Waterstof als alternatieve brandstof (brandstofcel) PWS



  • Hallo,

    Voor mijn profielwerkstuk doe ik onderzoek naar waterstof als alternatieve brandstof. Ik zou daarom graag gebruik willen maken van de PWS middag om wat experimenten uit te voeren. Daarnaast kunnen wijze woorden van studenten natuurlijk ook geen kwaad. Ik wilde ons onderzoeksplan uploaden maar ik heb daar geen rechten voor dus ik voeg die toe als tekst. Dat geeft een beetje de richting van ons onderzoek aan.

    Onderzoeksplan

    In ons profielwerkstuk gaan wij onderzoeken of waterstof als alternatieve brandstof gebruikt kan worden in de vervoerssector. Je komt waterstof steeds vaker tegen als een mogelijke vervanger voor fossiele brandstoffen. Wij gaan onderzoeken of dat ook daadwerkelijk mogelijk is. Daarvoor gaan we kijken naar verschillende aspecten. Ten eerste gaan we ons richten op de huidige bronnen van energie. Daarna gaan we kijken naar de technieken die momenteel beschikbaar zijn om waterstof te produceren. Ook gaan we onderzoeken waarom waterstof in het heden nog niet gebruikt wordt als voornaamste brandstof. We zullen ons daarbij richten op de eisen waaraan de brandstofcel moet voldoen om rendabel te zijn. Ook gaan we kijken naar de gevolgen die de overstap naar waterstof met zich meebrengt. Ten slotte gaan we de werking van een brandstofcel achterhalen, die is immers onmisbaar in de toepassing van waterstof in de vervoerssector. We gaan vooral kijken naar de mogelijkheden in de transport omdat die sector als een van de grootste en belangrijkste markten wordt gezien voor de toepassing van waterstof.
    Hoofdvraag
    • Kunnen fossiele brandstoffen in de vervoerssector in Europa vervangen worden door waterstof?
    Deelvragen
    • Welke vormen van energie en brandstof worden in het heden gebruikt in de vervoerssector?
    • Welke technieken zijn er beschikbaar voor waterstofproductie?
    • Waarom wordt waterstof nu niet gebruikt als voornaamste brandstof in de vervoerssector?
    • Wat zijn de gevolgen van de overstap naar waterstof als voornaamste brandstof in de vervoerssector?
    • Hoe werkt een brandstofcel?
    Hypothese
    Onze stelling is: Waterstof kan fossiele brandstoffen vervangen in de vervoerssector in Europa.
    Werkwijze
    Tijdens ons profielwerkstuk zullen we gebruik maken van twee onderzoeksmethodes, namelijk: literatuuronderzoek en experimenten. De meeste deelvragen zullen we beantwoorden aan de hand van literatuuronderzoek. We zullen vooral gebruik maken van universitaire verslagen en wetenschappelijke artikelen om onze deelvragen te beantwoorden. Bij enkele deelvragen zal het praktische gedeelte ook van toepassing zijn. Met name de huidige technieken voor productie van waterstof en de werking van een brandstofcel. Aan de hand van experimenten zullen we brandstofcel vergelijken met waardes uit de literatuur en met een conventionele motor. Ook kunnen we terecht bij het PWS-forum van TU Delft. De vragen die we daar stellen worden dan beantwoord door studenten die studies volgen met relevante informatie voor ons onderwerp.

    Wij hebben al verschillende documenten en filmpjes (zie bronnenlijst) bekeken die betrekking hebben op het maken van een brandstofcel. Ons ontwerp zullen we baseren op ontwerpen die we zijn tegengekomen en daar zullen we ook een vleugje improvisatie bij gebruiken. Vaak staan bij de filmpjes/documenten ook linkjes naar websites met onderdelen nuttig zijn bij het bouwen van een brandstofcel. We kunnen de werkplaats van Comenius Zamenhof gebruiken voor het bouwen van onze brandstofcel. Op de werkplaats is gereedschap aanwezig en mogelijk ook onderdelen die we kunnen benutten voor de brandstofcel. Daarnaast zijn we ook van plan om proeven met brandstofcellen te doen bij de TU Delft. Zij bieden iedere donderdag een PWS middag aan. Op die middagen zijn allerlei proeven beschikbaar waaronder ook experimenten met een brandstofcel.
    Werking brandstofcel
    Een brandstofcel heeft waterstof en zuurstof nodig om energie vrij te maken. Waterstof (H2) komt in de natuur nauwelijks voor, want als het in aanraking komt met zuurstof (O2) dan reageren de stoffen met elkaar en als reactieproduct ontstaat water. Zoals de reactievergelijking hieronder laat zien, komt er energie vrij als waterstof en zuurstof met elkaar reageren. Een brandstofcel maakt gebruik van die chemische energie en zet die om in elektrische energie. kkk

    2H2 (g) + O2 (g) → energie + H2O (l)

    Aangezien er nauwelijks waterstof in de natuur voorkomt zal het verkregen moeten worden. Water is daar een goede bron voor. Door middel van elektrolyse kunnen de elementen gescheiden worden.

    De brandstofcel bestaat uit een anode (positief), kathode (negatief) en een elektrolyt (geleider). De anode en kathode moeten poreus zijn. Als gevolg kunnen de waterstof- en zuurstof moleculen bij elkaar komen en komt er energie vrij.
    Voordelen waterstof
    Er zal een moment wanneer de fossiele brandstoffen opraken. Daarom moet er gezocht worden naar een andere energiebronnen. Waterstof is een goed alternatief want het is een onuitputtelijke bron. Het gebruik van waterstof leidt niet tot CO2-emissie dat geeft het een duurzaam voordeel. Daarnaast is het ook een duurzame manier om energie op te slaan. Tegenwoordig heb je al elektrische auto’s dus waarom zou je dan overstappen op waterstof? Het antwoord op die vraag is tijd. Het opladen van een elektrische auto duurt een aantal uren. Het tanken van waterstof gaat daarentegen net zo snel als het tanken van benzine of diesel. Daarnaast maken voertuigen die op waterstof werken vrijwel geen geluid. Er zal dus een forse vermindering van geluidsoverlast zijn.
    Complicaties waterstof
    De aankoop van een auto die op waterstof werkt is op dit moment erg prijzig. Dat betekent dat veel mensen zich geen auto met brandstofcel kunnen veroorloven. Daarnaast is er veel ruimte nodig voor opslag, aangezien waterstof een lage dichtheid heeft. Het grootste probleem is dat er nog geen goede infrastructuur aanwezig is voor brandstofcelauto’s. Dit komt met name door de lage dichtheid dat maakt het opslaan ervan erg duur. Als er efficiëntere manieren van opslag ontwikkeld kunnen worden dan zal het voordeliger worden om meer infrastructuur voor waterstofauto’s aan te leggen. Dat zal leiden tot meer vraag naar waterstofauto’s.

    Tijdplan
    Voor ons profielwerkstuk gaan wij gebruik maken van zowel experimenten als literatuuronderzoek.
    Wij willen redelijk vroeg beginnen met het literatuuronderzoek. Als we dat tijdig hebben afgerond kunnen vervolgens onze aandacht volledig richten op het praktische gedeelte. We zijn van plan het literatuuronderzoek zo goed als afgerond te hebben als de onderdelen voor onze brandstofcel eenmaal aangekomen zijn. We gaan ervan uit dat de onderdelen aan het begin van de zomervakantie aangekomen zijn.

    Datum 2018 Onderdeel
    Juli Deelvragen (literatuuronderzoek)
    Augustus Experimenteren
    September PWS afronden en conclusie, begin maken presentatie
    Oktober Werken aan presentatie
    Bronnen
    https://www.han.nl/onderzoek/mensen/mascha-smit/attachments/de_rol_van_waterstof_binnen_de_duurzame_energietransitie_digitaal_def.pdf
    https://www.nemokennislink.nl/publicaties/waterstof-als-energiedrager/
    http://www.free-energy-info.co.uk/Smack.pdf
    https://www.youtube.com/watch?v=cqjn3mup1So
    https://www.aljevragen.nl/sk/experiment/EXP164.html
    http://technotheek.utwente.nl/wiki/Fuel_cells
    /_Brandstofcellen


  • PWS TU Delft admin

    @Jamsie
    Beste James,

    Jullie zijn al goed onderwerp met jullie project! Ik zag ook net bij alle aanmeldingen dat je jullie hebt aangemeld voor de PWS middag van 9 juni. Jullie zijn daar van harte welkom. Ik zal aankomend weekend even een mail sturen met hierin alle informatie voor de pws middag.

    Dan heb ik ook even jullie onderzoeksplan doorgelezen. Deze ziet er ook goed uit. Een tip die wij altijd geven voor een goede hoofdvraag is dat het een open vraag is en niet met alleen ja of nee kan worden beantwoord. Zoals jullie hoofdvraag nu is geformuleerd is dat wel het geval. Als jullie het herformuleren naar "Hoe kunnen fossiele brandstoffen in de vervoerssector in Europa worden vervangen door waterstof?".
    Daarnaast zou ik nog een deelvraag toevoegen (tussen jullie deelvraag 2 en 3) waarin je onderzoekt hoe waterstof kan worden gebruikt in de vervoerssector. Denk dan aan verbrandingsmotor of brandstofcel, maar ook aan of het toepasbaar is voor elk soort vervoersmiddel. Een vrachtschip en auto zijn natuurlijk niet hetzelfde. Door deze deelvraag krijg je iets meer samenhang tussen je deelvragen en kun je aan de hand hiervan ook onderzoeken waarom het nu nog niet veel (rijden al een paar waterstofauto's en bussen op de weg) wordt gebruikt.

    Ik heb de rest niet helemaal doorgelezen. Wij gaan niet alles van iedereen project checken, maar als jullie specifiek vragen hebben dan kan ik het altijd uitleggen.

    Groetjes,
    Sanne


Aanmelden om te reageren
 

Het lijkt erop dat je verbinding naar Forum verloren is gegaan, wacht even terwijl we de verbinding proberen te herstellen.