verbranding van waterstof

[Ronnieb]

Hallo, ik ben nieuw hier en heb een "brandende" vraag 
 
Ik heb weinig verstand van scheikunde en scheikundige processen, misschien kan iemand mij uitleggen wat er gebeurd en wat de gevolgen zijn/uitkomst is van het volgende;
 
Wat gebeurd er met waterstof(gas) wanneer dit wordt verbrand? Wat voor afvalproduct ontstaat er, wat blijft er over?
Waarom ik dit vraag is omdat er fabrikanten zijn die auto's op waterstof(gas) laten rijden en er mensen zijn die zeggen dat het schadelijker is voor het milieu.
Een andere vraag is wat gebeurd er met je uitlaatgassen wanneer je waterstofgas toevoegt aan het bestaande verbrandingsproces in een automotor bij fosielebrandstoffen als diesel, benzine, gas oid? Wordt de verbranding dan schoner of juist vuiler?
 
Ik ben benieuwed of iemand dit uit kan leggen.
 
Alvast bedankt! 
 
mvg, Ron

[rwwh]

Je kunt waterstof niet zomaar aan andere brandstoffen toevoegen. Er is een speciale opslag en verwerking voor nodig in de auto. Maar als je dat doet levert een goede verbranding van waterstof alleen water op, het minst schadelijke verbrandingsprodukt denkbaar.

Wat het zaakje iets complexer maakt is niet de verbranding zelf, maar hoe je aan de brandstof komt: waterstof kun je niet zoals olie uit de grond halen. Benzine kun je gewoon "uit de olie halen", maar waterstof moet je maken (bijvoorbeeld uit aardgas, maar het kan ook uit water met groene elektriciteit, en dat klinkt al een heel stuk beter). En daarna moet je het waterstof ook nog naar en in de auto krijgen, en omdat er weinig waterstofauto's zijn is dat veel moeilijker dan voor benzine, waar we een complete industrie omheen hebben gebouwd.

[Ronnieb]

Dank voor je reactie.
Waarom kan je het niet zomaar aan andere brandstoffen toevoegen?
Dus als ik het goed begrijp is na verbranding alleen water wat er overblijft?Geen Co2, NOx of wat dan ook wat je bij fossiele brandstoffen wel hebt.
Hoe komt dat?
Waterstof kan je inderdaad wel zelf maken dmv electrolyse van water (met idd het liefst groene stroom)
Het lastige is dat er nog geen infrastructuur is om te tanken op enkele tankstations na in Nederland.

[Jan van de Velde]

 
Dus als ik het goed begrijp is na verbranding alleen water wat er overblijft?Geen Co2, NOx of wat dan ook wat je bij fossiele brandstoffen wel hebt.
Hoe komt dat?
 

Het hele heelal is gebouwd met een honderdtal verschillende bouwsteentjes, atomen genaamd, zoals waterstof-, zuurstof-, ijzer-, natrium- etc-atomen. 
Door die atomen op verschillende manieren te combineren ontstaan allerlei verschillende moleculen, waaruit de stoffen die je kent bestaan.
Water bestaat uit moleculen met twee waterstofatomen en één zuurstofatoom, H₂O,
aardgas (methaan) uit een combinatie van één koolstofatoom en vier waterstofatomen, CH₄.  
 
Een scheikundige reactie krijg je simpel gezegd als je verschillende moleculen met elkaar in contact brengt en er een klein "schopje" tegen geeft, waardoor de atomen zich herschikken tot andere moleculen en dus ook andere stoffen. 
Hierbij geldt dat die atomen zélf niet veranderen. Atoomsoorten die jij niet in zo'n reactievat stopt ga je dus ook niet terugvinden in je reactieproducten. 
 
Verbranden van waterstofgas H₂  doe je met behulp van zuurstofgas O₂ . Geen koolstof C te bekennen, je kunt dus ook nooit koolstofdioxide CO₂ als reactieproduct krijgen, slechts water, H₂O.
 
NO_x (verschillende soorten stikstofoxiden) is weer een iets ander verhaal. In de praktijk zul je zelden iets verbranden met zuivere zuurstof, maar je gebruikt daarvoor veelal lucht. In die lucht zit ook véél stikstofgas. Allicht dat in die hete verbrandingsomstandigheden ook onbedoeld een beetje van die stikstofmoleculen N₂ gaan meereageren, waardoor kleine beetjes van bijproducten als NO, NO₂ etc ontstaan.

[Ronnieb]

Bedankt Jan voor je uitleg.
 
"NO_x (verschillende soorten stikstofoxiden) is weer een iets ander verhaal. In de praktijk zul je zelden iets verbranden met zuivere zuurstof, maar je gebruikt daarvoor veelal lucht. In die lucht zit ook véél stikstofgas. Allicht dat in die hete verbrandingsomstandigheden ook onbedoeld een beetje van die stikstofmoleculen N₂ gaan meereageren, waardoor kleine beetjes van bijproducten als NO, NO₂ etc ontstaan."
 
Die onbedoelde meeverbrandde deeltjes N2 resulturen in NO en NO2, maar die zaten dus al in een andere verbinding in de lucht? Of heb je dan nu een ander gas gemaakt die schadelijker is dan voor de verbranding?

[Jan van de Velde]

 
Die onbedoeld meeverbrande deeltjes N₂ resulteren in NO en NO₂, maar die zaten dus al in een andere verbinding in de lucht? Of heb je dan nu een ander gas gemaakt die schadelijker is dan voor de verbranding?

Lucht bevat 80% stikstof, dus ja, die stikstof (N) uit die NO en NO₂ zat "in een andere verbinding", nl N₂, stikstofgas, in de lucht. Onder de juiste omstandigheden (bijv hitte) reageert dat ook met zuurstof uit diezelfde lucht. Ongewenst bijproduct omdat je beginstoffen niet zuiver zijn. 

[Ronnieb]

[quote][/quote]
 
En wanneer je alleen de zuurstof gebruikt die ontstaat na electrolyse (van gedestilleerd water) voor de verbranding van de waterstof, dan heb je zuivere beginstoffen?
Ik weet niet of er voldoende zuurstof wordt geproduceerd om de waterstof te kunnen verbranden.

[Jan van de Velde]

 
En wanneer je alleen de zuurstof gebruikt die ontstaat na electrolyse (van gedestilleerd water) voor de verbranding van de waterstof, dan heb je zuivere beginstoffen?
 

Ja.
zuiver waterstofgas + zuiver zuurstofgas  greek048.gif zuiver water (en vice versa)
 
 

 
Ik weet niet of er voldoende zuurstof wordt geproduceerd om de waterstof te kunnen verbranden.

Er gaan nooit atomen verloren (tenzij jij ze weg laat lekken, dan bestaan ze nog wel steeds maar heb je er niks meer aan). Dus als je een hoeveelheid water ontleedt in zijn bouwstenen waterstofgas en zuurstofgas, dan heb je van allebei ook weer precies voldoende om diezelfde hoeveelheid water terug te maken. 
 
 

Waarom ik dit vraag is omdat er fabrikanten zijn die auto's op waterstof(gas) laten rijden en er mensen zijn die zeggen dat het schadelijker is voor het milieu.
 

Waterstof, eenmaal in de tank, is een schone energiedrager. Uitlaatgas van zo'n auto is heel proper, toch zeker vergeleken met benzine- of dieselauto's, en dat is fijn voor de fietser die erachter rijdt in de stad. 
 
Maar als je verder kijkt dan die uitlaat is het ook inderdaad schadelijker voor het milieu omdat waterstof ook gemaakt moet worden,  ten koste van evenveel (in theorie) energie als je er uit zou kunnen halen. Je hebt er dus een energiebron voor nodig. Het grote bezwaar daarbij is dat die processen van waterstofproductie en vervolgens -verbranding nooit een rendement van 100% halen, zodat je waterstofauto per saldo een stuk minder zuinig met energie is dan een benzine-auto. Voeg daar nog bij dat een waterstoftank véél zwaarder is dan een benzinetank voor dezelfde energie-inhoud. Bij elk stoplicht moet je die extra massa ook weer aan de gang sleuren. De energiebron die je gebruikte om waterstof te maken zou je dus beter aanwenden om je auto rechtstreeks aan te drijven. Dat is zuiniger met energie en dus veel beter voor het milieu.

[Ronnieb]

Goed om te weten Jan dat de uitlaatgassen dan schoon zijn.
 
Het gaat idd om hoe je energiedrager waterstof maakt, dus niet uit fossiele producten want dat is het paard achter de wagen spannen t.a.v. het milieu. Dit gebeurd het meest op industriëel niveau voor diezelfde industrie.
 
Echter wanneer je waterstofgas opwekt m.b.v. "groene" energie dan kan dit wel een oplossing zijn. 
Electrische auto's zijn nog zwaarder (3 a 400 kilo) aan accu's.
Het is een hele discussie met voors en tegens, maar er moet toch iets veranderen om de uitstoot van nu aanzienlijk te reduceren.
Dus dat wordt puzzelen wat wel werkt, wanneer je niet experimenteert in de praktjk, zullen we het ook niet weten.
 
Voor nu weet ik even voldoende, bedankt Jan en anderen voor de duidelijke uitleg!
Ik ben weer een stapje verder 

[Jan van de Velde]

Opmerking moderator

 
Echter wanneer je waterstofgas opwekt m.b.v. "groene" energie dan kan dit wel een oplossing zijn. 
 

Hiermee gaan we dus definitief de scheikunde uit en de ecologie in.
Wie op dit onderwerp verder wil, graag in het forum Duurzaamheid en Klimaat.

[Ronnieb]

Nog even een vraag: tot welke druk kan je de waterstofgas (mix van waterstof en zuurstof) opslaan? Zonder dat het ontploft?
 
Het gaat om een kleine hoeveelheid 1 liter ongeveer

[Marko]

Even voor de goede orde: Een auto met een verbrandingsmotor laten draaien op waterstof is een volkomen idioot principe. Het combineert de nadelen van waterstof (opslag en productie) met die van een verbrandingsmotor (laag rendement en een hoog gewicht van de motor).
 
Vanuit het oogpunt van sommige autofabrikanten is het wel interessant want je kunt zonder veel moeite net doen of je een heel erg groene oplossing hebt. Maar het milieu is hier niet mee gebaat, ook niet als je de waterstof maakt via elektrolyse met groene stroom. Je kunt die groene stroom immers ook voor iets anders gebruiken, en dan wat minder elektriciteit uit kolen halen. Gelukkig zijn er ook fabrikanten die wat waterstof betreft voor de goede oplossing gaan, hierover verderop meer.
 
Dit alles verandert overigens niet door waterstof  bij te mengen in een motor die ontworpen is voor een andere brandstof. Sterker nog, daarmee introduceer je alleen maar extra nadelen, omdat de motor er sub-optimaal door loopt, er twee brandstofsystemen nodig zijn en ook de opslag van 2 brandstoffen.
 
 
Hoe moet het dan wel? Het waterstof wordt niet verbrand in een verbrandingsmotor, maar wordt omgezet in een brandstofcel, waarbij elektriciteit wordt gevormd (in feite het omgekeerde proces van elektrolyse). Met deze elektriciteit worden een of meer elektromotoren aangedreven. Deze constructie heeft wel belangrijke voordelen, aangezien de aandrijving hiermee licht is en een hoog omzettingsrendement heeft. Het totaalrendement (waarbij de je productie van waterstof ook meerekent) is in zo'n geval ook hoger dan het totaalrendement van een auto met een conventionele verbrandingsmotor.
 
Om op je laatste vraag terug te komen: Een mix van waterstof en zuurstof moet je nooit opslaan, en al helemaal niet onder druk!!
 
Laat dit soort experimenten alsjeblieft achterwege. Je brengt jezelf en anderen ermee in gevaar. Een liter is (lijkt) niet zoveel maar het is genoeg om ernstige schade of letsel toe te brengen.

[Ronnieb]

Sorry Marko, maar je beantwoordt mijn vraag niet, je geeft alleen maar je mening waar ik niks aan heb.
Heeft iemand die wel open staat voor vernieuwing en verstand van zaken heeft antwoord op mijn vraag?
Alvast bedankt!

[Fuzzwood]

Niet bedoeld als belediging, maar kun je echt vernieuwing verwachten van mensen die de basisbeginselen van scheikunde en natuurkunde niet snapen? Laat dit liever aan mensen over die hier wel voor hebben doorgeleerd.
 
Laten we ook even de non-science van HHO links laten liggen, dat slaat nl helemaal nergens op.

[klazon]

Waterstofgas en zuurstofgas moet je nooit in één vat opslaan. Dat spul heet niet voor niks knalgas. Er hoeft maar een kleinigheidje te gebeuren en er ontstaat een kettingreactie met een enorme explosie tot gevolg.
Op de middelbare school heeft de leraar scheikunde dat eens gedemonstreerd met een minimale hoeveelheid. Ongeveer 1 cc in een reageerbuis. Bij het ontsteken had hij zelf een veiligheidsbril op, en als leerlingen moesten we achter een glazen veiligheidswand staan.