Vraag 24Alternatieve brandstoffen
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?
- Bij deze vraag reken je eerst uit hoeveel waterstof er in de vraag staat, en dat is de basis voor de rest.
- Met de reactievergelijkingen bepaal je hoeveel CO2 bij reactie 2 ontstaat, dus welk deel van de totale uitstoot daar al uit komt.
- Daarna trek je dat deel af van de totale uitstoot, zodat overblijft wat door andere processen ontstaat.
- Laat in je antwoord zien welke stappen je zet, zodat de nakijker je redenering kan volgen.
Hier verliezen leerlingen punten
- Vergeet niet de molaire massa's van waterstof en koolstofdioxide op te zoeken in de Binas en mee te nemen in je berekening.
- Let op de verhouding tussen de stoffen in de reacties, want niet elke stof reageert in dezelfde hoeveelheid mol.
- Controleer aan het eind het aantal significante cijfers aan de hand van de gegevens in de opgave en zet de eenheid erbij.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
Vrachtwagens die goederen vervoeren rijden vaak op fossiele brandstoffen. In het onderzoek naar alternatieven is ook de verbranding van fijnverdeelde metalen onderzocht. In de figuur op de uitwerkbijlage zijn de energiedichtheid ( kWh dm –3 ) en de energie-inhoud per massa-eenheid ( kWh kg –1 ) van verschillende brandstoffen weergegeven. Alternatieve brandstoffen die momenteel worden onderzocht, zijn onder andere waterstof en ijzer. De energie-inhoud van ijzer is 7,4·10 6 J kg –1 . In de figuur op de uitwerkbijlage ontbreekt nu nog het punt van Fe .
Als een vrachtwagen rijdt op een alternatieve brandstof, moet worden voldaan aan twee belangrijke eisen: Eis 1 Het benodigde volume van de brandstoftank mag niet te groot zijn, want dan blijft er te weinig ruimte voor een vracht over. Eis 2 De benodigde massa brandstof mag niet te groot zijn, want dan kost het vervoer van de brandstof zelf veel extra energie.
Bij het gebruik van metalen als brandstof voor vrachtwagens bestaat de mogelijkheid om het verbrandingsafval te recyclen, namelijk door het metaaloxide met waterstof te laten reageren. De optimale temperatuur voor de reactie van ijzer( III )oxide ( Fe O ) met waterstof ligt tussen 970 K 2 3 en 1120 K .
Waterstof kan op industriële schaal worden geproduceerd door elektrolyse van water. Een andere manier om waterstof te maken gaat via stoom-reforming van methaan. Hierbij treden twee reacties op: reactie 1 CH + H O CO + 3 H reactiewarmte: + 206 kJ per mol CH 4 2 2 4 reactie 2 CO + H O CO + H reactiewarmte: – 41 kJ per mol CO 2 2 2 Als eindproducten uit deze reactie worden uitsluitend CO en H 2 2 verkregen. Bij stoom-reforming komt in totaal per kilogram waterstof 9,0 kg CO vrij. Een gedeelte daarvan komt vrij als product van reactie 2. 2 Hoeveel dit is, kan worden afgeleid uit de reactieverhoudingen in reacties 1 en 2. Er wordt echter ook nog extra CO uitgestoten. Deze extra uitstoot 2 van CO wordt door andere processen veroorzaakt. 2
Bereken de massa in kilogram CO die vrijkomt door andere processen bij 2 de productie van 1,0 kg waterstof. Noteer de uitkomst in het juiste aantal significante cijfers.