В 1839 году первый топливный элемент был изобретен сэром Уильямом Робертом Гроувом, валлийским судьей, изобретателем и физиком. Он смешал водород и кислород в присутствии электролита и произвел электричество и воду. Изобретение, которое позже стало известно как топливный элемент, не производило достаточно электроэнергии, чтобы его можно было использовать.
Первые этапы создания топливного элемента
В 1889 году термин «топливный элемент» впервые был придуман Людвигом Мондом и Чарльзом Лангером, которые попытались построить рабочий топливный элемент, используя воздух и промышленный угольный газ. Другой источник утверждает, что термин «топливный элемент» впервые придумал Уильям Уайт Жак. Жак был также первым исследователем, использовавшим фосфорную кислоту в ванне с электролитом.
В 1920-х годах исследования топливных элементов в Германии проложили путь к развитию карбонатный цикл и твердооксидные топливные элементы сегодня.
В 1932 году инженер Фрэнсис Ти Бэкон начал свои жизненно важные исследования топливных элементов. Первые разработчики ячеек использовали пористые платиновые электроды и серную кислоту в качестве ванны электролита. Платина была дорогостоящей, а серная кислота вызывала коррозию. Бэкон усовершенствовал дорогие платиновые катализаторы с водородно-кислородной ячейкой, используя менее коррозионный щелочной электролит и недорогие никелевые электроды.
Бэкону понадобилось до 1959 года, чтобы усовершенствовать свой дизайн, когда он продемонстрировал топливный элемент мощностью пять киловатт, который может питать сварочный аппарат. Фрэнсис Т. Бэкон, прямой потомок другого хорошо известного Фрэнсиса Бэкона, назвал свою знаменитую конструкцию топливного элемента «Ячейка Бэкона».
Топливные элементы в транспортных средствах
В октябре 1959 года Гарри Карл Ириг, инженер Allis – Chalmers Manufacturing Company, продемонстрировал 20-сильный трактор, который был первым автомобилем, когда-либо работавшим на топливных элементах.
В начале 1960-х General Electric произвела электрическую систему питания на основе топливных элементов для космических капсул НАСА Gemini и Apollo. General Electric использовала принципы, заложенные в «ячейке Бэкона», как основу своей конструкции. Сегодня электричество космического челнока обеспечивается топливными элементами, и те же топливные элементы обеспечивают питьевую воду для экипажа.
НАСА решило, что использование ядерных реакторов слишком высокий риск, а использование батарей или солнечной энергии было слишком громоздким для использования в космических аппаратах. НАСА профинансировало более 200 исследовательских контрактов по технологии топливных элементов, доведя технологию до уровня, который сейчас жизнеспособен для частного сектора.
Первый автобус, работающий на создание топливного элемента было завершено в 1993 году, и в настоящее время в Европе и Соединенных Штатах строится несколько автомобилей с топливными элементами. Daimler-Benz и Toyota представили прототипы 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, изменении климата или нехватке нефти, природного газа и угля?» На пороге следующего тысячелетия настало время поставить возобновляемые источники энергии и экологически чистые технологии во главу наших приоритетов.
более 150 лет и предлагая неисчерпаемый, экологически безопасный и всегда доступный источник энергии. Так почему же они уже не используются повсеместно? До недавнего времени это было из-за стоимости. Изготовление ячеек было слишком дорогим. Сейчас это изменилось.
В Соединенных Штатах несколько законодательных актов способствовали нынешнему взрыву в разработке водородных топливных элементов, а именно Закон Конгресса о будущем водорода. 1996 года и несколько законов штатов, продвигающих нулевые уровни выбросов для автомобилей. Во всем мире при широком государственном финансировании были разработаны различные типы топливных элементов. Только Соединенные Штаты потратили более одного миллиарда долларов на исследования топливных элементов за последние тридцать лет.
В 1998 году Исландия объявила о планах создания водорода. экономия в сотрудничестве с немецким автопроизводителем Daimler-Benz и канадским разработчиком топливных элементов Ballard Power Systems. В соответствии с 10-летним планом все транспортные средства, включая рыболовный флот Исландии, будут переведены на автомобили на топливных элементах. В марте 1999 г. Исландия, Shell Oil, Daimler Chrysler и Norsk Hydrofized создали компанию для дальнейшего развития водородной экономики Исландии.
В феврале 1999 г. был выпущен первый публичный рекламный ролик в Европе. открыта водородная заправочная станция для легковых и грузовых автомобилей в Гамбурге, Германия. В апреле 1999 года компания Daimler Chrysler представила автомобиль на жидком водороде NECAR 4. С максимальной скоростью 90 миль в час и емкостью топливного бака 280 миль автомобиль поразил прессу. Компания планирует ограничить производство автомобилей на топливных элементах к 2004 году. К тому времени Daimler Chrysler потратит еще 1,4 миллиарда долларов на разработку технологий топливных элементов.
В августе 1999 года сингапурские физики объявили о новом методе хранения водорода в углеродных нанотрубках, легированных щелочами, который повысит уровень хранения водорода и повысит безопасность. Тайваньская компания San Yang разрабатывает первый мотоцикл, работающий на топливных элементах.
Куда нам идти дальше?
По-прежнему существуют проблемы с двигателями и электростанциями, работающими на водороде. Необходимо решить проблемы транспортировки, хранения и безопасности. Гринпис содействовал разработке топливных элементов, работающих на регенеративном водороде. Европейские автопроизводители до сих пор игнорировали проект Гринпис по созданию сверхэффективного автомобиля, потребляющего всего 3 литра бензина на 100 км..
Особая благодарность H-Power, The Hydrogen Fuel Cell Letter и Fuel Cell 2000