專利名稱:利用金屬放熱反應(yīng)產(chǎn)生能量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用金屬放熱反應(yīng)產(chǎn)生能量的方法，它改進(jìn)了本發(fā)明人的美國(guó)專利6,237,340B1“物體熱膨脹能量重復(fù)利用的方法”中權(quán)利要求
2所述的金屬燃料推進(jìn)體的原理。
具體地說，本發(fā)明是關(guān)于一種利用金屬放熱反應(yīng)產(chǎn)生能量的方法，其包括如下步驟主要含水的氧化劑與主要含輕金屬的可燃性物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣；反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣與硝酸、硫酸、氯的過氧化物、金屬硝酸鹽、金屬高氯酸鹽、金屬硫酸鹽和過氧化氫反應(yīng)，產(chǎn)生水和熱量；連續(xù)重復(fù)上述兩個(gè)步驟，利用所產(chǎn)生的水逐漸提高爆炸力；本發(fā)明還涉及一種利用所產(chǎn)生能量(爆炸力)的方法。
背景技術(shù)：
一般來說，放熱反應(yīng)可以用作火箭的推進(jìn)能量。例如，常規(guī)的火箭推進(jìn)能量是通過爆炸獲得的，它來自爆炸能量的源物質(zhì)如液氧、過氧化氫、液氫、氨、可燃?xì)怏w、石油燃料、炸藥、火藥等與非金屬物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)的反應(yīng)。
但是，如上所述的現(xiàn)有技術(shù)有一些缺點(diǎn)，其爆炸能量的源物質(zhì)價(jià)格昂貴，體積大，重量大。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的就是避免現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，并提供一種利用金屬放熱反應(yīng)產(chǎn)生能量的方法，包括如下步驟主要含水的氧化劑與主要含輕金屬的可燃性物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣；反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣與硝酸、氯的過氧化物、硫酸、金屬硝酸鹽、金屬高氯酸鹽、金屬硫酸鹽和過氧化氫反應(yīng)產(chǎn)生能量。該法利用輕質(zhì)、廉價(jià)的物質(zhì)提供能量。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供一種利用廉價(jià)金屬的放熱反應(yīng)經(jīng)濟(jì)地產(chǎn)生能量的方法，這種能量可用于爆破建筑物或巖床，而不會(huì)產(chǎn)生巨大的爆炸噪音或飛散的碎屑。
具體實(shí)施方式
借助以下實(shí)施例可以更好地理解本發(fā)明，但這些實(shí)施例只是為了說明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。
實(shí)施例1硝酸鈉(NaNO3)或硝酸鎂(Mg(NO3)2)和水(H2O)，與鈉(Na)進(jìn)行連鎖反應(yīng)。這些反應(yīng)可以由下列反應(yīng)式1a、1b、1c表達(dá)，其中金屬元素(Na)作為可燃性物質(zhì)，而硝酸鈉或硝酸鎂和水起氧化劑的作用。<反應(yīng)式1a>(分步反應(yīng)式) <反應(yīng)式1b>(合并反應(yīng)式) <反應(yīng)式1c>(合并反應(yīng)式) 注rxn表示氧化還原反應(yīng)實(shí)施例2高氯酸鈉(NaClO4)和水(H2O)與鈉(Na)以連鎖反應(yīng)形式反應(yīng)。該反應(yīng)可以用下述反應(yīng)式2a、2b表達(dá)，其中金屬元素(Na)作為可燃性物質(zhì)，而高氯酸鈉和水起氧化劑的作用。<反應(yīng)式2a>(分步反應(yīng)式) <反應(yīng)式2b>(合并反應(yīng)式) 實(shí)施例3硝酸(HNO3)和水(H2O)與鈉(Na)以連鎖反應(yīng)形式反應(yīng)。該反應(yīng)可以用下述反應(yīng)式3a、3b表達(dá)，其中金屬元素(Na)作為可燃性物質(zhì)，而硝酸和水起氧化劑的作用。<反應(yīng)式3a>(分步反應(yīng)式) <反應(yīng)式3b>(合并反應(yīng)式)
實(shí)施例4高氯酸(HClO4)和水(H2O)與鈉(Na)以連鎖反應(yīng)形式反應(yīng)。該反應(yīng)可以用下述反應(yīng)式4a、4b表達(dá)，其中金屬元素(Na)作為可燃性物質(zhì)，而高氯酸和水起氧化劑的作用。<反應(yīng)式4a>(分步反應(yīng)式) <反應(yīng)式4b>(合并反應(yīng)式) 實(shí)施例5硫酸(H2SO4)和水(H2O)與鈉(Na)以連鎖反應(yīng)形式反應(yīng)。該反應(yīng)可以用下述反應(yīng)式5a、5b表達(dá)，其中金屬元素(Na)作為可燃性物質(zhì)，而硫酸和水起氧化劑的作用。<反應(yīng)式5a>(分步反應(yīng)式) <反應(yīng)式5b>(合并反應(yīng)式)
實(shí)施例6高氯酸(HClO4)和水(H2O)與活性金屬鈉(Na)和非金屬可燃性物質(zhì)(助劑)以連鎖反應(yīng)形式反應(yīng)，非金屬可燃性物質(zhì)選自氨、可燃性氣體、燃料油和氫氣。該反應(yīng)可以用下述反應(yīng)式6a～6g表達(dá)，其中活性金屬(Na)作為可燃性物質(zhì)，而高氯酸和水起氧化劑的作用。<反應(yīng)式6a>(合并反應(yīng)式) <反應(yīng)式6b>(合并反應(yīng)式) <反應(yīng)式6c>(合并反應(yīng)式) <反應(yīng)式6d>(合并反應(yīng)式) <反應(yīng)式6e>(合并反應(yīng)式) <反應(yīng)式6f>(合并反應(yīng)式) <反應(yīng)式6g>(合并反應(yīng)式) 實(shí)施例7當(dāng)金屬粉和金屬鹽粉的混合物在無水的情況下經(jīng)受熱沖擊而引發(fā)連鎖反應(yīng)時(shí)，只產(chǎn)生很少的氣體，但氣相的金屬和金屬鹽產(chǎn)生的壓力卻足以爆破建筑物或巖床，而不會(huì)帶來巨大的爆炸噪音或飛散的碎屑。該反應(yīng)可以用下述反應(yīng)式7a～7e表達(dá)。<反應(yīng)式7a> <反應(yīng)式7b> <反應(yīng)式7c> <反應(yīng)式7d> <反應(yīng)式7e> 實(shí)施例7的特點(diǎn)在于，這種鍵合反應(yīng)是通過對(duì)反應(yīng)7a～7e增加熱沖擊而連續(xù)進(jìn)行的，從而產(chǎn)生高溫能量。這種高溫能量使某種少量的氣體膨脹并使金屬鹽氣化，因此使產(chǎn)物大大膨脹，但是只有在小的密封空間才能產(chǎn)生極好的膨脹作用，因?yàn)榕蛎洏O限低。因此，這些反應(yīng)可以用于爆破巖床，而不會(huì)帶來巨大的爆炸噪音或碎屑飛散，同時(shí)對(duì)環(huán)境和人類的害處低于常規(guī)方法。
本發(fā)明中所使用的物質(zhì)
A金屬硝酸鹽硝酸鈉(NaNO3)、硝酸鉀(KNO3)、硝酸鋰(LiNO3)、硝酸鈣(Ca(NO3)2)、硝酸鎂(Mg(NO3)2)、硝酸鋁(Al(NO3)3)、硝酸鋇(Ba(NO3)2)、硝酸鐵(Fe(NO3)3)、硝酸錳(Mn(NO3)2)、硝酸銅(Cu(NO3)2)等等。
B金屬高氯酸鹽高氯酸鉀(KClO4)、高氯酸鈉(NaClO4)、高氯酸鋰(LiClO4)、高氯酸鈣(Ca(ClO4)2)、高氯酸鎂(Mg(ClO4)2)、高氯酸鍶(Sr(ClO4)2)、高氯酸鋇(Ba(ClO4)2)、高氯酸鐵(Fe(ClO4)3)、高氯酸錳(Mn(ClO4)2)、高氯酸銅(Cu(ClO4)2)、高氯酸鋁(Al(ClO4)3)、高氯酸鋅(Zn(ClO4)2)等等。
C金屬氧化物氧化鉀(K2O)、氧化鈉(Na2O)、氧化鋰(Li2O)、氧化鈣(CaO)、氧化銅(CuO)、氧化鎂(MgO)、氧化鍶(SrO)、氧化鋇(BaO)、氧化鐵(Fe2O3)、氧化錳(MnO2)、氧化鋅(ZnO)等等。
D金屬硫酸鹽硫酸鉀(K2SO4)、硫酸鈉(Na2SO4)、硫酸鋰(Li2SO4)、硫酸鍶(SrSO4)、硫酸鈣(CaSO4)、硫酸鎂(MgSO4)、硫酸鋇(BaSO4)、硫酸鐵(FeSO4)、硫酸錳(MnSO4)、硫酸銅(CuSO4)、硫酸鋁(Al2(SO4)3)、硫酸鋅(ZnSO4)等等。
E液體氧化劑水(H2O)、過氧化氫(H2O2)、硝酸(HNO3)、高氯酸(HClO4)、硫酸(H2SO4)等等。
F可燃性物質(zhì)(輕金屬)塊狀或粉末狀反應(yīng)性金屬，例如鉀(K)、鋰(Li)、鈉(Na)、鎂(Mg)、鈦(Ti)、鈣(Ca)、鋁(Al)和鉻(Cr)。
G其他助劑可燃非金屬，例如氫氣(H2)、氨(NH3)、燃料油、甲苯、苯、石油、烴類。
在實(shí)施例1～5中，氧化劑例如水、過氧化氫、硝酸、高氯酸、硫酸、金屬硝酸鹽、金屬硫酸鹽和金屬高氯酸鹽，是與作為可燃性物質(zhì)的反應(yīng)性金屬直接反應(yīng)的。這些鍵合反應(yīng)包括A型反應(yīng)，其中氣體膨脹壓力逐步升高；和B型反應(yīng)，其中鍵合反應(yīng)是整體進(jìn)行的；同時(shí)利用供應(yīng)熱能情況下該物質(zhì)和水的膨脹壓力提供能量，例如火箭推進(jìn)力。
在反應(yīng)式6a～6f中，例如水、過氧化氫、硝酸、硫酸、金屬硝酸鹽、金屬高氯酸鹽和金屬硫酸鹽等氧化劑，與反應(yīng)性金屬和可燃性非金屬反應(yīng)產(chǎn)生爆炸能。
本發(fā)明提供了一種增加能量的方法，即氧化劑例如水、過氧化氫、液體酸、金屬鹽與輕金屬等可燃性物質(zhì)反復(fù)進(jìn)行鍵合反應(yīng)。該法具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因?yàn)椴捎昧畠r(jià)物質(zhì)如輕金屬和石油作為可燃性物質(zhì)。
此外，從反應(yīng)式7可以看出，該法能用于爆破建筑物或巖床，而不會(huì)帶來巨大的爆炸噪音或碎屑飛散。
本發(fā)明已經(jīng)以實(shí)施例方式說明，但應(yīng)該理解本發(fā)明所用的術(shù)語只具有說明性質(zhì)，而不是用于限制本發(fā)明。根據(jù)上面所述，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行許多改進(jìn)和變化。因此，應(yīng)該理解在所附權(quán)利要求
的范圍內(nèi)，本發(fā)明的實(shí)施可以與具體的說明有所不同。
權(quán)利要求
1.一種利用金屬的放熱反應(yīng)產(chǎn)生爆炸能的方法，包括第一個(gè)反應(yīng)過程，在該過程中，基于水的基礎(chǔ)氧化劑與基于輕金屬的可燃性物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣；第二個(gè)反應(yīng)過程，在該過程中，第一個(gè)反應(yīng)過程所產(chǎn)生的氫氣與氧化劑反應(yīng)產(chǎn)生水，所述的氧化劑選自硝酸、氯的過氧化物、硫酸、金屬硝酸鹽、金屬高氯酸鹽、金屬硫酸鹽、過氧化氫和其混合物；第三個(gè)反應(yīng)過程，在該過程中，第二個(gè)反應(yīng)過程所產(chǎn)生的水與輕金屬元素反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，所述的輕金屬元素選自鉀(K)、鋰(Li)、鈉(Na)、鎂(Mg)、鈦(Ti)、鈣(Ca)、鋁(Al)、鉻(Cr)和其混合物；第四個(gè)反應(yīng)過程，在該過程中，第三個(gè)反應(yīng)過程所產(chǎn)生的氫氣與氧化劑反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，所述的氧化劑選自硝酸、氯的過氧化物、硫酸、金屬硝酸鹽、金屬高氯酸鹽、金屬硫酸鹽、過氧化氫和其混合物；此處所述的第二、第三個(gè)反應(yīng)過程是以反復(fù)和連續(xù)方式進(jìn)行的。
2.按照權(quán)利要求
1所述的方法，其中，所述可燃性物質(zhì)是選自鉀(K)、鋰(Li)、鈉(Na)、鎂(Mg)、鈦(Ti)、鈣(Ca)、鋁(Al)和鉻(Cr)中的塊狀或粉末狀反應(yīng)性金屬。
3.按照權(quán)利要求
1所述的方法，其中，所述可燃性物質(zhì)中兼有選自氫氣(H2)、氨(NH3)、燃料油、甲苯、苯、石油和烴類的非金屬物質(zhì)，與選自鉀(K)、鋰(Li)、鈉(Na)、鎂(Mg)、鈦(Ti)、鈣(Ca)、鋁(Al)和鉻(Cr)中的反應(yīng)性金屬。
4.一種利用金屬的放熱反應(yīng)產(chǎn)生爆炸能的方法，其中，包括至少兩種輕金屬元素的可燃性物質(zhì)與一種選自水、過氧化氫、金屬硝酸鹽、金屬硫酸鹽、金屬高氯酸鹽、硝酸、硫酸和氯的過氧化物的基礎(chǔ)氧化劑發(fā)生氧化反應(yīng)，所述的氧化劑和可燃性物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量的數(shù)量控制在使氧化在一個(gè)階段中進(jìn)行。
5.一種利用金屬的放熱反應(yīng)產(chǎn)生約束爆炸能量的方法，其中，通過提供熱沖擊，使一種粉末氧化劑和至少兩種輕金屬元素在一密閉空間中發(fā)生連鎖反應(yīng)，所述的粉末氧化劑選自金屬硝酸鹽、金屬高氯酸鹽、金屬氧化物和金屬硫酸鹽，所述的輕金屬元素選自鉀(K)、鋰(Li)、鈉(Na)、鎂(Mg)、鈦(Ti)、鈣(Ca)、鋁(Al)和鉻(Cr)；借助所產(chǎn)生的巨大壓力，可用于爆破建筑物或巖床，而不會(huì)產(chǎn)生巨大的爆炸噪音或碎屑飛散。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種利用金屬的放熱反應(yīng)產(chǎn)生能量的方法,包括如下步驟:主要含水的氧化劑與主要含輕金屬的可燃性物質(zhì)反應(yīng),產(chǎn)生氫氣；所產(chǎn)生的氫氣與硝酸、硫酸、氯的過氧化物、金屬硝酸鹽、金屬高氯酸鹽、金屬硫酸鹽和過氧化氫反應(yīng)生成水和熱量；連續(xù)重復(fù)上述兩個(gè)步驟,同時(shí)用水逐步增加爆炸能；本發(fā)明還公開了一種利用所產(chǎn)生能量的方法。所述的方法通過氧化劑如水、液體酸和金屬鹽,與主要含輕金屬的可燃性物質(zhì)反復(fù)反應(yīng),可以產(chǎn)生增加的能量；而且由于采用廉價(jià)物質(zhì)如輕金屬和石油作為可燃性物質(zhì),其具有很好的經(jīng)濟(jì)的價(jià)值。
文檔編號(hào)C06B33/04GKCN1422832SQ02118343
公開日2003年6月11日 申請(qǐng)日期2002年4月25日
發(fā)明者金昌宣 申請(qǐng)人:金昌宣導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan