Pin Nhiên liệu
1839
William Robert Grove (1811-1896)
Có lẽ một số bạn còn nhớ việc điện phân nước đã làm trong lớp học hóa thời trung học. Một dòng điện được thiết lập giữa một cặp điện cực kim loại dìm trong chất lỏng, và hydrogen và oxygen được sản sinh ra theo phương trình hóa học: dòng điện + 2H2O (lỏng) → 2H2 (khí) + O2 (khí). (Trên thực tế, nước tinh khiết là một chất dẫn điện không tốt, và người ta có thể pha thêm acid sulfuric loãng để có một dòng điện đủ lớn.) Năng lượng cần thiết để chia tách các ion được cung cấp bởi một nguồn điện.
Vào năm 1839, luật sư và nhà khoa học William Grove đã chế tạo ra pin nhiên liệu bằng cách sử dụng một quá trình ngược lại để tạo ra dòng điện từ hydrogen và oxygen trong bể nhiên liệu. Có thể dùng nhiều kết hợp nhiên liệu khác nhau. Ở pin nhiên liệu hydrogen, phản ứng hóa học loại electron ra khỏi các nguyên tử hydrogen, tạo ra proton hydrogen. Các electron đó di chuyển trong dây dẫn tạo ra một dòng điện có ích. Sau đó oxygen kết hợp với electron (luân hồi từ mạch điện) và các ion hydrogen trong pin nhiên liệu để tạo ra nước dưới dạng “sản phẩm thải”. Pin nhiên liệu hydrogen na ná như acquy, nhưng không giống acquy – acquy cuối cùng sẽ cạn kiệt và phải sạc – pin nhiên liệu có thể hoạt động vô hạn định, miễn là nó có nguồn cung nhiên liệu ở dạng oxygen từ không khí và hydrogen. Người ta thường dùng một chất xúc tác như platinum để tạo thuận lợi cho các phản ứng.
Một số người hi vọng rằng một ngày nào đó pin nhiên liệu sẽ được sử dụng phổ biến hơn ở xe cộ, thay thế cho động cơ đốt trong truyền thống. Tuy nhiên, việc triển khai rộng rãi pin nhiên liệu vướng phải nhiều trở ngại, bao gồm chi phí, độ bền, kiểm soát nhiệt độ, việc sản xuất và phân phối hydrogen. Tuy nhiên, pin nhiên liệu rất hữu ích trong các hệ thống dự phòng và phi thuyền vũ trụ; chúng đặc biệt quan trọng trong việc hỗ trợ người Mĩ đi lên Mặt Trăng. Lợi ích của pin nhiên liệu là không phát thải carbon và giảm sự lệ thuộc vào xăng dầu.
Lưu ý rằng hydrogen cung cấp cho pin nhiên liệu thỉnh thoảng được sản xuất bằng cách phá vỡ các nhiên liệu gốc hydrocarbon, điều này đi ngược lại với mục tiêu như mong muốn của pin nhiên liệu: giảm khí thải nhà kính.
XEM THÊM. Pin (1800), Hiệu ứng Nhà kính (1824), Pin Mặt Trời (1954).
Ảnh chụp Pin nhiên liệu một chiều methanol (DMFC), một dụng cụ điện hóa tạo ra dòng điện dùng dung dịch nước-methanol làm nhiên liệu. Pin nhiên liệu thật sự là khối hình lập phương chia lớp ở giữa ảnh.
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí
Clifford A. Pickover
Bản dịch của Thuvienvatly.com
<< Phần trước | Phần tiếp theo >>
