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1、冷核聚变背景与E-CAT冷核聚变（Cold Fusion）是指在接近常温常压和相对简单的设备条件下发生的核聚变反应。核聚变反应中，多个轻原子核被强行聚合形成一个重原子核，并伴随能量释放。它的专业名称是“低能核反应”。Andrea Rossi于2011年11月8号在美国物理学家组织网上发表一篇报告，宣称他们制造出名为“E-CAT”的镍氢冷核聚变装置，已经成功实现冷核聚变，不久即将批量生产并投入实际使用。与传统的核聚变不同，传统核聚变主要是指氘或氚，在一定条件下（如超高温和高压），发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核（氦），并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。这个过程需要克服原子之
2、间的库伦静电力排斥作用，因此需要极在高温度下，原子运动达到极致才有可能实现氢原子的碰撞融合，同时还要将原子束缚在反应腔内保证其不外溢，通常用到的手段是强磁场约束和惯性约束，前者耗资巨大，实验室条件下虽已接近成功，但要达到工业应用还差的很远，后者首先在氢弹中实现不可靠核聚变，当时采用原子弹引爆，但现有激光束或粒子束所能达到的功率有限，加上其他种种技术上的问题，使受控惯性约束核聚变仍然是可望而不可及。大约在1984年，有两位电化学家开始关注起在低温下产生聚变的课题。一位是马丁弗莱西曼，英国皇家学会的成员和南安普敦大学的电化学研究教授；另一位是斯坦利庞斯，美国犹他大学的化学教授。他们设想，如果强行把
3、两个氘（氢元素的一个变种）原子核挤进一个容不下两个原子核的小空间，这两个氘原子核就有可能发生聚合。金属钯的分子结构便提供了适合这种要求的小空间。 1989年3月23日，弗莱西曼和庞斯突然举行新闻发布会，宣称在实验室的小型装置上，用钯作阴极电解重水，实现了常温常压下的“冷核聚变”。消息传出，整个科学界似乎都乱了套,但是，始终没有人成功地重复出弗莱西曼和庞斯的实验结果，他们俩的故事也就成了科学界几乎人人皆知的反面教材。1989年11月,美国能源部组织成立的一个由22人组成的专家小组,在经过6个月的调查后,对冷核聚变给出了否定性的结论。美国能源部的这一报告，其影响当然超出了美国国内，对全世界这一领域
4、的研究都带来了巨大的否定性影响。时至今日，国际权威学术刊物仍拒绝发表支持冷核聚变的实验结果。对于冷核聚变的许多进展很多人不以为然，抱着全然否定的态度。虽然主流科学界对冷核聚变持否定态度，但是也有许多科学家并未就此罢休，22年来，不断有人坚持探索“冷核聚变”的可能性。1989年后的十年里，美国海军实验室进行了超过200次实验，研究核反应产生的能量是否多于消耗的能量。美国麻省理工学院的彼得哈格斯坦教授一直在进行“冷核聚变”研究；波特兰州立大学的约翰达西教授不仅自己相信“冷核聚变”存在，还培养了一群弟子继续这项研究；意大利的奥古斯都蒙梯大学在重复“冷核聚变”实验中还取得了不小进展；德国、日本、以色列
5、等国的科学家也在继续这项实验，他们甚至联合起来，成立了一个“国际冷核聚变科学协会（ICCF）”，每隔一年半组织一次学术研讨会。2013年4月16号美国专利局授予美国海军秘书长一项名为“生成粒子的系统和方法”的专利，这是时隔24年后美国官方首次承认冷聚变技术，也是Focardi和Rossi理论的第一个官方依据。与传统核反应堆不同，“E-CAT”装置不用放射性铀、鈈为燃料，而是利用普通的非放射性镍和氢为原料。将极微小的镍粉颗粒放在一个容积为一升的小容器中，与一些未公开的（知识产权的原因）非放射性催化剂混合，和氢气一起加温加压，温度升到450500摄氏度左右，即开始发生核聚变反应，同时产生大量的热能
6、。镍和氢价格便宜，储量丰富，储存运输成本低。而“E-CAT”装置用料又非常的节省。100克镍粉至少可供10千瓦级镍氢冷核聚变装置使用半年，10千克镍粉可供兆瓦级镍氢冷核聚变装置使用半年。以煤耗357克/千瓦时计算，燃10千克镍粉即相当燃1500吨煤，二者相差15万倍。另据罗西计算，一克镍粉释放的能量相当于500桶石油。现在一磅镍价值不到20美元。因此，罗西的镍氢冷核聚变装置运行所耗燃料的价值是微不足道的。Rossi的首个原型装置于2011年下半年出现，通过将多个催化模块连接到一块可以产生更多的能量。其中一个反应器已经连续运行超过两年，为一个工厂提供全部的能源，意大利Bologna大学对该装置的
7、研究超过一年，2011年在美国演示了1MW的系统，随后在希腊建造了1MW的发电厂。而现在（2013年5月7日），Rossi 1MW的E-CAT军用发电厂已经交付给美国佛罗里达州。通过对2011年10月份的设备进行改进，Rossi最近想美国客户提供了升级版本，并于2013年4月30号到5月1号完成了历时24小时的测试，如今设备已经运抵美国，安装调试完成后发电厂就可以并网发电。Rossi他们本以为客户会公开宣布这项合作，然而，事实上，该客户希望保持机密，Rossi表示，还有一些发电厂正在建造当中，他认为在技术的发展阶段，安全注意事项是不让公众接触的一个合理原因。现在只有少数接受了足够的安全培训的人
8、员能够操作设备，在推出商品化的产品之前，需要进行大量的安全和认证测试。这次推出的工业级1 MW发电厂，包含106个独立的模块，分散了安全风险，提高的安全性能也为推出用户级设备提供了技术支持。1MW的电厂机组运行温度在102-130之间，每消耗1g的镍能产生23 GW/h的热量。Rossi试验的最小的4KW反应室E-CAT装置体积只有50ml，功率15KW的反应室体积为1L，而20KW的反应装置体积达到20L，重30Kg，通过串并联能够将E-CAT连接起来，提供给更大的功率。该些装置每隔6个月需要维护和添加新的催化剂，消耗镍和氢，反应室中的镍不会全部参加反应。0.1g镍和0.01g氢气每小时能产
9、生10KW的热量，这里的0.1g镍是指加入反应器的而不是参与反应的量，事实上，由于概率问题，发生反应的镍相当之少。停止氢气供应或是少量氘都能够使反应淬灭停止。Rossi指出，催化剂的功能是将氢气从分子状态变成H+和H-，然后H+被Ni原子吸收，同时放出大量的热。福布斯新闻评论人Mark Gibbs福布斯新闻网评论员Mark Gibbs自2011年开始关注Andrea Rossi，并对此进行了一系列的报道：E-Cat HT外观：一个长33cm，直径10cm的圆柱体，外壳有氮化硅陶瓷制成；另一个由刚玉制成的圆柱体安置在壳的内部，螺旋线电阻线圈以三线三角形连接。电阻水平放置，与圆柱体轴线等距平行，长
10、度也与圆柱体轴线等长。整个装置由TRIAC（三端双向交流开关）控制电源，用于调节电源输入波形。E-Cat HT最重要的结构是含有燃料粉末的AISI 310不锈钢圆柱体。在这两项独立性测试中，第一次试验（2012年12月）持续了96小时，由Levi和Foschi承担，第二次试验（2013年3月）持续了116小时，由所有论文作者共同进行。即便按照最保守的测量数据，E-CAT产生的热量（能量密度）至少比任何其他传统能源，包括汽油，高出一个数量级，甚至是几个数量级。这两个原型分别被称为E-CAT HT和E-CAT HT2，据研究者保守测量和计算，HT 和HT2分别产生680,000 Wh/kg 和 6
11、1,000,000 Wh/kg的能量密度，相对应的，汽油的能量密度为12000 Wh/kg，这些数值惊人，而且意义非凡，这些能量全部都来自于氢气和镍粉，使其他能源黯然失色。面对反对者的质疑，Mark Gibbs在下一篇文章中举证了参与实验和撰写论文的都是一些德高望重的科学家，并不认为Rossi能够操纵这些来自各方的学者专家，让他们明知这是个骗局会导致身败名裂，还会发布违心的报告。在其最新的（5月30号）邮报中，他再次重申了自己对E-CAT的立场，认为任何人都有坚持自己观点的权利，但不能为反对而反对，这是不合理的偏见，与科学上合理的怀疑大相庭径。某些人受到的教育可能告诉他LENR是不可能的存在的
12、东西，但这并不意味着可以凌驾与事实（或者说实验测试）之上，而LENR理论的每个进步都预示着Rossi并不是一个骗子。Rossi对维基百科发起诉讼5月27号Rossi发文准备对维基百科提起诉讼，他指出维基百科上关于他的信息有误，而他的团队试图更正这些错误信息时，遭到了恶意操作。在他们改正信息后的几秒钟之后，修正后的信息便被消除，随后又变成原来的错误信息。Rossi声称，有个自称Rojelio的资料审查人24小时盯着他和他的团队，散布虚假信息，最近的一次事件是说Rossi已经因为多年前的一个案子被定罪，事实上那件事早就结了，Rossi早已无罪释放（注:指的是多年前他因投资垃圾能源发电后来入不敷出的
13、事情）。而当他纠正后，仅仅数秒后，网页又变回了原来的样子，资料信息仍然是错误的。出于这些原因，Rossi的律师准备对维基百科的管理层提出诉讼，并赔偿由此对Rossi及其团队造成的损失，他们已经打印了这些错误信息以及信息纠正前后的文档作为证据。Rossi认为这虽然看似荒谬，但维基百科确实存在多年的不公平不公正“文章”，其偏见可与BBC相提并论，而Peter Ekstrom（可能是E-CAT的反对者）在其最新的评论中引用的链接当中就有维基百科。我的观点虽然几十年前的冷聚变装置被证明是一个闹剧，但这次Andrea Rossi发明的E-CAT装置可能大不相同。他制造的原型装置，运行时间最长的已经超过两
14、年，召开过核聚变研讨会，吸引数百人参加，其中瑞典能源局头Vattenfall相关人员毫不掩饰其对LENR的兴趣。1989年，美国能源部的专家小组否定了马丁和斯坦利冷核聚变，一时之间，冷核聚变成了过街老鼠，许多国际权威学术刊物拒绝发表支持冷核聚变的实验结果，但2013年4月16号美国专利局授予美国海军秘书长一项名为“生成粒子的系统和方法”的专利，这是时隔24年后美国官方首次承认冷聚变技术，也是Focardi和Rossi理论的第一个官方依据。这间接佐证了Rossi的E-CAT的合理性。此外，Rossi还获得不少投资人的资助，在希腊建立了1MW的实验装置，随后又有美国客户购买了功率1MW的设备，如今
15、，时间转到2013年5月份，佛罗里达州的1MW发电站已经到位安装的新闻也已经见报。早前还有消息说，美国海军NRL（海军研究实验所）从他那里买了一套装置回去，NRL这些年一直在研究LENR，曾经观测到氢和镍在微尺度上发生聚变的现象，在国际会议上也有论文发表，NI（美国国家仪器）还与其签订合同，为其提供控制系统。在我看来，不管Rossi的E-CAT是不是冷核聚变，它能输出比输入能量高很多倍的能量，比任何传统能源的能量密度都要高上一个数量级（甚至多个），清洁无污染，燃料成本还非常低，这已然是一个巨大的创新和进步。而且它所释放出的能量比完全与化石燃料不同，NRL也层观测到氢和镍的聚变反应，Rossi还
16、制造出了一系列实用装置，这个事实无论是谁都不能抹杀，现在困扰科学家的是，该反应进程如何，反应的原理又是怎样，或许我们真的能够在相对较低的温度下实现核聚变，这不是指氘和氚的聚合，而是其他相对较容易的聚合反应，如镍和氢，或是其他可能的金属聚合反应。Rossi具体使用的催化剂出于保密目的（只是声称催化剂中不含镍，且成本只为镍的十分之一），仍然没有对外公布，不过综合各方面的信息以及一些评论来看，Rossi使用的催化剂可能不会太复杂，完全可以复制，或许是那种一力降十会的关键物质，我们国家绝对可以拿来研究。不过可惜的是，从目前的情况看来，国内的报道相当之少，比较系统全面的只有一位网友贴出来的帖子，另外就是帖子里一些视频，即便如此，关注度也相当之少。http:/
