Waterstofauto
Een waterstofauto is een auto die niet rijdt op fossiele brandstoffen zoals benzine of diesel, maar op waterstof (H2). De waterstof kan dienen als brandstof voor een traditionele verbrandingsmotor, of het wordt, bij een brandstofcelauto in een brandstofcel met zuurstof (O2) uit de lucht omgezet in water (H2O). In het laatste geval wordt de auto dus aangedreven door elektromotoren. In beide gevallen is het enige restproduct waterdamp.
Inhoud |
[bewerken] Productie van waterstof
 Zie ook Waterstofproductie |
Waterstof is een gas dat niet, zoals aardgas, uit de grond gehaald kan worden. Het moet geproduceerd worden. Dit gebeurt onder meer via elektrolyse, een proces waarbij water omgezet wordt in waterstof en zuurstof. Dat is het omgekeerde van de reactie die in een brandstofcel plaatsvindt. De reactie is 2 H2O → O2 + 2 H2.
Waterstof is, in tegenstelling tot fossiele brandstoffen als aardolie, aardgas en steenkool geen energiebron, maar een energiedrager. Dit betekent dat de energie die vrijkomt bij gebruik als brandstof in een auto, er eerst in gestopt moet zijn. In de praktijk komt het erop neer dat voor de productie van waterstof door middel van elektrolyse, elektriciteit nodig is. De duurzaamheid van waterstof hangt dus grotendeels af van de duurzaamheid van die elektriciteit.
[bewerken] Voordelen
Het grote voordeel van de waterstofauto's is dat er geen regionale luchtverontreiniging ontstaat. Bij de verbranding van waterstof gas ontstaat uitsluitend waterdamp, in tegenstelling tot fossiele brandstoffen komt er geen koolstofdioxide (CO2) vrij. Dit is een broeikasgas dat bijdraagt aan het versterkte broeikaseffect, hetgeen klimaatverandering, zoals opwarming van de aarde, ten gevolge heeft.
Waterstof heeft als tweede voordeel dat het quasi onuitputtelijk is. Er kan altijd nieuwe waterstof gemaakt worden uit water, echter met behulp van energie. De voorraad fossiele brandstoffen (en zeker aardolie) daarentegen, raakt langzamerhand uitgeput en nieuwe aardolie kan niet makkelijk gemaakt worden. Er moet dus gezocht worden naar een alternatief voor aardolie, om de benodigde energie op te wekken.
Derde voordeel is, bij gebruik van brandstofcellen, de stille aandrijving, als gevolg van het ontbreken van mechanische delen in de brandstofcel, die waterstof omzet in elektrische energie. Het enige geluid komt dan nog van de elektromotoren, die stiller zijn dan verbrandingsmotoren. Hierdoor zou geluidsoverlast als gevolg van verkeersdrukte voornamelijk in stedelijke gebieden aanzienlijk afnemen. Aan de andere kant heeft verkeerslawaai ook een nuttige functie, namelijk het waarschuwen van andere verkeersdeelnemers voor een (aankomend) gevaar. In stedelijke omgevingen, waar veel zwakke verkeersdeelnemers als fietsers en voetgangers zijn, kunnen te stille auto's gevaarlijke situaties opleveren, omdat deze weggebruikers een met een elektromotor aangedreven auto niet horen aankomen.
Bij de productie van grote hoeveelheden waterstof middels electrolyse komen eveneens grote hoeveelheden zuurstof vrij.
[bewerken] Nadelen
Het gebruik van waterstof als brandstof in de auto heeft ook nadelen. Waterstof is een gas met een zeer lage dichtheid, waardoor het opslaan van een kleine hoeveelheid waterstof al een enorme waterstoftank zou vragen en daarvoor is in een auto geen plaats. Met de stand van de techniek van 2011 passen met koolstofvezel versterkte waterstoftanks alleen in grotere auto's (SUV's). De koreaanse ix35 FCEV auto bijvoorbeeld is een SUV met een tank waar 5,6 kg waterstof in gaat met een druk van 70 MPa. De auto kan daarmee 650km ver komen. Tankstations hebben hetzelfde probleem als autobrandstoftanks: ze moeten werkelijk enorm zijn. Ook het vervoer van centrale opslagplaats naar deze tankstations vormt een probleem: vrachtautotanks kunnen ook niet veel groter worden en dus zullen de tankwagens vaker moeten rijden.
Een ander nadeel van het gebruik van waterstof is dat er geen infrastructuur voor bestaat: er zijn nog weinig tankstations waar waterstof getankt kan worden.
Ook een derde probleem is dat waterstof een ontplofbaar mengsel vormt als het in aanraking komt met zuurstof. De gevolgen van een klein lek kunnen dus vele malen erger zijn dan in een gewoon 'benzine'station. Dit laatste probleem zou opgelost kunnen worden door het waterstofgas met behulp van CO2 uit de atmosfeer om te zetten in mierenzuur (CH2O2). Mierenzuur is vloeibaar bij kamertemperatuur en niet ontvlambaar. Met een katalysator van ijzer zou het mierenzuur in de auto terug omgezet kunnen worden in CO2 en H2. De enige koolstofdioxide die bij dit proces vrijkomt is de CO2 die gebruikt werd om het waterstofgas om te zetten naar de tussenbrandstof (mierenzuur). (bron EPFL zwitserland)
[bewerken] Oplossingen
Een oplossing voor de omvang van de tanks zou het comprimeren (samenpersen) van de waterstof kunnen zijn. Wetenschappers zijn druk bezig hiervoor een veilige en betaalbare methode te ontwikkelen. Een andere mogelijkheid is het opslaan van waterstof in minuscule bolletjes, waarmee de waterstof met een veel grotere dichtheid kan worden opgeslagen. Tevens zou deze opslagmethode veiliger zijn. Een derde mogelijkheid is het opslaan door gebruik te maken van een metaal. Een metaal vormt namelijk een kristalrooster waar het waterstof tussen zou kunnen gaan zitten. Op deze manier worden metaalhydriden gevormd. Ook dit is nog in ontwikkeling. Dit illustreert gelijktijdig een van de grootste problemen bij het opslaan van gecomprimeerde waterstof in (goedkope) stalen tanks; het diffundeert in de tankwand en vormt gasbellen samen met de koolstof uit de chroomcarbiden.
Een fijnmazig net van tankstations zal naar verwachting vanzelf ontstaan indien er goede waterstofauto's ontwikkeld worden en op de markt komen.
[bewerken] Bussen en touringcars
Niet alleen auto's kunnen gaan rijden op waterstof, ook (stads)bussen kunnen rijden op waterstof. Dit is vooral zinvol in steden, waar door de inzet van waterstofbussen de luchtkwaliteit kan verbeteren. Er lopen momenteel al projecten waarbij op proef met waterstofbussen wordt gereden. Zie verder: brandstofcelbus.
[bewerken] Zie ook
- Water fuel cell, motor die zou werken met water als brandstof.
