Waterstof auto

Waterstof is het eenvoudigste en meest voorkomende element in het heelal. Hoewel het eenvoudig is en er zoveel van bestaat, komt waterstof niet als natuurlijk gas op aarde voor: het wordt altijd gecombineerd met andere dingen. Waterstof is energierijk, maar een motor die zuivere waterstof verbrandt, produceert bijna geen vervuiling.

Voordelen van waterstofenergie

• Waterstof wordt gewonnen uit water door het te splitsen in zuurstof en waterstof, dus de voorraden zijn bijna onbeperkt.

• Aangezien waterstof een diatomisch molecuul is, is het verbrandingsproduct alleen water. Daarom produceert het niet de schadelijke gassen die benzine- en dieselauto's produceren, zoals kooldioxide.

• Waterstof zelf is niet giftig. Daarom is waterstof in geval van uitstroom veiliger dan enig ander gas.

Nadelen van waterstofenergie

• Het is moeilijk om de grote hoeveelheid op te slaan die nodig is om een auto van brandstof te voorzien...

• Waterstof wordt vaak gewonnen uit niet-hernieuwbare bronnen, zoals fossiele brandstoffen.

In principe zijn brandstofcellen elektrochemische apparaten zoals batterijen die de chemische energie van een brandstof rechtstreeks en zeer efficiënt omzetten in elektriciteit (DC) en warmte, waardoor verbranding overbodig wordt. In tegenstelling tot een batterij loopt een brandstofcel niet leeg en hoeft hij niet te worden opgeladen. Hij produceert energie in de vorm van elektriciteit en warmte zolang er brandstof wordt toegevoerd.

Een brandstofcel bestaat uit twee elektroden rond een elektrolyt. Zuurstof gaat over de ene elektrode en waterstof over de andere, waardoor elektriciteit, water en warmte worden gegenereerd. Lagen van materialen met verschillende elektrochemische eigenschappen worden samengevoegd tot één galvanische cel. In het hart ligt een membraan dat alleen kan worden doorbroken door geladen moleculen. Op dit membraan worden gasdoorlatende elektroden gecoat met een katalysator, die aan weerszijden een laag toevoegen. De elektroden zijn op hun beurt verbonden met een apparaat dat elektriciteit kan gebruiken. Waterstofgas stroomt in kanalen aan één zijde van de cel en migreert door die elektrode, terwijl hetzelfde gebeurt met zuurstofgas langs de tegenoverliggende elektrode. Onder impuls van een katalysator zorgt een gunstige chemie ervoor dat de waterstof oxideert tot waterstofprotonen en zijn elektronen afgeeft aan de naburige elektrode, die daardoor de anode wordt. Deze opbouw van negatieve lading volgt dan de weg van de minste weerstand via het externe circuit naar de andere elektrode. Het is deze stroom van elektronen door een circuit die elektriciteit creëert.

Het belangrijkste probleem bij het praktische gebruik van waterstofauto's zijn de opslagmaterialen voor waterstof. Als een brandstofcel wordt gebruikt die elektriciteit opwekt door een reactie tussen waterstof en zuurstof, maakt het niet uit. Als de methode echter is dat waterstof naar de verbrandingsmotor wordt gespoten, maakt het wel uit. Nu is de waterstofopslagtank met de grootste mogelijkheid de methode die gebruik maakt van metaalhydride. Metaalhydride is een omkeerbare reactie tussen metaal en waterstof, waardoor een nieuwe verbinding ontstaat. Nu komt de waterstofopslagtechnologie met behulp van metaal voor waterstofopslag in de praktijk aan de technische kant, maar de waterstofopslagcapaciteit per gewicht komt niet overeen met de vraag van de gebruiker, zodat deze technologie nog niet op grote schaal wordt gebruikt. Daarom moet dat probleem worden opgelost.