Vraag 33Ammoniak-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?
- Denk na over wat stikstofoxides in de lucht doen en waar ze terechtkomen.
- Bedenk welk milieuprobleem je kent dat met uitstoot van stikstof samenhangt.
- Let op dat de vraag naar één effect vraagt, dus één duidelijk effect is genoeg.
Hier verliezen leerlingen punten
- Schrijf een effect op dat je echt kunt uitleggen, niet alleen een woord als vervuiling.
- Noem geen oorzaak of bron van stikstofoxides als je naar het effect op het milieu wordt gevraagd.
- Let op dat je het milieueffect noemt en niet het gevaar voor je eigen gezondheid alleen.
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.
Stoffen die reageren in een brandstofcel, zouden ook direct verbrand kunnen worden. Bij de verbranding van ammoniak ontstaan dan niet alleen N en H O ; 2 2 onder bepaalde omstandigheden kunnen dan ook stikstofoxides gevormd worden. Stikstofoxides hebben een negatief effect op het milieu.
Geef een negatief effect van stikstofoxides op het milieu.