Статья поступила в редакцию 31.08.15. Ред. рег. № 2336
The article has entered in publishing office 31.08.15. Ed. reg. No. 2336
УДК 536.46+662.215.1+620.187+620.193
doi: 10.15518/isjaee.2015.17-18.009
НЕРАВНОВЕСНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ГИДРИДАХ МЕТАЛЛОВ
В. С. Терещук
ИМАШ РАН 101990 Москва, Малый Харитоньевский пер., д. 4 Тел.: 8 (495) 628-87-30; факс: 8 (495) 624-98-63; e-mail: info@imash.ru
Заключение совета рецензентов: 03.09.15 Заключение совета экспертов: 06.09.15 Принято к публикации: 09.09.15
В статье рассматриваются неравновесные процессы в гидридах металлов. В марте 1989 г. появилась статья М.Флейшмана и С.Понса, в которой утверждалось, что авторы открыли холодный термояд, ссылаясь на тепловые эффекты, которые они получили в результате опытов на электролизной ячейке. В нашей печати мнения ученых разделились, и это продолжается до сих пор. Одни считают, что это прорыв в энергетике, другие отнеслись явно скептически. Среди последних д-р физ.-мат. наук В.П. Смилга, который закончил свою статью в журнале «Знание - сила» словами: «Но если эффектик и есть, рассчитывать на чудо не стоит. В лучшем случае - это любопытная новая главка из физики неравновесных процессов в гидридах металлов». Автор этой статьи в результате анализа литературы по экстремальному поведению, в частности алюминия, и собственных опытов и теоретических изысканий доказал избыточность энергии при разрушении короткоживущих гидридов металлов.
Ключевые слова: неравновесные процессы, гидриды металлов, водород.
NON-EQUILIBRIUM PROCESSES IN METAL HYDRIDE
V.S. Tereshchuk
Tel.
IMASH of RAS 4 Malii Kharitonievskii lane, Moscow, 101990, Russia 8 (495) 628-87-30; fax: 8 (495) 624-98-63; e-mail: info@imash.ru
Referred: 03.09.15 Expertise: 06.09.15 Accepted: 09.09.15
The article deals with the non-equilibrium processes in metal hydride. In March 1989, an article by M. Flejsman and S. Pons claiming that authors have opened cold thermonuke, referring to thermal effects, which they received as a result of experiments on the electrolysis cell. In our print academic opinion was divided and this has continued ever since. Some think that this is a breakthrough in energy, others were clearly skeptical. Among the latter, doctor of physical and mathematical sciences Smilga V.P., who finished his article in the journal of knowledge is power with the words: "But if the effect is, count on a miracle is not worth it. In the best case scenario is a curious new head from physics of non-equilibrium processes in metal hydride". The author of this article as a result of the analysis of the literature on extreme behavior, particularly aluminum, and their own experiments and theoretical researches proved short-lived when power redundancy of metal hydrides.
Keywords: non-equilibrium processes, metal hydride, hydrogen.
Валерий Сергеевич
Терещук Valéry S. Tereshchuk
Сведения об авторе: канд. техн. наук, старший научный сотрудник ИМАШ РАН им. А.А. Благонравова. Награжден медалью «Ветеран труда СССР» и знаком «Изобретатель СССР».
Образование: МВТУ им. Н.Э. Баумана (1964).
Область научных интересов: горение металлов в активных средах, экстремальное состояние вещества, разработка и применение сплавов и композитов на основе А1 для генерации водорода, химия и физика гидридов переходных металлов, создание автомобиля на водородном топливе без водорода на борту.
Публикации: 40 научных трудов, 23 а.с. и патента РФ на изобретения.
Information about author: PhD. tehn. sciences, senior researcher IMASH RAS. He was awarded the medal "Veteran of Labor of the USSR" and the sign "Inventor of the USSR".
Education: Bauman Moscow State Technical University (1964).
Research area: the burning of metals in active environments, extreme states of matter, development and application of alloys and composites based on Al to generate hydrogen, chemistry and physics of transition metal hydrides, hydrogen-powered cars without the hydrogen fuel on board.
Publications: 40 scientific papers and 23 patents for inventions of the RF.
Введение
В 1989 году появилось сообщение электрохимиков Стенли Понса и Мартина Флейшмана о том, что им удалось создать условия для проведения термоядерной реакции при комнатной температуре (так называемый «холодный термояд») [1].
Но более осмотрительные физики, в их числе и наши соотечественники В.Смилга и А.Смолин (Курчатовский центр), попытались оценить вероятность ядерной реакции при комнатной температуре. Из их расчетов следовало, что вероятность возникновения холодной термоядерной реакции составляет одно событие на 10-70 атомов дейтерия в секунду [2] - ис-чезающе малая вероятность, иными словами, такое событие, как «холодный термояд», практически невозможно.
Теоретический анализ
Главное обстоятельство в этих опытах, на что мало кто обратил внимание, - это избыточное в 4-5 раз выделение тепла по сравнению с подведенным, сопровождаемое в последнем опыте непонятным взрывом. Авторы этих опытов данные явления отнесли к явлению холодного термояда. Явное заблуждение, с чем согласен академик Г. А. Месяц.
Сам опыт был предельно прост. Проводился электролиз подсоленной тяжелой воды. При этом на катоде по всем законам электрохимии выделялся водород. Катод был выполнен из Р4 который обладает таким замечательным свойством, что даже при комнатной температуре интенсивно поглощает Н2, причем при вхождении в кристаллическую решетку Рd водород расщепляется не только до атомарного состояния, но до состояния протона, на что и рассчитывали Флейшман и Понс. Чем сильнее насыщение металла протонами, тем больше вероятность ядерной реакции, считали они.
Катод из Рd испытатели варьировали то в виде стержня диаметром 0,4 см и длиной 10 см, то в виде пластины 8х8 см и толщиной 2 мм, то в виде кубика, но вышеупомянутый взрыв произошел лишь на кубике с гранью 1 см. Плотность тока была 125 мА/см2 и напряжение на ячейке 1,54 В. При этом вытяжной шкаф, где проводился опыт, был разрушен вместе с электролизной ячейкой, существенная часть катода расплавилась (точка плавления Рd = +1554 °С), часть его испарилась. С нашей стороны здесь уместно добавить, что теплота плавления Рd = 17 кДж/моль, а теплота испарения = 353 кДж/моль при удельной теплоемкости Ср =25,9 Дж/моль-град и температуре испарения 2940 °С. Моль Рd = 106,4 г , если вес кубика Рd = 12 г, то вес его в молях = 0,11. Если предположить, что половина оплавилась и испарилась (как утверждают авторы - существенная часть), то на это было затрачено, по нашим расчетам, примерно 22 кДж. Теплота образования окиси палладия = 85
кДж/моль, т. е. если бы половина кубика сгорела в кислороде, то при этом выделилось бы тепла всего 4,5 кДж, т.е. примерно в 5 раз меньше, чем было получено при наших расчетах. Авторы этот расчет не сделали, но они экспериментально установили на основании своих не взрывных опытов: первое - наличие «избытка выработки энтальпии, заметно зависимого от прикладываемой плотности тока и пропорционального объему электродов, т.е. феномену вместимости палладиевого электрода, и второе - выработка тепла может превышать 10 ватт/см3 палладие-вого электрода. Это подтверждается в течение всего экспериментального времени - 120 часов, в течение которого выделилось больше, чем 4 МДж/см3 электродного объема». И тут же авторы восклицают: «Невероятно, что это могло быть благодаря чему-то другому, нежели ядерному процессу» [1].
В чем же причина взрывного эксперимента? Не только в плотности тока, но и в размерах электрода. Ни стержни размером 0,4 на 10 см, ни пластина толщиной 2 мм и 10x10 см не взрывались, а вот куб 1x1x1 см взорвался.
Чтобы разобраться, что же является причиной взрыва, вспомним, что материал катода - палладий. Известным фактом является его насыщение водородом при электролизе воды [1], причем не просто водородом, а ионами водорода, т. е. протонным газом.
В.П. Смилга и А.Смолин предположили, что описанные явления сводятся к «неравновесным процессам в гидридах металлов», на чем, к сожалению, и окончили свою статью, никак не комментируя и даже не упоминая заинтересовавших нас ни тепловых эффектов, ни взрывов, к которым, по нашему мнению, «физика неравновесных процессов в гидридах металлов» может иметь самое прямое отношение. В работе [3] автор изучал взрывы расплава А1 в воде, и относительные эффекты по энергетике были не хуже, чем у палладия.
По прошествии десяти лет опыты Флейшмана и Понса совершенно не забыты, но, видимо, правы были Смилга и Смолин, что «холодный термояд» таким способом получить нельзя. Свою статью они закончили следующей фразой. «Но если «эффектик» и есть (имеется в виду тепловой эффект), рассчитывать на чудо не стоит. В лучшем случае - это любопытная новая главка из физики неравновесных процессов в гидридах металлов» [2]. Здесь автор данной работы совершенно согласен со Смилгой и Смолиным, т. к. им почти за три года до опубликования вышеупомянутой статьи Флейшмана и Понса и отклика на нее Смолина и Смилги было установлено ранее неизвестное свойство образования взрывчатых гидридов на основе металлов (например А1), эндотермически поглощающими водород (и образующими, по принятому мнению, раствор водорода в металле, но не гидрид), при взаимодействии металла с парами воды при давлении свыше 10 атм и температуре больше 2300 К, когда образующийся окисел металла
способствует усиленному насыщению металла водородом, выделяющимся при реакции окисления металла водой, когда степень насыщения металла водородом доходит до уровня образования неустойчивых газообразных гидридов, время жизни которых сравнимо со временем взрывных процессов» [4] (заявка на открытие № 1287 от 16.06.86 г.).
Опыты Флейшмана и Понса подтверждают подобный процесс в случае насыщения Рd водородом в процессе электролиза и обычной воды. В монографии М.П. Славинского [5] высказывается мнение «о возможности образования гидрида А1». Так, еще в 1889 г. было высказано предположение, что это соединение образуется при электролизе дистиллированной воды между алюминиевыми электродами, причем водородистый А1, образующийся на катоде, немедленно разлагаетс
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.