Hoe maak je een eenvoudige waterstof-brandstofcel?

Let op! Neem altijd voldoende veiligheidsmaatregelen. Draag te allen tijde een veiligheidsbril en labjas en voer de experimenten bij voorkeur uit in een zuurkast of een goed geventileerde ruimte.

Een brandstofcel is een elektrochemische cel waarin brandstof (zoals waterstof, alcohol of methaan) direct kan worden omgezet in elektriciteit. Een waterstof-brandstofcel produceert elektriciteit zonder enige vervuiling. Het enige product van de reactie is water.

Om zelf een eenvoudige waterstof-brandstofcel te maken heb je het volgende nodig:

  • 30 cm platina-draad
  • stukje hout (bijvoorbeeld een ijslolly-stokje)
  • 9 V batterij
  • stekker die past op de 9 V batterij
  • doorzichtig plakband
  • (beker)glas water
  • voltmeter

Platinadraad is te koop bij een edelsmid, juwelier of sieraadontwerper. Ook bij sommige webwinkels is het verkrijgbaar.

Stap 1

Knip het platina-draad in twee stukken van 15 cm. Maak vervolgens van elk stuk draad een klein spiraaltje. Deze spiralen zullen dienst doen als de elektroden van de toekomstige brandstofcel. Wind voor het maken van de spiraaltjes het platina-draad bijvoorbeeld rond een spijker.

(links) Stap 1. Maak van het platinadraad een spiraal.
(rechts) Stap 2. Verbind de elektroden, de stekker en de draden aan elkaar.
Klik op de foto's voor een uitvergroting in een nieuw scherm.

Stap 2

Knip vervolgens de zwarte en rode draad van de stekker in tweeën en verwijder het isolatiemateriaal aan de uiteinden. Draai de uiteinden van de twee rode draden rond het uiteinden van één van de platina-elektroden (zie de bovenstaande foto). Doe hetzelfde voor de twee zwarte draden. De twee losse draden zullen later worden verbonden met de voltmeter. Plak de elektroden nu vast op het stukje hout met behulp van het plakband.

Stap 3

Plak het stukje hout vast aan het glas. Zorg dat de elektroden bijna volledig in het water hangen. De gemaakte verbindingen tussen de draden moeten buiten het water blijven, dus alleen de platina-elektroden maken contact met het water.
Verbind vervolgens het losse rode draadje met de positieve ingang van de voltmeter en het zwarte draadje met de negatieve ingang. De voltmeter zal ongeveer 0 Volt aangeven. De brandstofcel is nu klaar voor gebruik.

De waterstof-brandstofcel is klaar voor gebruik. De voltmeter geeft 0 V aan.
Klik op de foto voor een uitvergroting in een nieuw scherm.

Gebruiken van de brandstofcel

Om de brandstofcel in werking te zetten moeten we eerst waterstofgas aan één elektrode krijgen en zuurstofgas aan de andere elektrode. Er is een simpele manier om dit te doen.
Zorg dat de stekker contact maakt met de 9 V batterij. Vastklikken is niet nodig aangezien er slechts gedurende een paar seconden contact nodig is. Door het contact van de batterij zal er electrolyse plaatsvinden van het water. Hierbij ontstaan waterstofgas en zuurstofgas. De vorming van gassen is duidelijk aan de elektroden te zien.

(links) De batterij maakt contact. Er treedt elektrolyse van het water op. De voltmeter geeft 9 V aan: de spanning van de batterij.
(rechts) Uitvergroting van de twee elektroden. Aan de ene elektrode ontstaat waterstofgas, aan de andere zuurstofgas.
Klik op de foto's voor een uitvergroting in een nieuw scherm.

Verbreek vervolgens het contact met de batterij. Je zou verwachten dat de voltmeter nu 0 V zou aangeven. Het platina van de elektroden doet echter dienst als katalysator. De reactie keert nu om: waterstof en zuurstof reageren weer met elkaar tot water. Bij deze redoxreactie vindt er een stroom van elektronen plaats: er ontstaat electriciteit.

Aanvankelijk zal de voltmeter ongeveer 2 V aangeven. Omdat de gasbelletjes uiteenspatten, oplossen in water of worden opgebruikt in de reactie, gaat de voltage omlaag. Eerst snel. Later langzamer.

(links) De batterij maakt geen contact meer met de brandstofcel. De voltmeter geeft in het begin ongeveer 2 V aan.
(rechts) Na verloop van tijd daalt de spanning.
Klik op de foto's voor een uitvergroting in een nieuw scherm.

Merk op dat we de energie van de 9 V batterij hebben opgeslagen als belletjes waterstof- en zuurstofgas. Het is ook mogelijk om waterstofgas en zuurstofgas van andere bronnen langs de elektroden te borrelen. Ook dan zal de brandstofcel stroom leveren.


Aljevragen.nl neemt geen verantwoording voor de experimenten op deze site. Aangeraden wordt om zelf voldoende veiligheidsmaatregelen te nemen.