Vraag 30Alcohol in de auto
Schreef je op papier? Maak een foto van je uitwerking op papier. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
Een fabrikant heeft een elektrische auto ontwikkeld die rijdt op een oplossing van ethanol (alcohol, C H O ). Deze auto maakt in een 2 6 ‘reformer’ waterstofgas uit de ethanoloplossing. Vervolgens produceert een zogenoemde ‘solid oxide-brandstofcel’ (SOFC) elektrische stroom uit waterstofgas. De elektrische energie wordt opgeslagen in een batterij en kan worden gebruikt voor het aandrijven van de motor. In figuur 1 is deze energievoorziening schematisch en vereenvoudigd weergegeven. figuur 1
In de reformer wordt de ethanoloplossing omgezet tot waterstofgas en koolstofdioxide. Dit proces kan vereenvoudigd worden weergegeven met onderstaande vergelijking. C H O (l) + 3 H O (l) → 6 H (g) + 2 CO (g) (reactie 1) 2 6 2 2 2
In figuur 2 is de SOFC schematisch weergegeven. De gevormde waterstof reageert bij elektrode A van de SOFC. Bij elektrode B reageert zuurstof uit de lucht. Hierbij treden de volgende halfreacties op: elektrode A: H + O 2 − → H O + 2 e ̶ 2 2 elektrode B: O + 4 e ̶ → 2 O 2 − 2 figuur 2 In figuur 2 ontbreken de stoffen die halfcel B verlaten.
De elektrolyt in de SOFC is vast en kan bestaan uit zirkoniumoxide ( ZrO ) 2 waaraan een kleine hoeveelheid yttriumoxide ( Y O ) is toegevoegd. In 2 3 figuur 3 zijn de roosters van zuiver ZrO en van het mengsel van ZrO en 2 2 Y O schematisch weergegeven. 2 3 figuur 3
Door de toevoeging van Y O ontstaan lege plekken in het rooster van 2 3 ZrO die ‘gaten’ worden genoemd. De oorzaak hiervan is dat er per twee 2 Zr 4+ -ionen die worden vervangen door twee Y 3+ -ionen, één O 2– -ion minder nodig is in het rooster.
De wijze waarop de elektrolyt elektrische stroom geleidt, is als volgt: − De SOFC wordt verhit tot 600 °C. − Bij deze temperatuur kunnen O 2– -ionen naar een volgende lege plek springen. − Netto verplaatsen zich op deze manier O 2– -ionen door de elektrolyt heen, van de ene elektrode naar de andere elektrode.
Tijdens het rijden wordt vanuit de reformer CO uitgestoten (reactie 1). 2 Toch is onder een bepaalde voorwaarde het rijden met deze auto CO -neutraal. 2
Geef deze voorwaarde en licht toe waarom rijden met deze auto dan CO 2 - neutraal is. Noteer je antwoord als volgt: voorwaarde: … toelichting: …