Vraag 31Ammoniak-brandstofcel
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?
- Bekijk in figuur 2 hoe het energieniveau van de beginstoffen zich verhoudt tot dat van de reactieproducten van stap 1.
- Let op de richting van de pijl die bij stap 1 hoort, en wat die richting over de energie zegt.
- Trek daaruit de conclusie of de reactie exotherm of endotherm is, en geef de reden erbij.
Hier verliezen leerlingen punten
- Schrijf er ook bij waarom de richting van de pijl iets zegt, anders mis je het tweede punt.
- Let goed op welke pijl bij stap 1 hoort, want de andere pijlen horen bij andere stappen.
- Noem niet alleen exotherm of endotherm, maar onderbouw je keuze met wat je in de figuur ziet.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
De meeste auto’s met een brandstofcel gebruiken waterstof als brandstof. Om een ‘volle’ tank waterstof te krijgen, moet waterstof onder zeer hoge druk worden opgeslagen. Dit opslaan onder hoge druk is niet nodig als waterstof met stikstof uit de lucht eerst wordt omgezet tot ammoniak. N + 3 H → 2 NH (reactie 1) 2 2 3 Ammoniak is ook geschikt als brandstof in een brandstofcel en kan gemakkelijker vloeibaar gemaakt worden dan waterstof. In figuur 1 is een ammoniak-brandstofcel schematisch weergegeven. figuur 1 lampje H O + lucht (zonder O ) H O + N 2 2 2 2 OH − -elektrode OH − C-Ni-elektrode 2 C-MnO − OH H O + lucht (met O ) NH 2 2 3 membraan In deze brandstofcel reageert zuurstof aan de C-MnO -elektrode volgens 2 halfreactie a: O + 2 H O + 4 e – → 4 OH – (halfreactie a) 2 2 Aan de C-Ni -elektrode reageert ammoniak volgens halfreactie b. Halfreactie b is hieronder onvolledig weergegeven: de coëfficiënten ontbreken. NH + OH – → N + H O + e – (halfreactie b) 3 2 2
De C-MnO -elektrode bevat 20 massaprocent MnO . MnO dient als katalysator 2 2 2 en niet als geleidend materiaal.
In een waterstof-brandstofcel reageren waterstof en zuurstof tot water. Het gebruik van ammoniak als brandstof komt neer op dezelfde reactie, maar dan in twee stappen. Stap 1: Waterstof en stikstof worden omgezet tot ammoniak (reactie 1). Stap 2: In een ammoniak-brandstofcel reageren ammoniak en zuurstof tot stikstof en water. In figuur 2 zijn de energie-effecten in de waterstof-brandstofcel (∆E ) en in de 1 ammoniak-brandstofcel (∆E ) weergegeven in één energiediagram. 3 figuur 2 waterstof-brandstofcel ammoniak-brandstofcel H + O + N 2 2 2 Δ E 2 energie NH + O 3 2 Δ E 1 Δ E 3 H O + N H O + N 2 2 2 2 Uit figuur 2 blijkt dat de ammoniak-brandstofcel minder energie levert per mol waterstof dan de waterstof-brandstofcel.
Leg uit aan de hand van figuur 2 of stap 1 een exotherme of een endotherme reactie is.