Sluitstuk | Efficiëntere waterstofproductie om camper te laten rijden

Waterstof is een van de meest gebruikte chemicaliën in de chemische industrie en is onder meer nodig bij de productie van benzine en kunstmest. Waterstof zelf wordt momenteel grotendeels uit fossiele brandstof geproduceerd, via een proces dat veel energie kost. Er wordt veel onderzoek gedaan om deze reactie met minder energie te laten verlopen. Zo testte ST-masterstudent Teun Raijmakers, die midden juni afstudeert, het gebruik van speciale membranen in het reactorvat.

Waar je bij waterstofproductie aan grote vaten en opslagtanks denkt, is het reactorvat waar Teun Raijmakers mee experimenteert op dat punt enigszins teleurstellend. Met zijn hand geeft hij de maten aan: grofweg vijfendertig centimeter hoog en zo'n vijf centimeter in doorsnede. Maar, haast Teun zich te zeggen: “De kleine reactor die ik gebruik is puur voor experimentele doeleinden, dat zegt nog niets over de uiteindelijke grootte. Wel draait het in ons onderzoek juist om kleinschalige waterstofproductie in zogenoemde fuell cells, een soort accu’s. Die kun je bijvoorbeeld als energiebron gebruiken om voertuigen zoals campers aan te drijven.

In het reactorvat zitten katalysatordeeltjes die reageren met het gas (methaan) dat erdoorheen geblazen wordt, waardoor waterstof gevormd wordt middels een evenwichtsreactie. Door speciale membranen in het reactorvat te plaatsen, kun je het evenwicht verplaatsen zodat er meer ultrapure waterstof wordt geproduceerd, legt Teun uit. “Zo’n membraan ziet eruit als een mat metalen staafje en zuigt het gevormde waterstof af. Dat werkt op zich prima. Maar door die hoge zuigende werking trekt het ook katalysatordeeltjes aan die als zandkorreltjes de boel verstoppen. Daardoor wordt de waterstoftoevoer richting membraan belemmerd, iets wat je juist wil voorkomen. Ik heb veel experimenten gedaan om deze concentratiepolarisatie - een verschil in concentratie van waterstof rondom het membraan in vergelijking tot het reactiemengsel zelf - beter te kunnen begrijpen.”

Volgens Teun is het lastig concentratiepolarisatie helemaal te voorkomen bij het gebruik van een fluidized bed membrane, zoals het membraan voluit heet. Wel kan het iets afnemen door extra schotten in het reactorvat te plaatsen die voor een betere mixing zorgen of door de stroomsnelheid aan te passen. Belangrijker is het om rekening te houden met concentratiepolarisatie in de rekenmodellen die de waterstofproductie beschrijven, iets wat nog niet gebeurde. Daarom schreef Teun een nieuw model dat de daadwerkelijke waterstof flux beter kan benaderen. “Het is weer een klein stapje vooruit om waterstofproductie efficiënter te maken. Mijn begeleider presenteert mijn model waarschijnlijk binnenkort op een internationale conferentie, toch wel bijzonder.”

Nu de laatste experimenten bijna klaar zijn, is er vooral tijd voor leuke dingen zoals het recente vakgroepuitje. Daar trommelde de professor er samen met alle studenten en andere medewerkers op de djembé lustig op los, waarna ze elkaar met laserguns te lijf gingen. Een vakgroep met een fijne atmosfeer, beaamt Teun. Toch wil hij na zijn afstuderen de overstap maken richting bedrijfsleven, een stageplek heeft hij al geregeld. Eind juni start hij als technoloog bij Nyrstar Budel waar hij aan de slag gaat met de productie van zink. “Nieuw element, nieuwe uitdaging.”

Deel dit artikel via je socials