Redaktsioon: 25. detsember 2017, kell 22:27 redigeeri 2001:7d0:88dd:f880:b022:b931:c3a4:a976 (arutelu) lint ← Vanem muudatus		Redaktsioon: 31. märts 2019, kell 11:59 redigeeri eemalda Iifar (arutelu \| kaastöö) Administraatorid 76 120 muudatust P pisitoimetamine using AWB Uuem muudatus →
3. rida: == Ajalugu == [[Pilt: William_Robert_Grove_2.jpg\|pisi\|William Robert Grove]] Esimesed kirjalikud allikad kütuseelementide kohta on pärit aastast 1838. Walesi füüsiku ja vandeadvokaadi [[William Grove]]'i artikkel avaldati 1838. aasta detsembris ajakirjas ~~„London~~"London and Edinburgh Philosopical Magazine and Journal of ~~Science“~~Science", kuigi dateeritud on see 1838. aasta oktoobrisse. Ta rääkis seal oma kütuseelemendi arengust, mainides sõnu või väljendeid nagu ~~„plekk“~~"plekk", ~~„vask“~~"vask", ~~„portselan~~"portselan ~~taldrikud“~~taldrikud", ~~„vasksulfaat“~~"vasksulfaat" ja ~~„lahjendatud~~"lahjendatud ~~väävelhape“~~väävelhape".<ref name="hNpXs" /><ref name="OayU1" /> Samas ajakirjas pool aastat hiljem ilmunud artiklis kirjeldas saksa teadlane [[Cristian Friedrich Schönbein]] kütuseelemendi tööpõhimõtet. Kütuseelemendi isaks peetakse siiski aga söör William Robert Grove'i, kes avaldas esimese töötava kütuseelemendi kirjelduse 1839. aastal ja 1842. aastal ka selle joonised. Ta kasutas selle ehitamiseks samu materjale, mida kasutatakse praegusel ajal[[fosforhappe kütuseelement~~\| fosforhappe kütuseelementides~~]]ides.<ref name="tL3MZ" /> 1939. aastal leiutas briti teadlane [[Francis Thomas Bacon]] konstantselt töötava 5-kilovatise kütuseelemendi.<ref name="md153" /> 1955. aastal töötas [[Walter Thomas Grubb]] välja kütuseelemendi, mis kasutas elektrolüüdina sulfoneeritud [[polüstüreen]]i ioonvahetusmembraanina. Kolm aastat hiljem avastas [[Leonard Niedrach]] viisi, kuidas sadestada plaatina membraanile, mis käitus katalüsaatorina vesiniku oksüdeerumisel ja hapniku redutseerumisel. See sai nimeks Grubbi-Niedrachi kütuseelement, mis oli ka esimene kaubanduslikus kasutuses olev kütuseelement.<ref name="zEBT8" /><ref name="ZQNGL" /> 13. rida: == Polümeer-elektrolüütkütuseelemendi kasutamine== ==== Reaktsioonid polümeer-elektrolüütkütuseelemendil ==== PEKE [[anood~~\|anoodile~~]]ile juhitakse gaasiline vesinik, mis oksüdeerub [[prooton]]iteks ja vabanevad [[elektron]]id<ref name="ssKJ7" />: : H<sub>2</sub>→2H<sup>+</sup>+2e<sup>-</sup> 26. rida: ==== ORR kineetika ==== Halb hapniku redutseerumise reaktsiooni kineetika on tingitud probleemidest hapnikutevahelise sideme aktivatsioonist ja [[dissotsiatsioon~~\| dissotsiatsioonist~~]]ist. Molekulaarne hapnik on üsna stabiilne toatemperatuuri reaktsioonide suhtes, kuna hapnikute vahel on tugev O=O side. Hapniku sideme dissotsiatsioonienergia on 5,15 eV, mis tähendab, et seda sidet on raske lagundada.<ref name="test1" /> Katalüsaatoreid, mida saaks kasutada PEKE-s, ongi vaja selleks, et hapniku dissotsiatsioonienergiat madaldada. ==== Katalüsaatorid ==== 33. rida: Aastal 1956 avastas J. Jasinski makrotsüklilised ühendid nagu [[porfüriinid]] ja [[ftalotsüaniin]]id, mida saaks kasutada ka mitte-plaatina katalüsaatoritena hapniku redutseerumise reaktsioonis.<ref name="eEqUY" /> Neis makrotsüklilistes ühendites on keskseks aatomiks mingi üleminekumetall. Kõige laialdasemalt kasutatakse raua ja koobalti soolasid, kuna on tõestatud, et nende soolade korral toimub neljaelektronine protsess, kus tekib otse vesi, mitte kaheelektronine protsess, kus tekib vesinikperoksiid. Vähemkasutatavatest sooladest on olemas veel näiteks mangaani, vase, liitiumi ftalotsüaniine. Nende sooladega modifitseeritud [[süsiniknanotoru]]d on üles näidanud suurt aktiivsust, mis on isegi võrreldavad plaatinaga.<ref name="iQDJf" /> Enamasti töödeldakse makrotsükliliste ühendite ja nanotorude segu [[pürolüüs~~\| pürolüüsiga~~]]iga umbes 550–950  °C juures, kuna pürolüüsita katalüsaatorid ei ole väga stabiilsed. On ära tõestatud, et ühendite struktuur muutub kuumtöötlemise käigus, sest muutub aatomite vaheline sidemepikkus.<ref name="c4YzD" /> == Vesinikuenergeetika tähtsus == ==== Vesinikuautod ==== [[Pilt: Toyota_mirai_trimmed.jpg\|pisi\|Toyota Mirai]] 2014. aasta lõpus tuli välja esimene [[Toyota]] toodetud vesinikul töötav auto. Selleks oli mudel Mirai, mis maksab umbes 69 000 $ ehk umbes 63 400 eurot. Autoga saab järjest sõita umbes 502 kilomeetrit ning vesinikupaagi uuesti täislaadimine võtab umbes 5 minutit.<ref name="dQGsc" /> Kahjuks on kütuseelemendi autosid aga väga kallis toota. Endine [[Euroopa Parlament\| Euroopa Parlamendi]] president [[Pat Cox]] arvas, et Toyota kaotab iga müüdud Toyota Mirai pealt umbes 100 000 dollarit.<ref name="W9cgN" /> USA energiaministeeriumi aruande kohaselt pidi 500 000 80  kW polümeer-elektrolüüt kütuseelemendi maksumuseks olema umbes 47 $/kW. Eeldusel, et suudetakse toota 10 000 PEKE-t aastas, peaks maksumus olema umbes 84 $/kW.<ref name="CZgjR" /> Algselt toodetud kütuseelementide puhul kardeti nende töökindlust madalatel temperatuuridel, kuid see väide on nüüdseks kasutajate poolt ümber lükatud. 2014. aastal tehtud uurimuse kohaselt töötasid kütuseelemendi autod veatult ka nullist madalamatel temperatuuridel konditsioneeri töötades ja ilma, et liikumisraadius märgatavalt väheneks.<ref name="jmLam" /> PEKE tööiga on umbes 7300 tundi, mis on võrreldav [[sisepõlemismootor]]iga sõidukitega.<ref name="0Jvxe" /> 52. rida: == Viited == {{viited\|1=2\|allikad= <ref name="test2">Carter D, Wing J, Marge R, Fuel cell today, '''2013''', http://www.fuelcelltoday.com/, (vaadatud 7.11.2015).</ref>▼ <ref name="test">Gara M, Compton R G, Activity of carbon electrodes towards oxygen reduction in acid: A comparative study, ''New J. Chem''., '''2011''', 35, 2647–2652.</ref>▼ <ref name="test1">James B, Kalinoski J, DOE-EERE fuel cell technologies program-2009 DOE hydrogen program review, '''2009'''</ref>▼ <ref name="tzU4G">Plado M, Tamm E, Moora M, Janssen E, Janssen M, Säästva arengu sõnaseletusi, '''2000''', http://www.seit.ee/, (vaadatud 7.11.2015).</ref> <ref name="WHJ8h">Kaevats Ü, Eesti entsüklopeedia, Eesti Entsüklopeediakirjastus, '''1998''', http://entsyklopeedia.ee/artikkel/galvaanielement2, (vaadatud 7.11.2015).</ref> ▲<ref name="test2">Carter D, Wing J, Marge R, Fuel cell today, '''2013''', http://www.fuelcelltoday.com/, (vaadatud 7.11.2015).</ref> <ref name="hNpXs">Grove, W. R.,''On Voltaic Series and the Combination of Gases by Platinum'', ''Phil. Mag. and J. Sci.'' '''1839'''. 14, 127–130</ref> <ref name="OayU1">Grove W R, Mr. W. R. Grove on a new Voltaic Combination. '' Phil. Mag. and J. Sci.'', '''1838''', http://archive.org/stream/londonedinburghp13lond/londonedinburghp13lond_djvu.txt, (vaadatud 7.11.2015)</ref> 67. rida ⟶ 65. rida: <ref name="B92ii">Blumenthal R, National Hydrogen and Fuel Cell Day, Senate Of The United States, '''2015''', https://www.congress.gov/bill/114th-congress/senate-resolution/217/text?q=%7B%22search%22%3A%5B%22hydrogen%22%5D%7D&resultIndex=1, (vaadatud 7.11.15).</ref> <ref name="ssKJ7">Lee J S, Quan N D, Polymer Electrolyte Membranes for Fuel Cells, ''J. Ind. Eng. Chem.'', '''2006''', 12, 2, 175–183.</ref> ▲<ref name="test">Gara M, Compton R G, Activity of carbon electrodes towards oxygen reduction in acid: A comparative study, ''New J. Chem''., '''2011''', 35, 2647–2652.</ref> ▲<ref name="test1">James B, Kalinoski J, DOE-EERE fuel cell technologies program-2009 DOE hydrogen program review, '''2009'''</ref> <ref name="eEqUY">Jasinski R, ''Nat''., '''1964''', 201, 1212–1213.</ref> <ref name="iQDJf">Lu Y, Reddy R G, ''Electrochim Acta''., '''2007''', 52, 2562–2569.</ref>

Kütuseelementide vesinikuenergeetika: erinevus redaktsioonide vahel