешенного колебательно-вращательного спектра Н₂(1/4) (так называемая 260 нм полоса) в УФ-прозрачной КС1 матрице, которая служила в качестве газопоглотителя в 5 Вт пакете ячеек С|НТ, показал максимум пика при 258 нм с репрезентативными положениями пиков при 222,7, 233,9, 245,4, 258,0, 272,2 и 287,6 нм, имевших равную периодичность в 0,2491 эВ. Колебательная энергия двухатомных молекул, таких как

Т

Н₂(1/р), имеет вид’, где к - константа взаимодействия и μ - приведенная масса, которая для Н₂(1/р) рав1_ на ². В случае, когда молекула находится в кристаллической решетке с бесконечной относительно Н массой, приведенная масса для вибрации данного Н с другим, рассматриваемым в качестве имеющего бесконечную массу, соответствует приведенной массе одного, дающего сдвиг колебательной энергии с _1_ коэффициентом . Локальное тепловое равновесие между фононами матричной решетки и молекулой с колебательно-вращательным возбуждением, как ожидают, приводит к отсечке энергии соответствующей спектральной серии в имеющей матричный сдвиг колебательной энергии с вращательной энергией, предположительно соответствующей энергии свободного ротора, отвечающей случаю Н2 в кремниевой матрице. Учитывая, что колебательная и вращательная энергии Н₂(1/р) соответствуют р2 для Н₂, р²0.515 еУ и р²0.01509 еУ |МШз ОИТСР], соответственно, предсказывается, что колебательно-вращательная и вращательная энергии Н2(1/4) в кристаллической решетке будут иметь отсечку в 5,8 эВ и энергетический интервал в 0,24 эВ соответственно. Вообще кривая энергии в зависимости от номера пика приводит к линии, задаваемой уравнением у =-0 249 эВ + 5,8 эВ при К² = 0,999 или лучше с очень хорошим согласием с предсказанными величинами для Н2(1/4) переходов υ= 1^υ = 0 и 0(0), К(0), К(1), К(2), Р(1), Р(2), Р(3) и Р(4), где 0(0) определяется в качестве самого интенсивного пика ряда. Кроме того, в кристалличе- 112 028083 ской решетке ожидается расширение колебательно-вращательных переходов Н₂(1/4) относительно обычного Н2, так как включаемые энергии имеют экстраординарный характер, будучи в шестнадцать раз выше, и в значительной мере вовлекаются в фононные полосы решетки, приводя к резонансному уширению.

Другим примером является интенсивный 260 нм диапазон, содержащий пики ф(0), Р(0), Р(1), Р(2), Р(1), Р(2), Р(3) и Р(4), наблюдаемые в газопоглотителе КС1 из герметизированного реактора реакции дымного пороха - КИО₃ с древесным углем из мягкой древесины, имеющим формулу С₇Н₄О. Наблюдения с помощью спектрометра 1оЫп Ууоп НопЬа 1250 М показали, 260 нм диапазон электронного луча не имеет никакой структуры, кроме размытых максимумов с разрешением при 1,4 А. Помимо этого, было обнаружено отсутствие структуры при усиленном 0,25 А разрешении, а также при разрешении в 1,65 см^-1в фотолюминесцентных спектрах, исключающих возможность серий, содержащих неразрешенные колебательно-вращательные диапазоны обычной молекулы. Различные газопоглотительные матрицы, такие как КС1 против КОН, вызвали заметное различие в сдвиге положения центра ряда относительно ф(0) пика, дополнительно исключая возможности причисления 260 нм диапазона к ряду колебательновращательных диапазонов обычных газообразных молекул. Скорее данные результаты поддерживают широкое вращательное испускание Н₂(1/4) с υ = 1 μ = 0 переходом в качестве источника. Более конкретно, такой наклон соответствует предсказанному интервалу вращательной энергии в 0,249 эВ (р = 4). Основываясь на наблюдении Н₂(1/4) продукта, возможно, что высокая энергетика реакции гидрино (в 200 раз выше стандартной химической) является небольшой составной частью эффективности энергетических материалов, таких как дымный порох, так как реакция дымного пороха признана хорошо изученной.

Спектр испускания возбужденного электронным лучом газопоглотителя КОН, герметизированного в вакуумной камере, содержащей 65 мВт восьмислойный пакет СИТ, в котором каждая ячейка содержала [Мо/ЫВг-ЫОН-МдО/ИЮ], продемонстрировал характеристики широкого эмиссионного континуума, который соответствовал профилю 260 нм диапазона, приписываемого Н₂(1/4) колебательновращательному излучению с максимальной интенсивностью 6000 пунктов при около 260 нм. Диапазон, который не наблюдался в исходном материале газопоглотителя, был в около десяти раз более интенсивным, чем наблюдаемый в типичном случае. Интенсивные пики, соответствующие 260 нм диапазону электронного луча, содержащего Р(1) - Р(6), были разрешены с помощью рамановской спектроскопии. Кроме того, рамановской спектроскопией были также подтверждены величины энергии и невысокий вращательный барьер для соответствующего чистого вращательного ряда.

Более конкретно, ставилась цель отыскания Н₂(1/4) с помощью рамановской спектроскопии, при том, что в силу большой энергетической разности между орто- и пара-формами, последняя, как ожидалось, является доминирующей. Учитывая, что пара-является четной, типичное правило отбора для чистых вращательных перескоков представлено А1= ±2 для даже целых чисел. Однако объединение орбитально-вращательного углового момента приводит к изменению 1 квантового числа с сохранением углового момента фотона, который возбуждает вращательный уровень, на котором резонансная энергия фотона сдвигается по частоте относительно перехода сверхтонкой орбитально-ядерной энергией в отсутствии изменения 1 квантового числа.

Кроме того, для N0 ядра выстраиваются по межъядерной оси, как указывается в главе 12 из МШз СИТ. Вращательное правило отбора для стоксовых спектров определено как начальное состояние минус конечное состояние Δ1 = 1'П=-1, правило отбора орбитального углового момента представлено Δ1 = ±1 и переход становится разрешенным вследствие сохранения углового момента при возбуждениях соединения вращательного и орбитального углового моментов [МШз СИТ]. При этом никакой зависимости интенсивности от ядерного спина не предполагается. С помощью 532 нм лазера ТЬегто δ^ηίίίκ ОХР δта^ιΒатаη в макро-режиме наблюдался новый острый рамановский пик для газопоглотителя К + КС1 из твердого топлива РеООН + Н₂ на 1950 см^-1, что соответствует вращательной энергии свободного пространства Н₂(1/4) (0,2414 эВ) до четырех значащих разрядов. Этот результат показывает, что Н₂(1/4) является свободным ротором, соответствующим Н₂ в кремниевой матрице.

С помощью ТЬегто δ^ηΙίΙΈ ОХР δта^ιКатаη с 780 нм диодными лазерами в макро-режиме на проницаемых для водорода МоСи анодах после производства избыточного электричества наблюдался абсорбционный пик шириной 40 см^-1. Данный пик не наблюдался в первичный сплаве и интенсивность пика увеличивалась с увеличением избыточной энергии. Кроме того, его присутствие перед и после ультразвуковой обработки являлось признаком того, что единственными возможными элементами, подходящими для рассмотрения в качестве его источника, были Мо, Си, Н и О, что подтверждено δΕМ-Ε^δ. Перестановки контрольных соединений пик не воспроизводили. КОН-КС1 с поглощенным из этой ячейки газом дал серию очень интенсивных фотолюминесцентных пиков, которые были отнесены к колебательно-вращательному излучению Н2(1/4). Так как никаких других элементов или соединений, демонстрирующих 40 см^-1 линию поглощения при 1,33 эВ (энергия 780 нм лазера минус 2000 см^-1) не известно, был рассмотрен Н2(1/4). Абсорбционный пик, начинающийся при 1950 см^-1, до четырех значащих цифр соответствовал вращательной энергии Н₂(1/4) в свободном пространстве (0,2414 эВ). Поглощение было

- 113 028083 отнесено к обратному рамановскому эффекту для вращательной энергия перехода Н₂(1/4) из 1'=0 в 1=1 [МШ§ ОиТСР]. Этот результат показывает, что Н₂(1/4) является свободным ротором, соответствующим Н₂ в кремниевой матрице.

Так как также было предсказано, что чистый вращательный переход Н₂(1/4) будет РТ1К-активным, был снят спектр поглотителя К + КС1 из твердого топлива РеООН + Н₂ с помощью спектрометра Хшо1е1 730 РТ1К с датчиком ^ΤОδ при разрешении 4 см^-1. Соответствующий Р(1) пик отсутствовал в исходном материале, но наблюдался в спектре РТ1К в виде сильного, острого пика на 1947 см^-1. В этой области существует имеет пик метабората, однако пик ¹⁰В отсутствовал. Кроме того, рамановский спектр легированного метаборатом кристалла КВг, приобретенного в 1С ЬаЬз, никакого пика в области 1950 см^-1 не показал.

В дополнение к электролитическим ячейкам с расплавом существует возможность получения катализатора Н₂О в водно-щелочных или карбонатных электролитических ячейках, в которых Н производится на катоде. Электродный переход Н, образованного на катоде восстановлением Η₂Θ в ОН^- + Н, может приводить к реакции, описываемой уравнением (54). В качестве варианта, имеется несколько проходящих с участием карбоната реакций, которые могут вызвать образование катализатора Н2О, например, включающих обратимую внутреннюю окислительно-восстановительную реакцию, такую как

а также таких реакций в полуэлементе, как

СО$ + 2Н—> Н-^О+СО₂+2б (263)

С6?₂ +1 / 2О₂ г 2в —► СО₃ (264)

Было выполнено XРδ на Νΐ катоде электролитической ячейки с 0,6 М К₂СО₃ и Νΐ электродами и наблюдался пик при 496,4 эВ, который не мог быть отнесен ни к каким известным элементам. Единственно возможный Ха был легко исключен, исходя из отсутствия каких-либо других соответствующих этому элементу пиков. С ионизированным электроном, сохраняющим А1 энергию обработки рентгеновским излучением в виде кинетической энергии, ожидается подобная столкновительной комптоновская ионизация в обычные состояния Н, такие как Н ₂, так как Н₂(1/4) не поглощает и не испускает радиацию и ионизированное состояние для образования Н+₂(1/4) является бесконечно возбужденным состоянием. Учитывая, что общая энергия Н₂(1/4) составляет 522 эВ, связывание Н+₂ в Νΐ решетке с энергией, сопоставимой с первой энергией ионизации Н₂, при наблюдаемой энергии привело бы к пику [МШ§ ОиТСР]. В зависимости от матрицы и конечных компонентов Н, в этой области возможны и другие сдвиги. Пики наблюдались на анодах С1НТ, а также в продуктах твердого топлива.

С помощью Тйегто δс^еηΐ^ί^с 1)ХК δта^ΐΚатаη с 780 нм диодными лазерами в макрорежиме на проницаемых для водорода МоСи анодах после производства избыточного электричества наблюдался абсорбционный пик шириной 40 см^-1. Данный пик не наблюдался в первичный сплаве и интенсивность пика увеличивалась с увеличением избыточной энергии и интенсивности лазера. Кроме того, его присутствие перед и после ультразвуковой обработки являлось признаком того, что единственными возможными элементами, подходящими для рассмотрения в качестве его источника, были Мо, Си, Н и О, что подтверждено δΐА1-Н1)Х. Перестановки контрольных соединений пик не воспроизводили. В отдельной серии экспериментов КОН-КС1 с поглощенным из этой ячейки газом дал ряд очень интенсивных фотолюминесцентных пиков, которые были отнесены к колебательно-вращательному излучению Н2(1/4). Так как никаких других элементов или соединений, демонстрирующих в ближней инфракрасной области 40 см^-1 (0,005 эВ) линию поглощения с единственным максимумом при 1,33 эВ (энергия 780 нм лазер минус 2000 см^-1) не известно, был рассмотрен Н2(1/4). Абсорбционный пик, начинающийся при 1950 см^-1, до четырех значащих цифр совпадал с вращательной энергией Н2(1/4) в свободном пространстве (0,2414 эВ), а ширина 40 см^-1 соответствовала энергетическому расщеплению орбитально-ядерного взаимодействия [МШ§ ОиТСР].

Абсорбционный пик, соответствующий вращательной энергии Н₂(1/4), является действительным пиком, не поддающимся объяснению никакими известными компонентами. Возбуждение вращения гидрино может вызвать поглотительный пик по двум механизмам. При первом стоксов свет поглощается решеткой благодаря сильному взаимодействию вращающегося гидрино в качестве включения в решетку. Это родственно резонансному уширению, наблюдаемому с 260 нм полосой электронного луча. Второй подразумевает известное обращенное комбинационное рассеяние. Здесь вызываемый лазером континуум поглощается и смещается к лазерной частоте, при этом континуум достаточно силен для того, чтобы поддерживать заселенность возбужденного вращательного состояния, разрешая антистоксовский энергетический вклад. Как правило, мощность лазера слишком высока для 1КЕ, но молекулярное гидрино может оказаться особым случаем из-за его отличного от нуля квантового числа 1 и соответствующих правил отбора. Таковы результаты обсуждения в контексте последнего механизма.

Поглощение было отнесено к обращенному комбинационному рассеянию (1КЕ) для вращательной энергия перехода Н₂(1/4) из .1' =1 в I = 0 [М1118 ОиТСР]. Этот результат показывает, что Н₂(1/4) является свободным ротором, соответствующим Н2 в кремниевой матрице. Кроме того, так как Н2(1/4) может об- 114 028083 разовывать комплексы с гидроксидом, что подтверждается МА8 ИМК и ТоР-81М, и наблюдается матричный сдвиг в спектрах испускания при электронно-лучевом возбуждении и в фотолюминесцентных спектрах из-за влияния окружающей среды в местах локализации Н₂(1/4) в решетке, ожидается смещение 1КЕ в различных матрицах, а также в зависимости от давления. Аналогичным образом, с давлением смещаются рамановские пики Н₂, представленного в виде включений в матрице. Были рассмотрены несколько примеров рамановских спектров металлов и неорганических соединений. Т1 и Ν6 показали небольшой пик поглощения высотой около 20 пунктов, начинающийся при 1950 см^-1, А1 продемонстрировал намного больший пик. Примеры неорганических соединений включали БЮН и БЮН-ЫВг, которые показали пики при 2308 см^-1 и 2608 см^-1 соответственно. Особенно сильный абсорбционный пик наблюдался при 2447 см-¹ от Са(ОН)₂, который образует Н₂О. Последняя может выступать в качестве катализатора образования Н₂(1/4) при дегидратации Са(ОН)₂ при 512°С или в результате реакции с СО₂. Как сообщалось ранее, они относятся к твердотопливному типу реакций образования гидрино. И БЮН, и Са(ОН)₂, оба продемонстрировали 1КЕ пик Н₂(1/4), а БЮН в промышленных масштабах получают из Са(ОН)₂ реакцией с Ь1₂СО₃. Таким образом, была вызвана реакция смеси Са(ОН)₂ + Ь1₂СО₃ размолом на шаровой мельнице и наблюдался очень интенсивный 1КЕ пик Н₂(1/4) с центром при 1997 см^-1.

Об Н₂(1/4) в качестве продукта твердотопливных реакций сообщалось ранее. Было показано, что высвобождающаяся согласно уравнениям (44-47) при образовании гидрино энергия приводит к высокой кинетической энергии Н^-. При использовании твердого топлива П + Ρι'ΝΙ 1₂ + диссоциатор Ки-А1₂О₃, который может образовывать Н и катализатор НОН разложением А1(ОН)₃ и реакцией П с Н₂О и Ι.ιΝΙ К методом ТоР-81М8 наблюдались ионы, поступающие ранее т/е = 1, что явилось подтверждением того, что выделение энергии по уравнению (47) является признаком высокой кинетической энергии Н^-. Другие ионы, такие как кислород (т/е = 16) не показывали никаких ранних пиков. Отношение между временем пролета Т, массой т и ускоряющим напряжением V представлено где А является константой, зависящей от расстояния пролета иона. Из наблюдаемого при т/е = 0,968 раннего пика ТоР-81М8 при ускоряющем напряжении 3 кВ кинетическая энергия, сообщаемая компонентам Н от реакции гидрино, составляет около 204 эВ, что соответствует реакции катализатора НОН, описываемой уравнениями (44-47). Такой же ранний спектр наблюдался и при положительной моде, соответствующей Н+, но интенсивность была ниже.

Было выполнено XΡ8 твердого топлива. XΡ8 РИВг, образованного реакцией Ρΐ, Р1Вг, ΡίΝ^, диссоциатора К-Νί (содержащего около 2 мас.% А1(ОН)₃), и 1 атм Н₂, показал пики при 494,5 и 495,6 эВ для спектров XΡ8 на продуктах реакции двух различных испытаний, которые не могли быть отнесены ни к каким известным элементам.

Единственно возможные Ыа, 8п и /п были отброшены на основании отсутствия каких-либо других соответствующих этим элементам пиков, так как наблюдались только пики Ρΐ, Вг, С и О. Данный пик соответствовал энергии теоретически разрешенной двойной ионизации молекулярного гидрино Н₂(1/4). Молекулярное гидрино было, кроме того, подтверждено в качестве продукта с помощью рамановской и спектроскопии РТ1К. Рамановский спектр твердотопливного продукта ΡΪΙ 1Вг показал пик поглощения Н₂(1/4) обращенного комбинационного рассеяния с центром при 1988 см^-1. Спектр РТ1К Р1НВг продукта твердого топлива показал новый резкий пик при 1987 см^-1, который является близко согласующимся со свободной энергией ротора Н₂(1/4). Кроме того, МА8 ИМК продемонстрировал сильный, сдвинутый в область сильного поля пик, совпадающий с предшествующими результатами.

Взаимосвязанное подтверждающее наблюдение идентификации гидрино состоит в том, что энергия молекулярного орбитально-ядерного взаимодействия Н2(1/4), которое проявляется в расщеплении чистых вращательных рамановских переходов, согласуется с энергией спин-ядерного взаимодействия, предсказанной и наблюдаемой для соответствующего атомарного гидрино Н(1/4). Подобно случаю с 21 см (1,42 ГГц) линией обычного водорода, атомы гидрино были идентифицированы по их предсказанным 642 ГГц спин-ядерным сверхтонким переходам, наблюдаемым абсорбционной спектроскопией Тега11/ криогенно охлажденного ниже 35К Н₂. С помощью мультиотражательной абсорбционной ячейки с большой длиной пути (60 м), присоединенной к интерферометру Фурье-спектрометра, ШьИном [Е.Н. ШьИнои: ТЬе Раг-1п1гагеб АЬзогрЕоп 8рес1гит о£ Бом Тетрега1иге Нубгодеп Оаз, РЬ.Р. ТЬез18, ишуегзЬу о£ ВгЫзЬ Со1итЫа, Сапаба, (1993)] сделал запись спектра Н₂ при спектральном разрешении 0,24 см^-1 по волновому числу, температуре и диапазону давлений 20-320 см^-1, 21-38 К и 1-3 атмосферы соответственно. Резкая линия на 21,4 см^-1 наблюдалась при 25,5 К, но отсутствовала при 36 К. Волновое число этой линии совпадало с предсказанной на 21,4 см^-1 сверхтонкой линией Н(1/4) и не могло быть приписано известным компонентам. Спектроскопия Тега11/ может также применяться для идентификации орбитально-ядерных переходов Н₂(1/4). Другая успешная взаимоподтверждающая методика поиска спектров гидрино включала применение спектрометра Рамана, при котором колебательно-вращательное испускание Н2(1/4), отвечавшее 260 нм полосе электронного луча, наблюдалось в виде флюоресценции второго порядка. Первый образец содержал газопоглотитель КОН из 65 мВт пакета С1НТ с восьмью слоями, ка- 115 028083 ждая ячейка которого содержала [Мо/ЫВг-ЫОН-МдО/№О], который продемонстрировал интенсивное (6000 пунктов) испускание, возбужденное электронным лучом с 260 нм профилем полос. С помощью рамановского спектрометра НопЬа ЛоЫп Υνοη ЬаЬКАМ Лгапих Катап с 325 нм НеСЬ лазером в режиме микроскопа с 40х увеличением наблюдался ряд из расположенных через равные 1000 см^-1 энергетические интервалы пиков на 8340, 9438, 10 467, 11 478, 12 457, 13 433 и 14 402 см^-1 с пиком максимальной интенсивности на 12 457 см^-1.Преобразование спектра Рамана во флуоресцентный или фотолюминесцентный спектр, который был затем восстановлен из свертки, показало, что данный рамановский спектр представляет собой наложение ряда равноотстоящих пиков и непрерывной эмиссионной полосы, имеющей максимальную интенсивность при длинах волн зеленой области спектра. Испускание в зеленой области наблюдалось при облучении образца лазером. Зеленое излучение, кроме того, наблюдалось в случае образца газопоглотителя КОН при возбуждении электронным лучом для порождения испускания в 260 нм диапазоне, относимого к колебательно-вращательным свойствам Н2(1/4), указывающим, что данные серии пиков являются отдельным спектральным признаком, обеспечиваемым зеленой флюоресценцией. Спектр флюоресценции второго порядка, рассчитанный по положениям рамановских пиков, содержит пики при 446, 469, 493, 518, 546, 577 и 611 нм. Периодичность в 1000 см^-1 или 0,1234 эВ очень хорошо совпадает с вращательным спектром второго порядка Н2(1/4); таким образом, данный ряд пиков соответствует флюоресценции второго порядка 260 нм диапазона, первоначально наблюдаемой при возбуждении электронным лучом. Фактически, с учетом небольшого сокращения в экстремумах диапазона длин волн из-за матричного сдвига, деление на два длины волны расчетного спектра флюоресценции и поправка на переходы между матрицами приводит к перекрыванию рамановских спектров и спектров электронного луча, включая интенсивности пиков. С учетом максимальной интенсивности пика при 12 457 см^-1, являющегося Ц(0), Ц(0), К(0), К(1), К(2), К(3), Р(1) и Р(2) отвечают, соответственно, 12 457, 11 478, 10 467, 9438, 8340, 13 433 и 14 402 см^-1. Считалось, что возбуждение обеспечивалось высокоэнергетическим УФ и ЭУФ Не и СЬ испусканием лазера, лазерная оптика которого была прозрачна на по меньшей мере 170 нм, а решетка (система ЬаЬгат Агатгк 2400 г/мм с фокусным расстоянием 460 мм с 1024 х 26 мкм² пикселей ССО) является дисперсионной и обладает максимальной эффективностью в коротковолновой части спектрального диапазона, том же самом 260 нм диапазоне. Например, исходя из полученных при возбуждении электронным лучом данных, кадмий имеет очень интенсивную линию при 214,4 нм (5,8 эВ), которая соответствует колебательно-вращательной энергии возбуждения Н2(1/4) в матрице КС1. ССО является также наиболее чувствительным при 500 нм, области второго порядка 260 нм диапазона с центром при 520 нм. Пир повторном сканировании с более высокими волновыми числами, наблюдались дополнительные элементы Р-ветви колебательно-вращательного ряда.

260 нм полоса второго порядка наблюдалась в виде флуоресцентного испускания дополнительных продуктов реакции и газопоглотителей, которые показали наличие содержания Н₂(1/4) при использовании других аналитических методов. Когда К₂СО₃-КС1 (1:1) применялся в качестве газопоглотителя для ячейки [многослойная-С№6 1,5х1,5 + С№8 1,5х1,5 + Мо 1х1 С№8 + 1,5х1,5 + Ад 1х 1 + С№8 1,5х1,5 + С№6 1,5х1,5)/иОН-ЫВг-МдО/№О] (ток заряда и разряда 50 мА; энергия разряда 2,65 Вт-час, 200% приращение), наблюдалась интенсивная 260 нм полоса электронного луча. Был снят спектр Рамана до 22 500 см^-1 и наблюдалось расширение соответствующего возбужденного лазерным излучением спектра флюоресценции второго порядка, имеющего небольшой сдвиг из-за различной матрицы, до 17 000 см^-1. Ряд содержал Ц(0), К(0), К(1), К(2), К(3), Р(1), Р(2), Р(3), Р(4) и Р(5) при 12 199, 11 207, 10 191, 9141, 8100, 13 183, 14 168, 15 121, 16 064 и 16 993 см^-1 соответственно. Диапазон фотолюминесценции также коррелировал со смещенными в область сильного поля пиками ЯМР. Например, газопоглотитель КОН-КС1 (1:1) из масштабированного до 5 Вт пакета из 10 ячеек СИТ, содержащих [Мо/ЬгОНЬгВг-МдО/№О], вырабатывающего 1029 Вт-час со 137% приращением, имеющего сдвинутые в область сильного поля матричные пики при -4,06, и-4,41 ч./млн., показал ряд пиков фотолюминесценции, соответствующих 260 нм диапазону электронного луча. Наблюдались Ц(0), К(0), К(1), К(2), К(3), К(4), Р(1), Р(2), Р(3), Р(4), Р(5) и Р(6) при 12 199, 11 207, 10 191, 9141, 8100, 13 183, 14 168, 15 121, 16 064, 16 993 и 17 892 см^-1, соответственно. Этот образец также интенсивно показывал М:Н₂ (М = КОН или К₂СО₃) кластеры ΤοР-8IМ8. Эквивалентный спектр фотолюминесценции также наблюдался от газопоглотителей в твердотопливных реакторах, таких как газопоглотитель с КС1 + К (для образования КОН ίη 8ΐΐυ) в реакторе с твердым топливом РеООН + Н₂ + диссоциатор водорода в виде Νί сита.

В целом рамановские результаты, такие как наблюдение 0,241 эВ (1940 см^-1) пика Рамана и расположенные с интервалами в 0,2414 эВ полосы рамановской фотолюминесценции, которые соответствовали 260 нм спектру электронного луча, являются надежным подтверждением наличия молекулярного гидрино, имеющего межъядерное расстояние, составляющее 1/4 такого расстояния для Н2. В последнем случае это доказательство является особенно обоснованным вследствие нахождения в области, не имеющей никаких известных пиков первого порядка или возможных отнесений к матричным пикам при согласии с теоретическими предсказаниями с точностью до четырех значащих цифр.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Электрохимическая энергетическая система для выработки, по меньшей мере, напряжения и/или электричества и/или тепловой энергии, содержащая емкость и электролитическую систему, при этом емкость содержит по меньшей мере один катод, который содержит по меньшей мере одну капиллярную систему и радиальные газопроводящие каналы с кольцевой перфорацией, пористый электрод и пористый слой для транспортировки по меньшей мере одного из Н2О и О2 к центру ячейки относительно периферии;

по меньшей мере один анод;

по меньшей мере одну биполярную пластину и реагенты, которые содержат по меньшей мере два компонента, выбранных из:

a) по меньшей мере одного источника Н₂О;

b) источника кислорода;

c) по меньшей мере одного катализатора или источника катализатора, содержащего по меньшей мере один компонент, выбранный из группы содержащей пН, О, О₂, ОН, ОН^- и Н₂О, где п является целым числом; и

б) по меньшей мере одного из атомарного водорода или источника атомарного водорода.
2. Электрохимическая энергетическая система по п.1, содержащая по меньшей мере один элемент, выбранный из пористого электрода, газодиффузионного электрода и проницаемого для водорода анода, причем катод предназначен для подачи кислорода и/или Н2О и анод предназначен для подачи Н2.
3. Электрохимическая энергетическая система по п.2, содержащая по меньшей мере один гидридированный анод и закрытую емкость с водородом, имеющую по меньшей мере одну поверхность, содержащую проницаемый для водорода анод.
4. Электрохимическая энергетическая система по п.2, содержащая сдвоенные проницаемые для водорода аноды с противостоящими им катодами, составляющими блок из пакета ячеек, которые электрически связанны последовательным и/или параллельным образом.
5. Электрохимическая энергетическая система по п.2, дополнительно содержащая по меньшей мере одну систему газоснабжения, содержащую нагнетательный трубопровод, линию газоснабжения и газопроводящие каналы, присоединенные к электроду.
6. Электрохимическая энергетическая система по п.2, в которой проницаемый для водорода анод содержит по меньшей мере один слой, выполненный из Со пленочного литья, Νί пленочного литья, Мо пленочного литья, Мо, сплава Мо, Мо№, МоСи, МоСо, ТΖΜ, Н242, Νί, Со, сплава Νί, №Со и других переходных и внутренне переходных металлов и сплавов, а также СиСо.
7. Электрохимическая энергетическая система по п.2, в которой проницаемый для водорода анод выполнен с возможностью поддержания давления в диапазоне от около 1 торр до 500 атм и скорости

13 12 4 12 проникания водорода в диапазоне от около 1 х 10^- моль-с^- -см^- до 1 х 10^- моль-с^- -см^- .
8. Электрохимическая энергетическая система по п.2, в которой проницаемый для водорода анод содержит высоко проницаемую мембрану с покрытием из материалов, содействующих катализу атомарного водорода.
9. Электрохимическая энергетическая система по п.8, в которой по меньшей мере один из материалов покрытия высоко проницаемой мембраны содержит по меньшей мере один из Мо, сплава Мо, Мо№, МоСи, МоСо, МоВ, МоС, Μоδ^, МоСиВ, Мо№В, Μоδ^Β, Со, СоСи, Со№ и Νί, а проницаемый для Н материал содержит по меньшей мере один из №(Н₂), ν^), Т1(Н₂), №(Н₂), Рб(Н₂), РбАд(Н₂), Ре(Н₂), Та(Н₂), нержавеющей стали (δδ) и 430 δδ (Н₂).
10. Электрохимическая энергетическая система по п.1, в которой электролитическая система предназначена для осуществляемого в периодическом режиме электролиза Н2О создающего источник атомарного водорода или атомарного водорода и разряжение ячейки.
11. Электрохимическая энергетическая система по п.1, в которой реагенты содержат по меньшей мере один электролит, выбираемый из по меньшей мере одного расплавленного гидроксида; по меньшей мере одной эвтектической смеси солей;

по меньшей мере одной смеси расплавленного гидроксида и по меньшей мере одного другого соединения;

по меньшей мере одной смеси расплавленного гидроксида и соли;

по меньшей мере одной смеси расплавленного гидроксида и галогенидной соли;

по меньшей мере одной смеси гидроксида щелочного металла и галогенида щелочного металла;

по меньшей мере одной добавки гидроксида щелочно-земельного или переходного металла или гидроксида Βί;

добавки, содержащей по меньшей мере один из №(ОН)₂, Со(ОН)₂, Си(ОН)₂, Са(ОН)₂ и ВфОН)₃, ЫОН-Ь1Вг, ЬЮН-ЛаОН, ЬЮН-ЫВг-№ОН, ЬЮН^Х-ЛаОН, ЬЮН-ЫХ, ΝιΟΙ Ι-ΝιΒι; ^ОН-Ыаф Ν;ιΟΙ INаX, КОН-КХ, где X представляет галогенид;

- 117 028083 по меньшей мере одной матрицы и по меньшей мере одной добавки, содержащей соединение, которое является источником общего иона для по меньшей мере одного продукта анодной коррозии, при этом общий ион предназначен, по меньшей мере, для частичного препятствия корродированию анода.
12. Электрохимическая энергетическая система по п.11, в которой источник общего иона предназначен для предотвращения образования по меньшей мере одного из СоО, ΝίΟ и МоО₂.
13. Электрохимическая энергетическая система по п.11, в которой добавка содержит по меньшей мере одно из соединений, содержащих катион металла анода, и анион гидроксида, галогенида, оксида, сульфата, фосфата, нитрата, карбоната, хромата, перхлората и периодата, и соединений, содержащих матрицу и оксид: оксид магния-кобальта, оксид магния-никеля, оксид меди-магния, СиО, СгО₄, ΖηО, МдО, СаО, МоО₂, ТЮ₂, ΖγΘ₂, 8ίΟ₂, А1₂О₃, ΝίΟ, РеО или Ре₂О₃, ТаО₂, Та₂О₅, νϋ, νϋ₂, ^О₃, ^О₅, Р₂О₃, Р2О5, В2О3 ΝΠΟ, ΝΠΟ₇, ΝΠ₇Ο₂ 8еО2, 8еО₃, ТеО2, ТеО₃, АО2, АО₃, Сг₃О4, Сг2О₃, СгО2 и СгО₃.
14. Электрохимическая энергетическая система по п.11, в которой матрица содержит по меньшей мере одно из оксианионных соединений: алюминат, вольфрамат, цирконат, титанат, сульфат, фосфат, карбонат, нитрат, хромат и манганат; оксидов, нитридов, боридов, халькогенидов, силицидов, фосфидов и карбидов, металлов, оксидов металлов, неметаллов и оксидов неметаллов;

оксидов щелочных, щелочно-земельных, переходных, внутренних переходных и редкоземельных металлов, а также А1, Оа, Ш, 8п, РЬ, 8, Те, 8е, Ν, Р, Аз, 8Ь, В1, С, 81, Ое и В и других элементов, которые образуют оксиды или оксианионы;

по меньшей мере одного из таких оксидов, как оксиды щелочных, щелочно-земельных, переходных, внутренних переходных и редкоземельных металлов и А1, Оа, Пт 8п, РЬ, 8, Те, 8е, Ν, Р, Аз, 8Ь, В1, С, 81, Ое, В и других элементов, которые образуют оксиды, и одного оксианиона, и, кроме того, содержит по меньшей мере один катион из группы катионов щелочных, щелочно-земельных, переходных, внутренних переходных и редкоземельных металлов, а также катионов А1, Оа, В, 8п и РЬ;

ЫА1О₂, МдО, Ы₂Т1О₃ или 8гТЮ₃;

оксидов анодных материалов и соединения электролита; по меньшей мере одного катиона и оксида из электролита; оксида из электролита МОН (М = щелочной металл);

оксида из электролита, содержащего элемент, металл, сплав или смесь элементов, выбранных из группы: Мо, Т1, Ζγ, 8ί, А1, Νί, Ре, Та, V, В, ΝΠ, 8е, Те, А, Сг, Мп, НГ, Со и М', где М' представляет щелочно-земельный металл;

МоО2, Т1О2, Ζ1Ο2, 81О2, А^Оэ, ΝίΟ, РеО, Ре2О₃, ТаО2, Та2О5, VΟ, VΟ2, V2Ο₃, V2Ο5, Р2О₃, ΝΠΟ, ΝΠΟ₂, ΝΒ₂Ο₅, 8еО₂, 8еО₃, ТеО₂, ТеО₃, АО₂, АО₃, Сг₃О₄, Сг₂О₃, СгО₂, СгО₃, МпО, Мп₃О₄, Мп₂О₃, МпО₂, Мп₂О₇, НГО2, Со2О3, СоО, Со3О4, Со2О3 и МдО;

оксида катодного материала и, при необходимости, оксида из электролита;

Ы₂МоО₃ или Ы₂МоО₄, Ы₂Т1О₃, Τ1₂ΖγΘ₃, Ы₂81О₃, ЫА1О₂, Ы№О₂, ЫРеО₂, ЫТаО₃, Ь^О₃, Ы₂В₄О₇, Τί₂ΝΒΟ₃, Ы₂РО₄, Ы₂8еО₃, Ы₂8еО₄, Ы₂ТеО₃, Ы₂ТеО₄, Ы₂АО₄, Ы₂СгО₄, Ы₂Сг₂О₇, Ы₂МпО₄, Ы₂НГО₃, ЫСоО₂и М'О, где М' представляет щелочной металл, и МдО;

оксида элемента анода или элемента из той же группы; и

Ы₂МоО₄, МоО₂, Ы₂АО₄, Ы₂СгО₄ и Ы₂Сг₂О₇ с Мо анодом; и добавка содержит по меньшей мере один из 8, Ы₂8, оксидов: МоО₂, ТЮ₂, ΖγΘ₂, 8ίΟ₂, А1₂О₃, ΝίΟ, РеО или Ре₂О₃, ТаО₂, Та₂О₅, ^, ^₂, ^О₃, ^О₅, Р₂О₃, Р₂О₅, В₂О₃, ΝΠΟ, ΝΠΟ₂, ΝΒ₂Ο₅, 8еО₂, 8еО₃, ТеО₂, ТеО₃, АО₂, АО₃, Сг₃О₄, Сг₂О₃, СгО₂, СгО₃, МдО, Ы₂Т1О₃, ЫЛ1О₂, Ы₂МоО₃ или Ы₂МоО₄, Τ1₂ΖγΘ₃, Ы₂81О₃, Ы№О₂, ЫРеО₂, ЫТаО₃, Ь^О₃, Ы₂В₄О₇, Π₂ΝΒΟ₃, Ы₂8еО₃, Ы₂8еО₄, Ы₂ТеО₃, Ы₂ТеО₄, Ы₂АО₄, Ы₂СгО₄, Ы₂Сг₂О₇, Ы₂МпО₃ или ЫСоО₂, МпО и СеО₂.
15. Электрохимическая энергетическая система по п.11, в которой электролит представляет собой водный или щелочной электролит, и контроль по меньшей рН электролита и/или напряжения ячейки обеспечивают устойчивость анода.
16. Электрохимическая энергетическая система по п.10, в которой ячейка предназначена для поддержания потенциала, который выше потенциала, не допускающего существенного окисления анода во время периодического электролиза и разряда.