# Alcohol in de auto

Een fabrikant heeft een elektrische auto ontwikkeld die rijdt op een oplossing van ethanol (alcohol, C2H6O). Deze auto maakt in een ‘reformer’ waterstofgas uit de ethanoloplossing. Vervolgens produceert een zogenoemde ‘solid oxide-brandstofcel’ (SOFC) elektrische stroom uit waterstofgas. De elektrische energie wordt opgeslagen in een batterij en kan worden gebruikt voor het aandrijven van de motor. In figuur 1 is deze energievoorziening schematisch en vereenvoudigd weergegeven.

In de reformer wordt de ethanoloplossing omgezet tot waterstofgas en koolstofdioxide. Dit proces kan vereenvoudigd worden weergegeven met onderstaande vergelijking.

C2H6O (l) + 3 H2O (l) --> 6 H2 (g) + 2 CO2 (g) (reactie 1)

In figuur 2 is de SOFC schematisch weergegeven. De gevormde waterstof reageert bij elektrode A van de SOFC. Bij elektrode B reageert zuurstof uit de lucht. Hierbij treden de volgende halfreacties op:

elektrode A: H2 + O2- --> H2O + 2 e-
elektrode B: O2 + 4 e ̶ --> 2 O2-

In figuur 2 ontbreken de stoffen die halfcel B verlaten.

De elektrolyt in de SOFC is vast en kan bestaan uit zirkoniumoxide (ZrO2) waaraan een kleine hoeveelheid yttriumoxide (Y2O3) is toegevoegd. In figuur 3 zijn de roosters van zuiver ZrO2 en van het mengsel van ZrO2 en Y2O3 schematisch weergegeven.

Door de toevoeging van Y2O3 ontstaan lege plekken in het rooster van ZrO2 die ‘gaten’ worden genoemd. De oorzaak hiervan is dat er per twee Zr4+-ionen die worden vervangen door twee Y3+-ionen, één O2–-ion minder nodig is in het rooster.

De wijze waarop de elektrolyt elektrische stroom geleidt, is als volgt:
- De SOFC wordt verhit tot 600 °C.
- Bij deze temperatuur kunnen O2–-ionen naar een volgende lege plek springen.
- Netto verplaatsen zich op deze manier O2–-ionen door de elektrolyt heen, van de ene elektrode naar de andere elektrode.

Tijdens het rijden wordt vanuit de reformer CO2 uitgestoten (reactie 1).
Toch is onder een bepaalde voorwaarde het rijden met deze auto CO2-neutraal.

Er zijn ook auto’s die rijden op waterstofgas. Op grond van de uitgangspunten van de groene chemie kunnen voordelen en nadelen van een SOFC-auto ten opzichte van een waterstofauto worden gegeven.