电化学氢催化剂动力系统技术方案

本发明专利技术提供一种电化学动力系统，所述电化学动力系统通过使氢转变至更低能态(分数氢)的催化反应来产生电动势(EMF)，从而将从分数氢反应释放出的能量直接转换成电，该系统包含选自下述物的至少两种组分：催化剂或催化剂来源；原子氢或原子氢来源；用于形成催化剂或催化剂来源及原子氢或原子氢来源的反应物；引发原子氢催化的一种或多种反应物。用于形成分数氢及电的该电化学动力系统可进一步包含：包含阴极的阴极隔室，包含阳极的阳极隔室，可选的盐桥，在电池工作期间在分离的电子流和离子质量输送下构成分数氢反应物的反应物，和氢来源。由于氧化还原电池半反应，产生分数氢的反应混合物在经由外部电路的电子迁移和经由单独路径的离子质量输送(例如电解质)形成完整电路的情况下构成。还提供了一种为动力系统提供动力的动力源和氢化物反应器，所述动力源和氢化物反应器包含(i)用于催化原子氢以形成分数氢的反应电池；(ii)化学燃料混合物，其包含选自下述物的至少两种组分：催化剂来源或催化剂，原子氢来源或原子氢，用于形成催化剂来源或催化剂及原子氢来源或原子氢的反应物，引发原子氢催化的一种或多种反应物，和使该催化能够进行的载体；(iii)用于逆转交换反应以从反应产物热再生燃料的热系统；(iv)接受来自产生动力的反应的热的散热体；和(v)动力转换系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电化学氢催化剂动力系统相关申请的交叉引用本申请要求以下美国临时申请的优先权2010年3月18日提交的第61/315，186号；2010年3月24日提交的第61/317，176号；2010年4月30日提交的第61/329，959号；2010年5月7日提交的第61/332，526号；2010年5月21日提交的第61/347，130号；2010年6月18日提交的第61/356，348号 ；2010年6月25日提交的第61/358，667号；2010年7月9日提交的第61/363，090号；2010年7月16日提交的第61/365，051号；2010年7月30日提交的第61/369，289号；2010年8月6日提交的第61/371，592号；2010年8月13日提交的第61/373，495号；2010年8月27日提交的第61/377，613号；2010年9月17日提交的第61/383，929号；2010年10月I日提交的第61/389，006号；2010年10月15日提交的第61/393，719号；2010年10月29日提交的第61/408，384号；2010年11月12日提交的第61/413，243号；2010年12月3日提交的第61/419，590号；2010年12月20日提交的第61/425，105号；2011年I月7日提交的第61/430,814号；2011年I月28日提交的第61/437，377号；2011年2月11日提交的第61/442，015号；及2011年3月4日提交的第61/449,474号，所有这些申请均以全文引用的方式并入本文中。
技术实现思路
本专利技术涉及一种电池或燃料电池系统，所述系统通过使氢转变至更低能量态(分数氢(hydrino))的催化反应产生电动势(EMF)，从而将从分数氢反应释放出的能量直接转换成电，该系统包含反应物，所述反应物在电池工作期间在分离的电子流和离子质量输送下构成分数氢反应物；包含阴极的阴极隔室；包含阳极的阳极隔室；和氢来源。本专利技术的其他一些实施方式涉及一种电池或燃料电池系统，所述系统通过使氢转变至更低能态(分数氢)的催化反应产生电动势(EMF)，从而将从分数氢反应释放出的能量直接转换成电，该系统包含至少两种选自下述物的组分催化剂或催化剂来源；原子氢或原子氢来源；用于形成催化剂或催化剂来源及原子氢或原子氢来源的反应物；引发原子氢催化的一种或多种反应物；及使催化能够进行的载体，其中，用于形成分数氢的所述电池或燃料电池系统可进一步包括包含阴极的阴极隔室，包含阳极的阳极隔室，可选的盐桥，在电池工作期间在分离的电子流和离子质量输送下构成分数氢反应物的反应物，及氢来源。在本专利技术的一个实施方式中，用于引发分数氢反应(例如本专利技术的交换反应)的反应混合物及反应构成了凭借使氢反应形成分数氢来产生电力的燃料电池的基础。由于氧化还原电池半反应，因此产生分数氢的反应混合物在经由外部电路的电子迁移和经由单独路径的离子质量输送形成完整电路的情况下构成。由半电池反应的总和得到的产生分数氢的总反应及相应的反应混合物可包含本专利技术的用于以化学手段产生热动力及分数氢的反应类型。在本专利技术的一个实施方式中，在不同电池隔室中提供不同反应物或处于不同状态或条件(例如不同温度、压力及浓度中的至少一种)下的相同反应物，所述电池隔室由用于电子和离子的独立的导管连接，以在这些隔室之间形成完整电路。由于分数氢反应对从一个隔室至另一隔室的质量流的依赖性，因此产生了在独立的隔室的电极之间的电位及电动力增益或系统的热增益。该质量流提供以下至少一项形成可反应产生分数氢的反应混合物，及形成允许以显著速率发生分数氢反应的条件。理想的是，在无电子流及离子质量输送的情况下，分数氢反应不发生或不以明显速率发生。在另一实施方式中，相较于通过电极施加的电解动力的电动力和热动力，电池产生电动力增益和热动力增益中的至少一种。`在一个实施方式中，用于形成分数氢的反应物为热再生反应物或电解再生反应物中的至少一种。本专利技术的一个实施方式涉及一种产生电动势(EMF)及热能的电化学动力系统，其包含阴极；阳极；和在电池工作期间在分离的电子流和离子质量输送下构成分数氢反应物的反应物，其包含选自下述a)、b)、c)的至少两种组分a)催化剂来源或催化剂，其包含nH、OH、0H_、H20、H2S或MNH2的组中的至少一种，其中η为整数且M为碱金属；b)原子氢来源或原子氢；c)用于形成催化剂来源、催化剂、原子氢来源及原子氢中的至少一种的反应物；引发原子氢催化的一种或多种反应物；及载体。至少一个以下条件可出现于该电化学动力系统中a)通过反应混合物的反应形成原子氢及氢催化剂；b) —种反应物通过其经历反应而激活催化；及c)引起该催化反应的反应包含选自以下反应的反应(i)放热反应；(ii)偶联反应；(iii)自由基反应；(iv)氧化还原反应；(V)交换反应；及(vi)吸收剂(getter)、载体或基质辅助的催化反应。在一个实施方式中，在不同电池隔室中提供a)不同反应物或b)处于不同状态或条件下的相同反应物中的至少一种，这些电池隔室由用于电子和离子的独立的导管连接，以在这些隔室之间形成完整电路。内部质量流和外部电子流中的至少一个可使至少一个以下条件出现a)形成反应产生分数氢的反应混合物；及《形成允许以显著速率发生分数氢反应的条件。在一个实施方式中，用于形成分数氢的反应物为热再生反应物或电解再生反应物中的至少一种。电能和热能输出中的至少一种可以超过从产物再生反应物所需的电能和热能。本专利技术的其他实施方式涉及一种产生电动势(EMF)及热能的电化学动力系统，其包含阴极；阳极；及在电池工作期间在分离的电子流和离子质量输送下构成分数氢反应物的反应物，其包含选自下述a)、b)、c)的至少两种组分a)催化剂来源或催化剂，其包含选自 02、、O O、0+、H2O, H30+、OH、OH+、OH' HOOH、OOH' O' Ol O 和022—的至少一种氧物种，所述氧物种与H物种进行氧化反应而形成OH及H2O中的至少一种，其中所述H物种包含H2、H、H+、H2O, H3O+、OH、OH+、OH' HOOH和OOF中的至少一种；b)原子氢来源或原子氢；c)用于形成催化剂来源、催化剂、原子氢来源及原子氢中的至少一种的反应物；引发原子氢催化的一种或多种反应物；及载体。O物种来源可包含至少一种化合物或化合物混合物，包括0，O2，空气，氧化物、NiO、CoO，碱金属氧化物、Li2O, Na2O, K20，碱土金属氧化物、MgO,Ca。、SrO 及 BaO,来自 Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn及W的组的氧化物，过氧化物，碱金属过氧化物，超氧化物，碱金属或碱土金属超氧化物，氢氧化物，碱金属、碱土金属、过渡金属、内过渡金属及第III、IV或V族元素的氢氧化物，羟基氧化物(oxyhydroxide)、AlO (OH)、ScO (OH)、YO (OH)、VO (OH)、CrO (OH)、MnO (OH) ( a -MnO (OH)锰榍石及 Y -MnO (OH)水锰矿),FeO (OH) ,CoO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.18 US 61/315,186;2010.03.24 US 61/317,176;1.一种产生电动势(EMF)及热能的电化学动力系统，其包含 阴极； 阳极；和 反应物，所述反应物在电池工作期间在分离的电子流和离子质量输送下构成分数氢反应物，并包含选自下述a)、b)、c)的至少两种组分 a)催化剂来源或催化剂，其包含由nH、0H、0H_、H20、H2S或MNH2组成的组中的至少一种，其中η为整数且M为碱金属； b)原子氢来源或原子氢； c)用于形成所述催化剂来源、所述催化剂、所述原子氢来源和所述原子氢中的至少一种的反应物；引发原子氢催化的一种或多种反应物；和载体。2.如权利要求I的所述的电化学动力系统，其中，出现至少一个以下条件 a)通过反应混合物的反应形成原子氢和氢催化剂； b)一种反应物因为其经历反应而激活催化；和 c)引起催化反应的反应包含选自以下反应的反应 (i)放热反应； ( )偶联反应； (iii)自由基反应； (iv)氧化还原反应； (ν)交换反应,及 (vi)吸收剂、载体或基质辅助催化反应。3.如权利要求2所述的电化学动力系统，其中，在不同电池隔室中提供a)不同反应物或b)处于不同状态或条件下的相同反应物中的至少一种，所述电池隔室由用于电子和离子的独立的导管连接，以在所述隔室之间形成完整电路。4.如权利要求3所述的电化学动力系统，其中，内部质量流和外部电子流中的至少一个使至少一个以下条件出现 a)经反应产生分数氢的反应混合物的形成；和 b)允许以显著速率发生分数氢反应的条件的形成。5.如权利要求I所述的电化学动力系统，其中，形成分数氢的所述反应物为热再生反应物或电解再生反应物中的至少一种。6.如权利要求5所述的电化学动力系统，其中，电能和热能输出中的至少一种超过从产物再生所述反应物所需的电能和热能。7.—种产生电动势(EMF)及热能的电化学动力系统，其包含 阴极； 阳极；和 反应物，所述反应物在电池工作期间在分离的电子流和离子质量输送下构成分数氢反应物，并包含选自下述a)、b)、c)的至少两种组分 a)催化剂来源或催化剂，其包含选自 02、03、03+、K、0、0+、Η20、Η30+、0Η、0Η+、0Η_、Η00Η、00Η_、0_、02_、σ2-和Of的至少一种氧物种，所述氧物种与H物种进行氧化反应形成OH和H2O中的至少一种，其中所述H物种包含H2、H、H+、H2O, H30+、OH、OH+、OH' HOOH和OOF中的至少一种； b)原子氢来源或原子氢； c)用于形成所述催化剂来源、所述催化剂、所述原子氢来源和所述原子氢中的至少一种的反应物；引发原子氢催化的一种或多种反应物；和载体。8.如权利要求7所述的电化学动力系统，其中，所述O物种的来源包含至少一种化合物或化合物混合物，所述化合物或化合物混合物包括0、O2、空气，氧化物、NiO, CoO,碱金属氧化物、L i 20、Na2O、K2O，碱土金属氧化物、MgO、CaO、Sr O 及 BaO，来自 Cu、Ni、Pb、Sb、B i、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn 和 W 的组的氧化物，过氧化物、碱金属过氧化物，超氧化物、碱金属或碱土金属超氧化物，氢氧化物，碱金属、碱土金属、过渡金属、内过渡金属及第III、IV或V族元素的氢氧化物，羟基氧化物、AlO(OH)、ScO(OH)、YO (OH)、VO (OH)、CrO (OH)、MnO (OH) ( a -MnO (OH)锰榍石及 Y -MnO (OH)水锰矿)、FeO (OH)、CoO (OH)、NiO (OH)、RhO (OH)、GaO (OH)、InO (OH)、Ni1/2Co1/20 (OH)和 Ni1/3Co1/3Mn1/30 (OH)。9.如权利要求8所述的电化学动力系统，其中，所述H物种的来源包含至少一种化合物或化合物混合物，所述化合物或化合物混合物包括Η，金属氢化物、LaNi5H6,氢氧化物，羟基氧化物，H2, H2 来源，H2 及氢可透膜，Ni (H2)、V(H2)、Ti (H2)、Nb (H2)、Pd(H2)、PdAg(H2)和Fe (H2)。10.如权利要求I所述的电化学动力系统，其包含 氢阳极； 包含氢氧化物的熔盐电解质；和 O2和H2O阴极中的至少一种。11.如权利要求10所述的电化学动力系统，其中，所述氢阳极包括氢可透电极。12.如权利要求11所述的电化学动力系统，其包含 氢来源； 氢阳极，所述氢阳极能够形成OH、OF和H2O催化剂中的至少一种且提供H ； O2和H2O中的至少一种的来源； 阴极，所述阴极能够还原H2O或O2中的至少一种； 碱性电解质； 可选的系统，所述系统能够收集并再循环H2O蒸气、N2和O2中的至少一种；和 用于收集并再循环H2的系统。13.如权利要求I所述的电化学动力系统，其包含 阳极，所述阳极包含下述a)、b)、c)中的至少一种a)选自V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr、Sn、In、Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir, Fe...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰德尔·L·米尔斯，
申请(专利权)人：布莱克光电有限公司，
类型：
国别省市：