(11)	031711 (13) B1	Разделы: A B C D E F G H
(21)	201100279
(22)	2009.07.29
(51)	C01B 3/00 (2006.01) C01B 3/02 (2006.01)
(31)	61/084,923; 61/086,316; 61/088,492; 61/094,513; 61/098,514; 61/102,465; 61/104,534; 61/105,660; 61/106,932; 61/109,088; 61/110,253; 61/112,491; 61/114,735; 61/116,966; 61/193,543; 61/139,293; 61/145,022; 61/146,962; 61/150,571; 61/152,500; 61/156,328; 61/158,252; 61/160,145; 61/164,151; 61/166,495; 61/170,418; 61/174,346; 61/176,675; 61/178,796; 61/180,456; 61/182,468; 61/186,660; 61/218,771; 61/220,911; 61/222,721; 61/226,541
(32)	2008.07.30; 2008.08.05; 2008.08.13; 2008.09.05; 2008.09.19; 2008.10.03; 2008.10.10; 2008.10.15; 2008.10.20; 2008.10.28; 2008.10.31; 2008.11.07; 2008.11.14; 2008.11.21; 2008.12.05; 2008.12.19; 2009.01.15; 2009.01.23; 2009.02.06; 2009.02.13; 2009.02.27; 2009.03.06; 2009.03.13; 2009.03.27; 2009.04.03; 2009.04.17; 2009.04.30; 2009.05.08; 2009.05.15; 2009.05.22; 2009.05.29; 2009.06.12; 2009.06.19; 2009.06.26; 2009.07.02; 2009.07.17
(33)	US
(43)	2011.08.30
(86)	PCT/US2009/052072
(87)	WO 2010/014684 2010.02.04
(71)	(73) БЛЭКЛАЙТ ПАУЭР, ИНК. (US)
(72)	Миллс Рэнделл Л. (US)
(74)	Фелицына С.Б. (RU)
(54)	РЕАКТОР, СОДЕРЖАЩИЙ ГЕТЕРОГЕННЫЙ КАТАЛИЗАТОР КОНВЕРСИИ ВОДОРОДА

(57) 1. Энергетическая система для выработки энергии, содержащая

реакционную ячейку для катализа конверсии атомарного водорода в гидрино, высвобождающего энергию в количестве, большем чем приблизительно 40,8 эВ на один атом водорода, содержащую

реакционную емкость;

вакуумный насос, сообщающийся с реакционной емкостью;

емкость, содержащую источник атомарного водорода, сообщающуюся с реакционной емкостью;

емкость, содержащую источник катализатора, имеющего результирующую энтальпию реакции, составляющую m×27,2 эВ, где m представляет собой целое число, сообщающуюся с реакционной емкостью,

причем реакционная емкость содержит твердотопливную реакционную смесь, предназначенную для образования по меньшей мере одного из дополнительного источника катализатора, указанного катализатора, источника атомарного водорода и атомарного водорода в качестве продукта реакции указанной реакционной смеси, причем указанная твердотопливная реакционная смесь содержит R-Ni или R-Ni и сплав, содержащий по меньшей мере два из Li, Na, K, N, H, LiNH₂, Li₂NH, NaNH₂, Na₂NH и KNH₂; и

по меньшей мере один другой реагент, предназначенный для стимулирования катализа в результате выполнения по меньшей мере одной функции, выбранной из активации и поддержания прохождения катализа; и

обогреватель для емкости, предназначенный для инициации образования в реакционной емкости по меньшей мере одного представителя, выбранного из атомарного водорода и катализатора, и инициации прохождения реакции, стимулирующей катализ.

2. Энергетическая система по п.1, в которой указанный по меньшей мере один другой реагент выбран из группы, содержащей экзотермические реагенты, свободнорадикальные реагенты, окислители, восстановители, обменные реагенты и газопоглотители, носители или матрицы,

причем указанный по меньшей мере один другой реагент предназначен для стимулирования реакции, выбранной из:

(i) экзотермических реакций, которые способны обеспечить получение энергии активации для реакции катализа;

(ii) реакций сочетания, которые способны обеспечить получение по меньшей мере одного представителя, выбранного из источника катализатора или атомарного водорода, для поддержания реакции катализа;

(iii) свободнорадикальных реакций, которые способны выполнять функцию акцептора электронов от катализатора во время реакции катализа;

(iv) окислительно-восстановительных реакций, которые способны выполнять функцию акцептора электронов от катализатора во время реакции катализа;

(v) обменных реакций, которые способны облегчать ионизацию катализатора, когда он принимает энергию от атомарного водорода для получения упомянутых водородных структурных единиц, и

(vi) реакций катализа с участием газопоглотителя, носителя или матрицы.

3. Энергетическая система по п.1, в которой реакционная смесь содержит электропроводящий носитель для обеспечения прохождения реакции катализа.

4. Энергетическая система по п.2, в которой реакционная смесь, обеспечивающая реакцию окисления-восстановления для стимулирования реакции катализа, содержит:

(i) по меньшей мере один катализатор, выбранный из Li, LiH, K, KH, NaH, Rb, RbH, Cs и CsH;

(ii) газообразный H₂, источник газообразного Н₂ или гидрид;

(iii) по меньшей мере один окислитель, выбранный из

соединений металла, включающих галогениды, фосфиды, бориды, оксиды, гидроксиды, силициды, нитриды, арсениды, селениды, теллуриды, антимониды, карбиды, сульфиды, гидриды, карбонаты, гидрокарбонаты, сульфаты, гидросульфаты, фосфаты, гидрофосфаты, дигидрофосфаты, нитраты, нитриты, перманганаты, хлораты, перхлораты, хлориты, перхлориты, гипохлориты, броматы, перброматы, бромиты, пербромиты, иодаты, периодаты, иодиты, периодиты, хроматы, дихроматы, теллураты, селенаты, арсенаты, силикаты, бораты, оксиды кобальта, оксиды теллура и оксианионы галогенов, Р, В, Si, N, As, S, Те, Sb, С, S, P, Mn, Cr, Co и Те;

соединений переходных металлов, Sn, Ga, In, свинца, германия, щелочных и щелочноземельных металлов;

GeF₂, GeCl₂, GeBr₂, GeI₂, GeO, GeP, GeS, GeI₄ и GeCl₄, фторуглерода, CF₄, ClCF₃, хлоруглерода, CCl₄, O₂, MNO₃, MClO₄, MO₂, NF₃, N₂O, NO, NO₂, соединения бор-азот, такого как B₃N₃H₆, соединения серы, такого как SF₆, S, SO₂, SO₃, S₂O₅Cl₂, F₅SOF, M₂S₂O₈, S_xX_y, такого как S₂Cl₂, SCl₂, S₂Br₂ или S₂F₂, CS₂, SO_xX_y, SOCl₂, SOF₂, SO₂F₂, SOBr₂, X_xX'_y, ClF₅, X_xX'_yO_z, ClO₂F, ClO₂F₂, ClOF₃, ClO₃F, ClO₂F₃, соединения бор-азот, такого как B₃N₃H₆, Se, Те, Bi, As, Sb, Bi, TeX_x, TeF₄, TeF₆, ТеО_х, ТеО₂, ТеО₃, SeX_x, SeF₆, SeO_x, SeO₂ или SeO₃, оксида теллура, галогенида теллура, соединения теллура, ТеО₂, ТеО₃, Те(ОН)₆, TeBr₂, TeCl₂, TeBr₄, TeCl₄, TeF₄, TeI₄, TeF₆, CoTe или NiTe, соединения селена, оксида селена, галогенида селена, сульфида селена, SeO₂, SeO₃, Se₂Br₂, Se₂Cl₂, SeBr₄, SeCl₄, SeF₄, SeF₆, SeOBr₂, SeOCl₂, SeOF₂, SeO₂F₂, SeS₂, Se₂S₆, Se₄S₄ или Se₆S₂, P, P₂O₅, P₂S₅, P_xX_y, PF₃, PCl₃, PBr₃, PI₃, PF₅, PCl₅, PBr₄F, PCl₄F, PO_xX_y, POBr₃, POl₃, POCl₃ или POF₃, PS_xX_y (M представляет собой щелочной металл, х, у и z представляют собой целые числа, X и X' представляют собой галоген), PSBr₃, PSF₃, PSCl₃, соединения фосфор-азот, P₃N₅, (Cl₂PN)₃, (Cl₂PN)₄, (Br₂PN)_x, соединения мышьяка, оксида мышьяка, галогенида мышьяка, сульфида мышьяка, селенида мышьяка, теллурида мышьяка, AlAs, As₂I₄, As₂Se, As₄S₄, AsBr₃, AsCl₃, AsF₃, AsI₃, As₂O₃, As₂Se₃, As₂S₃, As₂Te₃, AsCl₅, AsF₅, As₂O₅, As₂Se₅, As₂S₅, соединения сурьмы, оксида сурьмы, галогенида сурьмы, сульфида сурьмы, сульфата сурьмы, селенида сурьмы, арсенида сурьмы, SbAs, SbBr₃, SbCl₃, SbF₃, SbI₃, Sb₂O₃, SbOCl, Sb₂Se₃, Sb₂(SO₄)₃, Sb₂S₃, Sb₂Te₃, Sb₂O₄, SbCl₅, SbF₅, SbCl₂F₃, Sb₂O₅, Sb₂S₅, соединения висмута, оксида висмута, галогенида висмута, сульфида висмута, селенида висмута, BiAsO₄, BiBr₃, BiCl₃, BiF₃, BiF₅, Bi(OH)₃, BiI₃, Bi₂O₃, BiOBr, BiOCl, BiOI, Bi₂Se₃, Bi₂S₃, Bi₂Te₃, Bi₂O₄, SiCl₄, SiBr₄, галогенида переходных металлов, CrCl₃, ZnF₂, ZnBr₂, ZnI₂, MnCl₂, MnBr₂, MnI₂, CoBr₂, CoI₂, CoCl₂, NiCl₂, NiBr₂, NiF₂, FeF₂, FeCl₂, FeBr₂, FeCl₃, TiF₃, CuBr, CuBr₂, VF₃, CuCl₂, галогенида металлов, SnF₂, SnCl₂, SnBr₂, SnI₂, SnF₄, SnCl₄, SnBr₄, SnI₄, InF, InCl, InBr, InI, AgCl, AgI, AlF₃, AlBr₃, AlI₃, YF₃, CdCl₂, CdBr₂, CdI₂, InCl₃, ZrCl₄, NbF₅, TaCl₅, MoCl₃, MoCl₅, NbCl₅, AsCl₃, TiBr₄, SeCl₂, SeCl₄, InF₃, InCl₃, PbF₄, TeI₄, WCl₆, OsCl₃, GaCl₃, PtCl₃, ReCl₃, RhCl₃, RuCl₃, оксидов металлов, гидроксидов металлов, Y₂O₃, FeO, Fe₂O₃ или NbO, NiO, Ni₂O₃, SnO, SnO₂, Ag₂O, AgO, Ga₂O, As₂O₃, SeO₂, TeO₂, In(ОН)₃, Sn(OH)₂, In(OH)₃, Ga(OH)₃, Bi(OH)₃, CO₂, As₂Se₃, SF₆, S, SbF₃, CF₄, NF₃, перманганатов металлов, KMnO₄, NaMnCO₄, P₂O₅, нитратов металлов, LiNO₃, NaNO₃, KNO₃, галогенидов бора, BBr₃, BI₃, галогенидов элементов из группы 13, галогенида индия, InBr₂, InCl₂, InI₃, галогенида серебра, AgCl, AgI, галогенида свинца, галогенида кадмия, галогенида циркония, оксидов переходных металлов, сульфидов переходных металлов или галогенидов переходных металлов (Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu или Zn совместно с F, Cl, Br или I), галогенидов переходных металлов второй или третьей последовательности, YF₃, оксидов переходных металлов второй или третьей последовательности, сульфидов переходных металлов второй или третьей последовательности, Y₂S₃, галогенидов Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ag, Cd, Hf, Та, W, Os, таких как NbX₃, NbX₅ или TaX₅, Li₂S, ZnS, FeS, NiS, MnS, Cu₂S, CuS, SnS, галогенидов щелочноземельных металлов, BaBr₂, BaCl₂, BaI₂, SrBr₂, SrI₂, CaBr₂, CaI₂, MgBr₂ или MgI₂, галогенидов редкоземельных металлов, EuBr₃, LaF₃, LaBr₃, CeBr₃, GdF₃, GdBr₃, галогенидов редкоземельных металлов, содержащих металл в степени II, CeI₂, EuF₂, EuCl₂, EuBr₂, EuI₂, DyI₂, NdI₂, SmI₂, YbI₂ и TmI₂, боридов металлов, борида европия, борида МВ₂, CrB₂, TiB₂, MgB₂, ZrB₂, GdB₂, галогенидов щелочных металлов, LiCl, RbCl или CsI, фосфидов металлов, таких как Са₃Р₂, галогенидов благородных металлов, оксидов благородных металлов, сульфидов благородных металлов, PtCl₂, PtBr₂, PtI₂, PtCl₄, PdCl₂, PbBr₂, PbI₂, сульфидов редкоземельных металлов, CeS, галогенидов La, галогенидов Gd, металлов с анионом, Na₂TeO₄, Na₂TeO₃, Co(CN)₂, CoSb, CoAs, Co₂P, СоО, CoSe, CoTe, NiSb, NiAs, NiSe, Ni₂Si, MgSe, теллуридов редкоземельных металлов, EuTe, селенидов редкоземельных металлов, EuSe, нитридов редкоземельных металлов, EuN, нитридов металлов, AlN, GdN, Mg₃N₂, соединений, содержащих по меньшей мере два атома, выбранных из атомов кислорода и различных галогенов, F₂O, Cl₂O, ClO₂, Cl₂O₆, Cl₂O₇, ClF, ClF₃, ClOF₃, ClF₅, ClO₂F, ClO₂F₃, ClO₃F, BrF₃, BrF₅, I₂O₅, IBr, ICl, ICl₃, IF, IF₃, IF₅, IF₇, галогенидов переходных металлов второй или третьей последовательности, OsF₆, PtF₆ или IrF₆, соединений, которые могут образовывать металл при восстановлении, гидридов металлов, гидридов редкоземельных металлов, гидридов щелочноземельных металлов или гидридов щелочных металлов;

(iv) по меньшей мере один восстановитель, выбранный из металлов, щелочных, щелочноземельных, переходных металлов, переходных металлов второй и третьей последовательностей и редкоземельных металлов, порошкообразных Al, Mg, MgH₂, Si, La, В, Zr и Ti и H₂; и

(v) по меньшей мере один электропроводящий носитель, выбранный из активированного угля (АС), 1% Pt или Pd на углероде (Pt/C, Pd/C), карбида, TiC и WC.

5. Энергетическая система по п.2, в которой реакционная смесь, обеспечивающая реакцию окисления-восстановления для стимулирования реакции катализа, содержит:

(i) по меньшей мере одного представителя, выбранного из катализатора или источника катализатора, включающих металл или гидрид металла из элементов группы I;

(ii) по меньшей мере одного представителя, выбранного из источника водорода, включающего газообразный H₂, или источника газообразного H₂ или гидрида;

(iii) по меньшей мере один окислитель, включающий атом или ион или соединение, включающие по меньшей мере один из элементов групп 13, 14, 15, 16 и 17, выбранных из F, Cl, Br, I, В, С, N, О, Al, Si, P, S, Se и Те;

(iv) по меньшей мере один восстановитель, включающий элемент или гидрид, выбранный из Mg, MgH₂, Al, Si, B, Zr и редкоземельных металлов; и

(v) по меньшей мере один электропроводящий носитель, выбранный из углерода, АС, графена, углерода, импрегнированного металлом, Pt/C, Pd/C, карбида, TiC и WC.

6. Энергетическая система по п.2, в которой реакционная смесь, обеспечивающая реакцию окисления-восстановления для стимулирования реакции катализа, содержит:

(i) по меньшей мере один представитель, выбранный из катализатора или источника катализатора, включающих металл или гидрид металла из элементов группы I;

(ii) по меньшей мере один представитель, выбранный из источника водорода, включающего газообразный Н₂, или источника газообразного Н₂ или гидрида;

(iii) по меньшей мере один окислитель, включающий галогенидное, оксидное или сульфидное соединение элементов, выбранных из групп IA, IIA, 3d, 4d, 5d, 6d, 7d, 8d, 9d, 10d, 11d, 12d и лантаноидов;

(iv) по меньшей мере один восстановитель, включающий элемент или гидрид, выбранные из Mg, MgH₂, Al, Si, B, Zr и редкоземельных металлов; и

(v) по меньшей мере один электропроводящий носитель, выбранный из углерода, АС, графена, углерода, импрегнированного металлом, такого как Pt/C или Pd/C, карбида, TiC и WC.

7. Энергетическая система по п.2, в которой указанный по меньшей мере один другой реагент способен обеспечивать обменную реакцию для стимулирования реакции катализа, которая включает анионный обмен по меньшей мере между двумя представителями, выбранными из окислителя, восстановителя и катализатора, причем анион выбран из галогенида, гидрида, оксида, сульфида, нитрида, борида, карбида, силицида, арсенида, селенида, теллурида, фосфида, нитрата, гидросульфида, карбоната, сульфата, гидросульфата, фосфата, гидрофосфата, дигидрофосфата, перхлората, хромата, дихромата, оксида кобальта и оксианионов.

8. Энергетическая система по п.7, в которой указанный по меньшей мере один другой реагент способен обеспечивать обменную реакцию для стимулирования катализа, которая является термически обратимой для регенерации первоначальных реагентов обмена.

9. Энергетическая система по п.2, в которой указанный по меньшей мере один другой реагент, предназначенный для стимулирования реакции катализа, способен обеспечивать реакцию катализа с участием газопоглотителя, носителя или матрицы для стимулирования реакции катализа, обеспечивающую получение по меньшей мере одного условия, выбранного из создания химической среды для реакции катализа, действия по переносу электронов для облегчения функции катализатора, прохождения обратимого фазового или другого физического изменения или изменения его электронного состояния и связывания упомянутых продуктов водородных структурных единиц для улучшения по меньшей мере одного параметра, выбранного из степени превращения или скорости реакции катализа.

10. Энергетическая система по п.9, в которой указанный по меньшей мере один другой реагент способен обеспечивать реакцию катализа с участием газопоглотителя, носителя или матрицы, которая является термически обратимой для регенерации первоначальных реагентов обмена.

11. Энергетическая система по п.1, в которой указанный по меньшей мере один другой реагент содержит щелочной металл и выполнен с возможностью регенерации из продуктов в результате отделения одного или нескольких компонентов и регенерации щелочного металла электролизом.

12. Энергетическая система по п.1, в которой катализатор способен принимать энергию от атомарного водорода в целых единицах величины, выбранной из приблизительно 27,2±0,5 и 27,2/2±0,5 эВ.

13. Энергетическая система по п.1, в которой катализатор включает атом или ион М, причем ионизация t электронов из атома или иона М в каждом случае на энергетический уровень континуума является такой, чтобы сумма энергий ионизации t электронов составляла бы приблизительно величину, выбранную из m×27,2 и m×27,2/2 эВ, где m представляет собой целое число.

14. Энергетическая система по п.1, в которой катализатор образован из двухатомной молекулы МН, причем разрыв связи М-Н плюс ионизация t электронов из атома М в каждом случае на энергетический уровень континуума является таким, чтобы сумма энергии связи и энергий ионизации t электронов составляла бы приблизительно величину, выбранную из m×27,2 и m×27,2/2 эВ, где m представляет собой целое число.

15. Энергетическая система по п.1, в которой катализатор включает атомы, ионы и/или молекулы, выбранные из молекул AlH, BiH, ClH, СоН, GeH, InH, NaH, RuH, SbH, SeH, SiH, SnH, C₂, N₂, O₂, CO₂, NO₂ и NO₃ и атомов или ионов Li, Be, K, Са, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, M, Cu, Zn, As, Se, Kr, Rb, Sr, Nb, Mo, Pd, Sn, Те, Cs, Ce, Pr, Sm, Gd, Dy, Pb, Pt, Kr, 2K⁺, He⁺, Ti²⁺, Na⁺, Rb⁺, Sr⁺, Fe³⁺, Mo²⁺, Mo⁴⁺, In³⁺, He⁺, Ar⁺, Xe⁺, Ar²⁺ и H⁺ и Ne⁺ и H⁺.

16. Энергетическая система по п.1, выполненная с возможностью непрерывного функционирования при синхронизированной выработке энергии и регенерации с использованием электролиза или реакций термической регенерации.

17. Энергетическая система по п.1, дополнительно содержащая преобразователь энергии.

18. Энергетическая система по п.17, в которой преобразователь включает парогенератор, сообщающийся с реакционной емкостью, паровую турбину, сообщающуюся с парогенератором, и электрогенератор, сообщающийся с паровой турбиной.

19. Энергетическая система по п.1, в которой указанная твердотопливная реакционная смесь содержит R-Ni; и по меньшей мере один другой реагент, предназначенный для стимулирования катализа в результате выполнения по меньшей мере одной функции, выбранной из активации и поддержания прохождения катализа.