钯阴极-重水电解系统中超热产生的机理

钯阴极-重水电解系统中产生超热的现象属于化学与核物理间的交叉科学，具有深远的科学意义和潜在的能源利用价值。本项目将制作不锈钢内衬聚四氟乙烯高温（200 ℃）、高压（1.5 MPa）、长寿命（300 hr）钯阴极-重水电解池，电解池外底贴附半导体加热/制冷片。利用自制热导式大体积、高功率量热计测量该池中产生的超热。通过调节半导体片的加热/制冷功率实现电解过程中阴极温度的独立变化，通过调节氘气压、控制电流施加方式等手段实现阴极电流密度、钯电极中氘含量等参数独立变化。研究这些正交优化设计参数以及电解液酸浓度和添加剂含量等因素对超热幅值的影响，探索超热产生的机理并放大超热。在1～10 W的高功率超热基础上利用气相色谱和高分辨气体质谱测量伴随超热产生的氦，确定超热与氦产生间的关联性，最终确立超热的核性质。为凝聚态核科学奠定重要基础，为可能的能源利用提供实验原型。

钯阴极—重水电解系统中产生的异常超热属于化学与核物理间的交叉学科，具有重大的科学意义和潜在的能源利用价值。本项目以量热系统的完善、封闭电解系统特征的探索、Pd-D电阻与温度及氘含量关系研究为基础，以氘含量、温度和电流密度等物化参数和材料处理对超热影响为主要研究对象。结果表明，超热产生的关键因素是钯电极的预处理、电解液组分和电解过程的控制，当氘含量处于在Pd-D相图中两相混合区与贝塔单相边界附近时产生超热几率较大，高温有利于超热产生。即超热具有典型的催化反应特征，钯材料性质起关键作用，物化参数作用相对较弱。此外我们还在钯阴极—重水开放电解系统中热爆炸的理论分析、高温高压量热计的设计建造、凝聚态核科学总结等方面进行了广泛探索。