Wat is waterstofenergie?

Het heelal bestaat uit een mengsel van een groot aantal componenten. Elk bestanddeel heeft een vitale rol in de samenstelling van de wereld. De meest voorkomende componenten in het heelal zijn waterstof, stikstof en zuurstof. Waterstof is de meest voorkomende component die 75% van het heelal inneemt, en het speelt een grotere rol in de duurzaamheid van het leven. Afgezien van het feit dat waterstof andere levende soorten helpt te overleven, kan het ook worden gebruikt om energie op te wekken.

Waterstof komt voor in bijna alle plantaardige materie en komt ook van nature voor in water. Hoewel de zon een groter percentage waterstofgas bevat, is het gas te licht dat het vrijwel van het aardoppervlak verdwijnt wanneer het door de zonnestralen wordt getransporteerd. Om waterstofgas effectief te verkrijgen, moet het dus worden gewonnen uit water, aardgas of biomassa.

waterstofgas

Waterstof is het meest elementaire van alle aardse elementen. Het waterstofatoom bestaat uit een enkel proton en een enkel elektron. Als zodanig is het zeer overvloedig aanwezig, maar het bestaat niet echt als een afzonderlijke vorm van materie. In plaats daarvan is het meestal gecombineerd met andere elementen. Het kost veel moeite om waterstofgas te scheiden van zijn begeleidende stoffen, maar het levert een krachtige, vrijwel schone energiebron op. Als gas kan het in brandstofcellen worden gebruikt om motoren aan te drijven.

Waterstofgas wordt uit water gewonnen door middel van een techniek die elektrolyse wordt genoemd, waarbij een hoge elektrische stroom door water wordt geleid om waterstof- en zuurstofatomen te scheiden. Het elektrolyseproces is vrij duur omdat het veel energie kost.

De energie die wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken in het elektrolyseproces wordt gewonnen uit fossiele brandstoffen zoals olie, aardgas of steenkool. Zij kan ook worden gewonnen uit hernieuwbare energiebronnen zoals zonne-, wind- en waterkracht om ervoor te zorgen dat er geen broeikasgassen vrijkomen.

Hoeveelheden waterstof met deze methode kunnen worden verkregen, wordt nog onderzocht om een levensvatbare methode vast te stellen om deze tegen betrekkelijk lage kosten in eigen land te produceren.

Een andere methode om waterstofgas te winnen is reforming of stoomextractie met methaan, waarbij waterstofatomen in methaan worden gescheiden van koolstofatomen. Het is de huidige techniek die wordt gebruikt om waterstofgas in grote hoeveelheden te verkrijgen. Het nadeel van reforming met behulp van stoom is dat daarbij veel broeikasgassen zoals kooldioxide en koolmonoxide in de atmosfeer terechtkomen, die een recept zijn voor de opwarming van de aarde.

Om uit het waterstofgas elektriciteit te winnen, wordt het naar brandstofcellen gevoerd waar het zich met zuurstof verbindt, en het resultaat is een chemische reactie waarbij elektriciteit en warmte worden opgewekt. Het waterstofgas kan ook gewoon worden verbrand om voertuigmotoren aan te drijven. De bijproducten van deze chemische reactie zijn water en koolstof dat wordt gebruikt om methaan en steenkool te produceren.

Verschillende toepassingen van Waterstof

Waterstof wordt gegenereerd als bijproduct in de Chloor – Alkali industrieën. Vroeger werd het gedeeltelijk gebruikt voor niet-energetische toepassingen, en het resterende deel werd ofwel afgefakkeld of in de atmosfeer geloosd. Tegenwoordig wordt het bijprodukt waterstof gebruikt voor de produktie van chemicaliën en voor eigen (hoofdzakelijk energie-) toepassingen.

Waterstof wordt geproduceerd voor niet-energetische toepassingen, b.v. in de kunstmestindustrie en aardolieraffinaderijen. Kleine stroomgeneratoren, brandstofcelbussen, driewielers, tweewielers (motorfietsen) en katalytische verbrandingssystemen voor woningen en de industrie zijn ook ontwikkeld en gedemonstreerd.

Voordelen van waterstofenergie

Het is een hernieuwbare energiebron en overvloedig in voorraad

Waterstof is om vele redenen een rijke energiebron, waarvan de belangrijkste is dat het overvloedig in voorraad is. Er zijn weliswaar veel middelen nodig om het te winnen, maar geen enkele andere energiebron is zo oneindig als waterstof. Dat betekent in wezen dat er geen mogelijkheid is dat het opraakt zoals andere energiebronnen.

Telbare bronnen om waterstof plaatselijk te produceren

Waterstof kan ter plaatse worden geproduceerd waar het zal worden gebruikt of centraal en vervolgens gedistribueerd. Waterstofgas kan worden geproduceerd uit methaan, benzine, biomassa, steenkool of water. De factoren zoals de hoeveelheid vervuiling, de technische uitdagingen en de energiebehoeften variëren naargelang van de gebruikte bronnen.

Het is praktisch een schone energiebron

Wanneer waterstof wordt verbrand om brandstof te produceren, zijn de bijproducten volkomen veilig, wat betekent dat ze geen bekende neveneffecten hebben. Luchtvaartbedrijven gebruiken waterstof zelfs als bron voor drinkwater. Nadat waterstof is gebruikt, wordt het gewoonlijk omgezet in drinkwater voor astronauten op schepen of ruimtestations.

Waterstofenergie is niet giftig

Het is een niet-toxische stof die zeldzaam is voor een brandstofbron. Dit betekent dat het vriendelijk is voor het milieu en geen schade of vernietiging aan de menselijke gezondheid veroorzaakt.

Dit aspect maakt het de voorkeur in vergelijking met andere brandstofbronnen zoals kernenergie, aardgas, die uiterst gevaarlijk of ontmoedigend zijn om veilig aan te wenden. Het maakt het ook mogelijk waterstof te gebruiken op plaatsen waar andere vormen van brandstof niet zijn toegestaan.

Het gebruik van waterstof vermindert de vervuiling aanzienlijk

Wanneer waterstof wordt gecombineerd met zuurstof in een brandstofcel, wordt elektriciteit geproduceerd, die kan worden gebruikt om voertuigen aan te drijven of een elektrische motor aan te drijven als warmtebron en voor vele andere toepassingen. Bij de combinatie met zuurstof zijn de enige bijproducten water en warmte, wat het voordeel is van het gebruik van waterstof als energiedrager.

Bij het gebruik van waterstofbrandstofcellen komen geen kooldioxide en andere broeikasgassen of andere deeltjes vrij wanneer hernieuwbare bronnen zoals water of zonne-energie worden gebruikt in het productieproces.

Het is veel efficiënter dan andere energiebronnen

Waterstof is een efficiënte energiesoort omdat het de mogelijkheid heeft om veel energie over te brengen voor elk pond brandstof in vergelijking met diesel of gas. Dit betekent dat een auto die gebruik maakt van waterstofenergie meer kilometers aflegt dan een auto met een gelijke hoeveelheid benzine.

Vergeleken met een conventionele elektriciteitscentrale op basis van verbranding die gewoonlijk elektriciteit opwekt met een rendement van 33 tot 35%, kunnen waterstofbrandstofcellen elektriciteit opwekken met een rendement tot 65%, met een capaciteit die ongeveer drie keer zo groot is.

Gebruikt voor het aandrijven van ruimteschepen

De efficiëntie en het vermogen van waterstofenergie maken het een ideale brandstofbron voor ruimteschepen. Het vermogen is zo groot dat het in staat is om ruimteschepen snel naar verkenningsmissies te schieten.

Het is ook de veiligste vorm van energie om zo’n energie-intensieve taak uit te voeren. Waterstofenergie is namelijk 3 keer krachtiger dan benzine en andere fossiele brandstoffen. Dit betekent idealiter dat je minder waterstof nodig hebt om een enorme taak te volbrengen.

Het biedt ook aandrijfkracht voor vliegtuigen, boten, auto’s, en zowel draagbare als stationaire brandstofceltoepassingen. Het nadeel van het gebruik van waterstof in auto’s is dat het praktisch moeilijk op te slaan is in cryogene of hogedruktanks.

Een duurzaam productiesysteem

Electrolyse is een methode waarbij water wordt gescheiden in waterstof en zuurstof. In dit geval kan hernieuwbare energie worden gebruikt om elektrolyzers aan te drijven voor de productie van waterstof uit water, wat een duurzaam systeem oplevert dat onafhankelijk is van aardolieproducten en ook niet vervuilend is, want het veroorzaakt geen uitstoot. Sommige van de hernieuwbare bronnen die worden gebruikt om elektrolyzers aan te drijven zijn wind-, water-, zonne- en getijdenenergie.

Nadat de waterstof is geproduceerd in een elektrolyzer, kan deze worden gebruikt in een brandstofcel om elektriciteit te produceren. De bijproducten van het brandstofcelproces zijn water en warmte. Als brandstofcellen bij hoge temperaturen werken, kan het systeem worden opgezet als een co-generator, waarbij de afval-energie wordt gebruikt voor verwarming.

Nadelen van waterstofenergie

Weliswaar heeft waterstofenergie veel bewonderenswaardige voordelen, maar het is niet echt de volstrekt verkieslijke, schone en goedkope energiebron voor de meeste regeringen en bedrijven. In gasvormige toestand is het nogal vluchtig.

Hoewel de vluchtigheid het een voordeel geeft ten opzichte van andere energiebronnen in termen van het volbrengen van talrijke taken, maakt het evenzeer het gebruik en de omgang ermee riskant. Enkele van de nadelen van waterstofenergie zijn:

Waterstofenergie is duur

Elektrolyse en stoomreforming, de twee belangrijkste processen om waterstof te winnen, zijn extreem duur. Dit is de echte reden waarom het niet intensief wordt gebruikt over de hele wereld. Tegenwoordig wordt waterstofenergie vooral gebruikt om de meeste hybride voertuigen aan te drijven.

Er is veel onderzoek en innovatie nodig om goedkope en duurzame manieren te vinden om deze vorm van energie te benutten. Tot die tijd blijft waterstofenergie uitsluitend voor de rijken.

Opslag Complicaties

Een van de eigenschappen van waterstof is dat het een lagere dichtheid heeft. In feite is het veel minder dicht dan benzine. Dit betekent dat het moet worden samengeperst tot een vloeibare toestand en op dezelfde manier moet worden opgeslagen bij lagere temperaturen om de doeltreffendheid en efficiëntie ervan als energiebron te garanderen.

Deze reden verklaart ook waarom waterstof te allen tijde onder hoge druk moet worden opgeslagen en vervoerd, waardoor vervoer en algemeen gebruik verre van haalbaar zijn.

Het is niet de veiligste energiebron

De kracht van waterstof mag absoluut niet worden onderschat. Hoewel benzine iets gevaarlijker is dan waterstof, is waterstof een zeer ontvlambare en vluchtige stof die vaak de krantenkoppen haalt vanwege zijn potentiële gevaren. In vergelijking met gas heeft waterstof geen geur, waardoor het opsporen van lekken bijna onmogelijk is. Om lekken op te sporen, moet men sensoren installeren.

Tricky to Move Around

Het is een ontmoedigende taak om waterstof briljant te vervoeren vanwege zijn lichtheid. Olie kan veilig worden vervoerd omdat het meestal door pijpen wordt geduwd.

Kolen kunnen handig worden vervoerd in kiepwagens. Waterstof vormt ook een uitdaging wanneer men overweegt het in grote hoeveelheden te vervoeren, en daarom wordt het meestal alleen in kleine partijen vervoerd.

Het is afhankelijk van fossiele brandstoffen

Waterstofenergie is hernieuwbaar en heeft een minimale impact op het milieu, maar voor de scheiding ervan uit zuurstof zijn andere, niet-hernieuwbare bronnen nodig, zoals steenkool, olie en aardgas. Er zijn nog steeds fossiele brandstoffen nodig om waterstofbrandstof te produceren.

Waterstofenergie kan de bevolking niet voeden

Ondanks het feit dat er een overvloed aan waterstof is, beperken de kosten om het te benutten het grootschalige gebruik. Zoals u beseft, is het een hele uitdaging om de status quo te verstoren.

Energie uit fossiele brandstoffen regeert nog steeds de wereld. Er is ook geen kader opgezet om in de toekomst goedkope en duurzame waterstofenergie voor de gewone autobezitter te garanderen.

Zelfs als waterstof nu goedkoop zou worden, zou het jaren duren voordat het de meest gebruikte energiebron zou worden, omdat de voertuigen zelf en de tankstations zouden moeten worden aangepast om aan de waterstofeisen te voldoen. Dit zou enorme kapitaaluitgaven vergen.

Het is een feit dat waterstofenergie een hernieuwbare hulpbron is omdat zij overvloedig beschikbaar is, en de gevolgen ervan enorm worden verwaarloosd. De waterstofbedrijven zullen echter in reële zin andere vormen van niet-hernieuwbare energie nodig hebben, zoals fossiele energie (steenkool, aardgas en olie) om de waterstof van zuurstof te scheiden. Wij kunnen misschien de overmatige afhankelijkheid van fossiele brandstoffen minimaliseren wanneer wij waterstofenergie omhelzen, maar het zal ontmoedigend zijn om het uit het systeem te verwijderen.

U.S. DoE
U.S. EPA
  • Auteur
  • Recent Posts
Een echte milieuactivist in hart en nieren ❤️. Opgezet Conserve Energy Future met als enige motto het verstrekken van nuttige informatie met betrekking tot onze snel uitputtende milieu. Tenzij je sterk gelooft in Elon Musk’s idee om Mars als een andere bewoonbare planeet te maken, onthoud dan dat er echt geen ‘Planeet B’ is in dit hele universum.

Laatste berichten van Rinkesh (zie alle)
  • Zijn Golfballen Recyclebaar? (En zijn ze biologisch afbreekbaar?) – 2 maart 2021
  • Zijn eetstokjes recyclebaar? (En zijn ze composteerbaar of biologisch afbreekbaar) – 2 maart 2021
  • Is Sellotape recyclebaar? (En is het composteerbaar of biologisch afbreekbaar?) – 2 maart 2021

waterstof-gas

Leave a Reply

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.