전기화학적 수소-촉매 전력 시스템 document_id 1020127027209

[청구항 1] 기전력(electromotive force; emf) 및 열 에너지를 발생시키는 전기화학적 전력 시스템으로서, 캐소드; 애노드; 및 별도의 전자 흐름 및 이온 물질 이동을 갖는 전지 작동 동안에 히드리노 반응물들을 구성하는 반응물로서, a) nh, oh, oh - , h 2 o, h 2 s, 또는 mnh 2 (여기서, n은 정수이며, m은 알칼리 금속임)의 군 중 하나 이상을 포함하는 촉매 소스 또는 촉매 b) 원자 수소 소스 또는 원자 수소; c) 촉매 소스, 촉매, 원자 수소 소스 및 원자 수소 중 하나 이상을 형성시키기 위한 반응물 원자 수소의 촉매 작용을 개시하기 위한 하나 이상의 반응물 및 지지체로부터 선택된 두 개 이상의 성분들을 포함하는 반응물을 포함하는, 전기화학적 전력 시스템 [청구항 2] 제 1항에 있어서,원자 수소 및 수소 촉매가 반응 혼합물의 반응에 의해 형성되며;b) 반응을 일으키는 하나의 반응물이 촉매 작용을 활성화시키며;c) 촉매 작용 반응을 일으키기 위한 반응이 (i) 발열 반응; (ii) 커플링 반응; (iii) 자유 라디칼 반응; (iv) 산화-환원 반응; (v) 교환 반응; 및 (vi) 게터(getter), 지지체, 또는 매트릭스 보조 촉매 작용 반응으로부터 선택된 반응을 포함하는, 조건들 중 하나 이상발생하는,전기화학적 전력 시스템. [청구항 3] 제 2항에 있어서,반응물들또는 b) 상이한 상태 또는 조건들 하에서의 동일한 반응물들 중 하나 이상이 전자 및 이온들을 위한 별도의 도관들에 의해 연결되어 구획들 간에 전기 회로를 완성시키는 상이한 셀 구획들제공되는,전기화학적 전력 시스템. [청구항 4] 제 3항에 있어서,내부 물질 흐름 및 외부 전자 흐름 중 하나 이상이,a) 히드리노를 생성시키기 위해 반응하는 반응 혼합물의 형성; 및b) 히드리노 반응을 실질적인 속도로 일으킬 수 있는 조건들의 형성을 일으키기 위한 상기 조건들 중 하나 이상제공하는,전기화학적 전력 시스템. [청구항 5] 제 1항에 있어서,히드리노를 형성시키기 위한 반응물들이 열적으로 재생 또는 전기 분해로의 재생 중 하나 이상재생되는,전기화학적 전력 시스템. [청구항 6] 제 5항에 있어서,전기적 및 열 에너지 출력 중 하나 이상이 생성물들로부터 반응물들을 재생시키기위해요구되는 것보다 높은, 전기화학적 전력 시스템. [청구항 7] 기전력(emf) 및 열 에너지를 발생시키는 전기화학적 전력 시스템으로서, 캐소드; 애노드; 및 별도의 전자 흐름 및 이온 물질 이동을 갖는 전지 작동 동안에 히드리노 반응물을 구성하는 반응물로서, a) h 2 , h, h + , h 2 o, h 3 o + , oh, oh + , oh - , hooh, 및 ooh - 중 하나 이상을 포함하는 h 종과의 산화 반응을 수행하여 oh 및 h 2 o 중 하나 이상을 형성하는, o 2 , o 3 , o 3 + , o 3 - , o, o + , h 2 o, h 3 o + , oh, oh + , oh - , hooh, ooh - , o - , o 2- , o 2 - , 및 o 2 2- 로부터 선택된 하나 이상의 산소 종을 포함하는 촉매 소스 또는 촉매 b) 원자 수소 소스 또는 원자 수소; c) 촉매 소스, 촉매, 원자 수소 소스 및 원자 수소 중 하나 이상을 형성하기 위한 반응물 및 원자 수소의 촉매 작용을 개시하기 위한 하나 이상의 반응물 및 지지체로부터 선택된 두 개 이상의 성분들을 포함하는 반응물을 포함하는, 전기화학적 전력 시스템 [청구항 8] 제 7항에 있어서,종의 소스가 o, o2, 공기, 옥사이드, nio, coo, 알칼리 금속 옥사이드, li2o, na2o, k2o, 알칼리토 금속 옥사이드, mgo, cao, sro, 및 bao, cu, ni, pb, sb, bi, co, cd, ge, au, ir, fe, hg, mo, os, pd, re, rh, ru, se, ag, tc, te, tl, sn, 및 w의 군으로부터의 옥사이드, 퍼옥사이드, 알칼리 금속 퍼옥사이드, 수퍼옥사이드, 알칼리 또는 알칼리토 금속 수퍼옥사이드, 하이드록사이드, 알칼리, 알칼리토, 전이 금속, 내부 전이 금속, 및 iii, iv 또는 v족 하이드록사이드, 옥시하이드록사이드, alo(oh), sco(oh), yo(oh), vo(oh), cro(oh), mno(oh) (α-mno(oh) 그로우타이트(groutite) 및 γ-mno(oh) 망가나이트(manganite)), feo(oh), coo(oh), nio(oh), rho(oh), gao(oh), ino(oh), ni1/2co1/2o(oh), 및 ni1/3co1/3mn1/3o(oh)를 포함하는 하나 이상의 화합물 또는 화합물들의 혼합물포함하는,전기화학적 전력 시스템. [청구항 9] 제 8항에 있어서,종의 소스가 h, 금속 하이드라이드, lani5h6, 하이드록사이드, 옥시하이드록사이드, h2, h2 소스, h2 및 수소 투과성 멤브레인, ni(h2), v(h2), ti(h2), nb(h2), pd(h2), pdag(h2), 및 fe(h2)를 포함하는 하나 이상의 화합물 또는 화합물들의 혼합물포함하는,전기화학적 전력 시스템. [청구항 10] 제 1항에 있어서,수소 애노드;하이드록사이드를 포함한 용융염 전해질; 및o2 및 h2o 캐소드 중 하나 이상포함하는,전기화학적 전력 시스템. [청구항 11] 제 10항에 있어서,수소 애노드가 수소 투과성 전극포함하는,전기화학적 전력 시스템. [청구항 12] 제 11항에 있어서,수소 소스;oh, oh-, 및 h2o 촉매 중 하나 이상을 형성시키고 h를 제공할 수 있는 수소 애노드;o2 및 h2o 중 하나 이상의 소스;h2o 또는 o2 중 하나 이상을 환원시킬 수 있는 캐소드;알칼리 전해질;h2o 증기, n2, 및 o2 중 하나 이상의 수집 및 재순환을 가능하게 하는 임의 시스템; 및h2를 수집하고 재순환시키기 위한 시스템포함하는,전기화학적 전력 시스템. [청구항 13] 제 1항에 있어서,선택된 금속;b) r-ni, lani5h6, la2co1ni9h6, zrcr2h3.8, lani3.55mn0.4al0.3co0.75, zrmn0.5cr0.2v0.1ni1.2로부터 선택된 금속 하이드라이드;c) ab5 (laceprndnicomnal) 또는 ab2 (vtizrnicrcomnalsn) 타입 (여기서, "abx"는 a 타입 엘리먼트(laceprnd 또는 tizr) 대 b 타입 엘리먼트(vnicrcomnalsn)의 비를 칭하는 것임), ab5-타입, mmni3.2co1.0mn0.6al0.11mo0.09 (mm = 미슈 금속(mischmetal): 25 중량% la, 50 중량% ce, 7 중량% pr, 18 중량% nd), ab2-타입: ti0.51zr0.49v0.70ni1.18cr0.12 합금, 마그네슘-기반 합금, mg1.9al0.1ni0.8co0.1mn0.1 합금, mg0.72sc0.28(pd0.012 + rh0.012), 및 mg80ti20, mg80v20, la0.8nd0.2ni2.4co2.5si0.1, lani5-xmx (m=mn, al), (m=al, si, cu), (m=sn), (m=al, mn, cu) 및 lani4co, mmni3.55mn0.44al0.3co0.75, lani3.55mn0.44al0.3co0.75, mgcu2, mgzn2, mgni2, ab 화합물, tife, tico, 및 tini, abn 화합물 (n = 5, 2, 또는 1), ab3-4 화합물, abx (a = la, ce, mn, mg; b = ni, mn, co, al), zrfe2, zr0.5cs0.5fe2, zr0.8sc0.2fe2, yni5, lani5, lani4.5co0.5, (ce, la, nd, pr)ni5, 미슈금속-니켈 합금, ti0.98zr0.02v0.43fe0.09cr0.05mn1.5, la2co1ni9, 및 timn2로부터 선택된 수소를 저장할 수 있는 다른 합금 중 하나 이상을 포함하는 애노드;세퍼레이터;수성 알칼리 전해질;o2 및 h2o 환원 캐소드 중 하나 이상, 및공기 및 o2 중 하나 이상포함하는,전기화학적 전력 시스템. [청구항 14] 제 13항에 있어서,전체 에너지 균형에 있어 이득(gain)이 존재하도록 전지를 간헐적으로 충전 및 방전시키는 전해 시스템을 추가포함하는,전기화학적 전력 시스템. [청구항 15] a) (i) ni(h 2 ), v(h 2 ), ti(h 2 ), fe(h 2 ), nb(h 2 )로부터 선택된 수소 투과성 금속 및 수소 가스, 또는 lani 5 h 6 , timn 2 h x 및 la 2 ni 9 coh 6 (x는 정수임)으로부터 선택된 금속 하이드라이드를 포함하는 애노드 (ii) moh 또는 m(oh) 2 , 또는 m'x 또는 m'x 2 를 함유한 moh 또는 m(oh) 2 (여기서, m 및 m'는 독립적으로 li, na, k, rb, cs, mg, ca, sr, 및 ba로부터 선택되며, x는 하이드록사이드, 할라이드, 설페이트, 및 카보네이트로부터 선택됨)로부터 선택된 용융 전해질; 및 (iii) 애노드와 동일한 금속을 포함하고 공기 또는 o 2 를 추가로 포함하는 캐소드를 포함하는 전지 b) (i) r-ni, cu, ni, pb, sb, bi, co, cd, ge, au, ir, fe, hg, mo, os, pd, re, rh, ru, se, ag, tc, te, tl, sn, w, al, v, zr, ti, mn, zn, cr, in, 및 pb로부터 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 애노드 (ii) 약 10 m 내지 포화 농도의 농도 범위를 갖는 수성 알칼리 하이드록사이드를 포함하는 전해질 (iii) 올레핀 세퍼레이터, 및 (iv) 공기 또는 o 2 를 추가로 포함하는 카본 캐소드를 포함하는 전지 c) (i) 수소 투과성 멤브레인로서 ni 및 용융 naoh 및 수소 가스를 포함하는 애노드 (ii) 베타 알루미나 고체 전해질(base)을 포함하는 전해질, 및 (iii) nacl-mgcl 2 , nacl-cacl 2 , 또는 mx-m'x 2 ' (m은 알칼리이며, m'는 알칼리토이며, x 및 x'는 할라이드임)를 포함하는 전해질을 포함하는 전지 d) (i) 용융 na를 포함하는 애노드 (ii) 베타 알루미나 고체 전해질(base)을 포함하는 전해질, 및 (iii) 용융 naoh를 포함하는 캐소드를 포함하는 전지 e) (i) lani 5 h 6 을 포함하는 애노드 (ii) 약 10 m 내지 포화 농도의 농도 범위를 갖는 수성 알칼리 하이드록사이드를 포함하는 전해질 (iii) 올레핀 세퍼레이터; 및 (iv) 공기 또는 o 2 를 추가로 포함하는 카본 캐소드를 포함하는 전지 f) (i) li를 포함하는 애노드 (ii) 올레핀 세퍼레이터; (iii) lp 3 0 및 lipf 6 을 포함하는 전해질, 및 (iv) coo(oh)를 포함하는 캐소드를 포함하는 전지 g) (i) li 3 mg를 포함하는 애노드 (ii) licl-kcl 또는 mx-m'x' (m 및 m'는 알칼리이며, x 및 x'는 할라이드임) 용융염 전해질; 및 (iii) ceh 2 , lah 2 , zrh 2 , 및 tih 2 로부터 선택된 금속 하이드라이드를 포함하고 카본 블랙을 추가로 포함하는 캐소드를 포함하는 전지; 및 h) (i) li를 포함하는 애노드 (ii) licl-kcl 또는 mx-m'x' (m 및 m'는 알칼리이며, x 및 x'는 할라이드임) 용융염 전해질; 및 (iii) ceh 2 , lah 2 , zrh 2 , 및 tih 2 로부터 선택된 금속 하이드라이드를 포함하고 카본 블랙을 추가로 포함하는 캐소드를 포함하는 전지 중 하나 이상을 포함하는 전기화학적 전력 시스템