Rudolf Cole
0 
4443
208
Wat is de meest efficiënte energiebron? Thinkstock In plaats van brandstof te verbranden zoals conventionele motoren, werken waterstof-brandstofcellen via een elektrochemisch proces. Om elektriciteit te produceren, worden waterstofatomen aan één kant van een elektrolytmembraan geïoniseerd. Terwijl protonen erdoorheen glippen, moeten elektronen de lange weg afleggen door een extern circuit, waarbij ze een elektrische stroom creëren terwijl ze bewegen. Zodra de elektronen de andere kant bereiken en paren met de protonen, combineert de waterstof zich met zuurstof in de lucht, wat resulteert in een beetje warmte en water als bijproducten.
Op het basisniveau is het proces behoorlijk efficiënt. Afhankelijk van het type waterstof-brandstofcel is de rendementsverhouding gemiddeld ongeveer 60 procent van de totale hoeveelheid energie die vrijkomt bij het bovenstaande proces. Grootschalige waterstofbrandstofcellen met gesmolten carbonaat of vast oxide voor hun elektrolytmembraan kunnen echter zowel de geproduceerde warmte als de geproduceerde elektriciteit gebruiken voor extra efficiëntie, tot wel 85 procent. Ondertussen halen draagbare brandstofcellen zoals de polymere elektrolytmembranen (PEM) die in brandstofcelauto's worden gebruikt, een efficiëntie van 50 tot 60 procent, volgens het Amerikaanse ministerie van Energie..
OK, maar hoe verhoudt dat zich tot een gewone auto? Ongelofelijk goed. Hoe cool het ook is om onze auto's te laten rijden op wat in feite neerkomt op gecontroleerde explosies en vloeibare dinosaurussen, verbrandingsmotoren zijn allesbehalve efficiënt. De tijd die wordt besteed aan stationair draaien, energieverlies langs de aandrijflijn, luchtweerstand en wrijving niet meegerekend, verliezen de meeste benzinemotoren ongeveer 62 procent van hun brandstofenergie alleen al door verspilde warmte.
Maar er is altijd een addertje onder het gras als je aan het rommelen bent met thermodynamica en energie-efficiëntie. In het geval van waterstof is het een productieprobleem. Waterstof is misschien wel het meest voorkomende element in het universum, maar tenzij je zin hebt om aan de oppervlakte van de zon te vallen (neem een koud drankje en schoenen met dikke zolen mee!), Zul je het element nergens gratis vinden. Waterstof hier op aarde is altijd ergens aan gebonden, wat betekent dat het moet worden gewonnen, een proces dat duur, tijdrovend en enorm veel energie kost..
Momenteel wordt de meeste van onze waterstof geproduceerd door middel van elektrolyse of door het uit aardgas te strippen in een proces genaamd stoomreforming. (Aardgas is ook een fossiele brandstof.) Hoewel stoomreforming de meest gebruikelijke methode is voor industriële waterstofproductie, vereist het veel warmte en is het buitengewoon inefficiënt. Waterstof geproduceerd door stoomreforming heeft in feite minder energie dan het aardgas waarmee stoomreforming begint. Bovendien produceert het proces, in tegenstelling tot waterstofbrandstofcellen, vervuiling - dus het is eigenlijk energiezuiniger om de koolwaterstoffen zelf als brandstof te gebruiken.
Er is echter hoop. Hoewel we nog steeds geen haalbare manier hebben gevonden om goedkoop waterstof te krijgen, wordt het beter. De materiaalkosten dalen en er zijn verschillende potentieel gemakkelijkere manieren om het te verzamelen, zoals het gebruik van waterstofproducerende algen en het gebruik van methaan van stortplaatsen. Een door waterstof aangedreven toekomst is misschien in zicht, of het is op zijn minst een stipje aan de horizon.
gerelateerde artikelen
- Bouw een waterstof-brandstofcel in uw keuken
- Hoe waterstofauto's werken
- Is waterstof als brandstof gevaarlijk?
Bronnen
- Suplee, Curt. 'Reken maar niet op een waterstofauto binnenkort.' Washington Post. 17 november 2009. (28 juli 2010). http://www.washingtonpost.com/wpdyn/content/article/2009/11/16/AR2009111602668.html
- Amerikaanse ministerie van Energie. "Geavanceerde technologieën en energie-efficiëntie." Gids voor brandstofverbruik. 2010. (22 juli 2010). http://www.fueleconomy.gov/feg/atv.shtml
- Amerikaanse ministerie van Energie. "Uitdagingen." Gids voor brandstofverbruik. 2010. (22 juli 2010). http://www.fueleconomy.gov/feg/fcv_challenges.shtml
- Amerikaanse ministerie van Energie. "Brandstofcelvoertuigen." Gids voor brandstofverbruik. 2010. (22 juli 2010). http://www.fueleconomy.gov/feg/fuelcell.shtml
- Waterstofprogramma van het Amerikaanse ministerie van Energie. "Waterstof-brandstofcellen." DOE-informatieblad over brandstofcellen. Oktober 2006. (22 juli 2010). www.hydrogen.energy.gov/pdfs/doe_fuelcell_factsheet.pdf