Hydrogen brenselceller innovasjon for det 21. århundre

WLADIMIR BULGAR/VITENSKAP FOTOBIBLIOTEK / Getty Images

I 1839 ble den første brenselcellen unnfanget av Sir William Robert Grove, en walisisk dommer, oppfinner og fysiker. Han blandet hydrogen og oksygen i nærvær av en elektrolytt og produsert elektrisitet og vann. Oppfinnelsen, som senere ble kjent som en brenselcelle, produserte ikke nok strøm til å være nyttig.

Tidlige stadier av brenselcellen

I 1889 ble begrepet brenselcelle først laget av Ludwig Mond og Charles Langer, som forsøkte å bygge en fungerende brenselcelle ved bruk av luft og industriell kullgass. En annen kilde opplyser at det var William White Jaques som først laget begrepet 'brenselcelle'. Jaques var også den første forskeren som brukte fosforsyre i elektrolyttbadet.

På 1920-tallet banet brenselcelleforskning i Tyskland vei for utviklingen av dagens karbonatsyklus og fastoksidbrenselceller.

I 1932 begynte ingeniør Francis T Bacon sin vitale forskning på brenselceller. Tidlige celledesignere brukte porøse platinaelektroder og svovelsyre som elektrolyttbad. Det var dyrt å bruke platina og å bruke svovelsyre var etsende. Bacon forbedret de dyre platinakatalysatorene med en hydrogen- og oksygencelle ved å bruke en mindre etsende alkalisk elektrolytt og rimelige nikkelelektroder.

Det tok Bacon til 1959 å perfeksjonere designen hans da han demonstrerte en fem kilowatt brenselcelle som kunne drive en sveisemaskin. Francis T. Bacon, en direkte etterkommer av den andre kjente Francis Bacon, kalte sin berømte brenselcelledesign 'Bacon Cell'.

Drivstoffceller i kjøretøy

I oktober 1959 demonstrerte Harry Karl Ihrig, en ingeniør for Allis - Chalmers Manufacturing Company, en traktor på 20 hestekrefter som var det første kjøretøyet noensinne drevet av en brenselcelle.

På begynnelsen av 1960-tallet produserte General Electric det brenselcellebaserte elektriske kraftsystemet forNASA sineGemini og Apollo romkapsler. General Electric brukte prinsippene som finnes i 'Bacon Cell' som grunnlag for designen. I dag leveres romfergens strøm av brenselceller, og de samme brenselcellene gir drikkevann til mannskapet.

NASA bestemte at bruk av atomreaktorer var for høy risiko, og bruk batterier eller solenergi var for klumpete til å bruke i romfartøyer. NASA har finansiert mer enn 200 forskningskontrakter som utforsker brenselcelleteknologi, og bringer teknologien til et nivå som nå er levedyktig for privat sektor.

Den første bussen drevet av en brenselcelle ble ferdigstilt i 1993, og flere brenselcellebiler bygges nå i Europa og i USA. Daimler-Benz og Toyota lanserte prototype brenselcelledrevne biler i 1997.

Brenselceller den overlegne energikilden

Kanskje svaret på 'Hva er så bra med brenselceller?' bør være spørsmålet 'Hva er så bra med forurensning, endring av klimaet eller å gå tom for olje, naturgass og kull?' Når vi går inn i neste årtusen, er det på tide å sette fornybar energi og planetvennlig teknologi på toppen av våre prioriteringer.

Brenselceller har eksistert i over 150 år og tilbyr en energikilde som er uuttømmelig, miljøsikker og alltid tilgjengelig. Så hvorfor brukes de ikke overalt allerede? Inntil nylig har det vært på grunn av kostnadene. Cellene var for dyre å lage. Det har nå endret seg.

I USA har flere lovverk fremmet den nåværende eksplosjonen i utviklingen av hydrogenbrenselceller: nemlig kongressens Hydrogen Future Act av 1996 og flere delstatslover som fremmer nullutslippsnivåer for biler. På verdensbasis er det utviklet ulike typer brenselceller med omfattende offentlig finansiering. USA alene har senket mer enn én milliard dollar i brenselcelleforskning de siste tretti årene.

I 1998 kunngjorde Island planer om å skape en hydrogenøkonomi i samarbeid med den tyske bilprodusenten Daimler-Benz og den kanadiske brenselcelleutvikleren Ballard Power Systems. 10-årsplanen ville konvertere alle transportkjøretøyer, inkludert Islands fiskeflåte, til brenselcelledrevne kjøretøy. I mars 1999 dannet Island, Shell Oil, Daimler Chrysler og Norsk Hydro et selskap for å videreutvikle Islands hydrogenøkonomi.

I februar 1999 åpnet Europas første offentlige kommersielle hydrogendrivstoffstasjon for biler og lastebiler i Hamburg, Tyskland. I april 1999 avduket Daimler Chrysler kjøretøyet NECAR 4 med flytende hydrogen. Med en toppfart på 90 mph og en tankkapasitet på 280 mil imponerte bilen pressen. Selskapet planlegger å ha brenselcellebiler i begrenset produksjon innen år 2004. Innen den tid vil Daimler Chrysler ha brukt 1,4 milliarder dollar mer på utvikling av brenselcelleteknologi.

I august 1999 kunngjorde Singapore-fysikere en ny hydrogenlagringsmetode av alkalidopede karbon-nanorør som ville øke hydrogenlagring og sikkerhet. Et taiwansk selskap, San Yang, utvikler den første brenselcelledrevne motorsykkelen.

Hvor går vi herfra?

Det er fortsatt problemer med hydrogendrevne motorer og kraftverk. Transport, lagring og sikkerhetsproblemer må løses. Greenpeace har fremmet utviklingen av en brenselcelle som drives med regenerativt produsert hydrogen. Europeiske bilprodusenter har så langt ignorert et Greenpeace-prosjekt for en supereffektiv bil som bruker bare 3 liter bensin per 100 km.

En spesiell takk går til H-Power, The Hydrogen Fuel Cell Letter og Fuel Cell 2000