В 1839 году первый топливный элемент был задуман сэром Уильямом Робертом Гроувом, уэльским судьей, изобретателем и физиком. Он смешал водород и кислород в присутствии электролит и производится электричество и вода. Изобретение, которое позже стало известно как топливный элемент, не производило достаточно электричества, чтобы быть полезным.
Ранние стадии топливного элемента
В 1889 году термин «Топливный элемент»Впервые были придуманы Людвигом Мондом и Чарльзом Лангером, которые пытались построить работающий топливный элемент, используя воздух и промышленный угольный газ. Другой источник утверждает, что именно Уильям Уайт Жак впервые придумал термин «топливный элемент». Жак был также первым исследователем, который использовал фосфорную кислоту в ванне с электролитом.
В 1920-х годах исследования топливных элементов в Германии проложили путь к развитию карбонатного цикла и современных твердооксидных топливных элементов.
В 1932 году инженер Фрэнсис Т Бэкон начал свои жизненно важные исследования топливных элементов. Ранние конструкторы элементов использовали пористые платиновые электроды и серную кислоту в качестве электролитической ванны. Использование платины было дорогим, а использование серной кислоты - коррозийным. Бекон усовершенствовал дорогие платиновые катализаторы с водородом и кислородом, используя менее агрессивный щелочной электролит и недорогие никелевые электроды.
Бекону потребовалось до 1959 года, чтобы усовершенствовать его конструкцию, когда он продемонстрировал топливный элемент мощностью пять киловатт, который может питать сварочный аппарат. Фрэнсис Т. Бэкон, прямой потомок другого известного Фрэнсиса Бэкона, назвал свою знаменитую конструкцию топливных элементов «Бэкон-ячейкой».
Топливные элементы в транспортных средствах
В октябре 1959 года Гарри Карл Ихриг, инженер производственной компании Allis - Chalmers, продемонстрировал 20-сильный трактор, который был первым транспортным средством, когда-либо работавшим на топливном элементе.
В начале 1960-х годов General Electric производила электрическую систему питания на основе топливных элементов для НАСА Космические капсулы Близнецы и Аполлон. Дженерал Электрик использовала принципы, заложенные в «Бэкон Бэйт», в качестве основы своего дизайна. Сегодня электричество космического челнока обеспечивается топливными элементами, и те же самые топливные элементы обеспечивают питьевую воду для экипажа.
НАСА решило, что использование ядерных реакторов было слишком высоким риском, и использование батареи или солнечная энергия была слишком громоздкой, чтобы использовать ее в космических кораблях. НАСА профинансировало более 200 исследовательских контрактов, посвященных технологиям топливных элементов, в результате чего технология вышла на уровень, который в настоящее время является жизнеспособным для частного сектора.
Первый автобус, работающий на топливном элементе, был построен в 1993 году, и в настоящее время в Европе и Соединенных Штатах строится несколько автомобилей на топливных элементах. Daimler-Benz и Toyota выпустили прототип автомобилей на топливных элементах в 1997 году.
Топливные элементы - превосходный источник энергии
Может быть, ответ на вопрос "Что такого хорошего в топливных элементах?" должен быть вопрос "Что такого хорошего в загрязнении, изменение климата или у вас кончаются нефть, природный газ и уголь? »На пороге следующего тысячелетия настало время поставить возобновляемые источники энергии и дружественные планетам технологии в число наших приоритетов.
Топливные элементы существуют уже более 150 лет и являются источником энергии, которая неисчерпаема, экологически безопасна и всегда доступна. Так почему же они не используются везде уже? До недавнего времени это было из-за стоимости. Клетки были слишком дороги, чтобы сделать. Теперь это изменилось.
В Соединенных Штатах несколько законодательных актов способствовали нынешнему взрыву в водородном топливном элементе разработка, а именно, Закон о будущем водорода в Конгрессе от 1996 года и несколько государственных законов, поощряющих нулевые уровни выбросов для автомобилей. Во всем мире различные типы топливных элементов были разработаны при широком государственном финансировании. Только Соединенные Штаты потратили более миллиарда долларов на исследования топливных элементов за последние тридцать лет.
В 1998 году Исландия объявила о планах создания водородной экономики в сотрудничестве с немецким автопроизводителем Daimler-Benz и канадским разработчиком топливных элементов Ballard Power Systems. В 10-летнем плане все транспортные средства, включая рыболовный флот Исландии, будут преобразованы в транспортные средства на топливных элементах. В марте 1999 года Исландия, Shell Oil, Daimler Chrysler и Norsk Hydrofor создали компанию для дальнейшего развития водородной экономики Исландии.
В феврале 1999 года в Гамбурге, Германия, открылась первая в Европе общественная коммерческая станция по производству водородного топлива для легковых и грузовых автомобилей. В апреле 1999 года Daimler Chrysler представил автомобиль с жидким водородом NECAR 4. С максимальной скоростью 90 миль в час и 280-мильной емкостью бака машина поразила пресс. Компания планирует начать выпуск автомобилей на топливных элементах к 2004 году. К тому времени Daimler Chrysler потратит еще 1,4 миллиарда долларов на развитие технологий топливных элементов.
В августе 1999 года сингапурские физики объявили о новом способе хранения водорода из углеродных нанотрубок, легированных щелочью, который увеличит хранение водорода и его безопасность. Тайваньская компания San Yang разрабатывает первый мотоцикл на топливных элементах.
Куда мы идем отсюда?
По-прежнему существуют проблемы с водородными двигателями и силовыми установками. Проблемы с транспортировкой, хранением и безопасностью должны быть решены. Гринпис способствовал разработке топливного элемента, работающего на водороде, полученном в результате регенерации. Европейские автопроизводители до сих пор игнорировали проект Greenpeace по созданию сверхэффективного автомобиля, потребляющего всего 3 литра бензина на 100 км.
Отдельное спасибо H-Power, букве «Водородный топливный элемент» и «Топливный элемент 2000»