Wat zijn waterstof-brandstofcelkits?

Hoeveel weet u over waterstofbrandstofcellen? Thinkstock

Iedereen die de beroemde, korrelige beelden van de Hindenburg-ramp heeft gezien, kent het idee dat waterstof gemakkelijk ontbrandt. En hoewel er veel concurrerende theorieën zijn over hoe en waarom de Hindenburg precies in brand vloog, blijft er één waarheid over. Verbranding ontsluit opgeslagen energie, waardoor waterstof bruikbaar wordt als brandstof.

Blijf lezen voor meer informatie over het verbranden van brandstof, brandstofcellen en de hoge kosten van schone emissies.

Inhoud

1. Obligaties verbreken, brandstof verbranden
2. Van moleculen tot brandstofcellen
3. De hoge kosten van schone emissies

Hoewel het het meest voorkomende element in het universum is, wordt waterstof hier op aarde meestal in water aangetroffen. In de 19e eeuw ontdekte een onderzoeker genaamd William Grove dat het toepassen van elektriciteit op water - ook bekend als elektrolyse - het scheidde in de basiscomponenten waterstof en zuurstof. In het resulterende gas zijn waterstof en zuurstof met elkaar vermengd maar niet aan elkaar gebonden.

Onderzoeker Yul Brown verdiepte zich in praktisch onderzoek naar het gebruik van dit gas, nu bekend als Brown's of HHO-gas, als brandstof. Tegenwoordig kunnen kits dit soort conversies uitvoeren in interne verbrandingsmotoren 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 waterstof-brandstofcel.

Je kunt de atomen echter niet zomaar bij elkaar gooien. Waterstof moet eerst worden afgebroken tot zijn positief en negatief geladen deeltjes. Een waterstof-brandstofcel doet precies dat. Net als bij 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, waardoor ze van de waterstof worden gestript en alleen de negatief geladen elektronen achterblijven.

De elektronen worden aangetrokken door de positieve kant van de brandstofcel, een fenomeen dat bekend staat als elektronenstroom. Maar ze kunnen niet terugkeren door de polymeerfilm zoals de protonen dat 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 elektronen. Terwijl ze door het circuit gaan naar de positieve kant van de cel, nemen ze hun protonen op en vormen ze 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, waardoor ze vanuit milieuoogpunt een buitengewoon wenselijke energiebron zijn. Maar waterstof-brandstofcelkits bestaan ​​momenteel alleen als conceptauto's met 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 kosten en 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 doven. Ondanks de algehele reinheid is brandstofceltechnologie dus niet altijd efficiënt.

Interessant is dat dezelfde beschikbare RC-auto- en wetenschappelijke experimentkits een idee kunnen geven van hoe toekomstige brandstofcellen energie zullen winnen. Sommige modelcarkits gebruiken zonnepanelen om de energie te halen voor elektrolyse. Naarmate zonne-energie alomtegenwoordiger wordt, zullen waterstofcellen dat misschien ook doen.

gerelateerde artikelen

• Bouw een waterstof-brandstofcel in uw keuken
• Is waterstof als brandstof gevaarlijk?
• Hoe waterstofauto's werken

Bronnen

• Carl's Electronics. "Brandstofcel-carkit." Toegang tot 6 augustus 2010. http://www.electronickits.com/kit/complete/solar/fuelcell.htm
• Brandstofcellen 2000. "Wat is een brandstofcel?" Toegang tot 6 augustus 2010. http://www.fuelcells.org/basics/how.html
• Kuphaldt, Tony R. "Conventionele versus elektronenstroom." Lessen in elektrische schakelingen. Toegang tot 6 augustus 2010. http://www.rare-earth-magnets.com/t-conventional-vs-electron-flow.aspx
• National Geographic. "Waterstof-brandstofcel-kit." Toegang tot 6 augustus 2010. http://shop.nationalgeographic.com/ngs/browse/productDetail.jsp?productId=1073512&code=SR50002
• Nieuwe energie en brandstof. "De meest voorkomende brandstof ter wereld." 19 februari 2010. http://newenergyandfuel.com/http:/newenergyandfuel/com/2010/02/19/the-most-abundant-fuel-in-the-world/
• Yul Brown.org. 'Wie was Yul Brown en waarom zou het jou iets kunnen schelen?' Toegang tot 6 augustus 2010. http://www.yulbrown.org/