Allis-Chalmers-Brennstoffzellentraktor

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Der Allis-Chalmers-Brennstoffzellentraktor war das erste Brennstoffzellenfahrzeug der Welt. Es blieb ein Einzelstück, das die Leistungsfähigkeit der verwendeten Brennstoffzellen demonstrierte und so Berühmtheit[1] erlangte. Der Hersteller, das in Milwaukee in Wisconsin ansässige Unternehmen Allis-Chalmers, stellte es im Oktober 1959 der Öffentlichkeit vor. Ein aus diesem Anlass gedrehter Film zeigt den Traktor beim Feldtest und dem Pflügen mit einem zweischarigen Pflug.[2]

Aufbau, Eigenschaften, Einsatz und Verbleib des Traktors

Der lautlos arbeitende Traktor basierte auf der D-Serie von Allis-Chalmers und wurde von 1008 Brennstoffzellen angetrieben,[3] die zusammen eine Spannung von 750 V lieferten und das damals größte Brennstoffzellensystem der Welt bildeten.[4] Die Zellen enthielten den Elektrolyten (Kalilauge) in Matten aus porösem Asbest[1][5] und gehören daher zu den Brennstoffzellen mit fixiertem alkalischen Elektrolyten.[5] Neun Zellen bildeten jeweils eine Einheit.[2][6] Die 112 Einheiten waren in vier liegend montierten Stapeln angeordnet.[6] Die Zellen wurden von einem Propangastank hinter dem Fahrersitz sowie von Sauerstofftanks unter dem Fahrzeug gespeist. Der Traktor wog 2,39 Tonnen und leistete etwa 15 kW (ca. 20 PS). Bei einer Demonstration wurde ein Stück eines Luzernenfeldes umgepflügt.[2]

Die Berichte sind sich nicht einig darüber, welches Brennstoffgas verwendet wurde, und nennen entweder Wasserstoff[1][5][7][8] – der insbesondere für die ersten Zellen verwendet wurde[2] – oder ein wasserstoffhaltiges Propangemisch,[2][4][6][9] wobei letzteres technisch deutlich anspruchsvoller ist.

Da die Brennstoffzellen äußerst teuer waren, wurden keine weiteren Traktoren damit ausgestattet. Dennoch ebnete das Traktorprojekt dem Unternehmen den Weg zu Verträgen mit der NASA[5] und mit dem US-Militär zur Entwicklung von Brennstoffzellensystemen. Der Traktor selbst wurde auf verschiedenen Messen und Ausstellungen gezeigt[7] und dann an die Smithsonian Institution gespendet. Er wird im National Museum of American History verwahrt.[10]

Entwicklungsgeschichte und Folgeprodukte

Ein Team der in Milwaukee in Wisconsin ansässigen Firma Allis-Chalmers hatte seit 1951 an Brennstoffzellen geforscht. Es wurde vom Ingenieur Harry Karl Ihrig (1898–1960) geleitet, der seit 1950 als Vizepräsident für Forschung verantwortlich war.[11][12] Ab 1956 wurde die Arbeitsgruppe geführt vom Physikochemiker Jean Patrick Manion,[8][13] der auch in den Folgejahren an Brennstoffzellen arbeitete.[14] Eine Demonstration der Zellen erfolgte im August 1958;[2] im März 1959 waren die Zellen bereit für die praktische Anwendung.[2]

Nachdem demonstriert worden war, dass eine Allis-Chalmers-Zelle in der Schwerelosigkeit funktioniert, wurde die Firma Ausweichlieferant für Raumfahrtanwendungen.[8] Neben einem Golfwagen und einem Gabelstapler entwickelte sie in Zusammenarbeit mit dem US-Militär ein kleines Einmann-Unterseeboot.[7] Nachdem die Regierung die finanzielle Unterstützung beendete, stellte Allis Chalmers 1970 die Forschung und Entwicklung an der alkalischen Brennstoffzelle ein.[7]

Es dauerte bis 2009, bis ein weiterer Traktor-Prototyp mit Brennstoffzellen-Antrieb vorgestellt wurde: Der Landmaschinenhersteller New Holland präsentierte in Italien den „New Holland NH2“. Dessen Motor leistete zunächst 75 kW (106 PS)[15][16][17] und in einer 2011 vorgestellten weiterentwickelten Version 100 kW (136 PS).[18] Diese Entwicklung dieses Fahrzeugtyps wurde jedoch inzwischen wieder eingestellt.[19]

Weblinks

Einzelnachweise

  1. ↑ a b c Eduard W. Justi: Seventy years fuel cell research. In: British Journal of Applied Physics. Band 14, Nr. 12, 1963, ISSN 0508-3443, S. 840–853, doi:10.1088/0508-3443/14/12/306 (englisch): “contain the electrolyte in porous asbestos […] famous Allis Chalmers tractor”
  2. ↑ a b c d e f g Allis Chalmers Fuel Cell Tractor. Fuel Cell Tractor – Tenth in a historical series of original Allis-Chalmers promotional and sales films. In: Allis-Chalmers Machinery of the Past. Allis-Chalmers, 1958, abgerufen am 21. November 2016 (englisch, Werbefilm der Firma Allis-Chalmers, der die Brennstoffzelle und den pflügenden Traktor zeigt.).
  3. ↑ Austin M. Frederick: Allis-Chalmers Fuel Cell Tractor. (Nicht mehr online verfügbar.) Austin M. Frederick, 28. Februar 2015, archiviert vom Original am 22. November 2016; abgerufen am 16. November 2016 (englisch, Propantank hinter dem Fahrersitz): „It was a one-of-a-kind tractor. […] the tractor was silent while in operation.“
  4. ↑ a b Donna Hancock: Allis-Chalmers Fuel-Cell Tractor 1959. History Wired – No heat, no smoke, no noise. In: Energy. FreedomsPhoenix.com, 21. September 2012, abgerufen am 20. November 2016 (englisch): „was then the largest operational fuel-cell unit in the world.“
  5. ↑ a b c d Peter Kurzweil: Brennstoffzellentechnik. Grundlagen, Komponenten, Systeme, Anwendungen. 2. Auflage. Springer Vieweg, Wiesbaden 2013, ISBN 978-3-658-00085-1, 3.8 FAE-Brennstoffzelle, S. 67, 73, doi:10.1007/978-3-658-00085-1: „der flüssige Ionenleiter ist durch Kapillarkräfte in einer Matrix aus Asbest oder Keramikgewebe immobilisiert“
  6. ↑ a b c Fuel cells used to power experimental tractor. In: IEEE (Hrsg.): Electrical Engineering. Band 78, Nr. 12, Dezember 1959, S. 1239–1241 (englisch, ieee.org [PDF; 16,4 MB; abgerufen am 18. November 2016]): “The electricity that drives the tractor comes from 1,008 individual fuel cells joined in 112 units of 9 cells each. The 112 units are arranged in four banks and electricity can be taken from any combination of the banks.”
  7. ↑ a b c d Noriko Hikosaka Behling: Fuel Cells. Current Technology Challenges and Future Research Needs. Elsevier B.V., Amsterdam u. a. 2013, ISBN 978-0-444-56325-5, 3 History of Alkaline Fuel Cells, 3.3: Allis Chalmers: Sharing the Same Fate as UCC, S. 43 (englisch, eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche): “hydrogen and oxygen as the reactants […] Since the government stopped its funding, the company discontinued its AFC work in 1970”
  8. ↑ a b c Patrick G. Grimes: Historical Pathways for Fuel Cells. The New Electric Century. In: IEEE (Hrsg.): IEEE AES Systems Magazine. The Fifteenth Annual Battery Conference on Applications and Advances, 11–14 Jan. 2000. 2000, ISBN 0-7803-5924-0, ISSN 1089-8182, S. 7–10, doi:10.1109/BCAA.2000.838369 (englisch): “the first fuel cell tractor […] Jean Manion and others used hydrogen and oxygen to operate”
  9. ↑ Herman A. Liebhafsky, Leonard W. Niedrach: Fuel Cells. In: Journal of the Franklin Institute. Devoted to Science and the Mechanic Arts. Band 269, Nr. 4, April 1960, ISSN 0016-0032, S. 257–267, doi:10.1016/0016-0032(60)90353-7 (englisch, a gas mixture – largely propane).
  10. ↑ Allis-Chalmers Fuel Cell Tractor. In: Collections. Smithsonian National Museum of American History, abgerufen am 21. November 2016 (englisch, unter “Date Made” wird Oktober 1959 angegeben.): „Gift of Allis-Chalmers“
  11. ↑ Harry Karl Ihrig. engineer. prabook.com, abgerufen am 25. November 2016 (englisch, geboren am 6. April 1898, verstorben am 22. August 1960): „Vice president in charge research Allis-Chalmers Manufacturing corporation since 1950.“
  12. ↑ Ihrig Addresses Metallurgists. Capsule Corner. In: The Notre Dame Scholastic. University of Notre Dame weekly student magazine. Band 95, Nr. 14, 15. Januar 1954, S. 33 (englisch, online [PDF; abgerufen am 25. November 2016] Studentenzeitschrift): “Dr. Harry K. Ihrig, vice-president in charge of research, Allis-Chalmers Manufacturing Co., Milwaukee, Wis. […] Dr. Ihrig came to Allis-Chalmers in 1950”
  13. ↑ Jean Patrick Manion. Notice. In: Milwaukee Journal Sentinel. Legacy.com, 2. März 2014, abgerufen am 21. November 2016 (englisch): „Jean joined Allis Chalmers in Milwaukee and was research group leader in developing the first fuel-cell powered tractor“
  14. ↑ Patent US3758339: Method of operating fuel cell with hydrogen peroxide oxidant. Angemeldet am 10. September 1969, veröffentlicht am 11. September 1973, Anmelder: Allis Chalmers Mfg Co, Erfinder: Jean P. Manion.‌
  15. ↑ ok: New Holland präsentiert ersten Brennstoffzellen-Traktor. (Nicht mehr online verfügbar.) In: DailyGreen.de. Pixelcut New Media, 11. Februar 2009, archiviert vom Original am 22. November 2016; abgerufen am 21. November 2016: „der erste mit einem Brennstoffzellen-Antrieb“
  16. ↑ Jeremy Korzeniewski: World’s first hydrogen fuel cell tractor debuts in Italy. In: Autoblog. AOL Inc., 21. Februar 2009, abgerufen am 20. November 2016 (englisch).
  17. ↑ Wasserstoffbetriebener NH2™-Traktor und energieunabhängiger Betrieb. (PDF) Eine einfachere, sicherere und sauberere Zukunft – in greifbarer Nähe. technikboerse.com Deutscher Landwirtschaftsverlag GmbH, März 2009, abgerufen am 21. November 2016: „Dabei arbeitet der Prototyp nahezu geräuschlos […] aus dem Auspuff kommt Wasserdampf“; Stephan Bähnisch: Sauber übern Acker. Brennstoffzellen-Traktor New Holland NH2. In: News – Greencars. Autobild.de Axel Springer SE, 24. Februar 2009, abgerufen am 21. November 2016: „Einen Prototypen hat die Fiat-Tochter bereits auf der Agrar-Messe SIMA (22. bis 26. Februar) in Paris vorgestellt“ New Holland NH2TM Hydrogen Powered Tractor
  18. ↑ Neuer New Holland NH²™ Traktor
  19. ↑ New Holland – der Clean Energy Leader. Redaktion Meilensteine Going Green, Deutscher Landwirtschaftsverlag GmbH, 9. Januar 2016, abgerufen am 21. November 2016.
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