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La celda de paladio de Pons–Fleischmann
¿Qué mostraron una varilla de paladio, agua pesada y un registro cuidadoso del calor?
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Dibuja los espacios de un metal
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¿En qué me tengo que fijar?
Fíjate: Es un modelo de distribución. No muestra fusión, no explica cómo se mueven los átomos ni reproduce la celda del laboratorio.
Ahora sigue leyendo para saber por qué ocurre.
La gran idea
Pons y Fleischmann convirtieron una pequeña celda de metal en una pregunta con un libro de energía: ¿de dónde venía el calor extra?
- fusión
- Cuando dos núcleos diminutos se unen en uno y sueltan un chorro de energía.
- red cristalina
- La cuadrícula ordenada y repetida donde se colocan los átomos de un metal.
- deuterio
- Una forma pesada de hidrógeno con un protón y un neutrón en su núcleo.
- calorimetría
- Medir el calor con suficiente cuidado para llevar una cuenta de la energía.
En 1989, Martin Fleischmann, Stanley Pons y Marvin Hawkins estudiaron una pequeña celda de paladio. La corrección publicada del artículo añadió a Hawkins a la lista de autores. Los investigadores midieron el calor y buscaron productos de reacciones nucleares.
La celda contenía agua pesada, cuyo hidrógeno era deuterio. Una varilla de paladio era el electrodo negativo, o cátodo; el platino era el electrodo positivo. La corriente eléctrica impulsaba la electrólisis, que separaba el agua y permitía que el deuterio entrara en el paladio.
Dentro de un metal, los átomos forman una estructura repetida llamada red cristalina. El deuterio puede ocupar espacios entre los átomos de paladio. La carga de deuterio indica cuánto contiene el metal. Introducir deuterio en el metal no es lo mismo que unir sus núcleos mediante fusión.
La cuenta del calor
La potencia eléctrica que entra en la celda es corriente × voltaje: P_in = I × V. La corriente mide la carga que fluye cada segundo; el voltaje, la energía por unidad de carga. Parte de la energía eléctrica se convierte en energía química que sale con los gases de la electrólisis, en vez de convertirse en calor dentro de la celda.
Los investigadores calibraron un calorímetro, un instrumento para medir el calor, mediante un calentamiento conocido. Registraron la temperatura y la entrada eléctrica, y contabilizaron el calor almacenado en la celda, el calor perdido hacia el entorno y la energía transportada por la materia que entraba o salía. El calor almacenado se cuenta una vez, no como dos pérdidas distintas.
Informaron de calor por encima del previsto por su cuenta electroquímica calibrada y llamaron a la diferencia entalpía en exceso. El calorímetro seguía toda la celda. No mostraba directamente dónde ocurría otro proceso ni cómo funcionaba.
Una tasa comunicada
El artículo más detallado de calorimetría de 1990 informó de tasas de calor en exceso de unos 100 W/cm³ de paladio, con densidades de corriente próximas a 1 A/cm². Los vatios miden energía por segundo; aquí la tasa se divide por el volumen del paladio. La densidad de corriente es la corriente dividida por el área del electrodo.
Esto no significa que cada celda produjera 100 vatios. La potencia total en exceso depende del volumen de paladio y del resultado de ese ensayo. Tampoco es la eficiencia de una máquina completa que genere electricidad.
Calor y productos nucleares
El equipo de 1989 también comunicó mediciones de neutrones y tritio. Un neutrón es una partícula nuclear sin carga eléctrica; el tritio es hidrógeno con dos neutrones en su núcleo. Las tasas de reacción deducidas de esas mediciones eran demasiado pequeñas para explicar el calor comunicado mediante las reacciones habituales de fusión deuterio–deuterio.
Por eso los autores propusieron otro proceso nuclear, pero no lo identificaron. El resultado de calor y las mediciones de productos nucleares son pruebas distintas: medir uno no aporta el mecanismo que falta para el otro. La celda descrita aquí era una investigación de laboratorio, no una actividad para casa.
Fuentes: Electrochemically induced nuclear fusion of deuterium, 10.1016/0022-0728(89)80006-3; corrección publicada, 10.1016/0022-0728(89)80141-X; artículo de calorimetría de 1990, 10.1016/0022-0728(90)80009-U.