Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Door Jeroen Horlings

Redacteur fotografie en automotive

De grote belofte van waterstof

Het alternatief voor elektrisch rijden?

Hoe werkt een waterstofauto?

Het aantal beschikbare waterstofauto's is verwaarloosbaar. In Nederland rijden er circa 50 rond, tegenover ruim 35.000 volledig elektrische auto's. Momenteel zijn er twee modellen leverbaar: de onlangs geïntroduceerde Hyundai Nexo en de Toyota Mirai uit 2015.

Doordat waterstof onder zeer hoge druk van zevenhonderd bar wordt opgeslagen, worden er hoge eisen gesteld aan de opslagtanks. Een waterstofauto beschikt meestal over enkele van deze cilindrische tanks. Zo is de Hyundai Nexo uitgerust met drie tanks van ieder 52,2 liter. De Toyoto Mirai heeft er twee: een grote en een kleine. Door de hoge druk is het ontwerp van de tanks heel anders dan bij benzine- en dieseltanks, waarbij de vorm niet uitmaakt. De cilindrische vorm biedt een goede mix van stevigheid en opslagcapaciteit. De tanks nemen wel beduidend meer ruimte in beslag dan die van benzineauto's, zowel vanwege de vorm als door de veel grotere inhoud.

Een doorsnede van de componenten van de Toyota Mirai

Hoe werkt een brandstofcel?

De brandstofcel bestaat uit twee poreuze koolstofelektrodes met platina, gescheiden door een membraan in een elektrolyt. De pemfc wekt elektrische energie op door waterstofgas aan de anode katalytisch te scheiden in waterstofionen en elektronen. Aan de kathode recombineren de waterstofionen met zuurstof, aangevoerd uit de lucht, tot water. De elektronen genereren de elektrische stroom in de brandstofcel, die gebruikt kan worden om de auto aan te drijven.

Brandstofcel

Via een brandstofcel wordt de waterstof omgezet in elektrische energie. Er bestaan verschillende types brandstofcellen, maar in auto's als de Mirai en Nexo wordt een zogeheten pemfc gebruikt. Dit type brandstofcel, voluit een proton exchange membrane fuel cell genaamd, werkt door waterstofgas uit de brandstoftanks met zuurstof uit de lucht te combineren. Daarbij ontstaat elektrische energie die de accu's kan laden of de elektromotor direct kan aandrijven, met water (H2O) als enig restproduct.

Daarnaast gebruiken alle waterstofauto's die op dit moment beschikbaar zijn, een accu om de energie tijdelijk op te slaan en om regeneratie, het terugwinnen van energie tijdens het afremmen, mogelijk te maken. Een waterstofauto is een elektrische auto, maar zonder accu zou hij niet de bijbehorende voordelen bieden.

Toyota Mirai

Luchtinlaat

Een typisch kenmerk van een waterstofauto is de grote luchtinlaat. Vooral bij de Mirai is dat zichtbaar, aan beide zijden van de voorkant. Bij de Nexo is de inlaat wat traditioneler weggewerkt. Zo'n inlaat is pure noodzaak, omdat er veel zuurstof nodig is om waterstof om te zetten in energie. Ook wordt de lucht gebruikt voor de koeling van de brandstofcel. Voor fossiele auto's is lucht ook nodig voor de koeling van de motor en voor de verbranding van de brandstof, maar daarvoor is een luchtinlaat via de grille voldoende.

Tanken

Beeld: Shell

Wat tanken betreft is waterstof vergelijkbaar met lpg, zij het dat waterstof onder hoge druk wordt opgeslagen en getransporteerd. Het waterstofgas wordt bewaard bij een temperatuur van -40 graden Celsius en de geïsoleerde vulslang voelt dan ook koud aan tijdens het tanken. Hoe kouder waterstof is, hoe hoger de dichtheid (kg/m³). Tijdens het tanken wordt het gas warmer. Om drukverlies zoveel mogelijk te voorkomen, zijn er sensoren die controleren of alles gasdicht is. Het tanken duurt zo'n zes minuten.

Een belangrijk argument voor waterstof ten opzichte van accu-elektrische auto's is dat je er ver mee kunt rijden. Volgens de specificaties zo'n 525km in het geval van de Toyota Mirai. De Britse Evening Standard deed een praktijktest van enkele maanden en kwam gemiddeld tot 435km op 4,7kg waterstof. Bijtanken kostte de Britse krant gemiddeld 52 euro, waardoor rijden op waterstof, los van de aanschafprijs van de auto, gemiddeld zo'n tien procent duurder was dan op benzine en gemiddeld een factor drie duurder dan rijden op elektriciteit.

Hyundai Nexo

Nieuwe modellen

Er bestaan al waterstofauto's sinds 2001, toen Hyundai de Santa Fe FCEV aangekondigde, de voorloper van de ix35. Zoals eerder genoemd zijn er op dit moment slechts twee waterstofauto's beschikbaar; de Toyota Mirai en Hyundai Nexo. Veel andere merken, zoals Mercedes en BMW, hadden ooit plannen voor waterstofauto's, maar hebben vooralsnog geen productiemodellen voortgebracht. Mercedes komt in de toekomst voor de Duitse markt wel met de GLC F-Cell; een plug-in hybride met een 13,8kWh-accu en een 4,4kg-waterstoftank.

Onderzoek: 78 procent van de auto-industrie gelooft dat waterstof het zal winnen van accu's

In 2017 dacht maar liefst 78 procent van de ondervraagden dat waterstofauto's de echte doorbraak zouden worden, in tegenstelling tot op accu's gebaseerde elektrische auto's. Zo bleek uit een onderzoek van KPMG. Zo'n 62 procent dacht dat elektrische auto's niets zouden worden vanwege uitdagingen met de infrastructuur en 76 procent dacht dat auto's met een verbrandingsmotor tot ver in de toekomst belangrijk zouden blijven. Voor het onderzoek werden duizend senior executives uit de auto-industrie ondervraagd, waaronder autofabrikanten, toeleveranciers, dealers en verhuurbedrijven.

Vooral de Duitse autofabrikanten hebben in het afgelopen jaar aangegeven flink te investeren in elektrische auto's. Volkswagen kondigde aan maar liefst vijftig miljard euro te steken in accutechnologie. Tegelijkertijd hebben BMW, Volkswagen, Daimler, Porsche en Ford zich de ambitie gesteld om in 2020 een Europees dekkend snellaadnetwerk te realiseren. Het automerk Smart wordt volledig elektrisch. Begin 2017 kondigde Daimler/Mercedes aan tien miljard in de ontwikkeling van nieuwe elektrische modellen te gaan steken, plus nog eens één miljard in accuproductie. Volgens ceo Dieter Zetsche speelt waterstof geen centrale rol meer in de strategie van het bedrijf. "De accukosten dalen sterk, maar aan de waterstofzijde is alleen al de productie van de brandstof nog steeds duur", aldus Zetsche. De focus op elektrische auto's lijkt ten koste te gaan van waterstofauto's.

Hyundai is een uitzondering en onderscheidt zich door op beide markten in te spelen. Met de Ionic- en Kona Electric heeft het interessante elektrische auto's op de markt gebracht. Voorheen met de ix35 en nu met de Nexo bedient het de waterstofmarkt. In Californië en Japan is daar de meeste vraag naar, al gaat het dus zowel absoluut als relatief om lage aantallen. Toyota lijkt vooralsnog behalve op hybride volledig in te zetten op waterstof. Het heeft tot op heden nog geen enkel volledig elektrisch model aangekondigd. Het bedrijf heeft laten weten daarmee te wachten tot solidstateaccu's productierijp zijn.


OnePlus 7 Pro (8GB intern) Microsoft Xbox One S All-Digital Edition LG OLED C9 Google Pixel 3a XL FIFA 19 Samsung Galaxy S10 Sony PlayStation 5 Huawei

Tweakers vormt samen met Tweakers Elect, Hardware.Info, Autotrack, Nationale Vacaturebank, Intermediair en Independer de Persgroep Online Services B.V.
Alle rechten voorbehouden © 1998 - 2019 Hosting door True