张航工程师镍氢装置11月份异常放热报告
2018-11-10 16:49:04 来源：冷聚变世界评论：0 点击：

用塞贝克量热计对载氢金属辉光放电的热量进行了测量,发现在容器内充氘气的情况下,氘气压力下降时,可观察到容器的异常温升,并在3小时后测量到异常放热。

张航秋然实验室
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摘要

　　用塞贝克量热计对载氢金属辉光放电的热量进行了测量, 发现在容器内充氘气的情况下, 氘气压力下降时, 可观察到容器的异常温升, 并在3小时后测量到异常放热, 这个异常放热现象持续了20小时,平均异常放热功率1.17瓦,总放热量

关键词：量热计；温度；异常放热

1. 前言

　　日本的MIZUNO教授和美国的Dennis G. Letts Dennis J. Cravens 博士观察到了载氢金属辉光放电异常放热现象,本次实验参照Dennis G. Letts Dennis J. Cravens 博士的装置设计制作了塞贝克量热计，并进行了辉光放电实验，观察到了异常放热现象。

2. 量热计构造

　　参照Dennis G. Letts Dennis J. Cravens USA的塞贝克量热器[1]，将铜块改成了铝方管内衬保温棉，这样可以降低塞贝克原件的工作温度，并将空气散热器更换为水冷散热器，水冷散热器散热效果好于空气散热器。

图1. Dennis G. Letts Dennis J. Cravens USA的塞贝克量热器

　　图2是塞贝克量热器剖面结构图，用一个铝合金方管作为内层，铝管尺寸80*80*450，方管内安装保温棉，中心安装电加热器和反应容器，方管外贴塞贝克元件，塞贝克元件外安装水冷块，水冷块外安装保温材料。

图2. 塞贝克量热计的剖面图

图3. 实验系统图

图4.实验系统照片

3. 冷却水系统

　　塞贝克量热器需要提供恒温循环冷却水，温度波动小于± 0.01 °C，经过反复试验，最终使用三个恒温水浴，使温度控制到25± 0.01 °C，系统如下：

图5.恒温循环水系统图

4. 空白实验

　　给加热器输入恒定功率，维持6小时，这时塞贝克输出电压稳定，数据复现性较好。

表1.2018.11.3塞贝克量热计空白实验数据

Table 1. 2018.11.3blank experimental data of Seebeck calorimeter

Seebeck voltage	Input power	Calculated power	error
0	0	0.1696	0.1696
2.46	30.25	30.02723008	-0.22276992
5.09	61.71	61.53052728	-0.17947272
7.62	91.21	91.42867072	0.21867072
10.15	120.76	120.927398	0.167398
12.77	151.19	151.0545055	-0.13549448

图6.塞贝克电压和计算功率拟合图
Fig. 14. fitting diagram of Seebeck voltage and calculated power

5. 辉光放电实验

　　该实验为氘钯辉光放电异常放热实验，容器又不锈钢制作内衬镍皮，容器中间是钯丝电极，钯丝0.316克，钯丝缠绕在直径2.5mm不锈钢棒上，容器内加入0.1克氢化铝锂，1克镍粉，辉光放电时，容器外壳是负极，钯丝电极是正极。

　　预热24小时，温度200度，抽出氢化铝锂分解的氢气，然后充入氘气，在500帕气压下进行辉光放电，

图7.加热器

图8. 容器照片和剖面图

图9.容器放入加热器内

6. 实验过程

　　本次辉光放电实验从2018年11月3日下午15时30分开始,至2018年11月7日上午8.30结束。

　　首先进行氘气0.5kPa绝对压力下的辉光放电，放电功率123瓦，这时容器温度259℃量热计未检测到异常放热.

　　2018年11月4日上午9时30分,将容器压力将至10Pa,放电功率134瓦,这时容器温度突然升高,从259℃升至500℃以上,并一直维持这样的高温。

图10. 辉光放电时容器温度异常温升
Fig. 10. abnormal temperature rise of container during glow discharge

　　异常温升出现3小时后，塞贝克量热计测到异常放热，异常放热从2018年11月4日中午12时20分开始，至2018年11月5日上午9时30分结束，持续异常放热时间20小时，异常放热平均功率1.17瓦。异常放热总热量84240焦耳。

图11. 辉光放电实验异常放热
Fig. 11. abnormal heat release in glow discharge experiment

7. 思考

　　载氢金属辉光放电时气压降低会使容器温度异常升高，这个现象日本的水野实验室多次观察到过。并且可以复现。本次实验也观察到了这种现象。

　　本次实验观察到了载氢金属辉光放电异常放热现象，现象持续时间较长，放热功率偏小，平均仅1.17瓦，如何提高异常放热功率，需要在下一步工作中进行探索。

　　附件: 20181103辉光放电实验统计

致谢

感谢中科院化学所张武寿博士的指导，感谢美国鲍勃希金斯博士的宝贵建议。

参考文献
[1] Dennis G. Letts Dennis J. Cravens USA Building & Testing a High Temperature Seebeck Calorimeter
[2] Edmund Storms USA The enthalpy of formation of PdH as a function of H/Pd atom ratio and treatment

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