[发明专利]蒸汽和氢气发生器

说明书

相关申请

本申请根据美国法典第35条119(e)款要求申请日为2005年5月16日且名称为“蒸汽和氢气发生器”的美国临时专利申请第60/681,165的优先权，该申请的公开通过引用而结合于此。

发明领域

本发明涉及用于产生高温蒸汽和氢气的装置和方法。

发明背景

氢气被认为是将来的清洁燃料。其原因为全球对使用石油替代品的关注，该石油替代品作为燃料源是环境友好的，并且因为这样的事实：氢气的燃烧仅仅产生水，而燃料与碳的燃烧则形成CO₂，其对大气造成污染，从而导致“温室”效应。然而，氢气的处理及分布是有问题的，这是由于安全问题及能量成份浓度低的缘故。

授权给Cornish的美国专利第4,702,894(其公开通过引用而结合于此)描述了通过在水中将金属表面加热到一定温度而产生氢气，金属与水在此温度下反应，从而产生氢气。根据该专利，水中加热可借助带有大约18,000伏特电压的线，并且在大约1安培的电流下电性地执行。

授权给Studenski的DT2360568(其公开通过引用而结合于此)描述了一种处理方法，用于运行作为燃烧蒸汽机的压缩马达。根据此方法中，在空气存在的情况下，镁和水反应从而产生氢气，并且氢气在同样的室内与同样的空气燃烧。这是不清楚的：为什么镁没有直接和空气反应。

发明概要

本发明的一些实施例的一方面涉及一种用于从金属和水的反应中产生氢气和蒸汽的方法。反应通过将金属点燃的电荷放电而启动，并且在不需要另一次放电的情况下而继续进行。从而允许连续地产生蒸汽和氢气，而仅仅需要间歇性的电荷放电。方法依赖于一种发现：适当数量的水和金属引入到反应室内的时候，反应可在没有放电的情况下继续进行。为此，水应当多于金属，但水的数量足够小，从而不会将金属冷却到低于反应温度。

在本发明的一个实施例中，方法包括将金属连续元件，比如金属或含有金属的线或杆进给到放电源；将水蒸汽供应到金属连续元件的附近；通过放电源而间歇性地提供足够的放电，从而在金属和水蒸汽之间启动反应；及在没有放电的情况使反应继续进行。反应中没有放电的时间越长，则在提供电荷放电时消耗的能量越少。

元件被认为是连续(contiguous)的，如果它的尺度至少为1厘米的话，且反应可沿着该尺度进行的话。其可以具有螺旋、细长管路、杆、线或任何其它形状，该形状允许反应沿着一定尺度进行，以至于离开从放电电极开始的放电距离。

根据本发明，任何依赖与水的反应而提供氢气和热量的物质可适合作为金属。优选地为稳定的物质，该物质在周围温度下，比如在300K的温度下不会自发地与水反应。这种物质的非限制性的示例为镁、铝、硼、锌、它们的混合物及它们的合金。

在示例性的实施例中，具有杆或线形式的金属元件以连续的方式进给到反应室内，并且朝向室内的放电电极。当金属线的至少一部分到达从放电电极开始的放电距离时发生放电，并且金属元件与水蒸汽之间开始反应。反应缩短了线的长度，并且将其带离从电极开始的放电距离。由金属与水之间的放热反应产生的热量，足以将金属元件的至少一部分保持于反应温度，并且这种方式使得反应的持续进行成为可能，并且不需要额外的放电。在该示例性实施例中，金属的连续进给补偿了线的缩短，并且也存在恒定的水供应，以便在金属反应部分的附近维持充足的水量，从而使反应继续进行。金属的进给速度可选地控制成将反应位置保持于反应室内，但保持于从电极开始的放电距离之外。

如果反应停止的话，比如因为金属冷却到低于反应温度的缘故，那么金属线的连续进给将把金属带回到从电极开始的放电距离处，放电将会发生，并且反应将会恢复。这种实施例提供了针对反应的系统自控制，并且减小了反应的非故意中断的可能性。备选地或额外地，放电源间歇性地打开并关闭，以便提供间歇性的放电。

本发明方法优选地在反应室内大致没有液态水的时候执行。这可以实现，如果室内的温度高于水在反应室内部压力时的沸点的话，或者优选地高于水的临界温度。将水作为在室内蒸发的液滴而引入到反应室内也是优选的。通过这种方式，水的冷却效果增加，并且用于将水克服反应室的内部工作压力而推到反应室内的能量较小。