Vraag 31Alcohol 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.
Hoe pak je dit aan?
- Lees de uitgangspunten in de aangewezen tabel en kies er twee uit die bij deze vraag passen.
- Bedenk per gekozen uitgangspunt wat er bij een waterstofauto gebeurt en wat er bij een SOFC-auto gebeurt.
- Schrijf per uitgangspunt een voordeel of nadeel op, in de volgorde die de opgave vraagt.
Hier verliezen leerlingen punten
- Noteer bij het uitgangspunt zowel een voordeel als een nadeel, want beide worden gevraagd.
- Baseer elk punt echt op het gekozen uitgangspunt en niet op een algemene mening over auto's.
- Gebruik de opschrijfwijze uit de opgave, met uitgangspunt, voordeel, uitgangspunt en nadeel onder elkaar.
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
Er zijn ook auto’s die rijden op waterstofgas. Op grond van de uitgangspunten van de groene chemie kunnen voordelen en nadelen van een SOFC-auto ten opzichte van een waterstofauto worden gegeven.
Geef een voordeel en een nadeel van een SOFC-auto ten opzichte van een waterstofauto. − Baseer je antwoord op twee van de volgende uitgangspunten: 2, 8 of 12. − Gebruik Binas-tabel 97F of ScienceData-tabel 38.6. − Noteer je antwoord als volgt: uitgangspunt: … voordeel: … uitgangspunt: … nadeel: …