Deze week begint een test met de productie van waterstof die is opgeslagen als natriumboorhydride. Opgelost in ultrapuur water is dat materiaal net zo gemakkelijk en veilig te tanken als conventionele brandstof. De zogeheten H2Fuel maakt het gebruik van waterstof als energiebron in het vervoer een stuk eenvoudiger.
Voor de test is een kleine reactor gebouwd waar de H2Fuel in wordt gespoten. Elk natriumboorhydridemolecuul in de oplossing bevat vier waterstofatomen. Om die los te maken, is een activator nodig, verdund zoutzuur, die eveneens wordt ingespoten. Het natriumboor bindt vervolgens zuurstof uit het water, zodat daaruit ook waterstof wordt vrijgemaakt. Die waterstof wordt vervolgens afgevoerd, net als het resterende natriumboorzuur.
De reactor staat op Plant One, de faciliteit voor chemische experimenten in het Rotterdamse Botlekgebied.
Ultrapuur water
Het gebruik van ultrapuur water, qua zuiverheid vergelijkbaar met het water dat in de chipindustrie wordt gebruikt, is essentieel voor het rendement van het proces. Verontreinigingen moeten namelijk zo veel mogelijk worden voorkomen.
Dat bleek namelijk een jaar of zes geleden, toen het Amerikaanse Department of Energy onderzoek heeft gedaan naar natriumboohydride. De energiedichtheid van drager plus waterstof was toen lager dan de norm die ze zich hebben gesteld, namelijk 14 % van die van benzine. Bovendien duurde de productie van waterstof uit natriumboorhydride te lang.
Een uitvinding van Gerard Lugtigheid, technisch manager en uitvinder, bracht uitkomst . Hij ontwikkelde een methode om waterstof snel en nagenoeg volledig vrij te maken uit natriumboorhydride door het te mengen met ultrapuur water en een 5 % oplossing van zoutzuur die werkt als activator. Bij die reactie komt niet alleen waterstof vrij uit de natriumboorhydride, maar ook uit het ultrapure water.
Geen drukvat
Het voornaamste doel van H2Fuel is om waterstof gemakkelijker hanteerbaar te maken als energiebron voor transport. In gasvorm is voor een voorraad waterstof van 5 kg, goed voor een afstand van 500 km, een drukvat nodig dat bestand is tegen 350 bar.
De slurry van natriumboorhydride en puur water is daarentegen in een sterk geconcentreerde vorm op te slaan en te tanken; er treedt daarbij geen reactie op. Dat gebeurt pas als de activator wordt toegevoegd. Op die manier bereikt H2Fuel een energiedichtheid die 20 % bedraagt van die van benzine. ‘Met een tank van 100 l H2Fuel rijd je zo’n 1500 km’, aldus directeur Rob de Kraa van de H2Fuel Holding.
Laat eerst maar eens zien
Een van de doelen van de test op Plant One is aantonen dat met natriumboorhydride op een veilige manier waterstof is vrij te maken. ‘Wie we er ook over spreken, ze vinden onze H2Fuel zó fantastisch dat ze het proces eerst willen zien voordat ze het echt geloven.’ Verder wordt de testreactor vooral gebruikt om te zorgen dat met software de hoeveelheid waterstof die vrijkomt precies is te reguleren. ‘We gaan variëren met de inspuitdruk, de druk in de reactor, de dosering van de stoffen en dergelijke.’ De Kraa verwacht dat de eerste reeks tests begin komend jaar zal zijn voltooid.
De volgende stap is hergebruik van het restproduct natriumboorzuur. ‘Die recycling is in ons model essentieel. We verwachten dat we uiteindelijk 95 % van de oorspronkelijke natriumboorhydride terug kunnen winnen.’ De daarvoor benodigde elektriciteit kan worden geleverd door windmolens of zonnepanelen. 'We zetten zo duurzame elektriciteit om in brandstof.’ De Kraa verwacht dat komende zomer alles klaar staat om op Plant One die recycling te demonstreren.
Auto met drie tanks
Grootschalig gebruik van de H2Fuel vereist wel aanpassing van de auto. Die krijgt een brandstofcel, de reactor en drie tanks: een voor de natriumboorhydride, een voor de activator en een voor het afgewerkte natriumboorzuur. Er is ook een speciaal vulpistool nodig en een drievoudige slang. Er zijn dus aanpassingen nodig aan de bestaande infrastructuur, maar die zijn veel minder ingrijpend dan het opbouwen van een infrastructuur voor waterstof onder grote druk. Qua veiligheid scoort het minder vluchtige natriumboorhydraat zelfs beter dan benzine en diesel, aldus De Kraa. ‘Bij het tanken gaan de hydride en activator erin en het zuur eruit, dat dan elders wordt opgewerkt. Dat lijkt omslachtig, maar we hebben dan wel een brandstof die duurzaam is geproduceerd, gemakkelijk is toe te passen en bij gebruik geen enkele schadelijke emissie achterlaat.’
Hieronder een video waarin Gerard Lugtigheid het principe van H2Fuel uitlegt.
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.