Το 1839, η πρώτη κυψέλη καυσίμου σχεδιάστηκε από τον Sir William Robert Grove, έναν ουαλλικό δικαστή, εφευρέτη και φυσικό. Αναμίχθηκε υδρογόνο και οξυγόνο παρουσία ενός ηλεκτρολύτη και παράγονται ηλεκτρική ενέργεια και νερό. Η εφεύρεση, η οποία έγινε αργότερα γνωστή ως κυψέλη καυσίμου, δεν παράγει αρκετό ηλεκτρικό ρεύμα για να είναι χρήσιμη.
Τα πρώτα στάδια της κυψέλης καυσίμου
Το 1889, ο όρος "κυψέλη καυσίμου"Δημιουργήθηκε για πρώτη φορά από τον Ludwig Mond και τον Charles Langer, ο οποίος προσπάθησε να κατασκευάσει μια κυψέλη καυσίμου που χρησιμοποιεί αέριο και βιομηχανικό αέριο άνθρακα. Μια άλλη πηγή δηλώνει ότι ήταν ο William White Jaques ο οποίος εφάρμοσε για πρώτη φορά τον όρο "κυψέλη καυσίμου". Ο Jaques ήταν επίσης ο πρώτος ερευνητής που χρησιμοποίησε φωσφορικό οξύ στο λουτρό ηλεκτρολυτών.
Στη δεκαετία του 1920, η έρευνα των κυψελών καυσίμου στη Γερμανία άνοιξε το δρόμο για την ανάπτυξη του ανθρακικού κύκλου και των κυψελών καυσίμου στερεών οξειδίων του σήμερα.
Το 1932, ο μηχανικός Francis T Bacon ξεκίνησε τη ζωτική έρευνα για τα κύτταρα καυσίμων. Οι αρχαίοι σχεδιαστές κυττάρων χρησιμοποίησαν πορώδη ηλεκτρόδια πλατίνας και θειικό οξύ ως το λουτρό ηλεκτρολυτών. Η χρήση πλατίνας ήταν δαπανηρή και η χρήση θειικού οξέος ήταν διαβρωτική. Το μπέϊκον βελτιώθηκε στους ακριβούς καταλύτες λευκοχρύσου με ένα κύτταρο υδρογόνου και οξυγόνου χρησιμοποιώντας έναν λιγότερο διαβρωτικό αλκαλικό ηλεκτρολύτη και φθηνά ηλεκτρόδια νικελίου.
Πήρε τον Μπέικον μέχρι το 1959 για να τελειοποιήσει το σχεδιασμό του όταν έδειξε μια κυψέλη καυσίμου πέντε κιλοβάτ που μπορούσε να τροφοδοτήσει μια μηχανή συγκόλλησης. Francis T. Ο Bacon, ένας άμεσος απόγονος του άλλου γνωστού Francis Bacon, ονόμασε το διάσημο σχεδιασμό κυψελών καυσίμου του "Cell Bacon".
Κύτταρα καυσίμου στα οχήματα
Τον Οκτώβριο του 1959, ο Χάρι Καρλ Ιχρίγκ, μηχανικός της Allis - Chalmers Manufacturing Company, παρουσίασε έναν τρακτέρ ισχύος 20 ίππων που ήταν το πρώτο όχημα που τροφοδοτούσε πάντα μια κυψέλη καυσίμου.
Κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1960, η General Electric παρήγαγε το σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας που βασίζεται σε κυψέλες καυσίμου Η NASA Κάψουλες χώρου Gemini και Apollo. Η General Electric χρησιμοποίησε τις αρχές που βρέθηκαν στο "Bacon Cell" ως βάση του σχεδιασμού της. Σήμερα, η ηλεκτρική ενέργεια του διαστημικού λεωφορείου παρέχεται από κυψέλες καυσίμου και τα ίδια κυψέλες καυσίμου παρέχουν πόσιμο νερό για το πλήρωμα.
Η NASA αποφάσισε ότι η χρήση πυρηνικών αντιδραστήρων ήταν πολύ υψηλός κίνδυνος και χρήση μπαταρίες ή η ηλιακή ενέργεια ήταν πολύ ογκώδης για χρήση σε διαστημικά οχήματα. Η NASA έχει χρηματοδοτήσει περισσότερες από 200 συμβάσεις έρευνας που διερευνούν τεχνολογία κυψελών καυσίμου, φέρνοντας την τεχνολογία σε επίπεδο που είναι πλέον βιώσιμος για τον ιδιωτικό τομέα.
Το πρώτο λεωφορείο που τροφοδοτείται από κυψέλη καυσίμου ολοκληρώθηκε το 1993 και πολλά αυτοκίνητα με κυψέλες καυσίμου κατασκευάζονται τώρα στην Ευρώπη και στις Ηνωμένες Πολιτείες. Η Daimler-Benz και η Toyota ξεκίνησαν το 1997 πρωτότυπα αυτοκίνητα με καύσιμα με κυψέλες καυσίμου.
Κύτταρα καυσίμου την ανώτερη πηγή ενέργειας
Ίσως η απάντηση στο "Τι είναι τόσο ωραίο για τις κυψέλες καυσίμου;" θα πρέπει να είναι το ερώτημα "Τι είναι τόσο μεγάλη για τη ρύπανση, αλλαγή του κλίματος ή εξάντληση του πετρελαίου, του φυσικού αερίου και του άνθρακα; "Καθώς προχωράμε στην επόμενη χιλιετία, είναι καιρός να θέσουμε την ανανεώσιμη ενέργεια και την τεχνολογία φιλική προς τον πλανήτη στην κορυφή των προτεραιοτήτων μας.
Τα κυψέλες καυσίμου βρίσκονται εδώ και πάνω από 150 χρόνια και προσφέρουν μια πηγή ενέργειας ανεξάντλητη, περιβαλλοντικά ασφαλή και πάντα διαθέσιμη. Γιατί δεν χρησιμοποιούνται ήδη παντού; Μέχρι πρόσφατα, αυτό οφείλεται στο κόστος. Τα κύτταρα ήταν πολύ ακριβά για να κάνουν. Αυτό έχει αλλάξει τώρα.
Στις Ηνωμένες Πολιτείες, αρκετά νομοθετήματα έχουν προωθήσει την τρέχουσα έκρηξη στην κυψέλη καυσίμου υδρογόνου ανάπτυξης: συγκεκριμένα, το νόμο του Κογκρέσου για το μέλλον του υδρογόνου του 1996 και αρκετοί νόμοι που προωθούν τα επίπεδα μηδενικών εκπομπών για αυτοκίνητα. Σε παγκόσμιο επίπεδο, έχουν αναπτυχθεί διάφοροι τύποι κυψελών καυσίμου με εκτεταμένη δημόσια χρηματοδότηση. Μόνο οι Ηνωμένες Πολιτείες έχουν βυθίσει πάνω από ένα δισεκατομμύριο δολάρια στην έρευνα των κυψελών καυσίμου τα τελευταία τριάντα χρόνια.
Το 1998, η Ισλανδία ανακοίνωσε σχέδια για τη δημιουργία μιας οικονομίας υδρογόνου σε συνεργασία με τη γερμανική αυτοκινητοβιομηχανία Daimler-Benz και τον καναδικό κατασκευαστή κυψελών καυσίμου Ballard Power Systems. Το δεκαετές σχέδιο θα μετατρέπει όλα τα οχήματα μεταφοράς, συμπεριλαμβανομένου του αλιευτικού στόλου της Ισλανδίας, σε οχήματα με καύσιμα. Τον Μάρτιο του 1999, η Ισλανδία, η Shell Oil, η Daimler Chrysler και η Norsk Hydroformed μια εταιρεία για την περαιτέρω ανάπτυξη της οικονομίας υδρογόνου της Ισλανδίας.
Το Φεβρουάριο του 1999, ο πρώτος δημόσιος εμπορικός σταθμός καυσίμων υδρογόνου για αυτοκίνητα και φορτηγά στην Ευρώπη άνοιξε για επιχειρηματική δραστηριότητα στο Αμβούργο της Γερμανίας. Τον Απρίλιο του 1999, η Daimler Chrysler αποκάλυψε το όχημα υγρού υδρογόνου NECAR 4. Με τελική ταχύτητα 90 μίλια / ώρα και χωρητικότητα δεξαμενής 280 μιλίων, το αυτοκίνητο εντυπωσίασε τον Τύπο. Η εταιρεία σχεδιάζει να διαθέσει οχήματα με κυψέλες καυσίμου σε περιορισμένη παραγωγή μέχρι το έτος 2004. Μέχρι τότε, η Daimler Chrysler θα έχει δαπανήσει περισσότερα 1,4 δισεκατομμύρια δολάρια για την ανάπτυξη τεχνολογίας κυψελών καυσίμου.
Τον Αύγουστο του 1999, οι φυσικοί της Σιγκαπούρης ανακοίνωσαν μια νέα μέθοδο αποθήκευσης υδρογόνου με νανοσωλήνες άνθρακα με πρόσμιξη αλκαλίων, οι οποίοι θα μπορούσαν να αυξήσουν την αποθήκευση και την ασφάλεια του υδρογόνου. Μια ταϊβανέζικη εταιρεία, το San Yang, αναπτύσσει την πρώτη μοτοσικλέτα με κινητήρες κυψελών καυσίμου.
Πού πάμε από εδώ?
Εξακολουθούν να υπάρχουν προβλήματα με τους κινητήρες με υδρογόνο και τους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Τα προβλήματα μεταφοράς, αποθήκευσης και ασφάλειας πρέπει να αντιμετωπιστούν. Η Greenpeace έχει προωθήσει την ανάπτυξη κυψέλης καυσίμου που λειτουργεί με αναγεννητικά παραγόμενο υδρογόνο. Οι ευρωπαίοι κατασκευαστές αυτοκινήτων έχουν μέχρι στιγμής αγνοήσει ένα έργο Greenpeace για ένα υπερ-αποδοτικό αυτοκίνητο που καταναλώνει μόνο 3 λίτρα βενζίνης ανά 100 χλμ.
Ειδικές ευχαριστίες πηγαίνουν στο H-Power, το γράμμα κυψελών καυσίμου υδρογόνου και το Fuel Cell 2000