在氫化物中控制低能核反應(yīng)，以及自主控制的發(fā)熱模組的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】在氫化物中控制低能核反應(yīng)，以及自主控制的發(fā)熱模組
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的參考咨料
[0002] 本申請(qǐng)主張以2013年2月26日申請(qǐng)，申請(qǐng)?zhí)枮?1/769,643,發(fā)明名稱(chēng)為"在 氫化物中控制低能核反應(yīng)，以及自主控制的發(fā)熱模組"，發(fā)明人為羅伯E.戈德斯（Robert E.Godes)，大衛(wèi)科雷規(guī)（DavidCorreia)及羅納德D.格蘭班（RonaldD.Gremben)的美國(guó) 專(zhuān)利申請(qǐng)為優(yōu)先權(quán)基礎(chǔ)。
[0003] 本申請(qǐng)相關(guān)于2006年12月28日申請(qǐng)，申請(qǐng)?zhí)枮?1/617, 632,發(fā)明人為羅伯E.戈 德斯，發(fā)明名稱(chēng)為"能量產(chǎn)生的設(shè)備與方法"的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)。該專(zhuān)利于2007年9月6日 公開(kāi)，公開(kāi)號(hào)為2007/0206715(以下簡(jiǎn)稱(chēng)：戈德斯_2007)。
[0004] 以上所述申請(qǐng)的揭露內(nèi)容以引用方式并入本文中。
【背景技術(shù)】
[0005] 本發(fā)明相關(guān)于使用氫化物晶格材料產(chǎn)生工業(yè)上有用的熱能，如以下參考資料所示 的：
[0006] ?戈德斯_2007;
[0007] ?美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)2011/0005506,發(fā)明名稱(chēng)為"實(shí)現(xiàn)鎳與氫放熱反應(yīng)的方法與設(shè) 備"，公開(kāi)于2011年1月13日（安德烈羅西（AndreaRossi);美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?2/736, 193， 申請(qǐng)于2009年8月4日，以下簡(jiǎn)稱(chēng)：羅西_2011);以及
[0008] ?美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)2011/0249783,發(fā)明名稱(chēng)為"產(chǎn)生能量的方法及其設(shè)備"，公 開(kāi)于2011年10月13日（弗朗西斯科潘泰利（FrancescoPiantelli);美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?13/126, 247,申請(qǐng)于2009年11月24日，以下簡(jiǎn)稱(chēng)：潘泰利_2011)。
[0009] 在這個(gè)領(lǐng)域，戈德斯_2007描述一個(gè)據(jù)相信是在氫同位素中連續(xù)在質(zhì)子中捕獲電 子，接著吸收中子的基礎(chǔ)下運(yùn)作的系統(tǒng)。潘泰利_2011描述一定量的鎳在捕獲了質(zhì)子后變 質(zhì)為銅。潘泰利將商用的系統(tǒng)稱(chēng)作能源催化劑（E-Cat,EnergyCatalyzer)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 實(shí)施例透過(guò)中子的產(chǎn)生、捕獲以及隨伴轉(zhuǎn)換多余的鍵結(jié)能成為有用的熱能，提供 任意使用。實(shí)施例提供對(duì)如戈德斯_2007所描述的晶格的改進(jìn)的處理（這是戈德斯_2007 的核心），或是對(duì)金屬晶格粉末，或是對(duì)燒結(jié)的金屬晶格，或是對(duì)沉積的金屬表面（例如 鎳），為了放熱應(yīng)用而作進(jìn)一步的處理，并且通過(guò)控制氫化物生成來(lái)提供改進(jìn)的控制晶格中 的低能核反應(yīng)（"LENR"）的途徑。控制和處理的方法包含晶格的使用，其可以是固體、細(xì)粉 末、燒結(jié)的、或沉積物，作為反應(yīng)晶格，浸沒(méi)在由一種可能的惰性覆蓋氣體，例如氬，與作為 反應(yīng)氣體的氫所組成的不可燃的混合物的氣流中。
[0011] 依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的熱能產(chǎn)生裝置不會(huì)產(chǎn)生有害的放射線(xiàn)而且將氫溶解在過(guò)渡 金屬或是合適的晶格材料中。這可能包含任何包含氫的晶格作為燃料。眾所周知在合適的 溫度、壓力及其他限制條件下，可以使氫被鎳和其他過(guò)渡金屬所吸收。更進(jìn)一步，已知金屬 間氫化物在過(guò)渡金屬粉末中，比在盤(pán)、線(xiàn)，或者其他形態(tài)的固態(tài)金屬中更容易形成。盡管這 樣的高表面積晶格是優(yōu)選的，本發(fā)明的實(shí)施例同樣可使用固態(tài)晶格。
[0012] 氫化物反應(yīng)器包含一固體晶格，或是粉末或燒結(jié)的晶格或是沉積（例如噴涂或電 鏈）材料一當(dāng)在本文中稱(chēng)"晶格"時(shí)，這些都總是被包含在內(nèi)的可能性一其可以吸收氫核， 一氣體加載源提供被轉(zhuǎn)換成中子的氫類(lèi)核，一惰性載氣用以控制氫核在反應(yīng)晶格中的飽和 平衡點(diǎn)，一聲子能量源（例如：熱，電，聲），以及一控制機(jī)構(gòu)，來(lái)開(kāi)始或是停止聲子能量激 勵(lì)，和/或加載/卸載晶格材料中的反應(yīng)物（稱(chēng)為燃料）氣體。晶格轉(zhuǎn)送足夠的聲子能量 來(lái)影響質(zhì)子-電子的捕獲。
[0013] 透過(guò)控制聲子能階以及加載和迀移輕元素核進(jìn)入和穿過(guò)晶格，捕獲中子所釋放的 能量可以被控制。選擇系統(tǒng)的閥門(mén)在無(wú)動(dòng)力時(shí)的狀態(tài)可以讓系統(tǒng)在失去能源時(shí)被動(dòng)關(guān)閉， 以及主動(dòng)控制系統(tǒng)中氫化物的反應(yīng)速率。進(jìn)一步，如果控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可以使用被動(dòng)恒 溫器開(kāi)關(guān)來(lái)強(qiáng)制關(guān)閉反應(yīng)器。
[0014] 晶格的變質(zhì)，即晶格隨時(shí)間而發(fā)生的不受歡迎的劣化，可被降低甚至于可能避免， 如果足夠大量的溶解氫離子穩(wěn)定地移入晶格之中。這些氫離子以?xún)煞N方式的其中之一反 應(yīng)：捕獲電子或是捕獲中子，配合新得到的中子，形成氖核、氣核或是H4。中子是質(zhì)子捕獲 了電子而構(gòu)成，透過(guò)吸收足夠?qū)⒎蛛x的質(zhì)子和電子變成中子的能量。當(dāng)足夠多的離子存在 并在金屬晶格中運(yùn)動(dòng)，氫離子將比晶格中存在的晶格原子核或者其他粒子有更大概率來(lái)捕 獲這些新構(gòu)成的中子。本發(fā)明的實(shí)施例因此降低或是克服被金屬晶格原子核捕獲以及避免 過(guò)度反應(yīng)熔化了反應(yīng)的晶格或是盛裝反應(yīng)材料的容器，不論是鎳或是在戈德斯_2007,羅西 _2011或是潘泰利_2011所提及的安置反應(yīng)的其他物質(zhì)。
[0015] 這些氘核可以吸收電子變成一中子對(duì)，這個(gè)中子對(duì)很有可能被氫離子捕獲變成氚 核或是H4。然而，H4不穩(wěn)定而且很快地（半衰期是30毫秒）放射出一個(gè)電子變成原子He4， 因此釋放出大量的聲子能量。整個(gè)由氫到氦的蛻變過(guò)程可以在基質(zhì)本身不變質(zhì)或是劣化的 情況下連續(xù)進(jìn)行，因?yàn)楫?dāng)足夠多的氫離子存在并在金屬晶格中運(yùn)動(dòng)，新的中子或是中子群 更有可能被氫離子捕獲（并釋放能量），而不是被基質(zhì)材料中的原子補(bǔ)獲（如此基質(zhì)就會(huì)變 質(zhì)）。
[0016] 如下文所描述，一個(gè)系統(tǒng)包含有一個(gè)有高表面積的晶格材料（例如鎳粉末）的封 閉空間，一個(gè)氣源，多個(gè)氣體入口，優(yōu)選地有栗系統(tǒng)，氣體出口通道，量測(cè)設(shè)備以及一控制系 統(tǒng)。攜帶氣體（carriergas)同時(shí)也是工作流體，用以將熱從封閉的晶格材料帶至熱交換 器然后再返回反應(yīng)區(qū)。這個(gè)包含不同氫濃度的攜帶氣體可以允許金屬粒子安全地表現(xiàn)，如 同液態(tài)粒子在液態(tài)床中的行為，雖然在許多的狀況中，將材料液化并不是需要的。使用多孔 的燒結(jié)材料或是在反應(yīng)器內(nèi)部表面的沉積層、不反應(yīng)的基體，或是由不反應(yīng)或其他反應(yīng)材 料所組成的粒子，來(lái)避免反應(yīng)粒子的燒結(jié)或成塊。
[0017] 盡管在原型中使用鎳，其他適合的金屬有鈀、鈦、及鎢。其他過(guò)渡金屬可能也可以。 相信有一些陶或陶的合金也可以使用。
[0018] 使用不同氫濃度的攜帶氣體可以控制在選定晶格上的放熱反應(yīng)的燃料負(fù)載以及 運(yùn)輸。透過(guò)降低反應(yīng)物氣體的比率，可以避免不受控制的狀況并且促進(jìn)連續(xù)反應(yīng)，用以提供 工業(yè)上有用的熱，同時(shí)將因?yàn)橹凶永鄯e造成的晶格材料變質(zhì)，進(jìn)而導(dǎo)致的晶格劣化降至最 低。迅速將反應(yīng)物氣體更換成不反應(yīng)或是攜帶氣體可以達(dá)成被動(dòng)緊急狀況的控制。在通常 的控制中，是透過(guò)控制溫度，聲子內(nèi)容，壓力以及/或是核心中氣體的流速以及反應(yīng)物在氣 體中的濃度來(lái)達(dá)成。
[0019] 在本發(fā)明中的一個(gè)方面，攜帶氣體及循環(huán)系統(tǒng)提供給一個(gè)反應(yīng)器，包含一個(gè)有氣 體入口及氣體出口的反應(yīng)容器，以及反應(yīng)氣體可以被導(dǎo)入的晶格。這個(gè)攜帶及循環(huán)系統(tǒng)包 含一個(gè)氣體路由器，包含有多個(gè)氣門(mén)，包含有一個(gè)規(guī)劃成攜帶氣體氣門(mén)，一個(gè)反應(yīng)物氣體氣 門(mén)，一個(gè)反應(yīng)器入口氣門(mén)，以及反應(yīng)器返回氣門(mén)，其內(nèi)部連接如下：攜帶氣體氣門(mén)透過(guò)一個(gè) 預(yù)開(kāi)的閥門(mén)與反應(yīng)器入口氣門(mén)流體連接，反應(yīng)物氣體氣門(mén)透過(guò)一個(gè)預(yù)關(guān)的閥門(mén)與反應(yīng)器入 口氣門(mén)流體連接，以及反應(yīng)器返回氣門(mén)透過(guò)一個(gè)預(yù)關(guān)的閥門(mén)與反應(yīng)器入口氣門(mén)流體連接。 這個(gè)攜帶及循環(huán)系統(tǒng)更進(jìn)一步在路由器中反應(yīng)器入口氣門(mén)與反應(yīng)器容器氣體入口氣門(mén)中 間包含一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)氣管，以及在反應(yīng)器容器氣體出口氣門(mén)與路由器的反應(yīng)器返回氣門(mén)之 間有一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)氣管。
[0020] 在本發(fā)明中的另一個(gè)方面，操作反應(yīng)器的一個(gè)方法有賴(lài)于反應(yīng)物氣體與反應(yīng)器內(nèi) 的反應(yīng)晶格交互反應(yīng)，包含：攜帶氣體流過(guò)反應(yīng)器，用以降低晶格中的氧化物；然后，導(dǎo)入 反應(yīng)物氣體和攜帶氣體的混合物進(jìn)入反應(yīng)器，因此晶格吸收反應(yīng)物氣體，反應(yīng)物氣體進(jìn)一 步降低氧化物；刺激晶格以在晶格中產(chǎn)生聲子，提供能量給被晶格所吸收的反應(yīng)物氣體中 的反應(yīng)物，用以進(jìn)行核子反應(yīng)。
[0021] 這個(gè)方法可以進(jìn)一步包含一個(gè)或多個(gè)調(diào)整刺激晶格材料的程度，調(diào)整壓力以及/ 或是導(dǎo)入反應(yīng)器的氣體混合物流，調(diào)整導(dǎo)入反應(yīng)器的氣體混合物的溫度，調(diào)整導(dǎo)入反應(yīng)器 的氣體混合物中反應(yīng)物氣體和攜帶氣體的相對(duì)比例。
[0022] 在本發(fā)明中的另一個(gè)方面，一個(gè)反應(yīng)器核心包含：一個(gè)管形金屬外殼；一個(gè)介電 層沉積在金屬外殼的內(nèi)部表面的內(nèi)側(cè)；一個(gè)晶格材料層沉積在介電層內(nèi)部表面的內(nèi)側(cè)。這 個(gè)外殼優(yōu)選地（但也不必然要）是正圓錐外殼。在一些實(shí)施例中，介電層完整地形成在外 面金屬殼的內(nèi)部表面，同時(shí)晶格材料層完整地形成在介電層內(nèi)部表面。在一些實(shí)施例中，金 屬外殼包含一個(gè)外部不銹鋼元件以及內(nèi)部銅元件。
[0023] 在本發(fā)明中的另一個(gè)方面，一個(gè)反應(yīng)器核心包含：一金屬管；一介電層沉積在金 屬管的外部表面；一個(gè)晶格材料層沉積在介電層的外部表面。
[0024] 在本發(fā)明中的另一個(gè)方面，一個(gè)建造反應(yīng)器核心的方法包含：提供一個(gè)基底，包 含排列在兩個(gè)金屬管中間，作為消耗品的軸心；形成一個(gè)在基底上的晶格材料層并延伸超 過(guò)軸心的終端；形成一個(gè)覆蓋晶格材料層的介電層，并延伸超過(guò)軸心的終端；形成一個(gè)覆 蓋介電層的金屬層，并延伸超過(guò)軸心的終端；然后移去軸心，留下已經(jīng)成型，超過(guò)軸心終端 的中空的圓柱結(jié)構(gòu)，圓柱結(jié)構(gòu)的內(nèi)部曝露的表面上排列有晶格材料。
[0025] 參考附圖以及本說(shuō)明書(shū)的其他部分，可以更深