• Keine Ergebnisse gefunden

*DE A *

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Aktie "*DE A *"

Copied!
33
0
0

Wird geladen.... (Jetzt Volltext ansehen)

Volltext

(1)

(10)

DE 10 2019 102 690 A1 2019.08.22

(12)

Offenlegungsschrift

(21) Aktenzeichen: 10 2019 102 690.3 (22) Anmeldetag: 04.02.2019

(43) Offenlegungstag: 22.08.2019

(51) Int Cl.:

B01J 19/10 (2006.01)

B01J 19/08 (2006.01) F24V 40/00 (2018.01) G21B 3/00 (2006.01) (66) Innere Priorität:

10 2018 103 567.5 16.02.2018 (71) Anmelder:

Seeliger, Dieter, 01309 Dresden, DE; Stiegler, Thomas, 09306 Zettlitz, DE

(74) Vertreter:

RAUSCHENBACH Patentanwälte GbR, 01187 Dresden, DE

(72) Erfinder:

Seeliger, Dieter, 01309 Dresden, DE; Stiegler, Thomas, 09306 Zettlitz, DE

Prüfungsantrag gemäß § 44 PatG ist gestellt.

Die folgenden Angaben sind den vom Anmelder eingereichten Unterlagen entnommen.

(54) Bezeichnung: Verfahren und Anordnung zur Wärmegewinnung mittels Kavitation und ihrer Kombination mit anderen Anregungsverfahren

(57) Zusammenfassung: Die Erfindung betrifft ein Verfah- ren und eine Anordnung zur Wärmegewinnung mittels Kavi- tation in wässrigen Medien aus exothermen, metallgitterge- stützten, elektromagnetischen Reaktionen von Wasserstoff als Brennstoff. Weiterhin betrifft die Erfindung eine geeignete Materialauswahl für das Verfahren, die vorteilhafte Kombina- tion von Kavitation mit Elektrolyse, Gasentladung und kata- lytischer Rekombination sowie die Kontrolle und Steuerung der Prozesse. Eine Anordnung, dargestellt auf Abbildung 4, zeigt beispielhaft die Anwendung des Verfahrens als kom- pakte, transportable Kleinanlage. Ultraschall wird im piezo- elektrischen Generator 5 erzeugt, über den Emitter 6 in das Kavitationsmedium 7 geleitet und löst Kavitation aus. Tar- get 8, Emitter 6 und Kavitationsmedium 7 dienen gleichzei- tig als Elektrolysezelle in-situ zur Unterstützung der exother- men Reaktionen. Die Stirnfläche des Targets 8 bildet mit Ge- genelektrode 20, Dielektrikum 19 und Gasentladungsraum 18 eine Kammer in der das Kathodengas 26 eine DBD-Ent- ladung als Nachreaktion durchläft. Im Rekombinator 17 er- folgt die katalytische Rekombination von Kathodengas 26 und Anodengas 27 zu Wasser.

(2)

Beschreibung

Technisches Gebiet und Stand der Technik [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur effek- tiven Wärmeerzeugung und eine Anordnung zur Wär- meerzeugung unter Nutzung exothermer Reaktionen von Wasserstoff als Brennstoff. Weiterhin betrifft die Erfindung eine geeignete Materialauswahl, die vor- teilhafte Kombination von Anregungsmethoden so- wie die Steuerung zur Kontrolle der effektiven Wär- meerzeugung.

[0002] Grundlage der in diesem Verfahren genutz- ten exothermen Reaktionen von Wasserstoff sind metallgitterunterstützte elektromagnetische Prozes- se, die zum exothermen Übergang von Wasser- stoffatomen in energetisch günstige, räumlich äu- ßerst kompakte Zustände führen, in denen nachfol- gend exotherme elektro-schwache Wechselwirkun- gen zwischen den Wasserstoffkernen möglich wer- den. Bei der Wechselwirkung zwischen den Bestand- teilen dieser kompakten Zustände von Wasserstoff infolge von Stoß- und Resonanzprozessen, aber auch zwischen Bestandteilen dieser kompakten Zu- stände und Atomen des Metallgitters, können neben den elektro-schwachen auch exotherme elektro-star- ke Wechselwirkungen ablaufen. Die Gesamtheit die- ser vielfältigen metallgitterunterstützten exothermen Prozesse von Wasserstoff in Form eines seiner drei Isotope - Protium, Deuterium und Tritium - oder ei- nes Isotopengemischs aus diesen, bilden die physi- kalische Grundlage für die Wärmeerzeugung gemäß dieser Erfindung.

[0003] Ausgelöst werden die metallgitterunterstütz- ten exothermen Reaktionen mittels Kavitation in wässrigen Medien vor Metalloberflächen, bei der hochnergetische Teilchenjets aus dem Kavitations- medium in die Metalloberfläche injiziert werden. Ver- stärkt werden diese Prozesse gemäß der Erfin- dung wahlweise durch geeignete Materialauswahl und Strukturierung der Festkörperoberfläche, spezi- elle Konditionierung des Kavitationsmediums sowie die unterstützende Wirkung elektrokatalytischer und elektrochemischer Prozesse.

[0004] Die Wärmefreisetzung infolge der in 001 bis 003 genannten elektromagnetischen Kondensations- prozesse sowie der nachfolgenden elektro-schwa- chen Reaktionsprozesse liegt deutlich über dem für die Anregung aufgewandten Energieeinsatz und deutlich über der aus bekannten chemischen und elektrochemischen Umwandlungsprozessen zu er- wartenden Energieausbeute. Zielstellung der vorlie- genden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung aufzuzeigen, die eine optimale techni- sche Beherrschung und Nutzung dieses Phänomens ermöglichen, welches potenziell von grundlegender

Bedeutung für die künftige nachhaltige und umwelt- freundliche Energiegewinnung werden könnte.

[0005] Im Jahr 1989 erschienen Berichte über spo- radisch auftretende außerordentliche Wärmeeffekte bei der elektrolytischen Beladung von Pd mit Deu- teronen, die von den Autoren als Folge von nuklea- ren DD-Fusionsreaktionen interpretiert und daher un- ter dem Begriff „Kalte Fusion“ bekannt wurden. Die- se Interpretation stieß auf massive Kritik in der Fach- welt, da u.a. weder die notwendige Überwindung der Coulombarriere bei geringen Temperaturen, noch das Fehlen charakteristischer Gammastrahlung er- klärt werden konnten und die experimentellen Effek- te zunächst nicht reproduzierbar erschienen. Gleich- wohl konnten die experimentell beobachteten außer- ordentlichen Wärmeeffekte in den folgenden Jahren von vielen Gruppen unabhängig bestätigt werden . Der angenommene Mechanismus einer DD-Fusion infolge starker Wechselwirkung zwischen zwei Deu- teronen im Palladiumgitter konnte nicht bestätigt wer- den. Die vorliegende Erfindung basiert nicht auf der Annahme des Ablaufs einer „Kalten Fusion“!

[0006] Ab den 1990-er Jahren erschienen interna- tional zunehmend Berichte über das Auftreten von außerordentlichen Wärmeeffekten in anderen Metall- Wasserstoff-Systemen, bei anderen Anregungsme- chanismen und auch für das Wasserstoffisotop Pro- tium. Beispiele sind Experimente mit Ni-Proben in er- hitztem H2-Gas (S. Focardi et al., I1 Nuovo Cimento V.111, N. 11 (1998) 1233; Levi et al., http://arxiv.org/

abs/1305.3913v3; Parkhomov, A.G., Int. Journ. of Unconv. Science 7(3)(2015)68-72 und 8(3)(2015)34- 38), Metall-Wasserstoff-Systeme in Plasmaentladun- gen (Mills, R.L., Lu, Y, Eur. Phys. Journ. 64(2011)65, , Piantelli EP 000002368252 B1) oder bei der Plas- maelektrolyse (Bazhutov et al. WO 2015/108434 A1).

Diese Phänomene werden als Low Energy Nuclear Reactions (LENR) bezeichnet, auch als Chemically Assisted Nuclear Reactions (CANR), Lattice Assited Nuclear Reactions (LANR) u.a.

[0007] Erkenntnisse zu geeigneten Materialien für die Auslösung von LENR-Prozessen, deren Zusam- mensetzung, Strukturierung und Konditionierung, sind umfangreich in einigen Tausend Original arbei- ten (Bibliografie CANR-Organization: http://lenr-canr.

org/Complete Bibliography), Übersichtsartikeln (S.B.

Krivit: „Energy: Review of Low-Energy Nuclear Re- actions“, Elsevier Inc. 2013 u.a.), Monographien u.a.

von G.H. Miley oder E.K. Storms und offengeleg- ten Patentschriften (Piantelli, EP 000002368252 B1, Rossi US9 115 913 B1 Aug.25 2015 u.a.) verfügbar und bilden den wissenschaftlichen Hintergrund für die vorliegende Erfindung bezüglich des Phänomens LENR Zahlreiche Firmengründungen weltweit verfol- gen das Ziel der praktischen Nutzung von LENR-Ef- fekten (genannt seien beispielhaft: Brillouin Energy, Brilliant Light Power, Leonardo Corporation, Nichen-

(3)

ergy S.R.L., Clean Planet Inc., Industrial Heat LLC, Lenuco sowie F/E-Gruppen bei Konzernen wie Air- bus, Boing, Mitsubishi, Nissan u.a.).

[0008] Zahlreiche theoretische Modelle und Erklä- rungsansätze von LENR-Prozessen gehen davon aus, dass die Freisetzung von Überschusswärme auf bisher unbekannte elektromagnetische Umwand- lungsprozesse in Wasserstoffatomen unter Einfluss dynamischer Prozesse der Elektronen im Metallgit- ter, oder auf eine vermutete innere Struktur von Elek- tronen zurückzuführen sind, die schwache Wechsel- wirkungen, wie den Elektroneneinfang in Protonen, ermöglichen. Starke nukleare Umwandlungen finden danach nicht oder nur als sekundäre Prozesse statt.

Einige dieser Modellvorstellungen, hier beispielhaft in vier Gruppen eingeteilt:

- Annahme der Existenz extrem stark gebunde- ner Zustände einzelner Wasserstoffatome, die durch bestimmte Anregungsmechanismen be- siedelt werden, wobei Bindungsenergie in Form elektromagnetischer Strahlung freigesetzt wird:

> Wasserstoff mit Valenz Null, „Hydrino“, (Mills et al., Eur. Phys. Journ. 64(2011)65);

> Deep Dirac Levels; Maly, J. A., Va‘vra, J., Journ. Fusion Technology, (27(1)(1995) 59-70) - Bildung räumlich kompakter Zustände aus zwei oder mehr Wasserstoffatomen mit star- ker elektromagnetischer und Spin-Spin-Kopp- lung der Teilchen, wobei Bindungsenergie frei- gesetzt wird und nachfolgend erhöhte Wahr- scheinlichkeit für elektro-schwache und elektro- starke Umwandlungen gegeben ist:

> Bildung von ultra-dichtem Wasserstoff auf Me- talloberflächen; (Holmlid, L., Int. Journ. of Mass Spectrometry, 15 (2013) 1-8; Int. Journ. of Mo- dern Physics E, Vol. 25, N.10 (2016) 16500853; ; Journ. of Cluster Science, May 2018, https://doi.

org/10.1007/s10876-018-1480-5, Springer De- cember 03 2018);

> Fempto-Atome und -Moleküle; (Meulenberg, A., Paillet, J.-L., Journ. of Cond. Matter Nucl. Sci- ence 19(2016)192-201 und 19(2016)202-209) - Theorien, welche eine innere Struktur und räumliche Ausdehnung des Elektrons voraus- setzen, wodurch es zur Bildungung eines stark gebundenen, nach außen neutralen Zustands kommt, bei dem ein Protonen innerhalb von Elektronen eingefangen wird:

> Bildung von „Hydronions“ infolge der Zitterbe- wegung des Elektrons; (Calaon, A.; Jorn. of Con- densed Matter Nucl. Science 19 (2016) 1-12);

- Theorien, welche von einer elektro-schwachen Wechselwirkung zwischen Elektronen und Pro- tonen/Deuteronen unter dem Einfluss kollektiver elektromagnetischer Prozesse im Festförpergit-

ter ausgehen, die zur Bildung kompakter, neu- traler Teilchen führen:

> schwere Elektronen durch Oberflächen Plasmonen Polaronen; (Widom, A., Larsen, L.; Eur. Phys. Journ. C, 46(2006)107-110;

US 7,893,414 B2, 2011);

> exotische elektro-schwache Resonanzen e+H,

„Neutronium, Dineutronium“; (Ratis, Yu.,L.: Int.

Journ. Unconv. Science Issue E21(2016)3-10);

> erzwungener Elektroneneinfang, neutrale Protonen/Deuteronen; (Pines et al.; Pines Sci. Consult., NASA Glenn Res. Center, US 2017/0263337A1, filed March 9, 2016).

Jedes der genannten Modelle beschreibt bestimm- te experimentell beobachtete Sachverhalte, dennoch hat sich kein Modell endgültig durchgesetzt - insbe- sondere wegen der jeweils zugrunde liegenden weit- reichenden Annahmen oder Hypothesen.

[0009] Die vorliegende Erfindung nimmt Bezug auf die von Holmlid et al. eingeführte und durch umfang- reiche Experimente verifizierte Annahme der Bildung von ultra-dichtem Wasserstoff auf Metalloberflächen (Holmlid, L., Int. Journ. of Mass Spectrometry, 15 (2013) 1-8; Int. Journ. of Modern Physics E, Vol. 25, N. 10 (2016) 16500853; Journ. of Cluster Science, May 2018, https://doi.org/10.1007/s10876-018-1480- 5, Springer December 03 2018; Holmlid, L., Kotzi- as, B. AIP Advances 6(2016)045111, doi: 10.1063/

1.4947276), die auch in einer Patentschrift durch Holmlid offengelegt wurde (EP2 680 271 A1) und ei- ne Grundlage für das bestätigte Europäische Patent aus der Airbus-Gruppe (EP 3 047 488 B1) bildet. Da- nach kommt es durch Wechselwirkung von erhitz- tem Wasserstoffgas (Protium oder Deuterium) mit be- kannten Wasserstofftransfer-Katalysatoren auf Basis von Eisenoxid und Kalium zur Bildung von atomaren Wasserstoff in stark angeregten Rydbergzuständen.

Aus denen heraus erfolgen exotherme Übergänge zunächst in dichte Zustände H(1) mit Teilchenabstän- den von 150 pm und aus diesen in nochmals exother- men Übergängen in ultra-dichte Zustände H(0) bzw.

D(0) aus mehreren Protonen bzw. Deuteronen. Ins- besondere entstehen kettenartige, superfluide Clus- ter H2N(0) aus 2N Protonen und nicht-superfluide, kleine Cluster H4(0) oder H3(0) aus 4 bzw. 3 Proto- nen - analog auch für Deuteronen. Die sammeln sich auf einer Metalloberfläche, im Fall der Culster vom kettenförmigen Typ H2N(0) als supraleitendes und suprafluides Kondensat. In diesem Kondensat, wel- ches über mehrere Spinzustände verfügt, liegen die Teilchenabstände zwischen Protonen bzw. Deutero- nen im Bereich von nur 2,3 bis 0,5 pm, wodurch die Wahrscheinlichkeit der elektro-schwachen und elek- tro-starken Wechselwirkung zwischen ihnen steigt, und insbesondere ausgelöst werden kann durch Ein- wirkung einer zusätzlichen Anregung, wie von Holm- lid et al. mittels Laserstrahl gezeigt. Dieses nach au-

(4)

ßen elektrisch neutrale Kondensat besitzt nach An- gaben der Autoren eine lange Lebensdauer auf der Metalloberfläche, haftet dagegen nicht auf Dielektri- ka.

[0010] Als theoretischen Hintergrund der Bildung von ultra-dichtem Kondensat verweist Holmlid auf Ar- beiten von Winterberg (F. Winterberg: „Ultradense Deuterium“, J. Fusion Energy 29, 317 (2010) und „ul- tra-dense deuterium and cold fusion claims“, Phys.

Letters A374, 2766 (2010)). Eine ausführliche Be- schreibung des katalytischen Prozesses, der zur Bil- dung des Kondensats führt, ist in der Patentschrift (EP2 680 271 A1) und den darin zitierten Publika- tionen enthalten . 010 In vorliegender Patentschrift wird der von den Modellen beschriebene besondere Zustand von Wasserstoff entweder als Stark Gebun- dener Wasserstoff (SGW) oder als Hydrogen Clus- ter (HC) verallgemeinernd bezeichnet, je nachdem ob einzelne Wasserstoffatome mit extrem stark gebun- denen Elektronen oder Kondensate aus mehreren/

vielen Wasserstoffatomen gemeint sind. Damit wird zum Ausdruck gebracht, dass das nachfolgend be- schriebene Verfahren und die Anordnung ihre volle Gültigkeit behalten, falls es durch alternative physi- kalische Mechanismen zur exothermen Bildung von besonderen SGW- oder HC-Zuständen des Wasser- stoffs kommt, in denen ähnlich geringe Teilchenab- stände im Bereich von wenigen Pikometern realisiert werden. In der vorliegenden Patentschrift präsentie- ren die Erfinder keine eigene Modellvorstellung hin- sichtlich der Natur und Bildungsprozesse solcher Zu- stände, sondern sie nehmen Bezug auf publizier- te oder offengelegte Modelle, vorzugsweise das von Holmlid et al. über die Bildung eines ultra-dichten Kondensats aus Wasserstoffatomen.

[0011] Unter Energiefreisetzung aus den beschrie- benen Prozessen wird die Summe aus der Energie- freisetzung der exothermen Bildung von SGW- oder HC-Zuständen selbst plus die Energiefreisetzung aus möglichen nachfolgenden exothermen elektro- schwachen oder/und elektro-starken Wechselwirkun- gen zwischen zwei oder mehreren Wasserstoffato- men und zwischen Wasserstoffatomen und anderen atomaren Bestandteilen ihrer Umgebung verstanden.

Im Falle von elektro-schwachen Wechselwirkungen geht ein Teil der Energiefreisetzung zur Emission von Neutrinos für die lokal wirksame Energiefreisetzung in der Apparatur verloren. Die Differenz aus der ver- bleibenden, lokal wirksamen Energiefreisetzung mi- nus Energieaufwand zur Auslösung dieser Prozesse wird als Überschussenergie bezeichnet, die im vorlie- genden Fall als Überschusswärme auftritt. Das Ver- hältnis aus der Summe von Überschussenergie plus Energieaufwand geteilt durch Energieaufwand wird als Coefficient of Performance (COP) bezeichnet. Ei- ne Mindestforderung an das Verfahren aus Sicht sei- ner sinnvollen praktischen Nutzbarkeit beginnt mit COP>1, sollte aber günstiger Weise bei COP>3-4

liegen. Es ist daher sinnvoll und notwendig verfah- rens- und anlgentechnische Lösungen zu suchen, die dauerhaft einen hohen COP-Wert ermöglichen, wie nachfolgend beschrieben.

[0012] Die vorliegende Patentschrift nimmt weiterhin Bezug auf eine Reihe von theoretischen Arbeiten, in denen die Besonderheiten der kollektiven elektroma- gnetischen Wechselwirkungen von geladenen Teil- chen an der Oberfläche und im Gitter von Festkör- pern beschrieben werden, die Auswirkung auf den Mechanismus der Bildung von SGW- oder HC-Zu- ständen haben oder diesen verstärken könnten:

- P. Kalman, T. Keszthely: University of Tech- nology, Budapest, arXiv 1303.1078, 1312.5498, 1312.5853, 1712.05270v3; „Charged particle assisted nuclear reactions in solid state environ- ment: renaissance of low energy physics“, arXiv:

1502.01474v1[nucl-th]5 Feb 2015

- A.Widom und L. Larsen beschreiben die Bil- dung schwerer Elektronen infolge von Oberflä- chen Plasmonen Polaronen und ihre Wechsel- wirkung mit kohärent schwingenden „patches“

von Protonen oder Deuteronen (Eur. Phys.

Journ. C, 46(2006)107-110; US 7,893,414 B2, 2011, u.a.)

- Die beschleunigende Wirkung attraktiver pon- deromotorischer Kräfte auf geladene Teilchen vor Metalloberflächen wird von Lundin und Lid- gren beschrieben („Nuclear Spallation and Neu- tron Capture Induced by Ponderomotive Wa- ve Forcing“; IRF Scietifiv Report 305, October 2015, ISSN 0284-1703).

- Ebenso wirken nach Lawandy Bildkräfte be- schleunigend auf geladene Teilchen oder Teil- chenpakete vor einer Metalloberfläche (N.B. La- wandy:„Interaction of charged particles on sur- faces“; Appl. Phys. Lett. 95(2009)234101; doi:

10.1063/1.3270537).

[0013] Eine weitere Grundlage dieses Patents sind die Erkenntnise zur Kavitationsanregung: Bekannt ist, dass beim Bläschenkollaps während der Viel- Bläschen-Kavitation (multi bubble cavitation) „Hot Spots“ mit effektiver Temperatur bis über 104 K und Drücken über 103 bar entstehen, bei Abkühlraten um 1010 K/s. Aus den kollabierenden Bläschen ent- wickeln sich Teilchen-Jets, die sich mit hoher Ge- schwindigkeit in Richtung Metalloberfläche bewegen und in diese eindringen. Es herrschen außergewöhn- liche physikalische und chemische Bedingungen in der ansonsten kalten Flüssigkeit! Hinsichtlich ihrer Zeitdauer im Bereich 10-10 s bis 10-12 s, bei hoher Energieübertragung im Bereich von Elektronenvolt, nimmt die Sonochemie daher eine extreme Positi- on im Vergleich zu anderen chemischen Prozessen ein (Suslick, K.S.: in Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4th Edition, J. Wiley & Sons:

(5)

New York, (1998), Vol. 26, 517-541; Flannigan, D.J., Suslick, K.S.: „Inertially confined plasma in an implo- ding bubble“; Nature Physics 6(2010)598-601).

[0014] Patentanmeldungen zur Sonofusion: Mehre- re Patentanmeldungen und Publikationen sind be- kannt geworden, in denen die Entstehung von „Hot Spots“ bei Kavitationsanregung in Verbindung ge- bracht wurde mit einer möglichen Auslösung von DD- Fusionsreaktionen bei geringen Energien, die also auf dem im Punkt 005 beschriebenen Cold Fusion Konzept basieren und folgerichtig ausschließlich von D2O als Kavitationsmedium ausgehen.

- Stringham geht in seiner Patentanmeldung von der Kavitation in der Nähe von Metallober- flächen aus, wodurch es zur Injektion von D+- Plasmajets in die Metalloberfläche kommt und sich nachfolgend durch Abkühlungskompres- sion angeblich ein heißes Bose-Einstein-Kon- densat (BEC) bildet, in dem Deuteronen ver- schmelzen können. Als geeignete Metalle wer- den neben Pd auch Cu, Ag und Ti genannt (Stringham, R.: „Cavitation Reactor and Me- thod of Producing Heat“ Patentanmeldungen US2002/0090047A1, WO 2005/028985 A2; 31 March, 2005; US 2005/ 0123088 A1; 09 Ju- ne, 2005; US 2009/0282662 A1; 19 Novem- ber, 2009; Stringham, R.: „Sonofusion's Transi- ent BEC Clusters“; XVII-th Int. Conf. Cold Fusi- on, Corea). In den Arbeiten von Stringham wird auf die besonders günstigen physikalischen Be- dingungen hingewiesen, welche die Kavitation vor Metalloberflächen für die Auslösung der von ihm unterstellten DD-Fusionsprozesse im Ver- gleich zu anderen Anregungsmethoden bietet.

- Tomory beschreibt in seiner Anmeldung An- lage und Verfahren zur Sonofusion im Vo- lumen der Flüssigkeit D2O, wobei er eben- so von einem Fusionsmechanismus, ähnlich dem in üblichen Plasma-Fusionsanlagen aus- geht (Tomory N.A.: „Sonofusion Device and Method of Operating Same“; Patentanmeldung US 2007/ 0211841 A1).

[0015] Elektrochemische Wasserzerlegung: Stand der Technik sind Verfahren, durch elektrolytischen Stromfluss in wässrigen Lösungen einer Elektrolyse- zelle Sauerstoff- und Wasserstoffgase entweder ge- trennt als O2 und H2 oder als deren Gasgemisch Oxi- hydrogen zu erzeugen und nachfolgend durch Ver- brennung oder in Brennstoffzellen energetisch weiter zu nutzen..

[0016] Bekannt ist auch, dass bei der Kavitations- anregung eine erhöhte Wasserstoffbildung infolge der Zerlegung von Wassermolekülen unter Schal- leinwirkung eintritt (Balakiryan, K., Aganyan, H.:

„Multifactorial Hydrogen Reactor“, Patentanmeldung WO 2015/005921 A1); PCT/US2013/050031/22/).

[0017] Elektrochemische Aktivierung von Wasser (ECA): Bekannt ist das Verfahren, durch elektroly- tischen Stromfluss in der wässrigen Lösung einer Elektrolysezelle, in welcher Anoden- und Kathoden- raum voneinander durch eine semipermeable Wand getrennt sind, stark unterschiedliche Lösungen her- zustellen - saures Anolyt. Aufgrund ihrer besonde- ren physikalisch-chemischen Eigenschaften, insbe- sondere der Entstehung reaktiver Radikale, finden solche Lösungen bisher Anwendung unter anderen zur Desinfektion und Wasserbehandlung. Autokataly- tische Wasserstoffrekombination: Stand der Technik ist schließlich auch die exotherme, passive autoka- talytische Wasserstoffrekombination in sogenannten Rekombinatoren. Dieses Verfahren wurde ursprüng- lich für die Kerntechnik entwickelt. Durch katalytische Rekombination soll diese Technologie in Havariefäl- len bei Freisetzung von Wasserstoffgas, auch in Ver- bindung mit Wasserdampf und Aerosolen, die rück- zündungsfreie, selbststartende Rekombination von Wasserstoff zu Wasser sicherstellen ( Bröckerhof, P., Lensa, W., Reinecke, E.A., „Rekombinator zum Beseitigen von Wasserstoff aus Störfallatmosphä- ren“, FZ Jülich; Patentanmeldung DE 19852951C2, 11.07.2002).

[0018] Dielektrische Barriere Entladung: Die Dielek- trische Barriere Entladung (DBD), auch „Stille elek- trische Entladung“ genannt, ist eine Wechselspan- nungs-Gasentladung bei Normal- oder Überdruck, bei der mindestens eine Elektrode vom Gasraum durch ein Dielektrikum galvanisch getrennt ist. Die Entladung findet durch zahlreiche Mikroentladungen statt, mit typischer Zeitdauer im Nanosekundenbe- reich, oder als kontinuierliche, homogene Entladung (Kogelschatz, U., Eliasson, B.: „Die Renaisance der stillen elektrischen Entladung“; Physikalische Blätter V.52, I.4 (1996) 360-362/25/). Im Zusammenhang mit der vorliegenden Patentanmeldung sind insbesonde- re die durch DBD-Entladungen induzierte ultraviolet- te Excimer Strahlung (Eliasson, B., Kogelschatz, U.:

„UV Excimer Radiation from Dielectric-Barrier Disch- arges“; Appl. Phys. B46 (1988) 299-303) sowie die in den Entladungskanälen (Filamenten) realisierten hohem Elektronenstromdichten und -energien von Bedeutung, die bereits zu zahlreichen Anwendun- gen der Plasmakatalyse durch DBD-Entladungen ge- führt haben (Kogelschatz, U.: „Silent-Discharge Dri- ven Excimer UV Sources and their Applications“;

Appl. Surface Science 54 (1992) 410-423). Bekannt ist eine Patentanmeldung zum Einsatz von DBD- Entladungen in H2-Gas zur Anregung von LENR- Prozessen an nanostrukturierten Metallen (Krieg, B., N.N.: „Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Erzeugung von LENR-Wärme“; DE 10 2014209 A1;

Anmeldung 23.09.2014; Offenlegung 19.05.2016).

(6)

II. Beschreibung des zu patentierenden Verfahrens Zielstellung und grundsätzliche

Bestandteile des Verfahrens

[0019] Zielstellung: Die vorliegende Patentanmel- dung betrifft ein Verfahren, mit dem die Kavitation in einem flüssigen Kavitationsmedium in der Nähe von Metalloberflächen als Anregungsmethode ge- nutzt wird, um exotherme, metallgittergestützte, elek- tromagnetische Kondensationsprozesse von Was- serstoff, wie in den Punkten 009 bis 012 beschrie- ben, als eine ökologisch vorteilhafte, nachhaltige, CO2-freie und kostengünstige Wärmequelle praktisch nutzbar zu machen. Wasserstoff kann dabei als Proti- um, Deuterium, Tritium oder aus einem Gemisch die- ser Isotope vorliegen.

[0020] Das Verfahren nutzt den bekannten Vorgang der starken Energiekonzentration in kleinsten Raum- gebieten beim Kollaps von Kavitationsbläschen in Flüssigkeiten sowie das Eindringen von Teilchen- jets aus oberflächennah kollabierenden Kavitations- bläschen in die Oberfläche eines Metallgitters, um den Prozess der Bildung von atomarem Wasserstoff und dessen Übergang in hochangeregte Zustände herbeizuführen, aus denen infolge kollektiver, elek- tromagnetischer Wechselwirkungen mit dem Metall- gitter exotherme Übergänge der Wasserstoffatome in seine ultradichten Zustände stattfinden - gemäß Punkt 010 als Stark Gebundener Wasserstoff (SGW) oder Hydrogen Cluster (HC) bezeichnet.

[0021] Das zu patentierende Verfahren beruht auf der Patentschrift von Holmlid (EP2 680 271 A1) zum Verfahren der Erzeugung von ultradichtem Was- serstoff aus der Gasphase - wie in Punkt 009 beschrieben. Weiterhin baut das hier vorgestell- te Verfahren auf den Patentschriften von String- ham (WO 2005/028985 A2; US 2005/ 0123088 A1;

US 2009/0282662 A1) auf, in denen die besonde- re Eignung der Kavitation zur Auslösung exotherner LENR-Prozesse offengelegt wurde, dies insbesonde- re in Schwerwasser D2O und in Verbindung mit den Metallen Pd und Ti. Das hier beschriebene Verfah- ren erweitert die in den genannten Patenten enthal- tenen Ansprüche wesentlich und legt qualitativ neue Bestandteile des Verfahrens sowie eine Anordnung zur technischen Umsetzung des Verfahrens in den nachfolgenden Punkten offen.

[0022] Grundsätzlicher Aufbau des Verfahrens: Der erfindungsgemäße grundsätzliche Aufbau des Ver- fahrens zur Wärmeerzeugung aus der metallgitter- gestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation besteht aus vier wesentlichen Teilkomplexen des Verfahrens, wie als Blockschema in Abb. 1 gezeigt:

- Teilkomplex 1 des Verfahrens, durch den die Generierung von Überschusswärme in einem Kavitationsreaktor mit Reaktionskammer mittels Kavitationsanregung im Kavitationsmedium, un- terstützt von weiteren elektromagnetischen An- regungen, erfolgt und in einer oder mehre- ren nachgeschalteten Nachreaktionsstufen wei- ter verstärkt wird. Eine nähere Beschreibung dieses Teilkomplexes des Verfahrens erfolgt in den Punkten 023 bis 044.

- Teilkomplex 2 des Verfahrens dient der Bereit- stellung der elektromagnetischen Felder sowie der Ultraschallanregung für die Anregung der zum Teilkomplex 1 gehörenden Prozesse. Eine nähere Beschreibung dieses Teilkomplexes er- folgt in den Punkten 045 bis 050.

- Teilkomplex 3 des Verfahrens dient der Aufbe- reitung des Kavitationsmediums und Auskopp- lung der Nutzwärme. Die Beschreibung dieses Teilkomplexes erfolgt in den Punkten 051 bis 054.

- Teilkomplex 4 des Verfahrens dient der Erfas- sung und Kontrolle der Prozessparameter und der Steuerung des optimalen Betriebes der An- lage. Die Beschreibung dieses Teilkomplexes erfolgt in den Punkten 055 bis 057.

Generierung von Überschusswärme und Optimierungsmaßnahmen

[0023] Grundvariante des Prozessablaufs: In einer Grundvariante des Prozessablaufs im Teilkomplex 1 des Verfahrens zur Generierung von Überschuss- wärme - wie Abb. 2a schematisch zeigt - erfolgt die Anregung der Kavitation mit Hilfe eines piezoelektri- schen Schallgenerators 5 der an die Grundplatte ei- nes Emitters 6 angekoppelt ist und Ultraschallschwin- gungen an das wasserstoffhaltige Kavitationsmedi- um 7 in einem Gehäuse 9 aus Isolatormaterial mit kreisförmiger oder polygonaler Grundfläche abgibt, in welchem sich ein metallisches Target 8 befindet, an dem oberflächenahe Kavitationsereignisse (s. Punkt 013) ausgelöst werden. Diese schicken beim Bläs- chenkollaps Teilchenjets in die Metalloberfläche und lösen dadurch die in den Punkten 002, 003, 009 und 012 beschriebenen elektromagnetischen, metallgit- tergestützten, exothermen Prozesse aus. Die Kom- ponenten 5 bis 9 bilden die erforderlichen Grundele- mente einer Reaktionskammer zur Durchführen des Verfahrens. Die Generierung von Überschusswär- me kann in einer oder mehreren nebeneinander an- geordneten Reaktionskammern erfolgen, im zweiten Fall auch mit unterschiedlichen Targets (8a, 8b, ...) und Kavitationsmedien (7a, 7b, ...).

[0024] Reaktionsmechanismus: Mit Hilfe des pie- zoelektrischen Schallgenerators 5 werden Ultra- schallanregungen im Kavitationsmedium 7 wahlwei- se durch harmonisch oder impulsförmig oszillierende

(7)

Spannungen im Frequenzbereich von 10 kHz bis 2 MHz ausgelöst, die im Kavitationsmedium 7 an den Bläschenkeimen im Volumen des Kavitationsmedi- ums dicht vor der Targetoberfläche und an den Ober- flächenbläschenkeimen infolge des asymmetrischen Bläschenkollaps Teilchen- und Plasmajets in Rich- tung senkrecht zur Oberfläche erzeugen. Unter Wir- kung des angelegten äußeren elektrischen Feldes, der entstehenden elektrostatischen Bildladungen so- wie elektrodynamischer, ponderomotorischer Kräfte an der Targetoberfläche (s. Punkt 012) werden dabei zunächst die leicht beweglichen Elektronen des nicht- thermischen Plasmas in Richtung auf die Metallober- fläche beschleunigt und das durch diesen Strom ge- bildete Magnetfeld komprimiert den Elektronenstrom zu hoher Dichte, zu einem Z-Pinch. Infolge der attrak- tiven ponderomotorischen - und Bildkräfte, die ver- stärkt vor nanostrukturierten Oberflächen (siehe Lun- din u. Lindgren, Lawandy, Punkt 012) wirken, können Elektronen dabei über 1 keV kinetische Energie errei- chen. Bündel aus ionisierten Kernen (Protonen, Deu- teronen, Tritonen), ionisierte Atome, Moleküle und Melekülbruchstücke aus dem Bestand des Kavitati- onsmediums, der sich im kollabierenden Bläschen befand, werden durch das elektrische Feld ebenfalls in Richtung Metalloberfläche gezogen. Die Wechsel- wirkung des kurzzeitigen Impulses durch das auftref- fende Elektronenbündel mit erheblicher kinetischer Energie löst kollektive elektronische und mechani- sche Schwingungen mit den Eigenfrequenzen des Metallgitters (siehe Kalman u. Keszthely sowie Wi- don u. Larsen in Punkt 012) aus und führt zur Bildung von Wasserstoffatomen in hochangeregten Rydberg- Zuständen H*. Aus diesen Zuständen heraus erfol- gen unter Einwirkung der kollektiven elektromagneti- schen Prozesse im Metallgitter die exothermen Über- gänge in SGW-Zustände bzw. zur Bildung von kon- densierten HC- Zuständen, entsprechend der Mo- dellbeschreibung in den Punkten 009 bis 012. Inso- fern legt die vorliegende Patentschrift keine neue Be- schreibung des Reaktionsmechanismus offen, son- dern nimmt Bezug auf zitierte Arbeiten, die auch die physikalische Grundlage der Patente der Airbus- Gruppe (EP 3 047 488 B1) sowie von Widom und Lar- sen (US 7,893,414 B2) bilden.

[0025] Vorteile der Kavitationsanregung: Die in der vorliegenden Patentschrift angewandte Methode der Kavitation vor Metalloberflächen bietet - letztlich in- folge der beim Bläschenkollaps stattfindenden enor- men Konzentration der Energiedichte - die unikale Chance, bei einem relativ geringem Einsatz von elek- trischer Leistung für den Betrieb der Schallquelle, je nach Größe der Anlage und Auslegung des Verfah- rens im Bereich von nur einem bis zu einigen Hun- dert Watt liegend, Teilchenströme hoher Dichte mit kinetischen Energien bis über 1 keV zu generieren, die zur Bildung von hochangeregten Zuständen H*

und aus diesen zu exothermen Übergängen in HC- Zustände führen. Die nachfolgenden elektro-schwa-

chen und elektro-starken Reaktionen der Kondensa- te werden ebenfalls unter der Einwirkung von nach- folgender Kavitationsereignissen auf das Metallgitter ausgelöst, so dass sich bei länger laufendem Kavi- tationsprozess ein Gleichgewicht zwischen Bildung und Zerfall der Kondensatmenge auf der Metallober- fläche einstellt. Im Unterschied zu den im Punkt 006 aufgeführten Beispielen von rein thermischer Anre- gung von LENR-Prozessen in Metall-Gas-Systemen, die Temperaturen bis über 1000 °C erfordert, kann der Reaktor mit Kavitationsanregung bei Temperatu- ren betrieben werden, die für die Langlebigkeit der Reaktorstrukturen wesentlich besser geeignet sind.

[0026] Kavitation im Volumen: Der in den Punkten 024 und 025 beschriebene und im Sinne dieser Er- findung genutzte exotherme Prozess findet nur beim Bläschenkollaps in unmittelbarer Nähe zur Metall- oberfläche statt. Kavitationsprozesse an den Bläs- chenkeimen im gesamten Volumen des Kavitations- mediums, ohne direkten Kontakt zu den Prozessen im Metallgitter, führen dagegen nicht oder nur sehr geringfügig zur exothermen Energiefreisetzung und verringern damit den insgesamt erreichbaren COP- Wert. Es handelt sich hier nicht um den in der Li- teratur als Sonofusion bezeichneten Prozess! Durch geeignete konstruktive Maßnahmen der geometri- schen Gestaltung der Reaktionskammer, der räum- lichen Anordnung und Form des Targets, insbeson- dere durch Vergrößerung seiner Oberfläche, sowie durch Konditionierung des Kavitationsmediums 7 im Teilkomplex 3 des Verfahrens kann der relative Anteil von Kavitationsprozessen in Oberflächennähe ver- stärkt werden, wie in den Punkten 027 bis 029 näher beschrieben.

[0027] Modifikationen der Grundvariante des Pro- zessablaufs: Die Reaktionskammer kann erfindungs- gemäß auch - wie auf Abb. 2b gezeigt - mit zwei oder mehreren ineinander angeordneten Gehäusen 9a und 9b ausgestattet sein, deren Medien durch eine Membran 10 - wahlweise elektrisch isolierend, aber transparent für Ultraschallschwingungen 10b und/oder für elektrolytischen Stromfluss 10a - ge- trennt sind. Dies gestattet wahlweise die Unterbin- dung von elektrochemischem Stromfluss oder alter- nativ dessen Nutzung zur Kombination der Kavita- tion mit elektrochemischer Anregung des Mediums (näheres siehe Punkte 040 bis 042). Der Reaktor kann erfindungsgemäß auch - wie auf Abb. 2c ge- zeigt - aus zwei (oder mehreren) Reaktionskammern bestehen, die durch eine semipermeable Membran 10 a voneinander getrennt sind, sowie mit einer für Ultraschall transparenten Membran/Deckschicht 10b elektrolytisch von der Grundplatte 6 des Piezoge- nerators 5 getrennt sind. In dieser Anordnung fin- det elektrochemische Anregung ausschließlich durch Stromfluss zwischen den Targets 8a und 8b statt, die erfindungsgemäß auch aus unterschiedlichen Metal- len bestehen können, ebenso wie die Zusammenset-

(8)

zung der Kavitationsmedien in den beiden Kammern im allgemeinen Fall unterschiedlich sein kann. Die Kombination von Kavitation mit gleichzeitiger elek- trolytischer Anregung stellt eine wesentliche Erwei- terung der Verfahrens gegenüber der Grundvariante gemäß Punkt 023 dar.

[0028] Einfluss Mechanischer Schwingungen und Resonanzen: Zielstellung dieser Erfindung ist die Er- zielung eines maximalen COP für die Umwandlung der zur Anregung exothermer metallgitterunterstütz- ter elektromagnetischer Kondensationsprozesse in Wasserstoff durch Kavitation in Nähe der Metallober- flächen zugeführten Schallenergie in nutzbare Wär- me. Bei diesem Prozess unterliegt das Metallgitter, wie auch das flüssige Kavitationsmedium, der Einwir- kung des akustischen Feldes, welches von der Ultra- schallquelle erzeugt und in das Kavitationsmedium eingekoppelt wird. Das resultierende Schallfeld im In- neren der Reaktionskammer aus einer periodischen äußeren Schwingungsquelle setzt sich durch Super- position aus dem eingespeisten und den reflektierten Schallfeldern zusammen. Es kann durch Rückkopp- lung infolge des piezoelektrischen Effekts auch das effektiv in den Reaktionsraum eingespeiste Schall- feld verändern, so dass sich im Inneren ein komple- xes Schallfeld aus Komponenten mit der Grundfre- quenz und deren Oberwellen einstellt. Bei geeigneter geometrischer Dimensionierung oder Anpassung der Grundfrequenz der Schwingungsquelle kommt es zur Ausbildung stehender Wellen mit starken lokalen pe- riodischen Druckschwankungen, welche die Kavitati- on besonders intensiv auslösen.

[0029] Wird die Kavitation durch elektrische Impuls- spannungen am piezoelektrischen Schallgenerator ausgelöst, beispielsweise durch eine Rechteckwel- le mit steilen Anstiegsflanken im ns-Bereich, so wird ein breites Frequenzspektrum aus der Schallquelle in die Reaktionskammer abgegeben. Schließlich ist der Bläschenkollaps bei der Kavitation selbst Schall- quelle: Die Zeitdauer der Endphase des Kollaps liegt im Bereich 10-12 s. In dieser Zeit wird vom kolla- bierenden Oberflächenbläschen nicht nur Teilchen- jets aus Elektronen und Ionen in die Metalloberflä- che geschickt - wie im Punkt 024 beschrieben - son- dern auch ein kurzzeitiger mechanischer Impuls an das Medium und das Festkörpergitter abgegeben, al- so akustische Schwingungen mit einem sehr breiten Frequenzspektrum.

[0030] Alle beschriebenen Schallfelder wirken auf das Metallgitter ein, lösen in diesem Schwingun- gen des Gitters aus sowie Wechselwirkungen zwi- schen der elektronischen und phononischen Anre- gungen, wie die Bildung von Plasmonen und Po- laronen. Sie haben damit auch wesentlichen Ein- fluss auf den Prozess der Bildung hochangereg- ter Zustände von Wasserstoffatomen H* und deren nachfolgender Übergang in SGW- oder HC-Zustän-

de. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Wärme- erzeugung durch Energiefreisetzung aus der exo- thermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavi- tation wird maßgeblich verstärkt durch elektronisch- phononische Wechselwirkungen. Dies ist eine Ursa- che dafür, dass LENR-Prozesse mittels Kavitation wesentlich einfacher, leichter reproduzierbar und un- abhängig von speziellen, lokalen Besonderheiten des Festkörpergitters - wie Einschlüsse, Fehlstellen, Ver- werfungen, Phasenübergänge, mikroskopische Ris- se etc. - eingeleitet werden können, als mit „mil- den“ Anregungsmethoden, wie dem stationären Io- nentransport in der Elektrolysezelle . 029 Nutzung mechanischer Schwingungen und Resonanzen: Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Wärmeer- zeugung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoff- atomen mittels Kavitation kann die Reaktionskammer vorzugsweise konstruktiv nach folgenden Merkmalen so gestaltet werden, dass

- die vom Piezoschwinger 5 abgegebene Ultra- schallenergie möglichst vollständig im Kavitati- onsmedium 7 absorbiert und zur Erzeugung ei- ner stehenden Welle im Reaktorgefäß 9 genutzt wird,

- die Kontaktfläche zwischen stehender Welle und Target 8 möglichst groß ist,

- schwingende Teile aus Metall mit hohem Elas- tizitätskoeffizienten ausgeführt werden

- und Befestigungen oder Aufhängungen die mechanischen Schwingungen des Tagets mög- lichst wenig dämpfen (Stimmgabel-Effekt).

[0031] Beispiele für vorteilhafte Lösungen unter die- sem Aspekt des Verfahrens werden auf Abb. 3 ge- zeigt:

- Abb. 3a: Ausführung der Grundplatte 6 als me- chanischer Resonator, der zylinder- oder hohl- kugelförmig das Medium 7 umschließt und damit das Gehäuse 9 ganz oder teilweise ersetzt, mit zentraler Positionierung des Targets 8;

- Abb. 3b: Ausführung des Targets als massi- ver Zylinder oder Halbkugel - alternativ als Be- schichtung auf der inneren Oberfläche eines Zy- linders oder Halbkugel aus Metall mit hohem Elastizitätskoeffizienten - mit zentraler Positio- nierung der Ultraschallquelle.

- Abb. 3c: Ausführung des Targets 8c mit ausge- dehnter oder poröser Metalloberfläche, z.B. als Metallschwamm oder körnige Schüttungen, zur Vergrößerung der aktiven Oberfläche für Wech- selwirkungen mit den Plasmajets der Kavitation.

Die konstruktiven Lösungen zur Erhöhung des COP durch optimale Gestaltung des Kavitationsreaktors hinsichtlich räumlicher Anordnung und Materialaus-

(9)

wahl seiner Komponenten sind damit noch nicht er- schöpfend beschrieben - Variationen sind möglich.

[0032] Thermische Isolation: Verfahren zur Wärme- erzeugung aus der exothermen, metallgittergestüt- zen, elektromagnetischen Kondensation von Was- serstoffatomen mittels Kavitation, bei dem vorzugs- weise zum Erreichen eines hohen COP ein Mantel aus Isolationsmaterial um die Reaktionskammer an- geordnet ist, zur thermischen Isolierung und Reflexi- on oder Absorption von entweichenden Ultraschall- wellen, die nicht im Medium absorbiert wurden. Auf diese Weise können diese Schallverluste ebenfalls in die abgeführte Nutzwärme überführt werden.

Brennstoff, Materialien und Kavitationsmedium [0033] Brennstoff: Brennstoff beim Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgitter- gestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation ist Wasser- stoff, der durch die spezielle Form der Wechselwir- kung zwischen dem Kavitationsmedium 7 und dem Festkörpergitter des Targetmaterials 8 sowie infol- ge der Entstehung stark beschleunigter und kompri- mierter Elektronen- und Teilchenjets bei der Kavitati- on zu Wasserstoff-Radikalen H umgewandelt und in Rydberg-Zustände H* angeregt wird. Im nicht-thermi- schen Plasma beim Kollaps der Kavitationsbläschen entstehen hochenergetische Elektronen, die wieder- um H-, O- und OH-Radikale infolge dissoziativer An- regungs- und Ionisationsprozesse erzeugen und da- bei auch hochangeregte Rydberg-Zuständen H* (3s, 4s, 5p, ...) besiedeln (s. Beschreibung des Prozesses in den Punkten 009, 010, 012,013 und 020).

[0034] Das beschriebene Verfahren wird erfindungs- gemäß nach folgenden Merkmalen ausgestaltet:

- Wasserstoffatome als Brennstoff des Verfah- rens werden vorzugsweise aus chemisch ge- bundenem Wasserstoff im Kaviationsmedium und zusätzlich aus gebundenem Wasserstoff im Metallgitter gewonnen,

- die Präsenz von speziellen Wasserstofftrans- fer-Katalysatoren am Ort der kollabierenden Bläschen dient der Erhöhung der Bildungsrate von H-Radikalen (Punkte 009, 010),

- gute elektrische Leitfähigkeit und Ableitung von elektrischen Ladungen von den Targets fördern die unterstützenden elektromagnetischen Pro- zesse (siehe Punkt 012)

- und nano-strukturierten Oberflächen bzw. Elek- troden mit geringem Krümmungsradius erhöhen die elektrische Feldstärke an den Oberflächen und bewirken so besonders hohe Elektronen- und Teilchenenergien bei der Wechselwirkung mit dem Metallgitter.

[0035] Wasserstoffquellen: Quelle des Brennstoffs Wasserstoff bei dem Verfahren zur Wärmeerzeu- gung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoff- atomen mittels Kavitation ist vorzugsweise herkömm- liches Wasser (H2O). Auch D2O oder T2O und Mi- schungen aus den drei Verbindungen der Wasser- stoffisotope kommen infrage, letztere sind jedoch kostenintensiver und weniger nachhaltig.

[0036] Das Wasser ist bei dem Verfahren zur Wär- meerzeugung durch Energiefreisetzung aus der exo- thermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen im Reakti- onsgefäß zugleich Kavitationsmedium, Lieferant des Brennstoffs und selbst ein Katalysator, der die beim Übergang in HC-Zustände freiwerdende Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung oder strah- lungslos aufnimmt und damit Überschusswärme an das Kavitationsmedium abgibt.

[0037] Es nicht ausgeschlossen, dass sich in den gebildeten kompakten, nach außen elektrisch neutra- len SGW- oder HC- Zuständen so geringe Abstän- de zwischen Kernteilchen ergeben, dass bei weiterer Anregung dieser Gebilde sekundär weitere exother- me elektro-schwache oder elektro-starke Reaktionen erfolgen. Für solche sekundären Prozesse sind Un- terschiede bei der Wärmefreisetzung zwischen den drei Verbindungen der Wasserstoffisotope H, D und T sowie ihrer Gemische zu erwarten.

[0038] Targetmaterial: Als Targetmaterialien für das Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exo- thermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavi- tation sind Materialien geeignet, die mit folgenden Merkmale aufweisen:

- Metalle mit guter Speicherfähigkeit für Wasser- stoff, wie Ti, Ni, Zr, Pd, Ag, Au, von in vielen Untersuchungen als geeignet für die Auslösung von LENR-Prozessen (siehe Punkt 007 und dar- in zieterte Literaturstellen) erwiesen haben und von denen einige auch in den Patentanmeldun- gen von Stringham (Punkt 014) erfolgreich ver- wendet werden,

- Darüber hinaus sind auch andere Metalle, wie Al, V, Cr, Mn, Fe, Co,Cu, Zn, Pb, Sb, Bi, Cd, W, In, Sn u.a., bedingt geeignet, jedoch mit geringe- rer Wärmeausbeute, bezogen auf gleiche Größe der Anregungsenergie.

- Gute elektrische Leitfähigkeit des Targets so- wie im gesamten äußeren Stromkreis zwischen Emitter 6 und Target 8 sind erforderlich, um hohe Stromdichten und Teilchenenergien infolge der Wirkung von ponderomotorischen Kräften und Bildladungen (siehe Punkt 012) beim Kollaps der Kavitationsbläschen in Oberflächennähe zu er- reichen.

(10)

- Mit Wasserstoff beladene Metalle können vor- teilhaft als Target eingesetzt werden, da sie beim Auftreffen der Elektronenjets selbst zur Quel- le von hochangeregten Wasserstoffradikalen H*

werden.

[0039] Katalysatoren: Verfahren zur Wärmeerzeu- gung durch Energiefreisetzung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Konden- sation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation sind dadurch gekennzeichnet, dass die chemische Ober- flächenbeschaffenheit der Targets 8, insbesondere ihre katalytische Wirkung bei der Bildung freier H Ra- dikale und der Übergang in hochangeregte Zustände H*, von besonderer Bedeutung ist, vorteilhaft ausge- staltet und genutzt werden kann

- indem bestimmte Oxidschichten infolge ihrer katalytischen Wirkung erfindungsgemäß zur Er- höhung der Wärmefreisetzung führen und hier- für insbesondere Schichten aus FeO, Fe2O3, MnO2, CuO, Cu2O3, NiO, Ni2O3, SnO, ZnO, V2O5, CoO, Co2O3, und auch Co3(PO4)2 auf me- tallischer Unterlage zum Einsatz kommen, - auch für Oxide von Legierungen, so zum Bei- spiel Co-Mg-Oxide, Ni-Mg-Oxide oder Cu-Mg- Oxide, geeignet sind.

[0040] Die vorliegende Erfindung nimmt damit Be- zug auf die Erfindung von Holmlid (s. Punkt 009), in der ein Styren-Katalysator auf Basis FeO und ther- mische Anregung in Wasserstoffatmosphäre genutzt wurden, um Übergänge in HC-Zustände aus der Ga- sphase von Wasserstoff durchzuführen, erweitert die Palette vorteilhaft einsetzbarer Materialien wesent- lich und dehnt die Anwendung von Wasserstofftrans- ferkatalysatoren in LENR-Prozessen auf Metallober- flächen in Kontakt zu wässrigen Kavitationsmedien aus.

[0041] Promotoren: Verfahren zur Wärmeerzeugung durch Energiefreisetzung aus der exothermen, me- tallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensati- on von Wasserstoffatomen mittels Kavitation können erfindungsgemäß durch geeignete Promotoren un- terstützt werden, indem angeregte Alkaliatome beim Bläschenkollaps in ihre Rybergzutände Li* , Na* oder K* übergehen, dabei selbst zu Clustern aus N Ato- men kondensieren und als Promotoren durch Ener- gieübertragung zum verstärkten Übergang auch der Wasserstoffatome in höherliegende Rydbergzustän- de H* und deren Kondensation in die HC-Zustän- de H2N(1) bewirken. Dieser Prozess bewirkt oder verstärkt die durch Kavitationsanregung mit Ultra- schall und Katalysatoren hervorgerufenen exother- men HC-Übergänge und damit die Freisetzung von Überschusswärme und kann vorteilhaft mit folgenden Merkmalen gestaltet und genutzt werden:

- Die genannten Promotoren-Alkalielemente können dem Target 8 zugefügt werden als Legierung, Oberflächenschicht, Implantat oder Verbundwerkstoff .

- Alternativ können Alkalielemente als Promo- toren auch dem Kavitationsmedium als deren lösliche Bestandteile hinzugefügt werden, am Bläschenkollaps selbst teilnehmen und den ka- talytischen Prozess an der Metalloberfläche be- schleunigen.

- Infrage kommen dafür erfindungsgemäß Ver- bindungen der wasserstoff-ähnlichen Alkalime- talle Li, Na, K, Rb und Cs sowie Verbindungen der Erdalkalimetalle Mg, Ca, Sr und Ba.

- Damit ergibt sich erfindungsgemäß die günsti- ge Möglichkeit, die Funktion von Promotoren mit der in den Punkten 040 bis 044 beschriebenen Nutzung elektrochemischer Aktivierung durch Einsatz gleicher chemischer Elemente miteinan- der zu verbinden.

[0042] Nanostrukturen: In Verfahren zur Wärmeer- zeugung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoff- atomen mittels Kavitation können Nanostrukturen auf der Targetoberfläche durch das Entstehen lo- kal höherer elektromagnetische Feldstärken an der Oberfläche - bedingt durch äußere Felder, attrakti- ve Bildladungen und ponderomotorische Kräfte so- wie elektromagnetische Schwingungsprozesse (sie- he Punkt 012) - größere kinetische Elektronenenergi- en bei der Implantation der Elektronen- und Teilchen- jets aus kollabierenden Bläschen bewirken und somit den Übergang von Wasserstoff in HC-Zustände be- fördern. Vorteilhaft eingesetzt werden können erfin- dungsgemäß

- Xerogel- und Aerogel-Schichten

- oder Suspensionen aus oder mit Nanopartikeln - der Metalle Pd, Ag, Pt, Au und deren Legierun- gen,

- aber auch Nanopartikel aus Ni und anderen Metallen

jeweils in Kontakt mit der Tagetoberfläche.

[0043] Feldverstärkende Materialien: In Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metall- gittergestützten, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation können in Verbindung mit dem Material des Targets 8 und mit dem Kavitationsmedium 7 vorteilhaft dielektrische Materialien mit besonderen Eigenschaften zum Ein- satz gebracht werden, die folgende Merkmale aufwei- sen:

(11)

- Dielektrika mit großen relativen Dielektrizitäts- konstanten,

- Ferroelektrika wie Bariumtitanat BaTiO3, Blei- Zirkonat-Titanat PbZrO3-PbTiO3 (PZT),

- Pyroelektrika wie Turmalin, Lithiumtantlat Li- TaO3, Polyvinilenfluorid (PVDF), Bleititanat Pb- TiO3, Bariumtitanat BaTiO3 (BTO); Lithiumnio- bat LiNbO3 u.a.,

- Piezoelektrika wie Quarz SiO2, Bariumtitanat BaTiO3, Lithiumniobat, Galliumorthophosphat, piezoelektrische Dünnschichten aus ZnO, Alu- miniumnitrit auf Silizium, piezoelektrische Kara- miken, Polyvinylenfluorid (PVDF) u.a.,

- katalytisch wirkende Dielektrika mit großer in- nerer Oberfläche, wie γ-Al2O3, Silikagel u.a.

Finden Oberflächenkavitationsprozesse an den Grenzflächen zwischen Metallen/Oxiden und Dielektrika statt, unterliegen die Elektronen- und Teilchenjets aus kollabierenden Bläschen am Ort des Auftreffens (Impact) der feldverstärken- den Wirkung der Dielektrika, wodurch die Teil- chenenergie steigt und die Wahrscheinlichkeit von HC-Übergängen erhöht wird.

[0044] Weitere Gestaltungsmöglichkeiten von Tar- gets: Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exo- thermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavia- tion, bei dem als Targetmaterial neben reinen Metal- len, leitfähigen Legierungen und katalytisch wirken- den Oxidschichten auch komplexere Strukturen zum Einsatz kommen, gekennzeichnet durch:

- Verbundwerkstoffe aus den genannten Metal- len/Metalloxiden mit Keramiken,

- Komposite auf Kohlenstoffbasis mit Beimi- schungen aus den genannten Metallen und -oxi- den,

- Schlämme, Suspensionen, Pulver und Schüt- tungen aus Metallpartikeln und -oxiden,

- gemischte Schüttungen aus Partikeln von Me- tallen und feldverstärkenden Dielektrika, - Metallschwämme mit großer innerer Oberflä- che.

[0045] Gasbeladung: Verfahren zur Wärmeerzeu- gung durch Energiefreisetzung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Konden- sation von Wasserstoffatomen mittels Kavitationsan- regung, in dem das Kavitationsmedium 7 vorteilhaft gesättigt mit Wasserstoffgas H2 (alternativ auch D2) betrieben wird, um den Anteil von H+-Ionen (alterna- tiv D+-Ionen) in den kollabierenden Bläschen gegen- über anderen Bestandteilen zu erhöhen und damit die Wahrscheinlichkeit für Übergänge in hochangereg- te H*-Zustände mit nachfolgenden exothermen Über-

gängen in HC-Zustände zu erhöhen. Das Verfahren dafür ist gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- Zirkulation des Kaviationsmediums 7 durch ein geschlossenes System aus Reaktionskammer und Konditionierungsgefäß 12, welches sich in Kontakt zur Trenngrenze zwischen flüssiger und Gasphase zur Regulierung des Gasdrucks der gelösten Gase befindet,

- kontrollierte Zufuhr von H2-Gas in-situ mittels elektrolytischer Wasserzerlegung oder alternativ aus einem Gasreservoir oder H2-Feststoffspei- cher, komplettiert durch Druckmesser M Sicher- heitsventil und Bodenabzug,

- ein Betriebsregime unter 100 °C Betriebstem- peratur und unter Normaldruck,

- oder der Betrieb bei erhöhten Temperatur- und Druckwerten in einem geschlossenen System.

Kombination von Kavitation mit elektrochemischer Anregung

[0046] Elektrochemische Aktivierung, Stufe I: Ver- fahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Konden- sation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation, ge- kennzeichnet dadurch,

- dass dem Kavitationsmedium Betriebslösun- gen aus einer separat betriebenen Elektrolyse- zelle zugeführt werden, die einen erhöhten An- teil von gelösten Gasen H2 und O2 sowie Was- serstoff- und Hydroxidradikale, H bzw. OH, Per- oxid H2O2, Ozon O3, sowie angeregten Komple- xen enthalten,

- und als Elektrolyten Verbindungen von Alkali- oder Erdalkalionen zum Einsatz kommen. Insbe- sondere kommen für die Auswahl des Elektroly- ten für die elektrochemische Aktivierung vorteil- haft infrage:

- Basen von Alkali- und Erdalkalielementen, wie LiOH, NaOH, KOH, CsOH, Mg(OH)2, Ca(OH)2, Sr(OH)2, die zur Abscheidung von Sauerstoff an der Anode und Wasserstoff an der Kathode füh- ren,

- Salze der gleichen Elemente, wie Na2SO4, K2SO4, NaCl, KC1, KNO3 u.a., bei denen z. T.

an der Anode anstelle von Sauerstoff u.U. auch andere Gase, wie Cl2, ausgeschieden werden, - Ammoniumchlorid NH4Cl, Tetraammonium- chlorid N(CH3)4Cl oder andere Salze, die ei- nen hohen Wasserstoffanteil in der chemischen Zusammensetzung aufweisen und bei geeigne- ter Anregung einen besonders hohen Anteil von Wasserstoff in den Elektrolysegasen erzeugen.

> Säuren, wie H2SO4, HCL, HNO3 u.a. sind ebenfalls geeignet.

(12)

[0047] Bei der Auswahl von chemischer Verbindung und Konzentration des Elektrolyten werden bevor- zugt Elemente gewählt, die entprechend Punkt 035 im Kavitationsmedium gleichzeitig die Funktion von Promotoren für die Bildung und Anregung von atoma- rem Wasserstoff besitzen und damit geeignet sind, erfindungsgemäß wesentlichen Einfluss auf die Rate der Bildung von hochangeregten Zuständen H* bei der kombinierten Elektrolyse und Kavitation im Sinne Ihrer Verstärkung auszuüben.

[0048] Elektrochemische Aktivierung, Stufe II: Ver- fahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Konden- sation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation, bei dem erfindungsgemäß dem Kaviationsmedium Be- triebslösungen aus dem Kathodenraum, einer se- parat betriebenen, durch semipermeable Wand ge- trennten Elektrolysezelle, häufig als Katholyt be- zeichnet, zugeführt werden.

[0049] An der Kathode entstehen bei der elektrolyti- schen Wasserzersetzung mit basischen Elektrolyten Wasserstoff H2 und Hydroxylionen OH-, aus denen komplexere hydrierte Compounds wie H3O2-. H5O3- , H7O5-, H9O7- mit relativ langer Lebensdauer ent- stehen, aus denen wiederum hydrierte Elektronen und Hydroxyl-Radikale OH hervorgehen, die eine ho- he Reaktivität besitzen. Aus H+-Ionen können durch Elektronenanlagerung Wasserstoffradikale H gebil- det werden, die ihrerseits bei Kavitationsanregung in Rydbergzustände H* übergehen oder weitere Reak- tionen eingehen, unter anderem langlebige angereg- te Atom- und Molekülzustände bilden. Der erhöhte Anteil von gelöstem Wasserstoff im Katholyt führt bei Kavitationsanregung zur erhöhten Bildung von hoch- angeregten Wasserstoffatomen H*. Beide Prozesse erhöhen nachfolgend die Rate der Übergänge in HC- Zustände. Katholyt besitzt mit pH = 9,5 ... 12 und ei- nem Redoxpotenzial von -700 ... -900 mV hohes re- aktives Potenzial mit einer erwiesener Maßen langen Lebensdauer seiner spezifischen, insbesondere sei- ner katalytische Eigenschaften.

[0050] Elektrochemische Aktivierung, Stufe III: Ver- fahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Konden- sation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation, bei dem vorteilhaft die elektrochemische Aktivierung in- situ, d.h. unmittelbar in der Kavitationskammer er- folgt. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass

- Entweder das Target 8 gegenüber dem ge- erdeten Emitter 6 eine negative Vorspannung erhält, wenn die Reaktorkammer entsprechend Abb. 2a aufgebaut ist,

- zwischen negativ gepoltem Target 8 und dem geerdeten Emitter 6 sich eine semipermeable Trennwand befindet, wie auf Abb. 2b sche-

matisch gezeigt, so dass sich unterschiedlich zusammengesetzte Kavitationsmedien (7a und 7b) in den kathoden- bzw. anodennahen Teilen der Reaktinskammer befinden können,

- oder zwei, positiv und negativ gepolte, sepa- rate Targets (8a und 8b) in der durch eine se- mipermeable Wand geteilten Reaktionskammer befinden und der Emitter 6 durch eine elastische Isolationsschicht vom Elektrolysestromfluss ab- gekoppelt ist - wie schematisch auf Abb. 2c ge- zeigt,

- wobei in der Anordnung gemäß Abb. 2c der Emitter 6 auch so angekoppelt sein kann, dass die Auslösung der Kavitation hauptsächlich in ei- nem der beiden Segmente der Reaktionskam- mer stattfindet, vorzugsweise im Kathodenraum.

[0051] Das Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagneti- schen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kaviation, kombiniert mit elektrochemischer Anre- gung in-situ zeichnet sich folgende Vorteile aus:

- Die gewünschten kurzlebigen Radikale H und angeregten Wasserstoffatome H* als Vorstufen für HC-Übergänge werden direkt im Kavitations- raum gebildet und am Ort ihrer Entstehung dem Kavitationsprozess ausgesetzt,

- es entstehen kontinuierlich neue Poren- und Bläschenkeime direkt an der Oberfläche der Elektrode, wodurch das Verhältnis von Oberflä- chen- zu Volumenkaviation langfristig aufrecht erhalten und im Vergleich zum Kavitationsbe- trieb ohne Elektrolyse gesteigert werden kann, wodurch besonders günstige Voraussetzungen für HC-Übergänge beim Kollaps der Kavitations- bläschen in Oberflächennähe vorliegen,

- selbst nach Rekombination der kurzlebigen Ra- dikale H zu H2 nimmt das in-situ gebildete Was- serstoffgas, solange es gelöst im Kavitationsme- dium verbleibt, weiter am Prozess der Bläschen- kavitation teil und fördert so die in den Punkten 020 bis 026 beschriebenen Prozesse.

Kombination von Kavitation mit Nachreaktionen [0052] Rekombination von Elektrolysegas: Das Ver- fahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Konden- sation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation, kombiniert einer in-situ Elektrolyse gemäß Punkt 042 erzeugt, abhängig von den Betriebsparametern, in bestimmtem Umfang Elektrolysegas, das entwe- der als Oxihydrogen-Gemisch oder als getrennt als Anoden- und Kathodengas anfällt, je nachdem, ob die Elektrolyse mit nicht getrenntem Elektrolyseraum (Abb. 2a), oder mit getrennten Anoden- und Katho- denräumen (Abb. 2b oder Abb. 2c) stattfindet. Mit dem Ziel der größtmöglichen Wärmefreisetzung wird

(13)

erfindungsgemäß in das Verfahren eine Prozessstu- fe der flammenlosen, elektrokatalytischen Rekombi- nation (siehe Punkt 017) angefügt, die das Elektroly- segas wahlweise im einfachen Durchlauf oder mehr- fach rezykliert durchströmt und dabei unter Wärme- freisetzung in Wasser zurückverwandelt wird.

[0053] Zum Einsatz kommen dafür Rekombinatoren nach Stand der Technik, wahlweise mit röhren- oder plattenförmigem Aufbau mit katalysatorbeschichte- ten Oberflächen, oder gefüllt mit entsprechend be- schichteten Keramik-Pellets.

[0054] Die im Verfahren nachgeschaltete Rekombi- nation in flammenlosen Rekombinatoren erfüllt erfin- dungsgemäß eine vierfache Funktion:

- Rückgewinnung eines Teils der für die Elektro- lyse aufgewandten Elektroenergie in Form von Nutzwärme, wodurch die Effektivität des Verfah- rens zur Wärmeerzeugung steigt,

- Rückführung des bei der Rekombination anfal- lenden Kondensats in Form von H2O (bzw. D2O) in das Kavitationsmedium, wodurch ein langfris- tig autarker Betrieb ermöglicht und Kosten ge- spart werden,

- Auffangen von Wasserstoff in SGW- oder HC- Zuständen, der den Kavitationsraum mit dem Strom des Elektrolysegases verlassen hat, sich an den aktiven Oberflächen des Rekombina- tors festsetzt und dort exotherme Nachreaktio- nen auslöst,

- Vermeidung der Freisetzung von Elektrolyse- gasen an die Umwelt oder alternativ der Notwen- digkeit ihrer gesonderten Speicherung in einem Gasspeicher.

[0055] Kombination mit Gasentladungs-Nachreakti- on: Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exo- thermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavita- tion, kombiniert mit einer in-situ Elektrolyse gemäß Punkt 042, dem ein Gasentladungsraum zur Nach- reaktion nachgeschaltet ist, in dem vorteilhaft eine dielektisch behinderte Gasentladung, auch als DBD- Entladung (Dielectric Barrier Discharge, siehe Punkt 018) bezeichnet, stattfindet. Damit wird erfindungs- gemäß zusätzliche Wärme freigesetzt, indem folgen- de exothermen Prozesse als Nachreaktion ablaufen:

- Anteile von Wasserstoff in SGW- oder HC-Zu- ständen, die mit dem Elektrolysegas den Ka- viationsraum verlassen, werden in den Struk- turen des Gasentladungsraumes aufgefangen und durch Einwirkung der Entladungsfilamente zu exothermen elektro-schwachen und elektro- starken Wechselwirkungen angeregt,

- bereits angeregte Spezies und Radikale aus dem Kaviationsraum, wie im Punkten 024, 31

sowie 040 bis 042 beschrieben, werden zu exo- thermen Übergängen in SGW- oder HC-Zustän- de angeregt, insbesondere wenn der Gasentla- dungsraum sich räumlich dicht an den Kaviati- onsraum anschließt,

- Teile des molekularen Wasserstoffs des Elek- trolyseprodukts werden in Radikale aufgespal- ten, angeregt und gelangen ebenfalls durch exo- therme Übergänge in SGW- oder HC-Zustände, insbesondere wenn im Entadungsraum die in den Punkten 033 und 034 beschriebenen LENR- und Katalysatormaterialien sowie Wasserstoff speichernde Materialien zum Einsatz kommen.

Die DBD-Entladung ist zur Auslösung der be- schriebenen Nachreaktionen von Vorteil, da sie - in den filamentären Mikroentladungen ein nicht-thermisches Plasma entsteht, mit hoher Elektronenenergie und Stromdichte, welches für die Anregungsprozesse besonders geeignet ist, - in Gasen unter Normal- oder Überdruck be- reits bei Impulsspannungen unter 1000 Volt Ent- ladungen ausgelöst werden

- und wegen der geringen mittleren Stromstärke ein im Vergleich zu anderen Formen der Gas- entladung geringer Energieaufwand zu ihrer Auf- rechterhaltung erforderlich ist.

Anregung

[0056] Der Teilkomplex 2, entsprechend Bild 1, des Verfahrens zur Wärmeerzeugung aus der exo- thermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavi- tation dient der Bereitstellung der elektromagneti- schen Anregung sowohl für die Erzeugung der Ul- traschallschwingungen im Piezogenerator, wie auch von Spannungen und Strömen zur Auslösung elek- trochemischer Aktivierungen (Punkte 040 bis 042) und Nachreaktionen (Punkte 043 und 044).

[0057] Elektromagnetische Ultraschallanregung: Im Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exother- men, metallgittergestützten, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavita- tion werden zur Ultraschallanregung werden vorteil- haft

- periodische elektrische Leistungsimpulse er- zeugt und an den Piezogenerator geleitet, - die, abhängig von der gewählten Geometrie, dem Design der Reaktorkammer und den Be- triebsparametern des Piezogebers, eine Wie- derholungsfrequenz im Bereich von 10 kHz bis 2 MHz und Amplitude im Bereich von 100 V bis 1000 V haben können,

- eine harmonische oder impulsartige Form, letz- tere mit Anstiegsflanken im ns-Bereich, haben,

(14)

- wahlweise im Dauerbetrieb oder getaktet an- gelegt werden,

- wobei die Taktung der Anregung nach ei- nem durch den Teilkomplex 3 der Steuerung vorgegebenen Zyklus von überlappenden Be- triebsphasen mit Kavitations-, Elektrolyse-, oder Nachreaktionsbetrieb und Pausen erfolgt.

[0058] Mit diesen Maßnahmen werden folgende Zie- le erreicht:

- Anregung von elektronischen und phononi- schen Schwingungen im Metallgitter, ausgelöst durch die hochfrequenten Anteile der Anregung des piezoelektrischen Schallgebers 5,

- optimale Nutzung von Nachwärmeeffekten und erforderlicher Kavitationspausen zur Regenera- tion des Targets, insbesondere für seine Besied- lung mit Bläschenkeimen,

- zeitliche Koordinierung der elektromagneti- schen und der akustischen Felder an der Targe- toberfläche zur Verstärkung der exothermen, metallgittergestützten Prozesse. 047 Elektro- chemische Anregung: Im Verfahren zur Wär- meerzeugung aus der exothermen, metallgitter- gestützten, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation kom- biniert, mit elektrochemischer Anregung in-situ, stellt der Anlagenkomplex 2 weiterhin die elek- trischen Signale für die elektrochemische An- regung bereit, mit der wahlweise elektrochemi- sche Ströme ausgelöst, verstärkt oder unter- drückt werden können, die vorteilhaft ausgelegt werden können als

- steuerbare stationäre oder getaktete Gleich- spannung im Bereich -30 V ... +30 V,

- unipolare elektrische Impulse, die aus den hochfrequenten periodischen Leistungsimpul- sen zur Kavitationsanregung gemäß Punkt (47) abgeleitet sind und deren Amplitude und Pha- senlage gegenüber den Leistungsimpulsen zur Kavitationsanregung durch die Steuerung (3) geregelt bzw. verschoben wird,

- Impulsspannung mit beliebiger Frequenz und gesteuerter Amplitude, die in einem unabhängi- gen Impulsgenerator erzeugt wird,

- aus der Netzspannung von 50 Hz erzeugte gleichgerichtete Wechselspannung.

[0059] Die durch dem Teilkomplex (2) des Verfah- rens gesteuerte elektrochemische Anregung in Kor- relation mit der ebenfalls gesteuerten Kavitationsan- regung (Punkt 046) bietet erfindungsgemäß vielfälti- ge Möglichkeiten der Kontrolle, Steuerung und Opti- mierung des gesamten Verfahrens zur Wärmeerzeu- gung durch Energiefreisetzung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Konden-

sation von Wasserstoffatomen, charakterisiert u.a.

durch folgende Merkmale:

- Steuerung der Neubildungrate von Oberflä- chenbläschenkeimen sowie der Erzeugungsrate von H Radikalen an der Targetoberfläche infolge der elektrolytischen Wasserzerlegung während des Kavitationsbetriebes bereits bei vergleichs- weise geringen elektrolytischen Strömen, - Verstärkte Bildung von Elektrolysegasen zur Spülung des Kaviationsmediums und Anschub der exothermen Reaktionen in den Nachreakti- onsstufen (Punkte 043 und 044) durch zeitwei- lige Verwendung größerer elektrolytischer Strö- me,

- Steuerung der zeitlichen Korrelation zwischen den Kavitationsereignissen und der Erzeugung von H Radikalen mit seinen hochangeregten Zu- ständen H* durch den Einsatz phasengesteuer- ter impulsförmige elektrolytische Ströme, - Unterstützung der metallgittergestützen elek- tromagnetischen Prozesse gemäß Punkt 012 durch impulsförmige Anregung der Felder zur Auslösung elektrolytischer Ströme. 048 Kavitati- on als Stromquelle: Kommen im Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metall- gittergestützen, elektromagnetischen Konden- sation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation Metalle mit stark unterschiedlichem elektroche- mischen Potenzial für den Emitter 6 und das Tar- get 8, bzw. die Targets (8a und 8b) in den Anord- nungen gemäß Abb. 2a, Abb. 2b bzw. Abb. 2c zum Einsatz, kann der Reaktor auch als kavi- tationsgetriebene Stromquelle genutzt werden, da es beim Kollaps der Bläschen zur Ladungst- rennung kommt. Die Stärke des bei Kurzschluss zwischen den Elektroden fließenden Stromes ist als ein Maß für die pro Zeiteinheit infolge der Kavitation gebildeten Ladungsträgerpaare und kann damit erfindungsgemäß für die Kontrolle der Effektivität des Kavitationsprozesses und die Steuerung des Prozessablaufs genutzt werden.

049 Resonanzanregung: Eine weitere Ausle- gungsmöglichkeit der elektromagnetischen An- regung im Teilkomplex 2 des Verfahrens besteht darin, die parasitäre Kapazität Cp des Targets 8 gegenüber dem Emitter 6 mit einer parallel geschalteten Induktivität L und ggf. mit zusätz- licher Kapazität C als Schwingkreis aufzubau- en, dessen Eigenfrequenz auf die hochfrequen- te Kavitationsanregung gemäß Punkt 047 abge- stimmt ist. Überlagert mit einer Gleichspannung, führt das zu einem mit der Anregungsfrequenz schwankenden elektrolytischen Stromfluss im Kaviationsmedium 7. Vorteil dieser Anordnung ist, dass die elektromagnetischen Schwingun- gen im Schwingkreis nur durch Verluste infol-

Referenzen

ÄHNLICHE DOKUMENTE

Wenn Wasser von der Tafel oder vom Blech verschwindet oder die nasse Wäsche trocknet, dann verschwindet das Wasser nicht einfach, sondern verteilt sich als winzige Teilchen in

Für Anlagen ab 30 m² (Flachkollektoren) oder ab 20 m² (Röhrenkollektoren) ist die Erfassung der solaren Erträge (z. durch die Regelung oder einen Wärmemengenzähler)

Massgebend für diese guten Werte sind einerseits die niedrigen Kondensationstemperaturen, welche durch das kühle Limmat- wasser ermöglicht werden, und andererseits die auf optimale

Weiterhin wurde 2013 auf Biomethan als neuen Brennstoff für den Einsatz im BHKW umgestellt.

Tensors of the Molecular Magnetic Susceptibility and the Molecular Electric Quadrupole Moment in Pyra- zole: A High Resolution Rotational Zeeman Effect Study OG. Sutter 1248

DE-RENA – Rehabilitationsnachsorge für depressive Patienten mit einer Smartphone-App.. DE-RENA

Fazit 3: Um fossile BHKW in der Schweiz CO 2 -neutral betreiben zu können, muss typischerweise 30% des in diesen BHKW produzierten Stroms für Wärmepumpen eingesetzt werden;

Auch der zweite Ansatz (B, Schema 3.4) ergab keine höhere Ausbeute, 104 wurde ebenfalls nur als eine Komponente in einem Gemisch von Di-, Tri- und Tetraphenylporphyrinen erhalten..