Wat is waterstof?

Waterstof is een chemisch element met symbool H (Latijn: Hydrogenium). Waterstof is het meest voorkomende element in het universum. Meer dan 90% van de atomen in het heelal zijn waterstofatomen, ze vormen meer dan 75% van de atomaire massa in het universum.

Hoe werkt het?

Laat waterstof reageren met zuurstof uit de lucht en er komt veel energie vrij, en alleen maar waterdamp uit de uitlaat. Geen enkele CO2-uitstoot meer en ook geen afhankelijkheid meer van fossiele brandstoffen. Er zijn twee mogelijke manieren om een auto op waterstof te laten rijden. De eerste mogelijkheid is om de verbrandingsmotor op waterstof te laten lopen. De tweede mogelijkheid is een brandstofcel waarmee elektriciteit wordt opgewekt, waarmee de auto elektrisch aangedreven kan worden. Een combinatie van beiden zou ook mogelijk zijn.

Brandstofcel

Een waterstofbrandstofcel laat waterstof met zuurtstof uit de lucht reageren om elektriciteit te genereren. De elektriciteit die door de brandstofcel wordt gegenereerd, wordt gebruikt om een elektrische motor aan te drijven. De nadelen zijn:

Gewicht, de brandstofcel weegt veel;
De huidige brandstofcellen dienen op temperaturen boven 0°C worden gehouden;
Brandstofcellen accepteren alleen zuivere waterstof.

Waterstofverbrandingsmotor

De waterstofverbrandingsmotor is gebaseerd op een benzinemotor, omdat de verbranding van waterstof lijkt op de verbanding van benzine. De ombouw van benzinemotor naar waterstofmotor is niet zo ingrijpend. De nadelen zijn:

De opslag van waterstof is niet eenvoudig;
Een waterstofverbrandingsmotor levert minder vermogen dan een benzinemotor;

Opslag

Waterstof is bij normale omgevingstemperaturen een gas, dat bovendien veel volume inneemt. Om het als vloeistof op te slaan dient de temperatuur kouder dan -253°C te zijn. Door de druk te verhogen kan de temperatuur nog iets stijgen. Onder een druk van 3 à 5 bar kan de opslagtemperatuur stijgen tot -250°C. Zelfs bij deze temperatuur neemt waterstof nog steeds meer ruimte in beslag dan benzine of diesel. Om het equivalent van 30 liter benzine op te slaan is een tank nodig van 300 liter. Een ander groot nadeel is het vervliegen van de waterstof, waardoor de tank na zo'n 10 dagen leeg is.

Bij een alternatieve opslagmethode wordt niet de waterstof opgeslagen, maar wel stoffen die waterstof bevatten en snel vrij kunnen geven, zoals ammoniaktabletten en metaalhydriden.

Productie

Er zijn verschillende manieren om waterstof te produceren.

Elektrolyse van water. Door een elektrische stroom wordt een chemische reactie uitgevoerd, waardoor water splitst in zuurstof en waterstof. Dit proces vergt enorm veel elektriciteit.
Stoom elektrolyse. Dit is elektrolyse met warmte in plaats van elektriciteit om het water te splitsen, waardoor het proces efficiënter verloopt.
Reforming van methaan of andere koolwaterstoffen. Dit productieproces heeft als nadeel de uitstoot van CO en/of CO2. Ook de afhankelijk van fossiele brandstoffen is ongewenst.
Bioreactoren. Door micro-organismen worden verschillende soorten biomassa afgebroken tot waterstof. Deze techniek staat nog in de kinderschoenen en is op dit moment nog erg inefficiënt.