Lange weg voor brandstofcel

Tanken is nog een probleem. Er zijn op dit moment maar vier waterstoftankstations in Nederland, dus veel moet per vrachtwagen in gasflessen worden aangevoerd. Op korte termijn komen er zeven waterstoftankstations bij. Ook voor de betaalbaarheid van de brandstofcel zelf moet er meer geproduceerd gaan worden om het schaalvoordeel te krijgen. Er wordt hard gewerkt om waterstof makkelijk compacter op te kunnen slaan in de transportvoertuigen ofwel onder hogere druk of met behulp van zogenoemde waterstofdragers.

Eigen energie produceren

Nedstack heeft sinds haar verzelfstandiging in 1999 al veel brandstofcellen gemaakt en het proces doorlopend verbeterd. Voor 1999 was Nedstack onderdeel van Akzo Nobel. De brandstofcel van Nedstack werkt op basis van PEM-technologie (Proton Exchange Membrane). Hierbij wordt waterstof door een Proton Exchange Membrane gesplitst in waterstofprotonen en elektronen. De

waterstofprotonen kunnen wel door het PEM-membraan heen, maar de elektronen niet. De elektronen moeten omreizen waardoor er een stroom wordt opgewekt. De waterstofprotonen reageren met zuurstof aan de andere kant van het membraam, hier wordt water geproduceerd. De PEM Fuel Cell stack wordt inmiddels gebruikt voor diverse toepassingen waaronder stationaire power plants, bussen, schepen en andere zware voertuigen. Andere grote stationaire toepassingen zijn er bijvoorbeeld in de chlooralkali-industrie, die waterstof als bijproduct hebben. ‘Deze waterstof wordt in onze power plant omgezet in elektriciteit’, vertelt Maria Fennis, manager business development bij Nedstack. ‘De winst voor de industrie is dat ze hierdoor zelf hun energie produceren, waardoor de energierekening omlaag gaat.’ Nedstack was in 2009 ook betrokken bij de ontwikkeling van de eerste rondvaartboot op waterstof, genaamd, de Nemo H2.

De Holthausen Groep levert energie en veiligheid met de brandstofcellen van Nedstack. Dit doen zij met verschillende divisies en businessunits voor Noord- en Midden-Nederland. Zo wordt er samengewerkt met de gemeente Groningen om de stad in 2035 energieneutraal te maken. Dit doet Holthausen door voertuigen om te bouwen naar waterstof. Daarbij produceert het bedrijf waterstof uit regionale wind- en zonne-energie om deze vervolgens beschikbaar te maken voor waterstoftankstations in de noordelijke provincies.

Een ander bedrijf, HyMove uit Arnhem, gebruikt de Nedstack-brandstofcel voor elektrische bussen en heavy duty wagens. HyMove heeft samen met zijn Nederlandse partner Nedstack en de Chinese partners Huaxia en DongFeng Commercial Vehicles een overeenkomst getekend voor de ontwikkeling, bouw en installatie van een eerste serie waterstofbrandstofcelsystemen. Het gaat om een prototype van het 30 kW systeem van HyMove en Nedstack, dat speciaal is ontwikkeld voor zware voertuigen op de Chinese markt. In 2017 zijn Nedstack en Hymove een joint-venture gestart met een Chinese partij voor om deze voertuigen ook in China te assembleren. De eerste order is inmiddels geplaatst.

Succesvolle proeven

Vanaf 2007 draait er een stationaire brandstofcelplant in Delfzijl. Deze heeft al meer dan 70.000 draaiuren gemaakt en de nieuwe generatie brandstofcellen worden hier getest. Na 20.000 uur wordt een brandstofcelstack gereviseerd. Het merendeel wordt hergebruikt. ‘De meeste materialen hergebruiken we weer, het platina wordt bijvoorbeeld voor 96 procent teruggewonnen’, vertelt Fennis. ‘Anders dan met batterijen, die vaak moeilijker te recyclen zijn.’ De celplaten zijn van composiet en grafiet gemaakt. Nedstack maalt, mengt en stanst alles in eigen beheer. Daarna worden ze handmatig geassembleerd: twee platen met een seal en proton exhange membrane ertussen. Een CVM (Cell Voltage Monitoring) vergelijkbaar met een moederbord registreert wat elk van de 75 cellen in een 10 KW brandstofcelstack produceert aan elektriciteit.

Elke cel genereert circa 0,7 volt. Met meerdere brandstofcellen gestapeld (stack) kun je – net als met accu’s – ieder vermogen of voltage bereiken, door deze in serie of parallel te schakelen. Door voortschrijdend inzicht is de energiedichtheid de afgelopen jaren met een factor vier gestegen. Viermaal zo weinig ruimte is er nodig voor dezelfde energieopwekking. De industrie produceert al 800 duizend ton waterstof per jaar dat gebruikt zou kunnen worden voor brandstofcellen. In Groningen werkt de Gasunie aan een waterstoffabriekje dat op zonnepanelen gaat werken. Langzaam wordt er gewerkt aan de groene schone brandstof. ‘De brandstofcel is een reactor. Hij is intelligent en er zit veel kennis in en omheen. Het veiligheidsconcept is volwassen’, volgens Roel van de Pas, CCO van Nedstack. 

Veilig in gebruik

‘Neem als voorbeeld LNG (liquefied natural gas): bij een lek gaat het gas over de grond en verdampt waar mensen lopen. Waterstof is veertig keer lichter dan lucht, het is direct weg en daardoor stuk veiliger’, stelt Van de Pas. ‘Daarnaast zijn er volwassen veiligheids- en klasse regels opgesteld.’ Batterijen zijn zowel een reactor als een accumulator. Een brandstofcel is alleen een reactor. Zo gauw je de waterstof afsluit, ligt het proces direct stil. Inmiddels voert Nedstack doorlopend gesprekken met bedrijven die belangstelling hebben voor de overstap naar waterstof.