Lang voordat David Hasselhoff zijn borstspieren golfde op de stranden van "Baywatch", speelde hij in een tv-show genaamd "Knight Rider", een actiehit met een supercar genaamd KITT. De flitsende auto was zo cool en zo krachtig (welke zichzelf respecterende tienerjongen wilde niet achter het stuur zitten?) dat onze held met krullend haar gemakkelijk slechteriken door de stad achtervolgde met een verbazingwekkende 300 mijl (483 kilometer) per uur. Verdorie, de auto sprak zelfs als een zorgzame grootvader.
Wat gaf KITT zijn geweldige kracht? De auto was uitgerust met een door waterstof aangedreven motor waarmee Michael Knight (Hasselhoff) de meest lafhartige tv-schurken van de vroege jaren '80 kon bedriegen.
Meer dan een decennium nadat de originele serie crashte en in de kijkcijfers brandde, begonnen politici, journalisten en anderen waterstof aan te prijzen als de energie van de toekomst, een alternatief voor fossiele brandstoffen zoals steenkool. Ze zeiden dat waterstof het magische elixer was dat al onze transport- en elektrische behoeften zou voeden. Waterstof was immers overvloedig aanwezig en werd schoon verbrand, wat theoretisch zou helpen om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen. In 2003 kondigde niemand minder dan de Amerikaanse president George W. Bush, die zijn fortuin verdiende in de olie-industrie, aan dat hij 1,2 miljard dollar uittrekt in een poging om waterstof de favoriete brandstof voor Amerikanen te maken [bron:CNN].
Wie kan het hem kwalijk nemen? Waterstof is een geweldige brandstofbron. Heck, het drijft de zon aan. Niet alleen dat, we kunnen nooit zonder waterstof komen te zitten. Het zit in onze lucht en in ons water. Waterstof is het meest voorkomende element in het universum (hoewel niet op aarde).
Maar denk hier eens over na voordat u investeert in een voertuig op waterstof:roest slaapt nooit, en waterstof ook niet. Het element maakt metaal broos, vermindert de sterkte en kan een auto als een termiet door hout verzwakken [bron:Science Daily]. Ja, niet goed.
Laten we teruggaan in de tijd naar het jaar 1520. In Zwitserland heeft een alchemist genaamd Philippus Aureolus Paracelsus een stuk ijzer in een oplossing van zwavelzuur gedaan. Het zuur begint te borrelen in 'een lucht die uitbarst als de wind'. Hoewel Paracelsus het toen nog niet wist, bleek die bellenmakende wind waterstof te zijn. Het nummer 1 element werd aan het eind van de 18e eeuw officieel genoemd door Antoine-Laurent Lavoisier, een Franse aristocraat die zich met wetenschap bezighield en uiteindelijk zijn hoofd verloor tijdens de Franse Revolutie [bronnen:ASME, Chemical Heritage].
Wetenschappers en uitvinders ontdekten al snel dat de waterstof van Lavoisier het lichtste element in het universum was. Hoewel dat geweldig zou kunnen zijn voor het vullen van ballonnen, was het niet zo geweldig als het ging om interacties tussen waterstof en metaal. Waterstofatomen hebben zelfs het griezelige vermogen om door verschillende metalen te sijpelen, ze broos te maken en uiteindelijk te barsten, scheuren en breken [bron:Science Daily].
Hoewel wetenschappers de verschijnselen al sinds 1875 bestuderen, begrijpen ze de fysica van het probleem niet volledig. Wat ze wel weten, is dat waterstofatomen gemakkelijk door metalen diffunderen of zich verspreiden, vooral bij hoge temperaturen. De atomen recombineren met elkaar om waterstofmoleculen te vormen. Deze moleculen vinden een thuis in de microscopisch kleine hoeken en gaten van het metaal en creëren een enorme hoeveelheid druk. Die druk vermindert de treksterkte van het metaal. Scheur! Het metaal breekt [bron:McGill University].
Onderzoekers kunnen niet voorspellen waar waterstofbrosheid zal optreden. Het enige wat ze weten is dat het kleine waterstofatoom graag de meeste zeer sterke legeringen binnendringt en opslokt, inclusief staal en legeringen die op nikkel zijn gebaseerd. Ze kunnen het zelfs zien gebeuren tijdens computersimulaties [bron:McGill University]. De ernst van verbrossing varieert met het type legering en met de temperatuur [bron:grijs].
Waterstofbrosheid is de vloek geworden van onder meer vliegdekschepen, slagschepen, vliegtuigen, ruimteschepen en kernreactoren. Soms waren de gevolgen dodelijk. In 1985 stierf een soldaat in Groot-Brittannië toen de bouten van een in Amerika gemaakte 155 mm houwitser zelfrijdende kanon faalden. De bouten hielden het spruitstuk naar beneden dat het pistool omhoog en omlaag bracht. De bouten knapten, waardoor de soldaat onder het verdeelstuk vast kwam te zitten. Onderzoekers gaven de schuld aan waterstofbrosheid. Het gas maakte de bouten zo breekbaar dat ze de zware schokken van het afvuurkanon niet konden weerstaan. In 1984 braken ook de bouten (ook voor de kanonbevestigingen) op een M1 Abrams-tank [bron:Anderson].
Wetenschappers zijn koortsachtig aan het werk om te voorspellen hoe, wanneer en waar waterstofbrosheid zal plaatsvinden. Onder meer de auto-industrie maakt zich er zorgen over. Zoals u waarschijnlijk weet, halen waterstofaangedreven voertuigen hun energie uit een apparaat dat een brandstofcel wordt genoemd . Brandstofcellen zorgen ervoor dat waterstof kan worden gecombineerd met zuurstof om warmte en elektriciteit te produceren. De enige bijproducten zijn warmte en water [bron:National Renewable Energy Laboratory].
Waterstofatomen kunnen tijdens het fabricageproces in metaal boren, bijvoorbeeld wanneer werknemers auto-onderdelen verchromen, onderdelen aan elkaar lassen of wanneer metaal wordt gefreesd of geperst. Waterstofinfiltratie kan ook optreden wanneer de auto op de weg rijdt. De atomen verzadigen metaal en sijpelen in brandstoftanks en andere componenten. Hierdoor kunnen auto-onderdelen zoals brandstoftanks, brandstofcellen en kogellagers zonder waarschuwing defect raken. Het resultaat? Dure reparatierekeningen - en erger [bron:Science Daily].
Maak nog geen rommel van het waterstofauto-idee. Onderzoekers in Duitsland hebben onderzocht hoe waterstofatomen door metaal bewegen. Door de route van de atomen te volgen, hopen ze broosbestendige materialen te ontwikkelen die kunnen worden gebruikt in waterstofauto's. Wetenschappers onderzoeken ook manieren om het verbrossingsproces te stoppen door de waterstofatomen die altijd in beweging zijn constant te verwarmen [bron:Science Daily].
Door beter te begrijpen hoe waterstofatomen hun destructieve activiteiten uitvoeren, zijn wetenschappers en ingenieurs ervan overtuigd dat ze brandstoftanks en andere onderdelen aan boord kunnen maken die na verloop van tijd niet verslechteren [bron:Azom.com]. Voor je het weet rijden we allemaal in waterstofauto's.
Voordat ik dit artikel begon te onderzoeken, had ik geen idee dat waterstof, het meest voorkomende element in het universum, zo destructief was. Oh ja, ik kende de basis waarom mijn geliefde Ford Ranger uit 1993 begon te roesten - zuurstof gecombineerd met ijzer om ijzeroxide te vormen, en voordat ik het wist, was ik aan het schrapen en primen en schilderen. Ik denk dat het me niet had moeten verbazen om te weten dat waterstof net zo gemakkelijk metaal aanvreet. Waterstofbrosheid is een serieuze zaak, vooral wanneer waterstof een sleutelcomponent is bij het oplossen van onze brandstofbehoeften en het helpen van de planeet. Hopelijk kunnen wetenschappers een kosteneffectieve oplossing voor het probleem vinden.
