ابتكار خلايا وقود الهيدروجين للقرن الحادي والعشرين

في عام 1839 ، تم تصميم أول خلية وقود بواسطة السير ويليام روبرت جروف ، القاضي الويلزي والمخترع والفيزيائي. اختلط هيدروجين و الأكسجين بحضور بالكهرباء وأنتج كهرباء و الماء. لم ينتج الاختراع ، الذي أصبح يعرف فيما بعد باسم خلية الوقود ، ما يكفي من الكهرباء ليكون مفيدًا.

في عام 1889 ، مصطلح "خلية وقود"ابتكرها لودفيغ موند وتشارلز لانغر ، اللذان حاولا بناء خلية وقود عاملة باستخدام الهواء وغاز الفحم الصناعي. يذكر مصدر آخر أن ويليام وايت جاك هو الذي صاغ مصطلح "خلية الوقود" لأول مرة. كما كان جاك أول باحث يستخدم حمض الفوسفوريك في حمام المنحل بالكهرباء.

في عشرينيات القرن العشرين ، مهدت أبحاث خلايا الوقود في ألمانيا الطريق لتطوير دورة الكربونات وخلايا وقود الأكسيد الصلب اليوم.

في عام 1932 ، بدأ المهندس فرانسيس تي بيكون بحثه الحيوي في خلايا الوقود. استخدم مصممو الخلايا الأوائل أقطاب البلاتين المسامية وحمض الكبريتيك كحمام المنحل بالكهرباء. كان استخدام البلاتين باهظ الثمن واستخدام حامض الكبريتيك في التآكل. تحسن لحم الخنزير المقدد على المحفزات البلاتينية باهظة الثمن مع خلية الهيدروجين والأكسجين باستخدام إلكتروليت قلوي أقل تآكلًا وأقطاب كهربائية من النيكل غير مكلفة.

استغرق الأمر بيكون حتى عام 1959 لإتقان تصميمه عندما أظهر خلية وقود بقدرة 5 كيلووات يمكنها تشغيل آلة اللحام. فرانسيس ت. بيكون ، وهو سليل مباشر لفرانسيس بيكون المعروف الآخر ، أطلق على تصميم خلية الوقود الشهيرة "خلية بيكون".

في أكتوبر 1959 ، عرض هاري كارل إيريج ، مهندس شركة Allis - Chalmers Manufacturing Company ، جرارًا بقوة 20 حصانًا كان أول مركبة تعمل على الإطلاق بواسطة خلية وقود.

خلال أوائل الستينيات ، أنتجت جنرال إلكتريك نظام الطاقة الكهربائية القائمة على خلايا الوقود وكالة ناسا كبسولات الجوزاء وأبولو الفضائية. استخدمت شركة جنرال إلكتريك المبادئ الموجودة في "خلية لحم الخنزير المقدد" كأساس لتصميمها. اليوم ، يتم توفير كهرباء مكوك الفضاء بواسطة خلايا الوقود ، وتوفر نفس خلايا الوقود مياه الشرب للطاقم.

قررت وكالة ناسا أن استخدام المفاعلات النووية كان خطرًا كبيرًا للغاية ، واستخدامه البطاريات أو الطاقة الشمسية كانت ضخمة للغاية لاستخدامها في المركبات الفضائية. قامت وكالة ناسا بتمويل أكثر من 200 عقد بحثي لاستكشاف تكنولوجيا خلايا الوقود ، مما أدى إلى وصول التكنولوجيا إلى مستوى قابل للتطبيق الآن للقطاع الخاص.

تم الانتهاء من أول حافلة تعمل بخلية وقود في عام 1993 ، ويتم الآن بناء العديد من سيارات خلايا الوقود في أوروبا والولايات المتحدة. أطلقت شركة دايملر-بنز وتويوتا سيارات تعمل بالخلية تعمل بالوقود الأولي في عام 1997.

ربما الجواب على "ما هو عظيم حول خلايا الوقود؟" يجب أن يكون السؤال "ما هو عظيم في التلوث ، تغيير المناخ أو نفاد النفط والغاز الطبيعي والفحم؟ "مع اقترابنا من الألفية القادمة ، حان الوقت لوضع الطاقة المتجددة والتكنولوجيا الصديقة لكوكب على رأس أولوياتنا.

كانت خلايا الوقود موجودة منذ أكثر من 150 عامًا وتوفر مصدرًا للطاقة لا ينضب وآمنًا بيئيًا ومتوفر دائمًا. فلماذا لا يتم استخدامها في كل مكان بالفعل؟ حتى وقت قريب ، كان بسبب التكلفة. كانت الزنزانات مكلفة للغاية. لقد تغير ذلك الآن.

في الولايات المتحدة ، شجعت عدة تشريعات على الانفجار الحالي في خلية وقود الهيدروجين التطوير: أي قانون مستقبل الهيدروجين في الكونغرس لعام 1996 والعديد من قوانين الولايات التي تعزز مستويات الانبعاثات الصفرية للسيارات. في جميع أنحاء العالم ، تم تطوير أنواع مختلفة من خلايا الوقود بتمويل عام واسع النطاق. لقد غرقت الولايات المتحدة وحدها أكثر من مليار دولار في أبحاث خلايا الوقود في السنوات الثلاثين الماضية.

في عام 1998 ، أعلنت أيسلندا عن خطط لإنشاء اقتصاد هيدروجين بالتعاون مع شركة صناعة السيارات الألمانية Daimler-Benz ومطور خلايا الوقود الكندي Ballard Power Systems. ستحول الخطة العشرية جميع مركبات النقل ، بما في ذلك أسطول الصيد في أيسلندا ، إلى مركبات تعمل بخلايا الوقود. في مارس 1999 ، قامت أيسلندا وشل أويل ودايملر كرايسلر ونورسك هيدروفورم بتشكيل شركة لمواصلة تطوير اقتصاد الهيدروجين في أيسلندا.

في فبراير 1999 ، تم افتتاح أول محطة وقود هيدروجين تجارية عامة في أوروبا للسيارات والشاحنات للعمل في هامبورغ ، ألمانيا. في أبريل 1999 ، كشفت Daimler Chrysler عن مركبة الهيدروجين السائلة NECAR 4. وبسرعة قصوى تبلغ 90 ميلاً في الساعة وسعة خزان تبلغ 280 ميلاً ، أبهرت السيارة الصحافة. تخطط الشركة لإنتاج سيارات تعمل بخلايا الوقود بكميات محدودة بحلول عام 2004. وبحلول ذلك الوقت ، كانت Daimler Chrysler قد أنفقت 1.4 مليار دولار على تطوير تكنولوجيا خلايا الوقود.

في أغسطس 1999 ، أعلن علماء الفيزياء في سنغافورة عن طريقة جديدة لتخزين الهيدروجين للأنابيب النانوية الكربونية المخدرة القلوية التي من شأنها زيادة تخزين الهيدروجين وسلامته. تقوم شركة تايوانية ، San Yang ، بتطوير أول دراجة نارية تعمل بخلية وقود.

لا تزال هناك مشكلات تتعلق بالمحركات التي تعمل بالوقود الهيدروجيني ومحطات الطاقة. ويلزم معالجة مشاكل النقل والتخزين والسلامة. شجعت غرينبيس على تطوير خلية وقود تعمل بالهيدروجين المنتج بشكل متجدد. تجاهلت شركات صناعة السيارات الأوروبية حتى الآن مشروع غرينبيس لسيارة فائقة الكفاءة تستهلك 3 لترات فقط من البنزين لكل 100 كيلومتر.

شكر خاص إلى H-Power ، ورسالة خلية وقود الهيدروجين ، وخلية الوقود 2000