# Batterijen opladen met NaSi

In 2012 werd op een vakantiebeurs een draagbare batterijoplader gepresenteerd om bijvoorbeeld een mobieltje op te laden.
In de oplader bevindt zich een eenmalig te gebruiken capsule met natriumsilicide. Het benodigde natriumsilicide wordt bereid door siliciumpoeder en vloeibaar natrium met elkaar te laten reageren bij 400 °C.
De verhoudingsformule van natriumsilicide is NaSi. Natriumsilicide is opgebouwd uit Na+ en Si44– ionen. Een Si44– ion heeft de vorm van een tetraëder. Op elk hoekpunt van de tetraëder is een Si deeltje aanwezig.

In de oplader wordt het natriumsilicide in contact gebracht met water, waarbij waterstof ontstaat (reactie 1).
2 NaSi (s) + 5 H2O (l) --> Na2Si2O5 (s) + 5 H2 (g) (reactie 1)
In de technische toelichting bij de oplader staat dat een capsule 4,5 g natriumsilicide-poeder bevat.
Per capsule ontstaat 4,0 L waterstofgas (T = 298 K, p = p0).

De gevormde waterstof stroomt naar het andere deel van de oplader waar zich een waterstofbrandstofcel bevindt. In de waterstofbrandstofcel wordt de waterstof omgezet tot water.
Bijzonder aan deze oplader is dat de oplader voor gebruik moet worden gevuld met water. Een persbericht over deze oplader kreeg daarom als titel ‘Mobieltje opladen met water’. Deze titel lijkt te suggereren dat de oplader zijn energie uit water haalt.

De oplader wordt in persberichten aangeprezen als duurzaam.
Om dat te onderbouwen, noemt de fabrikant de volgende punten:
- natriumsilicide wordt bereid uit grondstoffen die zeer ruimschoots aanwezig zijn op aarde: natriumchloride en siliciumdioxide (zand);
- de reactie waarbij natriumsilicide wordt gevormd uit natrium en silicium kost geen energie en levert geen enkel bijproduct op;
- tijdens stroomlevering komt alleen waterdamp in de atmosfeer;
- de capsule kan na gebruik bij het gewone afval omdat de uitgewerkte capsule geen schadelijke stoffen bevat.

Twee leerlingen twijfelen over de duurzaamheid van deze oplader.
Ze merken dat de fabrikant positieve punten noemt, zoals de goede atoomeconomie van de vorming van natriumsilicide. Om een goede afweging te kunnen maken of deze oplader duurzaam is in productie en gebruik, vullen ze de bovenstaande opsomming aan. Ze noteren enkele gegevens over productie en gebruik van de oplader, waaruit blijkt dat niet wordt voldaan aan enkele uitgangspunten in de groene chemie.

Om de waterstofproductie per gram poeder te verhogen heeft de fabrikant nog een andere capsule ontwikkeld waarin behalve natriumsilicide ook natriumboorhydride (NaBH4) aanwezig is.
De reactie tussen natriumsilicide-poeder en water verloopt snel en exotherm. Natriumboorhydride-poeder reageert maar heel langzaam met water. Opmerkelijk is dat in het mengsel van natriumsilicide-poeder en natriumboorhydride-poeder beide stoffen snel worden omgezet.

De fabrikant vermeldt niet in welke verhouding de twee stoffen gemengd zijn, maar wel dat 100 g van het mengsel na de reactie met water maximaal 15,7 g waterstof kan leveren.
Uit de reactie van natriumboorhydride met water ontstaan waterstof, natriumhydroxide en B(OH)3. Dit is reactie 2.

video-uitleg batterijen opladen met NaSi (vraag 11 t/m 17) https://www.youtube.com/watch?v=e8RXshIrPMQ&list=PLNXroaGyK0yJqreix_kChl65Z-dLvKvYW&index=3