Waarom is waterstof in verschillende kleuren verkrijgbaar?

Waterstof is het meest voorkomende element in het universum en het derde meest voorkomende element op aarde, maar bijna al het waterstof op aarde is dat wel opgesloten in andere verbindingen. Wanneer het wordt gewonnen, kan het een waardevolle brandstofbron zijn, omdat het zeer reactief is en in combinatie met andere elementen bruikbare energie vrijkomt. Dat is het idee achter brandstofcellen op waterstof.

Wetenschappers hebben verschillende manieren ontwikkeld om waterstof te extraheren, waardoor brandstofcellen op waterstof een opkomend iets zijn. Volgens Auto en chauffeur, ze dreven in 2022 meer dan 15.000 Californische auto's aan, waaronder de Toyota Mirai, de Hyundai Nexo en de Honda Clarity (niet meer in productie).

Energie.gov stelt op zijn website: “Brandstofcellen kunnen worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen en leveren stroom voor toepassingen in meerdere sectoren, waaronder transport, industriële/commerciële/residentiële gebouwen, en energieopslag op lange termijn voor het elektriciteitsnet in omkeerbare systemen.” Dat betekent dat een waterstofbrandstofcel uw auto van stroom zou kunnen voorzien thuis

Elektrisch systeem in de toekomst.

Niet alle waterstofextractiemethoden zijn gelijk. Velen vertrouwen op het afbreken van koolwaterstofrijke brandstoffen zoals aardgas en steenkool, waardoor koolstof in de atmosfeer vrijkomt. Maar het is ook mogelijk om met hernieuwbare energie waterstof uit water te winnen. De ‘kleuren’ van waterstof verwijzen naar productiemethoden, waaronder een virtuele regenboog.

Wat is waterstofkracht?

Scharfsinn86/Getty Images

Een waterstofbrandstofcel levert elektriciteit en werkt ongeveer als een batterij, maar is geen opslagsysteem en hoeft nooit te worden opgeladen. Het zal elektriciteit blijven produceren zolang er een gestage stroom zuivere waterstof is.

Waterstof, bestaande uit één negatief geladen elektron en één positief geladen proton, is het eenvoudigste element in het universum.

Wanneer je waterstofgas aan een brandstofcel levert, stroomt het naar één kant van de cel (de anode), waar een katalysator het splitst in protonen en elektronen. De protonen migreren over een membraan naar de andere kant (de kathode), terwijl de elektronen een andere weg nemen, waarbij ze elektriciteit en warmte opwekken voordat ze op dezelfde plek terechtkomen. De vrije protonen en elektronen combineren uiteindelijk met zuurstof in de lucht om diwaterstofmonoxide te maken, ook wel water genoemd.

Omdat water het enige bijproduct van een brandstofcel is, is het een schone energie systeem dat geen koolstof aan de atmosfeer toevoegt. Dit is veelbelovend nieuws. Maar de productie van waterstof kost ook energie en zorgt, afhankelijk van de methode, voor vervuilende stoffen.

Welke kleur heeft waterstof?

Waterstofkleuren lopen van wit tot zwart, met daartussen een heel palet aan tinten. Ze verwijzen niet naar het werkelijke uiterlijk van het gas (het is kleurloos), maar naar de manier waarop het wordt geproduceerd.

• Wit: Hoewel de meeste terrestrische waterstof in verbindingen is opgesloten, bestaan ​​er wel ondergrondse reservoirs met waterstofgas. Bij de winning ervan wordt gebruik gemaakt van fracking, een controversiële procedure. Op dit moment zijn er geen plannen om dit soort waterstof op grote schaal toe te passen.
• Zwart bruin: De meest milieubelastende vorm van waterstof, deze komt uit steenkool. Extractie omvat vergassing, waarbij steenkool wordt blootgesteld aan hoge temperaturen om het te scheiden in waterstof en afvalkoolstof die vrijkomt in de atmosfeer.
• Grijs: Dit is het goedkoopste en meest voorkomende type waterstofbrandstof dat beschikbaar is. Fabrieken produceren het door waterstof af te scheiden natuurlijk gas gebruik van stoom. Net als de zwarte variant heeft grijze waterstof een negatieve impact op het milieu, omdat bij de productie ervan kooldioxide in de atmosfeer vrijkomt.
• Blauw: Producenten winnen blauwe waterstof, oftewel koolstofarme waterstof, hetzelfde als grijze waterstof. Maar in dit geval vangen ze de uitstoot op en slaan ze deze op. Dit maakt blauwe waterstof een schoner alternatief voor grijs, maar helemaal schoon is het niet, omdat er nog steeds een kleine hoeveelheid uitstoot vrijkomt.
• Turkoois: Om dit te produceren gebruiken fabrieken een methode die methaanpyrolyse wordt genoemd, wat resulteert in een vast bijproduct van koolstofafval. Het is nieuw, experimenteel en nog niet op grote schaal gebruikt.
• Roze/Rood/Paars: Roze waterstof, ook wel rode of paarse waterstof genoemd, is afkomstig van elektrolyse, waarbij water wordt gescheiden in de samenstellende waterstof- en zuurstofionen. Kernenergie levert de elektrische energie.

Wat is groene waterstof?

Groene waterstof, ook wel gele waterstof genoemd om het een zonniger naam te geven, is ook een product van elektrolyse, maar de elektriciteit komt van zonne- of windenergie. Het is echt een schone brandstof omdat hij, van productie tot eindgebruik, volledig emissievrij is. Het is ook een hernieuwbare hulpbron zolang de planeet voldoende water heeft om deze te produceren.

Waterstof versus Elektrische auto's

Voertuigen met waterstofbrandstofcellen (HFCV’s) halen niet in elektrische voertuigen (EV’s) zullen binnenkort in populariteit toenemen. Vijftienduizend automobilisten in Californië bezitten HFCV’s, maar er rijden landelijk ruim 2,5 miljoen elektrische voertuigen op de wegen.

HFCV’s die op groene waterstof rijden, zijn een milieuvriendelijk alternatief voor EV’s. Maar ze zullen waarschijnlijk voorlopig op de achtergrond blijven vanwege een paar problemen, waaronder:

• Gebrek aan een tankinfrastructuur. Californië heeft slechts 60 tankstations, waarvan sommige af en toe offline zijn vanwege aanbodtekorten.
• Gebrek aan acceleratievermogen. Toyota rust de Mirai uit met een extra accu voor veeleisende situaties.
• In tegenstelling tot EV’s kunnen HFCV’s niet thuis worden opgeladen.

Chris Deziel is al meer dan 30 jaar actief in de bouwsector. Hij hielp vanaf de grond af aan de opbouw van een kleine stad in de woestijn van Oregon en hielp bij de oprichting van twee hoveniersbedrijven. Hij heeft gewerkt als timmerman, loodgieter en meubelhersteller. Deziel schrijft doe-het-zelf-artikelen sinds 2010 en heeft gewerkt als online consultant, meest recentelijk bij de Pro Referral-service van Home Depot. Zijn werk is gepubliceerd op Landlordology, Apartments.com en Hunker. Deziel heeft ook wetenschappelijke inhoud gepubliceerd en is een fervent muzikant.