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A célula de paládio de Pons–Fleischmann
O que uma haste de paládio, água pesada e um registro cuidadoso de calor mostraram?
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Desenhe os espaços de um metal
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No que eu devo reparar?
Repare: É um modelo de ocupação dos espaços. Não mostra fusão, não explica como os átomos se movem nem reproduz a célula do laboratório.
Agora continue lendo para saber por que isso acontece.
A grande ideia
Pons e Fleischmann transformaram uma pequena célula de metal numa pergunta com um livro-caixa de energia: de onde veio o calor extra?
- fusão
- Quando dois núcleos minúsculos se juntam num só e soltam uma explosão de energia.
- rede cristalina
- A grade certinha e repetida em que os átomos ficam dentro de um metal.
- deutério
- Uma forma pesada de hidrogênio com um próton e um nêutron no núcleo.
- calorimetria
- Medir calor com cuidado suficiente para manter uma conta de energia.
Em 1989, Martin Fleischmann, Stanley Pons e Marvin Hawkins estudaram uma pequena célula de paládio. A correção publicada do artigo acrescentou Hawkins à lista de autores. Os pesquisadores mediram o calor e procuraram produtos de reações nucleares.
A célula continha água pesada, cujo hidrogênio era deutério. Uma haste de paládio era o eletrodo negativo, ou cátodo; a platina era o eletrodo positivo. A corrente elétrica provocava a eletrólise, que separava a água e permitia que o deutério entrasse no paládio.
Dentro de um metal, os átomos formam um arranjo repetido chamado rede cristalina. O deutério pode ocupar espaços entre os átomos de paládio. O carregamento indica quanto deutério o metal contém. Colocar deutério no metal não é o mesmo que unir seus núcleos por fusão.
A conta do calor
A potência elétrica que entra na célula é corrente × tensão: P_in = I × V. A corrente mede a carga que flui a cada segundo; a tensão mede a energia por unidade de carga. Parte da energia elétrica vira energia química transportada para fora pelos gases da eletrólise, em vez de virar calor dentro da célula.
Os pesquisadores calibraram um calorímetro, um instrumento para medir calor, usando aquecimento conhecido. Registraram a temperatura e a entrada elétrica, e contabilizaram o calor armazenado na célula, o calor perdido para o ambiente e a energia transportada pela matéria que entrava ou saía. O calor armazenado entra na conta uma vez, não como duas perdas diferentes.
Eles relataram calor acima do previsto pela conta eletroquímica calibrada e chamaram a diferença de entalpia em excesso. O calorímetro acompanhava a célula inteira. Não mostrava diretamente onde ocorria outro processo nem como ele funcionava.
Uma taxa relatada
O artigo mais detalhado de calorimetria de 1990 relatou taxas de calor em excesso de cerca de 100 W/cm³ de paládio, com densidades de corrente próximas de 1 A/cm². Watts medem energia por segundo; aqui a taxa é dividida pelo volume do paládio. Densidade de corrente é a corrente dividida pela área do eletrodo.
Isso não significa que cada célula produziu 100 watts. A potência total em excesso depende do volume de paládio e do resultado daquele ensaio. Esse número também não é a eficiência de uma máquina completa que gere eletricidade.
Calor e produtos nucleares
A equipe de 1989 também relatou medições de nêutrons e trítio. Um nêutron é uma partícula nuclear sem carga elétrica; o trítio é hidrogênio com dois nêutrons no núcleo. As taxas de reação inferidas dessas medições eram pequenas demais para explicar o calor relatado pelas reações usuais de fusão deutério–deutério.
Por isso, os autores propuseram outro processo nuclear, mas não o identificaram. O resultado de calor e as medições de produtos nucleares são evidências distintas: medir um não revela o mecanismo que falta para o outro. A célula descrita aqui era uma pesquisa de laboratório, não uma atividade para fazer em casa.
Fontes: Electrochemically induced nuclear fusion of deuterium, 10.1016/0022-0728(89)80006-3; correção publicada, 10.1016/0022-0728(89)80141-X; artigo de calorimetria de 1990, 10.1016/0022-0728(90)80009-U.