Onderzoekers van de UvA maken goedkope katalysator voor waterstofproductie

Het is onderzoekers van het Van 't Hoff-instituut van de Universiteit van Amsterdam gelukt om een katalysator te ontwikkelen geïnspireerd op een natuurlijk enzym om waterstof te produceren. De katalysator is gebaseerd op ijzer en daarom goedkoper en beter op te schalen dan platina.

De enzymen waar de katalysator op gebaseerd is, zijn de hydrogenase-enzymen. Deze enzymen kunnen zeer efficiënt moleculair waterstof maken uit elektronen en protonen. Vaak worden voor dit soort processen katalysatoren gebruikt, die zijn gebaseerd op platina. Dat is echter een schaars en duur element. Daardoor is de productie van waterstof met behulp van duurzame bronnen zoals wind- of zonne-energie alsnog niet commercieel haalbaar.

Hoofdauteur Joost Reek van het in Science Advances verschenen onderzoek legt aan Tweakers uit dat het onderzoeksteam waterstof ziet als een mogelijk belangrijke energiedrager. "Maar dat is alleen maar zinvol als je het op een duurzame manier kunt produceren, bijvoorbeeld met de zon als energiebron", zegt Reek. "We zijn in ons lab bezig met solar fuel devices, dus apparaten die water omzetten in zuurstof en waterstof. Je slaat dan de zonne-energie op in de chemische waterstofbinding. Als je dan de brandstof waterstof gebruikt, komt er alleen water vrij en dat is dus een duurzame bron."

"De natuur heeft een heel mooi systeem: hydrogenase", legt Reek uit. "Hydrogenases zijn net zo goed als platina. Je kunt daarmee net zo snel waterstof maken." Dat laatste toont dus aan dat ijzer goed te gebruiken is voor deze reactie. Er zit alleen wel een addertje onder het gras zegt Reek, namelijk dat hydrogenases zelf niet bruikbaar zijn in toepassingen en modelsystemen. Ook werken zij doorgaans niet goed en zijn zij niet in water oplosbaar. "We hebben gekeken in de literatuur naar hoe dat natuurlijke systeem werkt en er blijkt een tweede cluster naast het actieve centrum te zitten, een ijzer-zwavelcluster. Dit cluster slaat elektronen op als een reservoir vlakbij het reactiecentrum. In ons modelsysteem hebben we aan het actieve ijzercentrum een fosforligand gemaakt waar ook elektronen in op te slaan zijn. Die elektronen gaan in zo'n katalytische cyclus van het fosforligand naar het ijzercomplex, op eenzelfde wijze als in de natuur. Dan hebben we er nog stikstofhoudende of pyridinegroepen aan vastgemaakt, zodat het oplosbaar is in water en als bonus blijkt het ook nog te werken in een omgeving met zuurstof."

Voorgesteld mechanisme voor protonreductie (bron: Science)

In de meeste proefopstellingen gebruiken de onderzoekers een soort bekerglas met draadjes erin met een gekleurde oplossing, in dit geval met hun ijzercomplex als katalysator. Over de proefopstelling staat een spanning waarbij een van de elektrodes bestaat uit een goud-kwiklegering waar de waterstof wordt gevormd. "Maar er is nog wel een belangrijk issue dat we moeten oplossen", zegt Reek. “De overpotentiaal die nodig is om de katalytische reactie op gang te brengen, is nog te hoog. Onze katalysator begint pas bij 0,6 volt. Dat verschil zorgt voor warmteproductie doordat het nog geen optimale katalysator is. Dat probleem is in principe oplosbaar, want de natuur heeft er ook geen last van, we moeten dus nog beter naar de natuur kijken."

Reek gaat nog wat dieper in op mogelijk toekomstig onderzoek naar de levensduur van zo'n katalysator. "Stel, voor vervolgonderzoek zou je een zonnepaneel met dit systeem op je dak willen leggen, haalt de katalysator een levensduur van meer dan tien jaar? Daar hebben we nog geen antwoord op." Het onderzoek is onderdeel van het Biosolar Cells-programma van verschillende Nederlandse kennisinstellingen en bedrijven die als doel hebben om zonne-energie efficiënt te gebruiken en op te slaan.

Reacties (82)

Gezien ik een van de meest vocale personen over waterstof ben geweest zal ik maar even reageren om e.e.a. in perspectief te zetten.

Allereerst: het oplossen van het platinaprobleem is één van de drie belangrijkste dingen die moeten gebeuren om waterstof überhaupt interessant te maken tov batterijen. Onderzoek op dit gebied, en met name het compleet elimineren van platina en palladium, is dus belangrijk en nieuwswaardig.

Allereerst is het heel belangrijk om dit soort onderzoek te plaatsen op de schaal van 'puur labonderzoek' tot 'commercieel volwaardig toepasbaar'. Als vuistregel kun je stellen dat totaal nieuwe technieken zoals dit minimaal 10 jaar nodig hebben om commerciëel toegepast te worden, en dat is nog aan de optimistische kant. Dit onderzoek valt volledig onder 'we hebben dit pas net in het lab gedaan'. De structuur die hier is gemaakt is nog niet eens in significante hoeveelheden gesynthetiseerd; de bulk van het functionele onderzoek is vrijwel geheel gebaseerd op DFT-simulaties (density functional theory, die aan de basis ligt voor computationele simulaties van grotere structuren zoals moleculen en enzymen, niet alleen kleine atoomroosters), waarbij de onderzoeksgroep een aantal waarschijnlijke analogen heeft geproduceerd en experimenteel heeft onderzocht.

Daarnaast is er nog steeds een erg groot overpotentiaal: 0.66V. Op een synthesepotentiaal van 1.23V is dat dus ruim de helft meer, maw de conversie-efficiëntie is op het moment nog maar op zijn allerbest 65%.

En de échte nagel in de doodskist voor dit persbericht is dat er geen enkel getal wordt gegeven voor de activiteit van de katalysator. Dit is het hele punt van het vervangen van platina. Er zijn namelijk al een hoop andere katalysatoren voor het elektrolytisch produceren van waterstof uit water, maar de reden dat platina de enige logische keuze is, is omdat het orde-grootten hogere activiteit heeft dan de rest. Met andere woorden: uit een miniscule hoeveelheid platina-nanopartikels kun je geweldig veel waterstof per seconde elektrolyseren (of omgekeerd: omzetten in elektriciteit in een brandstofcel). Het feit dat er niet direct wordt gespard met activiteitscijfers wil zeggen dat hoogstwaarschijnlijk de onderzoeksgroep nog niet significant betere getallen weet neer te zetten dan bestaande inorganische katalysatoren (enkele mA/cm2).

Met andere woorden: dit is nuttig onderzoek, maar het is nog in een extreem vroeg stadium.

Daarnaast lost dit maar één probleem op: katalysatoren. De andere twee grote problemen - distributie en betere mobiele brandstofcellen - worden er niet mee getackled. Deze twee andere problemen alleen al zijn genoeg om waterstof vrijwel geheel te diskwalificeren voor gebruik in voertuigen.

Het is ook een heel klein beetje uh... jammer dat ze alleen in Science Advances zijn verschenen. Niks tegen dat journal, maar het is een ontzettend klein nichejournal met weinig impact. Het bestaat nog minder dan een jaar. Ik begrijp dat ze graag voor een open access journal kiezen en dat waardeer ik zeer, maar ik hoop dat ze ook hun best doen om in een écht journal te publiceren. Dit doet een beetje aan alsof ze nergens anders geaccepteerd werden, en dat geeft de schijn tegen qua kwaliteit van hun rapport.

En de échte nagel in de doodskist voor dit persbericht is dat er geen enkel getal wordt gegeven voor de activiteit van de katalysator.

Mag ik vragen of je enkel het persbericht hebt gelezen, of ook daadwerkelijk het artikel hebt geraadpleegd? Daarin zijn zaken als de turnover frequency (10⁴ s^-1) en de current density (oplopend tot 80 mA/cm²) gewoon gepubliceerd.

Imo staat het onderzoek in alle drie jouw punten nog in z'n kinderschoenen. Laat er nog eens een paar miljarden $ naartoe stromen en nog 20 jaar extra tijd en we staat met z'n allen waterstof in ons rollend materieel te tanken.

Waar volgens mij wel nog goed moet over nagedacht worden, is gebruik van waterstof (of andere milieuvriendelijke brandstof) in schepen, als je ziet hoeveel honderduizenden liter gore diesel in zo'n tank gaat, daartegen zijn enkele honderden vrachtwagens volgens EURO5 norm niets vergeleken.

Anyway, only time will tell, de wetenschap en het publiek is er al van overtuigd dat er iets moet veranderen, de bewindvoering stilaan, nu nog de grote bonzen van de industrie...

Ja, alle onderzoek naar waterstof-brandstofcellen staat nog in de kinderschoenen als je er eenmaal een beetje inzit en door hebt welke problemen er nog op te lossen zijn. Zeker gezien we nu al op een snel accelererende groeicurve voor batterijen zitten denk ik niet dat waterstof ooit technisch beter kán zijn dan batterij-elektrische voertuigen. Dat gezegd hebbende zie ik veel toekomst voor stationaire brandstofcellen op koolwaterstoffen.

Op schepen is het extreem onwaarschijnlijk dat waterstof ooit nut gaat hebben. Waterstofopslag is nou eenmaal ontzettend ruimtevretend en inefficient - en gevaarlijk op de schaal van een containerschip. Zonneschepen hebben meer kans en zijn een actief onderzoeksgebied (en actief toepassingsgebied). Gezien de meeste grotere schepen al directe elektromotor-aandrijving (vanuit een dieselgenerator) hebben, is het ook ontzettend makkelijk om te implementeren, zelfs zonder batterijopslag. Zo kun je meer dan de helft van je emissies elimineren door overdag snel te varen op zonne-energie en 's nachts langzamer (30% langzamer = 60% minder energie) op de generator.

De Duitse marine gebruikt waterstof generatoren om de onderzeeboten op te laten varen.

Geruisloos....

Dus je kan er wel degelijk een boot mee laten varen, kijk eens naar Tropical uit Griekenland die mensen verwarmen het huis met die energie of leveren stroom met die setup.

Het zijn de olie maatschappijen die alles tegenhouden.

(edit: Link naar de onderzeeboot voor degenen die er niet mee bekend zijn)

Dat het kan wil niet zeggen dat het de beste oplossing is. De reden dat deze onderzeeboten waterstof gebruiken (en niet eens exclusief - ze gebruiken diesel voor het grootste deel van de tijd) is dat je op die manier de footprint van je onderzeeboot nóg kleiner maakt dan hij al is met de beste stealth-technieken. Je laat geen spoor van opgeloste uitlaatgassen meer achter, de 'uitlaatgassen' (water) worden simpelweg intern opgeslagen.

Dit heeft tactische voordelen, maar dat wil niet zeggen dat deze voordelen op ook maar enige manier nuttig zijn voor commerciële zeevaart

[Reactie gewijzigd door mux op 27 januari 2016 13:03]

Als je nou eventjes verder nadenkt... waarom gebruiken die boten waterstof i.p.v. accu's? Omdat waterstof een veel hogere energie inhoud heeft, en dus de onderzeeboot kleiner en lichter kan blijven! Of andersom, dat je bij gelijk volume/gewicht een veel hogere capaciteit hebt, die je bijvoorbeeld voor hogere snelheid kan gebruiken.
Hetgeen gelijk een weerlegging is van je vorige uitspraak dat waterstof nooit beter dan accu's zou worden. Het IS al beter dan accu's qua *effectieve* energie dichtheid, en dus uitstekend voor voertuigen geschikt. De kwestie is momenteel vooral dat op dit moment de productie uit groene energie nog niet erg efficient is.
NB: Accu's laten ook geen uitlaatgassen achter, dus dat was echt geen argument.

De meeste accu's zijn ook geen dikke containerflessen die onder hoge druk staan. Ik weet niet wat er in de praktijk haalbaar is qua waterstof-opslag, maar je hebt het wel over twee heel verschillende zaken. Brandstof vs. elektriciteit genereren dmv een chemische reactie.

Het maakt niet uit of je de energie uit het waterstof via verbranding of via een elektrochemische reactie eruit haalt. Het gaat simpelweg om de hoeveelheid energie die er in opgeslagen zit. De energie dichtheid van brandstoffen, zoals waterstof, propaan, butaan, benzine is gewoon 3 ordes groottes hoger dan die van accu's. Daar zit 'm het onderscheid!
Vooralsnog is waterstof het makkelijkst te maken uit elektriciteit, en daarom wordt daarop geconcentreerd, ondanks dat het een stuk lastiger op te slaan is, en daar effectief aan energie dichtheid verliest. (Maar ook dan nog altijd 50x beter).
Als iemand het voor elkaar krijgt om makkelijk en efficient op grote schaal electriciteit in iets als propaan om te zetten, dan kijkt niemand meer naar accu's of waterstof om.

Ik denk eerder dat deze oplossing wordt gebruikt omdat ze de waterstof ter plekke produceren uit de diesel die ze toch aan boord hebben. Kan je de restproducten eenvoudig binnen boord houden en lozen wanneer je aan t oppervlakte bent. Dus ja het werkt, nee niet zondermeer efficiënter en al helemaal niet schoner.

Ze halen de waterstof niet uit diesel, volgens mij ben je niet zo petrochemisch ingesteld met deze reactie.

Ben niet enorme petrochemie expert... Maar...http://www.aiche.org/academy/videos/conference-presentations/hydrogen-production-reforming-logistic-diesel-fuel-supercritical-water

Sorry, maar zeetransport op zonne-energie gaat nooit gebeuren. De hoeveelheid energie die op het oppervlak van de boot valt is simpelweg te klein.

Een grote boot heeft een oppervlakte van (breedte x lengte) +- 50x400=20000m2. Hierop valt 1000w/m2 zonnestraling, dus totaal beschikbaar vermogen van zo'n 20MW. Een schip van dit formaat heeft echter al een motor met nominaal vermogen (dwz: voor continue gebruik) van 80MW.

En dan heb je nog niet eens meegenomen:
- beschikbaar oppervlak op een boot
- kleiner effectief oppervlak omdat de zon nooit loodrecht op je paneel staat (behalve om 12u op de evenaar)
- efficiëntie van zonnepanelen (20% optimistisch)
- geen energie bij nacht
- geen energie bij wolken

Dus helaas....

Wat wel de toekomst heeft is zeetransport op vloeibaar gemaakte biomassa. Oftewel hernieuwbare olie.

Of een boot op windenergie! wacht...

Er vanuit gaande dat je snelle berekening klopt kun je toch al een kwart van het vermogen opwekken. Ik zie dan ook niet waarom we ons moeten beperken tot 1 vorm terwijl je volgens mij heel makkelijk technieken kan combineren.

jeej een zeilboot:) Was die maffe VOC zijn tijd misschien ver vooruit.

Maar zonder gekheid, die 20MW is alleen beschikbaar om 12u 's middags, op de evenaar mits je de hele boot kan bedekken met panelen EN je 100% zonlicht kan omzetten naar elektriciteit. Oh wacht....

De gemiddelde opbrengst over een hele dag zal zoi'n 1MW zijn. (bij 20% zonnepaneel efficientie en 20% en 6u/dag vol zonlicht).

Ter vergelijking, een beetje BMW 5 serie heeft al 250kW onder de motorkap...

zonder gekheid, het wordt al ingezet , en vaak , onder volgende vorm:

http://www.mo.be/artikel/vrachtschepen-gaan-weer-zeilen

Alsin, weer een deel van de oplossing, maar al een behoorlijk groot verschil

En als je nou grote zonnezeilen uitklapt wanneer de boot op zee is? Misschien haal je nooit 100%, maar misschien kun je wel vrij ver komen.

Je vergelijkt nu appels met peren. Schepen zijn veruit de zuinigste transporters per ton/km. Daarnaast zijn ze uitgerust met heel veel filters waardoor hun uitstoot relatief binnen de perken blijft. Ga maar eens berekenen hoeveel diesel je gebruikt als je de vracht van een groot containerschip via vrachtwagen gaat vervoeren.

Ot: ik geloof nog niet echt in waterstof. De productie kan wel aardig zijn maar de opslag Is nog steeds moeilijk en duur. Ik heb meer vertrouwen in auto's met batterijen met uiteindelijk misschien swappable packs zodat je in 1 minuut kan 'tanken'.

https://www.tue.nl/en/uni...r-powered-by-formic-acid/

Klinkt toch als een hele vooruitgang op het gebied van waterstof 'accu's'.

Interessant, zeker, maar vast ook nog 10 jaar van implementatie, en dat is aangenomen dat er geen grote nadelen worsen ontdekt...

Om ook maar even in te haken op het 'gore diesel' stukje van schepen: Ik heb zelf op ministage een weekje mogen meevaren op een dieselelektrisch zee-rivierschip tussen Engeland en Duitsland. Dat schip was dan wel een van de zuinigere ter wereld maar alsnog: wij vervoerden voor ongeveer 80 vrachtwagens aan lading met 3 (letterlijk) vrachtwagenmotoren die op hun gemakje stroom aan het draaien waren tijdens het manoeuvreren. Wat doe je op zee? Dan loop je op 2 motoren alsnog op ongeveer 80% van je maximale vermogen met beide schroeven. Wanneer je wat tijd over hebt word het helemaal leuk: je vervoert dan voor 80 vrachtwagens aan lading met maar 1 motor lopend.

Nee, scheepvaart is het probleem niet echt. Ook in de grotere schepen die op zware olie draaien begint het probleem echt een stuk kleiner te worden, de filters zijn echt ontzettend goed en een enorme verbetering tegenover het gebrek daaraan vroeger.

Binnenvaart heeft zich ook gewoon aan millieu eisen te houden waardoor ze op dezelfde diesel varen als de 'gore' euro 5 wagens. Echter buiten territoriale wateren zullen ze overschakelen op laagzwavelige stookolie gezien dit vele malen goedkoper is. (Goedkoper dan ruwe olie)

Zoals ik het zie beginnen ze nu wel in te zien dat het kijken naar de natuur zijn vruchten afwerpt.
De conclusie dat ze nog beter naar de natuur willen kijken en dan in het bijzonder naar natuurlijke processen met enzymen vind ik ook hoopvol. Uiteindelijk zal het er wel op uitdraaien dat "zacht kraken" van water met bacterieen de meest efficiente manier is waar ook helemaal geen potentiaal verschil meer voor nodig is.
Zelfs wanneer dat realiteit is loopt de hele waterstof energie voorziening ruim 100 jaar achter op fossiel en elektrisch. Zoals hieronder geschetst met 20 jaar waterstof tanken acht ik extreem optimistisch

Elektrisch rijden word anders ook geen succesnummer:
http://www.lowtechmagazin...lektriciteitsnetwerk.html
Geweldig artikel die heel nauwgezet de plek op de gevoelige snaar legt.

Dit, gecombineerd met die post laatst over mierenzuur, laat me toch wel weer anders denken over waterstof als brandstof. Zit er dan misschien toch meer potentie in dan grote chemische accu's?

Er zit potentie is, alleen is een blijvend probleem dat het omzetten van stroom naar waterstof niet 100% efficiënt is, stukken minder zelf. Het weer omzetten van waterstof in stroom is ook niet 100% efficiënt. Onder de streep verlies je dus aardig wat energie.

Neemt echter niet weg dat het grote voordelen heeft ten opzichte van een accu. d.w.z als je de vloeibare mierenzuur versie zou nemen. Neem een drone. Deze heeft een beperkte accuduur. hoe meer accu's hoe zwaarder de drone en onder de streep vlieg je niet veel langer. Alleen efficiëntere accu's verhogen het bereik.

Mierenzuur is veel lichter en biedt per kg meer energie dan een accu. Je kan dit idd als brandstof gebruiken voor veel zaken. Mocht je het zelf kunnen produceren is dat helemaal mooi meegenomen.

Produceer je het zelf met je zonnecellen heb je een soort tussenbuffer en met genoeg zonnecellen of wind kun je helemaal los van het stroomnet.

Mierenzuur is niet echt een optie puur en alleen al omdat het een heel schadelijke stof is.. Tanken is een probleem, onderhoud is een probleem en bij een ongeluk heb je een zwaar probleem.. In theorie/testopstelling leuk, maar praktijk is een ander verhaal..

Ach, olie is ook niet zo gezond en we tanken het ook :-)

Maarja, in aanraking komen met olie of met mierenzuur (waarvan de dampen alleen al zwaar schadelijk zijn) is toch wel een groot verschil.. mierenzuur kun je niet even tanken zoals je benzine kunt tanken, dat moet echt in een compleet afgesloten circuit, waarbij mensen dit vergelijken met LPG, maar ook daar wanneer je aan-/ontkoppeld komt genoeg LPG vrij wat bij mierenzuur al een probleem zou geven..

Tuurlijk, tuurlijk. Het zijn nieuwe problemen, zeker. Anders dan de huidige... Maar het lijkt vooralsnog niet overkomelijk, zeker kijkende naar de alternatieven. Als je met hydrogen een botsing hebt, bijv - dat spul ontploft met elke mogelijke concentratie in de lucht, mierenzuur niet. Dat soort dingen maakt wel uit

Je bedoelt waarschijnlijk waterstof als energie drager, het is geen brandstof.

Jammer dat waterstof een kansloze route is voor duurzaam transport.

Hydrogenase heeft een energie conversie efficientie van maximaal 25%. Lithion-ion batterijen zoals gebruikt in Tesla's rond de 90%.

Dat betekent dat je bijna 4x zoveel (groene) electriciteit moet opwekken voor een waterstof auto als een batterij auto.

Tuurlijk waterstof heeft voordelen, het gewicht, de range. Maar de nadelen zijn ook heel groot: explosief, lekkend, hoge druk, je hebt een gehele nieuwe infrastructuur nodig.

Waterstof is kansloos, behalve als brandstof voor vliegtuigen of raketten.. Google Hydrogen economy maar eens.

Ach, na de ontdekking van aardolie schreef men het toen al uitgevonden zonne-energie ook af als kansloos.

In Eindhoven is een manier ontwikkeld om waterstof om te zetten naar mierenzuur waardoor het veel compacter en beter handelbaar wordt. In combinatie met de nu veel goedkopere synthese van waterstof zijn we nu al véél verder dan vijf jaar geleden en laten we wel wezen, in vergelijking met verbrandingsmotoren is 25% rendement niet eens zo slecht.

Die accu's die je aanhaalt komen natuurlijk ook niet uit de lucht vallen, bij de productie daarvan komt een hoop narigheid om de hoek kijken, en explosief zijn ze net zo goed.

Als de wetenschap vooraf ideeën al zou afschieten omdat het waarschijnlijk toch geen zin zou hebben, hadden we nu uberhaupt nog geen auto gehad dus, meer onderzoek graag!

Oei, je haalt je eigen argumenten behoorlijk onderuit. "Wow, 25% rendement is best goed!" - nee, niet als we al een alternatief hebben dat 60% haalt. Met vrijwel dezelfde technologie.

Je kunt wel degelijk iets zeggen over hoe kansrijk een technologie is op de lange duur. Dit doen we door te begrijpen hoe iets werkt. Er zitten namelijk fundamentele limieten aan natuurkundige processen die technieken limiteren. Een windturbine zal nooit, hoe hard je ook probeert, meer dan 59,3% van de energie uit wind kunnen halen. Dit is een fundamentele limiet, ongeacht hoe je een windturbine ooit zult ontwerpen. Geen mate van technisch vooruitgang zal dit ooit kunnen verbeteren. De natuur verbiedt het.

En hetzelfde geldt voor veel delen van de waterstofeconomie. Water en elektriciteit omzetten naar waterstof en daarna weer omgekeerd komt tegen een fundamentele efficiëntielimiet aan die niet kan worden doorbroken, hoe hard je ook probeert (de thermoneutrale limiet, ca. 69,1%). Dit betekent op zijn beurt weer dat een brandstofcel van een bepaalde grootte altijd een bepaalde hoeveelheid complexiteit (koelsysteem, scrubbers, purgers) met zich meebrengt die je niet kunt reduceren. Opslag heeft fundamentele limieten, transport heeft fundamentele limieten. Ga zo maar door. Er zit een maximum aan hoe ver je waterstof kunt laten gaan.

En guess what - batterijen hebben geen van deze limieten. Nu wel, in de praktijk op dit moment, maar in de toekomst kan dit allemaal versimpeld worden. We kunnen in de toekomst kijken en zien dat batterijen hoe dan ook waterstof zullen inhalen op het gebied van systeemefficiëntie en kosten. Misschien zelfs op het gebied van praktisch gewicht, hoewel waterstof altijd theoretisch een hogere energiedichtheid zal hebben dan elektrochemische opslag. En een batterijsysteem kan nagenoeg 100% efficiënt werken, wat betekent dat je veel minder opwekkingsvermogen nodig hebt en dus je 'brandstof' inherent goedkoper en sneller te 'tanken' is.

Dit is waarom je met vrij veel zekerheid altijd zult kunnen zeggen dat waterstof kansloos is op de lange termijn. Het is op zijn best een overgangstechnologie, maar we zitten op dit moment al in de overgang naar elektrisch en elektrisch wint voorlopig véél sneller terrein - zowel commerciëel als in onderzoeksinvesteringen - dan waterstof. Dus het is einde verhaal. Waterstof zal elektrisch op de lange termijn niet inhalen en op de korte termijn waarschijnlijk ook niet.

Nou, dat is wel kort door de bocht. Er worden wereldwijd vrij grote bedragen in de research van waterstof gestoken.... Ik wil b.v. de batterij nog wel eens zien die de stroom van een 100 MW windpark even een nachtje opslaat..... en voor een aardige prijs graag! Die 59,3 % heeft de windkracht ook nooit zo gehinderd ... Omdat de wind zelf gratis is is 59,3% ( in de praktijk halen we op het moment een procent of 50) ruim voldoende om de boel te draaien. Met waterstofopslag kan dat ook zo gaan: als je niets beters hebt is 60% al geweldig om overtollige stroom op te slaan. Ja op de echt lange termijn hebben we misschien super batterijen o.i.d. Maar eerst maar eens zien waar dat heengaat. Uiteindelijk komen we wellicht op kernfusie o.i.d. maar dat is geen reden om dan zon&wind maar over te slaan! Wat dat betreft is elke technologie een overgangstechnologie en wordt die verdrongen als we wat leukers bedacht hebben.

Met pumped hydro kan je wel veel opslaan, al kan je dat lang niet overal "installeren", en ik weet ook niet hoeveel dat kost.
Deze bijvoorbeeld kan 8,5GWh opslaan.

Hydro Pumped Storage is DE manier om grootschalig energie op te slaan. Deze manier van opslaan wordt zwaar onderschat en is veel minder in de hype dat tesla-batterijen of waterstofopslag.

Het is enorm compact per eenheid opgeslagen energie en de round-trip effcientie is erg hoog. Het enige probleem is dat je de geschikte locatie nodig hebt. Met hoogspannings verbindingen kan dit probleem zo worden opgelost.

In mijn ogen moeten ze in de alpen of ardennen dan ook nog meer investeren in nieuwe waterkrachtcentrales die groene stroom opwekken maar tevens in te zetten zijn als energieopslag.

[Reactie gewijzigd door maykoga op 27 januari 2016 23:08]

Allemaal heel leuk dat accu's zo efficient zijn, maar ze hebben een gigantisch gewicht en volume t.o.v. brandstoffen. Door dat extra gewicht zal het voertuig meer gaan gebruiken, waardoor de effective efficientie veel minder wordt. Bij auto's is het al significant, bij vliegtuigen een absolute ramp! Op dit moment wordt de grootte van een vliegtuig al voor een groot deel bepaald door de hoeveelheid brandstof die het moet meenemen om een bepaald vliegbereik te halen. Heb je minder efficiente brandstof, dan moet je niet alleen meer meenemen, maar wordt het toestel weer groter, waardoor je meer weerstand hebt, en dus nóg meer brandstof mee moet nemen. Met accu's is het simpelweg onmogelijk om een groot passagiers vliegtuig te laten vliegen. Met waterstof is het lastig, maar doenlijk.

De toekomst zal een mix moeten zijn van verschillende energie opslag methoden, die optimaal zijn voor verschillende toepassingen. Het is onnozel te denken dat je accu's voor alles kunt gebruiken.

Maarja een ongeluk met een tank mierenzuur zit je zeker niet op te wachten, een lek bij tanken ook niet, en als monteur bij onderhoud van een auto wil je daar ook niet mee te maken hebben..

Zeker niet, maar dat gaat ook op voor accu's die in brand kunnen vliegen.

Of zelfs ontploffen (zie "hightech" accus van smartphones)

De tesla weegt bijv. een dikke 2100Kg, een M3 Sedan van BMW nog geen 1500Kg. Al dat gewicht moet ook verplaatst worden en kost dus ook meer energie.

[Reactie gewijzigd door Madrox op 27 januari 2016 22:06]

Tenzij we op een punt komen waar we zo absurd veel groene energie produceren dat efficientie een stuk minder relevant word. Wat IMO niet ondenkbaar is.

Eens, zonne energie zal pieken in de zomer (voorbeeld Duitsland waar energie opeens een negatieve waarde had).

Het is lastig om dan accu's te gaan gebruiken om op te gaan slaan in de winter, en ook erg kostbaar; accu's zijn nu vooral goed in snel opslaan en direct weer gebruiken (bijv. Telefoons). Mierenzuur/waterstof kan je veel efficiënter opslaan.

Wat het gaat "winnen" in de -auto- industrie wil dus nog niet zeggen dat er niet naar andere oplossingen kan worden gekeken om zaken duurzamer te maken.

Vergis je niet dat nu al regelmatig windmolens worden stilgezet in heel europa omdat de stroom prijs dan te goedkoop wordt om de molens draaiend te houden.
Dus dat punt begint nu steeds dichter bij te komen.

Neemt natuurlijk het verschil in efficiency op dit moment niet weg. Maar geeft wel aan waar we langzaam naar toe gaan.

Dat is natuurlijk vooral een economisch en politiek probleem wat getackled moet worden.

Daarnaast zit het opwekken van groene energie natuurlijk ook nog in de lift wat onderzoek betreft. Het zou zomaar eens kunnen dat we tegen de tijd dat iedereen elektrisch rijdt, of dat nou middels accu's of waterstof is, al iets beters hebben gevonden dan windmolens. Hydrogenase zoals hier besproken is ook een vorm van zonne-energie met een energiedrager als product.

"Economisch en politiek probleem" ? De variatie in windsnelheid heeft weinig met 1 van die 2 te maken. Er is geen enkele econoom of politicus die windstilte in energie kan omzetten. En omgekeerd, als het hard genoeg waait dan zit je met energie die je letterlijk nergens kwijt kunt. Beiden zijn natuurkundige problemen.

Jazeker. Het gaat over de prijs van stroom. Als de opbrengsten uit stroom lager worden dan wat onderhoud aan die windmolen en het elektriciteitsnet kost, dan is de handel niet meer winstgevend en zet men de windmolens liever uit, omdat stoken op gas of kolen goedkoper is. Je hebt drie mogelijkheden. Wachten tot fossiele brandstoffen op of te duur zijn, wachten tot de windmolens winstgevend worden door stijging van de stroomprijs enerzijds en daling van de onderhoudskosten anderzijds, of je pakt het politiek aan door stoken op fossiele brandstoffen ten delen te verbieden, of windenergie nog verder te subsidieëren.

Kolencentrales die goedkoper dan gratis zijn? Zo werkt het niet.

"Onderhoud elektriciteitsnet" is een non-issue omdat het onafhankelijk is van het soort centrale wat de energie levert. Kolencentrales hebben ook onderhoud., dus dat is geen vergelijkingsmateriaal.

De correcte methode is om te kijken naar de marginale productie-kosten. Hoeveel euro kost het om een extra kWh te produceren? Als het hard waait zijn die kosten praktisch 0 voor windenergie, kwestie van wat molens aanzetten. De enige kosten zijn versnelde afschrijving. Kolen zijn dan volstrekt onrendabel, en gaan al veel eerder uit.

Omgekeerd zijn de marginale kosten van windmolens oneindig als het windstil is. Hoe veel euro je er ook voor zou krijgen, je hebt geen mogelijkheid om 1 kWh te produceren. Nu kun je de vaste kosten terugverdienen op kolencentrales.

Het probleem is dus: hoe meer windmolens, hoe minder vaak kolencentrales rendabel zijn. Ze moeten dus in steeds kortere tijd hun vaste kosten terugverdienen. Leg daar als overheid een bovengrens op, en je hebt simpelweg geen capaciteit meer tijdens windstille periodes.

edit: oeps, negeer

[Reactie gewijzigd door N8w8 op 27 januari 2016 17:47]

Het probleem is dat we momenteel wel druk bezig zijn om alternatieve energie bronnen te bouwen, maar niet om ook buffers te bouwen. En daar zit een groot knelpunt. De wind is uiteraard wispelturig, maar met een buffer voor 6 dagen, kun je de meeste windstilten in Nederland opvangen.
Maar bij zonneenergie zit je met een gigantisch probleem. Dat dag en nacht ritme is een halve dag buffer. Dat is simpel op te lossen. Maar 's winters is de opbrengst in Nederland slechts 10% van zomers. Dat betekent dus een buffer voor een half jaar! Dat is technisch wel mogelijk (Stuwmeer in een Fjord) maar gigantisch duur om te bouwen.. En daar kijkt niemand naar... Toch zal dat moeten, want dergelijk gaten te laten opvullen door fossiele brandstoffen zoals momenteel gebeurd, werkt natuurlijk niet meer wanneer de alternatieve bronnen een te groot aandeel hebben.

Volgens mij haal je getallen door elkaar,
bij Tesla is de efficiënty van de motor rond de 90%, de rest verliest die aan warmte. Daarbovenop komen nog wat verliezen van de accu. En dan heb je het niet eens over de hele keten van energieproductie, transport, laden, ontladen, tot uiteindelijke beweging.

Hoe of wat de 25% is berekend is me een raadsel, maar de insteek van het artikel is juist dat het goedkoper/makkelijker wordt om het te produceren.
Transporteren wordt ook makkelijker dus het hoeft niet eens hier te gebeuren.


En waterstof hoeft niet de heilige graal te zijn. Het kan een oplossing zijn om te overbruggen.
Ter info, 150 jaar trokken we kolen uit de grond en kapte we bossen om warm te blijven. Dat is echt niet zo lang geleden.

Maar wat zou waterstof dan moeten overbruggen? De voorsprong die electromotoren hebben op verbrandingsmotoren draaiend op waterstof is al zo groot dat waterstof dat nooit meer kan inhalen. De waterstofmotor heeft het dus al verloren van de electromotor voor toepassingen in auto's.

Dan blijft over fuel cell technologie om electromotoren te voeden met electriciteit die ter plekke gemaakt wordt uit waterstof. Aangezien het nog makkelijk 10-15 jaar kan duren voordat waterstof productie enigszins rendabel wordt om er op grote schaal auto's op de laten rijden (denk alleen al aan de enorme investeringen in de bevooradingsinfrastructuur of de vervanging van het wagenpark) lijkt het me stug dat het nog op tijd kan concureren met gewoon energie via kabels naar laadstations brengen. Dat laatste is relatief spotgoedkoop en veel makkelijker. Daar zal waterstof niet kunnen concureren.

Dat betekent dat waterstoftechnologie dan overblijft voor enkele specifieke toepassingen in de transportsector (voor alles wat niet beweegt is een aansluiting op het electriciteitsnet natuurlijk veel goedkoper en efficienter) waar accu's bijvoorbeeld niet kunnen. Scenarios waar het gewicht van accu's bijvoorbeeld een probleem is of waar men langer dan een week verwijderd is van een energiebron (waterstof is natuurlijk geen energiebron, het is slechts energieopslag).

[Reactie gewijzigd door Maurits van Baerle op 27 januari 2016 13:37]

uhh, ja er zijn auto's die een verbrandingsmotor hebben die waterstof gebruikt, maar in de meeste gevallen gaat het om fuelcell auto's dat dus niets anders is dan een electrische auto, maar dan ipv een grote accu/batterij een fuelcel heeft waarbij dus de waterstof weer omgezet wordt naar electriciteit..

Dat zeg ik. Maar, vergelijk de extra investering die er voor nodig is voor:

• Bouw van waterstofproductiecapaciteit
• Het opzetten van een waterstofinfrastructuur (speciale tankwagens die het naar speciale waterstofpompen langs de weg moeten brengen)
• Een wagenpark waar een kritische massa van speciale fuel-cell auto's moet bestaan om het economisch rendabel te maken.

met de positie van accu-technologie:

• Electriciteit wordt nu ook al gegenereerd en is of het nou voor transport of verlichting wordt gebruikt maakt niet uit. De productiecapaciteit is er al ruim een eeuw.
• Hooguit moeten oplaadstations langs de weg éénmalig met een dikke kabel aangesloten worden op het lokale hoofdnet. Dat hoofdnet bestaat al in vrijwel ieder land in de wereld.
• Plugin electrische en hybride auto's bestaan al een tijdje en zijn nu al een merkbaar onderdeel van het wagenpark.

Het lijkt me stug dat de waterstoftechnologie ooit zo ver verbeterd dat het de economische achterstand van waterstof in de transportsector teniet kan doen.

[Reactie gewijzigd door Maurits van Baerle op 27 januari 2016 13:53]

Maar als waterstof op zonnige en winderige dagen als het ware "gratis" wordt opgewekt (anders wordt de molen stilgezet en de extra energie gewoon weggegooid), dan wordt het kostenplaatje wel anders. Je hebt wel een punt dat de kosten voor het aanleggen van de nieuwe infrastructuur blijven. Maar ik vermoed dat dit alles een extreem complexe berekening oplevert die wij hier niet zo kunnen maken.

Oh absoluut. Voor dat soort gevallen kan waterstof eventueel de rol van kortstondige opslag vervullen. Bijvoorbeeld 's nachts, als er weinig vraag is, produceren met wind energie en overdag als de energiebehoefte weer toeneemt de waterstof weer omzetten naar electriciteit. De vraag is hoe het verlies bij die dubbele conversie is en of dat kan concurreren met alternatieve opslagmethoden.

Dan moet je alleen nog een plek vinden waar je enorme waterstoftanks kan bouwen zonder dat het teveel gevaar oplevert.

Zoiets inderdaad, of zelfs de hele zomer extra energie opslaan die je dan in de winter kunt gebruiken. Of die je in bussen kunt gooien (Amsterdam heeft al een tijdje waterstofbussen).

Wat betreft de plaats, waarom niet op een of ander industrieterrein? Of naast de centrale die de waterstof moet verstoken?

Ook zijn van belang de totale kosten (productie/aanschaf/afschrijving plus onderhoud) per bruikbare kWh voor een tank waterstof versus hetzelfde voor een grote (vloeibare tank-)batterij. Ik geloof dat die grote batterijen ook wel redelijk goedkoop beginnen te worden, maar toch niet zo goedkoop als waterstofopslag, dacht ik.

Belangrijkste voordeel van de waterstof/fuelcell optie is dit:
-Grotere actie radius
-direct tanken

Elekttrisch heeft twee grote nadelen:
-actie radius
-laden aan een stekker, urenlang

Ben het dan ook niet eens dat de elektrisch rijden op stroom definitief
de winaar is. Ze staan voor op dit moment, dat is waar.

Nouja, direct tanken zal zich ook niet lang meer laten wachten voor accu's, binnen 5 minuten volladen is over enkele jaren geen probleem meer..

Kan jij mij uitleggen waarop je dat baseert ?
Verwijs even naar een reactie van Snow King omtrent dit onderwerp:
nieuws: Wetenschappers claimen accu te hebben die tot 70 procent oplaadt in twee minuten
Denk dat je bril te pink is.

Nou het artikel wat je dus zelf al aanhaalt, dan het artikel dat in dat artikel wordt aangehaald, en dan was er ook nog in november een artikel van "Professor Rachid Yazami van de technologische universiteit Nanyang in Singapore (NUS) heeft een chip ontwikkeld waarmee het mogelijk is een batterij binnen 10 minuten volledig op te laden" waarvan de chip in 2016 al beschikbaar komt..
Dus met deze vooruitgang zal het in de komende jaren alleen maar beter worden, en zoals ik dus al aangaf, 'over enkele JAREN'... Ook de capaciteit van de accu's voor electrische auto's worden beter, immers kun je met een tesla al behoorlijke afstanden rijden, en als na die 200-400km ben je sowieso wel echt toe aan een rustpauze, dus 10 minuten tot 20 minuten moeten opladen is dan geen probleem..

Die technologie lijkt harder te gaan dan de waterstof verbeteringen.. (waarbij natuurlijk overigens het helemaal niet getransporteert hoeft te worden, maar gewoon bij de pomp zelf gegenereerd kan worden)..
En waterstof is ook nog niet echt een optie op dit moment, want er zijn amper plekken te vinden nu waar je kunt tanken, en bij de electrische auto kun je inprincipe overal waar een stopcontact is 'tanken'..

Ook niet waar, het zijn geen gewone stopcontacten.

ohh, daarom kun je bv een chevrolet volt gewoon opladen via je stopcontact thuis........ ofwel ja, je kunt wel gewone stopcontacten gebruiken..

Natuurlijk Superdre, dat kan inderdaad, maar dan gaat het snelladen niet door. Daar hebben we het toch over, snelladen ? Meen gelezen te hebben dat daar heel veel stroom voor nodig is, meer dan er door een doorsnee stroomkabeltje gaat.

Quote het nog maar even:

Mooie en simpele berekening. Als je de accu (85kWh) van een Tesla Model S voor 80% wil laden in 5 minuten moet je dus 68kWh laden in 300 seconde. Dat is 68.000Wh in 300 seconde, ofwel 226Wh per seconde. 226Wh * 3600 seconde is 813600W ofwel 813kW

Dat is ongeveer 7x zo veel vermogen als de Tesla SuperCharger nu (120kW) levert. Bij het laden zie je nu al pieken van 335A bij 360V. De kabel is nu al flink en wordt ook lichtelijk warm.

Wil je dus 813kW door die kabel en stekker halen dan moet je 2345A (mooi getal btw) aan stroom door die kabel halen. Levens gevaarlijk en veel te zwaar voor mensen om mee te werken. Dan praat ik nog over 5 minuten. Wil je het in 2 minuten doen, dan heb je 2040kW aan vermogen nodig.

Maw; het huidige stroomnet voldoet nog lang niet aan de normen voor het snelladen binnnen 5 minuten. Daar zijn flinke aanpassingen en investering voor nodig. Je punt dat het stroomnet "er al ligt" is dus niet zo veelzeggend. Tenzei je met
langzaam laden genoegen neemt.

[Reactie gewijzigd door Madrox op 30 januari 2016 02:05]

Je vergelijkt op accu's laden nu met op waterstof rijden over 10-15 jaar (wanneer dat pas een beetje realistisch wordt).

Als je kijkt naar hoe hard het de laatste paar jaar is gegaan met electrische auto's (en realiseert dat de stroomversnelling pas net echt is begonnen) dan moet je toch wel rekening houden met een actieradius van 1000 kilometer en opladen binnen 5-10 minuten.

Vergelijk helemaal niets, zeg alleen dat de waterstof techniek nog niet dood is, al zou je dat bijna gaan geloven als je de reacties van enkelen hier leest.

Optie is natuurlijk optioneel en inderdaad nog niet in gebruik.
In potentie heeft waterstof meer te bieden, de vraag is echter
of dat haalbaar word.

[Reactie gewijzigd door Madrox op 28 januari 2016 00:31]

Het merendeel van die onderzoeken zijn van gestaafd of gefinancierd door bedrijven die baat hebben bij het vergroten van het marktaandeel elektrisch vervoer. M.i. voor individueel vervoer is waterstof interessanter omdat de infrastructuur van de gehele wereld (tankstations bijvoorbeeld) niet hoeft aangepast te worden. Alles kan met waterstof als energiebron gewoon hetzelfde blijven. Daarnaast heeft waterstof nog niet dezelfde benefits gehad tijdens zijn geboorte en jeugd als elektrisch vervoer. Het meest efficiente elektrisch vervoer is gewoon de trein en tram, maar die hadden we al en zijn niet sexy.

wat al eerder genoemd is is dat mierenzuur al een aanzienlijke verbetering biedt, maar nog veel belangrijker tweaker mux heeft al eens haarfijn uitgelegd waarom auto's op accu's niet werken, de productie van een gemiddelde accu is zowel ingrondstoffen als in energergie vereisten bij de productie al niet eens meer rendabel te krijgen voor zijn levensduur. waterstof is daarin veel beter, ware het niet dat opslag lastig blijkt (wat door mierenzuur deels kan worden opgelost), en dat de productie ingewikkeld en kostbaar is, (waar nu mogelijk ook enige verbetering in zou kunnen komen).

de vraag is dan natuurlijk, is het genoeg, om concurerend te zijn, met petrolium gebaseerde brandstoffen, accu's, op inductie-gebaseerde wegennetten, op bio-ethanol achtige opties,

de tijd zal het leren, maar ik weet nu al wel zeker dat alles wat je nu denkt te weten uiteindelijk zal veranderen, en dat er fundamentelen veranderingen zullen (en moeten) komen om aan onze stijgende vraag naar energie te kunnen blijven voldoen.

Misschien moet je mux' blogs nog eens doorlezen, hij verdedigt juist het kamp van de elektrische auto.

Als accu's niet rendabel te maken zouden zijn gedurende de levensduur vraag ik me af waarom al die accu's gemaakt worden.

Er wordt voor veel meer energie gebruikt dan alleen voor het laten rijden van auto's en het laten vliegen van vliegtuigen/raketten. Waterstof kansloos noemen is wat kortzichtig.

Mierenzuur lijkt dit redelijk op te lossen.

http://www.passionforwheels.nl/?p=12835

"waarbij een van de elektrodes bestaat uit een goud-kwiklegering"

Platina eruit, en een Kwik-Goud legering er in ? Dat klinkt niet echt als een geweldige verbetering.

Dat dacht ik ook al
Goud zal wel makkelijker zijn en kwik is ook giftig. Tja. Leuk om te weten, dit onderzoek. Maar uiteindelijk zal het niet meer zijn dan een aanvulling op onze kennis.

even ter info, dit is de electrode (kwik/goud) om achtergrond reacties uit te sluiten en is dus puur bedoeld voor het begrijpen van het systeem. Voor het uiteindelijke device gebruiken we electrodes die typisch ook in gratzel zonnecellen worden gebruikt, dus niet giftig

Kwik kan toch nooit een probleem zijn, van de milieulobby moesten we aan de kwik spaarlamp

Ik had begrepen dat de hoeveelheid kwik in de weggegooide lampen erg klein was, zelfs kleiner was dan de hoeveelheid kwik in de door gebruik van de spaarlamp vermeden uitstoot van de elektriciteitcentrale.

In 2023 zal in Duitsland door Shell circa 400 waterstof stations gebouwd worden.
Langzaam komt dit wel op gang.

2023? Zo die maken haast.
Uiteindelijk zullen deze stations waarschijnlijk niet worden gemaakt. Tenminste niet voor het publiek, misschien voor de transportsector, dat is wat ik denk.

Het gaat uiteindelijk om korte termijn veel geld verdienen.
Dus elk onderzoek en elke oplossing zal niet snel worden geïmplementeerd. Alle grote spelers met geld zijn nog volledig gefocust op olie. En veranderen van dat beleid kost aandeelhouders geld...

De Waterstof-optie is voor mij een (één van de) afleidingsmanoeuvre om (veel)geld weg te halen/houden van efficiëntere oplossingen of het omderzoek daarnaar.

Edit: Een zin vergeten

[Reactie gewijzigd door Gucky66 op 27 januari 2016 15:23]

elke % verlies in je keten die je weg werkt is gewoon goed!

nu heb je mischien nog over de hele keten 80% verlies van energie.. (productie, opslag, omzetting terug naar nuttige energie)

transport is een te grote variabele.. want stel je zet bij een kolencentrale een enorme opslag voor waterstof... (kolen centrale is niet makkelijk schaalbaar) en bij overcapaciteit op het net ga je dus maar elektra in waterstof om persen.. en bij ondercapaciteit doe je het omgekeerde..

des te kleiner die verliezen zijn des te efficienter men stroom kan opwekken.. dan hoeft een windmolen niet stil te staan als er overcapaciteit is..... en kan men ook bij een langere periode van overcapaciteit wel bepaalde aardgas/aardolie/kern/kolen centrales minder last geven..

Alle opslag voor de korte termijn (dagen) is irrelevant. Het wordt pas interessant als je energie een half jaar kan opslaan. Dus in de zomer opwekken en in de winter gebruiken.
Natuurlijk zit er overlap in met windenergie. Daar heb je meestal meer van in de winter. Mijn punt is dat je bij opslag in maanden (kwartalen) moet rekenen. Daar kunnen dit soort technieken aan bijdragen. Ik zie mij mijn hele kelder nog niet vol zetten met TESLA batterijen.

Zonnecellen en windmolen in je tuin/landgoed zetten, en elke keer bij thuiskomst na werk je auto weer volgooien met "gratis en groene" waterstof?