Kennisbank

Waterstof, brandstof van de toekomst?

AfbeeldingWaterstofraket

Schone schijn?
Als we voldoende waterstof op aarde konden winnen, dan zouden al onze energieproblemen als sneeuw voor de zon verdwijnen. Helaas is dat niet zo; deze vorm van energie moet altijd worden gemaakt uit andere energie.
Uit kolen en gas is eenvoudig waterstofgas te produceren. Maar er komt wel koolzuurgas (CO2) bij vrij. In 2004 werd 90 procent van alle waterstof uit fossiele brandstof gemaakt. Dus 90 procent van de waterstof was dus nog niet duurzaam.

Ondraagbaar licht
Om waterstofgas mee te kunnen nemen moet het onder zeer hoge druk (honderden atmosfeer) worden opgeslagen. Dat stelt hoge veiligheidseisen en maakt het tanken lastig. Er wordt naar slimme manieren gezocht om het gas te binden, zodat de druk beperkt kan blijven.

Groene waterstof
Waterstof wordt nu vooral nog gemaakt uit fossiele brandstoffen. Om van waterstof een echt schone brandstof te maken, moet het op een duurzame manier gemaakt worden, dus zonder koolzuurgas (CO2) te produceren. Dat kan alleen met CO2-vrije energie zoals windenergie, zonne-energie of biomassa.


Waterstoffiets

De waterstoffiets van Sander Ten Hoopen

Altijd wind mee
De fiets is in het stadsverkeer het snelste vervoermiddel. Maar tegen de wind in of een heuvel op zou je best wat hulp kunnen gebruiken. Elektrische fietsen bestaan al, maar nu is ook een waterstoffiets in ontwikkeling. Deze fiets heeft als brandstof waterstof. Samen met zuurstof wordt dat omgezet in waterdamp en elektriciteit. De jonge ontwerper Sander ten Hoopen heeft een waterstoffiets ontworpen waarbij je moet blijven trappen. De elektriciteit drijft een hulpmotor aan die de kracht op de trappers automatisch aanvult. Zo lijkt het of je altijd wind mee hebt. Extra voordeel van de waterstoffiets is dat je elektrische apparatuur op je fiets kunt aansluiten zoals bijvoorbeeld je laptop of mobiele telefoon.

BrandstofcelWaterstofauto
Fabrikanten werken er hard aan om waterstofauto's in de showroom te krijgen. De eerste auto's en bussen op waterstof rijden al rond. Verschillende fabrieken hebben prototypen gemaakt om te laten zien dat je echt op waterstof kunt rijden. Elk jaar komen er nieuwe typen bij. In 2004 kon een brandstofcelauto 450 kilometer op een volle tank rijden met een snelheid van 140 kilometer per uur. De waterstofauto heeft grote voordelen: hij produceert geen koolzuurgas (CO2), geen luchtvervuiling en is bovendien vrijwel geruisloos.

Elektriciteit uit gas
Waterstofauto's zijn eigenlijk elektrische auto's. Een dergelijke auto heeft zuiver water als uitlaatgas. Het bijzondere is dat de stroom niet uit accu's komt, maar uit brandstofcellen. Die apparaten lijken van de buitenkant wel op accu's. Ze zetten waterstofgas en zuurstof om in elektriciteit en waterdamp. Kleine brandstofcellen kunnen laptops of telefoons van elektriciteit voorzien.

Hoe werkt een brandstofcel?
Een brandstofcel zet waterstofgas en zuurstof om in elektriciteit, waterdamp en warmte. Van binnen ziet hij er eenvoudig uit.
De anode is de kant waar het waterstofgas wordt aangesloten. Via kanaaltjes kan het gas over het hele oppervlak van de plaat stromen. De waterstofmoleculen splitsen zich in protonen (positief geladen waterstofkernen) en elektronen.
De kathode is de kant waar de zuurstof wordt aangesloten. Ook hier zijn kanaaltjes om het gas egaal te verdelen. Zuurstof reageert hier met de protonen en elektronen die bij de anode vandaan komen. Zo ontstaat water.
Het membraan heeft de bijzondere eigenschap dat het alleen de protonen doorlaat en niet de elektronen. De elektronen worden omgeleid door een stroomdraad buiten de cel en dat zorgt voor de elektrische stroom. 

Foto links Waterstofraket
Vakgebied
techniek