专利名称：蒸汽和氢气发生器的制作方法
蒸汽和氢气发生器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曰且名称为"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并牛源是环境友好的，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C02，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。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《1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卩1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。可选地，水与金属的适当数量发现为如下金属以恒定的速度引 入，并且目标温度设定成输出氢气和蒸汽。测量输出温度，并且如果 已测量温度高于目标温度的话，增加水的输入速度，或者如果被测量 溫度低于目标温度的话，减小水的输入速度。当已发现适当的水输入 速度的时候，可将放电源关闭，而反应将理想地且完美地继续进行。 在实践中，可能会发生波动，比如由于金属杆的不规则性，并且如果 波动导致反应停止的话，那么在杆的末端到达从电极开始的放电距离 的下一次，反应重新开始。将额外的金属提供到室内的运行优选地与 将金属带到从电极开始的放电距离的运动相同。本发明一些实施例的一方面为执行上述方法的装置。装置包括其 内具有水蒸汽的反应室、金属连续元件及放电系统。放电系统配置成提供足以将金属点燃的电荷放电，从而使金属与水蒸汽反应。装置内 的金属连续地朝着放电电极移动，并且放电系统仅仅间歇性地提供放 电。术语"间歇性地，，用于文中，以便解释系统仅仅在一部分时间内 提供放电，并且以某种方式放电，该方式可具有规律性，虽然许多情况下没有规律性。在一些实施例中，仅仅在需要以便使反应开始的时 候才会发生放电，既可在运行开始时发生，也可当反应在装置运行过 程中停止的时候发生。金属朝着^:电电极移动的速度优选地低于或等于反应速度。在文 中，反应速度是金属元件缩短的速度。当进给速度低于反应速度的时候，可能会发生以下情况反应停止，并且在发生另一次放电之前的 一段时间内室内没有反应，且装置在反应停止之前输出蒸汽和氢气。通过这种方式，对进给速度的制提供了对反应室内压力和温度的控制。在本发明的一个实施例中，装置允许将多于一个的金属连续元 件，可选地通过多个进给系统而引入到反应室内，且每个进给系统对 一个元件进行进给。元件可以具有类似或不同的形状及尺寸，并且可 以同时或不同时地进给。这种结构可用于提供具有宽广动力输出范围 的氢气发生装置。比如可以使用厚元件，其比较薄的元件提供更高的 输入。备选地或额外地，多个同时地进给的元件比该多个进给元件中 的每一个元件提供更高的动力输出。本发明的装置可作为独立系统而使用，用于供应蒸汽和氬气，或 者以别的方式，该装置可集成于发动机的舱内(board),该发动机适于 将氢气作为燃料并且利用加压的高温蒸汽。当与发动机一起使用的时 候，引入到反应室内的金属量可用来控制发动机的动力输出。此发动 机可为涡轮发动机、内燃发动^/U蒸汽发动机或任何其它动力转换系 统。相应地，本发明的一些实施例的 一方面涉及一种用于在反应室内 产生氢气和蒸汽的方法，该方法包括将金属连续元件进给到放电源； 通过放电源而间歇性地提供足够的放电，从而在金属连续元件的至少 一部分与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。可选地，进纟会连续地进行。可选地，连续元件为杆或线。可选地，使反应在没有放电的情况下继续进行，包括继续进行至 少一秒钟。可选地，方法沿着一个时段而执行，并且放电源在小于该 时段一半的时间内起作用。根据本发明的 一 个实施例，当金属连续元件位于从放电源开始的 放电距离处的时候提供放电，并且反应缩短金属连续元件，由此将金属连续元件从自放电源开始的^:电距离处带走。可选地，只要反应继 续进行，则进给不将杆或线带到从放电源开始的放电距离处。在本发明的一个实施例中，方法进一步包括停止反应；及借助连 续进给而使反应恢复。可选地，停止反应包括将金属冷却至低于反应 温度。可选地，冷却包括提供足够量的水，以便将金属冷却到低于反 应温度。在本发明的一个实施例中，使反应继续进行包括将水提供到反应 室内，从而使反应室内的水多于金属。可选地，使反应继续进行包括 将数量足够小的水提供到反应室内，用于将反应室内的温度维持到高 于反应室内水的沸点，或者高于水的临界温度。可选地，反应室内大致没有氧气。可选地，方法包括在大约高于 20(TC或高于30(TC的出口温度下将氢气从反应室中放出。可选地，方法包括对所产生的氢气和蒸汽的温度进行监视，并且 以对应于所监视温度的速度而提供水及/或金属。可选地，方法包括将水滴4是供到反应室内，并且将水滴蒸发。可 选地，反应的热量将水滴蒸发。优选地，金属连续元件内的金属为稳定金属，其不会在30'C时自 发地与水反应。可选地，稳定金属选自以下小组镁、铝、硼、锌、 它们的混合物及它们的金属合金。可选地，方法在移动车辆的舱内执 行。备选地，方法在静态装置内执行。可选地，发动机选自以下小组 涡轮发动机、内燃发动机和蒸汽发动机。可选地，金属引入到反应室内的速度控制动力输出。可选地，方法包括将产生的蒸汽可选地借助隔膜而从所产生的氢 气中分离出去，并且单独地使用它们。可选地，隔膜包括金属隔膜。在本发明的一个实施例中，氢气用于燃料电池，而蒸汽则用于蒸 汽发动机中。备选地或额外地，氢气和蒸汽作为混合物而用于无氢气 点燃的蒸汽发动机中，并且在发动机内膨胀之后，蒸汽部分地冷凝， 而氢气则^皮分离。本发明的 一些实施例的 一方面涉及一种装置，用于借助金属与水蒸汽之间的反应而产生氢气和蒸汽，该装置包括a. 反应室，其装备有放电电极；b. 水入口，用于将水引入到反应室内；c. 电源，其连接到放电电极，并且可连接到金属连续元件，从而 当金属杆或线到达放电电极的时候发生放电，该放电足以点燃金属；d. 金属进给系统，其配置成朝着放电电极前移金属连续元件；e. 气体出口，用于将蒸汽和氢气从反应室中输出；以及f. 控制系统，其配置成控制金属进给系统及水入口 ，从而使(i) 装置大约在目标温度下输出蒸汽和氢气，该温度可选地高于IOO'C， 可选地高于300"C; (ii)反应室内的温度高于水在反应室内压力处的沸 点；以及(iii);故电电极间歇性地运4亍。可选地，金属连续元件为金属杆或线。可选地，根据本发明的装置包括多个金属进给系统，其联合起来 能够将多个金属线或杆进给到反应室内。可选地，装置具有进给系统，进给系统包括弹性密封件，用于在 没有将氢气和蒸汽从反应室释放到环境中的情况下而将金属连续元 件进给到反应室内。可选地，水入口将水滴引入到反应室内。本发明的一方面涉及一种装置，用于借助金属与水蒸汽之间的反 应而产生氢气和蒸汽，该装置包括其内具有金属连续元件的反应室及 放电系统，放电系统配置成提供足以点燃金属连续元件的至少 一部分的电荷放电，并且金属的至少一部分与水蒸汽反应，而金属元件则连 续地朝着放电电极移动，且放电系统间歇性地提供放电。可选地，反 应室内的温度高于水在装置内的压力下的沸点。优选地，反应室内的 温度高于水的临界温度。可选地，装置包括多个进入反应室内的金属连续元件。可选地，放电电极连接到低于IOO伏特的电压源上。可选地，在根据本发明的装置中，金属通过弹性密封件而进入反应室中。可选地，装置包括用 于将金属连续元件的一部分从水中隔离的隔离部件。可选地，装置包 括用于将金属连续元件的一部分从反应室中热隔绝的热隔绝件。可选 地，装置包括用于冷却金属连续元件的该部分的热交换器。可选地， 装置进一步包括隔膜，可选地为金属隔膜，用于将氬气从蒸汽中分离 出去。附图简述本发明的示例性非限制性实施例将结合附图而被描述。
图1示意性地展示了根据本发明的用于产生氢气和蒸汽的装置的一个实施例；图2示意性地展示了根据本发明一个实施例且具有混合物消耗体的蒸汽和氢气产生装置；以及图3示意性地展示了汽车发动机舱内的蒸汽和氬气消耗装置。 展示于图中的构件和特征的尺寸为方便及表达清晰而选择，而并不必按比例显示出来。发明实施例详述图1示意性地展示了根据本发明一个实施例的装置100。在该实 施例中，连接到电源104的金属线和杆102推进到反应室106中，该 反应室106优选地^皮密封起来。线或杆102朝着对电极(counter electrode)IIO(也称为"放电电极")而进给，对电极110初始地与金属线或杆绝缘，并且该对电极110借助室106的壁体126而电性地连接 到电源104。备选地，放电电极可借助线(图未示)而连接到电源，该线 可选地且电性地与室的壁体绝乡彖。图1也展示了可选的进给机构130,其沿着水平线将金属线或杆 102朝着放电电极110而推到反应室106内。在其它实施例中，杆或 线102垂直地进入室106内，或者与地面成其它角度地进入室06内。如图所示，放电电极110可选地为杆状，并且成形为曲棍球棒的 形状。在其它实施例中，放电电极可以具有业界所知的任何其它形状， 比如网状、盘状、桶状或直线状。电极110绘制于图1中的角度以便 容纳杆102可具有优点当金属杆跑到电极110而没有放电的时候(比 如因为放电电源与电极断开的原因)，金属杆会弯曲，而不是与电极冲 撞。备选地或额外地，电极可弹性地附接到室的内壁上，从而使电极 在被正在进给的金属杆碰撞的情况下弯曲。备选地或额外地，电极上 可形成有孔，从而使正在进给的杆在没有冲撞的情况下通过该孔。图1也展示了弹性密封件108,用于将金属杆进给到室内，而没 有将气体从室释放到环境中。^H可其它能够将金属进给到室内而没有 放出气体的手段可代替弹性密封件。该手段的非限制性示例为热喷 嘴。额外地，密封件108可作为隔绝部件而使用，从而将密封件内的 线的一部分与室内的水蒸汽隔绝开。密封件108可选地设置于陶资套 筒108A内，陶瓷套筒108A将密封件与室的壁体126热隔离开，在运 行的时候，该密封件可能会被来源于反应室的热量相当地加热。可选 地使用热交换器108B来冷却室106外部的金属线102的一部分。图1也展示了水入口 114;经由水入口 114而插入的水112;气 体出口 124,用于将产生的氢气和蒸汽从装置100中放出去，以便用 于任何消耗系统(图2中的300);以及安全出口 128，其配置成允许当 压力升到高于预定值的时候，将压力释放。该实施例中的反应室106进一步装备有可选的温度传感器116A、 压力传感器116B及可移去的盖体118。可选的可移去盖体借助螺钉120而密封于室的壁体上。可移去盖体118可被移去，以便为清洁、检查、维护等目的而打开室。检制系统122通过控制将金属102及/ 或水112引入到室106的速度而控制动力输出。控制系统122可选地 也控制气体出口 124，并且通过该气体出口 124而控制室内的压力。 额外地或备选地，气体出口由消耗体(consumer)所控制，该消4毛体接 收从出口 124出来的氢气和蒸汽。在示例性实施例中，消耗体通过控 制系统而与装置导通。在运行的过程中，金属102通过进给机构130并且克服反应室106 内的压力而朝着电极IIO进给。进给后的金属到达从电极开始的放电 距离，并且这产生电性放电，该电性放电对金属102及反应室106内 的大气加热，从而启动与水蒸汽的反应。用于反应的水112以小滴^i的形式经由喷洒器114而喷射到室 106内。喷洒器114配置成克刀良反应室内的压力而喷洒水。水可选地 在与金属进入的时间不同的时间喷射，并且可选地在控制环路内被控 制，该控制环路不同于金属进纟舍的控制环路，并且可选地独立于金属 进给的控制环路。在一些实施例中，水具有其自己的控制环路。室内 的压力优选地低于水在室内的温度下的蒸汽压力，并且水112在其到 达金属102之前而蒸发。如果液态水没有到达热金属的话，那么金属 由于水的高蒸发热量的缘故而相当地被冷却，并且反应可能停止或减 慢。水蒸汽与金属反应，并且金属杆102相应地收缩，并且通过这种 方式，杆的端部102A离开从电极110开始的放电距离。备选地或额 外地，杆102可借助进给机构130而抽回。金属杆继续朝着电极HO进给，并且继续与水112反应。可选地， 金属杆的进给速度及经由喷洒器114而喷射的水流借助控制系统112 而得以调整，从而使金属线102与电极10之间的距离相对恒定，即 杆102的端部102A没有进入密封件108内，并且没有进入从电极开 始的放电距离。金属与水之间的反应产生的热量使得反应得以维持， 并且流经喷洒器114的水，控制着室106内的温度水比金属的量越多，则温度越低。作为水与金属之间反应副产品的金属氧化物可借助业界所知的^f壬何手段，比如描述于美国专利申请公开第2004/0237499中的手l更而 从装置100中丟弃。如果水与镁反应并且没有多余水的话，温度将可能升高到大约 150(TC，其通常不合需要。为了将温度维持于大约30(TC到大约600 °C,水与镁之间的摩尔比应当在大约3:1到大约6:1。对于其它金属， 这些比值不同。控制系统122优选地配置成独立于压力而控制温度。压力控制可 通过控制金属引入到室内的速度，及/或通过控制氢气和蒸汽经由出口 124而从系统中排出的速度而获得。金属引入速度的增加，可选地通过增加金属朝着电极的进给速度 而获得。额外地或备选地，金属可以多于一个杆的形式而引入，从而 当需要更高压力的(或动力输出)时候，额外的杆经由额外的进给系统 (图未示)而引入到室内。可选地，不同的金属杆朝着不同的放电电极 进给，放电电极可连接到相同的或不同的电源上。额外地或备选地， 不同的金属杆朝着公共放电电极进给。温度控制可通过调整引入到系 统内的水与金属之间的比值而获得。每个金属单元内添加的水越多， 则温度越低，因为系统内有更多的材料来吸收反应热量。可选地，控制系统122控制金属杆或线102的进给，从而使电荷 放电仅仅在一部分时间内发生，比如在90%、 70%、 50%、 30%、 10%、 5%、 1%的时间内发生，或在任何更低或中间值的时间内发生。这也 是可选的控制系统控制金属线或杆的进给，从而在一次电荷放电与 另一次电荷》丈电之间，至少为1秒、5秒、30秒或任何其它更高或中 间阶段将度过。该阶段可在系统运行过程中改变，并且可选地由设备 操作员直接地界定，但也不是必然要这样。比如，操作员可以一种方 式而为控制系统界定输出温度和压力，而控制系统将控制金属线或杆 的进给、水的喷射及流体从室内的流出，该方式维持预定的参数。在本发明的一个实施例中，如上所述，这种控制促使电荷放电仅仅在时 间的 一部分发生，或者仅仅在先前放电之后的某个阶段内发生。电极110连接到电源104,用于提供电荷放电。用于将镁杆在水蒸汽以下点燃的电压发现应当小于100伏特，并且在许多情况下， 大约IO到大约30伏特之间的电压足够。如果系统运行的过程中产生 电弧的话，电荷放电电流无规律地增加，在这种情况下，出于安全的 原因，并且为了有助于进一步控制反应室内的压力和温度，控制系统 122可选地从放电电源104断开。 示例1根据描述于图中的实施例构造出一种装置。直径为2.4毫米的 镁线以3.7厘米/秒的速度进给入系统内。水经由喷洒器并以将温度保 持于35(TC的目标温度所需要的速度而喷射。放电电极由不锈钢制成， 并且放电电源取自商业上可获得的焊机。使用大约20伏特的放电电 压。控制系统设定成在20个大气压的总压力及35(TC的温度下，维持 恒定的氢气和蒸汽流出量。当压力达到30个大气压的时候，安全阀 变的打开。装置运行3分钟，然后;^丈电电源从系统中断开，并且运行 额外地持续3分钟，此后系统通过停止金属的进给并且通过加水而关 闭，直到输出压力开始减小。示例2如在示例中所用的装置，运行成在高达554。C及平均为440°C 的多种温度下输出蒸汽和氢气。压力在12到22个大气压之间，且平 均压力为20个大气压。通过连续地且以3.4厘米/秒的平均速度供应 直径为2.4毫米的金属线，并且通过改变水的输入量，即增加输入量 以减小温度，并且减小输入量以增加温度，温度和压力得以操控。然 后，水与金属的输入量得到稳定，并且放电电源断开。运行另外地持 续1分钟，并且如上所述的系统关闭。粗略的系统效能评估在用于示例和2的系统中，放电产生了大约lkW的电能(电压大约为20伏特，电流为50安;咅)，并且系统产生大约10kW的热能。 在20%-50%的转换率下，其为典型的将热转换为电的转换率，这可能 已经提供了 2-5kW的电能。相应地，如果需要恒定放电的话，那么 20%-50%的能量将消耗于放电中。然而，在本申请中，放电是间歇性 的，并且放电能量与输出能量之间的比值非常小。比如，当系统在放 电电路连接的情况下运行3分4中的时候，然后在放电电路断开的情况 下运行另外3分钟的时候，至少节约了 50%的能量，该能量在以上计 算中将消耗于放电中。然而，此数字低估了所获得的节省量，因为当 放电电路连接的时候，电流间歇性流过该放电电路，并且每次仅仅持所需要时间的时候，所需的放电能量相对于产生的能量可忽略不计。图2描述了根据本发明 一个实施例的装置200，其位于消耗体300 的輪内。所示的装置200包括出口 224,用于将蒸汽和氢气放入到消耗体 300中。所示的装置200也具有两个可选的出口 250和260。出口 250 可选地用于当装置200已经停止运行，并且在装置200再次运行之前， 而将水从装置200中放出去。出口 260可选地用于将水与金属之间的 反应产生的金属氧化物放出去。装置200的其它元件与展示于图1中 的装置100的那些元件类似，并且为简明起见而在图2中没有再现。在图2中的实施例中，装置200用于在热力发动机及电力发动机 中混合运行，并且用于燃料电池350中，而蒸汽则用于蒸汽发动机360 中。氢气和蒸汽也可单独地用于其它热与电组合的系统中，且所示的 消耗体300包括用于将氢气从蒸汽中分离的分离单元304。分离单元 304包括分离隔膜310，其可选地为金属隔膜，并且其将氢气从蒸汽 中分离出去。分离单元304具有位于隔膜310的一个侧边的氢气出口 320，及位于隔膜的另一个侧边的蒸汽出口 330。在图3中，根据本发明一个实施例的装置400位于汽车410的舱 内，从而将蒸汽和能量提供给汽车的发动机420。在另一个实施例中，用于产生蒸汽和氢气的装置在高温和高压下 将蒸汽和氢气提供给蒸汽发动机，蒸汽发动机没有点燃氢气，并且在 发动机内膨胀之后，蒸汽部分地在冷凝器内冷凝，而氢气则被分离并 可用于其它应用中，比如燃料电池。最后，申请人的以US2004/0237499公开的早期申请(其公开通过 引用而结合于此)描述了许多其它的消耗体与反应室的组合，该反应室 产生蒸汽和氢气，并且在所有这些组合中，反应室可以为根据本发明 实施例的反应室。上述装置和方法也可用于借助二氧化碳而将金属氧化，从而产生 一氧化碳。为此，水入口 114 ^^换为二氧化^友入口 ，而经由出口 124 输出的则为一氧化碳。类似的装置和方法也可用于产生蒸汽与合成气 (氢气与一氧化碳的气态混合物)。为此，二氧化碳及水与金属反应。 为了实施用于产生合成气的方法与装置，图1中的装置可选地通过将 二氧化^炭入口加入到水入口 114而得以修改。本发明已经通过其实施例的非限制性的详细描述而得以描述，非 限制性的详细描述通过举例的形式而提供，且并非旨在限制发明范 围。应当理解针对一个实施例描述的特征及/或步骤可用于其它实施 例中，并且并非本发明的所有实施例都具有展示于特定附图中或针对 实施例中的其中 一个而描述的所有特征及/或步骤。所述实施例的变型 将发生于本领域的技术人员。此外，当用于公开及/或权利要求中的时 候，术语"包括"、"包含"、"具有"及它们的变形将意味着"包 括但并不必局限于"。应当注意上述实施例中的一些可能描述了发明人构思出的最佳 方式，并且因此可能包括结构、动作或结构的细节及可能对发明不是 基本的但作为示例而描述的动作。文中描述的结构与动作可被等同物 所替换，如为业界所知那样，即使结构或动作不同，等同物执行相同 的功能。因此，本发明的范围仅仅由权利要求中所用的元件与限制所 限制。
权利要求
1.一种用于在反应室内产生氢气和蒸汽的方法，所述方法包括a.将金属连续元件朝向放电源进给；b.通过所述放电源而间歇性地提供足够的放电，从而在所述金属连续元件的至少一部分与水蒸汽之间启动反应；及c.在没有放电的情况使所述反应继续进行。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进给连续地进行。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述连续元件为 杆或线。
4. 如前述权利要求中任何一项所迷的方法，其特征在于，当所述 金属连续元件位于从放电源开始的放电距离处时提供放电，并且所述 反应缩短所述金属连续元件，由此将所述金属连续元件从自放电源开 始的放电距离处带走。
5. 如前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，只要所 述反应继续进行，则所述进给不将所述杆或线带到从所述^:电源开始 的放电距离处。
6. 如前述权利要求2-5中任何一项所述的方法，其特征在于，所 述方法进一步包括c. 停止所述反应；以及d. 通过所述连续进给而使所述反应恢复。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，停止所述反应包括将 所述金属冷却到低于反应温度。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述冷却包括提供足 够数量的水，从而将所述金属冷却到低于所述反应温度。
9. 如前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，使所述 反应在没有放电的情况下继续进行包括至少继续进行1秒钟。
10. 如前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，使所述反应继续进行包括将水提供到所述反应室内，从而使所述反应室内 的水多于所述金属。
11. 如前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，使所 述反应继续进行包括将数量足够小的水提供到所述反应室内，从而将 所述反应室内的温度维持到高于所述反应室内的所述水的沸点温度。
12. 如前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，所述 反应室内的温度高于所述水的临界温度。
13. 如前述权利要求中任4可一项所述的方法，其特征在于，所述 反应室内大致没有氧气。
14. 如前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，包括 在高于200°C的出口温度下将所述氢气从所述反应室中放出去。
15. 如前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述出口温度高 于30(TC。
16. 如前述权利要求中任^r一项所述的方法，其特征在于，所述 方法沿着一个时段而执行，并且所述放电源在小于所述时段一半的时 间内起作用。
17. 如前述权利要求中任j可一项所述的方法，其特征在于，包括监视所产生的氢气和蒸汽的温度，并且以与所监视的温度对应的速度 提供水。
18. 如前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，包括 监视所述产生的氢气和蒸汽的温度，并且以与所监视的温度对应的速 度提供金属。
19. 如权利要求8-18中任何一项所述的方法，其特征在于，提供 水包括将水滴提供到所述反应室内，并且将所述水滴蒸发。
20. 如前述权利要求中任^T一项所述的方法，其特征在于，所述 金属为稳定金属，其在3(TC下没有自发地与水反应。
21. 如前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述稳定金属选 自以下小组镁、铝、硼、锌、它们的混合物及它们的金属合金。
22. 如前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，所述 方法在移动车辆的舱内执行。
23. 如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述发动机选自以 下小组涡轮发动机、内燃发动机及蒸汽发动机。
24. 如前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，金属 《1入到所述反应室内的所述速度控制动力输出。
25. 如前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，包括 将所产生的蒸汽从所产生的氢气中分离出去，并且单独地使用它们。
26. 如前述权利要求所述的方法，其特征在于，分离包括通过隔 膜而过滤。
27. 如前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述隔膜包括金属隔膜。
28. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述氢气用于燃料 电池，而所述蒸汽则用于蒸汽发动机。
29. 如前述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，所述 氢气和所述蒸汽作为混合物而用于没有点燃所述氢气的蒸汽发动机 中，并且在所述发动机内膨胀之后，所述蒸汽部分地冷凝，而所述氬 气则被分离。
30. —种用于借助金属与水蒸汽之间的反应而产生氢气和蒸汽的 装置，所述装置包括a. 反应室，其装备有放电电极；b. 水入口，用于将水引入到所述反应室内；c. 电源，其连接到所述放电电极上，并且其可连接到金属连续元 件上，从而当所述金属杆或线到达所述放电电极的时候发生放电，所 述放电足以点燃所述金属；d. 金属进给系统，其配置成朝着所述放电电极而前移所述金属连 续元件；e. 气体出口，用于将蒸汽和氢气从所述反应室中输出；以及f.控制系统，其配置成控制所述金属进给系统及水入口，从而使(i)所述装置在目标温度附近的温度下输出蒸汽和氬气；(ii)所述反应室内 的温度高于水在所述反应室内的压力下的沸点温度；以及(iii)所述放 电电极间歇性地运行。
31. 如权利要求30所述的装置，其特征在于，所述金属连续元件 为金属杆或线。
32. 如权利要求30所述的装置，其特征在于，所述目标温度高于 IO(TC。
33. 如权利要求30所述的装置，其特征在于，所述目标温度高于 30(TC。
34. 如权利要求30-33中任何一项所述的装置，其特征在于，包 括多个金属进给系统，其联合起来能够将多个金属线或杆进给到所述 反应室内。
35. 如前述权利要求中任何一项所述的装置，其特征在于，所述 进给系统包括弹性密封件，用于在没有将氢气和蒸汽从所述反应室释 放到所述环境中的情况下而将所述金属连续元件进给到所述反应室 内。
36. 如前述权利要求中任何一项所述的装置，其特征在于，所述 水入口将水滴引入到所述反应室内。
37. —种用于借助金属与水蒸汽之间的反应而产生氢气和蒸汽的 装置，所述装置包括其内具有金属连续元件的反应室，以及放电系统， 所述放电系统配置成提供足以点燃所述金属连续元件的至少 一部分 的电荷放电，并且所述金属的至少一部分与水蒸汽反应，而所述金属 元件则连续地朝着所述放电电极移动，且所述放电系统间歇性地提供 放电。
38. 如权利要求37所述的装置，其特征在于，所述反应室内的温 度高于水在所述装置内的压力下的沸点温度。
39. 如权利要求37或38所述的装置，其特征在于，所述反应室内的温度高于所述水的临界温度。
40. 如权利要求37-38中任何一项所述的装置，其特征在于，包 括多个进入所述反应室内的金属连续元件。
41. 如权利要求37-40中4壬何一项所述的装置，其特征在于，所 述放电电极连接到低于100伏特的电压源上。
42. 如权利要求37-41中任何一项所述的装置，其特征在于，所 述金属通过弹性密封件而进入所述反应室中。
43. 如权利要求37-42中〗壬何一项所述的装置，其特征在于，包 括用于将所述金属连续元件的一部分与水隔离的隔离部件。
44. 如权利要求37-43中4壬何一项所述的装置，其特征在于，包 括用于将所述金属连续元件的 一部分与所述反应室热隔绝的热隔绝 件。
45. 如前述权利要求中任^T一项所述的装置，其特征在于，包括 用于冷却所述金属连续元件的所述部分的热交换器。
46. 如权利要求37-45中〗壬何一项所述的装置，其特征在于，进 一步包括用于将所述氢气从所述蒸汽中分离出去的隔膜。
47. 如前述权利要求中任<可一项所述的装置，其特征在于，所述 隔膜为金属隔膜。
全文摘要
本发明描述了一种用于在反应室内产生氢气和蒸汽的方法，方法包括将金属连续元件朝向放电源进给；通过放电源而间歇性地提供足够的放电，从而在金属连续元件的至少一部分与水蒸汽之间启动反应；并在没有放电的情况使反应继续进行。
文档编号C01B3/10GK101223102SQ200680025715
公开日2008年7月16日 申请日期2006年5月15日 优先权日2005年5月16日
发明者A·约格夫, E·甘宗, M·什穆利 申请人:恩吉纽伊提研究和发展有限公司