Александр Просвирнов "Эволюция никель-водородных теплогенераторов"

Оцените статью
Александр Просвирнов

Жаркие  дебаты на сайте Проатома по поводу никель-водородных теплогенераторов Андреа Росси продолжаются от статьи к статье. Сторонникам А. Росси не удается убедить противников в реальности установки и эффекта низко-энергетических ядерных реакций (НЭЯР). В этой связи полезно проследить динамику развития процесса разработки никель-водородных теплогенераторов, так сказать эволюцию открытия.

 

Началось все в августе 1989 года. Профессор Франческо Пиантелли работал с бактериями в водородной среде на никелевой подложке. Он заметил, что бактерии гибнут и связано это с повышением температуры никелевой подложки. Он продолжил исследования в физической лаборатории  университета Сиены и обнаружил эффект аномального выделения тепла в никель-водородных системах. В 1990 году  F. Piantelli получает четыре успешных повторений эксперимента в Сиене, а в 1991 году начинает сотрудничать с профессором физики S.Focardi  из Болонского университета и профессором физики R.Habel из университета Кальяри. [1]

В период с 1993 по 1997 год Пиантелли сотрудничал с группой экспертов в области катализа и гидрирования из исследовательской лаборатории катализа в Сан Донато Миланезе SNAM Spa (ENI). В процессе сотрудничества удалось уточнить несколько вторичных и вспомогательных источников тепла в реакторах.  В течение почти трех лет сотрудничества они смогли установить некоторые виды энергетических вкладов различных явлений, происходящих в поверхностной области металлического Ni, а также в порошке Ni в присутствии Н2.

 Первый из охарактеризованных энергетических вкладов эндо-термический за счет расщепления молекулы Н2. Этот вклад (эффект катализа) оценивается между минимумом и максимумом приблизительно от 8 кДж/моль до примерно 30 кДж/моль (сильно зависит от температуры). Второй (экзотермический) вклад касался рекомбинации молекулы, которая происходит в результате столкновения между атомами Н в непосредственной близости от поверхности. Этот вклад дает значительное количество энергии 436 кДж / моль (то же самое количество необходимо произвести для расщепления молекулы Н2 в отсутствие катализа). Третий тип (экзотермический) вклада касается рекомбинации между Н+ и электроном, чтобы образовать атом Н. Такая рекомбинация дает значения очень близкие к 1312 кДж/моль (но необходимо преодолеть пороговое значение энергии активации). Но для того, чтобы получить этот эффект, очевидно, необходимо, ионизировать атом Н с правильной техникой, а это требует намного большей энергии ионизации.  Общий энергетический баланс всегда отрицателен.

Другие эксперименты были проведены для определения энергетического баланса в процессах Physi-сорбции (Н2) и хемосорбции атома H и иона H+ в Ni. [1]

В 1993 году прошла первая публикация о репликации эксперимента Пиантелли 1990 года [2].

В 1994 году прошла успешная репликация эксперимента в Сиене. На совместной с С. Фоккарди  экспериментальной установке (см. рис. 1) была проведена серия экспериментов и получены потрясающие результаты, опубликованные в работе [3], которая осталась незамеченной физиками.

Рис. 1 Установка F.Piantelli, S.Foccardi (1994г) [3].

При дисбалансе мощности в 44 Вт за 24 суток было выработано 90 МДж избыточной тепловой энергии [3]. Где топталась наука более 20 лет? Почему она прошла мимо этого поразительного результата?

В 1996 году проведено исследование на Ni-H системах в ЦЕРНе, с неопределенными результатами, результаты опубликованы в журнале Nuovo Cimento: Серрон и др, 1996, Nuovo Cimento 109 A, N.12. В этом же году группа Ф. Piantelli сотрудничает с FIAT Avio.

В 1998 году новые эксперименты и другие результаты опубликованы группой Piantelli в журнале Nuovo Cimento: S.Focardi, V.Gabbani, V.Montalbano, F.Piantelli, S.Veronesi: «Большой избыток производства тепла в системах Ni-H», Nuovo Cimento, 111 A, N.11. 1233-1242, ноябрь 1998 г. Экспериментальная ячейка имела 72 Вт избыточной мощности в течение 278 дней (9 месяцев!), выделилось избыточного тепла около 900 МДж. Другая ячейка производила 70W избыточной мощности с входом 29W в течение 319 дней и избыточного тепла около 600MДж. Ячейки были запечатаны в течение всего времени работы, без добавления водорода извне, чтобы устранить любые второстепенные и вспомогательные источники выделения энергии от других химических и физических явлений. Работа ячеек была отключена экспериментаторами, чтобы проверить экспериментальные данные. Но они могли бы работать в течение многих лет, как это имело место в экспериментальных установках, находящихся в настоящее время в эксплуатации.

В 1999 опубликована работа: A.Battaglia, Л. Дадди, S.Focardi, V.Gabbani, V.Montalbano, Ф.Piantelli, П. Сона, С. Veronesi: -Neutron излучение в Ni-H системе, — Il Nuovo Cimento Vol. 112 А, 921-931 (сентябрь 1999).

В период с 2000 по 2005 годы исследование было прекращено из-за отсутствия средств, но в 2004 опубликована работа [4], а в 2005-2006 годах  удалось сохранить и  активировать работу ячейки в течение нескольких месяцев (около 70 Вт) без внешнего источника питания и без добавления газа.

В 2007 году появился как «черт из табакерки» Андреа Росси, изобретатель и инженер с бизнес жилкой, отнюдь не ученый. Он разрушил тандем Пиантелли-Фоккарди и совместно с С. Фоккарди стал разрабатывать уже не исследовательскую на Ватты, а вполне инженерную установку на десяток килоВатт с возможностью организации бизнес продаж. А. Росси продал дом, и все деньги вложил в дальнейшие исследования. Непонятно, почему он не пригласил в напарники основоположника Пиантелли, а только Серджио Фокарди, профессора Болонского университета, который был участником группы Пиантелли. За три года их усилий был создан реактор на 12 кВт мощности на выходе, который они назвали Е-Сат (energy catalyzer). Демонстрация была проведена  15-го января 2011 года на болонской пресс-конференции в присутствии журналистов (см. рис. 2 и рис. 3).

Рис. 2 А.Росси и С. Фоккарди на Болонской пресс-конференции 15 января 2011 г.

Рис. 3 А. Росси на демонстрации Е-Сат 15 января 2011 г.

Демонстрация произвела эффект разорвавшейся «информационной» бомбы. Именно с этой даты некоторая часть мировой научной общественности стала пристально следить за успехами и неудачами А. Росси. Другая часть научной общественности вылила на А. Росси ушат грязи, обвинив в подлоге, мошенничестве и еще во многих грехах, припомнив ему его прошлые неудачи.

Родоначальник  открытия, Франческо Piantelli, Сиена, Италия, первым проведший оригинальное исследование никель-водородных LENR реакций, не был вовлечен в демонстрацию Е-Сат А. Росси в январе 2011г. (S. B. Krivit) и даже не упомянут.

Уже без С. Фоккарди в 2007 году Пиантелли возобновил активность в Centro IMO (Colle Val d’Elsa лаборатории), финансируемой консорциумами Tesca и Lumenergia. Положительные результаты были достигнуты, но деятельность остановлена ​​в 2009 году из-за нехватки средств.

В 2008 году был получен новый патент  IB2009 / 007549 и проведена репликация эксперимента с выделением избытка тепла в течение 8 месяцев.

В 2010 году профессор Piantelli организовал фирму Nichenergy SRL с конкретной целью поддержки исследований LENR. [1]

В 2011-2012 годах получено три новых патентах PCT / IB2012 / 052100, PCT / IB2012 / 053615, ITPI2011A000107. Начало эксперимента длительного выделения энергии в реакторе  (более двух с половиной лет), проверка устойчивости работы установки.

В начале 2013 года, Европейское патентное ведомство выдало Франческо Piantelli патент на  способ получения энергии из никель-водородной реакции.

22 Декабря 2014 компания Nichenergy Srl (Италия) договорилась о вступлении в организацию LENR Cities Ecosystem (Швейцария).  Цель организации — ускорение развития и индустриализации передовых технологий в области энергетики, смягчения последствий ядерных отходов, трансмутации, сверхпроводимость, производство водорода, прямое производство электроэнергии.

В настоящее время два реактора находятся в эксплуатации, а один из них находится в рабочем состоянии в течение 2-х лет и 4 месяцев. Всего получено 5 патентов ЕС, один из патентов распространяет свое действие еще на 10 стран, включая США, Китай, Японию и Россию.  [1]

Но вернемся к А.Росси. Для привлечения сторонников А.Росси организовал некую научную независимую группу по проверке его установок. К этому моменту он создал высокотемпературную установку Е-Сат НТ, которую передал этой группе на исследования. Первые испытания прошли в 16 июля 2012 года в Болонье (Италия, Viale dell’Elettricista 6D EFA Srl (EFA Ltd).) и длились 6 часов (см. рис. 4). Участники испытания Fabio Penon , M.Eng. (Nuclear Engineer, Product Certification Specialist), Fulvio Fabiani, M.Eng (E-Cat Electronic Control System Specialist), David Bianchini, M.Sc (Physicist, Radiation Measurements Specialist, Radiation Protection Report).

Рис.4 Шестичасовые испытания Е-Сат НТ 2012 г. независимой группой

Основные результаты испытаний E-Cat: длительность теста около 6 часов, потребляемая мощность — 3,56 кВт, при температуре внешней поверхности цилиндра в 800.98оС предположительно выделялось от 9,03 до 13,4 кВт, коэффициент эффективности (СОР) находился в пределах 2,5-3,76.

К декабрю 2012 года установка была доработана и испытана в течение 96 часов (см. рис.5)

Рис. 5 96 часовые испытания Е-Сат НТ в декабре 2012 г.

В ячейке использовалась нержавеющая сталь AISI 316 с черным покрытием, выдерживающим температуру до 1200 °С. Длина цилиндра 330 мм, диаметр внешнего цилиндра —  85,6 мм, диаметр внутреннего цилиндра — 29,8 мм, площадь внешнего цилиндра — 0,0887 м**2, площадь торцов — 2*0,00575=0,01151 м**2, общая площадь поверхности — 0,1002 м**2. Нагревательная катушка на 220В, внешний цилиндр — 1272,7 г, внутренний цилиндр -705,4г, керамическая оболочка — 2292,8г, керамическая шайба — 24,4 г, шпатлевка — 27,7 г, топливо — 20,38 г, полный вес — 4343,4 г. Потеря 2,6 г в весе реактора  в процессе эксперимента произошла, по все видимости, из-за пыли и частичного отслаивания поверхностных слоев покрытия и  герметика.

Дальнейшая доработка привела к созданию версии установки Е-Сат НТ2, которую испытали в течение 116 часов в марте 2013г (см. рис. 6). В Е-Сат НТ2 добавили фланец 20 см диаметр и 1см толщины, 3-х фазное питание на входе. Главное отличие — в системе управления, которая позволяла устройству работать в самоподдерживающемся режиме, т.е. оставаться работоспособным и активным. Место проведения испытания: EFA Srl, Via del Commercio 34-36, Ferrara (Italy). Финансовую  поддержку оказали Alba Langenskiöld Foundation and ELFORSK AB. Зафиксированная плотность энерговыделения составила 793 ± 80 MДж/л или 0,68МВт*час/кг, СОР (Е-Сат НТ) =5,6+0,8, СОР (Е-Сат НТ2) = 2,9.

Рис. 6 116 часовые испытания  Е-Сат НТ2 в марте 2013 г

Вес активного заряда E-Cat HT плюс вес двух металлических крышек герметизации внутреннего цилиндра равен 0,236 кг. Результаты этих экспериментов были опубликованы в отчете [5].

Но наиболее представительный эксперимент был проведен в марте 2014 года в Лугано (Швейцария) в течение 32 суток непрерывной работы установки Е-Сат НТ3 [6]. К этому моменту установка приобрела некие контуры изящества и миниатюрности (см. рис. 7). Именно в отчете [6] были раскрыты максимально параметры установки и состав топливной смеси, что позволило А.Г. Пархомову создать аналогичную никель-водородную ячейку и повторить примерно с тем же СОР швейцарский эксперимент в Москве.

Рис. 7 Испытания Е-Сат НТ3 в марте 2014 г. в течение 32 суток

В таблице 1 представлены основные параметры экспериментальных установок и видно, как впечатляюще росли удельные параметры мощности и выделяемой энергии установок. Можно перечислить следующие эволюционные преимущества установки Е-Сат НТ3 от более ранних:

•         Нет системы подачи водорода от баллона (упрощение установки, повышение безопасности, недопущение образования гремучего газа);

•         Плотность энерговыделения на порядок выше (масса топлива уменьшена в 20 раз);

•         Вес реактора уменьшен в 10 раз;

•         Упрощена сборка;

•         Отсутствует термосопротивление;

•         Переход на керамику – потенциал повышения температуры;

•         Более дешевые материалы;

•         380 В на катушке нагревателя вместо 220 В.

Таблица 1 Сравнение параметров установки Е-Сат различных модификаций.

НаименованиеЕ-Сат НТЕ-Сат НТ2Е-Сат НТ3
1.Мощность, кВт1,6740,4782,1
2.Удельная мощность на единицу топлива, МВт/кг0,0070,442,1
3.Удельная тепловая энергия на единицу топлива нетто, МВт*час/кг0,681511611
4.СОР5,62,93,2-3,6
5.Масса топлива, г23611

 

На основе анализа результатов испытаний можно сформулировать некие особые условия возникновения НЭЯР в никелевой решетке:

·        Критическая концентрация Н2 в решетке Никеля;

·        Критическая температура;

·        Наличие катализатора.

Критическая концентрация водорода в никеле достигается суммарно двумя эффектами:

  • Время наводораживания. Так И.С.Филимоненко, например, утверждал, что необходимо наводораживать образец в течение не менее суток. Либо использовать предварительно глубоко наводороженное топливо, либо постепенный длительный нагрев для последнего варианта с LiAlH4 с выделением Н2 при нагреве с длительной полочкой выдержки по температуре. В опытах А.Г.Пархомова этот процесс интенсивного поглощения Н2 никелем сопровождался понижением давления ниже атмосферного.

·         Высокая активированная поверхность никеля за счет наночастиц с кластерной  развитой поверхностью и, возможно, углеродных нанотрубок. Известно, что концентрация Н2 в поверхностном слое превышает примерно в 10 раз концентрацию Н2 в глубине образца. Из этого можно сделать вывод, что все процессы НЭЯР происходят в поверхностном слое и площадь поверхности играет определяющую роль в интенсификации процессов НЭЯР. Увеличение поверхности никеля  достигается:

·         уменьшением диаметра песчинок порошка;

·         пористостью материала;

·         формированием специальной поверхности песчинок порошка (см. рис. 8);

·         наличие «дефектов» в кристаллической решетке никеля.

Рис. 8 Топливо Е-Сат [6]

Чем больше «дефектов» у никелевой решетки, тем больше поверхность контакта с водородом, и тем выше «эффективная» площадь поверхностного слоя никелевого топлива, в котором и происходят процессы НЭЯР.

Можно предположить, что для инициации НЭЯР необходимо достигнуть некой критической температуры, при которой колебания решетки твердого Ni могут вызвать реакцию. Здесь важно не допускать плавления, так как это приведет к затуханию реакции. Этот параметр остается самым сложным на сегодняшний день, так как часто приводит к разрушению экспериментальной ячейки. У Пиантелли его ячейка уже работает годами, правда небольшой мощности. Проработавшая год 1 МВт установка А. Росси изредка давала сбои и требовала вмешательства А.Росси и его инженеров. Последние публикации данных из отчета по этой установке показывают СОР на уровне 70-110.

А.Г. Пархомову пришлось уменьшить СОР его установки до 1,5 с целью увеличения устойчивости работы его экспериментальной ячейки.  Пока критическая температура определяется чисто экспериментально, теории нет. Скорее всего, есть некая нижняя граница, верхней является температура плавления. Еще один автор, Челани, работающий с никель-водородными системами,  определяет «диапазон между стартовой температурой реакции (~1445 С) и температурой плавления (1455 С) — всего в 10 градусов».

Возможный катализатор А.Росси. В топливе Е-Сат НТ3 в эксперименте в Лугано было 55% Ni, 7% -AlLiH4 и около 38% смеси С и Fe. Все это в форме композитного нанопорошка. Можно предположить, что С и Fe и есть искомые катализаторы, только вот форма их применения неизвестна (поверхностное напыление на крупинки никеля или отдельный порошок?). Как-то А. Росси обмолвился, что стоимость катализатора не более 10% стоимости топливной смеси. На роль катализатора также вполне может подойти Li и Al.

Арата в своих установках использовал Pd и ZrO2, но скорее всего ZrO2 был использован в качестве матрицы для создания пористого мелкодисперсного топлива.

Челани использует в своей установке нить из сплава ISOTAN44 (Cu55-Ni44-Mn1) (см. рис. 9).

Рис. 9 Установка Челани (2012г)

В ноябре 2014 года А. Росси опубликовал, а в августе 2015 года получил патент США на никель-водородный теплогенератор.

В работе [7] в сотрудничестве с Норманом Д. Куком из Японии Андреа Росси попытался теоретически обосновать процессы в никель-водородных теплогенераторах. Научная общественность пока встретила эту попытку в штыки, каждый автор собственной теории НЭЯР (а их уже около 100) на дух не переваривает чужие идеи.

В работе [8] в соавторстве со шведом  Carl-Oscar Gullström А. Росси описывает новое устройство никель-водородного теплогенератора с разрядом между никелевыми электродами.

Эксперимент в Лугано и опубликованный отчет по нему открыли возможность репликации подобного опыта во многих странах. В работе [9] проведен обзор таких работ в России, Китае, Японии, Казахстане и др. Только в России провели подобные эксперименты А.Г. Пархомов в Москве, Денис Василенко (в настоящее время в Москве), Евгений Буряк (г. Саров), группа Степанова-Малахова и группа LenzandColad из Москвы.

Фонд Проект памяти Мартина Флейшмана (MMFP) работает в этом же направлении по принципу «открытого источника», то есть все результаты и детальное описание технологии проведения экспериментов сразу же выкладываются в Интернет с доступом всех заинтересованных исследователей, а финансирование работ осуществляется за счет пожертвований заинтересованных людей опять же через сеть. Такой принцип позволяет обмениваться информацией практически мгновенно, и эту технологию можно считать уже народной.

В этом году MMFP открывает проект проверки открытия доктора Suhas из Индии (https://steemit.com/ecco/@mfmp/ecco-an-instant-on-off-ultrasonically-fluidised-dusty-plasma-new-fire-reactor ).

Прошла информация на японском семинаре по холодному синтезу в марте 2017 года, что компания  Ниссан, представители которой работали как «пылесос» по сбору информации на российских конференциях по холодной трансмутации ядер и шаровой молнии, провела испытания установки, подобной А.Г. Пархомова, и готова проработать перспективу использования в будущем на своих автомобилях источника энергии на никель-водородном теплогенераторе.

На сегодняшний день закончены годичные испытания 1 МВт теплофикационной установки А.Росси, частично опубликован отчет [10]. Вот уже более года А. Росси судится с фирмой Индастриал Хит. На кону $89 млн. Из-за запрета развития Е-Сат А. Росси переключился на разработку аппарата QuarkX, который по его уверениям будет преобразовывать часть выделяемой энергии непосредственно в электричество. Ждем демонстрации аппарата QuarkX.

Заключение

Не ошибается тот, кто ничего не делает. Из анализа эволюции теплогенераторов E-Cat видно, какие громадные изменения произошли за 6 лет его разработки. На его окончательную доводку до промышленного серийного образца, возможно, потребуется сравнимый срок.

Каждый результат экспериментов дает неоспоримый вклад в копилку знаний о НЭЯР. Пусть пока нет теории, но экспериментальные результаты дают базис дальнейшего усовершенствования никель-водородных теплогенераторов.

Расширение исследовательской базы, увеличение количества групп, исследующих процессы в никель-водородных системах, «open source» проекты приведут рано или поздно к созданию коммерческих аппаратов со свободной продажей. Противники будут посрамлены, но многие «переобуются на лету» и будут кричать, что это они предсказали подобное будущее.

 

Статья

Источник: lenr.seplm.ru — Александр Просвирнов «Эволюция никель-водородных теплогенераторов»

Написать комментарий