燃料電池 —— 接下來的40年

燃料電池的現(xiàn)代發(fā)展史可以論為起始于20世紀60年代初期。當時，美國政府的新機構(gòu)國家航空和????
宇宙航行局（NASA）正尋找為其即將進行的一系列無人航天飛行提供動力的方法。由于使用干電池太重，太陽能價格昂貴，而核能又太危險，NASA業(yè)已排除這幾種現(xiàn)有的能源，正著手探索其它解決辦法。燃料電池正好吸引了他們的視線，NASA便資助了一系列的研究合同，從事開發(fā)實用的燃料電池設(shè)計。 　　這種研究獲得了第一個質(zhì)子交換膜（Proton?Exchange?Membrane,?PEM）。1955年，就職于通用電器公司（GE）的化學家Willard?Thomas?Grubb進一步改進了原來的燃料電池設(shè)計，使用磺化的聚苯乙烯離子交換膜作為電解質(zhì)。三年后，另一位GE的化學家Leonard?Niedrach發(fā)明了一種將白金存放在這種膜山上的方法，從而制造出人們所知的“Grubb-Niedrach燃料電池”。此后，GE繼續(xù)與NASA合作開發(fā)這一技術(shù)，終于使其在Gemini空間項目中得到應(yīng)用。這便是第一次商業(yè)化使用燃料電池。 　　20世紀初期，飛機制造商Pratt&Whitney獲得使用Bacon的堿性燃料電池專利的執(zhí)照，并著手對原來的設(shè)計進行修改，試圖減輕其重量。Pratt&Whitney成功地開發(fā)了一種電池，其使用壽命比GE的質(zhì)子交換膜的壽命長得多。正因為如此，Pratt&Whitney獲得了NASA的幾項合同，為其阿波羅航天飛機提供這種燃料電池。從此，這種堿性電池便用于隨后的大多數(shù)飛行任務(wù)，包括航天飛機的飛行。使用燃料電池作為能源的另一好處就是它能產(chǎn)生可飲用水作為副產(chǎn)品。盡管在空間應(yīng)用方面獲得了令人感興趣的發(fā)展，然而截至目前在地面應(yīng)用方面卻有鮮為人知的進展。 　　1973年的石油禁運引發(fā)了人們對燃料電池動力在地面應(yīng)用的重新興趣，因為許多政府期望降低對石油進口的依賴性。不計其數(shù)的公司和政府部門開始認真地研究解決燃料電池大規(guī)模商業(yè)化的障礙的方法。在整個20世紀的70年代和80年代，大量的研究工作都致力于開發(fā)所需的材料，探索最佳的燃料源，以及迅速降低這種異乎尋常技術(shù)的成本。 　　最后，直到20世紀90年代，也就是Grove試驗之后的150多年，正如第一個燃料電池揭開其面紗那樣，一種廉價的、清潔的、可再生的能源最終變成了事實。在這十年中，技術(shù)上的突破包括加拿大公司Ballard在1993年推出的第一輛以燃料電池為動力的車輛。二年后，?Ballard和Daimler?Benz公司都生產(chǎn)出每升1kW的燃料電池組。 　　在過去的幾年中，許多醫(yī)院和學校都安裝了燃料電池，大多數(shù)汽車公司也已設(shè)計出其以燃料電池為動力的原型車輛。在北美和歐洲的許多城市，如芝加哥，溫哥華等，以燃料電池為動力的公共汽車正在投入試用，人們正期望在不久的將來能將這種車輛投放市場。 　　在未來的幾十年中，鑒于人們對耗竭現(xiàn)有庫存自然資源的擔心，以及愈來愈多的人意識到大量焚燒礦物燃料對環(huán)境的破壞，必將促使燃料電池在移動和靜態(tài)能源的發(fā)展。19世紀所顯露的科學上的奇特事例將成為21世紀以及以后年代的能源。