Les 2 Opwekking van waterstof

• Techniek
• Speciaal Onderwijs
• Leerroute 2

Opwekking van waterstof

In deze les:

• Verschillende kleuren waterstof
• SMR 
• CCS
• Elektrolyser

Lesdoel: aan het eind van de les kunnen de studenten de verschillende productiemethoden van waterstof te  herkennen, benoemen en analyseren. Tevens zijn ze instaat om de verschillende kleuren te benoemen. 

Er zijn in basis drie kleuren voor het geproduceerde waterstof:

• Grijs
• Blauw
• Groen

We gaan ze deze les afzonderlijk behandelen met productiemethoden erbij

Grijs waterstof

Wordt gevormd door een proces genaamd: stoom-methaanreforming (SMR). Hierbij reageert methaan CH4 met waterdamp H20. Tijdens deze reactie krijgen we H2 en CO. Deze CO wordt geoxideerd tot CO2 en uitgestoten. De H2 kan opgeslagen worden en gebruikt worden in een elektrolyser. 

Omdat dit proces gebruik maakt van fossiele brandstoffen en CO2 uitstoot, noemen het grijs en is het, het minst duurzaam. 

Grijs waterstof

Grijs waterstof

Het hoofddoel van SMR is het produceren van syngas (synthetisch gas), waar vervolgens weer ammoniak en methanol van gemaakt kan worden. Een bijproduct is waterstof(gas). 

Blauw waterstof

Komt uit hetzelfde proces van SMR, maar hier wordt de CO2 afgevangen en opgeslagen. Vaak gebeurt dit in ondergrondse gesteente en wordt ook wel carbon capture and storage (CCS) genoemd. 

Blauw waterstof

Groen waterstof

Is de meest duurzame manier van waterstof produceren. Door gebruik te maken van elektrolyse en elektriciteit vanuit een duurzame bron als zonne-energie of windenergie. 

Hoe elektrolyse werkt en hoe je dit zelf kan doen, gaan we nu verder op in. 

Elektrolyse

Is een proces waarbij, door gelijkstroom te zetten op een anode en een kathode, water wordt gescheiden in zuurstof en waterstof. 

Elektrolyse

De kathode is negatief en de daarmee zullen de positief geladen deeltjes van het water naar de kathode gaan. Andersom zullen de negatieve deeltjes naar anode gaan.

Elektrolyse

Puur water (zonder mineralen) zal dus niet goed werken. Daarom wordt er een proton exchange membrane (PEM) gebruikt voor het soepel transporteren van elektrische deeltjes.

Als elektrolyse toepast, doe je dat dan met gelijkspanning of wisselspanning

Wat wordt meer geproduceerd bij elektrolyse? Waterstof of zuurstof

Wat is het belangrijkste verschil tussen blauw en grijs waterstof?

1. Grijs waterstof wordt geproduceerd met hernieuwbare energie, blauw niet
2. Blauw waterstof maakt gebruik van CCS om CO2 af te vangen, grijs niet
3. Grijs waterstof wordt geproduceerd met elektrolyse, blauw met steam-methane reforming
4. Blauw waterstof heeft een hogere CO2 uitstoot dan grijs.

Welke methode wordt gebruikt om groen waterstof te produceren?

1. Steam-methane reforming
2. Elektrolyse uit hernieuwbare bronnen
3. Verbranding van fossiele brandstoffen
4. Fermentatie van organisch materiaal

Wat is het belangrijkste nadeel van grijs waterstof productie?

1. Het is duurder dan groen waterstof
2. Het vereist grote hoeveelheden hernieuwbare energie
3. Het produceert aanzienlijk grote hoeveelheden CO2
4. Het maakt gebruik van zeldzame metalen

Welk van de opties beschrijft het beste groene waterstof?

1. Waterstof geproduceerd door SMR, zonder CO2 afvang.
2. Waterstof geproduceerd uit elektrolyse met elektriciteit uit fossiele brandstoffen
3. Waterstof geproduceerd uit elektrolyse, met elektriciteit uit wind- en zonne-energie.
4. Waterstof geproduceerd door fermentatie van organische materialen.

Wat is een veel voorkomend gebruik van blauwe waterstof?

1. Het aandrijven van elektrische voertuigen
2. Het verminderen van CO2 uitstoot door middel van CCS
3. Het verwarmen van huizen zonder CO2 uitstoot
4. Het produceren van biobrandstof

Waarom wordt groene energie beschouwd als de meest duurzame optie?

1. Het maakt gebruik van fossiele brandstoffen
2. Het is goedkoper dan grijs en blauw waterstof
3. Het vereist geen elektriciteit voor de productie
4. Het produceert geen CO2 uitstoot, mits geproduceerd van hernieuwbare energie

Evalueer de gegeven antwoorden met je groepje. Ga vervolgens bepalen wat een goede locatie zou zijn voor een elektrolyser, die werkt op groende stroom. 

Lesdoel:

aan het eind van de les kunnen de studenten de verschillende productiemethoden van waterstof te herkennen, benoemen en analyseren. Tevens zijn ze instaat om de verschillende kleuren te benoemen

Lesdoel gehaald?

1. Ja
2. Nee