Les 3 opslaan van waterstof

Les 3 opslaan van waterstof

Les 3

Lesdoel van deze les: aan het eind van de les kan de student aangeven wat de verschillende manier zijn van opslaan van waterstof. Daarbij kan de student analyseren wat de beste manier zou zijn voor hun maquette. 

Waterstof is een gas en kan hoofdzakelijk op twee verschillende manier worden opgeslagen:

• Onder druk in een drukfles
• Drukloos gebonden aan een ander materiaal

Beide worden deze les besproken.

Gasvorming opslag

Waterstof wordt opgeslagen als gas. We hanteren verschillende typen drukvaten:

1. Type 1: geheel van metaal (meestal staal)
2. Type 2: stalen vat omhult met glasvezel versterkte polymeer (GFRP)
3. Type 3: aluminium vat omhult met glasvezel versterkte polymeer (CFRP)
4. Type 4: Volledig van koolstofvezel versterkte polymeer

Gasvorming opslag

Gasvorming opslag

Voordelen:

• Relatief eenvoudig te implementeren
• Geschikt voor verschillende toepassingen

Nadelen:

• Hoge druk vereist (350 -700 bar)
• Energie intensief voor compressie (6 - 10% extra energie)

Vloeibare opslag

Kan alleen als het waterstof tot zeer lage temperaturen wordt afgekoeld. Dit proces heet condenseren. 

Voordelen:

• Hogere energiedichtheid dan gasvormige waterstof
• Geschikt voor transport over langere afstanden

Nadelen:

• Zeer lage temperaturen vereist (-235 graden Celsius)
• Hoge energiekosten voor vloeibaar maken (+/- 30% extra energie)

Metaalhydride opslag (SSHS)

Waterstof wordt chemisch gebonden aan de atomen van een metaal, meestal legeringen van magnesium, nikkel, ijzer en titanium. Tijdens de vorming van de hydride wordt warmte vrijgegeven, terwijl bij het vrijmaken van de waterstof warmte moet worden toegevoegd. 

Metaalhydride opslag (SSHS)

Metaalhydride opslag (SSHS)

Voordelen:

• Metaalhydride opslag werkt bij een relatief lage druk (10 - 30 bar), wat het veiliger maakt dan opslag onder hoge druk.
• Het vaste metaalhydride werkt als een spons die waterstof kan opnemen en afgeven, wat zorgt voor een stabiele opslag. 

Metaalhydride opslag (SSHS)

Nadelen:

• Metaalhydrides zijn zwaar vanwege het metaal, wat ze minder geschikt maakt waar gewicht een factor is. 
• Er is warmte nodig bij het ontladen van het waterstof, wat extra energie kan vereisen. 

Metaalhydride opslag (SSHS)

Toepassingen:

Metaalhydride opslag wordt vaak gebruikt in kleine hoeveelheden en specifieke toepassingen zoals draagbare waterstofopslageenheden en voertuigen. 

Andere SSHS

• MOF's: poreuze materialen die waterstof kunnen absorberen en opslaan (algemene benaming)
• Powerpaste
• Koolstof nanobuisjes
• Opslaan in chemische vloeistoffen als ammoniak en methanol

Andere SSHS

• MOF's: poreuze materialen die waterstof kunnen absorberen en opslaan (algemene benaming)
• Powerpaste
• Koolstof nanobuisjes
• Opslaan in chemische vloeistoffen als ammoniak en methanol

Wat zijn de belangrijkste voordelen van gasvormig waterstofopslag onder hoge druk?

Welke uitdagingen zijn er aan verbonden aan vloeibare waterstofopslag bij -235 graden Celsius?

Hoe werkt waterstofopslag in metaalhydrides en wat zijn de voor- en nadelen?

Wat zijn de voordelen van het gebruik van chemische verbindingen zoals ammoniak voor waterstofopslag?

Wat is een nadeel van gasvormige waterstofopslag onder hoge druk?

1. Lage energiedichtheid
2. Hoge compressie kosten
3. Langzame tanktijden
4. Lage veiligheid

Welke van de volgende materialen wordt gebruikt voor solid state waterstofopslag

1. Koolstofnanobuisjes
2. Zout
3. Water
4. Zand

Wat is een voordeel van vloeibare waterstofopslag?

1. Lage energiekosten
2. Geen verdampingsverliezen
3. Hogere energiedichtheid dan bij gasvormige opslag
4. Eenvoudige technologie

Welke technologie is nog in ontwikkeling voor waterstofopslag?

1. Gasvormige opslag onder hoge druk
2. Vloeibare opslag
3. Opslag in metaalhydrides
4. Adsorptie en absorptie in materialen zoals MOF's

Ga allereerst elkaars vragen nakijken en bespreek de open vragen. Welke antwoorden zijn fout en wat zou dan het goed antwoord zijn.

Ga vervolgens met je groepje nadenken over waar jullie de opslag van waterstof willen plaatsen en ik welke vorm dit moet plaatsvinden. Bedenk ook hoe het waterstof bij de gebruikers moet komen. 

Les doel gehaald?

Aan het eind van de les kan de student aangeven wat de verschillende manier zijn van opslaan van waterstof. Daarbij kan de student analyseren wat de beste manier zou zijn voor hun maquette.