Ipotesi E-Cat

Nel momento in cui mezzo mondo cerca di "replicare" il reattore Ni-H svezzato da Rossi e Focardi, dopo la brillante disamina sui brevetti ricevo dal nostro bravissimo ingegner Jack - che mi sorprende sempre più - due sue verosimili ipotesi di come potrebbe essere costruito il core dell'E-Cat, con tanto di disegni e spaccati. Ci sono addirittura anche congetture sui possibili catalizzatori segreti. 

Jack sta dimostrando di saperla molto lunga: è solo un gioco - come scrive lui - oppure... mmh, qui e-cat ci cova!  Di certo anche questa volta ci ha fornito materiale per intavolare una bella discussione. 

Grazie Jack, sono certo che questo tuo articolo sarà molto apprezzato. E sono curioso di vedere cosa ne dirà lo stesso Rossi.


Nota del 14/5/2011. In soli 5 giorni questo post è diventato il più commentato da sempre del blog. Non solo, Steven Krivit ha chiesto di poterlo pubblicare su New Energy Times. Pertanto Jack ha deciso di raccogliere tutti gli spunti che i lettori hanno lasciato sotto forma di domande, ipotesi e suggerimenti e ha prodotto una revisione del seguente testo e un aggiornamento delle immagini che sono diventate cinque. La nuova versione, che verrà tradotta in inglese e pubblicata su New Energy Times, si trova qui:
http://22passi.blogspot.com/2011/05/ipotesi-e-cat-versione-20.html

*** versione 1.0 ***

Premessa: tutto quello che seguirà sono considerazioni altamente speculative, basate sulle poche informazioni ottenibili da alcune immagini dell’E-Cat e dalle poche notizie rilasciate dalla coppia Rossi-Focardi. Cercare di capire come funziona l’invenzione del decennio è un gioco divertente, ma probabilmente utile solo a quelli che, come me, non riescono a frenare il cervello quando parte per la tangente.

Il punto è questo: com’è possibile che un tubo di rame dall’apparenza mesta e poco signorile possa rivoluzionare il mondo?

Spero che Rossi non se la prenda, in fondo tutto quello che segue non è niente di riservato. È un modo per riassumere le idee e le notizie tecniche apparse sull' E-Cat nei diversi mesi, alcune addirittura nate in questo blog (vedi in seguito il catalizzatore a membrana PEM). A questo aggiungo qualche disegno CAD, un po’ di fantasia ed ecco un reverse engineering molto, ma molto, approssimativo. Tutti gli interessati possono quindi esprimere ogni loro dubbio o perplessità nei commenti. Sarò felice di aggiornare questo Fanta-E-cat con i ragionamenti di tutti quelli che intendono collaborare… alla ricerca del gatto perfetto! Ovviamente: Don’t try this at home!

E-Cat – vista esterna

Cominciamo a parlare del nostro tubo.

Come si vede da qualsiasi foto e dal modello semplificato 3D, l’E-Cat è un tubo sagomato in rame. Ci sono chiari i punti di ingresso dell’acqua ed il punto di uscita. Si da per scontato che l’acqua non tocchi mai ne l’idrogeno e ne la miscela di Nickel. La camera interna, ovvero il cuore del reattore, è un contenitore di acciao inox (aff. Rossi) in cui dentro è contenuta la miscela in pressione satura di H2 probabilmente a 20/30 bar (aff. Brevetto).

E-Cat - sezionato

Il sistema si scalda a mezzo di due termoresistenze. La prima interna più piccola e la seconda esterna molto corposa. La prima domanda è: perché due? La resistenza interna, che secondo me Rossi chiama “di controllo”, è la principale responsabile del riscaldamento della miscela. Io l’ho piazzata sull’asse del tubo al centro del nucleo del reattore. Mi sembra il punto più sensato dove il suo effetto sul nickel possa essere massimizzato. La termoresistenza scalda in pratica tutto il core di acciao inox. La seconda resistenza è molto esterna. La sua missione è probabimente quella di scaldare tutto il tubo in modo che si raggiunga velocemente la temperatura di innesco della reazione Ni-H. È sicuramente utile anche per pre-riscaldare l’idrogeno che si trova nel tubo. Durante l’esperimento del 14 Gennaio sembra che un guasto abbia messo fuori uso una resistenza. Secondo me si è rotta quella esterna. Il reattore è così stato riscaldato da quella più piccola interna con molto più tempo. Se ne deduce che non sono necessarie entrambe, ma che il reattore potrebbe funzionare anche solo con quella interna. Probabilmente, la presenza di entrambe aiuta il reattore a restare stabile, ovvero a non oscillare in temperatura verso l’alto o il basso. Se la reazione Ni-H dipende dal calore, si innesca infatti una retroazione che può facilmente o spingerlo troppo in alto (si scalda, si alza l’energia e si scalda ancora di più) o verso il basso (si raffredda, cala l’energia e si raffredda ancora di più). Avere due termoresistenze che non sono Ni-H dipendenti aiuta ad evitare che il reattore oscilli. Motivo per cui a Rossi non piace lasciare il reattore a input zero (staccato dalla corrente) nonostante possa anche funzionare in questa modalità.

Il reattore in questa versione sembra estremamente semplice. La polvere di Nickel è introdotta dallo stesso tubo in cui viene inserito l’idrogeno. Infatti nelle foto si vede un tappo o addirittura un rubinetto posto in verticale. Rossi lo apre e letteralmente versa dentro la miscela. L’H2 è direttamente in contatto con il Ni e con il catalizzatore.

La questione temperatura del core e dell’acqua. Se il disegno non è troppo lontano dalla realtà, data la quantità di metallo in pochi cm cubi è quasi scontato che la temperatura nel nucleo sia quasi uguale a quella acqua che gli scorre intorno. Questo vuol dire che la reazione Ni-H parte già a 60° ovvero il momento in cui negli ultimi esperimenti, cambia la curva di riscaldamento del reattore. A questo va aggiunto che anche Focardi ha confermato che la temperatura di innesco è estremamente bassa, cosa che rende l’esperimento di Rossi molto diverso da tutti i suoi simili (come Piantelli) dove le temperature di innesco si pongono verso i 400-500°. Il fatto che Rossi sostenga che nel nucleo del reattore c’è un temperatura molto alta è secondo me una affermazione atta a confondere. Anche se fossero presenti degli strati di isolante termico o particolari materiali, con i flussi di acqua registrati, il nucleo del reattore resta molto vicino alla temperatura dell’acqua/vapore in uscita.

Il mitico catalizzatore. Per cercare di immaginare vagamente cos’è il catalizzatore, bisogna farsi la domanda: a cosa serve il catalizzatore? Probabilmente il catalizzatore aiuta la penetrazione dei protoni (il nucleo dell’idrogeno) all’interno dei grani di Nickel. Per fare questo l’idrogeno passa da stato molecolare (H2) a ione H+ (protone). Focardi cita questo fattore in una sua intervista. Questa scissione richiede energia e va in qualche modo aiutata. Inoltre il protone in qualche modo deve potersi muovere con facilità in questo catalizzatore per finire nel Nickel. Uno dei materiali che si pone in pole position per questo tipo di missione è il mitico palladio o il platino. Guarda caso esce un altro “eroe” della fusione fredda, un elemento noto per caricarsi di idrogeno e favorirne la scissione.

Oltre al palladio, il platino è usato anche nelle celle a combustibile come strato di interfaccia fra l’idrogeno e la membrana PEM (Proton Exchange Mambrane). Vedi Wikipedia su fuel cell per tutti i dettagli. Il platino dissocia le molecole H2 e favorisce la penetrazione nella PEM. In questa versione del reattore Rossi il platino/palladio è in piccoli grani diffusi nella miscela. Se fosse solo su una parete sarebbe poco attivo sul Nickel non in contatto con il bordo della camera.

Ma c’è un problema. Rossi dà agli svedesi un campione da analizzare di povere usata nel reattore. Si trova del Nickel, del Rame (10%) e del Ferro (%10). E il catalizzatore? Rossi in qualche modo (chimico o meccanico) potrebbe averlo rimosso. Certo è che se una piccola parte fosse rimasta e lo spettrometro di massa degli svedesi l'avesse rivelata erano dolori. Il supersegreto Rossi non credo voglia giocare con rischi di questo tipo. Allora forse il catalizzatore non è nella forma che potremmo immaginare. Questa che segue è una interpretazione del E-Cat nata da un commento nel tuo Blog… non mi ricordo più chi e come, sono troppi i post da controllare.

E-Cat PEM

In questa versione l’Idrogeno e il Nickel non sono direttamente in contatto. Si trovano separati da una membrana (o layer metallico) che si comporta esattamente come le PEM delle celle a combustibile. La membrana probabilmente è dotata di uno strato di platino o palladio… o potrebbe essere anche composta da questi elementi o da una loro lega. In questo caso niente mix di polveri, ma solo un sistema che favorisce la migrazione dei protoni. In questo caso però solo il Nickel a contatto con la membrana potrebbe reagire. È dunque probabile che la struttura interna non sia quella semplice vista in 3D, ma qualcosa di più complesso che aiuti ad aumentare la superficie di contatto Ni-PEM.

Sono ancora indeciso fra queste due versioni di E-Cat. Attualmente prediligo la prima solo per una questione di semplicità. Nel mondo delle fuel cell inoltre esistono anche alternative al Platino (vedi http://blogs.physicstoday.org/update/2009/04/iron-rivals-platinum-as-fuel-c.html) ed un suo sostituto potrebbe essere un mix a base di ferro. Ferro, proprio quello che si trova al 10% come residuo delle polveri e che si fa fatica a spiegare che sia come prodotto di fusione (nuclearmente troppo lontano dal Nickel) sia come erosione della camera di Inox (anche gli svedesi su questo punto non ci credono). Che il componente principale del catalizzatore sia sotto il nostro naso?

Vi lascio forse con più dubbi che certezze… ma in fondo è il bello di questo oggetto!

Saluti

Jack

(Giacomo Guidi)