Er wordt druk gezocht naar manieren om over te gaan op schonere energie en zo dus ook de CO2-uitstoot te verminderen.

Eén van de manieren om energie op te wekken zonder CO2 uit te stoten, is met de brandstofcel.

Maar hoe werkt zo’n cel nou eigenlijk? Mr. Chadd legt het in dit artikel voor je uit!

Wat is een brandstofcel?

Een brandstofcel is een manier om via een chemische reactie elektriciteit op te wekken. Dit gebeurt doordat waterstof en zuurstof een reactie met elkaar aangaan, waarbij energie vrijkomt in de vorm van elektriciteit en warmte. De werking lijkt op die van een batterij of accu, maar in tegenstelling tot een batterij of accu kan een brandstofcel niet opgaan. Je kan elke keer weer een nieuwe energiedrager toevoegen, zodat deze niet opraakt. In een elektrische auto met een brandstofcel kan je de tank bijvoorbeeld weer voltanken met waterstof, zodat de energiedrager waterstof niet op raakt.

De werking van een brandstofcel

Een brandstofcel werkt met een anode en een kathode. De anode is een plek in de cel van waaruit elektrische stroom de cel binnenstroomt en de kathode is de plek in de cel waar de stroom de cel verlaat. De cel werkt via een redoxreactie met een halfreactie bij de anode en de kathode. Deze halfreacties zijn:

Anode: H2 → 2H+ + 2e–
Kathode: O2 + 4H+ + 4e– → 2H2O

Deze twee reacties kunnen bij elkaar worden opgeteld om de totaalreactie te krijgen. Hierbij moet de reactie in de anode eerst x2 worden gedaan, zodat bij beide reacties vier losse elektronen aan een kant staan en deze dus tegen elkaar wegvallen. De totaalreactie is dus:

2H2 + O2 → 2H2O + energie

Omdat waterstof de energie draagt die uiteindelijk vrijkomt, wordt de brandstofcel ook wel de waterstofmotor genoemd. De energie die ontstaat, bestaat uit elektriciteit en warmte. In het gunstigste geval is het rendement van de reactie 90%: 90% van de energie bestaat dus uit elektriciteit.

Hoe schoon is de brandstofcel?

Het voordeel van de brandstofcel, is dat het enige afvalproduct water is. Er komt dus geen CO 2 vrij bij de reactie. Echter wordt er wel vaak aardgas gebruikt voor het produceren van waterstof. Als waterstof op deze manier gewonnen wordt, komen er wel stoffen bij die schadelijk zijn voor het milieu, zoals CO 2 . Daarom is een brandstofcel alleen een echt schone energiebron als waterstof op een duurzame manier gewonnen wordt. Dan noem je de productie CO 2 -neutraal: er wordt geen CO 2 uitgestoten.

Oefenvragen

Laat zien dat de totaalreactie 2H 2

• O 2 → 2H 2 O + energie ontstaat uit de halfreacties bij de anode en de kathode.

Waarom is een brandstofcel niet altijd CO 2 -neutraal?

Leerlingen die hier vragen over hebben, keken ook naar:

Koolwaterstoffen

Waterzuivering

Dissimilatie: aerobe en anaerobe verbranding