Brandstofcel met goedkope katalysator in de maak

Een nieuw materiaal dat in membranen gebruikt kan worden, zou de prijs van brandstofcellen flink kunnen verlagen. Het polymeer zou de duurste component, platina elektrodes, overbodig kunnen maken.

In een brandstofcel wordt waterstof gesplitst in waterstofionen en elektronen. De elektrodes die daarvoor worden gebruikt, zijn bekleed met een van platina gemaakte katalysator om ze tegen de zure omstandigheden in de brandstofcel te beschermen en de chemische reactie te bespoedigen. Een membraan dat voor het transport van de waterstofionen zorgt, levert zo een potentiaalverschil in de brandstofcel. Het platina voor de elektrodes is echter behoorlijk duur en een goedkoper alternatief is dan ook wenselijk om brandstofcellen goedkoper te maken.

Een mogelijke oplossing ligt in het gebruik van een ander type membraan, dat basische ionen in plaats van zure waterstofionen vervoert. De reactie van waterstof met zuurstof in een dergelijke brandstofcel levert water en basische hydroxylionen op. Deze ionen kunnen eveneens door een polymeermembraan geleid worden om zo een elektrische stroom op gang te brengen. Het grote voordeel van een dergelijk systeem is dat de elektrodes van goedkopere materialen, zoals nikkel, gemaakt kunnen worden.

De ontwikkeling van een geschikt membraan dat zijn werk onder basische omstandigheden doet en hydroxylionen geleidt, is volgens een van de betrokken onderzoekers zelfs de heilige graal van de elektrochemie. De structuur van het membraan dat de onderzoekers ontwikkeld hebben, lijkt sterk op het Nafion-membraan dat in zure brandstofcellen gebruikt wordt, maar het gebruikte materiaal is goedkoper. Het nieuwe membraan werd gecombineerd met elektrodes met een coating van nanodeeltjes van nikkel en chroom. Die coating moet de elektrodes beschermen en als katalysator fungeren, maar de opbrengst van deze brandstofcellen laat nog wel te wensen over. Toch zijn de onderzoekers positief gestemd: ze hebben de eerste alkalische brandstofcel ontwikkeld die goedkope elektrodes gebruikt. Ze zullen de komende tijd werken aan verbetering van de efficiëntie en de levensduur van de brandstofcellen.

Reacties (34)

[pennenlikker]

Ik heb hier een interessant artikel over CO2, niet dat daar het energieprobleem oplost.. maar het is wel grappig dat er misschien wel helemaal niks aan de hand is met de opwarming enz...

Zoiezo word waterstof op deze site ook totaal niet gezien als een denkbare oplossing voor ons energieprobleem, omdat het gewoon niet rendabel genoeg is en waarschijnlijk ook nooit word.

http://www.co2-feiten.nl/...9/rol_co2_als_broeikasgas

[Reactie gewijzigd door pennenlikker op 25 juli 2024 08:53]

[Anoniem: 231832]

Er zijn tal van grote veranderingen waar te nemen in de natuur. Dat valt moeilijk meer te ontkennen. Misschien is CO2 niet de enige oorzaak, maar laten we nou niet doen alsof er geen vuiltje aan de lucht is, want we zijn wereldwijd het hele milieu voor ons zelf en andere soorten aan het verprutsen.

De hoeveelheden energie die we verstoken zijn echt niet door de natuur te benaderen, dus laten we niet doen alsof dat geen effect zal hebben.

Fossiele energiebronnen hebben en honderd duizenden jaren over gedaan om te ontstaan en nu blazen binnen honderd jaar tijd weer alles wat onder de grond zat de lucht in .... vragen om grote problemen?

Alternatieve energiebronnen, betere energie opslag... het helpt allemaal niets wanneer we steeds meer gaan verbruiken.

[Dooievriend]

Euh, waterstof is ook niet de oplossing van het energieprobleem: met waterstof kun je immers geen energie creëren. De bedoeling van een waterstofcel is eigenlijk die van een "bijtankbare" accu. Een beetje zoals we nu met benzine doen, maar dan met geprepareerd water.

Owkey, even wat fysica bovenduikelen:
Watermolecules (H2O) bevatten op zich geen bruikbare energie. Benzine (aka koolwaterstoffen of CxHyOz) bevat dat wel: er komt energie bij door de benzine te verbranden, wat niet lukt met gewoon water. Daarom moet je eerst je gewone water behandelen (door bijvoorbeeld elektrolyse), zodat je waterstof krijgt (H2). Dat behandelen is eigenlijk energie in het water steken, waarna je auto het er weer uit kan halen. Het verkregen H2 kan immers "verbrand worden", wat in de chemie verstaan wordt als "een verbinding met zuurstof aangaan" (oftewel, waterstof (H2) wordt terug gewoon water (H2O) ). Zo gebruikt de auto een deel van de energie die men in het water heeft gestoken, om mee te rijden. Hierbij gaat immers altijd energie verloren! Het voordeel van waterstof is echter dat er geen CO2 aan te pas komt bij het terug omzetten naar water, en dat het "bijtankbaar" is en redelijk efficiënt. En natuurlijk is er veel meer water op deze aardbol dan benzine

Nu, waarom is er dan vaak die verwarring dat veel mensen denken dat we energie uit water kunnen halen? Dat komt door het kernfusie-verhaal. Theoretisch kan je energie uit een wateratoom (dus niet de watermolecule van bij de waterstofcel) halen door het te laten samensmelten met een ander waterstofatoom zodat je onschadelijk helium krijgt. Dit is het omgekeerde proces van wat zich in de huidige kernreactors afspeelt, waar men uranium opsplitst in andere elementen. Het voordeel van kernfusie is echter dat er een overvloed aan water is, en dat er geen schadelijk afval overblijft. Ook is de theoretische energieopbrengst nog véél groter dan bij de huidige reactoren.

Nu, als je het waterstofcel- en waterstoffusieverhaal samenvoegt, krijg je de ideale energievoorziening: In een kernfusiecentrale wek je schone energie op, waarmee je waterstof creëert uit gewoon water. Die waterstof tank je dan in je auto, en je rijdt ermee rond met behulp van de waterstofcel zonder het milieu te vervuilen. De energie die verloren gaat tijdens alle omzettingsprocessen is niet erg, want met kernfusie is er energie genoeg, en nergens worden schadelijker stoffen uitgestoten dan zuiver water of onbrandbaar helium.

Edit: de site waarnaar je linkt lijkt me wel betrouwbaar, maar helaas benadrukken ze alleen wat moeilijk gaat / niet lukt zonder te vermelden wat wel lukt / gaat. Zo is het bijvoorbeeld een idee om van voedsel/tuinafval biobrandstoffen te maken, waarbij je dus meer energie wint dan het kweken van gewassen enkel om brandstof van te maken.

[Reactie gewijzigd door Dooievriend op 25 juli 2024 08:53]

[MaZeS]

Maar je zou dan toch wel veel energie kunnen opslaan in waterstof? Energie die anders misschien wel verloren was gegaan..(de zon schijnt bv niet de hele dag)

[Dooievriend]

Klopt, maar nog steeds creëer je geen energie, en is het dus geen energiebron, maar een energiedrager. Vervang als je wil kernfusiecentrale door zonnepanelen/windmolen/waterkrachtcentrale, en je krijgt ook een leuk verhaal

[mrlammers]

*zucht*

Ben ik nou zo slim, of zijn zij nou zo dom?
Waterstofcel. Dus. Hoe denk je dat waterstof gemaakt wordt? Door vergassing of elektrolyse, thermochemische cycli of extreme verhitting van water. Dit proces KOST veel meer energie (lees: nu overwegend fossiele brandstof) dan dat er opgeslagen zit in waterstof. Bij de conversie treedt een groot verlies van energie op.

En dan zit de waterstof dus in de brandstofcel. Bij het omzetten van waterstof in elektriciteit (conversie van chemische naar elektrische energie) treden weer verliezen op.

Het rendement is ongeveer 11%, terwijl het rendement van een verbrandingsmotor ongeveer op 25% ligt.
Zolang we dit rendement niet op kunnen schroeven, of op grote schaal duurzame energie kunnen gebruiken voor de productie van waterstof is dit energieverspilling!!!

[Anoniem: 47000]

Ben benieuwd wat de groene lobby met een anti auto hobby bedenkt waarom dit slecht is en vooral niet moet worden uitgevoerd.

[Anoniem: 127330]

Omdat een auto die op waterstof rijdt veel minder efficient is dan eentje die op electriciteit rijdt.

zie: http://en.wikipedia.org/w...ry_EV_vs._Hydrogen_EV.png

[unglaublich]

Nu ik me die Tesla electric car weer herinner...

Waarom geen combinatie van beide methodes zoals we nu ook zien bij een auto met lpg installatie. Ze hebben beiden zo hun voordelen en nadelen (mogelijk en onmogelijkheden). Dus combineer je ze zo dat je de meesten kunt elimineren.

Een elektronische motor, met twee energiebronnen: h₂, snel maar inefficiënt, en accu's. Langzaam maar efficiënt. Resultaat:

Een redelijk efficiënte auto die het ook doet als je hem nodig hebt.

[PegOpDeWeg]

Tesla. lol! Pas Top Gear gezien met daarin de Tesla. Slurpende stroomvreter die na enkele kilometers uitgereden is en dan weer 300 uur moet opladen voor je verder kan. Dus even naar parijs heen en weer duurt een week. 300km rijden, 2 dagen hotel om je Tesla op te laden, 300km rijden, 2 dagen hotel om je Tesla op te laden etc. bovendien is die Tesla een beetje prijzig want hij is duurder dan een Lotus Elise benzine (waar de Tesla op is gebaseerd)

Dan liever de Nieuwe Waterstof Honda die volgend jaar komt. Even duur als benzine uitvoeringen, evenveel vermogen als een gezinsauto, en de brandstof prijs is vergelijkbaar met de benzine prijs. Alleen komt er dan water uit de uitlaat. En het is geen Hybride zoals nu het geval is.

Bovendien is de waterstof tegen die tijd goedkoper te produceren dan stroom met schijnbaar minder vervuiling en afval met productie daarvan. Je hoort nu van die groene schapenwollen onwetende mensen op de radio (reclame) die beweren dat alle auto's op stroom gaan rijden. De stroom boeren zien zich al als 'stroom Sjeik' en wrijven in hun handjes van genot bij die gedachte alleen al. Dat spotje moet verboden worden want die kant willen we echt niet op.

Als hun wens uitkomt dan zijn we nog verder van huis want dan moeten er een tiental centrales bijgebouwd worden om al die miljoenen auto's van stroom te kunnen voorzien. En wat denk je dat die centrales verstoken om aan stroom te komen? En als men denkt dat ons huidige stroomnet dat gaat trekken is men wel erg naïef.

Nee alle auto aan het stopcontact is helemaal geen juiste oplossing.

[Spockz]

Die 300 uur is alleen als je hem oplaadt met behulp van een kleine windmolen. Met de groepen die ze in de UK hebben duurt het 16 uur om hem volledig op te laden, met onze 16A groepen zal het hier nog wel wat sneller kunnen.

[Collen]

Je kan natuurlijk ook een batterij maken op waterstof.

[kozue]

Waar ik nog niemand over heb gehoord is de vraag hoe je ooit een lege tank zou moeten vullen als je iets anders gebruikt dan gangbare brandstoffen. Je hebt er met een electriciteits-auto al last van als je met het ding op vakantie gaat, maar met deze meuk zal het nog veel erger worden...
Nouja, ik denk dat dit soort brandstof toch niet iets is voor mensen die veel rijden, maar vooral om even boodschappen mee te doen. Daarvoor is het wss efficienter dan benzine of diesel, als ik het zo hoor.

[Keiichi]

Misschien iets makkelijks, het maakt gebruik van ethanol en bij de 'verbranding' komt CO2 vrij.

[flamingworm]

Dit is goed nieuws, maar er moet ook rekening gehouden worden met het feit dat er nog geen efficiente milieuvriendelijke manier bestaat om waterstof te produceren. Waterstof wordt nu vooral bereid door stoomreforming van methaan, waar er energie bij verloren gaat en er CO vrijkomt. Het is zelfs economisch meer verantwoord om CH4 rechtstreeks als energiebron te gebruiken ipv waterstof. (CH4 is aardgas).

CH4 + H2O --> CO + 3H2

[AHWolf]

Ben benieuwd wat de groene lobby met een anti auto hobby bedenkt waarom dit slecht is en vooral niet moet worden uitgevoerd.

Ik weet niet waar je die uitspreek op baseert. Als we gaan speculeren zou ik juist het tegenovergestelde kunnen bedenken:

De pro-auto lobbyisten (oil companies) houden dit liever tegen.

maar dat is puur conspiracy mode

Edit @ Keiichi hierboven:

Misschien iets makkelijks, het maakt gebruik van ethanol en bij de 'verbranding' komt CO2 vrij.

het artikel gaat over waterstof cellen... komt geen ethanol of CO2 bij kijken zover ik weet?

[Reactie gewijzigd door AHWolf op 25 juli 2024 08:53]

[almightyarjen]

het artikel gaat over waterstof cellen... komt geen ethanol of CO2 bij kijken zover ik weet?

Er zijn een aantal cellen waar je methanol als fuel kan aanbieden. Dit heeft als voordeel dat je geen complexe opslagtank nodig hebt. Dit type , Direct Methanol Fuel Cell genaamd, wordt gebruikt voor laptops, mobieltjes e.d..

Daarnaast zijn er nog een paar "allesvreters" waar je ook aardgas aan kan aanbieden, ook deze stoten CO2 uit bij aanbieding van aardgas als brandstof:
Solid Oxide Fuel Cell
Molten Carbonate Fuel Cell
Het voordeel van deze laatste twee is de zeer hoge temperatuur. Hierdoor kan je een warmtekracht terugkoppeling creeëren waardoor het rendement tot zo'n 80% kan oplopen

[Reactie gewijzigd door almightyarjen op 25 juli 2024 08:53]

[Anoniem: 281599]

Natuurlijk moeilijk te zeggen met technologie in ontwikkeling ipv in productie, maar weet iemand wat brandstofcellen nu kosten en hoeveel het zou kosten met deze polymeer?

Om een beetje zicht te krijgen op "de flink verlaagde prijs"...

[Anoniem: 80466]

Een brandstof cell is rendabel schat ik als deze voor minder dan 200 euro per kilowatt gemaakt kan worden.

[almightyarjen]

Dan mogen we nog even, de huidige kostprijs voor een PEM FC ligt nu nog ongeveer rond de 1000 Euro per kW

[Anoniem: 223418]

Tja, leuk, maar in dit geval is het vooralsnog 'you get what you pay for'. Doordat er geen platina meer gebruikt wordt is de efficiëntie van de katalysator in vrije val gekomen. Dus, om evenveel energie uit de brandstofcel te halen moet hij groter zijn. Dus minder interessant.

Maar goed, ze proberen het nu een beetje efficienter te maken, dus wie weet.

[Anoniem: 40426]

Wellicht een toekomstige vervanger voor de toekomstige zonne-auto?

[twabi2]

Wat ze hier niet bij zetten, en waar New Scientist wél melding van maakt, is het feit dat er met deze nieuwe coating alsnog koolstof neerslag kan zijn, waardoor de fuel cell op den duur toch nog verstopt geraakt.

Bron: http://www.newscientist.c...es-cheap-green-power.html