Введение

Английский инженер, инженер XX века

Фрэнсис Томас Бэкон OBE FREng FRS (21 декабря 1904 – 24 мая 1992) был английским инженером, разработавшим в 1932 году первую практичную водородно-кислородную топливную ячейку. Она используется для выработки энергии для космических капсул и спутников.

Жизнь и творчество

Фрэнсис Томас Бэкон родился в 1904 году в Рамсден-холле, Биллирикей, Эссекс, Англия. Инженер в Тринити-колледже, Кембридж, в 1932 году он разработал топливный элемент, который был использован в рамках проекта «Аполлон» в 1960-х годах. После успешной посадки на Луну «Аполлона-11» в июле 1969 года Том и его жена Барбара встретились с астронавтами Нилом Армстронгом, Баззом Олдрином и Майклом Коллинзом на приеме, организованном премьер-министром Великобритании Гарольдом Вильсоном на Даунинг-стрит, 10. Бэкон был потомком семьи философа сэра Фрэнсиса Бэкона (у которого не было детей) и получил образование в Итонском колледже и Тринити-колледже в Кембридже. После Кембриджа он стал учеником в инженерной фирме в Ньюкасле, принадлежащей сэру Чарльзу Парсонсу, и испытал на себе его сильное влияние. Принцип топливного элемента был продемонстрирован сэром Уильямом Гроувом в 1839 году, а другие исследователи экспериментировали с различными типами топливных элементов. Однако, в отличие от предшественников в этой области, Бэкон был инженером и чувствовал себя комфортно, работая с машинами, работающими при высоких температурах и давлениях. Изначально он экспериментировал с использованием активированной платиновой марли с электролитом из серной кислоты, предложенным Гроувом, но быстро перешел к использованию активированных никелевых электродов с водным электролитом гидроксида калия. В январе 1940 года он переехал в лабораторию в Королевском колледже Лондона, где разработал двухячеечную установку: один блок для генерации водорода и кислорода, а другой – собственно для топливного элемента. Установку можно было реверсировать, чтобы она функционировала как электролизер и как топливный элемент. Возникали проблемы из-за высоких рабочих температур и давлений, а также коррозионных свойств используемых химических веществ. В 1946 году, благодаря новому финансированию, работы были перенесены в Департамент коллоидной науки Кембриджского университета. Там команде Бэкона показали образец пористого никелевого листа, происхождение которого было настолько засекречено, что информация о нем охранялась законом о государственной тайне. Они использовали этот лист для создания электродов с большими порами на газовой стороне и более мелкими порами на стороне электролита, что обеспечило гораздо более стабильный интерфейс, чем ранее. С увеличением финансирования оборудование было вновь перенесено в то, что тогда называлось Департаментом химической инженерии. Там команда решила проблему коррозии кислородного электрода, пропитывая новые никелевые электроды раствором гидроксида лития, а затем высушив и нагрев их. В 1959 году, при поддержке Marshall of Cambridge Ltd. (позже Marshall Aerospace), была публично продемонстрирована батарея из 40 элементов мощностью 5 кВт с эффективностью 60%. Патенты на топливные элементы были лицензированы компанией Pratt & Whitney в рамках успешной заявки на обеспечение электрической энергией программы «Аполлон» по высадке человека на Луну. Топливные элементы идеально подходили для этой цели, поскольку их эффективность возрастает при уменьшении нагрузки, в отличие от тепловых двигателей. Водород и кислород уже находились на борту корабля для обеспечения движения и жизнедеятельности, а побочный продукт – вода – можно было использовать для питья и увлажнения атмосферы в капсуле. В последние годы жизни Бэкон был консультантом инженерных фирм Energy Conversion Limited и Johnson Matthey. Он был одним из основателей Fellowship of Engineering и первым почетным членом Европейской группы по топливным элементам.