Come rivelare l’“effetto Rossi” con un Hot-Cat

Il “segreto” del reattore E-Cat di Andrea Rossi è il cosiddetto “effetto Rossi”, che può essere osservato nella versione ad alta temperatura del reattore nota come Hot-Cat. In questo articolo vedremo i regimi di temperatura e pressione in cui esso risulta osservabile, usando come combustibile sostanze chimiche note e usate anche dal fisico russo Alexander Parkhomov nella prima replica indipendente di un E-Cat. Questo reattore ad alta temperatura è importante anche perché rappresenta un po’ il trait d’union fra l’E-Cat “a bassa temperatura”, o di prima generazione, e l’E-Cat QuarkX, o di terza generazione.  

L’E-Cat originale e un Hot-Cat sono due “bestie” molto diverse. In un certo senso, un Hot-Cat è un E-Cat di seconda generazione, tuttavia non ha sostituito l’E-Cat “a bassa temperatura”: al contrario, ha permesso di migliorarlo creando due potenziali prodotti complementari l’uno con l’altro. Infatti, un E-Cat “low T” è ideale per fornire energia termica a basse temperature (fino a 120 °C) sotto forma di vapore, mentre un Hot-Cat è ottimo per fornire alte temperature (dell’ordine di 600 °C o più).

Le principali differenze tra l’E-Cat originale e un Hot-Cat.

L’originale E-Cat a bassa temperatura può essere considerato una versione “umida” del reattore di Rossi, perché genera acqua calda miscelata a vapore. Le reazioni potevano essere attivate al suo interno alimentando una resistenza elettrica di riscaldamento, quindi era possibile scollegare permanentemente la corrente e le reazioni continuavano da sole: cioè il reattore era autosufficiente fino a quando qualcuno non apriva la valvola di gas pressurizzato per fermare il processo, come illustrato nel libro “I segreti dell’E-Cat”.

Invece un Hot Cat, ideale per produrre alte temperature utili per processi industriali o per generare elettricità, è una versione “asciutta” dell’E-Cat. Per funzionare, ha bisogno – almeno periodicamente – di calore fornito da una o più resistenze elettriche. Anche il modo in cui l’idrogeno viene introdotto nel reattore è diverso: non dall’esterno con un cilindro, ma rilasciato da una speciale compressa una volta raggiunta una certa temperatura.

La compressa brevettata utilizzata da Rossi per fornire questo gas – litio alluminio idruro (ovvero tetraidroalluminato di litio, LiAlH4), utilizzato anche dal russo Alexander Parkhomov nella sua “replica” di un Hot-Cat – ha anche il vantaggio di permettere di produrre la pressione desiderata di idrogeno all’interno della camera di reazione dosando opportunamente la quantità di polvere nella compressa.

Tuttavia, le differenze tra l’E-Cat originale a bassa temperatura descritto nella prima domanda di brevetto (risalente al 2008) e la sua versione ad alta temperatura, o Hot-Cat (nato, sostanzialmente, nel 2014), vanno ben oltre quanto già citato. Ho cercato di riassumere, nella tabella sottostante, le caratteristiche principali di entrambi i tipi di reattore per un confronto immediato.

Le differenze più importanti tra l’E-Cat originale “a bassa temperatura” e l’Hot-Cat (2a generazione).

Una delle principali differenze tra i due tipi di E-Cat sta nella temperatura di innesco delle reazioni: per un E-Cat “a bassa temperatura” è di circa 60-70 °C, come confermatomi personalmente anche dal prof. Sergio Focardi, mentre per l’Hot -Cat è intorno ai 500 °C, come sappiamo da informazioni fornite da Rossi ad alcuni scienziati svedesi (come vedremo più avanti).

In altre parole, la temperatura di innesco delle reazioni LENR all’interno del reattore di Rossi è leggermente inferiore alla temperatura operativa del reattore stesso, cioè della temperatura che è in grado di fornire all’acqua o alla sua parete esterna, rispettivamente. Infatti, un E-Cat con una temperatura di innesco di 60-70 °C ha una temperatura di lavoro fino a 120 °C e la prima versione di Hot-Cat ha una temperatura di lavoro di 600 °C.

Nei due tipi di reattore c’è anche un diverso alimentatore. L’originale E-Cat “a bassa temperatura” era alimentato con alimentazione elettrica monofase a 230 V, mentre l’Hot-Cat è sempre alimentato con una trifase (l’unica eccezione era nei test di Penon: due bobine resistive alimentate a 230 V). Quindi, l’uso della trifase invece della monofase in un Hot-Cat potrebbe non essere una semplice coincidenza.

Lo spostamento del tempo delle correnti nell’energia elettrica trifase.

Qualsiasi sistema polifase, in virtù dello spostamento temporale delle correnti nelle fasi, rende possibile generare facilmente un campo magnetico che ruota alla frequenza di rete con un’ampiezza costante, a condizione che tutte e tre le correnti di fase siano uguali in ampiezza, e che si spostino con precisione di un terzo di un ciclo in fase (vedi la figura). Anche un avvolgimento monofase produce un campo magnetico, ma non può fornire lo stesso effetto.

In ogni caso, l’uso di energia elettrica trifase o monofase al posto della corrente continua sembra essere essenziale. Forse, potrebbe essere anche in qualche modo legato alla produzione di EMF – o Electromotive Force – scoperta negli Hot-Cat (vedi il seguente commento di Rossi pubblicati su JoNP), che in futuro potrebbe essere usata per produrre elettricità direttamente, per esempio accoppiando l’energia di una particella in movimento carica in un “trasformatore”.

Andrea Rossi, December 30th, 2012 at 3:01 PM

Dear Bernie Koppenhofer:you are touching a very important point: during these very days, and also during the more recent tests, we are working on this issue. I think we will be able to produce directly e.m.f., but much work has to be done. Actually, we already produced direct e.m.f. with the reactors at high temperature, and we measured it with the very precise measurement instrumentation introduced by the third party expert, but we are not ready for an industrial production, while we are at a high level of industrialization for the production of heat and, at this point, also of high temperature steam, which is the gate to the Carnot Cycle.

Warm Regards, A.R.

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Andrea Rossi, August 7th, 2014 at 3:31 PM

The external surface of the Hot-Cat is electrically insulated, for obvious safety reasons. Currents are out of the reaction but inside the Hot Cat. If you touch any external part of the Hot Cat you do not feel any current nor measure any electromagnetic emission.

Warm Regards, A.R.

Dato che non è davvero una forza, il termine è in realtà improprio. EMF è un altro termine per “potenziale elettrico”, o la differenza di carica attraverso una batteria o fonte di tensione. È la differenza di potenziale nella forza del circuito elettrico quando la corrente si allontana dalla sua sorgente. Proprio come l’acqua che scorre in discesa, così fa la carica elettrica in un circuito elettrico.

La forza elettromotrice (EMF) esercitata da una batteria comune.

L’EMF, secondo la Legge di Faraday, rappresenta l’energia per unità di carica (tensione elettrica) che è stata resa disponibile dal meccanismo di generazione. Quindi, questa EMF rappresenta una scoperta affascinante, che ha dato luogo a molte domande. Eccone alcuni e le corrispondenti risposte di Rossi pubblicate sul suo JoNP nel 2013-14:

Q: What form of EM fields are you measuring? Magnetic? Electrostatic?

A: electrostatic 

Q: Where are they detected? Inside the reactor? Outside?

A: outside the reactor, inside the E-Cat, not outside the E-Cat 

Q: Is it pulsing or constant?

A: pulsing

Q: Is the amount of EMF seen moderated or controlled by the temperatures made by the Hot Cat?

A: still under probe

Q: Will you next try to increase the effect to be able to produce electricity directly?
A: yes, possibly

Q: If this is not a temperature-dependent phenomenon, why wasn’t it detected earlier?

A: matter of serendipity

Una corrente elettrica che scorre in un cavo produce una forza elettromotrice (EMF).

Questa “produzione diretta di energia elettromagnetica” – come la chiama Rossi – sotto forma di campi elettrostatici variabili è un fenomeno davvero inaspettato, che rende ancora più intriganti le basi teoriche dell’E-Cat, se non lo fossero già abbastanza. Come possiamo vedere dall’immagine, l’EMF è generato da correnti (nel nostro caso, probabilmente a livello microscopico), quindi in linea di principio si può utilizzare un EMF per generare una corrente all’interno di un circuito elettrico.

 

Come è stato inventato l’E-Cat HT, o Hot-Cat

L’Hot-Cat, in realtà, è un sofisticato reattore ad alta temperatura risultato di una lunga evoluzione iniziata con l’E-Cat originale, che era un dispositivo a bassa temperatura. Vale quindi la pena di dire come è stato inventato secondo la mia ricostruzione, il che ci aiuterà a capire le differenze significative tra i due tipi di reattori.

Nel 2011, l’Agenzia Svedese dei Materiali della Difesa (FMW) ha finanziato alcuni esperimenti molto rudimentali con nichel e idrogeno, cercando di riprodurre sperimentalmente l’eccesso di energia termica rivendicata da Andrea Rossi e dal Prof. Sergio Focardi (Dipartimento di Fisica, Università di Bologna) nel loro articolo “Una nuova fonte di energia dalla fusione nucleare” (2010).

Questa informazione è contenuta in un documento originale lungo 25 pagine, intitolato “Experiments with nickel and Hydrogen”, di Curt Edström e Jan Erik Nowacki. Puoi trovarlo sul web. Si noti che FMW, un’agenzia governativa collegata all’esercito svedese, è l’equivalente svedese della DARPA (Defense Advanced Projects Agency) negli Stati Uniti.

Alcuni reattori utilizzati dagli scienziati svedesi nei loro esperimenti sui sistemi Ni-H.

Il rapporto è una breve descrizione di alcuni esperimenti sulla linea di ricerca nichel-idrogeno, in cui 4 diverse forme di nichel (vedi la tabella seguente) sono state testate a contatto con l’idrogeno a diverse pressioni e temperature. Alcuni dei campioni di nichel contenevano anche altri metalli come “catalizzatori”, quali litio, potassio e ferro.

In alcuni dei campioni il nichel era in microscopici granuli di cristallo, in altri campioni – ad esempio, alcune polveri fornite dall’esperto di materiali americano Brian Ahern su richiesta, perché aveva detto di avere polveri che avevano portato a qualche forma di reazione – il nichel era in la forma di grani nanometrici incorporati nell’ossido di zirconio.

Esempi di polveri usate negli esperimenti dell’Agenzia Svedese dei Materiali della Difesa.

Tuttavia, questo documento non è interessante per la descrizione dei loro esperimenti – poiché né il calore in eccesso significativo né le radiazioni che indicano reazioni nucleari sono stati rilevati da questi ricercatori svedesi, probabilmente a causa di uno sforzo sperimentale non esteso – ma in quanto il gruppo ha ricevuto preziosi consigli direttamente da Rossi.

Infatti, leggiamo già nella prima pagina del rapporto: “Sono stati presi contatti con molti ricercatori attivi nel campo, tra cui Andrea Rossi, per avere indicazioni su come trovare una soluzione funzionante. Andrea Rossi non ci ha potuto rivelare il suo catalizzatore, ma ha pensato che avremmo avuto una piccola risposta indicativa usando solo puro nichel e idrogeno”.

Le altre preziose informazioni contenute nella carta svedese sono le seguenti: “Rossi ha anche detto che era necessaria una pressione di idrogeno di almeno 200 bar e una temperatura di 500 °C per vedere qualsiasi effetto senza il catalizzatore”.

Questa è una novità, perché Rossi non ha mai dichiarato pubblicamente che per riprodurre il suo “Effetto Rossi” alla base dell’E-Cat il catalizzatore NON è necessario. Ne abbiamo avuto un indizio solo dalla recente “replicazione” di un Hot-Cat da parte del fisico russo Alexander Parkhomov, ma le polveri utilizzate dal russo includono anche litio e alluminio sotto forma di litio alluminio idruro (LiAlH4), quindi in teoria uno di questi due elementi (o entrambi) dovrebbe essere un catalizzatore.

Parkhomov ha utilizzato una polvere di LiAlH4 come fonte di idrogeno, anziché una bombola di gas come usata da Rossi nei primi esperimenti con l’E-Cat.

Secondo il prof. Sergio Focardi – che collaborò con Rossi dalla fine del 2007 – la funzione del catalizzatore era probabilmente quella di trasformare l’idrogeno da normale, o diatomico, in monoatomico, in modo che potesse penetrare nel reticolo metallico del nichel. Pertanto, è ragionevole che, ad alte pressioni e temperature, il catalizzatore non sia necessario per far penetrare l’idrogeno nel reticolo di nichel, mostrando quindi un accenno di “Effetto Rossi”.

Tuttavia, le parole di Rossi dovrebbero essere prese con cautela, poiché è noto che a temperature elevate le polveri di nichel si sinterizzano insieme, rendendo probabilmente impossibile il verificarsi dell’Effetto Rossi. Sembra anche che i ricercatori svedesi, in alcuni dei loro esperimenti, probabilmente per una scelta deliberata, non abbiano affrontato questo problema.

Pertanto, presumibilmente, la situazione può essere riassunta come segue: a temperature elevate non è necessario un catalizzatore, ma piuttosto un elemento o un substrato che eviti la sinterizzazione; mentre, a basse temperature, è necessario un catalizzatore – nel senso stretto del termine – per rendere l’idrogeno monatomico.

Per quanto riguarda i valori di pressione e temperatura suggeriti da Rossi ai ricercatori svedesi, è interessante notare che la prima domanda di brevetto internazionale di Rossi per E-Cat, presentata nel 2008 (WO2009125444A1), citava nell’Abstract “una reazione tra nichel e atomi di idrogeno in un tubo” aventi una pressione “preferibilmente da 2 a 20 bar” e riscaldati ad “alta temperatura, preferibilmente da 150 a 500 °C”.

Le due “zone consentite” per l’Effetto Rossi sul diagramma Temperatura-Pressione.

L’immagine qui sopra mostra le “zone consentite” per l’Effetto Rossi, in accordo con la vecchia domanda di brevetto e il parere dato dallo stesso Rossi, 3-4 anni dopo, agli scienziati svedesi. Ho aggiunto in rosso la posizione probabile o ragionevole, su questo diagramma di Temperatura-Pressione, del recente esperimento di Parkhomov, che spiegherebbe il suo successo.

Inoltre, è abbastanza notevole che 200-220 bar sia anche la tipica pressione del gas nelle bombole di idrogeno, usate da Rossi nei suoi primi esperimenti. Quindi, sembrerebbe che, nel primo esperimento della MFMP che cercava di replicare il reattore di Rossi “Dog Bone” – ma non vi è riuscito per un immediato degasaggio della camera di reazione non ben sigillata – l’importanza della (giusta) pressione all’interno contenitore ceramico sia stata ampiamente sottostimata.

Per inciso, un’altra informazione importante data da Andrea Rossi è citata nel documento svedese a pagina 15: “Come ci è stato detto da Rossi, la polvere doveva essere processata più volte per diventare “attiva” e come l’energia prodotta da una possibile reazione sarebbe arrivata in “raffiche”, o burst (la durata di queste “raffiche” era per noi largamente sconosciuta)”.

Per una descrizione di cosa vuol dire “processare” il combustibile, in pratica, occorre leggere i lavori di Sergio Focardi sui suoi primi esperimenti eseguiti (su barrette di nichel e pressioni dell’ordine di 1 bar) con Francesco Piantelli a Siena. Un’importante differenza: utilizzando le alte pressioni, non è necessario utilizzare una pompa a vuoto, ma a 1 bar era un “must”.

I due diversi tipi di E-Cat: originale, cioè a bassa temperatura, e Hot-Cat.

Dalla tabella che abbiamo mostrato nelle pagine precedenti, puoi vedere come le due “zone consentite” per l’Effetto Rossi – descritte dallo stesso Rossi attraverso il primo brevetto (2008) e le sue rivelazioni ad alcuni scienziati svedesi (2012) – corrispondono a i due diversi tipi di E-Cat: la versione originale “a bassa temperatura” e quella, più recente, “alta temperatura” (o HT), descritta nella seconda domanda di brevetto (2014) e in entrambi i Report di Terze Parti (TPR).

L’E-Cat originale, “a bassa temperatura”, era composto da una camera di reazione riscaldata da due resistenze, una interna e uno esterna. In tale camera, una volta caricata con nichel e un catalizzatore segreto (probabilmente, una coppia di elementi chimici), è stato immesso idrogeno fornito da una bombola. Un flusso di acqua ha raffreddato la parte esterna della camera, trasformando il calore in acqua calda e vapore, utile per applicazioni industriali o residenziali.

La caratteristica più interessante dell’E-Cat originale (2008-2011) – il cui combustibile era già sotto forma di polveri sottili – era che poteva funzionare auto-sostentandosi per un tempo molto lungo con il calore generato dalle reazioni all’interno del reattore stesso . Nella versione del 2012, sono stati necessari circa 30 minuti di riscaldamento con le resistenze elettriche per raggiungere i valori di temperatura corretti per la produzione di energia necessari all’auto-sostentamento.

Un rendering speculativo che illustra il nucleo interno dell’E-Cat originale “a bassa temperatura” (cortesia Ing. Giacomo Guidi).

Anche il famoso impianto termico da 1 MW di Rossi, alloggiato in un contenitore blu – e che è possibile vedere in molte foto sul web – era semplicemente un assemblaggio di molti piccoli moduli E-Cat di un tipo simile collegati in parallelo. Una versione più sofisticata di questo grande E-Cat modulare potrebbe fornire l’energia termica richiesta semplicemente attivando un numero appropriato di reattori. Tutte le operazioni sono state gestite attraverso altrettanti microprocessori programmabili.

Il 28 ottobre 2011 è stato eseguito un test delle prestazioni pubbliche del sistema E-Cat da 1 MW per un cliente. Tale E-Cat poteva essere “commutato” tra (1) la modalità auto-sostentata che non richiede alimentazione e (2) la modalità con alimentazione durante il funzionamento, con un COP di 6,0. Il cliente ha scelto la prima opzione. Dopo un riscaldamento di 4 ore, l’E-Cat ha funzionato per 5 ore senza alimentazione, generando continuamente circa 470 kW di potenza in forma di vapore.

Grafico della temperatura di uscita durante il test di 1 MW dell’E-Cat (28 ottobre 2011).

Probabilmente, dopo aver inventato l’E-Cat “a bassa temperatura”, che è in grado di riscaldare l’acqua fino a 120 °C, trasformandola in vapore, la squadra di Rossi avrà voluto vedere cosa accadeva variando alcuni parametri fisici fondamentali, come la pressione. Poiché a quel tempo Rossi utilizzava già, come fonte di idrogeno, una bombola di gas compresso a circa 200 bar, il passaggio dali 20 bar del 1° brevetto ai 200 bar non era difficile.

Evidentemente, a 200 bar ed a queste alte temperature di riscaldamento, Rossi – o il suo partner dell’epoca Industrial Heat, che aveva acquisito la proprietà intellettuale della tecnologia E-Cat – ha scoperto che l’Effetto Rossi era debolmente visibile anche senza il catalizzatore usato per l’E-Cat “a bassa temperatura”, ma che l’uso del catalizzatore aveva enormemente aumentato le prestazioni. In questo modo è nato l’Hot-Cat!

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