利用金属放热反应产生能量的方法 【技术领域】
本发明涉及一种利用金属放热反应产生能量的方法，它改进了本发明人的美国专利6,237,340B1“物体热膨胀能量重复利用的方法”中权利要求2所述的金属燃料推进体的原理。
具体地说，本发明是关于一种利用金属放热反应产生能量的方法，其包括如下步骤：主要含水的氧化剂与主要含轻金属的可燃性物质反应产生氢气；反应产生的氢气与硝酸、硫酸、氯的过氧化物、金属硝酸盐、金属高氯酸盐、金属硫酸盐和过氧化氢反应，产生水和热量；连续重复上述两个步骤，利用所产生的水逐渐提高爆炸力；本发明还涉及一种利用所产生能量(爆炸力)的方法。
背景技术
一般来说，放热反应可以用作火箭的推进能量。例如，常规的火箭推进能量是通过爆炸获得的，它来自爆炸能量的源物质如液氧、过氧化氢、液氢、氨、可燃气体、石油燃料、炸药、火药等与非金属物质和有机物质的反应。
但是，如上所述的现有技术有一些缺点，其爆炸能量的源物质价格昂贵，体积大，重量大。
【发明内容】
因此，本发明地一个目的就是避免现有技术的缺点，并提供一种利用金属放热反应产生能量的方法，包括如下步骤：主要含水的氧化剂与主要含轻金属的可燃性物质反应产生氢气；反应产生的氢气与硝酸、氯的过氧化物、硫酸、金属硝酸盐、金属高氯酸盐、金属硫酸盐和过氧化氢反应产生能量。该法利用轻质、廉价的物质提供能量。
本发明的另一个目的是，提供一种利用廉价金属的放热反应经济地产生能量的方法，这种能量可用于爆破建筑物或岩床，而不会产生巨大的爆炸噪音或飞散的碎屑。
【具体实施方式】
借助以下实施例可以更好地理解本发明，但这些实施例只是为了说明本发明，而不是对本发明的限制。
实施例1
硝酸钠(NaNO3)或硝酸镁(Mg(NO3)2)和水(H2O)，与钠(Na)进行连锁反应。这些反应可以由下列反应式1a、1b、1c表达，其中金属元素(Na)作为可燃性物质，而硝酸钠或硝酸镁和水起氧化剂的作用。<反应式1a>(分步反应式)<反应式1b>(合并反应式)<反应式1c>(合并反应式)注：rxn表示氧化还原反应
实施例2
高氯酸钠(NaClO4)和水(H2O)与钠(Na)以连锁反应形式反应。该反应可以用下述反应式2a、2b表达，其中金属元素(Na)作为可燃性物质，而高氯酸钠和水起氧化剂的作用。<反应式2a>(分步反应式)<反应式2b>(合并反应式)
实施例3
硝酸(HNO3)和水(H2O)与钠(Na)以连锁反应形式反应。该反应可以用下述反应式3a、3b表达，其中金属元素(Na)作为可燃性物质，而硝酸和水起氧化剂的作用。<反应式3a>(分步反应式)<反应式3b>(合并反应式)
实施例4
高氯酸(HClO4)和水(H2O)与钠(Na)以连锁反应形式反应。该反应可以用下述反应式4a、4b表达，其中金属元素(Na)作为可燃性物质，而高氯酸和水起氧化剂的作用。<反应式4a>(分步反应式)<反应式4b>(合并反应式)
实施例5
硫酸(H2SO4)和水(H2O)与钠(Na)以连锁反应形式反应。该反应可以用下述反应式5a、5b表达，其中金属元素(Na)作为可燃性物质，而硫酸和水起氧化剂的作用。<反应式5a>(分步反应式)<反应式5b>(合并反应式)
实施例6
高氯酸(HClO4)和水(H2O)与活性金属钠(Na)和非金属可燃性物质(助剂)以连锁反应形式反应，非金属可燃性物质选自氨、可燃性气体、燃料油和氢气。该反应可以用下述反应式6a～6g表达，其中活性金属(Na)作为可燃性物质，而高氯酸和水起氧化剂的作用。<反应式6a>(合并反应式)<反应式6b>(合并反应式)<反应式6c>(合并反应式)<反应式6d>(合并反应式)<反应式6e>(合并反应式)<反应式6f>(合并反应式)<反应式6g>(合并反应式)
实施例7
当金属粉和金属盐粉的混合物在无水的情况下经受热冲击而引发连锁反应时，只产生很少的气体，但气相的金属和金属盐产生的压力却足以爆破建筑物或岩床，而不会带来巨大的爆炸噪音或飞散的碎屑。该反应可以用下述反应式7a～7e表达。<反应式7a><反应式7b><反应式7c><反应式7d><反应式7e>实施例7的特点在于，这种键合反应是通过对反应7a～7e增加热冲击而连续进行的，从而产生高温能量。这种高温能量使某种少量的气体膨胀并使金属盐气化，因此使产物大大膨胀，但是只有在小的密封空间才能产生极好的膨胀作用，因为膨胀极限低。因此，这些反应可以用于爆破岩床，而不会带来巨大的爆炸噪音或碎屑飞散，同时对环境和人类的害处低于常规方法。
本发明中所使用的物质：
A：金属硝酸盐
硝酸钠(NaNO3)、硝酸钾(KNO3)、硝酸锂(LiNO3)、硝酸钙(Ca(NO3)2)、硝酸镁(Mg(NO3)2)、硝酸铝(Al(NO3)3)、硝酸钡(Ba(NO3)2)、硝酸铁(Fe(NO3)3)、硝酸锰(Mn(NO3)2)、硝酸铜(Cu(NO3)2)等等。
B：金属高氯酸盐
高氯酸钾(KClO4)、高氯酸钠(NaClO4)、高氯酸锂(LiClO4)、高氯酸钙(Ca(ClO4)2)、高氯酸镁(Mg(ClO4)2)、高氯酸锶(Sr(ClO4)2)、高氯酸钡(Ba(ClO4)2)、高氯酸铁(Fe(ClO4)3)、高氯酸锰(Mn(ClO4)2)、高氯酸铜(Cu(ClO4)2)、高氯酸铝(Al(ClO4)3)、高氯酸锌(Zn(ClO4)2)等等。
C：金属氧化物
氧化钾(K2O)、氧化钠(Na2O)、氧化锂(Li2O)、氧化钙(CaO)、氧化铜(CuO)、氧化镁(MgO)、氧化锶(SrO)、氧化钡(BaO)、氧化铁(Fe2O3)、氧化锰(MnO2)、氧化锌(ZnO)等等。
D：金属硫酸盐
硫酸钾(K2SO4)、硫酸钠(Na2SO4)、硫酸锂(Li2SO4)、硫酸锶(SrSO4)、硫酸钙(CaSO4)、硫酸镁(MgSO4)、硫酸钡(BaSO4)、硫酸铁(FeSO4)、硫酸锰(MnSO4)、硫酸铜(CuSO4)、硫酸铝(Al2(SO4)3)、硫酸锌(ZnSO4)等等。
E：液体氧化剂
水(H2O)、过氧化氢(H2O2)、硝酸(HNO3)、高氯酸(HClO4)、硫酸(H2SO4)等等。
F：可燃性物质(轻金属)
块状或粉末状反应性金属，例如钾(K)、锂(Li)、钠(Na)、镁(Mg)、钛(Ti)、钙(Ca)、铝(Al)和铬(Cr)。
G：其他助剂
可燃非金属，例如氢气(H2)、氨(NH3)、燃料油、甲苯、苯、石油、烃类。
在实施例1～5中，氧化剂例如水、过氧化氢、硝酸、高氯酸、硫酸、金属硝酸盐、金属硫酸盐和金属高氯酸盐，是与作为可燃性物质的反应性金属直接反应的。这些键合反应包括A型反应，其中气体膨胀压力逐步升高；和B型反应，其中键合反应是整体进行的；同时利用供应热能情况下该物质和水的膨胀压力提供能量，例如火箭推进力。
在反应式6a～6f中，例如水、过氧化氢、硝酸、硫酸、金属硝酸盐、金属高氯酸盐和金属硫酸盐等氧化剂，与反应性金属和可燃性非金属反应产生爆炸能。
本发明提供了一种增加能量的方法，即氧化剂例如水、过氧化氢、液体酸、金属盐与轻金属等可燃性物质反复进行键合反应。该法具有经济价值，因为采用廉价物质如轻金属和石油作为可燃性物质。
此外，从反应式7可以看出，该法能用于爆破建筑物或岩床，而不会带来巨大的爆炸噪音或碎屑飞散。
本发明已经以实施例方式说明，但应该理解本发明所用的术语只具有说明性质，而不是用于限制本发明。根据上面所述，可对本发明进行许多改进和变化。因此，应该理解在所附权利要求的范围内，本发明的实施可以与具体的说明有所不同。