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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
Email:715469127@qq.com
 
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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