Waterstof en
Brandstofceltechnologie

Waterstof is het meest voorkomende element in het universum. De zon en andere sterren bestaat grotendeels uit waterstof, maar hier op aarde zijn er bijna geen natuurlijke bronnen van moleculaire waterstof. Waterstof komt meestal voor als onderdeel van een groter molecuul als water of een organische verbinding. Waterstofproductie komt neer op het onttrekken van waterstof uit deze moleculen.

Waterstof kan worden geproduceerd met behulp van duurzame energie, zoals zonne- of windenergie, wanneer electrolyzers worden gebruikt. Dit zijn in essentie “omgekeerde” brandstofcellen waarin waterstof wordt geproduceerd door water te splitsen in zuurstof en waterstof. Waterstof wordt gebruikt als energiedrager en biedt een realistische oplossing voor energieopslag op grote schaal, bijvoorbeeld voor het balanceren van het hernieuwbare energienetwerk.

Wanneer waterstof wordt verbrand komt er alleen warmte en water vrij, vandaar ook de Engelse naam hydrogen: “watervormer” in het oud-Grieks. In onze brandstofcelmodules wordt waterstof op een meer gecontroleerde manier omgezet in water, waarbij warmte en elektriciteit vrijkomt in plaats van vlammen. De elektrische energie kunnen we nuttig gebruiken, bijvoorbeeld om te rijden, varen, of vliegen.

PEM Brandstofcellen

In onze systemen wordt waterstof gecombineerd met zuurstof uit de omgevingslucht om de chemische energie die is opgeslagen in deze moleculen om te zetten in elektrische energie en waterdamp. De elektrische energie die bij deze elektrochemische reactie vrijkomt, kan worden gebruikt om iedere toepassing van stroom te voorzien.

In onderstaande infographic wordt dit proces schematisch weergegeven. Waterstof komt de brandstofcel linksboven binnen en splitst zich aan de anodezijde van de cel met behulp van een katalysator in twee protonen en twee elektronen. Waterstof die niet reageert wordt gerecirculeerd en op een later tijdstip opnieuw in de cel geïntroduceerd. In de kern van de cell bevindt zich een “Proton Exchange Membrane” (PEM). Deze heeft als eigenschap dat het wel protonen kan doorlaten, maar elektrisch isolerend is. De protonen kunnen het membraan passeren naar de cathode zijde van de cell. De elektronen zijn gedwongen om via een extern circuit de andere zijde, de kathode, te bereiken. Daar worden de elektronen, protonen en zuurstofmoleculen door middel van een katalysator samengevoegd tot H2O, water.

Waterstof heeft een relatief hoge energiedichtheid en kan goed worden getankt, vervoerd en opgeslagen. Dit maakt waterstof-brandstoftechnologie met name geschikt voor toepassingen met een hoge continue energiebehoefte en lange operationele inzetbaarheid. Bij batterijen schalen de kosten lineair met de vereiste opslagcapaciteit. Twee keer zo veel energie opslaan vereist twee keer zo veel batterijen en vereist dus een twee keer zo grote investering. In waterstof-elektrische systemen hoeft alleen de hoeveelheid waterstoftanks te worden verdubbelt, de brandstofcel blijft hetzelfde. Hoe groter de vereiste capaciteit, hoe aantrekkelijker zo de keuze wordt voor een waterstofsysteem. Daarnaast hebben deze toepassingen baat bij de snelle tankmogelijkheden die waterstof biedt.

Hybride brandstofceltechnologie

Om onze klanten een optimale emissievrije aandrijflijn te bieden, ontwikkelen we op maat gemaakte hybride brandstofcelsystemen. Hierbij wordt waterstof brandstofceltechnologie gecombineerd met een kleine batterij die optimaal is afgestemd op de applicatie. Onze kerncompetenties zijn de (economische) configuratie, integratie en operationele aansturing van deze klantspecifieke systemen.

Het resultaat is een uniek ontworpen hybride brandstofcelsysteem, waarin het beste van waterstof- en batterijtechnologie wordt gecombineerd. Korte tanktijden en lange autonome operaties met hoge energiebehoeften zijn nu mogelijk, terwijl een vermogenspiek zonder vertraging kan worden beantwoord. Dit systeem wordt geoptimaliseerd naar een minimale Total Cost of Ownership, maar met een hoogstaande kwaliteit.