Iedereen die de beroemde, korrelige beelden van de ramp met de Hindenburg heeft gezien, kent het idee dat waterstof gemakkelijk ontbrandt. En hoewel er veel concurrerende theorieën zijn over hoe en waarom de Hindenburg in brand vloog, blijft er één waarheid over. Verbranding ontgrendelt opgeslagen energie, waardoor waterstof bruikbaar wordt als brandstof.
Blijf lezen om meer te weten te komen over het verbranden van brandstof, brandstofcellen en de hoge kosten van schone emissies.
Inhoud
Hoewel het het meest voorkomende element in het universum is, wordt waterstof hier op aarde meestal opgesloten in water aangetroffen. In de 19e eeuw ontdekte een onderzoeker genaamd William Grove dat het toepassen van elektriciteit op water - ook wel elektrolyse genoemd - het scheidde in de basiscomponenten waterstof en zuurstof. In het resulterende gas zijn waterstof en zuurstof vermengd, maar niet aan elkaar gebonden.
Onderzoeker Yul Brown deed praktijkonderzoek naar het gebruik van dit gas, nu bekend als Brown's of HHO-gas, als brandstof. Tegenwoordig kunnen kits dit soort conversie in verbrandingsmotoren uitvoeren om het benzineverbruik te verhogen.
Waterstof-brandstofcelkits gaan nog een stap verder. Grove theoretiseerde ook terecht dat je het proces zou kunnen omkeren, door zuurstof en waterstof te combineren om elektriciteit vrij te maken. Het resultaat is een waterstofbrandstofcel.
Je kunt de atomen echter niet zomaar bij elkaar gooien. Waterstof moet eerst worden afgebroken in zijn positief en negatief geladen deeltjes. Een waterstofbrandstofcel doet precies dat. Net als in een batterij, bevindt zich aan de ene kant van de brandstofcel de positieve pool, waar de waterstof wordt ingebracht. Een polymeerfilm laat alleen de protonen van de atomen door, ontdoet ze van de waterstof en laat alleen de negatief geladen elektronen achter.
De elektronen worden aangetrokken door de positieve kant van de brandstofcel, een fenomeen dat bekend staat als elektronenstroom. Maar ze kunnen niet terug door de polymeerfilm zoals de protonen deden. In plaats daarvan worden ze via een circuit buiten de brandstofcel geleid. Wanneer je een elektrisch apparaat zoals een automotor aan dit circuit toevoegt, wordt het aangedreven door de stroom van elektronen. Terwijl ze langs het circuit naar de positieve kant van de cel gaan, pikken ze hun protonen op en vormen opnieuw waterstof. De waterstof bindt zich ook aan zuurstof uit de omringende lucht:het resultaat is water.
De enige bijproducten van de elektriciteit die wordt opgewekt door waterstofbrandstofcellen zijn warmte en water, wat ze een uiterst wenselijke energiebron maakt, milieutechnisch gezien. Maar kits voor waterstofbrandstofcellen bestaan momenteel alleen als conceptauto's in beperkte oplage of in miniatuur voor RC-auto's of in praktische wetenschappelijke experimenten voor kinderen. Een paar grote wegversperringen staan een brede inzet van brandstofcellen in de wereldwijde transportvloten in de weg, namelijk de kosten en de netto-energieopbrengst.
Brandstofceltechnologie voor het aandrijven van elektrische auto's is momenteel duurder dan conventionele motoren. Bovendien kan het meer energie kosten om de cel te maken en te laten werken dan de cel op zijn beurt kan produceren. Dus ondanks de algehele netheid is brandstofceltechnologie niet altijd efficiënt.
Interessant is dat dezelfde beschikbare RC-auto's en wetenschappelijke experimentkits een idee kunnen geven van hoe toekomstige brandstofcellen energie zullen winnen. Sommige modelautokits gebruiken zonnepanelen om de energie op te wekken om elektrolyse aan te drijven. Misschien dat naarmate zonne-energie alomtegenwoordiger wordt, ook waterstofbrandstofcellen dat zullen doen.
