Dat de auto van de toekomst op waterstof rijdt, staat voor menig wetenschapper buiten kijf. Maar de prangende vraag is, in welke vorm de waterstof de tank in gaat. Misschien wel verwerkt in kleine steentjes, blijkt uit Delfts promotieonderzoek.
Delen
In Amsterdam rijdt al een paar jaar een stadsbus op waterstof. De tank die daarvoor op het dak is verwerkt is enorm. Ook de veiligheid van het gevaarte laat volgens sommige experts te wensen over, vanwege de hoge druk in de tank. Waterstof mag dan een veelbelovende energiedrager zijn vanwege de schone uitlaatgassen die het uitspuugt . namelijk water – maar zowel qua veiligheid als ruimte-inname is het verre van ideaal.
Onderzoekers van DelftChemTech en technische natuurkunde buigen al een tijd hun hoofd over alternatieven, zoals opslag in metalen. Zo hebben ze gewerkt aan proefauto’s die rijden op magnesiumhydride, waarin waterstofmoleculen opgenomen zijn. Voordeel van deze energietoevoer is dat brandstof in een relatief kleine ruimte kan worden ‘gevangen’ onder lage druk. Probleem is alleen dat een gevulde tank . goed voor ongeveer vijfhonderd kilometer – al gauw 175 kilo weegt.
“Het zou mooi zijn als het gewicht van de tank kon worden verlaagd”, zegt ChemTech-onderzoeker dr.ir. Annemieke van den Berg. “De auto-industrie handhaaft een soort standaard dat 5 procent van het gewicht van de tank moet bestaan uit waterstof om de concurrentie met benzinetanks aan te kunnen. Maar het maximum dat nu gehaald wordt is 2 â 3 procent.”
Van den Berg promoveerde afgelopen maandag op onderzoek naar waterstofopslag in zeolieten. Dit zijn kleine poreuze mineralen van siliciumoxide en, afhankelijk van het type gesteente, aluminiumoxiden. Het is een stof die al een waslijst aan toepassingen kent. Hij wordt in poedervorm gebruikt in de olieraffinaderij om ruwe olie mee te splitsen, dient als katalysator in tal van chemische processen, wordt in wasmiddelen verwerkt omdat het water onthardt en er wordt kattengrind van gemaakt.
Teleurstelling
De zeolieten die Van den Berg heeft onderzocht zijn opgebouwd uit kleine holle bouwsteentjes van siliciumoxide. Elk deeltje bestaat uit een grote hoeveelheid vier-, vijf- of zeshoekige ringen. De waterstofmoleculen kunnen onder hoge druk naar binnen geperst worden. Wanneer het zeolietenmengsel opwarmt, krijgen ze genoeg energie om zich een weg naar buiten te banen. Vijftien jaar eerder probeerden onderzoekers wereldwijd al zeolieten op deze manier te gebruiken voor de opslag van waterstof. “Maar er werden maar heel lage concentraties opgenomen in het materiaal”, vertelt Van den Berg. “Bovendien kwamen de waterstofmoleculen meteen vrij als het zeoliet vervolgens maar een beetje opwarmde en niet geleidelijk, zoals je zou willen in een motor.” De Delftse onderzoekster pikte de draad op en rekende drie jaar lang met computermodellen aan een hele rits nooit eerder geteste zeolieten, om vervolgens tot haar grote teleurstelling te moeten concluderen dat geen enkele betere resultaten opleverde.
“Waterstof in het gesteente persen is geen goed idee”, aldus de chemicus. “Maar waterstof toevoegen tijdens de synthese, dat was nog nooit geprobeerd. Ik ben daar in mijn laatste jaar mee gaan experimenteren. Zeolieten maken is heel simpel, je kookt siliciumoxide samen met een organisch molecuul, bijvoorbeeld 1-aminoadamantaan, een paar weken in een snelkookpan. Door tijdens de kook waterstof toe te voegen, maakte ik zeolieten met 0,3 procent waterstof. Het klinkt als weinig, maar de techniek is wel degelijk veelbelovend. Het percentage waterstof is wel tien keer hoger dan in zeolieten waarin de moleculen geperst zijn. Bovendien is dit maar één test geweest en er valt nog een hoop te proberen en te optimaliseren.”
Zullen auto’s in de toekomst dan rijden op een veredeld soort kattengrind? Dat zal nog wel een tijd duren, denkt Van den Berg. “Maar voor de chemische industrie is het nu al een optie om de mineralen te gebruiken. Bij bepaalde processen wordt waterstof geproduceerd. Uit mijn onderzoek blijkt dat je dat heel makkelijk kunt opslaan in zeolieten.”
De aan de TU geproduceerde Formula-kart rijdt alvast op waterstof. (Foto: Sam Rentmeester/FMAX)
In Amsterdam rijdt al een paar jaar een stadsbus op waterstof. De tank die daarvoor op het dak is verwerkt is enorm. Ook de veiligheid van het gevaarte laat volgens sommige experts te wensen over, vanwege de hoge druk in de tank. Waterstof mag dan een veelbelovende energiedrager zijn vanwege de schone uitlaatgassen die het uitspuugt . namelijk water – maar zowel qua veiligheid als ruimte-inname is het verre van ideaal.
Onderzoekers van DelftChemTech en technische natuurkunde buigen al een tijd hun hoofd over alternatieven, zoals opslag in metalen. Zo hebben ze gewerkt aan proefauto’s die rijden op magnesiumhydride, waarin waterstofmoleculen opgenomen zijn. Voordeel van deze energietoevoer is dat brandstof in een relatief kleine ruimte kan worden ‘gevangen’ onder lage druk. Probleem is alleen dat een gevulde tank . goed voor ongeveer vijfhonderd kilometer – al gauw 175 kilo weegt.
“Het zou mooi zijn als het gewicht van de tank kon worden verlaagd”, zegt ChemTech-onderzoeker dr.ir. Annemieke van den Berg. “De auto-industrie handhaaft een soort standaard dat 5 procent van het gewicht van de tank moet bestaan uit waterstof om de concurrentie met benzinetanks aan te kunnen. Maar het maximum dat nu gehaald wordt is 2 â 3 procent.”
Van den Berg promoveerde afgelopen maandag op onderzoek naar waterstofopslag in zeolieten. Dit zijn kleine poreuze mineralen van siliciumoxide en, afhankelijk van het type gesteente, aluminiumoxiden. Het is een stof die al een waslijst aan toepassingen kent. Hij wordt in poedervorm gebruikt in de olieraffinaderij om ruwe olie mee te splitsen, dient als katalysator in tal van chemische processen, wordt in wasmiddelen verwerkt omdat het water onthardt en er wordt kattengrind van gemaakt.
Teleurstelling
De zeolieten die Van den Berg heeft onderzocht zijn opgebouwd uit kleine holle bouwsteentjes van siliciumoxide. Elk deeltje bestaat uit een grote hoeveelheid vier-, vijf- of zeshoekige ringen. De waterstofmoleculen kunnen onder hoge druk naar binnen geperst worden. Wanneer het zeolietenmengsel opwarmt, krijgen ze genoeg energie om zich een weg naar buiten te banen. Vijftien jaar eerder probeerden onderzoekers wereldwijd al zeolieten op deze manier te gebruiken voor de opslag van waterstof. “Maar er werden maar heel lage concentraties opgenomen in het materiaal”, vertelt Van den Berg. “Bovendien kwamen de waterstofmoleculen meteen vrij als het zeoliet vervolgens maar een beetje opwarmde en niet geleidelijk, zoals je zou willen in een motor.” De Delftse onderzoekster pikte de draad op en rekende drie jaar lang met computermodellen aan een hele rits nooit eerder geteste zeolieten, om vervolgens tot haar grote teleurstelling te moeten concluderen dat geen enkele betere resultaten opleverde.
“Waterstof in het gesteente persen is geen goed idee”, aldus de chemicus. “Maar waterstof toevoegen tijdens de synthese, dat was nog nooit geprobeerd. Ik ben daar in mijn laatste jaar mee gaan experimenteren. Zeolieten maken is heel simpel, je kookt siliciumoxide samen met een organisch molecuul, bijvoorbeeld 1-aminoadamantaan, een paar weken in een snelkookpan. Door tijdens de kook waterstof toe te voegen, maakte ik zeolieten met 0,3 procent waterstof. Het klinkt als weinig, maar de techniek is wel degelijk veelbelovend. Het percentage waterstof is wel tien keer hoger dan in zeolieten waarin de moleculen geperst zijn. Bovendien is dit maar één test geweest en er valt nog een hoop te proberen en te optimaliseren.”
Zullen auto’s in de toekomst dan rijden op een veredeld soort kattengrind? Dat zal nog wel een tijd duren, denkt Van den Berg. “Maar voor de chemische industrie is het nu al een optie om de mineralen te gebruiken. Bij bepaalde processen wordt waterstof geproduceerd. Uit mijn onderzoek blijkt dat je dat heel makkelijk kunt opslaan in zeolieten.”
De aan de TU geproduceerde Formula-kart rijdt alvast op waterstof. (Foto: Sam Rentmeester/FMAX)
Comments are closed.