Abstract
一、簡介早在1920年代，研究人員就發現到，在充氫之鈀電極附近，可已測到氦氣之存在。而在當時，由於核反應仍未為人所知，中子更是直到1932年才為查兌克所發現，因此很難令人連想到這反應與融合反應有何關連。直至1989年，Pons與Fleishmann在電化學充氘之系統中，偵測到有中子之存在並有多餘之熱量溢出，電化學反應無法解釋這個現象，但核反應卻可解釋。此即所謂之「低溫融合」。此後科學界議論紛紛，正反兩種說詞爭議不已，但目前為止，尚未有最後的結論。於是，我們便從材料科學之觀點來研究此反應，也就是由鈀在充氘之前及之後，電極之微結構變化。在已知的研究裡，就已在鈀電極中發現到差排之存在，並認為這些缺陷為氘原子提供一條擴散途徑，方便擴散的進行。此外，鈀可與氫產生鈀化氫。對於過渡金屬之化合物而言，氫為相當輕之原素，與鈀反應後可能會產生「非化學計量」(nonstoichiometric) 化合物。在其它之系統裡，如釩氧(V-O) 系統中，並非每一個氧之位置上都有原子之存在，既有系統裡有空隙(Vacancy) 之存在。且為有序之存在而非隨意底。因此，我們便利用穿透式電子顯微鏡來觀察鈀電極之反應前後之變化微結構。雖然微結構與低溫融合之關係仍未為人所知，但希望這研究能夠提供一些線索，對於低溫融合之研究能有所助益。二、實驗步驟及結果本實驗在進行上，分為數個步驟：首先將純度99﹪之鈀棒（直弳1 cm）以電鍍法拋光，之後在850 ℃下退火兩個小時。在此、我們使用電解充氘法，方式有二：一為重水式、另一為融熔鹽式。在重水式裡，電解液為含0.1 M LiOD之重水，鈀為陽極、白金為陰極。至於融熔鹽式、其中以KCl 與LiCl之共晶混合物為電解液、LiD 為電解質，鈀為陰極、鋁為陽極。之後，我們使用穿透式電子顯微鏡來觀看電解前後微結構的差異。我們發現到，在重水及融熔鹽之試片中，發現差排之存在，而且在融熔鹽的試片裡，除了差排外、尚有次晶界(subgrain boundaries) 之存在。那是因為在融熔鹽之電解過程中，溫度一直維持在 450℃，因而使差排堆疊而形成。此外，我們也對於只有經過熱處理之鈀作TEM 之觀察。發現些超結構之存在，為解釋這些超結構、便假設鈀在熱處理後與原本存在晶格中之氫形成鈀化氫，兒鈀化氫本身為一「非化學計量」(nonstoichiometric) 化合物，其中氫空隙 (hydrogenvacancy)之分布為有序地、而非隨意地，這些有序之氫空隙使得整個晶格之周期改變，而電腦摹擬之結果與實驗結果也服合。三、結論由以上之結果，我們發現到一些缺陷之存在、如差排、疊差等，也發現氫空隙之有序排列(hydrogen vacancy ordering) 之存在。但這些與低溫融合之關係仍待進一步的研究來加以探討。