Stip
Zet me op de lijst

Vraag 30Waterstofbromide-flowbatterij

4 puntenEnergie
Om duurzame energie betaalbaar op te slaan, hebben onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven een batterij ontwikkeld die voldoende zonne-energie kan opslaan om een kantoor enkele weken van elektrische energie te voorzien. Deze batterij is een waterstofbromide-flowbatterij (HBFB) en heeft
De HBFB bevat vijftig elektrochemische cellen die met elkaar zijn verbonden. Elke elektrochemische cel bestaat uit twee halfcellen: een HBr -halfcel en een H -halfcel. Zie figuur 1. De HBr -halfcel bevat een 2 poreuze elektrode van koolstof waar de zure HBr -oplossing doorheen wordt gepompt. De H -hDe HBFB bevat vijftig elektrochemische cellen die met elkaar zijn verbonden. Elke elektrochemische cel bestaat uit twee halfcellen: een HBr -halfcel en een H -halfcel. Zie figuur 1. De HBr -halfcel bevat een 2 poreuze elektrode van koolstof waar de zure HBr -oplossing doorheen wordt gepompt. De H -h
Op de uitwerkbijlage is de elektrochemische cel nogmaals schematisch weergegeven.
Figuur 2 geeft een vereenvoudigde weergave van de HBFB. In plaats van 50 elektrochemische cellen zijn er maar 5 getekend. figuur 2 De HBr -halfcellen zijn aangesloten op een voorraadvat met HBr -oplossing. Hierin komt na het opladen ook Br – terecht. Uit voorzorg 3 is rond dit voorraadvat een opvang
De H -halfcellen zijn aangesloten op 4 voorraadvaten met waterstof. Het 2 volume van elk vat is 50 m 3 . De dichtheid van H in een opgeladen HBFB 2 is 0,732 kg m –3 . Uiteindelijk wordt 89% van deze hoeveelheid H omgezet 2 tijdens stroomlevering. Hierbij komt 2,4∙10 5 J per mol H vrij. 2
Bereken de maximale hoeveelheid elektrische energie in kWh die kan worden geleverd door de HBFB. 1,0 kWh = 3,6∙10 6 J .
Foto van je antwoord

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?
  1. Bepaal eerst hoeveel waterstof er samen in de vier voorraadvaten zit.
  2. Reken daarna uit welk deel van die waterstof tijdens het stroomleveren echt wordt omgezet.
  3. Met de molaire massa uit Binas reken je die massa om naar een aantal mol.
  4. Tot slot reken je de vrijgekomen energie per mol om naar kWh met de gegeven omrekenfactor.

Hier verliezen leerlingen punten

  • Laat de tussenstappen met eenheden staan, dan zie je zelf waar een factor ontbreekt.
  • Let erop dat je het volume van alle vier de vaten gebruikt en niet alleen één vat.
  • Bij het omrekenen van joule naar kilowattuur gaat het vaak mis met de machten van tien, dus controleer dat stap apart.
Dichtheid, volume en massaMolaire massa en chemische hoeveelheidOmzettingspercentageEnergie omrekenen naar kWh

Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.

Hulp nodig?
De vraag als tekst

Om duurzame energie betaalbaar op te slaan, hebben onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven een batterij ontwikkeld die voldoende zonne-energie kan opslaan om een kantoor enkele weken van elektrische energie te voorzien. Deze batterij is een waterstofbromide-flowbatterij (HBFB) en heeft de grootte van een aantal zeecontainers. Een HBFB bevat een oplossing van het zuur waterstofbromide ( HBr ) in water. Deze oplossing bevat de deeltjes H + (aq) en Br – (aq). De zure oplossing wordt door een pomp door de batterij gepompt. Een laagje polypropeen aan de binnenzijde van de pomp beschermt deze tegen de hoge zuurgraad.

De HBFB bevat vijftig elektrochemische cellen die met elkaar zijn verbonden. Elke elektrochemische cel bestaat uit twee halfcellen: een HBr -halfcel en een H -halfcel. Zie figuur 1. De HBr -halfcel bevat een 2 poreuze elektrode van koolstof waar de zure HBr -oplossing doorheen wordt gepompt. De H -halfcel bevat ook een poreuze elektrode van 2 koolstof. De halfcellen worden van elkaar gescheiden door een membraan dat H + -ionen doorlaat. figuur 1 Wanneer een HBFB voor de eerste keer wordt opgeladen, worden in de HBr -halfcel de Br – -ionen omgezet tot Br – -ionen. In de H -halfcel worden 3 2 H + -ionen die door het membraan zijn gegaan, omgezet tot waterstofgas. Tijdens het opladen treden de volgende halfreacties op: HBr -halfcel: 3 Br – (aq) → Br – (aq) + 2 e – 3 H -halfcel: 2 H + (aq) + 2 e – → H (g) 2 2

Op de uitwerkbijlage is de elektrochemische cel nogmaals schematisch weergegeven.

Figuur 2 geeft een vereenvoudigde weergave van de HBFB. In plaats van 50 elektrochemische cellen zijn er maar 5 getekend. figuur 2 De HBr -halfcellen zijn aangesloten op een voorraadvat met HBr -oplossing. Hierin komt na het opladen ook Br – terecht. Uit voorzorg 3 is rond dit voorraadvat een opvangbak met calciumcarbonaat geplaatst. Wanneer de zure HBr -oplossing zou lekken, ontstaat een gevaarlijke situatie. Het calciumcarbonaat vermindert dit gevaar.

De H -halfcellen zijn aangesloten op 4 voorraadvaten met waterstof. Het 2 volume van elk vat is 50 m 3 . De dichtheid van H in een opgeladen HBFB 2 is 0,732 kg m –3 . Uiteindelijk wordt 89% van deze hoeveelheid H omgezet 2 tijdens stroomlevering. Hierbij komt 2,4∙10 5 J per mol H vrij. 2

Bereken de maximale hoeveelheid elektrische energie in kWh die kan worden geleverd door de HBFB. 1,0 kWh = 3,6∙10 6 J .