Stijgende temp. bij afname druk van waterstof
Raymond stelde deze vraag op 05 augustus 2018 om 10:39.Beste,
Naar aanleiding van de energie transitie welke nu plaats vind in NL wordt er onderzocht of waterstof gebruikt kan worden. Overigens vreemd dat NL met zijn kennis en gasnetwerk van het mooie gas afwil maar dat terzijde. In ons gasnetwerk wordt het gas met 80bar rond gedistribueerd, dmv tussenstations wordt het gas terug gebracht naar uiteindelijk 25 milibar. Gas wordt in dit proces kouder, waterstof warmt juist op! Hoe kan dat?
Mvrg,
Raymond Boers
Reacties
Theo de Klerk
op
05 augustus 2018 om 18:04
25 mbar overdruk neem ik aan - anders wordt lucht het fornuis in gezogen.
Ik weet niet hoe het waterstof wordt toegevoegd, maar "opwarmen" kan ook betekenen dat het (vloeibare? zeer koude gasvormige?) waterstof opwarmt naar de hogere temperatuur van het menggas dat decomprimeerde en wel kouder werd maar nog steeds warmer dan het waterstof.
Ik weet niet hoe het waterstof wordt toegevoegd, maar "opwarmen" kan ook betekenen dat het (vloeibare? zeer koude gasvormige?) waterstof opwarmt naar de hogere temperatuur van het menggas dat decomprimeerde en wel kouder werd maar nog steeds warmer dan het waterstof.
Raymond
op
05 augustus 2018 om 18:38
Correct 25 millibar overdruk, in de vraag ga ik ook niet over naar onderdruk. Het gas wordt 80 bar naar 25 millibar gebracht tbv onze huishoudelijke apparaten.
Raymond
op
05 augustus 2018 om 18:46
Indien bijgemengd dan wordt het idd. zoals u boven noemt. Het gaat mij om de eigenschap van alleen waterstof. Bijmengen is inderdaad een mogelijkheid als compromi mits het geen aardgas is. Dit zou vervuiling op leveren volgens mij.
Theo de Klerk
op
05 augustus 2018 om 21:51
Om dat uit te rekenen heb je het kritische punt van waterstof nodig uit diens fase-diagram (https://en.m.wikipedia.org/wiki/Critical_point_(thermodynamics) en daaruit blijkt dat waterstof bij ca 1 atm druk (iets meer als het uit de kookpitten komt) alleen in gasvorm kan voorkomen. Puur waterstof zal nooit uit de gaspijp komen: veel te explosief (gewoon aardgas is dat ook al, en de eerste Zeppelins op waterstof waren ook potentiele vliegende brandbommen). Maar als je weet met hoeveel mol waterstof (=n) je begint, dan kun je met pV=nRT (ideale gaswet) bij p=1 atm + 25 mBar en T = 300 K (kamertemperatuur) uitrekenen hoeveel kubieke meter het gas als volume V zal innemen.
Bij mengen (met stikstof of andere goedkope niet brandbare gassen) zal je in hetzelfde volume met minder waterstof af kunnen: beide gassen hebben elk een (partiële) druk die samen 1 atm + 25 mBar is (= p1 + p2) en de gassen staan in verhouding p1/p2 = n1/n2. Het waterstof brandt nog steeds en is nog steeds explosief maar minder dan in "pure" vorm. Vele mengverhoudingen zijn dan mogelijk - hoe minder waterstof, hoe minder brandbaar (dwz de stookwaarde per kubieke meter gas neemt af doordat er minder brandbaar waterstof overblijft).
Het is een beetje puzzelen en rekenen (voor de liefhebber of een toekomstig vwo examenkandidaat) om een verhouding te vinden die het huidige aardgas benadert zodat in de keuken alles bij het oude blijft qua stookwaarde en bijbehorende kookstijlen.
Bij mengen (met stikstof of andere goedkope niet brandbare gassen) zal je in hetzelfde volume met minder waterstof af kunnen: beide gassen hebben elk een (partiële) druk die samen 1 atm + 25 mBar is (= p1 + p2) en de gassen staan in verhouding p1/p2 = n1/n2. Het waterstof brandt nog steeds en is nog steeds explosief maar minder dan in "pure" vorm. Vele mengverhoudingen zijn dan mogelijk - hoe minder waterstof, hoe minder brandbaar (dwz de stookwaarde per kubieke meter gas neemt af doordat er minder brandbaar waterstof overblijft).
Het is een beetje puzzelen en rekenen (voor de liefhebber of een toekomstig vwo examenkandidaat) om een verhouding te vinden die het huidige aardgas benadert zodat in de keuken alles bij het oude blijft qua stookwaarde en bijbehorende kookstijlen.
Willem
op
11 november 2020 om 15:03
Wat een onzin wordt hier beweerd....Waterstof explosief? ja, als je het eerst mengt met lucht/zuurstof. Idem dito voor aardgas. Beide zijn wel erg brandbaar, wat ook de bedoeling is.
Bijmengen met stikstof? waarom zou je dat doen? Waterstof heeft al een veel lagere verbrandingswarmte dan aardgas. Waarom wordt er in Nederland nog steeds, helaas, stikstof aan aardgas toegevoegd? Dat is omdat Groningen gas 14% stikstof bevat en dit gas de norm voor onze huishoudelijke toestellen is. Dat is heel jammer en er zou direct omgeschakeld moeten worden (zoals de Belgen al gedaan hebben) in plaats van stikstof fabrieken te bouwen, want verreweg het meeste aardgas op de wereld bevat maar weinig stikstof, 1 % of zoiets.
Dan over het temperatuurverlaging bij drukverlaging. Dat gebeurt bij elk gas, evenals de temperatuur stijgt als je het comprimeert. Waterstof vormt daarbij geen uitzondering volgens mij. De afkoeling bij drukverlaging hangt sterk af van de wijze waarop. Met een gewoon drukreductie ventiel/afsluiter is het veel minder dan als je het door een turbo-expander laat stromen. Het gas verricht dan veel meer arbeid en de temp. daling is dan wel 3x zo groot als bij een afsluiter. Door dit fenomeen is het mogelijk gassen tamelijk energie- vriendelijk vloeibaar te maken. Zo kan je gassen ook scheiden door destillatie (zuurstof, stikstof en argon (voor HR++glas) uit lucht)
Bijmengen met stikstof? waarom zou je dat doen? Waterstof heeft al een veel lagere verbrandingswarmte dan aardgas. Waarom wordt er in Nederland nog steeds, helaas, stikstof aan aardgas toegevoegd? Dat is omdat Groningen gas 14% stikstof bevat en dit gas de norm voor onze huishoudelijke toestellen is. Dat is heel jammer en er zou direct omgeschakeld moeten worden (zoals de Belgen al gedaan hebben) in plaats van stikstof fabrieken te bouwen, want verreweg het meeste aardgas op de wereld bevat maar weinig stikstof, 1 % of zoiets.
Dan over het temperatuurverlaging bij drukverlaging. Dat gebeurt bij elk gas, evenals de temperatuur stijgt als je het comprimeert. Waterstof vormt daarbij geen uitzondering volgens mij. De afkoeling bij drukverlaging hangt sterk af van de wijze waarop. Met een gewoon drukreductie ventiel/afsluiter is het veel minder dan als je het door een turbo-expander laat stromen. Het gas verricht dan veel meer arbeid en de temp. daling is dan wel 3x zo groot als bij een afsluiter. Door dit fenomeen is het mogelijk gassen tamelijk energie- vriendelijk vloeibaar te maken. Zo kan je gassen ook scheiden door destillatie (zuurstof, stikstof en argon (voor HR++glas) uit lucht)
Theo de Klerk
op
11 november 2020 om 15:12
Zeker - aardgas en waterstof zijn beide explosief. En alleen als het kan verbranden/oxideren. Dat wordt in het antwoord ook niet ontkend.
De bijmenging is omdat de aardgastoestellen in Nederland op die samenstelling is afgeregeld. Of het moet, handig is enz. is hier geen punt van discussie. Het omschakelen gaat ook met hoge kosten gepaard (zoals ook het "Europees" omschakelen naar dezelfde wandcontactdozen/stekkers duur zou zijn)
De bijmenging is omdat de aardgastoestellen in Nederland op die samenstelling is afgeregeld. Of het moet, handig is enz. is hier geen punt van discussie. Het omschakelen gaat ook met hoge kosten gepaard (zoals ook het "Europees" omschakelen naar dezelfde wandcontactdozen/stekkers duur zou zijn)
Jan van de Velde
op
11 november 2020 om 17:28
Willem plaatste:
Wat een onzin wordt hier beweerd....Waterstof explosief?Meerdere keren per jaar gaat dat al ergens in Nederland fout, en dan vliegt letterlijk de gevel eruit, en vallen er doden.
Het sleutelwoord is "explosiegrens" .
https://nl.wikipedia.org/wiki/Explosiegrens
De explosiegrens is de concentratie van een gas of damp van vloeibare en/of vaste stof, uitgedrukt in volumeprocent in lucht, waarbij het damp-luchtmengsel bij ontsteking kan exploderen.
en dan die omschakeling:
Willem plaatste:
..//.. Dat is omdat Groningen gas 14% stikstof bevat en dit gas de norm voor onze huishoudelijke toestellen is. Dat is heel jammer en er zou direct omgeschakeld moeten worden (zoals de Belgen al gedaan hebben)De aanpassing is een grote operatie, wordt gemeente voor gemeente aangepakt, en zal hopelijk in 2030 zijn afgerond:
https://www.vlaanderen.be/bouwen-wonen-en-energie/elektriciteit-en-aardgas/omschakeling-van-arm-naar-rijk-gas
Groet, Jan