[发明专利]诱发金属系统大量吸收氢及其同位素的方法及设备

说明书

本发明涉及一种诱发金属系统大量吸收氢及其同位素(氘和氚)的方法。

本发明还涉及用以实现诱发金属系统吸收氢及其同位素这一方法的设备。

众所周知，由于氢燃烧时不会产生二氧化碳，所以将它作为无污染燃料使用的需要一直在持续不断地增加。

氢可以用来通过燃烧产生热，或在燃料电池中直接产生电。氢同位素作为聚变反应中的核燃料也得到重视。

这些应用使得对氢储存的需求增加，以便于在需要使用的地方得到它。

人们已经了解一些储存氢的系统。例如，它可以在高压下，以液态形式保存在钢瓶及类似的容器中。但是，这些系统由于将氢液化的费用而十分昂贵，而且，在任何情况下，液氢都是非常危险的，因为它极易燃烧。

另一种系统使用高氢含量的化学化合物，如甲醇，在需要使用时，通过一定处理将它还原成氢。但是，这种系统在使用时要求具有还原处理的设备，这些设备同样增加了系统成本。

再一种用于储备氢的系统包括诱发大量氢储存在金属系统，氢气被吸收在金属中。

众所周知，在适当的压强与温度条件下，许多金属都可以吸收氢及其同位素。

氢被吸收的量与每种材料的电学特性及结构特性有关，也与对材料的化学或物理处理有关，它影响氢迁移到金属中的动力学(过程)。

氢可以以气相或从电解液中被构成电解池阴极的金属系统吸收。

在第一种情况下，氢分子在金属表面附近被分解成氢原子并在随后的吸收过程中离子化。为使这一过程发生，氢必须克服由于金属与气体之间化学势不同而形成的能障。

在第二种情况下，氢已被离子化，要被克服的能障就是存在于金属系统与电解液之间的化学势差。

众所周知，氢及其同位素的原子核在被吸收进金属的时候，将进入金属原子核之间的空穴位置，它比后者有更强的迁移性并带有一个不为零的电荷。

因此这些氢原子核受施加到金属系统上的任何电力的影响。

近来在一些实验室的实验中观察到，吸收了氢同位素的金属系统发出来自核的辐射，例如中子、氚和γ射线，这表明在上述的同位素之间发生了核聚变(E.Yamaguchi和T.Nishioka:Jpn.J.Applied PhysP.L666,Vol.29,1990)。

除此之外，在其它一些有关电解诱发吸收的实验中，还观察到一定量的热产生。这种现象的唯一解释是在用作阴极的全属系统中发生了核聚变反应(M.Fleischmann,S.PonS,M.HawkinS:J.Electroana1.Chemvol.261,P.301(1989))。

安全地存储大量氢的需要和上述实验开辟的可能性使在金属中大量存储氢及其同位素的可能性引起了很大的技术兴趣。

到目前为止，可以储存在一个金属系统中的氢和/或其同位素的量不能超过在一定压强和温度条件下，由化学平稀解决定的量。

因此，为达到更多的吸收就必须提高压强和温度，这样就会使前面所述的方法的成本提高，而且不能摆脱爆炸的危险。

根据量子电动力学对致密材料的理论计算(G.Preparata,“Coherence in QCD and QED”,Common Problems and Ideas ofModern Physics；T.Bressani et al.Eds.World Scientific Ed.,P.1-56(1992))，一些吸收进金属的氢和/或其同位素的原子核，在金属内的一定区域里，能够相互共振，处于所谓的耦合态(coherent state)。

上述状态对应一个化学势，它随氢和/或其同位素原子核的有效电荷总量及外部施加的电势而增加。

这一增加导致氢和/或其同位素的原子核被吸收在金属中的可能性增加。

从根本上讲，本发明的技术问题包括发明一种诱发大量氢被金属系统吸收的方法，它可以克服与前述技术相联系的问题，并与前面描述的理论相一致。

根据本发明的一个方面，提供了用于诱发金属系统吸收大量氢和/或其同位素的方法，其特征是包括步骤：a)提供一条长度大于100mm、横截面小于0.01mm²的连续金属线，将其置于一个封闭空间中，其两端从所述封闭空间伸出，所述金属线的电阻大于1欧姆；b)将所述两端分别连接到至少一个电压发生器的不同极上；c)将沿所述金属系统的大于10伏的电压施加在所述金属线的所述两端上；d)在压强小于1000kPa和温度低于100℃的条件下向所述封闭空间中注入氢和/或其同位素，以将其吸收进所述金属线中。