حياة

ابتكار خلايا الوقود الهيدروجينية في القرن الحادي والعشرين

ابتكار خلايا الوقود الهيدروجينية في القرن الحادي والعشرين

في عام 1839 ، تم تصميم أول خلية وقود من قبل السيد وليام روبرت جروف ، وهو قاضي ويلز ، المخترع ، والفيزيائي. خلط الهيدروجين والأكسجين في وجود المنحل بالكهرباء وأنتج الكهرباء والماء. الاختراع ، الذي أصبح فيما بعد يعرف باسم خلية الوقود ، لم ينتج ما يكفي من الكهرباء ليكون مفيدًا.

المراحل المبكرة لخلية الوقود

في عام 1889 ، صاغ المصطلح "خلية الوقود" لأول مرة من قبل لودفيج موند وتشارلز لانجر ، اللذين حاولا بناء خلية وقود عاملة باستخدام غاز الفحم والغاز الصناعي. يذكر مصدر آخر أنه كان وليام وايت جاك الذي صاغ لأول مرة مصطلح "خلية الوقود". كان جاك أيضًا أول باحث يستخدم حمض الفوسفوريك في حمام المنحل بالكهرباء.

في العشرينات من القرن العشرين ، مهدت أبحاث خلايا الوقود في ألمانيا الطريق لتطوير دورة الكربونات وخلايا الوقود المؤكسدة الصلبة اليوم.

في عام 1932 ، بدأ المهندس فرانسيس تي بيكون بحثه الحيوي في خلايا الوقود. استخدم مصممو الخلايا الأوائل أقطاب البلاتين المسامية وحمض الكبريتيك كحمّام بالكهرباء. كان استخدام البلاتين باهظ الثمن وكان استخدام حامض الكبريتيك تآكلًا. تم تحسين لحم الخنزير المقدد على المحفزات البلاتينية باهظة الثمن باستخدام خلية الهيدروجين والأكسجين باستخدام إلكتروليت قلوي أقل تآكلًا وأقطاب نيكل غير مكلفة.

استغرق الأمر لحم الخنزير المقدد حتى عام 1959 لإتقان تصميمه عندما أظهر خلية وقود بقدرة خمسة كيلووات يمكنها تشغيل آلة لحام. أطلق فرانسيس تي. بيكون ، وهو سليل مباشر لفرانس بيكون الشهير الآخر ، على تصميمه الشهير لخلية الوقود باسم "خلية لحم الخنزير المقدد".

خلايا الوقود في المركبات

في أكتوبر من عام 1959 ، قام هاري كارل إهريج ، وهو مهندس في شركة Allis - Chalmers Manufacturing Company ، بعرض جرار بقوة 20 حصانًا وكان أول مركبة تعمل على الإطلاق بواسطة خلية وقود.

خلال أوائل الستينيات ، أنتجت شركة جنرال إلكتريك نظام الطاقة الكهربائية القائم على خلايا الوقود لكبسولات الفضاء Gemini و Apollo التابعة لناسا. تستخدم جنرال إلكتريك المبادئ الموجودة في "خلية لحم الخنزير المقدد" كأساس لتصميمها. اليوم ، يتم توفير الكهرباء من مكوك الفضاء بواسطة خلايا الوقود ، ونفس خلايا الوقود توفر مياه الشرب للطاقم.

قررت وكالة ناسا أن استخدام المفاعلات النووية ينطوي على مخاطر كبيرة ، وأن استخدام البطاريات أو الطاقة الشمسية ضخم جدًا بحيث لا يمكن استخدامه في المركبات الفضائية. قامت ناسا بتمويل أكثر من 200 عقد بحثي لاستكشاف تكنولوجيا خلايا الوقود ، مما جعل هذه التكنولوجيا في مستوى مناسب الآن للقطاع الخاص.

تم الانتهاء من أول حافلة تعمل بخلايا الوقود في عام 1993 ، ويجري الآن بناء العديد من السيارات التي تعمل بخلايا الوقود في أوروبا والولايات المتحدة. أطلقت شركة دايملر-بنز وتويوتا سيارات تعمل بالطاقة تعمل بخلايا الوقود في عام 1997.

خلايا الوقود مصدر الطاقة المتفوق

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

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

في الولايات المتحدة ، شجعت عدة تشريعات الانفجار الحالي في تطوير خلايا الوقود الهيدروجينية: وهي قانون مستقبل الهيدروجين في الكونغرس لعام 1996 والعديد من قوانين الولايات التي تروج لمستويات الانبعاثات الصفرية للسيارات. في جميع أنحاء العالم ، تم تطوير أنواع مختلفة من خلايا الوقود بتمويل عام واسع النطاق. لقد غرقت الولايات المتحدة وحدها بأكثر من مليار دولار في أبحاث خلايا الوقود في الثلاثين سنة الماضية.

في عام 1998 ، أعلنت أيسلندا عن خطط لإقامة اقتصاد هيدروجين بالتعاون مع شركة صناعة السيارات الألمانية دايملر-بنز وشركة تطوير خلايا الوقود الكندية بالارد باور سيستمز. ستعمل الخطة العشرية على تحويل جميع مركبات النقل ، بما في ذلك أسطول الصيد في أيسلندا ، إلى مركبات تعمل بخلايا الوقود. في مارس 1999 ، قامت كل من أيسلندا وشل أويل وديملر كرايسلر ونورسك هايدروفورم بتطوير اقتصاد الهيدروجين في أيسلندا.

في فبراير 1999 ، تم افتتاح أول محطة وقود هيدروجين تجارية عامة في أوروبا للسيارات والشاحنات في مدينة هامبورغ بألمانيا. في نيسان / أبريل 1999 ، كشفت شركة دايملر كرايسلر النقاب عن سيارة الهيدروجين السائل NECAR 4. بسرعة قصوى تبلغ 90 ميلاً في الساعة وسعة خزان تبلغ 280 ميلاً ، أبهرت السيارة الصحافة. تخطط الشركة للحصول على سيارات تعمل بخلايا الوقود في إنتاج محدود بحلول عام 2004. وبحلول ذلك الوقت ، كانت Daimler Chrysler ستنفق 1.4 مليار دولار إضافية على تطوير تكنولوجيا خلايا الوقود.

في أغسطس 1999 ، أعلن علماء الفيزياء السنغافورية عن طريقة جديدة لتخزين الهيدروجين في الأنابيب النانوية الكربونية المشبعة بالقلويات والتي تزيد من تخزين الهيدروجين وسلامته. شركة تايوانية ، سان يانغ ، تطور أول دراجة نارية تعمل بخلايا الوقود.

أين نذهب من هنا؟

لا تزال هناك مشاكل مع محركات تعمل بالطاقة الهيدروجينية ومحطات الطاقة. مشاكل النقل والتخزين والسلامة تحتاج إلى معالجة. عززت غرينبيس تطوير خلية وقود تعمل بالهيدروجين المنتج بشكل متجدد. تجاهلت شركات صناعة السيارات الأوروبية حتى الآن مشروع غرينبيس للحصول على سيارة فائقة الكفاءة تستهلك فقط 3 لترات من البنزين لكل 100 كيلومتر.

شكر خاص يذهب إلى H- السلطة ، رسالة خلية وقود الهيدروجين ، وخلية الوقود 2000


شاهد الفيديو: رينو تكشف عن سر سيارة المستقبل شاهد الروعة (أغسطس 2021).