Waterstofbrandstofcellen: De volgende grens in duurzame transport

Brandstofcellen technologie is in ontwikkeling sinds de begin jaren 1900. Echter, we hebben pas nu een stadium bereikt waar we deze technologie op grote schaal kunnen inzetten. Wat zullen waterstofbrandstofcellen ons geven?

Om het in simpele woorden te zeggen, zullen we consumentenvoertuigen hebben met bijvulbare brandstofcellen die elektrische motoren aandrijven die nul emissies geven en werken zonder de noodzaak om elke 100-200 mijl bij te vullen. De gouden sleutel hier is hun vermogen om milieuvriendelijk vervoer te bieden uit groene energie. Er is echter nog veel te werken voordat we dit echt geïmplementeerd zien.

Maar eerst, laten we eens nader kijken. Wat is waterstofbrandstofcel technologie precies?

Een brandstofcel, zoals een batterij, biedt ons eigenlijk een elektrische stroom. Echter, in tegenstelling tot een batterij die energie opslaat, creëert een brandstofcel zijn eigen. Waterstof fungeert als bron en reageert met zuurstof via een electrochemisch proces om een elektrische lading te vormen. Deze elektriciteit wordt dan gebruikt om het voertuig aan te drijven. Een brandstofcel zal ons ook alleen water en warmte geven als afvalproducten in tegenstelling tot verbrandingsalternatieven die petroleum als bronbrandstof gebruiken.

Terwijl batterijenergie nu te winnen lijkt, voorspellen experts dat brandstofcellen ze uiteindelijk zullen overpresteren. Deels omdat ze niet zoveel schade aan het milieu toevoegen als batterijenergie dat doet.

Mijnbouw van metalen zoals Co, Li, Cu en Ni kan altijd een zorg zijn voor de veiligheid van werknemers en het milieu. Recycling produceert ook CO2 wat schadelijk is voor het milieu. Aan de andere kant schaden elektrische auto's ook het milieu. Hoewel ze geen uitlaatgassen produceren, gebruiken ze wel batterijen die giftige rookgassen uitstoten.

Tesla's mede-oprichter en CEO, Elon Musk heeft waterstofbrandstofcellen echter "verwardend stom" en "een hoop onzin" genoemd. Maar de auto-industrie is het niet eens. Een 2017 enquête onder 1.000 senior auto-executives uitgevoerd door KPMG vond dat waterstofbrandstofcellen een betere langetermijntoekomst hebben dan elektrische auto's. Volgens het gepubliceerde rapport, "Batterij-elektrische voertuigen zullen falen door infrastructuuruitdagingen terwijl brandstofcel-elektrische voertuigen (FCEVs) gezien worden als de echte doorbraak voor elektrische mobiliteit."

Wat zijn de voordelen van waterstofbrandstofcellen?

• Waterstofbrandstofcellen geven ons geen schadelijke emissies en zijn duurzame brandstof vergeleken met fossiele brandstofalternatieven.
• Voertuigen aangedreven door waterstofbrandstofcellen vullen sneller aan vergeleken met het opladen van elektrische auto's – ongeveer 3-5 minuten.
• Auto's die waterstof als brandstofbron gebruiken, kunnen veel grotere afstanden afleggen vergeleken met elektrische auto's. Het bereik valt rond de 300 mijl.
• Waterstofbrandstofcellen hebben hogere efficiëntie en kunnen veel meer vermogen produceren voor apparaten.

Echter, er zijn enkele significante barrières in de weg van waterstofbrandstofcel technologie-adoptie.

Waterstofbrandstofcel barrières:

• Bijvullocaties zijn schaars en niet gemakkelijk beschikbaar. De infrastructuur die nodig is om deze voertuigen op grote schaal te ondersteunen, is niet aanwezig.
• Een van de grootste struikelblokken voor waterstofbrandstofcellen vandaag is de kosten. De technologie zelf is niet precies goedkoop.
• Hoewel waterstof gemakkelijk beschikbaar is, is het moeilijk op te slaan en te verplaatsen. Ook is waterstof een brandbaar gas en duur om veilig te transporteren en op te slaan.

Bad spons technologie: Een potentiële doorbraak?

Een nieuwe technologie ontwikkeld door Northwestern University in Evanston zou een potentiële doorbraak kunnen zijn in de veilige opslag van waterstof. De bad spons technologie, ook bekend als product NU-1501, is in staat om grote hoeveelheden gas vast te houden en vrij te geven bij lagere druk en kosten.

Waarom gebruikers voor waterstofbrandstofcel technologie zouden kiezen?

David Wenger, algemene manager van Duitsland's Wenger Engineering GmbH, die aan de frontlinie staat van het promoten van de adoptie van brandstofcellen in Europa, zegt dat "Batterijenergie is niet de oplossing voor alles. Diegenen die in grote steden wonen, zullen het bijvoorbeeld erg moeilijk vinden om elektrische auto's op te laden. De overstap naar waterstof zal langzaam maar zeker zijn, en bij 2030 zou ik aannemen dat misschien 5% van auto's en vrachtwagens in Duitsland brandstofcel-aangedreven zouden zijn."

Volgens Professor Kalghatgi is het hoofdprobleem met deze technologie distributie en opslag, nl. het erheen krijgen waar de voertuigen zijn. Echter, bad spons technologie kan van aanzienlijk nut zijn.

Hij zegt ook dat als hernieuwbare energiebronnen nl. wind en zonneenergie meer gangbare bronnen van elektriciteit worden, er een tijd zal komen dat we overtollige elektriciteit hebben. We kunnen deze overtollige elektriciteit gebruiken om waterstof te genereren in plaats van in batterijen op te slaan, wat dan kan worden geleverd waar het vereist is. Kortom, waterstof voor transport kan ook gebruikmaken van hernieuwbare energie die momenteel verspild gaat.