Horizon Waterstof energie

• Techniek
• Middelbare school
• vmbo
• Leerjaar 1-3

Waterstof Energie

Ventilator met waterstofenergie

Door de stijgende prijzen en het tekort aan fossiele brandstoffen worden alternatieve energiebronnen belangrijker dan ooit. De brandstofcel wordt daarom steeds meer een focus. Voor iedereen die dat wil, als je wilt weten hoe het werkt

is de brandstofcel precies wat je zoekt:  In deze les halen we de energie (waterstof) uit een hydrostik-PRO. Deze hebben we gevuld via een Hydrofill-PRO apparaat. Dit apparaat kan energie verbruiken via het stroomnet, via een windmolen of via zonnepanelen. De laatste 2 mogelijkheden zijn nieuwe manieren om energie op te wekken. 

Vervolgens gaan we onderzoeken hoe we de nieuwe energie kunnen gebruiken doormiddel van omzetten van waterstof naar elektriciteit.

 

Inleiding

Tijdens deze les ga je het volgde leren:

• Wat is waterstof
• Werking van een brandstofcel
• Omzetten van waterstof naar elektriciteit
• Metingen uitvoeren
• Werking van een ventilator op een brandstofcel

Doelstellingen

Wat weet je al over waterstof en het omzetten naar elektriciteit ?

Aan deze competenties ga je werken:

• K 2.9 Hoe zet je materialen en middelen in 

• K 2.11 Onderzoeken 

• K 2.16 Instructies en procedures opvolgen 

 

Competenties

Fossiele brandstoffen worden door verbranding omgezet in bruikbare energie. De energie die vrijkomt bij de

verbranding is inherent moeilijk op te vangen en inefficiënt. Het produceert ook kooldioxide, dat niet

gemakkelijk weer in een bruikbare brandstof kan worden omgezet. 

Een verbrandingsmotor op fossiele brandstoffen in een elektriciteitscentrale is slechts ongeveer 30 tot 40% efficiënt. Dit betekent dat slechts 30 tot 40% van de energie in de fossiele brandstoffen wordt omgezet in bruikbare energie (elektriciteit). Motoren in een auto zijn zelfs nog minder efficiënt en bereiken een efficiëntieniveau van 15 tot 20%. Waar gaat de rest van de energie naartoe? 

De ontwikkeling van waterstof- en brandstofceltechnologieën en -producten over de hele wereld zal de lucht

die we inademen verbeteren, zorgen voor veilige en betrouwbare energie, de uitstoot verminderen die

klimaatverandering veroorzaakt. 

Fossiele brandstoffen

Worden fossiele brandstoffen verband om energie te kunnen maken?

1. Ja, benzine word verband om energie te kunnen maken
2. Ja, waterstof word omgezet in elektriciteit
3. Nee, benzine word omgezet in elektriciteit
4. Nee, waterstof word verbrand om energie te kunnen maken

Bij verbanding van fossiele brandstoffen ontstaan giftige stoffen?

1. Nee, bij verbranding ontstaat er zuurstof
2. Ja, bij verbranding ontstaat er waterstof.
3. Nee, bij verbranding ontstaat er kooldioxide
4. Ja, bij verbranding ontstaan koolmonoxide en stikstof

Verbanding van fossiele brandstoffen heeft een hoog rendement?

1. Ja verbranding tot 50% - 65% rendement
2. Ja verbranding tot 30% - 40% rendement .
3. Nee verbranding tot 30% - 40% rendement
4. Nee verbranding tot 5% - 10% rendement

Brandstofcellen kunnen worden gezien als alternatieve energieapparaten die de kracht van waterstof ontsluiten. Ze zetten chemische energie om in elektrische energie. Waterstofbrandstofcellen doen dit zeer schoon, zonder giftige uitstoot en met een hoog rendement. Waterstof- en brandstofceltechnologieën hebben veel potentiële toepassingen op het gebied van schone energie – van het besturen van onze voertuigen, tot het aandrijven van onze mobiele telefoons en laptops, tot het verwarmen van onze ziekenhuizen en huizen.

Brandstofcellen genereren geen energie uit het niets. Ze gebruiken waterstof. Waterstof is een uitstekende energiedrager. Waterstof is niet giftig, hernieuwbaar, gemakkelijk te verkrijgen en boordevol energie. Wanneer het met zuurstof verbrandt, verandert het in water. Dit water kan via elektrolyse weer worden gesplitst in waterstof en zuurstof. De gegenereerde waterstof kan opnieuw worden verbrand en ondergaat zo een grenzeloze cyclus zonder toxische uitstoot. Met een brandstofcel kun je waterstof zonder verbranding omzetten in elektrische stroom

De ontwikkeling van waterstof- en brandstofceltechnologieën en -producten over de hele wereld zal de lucht

die we inademen verbeteren, zorgen voor veilige en betrouwbare energie, de uitstoot verminderen die

klimaatverandering veroorzaakt.

Waarom brandstofcellen en waterstof

Brandstofcellen zetten chemische energie om in elektrisch energie?

1. Niet waar
2. Waar

Welke stof verbruikt een brandstofcel?

1. Benziene
2. Diesel
3. Waterstof
4. Zuurstof

Heeft een brandstofcel een hoog rendement?

1. Ja waterstof wordt 40% - 65% rendement omgezet in elektriciteit
2. Ja waterstof wordt 70% - 95% rendement omgezet in elektriciteit.
3. Nee waterstof wordt 40% - 50% rendement omgezet in elektriciteit
4. Nee waterstof wordt 10% - 40% rendement omgezet in elektriciteit

Bij het omzetten van waterstof naar elektriciteit ontstaan giftige stoffen?

1. Nee, bij de omzetting van waterstof ontstaat er water
2. Ja, bij de omzetting van waterstof ontstaat er vervuild water
3. Nee, bij de omzetting van waterstof ontstaat er kooldioxide
4. Ja, bij de omzetting van waterstof ontstaat er zuurstof

Verzamel onderstaande onderdelen:

• A Microbrandstofcel
• B Hydrostik PRO (waterstofopslag)
• C Drukregelaar
• D Zware ventilatormodule
• E Ventilatorblad
• F Hydrostik PRO-basis
• G Basis voor microbrandstofcellen
• H draden
• i Adapter voor ventilatorblad
• J Hydrostik PRO ondersteuning
• K Klem
• L Siliconen buizen

Opdracht 1 Wat heb je nodig

Opdracht 2 De microbrandstofcelmodule voorbereiden

1. Plaats de PEM-brandstofcel (a) in de sleuf op de basis (g). Zorg ervoor dat de      brandstofcel goed in de basis past.
2. Gebruik de korte zwarte en rode draden om de brandstofcel op de basis aan te sluiten, zoals hieronder weergegeven. Zorg ervoor dat u de kleurcode respecteert wanneer u elke draad in het overeenkomstige stopcontact steekt.

Opdracht 3 De ventilatormodule voorbereiden

1. Sluit de adapter (i) aan op de motoras. Plaats het ventilatorblad (e) op de adapter.

    Zorg ervoor dat de verbinding goed vastzit.

Opdracht 4 Sluit de ventilator aan op de brandstofcel

1. Snij een siliconenbuisje van 6 cm lang. Laat de buis door de klem gaan. Sluit het                ene uiteinde van de buis aan op de inlaat van de brandstofcel (onderste mondstuk). Houd de klem gesloten.
2. Gebruik de zwarte en rode draden om de ventilatormodule op de brandstofcelmodule aan te  sluiten. Zorg ervoor dat u de kleurcode respecteert wanneer je elke draad in het                      overeenkomstige stopcontact steekt.

Opdracht 5 Voorbereiden van de waterstofbron

1. Snij een siliconenbuisje van 15 cm lang. Schroef de drukregelaar los en plaats de bout om de buis. Sluit de slang            aan op de drukregelaar
2. Sluit het andere uiteinde van de buis van de drukregelaar aan op het resterende mondstuk van de brandstofcel.                  Zorg ervoor dat de verbinding goed vastzit.
3. Plaats de HYDROSTIK PRO-steun (j) op zijn basis (f).
4. Plaats de HYDROSTIK PRO op zijn steun.

Opdracht 6 Voorzie de ventilator van waterstofenergie

1. Schroef de HYDROSTIK PRO stevig op de drukregelaar.
2. Open de klem om een beetje waterstof eruit te blazen en sluit hem dan snel. De ventilator zal onmiddellijk beginnen te draaien.

Opmerking:

• Als de ventilator op dit moment niet draait, moet u deze mogelijk met uw vinger bewegen om te starten.
• Er wordt voorgesteld om na elke 10 minuten de klem te openen om een bepaalde hoeveelheid waterstof vrij te laten komen       om de goede prestaties van de brandstofcel te garanderen.
• Verwijder de HYDROSTIK PRO onmiddellijk na gebruik van de drukregelaar.

 

Opdracht 7 Hoeveel electriciteit word er opgewekt

1. Vraag aan je leraar een multimeter
2. Sluit de multimeter aan volgens afbeelding
3.  Kijk hoeveel Volt je kan aflezen
4. Wat zie je gebeuren op de voltmeter na een paar minuten

 

Op de multimeter lees ik ... Volt af?

Opruimen

Ruim alle weer netjes op.

Doe de brandstofcel weer in het foili zakje en dan in een kunststof bakje waar een vochtige spons in zit.

De brandstofcel mag niet uitdrogen anders gaat hij stuk.

Zelfbeoordeling van de competenties:
K.2.9 Materialen en middelen inzetten
Hoe zet je materialen en middelen in
Waaom heb je deze materialen gebruikt/
op welke veiligheids punten met je letten bij deze materialen en middelen

Zelfbeoordeling van de competenties:
K.2.11 Onderzoeken
Welke verschillende onderzoeken heb jij uitgevoerd?
Welke verschillen heb je waargenomen?

Zelfbeoordeling van de competenties K 2.16:
* Uitvoeren van de werkzaamheden volgens opdracht
*Werken volgens voorschriften

Zoek via ChatGPY / Copilot naar beroepen die waterstof  maken en omzetten naar elektriciteit of waar met waterstof word gewerkt.

LOB

Welke beroepen heb je allemaal kunnen vinden?

Sleep de afbeelding naar de juiste naam je houd vier woorden over

Sleep opdracht 1

Brandstofcel

hydrostik Pro

Klem

Siliconeslang

Electriciteitsnoeren

Ventilatorblad

Adapter 

Hydrofill apparaat

battery

Waterleiding

Zonnepaneel

Drukregelaar

Afsluitdop

A
B	Brandstofcellen Een brandstofcel is een apparaat dat chemische energie, opgeslagen in een brandstof zoals waterstof, omzet in elektriciteit en warmte via een elektrochemische reactie
C	Chemische energie Chemische energie is de energie die opgeslagen is in de bindingen van moleculen en atomen. Deze energie komt vrij tijdens een chemische reactie, zoals verbranding van hout of aardgas, waarbij de stof wordt omgezet in iets nieuws
D
E	Elektrische energie Elektrische energie is de energie die ontstaat door de beweging van geladen deeltjes, zoals elektronen, door een geleider. Deze energie kan worden opgewekt uit andere energiebronnen
	Elektrolyse Elektrolyse is een chemisch proces waarbij een elektrische stroom wordt gebruikt om een verbinding te splitsen of een niet-spontane chemische reactie te veroorzaken
	Energieapparaat een apparaat dat met elektrische energie werkt of een apparaat dat energiezuinig is
	Energiedrager E en energiedrager is een stof of medium waarin energie is opgeslagen en die getransporteerd kan worden om later te worden omgezet in bruikbare energie, zoals elektriciteit, warmte, of mechanische kracht

Begrippenlijst

F	Fossiele energie Fossiele energie is energie die wordt opgewekt uit fossiele brandstoffen zoals aardgas, steenkool en aardolie
G	Genereren Het omzetten van energie van de ene vorm naar een andere vorm, meestal om elektriciteit te produceren
H
I	Inherent Inherent betekent iets dat onlosmakelijk met iets verbonden is, dus het hoort er van nature bij en kan niet gescheiden worden
	Inefficient Betekent dat je een doel bereikt met te veel verspilling van tijd, moeite of middelen.
J
K	Kooldioxide Kooldioxide (\(CO_{2}\)) is een kleurloos, reukloos gas dat bestaat uit één koolstofatoom en twee zuurstofatomen.
L
M

N
O
P
Q
R
S

T
U
V
W
X
Y
Z

Waterstof Energie

Controleer of je alle vragen en opdrachten heb gemaakt van Ventilator met waterstof energie