Waterstofproductie door elektrolyse van water
Elektrolyse van water
Bij elektrolyse van water wordt een elektrische stroom door water gestuurd via twee elektroden van een inert materiaal, bijvoorbeeld roestvrij staal. Kraanwater is niet geschikt voor waterstofproductie. Een waterstoffabriek draait op zogenaamd demi-water, water waar alle mineralen uit zijn gehaald. Omdat dit water op zich de stroom niet goed geleidt wordt de geleiding wat verhoogd door er een ionenbron aan toe te voegen. De ionen kunnen worden geleverd door een zout, een base of een zuur. Een gebruikelijke zuurtoevoeging is bijvoorbeeld zwavelzuur; gebruikelijke basen zijn kalium en natrium hydroxide; gebruikelijke zouten zijn natriumzouten. Door de stroom wordt water ontleed in waterstof en zuurstof volgens de chemische reactie:
2 H20 → 2 H2 + O2
Waterstof ontstaat aan de kathode (negatieve elektrode) waarbij vier elektronen worden afgegeven om waterstof te vormen. Zuurstof ontstaat aan de anode (positieve elektrode) terwijl daar vier elektronen worden opgenomen om zuurstof te vormen. Omdat zuurstof en waterstof aan de elektroden ontstaan, kunnen ze daar gemakkelijk apart worden opgevangen.
De energiedichtheid van het opgeslagen waterstof is hoog 38 kWh/kg. Het rendement van de productie van waterstof varieert van 50 tot 80%. Met een brandstofcelrendement van 50% ligt het totale opslagrendement dan tussen de 25 en 40% wat relatief laag is. De energie nodig om de waterstof op te slaan is daarin nog niet meegenomen zodat het totale rendement lager zal uitvallen. Waterstof kan worden opgeslagen in drukcilinders, in metaalhydrides en bij lage temperatuur in vloeibare vorm.
Productie van waterstof
Verschillende energiebedrijven ontwikkelen avtiviteiten voor de productie van waterstof. Dat varieert van het bouwen van windparken speciaal voor de productie van waterstof, het bouwen van elektrolysefabrieken met groene elektriciteit als energiedrager tot en met het aanleggen van een waterstofnetwerk om de waterstof te transporteren.
Opslag van waterstof
Vopak, HES International en Gasunie willen een terminal bouwen voor de opslag van groene ammoniak. De ammoniak wordt omgezet in waterstof die, via een pijpleiding van de Gasunie, naar de afnemers wordt vervoerd. De Gasunie werkt in Duitsland ook mee aan de ontwikkeling van een groot opslagsysteem voor waterstof in ondergrondse zoutcavernes [Volkskrant].
In de Verenigde Staten is een opslagsysteem in aanbouw met een vermogen van 220 MW waarbij de waterstof ondergronds wordt opgeslagen in zoutholtes met een totale capaciteit van 300.000 MWh. Dit systeem kan meer dan 1300 uur elektriciteit produceren met de opgeslagen waterstof [Wikipedia]
Behalve voor opslag kan waterstof ook dienen als grondstof voor productieprocessen.