- Waterstof kan verwerkt worden in natriumboorhydride waardoor het een vaste vorm krijgt
- Waterstof in de vorm van poeder is makkelijker op te slaan, te vervoeren en veiliger dan waterstofgas
- Waterstofkorrels kunnen opnieuw “opgeladen” worden na het gebruik ervan en zijn dus circulair
Waterstof is een schone en efficiënte brandstof die een belangrijke rol kan spelen in de energietransitie. Maar waterstof is ook een erg licht gas, hierdoor is het moeilijk te transporteren en op te slaan. Waterstof in poedervorm kan voor deze problemen, dé oplossing zijn.
Dat waterstof op te slaan is in de vorm van korrels, komt niet zomaar aanwaaien. Al sinds de Tweede Wereldoorlog is dit een wereldwijd fenomeen door de zogenoemde waterstofbommen die gemaakt zijn. Echter was het nog niet mogelijk om vast poeder “op te laden” met waterstofgas, tot recentelijk. De Nederlandse uitvinder Gerard Lugtigheid van H2Fuel, heeft het voor mekaar gekregen om Natriumboorhydride op te laden en te onttrekken van waterstof, met alle voordelen van dien.
In dit artikel duiken we verder de diepte in van waterstofkorrels. Want hoe werkt dit fenomeen nou eigenlijk en wat zijn alle voor- en nadelen?
Wat is waterstof in poedervorm?
Waterstofpoeder wordt gemaakt door een chemisch proces waarbij waterstofmoleculen zich hechten aan elementen die overal te vinden zijn. Als je dit poeder met water mengt, komt niet alleen de waterstof uit het poeder vrij, maar wordt ook het water dat je toevoegt, in twee keer zoveel waterstof omgezet als er oorspronkelijk in het poeder zat. Deze bevinding werd gedaan Nederlandse uitvinder Gerard Lugtigheid van H2Fuel.
Dhr. Lugtigheid kwam erachter dat wanneer je waterstof onttrekt uit de vaste drager Natriumboorhybride, er dubbel zoveel waterstof vrijkomt als voorheen. De sleutel tot dit succes was het laten reageren van natriumboorhybride met ultra puur water. Deze chemische formule ziet er zo uit:
NaBH4 (aq) + 2 H2O (l) → NaBO2 (aq) + 4 H2 (g)
Gebeurt met natrium-boor-verbinding (NaBH4). Lugtigheid noemt het Ultra Pure Water. Het zuur brengt de reactie op gang en dat levert elektriciteit, de krachtbron voor de auto.
Hoe kun je waterstofpoeder maken?
Waterstofpoeder is geen alledaags of gemakkelijk te produceren materiaal. Het maken van waterstofpoeder vereist daarom geavanceerde technologie en specifieke chemische processen. Het is daarom van enorm belang dat je veiligheidsmaatregelen neemt. In de huidige waterstoffabrieken gaat het proces van het maken van waterstofkorrels ongeveer zo van gang:
- Waterstofgasproductie: Eerst moet waterstofgas (H2) worden geproduceerd. Dit kan worden gedaan door water (H2O) te splitsen in waterstof en zuurstof via een proces dat elektrolyse wordt genoemd. Tijdens elektrolyse van waterstof wordt elektriciteit door water geleid, wat resulteert in de scheiding van waterstofgas aan de ene kant en zuurstofgas aan de andere kant.
- Absorptie op een dragermateriaal: Het geproduceerde waterstofgas wordt vervolgens geabsorbeerd op een geschikt dragermateriaal, zoals actieve kool of een metaalhydride. Het waterstofgas wordt fysiek vastgehouden in de poriën van het dragermateriaal. Dit proces wordt fysisorptie genoemd.
- Verdere verwerking: Nadat de waterstof is geabsorbeerd op het dragermateriaal, kan het worden verwerkt tot een poederachtige vorm. Dit kan verschillende methoden omvatten, afhankelijk van het gebruik en de toepassing van het waterstofpoeder.
Het is belangrijk om te weten dat het maken en gebruiken van waterstofpoeder ingewikkeld en gevaarlijk kan zijn vanwege het feit dat waterstof gemakkelijk kan branden. Daarom zijn speciale veiligheidsregels en procedures nodig als je met waterstofpoeder werkt. Meestal wordt waterstof op een veiligere manier opgeslagen en vervoerd, zoals als gas in tanks of als vloeistof bij zeer lage temperaturen, om de gevaren van waterstof in poedervorm te vermijden.
Wat zijn de voor- en nadelen van vaste waterstof in de vorm van poeder in 2024?
Waterstof in poedervorm is geen veelvoorkomende of wijdverspreide vorm van waterstof, maar het heeft specifieke kenmerken en toepassingen vergeleken met waterstof in vrije vorm zoals waterstofgas. We hebben de grootste voor- en nadelen van waterstof in poedervorm op een rij gezet:
Voordelen:
- Energiedichtheid: Waterstof in poedervorm kan meer waterstof per volume-eenheid bevatten dan gasvormige of vloeibare waterstof, wat gunstig kan zijn voor bepaalde opslag- en transporttoepassingen. Zo heeft waterstofpoeder een energiedichtheid van 27 MJ/liter in tegenstelling tot 11 MJ/liter van waterstofgas.
- Lagere druk: In vergelijking met samengeperst waterstofgas vereist waterstofpoeder doorgaans lagere drukken voor opslag, wat kan bijdragen aan een veiligere opslag en transport.
- Langere houdbaarheid: Waterstofpoeder kan langer worden opgeslagen zonder significante energie-verliezen in vergelijking met gasvormige waterstof. Waterstofpoeder kun je dus oneindig bewaren zonder dat er verliezen optreden.
- Herbruikbaarheid: De Natriumboorhybride korrels kunnen keer op keer herladen worden met waterstof. De helft van de waterstof kan gebruikt worden voor het regenereren van nieuw brandstof.
Nadelen:
- Brandbaarheid: Waterstof in vaste vorm is zeer ontvlambaar en kan gemakkelijk ontsteken wanneer het wordt blootgesteld aan lucht of een vonk. Dit maakt het risicovoller om mee te werken dan waterstofgas of vloeibare waterstof. Zo is het vlampunt van hh+ poeder al bij 70 graden Celsius.
- Kosten: Het proces om waterstofpoeder te maken, kan kostbaar zijn en vereist geavanceerde technologieën, wat de kostprijs kan verhogen in vergelijking met andere vormen van waterstof. Op dit moment zijn de speciale generatorsets die op waterstofpoeder draaien nog twee keer duurder dan die draaien op waterstofgas.
- Beperkte toepassingen: Waterstofpoeder wordt voornamelijk in laboratorium- en gespecialiseerde industriële toepassingen gebruikt. Het heeft niet dezelfde brede toepassingsmogelijkheden als gasvormige of vloeibare waterstof.
Zal waterstof in poedervorm (hh+ poeder) de toekomst zijn?
Het gebruik van waterstof in poedervorm is momenteel niet de meest gangbare of veelbelovende vorm van waterstof voor toekomstige toepassingen. Er zijn enkele beperkingen en uitdagingen die het gebruik ervan beperken, zoals de hoge ontvlambaarheid en de complexe productie- en hanteringsprocessen. Bovendien zijn er andere vormen van waterstof, zoals gasvormige waterstof en vloeibare waterstof, die alomtegenwoordiger zijn en geschikter voor veel toepassingen.
Echter biedt waterstof in poedervorm een aantal grote voordelen zoals de mogelijkheid om waterstofkorrels opnieuw op te laden na gebruik, het gemak in transport en de hoge energiedichtheid. Bovendien kun je de helft van het vrijgekomen waterstof tijdens het gebruik, inzetten om nieuwe waterstofkorrels op te laden.