Catalyseur d'énergie de Rossi et Focardi

Catalyseur d'énergie de Rossi et Focardi

Le Catalyseur d'énergie, ou E-cat, d'Andrea A. Rossi et du professeur Sergio Focardi, serait le premier équipement à fournir une production d'énergie hautement efficace à partir de nickel et d'hydrogène. Comme la production de masse n'est prévue que pour la fin 2011, les caractéristiques des appareils sont provisoires.

Cette technologie consommerait très peu de "combustible[1]", du nickel et de l'hydrogène, et rejetterait un déchet de cuivre et de fer. Elle serait donc économique et peu polluante, beaucoup moins que la production atomique classique de fission ou que la combustion de carburant. La conception de base serait sure et des automatismes supplémentaires amélioreraient cette sureté. Il n'y aurait pas de radioactivité hors de l'appareil en fonctionnement ni dans ses déchets. Il n'y a pas de dégagement de CO2 ni d'effet de serre.

Sommaire

Historique de l'étude des réactions nickel-hydrogène (Ni-H)

Schéma du réacteur nickel-hydrogène conçu par Piantelli et Focardi pour la mesure de l'excès possible de chaleur[2].

Expériences de Piantelli et Focardi

En 1989, le biophysicien italien Francisco Piantelli, de l'Université de Sienne, qui menait des études sur des échantillons de matière organique[3], a remarqué une production de chaleur anormale[4]. Il fait part du phénomène observé à Sergio Focardi, physicien à l'Université de Bologne, et ils décident ensemble de créer un groupe de travail auquel se joint Roberto Habel, membre de l'INFN[5] à l'Université de Cagliari[6], afin de rechercher les causes de cette anomalie thermique[7].

Après trois ans environ, les études ont abouti à des résultats significatifs permettant la construction d'un réacteur nickel-hydrogène suffisamment efficace. Deux années d'essais plus tard, lors d'une conférence de presse qui s'est tenue le 20 février 1994 dans le grand amphithéâtre de l'Université de Sienne, a été annoncée la mise au point d'un processus de production d'énergie par des réactions nucléaires à basse énergie (LENR)[8], profondément différent de celui de Fleischmann et Pons[9],[10].

Le processus de Piantelli, Habel et Focardi est basé sur l'utilisation d'une barre de nickel, dont la température est maintenue par une résistance électrique à environ 200-400 °C, et chargée en hydrogène grâce à un processus particulier[11],[12].

Lorsque la réaction est déclenchée, ou bien lorsque la barre de nickel émet plus d'énergie que nécessaire pour ses besoins de chauffage, il peut se produire également une émission faible et discontinue de rayons gamma, qui pourrait indiquer une possible origine nucléaire de ce phénomène[13],[14].

Le procédé a fait l'objet d'une demande de brevet par Francisco Piantelli en 1995[15].

Catalyseur d'énergie de Rossi et Focardi

Selon Andrea Rossi[16], bien qu'il ait échoué à reproduire les expériences de Fleischmann et Pons, il continue cependant à s'y intéresser, et finit par obtenir des résultats encourageants. C'est ainsi qu'il est amené à engager Sergio Focardi comme consultant en 2007, dans le cadre du développement d'un appareil destiné à produire de l'énergie à partir de réactions hydrogène-nickel.

Dans un article publié en 2010[17], Sergio Focardi et Andrea Rossi présentent un processus « capable de produire de grandes quantités d'énergie par un processus de fusion nucléaire entre du nickel et de l'hydrogène ».

En 2011, Messieurs Focardi et Rossi organisent des démonstrations de ce processus, destinées à la presse et aux scientifiques. Ils utilisent des versions de puissances moyennes différentes :

  • le 14 janvier 2011, un E-cat (version 10 kW) produit 10 kW (évalué par échauffement et vaporisation d'eau[18]) avec une puissance d'entrée de 600 W pendant 1 h[19],
  • le 10 février 2011, un E-cat (version 10 kW) produit 15 kW (évalué par échauffement d'eau seulement[18]) en permanence pendant 18 h[20],
  • le 29 mars 2011, un E-cat (version 4 kW) produit 25 kWh (évaluée par échauffement et vaporisation d'eau[18]) en 5 h 45 min. Durant ce test, Hanno Essén, professeur agrégé de physique théorique, ex-président de la Société des sceptiques de Suède, et Sven Kullander, maître de conférences à l'institut royal suédois de technologie, Professeur émérite à l'Université d'Uppsala et président de l'Académie royale suédoise des sciences, peut observer et photographier des parties intérieures de l'appareil sans les isolants thermiques[21]. Une réaction chimique de tout l'hydrogène contenu dans le réservoir (0,11 gramme) avec du nickel donnerait au maximum une énergie de 0,15 watt-heure. Pour chauffer le débit d'eau de 6,47 kg par heure de 18 °C à l'état de vapeur, il faut une énergie de 725 * 6,47 = 4,69 kWh pendant chaque heure. Selon les chercheurs : « Aucun processus chimique ne peut expliquer une telle quantité d'énergie à partir d'un réservoir de 50 centimètre cube. La seule explication alternative, c'est qu'il y a une sorte de processus nucléaire qui donne lieu à la production d'énergie mesurée. »[22],[21].
  • Le 6 octobre 2011, lors du test d'un réacteur élémentaire plat en 6 h, la phase de montée en température très progressive a duré 3 h avec chauffage du coeur. Puis sans chauffage du coeur, en mode auto-entretenu, la consommation électrique globale n'était plus que de 115 W W, pour la régulation et la génération de fréquence. La puissance produite a été stable, d'environ 3 kW pendant 3 heures[23]. Après évaporation de l'eau par le E-cat, la vapeur était envoyée dans un échangeur dont le circuit secondaire chauffait de l'eau. La mesure de puissance thermique a porté sur la différence de température d'eau en phase liquide uniquement dans ce circuit secondaire. Ainsi, que la vaporisation soit partielle ou complète en sortie du E-cat, c'est la chaleur produite qui a été mesurée, et les doutes[18] sur le taux de vaporisation lors de précédents tests sont ainsi levés[24].
  • Le 29 octobre 2011, une centrale génératrice thermique de puissance nominale 1 MW (mégawatt) a été testée avant vente par l'ingénieur Domenico Fioravanti, en mode auto-entretenu à la demande d'un client, soit environ à mi puissance. Les 107 E-cat composant le générateur, de puissances nominales 10 kW, à réacteurs plats triples, étaient montés en parallèles. L'eau était portée de l'état liquide à 18,3 °C vers l'état de vapeur à 104,5 °C (températures moyennes), puis refroidie par ventilation et recyclée. Le générateur a produit 2 635 kWh thermiques en 5h30, soit une puissance thermique moyenne de 479 kW. L'énergie électrique consommée a été de 66 kWh, soit un coefficient de production COP brut de 40. Si l'on tenait compte de la conversion d'énergie thermique vers une production électrique, le COP serait de 13 environ[25],[26]

Le 28 juin 2011, le Docteur Brian Josephson, lauréat du prix Nobel de physique en 1973, discute la crédibilité du E-Cat et de son avenir[27] :

  • « à ce jour, rien ne permet de douter des affirmations de Rossi »[28]
  • « des réacteurs de type Rossi sont déjà en production et selon Dennis M. Bushnell, Scientifique en chef de la NASA, ils pourraient "changer complètement la géo-économie, la géo-politique et résoudre [des problèmes] de climat et d'énergie". »[29]

Description préliminaire

Une nouvelle technologie de production d'énergie à partir de nickel et d'hydrogène, et qui rejetterait du cuivre arriverait en production commerciale en 2011[19], après une phase de recherche depuis 1994, au Département de Physique de l'Université de Bologne[30].

En janvier 2011, Andrea A. Rossi et le professeur Sergio Focardi ont montré et testé publiquement un générateur thermique, nommé E-cat (qui signifie "Energy Catalyzers" ou "catalyseur d'énergie")[19]. Une télévision grecque a diffusé cette information[31].

L'appareil E-cat de base consomme 30 W d'électricité et fournit 4 kW thermiques à un circuit d'eau, en permanence. Les prototypes montrés fournissent une puissance constante de la mise en marche à l'arrêt, sans réglage de cette puissance. Le modèle commercialisé serait nommé "Hyperion", produirait 5 à 30 kW, réglable en 10 niveaux, mesurerait 55 * 48 * 35 cm, l'énergie consommée ne serait que de 1/5 à 1/30 de l'énergie produite[32] et permettrait la construction d'un modèle industriel produisant 1 MW et mesurant 6 m * 12 m[32],[33].

Cette puissance de base assurerait un bon équilibre entre la fiabilité, la sécurité et l'efficacité opérationnelle[34]. La version 4 kW serait plus stable et plus sécurisée, sans instabilité de cette puissance au moment du démarrage et de l'arrêt. Au démarrage, l'appareil consommerait environ 300 watts d'électricité pendant 5 à 10 minutes, pour pré-chauffer le réacteur central. La température de l'eau se stabiliserait en 15 min (à 104 °C pendant un test)[21],[20].

Le réacteur central en acier inoxydable de 50 cm3 contient environ 50 g de poudre de nickel, de granularité nanométrique à micrométrique, fortement compactée, avec un catalyseur. On y injecte de l'hydrogène sous une pression de 2 à 20 bar, qui provient d'un réservoir incorporé au E-cat. La réaction se produirait à une température de 150 °C à 500 °C[35]. Elle est régulée par l'apport d'hydrogène, qui doit être sans deutérium (hydrogène lourd), ce qui arrêterait la réaction[19].

Une demande de brevet décrit cette innovation[35]. Mais Andréa Rossi gardant le catalyseur secret, le brevet n'est pas accordé. Des photographies de parties intérieures des prototypes sont publiées[21]. Une émission de la télévision italienne RAI en a parlé[36] et a été adaptée en anglais[37]. Avant sa confirmation en 2011 et les évaluations décrites ci-dessous, la demande de brevetabilité de ce procédé avait reçu en 2008 un avis préliminaire défavorable[38], indiquant que la description du mécanisme était basée sur « des déclarations générales et des spéculations ». Le rapport citait de nombreux manques dans la description et dans les preuves fournies pour défendre sa faisabilité. Andrea Rossi aurait pris des précautions pour que son invention ne se perde pas en cas d'accident personnel[39].

Lors de la maintenance, tous les 6 mois, le nickel serait recyclé et le petit réservoir d'hydrogène à 160 bars remplacé. Au bout de 2,5 mois d'utilisation, le nickel contient environ 10 % de cuivre (isotopes 63 et 65) et 11 % de fer[21].

Les usages prévus sont aussi bien domestiques qu'industriels. La version produisant 10 kW thermiques, qui consomme 500 W d'électricité, a servi aux premiers essais et, un peu moins sécurisée, conviendrait mieux aux usages industriels sous le contrôle de professionnels. La température se stabiliserait en 30 min et la puissance n'est pas immédiatement stabilisée au démarrage[19].

Sécurité et écologie

La réaction produit des rayons alpha et gamma (gamma d'énergie inférieure à 300 keV), mais un blindage de plomb de 50 kg sur 2 cm d'épaisseur[21] les arrêterait et l'appareil en fonctionnement n'émettrait ni neutrons ni protons[40].

Quelques heures après l'arrêt, il n'y aurait plus de rayonnement ni de déchets radioactifs, même au centre du réacteur[34]. Le "combustible[1]" et les déchets ne seraient pas radioactifs[41],[42]. La radioactivité de l'eau chauffée ne serait pas modifiée[40].

En cas d'emballement du réacteur, un excès de production de chaleur réduirait l'efficacité de la réaction et tendrait à limiter cet excès. De plus, dans ce cas, le système de sécurité activerait le préchauffage auxiliaire pour renforcer cette limitation[20].

Lors d'une fuite éventuelle du contenu, le réacteur ne représenterait pas un risque radiologique. Il pourrait y avoir un pic très bref de la radioactivité si le réacteur se fissurait, mais l'évacuation de l'hydrogène gazeux mettrait fin immédiatement aux réactions nucléaires et à toute production de radioactivité. « Un technicien pourrait immédiatement balayer toute la poudre de nickel sur le plancher sans risquer d'exposition aux rayonnements »[41].

Les 50 g de nickel d'un équipement seraient recyclés tous les 6 mois. La consommation de ce métal serait donc très faible, « si toute l'énergie consommée par les humains était produite ainsi, un pourcentage infime [10%] de l'extraction annuelle de nickel y suffirait »[34]. Le nickel est abondant sur Terre et n'est pas cher, mais il est toxique, surtout en poudre, et ceci doit être fait par des professionnels. Pour des amateurs tentés de reproduire cette technique, le risque d'explosion est bien réel et seuls des spécialistes de ces technologies savent l'éviter[34]. Le E-cat est entièrement recyclable après une durée de vie de 15 à 20 ans, le nickel l'est à 80% environ[43].

Centrale thermique de 1 MW

La centrale génératrice thermique de 1 mégawatt est composée de 107 E-cat. Elle est aménagée dans un container de 6 mètres[44] et pèse 10 tonnes[25]. Le réacteur central n'est plus sphérique, mais plat, de 20 X 20 X 1 cm, et il est lui-même composé de 3 réacteurs élémentaires. Un réacteur central produit normalement 10 kW. Il est entouré d'un blindage de plomb contre les rayons gamma, d'un radiateur pour chauffer l'eau et d'un isolant thermique. Un E-cat complet mesure 50 x 60 x 35 cm[24] et le radiateur interne seul 30 x 30 x 30 cm[23]. Le premier client teste et accepte la livraison d'une centrale le 28 octobre 2011.

Commercialisation

Andrea A. Rossi a écrit en janvier 2011 : « Dans ce domaine, la phase de la compétition dans le domaine des théories, des hypothèses et des conjectures est terminée. La concurrence est face au marché. »[21]. Inventeur et homme d'affaires, il a embauché le Dr Focardi en 2007 en tant que consultant[45].

Une entreprise italienne[46] organise l'industrialisation et la commercialisation du E-cat. Deux entreprises devraient commercialiser les E-cat en Amérique. Andrea Rossi assure le développement technique[47].

Andrea Rossi avait prévu d'accorder à l'entreprise grecque Defkalion Green Technologies[32], et à Praxen, la commercialisation exclusive dans le reste du monde, mais a annulé cet accord[48]. Andrea Rossi reste détenteur de tous les droits et secrets industriels au niveau mondial[49]. Selon Andrea Rossi[50] et Defkalion Green Technologie[51], ce changement de stratégie s'expliquerait par des pressions subies par Andrea Rossi dans le cadre de la restructuration du marché actuel de l'énergie qu'implique l'introduction de sa nouvelle technologie nickel-hydrogène.

La commercialisation de cette technologie serait assurée par AmpEnergo Inc.[52] pour les Amériques du nord, du sud, du centre et des iles Caraïbes.

La première étape industrielle est la réalisation d'une production pilote d'un mégawatt thermique par combinaison de 300 modules de base de 4 kW, à Athènes en octobre 2011 pour Defkalion comme premier client. Un générateur d'électricité est en projet[21].

Le coût de cette production d'énergie thermique serait de l'ordre de 0,003 €/kWh, et pour l'électricité de l'ordre de 0,01 €/kWh. L'investissement serait de l'ordre de 2 000 Euro par kW, soit 8 000 € environ par E-cat de 4 kW, et un amortissement moyen de l'ordre de 100 € par an et par kW pour une durée de vie de 15 à 20 ans[34].

Concurrence

Nichenergy

Cette entreprise[53], fondée par le Professeur italien Francisco Piantelli, développerait des générateurs d'énergie utilisant le nickel et l'hydrogène, comme Rossi, mais sans catalyseur et à plus haute température[54],[55],[56].

Brillouin Energy

L'entreprise Brillouin Energy aurait l'intention de produire des générateurs d'énergie utilisant le nickel et l'hydrogène, pour fusionner de l'hydrogène vers de l'hélium grâce à des impulsions électromagnétiques[57].

Hypothèses scientifiques éventuelles

Pour essayer d'expliquer cette réaction de nickel et d'hydrogène les inventeurs évoquent la fusion froide ou un processus qui ressemble à l'hydrino, mais ces hypothèses ne sont pas prouvées[19]. Ce domaine est nommé Réacteurs nucléaires à basse énergie (LENR = Low Energy Nuclear Reactors).

L'étude du rayonnement et des isotopes de cuivre continue[19],[58],[34].

L'hypothèse d'une transformation, par additions de protons successifs, de 58Ni vers 62Ni, quasi stables, puis vers 63Cu, stable, fournirait 37,36 MeV d'énergie nucléaire. Ainsi approximativement 5 grammes (sur 100 g) de nickel seraient transmutés en cuivre stable en 6 mois d'une production continue de 10 kW[59].

Le professeur Christos E. Stremmenos propose l'hypothèse d'un mini-atome instable d'hydrogène. Sous la contrainte du cristal de nickel, les protons de l'hydrogène diffuseraient facilement dans le cristal et ses électrons se diffuseraient avec les électrons de conductivité du cristal. Grâce à la dispersion aléatoire des niveaux d'énergies des particules, avec une très faible probabilité, une série de mini-atomes instables d'hydrogène pourraient se former et fusionner avec les atomes de nickel, surpassant la barrière de Coulomb. Ils auraient une durée de vie inférieure à 10-18 secondes et devraient avoir une dimension de 10-14 m, distance à laquelle les forces de cohésion du noyau permettraient la fusion[60],[61].

Notes et références

  1. a et b "combustible" désigne ici la matière dont les atomes réagissent, mais ce n'est pas par la combustion chimique d'un carburant et d'un comburant.
  2. S. Focardi, F. Piantelli, (it) Produzione di energia e reazioni nucleari in sistemi Ni-H a 400 C, Université de Bologne ; (it) Conferenza nazionale sulla politica energetica in Italia, Bologne, 18-19 avril 2005.
  3. Gangliosides placés dans une atmosphère d'hydrogène sur un support de nickel.
  4. Foresta Martin Franco, (it) La fusione fredda alla senese accende di nuovo la speranza, Corriere della Sera, 19 février 1994
  5. Institut national de physique nucléaire en Italie
  6. S. Focardi, R. Habel and F. Piantelli, Anomalous heat production in Ni-H systems, Il Nuovo Cimento Vol. 107, N.1 pp. 163-167, janvier 1994
  7. Piantelli a toujours souligné que le mérite de cette découverte était dû principalement à une coïncidence heureuse : ses recherches en biophysique sur les gangliosides se sont déroulées en partie pendant la période de grands débats médiatiques qui a suivi l'annonce de Fleischmann et Pons ; au cours de cette période, l'expression fusion froide s'est banalisée, ce qui a justifié une étude plus approfondie des phénomènes anormaux d'émission de chaleur, comme ceux qu'il a rencontrés.
  8. Les deux principaux chercheurs, S. Focardi (Université de Bologne) et F. Piantelli (Université de Sienne), ont toujours refusé de désigner leur processus sous le nom de fusion froide, car ils estiment que, dans le processus qu'ils ont étudié, ont lieu des réactions nucléaires de nature inconnue, qui ne peuvent avoir d'éléments en commun avec ceux que l'on présume être présents à l'intérieur des cellules électrolytiques deutérium-palladium conçues par Fleischmann et Pons.
  9. Foresta Martin Franco, Siena scopre l'energia pulita Fusione fredda all'italiana?, Corriere Della Sera, Milan, 19 février 1994.
    Sous-titre : Francesco Piantelli, Roberto Habel e Sergio Focardi : "Il nostro esperimento è perfettamente controllabile" (Notre expérience est parfaitement vérifiable)
  10. S. Focardi, F. Piantelli, S. Veronesi, Processi di caricamento del Nichel, di ferromagnetici ed altri metalli, IV Convegno sullo stato della Fusione fredda in Italia, Certosa di Pontignano, Sienne, 24-25 mars 1995.
  11. Pour exécuter le processus, on insère d'abord dans la chambre d'essai une barre de nickel qui a subi un traitement de surface spécial. On procède ensuite à un dégazage de cette barre en la maintenant dans un vide très poussé à une température appropriée. Après une période de plusieurs heures, lorsque le matériau est suffisamment dégazé, une quantité d'hydrogène suffisante pour atteindre une pression de 100-1000 milliBars est injecté à l'intérieur de la chambre d'essai. L'achèvement de cette opération est attesté par la diminution de la pression de l'hydrogène causée par son adsorption par le nickel. Parallèlement, la barre de nickel, maintenue à une température allant de 150 °C jusqu'à 450 °C. Lorsque le nickel est suffisamment chargé en hydrogène, on peut procéder à des variations rapides de pression, qui, dans certains cas, peuvent conduire à l'apparition spontanée d'un phénomène intense de production de chaleur, qui semble avoir beaucoup en commun avec une réaction de nature nucléaire.
  12. Le protocole est décrit dans plusieurs publications, principalement les écrits de S. Focardi et F. Piantelli, comme par exemple :
    S. Focardi, V. Gabbani, V. Montalbano, F. Piantelli, S. Veronesi, Large excess heat production in Ni-H systems, Il Nuovo Cimento Vol. 111 A, N.11 pp. 1233, novembre 1998 (Voir en ligne)
  13. Afin de démontrer la probable nature atomique du phénomène, les auteurs ont mis en œuvre diverses études sur l'analyse d'une éventuelle émission de neutrons provenant de chambre d'essai :
    Battaglia, L. Daddi, S. Focardi, V. Gabbani, V. Montalbano, F. Piantelli, P.G. Sona, S. Veronesi, Neutron emission in Ni-H Systems, Nuovo Cimento 112A, pp. 921, 1999.
    E. Campari, S. Focardi, V. Gabbani, V. Montalbano, F. Piantelli, E. Sali, S. Veronesi, Some properties of Ni-H system, ICCF8, 8th International Conference on Cold Fusion, Lerici (La Spezia), 21-26 mai 2000. Conference Proceedings in press.
  14. Les auteurs ont également observé que l'hydrogène présent dans la chambre d'essai, avec le temps, se charge en hélium 3 (3He), tandis que l'analyse microscopique de la surface du nickel montre l'apparence « dévastée » de micro cratères dus à des phénomènes de fusion du métal. L'analyse SEM de la surface montre la présence d'un certain nombre de nouveaux éléments atomiques, tous plus léger que le nickel.
  15. ENERGY GENERATION AND GENERATOR BY MEANS OF ANHARMONIC STIMULATED FUSION
  16. 30 Minutes With Andrea Rossi, EV World, 11 juillet 2011
  17. S. Focardi and A. Rossi, A new energy source from nuclear fusion, 22 mars 2010 (voir en ligne)
  18. a, b, c et d L'évaluation par évaporation est moins précise à cause du risque de vaporisation partielle.
  19. a, b, c, d, e, f et g (en) Professor Sergio Focardi and Andrea A. Rossi, Cold Fusion getting hot with 10kw heater prepping for market, Département de Physique de l'Université de Bologne, Italie, 14 janvier 2011, Pure Energy Systems News
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  22. (en) “Any chemical process should be ruled out for producing 25 kWh from whatever is in a 50 cubic centimeter container. The only alternative explanation is that there is some kind of a nuclear process that gives rise to the measured energy production.”
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  27. (en) Docteur Brian Josephson, Judith Driscoll, Andrea Rossi's 'E-cat' nuclear reactor: a video FAQ, Transcript, Université de Cambridge, 28 juin 2011
  28. (en) to date no cause has been found to doubt Rossi's claim.
  29. (en) reactors of the Rossi type are already in production and, according to NASA Chief Scientist Dennis M. Bushnell, may be capable of "completely changing geo-economics, geo-politics, and solving climate and energy".
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Liens externes


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  • Hydrino — L hydrino est un concept physique inventé par Randell Mills. L hydrino serait obtenu en forçant un atome d hydrogène à se comprimer et serait donc l expression d un nouvel état de l atome d hydrogène. Le résultat serait un seul proton autour… …   Wikipédia en Français

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