Geschichte & Kultur

Innovation für Wasserstoffbrennstoffzellen für das 21. Jahrhundert

1839 wurde die erste Brennstoffzelle von Sir William Robert Grove, einem walisischen Richter, Erfinder und Physiker, konzipiert. Er mischte Wasserstoff und Sauerstoff in Gegenwart eines Elektrolyten und produzierte Strom und Wasser. Die Erfindung, die später als Brennstoffzelle bekannt wurde, produzierte nicht genug Strom, um nützlich zu sein.

 

Frühe Stadien der Brennstoffzelle 

1889 wurde der Begriff „ Brennstoffzelle“ erstmals von Ludwig Mond und Charles Langer geprägt, die versuchten, eine funktionierende Brennstoffzelle aus Luft und Industriegas zu bauen. Eine andere Quelle gibt an, dass es William White Jaques war, der zuerst den Begriff „Brennstoffzelle“ geprägt hat. Jaques war auch der erste Forscher, der Phosphorsäure im Elektrolytbad verwendete.

In den 1920er Jahren ebnete die Brennstoffzellenforschung in Deutschland den Weg für die Entwicklung des heutigen Carbonatkreislaufs und der Festoxidbrennstoffzellen.

1932 begann der Ingenieur Francis T Bacon mit seiner lebenswichtigen Forschung zu Brennstoffzellen. Frühe Zelldesigner verwendeten poröse Platinelektroden und Schwefelsäure als Elektrolytbad. Die Verwendung von Platin war teuer und die Verwendung von Schwefelsäure war ätzend. Bacon verbesserte die teuren Platinkatalysatoren mit einer Wasserstoff- und Sauerstoffzelle unter Verwendung eines weniger korrosiven alkalischen Elektrolyten und kostengünstiger Nickelelektroden.

Bacon brauchte bis 1959, um sein Design zu perfektionieren, als er eine Fünf-Kilowatt-Brennstoffzelle vorführte, die ein Schweißgerät antreiben konnte. Francis T. Bacon, ein direkter Nachkomme des anderen bekannten Francis Bacon, nannte sein berühmtes Brennstoffzellen-Design „Bacon Cell“.

 

Brennstoffzellen in Fahrzeugen

Im Oktober 1959 demonstrierte Harry Karl Ihrig, Ingenieur der Allis – Chalmers Manufacturing Company, einen 20-PS-Traktor, der das erste Fahrzeug war, das jemals von einer Brennstoffzelle angetrieben wurde.

In den frühen 1960er Jahren produzierte General Electric das auf Brennstoffzellen basierende Stromversorgungssystem für die Raumkapseln Gemini und Apollo der NASA. General Electric verwendete die Prinzipien der „Bacon Cell“ als Grundlage für ihr Design. Heute wird der Strom des Space Shuttles von Brennstoffzellen geliefert, und dieselben Brennstoffzellen versorgen die Besatzung mit Trinkwasser.

Die NASA entschied, dass die Verwendung von Kernreaktoren ein zu hohes Risiko darstellt und die Verwendung von Batterien oder Solarenergie zu sperrig ist, um in Raumfahrzeugen eingesetzt zu werden. Die NASA hat mehr als 200 Forschungsaufträge zur Erforschung der Brennstoffzellentechnologie finanziert, um die Technologie auf ein Niveau zu bringen, das jetzt für den privaten Sektor realisierbar ist.

Der erste Bus, der von einer Brennstoffzelle angetrieben wird, wurde 1993 fertiggestellt. In Europa und den USA werden derzeit mehrere Brennstoffzellenautos gebaut. Daimler-Benz und Toyota haben 1997 Prototypen von Fahrzeugen mit Brennstoffzellenantrieb auf den Markt gebracht.

 

Brennstoffzellen sind die überlegene Energiequelle

Vielleicht die Antwort auf „Was ist so toll an Brennstoffzellen?“ sollte die Frage sein: „Was ist so großartig an Umweltverschmutzung,  Klimaveränderungen  oder Öl-, Erdgas- und Kohlemangel?“ Auf dem Weg ins nächste Jahrtausend ist es an der Zeit, erneuerbare Energien und umweltfreundliche Technologien ganz oben auf unsere Prioritäten zu setzen.

Brennstoffzellen gibt es seit über 150 Jahren und sie bieten eine Energiequelle, die unerschöpflich, umweltfreundlich und immer verfügbar ist. Warum werden sie nicht schon überall verwendet? Bis vor kurzem war es wegen der Kosten. Die Zellen waren zu teuer für die Herstellung. Das hat sich jetzt geändert.

In den Vereinigten Staaten haben mehrere Gesetze die derzeitige Explosion in der Entwicklung von Wasserstoffbrennstoffzellen gefördert: nämlich das Hydrogen Future Act von 1996 und mehrere staatliche Gesetze zur Förderung emissionsfreier Werte für Autos. Weltweit wurden verschiedene Arten von Brennstoffzellen mit umfangreichen öffentlichen Mitteln entwickelt. Allein die Vereinigten Staaten haben in den letzten dreißig Jahren mehr als eine Milliarde Dollar in die Brennstoffzellenforschung gesteckt.

Island kündigte 1998 Pläne zur Schaffung einer Wasserstoffwirtschaft in Zusammenarbeit mit dem deutschen Automobilhersteller Daimler-Benz und dem kanadischen Brennstoffzellenentwickler Ballard Power Systems an. Der 10-Jahres-Plan würde alle Transportfahrzeuge, einschließlich der isländischen Fischereiflotte, auf Fahrzeuge mit Brennstoffzellenantrieb umstellen. Im März 1999 gründeten Island, Shell Oil, Daimler Chrysler und Norsk Hydroformed ein Unternehmen, um Islands Wasserstoffwirtschaft weiterzuentwickeln.

Im Februar 1999 wurde in Hamburg die erste öffentliche kommerzielle Wasserstofftankstelle für PKW und LKW in Europa eröffnet. Im April 1999 stellte Daimler Chrysler das Flüssigwasserstoff-Fahrzeug NECAR 4 vor. Mit einer Höchstgeschwindigkeit von 90 Meilen pro Stunde und einer Tankkapazität von 280 Meilen begeisterte das Auto die Presse. Das Unternehmen plant, bis zum Jahr 2004 Brennstoffzellenfahrzeuge in begrenzter Produktion zu haben. Bis dahin wird Daimler Chrysler 1,4 Milliarden US-Dollar mehr für die Entwicklung der Brennstoffzellentechnologie ausgeben.

Im August 1999 kündigten Physiker in Singapur eine neue Wasserstoffspeichermethode für alkalidotierte Kohlenstoffnanoröhren an, die die Wasserstoffspeicherung und -sicherheit erhöhen soll. Ein taiwanesisches Unternehmen, San Yang, entwickelt das erste Motorrad mit Brennstoffzellenantrieb.

 

Was machen wir jetzt?

Es gibt immer noch Probleme mit wasserstoffbetriebenen Motoren und Kraftwerken. Transport-, Lagerungs- und Sicherheitsprobleme müssen angegangen werden. Greenpeace hat die Entwicklung einer Brennstoffzelle gefördert, die mit regenerativ erzeugtem Wasserstoff betrieben wird. Europäische Autohersteller haben bisher ein Greenpeace-Projekt für ein supereffizientes Auto ignoriert, das nur 3 Liter Benzin pro 100 km verbra
ucht.

Besonderer Dank geht an H-Power, The Hydrogen Fuel Cell Letter und Fuel Cell 2000

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