“Waterstof, een onuitputtelijke en schone brandstof, de weg naar een duurzame toekomst.”

Wist u dat er al auto’s, bussen, fietsen en mobiele telefoons zijn die door waterstof van energie worden voorzien ? U vindt op deze site meer informatie over waterstof en de nieuwe toepassingen in autos.

In de scheikundige wereld wordt waterstof aangeduid met H2, dit betekent dat een waterstofmolecuul is opgebouwd uit twee waterstofatomen. H2 is een gas dat niet voorkomt in de vrije natuur. Het molecuul H2 komt voor in allerlei stoffen, de meest bekende is water (H2O). Waterstof moet verkregen worden door het waterstof molecuul los te weken van bijvoorbeeld een watermolecuul.

De werking in het kort

In een brandstofcel produceren zuurstof en waterstof samen elektriciteit.  Er zijn geen bewegende delen en de emissies bestaan alleen uit water en warmte.

De PEM-brandstofcel is een sandwich van twee elektroden – een anode en een kathode – met daartussen een kunststof membraan die de functie heeft van elektroliet. Deze membraan heeft de dikte van twee tot zeven velletjes papier. Het geheel functioneert in een waterige omgeving. Waterstof staat zijn elektronen af aan de anode met hulp van een platina-katalysator. Terwijl de waterstof-ionen (protonen) door het membraan kunnen dringen, worden de elektronen gedwongen om via een door een stroomdraad geboden extern circuit te reizen. Daarbij ontstaat een elektrische spanning. Als de protonen de kathode bereiken sluiten ze zich daar aan bij de elektronen en versmelten met zuurstof uit de lucht waarbij water en warmte ontstaan. Het eindresultaat is schone energie zonder schadelijke emissies.

Waarom waterstof, waarom nu ?

In de toekomst zal waterstof de brandstof zijn voor het opslaan van energie en onze afhankelijkheid van olie, kolen en kernenergie sterk verkleinen. De vrije beschikbaarheid van waterstof (het is uit water te verkrijgen) en het feit dat het niet vervuilend is maakt waterstof uit politieke- en milieuoverwegingen de brandstof voor de toekomst. Zo ziet zelfs Amerika in waterstof de energiebron van de toekomst omdat het haar afhankelijkheid van olie uit het Midden-Oosten sterk verminderd. Juist deze combinatie tussen politieke en milieunoodzaak zal de verdere ontwikkeling van waterstof een sterke stimulans geven.

Wat is waterstof ?

In de scheikundige wereld wordt waterstof aangeduid met H2, dit betekent dat een waterstofmolecuul is opgebouwd uit twee waterstofatomen. H2 is een gas dat niet voorkomt in de vrije natuur. Het molecuul H2 komt voor in allerlei stoffen, de meest bekende is water (H2O). Waterstof moet verkregen worden door het waterstof molecuul los te weken van bijvoorbeeld een watermolecuul. Er zijn twee manieren om dit te doen:

Elektrolyse van water

Met elektriciteit kunnen watermoleculen gesplitst worden om pure waterstof en zuurstof te creëren. Misschien dat u het nog weet van de scheikunde les. 2 potloden met de punt in het water. Een batterij (9 volt) aansluiten op de koolstof uiteinden die uit het water steken en u ziet al vrij snel om beide koolstof potloodpunten die onder water steken belletjes ontstaan. Die aan de – is waterstof, die aan de + zuurstof. Waterstof is dus overal te maken waar water en elektriciteit is. Een nadeel is dat je elektriciteit nodig hebt om waterstof te maken om er daarna weer elektriciteit van te maken. In dit proces gaat tot 50% verloren. Het voordeel is dat in waterstof de energie is opgeslagen.

Omzetten van fossiele brandstoffen  Olie en gas bevatten koolwaterstof moleculen die bestaan uit waterstof en koolstof. Met een zogenaamde fuel-processor kan waterstof gesplitst worden van de koolstof. Het nadeel is dat de koolstof als koolstofdioxide in de lucht verdwijnt. Waterstof omzetten in energie

Waterstof wordt, als het in aanraking komt met zuurstof, omgezet in energie en water. De reactie die hierbij plaatsvindt is 2H2 + O2 -> 2H2O, wat wil zeggen dat twee waterstofmoleculen reageren met een zuurstof molecuul, waarbij de atomen losraken en zich verdelen over twee watermoleculen. De vrijgekomen energie bestaat uit warmte en elektronen (stroom). Waterstof kan als brandstof dienen in een speciale verbrandingsmotor (de werking is vergelijkbaar met motoren op LPG), en waterstof kan dienen als een soort accu die een elektromotor van stroom voorziet. De waterstof accu wordt ook wel brandstofcel genoemd.

Waterstof en de brandstofcel (engels: fuelcell)

De brandstofcel maakt het mogelijk om waterstof in elektrische energie om te zetten, maar hoe werkt zo’n ding nu eigenlijk?

In een brandstofcel wordt waterstof en zuurstof omgezet in zogenaamde ionen (deeltjes die geladen zijn) om precies te zijn H+ en OH- ionen. Deze ionen worden via elektroden naar elkaar toe geleid waar de + en – ionen met elkaar reageren waarbij elektriciteit wordt opgewekt. De OH- en H+ ionen vormen vervolgens samen als een H2O molecuul. De enige uitstoot van de brandstofcel is dus waterdamp en dus geen schadelijke gassen als koolstofdioxide. Met de opgewekte elektriciteit kunnen dus elektromotoren worden aangedreven.

Waterstof in een verbrandingsmotor

Waterstof kan ook gebruikt worden op een vergelijkbare manier als bijvoorbeeld LPG. Waterstof wordt ingespoten in een cilinder. Op basis van de warmte ontstaan door de reactie wordt de motor aangedreven.

Inmiddels zijn de eerste auto s met deze techniek ontwikkeld. De zogenaamde  hybrides zijn auto s die met dezelfde motor gebruik kunnen maken van zowel benzine als waterstof. Verder wordt gewerkt aan methoden om bestaande motoren om te bouwen tot hybride auto s. Vergelijk dit met het inbouwen van een LPG installatie. De verwachting is dat binnenkort te techniek zover is dat voor tussen de 2.000 en 5.000 euro uw auto kan worden omgebouwd tot een hybride auto die ook op waterstof rijdt.

Opslag van waterstof

Waterstof is een vluchtig gas, een gas dat per kubieke meter veel minder energie bevat dan bijvoorbeeld LPG. Het gas moet dus onder zeer hoge druk bewaard worden. In projecten waar auto s op waterstof rijden wordt de waterstof in speciale tanks onder hoge druk opgeslagen.

Er zijn ook technologische ontwikkelingen die het mogelijk maken om waterstof in vaste vorm op te slaan. Zo heeft Nokia een batterij voor de mobiele telefoon ontwikkeld waarin waterstof in vaste vorm wordt opgeslagen.