Op het Interfacultair Reactor Instituut (IRI) wordt gezocht naar één oplossing voor de vele problemen die het wondergas waterstof op technisch gebied geeft. Hoe kan een waterstofauto sneller tanken?
Delen
Onder een druk van 800 bar is het slecht tanken. Het zou als een spreekwoord kunnen klinken onder waterstofdeskundigen, maar het vormt ook een serieus praktisch probleem. Hoe krijg je zo veel mogelijk waterstofgas de tank in zonder dat je een honderden kilos zware gepantserde tank nodig hebt?
In plaats van vloeibare opslag onder superdruk kan je ook in platen van metaalhydride, de naam zegt het al, waterstof kwijt. Al sinds 1999 wordt wereldwijd geëxperimenteerd met deze opslagvorm. Probleem is nog de traagheid waarmee waterstof de platen binnendringt en uitkomt. Tanken voor een ritje naar Parijs zou ongeveer de vier jaargetijden in beslag nemen. Andere oplossingen worden daarom ook gezocht in nieuwe opslagvormen als ijskristallen en stikstof. Praktische toepassingsmogelijkheden zitten hier nog niet in.
Bij het Interfacultair Reactor Instituut (IRI) wordt het onderzoek aan metaalhydriden voortgezet. Waterstof wordt hier een handje geholpen bij het in- en uitgaan van het metaal. ,,Je kunt de opnametijd versnellen door het meest ideale metaal uit te zoeken in combinatie met een goede katalysator’, zegt dr. Stephan Eijt, wetenschappelijk staflid van het IRI.
Met dr. Henk Schut heeft hij de leiding van het onderzoek overgenomen van prof.dr.ir. Tom van Veen, die deze maand plotseling overleed. ,,Het was Van Veens idee om het metaal toegankelijker te maken met nanoporeuze kanaaltjes. Daar gaan wij mee verder.’
De kanaaltjes vormen gangen van ongeveer 30 nanometer in het metaalhydride. Hierdoor kan de waterstof sneller zijn weg vinden in de gaten van het kristalrooster van het metaal. ,,Die gaten zijn te klein voor het magnesium, maar waterstof past er makkelijk in’, zegt Eijt.
Eijt wil weten hoe waterstof het metaal binnendringt. Daarom laat hij een afstudeerstudent, Matthijs van Zandbergen permeatiemetingen verrichten, in het met tanks, buizen en glaswerk vergeven IRI-lab.
Van Zandbergen laat door een metaalmembraam van een halve micrometer dik, waterstof lopen. Met een massaspectrometer meet hij welk deel daarvan door het metaal is gedrongen, als functie van de tijd. Zo weet je ook hoe veel waterstof is opgenomen door het metaal en hoe snel.
Praktisch probleem
Bij het gebruik van magnesiumhydride als waterstofopslag speelt nog steeds een praktisch probleem. ,,Bij de reactie tussen magnesium en waterstof heb je een temperatuur van 350 graden Celsius nodig’, zegt Van Eijt. Dan krijg je een reactie die omkeerbaar is. Het gas komt er dan ook weer uit. Maar voor praktisch gebruik moet die temperatuur omlaag.’
Andere materialen kunnen hier uitkomst bieden. ,,We experimenteren ook met lithiumaluminiumhydride’, zegt Eijt. ,,Theoretisch kan daar 10 gewichtsprocent waterstof in als je de hele chemische reactie laat uitlopen. Wanneer je tot de helft gaat, kun je nog altijd zeven gewichtsprocent opnemen maar kan je temperatuur wel met tweehonderd graden omlaag, tot 150 graden.’
Volgens Eijt is het Amerikaanse Department of Energy bij 6,5 gewichtsprocent al tevreden. ,,Dan heb je per kilo metaalhydride een energiedichtheid die overeenkomt met benzine’, zegt hij. ,,Daar zitten we al overheen dus. Maar de uitwisseling moet nog veel sneller. Daarvoor moeten we nog de goede combinatie vinden tussen nanokanaaltjes, materiaal en een goede katalysator.’ Met de katalysator is een andere sectie bij het IRI aan de slag.
Eijt is van oorsprong onderzoeker van kristalstructuren aan de Universiteit van Nijmegen. ,,Dat was iets heel anders’, lacht hij. ,,Maar dit is ook erg leuk, vooral als je Bush op tv over waterstof een toespraak ziet houden. Als zulke mensen het over waterstof hebben zie je hoe belangrijk je onderzoek wordt gevonden.’
Onder een druk van 800 bar is het slecht tanken. Het zou als een spreekwoord kunnen klinken onder waterstofdeskundigen, maar het vormt ook een serieus praktisch probleem. Hoe krijg je zo veel mogelijk waterstofgas de tank in zonder dat je een honderden kilos zware gepantserde tank nodig hebt?
In plaats van vloeibare opslag onder superdruk kan je ook in platen van metaalhydride, de naam zegt het al, waterstof kwijt. Al sinds 1999 wordt wereldwijd geëxperimenteerd met deze opslagvorm. Probleem is nog de traagheid waarmee waterstof de platen binnendringt en uitkomt. Tanken voor een ritje naar Parijs zou ongeveer de vier jaargetijden in beslag nemen. Andere oplossingen worden daarom ook gezocht in nieuwe opslagvormen als ijskristallen en stikstof. Praktische toepassingsmogelijkheden zitten hier nog niet in.
Bij het Interfacultair Reactor Instituut (IRI) wordt het onderzoek aan metaalhydriden voortgezet. Waterstof wordt hier een handje geholpen bij het in- en uitgaan van het metaal. ,,Je kunt de opnametijd versnellen door het meest ideale metaal uit te zoeken in combinatie met een goede katalysator’, zegt dr. Stephan Eijt, wetenschappelijk staflid van het IRI.
Met dr. Henk Schut heeft hij de leiding van het onderzoek overgenomen van prof.dr.ir. Tom van Veen, die deze maand plotseling overleed. ,,Het was Van Veens idee om het metaal toegankelijker te maken met nanoporeuze kanaaltjes. Daar gaan wij mee verder.’
De kanaaltjes vormen gangen van ongeveer 30 nanometer in het metaalhydride. Hierdoor kan de waterstof sneller zijn weg vinden in de gaten van het kristalrooster van het metaal. ,,Die gaten zijn te klein voor het magnesium, maar waterstof past er makkelijk in’, zegt Eijt.
Eijt wil weten hoe waterstof het metaal binnendringt. Daarom laat hij een afstudeerstudent, Matthijs van Zandbergen permeatiemetingen verrichten, in het met tanks, buizen en glaswerk vergeven IRI-lab.
Van Zandbergen laat door een metaalmembraam van een halve micrometer dik, waterstof lopen. Met een massaspectrometer meet hij welk deel daarvan door het metaal is gedrongen, als functie van de tijd. Zo weet je ook hoe veel waterstof is opgenomen door het metaal en hoe snel.
Praktisch probleem
Bij het gebruik van magnesiumhydride als waterstofopslag speelt nog steeds een praktisch probleem. ,,Bij de reactie tussen magnesium en waterstof heb je een temperatuur van 350 graden Celsius nodig’, zegt Van Eijt. Dan krijg je een reactie die omkeerbaar is. Het gas komt er dan ook weer uit. Maar voor praktisch gebruik moet die temperatuur omlaag.’
Andere materialen kunnen hier uitkomst bieden. ,,We experimenteren ook met lithiumaluminiumhydride’, zegt Eijt. ,,Theoretisch kan daar 10 gewichtsprocent waterstof in als je de hele chemische reactie laat uitlopen. Wanneer je tot de helft gaat, kun je nog altijd zeven gewichtsprocent opnemen maar kan je temperatuur wel met tweehonderd graden omlaag, tot 150 graden.’
Volgens Eijt is het Amerikaanse Department of Energy bij 6,5 gewichtsprocent al tevreden. ,,Dan heb je per kilo metaalhydride een energiedichtheid die overeenkomt met benzine’, zegt hij. ,,Daar zitten we al overheen dus. Maar de uitwisseling moet nog veel sneller. Daarvoor moeten we nog de goede combinatie vinden tussen nanokanaaltjes, materiaal en een goede katalysator.’ Met de katalysator is een andere sectie bij het IRI aan de slag.
Eijt is van oorsprong onderzoeker van kristalstructuren aan de Universiteit van Nijmegen. ,,Dat was iets heel anders’, lacht hij. ,,Maar dit is ook erg leuk, vooral als je Bush op tv over waterstof een toespraak ziet houden. Als zulke mensen het over waterstof hebben zie je hoe belangrijk je onderzoek wordt gevonden.’
Comments are closed.