Waterstofauto

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Vulopening voor waterstof van een BMW in het Museum Autovision in Altlußheim (Duitsland)
Tank voor vloeibare waterstof van Linde in het Museum Autovision in Altlußheim (Duitsland)

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.

Productie van waterstof[bewerken]

Nuvola single chevron right.svg 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.

Voordelen[bewerken]

Het grote voordeel van de waterstofauto's is dat er geen (lokale) luchtverontreiniging ontstaat. Bij de verbranding van waterstofgas ontstaat uitsluitend waterdamp. In tegenstelling tot fossiele brandstoffen komen er bij de verbranding van waterstof geen luchtvervuilende stoffen vrij als koolmonoxide, stikstofoxiden en fijn stof. Indien de waterstof is geproduceerd met stroom die is opgewekt door verbranding van fossiele brandstoffen is wel sprake van luchtvervuiling bij de energiecentrale. Indien de waterstof is geproduceerd met groene stroom, is geen sprake van luchtverontreiniging en in dat geval wordt er ook geen koolstofdioxide (CO2), een belangrijk broeikasgas, geproduceerd.

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 elektrolyse komen eveneens grote hoeveelheden zuurstof vrij.

Nadelen[bewerken]

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 600 km 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. Maar waterstof kan ook ter plaatse van het tankstation geproduceerd worden uit aardgas of groengas door middel van stoomreforming, of via een gasleiding worden getransporteerd.

Nog een probleem is dat waterstof een ontplofbaar mengsel vormt als het in aanraking komt met zuurstof. Echter, omdat waterstof zo'n licht gas is, wordt zelden de explosiegrens bereikt (volumepercentage waarbij het mengsel ontbranden kan). Dit probleem is eigenlijk een te verwaarlozen nadeel: benzine en LPG zijn ook licht ontvlambaar.

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)

Oplossingen[bewerken]

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 zoals bijvoorbeeld Lithiumaluminiumhydride. 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.

Bussen en touringcars[bewerken]

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.

Tanken[bewerken]

Op 3 september 2014 is het eerste openbare waterstoftankstation in Nederland geopend langs de A15 in Rhoon bij Rotterdam. Eerder waren er al private tankstations in Amsterdam, Arnhem en Helmond.[1]

Zie ook[bewerken]

Externe links[bewerken]