LENR, электролиз тяжелой воды с палладиевым катодом, эксперименты М. Флейшмана, С. Понса и последователей 23 марта 1989 года в университете штата Юта ученые объявили о получении управляемой термоядерной реакции при комнатной температуре. Это вызвало мировую сенсацию, так как классическая физика требует для синтеза миллионы градусов.
Авторы использовали ячейку с электролитом из «тяжелой воды» (оксид дейтерия) и катод из палладия. Они утверждали, что дейтерий настолько плотно насыщает кристаллическую решетку палладия, что его ядра начинают сливаться. Главным аргументом было выделение «избыточного тепла» (энергии выделялось больше, чем затрачивалось на электролиз), которое нельзя было объяснить химическими реакциями. Также ученые заявляли об обнаружении нейтронов и гамма-излучения.
Оригинальный сетап Флейшмана и Понса 1989 года был хорошо задокументирован и неоднократно описывался в их публикациях (например, в Journal of Electroanalytical Chemistry).
В качестве электролитической ячейки использовался сосуд Дьюара из стекла Pyrex объемом около 500 мл, верхняя часть которого была посеребрена для минимизации потерь тепла на излучение. Он был наполнен электролитом, состоящим из раствора 0,1 M LiOD, гидроксида лития с дейтерием, в тяжелой воде. Катодом, активным элементом являлся стержень из чистого палладия диаметром 2–4 мм и длиной 1,25–10 см, приваренный к платиновой проволоке. Анод был из платиновой проволоки диаметром 0,2 мм, обмотанной вокруг катода по спирали для обеспечения равномерного распределения тока. Для определения выделенного тепла ячейка погружалась в водяную баню с постоянной температурой около 20°C. Температура внутри измерялась прецизионным термистором.
Электролиз проводился при постоянном токе в
течение нескольких недель. Это было необходимо для того, чтобы дейтерий проник глубоко в кристаллическую решетку палладия для достижение высокого отношения дейтерия к палладию.
Во время этого процесса ученые фиксировали моменты, когда температура электролита внезапно поднималась, например, с 30°C до 50°C, без увеличения подаваемой мощности. В первых экспериментах газы D2 и O2, образующиеся при электролизе, просто выходили наружу, что требовало математических поправок при расчете теплового баланса.
Этот сетап считается «эталонным» для электролитических экспериментов, и его детальные схемы включая чертежи расположения электродов и датчиков, можно найти в архивах LENR-CANR.org и в современных работах, анализирующих ошибки 1989 года.
В этом описании: "Анод был из платиновой проволоки диаметром 0,2 мм,
обмотанной вокруг катода " - каким образом анод не замыкал на катод?
В оригинальной установке Флейшмана и Понса 1989 года платиновый анод и палладиевый катод были разделены физическим барьером, который исключал прямой электрический контакт, но позволял ионам свободно перемещаться в электролите.
Для этого
вероятно использовались два основных технических решения:
1. Стеклянный или пластиковый каркас:
Вокруг палладиевого катода устанавливалась диэлектрическая распорка или каркас из стеклянных палочек. Платиновая проволока анода наматывалась поверх этого каркаса. Таким образом, между поверхностью палладия и платиной всегда сохранялся фиксированный зазор в несколько миллиметров, заполненный тяжелой водой.
2. Стеклянные изоляторы:
В некоторых модификациях ячейки Флейшмана и Понса использовались специальные выступы на дне и крышке ячейки, которые удерживали анодную спираль на удалении от центрального стержня-катода.
Намотка анода спиралью вокруг катода была необходима для обеспечения симметрии электрического поля. Для того чтобы палладий равномерно насыщался дейтерием со всех сторон, плотность тока на поверхности катода должна быть одинаковой в любой его точке. Если бы анод находился просто сбоку, одна сторона палладиевого стержня насыщалась бы быстрее другой, что приводило бы к механическим деформациям и трещинам в металле. Короткое замыкание исключалось чисто механическим дистанцированием электродов внутри ячейки при помощи диэлектрических опор.
Согласно техническим описаниям их экспериментов в отчетах LENR-CANR и исторических обзорах, могли быть использованы четыре тонких стеклянных стержней, расположенные вертикально вокруг центрального палладиевого катода. Платиновая проволока анода наматывалась поверх этих стержней, образуя своеобразную «клетку». Это обеспечивало стабильный зазор между металлами.
В других вариантах верхняя часть электродов могла фиксироваться в пробке из материала Kel-F (полихлортрифторэтилен), который является химически стойким диэлектриком. Это обеспечивало жесткое центрирование электродов относительно друг друга.
Такая конструкция была критически важна не только для предотвращения замыкания, но и для создания равномерного электрического поля. Если бы анод сместился или прикоснулся к катоду, плотность тока стала бы неравномерной, что сделало бы невозможным достижение высокого уровня насыщения палладия дейтерием с отношением D/Pd > 0,85, необходимого для LENR.
Но в более поздних экспериментах Флейшмана и Понса, а также в аналогичных LENR-опытах репликаторов часто упоминается использование сепараторов, хотя в самой первой «публичной» ячейке 1989 года упоминание об использовании сепараторов старались избегать для подтверждения чистоты калориметрии.
Некоторые репликаторы, например, в лабораториях SRI International под руководством Майкла МакКубре, использовали пористые изолирующие материалы, чтобы обернуть катод. Это позволяло расположить анод максимально близко к катоду, не боясь короткого замыкания. Чем меньше расстояние между электродами, тем меньше электрическое сопротивление электролита и тем меньше паразитный нагрев, «джоулево тепло», который мешает точно измерить «избыточное тепло» от LENR. В качестве материала сепараторов применяли нейлоновые сетки, тефлоновые прокладки или пористые керамические трубки.
Кроме этого в ряде экспериментов, вдохновленных работами Флейшмана-Понса, использовались
мембраны типа Nafion. В отличие от простой стеклянной клетки, мембрана разделяет ячейку на два пространства: анодное и катодное. Это предотвращает смешивание пузырьков кислорода, выделяющегося на аноде, и дейтерия - на катоде. Без сепаратора смесь газов внутри ячейки становится взрывоопасной. Репликаторы часто использовали сепаратор, чтобы дейтерий гарантированно шел в палладий, а не рекомбинировал с кислородом в растворе, что могло дать ложноположительный тепловой сигнал.
В 2000-х годах, в экспериментах Arata, Iwamura и др. стали использовать сложные многослойные структуры, где палладий отделялся от других элементов слоями оксидов, например, оксида кальция или алюминия. Эти слои работали как селективные сепараторы, пропуская только ядра дейтерия и создавая градиент концентрации, который, по мнению современных исследователей, является ключевым триггером LENR.
В оригинальной схеме Флейшмана и Понса 1989 года чаще всего сепаратор упоминается как какая-либо «стеклянная клетка» , диэлектрические распорки, но в 90% последующих серьезных репликаций, особенно в системах с высокой плотностью тока, наличие мембранного или пористого сепаратора стало обязательным техническим стандартом.
Несколько групп исследователей в области LENR заявляли о получении значительного «избыточного тепла», используя в своих установках сепараторы, мембраны или пористые структуры. Использование таких барьеров часто было ключом к воспроизводимости эффекта.
Майкл МакКубре из SRI International (США) считается одним из самых авторитетных репликаторов. В его экспериментах использовались пористые диэлектрические оболочки вокруг катода и мембраны, разделяющие анодное и катодное пространства.
Группа SRI зафиксировала избыточное тепло в более чем 100 экспериментах. МакКубре установил корреляцию между выделением тепла и образованием гелия-4, что подтверждало ядерную природу процесса без участия нейтронов.
Профессор Арата, один из ведущих физиков Японии, разработал установку с так называемым «двойным катодом». Полая палладиевая трубка, внутри которой находился «палладиевый порошок», "palladium black". Стенка трубки служила диффузионным сепаратором: она пропускала внутрь только атомарный дейтерий под высоким давлением, отсекая все примеси. Было заявлено о получении колоссального избыточного тепла в десятки ватт и обнаружении гелия, при этом реакция продолжалась долгое время после отключения тока.
Ясухиро Ивамура (Yasuhiro Iwamura) использовал многослойные структуры, которые фактически работали как нано-сепараторы.
Это были тонкие слои палладия и оксида кальция, нанесенные друг на друга. Дейтерий в виде газа заставляли диффундировать сквозь эти слои. Оксид кальция служил барьером, создающим необходимые условия для трансмутации элементов. Исследователи зафиксировали превращение, трансмутацию одних элементов в другие, например цезия в празеодим, с выделением энергии при полном отсутствии радиации.
Франческо Челани (Francesco Celani) использовал константановые проволоки со специальным покрытием. На поверхность проволоки наносились нанослои различных материалов, которые работали как фильтры и активные центры для поглощения водорода.
Было объявлено о стабильном получении избыточной мощности в несколько ватт, до 15-20% выше затраченной, при температурах выше 200°C.
Вход
Регистрация
FAQ
Поиск
