Waterstof

[Wutputt]

Waterstof wordt als een van de alternatieve brandstoffen van de toekomst aanzien. Laat waterstof reageren met zuurstof uit de lucht en er komt een hoop energie vrij, en enkel waterdamp uit de uitlaat. Gedaan met CO2-emissies, gedaan met de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen. Dit lijkt wel dé oplossinig waarop we hebben zitten wachten. Maar is dit werkelijk zo?


Waarom zouden we overstappen op waterstof voor het aandrijven van onze auto’s? Onze huidige auto’s worden aanzien als grote vervruilers. Niet alleen stoten ze CO2 uit, hetgeen een broeikasgas is en aanzien wordt als een van de veroorzakers van de klimaatsveranderingen, ze stoten ook een hoop andere vuiligheid uit (NOx, SOx, CO, HC, partikels, etc.). Daarenboven komen er steeds meer doemverhalen naar boven drijven, die voorspellen dat de olievoorraden binnen enkele tientallen jaren volledig opgebruikt zullen zijn. Waterstof (H2) zou hiervoor de oplossing kunnen bieden Want als we even naar de chemische reactie kijken dan ziet dat er zeer goed uit:

H2 (waterstof) + O2 (zuurstof uit de lucht) → H2O (waterdamp) + veel energie

Waterstof is evenwel een ander goedje als benzine of diesel. Zo is waterstof bij kamertemperatuur een gas, en geen vloeistof. Het is daarenboven zeer licht. Waterstof heeft ook een hogere energiewaarde als benzine en diesel (zo’n 2,75 keer groter), is makkelijker te ontsteken en brandbaar over een breder lucht/brandstof-bereik als benzine of diesel.


Hoe kan waterstof nu concreet gebruikt worden in een auto? Er zijn twee mogelijke manier: ofwel laten we een verbrandingsmotor op waterstof draaien, ofwel laten we een brandstofcel elektriciteit creëren die de auto elektrisch aandrijft. Een combinatie van beiden zou ook mogelijk zijn.

De brandstofcel is een chemische apparaat dat een brandstof en een oxidant laat reageren waardoor er elektriciteit gecreëerd wordt. De waterstofbrandstofcel laat waterstof met zuurtstof uit de lucht reageren om elektriciteit te genereren. Brandstofcellen bestaan er in alle geuren en kleuren: verschillende vermogens, verschillende groottes, verschillende werkingstemperaturen, etc. De elektriciteit die de brandstofcel creëert, wordt gebruikt om een elektrische motor aan te drijven. De voordelen zijn een hogere efficiëntie dan een waterstofverbandingsmotor. Maar het systeem weegt nogal zwaar, de huidige brandstofcellen moet op temperaturen boven 0°C gehouden worden, en ze accepteren enkel zuivere waterstof.

De waterstofverbrandingsmotor is gebaseerd op een benzinemotor, aangezien de verbranding van waterstof het nauwst aansluit bij de verbanding van benzine. De ombouw van benzinemotor naar waterstofmotor is niet erg ingrijpend, bewijs daarvan is BMW’s Hydrogen 7. Deze kan op zowel waterstof als benzine rijden, enkel klinkt hij wat rauwer op waterstof. Echter is de opslag van waterstof een ander paar mauwen, maar daar kom ik later nog op terug. Dit is dan ook de reden waarom BMW voor een grote 7 heeft gekozen: meer plaats voor opslag. Ook het feit dat er een 6.0 V12 onder de kap ligt heeft zo zijn redenen. Deze motor levert ‘maar’ 260 pk, nochtans is de energiewaarde van waterstof 2,75 maal groter als die van benzine. Hoe kan het dan dat die waterstofmotor zo weinig vermogen levert? Wel de energiewaarde is uitgedrukt in joules per kilogram en waterstof heeft een heel lage dichtheid. Vandaar dat de specifieke energiewaarde van waterstof die van belang is bij interne verbrandingsmotoren lager is dan die van benzine. Het is dus onmogelijk voor een waterstofmotor om hetzelfde vermogen en verbruik van een benzinemotor te halen. Echter eens de waterstofmotor verder ontwikkeld wordt zullen zowel vermogen als verbruik. De motor uit de Hydrogen 7 werkt momenteel nog met indirecte injectie voor waterstof (enkel de benzine wordt direct geïnjecteerd) en doordat hij op zowel benzine als waterstof moet kunnen rijden is hij niet geoptimaliseerd voor de waterstofverbranding. Zo heeft waterstof een hoog octaangetal waar de Hydrogen 7 niet ten volle van kan profiteren. Waterstof wordt momenteel ook als gas geïnjecteerd. Door over te stappen naar directe injectie zou waterstof ook als vloeistof ingespoten kunnen worden. Dit zorgt voor een grote koeling, veel meer als bij direct geïnjecteerde benzinemotoren. Er zit dus nog voldoende potentieel in de waterstofmotor voor verdere ontwikkeling.

[Wutputt]

Opslag en tanken

Ik heb het er zojuist al over gehad, wat met de opslag van waterstof? Als je waterstof zomaar in een huidige benzinetank zou bewaren, kun je maar enkele kilometers rijden voor hij terug leeg is. Met een actieradius van een 10-tal kilometer ben je niet veel. De reden hiervoor is dat waterstof bij normale omgevingstemperaturen een gas is, dat daarenboven nog ‘ns veel volume inneemt.


Supergeïsoleerde vloeistoftank

Vandaar het idee om waterstof, net als benzine of diesel als vloeistof op te slaan. Enig probleem is dat de temperatuur dan kouder dan -253°C moet zijn. Pas bij deze extreem lage temperatuur wordt waterstof vloeibaar. Gelukkig voor ons stijgt deze temperatuur wat als we de druk verhogen. Aangezien waterstof op een waanzinnig koude temperatuur van -253°C in de tank opgeslagen wordt, moet deze supergeïsoleerd zijn. Jammer genoeg neemt waterstof zelfs bij deze omstandigheden nog steeds meer ruimte in beslag dan benzine of diesel. Om er wat cijfers op te plakken, de tank in de BMW Hydrogen 7 kan waterstof opslaan bij een temperatuur van zo’n -250°C en een druk van 3 à 5 bar. De tank neemt zo’n 300 liter in beslag, maar net als bij LPG kun je deze niet helemaal vullen, aangezien een deel van de waterstof toch zal verdampen in de tank. Je kunt de tank maximaal met 8 kg waterstof vullen, dit is equivalent met zo’n 30 liter benzine. Echter neemt 8 kg vloeibare waterstof zo’n 130 liter in beslag. Hiermee kun je zo’n 200 km rijden.

Naast de ruimte die de tank in beslag neemt, is er nog een tweede nadeel. Zo’n supergeïsoleerde vloeistoftank mag dan wel supergoed isoleren, het is niet perfect. Vandaar dat de waterstof van -250°C toch begint op te warmen en verdampt. Hierdoor loopt de druk in de tank op. Tot 5 bar kan dit geen kwaad, maar dan wordt het te veel en zal het veiligheidssysteem van de tank het waterstofgas laten weglekken. Echter via een katalysator zodat er geen puur waterstof in de atmosfeer ontsnapt (de reden waarom, daar kom ik zodadelijk op terug). Dit heeft als gevolg dat als je de wagen 10 dagen stil laat staan, de tank zo goed als leeg is.

Een ander nadeel is het tanken dat veel tijd in beslag neemt. Indien de tank zo goed als leeg is moet deze eerst met vloeibare waterstof gespoeld worden om hem af te koelen. Maar voor dit proces kan starten moet het vulsysteem een hele resem controles doen om te verzekeren dat de veiligheid gegarandeerd wordt en er geen waterstof kan ontsnappen. Het vullen van de tank van de Hydrogen 7 duurt dan ook meer dan 10 minuten.

Aangezien de voorgelegde cijfers om de eerste ‘productiewagen’ op waterstof gaan, is de opslagtechniek natuurlijk nog niet ver gevorderd. Indien er meer en meer geïnvesteerd wordt in dit type van waterstofopslag zal er nog veel verbeteren. Maar de eenvoud waarmee wij nu benzine tanken is echter niet haalbaar.


Gasdruktank

Een andere aanpak is het waterstof op omgevingstemperatuur oplsaan, maar dan op zeer hoge drukken (500 à 700 bar). Aangezien zo’n drukken vragen doen stellen bij de veiligheid en nog steeds meer plaats innemen als een supergeïsoleerde vloeistoftank, zal deze techniek weinig kans op succes kennen.


Alternatieve opslagmethodes

Technieken die wel succes kunnen kennen zijn de alternatieve opslagmethodes. Hierbij wordt waterstof op zich niet opgeslagen, maar maakt men gebruik van stoffen die waterstof bevatten en dit makkelijk kunnen vrijgeven. Voorbeelden hiervan zijn ammoniaktabletten of metaalhydriden. Deze opslagmethodes staan nog in een onderzoeksstadium en er valt op dit moment nog niet zoveel over te zeggen. Maar ze hebben het potentieel om waterstof op een compactere manier op te slaan als de twee bovengenoemde methodes.

[Wutputt]

Productie

In tegenstelling tot benzine en diesel, is waterstof geen energiebron, maar wel een energiedrager. Daar waar benzine en diesel scheidingsproducten zijn van ruwe olie, moet waterstof geproduceerd worden. Er zijn verschillende manier om dit te doen. Een bekende oplossing is elektrolyse. Dit is het omgekeerde proces van de brandstofcel: door energie in water te steken splitst water in zuurstof en waterstof. Echter vereist dit proces enorm veel elektriciteit. Daarenboven hangt de milieuvriendelijkheid sterk af van de elektriciteitsopwekking. Als de elektriciteit bvb van steenkoolcentrales komt dan heeft de omschakeling naar waterstofauto’s weinig zin gehad, want dan is de vervuiling van de auto naar de elektriciteitsproductie verschoven. Hernieuwbare energie zou een alternatief zijn, maar onrealistisch in België gezien het lage potentieel aan hernieuwbare energiebronnen in vergelijking met de hoge waterstofvraag.

Een productiemehtode die nu vaak op grote schaal gebruikt wordt is de reforming van methaan of andere koolwaterstoffen. Het nadeel van dit productieproces is de uitstoot van CO en/of CO2 en het feit dat het nog steed afhankelijk van fossiele brandstoffen is. Deze productiemethode zorgt dus ook alleen maar voor een verlegging van het probleem en is dus geen echte oplossing.

Twee methodes die niet voor een verschuiving van de milieu/klimaatproblematiek kunnen zorgen zijn hoge temperatuur elektrolyse (HTE) en bioreactoren. HTE is een soort elektrolyse waarbij een groot deel van de energie niet van elektriciteit komt maar van een warmtebron. Kernenergie zou dan instaan voor de toevoer van warmte en elektriciteit. Het nadeel is de slechte naam die kernergie bij de bevolking heeft. Daarenboven mag HTE een stuk efficiënter zijn als gewone elektrolyse, het kan niet concurreren met de efficiëntie van de reforming van methaan en andere koolwaterstoffen. Bij bioreactoren maakt men gebruik van het feit dat algen onder bepaalde omstandigheden water omzetten tot waterstof. Deze techniek staat echter nog in z’n kinderschoenen en is op dit moment nog waanzinning onefficiënt.

[Wutputt]

Milieu- en klimaatimpact

Zoals blijkt uit de vorige post is de mileu- en klimaatimpact van waterstofauto’s sterk afhankelijk van de manier waarop waterstof geproduceerd wordt. Als waterstof niet op een milieuvriendelijke manier geproduceerd wordt, is alle moeite voor niets geweest.

Maar daar stopt het plaatje niet. Waterstofaangedreven auto’s stoten namelijk waterdamp uit. Wat vele mensen niet weten is dat waterdamp net als CO2 een broeikasgas is. Echter eentje met een kleiner potentieel om de aarde op te warmen, en van nature 4 keer meer aanwezig in de atmosfeer als CO2. M.a.w. de impact van de uistoot van waterdamp op het klimaar is kleiner als deze van CO2, echter niet onbestaande, zeker door het grotere brandstofverbruik dat nodig is om waterstofauto’s aan te drijven.

Volgens de chemische reactie uit de eerste post blijkt dat enkel waterdamp uitgestoten wordt bij waterstofauto’s. Als we echter eenzelfde reactie opstellen voor benzine- en dieselwagens krijgen we enkel uitstoot van CO2 en waterdamp. En toch als we in realiteit gaan zien naar onze huidige auto’s stoten die heel wat meer uit. Dit heeft te maken met nevenprocessen die meespelen en onzuiverheden in de brandstof. Ook waterstof is hier niet van gevrijwaard. Bij brandstofcellen die op lage temperatuur werken stellen deze problemen zich niet zozeer, maar wel bij brandstofcellen met een hoge werkingstemperatuur en bij waterstofmotoren. Het grootste probleem situeert zich bij de uitstoot van NOx. Bij de waterstofmotor is het zelfs zo dat zij een hogere NOx-uitstoot produceren als de huidige benzinemotoren. Echter heeft een waterstofmotor meer potentieel voor een reductie van NOx dan een benzinemotor doordat het makkelijker verbrandt over een breder lucht/brandstof-bereik. Vandaar dat de motor van de BMW Hydrogen 7 enkel stoechiometrisch (d.i. een normale lucht/brandstof-verhouding, bekend als lambda = 1) draait bij zware belastingen, en op een zeer arm mengsel draait (lambda tussen 2 en 4 voor de kenners) bij lage belasting juist om de uitstoot van NOx terug te drijven, ten koste van het vermogen.

En dan komen we bij waterstof zelf. Waterstof is wat men noemt een indirect broeikasgas. D.w.z. dat het zelf geen broeikasgas is, maar wel de samenstelling van broeikasgassen in de atmosfeer beïnvloedt. Van waterstof wordt aangenomen – maar het is (nog) niet bewezen – dat het hierdoor een verhoging van de aardtemperatuur veroorzaakt. Vandaar dat er alles aan gedaan moet worden om het ontsnappen van waterstof bij de productie, tanken en opslag te vermijden. Hetgeen geen gemakkelijke taak is, aangezien waterstof de vluchtigste stof ter wereld is.

[Wutputt]

Veiligheid

En dan belanden we bij de vraag is waterstof veilig? Je zou kunnen denken dat door het feit dat het makkelijk te onsteken is, en over een breed lucht/brandstof-bereik ontvlambaar is, dat het antwoord negatief zou zijn. Maar dat is niet zo. Waterstof heeft zijn vluchtigheid met zich mee. Doordat het zo enorm vluchtig is, is de kans dat er een brandbaar mengsel ontstaat zeer klein. Echter als een vrije gaswolk van waterstof toch ontsteekt zit je met een probleem omdat je de brand niet kunt waarnemen. Waterstof is namelijk reukloos en onzichtbaar. Maar de kans dat dit gebeurt is erg miniem.

Wat wel een probleem kan vormen is het parkeren van een waterstofauto in een slecht geventileerde garage. Indien er dan waterstof ontsnapt, is de kans veel groter dat er een brandbaar mengsel gevormd wordt. Gezien de makkelijke onsteekbaarheid van waterstof is dit een dodelijk cocktail. Vandaar ook dat BMW zo’n katalysator op de waterstoftank van de Hydrogen 7 heeft geplaatst om te voorkomen dat er puur waterstof ontsnapt. Want eens waterstof de kans krijgt om te ontsteken in een gesloten ruimte dan gaat het serieus mis. Waterstof geeft namelijk geen gewone explosie. Bij waterstof beweegt vlam zo snel dat de druk waanzinnig snel stijgt. Zo hebben ramen niet de kans om te springen voordat het hele gebouw uiteenspat.

Dus is waterstof veilig? Ja in open ruimtes zeker en vast. Voor gesloten ruimtes moeten men de infrastructuur zo aanpassen dat ze zijn uitgerust met een goede en betrouwbare ventilatie om spectaculaire ongevallen te voorkomen.

[Wutputt]

Toekomstmuziek

Waterstof als aandrijving van auto’s heeft potentieel, maar het is niet de oplossing die alle problemen zal van de baan schuift, zoals het vaak wordt voorgesteld. Zo is er nog steeds uitstoot van stoffen die milieu en klimaat beïnvloeden en heeft het introduceren van waterstofaangedreven auto’s totaal geen zin als de productie van waterstof niet op een milieu- en klimaatvriendelijke manier gebeurt. Ook is er nog veel werk aan de winkel om de opslag en efficiëntie te verbeteren. En qua veiligheid moet men tweemaal nadenken voor men potentieel gevaarlijke situaties creëert. Er zit dus zeker potentieel in, maar enkel op lange termijn.

[Gast]

Bedankt voor deze heel knappe uiteenzetting! Meer van dat!!

[911turbo]

Een andere mogelijkheid om waterstof op te slaan is in grafiet nanovezels (niet te verwarren met de "nanotubes")

Dit is een afvalprodukt van kerncentrales, Met een tank van die nanovezels kan je meer dan 5.000 km rijden. Maar dan moeten ze wel die nanovezels in massaproduktie kunnen maken.

[Joël]

Productie

In tegenstelling tot benzine en diesel, is waterstof geen energiebron, maar wel een energiedrager. Daar waar benzine en diesel scheidingsproducten zijn van ruwe olie, moet waterstof geproduceerd worden. Er zijn verschillende manier om dit te doen. Een bekende oplossing is elektrolyse. Dit is het omgekeerde proces van de brandstofcel: door energie in water te steken splitst water in zuurstof en waterstof. Echter vereist dit proces enorm veel elektriciteit. Daarenboven hangt de milieuvriendelijkheid sterk af van de elektriciteitsopwekking. Als de elektriciteit bvb van steenkoolcentrales komt dan heeft de omschakeling naar waterstofauto’s weinig zin gehad, want dan is de vervuiling van de auto naar de elektriciteitsproductie verschoven. Hernieuwbare energie zou een alternatief zijn, maar onrealistisch in België gezien het lage potentieel aan hernieuwbare energiebronnen in vergelijking met de hoge waterstofvraag.

Een productiemehtode die nu vaak op grote schaal gebruikt wordt is de reforming van methaan of andere koolwaterstoffen. Het nadeel van dit productieproces is de uitstoot van CO en/of CO2 en het feit dat het nog steed afhankelijk van fossiele brandstoffen is. Deze productiemethode zorgt dus ook alleen maar voor een verlegging van het probleem en is dus geen echte oplossing.

Twee methodes die niet voor een verschuiving van de milieu/klimaatproblematiek kunnen zorgen zijn hoge temperatuur elektrolyse (HTE) en bioreactoren. HTE is een soort elektrolyse waarbij een groot deel van de energie niet van elektriciteit komt maar van een warmtebron. Kernenergie zou dan instaan voor de toevoer van warmte en elektriciteit. Het nadeel is de slechte naam die kernergie bij de bevolking heeft. Daarenboven mag HTE een stuk efficiënter zijn als gewone elektrolyse, het kan niet concurreren met de efficiëntie van de reforming van methaan en andere koolwaterstoffen. Bij bioreactoren maakt men gebruik van het feit dat algen onder bepaalde omstandigheden water omzetten tot waterstof. Deze techniek staat echter nog in z’n kinderschoenen en is op dit moment nog waanzinning onefficiënt.

Kernenergie is heeeel veilig, de kerncentrales in europa kunnen bijna niet ontploffen.
Mocht dit gebeuren dan is de centrale zo gecontrueerd dat er geen radioactief materiaal in de atmossfeer terecht kan komen! Zelfs een vliegtuigcrash op de centrale kan geen kwaad.
Het enige nadeel van kernenergie is het radiactief afval, maar met een goed beleid moet dat probleem toch te verhelpen zijn.$

Zogenaamde "groene" energie is niet zo geweldig als men denkt. Het probleem hierbij is dat de opbrengst niet constant en niet regelbaar is. Elektricitiet kan niet opgeslagen worden en moet dus geproduceerd worden als ze gevraagd wordt. En wat doen we dan als de zon niet shijnt en het niet zou waaien?

Als de regering zich eens zou bezighouden met feiten ipv veronderstellingen dan waren al veel problemen opgelost!

[Wutputt]

Ik deel grotendeels uw mening ivm kernenergie en de beschikbaarheidsgraad van hernieuwbare energie. Jammer dat de meerderheid van bevolking en politiek hier anders over denkt.

Een andere mogelijkheid om waterstof op te slaan is in grafiet nanovezels (niet te verwarren met de "nanotubes")

Dit is een afvalprodukt van kerncentrales, Met een tank van die nanovezels kan je meer dan 5.000 km rijden. Maar dan moeten ze wel die nanovezels in massaproduktie kunnen maken.

Daar had ik nog niet van gehoord. Is er ergens een site met meer info?

[911turbo]

Daar had ik nog niet van gehoord. Is er ergens een site met meer info?

Ik zal het hier zetten, dan is de rest van AW er ook nog iets mee.


Wat ik vind blijkt toch al oud te zijn.

Green cars go farther with graphite

Stephen Hill


HYDROGEN-POWERED cars could travel up to 8000 kilometres on a single
tank of gas thanks to a graphite storage material developed by
researchers at [1]Northeastern University in Boston, Massachusetts.

Nelly Rodriguez and her team claim that their graphite nanofibres can
store up to three times their own weight in hydrogen under pressure at
room temperature--more than ten times as much as current storage
media.

Rodriguez envisages the nanofibres packed into a cartridge containing
enough hydrogen to power an electric car for up to 8000 kilometres.
Spent cartridges could be exchanged for new ones and refilled.

The vehicles would be driven by fuel cells, in which the hydrogen
combines with oxygen to produce an electric current. A prototype
vehicle based on fuel-cell technology, the [2]Necar II, was unveiled
last May [INLINE] by Daimler-Benz. It stores the hydrogen in
pressurised gas cylinders ("A tank of the cold stuff", New Scientist,
23 November 1996, p 40). Several states in the US are demanding that 2
per cent of cars on the market in 1998 have zero emissions, and
hydrogen cars, which only produce water vapour, would fit the bill.

Quite how the graphite nanofibres store so much hydrogen is not
totally clear. Even carbon nanotubes, which are being developed by a
team led by Michael Heben at the [3]National Renewable Energy
Laboratory in Denver, cannot store anywhere near the levels being
claimed by Rodriguez's team.

Heben says: "The best figure we have been able to achieve using
nanotubes for hydrogen storage is 4 per cent by weight. 300 per cent
by weight of hydrogen would indeed, if true, be very interesting." He
remains doubtful about the new figures, however. "The highest ratio of
hydrogen to carbon in nature is found in methane, which would
correspond to 25 per cent by weight," he says.

If Rodriguez's figures are correct, hydrogen could account for as much
as 75 per cent of the weight of a graphite nanofibre cartridge.

The key to this impressive storage capacity is the regular, closely
packed structure of the graphite nanofibres. The fibres are made from
stacks of graphite platelets and vary from 5 to 100 millimetres in
length and from 5 to 100 nanometres in diameter.

Theoretical calculations of the hydrogen absorption capacity of
single-crystal graphite show that 6=B72 litres of hydrogen per gram of
graphite could be achieved by covering the surface of the crystal in a
single layer of hydrogen molecules. The team at Northeastern
University claims to have upped this figure to 30 litres.

Rodriguez reckons the high capacity is due to several layers of
hydrogen molecules condensing inside the "slit pores" between the
platelets by capillary action. The spacing between the graphite layers
is 0=B734 nanometres, while hydrogen molecules normally have an
effective diameter of 0=B726 nanometres. But multiple layers of hydrogen
could squeeze into the gap if the molecules were interacting strongly
with electrons in the graphite.

Terry Baker, a member of the team, says that when the hydrogen
molecules are absorbed, they lose a lot of their vibrational and
rotational energy and "shrink" to an effective radius of 0=B7064
nanometres. This leaves plenty of room for more hydrogen molecules.

"We probably produce about five layers," says Rodriguez.

The narrow slits stop oxygen and other larger molecules from squeezing
in, and this minimises the chance of an explosive reaction. Safety
will still be a major consideration, however. "I imagine some
protection would be required for the cartridge," says Rodriguez.

Baker discovered graphite nanofibres as long ago as 1972 when he was
working for Britain's Atomic Energy Authority at Harwell, but it is
only recently that Rodriguez's team has developed a process for making
large amounts of them. They will not give too much away, but Baker
will say that the process involves reacting hydrocarbons with carbon
monoxide on bi- or tri-metallic nickel or iron-based catalytic
particles. "The material itself will not be all that expensive," he
says. "When the process is scaled up, it will cost less than $1 per
kilogram."

To pump the nanofibres full of hydrogen, they must first be washed
with acid to remove metal impurities from the cata-lyst particles, and
then heated to over 900 =B0C and placed under a vacuum to remove any
gases already clogging up the slits. Hydrogen is then pumped in at an
initial pressure of around 120 atmospheres. Rodriguez says it can take
between 4 and 24 hours to fully charge them up.

The pressure must then be maintained at 40 atmospheres to keep the
hydrogen in place, and the gas can be released by gradually reducing
the pressure. According to Rodriguez, the nanofibres can be refilled
to the same capacity at least 4 or 5 times.

Rodriguez presented the group's findings at the annual Materials
Research Society meeting in Boston, Massachusetts, earlier this month.

[911turbo]

Hydrogen Storage in Graphite Nanofibres At Northeastern University, Boston, a storage concept for hydrogen is presently under development which shall outpace all existing storage systems. Hydrogen settles in several layers on graphite fibers with diameters of 5 to 10 nm and lengths of 5-100 µm. The mechanism is not yet completely understood, but it is assumed that both, absoprtion and adsorption occurs. The charging of the storage is executed under a pressure of 13.6 MPa and in a period of 4 h to 24 h. The storage pressure is said to be 4-5 MPa. Above a storage pressure of about 3 MPa the storage can maintain the charged hydrogen at room temperature. The maximum hydrogen storage capacity of the system reaches, depending on the type of graphite material used, up to 75% of the carbon weight. When the pressure is reduced, up to 95% of the adsorbed hydrogen can be set free. A vehicle tank with a volume of about 25 l and with a mass of around 87 kg shall permit a fuel cell driven 4 seat passenger car to cover a distance of up to 8,000 km.

[wouteb]

Heeft er iemand enig idee hoeveel energie er nodig is voor de elektrolyse van water?

[Gast]

Heeft er iemand enig idee hoeveel energie er nodig is voor de elektrolyse van water?

volgens mij vrij veel.

Toen ik nog op school zat hebben we tijdens chemie ooit een elektrolyse gedaan, en die leraar zei dat hij het toestal 1h30 op voorhand had aangezet en de hoeveelheden waren echt miniem.

5 tot 10CC schat ik.

[Gast]

Heeft er iemand enig idee hoeveel energie er nodig is voor de elektrolyse van water?

dat zal in de orde van 4 keer zoveel zijn als de energie die de waterstof bevat

[Gast]

dat zal in de orde van 4 keer zoveel zijn als de energie die de waterstof bevat

en we hebben toch geluk dat elektriciteit opwekken niet mileuvervuilend is en dat het zo goed als gratis is.

Ik geef waterstof eigenlijk maar een kleine kans tot doorbreken.

In hybride toepassingen misschien waterstof/benzine/elktromoteren, dat maakt misschien kans maar puur op zich niet.

Als ze zoveel elektriciteit moeten opwekken dan gaan ze ipv Doel sluiten nog eentje moeten bijbouwen...

[Gast]

en we hebben toch geluk dat elektriciteit opwekken niet mileuvervuilend is en dat het zo goed als gratis is.

Ik geef waterstof eigenlijk maar een kleine kans tot doorbreken.

In hybride toepassingen misschien waterstof/benzine/elktromoteren, dat maakt misschien kans maar puur op zich niet.

Als ze zoveel elektriciteit moeten opwekken dan gaan ze ipv Doel sluiten nog eentje moeten bijbouwen...

hoe meer ik ervan te weten kom, hoe kleiner ik ook de doorbreek-kansen inschat. kheb al zo'n dingen zien draaien, en dat zag er niet zo overtuigend uit

[Gast]

Milieu- en klimaatimpact

Zoals blijkt uit de vorige post is de mileu- en klimaatimpact van waterstofauto’s sterk afhankelijk van de manier waarop waterstof geproduceerd wordt. Als waterstof niet op een milieuvriendelijke manier geproduceerd wordt, is alle moeite voor niets geweest.

Maar daar stopt het plaatje niet. Waterstofaangedreven auto’s stoten namelijk waterdamp uit. Wat vele mensen niet weten is dat waterdamp net als CO2 een broeikasgas is. Echter eentje met een kleiner potentieel om de aarde op te warmen, en van nature 4 keer meer aanwezig in de atmosfeer als CO2. M.a.w. de impact van de uistoot van waterdamp op het klimaar is kleiner als deze van CO2, echter niet onbestaande, zeker door het grotere brandstofverbruik dat nodig is om waterstofauto’s aan te drijven.

Volgens de chemische reactie uit de eerste post blijkt dat enkel waterdamp uitgestoten wordt bij waterstofauto’s. Als we echter eenzelfde reactie opstellen voor benzine- en dieselwagens krijgen we enkel uitstoot van CO2 en waterdamp. En toch als we in realiteit gaan zien naar onze huidige auto’s stoten die heel wat meer uit. Dit heeft te maken met nevenprocessen die meespelen en onzuiverheden in de brandstof. Ook waterstof is hier niet van gevrijwaard. Bij brandstofcellen die op lage temperatuur werken stellen deze problemen zich niet zozeer, maar wel bij brandstofcellen met een hoge werkingstemperatuur en bij waterstofmotoren. Het grootste probleem situeert zich bij de uitstoot van NOx. Bij de waterstofmotor is het zelfs zo dat zij een hogere NOx-uitstoot produceren als de huidige benzinemotoren. Echter heeft een waterstofmotor meer potentieel voor een reductie van NOx dan een benzinemotor doordat het makkelijker verbrandt over een breder lucht/brandstof-bereik. Vandaar dat de motor van de BMW Hydrogen 7 enkel stoechiometrisch (d.i. een normale lucht/brandstof-verhouding, bekend als lambda = 1) draait bij zware belastingen, en op een zeer arm mengsel draait (lambda tussen 2 en 4 voor de kenners) bij lage belasting juist om de uitstoot van NOx terug te drijven, ten koste van het vermogen.

En dan komen we bij waterstof zelf. Waterstof is wat men noemt een indirect broeikasgas. D.w.z. dat het zelf geen broeikasgas is, maar wel de samenstelling van broeikasgassen in de atmosfeer beïnvloedt. Van waterstof wordt aangenomen – maar het is (nog) niet bewezen – dat het hierdoor een verhoging van de aardtemperatuur veroorzaakt. Vandaar dat er alles aan gedaan moet worden om het ontsnappen van waterstof bij de productie, tanken en opslag te vermijden. Hetgeen geen gemakkelijke taak is, aangezien waterstof de vluchtigste stof ter wereld is.

ook de ozonlaag is nog niet klaar voor:
H2 is een zeer vluchtig gas dat ook zeer snel stijgt. Daardoor komt het gemakkelijk in de ozonlaag terecht waar het bindt met zuurstofatomen. Dit is een beetje hetzelfde als wat de CFK's doen. Het evenwicht in de ozonlaag wordt dus verstoord, met een 'ozongat' als gevolg.
CFK's blijven meestal 40 jaar overleven, dus hebben we nog een tijdje te gaan eer de meeste CFK's afgebroken zijn in de ozonlaag. Zolang er dus CFK's aanwezig zijn is het best om de ozonlaag niet verder te teisteren door een waterstof-economie op te starten.

[Gast]

ook de ozonlaag is nog niet klaar voor:
H2 is een zeer vluchtig gas dat ook zeer snel stijgt. Daardoor komt het gemakkelijk in de ozonlaag terecht waar het bindt met zuurstofatomen. Dit is een beetje hetzelfde als wat de CFK's doen. Het evenwicht in de ozonlaag wordt dus verstoord, met een 'ozongat' als gevolg.
CFK's blijven meestal 40 jaar overleven, dus hebben we nog een tijdje te gaan eer de meeste CFK's afgebroken zijn in de ozonlaag. Zolang er dus CFK's aanwezig zijn is het best om de ozonlaag niet verder te teisteren door een waterstof-economie op te starten.

als ik het zo bezie heeft waterstof meer nadelen als voordelen.
Eventjes op een rijtje, als ik dingen vergeet, gelieve aan te vullen

+ punten
* Enkel tijdens de verbranding vervuilt het niet

- punten
* maar om het op te wekken vervuilt het enorm hard (elektriciteit opwekken, met alleen groene stroom komen we er ook niet)
* als het ontsnapt ozonlaagproblemen
* de calorische waarde per liter is kleiner als die van diesel/benzine, dus minder rendement per liter wan topslag bemoeilijkt
* neemt veel tijd in beslag om te tanken.

[Gast]

even wat nuanceren

als ik het zo bezie heeft waterstof meer nadelen als voordelen.
Eventjes op een rijtje, als ik dingen vergeet, gelieve aan te vullen

+ punten
* Enkel tijdens de verbranding vervuilt het niet
* onuitputtelijk voor handen
* kan CO2 probleem helpen

- punten
* maar om het op te wekken vervuilt het enorm hard (elektriciteit opwekken, met alleen groene stroom komen we er ook niet) kerncentrales zijn bijzonder propere energie, jammer dat de groenen alles wat ze niet snappen slecht noemen. En het hangt ook van de methode van opwekken af
* als het ontsnapt ozonlaagproblemen
* de calorische waarde per liter is kleiner als die van diesel/benzine, dus minder rendement per liter wan topslag bemoeilijkt
* neemt veel tijd in beslag om te tanken. hangt van de methode van opwekken af
* een tank op 700 bar is een bom, maar dat hangt ook weer van de methode af

in het hoge noorden (kweet niet meer in welk land) is er een methode ontwikkeld waarbij ze NH4 of NH3 omzetten naar N2 + H2. Dat heeft volgende voordelen:

+ NH4 en NH3 zijn overvloedig beschikbaar
+ De tankinhoud en het bereik blijven hetzelfde
+ geen explosiegevaar (veiliger dan benzine)

maar het is nog in laboratoriumfase, en het biedt nog geen oplossing naar de motorische problemen