Vraag 25Alternatieve 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?
- Bekijk eerst welke twee reacties er bij stoom-reforming plaatsvinden en of ze energie opnemen of afgeven.
- Tel de reactiewarmtes van beide reacties bij elkaar op, let daarbij op het teken van elke waarde.
- Denk na over waar de energie vandaan moet komen om de netto reactie te laten verlopen.
- Schrijf je uitleg als een redenering die van de energie naar de extra CO2-uitstoot gaat.
Hier verliezen leerlingen punten
- Je schrijft alleen de optelling op zonder uit te leggen wat het resultaat betekent voor de energie.
- Je noemt de energiebron niet, terwijl de vraag vraagt naar de oorzaak van de extra CO2-uitstoot.
- Let op het minteken bij reactie 2, want een verkeerd teken maakt je hele redenering onjuist.
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
Een groot deel van de extra CO -uitstoot bij stoom-reforming kan worden 2 verklaard met behulp van de gegeven reactiewarmtes.
Leg uit hoe de extra CO -uitstoot bij stoom-reforming kan worden 2 verklaard. Dit kan eventueel aan de hand van een berekening.