エネルギー／物質変換方法と構造

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【発明の名称】	エネルギー／物質変換方法と構造
【発明者】	【氏名】ランデルリーミルズ
【要約】	【課題】原子からエネルギーを解放する方法及び装置を提供する。【解決手段】遷移を刺激するエネルギーホールを備えたレドックスエネルギー共振の電気化学的反応体によって、基底状態の下の量子化されたポテンシャルエネルギーレベルに解放するように、電子を刺激することによって、水素原子から熱を解放する方法及び構造。水素原子の源が陰極の表面の水生電解生成物であり、水素電子遷移を強化するように、水素原子の電子エネルギー及び電気化学的反応物のレドックスエネルギーを適合させる方法及び構造。

【特許請求の範囲】
【請求項１】核と、電子軌道を有する少なくとも１つの電子とを有する物質の元素を選択し、電子を刺激し、電子に共振収縮転移を起こさせ、基底状態より下の量子化されたポテンシャルのエネルギー準位に弛緩させ、物質元素の収縮軌道を形成するエネルギーホールとの共振収縮エネルギーを決定し、物質の元素の共振収縮エネルギーと実質的に等しいエネルギーホールを与え、前記物質元素及びエネルギーホールを並置し、物質元素の電子が前記エネルギーホールにより刺激され、少なくとも一つの収縮転移を受ける際にエネルギーが解放されることを特徴とするエネルギー解放方法。
【請求項２】エネルギーホールを与える前記工程が少なくとも陽イオンと陰イオンの１つを含む電気化学的な反応体を含む触媒作用系をもたらす工程を含むことを特徴とする請求の範囲１に記載の方法。
【請求項３】エネルギーホールを与える前記工程が、物質の前記第一の元素の共振収縮エネルギーと実質的に等しいイオン化エネルギーを有する第二の物質元素を選択する工程を含むことを特徴とする前記請求の範囲１の方法。
【請求項４】エネルギーを解放する装置において、核と、共振収縮エネルギーをもつ電子軌道を有する少なくとも１つの電子とを有する物質元素を、選択された体積中に供給する手段と、前記物質元素に前記共振収縮エネルギーと実質的に等しい大きさのエネルギーホールを並置して供給するための前記選択された体積に導入された手段とを有し、該物質元素の電子を刺激し、エネルギー解放を与える少なくとも１つの収縮転移を該電子に起こさせることを許容する前記エネルギーホールにより、軌道エネルギーを奪うことによって前記物質元素の軌道が低減される際に、前記物質元素からエネルギーが解放されることを特徴とするエネルギー解放装置。
【請求項５】前記エネルギーホールを与える手段が前記第一の物質元素の共振収縮エネルギーに実質的に等しいイオン化エネルギーを有する第二の物質元素を少なくとも含む物質であることを特徴とする請求の範囲４に記載の装置。
【請求項６】エネルギーホールを与える前記手段が、少なくとも陽イオンと陰イオンの１つを含む電気化学的な反応体を含む触媒作用系を含む請求の範囲４に記載の装置。
【請求項７】前記第一の物質元素が１Ｈ、２Ｈ、３Ｈを含み、前記第二の付加元素が、Ｋ⁺とＫ⁺を含む請求の範囲４に記載の装置。
【請求項８】少なくとも陰極と、陽極と、電解液と、容器と、電流を供給する電源と、前記電流を制御する手段と、外部エネルギー源と、容器の圧力を制御する手段とを含む電解槽を更に具備する請求の範囲４に記載の装置。
【請求項９】陰極がニッケル又はグラファイトである請求の範囲８に記載の装置。
【請求項１０】陽極は、白金又はニッケルである請求の範囲８に記載の装置。
【請求項１１】電解液がカリウム炭酸塩水溶液である請求の範囲８に記載の装置。
【請求項１２】電解水溶液がアルカリ性である請求の範囲８に記載の装置。
【請求項１３】電流の制御手段が、約2.5ボルトから2.2ボルトのオフセット電圧、約３ボルトから2.75ボルトのピーク電圧、約175mAのピーク電流、40％デューティサイクル、約300Hzから1500Hzの周波数を有する間欠的矩形波の間欠電流を供給することを特徴とする請求の範囲８に記載の装置。
【請求項１４】電気分解セルが常温以上の温度で動作されることを特徴とする請求の範囲８に記載の装置。
【請求項１５】エネルギーホールの源が単一の陽イオン、中性原子又は陰イオン、もしくは陽イオン、中性分子又は陰イオンである単一の分子か、前記種の組み合わせで有り、そこにおいて前記エネルギーホールは、n/2 27.21eV（ｎは整数）に実質的には等しいことを特徴とする請求の範囲４に記載の装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、新たな原子モデルに従い、移転に共振するエネルギーホールを与えることにより電子をより低いエネルギー準位かつ大きさの小さい状態に弛緩するよう刺激する際に、原子からエネルギーを解放する方法及び装置に関する。また、本発明は、この収縮反応を繰返すための方法と構造をもとに包含し、これにより制御された核融合と収縮原子が高い熱安定性等の新たな特性を有する新材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】誤った仮定と、不完全なまたは誤ったモデルと理論のために原子構造とエネルギー移動について正確な理解を必要とする有用でかつ機能的な体系及び構造の発展は抑えられてきた。例えばシュレーディンガー方程式は、本発明を構成する『低温』核融合と呼ばれる現象、即ち、パラジウム陰極とリチウム電解質を有する特定の電解セルの異常な放熱とトレース三重水素生成を解明しない。このため材料及びエネルギー物質変換の進歩は、商業的な利用に欠け、制約の多い実験室での開示に主に限られてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、新たな原子モデルに従い、移転に共振するエネルギーホールを与えることにより電子をより低いエネルギー準位かつ大きさの小さい状態に弛緩するよう刺激する際に、原子からエネルギーを解放する方法及び装置を提供することを課題とする。さらに、本発明は、この収縮反応を繰返すための方法と構造をもとに包含し、これにより制御された核融合と収縮原子が高い熱安定性等の新たな特性を有する新材料を提供することを課題とする。
【０００４】新たな原子論は、大統一理論（MillsとFarell、Science Press(1990)）及び先行の米国特許出願に開示されている。このモデルによると水素原子の電子は、２次元の球状シェルであり、シェル上の各々のポイントが中心核についての測地線軌道に従う。基底状態については、電場はシェルの半径がボーア半径ａ₀である球状シェルの内側で半径方向の中心の場であり外側はゼロとなる。この半径で電子は非放射性であり、力の平衡は、陽子と電子の中心の場の間に存在する。水素の励起状態はこの球状シェル、即ち、球形共振子空洞内の光子の捕獲から起こる。励起状態のモードについては、電場は、基底状態場と球座標のラプラス方程式の時間調和振動解の和となる。電場は、非放射と力の平衡がもたらされるボーア半径の整数倍である半径の拡張された共振子空洞内で非ゼロである。これらのモードを励起する光子のエネルギーは(1/n₁²-1/n₂²)x13.6eVであり、ここでｎ₁とｎ₂が整数で、ｎ₂＞ｎ₁である。
【０００５】基底状態の半径方向の場は、フーリエ成分の重ね合わせとみなすことができ、エネルギー n/2x;27.2eV（ｎは整数）のフーリエ成分の除去により、球形シェル内に球座標でのラプラス方程式の時間調和振動の解である電場がもたらされる。この場合、力のバランスと非放射が達成される半径は、ａ₀/n（ｎが整数）である。この半径に崩壊する際、全エネルギー、即ち[(n+1)²-n²]x 13.6eVが解放される。このエネルギー解放プロセスが、本発明である。好適な実施例において、約27eVのエネルギーホールが、電気化学的な反応体（電気的触媒対）によって与えられる。即ち、電気的触媒である反応体のレドックス反応のエネルギーがこの転移をもたらすのに要するエネルギー（およそ27eVのエネルギーホール）に共振する基底状態のエネルギーレベル以下の量子化されたポテンシャルのエネルギーレベルに弛緩するように刺激する際に、この電気化学的な反応体により熱が水素原子から解放される。水素原子源は、水の電気分解の中の陰極面上の生成による。
【０００６】電気的触媒対のレドックス（redox）エネルギー（エネルギーホール源）と電子軌道エネルギー（エネルギーホールの降下）の間の共振により、熱出力を強化し、水素吸収反応率の増加をもたらす。反応率総量出力は、このメカニズムによって増やされ、また更に温度、時間の関数としての電気分解槽の電場、エネルギーホールを供給する電気的触媒対、電気的触媒対の対抗イオン、溶液のｐＨ、陰極の表面積、陰極の流量密度、陰極の材料組成、水素ガスの圧力、反応の温度を制御することにより増加する。なおいっそうの強化は、反応水素原子が生成される陰極表面と電気的触媒対を包含する溶液の間の水素ガス境界層の発達を防止することによりなされる。これは振動即ち、超音波を陰極や電解液に加えることにより行うことが可能であり、また、間欠的電流の電気分解回路の使用によっても行うことが可能である。核融合を受けることができる重水素又は三重水素を含む水を使用することによりなおいっそうのエネルギーを解放することができる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は以上の点を解決するため次の構成を採用する。
〈構成１〉核と、電子軌道を有する少なくとも１つの電子とを有する物質の元素を選択し、電子を刺激し、電子に共振収縮転移を起こさせ、基底状態より下の量子化されたポテンシャルのエネルギー準位に弛緩させ、物質元素の収縮軌道を形成するエネルギーホールとの共振収縮エネルギーを決定し、物質の元素の共振収縮エネルギーと実質的に等しいエネルギーホールを与え、前記物質元素及びエネルギーホールを並置し、物質元素の電子が前記エネルギーホールにより刺激され、少なくとも一つの収縮転移を受ける際にエネルギーが解放されることを特徴とするエネルギー解放方法。
〈構成２〉エネルギーホールを与える前記工程が少なくとも陽イオンと陰イオンの１つを含む電気化学的な反応体を含む触媒作用系をもたらす工程を含むことを特徴とするエネルギー解放方法。
【０００８】〈構成３〉エネルギーホールを与える前記工程が、物質の前記第一の元素の共振収縮エネルギーと実質的に等しいイオン化エネルギーを有する第二の物質元素を選択する工程を含むことを特徴とするエネルギー解放方法。
〈構成４〉エネルギーを解放する装置において、核と、共振収縮エネルギーをもつ電子軌道を有する少なくとも１つの電子とを有する物質元素を、選択された体積中に供給する手段と、前記物質元素に前記共振収縮エネルギーと実質的に等しい大きさのエネルギーホールを並置して供給するための前記選択された体積に導入された手段とを有し、該物質元素の電子を刺激し、エネルギー解放を与える少なくとも１つの収縮転移を該電子に起こさせることを許容する前記エネルギーホールにより、軌道エネルギーを奪うことによって前記物質元素の軌道が低減される際に、前記物質元素からエネルギーが解放されることを特徴とするエネルギー解放装置。
【０００９】〈構成５〉前記エネルギーホールを与える手段が前記第一の物質元素の共振収縮エネルギーに実質的に等しいイオン化エネルギーを有する第二の物質元素を少なくとも含む物質であることを特徴とするエネルギー解放装置。
〈構成６〉エネルギーホールを与える前記手段が、少なくとも陽イオンと陰イオンの１つを含む電気化学的な反応体を含む触媒作用系を含むエネルギー解放装置。
〈構成７〉前記第一の物質元素が１Ｈ、２Ｈ、３Ｈを含み、前記第二の付加元素が、Ｋ⁺とＫ⁺を含むエネルギー解放装置。
【００１０】〈構成８〉少なくとも陰極と、陽極と、電解液と、容器と、電流を供給する電源と、前記電流を制御する手段と、外部エネルギー源と、容器の圧力を制御する手段とを含む電解槽を更に具備するエネルギー解放装置。
〈構成９〉陰極がニッケル又はグラファイトであるエネルギー解放装置。
〈構成１０〉陽極は、白金又はニッケルであるエネルギー解放装置。
〈構成１１〉電解液がカリウム炭酸塩水溶液であるエネルギー解放装置。
〈構成１２〉電解水溶液がアルカリ性であるエネルギー解放装置。
【００１１】〈構成１３〉電流の制御手段が、約2.5ボルトから2.2ボルトのオフセット電圧、約３ボルトから2.75ボルトのピーク電圧、約175mAのピーク電流、40％デューティサイクル、約300Hzから1500Hzの周波数を有する間欠的矩形波の間欠電流を供給することを特徴とするエネルギー解放装置。
〈構成１４〉電気分解セルが常温以上の温度で動作されることを特徴とするエネルギー解放装置。
〈構成１５〉エネルギーホールの源が単一の陽イオン、中性原子又は陰イオン、もしくは陽イオン、中性分子又は陰イオンである単一の分子か、前記種の組み合わせで有り、そこにおいて前記エネルギーホールは、n/2 27.21eV（ｎは整数）に実質的には等しいことを特徴とするエネルギー解放装置。
【００１２】理論水素原子について、基底状態の軌道球体の半径は、ａ₀である。この軌道球体は、光子の波も含まず、求心力及びクーロンの力のバランスを包含する。従って、m_ev₁²/ａ₀=ｅ²/4πε₀ａ₀²(8.1)電子軌道球体が、離散的周波数の電磁放射を閉じ込めることができる共振子空洞であることが一電子原子の励起状態のセクション（Excited States of the One Electron Atom Section）（ここでの理論セクションのリファレンスのすべては、Randell MillsとJohn Farrell（1990）によるThe Grand Unified Theoryを照会すること）に示される。光子ポテンシャル関数は、ラプラス方程式の解である。光子は核の電荷を1/nに減少させ、軌道球体の半径をｎａ₀に増加させる。この新たな構成も力の平衡状態にある。即ち、m_ev_n²/na₀=e²/n/4πε₀(nａ₀)²(8.2)【００１３】しかしながら軌道球体共振子が核の電荷を増加させ、軌道球体の半径を減少させる光子を捕獲出来ることを我々は提案した。これは、例えば軌道球体がエネルギーを吸収することができる別の共振子空洞と結合する際に起こる。このことを我々はエネルギーホールの吸収と呼ぶ。エネルギーホールの吸収により、遠心力と増加した中心クーロン力の間のバランスが崩れる。結果として電子は、核の方へ引っぱられ、（境界条件に従う）別の許容される状態がない場合、電子は、核に突入する。
【００１４】ここで、He+イオン（Z=2:1電子原子）について許容される一状態が0.5ａ₀ に存在することを思い出そう。基底状態の水素原子がおよそ27eVの陽子を放出すると、一つは放出され、もう一つは軌道球体の中に留まる２つの光子が生成されることを示すことが出来る。軌道球体中の光子の波は軌道球体において有効電荷をもたらし、電子は+２eの有効電荷を受け、ｒ_1/2＝0.5ａ₀における新たな求心性のクーロン力の平衡を確立する。即ち、軌道球体はｒ₁=ａ₀からｒ_1/2V=a₀/2に収縮する。
V=-Z_effｅ²/4πε₀ｒ_1/2=-2x;2ｅ²/4πε₀ａ₀=-4x;27.178eV=-108.70eV(8.3)【００１５】収縮した軌道球の運動エネルギーは、-1/2V即ち、Ｔ＝54.35eVである。基底状態の水素原子は－13.59eVの（総）エネルギーを有し、最終的な水素原子の総エネルギーは－54.42eV（He+と同じ）であり、反応のためのΔＥは－40.83eVである。
H(Zeff=1；r₁=a₀)→H(Zeff=2；r_1/2=0.5a₀)(8.4)つまり約27eVがエネルギーホールの吸収に伴い失われ、約14eVがエネルギーホールの吸収後に放出される。半径方向の大きさａ₀/(m+1)の共振子モードを励起する水素原子の共鳴エネルギーホールが、ｍx;27.2eV(m=1,2,3,4)(8.5)であることは以下に示される。
【００１６】ホールの共振吸収の後に軌道球体の半径(ａ₀)は、ａ₀/(m+1)に縮小し、共振収縮のｐ周期後のその半径は、ａ₀/(mp+1)となる。水素原子、又は重水素原子の電場、ｒ＞ｒ_nに対しゼロである。ここでｒ_nは電子の軌道球体の半径である（図8.1を参照）。従って、軌道球体が縮小するにつれ、近づいてくる核のクーロン力バリヤは、いっそう小さくなり、例えば２つの重水素原子の間の核間距離も同様に縮小する。核間の離隔距離が減少するにつれて、核融合はいっそう起こりやすくなる。ミューオンにより触媒作用を受ける核融合では、例えば核間の離隔距離が約200（ミューオンの電子質量比率）分の１まで減少し、更に核融合率は、その大きさが約80桁上昇する。27.21eVのエネルギーホールを生じさせる触媒作用系で重水素原子は、くり返し収縮され得る。そして核間の離隔距離は、ミューオン換算よりずっと小さくすることができる。このように核間距離がさらに小さくなることにより、核融合率がさらに高くなる。我々はこの核融合プロセスをクーロン消滅核融合(CAF)と呼ぶ。
【００１７】CAFの生成物は、トリチウム(³Ｈ)と陽子(¹Ｈ)であることに注目することは重要である。高温核融合では、重水素核は、ランダムに衝突して、約50％の³Ｈ+¹Ｈと約50％の³Ｈe+中性子を生じさせる。しかしながら、ＣＡＦ核融合では、核は、ゆっくり移動し、二つの陽子は最も有利なクーロン配置において可能な限り離れて衝突する。これらのプロセスは、図8.2に概略的に示される。これらの核子の軌道球体の方程式に対する陽子と中性子のセクション（Proton and NeutronSection）を参照せよ。第３イオン化エネルギーは方程式(8.5)において27.491eV(m=1)であるので、チタン(II)は共振収縮を引き起こすことができる触媒の１つである。従ってｐ番目のサイクルの収縮カスケードは、27.491eV＋Ｔe²＋²Ｈ[ａ₀/p]→Ｔi³⁺＋ｅ^-＋²Ｈ[ａ₀/(p+1)]＋[(p+1)²－p²]x13.6eV(8.7)Ｔi³⁺＋ｅ^-→Ｔi²⁺＋27.491eV(8.8)により表現される。
【００１８】そして全体の反応は、次のようになる。
²Ｈ[ａ₀/p]→²Ｈ[ａ₀/(p+1)]＋[(p+1)²－p²]x 13.6eV(8.9)原子が収縮する際に、放たれるエネルギーは、エネルギーホールに対して失うエネルギーよりずっと大きい。更に、融合が起きると、いっそう大きな量のエネルギーが解放される。ルビジウム()もポテンシャル触媒である。第２のイオン化エネルギーは、27.28eVである。
27.28eV＋Ｒb⁺＋²Ｈ[ａ₀/p]→Ｒb²⁺＋ｅ^-＋²Ｈ[ａ₀/(p+1)]＋[(p+1)²－p²]x 13.6eV(8.10)Ｒb²⁺＋ｅ^-→Ｒb⁺＋ 27.28eV(8.11)全体の反応は、方程式(8.9)と同じである。
【００１９】非効率的触媒作用系は、３つの共振子空洞の結合では決まらない。例えばパラジウムの第３イオン化エネルギーは、32.93eVである。このエネルギーホールは、共振吸収のためには明らかに高過ぎる。しかしながら、Ｌi（）はＬiになるとき5.392eVを解放する。そこでＰd(II)からＰd(III)とＬi()からＬiの組合せは27.54eVの総エネルギー変化をもつ。
27.54eV＋Ｌi⁺＋Ｐd²⁺＋²Ｈ[ａ₀/p]→Ｌi⁺＋Ｐd³⁺＋²Ｈ[ａ₀/(p+1)]＋[(p+1)²－p²]x 13.6eV(8.12)Ｌi ＋Ｐd³⁺→ Ｌi ＋Ｐd²⁺＋27.54eV(8.13)全体の反応は、方程式(8.9)と同じである。
【００２０】３つの共振子空洞の結合で決まる効率的触媒作用系は、カリウムを含む。例えば、カリウムの第二のイオン化エネルギーは、31.63eVである。明らかにこのエネルギーホールは、共振吸収のためには高すぎる。しかしながらＫ()はＫになるとき、4.34eVを解放する。そこでＫ()からＫ(II)とＫ()からＫの結合は27.28eVの総エネルギー変化を有する。
27.28eV＋Ｋ⁺＋Ｋ⁺＋²Ｈ[ａ₀/p]→Ｋ＋Ｋ²⁺＋²Ｈ[ａ₀/(p+1)]＋[(p+1)²－p²]x 13.6eV(8.14)Ｋ＋Ｋ²⁺→Ｋ⁺＋Ｋ⁺＋27.28eV(8.15)全体の反応は、方程式(8.9)と同じである。
【００２１】エネルギーホール一般にエネルギーホールの吸収により、軌道球体は１つの安定した非放射半径から別の安定した非放射半径へ変化する。クーロン力は引力であるので有効核電荷が増加すると、軌道球体は縮小する。非放射のための条件により、軌道球体は、初期の半径rn、初期有効核電荷Ｚ_eff、初速度ｖ_n が与えられる。
２π(nr₁)=nλ₁ n=1、1/2、1/3、1/4…、(8.16)Vn=h/m_ena₀(8.17)力の平衡においてh²/m_e(rn)³=Ｚ_effｅ²/4πε₀(r_n)²(8.18)【００２２】例えば、電気化学的対からなる電子軌道球体の共振子空洞の結合共振子のエネルギー降下の採用により式(8.16)－(8.18)が満たされると有効核電荷が、整数ｍ分増加するので収縮が起きる。結合共振子はエネルギーホールを供給し、初期の半径ａ₀/(mp+1)、核電荷(mp+1)から第二の半径［ａ₀/m(p+1)+1］、核電荷m(p+1)+1への収縮転移に影響を与える。ポテンシャルエネルギーダイヤグラムを図8.3に示す。エネルギー保存及び捕獲される光子が、ラプラス方程式の解でなければならないという境界条件により収縮を引き起こすエネルギーホールが式(8.5)によって与えられることが決定される。結合の結果、重水素原子は、mx;27.21eVの光子を出す。そしてこの光子は、結合共振子によって吸収される。別の言い方をすれば重水素原子はmx;27.21eVのエネルギーホールを吸収する。エネルギーホールの吸収は、第二の光子を重水素原子電子軌道球体に捕獲する。離散的エネルギーの電磁放射が共振子空洞に閉じ込めることができることを“一電子原子のセクションの励起状態”から思い出そう。前に示したように、光子の方程式は、球座標でのラプラスの方程式の解でなければならない。光子場は、力のバランスと非放射性の軌道球体を与える電場により構成される。この放射性の光子場の境界値問題に対する解は次の式で与えられる。
εir_photonj,l,m={(e/4πε₀)(na₀)¹/r⁽¹⁺²⁾}〔-1+n[Ym₁(φ,θ)+Yms_s]〕(8.19)【００２３】1=0で初期半径が[a₀/(mp+1)]で最終半径が[a₀/m(p+1)+1]のときmx;27.2eVのエネルギーホールの吸収に伴い、核電荷がｍ増加することは明らかである。ポテンシャルエネルギーは、このエネルギー分減少する。従ってエネルギーは保存される。しかしながら有効核電荷がｍ増加する際には、力の平衡の方程式は、最初は、成り立たない。力が最終半径で平衡すると、更なるエネルギーが放出される。軌道球体の運動エネルギーの相対論的部分はエネルギーホールの吸収の間に捕獲される光子のエネルギーに等しい（Proton and Neutron Sectionを参照）。等式(8.18)で初期半径を最終半径で置き換え、電荷をｍ増加させることにより[m(p+1)+1]³h²/m_eａ₀³=[m(p+1)+1]²((m(p+1)+1)e)e/4πε₀ａ₀²(8.20)力のバランスが達成され、軌道球体は非放射となる。
【００２４】m=1に対するエネルギーのバランスは以下のようになる。エネルギーホール吸収事象に伴い27.21eVの初期エネルギーが放出される。これにより有効核電荷を１上昇させ、ポテンシャルを27.21eV減少させる。さらにエネルギーを放出し、全体の解放エネルギーが[(p+1)²-p²]x 13.6eVに達する。一般に、a₀からa₀/(m+1)へ半径を収縮させる共振エネルギーは、mx;27.21eVであり、ここでm=1、2、3、4である。このエネルギーホールの共振吸収が、有効核電荷をｍ増加させる。更に無限遠からａ₀/(m+1)に移行する際に解放されるエネルギーは(m+1)x;(m+1)x 13.6eV、或いは(m+1)²x 13.6eVである。エネルギーホールは加算する。エネルギーホールの吸収から結果として生じる対応する有効電荷も加算する。これにより、エネルギーホールの結合の合計がmx;27.21eV（ここでｍは最終半径(a₀/m+1)に対するｍと同じ）となるものであればいかなる結合でも、軌道球体の同一最終半径への収縮を導く。収縮に影響を及ぼすいくつかの異なるエネルギーホールの例とそれに対応する有効核電荷、解放全エネルギー、無限遠から最終半径a₀/(m+1)へ移行する軌道球体の最終半径を表8.1に示す。
【００２５】
表8.1：重水素の状態の半径、エネルギー、エネルギーホール及び解放エネルギーｎＲ V(eV) T(eV) Zeff エネルギー全解放ホールエネルギー(eV) (eV) r=∞からr=R ‐ ａ₀ ‐27.2 13.6 1 ‐ 13.6 1 a₀/ 2 ‐108.8 54.4 2 27.2 54.4 2 a₀/ 3 ‐244.9 122.4 3 54.4 124.4 3 a₀/ 4 ‐435.4 217.7 4 81.6 217.7 4 a₀/ 5 ‐680.2 340.1 5 108.8 340.1 5 a₀/ 6 ‐979.6 489.6 6 136.1 489.6 6 a₀/ 7 ‐1333.3 666.4 7 163.3 666.4 7 a₀/ 8 ‐1741.4 870.4 8 190.5 870.4 8 a₀/ 9 ‐2204.0 1101.6 9 217.7 1101.6 9 a₀/10 ‐2721.0 1360.5 10 244.9 1360.5転移により解放されるエネルギーはΔＥ_final（∞からＲ）－ΔＥ_initial（∞からＲ）で与えられる。
【００２６】エネルギー反応装置本発明のエネルギー反応装置50を図１に示す。このエネルギー反応装置はエネルギー反応混合物54を含む容器52と熱交換器60と蒸気発生器62を具備する。熱交換器60は、核融合可能な材料からなる反応混合物が収縮するとき前期収縮反応より解放された熱を吸収する。熱交換器は、交換器60から熱を吸収し、水蒸気を生じさせる蒸気発生器62と熱交換をする。さらにエネルギー反応装置50は蒸気発生器62から水蒸気を受け、水蒸気エネルギーを電気的エネルギーに変換する発電機80に機械動力を提供するタービン70を具備する。この電気的エネルギーは負荷90によって受けられ、仕事をするため、散逸のために消費される。エネルギー反応混合物54は、水素同位元素原子源か分子からなる水素同位元素源を含んでいるエネルギー解放物質56と、共振してn/2 27.21eVのエネルギーを取るエネルギーホール58源を含む。ここで、ｎは整数であり、この共振収縮エネルギーはエネルギーの解放を伴う収縮をする水素及び、重水素トリチウムが使用される場合は核融合を起こす収縮原子からのものである。
【００２７】水素源は、水素ガス、水の電気分解、水素化物からの水素、金属―水素溶液からの水素のいずれでもよい。全ての実施例において、エネルギーホールは電気化学的な、化学的な、光化学的な、熱的な、フリーラジカルな、音的な、又は核的な反応か、非弾性の光子か粒子の散乱反応の内の一つ又はそれ以上により供給される。後の２つの場合では、エネルギー反応装置の本発明は、粒子源75b及び／または光子源75aを含み前記エネルギーホールを提供する。全ての反応混合で、電極等の選択される外部のエネルギー装置75を使用し、静電位又は電流を供給し、エネルギーホールの共振吸収の活性化エネルギーを減少させることができる。別の実施例では混合物54は更にエネルギー解放物質56の原子及び／又は分子を吸収するための面又は物質を含む。そのような面又は物質は水素、重水素又はトリチウムを吸収するために、遷移元素、及び内遷移元素を含む。これらは鉄、白金、パラジウム、ジルコニウム、バナジウム、ニッケル、チタン、Sc、Cr、Mn、Co、Cu、Zn、Y、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Ag、Cd、La、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Au、Hg、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Oy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Th、Pa、Uを含む。好適な実施例では、エネルギーホール源は触媒エネルギーホール材料58を含み、これは一般に参考として内包する1989年4月28日に出願された、『 Energy/ Matter Conversion Methods and Structures 』という表題を付けられた私の先行の米国特許出願のクーロン場のAnnihilation Fusion Sectionに記述された触媒作用の対を含む電気化学的対を含む。
【００２８】従って、収縮反応及び核融合からエネルギーを供給する典型的エネルギー反応混合物は、分子からなる重水素とＰｄ²⁺の塩とリチウム+塩である。パラジウムは分子からなる重水素を吸収し、Ｐd²⁺/Ｌi⁺触媒系は核融合のポイントに対し、重水素の共振収縮を実行する。一実施例では、リチウムは⁶Ｌiであり、その場合には、重水素の核融合から解放される中性子が⁶Ｌiをヘリウムへ核融合させる。他の核融合を与える実施例では、核融合可能な材料は、周期表のいずれの元素でもよく、前期のエネルギーホール源のホールのエネルギーが、本発明の理論のセクションで水素について記述された力学を用いて計算される軌道の収縮エネルギーに共振する。好適な実施例では、²Ｈ、³Ｈまたは⁶Ｌiを核融合可能な材料として使用する。次の実施例では、溶融した、又は液体の又は固体の触媒対のソリューション及び水素化物及び水素ガスを含む水素源を保持する容器52である。後者の場合には実施例は、分子からなる水素を遷移金属又は内遷移金属を含む水素原子に分離する手段、或いは光子源75によって供給されるＵＶ光を含む電磁放射をさらに含む。
【００２９】本発明のエネルギー反応装置の好適な実施例は、溶解した電解槽を含む図１の反応容器52を形成する電解槽を具備する。電解槽100は、一般に図２で示される。電源110によって駆動される出力制御器108により陽極104と陰極106へ電圧を印加し、共振収縮エネルギーに等しいエネルギーホールを供給する電気的触媒対（参照として内包する1989年4月28日に提出された、『 Energy / Matter Conversion Methods and Structures 』という表題を付けられた私の先行の米国特許出願のCoulombic Annihilation Fusion Sectionに記述された触媒作用対を含む）を有する電解液102に電流を通す。超音波又は機械的エネルギーを振動手段112により陰極106と電気分解溶液102に与えることも可能である。熱はヒーター114によって電解液102に供給される。電解槽100の圧力は、圧力調整器手段116によって制御される。
【００３０】真空において外部の場がない場合、静止している水素原子を刺激し、収縮転移を生じさせるエネルギーホールは、n/2x;27.21eV（ｎが整数）である。原子が真空以外の触媒中にあるとき、この共振収縮エネルギーは変化する。例としては、印加電場と、固有磁界又は外部の磁界発生器75によって印加される磁界を与えられた電解水溶液102の中にある陰極106により水素原子が吸収される。これらの条件の下では要求されるエネルギーホールは、27.21eVとわずかに異なる。従って、これらの条件の下で作用する場合、水素収縮転移を刺激するエネルギーホールと共振するレドックスエネルギーを有する電気的触媒対を選択する。ニッケル又はグラファイト陰極106を使用し、水溶液102を電気分解する場合、電解槽は1.5から５ボルトの電圧の範囲内で動作し、Ｋ⁺/Ｋ⁺とＲb⁺対が実施例として適する。
【００３１】陰極は、水素原子を供給し、収縮反応が、水素原子と電気的触媒対が接触する陰極面で起こる。従って収縮反応は、陰極の表面積に左右される。一定の流量密度に対し、単位面積についての水素原子濃度が一定の場合、表面積が増加すると、収縮反応をおこすのに使用可能な反応体が増加する。また陰極表面積が増加すると、電解槽抵抗器が減少し、電気分解能率が向上する。陰極106の表面における水素原子は、水素ガスになり、陰極面上に泡を生成する。これらの泡は、水素原子と電気的触媒対の間の絶縁層として作用する。この絶縁は、陰極及び／又は電解液102を振動することによって、または振動手段112により超音波を与えることによって改善出来る。更に電解液102に界面活性剤を添加することにより水の表面張力を減らし、泡の発生を防ぐことにより絶縁を改善することも可能である。滑らかな表面をもつ陰極又はワイヤー陰極の使用によっても、ガス付着を防止することができる。更に出力制御装置108のオン・オフ回路により供給される間欠電流により、水素ガスを生成し、溶液中に拡散することにより消費される水素原子を補強し、絶縁層を形成する可能性がある過度の水素ガス生成を防止する。
【００３２】収縮反応は、温度に依存する。ほとんどの化学反応は、温度が１０度上昇するとその速度が２倍になる。温度の上昇により、水素原子と電気的触媒対の間の衝突率が増加し、これにより収縮反応速度が増加する。温度の常温からのずれが大きくなると、反応体の運動エネルギー分布を変化させることが可能になり、水素収縮転移と電気的触媒のレドックス反応をもたらすエネルギーを幾分、適合させることが出来る。この割合は、これらのエネルギーの適合又は共振の程度に比例する。温度は、エネルギー生成速度を最適化するように調整される。Ｋ⁺/Ｋ⁺電気的触媒対の場合、実施例では、ヒーター114で熱を与えることによって常温より高い温度で反応を実行することが望ましい。
【００３３】収縮反応は、電流密度に依存する。ある状況では電流密度の増加は、温度の上昇と等価である。反応体の衝突速度が増すとエネルギーが電流密度と共に増加する。従って反応体の衝突率を増加させることにより、反応速度を増加させることができる。しかしながら、速度が増加するか、減少するかはそれはレドックスと収縮エネルギーホールに適合する反応体エネルギーの増加に左右される。また電流が増加するとオーミック加熱によるエネルギーをさらに浪費し、泡生成を引き起こすことも有りうる。しかし、高流量のガスにより泡を除去し、これにより水素ガスの絶縁層を減少させることができる。電流密度を出力制御装置108で調整し、過剰のエネルギー生成を最適化する。実施例では、電流密度は、１平方センチメートルあたり５から400ミリアンペアの範囲が望ましい。
【００３４】電解水溶液102のｐＨは収縮反応速度に影響を及ぼす。電気的触媒対が正に荷電される場合、ｐＨが増加すると、負の陰極におけるハイドロニウムイオンの濃度が低減する。従って電気的触媒対の陽イオンの濃度が増加する。反応体濃度の増加により、反応速度が増加する。Ｋ⁺/Ｋ⁺又はＲb⁺対の場合はｐＨはアルカリ性であることが好ましい。電解液102の電気的触媒対の対抗イオンは、転移状態のエネルギーを変化することにより収縮反応速度に影響を与えることができる。例えば水素原子とＫ⁺/Ｋ⁺の電気的触媒対の複合転移状態が２⁺の電荷をもち、三体衝突を伴うのは好ましくない。２^－に電荷されるオキシアニオンは、２つのカリウムを結び付けることができる。これにより低エネルギーの中性の転移状態の複合体をもたらす。この生成は大変好ましい２体衝突に依存する。この速度は、オキシアニオンを含む複合体の一部としてのカリウムイオンの隔離距離に依存する。隔離距離が大きくなると、それらの間の電子の移行には不利になる。カリウムイオンが接近して並置されると、速度は増加する。Ｋ⁺/Ｋ⁺対が使用される場合、対抗イオンに対する反応速度の関係は、以下のようになる。
OH^－＜PO₄^3-、HPO₄^2‐＜SO₄^2‐＜＜CO₃^2‐【００３５】従ってＫ⁺イオン同士を近く並置させ、Ｋ⁺に対し３つの結合位置を有する炭酸塩を含む２^－に荷電された平面的なオキシアニオンは、Ｋ⁺ /Ｋ⁺の電気的触媒対の対抗イオンとして適する。炭酸塩対抗イオンは、Rｂ⁺対のために好適な対抗イオンでもある。間欠電流オン・オフ電気分解回路を含んでいる出力制御装置108は時間の関数として電場を最適化することにより、過剰の熱を増加させ、反応体エネルギーの最適状態をもたらし、水素原子の濃度を最適にし、オーミック及び電気分解の電力損失と絶縁層の生成を最小限に抑える。周波数、デューティサイクル、ピーク電圧、ステップ波形、ピーク電流とオフセット電圧とを調整することにより収縮反応速度とクーロンの緩和出力を最適化し、オーミック及び電気分解の電力損失を最小限にすることができる。炭酸塩を対抗イオンとし、ニッケル又はグラファイトを陰極とし、白金を陽極として、Ｋ⁺/Ｋ⁺の電気的触媒対を使用する場合、好適な実施例では、約2.5ボルトから2.2ボルトのオフセット電圧、約３ボルトから2.75ボルトのピーク電圧、約175mAのピーク電流、約40％デューティサイクル、約720Hzの周波数の間欠的矩形波を使用する。もっとも周波数は300Hzから1500Hz間のレンジであれば、十分である。出力制御装置108の回路の好適な実施例を、図３に示す。この回路の電圧波形を図４に示す。またこの回路の電流波形を図５に示す。
【００３６】収縮反応速度は、陰極106と陽極104の構成に依存する。異なる陽極材料は、オーム損失を生む水の酸化に対し異なる過電位をもつ。陽極の過電位が低いと能率が向上する。炭酸塩を対抗イオンとして使用するＫ⁺/Ｋ⁺の電気的触媒対の場合、白金及びニッケルが陽極に適する。ニッケル陽極はニッケル陰極と共にアルカリ性溶液での使用に適する。ニッケルはプラチナに比べ安く、無垢のニッケルが、電気分解の間に陰極上に電気メッキされる。水素原子は、クーロンの緩和エネルギーを生じさせるための反応体である。従って陰極は、高い濃度の水素原子を能率的に供給しなければならない。陰極106の構成は、遷移元素及び化合物とアクチノイドとランタノイドの元素及び化合物とグループIIIBとIVBの元素及び化合物を含むものであればいかなる導体または半導体でもよい。遷移金属はその金属に依存し、多少の水素ガスを原子に分離する。ニッケルとチタンは容易に水素分子を分離し、実施例として好ましい。陰極は吸収される水素原子のエネルギーを変化させ、収縮反応のエネルギーに影響を与える。陰極材料は電気的触媒対と水素収縮反応をもたらすエネルギーと間の共振をより有利な状態にするものを選択する。また、媒体が磁化された強磁性等の非線形媒体であるとき、共振子空洞の結合及びそれらの間のエネルギーの移送が強化される。従ってパラマグネチック又は、強磁性の陰極を使用する、或いは、磁界発生器75により磁界が与えられるとき、非線形磁化された媒体を与えることにより陰極材料が反応（水素と電気的触媒対の共振子空洞の結合）を強化することができる。（別の非線形媒体として、ガス状の水素原子による実施例である磁化プラズマがある。）陰極磁界は水素電子軌道エネルギーを変えることができ、それに伴い、収縮をトリガするエネルギーを変化させる。更に磁界は電気的触媒反応のエネルギーをかき乱す。つまり、この反応に関与する電子のエネルギー準位は陰極の磁界即ち、水素原子を吸収する陰極での磁界によって影響を受ける。強磁性の陰極としては、ニッケルが好ましい。陰極材料は、エネルギーと結合の形態を最適化するよう選ばれる。対抗イオンとして炭酸塩を含むＫ⁺/Ｋ⁺対の場合、反応速度に対する陰極材料の関係は、以下のようになる。
Pt＜Pd＜Ti＜Ni、グラファイト（炭素）
【００３７】これはこれらの物質が水素を吸収するとき解放されるエネルギーと逆の順序である。従って、その電子エネルギーに殆ど摂動を伴わずに僅かに水素原子を吸収する陰極を使用することにより、この結合における反応速度が向上する。核融合のための重水素及びトリチウムの核を提供する水電解水溶液102として重水素又は三重水素を含む水を使用することにより、エネルギーを更に解放することができる。収縮を受けた原子は陰極の光子内に拡散し、ここで収縮した原子が衝突し、核融合を受ける。一回の衝突から起こる核融合事象の確率は、複数の収縮反応から生じる大きさがより小さい重水素又はトリチウム原子に対し、大きくなる。そこで水素原子の複数の収縮反応を容易にする陰極106を使用する。一実施例として陰極が、光子（金属光子をも含む）に拡散した収縮原子と接触することができるように亀裂があり、電気的触媒対に対し多孔性の陰極を使用する。別の実施例としては、遷移金属又はグラファイトを含む電気分解の最中に収縮した水素原子が周期的に、または繰り返し電気的触媒対と接触するように水素原子を供給する物質と電気的触媒対の層を交互に配置した陰極を使用する。
【００３８】収縮反応は、媒体の誘電率に依存する。媒体の誘電率が陰極での電場を変化させ、これに伴い、反応体のエネルギーを変化させる。異なる誘電率の溶媒は異なる溶媒化エネルギーを有し、溶媒の誘電率が電気分解に対する過電位をも下げ、電気分解効率を向上させる。電解液102としては、電気的触媒のレドックス反応のエネルギーの形態を最適化し、水素収縮反応をもたらし、かつ電気分解の効率を最大限にする一溶媒（水を含む）が選択される。反応溶液中の水素の溶解度は、溶液の上の水素の圧力に直接比例する。圧力を増加させると、陰極での水素原子（反応体）の濃度が増加し、それによって反応速度が増加する。しかし、これは水素ガス絶縁層の発生をも促進する。水素圧力は、反応速度を最適化するために圧力調整器手段116によって制御される。
【００３９】試験タンク図２を参照する。電解槽エネルギー反応装置100は0.75インチのゴムストッパを取付けたデュワー瓶と、直径0.75cm長さ５cmのグラファイト棒陰極と、10cmで直径１mmのらせん形に巻かれた白金ワイヤー陽極104と、0.57MのK₂CO₃電解溶液102と、14.8ボルトの一定の電圧が供給されるテフロン（登録商標）管内の100オーム１％抵抗により構成されるヒーター116と、定電圧電源110と、図３に示す回路をもつ出力制御装置108とを具備して組み立てられた。電流電圧パラメタは約2.5ボルトのオフセット電圧、約３ボルトのピーク電圧、約175mAのピーク電流、約40％デューティサイクル及び約720Hzの周波数の間欠的矩形波であった。それぞれ電圧と電流波形を図４と５に示す。典型的には、このエネルギー反応装置は、示差熱測定方法を使用しての動作でのデュワー容器の目盛によって決定される電気分解熱量の入力に対する熱出力の7.5倍の出力をした。
【００４０】グラファイト陰極を長さ５cm、幅7.5cm、0.125mm厚のニッケル箔の直径９mmで0.5mmピッチの螺旋のものと取り替え、その他の条件及び装置を一定に保った場合、入力に対する出力の収率は、代表値として7.5であった。この長さ５cm、幅7.5cm、0.125mm厚のニッケル箔の直径９mmで0.5mmピッチの螺旋により構成される陰極を長さ５cm、幅２cm、0.125mm厚のニッケル箔と取り替え、その他の条件及び装置を一定に保った場合、入力に対する出力の収率は、代表値として5.5であった。ヒーターがオフの場合、入力に対する出力の収率は、代表値として3.5であった。0.57MのK₂CO₃電解水溶液102をNa₂CO₃によって置き換えたとき、入力に対する出力の収率は、典型値として1.0であった。
【００４１】電解槽エネルギー反応装置100は、パラフィルムで被覆された200mlのトールビーカーと、５cm長、２cm幅、0.125mm厚のニッケル箔陰極106と、25cmで32ゲージの白金ワイヤーを外径２mmのガラス毛細管に螺旋状に巻いたものからなる陽極104と、0.57MのK₂CO₃電解溶液102と、電源110により供給される一定電圧とから構成された。電流電圧パラメタは約４ボルトの連続電圧で、電流は約300mAであった。このエネルギー反応装置は、代表値として示差熱測定方法を使用しての動作の間においてデュワー容器の目盛によって決定される電気分解熱量の入力に対する熱出力の1.8倍の出力をした。白金ワイヤーを陽極にして、極性を反転させた場合、入力に対する出力の収率は代表値として、1.1であった。0.57MのK₂CO₃電解溶液102をKOHによって置き換えたとき、入力に対する出力の収率は代表値として、1.1であった。0.57MのK₂CO₃電解水溶液102をK₂SO₄又はK₂HPO₄によって置き換えたとき、入力に対する出力の収率は代表値として1.3であった。0.57MのK₂CO₃電解溶液102をKOHによって置き換えたとき、入力に対する出力の収率は代表値として、1.1であった。0.57MのK₂CO₃電解水溶液102をK₂SO₄又はK₂HPO₄によって置き換えたとき、入力に対する出力の収率は代表値として、1.3であった。0.57M水のK₂CO₃電解溶液102をNa₂CO₃によって置き換えたとき、入力に対する出力の収率は代表値として、1.0であった。

【出願人】	【識別番号】５０１３２８７５１【氏名又は名称】ブラックライトパワーインコーポレーティド
【出願日】	平成３年１１月２０日（１９９１．１１．２０）
【代理人】	【識別番号】１０００９７４５６【弁理士】【氏名又は名称】石川徹（外１名）
【公開番号】	特開２００２－１４８３７８（Ｐ２００２－１４８３７８Ａ）
【公開日】	平成１４年５月２２日（２００２．５．２２）
【出願番号】	特願２００１－２４８６９９（Ｐ２００１－２４８６９９）