ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к реагенту, теплогенерирующему устройству и способу генерации тепла.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002]Существует реакция при электролизе тяжелой воды с использованием палладиевого (Pd) электрода или титанового (Ti) электрода в качестве катода и платинового (Pt) электрода в качестве анода, когда генерируется тепло в количестве, превышающем тепло, которое генерируется при электролизе. Такая реакция генерирует необычно избыточное тепло во время реакции, и, соответственно, если этим экзотермическим явлением можно будет управлять, то это экзотермическое явление можно использовать также в качестве источника тепла теплогенерирующего устройства.
[0003] СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническая проблема
[0004] Однако, фактически, экзотермическое явление не происходит устойчиво, поскольку механизм реакции не выяснен, а воспроизводимость плоха. Вследствие этого, когда попытались использовать такую реакцию в качестве источника тепла теплогенерирующего устройства, появилась проблема, которая состояла в том, что вероятность возникновения экзотермического явления очень низка, так что тепло не может генерироваться устойчиво.
С учетом описанной выше проблемы задача настоящего изобретения состоит в обеспечении реагента, теплогенерирующего устройства и способа генерации тепла, которые позволяют генерировать тепло с большей устойчивостью, чем традиционно возможно.
Решение проблемы
[0005] Для решения этой проблемы, реагент по п. 1 формулы настоящего изобретения представляет собой реагент, который установлен в реакторе с атмосферой газообразного дейтерия, атмосферой газообразной тяжелой воды, атмосферой газообразного протия или атмосферой газообразной легкой воды и выполнен из металла-аккумулятора водорода, причем на его поверхности сформировано множество металлических нановыступов, каждый из которых имеет наноразмер 1000 нм или менее.
[0006] Кроме того, теплогенерирующее устройство по п. 10 формулы настоящего изобретения включает в себя: реактор, в котором любой из газообразного дейтерия, газообразной тяжелой воды, газообразного протия и газообразной легкой воды подается в реактор, поддерживаемый в состоянии вакуума; и реагент, который установлен в реакторе, имеет множество сформированных на поверхности металлических нановыступов, каждый из которых имеет наноразмер 1000 нм или менее, и выполнен из металла-аккумулятора водорода, причем металлические нановыступы предназначены поглощать атомы водорода, при генерации плазмы в реакторе или при нагреве реагента.
[0007] Способ генерации тепла по настоящему изобретению включает в себя: этап подачи, на котором генерируют плазму в реакторе, в котором установлен реагент, выполненный из металла-аккумулятора водорода, или нагревают этот реагент и подают любые из газообразного дейтерия, газообразной тяжелой воды, газообразного протия и газообразной легкой воды в реактор в состоянии вакуума блоком подачи газа; и этап генерации тепла, на котором вынуждают множество металлических нановыступов, которые сформированы на поверхности реагента и каждый из которых имеет наноразмер 1000 нм или менее, поглощать атомы водорода и вынуждают реагент генерировать тепло.
Выгодные эффекты изобретения
[0008] Согласно настоящему изобретению тепло может генерироваться более устойчиво, чем традиционно возможно.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0009] Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение, демонстрирующее строение теплогенерирующего устройства первого варианта осуществления согласно настоящему изобретению.
Фиг. 2 - схематическое изображение, демонстрирующее строение в поперечном сечении внутреннего пространства реактора.
Фиг. 3 - график, который показывает результат измерения нейтронов в теплогенерирующем устройстве согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 4 - график, который показывает результат измерения температуры теплогенерирующего устройства согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 5 - схематическое изображение, демонстрирующее строение теплогенерирующего устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 6: в теплогенерирующем устройстве по второму варианту осуществления, на фиг. 6A изображена СЭМ-фотография, которая показывает состояние поверхности реагента до плазменной обработки; и на фиг. 6B изображена СЭМ-фотография, которая показывает состояние поверхности реагента намоточного типа до плазменной обработки.
Фиг. 7 - СЭМ-фотография, которая показывает состояние поверхности реагента после плазменной обработки.
Фиг. 8 - СЭМ-фотография, которая показывает состояние поверхности реагента намоточного типа после плазменной обработки.
Фиг. 9A и фиг. 9B показывают СЭМ-фотографии, на которых поверхность реагента намоточного типа увеличена.
Фиг. 10 - график, демонстрирующий напряжение, которое подавалось на реагент намоточного типа, в проверочном испытании с использованием теплогенерирующего устройства согласно второму варианту осуществления.
Фиг. 11 - график, демонстрирующий результат измерения температуры реагента намоточного типа, в проверочном испытании с использованием теплогенерирующего устройства согласно второму варианту осуществления.
Фиг. 12 - схематическое изображение, демонстрирующее строение теплогенерирующего устройства согласно третьему варианту осуществления.
Фиг. 13A и фиг. 13B - схематические изображения, демонстрирующие структуры реагентов согласно другим вариантам осуществления.
Фиг. 14A - график, демонстрирующий распределение массы газообразного дейтерия, и фиг. 14B - график, демонстрирующий газовые компоненты в реакторе через 10 кс после проверочного испытания.
Фиг. 15 - график, демонстрирующий величину увеличения и уменьшения газовых компонентов по прошествии времени.
Фиг. 16 - график, на котором график с фиг. 15 частично увеличен.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0010] Варианты осуществления настоящего изобретения будут подробно описаны ниже со ссылкой на чертежи.
[0011] (1) Первый вариант осуществления
(1-1) Общая конструкция теплогенерирующего устройства согласно первому варианту осуществления
На фиг. 1 ссылочная позиция 1 обозначает теплогенерирующее устройство согласно первому варианту осуществления, которое имеет реагент 25 намоточного типа и реагент 26, предусмотренные в реакторе 2 в качестве пары электродов, и выполнено так, чтобы генерировать тепло в реакторе 2. В случае этого варианта осуществления, в реакторе 2, вдоль наружной стенки реактора 2 спирально намотана трубчатая теплопередающая труба 32. Во внутреннем пространстве теплопередающей трубы 32 течет текучая среда, такая как вода, от впускного патрубка 32a к выпускному патрубку 32b, и эта протекающая в теплопередающей трубе 32 текучая среда нагревается генерируемым в реакторе теплом, а нагретая текучая среда выпускается из выпускного патрубка 32b в этом состоянии. Текучая среда направляется, например, на непоказанную электростанцию и т.п., и тепло текучей среды можно использовать для выработки электроэнергии и т.п.
[0012] При этом в реакторе 2 предусмотрен блок 3 подачи газа, и в реактор из блока 3 подачи газа может подаваться газообразный дейтерий (чистота 99,99%) по трубе 8 подачи газа в качестве газообразного реагента. Блок 3 подачи газа имеет баллон 5 с газообразным дейтерием и приемник 6 газа, хранит газообразный дейтерий высокого давления, который выпущен из баллона 5 с газообразным дейтерием в приемник 6 газа, затем снижает давление газообразного дейтерия до приблизительно 1 атмосферы и может подавать газообразный дейтерий пониженного давления в реактор 2. При этом в трубе 8 подачи газа предусмотрен двухпозиционный клапан 7, а также предусмотрен блок 15 измерения давления через разветвитель 16. В реакторе 2 регулируются открытие и закрытие и степень открытия и закрытия двухпозиционного клапана 7, и, таким образом, можно регулировать величину подачи газообразного дейтерия в реактор. Блок 15 измерения давления, который предусмотрен в трубе 8 подачи газа, может измерять давление в трубе 8 подачи газа и может отправлять полученные при измерении данные измерения давления на регистратор 17 в качестве давления в реакторе 2.
[0013] Кроме того, в реакторе 2 предусмотрен блок 10 вакуумирования через трубу 13 вакуумирования. В реакторе 2 газ в реакторе выпускается во внешнюю среду блоком 10 вакуумирования, во внутреннем пространстве реактора может образовываться атмосфера вакуума, двухпозиционный клапан 11, который предусмотрен на трубе 13 вакуумирования, закрывается, и внутреннее пространство реактора может поддерживаться в состоянии вакуума. В это время, газообразный дейтерий подается в реактор 2 из блока 3 подачи газа, и, таким образом, реактор может входить в такое состояние, что внутреннее пространство реактора, в котором поддерживалось состояние вакуума, наполнено газообразным дейтерием.
[0014] В этой связи, в реакторе 2 предусмотрена термопара 18 для измерения температуры реактора 2 на наружной поверхности стенки реактора 2. Кроме того, вне реактора 2 расположен блок 19 измерения нейтронов, который измеряет нейтроны, которые излучаются из реактора 2. Эти термопара 18 и блок 19 измерения нейтронов подключены к регистратору 17, и регистратор 17 собирает полученные от термопары 18 данные измерений температуры, полученные из блока 19 измерения нейтронов данные измерений нейтронов и, кроме того, данные измерений давления, полученные от вышеописанного блока 15 измерения давления, и может отправлять эти данные на компьютер 21. Компьютер 21 выполнен с возможностью отображения этих данных, собранных через регистратор 17, например, на дисплее, и давать возможность оператору захватывать состояние в реакторе 2 на основании данных.
[0015] При этом реактор 2 имеет цилиндрический участок 2a, который выполнен, например, из нержавеющей стали (SUS306 или SUS316) и т.п., и стенки 2b и 2c, которые аналогично выполнены из нержавеющей стали (SUS306 или SUS316) и т.п.; отверстия обоих торцов цилиндрического участка 2a заблокированы стенками 2b и 2c через прокладку (не показана); и этими цилиндрическим участком 2a и стенками 2b и 2c может быть образовано замкнутое пространство. В случае этого варианта осуществления, цилиндрический участок 2a имеет отверстие 29, просверленное на части боковой поверхности, и один конец канала (30) визуального контроля связан с частью боковой поверхности, так что пустотелая область цилиндрического канала (30) визуального контроля, который сформирован, например, из нержавеющей стали (SUS306 и SUS316) и т.п., сообщается с отверстием 29. Этот канал (30) визуального контроля имеет установленное на другом конце окно 31, которое выполнено из прозрачных деталей, например, стекла, спаянного с коваром, и сконструировано таким образом, что оператор может непосредственно визуально контролировать состояние в реакторе 2 из окна 31 через пустотелую область и отверстие 29, сохраняя герметизированное состояние в реакторе. В этой связи, в случае этого варианта осуществления, в реакторе 2 цилиндрический участок 2a выполнен цилиндрической формы, полная длина (между стенками 2b и 2c) выбрана равной 300 мм, а наружный диаметр цилиндрического участка 2a выбран равным, например, 110 мм.
[0016] Помимо этой конструкции, во внутреннем пространстве этого реактора 2 расположена пара электродов, образованная реагентом 25 намоточного типа и реагентом 26 и выполненная с возможностью генерации плазмы посредством тлеющего разряда, который генерируется парой электродов. На практике, в реакторе 2, одна стенка 2b имеет просверленное в ней отверстие 28, в это отверстие 28 вставлен реагент 25 намоточного типа, имеющий форму стержня, и реагент 25 намоточного типа может располагаться в реакторе. На практике, в стенке 2b изолирующая деталь 27, которая предусмотрена в отверстии 28, блокирует отверстие 28, а также ею удерживается реагент 25 намоточного типа, так что реагент 25 намоточного типа не входит в контакт с отверстием 28, и изолирующая деталь 27 электрически изолирует реагент 25 намоточного типа от реактора 2, при этом сохраняя герметично закрытое состояние в реакторе 2.
[0017] В случае этого варианта осуществления один конец реагента 25 намоточного типа выступает из отверстия 28 стенки 2b наружу из реактора 2, к этому одному концу проводом 22a подключен источник 20 электропитания, и от источника 20 электропитания может быть приложено напряжение. Этот источник 20 электропитания дополнительно имеет еще один провод 22b, причем провод 22b подключен к стенке 2b реактора 2, и к реактору 2 также может быть приложено напряжение. Этот источник 20 электропитания подключен к компьютеру 21 через регистратор 17, выходное напряжение и т.п. собираются регистратором 17, собранное напряжение отправляется на компьютер 21, и выходное напряжение и т.п. регулируются компьютером 21.
[0018] Помимо этой конструкции, реактор 2 имеет конструкцию, в которой реагент 26 расположен так, чтобы входить в контакт с внутренней поверхностью стенки цилиндрического участка 2a, и может прикладывать напряжение, подаваемое от источника 20 электропитания, к реагенту 26 через цилиндрический участок 2a. Таким образом, реагент 25 намоточного типа и реагент 26 могут генерировать тлеющий разряд в реакторе 2 благодаря напряжению, подаваемому от источника 20 электропитания.
[0019] На практике, в случае этого варианта осуществления, реагент 26 выполнен цилиндрической формы из металла-аккумулятора водорода, который включает в себя, например, Ni, Pd, Pt, Ti и сплав, содержащий по меньшей мере любой один элемент из этих элементов, расположен вдоль внутренней стенки реактора 2 и может быть установлен таким образом, чтобы наружная поверхность покрывала внутреннюю стенку цилиндрического участка 2a реактора 2. Реагент 26 сконструирован так, чтобы покрывать внутреннюю стенку цилиндрического участка 2a в реакторе 2, и поэтому способен подавлять возникновение испускания элементов (например, в случае цилиндрического участка 2a из нержавеющей стали, таких элементов, как железо, легкие элементы, кислород, азот и углерод) из внутреннего пространства цилиндрического участка 2a в реактор за счет облучения цилиндрического участка 2a электронами, когда парой электродов генерируется плазма.
[0020] Помимо такой конструкции, этот реагент 26 имеет сетчатую форму, образованную из тонкой проволоки, на поверхности которой дополнительно имеется множество металлических наночастиц (не показаны), имеющих наноразмер с шириной 1000 нм или менее, сформированных на поверхности тонкой проволоки, и поверхность сформирована в неровном состоянии. В реагенте 26, когда плазма генерируется тлеющим разрядом в атмосфере газообразного дейтерия в реакторе реагентом 25 намоточного типа и реагентом 26 (в процессе экзотермической реакции, который будет описан ниже), поверхностный оксидный слой желательно удаляется при обработке плазмой и т.п. заранее с тем, чтобы атомы водорода (атомы дейтерия) могли поглощаться в металлической наночастице, и поверхностная металлическая наночастица желательно переходит в активированное состояние.
[0021] При этом, в настоящем изобретении, множество металлических наночастиц с наноразмером сформировано на поверхности реагента 26, который работает как электрод, и поэтому, когда тлеющий разряд генерируется в атмосфере газообразного дейтерия реагентом 25 намоточного типа и реагентом 26, в реакторе 2 генерируется тепло.
[0022] В этой связи, в этом варианте осуществления, после того как реагент 26 установлен в реакторе 2, множество металлических наночастиц с наноразмером формируются на поверхности реагента 26 из-за подвергания ее плазменной обработке, которая будет описана ниже, но настоящее изобретение этим не ограничивается. Допустимо также формировать множество металлических наночастиц с наноразмером на поверхности реагента 26 заранее, путем осуществления обработки напылением, обработки травлением или т.п. на реагенте 26, до установки реагента 26 в реакторе 2, и для установки реагента 26, на поверхности которого сформированы металлические наночастицы, в реакторе 2. Однако, даже в этом случае необходимо осуществлять плазменную обработку, которая будет описана ниже, удалять поверхностный оксидный слой реагента 26 и преобразовывать металлическую наночастицу на поверхности в активированное состояние, в результате чего атомы водорода могут поглощаться в металлической наночастице, когда вследствие тлеющего разряда в реакторе сгенерирована плазма реагентом 25 намоточного типа и реагентом 26 в атмосфере газообразного дейтерия.
[0023] На практике, на поверхности реагента 26 сформировано множество металлических наночастиц, которые имеют искривленную поверхность и демонстрируют такую форму, что часть сферической частицы, эллиптической частицы или яйцеобразной частицы внедрена (например, полусферическая форма, полуэллиптическая форма или полуяйцеобразная форма) в поверхность. Кроме того, в случае этого варианта осуществления, на поверхности реагента 26 металлические наночастицы сформированы так, чтобы входить в контакт друг с другом, и множество металлических наночастиц сформированы плотно упакованными. Кроме того, среди металлических наночастиц существует даже металлическая наночастица, которая имеет тонкодисперсную металлическую наночастицу с шириной (диаметром частицы) от 1 до 10 нм, дополнительно сформированную на искривленной поверхности металлической наночастицы, и поэтому может быть сформирована неровная поверхность, на которой имеется множество металлических наночастиц таким образом, что она испещрена тонкодисперсными металлическими наночастицами, имеющими ширину от 1 до 10 нм.
[0024] Такую металлическую наночастицу желательно формировать имеющей наноразмер с шириной 1000 нм или менее, предпочтительно, 300 нм или менее, более предпочтительно, 10 нм или менее, а еще более предпочтительно, 5 нм или менее. Уменьшение ширины металлической наночастицы способствует протеканию генерации тепла в реакторе 2 при подаче малого количества газообразного дейтерия.
[0025] При этом размер такой металлической наночастицы теоретически проанализирован. Ширина (диаметр частицы) металлической наночастицы наиболее предпочтительно составляет от 1 до 10 нм; и тонкодисперсные металлические наночастицы желательно формировать так, чтобы они были разнесены на такое расстояние, что тонкодисперсные металлические наночастицы не входят в контакт друг с другом за счет теплового движения, а, предпочтительно, на расстоянии 3 или более диаметров частицы. В этом случае предпочтительно, чтобы поверхность реагента 26 имела сформированные на ней тонкодисперсные металлические наночастицы в количестве, например, 4×108 на 1 см2, которые имеют ширину (диаметр частицы) от 1 до 10 нм, и при этом она была испещрена тонкодисперсными металлическими наночастицами.
[0026] В случае этого варианта осуществления, когда толщина реагента 26 превышает 1,0 мм, наноразмерным тонкодисперсным металлическим наночастицам становится трудно сформироваться на поверхности, и, соответственно, для того, чтобы наноразмерные металлические наночастицы формировались на поверхности, желательно, чтобы толщина составляла 1,0 мм или менее, более предпочтительно, 0,3 мм или менее, а еще более предпочтительно, 0,1 мм или менее. Кроме того, в случае этого варианта осуществления, реагент 26 сформирован из тонкой проволоки имеющим сетчатую форму, соответственно, можно легко сделать толщину малой с использованием тонкой проволоки, имеющей малый диаметр, а также можно увеличить площадь поверхности, на которой формируются металлические наночастицы. Что касается поверхности реагента 26, ширину одной ячейки сетки желательно выбирать от 10 до 30 мм.
[0027] Как показано на фиг. 2, реагент 25 намоточного типа, который составляет пару электродов совместно с реагентом 26, имеет конструкцию, в которой тонкая проволока 36, которая выполнена из металла-аккумулятора водорода, например, включающего Pt, Ni, Pd, Ti и сплав, содержащий по меньшей мере один элемент из этих элементов, спирально намотана по периметру стержня 35, который является несущей частью и аналогично выполнен из металла-аккумулятора водорода, включающего Pt, Ni, Pd, Ti или сплав, содержащий по меньшей мере один элемент из этих элементов, и стержень 35 расположен на центральной оси цилиндрического участка 2a. Кроме того, расстояние между реагентом 25 намоточного типа и реагентом 26 можно выбирать равным от 10 до 50 мм. В случае этого варианта осуществления, реагент 25 намоточного типа сформирован из стержня 35, который имеет диаметр 3 мм и длину 200 мм и выполнен из Ni, и тонкой проволоки 36, которая имеет диаметр 1,0 мм и выполнена из Pt, и расстояние между тонкой проволокой 36 и реагентом 26 выбирается равным 50 мм.
[0028] В этой связи, в вышеописанном варианте осуществления, обращая внимание на поверхность реагента 26, описан случай, когда множество металлических наночастиц с наноразмером сформировано на поверхности реагента 26, но такое множество металлических наночастиц с наноразмером сформировано также на тонкой проволоке 36 реагента 25 намоточного типа. На практике, в случае этого варианта осуществления, реагент 25 намоточного типа выполнен из металла-аккумулятора водорода, и, соответственно, множество металлических наночастиц с наноразмером сформировано на поверхности тонкой проволоки 36. Таким образом, когда плазма генерируется реагентом 25 намоточного типа и реагентом 26 в атмосфере газообразного дейтерия, в реакторе 2 генерирует тепло.
[0029] (1-2) Плазменная обработка
При этом теплогенерирующее устройство 1 по настоящему изобретению выполнено с возможностью формирования множества металлических наночастиц с наноразмером на поверхности вышеописанных реагента 26 и реагента 25 намоточного типа, а также осуществления плазменной обработки, которая активирует поверхности реагента 26 и реагента 25 намоточного типа. На практике, когда в реакторе 2 предусмотрены реагент и реагент намоточного типа, которые не имеют сформированных на их поверхности металлических наночастиц, например, теплогенерирующее устройство 1 сначала откачивает газ в реакторе 2, который является замкнутым пространством, а затем устанавливает давление в реакторе на 10-500 Па (например, приблизительно 100 Па), в качестве плазменной обработки.
[0030] В этом состоянии, теплогенерирующее устройство 1 устанавливает реагент 25 намоточного типа в качестве анода, устанавливает реагент 26 в качестве катода и подает напряжение от 600 до 1000 В (например, приблизительно 1000 В) на пару электродов, например, вызывает тлеющий разряд, и генерирует плазму в реакторе 2. В этом случае, температура реагента 26, который установлен в качестве катода, может расти, например, до 500-600ºC. Теплогенерирующее устройство 1 непрерывно вызывает тлеющий разряд в течение от 600 секунд до 100 часов (предпочтительно, 10 часов или более) в такой атмосфере вакуума, тем самым может формироваться множество металлических наночастиц с наноразмером на поверхностях реагента 26 и реагента 25 намоточного типа, может удаляться оксидный слой на поверхностях этих реагентов 26 и реагента 25 намоточного типа, и могут активироваться поверхности.
[0031] В этой связи, плазменная обработка может генерировать плазму, не только устанавливая реагент 25 намоточного типа в качестве анода и устанавливая реагент 26 в качестве катода, как описано выше, но и может затем генерировать плазму после этого, путем обращения полярностей реагента 25 намоточного типа и реагента 26, устанавливая реагент 25 намоточного типа в качестве катода и устанавливая реагент 26 в качестве анода. Таким образом, также когда тлеющий разряд вызван реагентом 25 намоточного типа, установленным в качестве катода, и реагентом 26, установленным в качестве анода, желательно подавать напряжение от 600 до 1000 В (например, приблизительно 1000 В) на пару электродов и непрерывно вызывать тлеющий разряд в течение от 600 секунд до 100 часов (предпочтительно, 10 часов или более). Таким образом, в обоих из реагента 25 намоточного типа, установленного в качестве катода, и реагента 26, установленного в качестве анода, температуры растут, например, до 500-600ºC, и поверхности можно надежно активировать.
[0032] Желательно, чтобы теплогенерирующее устройство 1 осуществляло обработку нагревом реагента 25 намоточного типа и реагента 26, после осуществления вышеописанной плазменной обработки. Обработка нагревом может вынуждать реагент 25 намоточного типа и реагент 26 испускать протий, H2O и газообразный углеводород, например, посредством непосредственного нагрева реагента 25 намоточного типа и реагента 26 нагревателем, что облегчает поглощение атомов водорода. Такую обработку нагревом желательно осуществлять, пока реагент 25 намоточного типа и реагент 26 не перестанут испускать протий, H2O и газообразный углеводород, и желательно осуществлять при температуре от 100 до 200ºC, например, в течение 3 часов или дольше.
[0033] При этом, если поверхность реагента 26 предварительно подвергнута обработке кислотным травлением путем погружения металла в царскую водку или смешанную кислоту при комнатной температуре на несколько минут, до формирования на ней металлических наночастиц, на поверхности могут образоваться заметно более тонкодисперсные металлические наночастицы во время плазменной обработки.
[0034] (1-3) Процесс экзотермической реакции
Затем теплогенерирующее устройство 1 может осуществлять процесс экзотермической реакции, в котором генерируется тепло в реакторе 2 с использованием реагента 26, на поверхности которого сформировано такое множество металлических наночастиц с наноразмером. В случае этого варианта осуществления, в теплогенерирующем устройстве 1, после вышеописанной плазменной обработки газообразный дейтерий может подаваться в реактор 2 блоком 3 подачи газа, тогда как внутреннее пространство реактора 2 поддерживается в состоянии вакуума, в качестве процесса экзотермической реакции.
[0035] Затем, в реакторе 2, который приобретает атмосферу газообразного дейтерия, теплогенерирующее устройство 1 может генерировать плазму в реакторе 2 при подаче напряжения от 400 до 1500 В, предпочтительно от 600 до 1000 В, более предпочтительно от 700 до 800 В, на реагент 25 намоточного типа и реагент 26, вызывая тлеющий разряд в паре электродов. Таким образом, когда теплогенерирующее устройство 1 генерирует плазму в реакторе 2, атомы водорода поглощаются в металлических наночастицах на поверхностях реагента 25 намоточного типа и реагента 26, и происходит генерация тепла.
[0036] При этом в теплогенерирующем устройстве 1 по настоящему изобретению, когда плазма генерируется в реакторе 2 в процессе экзотермической реакции, в реакторе 2 происходит генерация тепла, но в это время тонкодисперсная металлическая наночастица вновь формируется на поверхностях реагента 26 и реагента 25 намоточного типа, атомы водорода также поглощаются в металлической наночастице, которая вновь формируется, и происходит генерация тепла.
[0037] (1-4) Схема генерации тепла в теплогенерирующем устройстве согласно настоящему изобретению
Здесь следует обратить внимание на реагент 26, и такая схема будет кратко описана ниже, согласно которой множество металлических наночастиц с наноразмером, сформированных на поверхности реагента 26, способствуют возникновению генерации тепла. В металлической наночастице, имеющей определенный размер или меньшей чем наноразмер, электрон действует как тяжелый фермион (тяжелый электрон), заставляет атомы водорода приближаться друг к другу и вызывает выделение тепла.
[0038] Однако, когда на поверхности реагента 26 сформировано множество металлических наночастиц (металлический нановыступ) с наноразмером, как в настоящем изобретении, электрон подвергается сильному влиянию окружающих атомов металла или другого электрона в металлической наночастице. В частности, когда атомы водорода вводятся в металлическую наночастицу, концентрация водорода в металлической наночастице возрастает, и при возрастании концентрации водорода свойство электрона в металлической наночастице дополнительно изменяется, и масса электрона становится большим значением. В результате, генерация тепла облегчается реагентом 26.
[0039] Реагент 26 может иметь атомы, например, металла щелочной группы или щелочноземельной группы (например, Li, Na, K, Ca и т.п., которые имеют строение атома водорода), присоединенные к поверхности металлической наночастицы. Таким образом, действие переноса электрона в металлической наночастице может чрезвычайно увеличиваться. Таким образом, теплогенерирующее устройство 1 по настоящему изобретению стабильно генерирует тепло.
[0040] (1-5) Проверочное испытание
Далее приготовили теплогенерирующее устройство 1, показанное на фиг. 1, и осуществляли вышеописанную плазменную обработку и процесс экзотермической реакции; и измеряли температуру реактора 2. При этом сначала приготовили реагент, выполненный из Ni (чистота 99,9%), на котором не было сформировано множество металлических наночастиц с наноразмером, и реагент установили в реакторе 2. Затем, для осуществления плазменной обработки внутреннее пространство реактора 2 вакуумировали блоком 10 вакуумирования и отрегулировали давление в реакторе 2 до приблизительно 10-6 атмосферы.
[0041] Затем приложили напряжение 1 кВ к реагенту 25 намоточного типа и реагенту 26 в этом состоянии для генерации тлеющего разряда, и продолжали генерировать тлеющий разряд в реакторе 2 в течение 30 часов. После этого, в этот момент времени, реагент 26 извлекли из реактора 2 и проверили состояние поверхности реагента 26 по СЭМ-фотографии и т.п. Тем самым было подтверждено, что множество имеющих наноразмер металлических наночастиц с диаметром частицы 1000 нм или менее были сформированы плотно, и поверхность стала неровной.
[0042] За исключением вышеописанного реагента, для осуществления процесса экзотермической реакции, реагент 26 оставался в реакторе 2, на пару электродов подавали напряжение 1 кВ, как описано выше, и продолжали генерировать тлеющий разряд. Затем давление в реакторе 2 установили приблизительно на 10-6 атмосферы и подавали в реактор 2 газообразный дейтерий при давлении газа 10-2 атмосферы блоком 3 подачи газа.
[0043] Затем тлеющий разряд сразу останавливали, и после подачи газообразного дейтерия в реактор 2, пара электродов полностью охлаждалась. Затем, снова подавали напряжение 1 кВ на пару электродов и генерировали тлеющий разряд.
[0044] Кроме того, температуру реактора 2 измеряли термопарой 18 и получили результат, показанный на фиг. 4. По фиг. 4 было подтверждено, что росла температура реактора 2, и таким образом было подтверждено, что в теплогенерирующем устройстве 1 могло генерироваться тепло из реактора 2. На фиг. 4, ΔT1 - ΔT5 показывают пятна, которые имелись на заданных промежутках вдоль цилиндрического участка 2a реактора 2. В этой связи, электрический ток, который протекал в паре электродов в это время, составлял 30 мА. Другими словами, электрическая мощность составляла 30 Вт. При вышеупомянутом подводе производство тепла составляло 1 кВт, и величина генерируемой теплоты по отношению к подводу достигала 33 раз.
[0045] (1-6) Принцип работы и результат
При вышеописанной конфигурации, в теплогенерирующем устройстве 1 согласно настоящему изобретению в реакторе 2 был предусмотрен реагент 26, который имел множество сформированных на его поверхности металлических наночастиц, каждая из которых имела наноразмер 1000 нм или менее и была выполнена из металла-аккумулятора водорода; и осуществлялся процесс экзотермической реакции, который генерировал плазму с помощью реагента 25 намоточного типа и реагента 26 в реакторе 2, который приобретал атмосферу газообразного дейтерия, и давал энергию.
[0046] Кроме того, в теплогенерирующем устройстве 1, даже когда в реакторе 2 предусмотрен реагент, который не имел сформированных на его поверхности металлических наночастиц, на поверхности реагента 26 может формироваться множество металлических наночастиц с наноразмером за счет плазменной обработки до осуществления процесса экзотермической реакции, которая создает во внутреннем пространстве реактора 2 атмосферу вакуума, и генерирует плазму в реакторе 2 при тлеющем разряде, который происходит благодаря реагенту 25 намоточного типа и реагенту. Кроме того, в теплогенерирующем устройстве 1 плазменная обработка осуществляется до процесса экзотермической реакции, что позволяет удалить оксидный слой на поверхности реагента 26. Таким образом, поверхность реагента 26 можно преобразовывать в активированное состояние, в котором атомы водорода могут поглощаться в металлической наночастице реагента 26 в процессе экзотермической реакции.
[0047] Кроме того, в случае этого варианта осуществления, реагент 26 сформирован из тонкой проволоки имеющим сетчатую форму, что, соответственно, позволяет легко сделать малой толщину поверхности только путем уменьшения диаметра тонкой проволоки, а также позволяет регулировать толщину поверхности на такой оптимальной величине, чтобы на поверхности можно было легко сформировать множество металлических наночастиц с наноразмером. Кроме того, в реагенте 26 поверхность выполнена имеющей сетчатую форму, что позволяет увеличить площадь поверхности. Соответственно, можно расширить область, на которой формируются металлические наночастицы, которые поглощают атомы водорода, и можно увеличить реакционные места, в которых генерируется тепло.
[0048] Кроме того, теплогенерирующее устройство 1 сконструировано таким образом, что напряжение подается на реактор 2 от источника 20 электропитания через провод 22b, в то же время, реагент 26 приводится в контакт с внутренней стенкой реактора 2, и внутренняя стенка реактора 2 покрыта реагентом 26. Таким образом, реагент 26 работает как электрод и, в то же время, реагент 26 может предотвращать заземление внутренней стенки реактора 2 за счет облучения электронами из-за тлеющего разряда.
[0049] Кроме того, теплогенерирующее устройство 1 было сконструировано таким образом, что множество металлических наночастиц с наноразмером сформировано также на поверхности тонкой проволоки 36 реагента 25 намоточного типа, который был выполнен из металла-аккумулятора водорода. Таким образом, в теплогенерирующем устройстве 1 атомы водорода поглощаются также в металлической наночастице на поверхности тонкой проволоки 36 реагента 25 намоточного типа.
[0050] Согласно вышеописанной конструкции реагент 26, который имеет множество сформированных на поверхности металлических наночастиц (металлический нановыступ), каждая из которых имеет наноразмер 1000 нм или менее и выполнена из металла-аккумулятора водорода, сконструирован устанавливаемым в реакторе, который приобретает атмосферу газообразного дейтерия. Таким образом, тепло может генерироваться более устойчиво, чем традиционно возможно.
[0051] (2) Второй вариант осуществления
(2-1) Конструкция теплогенерирующего устройства согласно второму варианту осуществления
На фиг. 5, на которой детали, соответствующие деталям на фиг. 1, показаны и обозначены теми же ссылочными позициями, ссылочная позиция 41 демонстрирует теплогенерирующее устройство согласно второму варианту осуществления, который отличается от первого варианта осуществления конструкцией реактора 42 и конструкцией пары электродов. Кроме того, это теплогенерирующее устройство 41 согласно второму варианту осуществления отличается от вышеописанного теплогенерирующего устройства согласно первому варианту осуществления тем, что в процессе экзотермической реакции внутреннее пространство реактора 42 нагревается нагревателем 90 без генерации плазмы в нем парой электродов, газообразный дейтерий подается в нагретый реактор 42, и, таким образом, генерируется избыточное тепло, большее или равное температуре нагрева. Кроме того, второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления также тем, что в этом теплогенерирующем устройстве 41, когда плазма генерируется парой электродов после генерации избыточного тепла, экзотермическая температура дополнительно возрастает, и тепло от высокой температуры вследствие роста температуры может продолжать генерироваться, пока газообразный дейтерий подается в реактор 42, даже если плазма останавливается.
[0052] Что касается других конструкций, это теплогенерирующее устройство 41 имеет такую же конструкцию, как и устройство в вышеописанном первом варианте осуществления, и, соответственно, описание блока 3 подачи газа, блока 10 вакуумирования, источника 20 электропитания и т.п. будут опущены. На практике, в случае этого варианта осуществления, реактор 42 включает в себя цилиндрический участок 43a, который выполнен, например, из нержавеющей стали (SUS306 и SUS316) и т.п., и стенки 43b и 43c, причем отверстия обоих торцов цилиндрического участка 43a заблокированы стенками 43b и 43c через прокладку (не показана), и цилиндрический участок 43a и стенки 43b и 43c могут образовывать замкнутое пространство.
[0053] В этом случае, в цилиндрическом участке 43a просверлено другое отверстие 45 на части боковой поверхности напротив отверстия 29, в котором предусмотрен канал (30) визуального контроля, и один торец цилиндрической соединительной трубки 46, которая сформирована, например, из нержавеющей стали (SUS306 и SUS316) и т.п., связан с частью боковой поверхности так, что пустотелая область соединительной трубки 46 сообщается с отверстием 45. Стенка 47 предусмотрена на другом торце соединительной трубки 46; и в стенке 47 предусмотрены трубка 8 подачи газа, трубка 13 вакуумирования и трубка 48 для измерения давления, так что внутренние пространства трубок из трубки 8 подачи газа, трубки 13 вакуумирования и трубки 48 для измерения давления сообщаются с внутренним пространством реактора 42. Блок 15 измерения давления предусмотрен через трубку 48 для измерения давления и может измерять давление в реакторе 42 через трубку 48 для измерения давления.
[0054] Помимо этой конструкции, во внутреннем пространстве реактора 42 предусмотрена пара электродов, образованная из реагентов 50 и 51 намоточного типа, и дополнительно предусмотрен реагент 26 таким образом, чтобы покрывать внутреннюю стенку цилиндрического участка 43a реактора 42. В случае этого варианта осуществления, реагенты 50 и 51 намоточного типа расположены в реакторе напротив отверстий 29 и 45, которые просверлены в цилиндрическом участке 43a, и сконструированы так, что газообразный дейтерий, направляемый из соединительной трубки 46, которая предусмотрена в отверстии 45, может непосредственно распыляться на реагенты 50 и 51 намоточного типа, а также оператор может непосредственно контролировать состояние реагентов 50 и 51 намоточного типа визуально из пустотелой области канала (30) визуального контроля, который предусмотрен в отверстии 29.
[0055] При этом, в случае этого варианта осуществления, теплогенерирующее устройство 41 отличается от теплогенерирующего устройства в вышеописанном первом варианте осуществления и сконструировано следующим образом: реагент 26 не работает как электрод; реагенты 50 и 51 намоточного типа, которые предусмотрены в реакторе 42 помимо реагента 26, работают в качестве катода и анода; и при осуществлении плазменной обработки эти реагенты 50 и 51 намоточного типа вызывают тлеющий разряд, действуя как пара электродов, и могут генерировать плазму в реакторе. Реагент 26 имеет конструкцию, аналогичную конструкции в вышеописанном первом варианте осуществления, и, хотя он и не работает как электрод, имеет множество металлических наночастиц с наноразмером, сформированных на поверхности плазменной обработкой, которая использует реагенты 50 и 51 намоточного типа в качестве пары электродов. (Здесь, блок плазменной обработки для откачки газа в реакторе 42, который отрегулирован на замкнутое пространство, устанавливает давление в реакторе на 10-500 Па, подает напряжение от 600 до 1000 В на пару электродов, вызывает тлеющий разряд на протяжении от 600 секунд до 100 часов, и, таким образом, повышает температуру реагента 26 до 500-600ºC.) Таким образом, когда газообразный дейтерий подается после нагревания реагента нагревателем 90, в реакторе 42, в котором поддерживается состояние вакуума, металлические наночастицы могут поглощать атомы водорода.
[0056] Реагент 50 намоточного типа предусмотрен на головке электрододержателя 54 и может располагаться в центре реактора 42 с помощью электрододержателя 54. Электрододержатель 54 подключен к источнику электропитания 20 через предназначенную для введения электрода деталь 57 и может подавать напряжение, поступающее от источника электропитания 20, на реагент 50 намоточного типа. Электрододержатель 54 вставлен в реактор 42 из отверстия 55, которое просверлено в стенке 43b, удерживается изолирующей деталью 56, которая предусмотрена на отверстии 55, а также расположен так, чтобы не входить в контакт со стенкой 43b благодаря изолирующей детали 56 в отверстии 55, и электрически изолирован от реактора 42. Реагент 50 намоточного типа имеет конструкцию, в которой тонкая проволока 53, выполненная из металла-аккумулятора водорода, который включает в себя, например, Pd, Ti, Pt, Ni и сплав, содержащий по меньшей мере любой один элемент из этих элементов, спирально намотана вокруг несущей части 52, которая сформирована в виде проводящей детали из Al2O3 (керамики оксида алюминия) и т.п., и множество металлических наночастиц с наноразмером может быть сформировано на поверхности тонкой проволоки 53 плазменной обработкой. Таким образом, также на реагенте 50 намоточного типа атомы водорода поглощаются в этих металлических наночастицах, когда реагент 50 намоточного типа нагревается нагревателем 90 в реакторе 42, в котором поддерживается состояние вакуума, и также подается газообразный дейтерий.
[0057] Размер и форма металлической наночастицы, сформированной на поверхности тонкой проволоки 53 в реагенте 50 намоточного типа, являются такими же, как размер и форма металлической наночастицы, сформированной на поверхности реагента 26. В частности, на поверхности тонкой проволоки 53 на реагенте 50 намоточного типа может быть сформировано множество металлических наночастиц, которые имеют искривленную поверхность и демонстрируют такую форму, что часть сферической частицы, эллиптической частицы или яйцеобразной частицы внедрена (например, полусферическая форма, полуэллиптическая форма или полуяйцеобразная форма) в поверхность.
[0058] В этой связи, когда реагент 26 выполнен из Ni, а тонкая проволока 53 на реагенте 50 намоточного типа выполнена из Pd, металлические наночастицы были сформированы входящими в контакт друг с другом на поверхности тонкой проволоки 53 на реагенте 50 намоточного типа, хотя их число было не столь велико, как у реагента 26, выполненного из Ni, и также была сформирована область, в которой множество металлических наночастиц плотно упаковано (показана на фиг. 8, которая будет описана ниже). Кроме того, желательно, чтобы металлическая наночастица, сформированная на поверхности тонкой проволоки 53 на реагенте 50 намоточного типа, формировалась имеющей наноразмер с шириной 1000 нм или менее, предпочтительно, 300 нм или менее, более предпочтительно, 10 нм или менее, а еще более предпочтительно, 5 нм или менее, аналогично металлической наночастице, сформированной на поверхности реагента 26. Уменьшение ширины металлической наночастицы способствует генерации тепла при малом количестве подаваемого газообразного дейтерия.
[0059] Даже в этом случае желательно формировать металлические наночастицы с шириной (диаметром частицы) от 1 до 10 нм на поверхности тонкой проволоки 53 на реагенте 50 намоточного типа, аналогично поверхности реагента 26, хотя между тонкодисперсными металлическими наночастицами обеспечивается такое расстоянии, что тонкодисперсные металлические наночастицы не входят в контакт друг с другом за счет теплового движения, или, предпочтительно, расстояние в 3 или более диаметров частицы. В этом случае на поверхности реагента предпочтительно формируются металлические наночастицы в количестве, например, 4×108 на 1 см2, причем желательно таким образом, чтобы она была испещрена дополнительными тонкодисперсными металлическими наночастицами.
[0060] В реакторе 42 термопара 58 располагается так, чтобы входить в контакт с несущей частью 52 реагента 50 намоточного типа. Таким образом, реагент 50 намоточного типа сконструирован так, что температура измеряется термопарой 58, и оператор может контролировать температуру с помощью компьютера и т.п., который подключен к термопаре 58. В этом случае термопара 58 имеет такую конструкцию, что элемент термопары типа K вставлен во внутреннее пространство трубки из оксида алюминия, удерживается изолирующей деталью 59 в стенке 43b и изолирован от реактора 42.
[0061] Реагент 51 намоточного типа другой стороны, который образует пару с реагентом 50 намоточного типа, предусмотрен на головке электрододержателя 62 и расположен в реакторе напротив одного реагента 50 намоточного типа с помощью электрододержателя 62. Электрододержатель 62 подключен к предназначенной для введения электрода детали 64, удерживаемой изолирующей деталью 63, которая предусмотрена в стенке 43b. Предназначенная для введения электрода деталь 64 подключена к источнику 20 электропитания и может подавать напряжение, поступающее от источника 20 электропитания, на реагент 51 намоточного типа через электрододержатель 62. Таким образом, реагент 51 намоточного типа может работать в качестве катода или анода при подаче напряжения от источника 20 электропитания.
[0062] Реагент 51 намоточного типа имеет конструкцию, в которой тонкая проволока 61, которая выполнена из металла-аккумулятора водорода, который включает в себя, например, Pd, Ti, Pt, Ni и сплав, содержащий по меньшей мере один элемент из этих элементов, спирально намотана на стержень 60, который аналогично выполнен из металла-аккумулятора водорода, который включает в себя Pd, Ti, Pt, Ni и сплав, содержащий по меньшей мере один элемент из этих элементов, и основание стержня 60 присоединено к головке электрододержателя 62. Также в отношении этого реагента 51 намоточного типа, множество металлических наночастиц с наноразмером может быть сформировано на поверхности стержня 60 и тонкой проволоки 61 плазменной обработкой, аналогично вышеописанному реагенту 50 намоточного типа. Таким образом, при подаче газообразного дейтерия в реактор 42, в котором поддерживается состояние вакуума, атомы водорода поглощаются в металлических наночастицах, сформированных на поверхностях стержня 60 и тонкой проволоки 61 реагента 51 намоточного типа, и таким образом может происходить генерация тепла. Металлические наночастицы, сформированные на поверхностях стержня 60 и тонкой проволоки 61 реагента 51 намоточного типа, имеют такую же структуру, как и вышеописанные металлические наночастицы, сформированные на поверхности тонкой проволоки 53 реагента 50 намоточного типа, и их описание здесь будет опущено.
[0063] Таким образом, теплогенерирующее устройство 41 согласно второму варианту осуществления сконструировано следующим образом: множество металлических наночастиц с наноразмером может быть сформировано на поверхностях реагента 50 и 51 намоточного типа и реагента 26 плазменной обработкой; затем, когда газообразный дейтерий подается во внутреннее пространство реактора 42, в котором поддерживается состояние вакуума, в таком состоянии, когда реагенты 50 и 51 намоточного типа и реагент 26 нагреты нагревателем 90, атомы водорода поглощаются в металлических наночастицах на поверхностях реагентов 50 и 51 намоточного типа и реагента 26. В результате в реакторе 42 генерируется тепло. При этом температура нагрева, до которой желательно нагревать реагенты 50 и 51 намоточного типа и реагент 26 нагревателем 90, составляет 200ºC или выше, а еще более предпочтительно, 250ºC или выше.
[0064] Кроме того, в теплогенерирующем устройстве 41 согласно этому второму варианту осуществления, если тлеющий разряд вызван парой электродов и плазма генерируется в то время, когда тепло генерируется в реакторе 42, экзотермическая температура дополнительно возрастает; и даже если плазма останавливается, реактор 42 может продолжать поддерживать состояние повышенной температуры, пока внутреннее пространство реактора 42 поддерживается в атмосфере газообразного дейтерия.
[0065] (2-2) Проверочное испытание
Далее осуществляли проверочное испытание с использованием теплогенерирующего устройства 41, показанного на фиг. 5, для проверки того, генерировал ли реактор 42 тепло. При этом реактор 42 с объемом 15 л и массой 50 кг был выполнен из нержавеющей стали (SUS306). Кроме того, в этом проверочном испытании использовали реагент 50 намоточного типа, который имел тонкую проволоку 53, которая имеет диаметр 0,1 мм и длину 1000 мм и выполнена из Pd (чистота 99,9%), намотанную в 15 витков вокруг несущей части 52, которая имеет ширину 30 мм и толщину 2 мм и выполнена из Al2O3 (керамики оксида алюминия); и использовали реагент 51 намоточного типа, который имеет тонкую проволоку 61, которая выполнена из Pd (чистота 99,9%) и имеет диаметр 1 мм и длину 300 мм, спирально намотанную без какого-либо зазора вокруг стержня 60, который выполнен из Pd (чистота 99,9%) и имеет диаметр 3 мм и длину 50 мм. Кроме того, в этом проверочном испытании использовали цилиндрический реагент 26, поверхность которого образована в сетчатой форме тонкой проволокой, которая выполнена из Ni (чистота 99,9%) и имеет диаметр 0,1 мм.
[0066] Затем эти реагенты 50 и 51 намоточного типа и реагент 26 подвергали ультразвуковой очистке с помощью спирта и ацетона и устанавливали в реакторе 42 при сохранении очищенного состояния, чтобы не происходило загрязнение маслом. Весь этот реактор 42 находился под потенциалом земли. Кроме того, термопара типа K с крышкой из нержавеющей стали, которая имеет диаметр 1,6 мм и длину 300 мм, использовали в качестве термопары 58 для непосредственного измерения температуры реагента 50 намоточного типа; наружная поверхность наружного покрытия из нержавеющей стали была дополнительно изолирована трубой из оксида алюминия, имеющей диаметр 3 мм и длину 100 мм; и участок головки был приведен в контакт с поверхностью реагента 50 намоточного типа.
[0067] Затем, прежде всего, в качестве плазменной обработки, газ в реакторе 42 постепенно откачивали, внутреннее пространство реактора 42 доводили до атмосферы вакуума в несколько Па, затем реагент 50 намоточного типа установили на аноде, подавали напряжение постоянного тока 600 В и генерировали электрический разряд током приблизительно 20 мА в течение приблизительно 600 секунд. Затем, напряжение между электродами изменяли, реагент 50 намоточного типа установили на катоде, подавали напряжение постоянного тока 600 В и генерировали электрический разряд током приблизительно 20 мА в течение приблизительно 1200 секунд. Этот процесс повторяли 5 раз, затем реагент 26 и реагент 50 намоточного типа извлекали из реактора 42 и их поверхность изучали с помощью СЭМ-фотографии.
[0068] При этом на фиг. 6A представлена СЭМ-фотография, демонстрирующая поверхность реагента 26, изображение которой получено до подвергания вышеописанной плазменной обработке. Можно подтвердить, что множество металлических наночастиц, имеющих наноразмер с шириной 1000 нм или менее, не сформировались на поверхности и что поверхность была плоской. С другой стороны, на фиг. 7 представлена СЭМ-фотография, демонстрирующая поверхность реагента 26, изображение которой получено после подвергания вышеописанной плазменной обработке. Можно подтвердить, что множество металлических наночастиц, имеющих наноразмер с шириной 1000 нм или менее, сформировались на поверхности, и что поверхность стала неровной. Кроме того, можно подтвердить, что эти металлические наночастицы имели искривленные поверхности, например, полусферической формы и полуэллиптической формы.
[0069] Кроме того, на фиг. 6B представлена СЭМ-фотография, демонстрирующая поверхность тонкой проволоки 53 на реагенте 50 намоточного типа, изображение которой получено до подвергания вышеописанной плазменной обработке. Можно подтвердить, что множество металлических наночастиц, имеющих наноразмер с шириной 1000 нм или менее, не сформировались на поверхности также и на реагенте 50 намоточного типа и что поверхность была плоской. С другой стороны, на фиг. 8 представлена СЭМ-фотография, демонстрирующая поверхность тонкой проволоки 53 на реагенте 50 намоточного типа, изображение которой получено после подвергания вышеописанной плазменной обработке. Можно подтвердить, что множество металлических наночастиц, имеющих наноразмер с шириной 1000 нм или менее, сформировались на поверхности, и что поверхность стала неровной. Кроме того, также и в этом случае можно подтвердить, что металлические наночастицы имели искривленные поверхности, например, полусферической формы и полуэллиптической формы. Было подтверждено, что металлические наночастицы сформировались входящими в контакт друг с другом на поверхности тонкой проволоки 53 на реагенте 50 намоточного типа, хотя их число было не столь велико, как у реагента 26, и что также образовалась область, в которой множество металлических наночастиц плотно упаковано.
[0070] При этом поверхность тонкой проволоки 53 на реагенте 50 намоточного типа после плазменной обработки дополнительно увеличили и наблюдали и в результате получили СЭМ-фотографии, показанные на фиг. 9A и фиг. 9B. Из фиг. 9A и фиг. 9B можно подтвердить, что сформирована металлическая наночастица, имеющая ширину 100 нм или менее, на поверхности металлической наночастицы сформированы тонкодисперсные металлические наночастицы, имеющие меньшую ширину, и как в этом случае или т.п., поверхность сформирована неровной формы. В этой связи, в этом проверочном испытании использовали реагент 50 намоточного типа, вокруг несущей части 52 которого намотана тонкая проволока 53 из Pd диаметром 0,1 мм, но когда проверочное испытание осуществляли с использованием реагента намоточного типа, вокруг несущей части 52 которого намотана тонкая проволока из Pd диаметром 1 мм, можно было подтвердить, что, когда электрический разряд продолжали в течение 10 кс и эту операцию повторяли 10 раз, на поверхности тонкой проволоки могли сформироваться достаточно активные металлические наночастицы.
[0071] Затем, в этом проверочном испытании, внутреннее пространство реактора 42 поддерживали в состоянии вакуума; реагенты 50 и 51 намоточного типа и реагент 26 нагревали при температуре от 100 до 200ºC в течение около 3 часов нагревателем 90 и активировали; протий, H2O и, кроме того, газы на основе углеводородов испускались из реагентов 50 и 51 намоточного типа и реагента 26; и из него удалялись примеси.
[0072] Затем, что касается процесса экзотермической реакции, в проверочном испытании теплогенерирующего устройства 41 согласно второму варианту осуществления, как показано на фиг. 10 и фиг. 11, реагент 50 намоточного типа нагревали ступенчато при поддержании состояния вакуума в реакторе 42, и когда разность с комнатной температурой достигала 140ºC, вводили газообразный дейтерий при 100 Па из трубки 8 подачи газа в реактор 42. При этом фиг. 10 демонстрирует напряжение, подаваемое на пару электродов, а фиг. 11 демонстрирует температуру реагента 50 намоточного типа, начиная со времени, когда реагент 50 намоточного типа нагревался нагревателем 90 ступенчато. Температура, показанная на фиг. 11, является разностью между температурой реагента 50 намоточного типа и комнатной температурой (разностью с комнатной температурой).
[0073] В этом проверочном испытании, как показано на фиг. 11, реагент 50 намоточного типа нагревали до разности с комнатной температурой в 140ºC ступенчато, а затем в реактор 42 подавали газообразный дейтерий при 100 Па (другими словами, 100 мл). В результате, разность с комнатной температурой сразу возрастала до 220ºC, хотя плазма не генерировалась парой электродов. После этого, как показано на фиг. 10 и фиг. 11, значение напряжения, подаваемого на пару электродов, поднимали до 45 В и осуществляли активационную обработку плазмой в течение 4000 секунд для активации поверхности тонкой проволоки 53 (именуемой тонкой проволокой из Pd на фиг. 10) реагента 50 намоточного типа. В результате, температура дополнительно возрастала на 30ºC и достигала 250ºC. После этого значение напряжения, подаваемого на пару электродов, снижали до 32 В и плазму останавливали, но состояние повышенной температуры стабильно продолжалось до тех пор, пока газообразный дейтерий не вышел из реактора 42.
[0074] В этой связи, как показано на фиг. 10 и фиг. 11, после того как реактор входит в состояние стабильной генерации тепла при 250ºC, на пару электродов подавали напряжение для вызывания тлеющего разряда, и осуществляли активационную обработку плазмой для повторной активации поверхности тонкой проволоки 53 реагента 50 намоточного типа. Однако не удавалось подтвердить дальнейший подъем температуры. Из вышеописанных проверочных испытаний можно подтвердить, что в теплогенерирующем устройстве 41 согласно второму варианту осуществления может генерироваться тепло посредством операции, состоящей в: формировании множества металлических наночастиц с наноразмером на поверхности реагентов 50 и 51 намоточного типа и реагента 26; активации результирующей поверхности; и затем подачи газообразного дейтерия в реактор 42.
[0075] (2-3) Принцип работы и результат
В вышеописанной конструкции, а также в теплогенерирующем устройстве 41 согласно настоящему изобретению, в реакторе 42 был предусмотрен реагент 26, который был выполнен из металла-аккумулятора водорода и имел множество сформированных на поверхности металлических наночастиц с наноразмером, и реагент 26 нагревали нагревателем 90 для приема энергии, подавали газообразный дейтерий в реактор 42, который поддерживался в состоянии вакуума, и внутреннее пространство реактора 42 доводили до атмосферы газообразного дейтерия. Кроме того, теплогенерирующее устройство 41 было сконструировано так, что множество металлических наночастиц с наноразмером было сформировано также на поверхностях тонкой проволоки 53 реагента 50 намоточного типа, который был выполнен из металла-аккумулятора водорода, и реагента 51 намоточного типа. Таким образом, когда в теплогенерирующем устройстве 41 придается энергия путем нагрева с помощью нагревателя 90, тепло, большее или равное температуре нагрева, может генерироваться более устойчиво, чем традиционно возможно.
[0076] Кроме того, когда в этом теплогенерирующем устройстве 41 генерируется плазма парой электродов в реакторе с образованием атмосферы газообразного дейтерия, усиливается генерация тепла и экзотермическая температура дополнительно возрастает; и даже если плазма останавливается, реактор 42 может продолжать поддержать состояние повышенной температуры, пока внутреннее пространство реактора 42 поддерживается в атмосфере газообразного дейтерия.
[0077] Кроме того, в теплогенерирующем устройстве 41 дополнительно предусмотрен реагент 51 намоточного типа помимо реагента 26 и реагента 50 намоточного типа, на этом реагенте 51 намоточного типа также сформировано множество металлических наночастиц, соответственно, области в которых сформированы металлические наночастицы, увеличиваются, а вероятность, возникновения генерации тепла возрастает.
[0078] (3) Третий вариант осуществления
На фиг. 12, на которой детали, соответствующие показанным на фиг. 1, показаны и обозначены теми же ссылочными позициями, ссылочная позиция 65 обозначает теплогенерирующее устройство согласно третьему варианту осуществления, который отличается от вышеописанного первого варианта осуществления конструкцией пары электродов, которая установлена в реакторе 2. На практике, в реакторе 2 в данном теплогенерирующем устройстве 65 реагент 66 намоточного типа, который работает, например, как анод, и внутренний реагент 72, который работает как катод, располагаются последовательно на центральной оси реактора 2, и эти реагент 66 намоточного типа и внутренний реагент 72 расположены в пустотелой области цилиндрического реагента 26, который аналогично работает как катод.
[0079] В случае настоящего варианта осуществления реагент 26 предусмотрен с возможностью приведения в контакт с внутренней стенкой цилиндрического участка 2a, в реакторе 2, а также внутренний реагент 72 установлен стоящим на одной стенке 2c. Реактор 2 имеет конструкцию, в которой провод, подключенный к источнику электропитания, соединен с наружной стенкой и сконструирован таким образом, что, когда напряжение подается на реактор 2 от источника электропитания через провод, напряжение подается на реагент 26, который контактирует с реактором 2 и также с внутренним реагентом 72.
[0080] В случае настоящего варианта осуществления, в отверстии 28 стенки 2b предусмотрена изолирующая деталь 27, и стержневидная деталь 71 для введения электрода, которая закрыта изолирующей трубкой из оксида алюминия, удерживается изолирующей деталью 27. Деталь 71 для введения электрода находится в таком состоянии, что изолирующей деталью 27 поддерживается состояние изоляции от реактора 2, ее головка располагается в реакторе 2 в этом состоянии, и деталь 71 для введения электрода имеет реагент 66 намоточного типа на головке. Реагент 66 намоточного типа имеет стержень 69, который соединен с головкой детали 71 для введения электрода, и вокруг стержня 69 спирально намотана тонкая проволока 70. Кроме того, что касается реагента 66 намоточного типа, на головке стержня 69 предусмотрена радиально расширенная несущая часть 67, и вокруг несущей части 67 также намотана тонкая проволока 68. Провод, который подключен к источнику электропитания, соединен с деталью 71 для введения электрода, и напряжение может поступать на реагент 66 намоточного типа от источника электропитания через провод и деталь 71 для введения электрода.
[0081] При этом стержень 69 и тонкие проволоки 68 и 70, которые образуют реагент 66 намоточного типа, выполнены из металла-аккумулятора водорода, включающего в себя Ni, Pd, Ti, Pt и сплав, содержащий по меньшей мере один элемент из этих элементов. Таким образом, плазменная обработка осуществляется на реагенте 66 намоточного типа аналогично вышеописанному реагенту 26, тем самым формируется множество металлических наночастиц с наноразмером на поверхностях стержня 69 и тонких проволок 68 и 70, также удаляются поверхностные оксидные слои, и поверхности могут переходить в активированное состояние, в котором атомы водорода могут поглощаться. Несущая часть 67 может быть сформирована, например, в виде проводящей детали из Al2O3 (керамики оксида алюминия) и т.п.
[0082] Помимо такой конструкции, внутренний реагент 72 имеет внутреннюю часть, которая сформирована в виде пустотелого квадратного столбика, и поверхность внутреннего реагента 72 сформирована имеющей сетчатую форму тонкой проволокой, выполненной из металла-аккумулятора водорода, включающего в себя Ni, Pd, Ti, Pt и сплав, содержащий по меньшей мере один элемент из этих элементов. Внутренний реагент 72 имеет нижнюю часть, приклеенную к стенке 2c, входит в состояние проводимости с реактором 2, и может работать как электрод при подаче на него напряжения от источника электропитания через реактор 2. Кроме того, во внутреннем реагенте 72 верхняя грань, противоположная нижней части, располагается напротив несущей части 67 реагента 66 намоточного типа на заранее заданном расстоянии; и внутренний реагент 72 образует пару электродов с реагентом 66 намоточного типа, вызывает тлеющий разряд и может генерировать плазму.
[0083] При этом плазменная обработка осуществляется также на внутреннем реагенте 72 аналогично реагенту 26 и реагенту 66 намоточного типа, тем самым на поверхности формируется множество металлических наночастиц с наноразмером, также удаляется поверхностный оксидный слой, и поверхность может переходить в активированное состояние, в котором атомы водорода могут поглощаться. Кроме того, в теплогенерирующем устройстве 65, помимо внутреннего реагента 72, реагент 26, предусмотренный на внутренней стенке реактора 2, также может работать как электрод; реагент 26 составляет пару электродов также с реагентом 66 намоточного типа; и реагент 26 и реагент 66 намоточного типа также вызывают тлеющий разряд и могут генерировать плазму.
[0084] В вышеописанной конфигурации, также и в теплогенерирующем устройстве 65 можно получить результат, аналогичный вышеописанному второму варианту осуществления. Например, в теплогенерирующем устройстве 65, в реакторе 2 были предусмотрены реагент 26 и внутренний реагент 72, которые выполнены из металла-аккумулятора водорода и имели множество сформированных на поверхности металлических наночастиц с наноразмером, реагент 26 и внутренний реагент 72 нагревались нагревателем для приема энергии, газообразный дейтерий подавался в реактор 42, который поддерживался в состоянии вакуума, и внутреннее пространство реактора 42 доводили до атмосферы газообразного дейтерия. Таким образом, в теплогенерирующем устройстве 65 тепло может генерироваться более устойчиво, чем традиционно возможно.
[0085] Кроме того, теплогенерирующее устройство 65 сконструировано таким образом, что множество металлических наночастиц с наноразмером сформировано также на поверхностях стержня 69 и тонких проволок 68 и 70 реагента 66 намоточного типа, которые выполнены из металла-аккумулятора водорода. Таким образом, в теплогенерирующем устройстве 65 тепло может генерироваться с большей устойчивостью при использовании реагента 66 намоточного типа.
[0086] (4) Другие варианты осуществления
Настоящее изобретение не ограничивается вышеописанными вариантами осуществления и допускает надлежащие изменения в рамках объема настоящего изобретения. Например, в вышеописанных вариантах осуществления описана металлическая наночастица, которая имеет искривленную поверхность и демонстрирует такую форму, что часть сферической частицы, эллиптической частицы или яйцеобразной частицы внедрена в поверхность в качестве металлического нановыступа. Однако настоящее изобретение не ограничивается вышеописанными формами, может применяться и полосчатый металлический нановыступ 83, имеющий наноразмерную ширину, как показано на фиг. 13A, и также может применяться пластинчатый реагент 80, как показано на фиг. 13A.
[0087] В этом случае, реагент 80 имеет структуру, в которой полосчатые металлические нановыступы 83, которые выполнены из металла-аккумулятора водорода и каждый из которых имеет ширину 1000 нм или менее, и полосчатые углубления 84 попеременно располагаются с фиксированными промежутками, например, на подложке 82, которая выполнена из металла-аккумулятора водорода и имеет толщину 0,5 мм. Такие полосчатые металлические нановыступы 83 легко сформировать в форме полоски, имеющей, например, наноразмер с шириной 5 нм, если используется технология травления и т.п. Таким образом, металлические нановыступы 83 могут быть заранее сформированы на поверхности реагента с использованием технологии травления и т.п., до установки реагента в реакторе.
[0088] Затем реагент 80, который выполнен из металла-аккумулятора водорода и имеет множество сформированных на поверхности металлических нановыступов 83 с наноразмером, устанавливается в реакторе, во внутреннем пространстве которого создается атмосфера газообразного дейтерия. Таким образом тепло может генерироваться более устойчиво, чем традиционно возможно.
[0089] Кроме того, реагент 81 может применяться согласно другому варианту осуществления, в котором углубления 84, сформированные в форме решетки, образованы на подложке 82, которая выполнена из металла-аккумулятора водорода, и металлические нановыступы 85, каждый из которых имеет форму куба с шириной 1000 нм или менее и выполнен из металла-аккумулятора водорода, располагаются в форме матрицы, как показано на фиг. 13B. Также и в этом случае реагент 81, который выполнен из металла-аккумулятора водорода и имеет множество сформированных на поверхности металлических нановыступов 85 с наноразмером, устанавливается в реакторе, во внутреннем пространстве которого создается атмосфера газообразного дейтерия. Таким образом, тепло может генерироваться более устойчиво, чем традиционно возможно.
[0090] Таким образом, металлические нановыступы желательно формировать имеющими ширину 1000 нм или менее, предпочтительно, 300 нм или менее, более предпочтительно, 10 нм или менее, и еще более предпочтительно, 5 нм или менее, и их формой может быть форма полоски, прямоугольная форма и также различные другие формы.
[0091] (4-1) Об использовании газообразной тяжелой воды, газообразного протия и газообразной легкой воды
В теплогенерирующих устройствах 1, 41 и 65 согласно вышеописанным вариантам осуществления был описан случай, когда газообразный дейтерий (D2) подавался в реакторы 2 и 42, и внутренние пространства реакторов 2 и 42 доводили до атмосферы газообразного дейтерия, но настоящее изобретение не ограничивается этим случаем. Допустимо подавать в реакторы 2 и 42 газообразную тяжелую воду (D2O) и доводить внутренние пространства реакторов 2 и 42 до атмосферы газообразной тяжелой воды; допустимо также подавать в реакторы 2 и 42 газообразный протий (H2) и доводить внутренние пространства реакторов 2 и 42 до атмосферы газообразного протия; и, кроме того, допустимо также подавать в реакторы 2 и 42 газообразную легкую воду (H2O) и доводить внутренние пространства реакторов 2 и 42 до атмосферы газообразной легкой воды.
[0092] В частности, даже в теплогенерирующем устройстве 1 (фиг. 1) согласно первому варианту осуществления, который использует газообразную тяжелую воду, газообразный протий или газообразную легкую воду вместо газообразного дейтерия, при осуществлении процесса экзотермической реакции, который генерирует плазму в реагенте 25 намоточного типа и реагенте 26, в реакторе 2, который приобрел атмосферу газообразного дейтерия, атмосферу газообразного протия или атмосферу газообразной легкой воды и который дает энергию, атомы водорода могут поглощаться в металлической наночастице реагента 26 или реагента 25 намоточного типа.
[0093] Кроме того, также в теплогенерирующем устройстве 41 (фиг. 5) согласно второму варианту осуществления реагент 26, который выполнен из металла-аккумулятора водорода и имеет множество сформированных на поверхности металлических наночастиц с наноразмером, и реагенты 50 и 51 намоточного типа установлены в реакторе 42; реагент 26 и реагенты 50 и 51 намоточного типа нагреваются нагревателем 90 для приема энергии; и газообразная тяжелая вода, газообразный протий или газообразная легкая вода подается в реактор 42, который поддерживается в состоянии вакуума. Таким образом, также в теплогенерирующем устройстве 41 атомы водорода поглощаются в реагентах 50 и 51 намоточного типа и металлических наночастицах реагента 26. Таким образом, тепло с температурой, большей температуры нагрева, может генерироваться с большей устойчивостью, чем традиционно возможно.
[0094] Кроме того, также в теплогенерирующем устройстве 41 согласно второму варианту осуществления, который использует газообразную тяжелую воду, газообразный протий или газообразную легкую воду, когда плазма генерируется парой электродов в реакторе 42, в котором создают атмосферу газообразной тяжелой воды, атмосферу газообразного протия или атмосферу газообразной легкой воды, после генерации избыточного тепла, аналогично вышеприведенному описанию, усиливается генерация тепла, и экзотермическая температура дополнительно возрастает; и даже если плазма останавливается, реактор 42 может продолжать поддерживать состояние повышенной температуры, пока внутреннее пространство реактора 42 поддерживается в атмосфере газообразной тяжелой воды, атмосфере газообразного протия или атмосфере газообразной легкой воды.
[0095] Кроме того, также в теплогенерирующем устройстве 65 (фиг. 12) согласно третьему варианту осуществления вместо газообразного дейтерия можно использовать газообразную тяжелую воду, газообразный протий или газообразную легкую воду, и даже если используется газообразная тяжелая вода, газообразный протий или газообразная легкая вода, можно получить результат, аналогичный вышеописанному второму варианту осуществления. В частности, также в теплогенерирующем устройстве 65, показанном на фиг. 12, в реакторе 2 предусмотрены реагент 26 и внутренний реагент 72, которые выполнены из металла-аккумулятора водорода и имеют множество сформированных на поверхности металлических наночастиц с наноразмером, реагент 26 и внутренний реагент 72 нагреваются нагревателем для приема энергии, и газообразная тяжелая вода, газообразный протий или газообразная легкая вода подается в реактор 42, который поддерживается в состоянии вакуума.
[0096] В реакторе 42, в котором присутствует атмосфера газообразной тяжелой воды, атмосфера газообразного протия или атмосфера газообразной легкой воды, атомы водорода поглощаются в металлических наночастицах реагента 26 и внутреннего реагента 72, и таким образом, тепло может генерироваться более устойчиво, чем традиционно возможно.
[0097] Кроме того, также в таком теплогенерирующем устройстве 65, которое использует газообразную тяжелую воду, газообразный протий или газообразную легкую воду, множество металлических наночастиц с наноразмером также может формироваться на поверхностях стержня 69 и тонких проволок 68 и 70 реагента 66 намоточного типа, которые выполнены из металла-аккумулятора водорода; и когда энергия сообщается путем нагрева с помощью нагревателя, атомы водорода поглощаются в металлических наночастицах на поверхностях стержня 69 и тонких проволок 68 и 70, и, таким образом, тепло может генерироваться более устойчиво, чем традиционно возможно.
[0098] (4-2) О проверочном испытании с использованием газообразного дейтерия, газообразной тяжелой воды, газообразной легкой воды и газообразного протия
Далее осуществляли проверочное испытание для изучения полного выхода энергии и т.п., во время, когда использовалось теплогенерирующее устройство 41 с конструкцией, проиллюстрированной на фиг. 5, и когда использовались газообразный дейтерий, газообразная тяжелая вода, газообразная легкая вода и газообразный протий. При этом, что касается теплогенерирующего устройства 41, которое использовали для проверочного испытания, то приготовили реагент 26, который представлял собой сетку из 100 ячеек, образованную тонкой проволокой, которая имела диаметр 0,05 мм и была выполнена из Ni (чистота 99,9%), и имела высоту 30 см и ширину 30 см, и установили его таким образом, что наружная периферийная поверхность реагента 26 входила в плотный контакт с внутренней стенкой реактора 42. На этой стадии, множество металлических наночастиц с наноразмером не формируется на поверхности цилиндрического реагента 26.
[0099] Кроме того, в этом проверочном испытании использовали реагент 50 намоточного типа, который имел тонкую проволоку 53, которая имела диаметр 0,2 мм и длину 1000 мм и была выполнена из Pd (чистота 99,9%), намотанную в 15 витков вокруг несущей части 52, которая имела ширину 30 мм и толщину 2 мм и выполнена из Al2O3 (керамики оксида алюминия). Кроме того, в этом проверочном испытании использовали реагент 51 намоточного типа, который имел тонкую проволоку 61, которая выполнена из Pd (степени очистки 99,9%) и имеет диаметр 1 мм и длину 300 мм, спирально намотанную без какого-либо зазора вокруг стержня 60, который выполнен из Pd (чистота 99,9%) и имеет диаметр 3 мм и длину 50 мм.
[0100] Затем, эти реагенты 50 и 51 намоточного типа и реагент 26 подвергали ультразвуковой очистке с помощью спирта и ацетона и устанавливали в реакторе 42 при сохранении очищенного состояния, чтобы не происходило загрязнение маслом. Весь этот реактор 42 находился под потенциалом земли. Кроме того, термопара типа K и с крышкой из нержавеющей стали, которая имеет диаметр 1,6 мм и длину 300 мм, использовалось в качестве термопары 58 для непосредственного измерения температуры реагента 50 намоточного типа; наружная поверхность наружного покрытия из нержавеющей стали была дополнительно изолирована трубой из оксида алюминия, имеющей диаметр 3 мм и длину 100 мм; и участок головки был приведен в контакт с поверхностью реагента 50 намоточного типа. В реагентах 50 и 51 намоточного типа, которые образуют пару электродов, полярность анода и катода может изменяться.
[0101] Затем, прежде всего, в качестве плазменной обработки, газ в реакторе 42 откачали, внутреннее пространство реактора 42 довели до атмосферы вакуума в несколько Па, затем реагент 50 намоточного типа установили на аноде, другой реагент 51 намоточного типа установили на катоде, подавали напряжение постоянного тока от 600 до 800 В и генерировали электрический разряд током приблизительно 20 мА в течение приблизительно 600 секунд. Затем напряжение между электродами изменяли, реагент 50 намоточного типа установили на катоде, другой реагент 51 намоточного типа установили на аноде, подавали напряжение постоянного тока от 600 до 800 В и генерировали электрический разряд током приблизительно от 20 до 30 мА в течение приблизительно от 103 до 104 секунд.
[0102] Затем, в проверочном испытании, в качестве плазменной обработки внутреннее пространство реактора 42 поддерживали в состоянии вакуума и реагенты 50 и 51 намоточного типа и реагент 26 нагревали нагревателем 90 и активировали. Реагенты 50 и 51 намоточного типа и реагент 26 нагревали, пока реагенты 50 и 51 намоточного типа и реагент 26 не переставали испускать протий, H2O и, кроме того, газы на основе углеводородов. В частности, реагенты 50 и 51 намоточного типа и реагент 26 нагревали при температуре от 100 до 200ºC в течение около 3 часов нагревателем 90 и активировали; протий, H2O и, кроме того, газы на основе углеводородов испускались из реагентов 50 и 51 намоточного типа и реагента 26; и из них удалялись примеси.
[0103] Кроме того, в этом проверочном испытании, в качестве плазменной обработки, реагент 50 намоточного типа установили на аноде, подавали напряжение постоянного тока от 600 до 800 В и генерировали электрический разряд током приблизительно от 20 до 30 мА в течение приблизительно 10 кс секунд. Таким образом, множество металлических наночастиц с наноразмером было сформировано на поверхностях реагентов 50 и 51 намоточного типа и реагента 26. После такой плазменной обработки подавали в реактор 42 газообразный дейтерий и изучали давление газа в реакторе 42, и в результате было подтверждено, что давление газа снизилось до 40 Па от 170 Па. На этом основании было подтверждено, что реагенты 50 и 51 намоточного типа и реагент 26, которые представляли собой образец металла, поглотили 6,5 см3 газообразного дейтерия.
[0104] Кроме того, с использованием реагентов 50 и 51 намоточного типа и реагента 26, которые имели такое множество сформированных на поверхностях металлических наночастиц с наноразмером, осуществляли процесс экзотермической реакции в реакторе 42. В проверочном испытании осуществляли процесс экзотермической реакции в то время, как внутреннее пространство реактора 42 поддерживалось в состоянии вакуума, и тип газов, подаваемых в реактор 42 блоком 3 подачи газа, давление газа во время подачи газа и входную мощность нагрева нагревателя 90, который нагревает пару электродов, изменяли; и изучали различные численные значения, такие как температура реактора 42. Здесь, прежде всего, результат, полученный, когда в качестве подаваемого в реактор 42 газа использовали газообразный дейтерий, показан в нижеследующей таблице 1.
[0105]
[0106] В таблице 1 первый столбец "№" является номером испытания, второй столбец "Газ:Давление:Па" является давлением газа (Па) газообразного дейтерия, третий столбец "Вход:Вт" является входной мощностью нагрева (Вт) нагревателя 90, четвертый столбец "Выход/Вт:электрод" является тепловым выходом (Вт), вычисленным из температуры электрода (реагента 50 намоточного типа), и пятый столбец "Выход/Вт:реактор" является тепловым выходом (Вт), вычисленным из температуры реактора 42.
[0107] Кроме того, в таблице 1 шестой столбец "Время:кс" является продолжительностью времени избыточного тепла (кс), седьмой столбец "Hout/Hin:электрод" является значением отношения выход/вход, вычисленного из температуры электрода (реагента 50 намоточного типа), восьмой столбец "Hout/Hin:реактор" является отношением выход/вход, вычисленным из температуры наружной стенки реактора 42, девятый столбец "Температура/C:электрод" является устойчивой температурой (ºC) электрода (реагента 50 намоточного типа) в ходе испытания, десятый столбец "Температура/C:реактор" является устойчивой температурой (ºC) реактора 42 в ходе испытания, одиннадцатый столбец "Вход. энергия:кДж" является входной полной энергией (кДж), двенадцатый столбец "Выход:Электрод:кДж" является выходной полной энергией (кДж), вычисленной из температуры электрода (реагента 50 намоточного типа), и тринадцатый столбец "Выход:Реактор:кДж" является выходной полной энергией (кДж), вычисленной из температуры наружной стенки реактора 42.
[0108] Номера испытаний с № 6 по № 13 демонстрируют результаты последовательности испытаний. Из таблицы 1 было подтверждено, что выходная полная энергия (двенадцатый столбец и тринадцатый столбец), превышающая входную полную энергию (одиннадцатый столбец) была получена в любом случае использования газообразного дейтерия, может наблюдаться генерация избыточного тепла, и тепло может генерироваться теплогенерирующим устройством 41.
[0109] Затем, в теплогенерирующем устройстве 41, газообразные компоненты изучали до и после генерации тепла, произошедшей при использовании газообразного дейтерия. Фиг. 14A показывает результат масс-спектрометрии газообразного дейтерия, который является исходным газом, и демонстрирует результат, в котором массовое число газа M/e показано на горизонтальной оси, и газообразные компоненты в реакторе 42 представлены на вертикальной оси парциальным давлением. Из значения парциального давления получили объем 5 л реактора 42, температуру и давление, объем газа в нормальном состоянии газообразного дейтерия, как показано на фиг. 14A. Как показано на фиг. 14A, газообразный дейтерий, который является исходным газом, в основном содержит дейтерий и имеет массовое число 4, создавал давление 202 Па. Кроме того, что касается другого содержимого, HD+ с массовым числом 3 создавал давление 42 Па, и H2+ с массовым числом 2 создавал давление 5 Па. В качестве примесей входило массовое число 18, которое, предположительно, обусловлено H2O+ или OD+. Массовое число 17, предположительно, обусловлено OH+, массовое число 19 обусловлено OHD+, и массовое число 20 обусловлено OD2+.
[0110] Затем осуществляли процесс экзотермической реакции в теплогенерирующем устройстве 41 и исследовали газообразные компоненты в реакторе 42 после процесса экзотермической реакции. При этом в процессе экзотермической реакции электрод (реагент 50 намоточного типа) нагревали в течение около 84 кс нагревателем 90, в то время как газообразный дейтерий подавали в реактор 42 в вакуумированном состоянии. В это время, вход в нагреватель 90 был установлен на 46 Вт в течение первых 7 кс и был установлен на 81 Вт после этого. В это время газ несколько раз выпускали из реактора 42, но непрерывно генерировалось избыточное тепло.
[0111] Фиг. 14B демонстрирует результат исследования газообразных компонентов в реакторе 42 в течение 10 кс после осуществления вышеописанного процесса экзотермической реакции (другими словами, по завершении нагрева электрода нагревателем 90, также в дальнейшем именуемого «после конца испытания»). Согласно фиг. 14B, после конца испытания, HD+, массовое число которого равно 3, увеличивается, и во-вторых, H2+, массовое число которого равно 2, и OHD+, массовое число которого равно 19, увеличиваются.
[0112] Затем, чтобы более точно идентифицировать газообразные компоненты, испытание на генерацию тепла осуществляли в теплогенерирующем устройстве 41 в течение 30 дней с использованием газообразного дейтерия. Фиг. 15 и фиг. 16 демонстрируют результат измерения, в котором изменение газообразных компонентов в ходе испытания выражается с течением времени испытания. На фиг. 15 и фиг. 16 по горизонтальной оси отложено течение времени, а по вертикальной оси отложен объем газа; и на фиг. 16 показан график, в котором увеличена область объема газа 15 см3 или менее на фиг. 15. "Все кроме 2" на фиг. 15 и фиг. 16 демонстрирует полный объем газа. Избыточное тепло составляло 15 Вт в минимальном значении для входа 80 Вт. Если истекшее время умножить на 15 Вт, получится экзотермическая энергия в джоулях. Из вышеприведенного соотношения, когда истекшее время равно 2,7 Мс, из вычисления можно получить 40 МДж.
[0113] Как показано на фиг. 15 и фиг. 16, компонент с массовым числом 4, которым, в основном, является дейтерий (D2+), снижается сразу после начала проверочного испытания, и после этого скорость снижения уменьшается, но массовое число 4 линейно снижается с течением времени. С другой стороны, массовое число 2, которое предполагается атомом дейтерия (D+), увеличивается, обратно массовому числу 4 (D2+). Энергия диссоциации такой молекулы водорода равна 436 кДж/моль при 25ºC, и степень диссоциации составляет приблизительно 1,0×10-7 при 1000ºC. Кроме того, даже если остановить нагрев нагревателем 90 для реагента 26, выполненного из никеля, масса газа остается постоянной.
[0114] После начала проверочного испытания массовое число 3 увеличивается в обратной корреляции со снижением массы массового числа 2, но после этого массовое число 3 снижалось соответственно поведению массового числа 4. Кроме того, массовое число 28 также увеличивалось со временем, и количество составляло 2,3 см3 в течение 30 дней. Другие компоненты почти не изменялись. Полный объем компонентов кроме массового числа 2 был почти постоянным после первого изменения. Кроме того, массовое число 3 (HD+) и массовое число 4 (D+) изменяются в зависимости от давления газа и выходной полной энергии, но во взаимно обратных направлениях. Массовое число 3 увеличивается с увеличением давления газа и выходной полной энергии, но массовое число 4 снижается с увеличением давления газа и выходной полной энергии. Эти тенденции означают, что массовое число 4 способствует генерации массового числа 2 и массового числа 3. Из проверочного испытания было найдено, что с увеличением выходной полной энергии количество генерируемого массового числа 2 (H2+) возрастает, но не зависит от давления газа газообразного дейтерия, и с другой стороны, что массовое число 3 (HD+) возрастает с увеличением давления газа и значения нагрева газообразного дейтерия.
[0115] Кроме того, выходную энергию и т.п. в теплогенерирующем устройстве 41 изучали с использованием газообразной тяжелой воды вместо газообразного дейтерия и получили результат, показанный в нижеследующей таблице 2.
[0116]
[0117] В теплогенерирующем устройстве 41, которое использовали для этого проверочного испытания, другой реагент 51 намоточного типа был выполнен из Ni, который был выполнен из Pd в вышеописанном проверочном испытании, реагент 50 намоточного типа, выполненный из Pd, использовался в качестве анода, и реагент 51 намоточного типа, выполненный из Ni, использовался в качестве катода; газообразная тяжелая вода подавалась в реактор 42; и реагенты 50 и 51 намоточного типа и реагент 26 нагревались нагревателем 90. Кроме того, при необходимости, плазма генерировалась тлеющим разрядом в реакторе 42. Затем, в теплогенерирующем устройстве 41 в это время измерялась выходная энергия и т.п.
[0118] В таблице 2 полюс Pd означает реагент 50 намоточного типа, а полюс Ni демонстрирует реагент 51 намоточного типа. Из таблицы 2 можно подтвердить, что в теплогенерирующем устройстве 41, в любом случае, когда использовалось газообразная тяжелая вода, при осуществлении процесса экзотермической реакции, в котором реагенты 50 и 51 намоточного типа и реагент 26 нагревали нагревателем 90 в реакторе 42 в атмосфере газообразной тяжелой воды, была получена выходная энергия, превышающая входную энергию, и генерировалось тепло. Также можно было подтвердить, что в теплогенерирующем устройстве 41 водород генерировался при осуществлении процесса экзотермической реакции, как показано в седьмом столбце и восьмом столбце "количество генерируемого водорода" в таблице 2.
[0119] При этом результат проверочного испытания, осуществляемого в теплогенерирующем устройстве 41, показан в нижеследующей таблице 3, где реагенты 50 и 51 намоточного типа, которые стали парой электродов, были выполнены из Pd, и газообразный дейтерий, газообразная тяжелая вода или газообразная легкая вода использовалось в качестве исходного газа для подачи в реактор 42.
[0120]
[0121] В таблице 3 второй столбец "Газ:Компонент:Значительный" демонстрирует тип используемого газа, третий столбец "Газ:Давление:Па" демонстрирует давление газа во время подачи газа в реактор 42, четвертый столбец "Вход. мощность/Вт:Тепловая мощность:Вт" демонстрирует входную мощность нагрева (Вт) нагревателем 90 во время, когда реагенты 50 и 51 намоточного типа и реагент 26 нагреты, пятый столбец "Вход. мощность/Вт:Плазма:В" демонстрирует значение входного напряжения во время, когда плазменный разряд генерируется реагентами 50 и 51 намоточного типа, которые становятся электродами, шестой столбец "Вход. мощность/Вт:Плазма:Вт" демонстрирует входную мощность во время, когда плазменный разряд генерируется реагентами 50 и 51 намоточного типа, которые становятся парой электродов, и седьмой столбец "Вход. мощность/Вт:Полная" демонстрирует всю входную мощность, в котором мощность нагрева, вводимая нагревателем 90, добавляется к мощности, подаваемой на пару электродов во время плазменного разряда.
[0122] Кроме того, в таблице 3 восьмой столбец "время:кс" демонстрирует продолжительность времени избыточного тепла, девятый столбец "Тепловой выход/Вт:Оцененный по темп. электрода" демонстрирует значение нагрева, вычисленное из температуры электрода (реагента 50 намоточного типа), десятый столбец "Тепловой выход/Вт:Оцененный по темп. реактора" демонстрирует значение нагрева, вычисленное из температуры наружной стенки реактора 42, одиннадцатый столбец "Hout/Hin:Оцененный по темп. электрода" демонстрирует отношение выход/вход, вычисленное на основании температуры электрода (реагента 50 намоточного типа), и двенадцатый столбец "Hout/Hin:Оцененный по темп. реактора" демонстрирует отношение выход/вход, вычисленное на основании температуры наружной стенки реактора 42.
[0123] В образце № 33 с использованием газообразного дейтерия плазменный разряд не осуществлялся, и нагрев для пары электродов нагревателем 90 также не осуществлялся. В этом случае можно подтвердить, что избыточное тепло не возникло, из отношения выход/вход одиннадцатого столбца и двенадцатого столбца.
[0124] С другой стороны, можно подтвердить, что в других образцах избыточное тепло возникло, из отношения выход/вход одиннадцатого столбца и двенадцатого столбца. Можно подтвердить, что в теплогенерирующем устройстве 41 избыточное тепло генерировалось в процессе экзотермической реакции, когда реагенты 50 и 51 намоточного типа и реагент 26 нагревались нагревателем 90, даже если не только газообразный дейтерий, но и газообразная тяжелая вода или газообразная легкая вода подавалась в реактор 42 для доведения внутреннего пространства реактора 42 до атмосферы газообразной тяжелой воды или атмосферы газообразной легкой воды.
[0125] Далее, результат проверочного испытания во время, когда газообразный протий (H2) использовался в теплогенерирующем устройстве 41, показан в таблице 4. В этом случае плазменная обработка осуществлялась в тех же условиях, что и во время, когда реагенты 50 и 51 намоточного типа были выполнены из Ni, реагенты 50 и 51 намоточного типа установлены на паре электродов, и был получен результат вышеописанной таблицы 1. Затем осуществлялся процесс экзотермической реакции в теплогенерирующем устройстве 41, и в результате был получен результат, показанный в таблице 4.
[0126]
[0127] В таблице 4 третий столбец "Давление" демонстрирует давление газа (Па) во время, когда газообразный протий подается в реактор 42, четвертый столбец "Вход/Вт" демонстрирует входную мощность нагрева (Вт) нагревателем 90 во время, когда реагенты 50 и 51 намоточного типа и реагент 26 нагреваются, пятый столбец "Время/кс" демонстрирует продолжительность времени избыточного тепла, шестой столбец "Вычисление внутренней температуры" демонстрирует значение нагрева, вычисленное из температуры (ºC) в реакторе 42, и седьмой столбец "Вычисление температуры реактора" демонстрирует значение нагрева, вычисленное из температуры (ºC) самого реактора 42. Кроме того, в таблице 4, восьмой столбец "Вычисление внутренней температуры" демонстрирует отношение выход/вход, вычисленное на основании значения нагрева, вычисленного из температуры в реакторе 42, и девятый столбец "Вычисление температуры реактора" демонстрирует отношение выход/вход, вычисленное на основании значения нагрева, вычисленного из температуры самого реактора 42.
[0128] Также из таблицы 4 можно подтвердить, что избыточное тепло генерировалось, когда внутреннее пространство реактора 42 доведено до атмосферы газообразного протия, и реагенты 50 и 51 намоточного типа и реагент 26 в реакторе 42 нагревались нагревателем 90 в этом состоянии, поскольку по меньшей мере одно из отношений выход/вход восьмого столбца "Вычисление внутренней температуры" и девятого столбца "Вычисление температуры реактора" становится равным 1 или выше.
[0129] Как описано выше, из таблиц 1-4 можно подтвердить, что теплогенерирующее устройство 41 могло генерировать тепло, большее или равное температуре нагрева, посредством операции: обеспечения реагентов 50 и 51 намоточного типа и реагента 26, которые были выполнены из металла-аккумулятора водорода и имели множество сформированных на поверхностях плазменной обработкой металлических наночастиц с наноразмером в реакторе 42; доведения внутреннего пространства реактора 42, которое поддерживалось в состоянии вакуума, до атмосферы газообразного дейтерия, атмосферы газообразной тяжелой воды, атмосферы газообразного протия или атмосферы газообразной легкой воды; и нагрева реагентов 50 и 51 намоточного типа и реагента 26 нагревателем 90 для придания энергии.
[0130] (4-3) Реагенты согласно другим вариантам осуществления
В теплогенерирующем устройстве 1, показанном на фиг. 1, теплогенерирующем устройстве 41, показанном на фиг. 5, и теплогенерирующем устройстве 65, показанном на фиг. 12, множество металлических наночастиц с наноразмером сформировано в виде металлических нановыступов на поверхностях реагентов 26, 80 и 81, которые имеют сетчатые формы, образованные тонкими проволоками. Однако допустимо также, например, осаждать металл-аккумулятор водорода Ni, Pd, Pt или Ti в форме тонкодисперсных частиц (в дальнейшем именуемых телом тонкодисперсной частицы металла-аккумулятора водорода), которые меньше, чем металлическая наночастица (металлический выступ), на поверхностях металлических наночастиц на поверхностях реагентов 26, 80 и 81 и формировать поверхность металлической наночастицы находящейся в неровном состоянии телами тонкодисперсных частиц металла-аккумулятора водорода.
[0131] Например, при формировании металлических наночастиц (металлического нановыступа) согласно вышеописанной "(1-2) плазменной обработке" и последующей генерации плазмы в условиях давления от 1 до 50 Па в атмосфере газообразного водорода, часть других электродов, выполненных из металла-аккумулятора водорода, скалывается и может рассеиваться в реакторах 2 и 42, в качестве тела тонкодисперсной частицы металла-аккумулятора водорода. Рассеянные тела тонкодисперсных частиц металла-аккумулятора водорода осаждаются на поверхностях металлических наночастиц на поверхностях реагентов 26, 80 и 81 и могут формировать поверхности металлических наночастиц в мелко неровном состоянии. Таким образом, вышеописанные теплогенерирующие устройства 1, 41 и 65 сконструированы таким образом, что тела тонкодисперсных частиц металла-аккумулятора водорода осаждаются на поверхностях металлических наночастиц, и, таким образом, атомы водорода могут поглощаться также в телах тонкодисперсных частиц металла-аккумулятора водорода. В металлической наночастице, на поверхности которой осаждены тела тонкодисперсных частиц металла-аккумулятора водорода, тепло может генерироваться более устойчиво, чем традиционно возможно.
[0132] Например, теплогенерирующее устройство 1, показанное на фиг. 1, должно иметь конструкцию, в которой реагент 26, который становится одним электродом, выполнен из Ni, Pd, Pt и т.п., а стержень 35 и тонкая проволока 36 (фиг. 2) реагента 25 намоточного типа, который становится другим электродом, выполнены из Ni, Pd, Pt и т.п. В теплогенерирующем устройстве 1, показанном на фиг. 1, когда плазма генерируется в реакторе 2, например, часть реагента 25 намоточного типа, который является одним из пары электродов, скалывается и рассеивается в реакторе 2 в качестве тел тонкодисперсных частиц металла-аккумулятора водорода, и тела микроскопически тонкодисперсных частиц металла-аккумулятора водорода, выполненные из Ni, Pd и т.п., могут осаждаться на поверхности металлической наночастицы поверхности реагента 26. Таким образом, теплогенерирующее устройство 1 приобретает конструкцию, в которой на поверхностях металлических наночастиц, выполненных из Ni и т.п., осаждено множество тел тонкодисперсных частиц металла-аккумулятора водорода, выполненных из того же Ni или другого типа Pd и т.п.; поверхность реагента 26 также заметно переходит в состояние более тонкой неровности. Таким образом, тепло может генерироваться более устойчиво, чем традиционно возможно.
[0133] Кроме того, теплогенерирующее устройство 41, показанное на фиг. 5, должно иметь конструкцию, в которой, например, реагент 26 выполнен из Ni, Pd, Pt и т.п., и тонкие проволоки 53 и 61 реагентов 50 и 51 намоточного типа выполнены из Ni, Pd, Pt и т.п. В теплогенерирующем устройстве 41, показанном на фиг. 5, когда плазма генерируется в реакторе 42, часть реагентов 50 и 51 намоточного типа, которые становятся парой электродов, скалывается и рассеивается в реакторе 42 в качестве тел тонкодисперсных частиц металла-аккумулятора водорода, и тела микроскопически тонкодисперсных частиц металла-аккумулятора водорода, выполненные из Pd, могут осаждаться на поверхности металлической наночастицы поверхности реагента 26. Таким образом, теплогенерирующее устройство 41 приобретает конструкцию, в которой на поверхностях металлических наночастиц, выполненных из Ni и т.п., осаждается множество тел тонкодисперсных частиц металла-аккумулятора водорода, выполненных из того же Ni или другого типа Pd и т.п.; поверхность реагента 26 также заметно переходит в состояние более тонкой неровности. Таким образом, тепло может генерироваться более устойчиво, чем традиционно возможно.
[0134] Кроме того, теплогенерирующее устройство 65, показанное на фиг. 12, должно иметь конструкцию, в которой реагент 26, который становится одним электродом, выполнен из Ni, Pd, Pt и т.п., и стержень 69, несущая часть 67 и тонкие проволоки 68 и 70 реагента 66 намоточного типа, который становится другим электродом, выполнены из металла-аккумулятора водорода, например, Ni, Pd и Pt. Внутренний реагент 72 в теплогенерирующем устройстве 65 может быть выполнен из того же металла-аккумулятора водорода, что и реагент 26 из таких металлов-аккумулятора водорода, как Ni, Pd и Pt, может быть выполнен из того же металла-аккумулятора водорода, что и реагент 66 намоточного типа, или может быть выполнен из другого металла-аккумулятора водорода, чем реагент 26 и реагент 66 намоточного типа.
[0135] В теплогенерирующем устройстве 65, показанном на фиг. 12, когда в реакторе 2 генерируется плазма, например, часть реагента 26, реагента 66 намоточного типа или внутреннего реагента 72 скалывается и рассеивается в реакторе 2 в качестве тел тонкодисперсных частиц металла-аккумулятора водорода, тела микроскопически тонкодисперсных частиц металла-аккумулятора водорода, выполненные из Ni, Pd и т.п., могут осаждаться на каждой поверхности металлических наночастиц реагента 26, реагента 66 намоточного типа и внутреннего реагента 72. Таким образом, теплогенерирующее устройство 65 приобретает конструкцию, в которой на поверхностях металлических наночастиц, выполненных из Ni и т.п., осаждено множество тел тонкодисперсных частиц металла-аккумулятора водорода, выполненных из того же Ni, других типов Pd и т.п.; каждая поверхность реагента 26, реагента 66 намоточного типа и внутреннего реагента 72 также заметно переходит в состояние более тонкой неровности; и, таким образом, тепло может генерироваться более устойчиво, чем традиционно возможно.
[0136] Металлическая наночастица, на поверхности которой сформированы тела тонкодисперсных частиц металла-аккумулятора водорода, более тонкодисперсные, чем металлическая наночастица, может заранее формироваться на поверхностях реагентов 26, 80 и 81, реагентов 25, 50, 51 и 66 намоточного типа и внутреннего реагента 72, с использованием способа CVD (химического осаждения из паровой фазы) или способа распыления до того, как реагенты 26, 80 и 81, реагенты 25, 50, 51 и 66 намоточного типа и внутренний реагент 72 установлены в реакторе.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
[0137] 1, 41 и 65 теплогенерирующее устройство
2 и 42 реактор
3 блок подачи газа
26, 80 и 81 реагент
72 внутренний реагент (реагент)
25, 50, 51 и 66 реагент намоточного типа (реагент)
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА | 2017 |
|
RU2756166C2 |
| ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, СИСТЕМА УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА И ПЛЕНОЧНЫЙ ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ | 2020 |
|
RU2826662C1 |
| ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ТЕПЛА | 2018 |
|
RU2740834C1 |
| СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ТЕПЛА | 2022 |
|
RU2803367C1 |
| СИСТЕМА УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА И ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО | 2019 |
|
RU2795145C2 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ТЕПЛА | 1990 |
|
RU2115178C1 |
| СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ ИНТЕСИВНОСТИ ЭКЗОТЕРМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ЯДЕРНОГО СИНТЕЗА С УЧАСТИЕМ ЯДЕР ИЗОТОПОВ ВОДОРОДА В МЕТАЛЛИЧЕСКОМ КРИСТАЛЛИЧЕСКОМ ТЕЛЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2011 |
|
RU2521621C9 |
| ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩАЯ СИСТЕМА | 2016 |
|
RU2686136C1 |
| СИСТЕМА УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА И ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО | 2019 |
|
RU2766684C1 |
| УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОДА И ЯЧЕЙКИ | 2001 |
|
RU2265677C2 |
Изобретение относится к теплогенерирующему устройству. Теплогенерирующее устройство содержит реактор, установленный в реакторе первый реагент, имеющий структуру, в которой первая тонкая проволока, которая выполнена из первого металла-аккумулятора водорода, намотана вокруг несущей части, нагреватель, предусмотренный на первом реагенте, блок вакуумирования, посредством которого газ в реакторе выпускается наружу, и блок подачи газа, подающий в реактор газообразный реагент. При этом газообразный реагент содержит изотопы водорода, выбранные из группы, состоящей из газообразного дейтерия, газообразной тяжелой воды, газообразного протия или газообразной легкой воды. Также в реакторе установлен второй реагент, имеющий структуру, в которой вторая тонкая проволока выполнена из второго металла-аккумулятора водорода и намотана вокруг стержня. При этом к первому реагенту и второму реагенту электрически подключен источник электропитания, а на поверхности первой тонкой проволоки и второй тонкой проволоки сформировано множество металлических нановыступов, причем каждый металлический нановыступ имеет наноразмер 1000 нм или менее. Технический результат – обеспечение возможности генерировать тепло более устойчиво, чем традиционно возможно. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 16 ил., 4 табл.
1. Теплогенерирующее устройство, содержащее:
реактор (42);
установленный в реакторе (42) первый реагент (50), имеющий структуру, в которой первая тонкая проволока (53), которая выполнена из первого металла-аккумулятора водорода, намотана вокруг несущей части (52);
нагреватель, предусмотренный на первом реагенте (50);
блок 10 вакуумирования, посредством которого газ в реакторе (42) выпускается наружу; и
блок (3) подачи газа, подающий в реактор (42) газообразный реагент, содержащий изотопы водорода, выбранные из группы, состоящей из газообразного дейтерия, газообразной тяжелой воды, газообразного протия или газообразной легкой воды,
причем в реакторе (42) установлен второй реагент (51), имеющий структуру, в которой вторая тонкая проволока (61), которая выполнена из второго металла-аккумулятора водорода, намотана вокруг стержня (60); и
к первому реагенту (50) и второму реагенту (51) электрически подключен источник (20) электропитания, причем
и первый реагент (50), и второй реагент (51) работают как электрод, а образованная первым реагентом (50) и вторым реагентом (51) пара электродов выполнена так, чтобы быть способной генерировать плазму в реакторе (42),
и при этом
на поверхности первой тонкой проволоки (53) и второй тонкой проволоки (61) сформировано множество металлических нановыступов, причем каждый металлический нановыступ имеет наноразмер 1000 нм или менее, и упомянутое множество металлических нановыступов поглощает атомы водорода вследствие генерации плазмы в реакторе (42) или нагрева первого реагента (50) и второго реагента (51), и при этом реактор (42) включает в себя цилиндрический участок (43a) и стенки (43b, 43c), причем отверстия обоих торцов цилиндрического участка (43a) заблокированы стенками (43b и 43c), причем на цилиндрическом участке (43a) предусмотрено первое отверстие (29) на части боковой поверхности, и с этой частью боковой поверхности связан один конец канала (30) визуального контроля, так что с первым отверстием (29) сообщается пустотелая область цилиндрического канала (30) визуального контроля, причем на цилиндрическом участке (43a) предусмотрено второе отверстие (45) на части боковой поверхности так, чтобы находиться напротив первого отверстия (29), и с этой частью боковой поверхности связан один торец цилиндрической соединительной трубки (46), так что со вторым отверстием (45) сообщается пустотелая область соединительной трубки (46), а на другом торце соединительной трубки (46) предусмотрена стенка (47), и в этой стенке (47) предусмотрены трубка (8) подачи газа и трубка (13) вакуумирования, причем первый реагент (50) и второй реагент (51) расположены в реакторе (42) так, чтобы находиться напротив первого отверстия (29) и второго отверстия (45), и сконструированы так, что газообразный реагент, направляемый из соединительной трубки (46), может непосредственно распыляться на первый реагент (50) и второй реагент (51).
2. Теплогенерирующее устройство по п. 1, в котором
на поверхностях металлических нановыступов осаждено множество тел тонкодисперсных частиц металла-аккумулятора водорода, которые меньше, чем металлические нановыступы, и выполнены из третьего металла-аккумулятора водорода, и
поверхности металлических нановыступов выполнены находящимися в неровном состоянии вследствие тел тонкодисперсных частиц металла-аккумулятора водорода.
3. Способ генерации тепла с использованием теплогенерирующего устройства по п. 1 или 2, содержащий:
процесс плазменной обработки, включающий:
установление давления в реакторе, который представляет собой замкнутое пространство, на 10-500 Па после откачки газа в реакторе;
генерирование плазмы в реакторе посредством приложения напряжения от 600 до 1000 В к реагенту намоточного типа в качестве электрода и вызывание тлеющего разряда; и
формирование множества металлических нановыступов, имеющих наноразмер 1000 нм и менее, на поверхности тонкой проволоки,
процесс экзотермической реакции, включающий:
подачу газообразного реагента в реактор, поддерживаемый в состоянии вакуума, генерирование плазмы в реакторе, которая становится атмосферой газообразного реагента, и протекание экзотермической реакции посредством поглощения атомов водорода в металлических нановыступах,
или
нагревание реагента намоточного типа, подачу газообразного реагента в реактор, поддерживаемый в состоянии вакуума, и протекание экзотермической реакции посредством поглощения атомов водорода в металлических нановыступах.
| US 20110249783 A1, 13.10.2011 | |||
| JP 2008261868 A, 30.10.2008 | |||
| CN 1549276 A, 24.11.2004 | |||
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕЙТРОНОВ И ГАММА-КВАНТОВ | 1994 |
|
RU2073964C1 |
