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公開番号2025102857
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-08
出願番号2025052713,2023041404
出願日2025-03-26,2018-02-12
発明の名称電磁流体力学的電気パワー発生器
出願人ブリリアントライトパワーインコーポレーティド
代理人個人
主分類H05H 1/24 20060101AFI20250701BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】開示はパワー発生の分野に関する。
【解決手段】(i)ハイドリノを形成する原子水素の触媒作用のための少なくとも1つの反応セル、(ii)H₂O触媒又はH₂O触媒の源;原子水素又は原子水素の源;H₂O触媒又はH₂O触媒の源及び原子水素又は原子水素の源を形成する反応物;及び反応混合物の導電性を高める溶融金属;から選択される少なくとも2つの要素を含む反応混合物、(iii)少なくとも1つのポンプを含む溶融金属噴射システム、(iv)点火システム、(v)プラズマに供給されるH₂及びO₂の源、(vi)溶融金属回収システム、及び(vii)(a)集光熱光起電力セルを用いてセルの黒体放射体からの高パワー光出力を電気に変換すること、又は(b)電磁流体力学的コンバーターを用いてエネルギープラズマを電気にすること、ができるパワー・コンバーターを含む、電気的な及び熱的なパワーの少なくとも1つを供給するパワー発生器。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
ａ）それぞれ噴射器チューブ及び電磁ポンプを含む２つの溶融金属リザーバーと、ここで、それぞれの電磁ポンプ及びと噴射器チューブは、リザーバーに含まれる溶融金属から溶融金属のストリームを生成し、
ｂ）２つの溶融金属リザーバーに反対の電圧を供給する電気的パワーの源と、を含むシステムであって、ここで、溶融金属のストリームは、その源と交差し、及び、電流が溶融金属の交差するストリームを通して流れるようにさせることを特徴とするシステム。
続きを表示（約 840 文字）【請求項２】
請求項１のシステムであって、それぞれのリザーバーは、溶融金属レベルコントローラを含むことを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１のシステムであって、溶融金属レベルコントローラは、入口ライザ・チューブを含むことを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１のシステムであって、各電磁ポンプは、
（ｉ）電極を通して溶融金属に供給されるＤＣ又はＡＣ電流及び同相の磁場を含むＤＣ又はＡＣ伝導タイプ、及び
（ｉｉ）溶融金属の短絡ループを通る交番磁場の源、及び、同相の交番磁場の源を含む誘導タイプ、のいずれか１つを含むことを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項４のシステムであって、誘導タイプの電磁ポンプは、溶融金属の短絡ループを形成するセラミックチャンネルを含むことを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１のシステムであって、そのシステムは、更に、溶融金属ストリームから２つの溶融金属リザーバーへと溶融金属の戻りを容易にする溶融金属リターン・システムを含むことを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項６のシステムであって、その溶融金属リターン・システムは、溶融金属の戻り流れを分離されたリザーバー内へと導く床を含むことを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項７のシステムであって、電気的な伝導の抵抗は、電流の大部分が交差するストリームを通って流れるように、交差する溶融ストリームを通るよりも、戻り溶融金属流れを通る方が高いことを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項１のシステムであって、更に、２つのリザーバーを電気的に絶縁するリザーバー電気絶縁体を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項９のシステムであって、その電気絶縁体は、セラミンク又は耐火材料であることを特徴とするシステム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、２０１７年２月１２日に提出された米国仮出願第６２／４５７，９３５号、２０１７年２月２１日に提出された６２／４６１，７６８、２０１７年２月２６日に提出された６２／４６３，６８４、２０１７年４月４日に提出された６２／４８１，５７１の利益を主張する、６２／５１３，２８４、２０１７年５月３１日、６２／５１３，３２４、２０１７年５月３１日、６２／５２４，３０７、２０１７年６月２３日、６２／５３２，９８６、２０１７年７月１４日、６２／５３７，３５３、２０１７年７月２６日、６２／５４５，４６３、２０１７年８月１４日、６２／５５６，９４１、２０１７年９月１１日、６２／５７３，４５３、２０１７年１０月１７日、６２／５８４，６３２、２０１７年１１月１０日、６２／５９４，５１１、２０１７年１２月４日、６２／６１２，３０４、２０１７年１２月２９日、及び６２／６１８，４４４、２０１８年１月１７日、これらはすべて参照により本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 6,000 文字）【背景技術】
【０００２】
開示は、パワー発生（ｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）の分野に、そして、特に、システム、装置、及びパワーの発生のための方法に関する。より具体的には、本開示の実施例は、光パワー、プラズマ、及び熱的パワーを生成し、電磁流体力学的パワー・コンバーター、光―電気パワー・コンバーター、プラズマ－電気パワー・コンバーター、フォトン－電気パワー・コンバーター、又は熱－電気パワー・コンバーターを介して電パワーを生成するパワー発生装置及びシステム、並びに関連する方法に関する。加えて、本開示の実施例は、光起電力パワー・コンバーターを用いて、光パワー、機械的パワー、電気パワー、及び／又は熱パワーを発生させるために、水又は水ベースの燃料源の点火を使用するシステム、装置、及び方法を記述する。これら及び他の関連する実施例は、本開示において詳細に記述される。
【０００３】
パワー発生は、プラズマからのパワーを利用して、多くのフォームを取ることができる。プラズマの成功裏の商業化は、プラズマを効率的に形成することができ、そして、生成されたプラズマのパワーを捕獲することができるパワー発生システムに依存するかもしれない。
【０００４】
ある燃料の点火の間にプラズマが形成されるかもしれない。これらの燃料は、水又は水ベースの燃料源を含むことができる。点火の間、電子が剥奪された原子のプラズマ・クラウドが形成され、及び、高光パワーが開放されるかもしれない。そのプラズマの高光パワーは、本開示の電気コンバーターによって利用され得る。イオン及び励起状態原子は、再結合し、電子緩和を受けて、光パワーを発することができる。その光パワーは、光起電力技術で電気に変換され得る。
【０００５】
本開示の特定の実施例は、パワー発生システムに関するが、そのパワー発生システムは、燃料を点火しプラズマを生成するように燃料にパワーをデリバリするように構成される固体又は溶融金属電極のような複数の電極と；電気的エネルギーを複数の電極にデリバリするように構成される電気的パワー源と；高温高圧プラズマを受け取るように配置される少なくとも１つの電磁流体力学的パワー・コンバーター又は少なくとも複数のプラズマ・フォトンを受け取るように配置される少なくとも１つの光起電力（「ＰＶ」）パワー・コンバーター（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｐｏｗｅｒｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）と；を含む。
【０００６】
ある実施例において、電気的エネルギー及び熱的エネルギーの少なくとも一方を生成するＳｕｎＣｅｌｌ（登録商標）パワー・システムは、大気圧未満、大気圧、又は大気圧超の圧力を維持することができる少なくとも１つの槽と；（ｉ）発生期のＨ
２
Ｏを含む、少なくとも１つの触媒又は触媒の源、（ｉｉ）Ｈ
２
Ｏ又はＨ
２
Ｏの源の少なくとも１つ、（ｉｉｉ）原子水素又は原子水素の源の少なくとも１つ、及び、（ｉｖ）溶融金属、を含む反応物と；それぞれがポンプ及び噴射器チューブを含む少なくとも２つの溶融金属リザーバーを含む溶融金属噴射システムと；電気的エネルギー及び熱的エネルギーの少なくとも一方を生成するための反応物の反応において消費される反応物を補充するための少なくとも１つの反応物供給システムと；それぞれ電磁ポンプを含む少なくとも２つの溶融金属リザーバーに反対の電圧を供給する電気的パワーの源を含む少なくとも１つの点火システムと；及び、光及び熱の出力の少なくとも１つを電気的エネルギー及び／又は熱的エネルギーにする少なくとも１つのパワー・コンバーター又は出力システムと；を含む。
【０００７】
ある実施例において、溶融金属は、当技術分野で知られている如何なる導電性金属又は合金を含んでよい。溶融金属又は合金は、低融点を有してよい。代表的な金属及び合金は、ガリウム、インジウム、スズ、亜鉛、及びガリンスタン合金であるが、ここで、典型的な共晶混合物の例は、６８％Ｇａ、２２％Ｉｎ、及び１０％Ｓｎ（重量で）であるが、割合は６２～９５％Ｇａ、５～２２％Ｉｎ、０～１６％Ｓｎ（重量で）であってもよい。対応する金属酸化物を形成するように金属が酸素及び水の少なくとも一方と反応するある実施例において、ハイドリノ反応混合物は、溶融金属、金属酸化物、及び水素を含んでもよい。金属酸化物は、ＨＯＨ触媒を形成するための酸素の源として機能してもよい。酸素は、金属酸化物とＨＯＨ触媒との間で再利用され、ハイドリノを形成するために消費された水素が再供給される。
【０００８】
溶融金属噴射システムは、槽の内部で交差する溶融金属の流れ（ｓｔｒｅａｍｓ）を噴射する電磁ポンプをそれぞれ含む少なくとも２つの溶融金属リザーバーを含んでよいが、ここで、各リザーバーは、入口ライザ・チューブを含む溶融金属レベルコントローラーを含んでよい。点火システムは、点火を含む反応物の反応により槽内でプラズマを形成させるように、溶融金属の交差する流れ（ストリーム）を通して電流及び電力（パワー）の流れを供給する電磁ポンプをそれぞれ含む少なくとも２つの溶融金属リザーバーに反対の電圧を供給する電気的パワーの源を備えてもよい。点火システムは、（ｉ）電磁ポンプをそれぞれ含む少なくとも２つの溶融金属リザーバーに反対の電圧を供給する電気的パワーの源、及び、（ｉｉ）電磁ポンプをそれぞれ含む少なくとも２つの溶融金リザーバーから噴射される溶融金属の少なくとも２つの交差する流れ、を含んでよいが、ここで、電気的パワーの源は、プラズマを形成させるため反応物に反応させるに十分な電気的エネルギーのショート・バーストをデリバリすることができる。その反応物がプラズマを形成するように反応させられるのに十分な高電流電気エネルギーのショート・バーストをデリバリする電気的パワーの源は、少なくとも１つのスーパーキャパシタを含んでもよい。各電磁ポンプは、（ｉ）電極を介して溶融金属に供給されるＤＣ又はＡＣ電流源、及び一定又は同相の交流ベクトル交差磁場の源を含むＤＣ又はＡＣ伝導タイプ、又は、（ｉｉ）金属内に交流電流を誘導する溶融金属の短絡ループを通る交流磁場の源、及び同相の交流ベクトル交差磁場の源を含む誘導タイプ、の１つを含んでよい。ポンプ及び対応するリザーバー少なくとも１つの結合、又は、槽、噴射システム、及びコンバーターを含む部品間のもう１つの結合は、ガスケットは炭素を含んでもよいところ、ウェットシール、フランジ及びガスケットシール、接着剤シール、及びスリップナットシール（ｓｌｉｐｎｕｔｓｅａｌ）の少なくとも１つを含んでもよい。溶融金属点火システムのＤＣ又はＡＣ電流は、１０Ａから５０，０００Ａの範囲内であってもよい。溶融金属点火システムの回路は、点火が更に０Ｈｚから１０，０００Ｈｚの範囲内の点火頻度を引き起こすようにさせるように、溶融金属流（ストリーム）の交差によって閉じられてもよい。誘導タイプ電磁ポンプは、溶融金属の短絡ループを形成するセラミックチャンネルを備えてもよい。パワー・システムは、溶融金属を対応する固体金属から形成する誘導結合ヒーターを更に備えてもよいが、ここで、溶融金属は、銀、銀－銅合金、及び銅の少なくとも１つを含んでもよい。パワー・システムは、真空ポンプ及び少なくとも１つの冷却器を更に備えてもよい。パワー・システムは、熱光起電力コンバーター、光起電力コンバーター、光電子コンバーター、電磁流体力学的コンバーター、プラズマダイナミック・コンバーター、熱電子コンバーター、熱電コンバーター、スターリングエンジン、ブレイトンサイクルエンジン、ランキンサイクルエンジン、及び熱エンジンの群の少なくとも１つ、ヒーター、及びボイラーのような、反応パワー出力の出力システム又はパワー・コンバーターの少なくとも１つを含んでよい。ボイラーは、放射ボイラーを含んでもよい。反応槽の一部は、１０００Ｋから３７００Ｋの範囲内の温度で維持されてよい黒体放射体を備えてもよい。パワー・システムのリザーバーは窒化ホウ素を含んでよく、黒体放射体を含む槽の一部部分は炭素を含んでよく、そして、溶融金属と接触する電磁ポンプ部品（パーツ）は耐酸化性金属又はセラミックを含んでよい。ハイドリノ反応の反応物は、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、酸素、及び水の少なくとも１つを含んでもよい。反応物の供給により、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、酸素、及び水のそれぞれを０．０１Ｔｏｒｒから１Ｔｏｒｒの範囲内の圧力に維持してもよい。熱光起電力コンバーター又は光起電力コンバーターに向けられるパワー・システムの黒体放射体によって放射される光は、主に可視光及び近赤外光を含む黒体放射であり、光起電力セルは、結晶シリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）、ヒ化インジウムガリウム（ＩｎＧａＡｓ）、ヒ化インジウムガリウムアンチモン（ＩｎＧａＡｓＳｂ）、リン化ヒ化アンチモン（ＩｎＰＡｓＳｂ）、ＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＡｓ／Ｇｅ、ＩｎＡｌＧａＰ／ＡｌＧａＡｓ／ＧａＩｎＮＡｓＳｂ／Ｇｅ、ＧａＩｎＰ／ＧａＡｓＰ／ＳｉＧｅ、ＧａＩｎＰ／ＧａＡｓＰ／Ｓｉ、ＧａＩｎＰ／ＧａＡｓＰ／Ｇｅ、ＧａＩｎＰ／ＧａＡｓＰ／Ｓｉ／ＳｉＧｅ、ＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ／ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ／Ｇａ（Ｉｎ）Ａｓ／ＩｎＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ－ＧａＡｓ－ｗａｆｅｒ－ＩｎＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ－Ｇａ（Ｉｎ）Ａｓ－Ｇｅ、及びＧａＩｎＰ－ＧａＩｎＡｓ－Ｇｅから選択される少なくとも１つの化合物を含む集光セルであってもよい。反応プラズマによって放出され、熱光起電力コンバーター又は光起電力コンバーターに向けられる光は、主に紫外線であり、光起電力セルは、第ＩＩＩ族窒化物、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＧａＡｌＮ、及びＩｎＧａＮから選択される少なくとも１つの化合物を含む集光セルであってもよい。
【０００９】
ある実施例において、ＰＶコンバーターは、ＰＶセルへのＵＶウィンドウを更に備えてもよい。ＰＶウィンドウは、黒体放射体の少なくとも一部分を置き換えてもよい。ウィンドウは、紫外線に対して実質的に透明であってもよい。ウィンドウは、溶融金属との濡れに耐性があってもよい。ウィンドウは、溶融金属の融点を超えて及び溶融金属の沸点を超えての少なくとも１つである温度で作動してもよい。典型的なウィンドウは、サファイア、石英、ＭｇＦ
２
、及び溶融シリカである。ウィンドウは冷却されてもよく、作動中又はメンテナンス中にクリーニングする手段を備えてもよい。ＳｕｎＣｅｌｌ（登録商標）は、ウィンドウ及びＰＶセルの少なくとも１つとの接触を回避する領域内にプラズマを閉じ込めるため、電場及び磁場の少なくとも１つの源を更に備えてもよい。源は、電気集塵システムを備えてもよい。源は、磁気閉じ込めシステムを備えてもよい。プラズマは重力によって閉じ込められてよいが、ここで、ウィンドウ及びＰＶセルの少なくとも１つは、プラズマ生成の位置について妥当な高さにある。
【００１０】
その代わりに、電磁流体力学的パワー・コンバーターは、反応槽に接続されたノズル、電磁流体チャネル、電極、磁石、金属回収システム、金属再循環システム、熱交換器、及びオプションとしてガス再循環システムを備えてもよいが、ここで、反応物は、Ｈ
２
Ｏ蒸気、酸素ガス、及び水素ガスの少なくとも１つを含んでよい。反応物の供給により、Ｏ
２
、Ｈ
２
、及び反応生成物Ｈ
２
Ｏのそれぞれを０．０１Ｔｏｒｒから１Ｔｏｒｒの範囲の圧力に維持してもよい。電気的エネルギー及び熱的エネルギーの少なくとも一方を生成するため反応物の反応で消費される反応物を補充する反応物供給システムは、Ｏ
２
及びＨ
２
ガス供給の少なくとも１つと、ガスハウジングと、反応槽、電磁流体チャネル、金属回収システム、及び金属再循環システムの少なくとも１つの壁内の選択的ガス透過膜と、Ｏ
２
、Ｈ
２
、及びＨ
２
Ｏ分圧センサーと、流量（フロー）コントローラーと、少なくとも１つのバルブと、及びＯ
２
及びＨ
２
圧力の少なくとも１つを維持するためのコンピューターと、を含んでもよい。ある実施例において、パワー・システムの少なくとも１つの構成要素（コンポーネント）は、セラミックを含んでよいが、ここで、そのセラミックは、金属酸化物、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、ハフニア、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、二ホウ化ジルコニウム、及び窒化ケイ素の少なくとも１つを含んでよい。溶融金属は銀を含んでもよく、電磁流体力学的コンバーターは、リザーバー、反応槽、電磁流体力学的ノズル、及び電磁流体力学的チャネルの少なくとも１つに供給される銀粒子のエアロゾルを形成するため酸素の源を更に含んでもよいが、ここで、反応物供給システムは、追加的に、銀のエアロゾルを形成するため酸素の源を供給及び制御してもよい。溶融金属は銀を含んでもよい。電磁流体力学的コンバーターは、リザーバー及び槽のうちの少なくとも一方の中で銀と接触する周囲ガスを含むセルガスを更に含んでもよい。パワー・システムは、銀エアロゾルを形成するため溶融銀と接触するセルガスの流れ（フロー）を維持する手段を更に備えてもよいが、ここで、セルガスの流れ（フロー）は、強制ガス流（フロー）及び対流ガス流（フロー）の少なくとも一方を含んでもよい。セルガスは、希ガス、酸素、水蒸気、Ｈ
２
、及びＯ
２
の少なくとも１つを含んでもよい。セルガス流（フロー）を維持する手段は、電磁流体力学的ガスポンプ又はコンプレッサーのようなガスポンプ又はコンプレッサー、電磁流体力学的コンバーター、及び溶融金属噴射システム及びプラズマの少なくとも１つにより引き起こされる乱流の少なくとも１つを含んでもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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