Hoe werkt een waterstofauto?

Een waterstofauto doet iets met waterstof, maar hoe werkt het precies? We leggen het uit.

Als je in een waterstofauto rijdt zonder te weten dat het een waterstofauto is, zul je heel weinig verschil merken met een reguliere elektrische auto. Een waterstofauto is namelijk ook gewoon een elektrische auto. Maar dan wel eentje die op een hele andere manier zijn stroom krijgt dan een elektrische auto met een accupakket. Hoe een waterstofauto precies werkt doen we in dit artikel uit de doeken.

Elektrolyse

Allereerst: wat is waterstof überhaupt en hoe kom je eraan? Waterstof is het meest voorkomend element in het universum, maar het komt in principe niet los voor op onze planeet. Het is wel de ‘H’ in H₂O, oftewel water. Dit betekent dus dat je waterstof uit water kunt halen. Dit kan via een proces dat elektrolyse heet. Zonder er meteen een heel scheikundig verhaal van te maken: het komt er op neer dat water met behulp van elektriciteit opgesplitst wordt in waterstof en zuurstof. Waterstof die op deze manier geproduceerd wordt heet groene waterstof.

Waterstof uit aardgas

Momenteel wordt er echter vooral grijze waterstof geproduceerd. Dit is waterstof die uit uit fossiele brandstoffen wordt gewonnen. 95% van de waterstof komt op deze manier tot stand. Waterstof kan ook uit aardolie of kolen gehaald worden, maar meestal wordt er aardgas gebruikt. Hier komt weer een ander chemisch proces aan te pas: men laat stoom (water dus) onder hoge druk met methaan reageren. Op die manier kan waterstof afgesplitst worden.

Het voordeel is dat dit een stuk goedkoper is dan elektrolyse. Het nadeel is dat er alsnog CO₂ vrijkomt. Dit kan overigens ook weer afgevangen worden. Dan is er sprake van blauwe waterstof. Het overgrote deel van de huidige waterstof is echter grijze waterstof.

Brandstofcel

Dat is het nu tijd om to the point te komen: hoe werkt een waterstofauto? Het onderdeel waar het allemaal om draait is de brandstofcel. Een waterstofauto wordt daarom ook wel een FCEV genoemd, oftewel een Fuel Cell Electric Vehicle.

In de brandstofcel wordt waterstof samengevoegd met zuurstof tot water. Aan dat water heb je niet zoveel, maar het mooie is: bij dit proces ontstaat elektriciteit. Elektrolyse dus, maar dan precies andersom. De opgewekte stroom drijft de elektromotor aan en voila, je kunt – indirect – rijden op waterstof.

Hoewel de stroom uit de brandstofcel direct de elektromotor aan kan drijven, zijn waterstofauto’s ook nog voorzien van een accu. Deze is echter kleiner dan die van een batterij-elektrische auto, omdat de batterij puur als buffer dienstdoet.

Waterstoftanks

De waterstof wordt in de auto opgeslagen in tanks. Waar een benzine- of dieselauto, maar één brandstoftank hebben, heeft een waterstofauto er doorgaans meerdere. Zowel de Toyota Mirai als de Hyundai Nexo (meer waterstofauto’s zijn er momenteel niet) hebben er drie. In deze cilindervormige tanks wordt waterstof onder hoge druk opgeslagen. Daardoor is de waterstof gecomprimeerd, maar alsnog nemen de waterstoftanks veel ruimte in beslag. Daarom moet een waterstofauto ook vrij groot zijn.

Tanken

De waterstoftanks bijvullen gaat op een vergelijkbare manier als een benzine- of dieselauto. Je kunt gewoon tanken met een waterstofauto. Daarvoor moet je bij een waterstofstation zijn, waar je de auto in een paar minuten vol kunt gooien. Helaas zijn deze op het moment nog dun gezaaid in Nederland. Op het moment van schrijven (april 2022) is ons land tien waterstofstations rijk.

Waterstofmotor

Naast een waterstofauto met een brandstofcel is er ook nog een heel ander type waterstofauto’s, die voorzien zijn van een waterstofmotor. De werking van een waterstofmotor is precies hetzelfde als van een verbrandingsmotor. Het verschil is dat de motor niet op benzine of diesel loopt, maar op waterstof. Zodoende heb je een ‘ouderwetse’ verbrandingsmotor, maar dan zonder CO₂-uitstoot. Deze techniek is echter nog niet terug te vinden in productieauto’s. Er wordt wel mee geëxperimenteerd, met name door Toyota.

Samenvattend

Nog een keer kort samengevat: een waterstofauto is een volledig elektrische auto, die wordt aangedreven door een elektromotor. Een brandstofcel voorziet deze elektromotor van stroom. In de brandstofcel wordt via een chemische reactie waterstof en zuurstof omgezet in water. Bij dit proces komt elektriciteit vrij. Op die manier kun je indirect rijden op waterstof. Een verbrandingsmotor laten lopen op waterstof kan ook, maar een dergelijke waterstofmotor is nog niet in de productiefase.