Wasserstoff-Brennstoffzellen-Innovation für das 21. Jahrhundert

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1839 wurde die erste Brennstoffzelle von Sir William Robert Grove, einem walisischen Richter, Erfinder und Physiker, entwickelt. Er mischte Wasserstoff u Sauerstoff in Gegenwart eines Elektrolyt und produziert Elektrizität 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 industriellem Kohlegas zu bauen. Eine andere Quelle gibt an, dass es William White Jaques war, der als erster den Begriff „Brennstoffzelle“ prägte. Jaques war auch der erste Forscher, der Phosphorsäure im Elektrolytbad verwendete.

In den 1920er Jahren bereitete die Brennstoffzellenforschung in Deutschland den Weg für die Entwicklung des Karbonatkreislaufs und der heutigen Festoxidbrennstoffzelle.

Im Jahr 1932 begann der Ingenieur Francis T. Bacon mit seiner wichtigen Forschung an Brennstoffzellen. Frühe Zellkonstrukteure verwendeten poröse Platinelektroden und Schwefelsäure als Elektrolytbad. Die Verwendung von Platin war teuer und die Verwendung von Schwefelsäure 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 demonstrierte, die eine Schweißmaschine antreiben konnte. Francis T. Bacon, ein direkter Nachkomme des anderen bekannten Francis Bacon, nannte sein berühmtes Brennstoffzellendesign „Bacon Cell“.

Brennstoffzellen in Fahrzeugen

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

In den frühen 1960er Jahren produzierte General Electric das brennstoffzellenbasierte elektrische Energiesystem fürNASAsGemini- und Apollo-Raumkapseln. General Electric verwendete die in der „Bacon Cell“ gefundenen Prinzipien als Grundlage für sein Design. Heute wird der Strom des Space Shuttles von Brennstoffzellen bereitgestellt, und dieselben Brennstoffzellen liefern Trinkwasser für die Besatzung.

Die NASA entschied, dass die Verwendung von Kernreaktoren ein zu hohes Risiko sei, und die Verwendung Batterien oder Solarenergie war zu sperrig, um in Raumfahrzeugen verwendet zu werden. Die NASA hat mehr als 200 Forschungsverträge zur Erforschung der Brennstoffzellentechnologie finanziert und die Technologie auf ein Niveau gebracht, das jetzt für den Privatsektor brauchbar ist.

Der erste von einer Brennstoffzelle angetriebene Bus wurde 1993 fertiggestellt, und mehrere Brennstoffzellenautos werden jetzt in Europa und in den Vereinigten Staaten gebaut. Daimler-Benz und Toyota brachten 1997 Prototypen von Autos mit Brennstoffzellenantrieb auf den Markt.

Brennstoffzellen die überlegene Energiequelle

Vielleicht die Antwort auf „Was ist so toll an Brennstoffzellen?“ sollte die Frage lauten: Was ist so toll an Umweltverschmutzung, Klimaveränderung oder Öl-, Erdgas- und Kohleverknappung? 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 bieten eine Energiequelle, die unerschöpflich, umweltfreundlich und immer verfügbar ist. Warum werden sie also nicht schon überall eingesetzt? Bis vor kurzem lag es an den Kosten. Die Herstellung der Zellen war zu teuer. Das hat sich nun geändert.

In den Vereinigten Staaten haben mehrere Gesetze die derzeitige Explosion in der Entwicklung von Wasserstoff-Brennstoffzellen vorangetrieben: nämlich das Hydrogen Future Act des Kongresses von 1996 und mehrere bundesstaatliche Gesetze zur Förderung von Null-Emissions-Niveaus für Autos. Weltweit wurden mit umfangreicher öffentlicher Förderung verschiedene Typen von Brennstoffzellen entwickelt. Allein die Vereinigten Staaten haben in den letzten dreißig Jahren mehr als eine Milliarde Dollar in die Brennstoffzellenforschung gesteckt.

1998 kündigte Island 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 brennstoffzellenbetriebene Fahrzeuge umstellen. Im März 1999 gründeten Island, Shell Oil, Daimler Chrysler und Norsk Hydro ein Unternehmen, um Islands Wasserstoffwirtschaft weiterzuentwickeln.

Im Februar 1999 wurde in Hamburg, Deutschland, Europas erste öffentlich-gewerbliche Wasserstofftankstelle für Pkw und Lkw eröffnet. Im April 1999 stellte Daimler Chrysler das Flüssigwasserstofffahrzeug NECAR 4 vor. Mit einer Höchstgeschwindigkeit von 90 mph und einer Tankkapazität von 280 Meilen begeisterte das Auto die Presse. Das Unternehmen plant, bis zum Jahr 2004 Brennstoffzellenfahrzeuge in begrenzter Stückzahl herzustellen. Bis dahin wird Daimler Chrysler 1,4 Milliarden US-Dollar mehr für die Entwicklung der Brennstoffzellentechnologie ausgegeben haben.

Im August 1999 kündigten Physiker aus Singapur ein neues Verfahren zur Wasserstoffspeicherung mit Alkali-dotierten Kohlenstoffnanoröhren an, das die Wasserstoffspeicherung und -sicherheit erhöhen würde. Das taiwanesische Unternehmen San Yang entwickelt das erste brennstoffzellenbetriebene Motorrad.

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 vorangetrieben, die mit regenerativ erzeugtem Wasserstoff betrieben wird. Europäische Autohersteller haben bisher ein Greenpeace-Projekt für ein supereffizientes Auto ignoriert, das nur 3 Liter Benzin auf 100 km verbraucht.

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