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lunedì 2 maggio 2011

Le ricerche di Arata sulle nanopolveri di Palladio

Sabato scorso, nel corso della trasmissione Mr Kilowatt in onda su Radio 24 (qui il file audio), il dottor Francesco Celani dell'INFN di Frascati ha condensato in pochi minuti molte preziosi informazioni per chi è interessato agli ultimi sviluppi della ricerca sulle reazioni nucleari a bassa energia.

Molti lettori del blog, nei commenti al post in cui ho pubblicato il testo dell'intervista, hanno espresso interesse e curiosità su un punto particolare che Celani non aveva potuto concludere, causa la brevità della trasmissione.

Molto gentilmente Celani mi ha scritto oggi per approfondire l'argomento e spiegare esattamente cosa abbia scoperto Arata sulle reazioni di "fusione fredda" che avvengono utilizzando polvere di Palladio, quando il diametro delle particelle è inferiore ai 100 nanometri.


Caro Daniele,

ho letto alcuni commenti/richieste riguardo il problema dei 100nm, anche se, a dire il vero, il punto è anche stato PARZIALMENTE ripreso nelle domande successive, cercherò di spiegare, a Te e soprattuto ai numerosi ed esperti "clienti" del BLOG, il problema.

* Inoltre, anche alcuni "lettori" del Blog di Roy Virgilo hanno fatto (per via telefonica) a Roy domande similari. Lo prego di mettere il mio testo anche nel suo blog.

** Invio quindi la mia risposta ad entrambi, e p.c. conoscenza anche a Maurizio Melis, cosicché il punto sia finalmente chiarito (almeno spero...).

*** Riassumo, anche storicamente, gli esperimenti condotti da Yoshiaki Arata, Università di Osaka (ed insignito del Premio Imperiale "Order of Culture", cioè la più alta onorificenza esistente in Giappone) che hanno portato tale Scienziato a capire il problema della dimensionalità anche nell'ambito della Condensed Matter Nuclear Science.

**** È ben noto, nell'ambito della catalisi, quanto sia importante il valore delle nano-particelle e la loro stabilità nel tempo: un esempio per tutti sono i catalizzatori utilizzati per abbattere alcuni degli inquinanti dei motori a combustione interna (cioè anche i gas di scarico automobilistici) ed il problema della loro efficacia/stabilità nel tempo.

1) Il Prof. Arata, riprendendo la (complessa) geometria costruttiva del cosiddetto "catodo cavo", è riuscito ad evidenziare, SPERIMENTALMENTE, che i fenomeni di calore anomalo erano "magnificati" dalla riduzione di dimensionalità del Palladio utilizzato.

2) Il catodo cavo è un vecchio, ma tuttora attualissimo, "cavallo di battaglia" del Prof. Arata in quanto gli permise, nel lontano 1955-1958, di produrre Deuterio gassoso a pressioni estremamente elevate (anche 1000-2000 Atmosfere) pur non avendo a disposizione un compressore (per Idrogeno, Deuterio) per tali tipi di gas.

Tali tipi di compressori, e soprattuto l'utilizzo del Deuterio (considerato materiale strategico), erano stati PROIBITI dal governo USA al Giappone, dal 15 Agosto 1945 (fine della guerra).

Il Deuterio era indispensabile all'Università di Osaka per esperimenti di Fusione Calda.

Non avendo a disposizione tale gas, gli USA erano convinti che mai e poi mai il Giappone avrebbe potuto effettuare tali tipi di esperimenti ma solo apportare un contributo teorico od, al massimo, effettuare esperimenti esplorativi e collaterali con il banale Idrogeno (i cui risultati sarebbe stati comunque utili agli USA stessi).

Il catodo cavo è, essenzialmente, un lungo cilindro, a parete spessa, scavato di Palladio (puro o in opportune leghe) con una estremità chiusa e la seconda accessibile (tramite un opportuno rubinetto capace di sopportare anche pressioni di migliaia di atmosfere; le successive tubazioni di collegamento erano in SS [Stainless Steel, acciaio inox, ndr]).

Il tutto è utilizzato come Catodo in una cella elettrolitica mantenuta ad una limitata (cioè bassa) sovrapressione (1.2-2 Atmosfere).

Come soluzione elettrolitica veniva utilizzata acqua pesante (D2O, cioè contenenente Deuterio al posto dell'Idrogeno) resa conduttrice da sali di metalli alcani ivi disciolti.

Il punto chiave della sperimentazione è che la pressione effettiva del Deuterio sulla parete esterna del catodo, a causa dei processi elettrolitici opportunamente condotti, poteva raggiungere valori elevatissimi (anche molte migliaia di Atmosfere) e tale pressione (di Deuterio allo stato atomico) si ripercuoteva, ovviamente, all'interno del catodo cavo.

Poiché, come è ben noto, il Palladio è permeabile al passaggio selettivo di Idrogeno, Deuterio e Trizio, lentamente il gas fluiva dalla parete esterna alla zona cava dell'elettrodo.

All'equilibrio, salvo piccole perdite, la pressione del Deuterio accumulato era pari alla pressione "elettrica" esercitata dalla elettrolisi sulla parete esterna.

Quindi, utilizzando in maniera innovativa e massiccia un fenomeno che era stato considerato una curiosità negli anni '30, Arata (e Collaboratori) erano riusciti a produre il Deuterio (ad altissima pressione) con cui riempivano, un po' alla volta, le usuali bombole (da 100-200 Atm.). Tale Deuterio accumulato era alla fine utilizzato per esperimenti di Fusione Calda (picchi elevatissimi di corrente ottenuti tramite scarica di bancata di condensatori).

Come risultato finale, il 8 Febbraio 1958 gli Scienziati Giapponesi annunciarono al mondo intero, tramite Giornali, Radio e Televisione, che erano riusciti a produrre la Fusione Calda con la tecnica delle scarica capacitiva.

Per molte ore gli USA negarono che ciò fosse potuto avvenire ma che il risultato era stato inventato a "tavolino", quindi un bluff, per oscuri motivi politici...

* Gli esperimenti di "compressione elettrochimica", senza compressore meccanico, sono stati riprodotti (e per alcuni aspetti addirittura migliorati) dallo scrivente nei Laboratori Nazionali di Frascati dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare nel 2006. I risultati sono stati pubblicati.

3) La intera vicenda del catodo cavo, e seguente, "beffa" effettuata dai Giapponesi verso gli USA, è venuta alla luce dettagliatamente soltanto il 28 Novembre 2005 in occasione della 12° Conferenza della Condensed Matter Nuclear Science (pagg. 44-54; ISBN: 981-256-901-4) che avvenne a Yokohama (Giappone). L'excursus storico fu effettuato da Arata stesso (ormai ultra ottantenne....) in occasione della presentazione dei suoi meravigliosi (a mio parere) risultati ottenuti utilizzando il Palladio con dimensionalità di 10-12nm, disperso in una matrice inerte di Zirconia (ZrO2), cioè in rapporto atomico: Pd_35%, ZrO2_65%.

* In una seduta separata Arata riferì anche che risultati similari, e spesso addirittura superiori, erano stati ottenuti con una lega di: Pd_5%, Ni_30%, ZrO2_65%. La riproducibilità, nel caso del Pd-Ni-ZrO2, era ancora oggetto di studio.

4) In parole povere, Arata fece, a partire dal 1992, una serie di studi elettrolitici in cui sostituì, all'usuale catodo pieno (utilizzato dal 99.99% degli sperimentatori) quello cavo al cui interno immetteva "polvere" Palladio di varie dimensionalità.

La scoperta, fondamentale, di Arata è che i risultati (riguardo l'eccesso di calore e la produzione di gas Elio 4 all'interno dell'elettrodo stesso) miglioravano al diminuire della dimensionalità delle polveri.

Furono utilizzati granuli/polveri (prodotte dalla Tanaka K.K., la stessa ditta Giapponese che gli aveva fornito negli anni'50 il catodo cavo) con diametri via via decrescenti: 2mm, 1mm, 0.5mm, 0.1mm, 0.01mm, 1000nm, 200nm, 100nm, 50nm, 20nm).

Altro risultato, forse ancora più importante, era che mentre i valori di anomalie termiche/nucleari erano abbastanza stabili al variare dei cicli di carica/scarica e del tempo per materiali con dimensionalità oltre 200nm, si aveva invece una grossa riduzione di prestazioni per quelli a partire da dimensioni pari o inferiori a 100nm.

La sua ipotesi, successivamente corroborata da prove sperimentali, era che il Pd "ultra-sottile" tendesse a "sinterizzare" (cioè unirsi uno con l'altro) diventando quindi, nel tempo, più "grande".

Per tale motivo, unitamente a altri Colleghi di Università del Giappone, sviluppò/perfezionò una tecnica in cui il Palladio veniva portato a dimensioni di soli 8-15nm e bloccato da una matrice pseudo-vetrosa di Zirconia per evitarne la auto-agglomerazione.

I risultati sono stati eccellenti e replicati, INDIPENDENTEMENTE, da Ricercatori della Techonova (gruppo Toyota, Prof. Akito Takahashi e Coll.) ed Università di Kobe (Prof. Akira Kitamura e Coll.).

5) Aspetto cruciale degli esperimenti condotti da Toyota-Univ. Kobe è che le nano-particelle sono state prodotte INDIPENDENTEMENTE da una Industria (Soc. Santoku, Kobe) basandosi unicamente sulle informazioni contenute negli articoli scientifici pubblicati da Arata e Collaboratori.

Grazie per la paziente lettura del mio lungo documento.

Cordialmente,

Francesco CELANI

Frascati, 2 Maggio 2011.

10 : commenti:

tia ha detto...

E' leggermrente offtopic, ma qualcuno ha domandato alla Defkalion che diritti ha sull'E_cat?
Nell'home page campeggia "diritti globali eccetto americhe", mentre Rossi a Cost to Coast AM ed in altre interviste ha detto che hanno solo la Grecia ed i Balcani.
(Defkalion non ha ancora risposto alla mia mail.)

Tizzie ha detto...

Interessante!

Dunque per l'uso efficiente di particelle nanometriche sotto una certa dimensione serve l'inglobamento delle stesse in una struttura rigida che eviti l'auto-agglomerazione delle particelle in blocchi piu` grandi.

E` plausibile dunque che dentro l'apparato di Rossi non ci sia polvere libera di circolare all'interno, ma che essa sia fissata sulle pareti interne del reattore, che suppongo a questo punto possa avere la stessa costruzione di un convertitore catalitico per automobili (matrice di lastre metalliche con depositate sopra il materiale catalitico).

Questo sempre se non mi e` sfuggito nulla nella spiegazione.

Tizzie ha detto...

@Tia: puo` essere che i piani commerciali della Defkalion Green Technologies prevedano inizialmente, data anche la posizione geografica, il commercio degli apparati in Grecia e balcani, con espansione nel corso del tempo nel resto dell'Europa.

Prova a controllare dove e` situata Xanthi.

tia ha detto...

Tizzie, un conto sono i piani di espansione, un altro i diritti.
Se ha i diritti solo per grecia e balcani, il resto è campo aperto per un altra azienda.

bertoldo ha detto...

ecco fatto ...adesso tia vuol farsi l'azienda che costruirà e venderà e-cat ...

bertoldo ha detto...

molto interessante la lettera di dettagli tecnici di Celani .Riempire un libro con la storia della fusione fredda , con dettagli tecnici di questo livello sarebbe un'operazione molto interessante , raccontata poi dai protagonisti ...

Alberto ha detto...

Primo livello: non ci credo, non ha fornito i dati, è una bufala, non fuunzionerà mai.

Secondo livello: non è originale, non ha titoli per il brevetto, ha imbrogliato.

Adesso: per quali paesi non c'è ancora l'esclusiva? :-)

Si capisce perchè certa gente si nasconde dietro i nick... ;-)

(scherzo!!!!! chi se la prende se lo merita!!!!!!)

Vettore ha detto...

Grazie davvero al Dr Celani! Ha fornito dei dettagli estremamente interessanti! (Credo anche poco conosicuti...)

P.S. Nel caso del reattore di Rossi le polveri usate (stando alle microfotografie che compaiono nel brevetto) sarebbero piuttosto grossette, superiori ai 100nm e forse addirittura vicine ai 1000nm...

Painlord2k ha detto...

Da quel che ho capito io, ha i diritti di commercializzazione non esclusiva in tutto il resto del mondo. E, da quel che dite, l'esclusiva in Grecia e nei Balcani.

Roy ha detto...

Bertoldo ha detto: molto interessante la lettera di dettagli tecnici di Celani .Riempire un libro con la storia della fusione fredda , con dettagli tecnici di questo livello sarebbe un'operazione molto interessante , raccontata poi dai protagonisti ...

Nella seconda edizione del mio libro non mancheranno! Insieme a molti altri. Ma datemi tempo e fatemi raccogliere altro materiale mooolto interessante che sta venendo fuori. Se ne parla in autunno.

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