氢氧燃料电池：Bacon,Francis Thomas

Bacon,Francis Thomas (1904-1992) 氢氧燃料电池第一个实践者 弗朗西斯·托马斯“汤姆”培根于1904年12月21日出生于英国埃塞克斯郡Billericay附近的拉姆斯登庄园。他是17世纪英国哲学家，政治家，科学家，法学家，演说家，散文家和作家，他是魁北克省第一贵族圣阿尔班贵族培根的直系后裔。他曾在伊顿公学1918-1922学习，1922年专攻科学和获得莫斯利物理奖，1925年在剑桥三一学院获得机械科学三班的三等奖。 在接下来的几十年里，培根曾在泰恩河畔纽卡斯尔的Heaton Works电气公司CA Parsons＆Co. Ltd.担任学徒。《工程》杂志中介绍了用非高峰电力来电解水和使用所产生的氢和氧来驱动车辆的想法，激发了他的兴趣。他立即被潜在的可能性所打动，是否有可能通过氢气和氧气进行电化学发电，而不是把它们送到发动机。他试图说服他的雇主支持燃料电池研究，但因为与业务无关而遭到拒绝。因此白天在Parsons公司探照灯反射器研发部门打工糊口，晚上在家里做实验。1839年威廉·格鲁夫爵士（William Grove）已经证明了这种燃料电池的原理（见格罗夫入口），其他研究人员也进行了各种形式的实验。然而，与以前的现场工人不同，作为一名工程师，培根很高兴在高温高压下操作机器。 他于20世纪30年代后期开始试验Grove使用硫酸电解液活化白金丝网，但很快开始使用含氢氧化钾电解液（KOH）的活化镍电极。 KOH和酸性电解质一样表现良好，并且发生电极，电解质和燃料。另外，培根使用加压气体来防止电解液“浸没”电极中的微小孔隙。 然而，虽然实验进行得很好，但所涉及的腐蚀性化学物质，高压和高温使得它们不适合在家里的咖啡桌上进行。他偷偷把他的实验搬到了工作岗位上，但最终被发现了。面对停止燃料电池工作或离开公司的最后通，，培根辞职了。 1940年，在咨询工程师Merz和McLellan的财政支持下，他能够在伦敦国王学院开始氢氧燃料电池的全职工作。他开发了一个双电池，一个单元用于产生氢气和氧气，另一个用于燃料电池。这可以颠倒过来，因此它同时作为电解槽和燃料电池。由于高的操作温度和压力以及化学品的腐蚀性质而遇到了问题。 从1941年到1946年，培根是埃尔郡费尔利海军反潜艇实验机构的临时实验官员，负责水下潜艇探测系统ASDIC的工作。 1946年，在新的资金安排下，他的工作转移到了剑桥大学胶体科学系。在那里，培根的团队展示了一个多孔镍片的样本，其起源是如此模糊，受到官方保密法的保护。他们使用这张纸来开发气体侧具有大孔的电极，并且在电解质侧具有更细的电极，这创造了比以前更加稳定的界面。随着资金水平的提高，仪器再次转移到当时的化学部门工程。 研究员John Davidson回忆说：“当你第一次见到他的时候，他会问你感兴趣的东西。如果它与他的燃料电池有任何关系，他就会对它感兴趣，否则他就会沉默。并不是说他超然，他很平易近人。我从来没有参与他的项目，但我们曾经见面和谈话。他一年中的每一天都在实验室里。我不认为我遇到过任何一个更专一的人。“开发燃料电池是一项艰巨的任务。随着温度升高到200°C，压力高达600 psi，隔膜经常失效。培根在100 mA / cm2时每个电池的电压为0.8 V的目标被证明是难以捉摸的。通过将新的镍电极浸泡在氢氧化锂（LiOH）溶液中，然后干燥和加热，团队最终克服了氧电极腐蚀的问题。汤姆·培根在伦敦的一个展览会上能够自豪地展示一个工作的六格燃料电池电池，每个电池在230毫安/平方厘米时产生0.8伏电压。在1949年，在剑桥有限公司（后来的马歇尔航空航天公司）的支持下，公开展示了一个运行效率为60％的5千瓦四十电池的电池。燃料电池的专利最终由普拉特和惠特尼授权，作为成功为美国宇航局“阿波罗计划”提供电力的一部分。在这方面，燃料电池是理想的，因为它们随着负载的降低而提高效率（与热机不同），氢和氧气已经在飞船上用于推进和生命支持，并且副产品水可以用于饮用和加湿胶囊的气氛。 1954年1月，培根居住在英格兰的小谢尔福德，转让给ERA专利有限公司，被授予美国专利申请序列号403393。对于“碱性原代细胞......”一个电气一次电池，包括一个容器，一个安装在所述容器中的镍电极，并具有一个其中加有锂的氧化镍涂层和一个与所述电极接触的碱性电解质。 在接下来的二十年中，汤姆·培根在碱电池方面取得了足够的进展，进行了大功率演示。其中的第一次演示包括1959年Allis-Chalmers农用拖拉机，由一堆1,008个电池供电。用15000瓦的功率，拖拉机产生了足够的功率来拉动约3000磅的重量。后来拖拉机捐给了史密森尼人。阿利斯 – 查尔莫斯（Alis-Chalmers）多年来一直在研究项目，建造一个燃料电池驱动的高尔夫球车，潜水器和叉车。美国空军也参加了这个计划。 作为国家研究开发公司（1956-62），节能有限公司（1962-71）和英国原子能管理局（1971-73）的主要顾问，培根继续寻求燃料电池的新申请。他经常预言燃料电池将成为21世纪的能源解决方案。在培生的后期，培根成为大英帝国勋章（1967），并选出了皇家学会的一名成员（1973年）。 1978年，他在西雅图电化学会会议上获得了该协会的维托里奥·德·诺拉 - 戴蒙德三叶草奖（Vittorio de Nora-Diamond Shamrock Award）。他被授予第一个Grove奖章（1991）。他是工程奖学金的创始人之一，也是第一位荣誉会员欧洲燃料电池集团。汤姆·培根于1992年5月24日在剑桥郡小谢尔福德的拉姆斯登庄园去世。