Je leest:

Natte uitlaat

Natte uitlaat

Auteur: | 12 mei 2003

File in de zomer – veel mensen laten de ramen van de auto liever dicht, om de uitlaatgassen buiten te houden. Maar uitlaatgassen hebben hun langste tijd misschien gehad. Dankzij onderzoek aan boord van het International Space Station (ISS) komt de mogelijkheid om een auto op waterstof te laten lopen dichtbij. Zo’n auto produceert alleen maar warm water als afvalproduct.

Een bekend proefje bij scheikunde is elektrolyse van water. Door water onder spanning te zetten vormen zich zuurstof en waterstof. Onder leerlingen (en veel docenten…) is de omgekeerde proef populairder: je krijgt een prachtige knal als je de twee gassen mengt en aansteekt. De reactievergelijking is simpel: 2H + O geeft H2O, water dus. Niet alleen daarom is waterstof interessant. Elke gram waterstof levert bij verbranding drie keer zoveel energie op als een gram benzine! Dus waarom wordt daar nog geen gebruik van gemaakt?

Waterstof is het lichtste en kleinste element. De atomen ervan zitten graag met zijn tweeën bij elkaar in het gas H2, dat door zelfs de kleinste gaatjes kan ontsnappen. Dat is wel zo veilig, omdat het gas zich zo snel verspreidt dat de concentratie al snel te laag is om te ontbranden. Het betekent wel dat waterstof zich maar moeilijk laat opsluiten. Eén optie is om het gas tot –250 oC af te koelen. Helaas weegt een koelinstallatie die zoiets kan te veel om in een normale auto in te bouwen. Maar er is een andere optie: de chemische broertjes van kattegrind!

Zeolieten

Kattegrind is een van de zeolieten, een erg poreuze steensoort. Er zijn veel verschillende soorten zeolieten, maar ze hebben allemaal kleine holtes en tunnels in hun kristalstructuur. Dat maakt ze ideaal om vluchtige gassen als waterstof op te slaan. Een zeoliet houdt zijn inhoud vast tot het worden verwarmd. Dan laat het zijn inhoud los, wat de reden is dat de oude Grieken het de ‘kokende ( zeo) steen lithos’ noemden.

De kristalstructuur van een zeoliet zit vol met holtes en tunnels. Gassen die uit andere ‘containers’ zouden ontsnappen blijven in een zeoliet mooi opgesloten. Door het materiaal te verwarmen komt het gas weer vrij. bron: NASA

Het probleem is de capaciteit van het zeoliet. Op dit moment kan een zeoliet zo’n 2 à 3 procent van zijn gewicht aan waterstof opslaan. Om te concureren met een normale benzinetank van hetzelfde gewicht moet dat worden opgekrikt tot 6 of 7 procent. En dat is het punt waarop het ISS om de hoek komt kijken.

Deze zeolietkristallen zijn in een aards laboratorium gegroeid. Het is duidelijk te zien dat ze niet al te regelmatig zijn. bron: NASA

Zeoliet-kristallen die in een aards laboratorium groeien worden niet al te groot. In lage zwaartekracht – zoals in een ruimtestation – komen de moleculen langzamer bij elkaar en verloopt het groeiproces ordelijker. Dat levert grotere kristallen op, die ook beter in elkaar zitten. Dat heeft Al Sacco laten zien, de directeur van het Center for Advanced Microgravity Materials Processing (CAMMP) aan de Northeastern University (Boston). Hij deed dat tijdens een ruimtevlucht aan boord van de onlangs verongelukte shuttle Columbia.

Dit kristal is op het ISS gegroeid en met dezelfde vergroting bekeken. Het is duidelijk groter en bevat minder afwijkingen in de kristalstructuur. Hopelijk heeft het ook een grotere opslagcapaciteit. bron: NASA

“De volgende stap was natuurlijk het ISS,” zegt Sacco. Met zijn collega’s heeft hij een groeikamer voor zeolieten gebouwd die in 2002 naar het ISS is gebracht. De eerste beelden van de kristallen wijzen erop dat productie bij lage zwaartekracht inderdaad betere zeolieten oplevert. “We moeten die kristallen nu naar beneden zien te krijgen.” Op dit moment wordt de bemanning van het ISS afgelost door een Russisch Sojoez-vrachtschip. Waarschijnlijk zal dat schip de zeolieten mee terugbrengen naar de Aarde.

Sacco zegt, dat hij in de nabije toekomst geen grote fabrieken in de ruimte ziet. “We willen eerst weten of het mogelijk is om zeolieten met een capaciteit van 7 procent te maken. Daarna vogelen we uit hoe we dat op aarde na kunnen bootsen.”

Sacco moet wel opschieten: op IJsland is onlangs een pompstation voor waterstof geopend. De enige auto op het eiland die daar iets aan heeft was bij de feestelijke opening aanwezig. De bestuurder had dus geen last van files voor de pomp. Het IJslandse pompstation was overigens niet het eerste station dat waterstof levert: in München en Hamburg is al sinds 1999 waterstof verkrijgbaar. Daar maken speciale BMW’s en bussen gebruik van deze schone brandstof.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 12 mei 2003

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.