Франсис Бэкон: Сутекті-оттекті түрлендіргіштің авторы

Кіріспе

Ағылшын инженері Фрэнсис Томас Бэкон OBE FREng FRS (21 желтоқсан 1904 – 24 мамыр 1992) – 20 ғасырдың ағылшын инженеры, 1932 жылы алғашқы практикалық сутек-қышқыл отындық элементті жасаған. Ол ғарыш капсулалары мен спутниктерге қуат беру үшін қолданылады.

Өмір жолы және шығармашылығы

Фрэнсис Томас Бэкон 1904 жылы Англияның Эссекс графтығындағы Билерикей қаласындағы Рамсден-холлде дүниеге келген. 1932 жылы Кембридж университетінің Тринити колледжінде инженер болып жұмыс істеген ол, 1960 жылдары «Аполлон» ай экспедициясында қолданылған отын жасушасын жасады. 1969 жылдың шілдесінде «Аполлон-11» ғарыш кемесінің сәтті түрде Айға қонғаннан кейін Том мен оның әйелі Барбара 10 Даунинг-стритте Ұлыбритания премьер-министрі Гарольд Уилсон ұйымдастырған қабылдауда астронавттар Нил Армстронг, Базз Олдрин және Майкл Коллинзбен кездесті. Бэкон философ сэр Фрэнсис Бэконның (баласы болмаған) туысы болды және ол Итон колледжінде, содан кейін Кембридж университетінің Тринити колледжінде білім алды. Кембриджді бітірген соң ол сэр Чарльз Парсонсқа тиесілі Ньюкасл инженерлік фирмасында оқушы болып жұмыс істеді және оның ықпалына ішкі ден қойды. Отын жасушасының принципін 1839 жылы сэр Уильям Гроув көрсеткен, ал басқа зерттеушілер отын жасушасының әртүрлі түрлерін сынап көрді. Алайда, осы саладағы бұрынғы жұмыскерлерден айырмашылығы, Бэкон инженер болды және ол жоғары температура мен қысымда жұмыс істейтін механизмдермен жұмыс істеуге бейімділік танытты. Ол бастапқыда Гроувтың күкірт қышқылы электролитімен белсендірілген платина торды пайдалануын тәжірибеледі, бірақ көп ұзамай сулы калий гидроксиді электролитімен белсендірілген никель электродтарын қолдануға көшті. 1940 жылдың қаңтарында ол Лондон Корольдік колледжінің зертханасына ауысты және онда сутек пен оттегі газын өндіретін бір бөлімшесі және отын жасушасының өзі бар екі жасушалық құрылғы жасады. Бұл құрылғыны электр өндіруге және отын жасушасы ретінде жұмыс істеу үшін кері бұруға болатын. Жоғары температура, қысым және химиялық заттардың коррозиялық қасиеттеріне байланысты қиындықтар туындады. 1946 жылы жаңа қаржыландыру аясында жұмыс Кембридж университетінің коллоидтық ғылым бөліміне көшті. Ол жерде Бэконның командасына порызды никель табақтың үлгісі көрсетілді, оның шығу тегі соншалықты құпия болғандықтан, ол Ресми құпиялар туралы заңмен қорғалған. Олар осы табақты газ жағында үлкен, ал электролит жағында ұсақ тесіктері бар электродтар жасау үшін пайдаланды, бұл бұрынғыдан гөрі тұрақты интерфейс құрды. Қаржыландыру көлемі артқан сайын құрал-жабдық Химиялық инженерия бөліміне қайтадан көшті. Онда команда литий гидроксидінің ерітіндісіне жаңа никель электродтарын батырып, содан кейін кептіріп, қыздыру арқылы оттегі электродтарының коррозиясын жеңді. 1959 жылы Кембридж қаласындағы Маршалл компаниясының (кейін Маршалл Аэрокос) қолдауымен 60% тиімділікке ие 5 кВт қуаттылықтағы қырық жасушалық аккумулятор көпшілік алдында көрсетілді. Отын жасушасына патенттерді Пратт пен Уитни компаниясы «Аполлон» бағдарламасына электр қуатын жеткізуге арналған сәтті тендердің бөлігі ретінде лицензиялады. Отын жасушалары осы мақсатқа өте қолайлы болды, өйткені олардың тиімділігі жүктеме азайған сайын артады, ал жылу машиналарынан айырмашылығы, олардың тиімділігі төмендейді. Сутек пен оттегі газдары кемеде қозғалтқыш пен тіршілік етуді қамтамасыз ету үшін бар болды, ал судың қосалқы өнімін ішуге және капсула атмосферасын ылғалдандыруға пайдалануға болады. Өмірінің соңғы кезеңінде Бэкон Energy Conversion Limited және Johnson Matthey инженерлік фирмаларының консультанты болды. Ол Инженерлік қауымдастықтың негізін қалаушы мүшесі және Еуропалық отын жасушалары тобының алғашқы құрметті мүшесі болды.

Francis Thomas Bacon was born in 1904 at Ramsden Hall, Billericay, Essex, England. An engineer at Trinity College, Cambridge, in 1932 he developed the fuel cell which was used as part of the Apollo moon project in the 1960s. After the successful lunar landing of Apollo 11 in July 1969, Tom and his wife Barbara met astronauts Neil Armstrong, Buzz Aldrin and Michael Collins at a reception hosted by British Prime Minister Harold Wilson at 10 Downing Street. Bacon was a descendant of the family of the philosopher Sir Francis Bacon (who had no children), and he was educated at Eton College and Trinity College, Cambridge. After Cambridge he became an apprentice with the Newcastle engineering firm owned by Sir Charles Parsons, and was strongly influenced by him. The principle of the fuel cell had been demonstrated by Sir William Grove in 1839 and other investigators had experimented with various forms of fuel cell. However unlike previous workers in the field, Bacon was an engineer and he was comfortable working with machinery operating at high temperatures and pressures. He initially experimented with Grove's use of activated platinum gauze with a sulphuric acid electrolyte, but quickly moved on to use activated nickel electrodes with an aqueous potassium hydroxide electrolyte. In January 1940, he moved to a laboratory at King's College London and there developed a double cell, with one unit for generating the hydrogen and oxygen gases and the other for the fuel cell proper. This could be reversed so that it acted as both an electrolyser and a fuel cell. Problems were encountered due to the high operating temperatures and pressures and the corrosive nature of the chemicals. In 1946, under new funding arrangements, the work moved to the Department of Colloid Science at Cambridge University. There Bacon's team were shown a sample of porous nickel sheet whose origins were so obscure they were protected by the Official Secrets Act. They used this sheet to develop electrodes with large pores on the gas side and finer ones on the electrolyte side, which created a much more stable interface than had existed previously. As funding levels increased the apparatus was moved again to what was then the Department of Chemical Engineering. There the team overcame problems of corrosion of the oxygen electrode by soaking the new nickel electrodes in lithium hydroxide solution followed by drying and heating. In 1959, with support from Marshall of Cambridge Ltd. (later Marshall Aerospace) a 5 kW forty cell battery, with an operating efficiency of 60%, was demonstrated publicly. The patents for the fuel cell were licensed by Pratt and Whitney as part of a successful bid to provide electrical power for the Apollo program to land man on the moon. The fuel cells were ideal in this regard because they have rising efficiency with decreasing load, unlike heat engines. Hydrogen and oxygen gases were already on board the ship for propulsion and life support, and the by product water could be used for drinking and humidifying the atmosphere of the capsule. Towards the later part of his life, Bacon was a consultant for the engineering firm Energy Conversion Limited and Johnson Matthey. He was a Founder Fellow of the Fellowship of Engineering and the first Honorary Member of the European Fuel Cell Group.