面向21世纪的氢燃料电池创新

1839年,威尔士法官、发明家和物理学家威廉·罗伯特·格罗夫爵士构思了第一个燃料电池。他在电解液中混合氢和氧,产生电和水。这项后来被称为燃料电池的发明,并没有产生足够的电能。...

1839年,威尔士法官、发明家和物理学家威廉·罗伯特·格罗夫爵士构思了第一个燃料电池。他在电解液中混合氢和氧,产生电和水。这项后来被称为燃料电池的发明,并没有产生足够的电能。

Hydrogen fuel cell

燃料电池的早期阶段

1889年,路德维希·蒙德(Ludwig Mond)和查尔斯·兰格(Charles Langer)首次创造了“燃料电池”一词,他们试图利用空气和工业煤气建造一个工作的燃料电池。另一个消息来源称,是威廉·怀特·贾克斯首次创造了“燃料电池”这个术语。贾克斯也是第一个在电解液浴中使用磷酸的研究人员。

20世纪20年代,德国的燃料电池研究为当今碳酸盐循环和固体氧化物燃料电池的发展铺平了道路。

1932年,工程师弗朗西斯·培根开始了他对燃料电池的重要研究。早期的电池设计者使用多孔铂电极和硫酸作为电解质浴。使用铂是昂贵的,使用硫酸具有腐蚀性。培根改进了昂贵的铂催化剂,氢和氧电池使用腐蚀性较小的碱性电解液和廉价的镍电极。

直到1959年,培根才完成了他的设计,当时他演示了一种可以为焊机供电的5千瓦燃料电池。弗朗西斯·T·培根是另一位著名的弗朗西斯·培根的直系后裔,他将自己著名的燃料电池设计命名为“培根电池”

车用燃料电池

1959年10月,Allis-Chalmers制造公司的工程师哈里·卡尔·伊赫里格(Harry Karl Ihrig)演示了一台20马力的拖拉机,这是有史以来第一台以燃料电池为动力的车辆。

在20世纪60年代早期,通用电气为美国宇航局的双子座和阿波罗太空舱生产了基于燃料电池的电力系统。通用电气将“培根电池”中的原理作为其设计的基础。今天,航天飞机的电力是由燃料电池提供的,同样的燃料电池也为机组人员提供饮用水。

美国宇航局认为,使用核反应堆的风险太高,而使用电池或太阳能的体积太大,无法用于航天器。美国宇航局已经资助了200多份研究合同,探索燃料电池技术,使该技术达到了目前私营部门可行的水平。

第一辆以燃料电池为动力的公共汽车于1993年完工,欧洲和美国目前正在建造几辆燃料电池汽车。戴姆勒-奔驰(Daimler-Benz)和丰田(Toyota)于1997年推出了燃料电池驱动的原型车。

燃料电池是优越的能源

也许“燃料电池有什么了不起?”的答案应该是“污染、改变气候或耗尽石油、天然气和煤炭有什么了不起?”在我们进入下一个千年之际,是时候把可再生能源和对地球友好的技术放在我们的首要任务上了。

燃料电池已经存在了150多年,它提供了取之不尽、用之不竭、环境安全且随时可用的能源。那么为什么它们还没有被广泛使用呢?直到最近,这一直是因为成本。这些电池太贵了,无法制造。现在情况已经改变。

在美国,有几项立法促进了目前氢燃料电池的发展:即1996年国会氢未来法案和几项促进汽车零排放水平的州法律。在全世界范围内,利用大量的公共资金开发了不同类型的燃料电池。在过去的三十年里,仅美国就投入了超过十亿美元用于燃料电池的研究。

1998年,冰岛宣布计划与德国汽车制造商戴姆勒-奔驰(Daimler-Benz)和加拿大燃料电池开发商巴拉德动力系统(Ballard Power Systems)合作,创建氢经济。10年计划将把包括冰岛渔船队在内的所有交通工具转变为燃料电池动力汽车。1999年3月,冰岛、壳牌石油公司、戴姆勒-克莱斯勒公司和诺斯克公司联合组建了一家公司,以进一步发展冰岛的氢经济。

1999年2月,欧洲第一个用于汽车和卡车的公共商业氢燃料站在德国汉堡开业。1999年4月,戴姆勒-克莱斯勒推出了液氢汽车NECAR4。这辆车的最高时速为90英里,油箱容量为280英里,让媒体大吃一惊。该公司计划到2004年有限生产燃料电池汽车。届时,戴姆勒-克莱斯勒将在燃料电池技术开发上再投入14亿美元。

1999年8月,新加坡物理学家宣布了一种新的碱掺杂碳纳米管储氢方法,该方法将提高储氢和安全性。台湾三洋公司正在开发第一辆燃料电池驱动的摩托车。

我们将从这里走向何方?

氢燃料发动机和发电厂仍然存在问题。需要解决运输、储存和安全问题。绿色和平组织推动了一种使用再生氢气的燃料电池的开发。到目前为止,欧洲汽车制造商忽视了绿色和平组织(Greenpeace)的一个项目,即每100公里只消耗3升汽油的超高效汽车。

特别感谢H-Power、氢燃料电池信函和燃料电池2000

  • 发表于 2021-09-13 02:01
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  • 分类:历史

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睡着的菌z
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