Name: De waterstofkorrel als alternatief voor olie en gas?
Uploaded: 2022-10-11T00:00:00+02:00
Duration: 9 min 8 s
Description: Waterstof wordt vaak genoemd als alternatief voor fossiele brandstoffen. Maar de energiedichtheid van de waterstofkorrel is nog veel groter. En de productie ervan is ook nog eens helemaal circulair.

Klas 4/5/6

We kunnen in Europa nog niet zonder Russisch gas. En dat moet anders. Een kortetermijnoplossing is vloeibaar gas uit de Verenigde Staten, maar erg duurzaam is dat niet. Om verdere klimaatverandering tegen te gaan, kunnen we maar beter helemaal stoppen met fossiele brandstoffen. Waterstof is een veelgehoord alternatief, maar de waterstofkorrel? Daar is minder over bekend. En wij stellen dan ook de vraag: gaat die waterstofkorrel ons helpen om van het olie en gas af te komen? Dat vraag ik aan Chris Slootweg. Hij studeerde in Nederland en Engeland. In 2005 promoveerde hij op gespannen organofosforverbindingen en sinds 2016 is ie universitair hoofddocent voor moleculaire wetenschappen en geeft de kennis door, hier te zien, aan de volgende generatie in wetenschapsmuseum Nemo. Chris, welkom! Goed dat je er bent. Ja. Het staat hier op tafel. Niet één, maar een hele hoop korrels. Het lijkt wel poedersuiker, maar dat is het niet. Wat is het? Het is een duurzame energiedrager. Natriumboorhydride. Het is met twee lichte elementen natrium en boor, is het mogelijk om waterstofgas om te vormen in een wit poeder. En dan zit het in dat poeder. Maar dan moet die energie natuurlijk nog wel vrijkomen om het te gebruiken, om erop te rijden of om een schip op te laten varen. Hoe gaat dat? Dus natriumboorhydride wordt hier toegevoegd aan water en direct ontstaat waterstofgas, wat dan direct bruikbaar is in een brandstofcel of in een verbrandingsmotor. En dat heb je hier ook in een formule voor ons opgeschreven. Wat zien we hier? Hier zien we de productie van waterstof uit natriumboorhydride. En het unieke hier is dat de vier waterstofatomen van natriumboorhydride die worden omgevormd naar twee moleculen waterstof en de andere twee die komen van het water. Dus dat is een heel erg efficient proces om op die manier waterstof te maken. En dus energie te krijgen. Exact. Want als het gaat om waterstof, dan kennen we waterstofgas. Dat wordt ook al gebruikt. En dus deze korrel die nog in de maak is. Wat is nou het verschil? Ja, het grote verschil is de energiedichtheid. Dus waterstofgas kan direct gebruikt worden via een pijpleiding, bijvoorbeeld om een fabriek te voeden. Maar heb je nu echt een hoge energiedichtheid nodig voor zwaar transport? Daar is de korrel essentieel om op die manier ook voor lange afstanden je energievoorraad op peil te houden. Moet je nog je auto wel aanpassen om er energiekorrels of waterstofkorrels in te stoppen? Een brandstofcel. Ja dus dat moet wel... Dat komt daar ook bij kijken. Ja. Huub Bergstein, die studeerde af op de waterstofkorrel bij de TU Delft en hij vergelijkt de korrel met diesel. Nou, dit is de korrel. Het is het spul. En het grappige is eigenlijk dat je in dit zout, in deze korrels ontzettend veel energie daar in kan stoppen. Dan kun je het transporteren en ik het later ook weer uithalen. Je kunt het eigenlijk een beetje zien als een soort batterij waar eigenlijk bijna evenveel energie in kan per liter als als dingen als ruwe olie of diesel. En deze twee potjes is exact even veel energie en dan kun je het gaan transporteren. En dat transport is ontzettend veilig. Een heel groot voordeel dat het poeder heeft. Om maar even te demonstreren hoe veilig dat kan zijn. Bijvoorbeeld kun je er gewoon een vlam, open vlam, hiernaast houden en er gebeurt helemaal niets. En dan wil je even de vergelijking trekken met bijvoorbeeld waterstofgas of aardgas of andere fossiele brandstoffen. Dan moet je dat trucje niet mee uithalen. Hoe ziet het eruit als we uit de korrel de energie vrij willen maken? Nou, het eerste wat je moet doen is het oplossen in water. En vervolgens heb je twee opties eigenlijk. Je kunt een katalysatorkorrel toevoegen die de waterstof gaat vrijmaken of je kunt zuur toevoegen. We gaan allereerst even kijken naar optie één: het toevoegen van de katalysatorkorrel. Nu komt de good stuff. Het lijkt een beetje alsof het gewoon melk geworden is, maar als je goed kijkt van dichtbij zie je dat het hele kleine minuscule waterstofgasbellen zijn. Proces is heel simpel, hier in de reactor maken we de waterstof, hier koelen we het, hier je zuiveren we het en wat hier uit komt is pure waterstof. Nou om te laten zien dat die energie dan vrijkomt, kunnen we hier die waterstof in brand zetten. Typische verbrandingsmotoren in auto's bijvoorbeeld, die is ongeveer 30% efficiënt. Probeer maar na een lange rit even je motorblok aan te raken. Dat is allemaal loze energie die gewoon weg is en niet gebruikt is om de auto vooruit te brengen. Er zijn al voertuigen die tegenwoordig op schone energie kunnen rijden. Maar die heeft nog een paar nadelen, want de energiedichtheid van een batterij is ontzettend laag. Als je dat dan weer vergelijkt met het poeder. Hier zit evenveel energie in als in zoveel poeder. Dus die batterijpakketten van een elektrische auto, die kunnen tot wel dertig keer lichter en daarmee kun je veel efficiënter je die auto gaan aandrijven. Ja, dat scheelt nogal. En ik heb het hier ook weer op tafel. Dit potje in vergelijking met dit. Nou dit is ook veel zwaarder. Maar hoeveel energie kost het nou om dit te maken? Deze korrel als je het afzet tegen het maken energie maken voor deze batterij. Bij een batterij die een kilowattuur aan elektriciteit kan opslaan. Daarvoor heb je 50 tot 65 kilowattuur aan elektriciteit nodig om te produceren. En diezelfde hoeveelheid aan elektriciteit, die is geschikt om om één kilogram waterstof in vaste vorm te produceren. Dus het is veel efficiënter ook. Ja exact, want als, als je het hebt over een batterij, er zit van alles in, allerlei metalen die ook niet per se milieuvriendelijk zijn. Hoe zit dat voor dit zout? Waar moet je het vandaan halen? De grondstof van de waterstofkorrel is borax, dus borax is een mineraal. Dat is te vinden in, ja in Amerika, in China, maar ook in Turkije. Het is gewoon een veel voorkomende grondstof, veilig. En ja als je hem eenmaal hebt kan je hem continu gebruiken. Dat is ook waar jullie onderzoek naar hebben gedaan in het lab. Jullie hebben een methode ontwikkeld om het hele proces circulair te maken. We gaan even kijken hoe dat werkt. Dit is natriummetaboraat, en dat kun je hier zien. Is ook een wit poeder, alleen zoals je ziet, hier zijn alle waterstofjes die zijn weg. Dus ook alle energie is hieruit en dat zul je ook zien als ik het toevoeg aan water dan gebeurt er eigenlijk helemaal niks. Wat wij hebben ontwikkeld is een manier om de spent fuel, de natriummetaboraat op te waarderen tot waterstofkorrel natriumboorhydride. Dat gebeurt in deze opstelling met behulp van elektrolyse. Dat gaat als volgt. Dit is de natriummetaboraat, de spent fuel. Dat lossen we op in water en dan maken we met behulp van elektriciteit, dat gebeurt met behulp van dit apparaat, maken we boorzuur. Dus dit is de spent fuel. Die hebben we opgelost in water en in deze kolf gedaan. Dan wordt het rondgepompt met behulp van deze pomp. Het gaat door de flow cel. Hier wordt elektriciteit toegevoegd. Dus als de reactie een tijdje heeft gelopen zit in deze vloeistof het boorzuur. Als we het water weghalen houden we deze vaste stof over en dat vormt eigenlijk de basis voor de waterstofkorrel. Het natriumboorhydride. En zo maken we dus van een afvalstof een nieuwe grondstof. Het proces is circulair geworden en kan eigenlijk eindeloos doorgaan. Op dit moment is bekend ook dat Duitsland waterstofgas wil gaan halen uit Australië. Wat kan de waterstofkorrel daarin betekenen? Het belangrijkste voordeel van de waterstofkorrel is weer die energiedichtheid. Dus waar een schip met waterstof onder hoge druk veel minder energie kan vervoeren dan LNG, kan juist dat schip met de waterstofkorrel dezelfde hoeveelheid energie als zo'n LNG-tanker meenemen? En dan kan ook dat schip nog op die schone energie van de waterstofkorrel varen. En wat is de verhouding tussen bijvoorbeeld die waterstofkorrel en waterstofgas? Kan die ook veel meer energie vervoeren dus dan eigenlijk dan het andere schip? Absoluut. Vier keer meer, dus vier keer meer energie kan je meenemen. Zijn allemaal voordelen en tegelijkertijd denk je dan: maar waarom gebeurt dat dan nog niet? Normaal duurt opschaling van ontdekking naar markt, rijpheid naar een grote fabriek tien jaar of vijftien jaar. Maar die tijd hebben we niet. De energietransitie dicteert: het moet sneller. Dus daarom werken we eigenlijk direct samen met commerciële partijen zodat dat sneller kan en we ook de vragen oplossen en de antwoorden stellen die nodig zijn. Dank je wel, Chris Slootweg.

Klas 1/2/3

Je kan er bussen op laten rijden die vervolgens alleen water uitstoten. Maar hoe duurzaam is waterstof nou echt? Klik op de afbeelding om de story te lezen. 

Story over een energiedrager

Wat is waterstof?

Groep 6/7/8

Welke apparaten verbruiken veel energie? En hoe kun je energie besparen in huis? Ga op ontdekking met deze interactieve schoolplaat speciaal voor de bovenbouw en kom meer te weten over energie in en rondom het huis!

Interactieve schoolplaat in en rondom het huis

Energie in en rondom het huis

Bij het opwekken van zonne-energie komt geen CO2 vrij. Een duurzame bron van energie dus. Hoe werken die zonnepanelen en wat is de toekomst van zonne-energie? Je leest het in de story van NPO Kennis.

Story over duurzame energie op je dak

Hoe werken zonnepanelen?

De waterstofkorrel als alternatief voor olie en gas?

De meest interessante reportages, gesprekken en fragmenten uit het wetenschapsprogramma Atlas (NTR).

Programmaheaders

Logo Wetenschap

Atlas in de klas

Naar het Youtubekanaal van NTR Wetenschap

Waterstof wordt vaak genoemd als alternatief voor fossiele brandstoffen. Maar de energiedichtheid van de waterstofkorrel is nog veel groter. En de productie ervan is ook nog eens helemaal circulair. 

Scheikunde

Een duurzame energiedrager

Bekijk ook

Extra's

Schooltv biedt meer dan video's! Ontdek onze extra inhoud:

Ontvang jij de nieuwsbrief al? Blijf op de hoogte door je aan te melden en ontvang elke maand een nieuwsbrief naar keuze in je inbox!

Header slingers

Schrijf je in de voor de maandelijkse nieuwsbrief voor het laatste Schooltv PO-nieuws

Nieuwsbrief PO

Blijf op de hoogte van het laatste Schooltv-nieuws voor VO.

Nieuwsbrief VO

Contact

Schooltv Help

Veelgestelde vragen

Schooltv maakt educatieve content voor het onderwijs, bestaande uit video's en interactief materiaal. Altijd bij de les!

Over Schooltv

Over Schooltv.nl

Schooltv.nl is een videodatabase, gevuld met educatieve en informatieve videoclips, filmpjes, fragmenten, liedjes, animaties, lesvideo’s afleveringen, TV-programma’s, televisieseries, videoverzamelingen en afspeellijsten.