Elektrolyse: een (nieuwe) technologie in beeld
De ontdekking van elektrolyse als een proces voor het chemisch scheiden van verbindingen met behulp van elektrische stroom dateert uit het begin van de 19e eeuw. In 1800 ontdekte de Britse chemicus William Nicholson dat water door elektrolyse kon worden gesplitst in waterstof en zuurstof. Later in 1808 bevestigde de Britse chemicus Humphry Davy deze ontdekking en voerde verdere experimenten uit om andere verbindingen zoals natrium en kalium te isoleren.
In de jaren die volgden werden vooral in de industrie elektrolysers doorontwikkeld en verbeterd. Aan het einde van de 19e eeuw werd elektrolyse gebruikt om aluminium, koper en andere metalen te produceren. In de jaren twintig werd elektrolyse ook gebruikt om chloor en andere chemicaliën te produceren.
Electrolyzers zijn apparaten die elektrolyse gebruiken om chemische reacties te creëren die elektrische energie omzetten in chemische energie. Elektrolysers worden vaak gebruikt om waterstof uit water te produceren of om koolstofdioxide om te zetten in andere chemicaliën zoals methaan of ethyleen. Ze spelen ook een belangrijke rol bij energieopslag en de omzetting van hernieuwbare energie.
Het elektrolyseproces vindt plaats in een cel bestaande uit twee elektroden ondergedompeld in een elektrolytische oplossing. Op de elektroden wordt een elektrische spanning gezet, waardoor het elektrolyseproces op gang komt. Wanneer water wordt gebruikt als elektrolytoplossing, wordt water afgebroken in zijn componenten, waterstof en zuurstof. De zuurstof komt vrij bij de positieve elektrode (anode) terwijl de waterstof vrijkomt bij de negatieve elektrode (kathode).
Er zijn verschillende soorten elektrolysers, waaronder alkalische elektrolysers en polymere elektrolytmembraan (PEM) elektrolysers. Alkalische elektrolysers gebruiken een alkalische oplossing als elektrolyt, terwijl PEM-elektrolysers een polymeermembraan als elektrolyt gebruiken om een hoge efficiëntie en selectieve afgifte van waterstof te garanderen.
Het gebruik van elektrolysers heeft verschillende voordelen. Omdat elektrolysers elektrische energie kunnen omzetten in chemische energie, kunnen ze hernieuwbare energiebronnen zoals wind- en zonne-energie gebruiken om waterstof te produceren, wat kan helpen de koolstofemissies te verminderen. Electrolysers kunnen ook worden gebruikt om energie op te slaan door overtollige energie op te slaan en vrij te geven wanneer dat nodig is. Bovendien kunnen ze worden gebruikt om brandstofcellen te maken, die een efficiënte manier zijn om waterstof om te zetten in elektriciteit.
Welke materialen worden gebruikt om elektrolysers te bouwen?
De materialen die worden gebruikt om elektrolysers te vervaardigen, zijn afhankelijk van het type elektrolyser en de behoeften van de toepassing. Enkele veelgebruikte materialen zijn:
- Elektroden: De elektroden in elektrolysers zijn meestal gemaakt van geleidende materialen zoals koolstof, edelmetalen zoals platina of palladium of nikkellegeringen.
- Elektrolyt: Het elektrolyt in elektrolysers kan een waterige oplossing zijn, zoals caustic soda (natriumhydroxide) of caustic potas (kaliumhydroxide), of een polymeermembraan dat protonengeleidbaarheid vertoont.
- Tank: De tank van de elektrolyser kan van verschillende materialen zijn gemaakt zoals RVS, kunststof of glas.
- Pakkingen: De pakkingen die de elektrolyt in de elektrolyser vasthouden, zijn vaak gemaakt van polymere materialen zoals polyvinylchloride (PVC) of polytetrafluorethyleen (PTFE).
- Voeding: Electrolyser-voedingen bevatten meestal draden, connectoren en circuits gemaakt van materialen zoals koper, aluminium en silicium.
Het is belangrijk om materialen te selecteren die voldoen aan de behoeften van de toepassing, zoals de chemie van de elektrolyt en de stroom die nodig is om de gewenste reactie uit te voeren. Sommige elektrolysers hebben ook materialen nodig die bestand zijn tegen corrosie of speciale coatings hebben om ongewenste reacties te voorkomen.
In de afgelopen jaren hebben technologische vooruitgang de ontwikkeling van elektrolysers aangewakkerd, waardoor ze belangrijke instrumenten in de energie-industrie zijn geworden. Met name elektrolyzers worden gebruikt om waterstof als energiedrager te produceren, die in brandstofcellen kan worden gebruikt om elektriciteit op te wekken of als grondstof kan dienen voor de chemische industrie. Electrolysers spelen ook een belangrijke rol bij energieopslag en de omzetting van hernieuwbare energiebronnen zoals wind- en zonne-energie.
Over het algemeen zijn elektrolyzers belangrijke hulpmiddelen voor het omzetten van elektrische energie in chemische energie en het bevorderen van energieopslag en -conversie. Naarmate de technologie voortschrijdt, wordt verwacht dat elektrolysers een steeds belangrijkere rol gaan spelen in de energie-industrie.
