ویلیام گرو و اختراع سلول سوختی؛ آغاز راه تولید برق پاک از هیدروژن

مقدمه

در دنیای امروز که انرژی پاک و پایدار بیش از پیش اهمیت یافته است، فناوری‌هایی همچون سلول سوختی جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده‌اند. جالب است بدانید که ریشه این فناوری مدرن به بیش از ۱۸۰ سال پیش بازمی‌گردد؛ زمانی که ویلیام رابرت گرو (William Grove)، فیزیکدان و مخترع ولزی، نخستین سلول سوختی جهان را ساخت.

ویلیام گرو؛ پدر سلول سوختی

ویلیام گرو در سال ۱۸۳۹ آزمایشی انجام داد که در آن توانست با استفاده از هیدروژن و اکسیژن، جریان الکتریسیته تولید کند. دستگاه او که بعدها با نام سلول گازی یا Gas Voltaic Battery شناخته شد، اساس عملکردش بر واکنش معکوس الکترولیز آب بود: ترکیب هیدروژن و اکسیژن برای تولید آب و همزمان تولید برق.

سلول سوختی اولیه گرو چگونه کار می‌کرد؟

سلول سوختی گرو از اجزای زیر تشکیل شده بود:

• الکترودهای پلاتینی که در ظرف‌های حاوی اسید سولفوریک غوطه‌ور بودند.
• یک الکترود در معرض گاز هیدروژن و دیگری در معرض اکسیژن قرار داشت.
• با برقراری واکنش شیمیایی میان این گازها و الکترولیت، جریان برق تولید می‌شد.

در واقع، او اولین کسی بود که نشان داد می‌توان انرژی شیمیایی حاصل از سوخت (هیدروژن) را بدون احتراق، به طور مستقیم به انرژی الکتریکی تبدیل کرد.

اهمیت علمی و تاریخی اختراع گرو

• نخستین گام عملی در جهت تولید برق از سوخت‌های شیمیایی.
• الهام‌بخش دانشمندانی چون فریدریش شونبین، گرووینگ و بعدها فرانسیس بیکن برای توسعه سلول‌های سوختی مدرن.
• مفهوم اصلی سلول‌های سوختی امروزی همچنان مبتنی بر اصولی است که گرو در قرن ۱۹ معرفی کرد.

تفاوت سلول سوختی با باتری

• سلول سوختی: تا زمانی که سوخت (مثل هیدروژن) و اکسیدکننده (مثل اکسیژن) به آن برسد، به‌طور پیوسته برق تولید می‌کند.
• باتری: انرژی شیمیایی ذخیره‌شده را تخلیه می‌کند و پس از اتمام، نیاز به شارژ یا تعویض دارد.

سلول سوختی گرو به‌نوعی باتری بدون نیاز به شارژ محسوب می‌شد، که آن را از دیدگاه علمی بسیار خاص و منحصربه‌فرد می‌کرد.

کاربردهای امروزی فناوری سلول سوختی

هرچند سلول گرو در مقیاس آزمایشگاهی بود، اما امروز سلول‌های سوختی مدرن در حوزه‌های زیر کاربرد دارند:

• خودروهای هیدروژنی (مانند تویوتا میرای)
• تولید برق در ایستگاه‌های فضایی
• سیستم‌های برق اضطراری
• پهپادها و زیرساخت‌های سبز

جمع‌بندی

اختراع ویلیام گرو در سال ۱۸۳۹ نقطه آغازی بود برای یک فناوری انقلابی در تبدیل انرژی. گرچه تا قرن‌ها بعد این فناوری در صنعت به‌کار گرفته نشد، اما پایه‌گذاری نظری آن، الهام‌بخش نسل‌های بعدی دانشمندان شد. امروز که جهان به‌دنبال راهکارهایی برای مقابله با بحران انرژی و آلودگی است، سلول‌های سوختی گرو نمادی از نوآوری زودهنگام در مسیر انرژی پاک به شمار می‌آیند.