De geschiedenis van waterstof
In 1671 beschreef de Iers-Engelse chemicus Robert Boyle in een brandbaar gas dat vrijkwam bij een reactie tussen verdund zuur en ijzer. Bijna 100 jaar later (1766) ontdekte de britse wetenschapper Henry cavendish dat het een chemisch element was.hij ontdekte dit bij experimenten met kwik. Hoewel hij veel eigenschappen zeer nauwkeurig wist te beschrijven, vermoedde hij dat metaal de bron van het gas was maar het was een zuur. Daarom noemde hij zijn nieuw ontdekte element brandbaar gas van metalen. Enkele jaren later gaf Antoine Lavoisier waterstof de huidige Latijnse naam hydrogenium.
Het woord hydrogenium is een samenstelling van de Griekse 2 griekse woorden hydro (water) en genes (vormen, maken).Hydrogenium kan dus vertaald worden als watermaker.
De eigenschappen van waterstof
De scheikundige benaming van waterstof is H2, dit betekent dat een waterstofmolecuul is opgebouwd uit twee waterstofatomen. Waterstofgas is zeer licht ontvlambaar. Wanneer het in aanraking komt met vuur zal het met een knal reageren met zuurstof (O2) en omgezet worden in waterdamp (H2O), vandaar ook de naam watervormende stof. De reactie die hierbij plaatsvindt is 2 H2 + O2 -> 2 H2O, wat wil zeggen dat twee waterstofmoleculen reageren met een zuurstof molecuul, hierbij raken de atomen los en vormen watermoleculen. Omgekeerd geldt dat watermoleculen weer kunnen worden opgesplitst in waterstof en zuurstof. Onder hele hoge temperaturen kan waterstof ook worden gefuseerd waarbij helium ontstaat en een heleboel energie vrijkomt. Dit gebeurt ook in de zon waarbij de energie het heelal in word gezonden en zo onder andere de aarde opwarmt.
Het voorkomen van waterstof
Waterstof komt bijna niet voor als puur waterstof, meestal wordt het gevonden in combinatie met zuurstof (H2O water), stikstof (NH3ammoniak) of koolstof (CH4 aardgas). Om hier waterstof van te maken zullen ze moeten worden ontleed door reacties toe te passen waarbij de H-atomen worden gescheiden van de rest,dit heet een ontledingsreactie.
Toepassingen van waterstof
Waterstof is een stof die veel energie bevat,die komt vrij als je het verbrand.Je zou dus machines kunnen aandrijven op waterstof. Hiervoor is wel waterstofgas nodig. Oplossing:de brandstofcelQua opbouw lijken brandstofcellen een klein beetje op accu’s of batterijen. Beiden leveren elektrische energie via een chemische reactie. Verschil is echter dat een accu slechts een opslagmedium voor elektrische energie is, en dat de brandstofcel elektriciteit produceert.
De brandstofcel werkt op pure waterstof of – door middel van een omvormer- op een element met een hoog waterstofgehalte zoals methanol, en zelfs gewone benzine. Binnenin de brandstofcel wordt de waterstof via een membraan gecombineerd met zuurstof. Aan de ene kant van het membraan vloeit waterstof door de gaskanalen en aan de andere kant zuurstof.
Wanneer de twee gassen met elkaar reageren ontstaan stoom en elektriteit. De elektriciteit kan worden gebruikt voor de voeding van bijvoorbeeld een elektrisch apparaat, een elektromotor (in een voertuig) of van het elektriciteitsnet. De stoom kan eenvoudig in de vorm van water worden afgevoerd.
Voertuigen nemen de waterstof met zich mee in hun tanks, bijvoorbeeld als vloeibare waterstof, of als waterstofgas onder druk. Het restproduct -puur water- kan middels een "uitlaat" aan de achterkant van het voertuig worden afgevoerd, of eventueel worden bewaard voor hergebruik (bijvoorbeeld voor de ruitenwissers).
De brandstofcel heeft in vergelijking tot bestaande energieopwekkers een heel hoger rendement omdat de omzetting van de brandstof (de waterstof) in energie direct plaatsvind, en niet in meerdere fasen, zoals bij de verbrandingsmotor en de stoommachine. Daar wordt eerst warmte opgewekt, vervolgens beweging (in zuigers in cilinders) en daarna eventueel elektriciteit.
Het verschil in rendement is nog groter bij lage en/of sterk wisselende belasting. Automotoren, bijvoorbeeld, werken vrijwel nooit op vol vermogen, en daardoor zeer inefficient.
