首页 > 技术动态 > 正文

二十一届国际冷聚变会议论文简评-张武寿
2018-06-17 21:42:48   来源:冷聚变世界   评论:0 点击:

第二十一届国际冷聚变会议(ICCF21)于6月8日在美国落下帷幕,本届会议不乏亮点,会议上出现了很多新面孔,新的实验结果。本文为中科院化学所张武寿研究员结合会议论文所写的一篇论文简评。感谢张武寿研究员!


  ICCF21于2018年6月2 ~ 8日在美国Fort Collins的科罗拉多州立大学举行。因笔者早已上了美国政府的黑名单,故无意参加;西安的张航也因签证问题而未赴会。翻墙上网下载了会议摘要[1],通读的同时做了下列笔记,供同好参考。

  1. Pd-D系统

  1.1. Pd-D2O系统

  乔治华盛顿大学的M. A. Imam(看来已离开NRL)等再次提及Pd-B合金与共沉积法制做的Pd皆易重复超热,他们共同特征是没有氧杂质[2]。B加入后Pd中形成两个晶格常数不同的fcc相,以颗粒分散体(dispersed granules)的形式存在,两相存在使材料变硬不易破裂,作者认为这与超热重复性有关。另一个好处是Pd中加入B后通过生成B2O3降低了溶解氧的活性,B2O3在合金制备过程中移动到熔融相的表面从而带走了氧。Miles在讲稿中提到B可使Pd脱氢变慢,超热提前出现。笔者感觉上述意见皆属推测,不过只要确实能证明Pd-B提高重复性,具体机理可继续讨论。顺便说一下,意大利的F. Celani提到I. Langmuir曾于1927年报道硼硅酸盐可吸收大量的氢,如该结论可推广到硼硅酸耐热玻璃,对重水电解系统消除氢污染或许有参考意义,因为冷聚变中普遍用该玻璃(也称为Pyrex)制作电解池或放电管。

  M. H. Miles的主要进展是在2017年3月18日至4月6日用以前可产生超热的Pd-0.5%B进行电解量热。超热为70 ± 3 mW,虽然低于以前结果(80 ~ 450 mW),但仍说明Pd-B合金的有效性。关于电解量热的实验细节,Miles回顾了Fleischmann与他通信[3]中的讨论,电解池太大会导致温升不易检测,电解池太小会导致电解中重水损失导致液面剧烈下降,量热常数变化太大。合适的容量是50 ~ 100 ml,细高电解池可保证电解时产生的气泡搅拌溶液,使温度均匀。在1989年能源部报告引用的冷聚变负结果中,加州理工用的电解池太短而粗,Harwell用的体积太大(1 L),故难以测到明显超热。Miles还讨论了开放电解中的等温外套量热方程,说明不存在稳态解,所有的稳态假设都有问题。

  LENRIA的S. B. Katinsky等人计划启动一个LEAP(LENRIA Experiment and Analysis Program)项目,用Pd-B重复超热,不同实验室交叉验证,让科学界接受冷聚变。去年Miles给笔者寄来几个样品,其中有一个是Imam当时制作的Pd-0.25%B,为精确起见,笔者前期一直致力于Seebeck量热计改进,现已达到毫瓦级准确度,期望在下一步实验中可以重复Miles的经典结果。

  E. D. Storms在本次会议上报道的都是基础性工作。他用硫酸水溶液电解充氢,用高精度(± 5 mW)Seebeck量热计测量Pd吸收H放出热,所用钯样品有3种——商业Pd片、超纯Pd、区域精制单晶Pd棒(zone-refine single-crystal rod),都经过反复吸-脱氢循环,900°C退火,厚度薄化(reduction in thickness,未说如何操作,PPT中只说轧制)发现结合能与纯度、处理和H/Pd密切相关,经过某些处理的结果与文献值符合很好。用重量法、排除氧气法和复合催化剂温度法三种方法求取H/Pd。从结果看区域精制单晶Pd的吸H焓变在H/Pd > 0.85后明显变正,其他有趋势但未测到正值区域。因为日本的Y. Sakamoto于1996年也用量热法研究过Pd箔、Pd屑吸H的焓变,未发现变成正值。当然经典的Pd-H系统热力学测量皆用小尺寸样品,在高气压条件下Pd体相吸收增加很慢,不排除表观H/Pd值包含了面吸附的贡献,如能在大块体样品上得到与传统Pd屑不同的结果,也是很重要的进展。

  Storms在另一篇摘要中讨论了Pd表面破裂及缺陷处的脱氢过程,一张照片显示丙酮中缺陷处的氢气泡,说明脱氢不仅仅是Tafel(即氢原子复合成氢分子)过程,是这两种过程的结合。Pd片反复吸脱H会最终变成一个立方体(理论上是球体,笔者注),只有能抗拒这种变化的才容易产生超热。这个说法前部分与Miles的结论一致,Miles测量过的Pd-B样品中只有一个未产生超热,而该样品表面有明显裂纹。

  在最后一篇摘要中Storms讨论了氘氧复合问题,一般封闭电解系统用Pd/Al2O3或Pt/Al2O3复合催化剂,这类催化剂不是持续工作,而是有20 min左右的周期,反复开启-闭合,导致催化剂温度、电解液温度和开路电压(OCV)相应周期变化,所以讨论超热时要注意这一点。笔者在多年的封闭系统电解中也观察到催化剂间歇工作问题,因超热尚小,所以未就此细节撰文讨论过。

  法国的J. Ruer等人讨论了电解系统中可能的两种化学爆炸,一个是氢氧混合气的冲击波相干能释放(Shock Wave Coherent Energy Release,SWACER),另一个充氢钯阴极暴露于空气中的自加热,无具体细节。

  MIT的P. L. Hagelstein把ICCF20报道过的PdHx中O位和T位同时占据的理论推广到PdDx,无技术细节。

  Loyola University Maryland的M. R. Staker用0.5 M LiOD重水溶液电解Pd,输入功为2.000 ~ 3.450 W,平均超功率为输入功的(4.7 ± 0.15 ~ 9.6 ± 0.30)%。突然增加电流引发两次达100%的失控超功率(输入1.2 W,输出2.4 W)。此外作者用电阻法测量了D/Pd,认为存在3种相态,即γ(Pd7VacD6-8),δ(Pd3VacD4 - octahedral)和δ’(Pd3VacD4 -tetrahedral),但未见详细数据。

  Stringham报道使用小型化超声反应器(1.7 MHz),50 ml重水在120 s内流过1 cc空化腔,样品为5 ´ 18 ´ 0.1 mm的Pd-Ag片。一个样品显示生成了T,热输出不超过10%(应该指超功率与输入功比值)。

  现在属于Global Energy Corporation的P. A. Mosier-Boss等人的摘要其实是Int. J. Hydrogen Energy 42 (2017) 416;429两篇文章的总结,还是用Pd/D共沉积方法电解重水,用CR-39测量核产物,结果比本底高133倍,高能粒子有³ 1.8 MeV的质子(最大15 MeV),³ 7 MeV的a粒子,2.2 ~ 2.5 MeV的中子、以及质子和中子产生的二次粒子。Mosier-Boss在另一篇摘要中总结了Pd/D共沉积结果,各种材料和形状的电极,电解液,封闭与开放系统都测到超热、核辐射、Ag(这是以前J. Dash测的)等嬗变产物。

  法国Aix-Marseilles大学的J.-P. Biberian报道了2001年Pons给过他一个产生很多超热的Pd阴极(长10 cm,直径2 mm),曾在ICARUS 9量热计中使用过。该样品一直放在抽屉里,最近拿出来用Cameca 4f SIMS测量,结果发现表面有Ag斑点,且107Ag/109Ag丰度比为10,而天然值为1.06,深度分析表明Ag只有1 mm厚。这些年来笔者一直在重水中电解后的Pd片表面测到Ag(可参ICCF12、13和20系列论文),曾推测很可能是107Ag,但因条件所限无法做SIMS测量,所以无法判断生成Ag的反应道,现在可以确定,其最可几反应为:105Pd + D = 107Ag + 13.12 MeV

  如果同时能证实105Pd减少,则该假设就可完全证实。其他反应道的反应物或生成物皆非稳定同位素,不