Zo maak je waterstof: van stoomreforming tot groene elektrolyse

Ontdek hoe waterstof wordt gemaakt en welke route – grijs, blauw of groen – het beste past bij jouw toepassing. Je krijgt een heldere uitleg van stoomreforming en elektrolyse (alkalisch, PEM, SOEC), de belangrijkste alternatieven, en de processtappen naar zuivere H2: van voorbehandeling en zuivering tot compressie en opslag. Daarnaast vind je praktische tips voor kleinschalige, veilige productie, met extra aandacht voor ventilatie en lekdetectie.

Wat is waterstof in het kort

Waterstof is het lichtste element in het heelal en komt als gas meestal voor in de vorm van H2, twee waterstofatomen die samen een kleurloos en reukloos molecuul vormen. Je gebruikt waterstof niet als primaire energiebron, maar als energiedrager: je stopt er energie in om het te maken en krijgt die later terug via verbranding of, efficiënter, in een brandstofcel die waterstof en zuurstof omzet in elektriciteit en waterdamp. De manier waarop waterstof wordt geproduceerd bepaalt hoe duurzaam het is. Grijze waterstof ontstaat vooral via stoomreforming van aardgas, waarbij CO2 vrijkomt; bij blauwe waterstof wordt die CO2 grotendeels afgevangen; groene waterstof maak je door water te splitsen via elektrolyse met stroom uit zon en wind.

Waterstof heeft een hoge energiewaarde per kilogram, maar een lage energiedichtheid per liter, waardoor je het meestal comprimeert, vloeibaar maakt of bindt aan een drager om het te vervoeren en op te slaan. Je ziet het vandaag al als grondstof in raffinaderijen en kunstmestproductie, en steeds vaker als schakel in de energietransitie, bijvoorbeeld voor staalproductie, zware mobiliteit en seizoensopslag van hernieuwbare elektriciteit. Wel is veiligheid belangrijk: waterstof ontbrandt snel en de vlam is nauwelijks zichtbaar, dus goede ventilatie en detectie zijn cruciaal. Samengevat: je maakt waterstof om energie flexibel, schoon en op schaalbaar formaat te kunnen inzetten, mits je het op de juiste manier produceert.

Energiedrager: geen primaire energiebron

Waterstof is geen bron van energie uit zichzelf, maar een manier om energie op te slaan en te vervoeren. Je moet er eerst energie in stoppen om het te maken, bijvoorbeeld via elektrolyse waarbij je met elektriciteit water splitst in waterstof en zuurstof, of via stoomreforming van aardgas. Die tussenstap kost altijd rendement: van stroom naar waterstof en later weer naar stroom of warmte verlies je energie.

Daarom gebruik je waterstof vooral als direct elektrificeren lastig is. Denk aan hoge-temperatuurprocessen in de industrie, zwaar transport, of seizoensopslag van overschotten uit zon en wind. Primaire energiebronnen zijn onder meer zon, wind, waterkracht, aardwarmte, biomassa en fossiele brandstoffen; waterstof helpt je die energie flexibel, grootschalig en soms schoner inzetbaar te maken.

Waarom maak je waterstof (korte context voor productie)

Je maakt waterstof omdat het je in staat stelt energie en moleculen te leveren waar direct elektrificeren lastig is. In de industrie gebruik je het als grondstof voor ammoniak/kunstmest en in raffinaderijen, en steeds vaker als reductiemiddel voor staal via DRI. In zwaar wegvervoer, scheepvaart en mogelijk luchtvaart kan waterstof (of afgeleide e-fuels) de actieradius en laadtijd verbeteren. Als opslag vang je pieken van zon en wind op, zet je stroom om in gas (power-to-gas) en stabiliseer je het net.

Waterstof verbindt elektriciteit, warmte en moleculen, waardoor je flexibiliteit en leveringszekerheid krijgt. Bij elektrolyse ontstaan ook bruikbare zuurstof en restwarmte. De klimaatimpact en kosten hangen af van hoe je het maakt: grijs of blauw uit aardgas, of groen met hernieuwbare elektriciteit.

[TIP] Tip: Kies groene waterstof: geproduceerd via elektrolyse met hernieuwbare elektriciteit.

Belangrijkste manieren om waterstof te maken

Deze tabel vergelijkt de belangrijkste manieren om waterstof te maken op grondstof, (indicatieve) CO2-voetafdruk en kernvoordelen/nadelen. Zo zie je snel het verschil tussen grijze, blauwe en groene waterstof en alternatieve routes.

Kern: SMR is vandaag het goedkoopst maar CO2-intensief zonder CCS, terwijl elektrolyse zo schoon is als de stroommix en flexibel inzetbaar. Alternatieven als biomassa-vergassing en methaanpyrolyse kunnen lage emissies bieden, maar zijn sterk context- en maturiteitsafhankelijk.

Waterstof maak je grofweg via twee hoofdroutes: uit moleculen met waterstof erin of door water te splitsen. De meest gebruikte fossiele route is stoomreforming (of autotherme reforming) van aardgas, waarbij je methaan omzet in waterstof en CO2; zonder afvang spreek je van grijze waterstof, met CO2-afvang en -opslag van blauwe. Kolenvergassing bestaat ook, maar heeft een hoge klimaatimpact. De tweede hoofdroute is elektrolyse: je gebruikt elektriciteit om water te splitsen in waterstof en zuurstof. Alkalische elektrolyse is bewezen en relatief betaalbaar, PEM-elektrolyse reageert sneller op schommelende stroom uit zon en wind, en SOEC werkt op hoge temperatuur en kan extra efficiënt zijn als je restwarmte hebt.

Daarnaast zijn er alternatieven zoals biomassa-vergassing (potentieel klimaatneutraal bij duurzame herkomst) en methaanpyrolyse, waarbij je vaste koolstof in plaats van CO2 krijgt. Soms komt waterstof vrij als bijproduct, bijvoorbeeld in de chloor-alkali-industrie. Je keuze hangt af van kosten, CO2-voetafdruk, beschikbare energie en water, schaal en flexibiliteit: elektrolyse past goed bij hernieuwbare pieken, terwijl reforming vandaag nog de grootste volumes levert.

Stoomreforming van aardgas (grijze en blauwe waterstof)

Bij stoomreforming meng je aardgas met stoom en laat je dit bij zo’n 800-900°C over een nikkelkatalysator reageren tot synthesegas (CO en H2). Daarna zet je in de water-gas-shift CO om met extra stoom naar CO2 en extra waterstof, en zuiver je de H2 met bijvoorbeeld PSA tot hoge puurheid. Bij grijze waterstof laat je de gevormde CO2 de schoorsteen uit; de emissies liggen ruwweg rond 9-12 kg CO2 per kg H2, afhankelijk van rendement en methaanlekken in de keten.

Bij blauwe waterstof vang je CO2 af en sla je die op, typisch 60-95% afhankelijk van technologie en ontwerp. Autotherme reforming (met zuurstof) kan dit afvangen vergemakkelijken dankzij hogere CO2-concentraties. Het proces is volwassen, kostenefficiënt op grote schaal en behaalt doorgaans 65-75% rendement (HHV).

Elektrolyse van water (groene waterstof)

Bij elektrolyse zet je elektriciteit om in waterstof door water te splitsen in H2 en O2. Als je stroom uit zon en wind gebruikt, noem je het groen. Alkalische elektrolysers werken met een vloeibare loog (KOH), zijn bewezen en relatief betaalbaar; PEM-elektrolysers gebruiken een vaste membraan, reageren snel op wisselende stroom en leveren zuivere, vaak al samengeperste waterstof; SOEC draait op hoge temperatuur met stoom en kan efficiënter zijn als je restwarmte hebt.

Je hebt demineraal water nodig, vermogensregeling en koeling, want de cellen warmen op. Het systeemverbruik ligt grofweg rond 50-55 kWh per kilo H2, plus wat voor hulpapparatuur. Je krijgt ook zuurstof en warmte als bijproduct, die je lokaal kunt hergebruiken om de businesscase te verbeteren.

Alkalisch, PEM en SOEC: belangrijkste verschillen

Alkalische elektrolyse is het meest volwassen: je werkt met een vloeibare loog (KOH), lage materiaalkosten en degelijke efficiëntie, maar de dynamiek is beperkt en op- en afregelen gaat trager. PEM-elektrolyse gebruikt een vaste membraan, kan snel meeschakelen met wisselende zon- en windstroom, levert hoge stroomdichtheden en zuivere, vaak al samengeperste waterstof; nadeel zijn hogere kosten en het gebruik van schaarse edelmetalen.

SOEC draait op hoge temperatuur met stoom, boekt top-efficiëntie als je restwarmte hebt en kan zelfs CO2 co-elektrolyseren, maar vraagt stabiele bedrijfsvoering en is nog minder ver doorontwikkeld. Kortom: kies AEL voor baseload, PEM voor flexibiliteit en SOEC waar warmte beschikbaar is.

Alternatieve routes: biomassa-vergassing en methaanpyrolyse

Bij biomassa-vergassing verhit je droge biomassa met beperkte zuurstof of stoom tot een synthesegas van waterstof en koolmonoxide. Met een water-gas-shift maak je extra waterstof en verwijder je CO2 om schone H2 te krijgen. De klimaatscore hangt af van de herkomst van de biomassa en wat je met de CO2 doet; met afvang en opslag kun je zelfs richting CO2-negatief gaan. Technische hobbels zijn teervorming, as en variabele grondstofkwaliteit.

Bij methaanpyrolyse splits je aardgas in waterstof en vaste koolstof zonder directe CO2-uitstoot. Dat vraagt energie (plasma, gesmolten metaal of katalytisch) en een schoon gas, maar levert lage-emissie waterstof als je ook methaanlekken beperkt. Uitdagingen zijn schaalvergroting, stabiele koolstofafvoer en kostprijs.

[TIP] Tip: Kies elektrolyse met hernieuwbare stroom; plan CCS bij aardgasreforming indien nodig.

Van grondstof tot pure waterstof: de processtappen

Van grondstof tot bruikbare waterstof volgen alle routes dezelfde logica: eerst conditioneren, dan omzetten, tot slot zuiveren en geschikt maken voor gebruik. Hieronder de kernstappen, zowel voor elektrolyse als voor reforming.

• Voorbehandeling van water en gas: gebruik demineraal water en een stabiele elektrische voeding bij elektrolyse; ontzwavel aardgas (bijv. over ZnO-bedden), stel stoom- en gascondities in (druk, temperatuur, stoom-koolstofverhouding) voor reforming.
• Reactie en energie-inzet: in de elektrolyser wordt water gesplitst in waterstof en zuurstof met elektrisch vermogen; bij stoomreforming vormen methaan en stoom synthesegas in een katalytische reformer, waarna de water-gas-shift CO verder omzet naar extra waterstof, met warmte-integratie voor een hoog rendement.
• Zuivering, compressie en opslag: koel het gas, verwijder CO2 en sporen-onzuiverheden, en breng de waterstof op hoge zuiverheid via PSA, membranen of een palladium-membraan; droog tot strenge specificaties en conditioneer voor toepassing door compressie (typisch 200-700 bar) en geschikte opslag of buffering.

Zo ontstaat pure, droge waterstof in de juiste drukrange, klaar voor industrie, mobiliteit of opslag. De exacte uitvoering verschilt per technologie, maar het procesraster blijft hetzelfde.

Voorbehandeling van water en gas

Goede voorbehandeling voorkomt storingen, verlengt de levensduur van je installatie en verbetert de efficiëntie. Voor elektrolyse begin je met demineraal water: je verwijdert hardheid, zouten, silica en organische verontreinigingen via ontharding, omgekeerde osmose en ionenwisselaars of EDI. Met actief kool en UV haal je sporen organisch materiaal weg, en met ontgassing beperk je zuurstof en koolzuur die corrosie en membraanslijtage versnellen. Voor reforming richt je je op gaszuivering: je verwijdert zwavelverbindingen (zoals H2S, mercaptanen en geurstoffen als THT) met actief kool en ZnO-guard beds, filtert deeltjes en olie-aërosolen uit compressoren, en conditioneert het mengsel naar de juiste stoom-koolstofverhouding.

In beide gevallen stel je vochtgehalte en dauwpunt nauwkeurig af, zodat katalysatoren, membranen en compressoren schoon, droog en binnen specificatie blijven. Goede monitoring van geleidbaarheid, zwavelsporen en deeltjes voorkomt onverwachte downtime en houdt je waterstofkwaliteit constant.

Reactie en energie-inzet

Bij elektrolyse lever je elektrisch vermogen aan de cel om water te splitsen; theoretisch is 1,23 volt genoeg, maar in de praktijk heb je extra spanning nodig door verliezen, vooral bij hoge stroomdichtheid. Alkalisch en PEM draaien typisch rond 50-80°C, terwijl SOEC op 700-850°C werkt en een deel van de benodigde energie als warmte benut, wat het stroomverbruik verlaagt. Reken grofweg op 50-55 kWh per kilo waterstof voor het systeem, plus wat voor koeling en hulpapparatuur.

Bij stoomreforming is de hoofdreactie endotherm, dus verwarm je de reactor met een oven; de water-gas-shift is juist exotherm. Autotherme reforming voegt zuurstof toe om intern warmte te genereren. Je optimaliseert het totaalrendement met warmte-terugwinning, slimme vermogensregeling en door druk en compressiestappen goed te plannen.

Zuivering, compressie en opslag

Na de reactie breng je waterstof op specificatie. Bij reforming verwijder je CO, CO2, CH4 en stoom met PSA of membranen; bij elektrolyse haal je restwater en zuurstof weg met drogers en deoxo-katalysatoren. Je stuurt op een zeer laag dauwpunt en minimale sporen van zwavel en CO, zeker als je brandstofcellen wilt voeden. Daarna comprimeer je olie­vrij tot 200-700 bar met mechanische of elektrochemische compressie, met interkoeling om energieverbruik en slijtage te beperken.

Voor opslag kies je tussen drukvaten (type III/IV), vloeibare waterstof op -253°C met aandacht voor boil-off, of chemische dragers zoals LOHC of metaalhydriden. Buffertanks, terugslagkleppen en lekdetectie houden je systeem stabiel en veilig.

[TIP] Tip: Plan de keten: waterzuivering, elektrolyse, compressie, zuivering, opslag.

Kleinschalig en veilig: hoe maak je waterstof

Kleinschalig waterstof maken kan veilig en verantwoord, mits je de juiste apparatuur gebruikt en strikte veiligheidsregels volgt. Hieronder de essentials voor thuis, makerspace of lab.

• Wat kan wel en niet: gebruik een compacte, gecertificeerde elektrolyser die bedoeld is voor onderwijs/lab/hobby; vermijd geïmproviseerde chemische methoden en zelfgebouwde drukvaten; meng waterstof en zuurstof nooit; wil je opslaan, gebruik dan uitsluitend gecertificeerde cilinders en componenten met terugslagkleppen en drukbeveiliging.
• Basisopstelling: een kleine elektrolyser op gelijkstroom met ingebouwde gasafscheiding, drukbeveiliging en monitoring; voed met een DC-voeding met stroombegrenzing en overspanningsbeveiliging; gebruik demineraal water om kalkaanslag en membraanschade te voorkomen; gebruik geschikte leidingen en koppelingen die voor waterstof gecertificeerd zijn.
• Veiligheidsregels: werk buiten of in een goed geventileerde ruimte, houd ontstekingsbronnen (vonken, open vuur) op afstand, plaats een waterstofdetector hoog (waterstof stijgt op), controleer regelmatig op lekkages en zorg dat afblazen/ventileren veilig naar buiten gebeurt zonder dat H2 en O2 zich kunnen mengen.

Met een gecertificeerde set-up en discipline rond ventilatie, detectie en opslag minimaliseer je de risico’s. Klein beginnen en binnen de specificaties blijven is de sleutel tot veilig experimenteren.

Wat kan wel en niet als je het zelf wilt doen

Thuis of in het lab kun je veilig kleine hoeveelheden waterstof maken met een compacte, gecertificeerde elektrolyser en demineraal water. Je houdt het bij atmosferische druk, voert het gas meteen af of gebruikt het direct voor een proefopstelling, en werkt in goede ventilatie met een waterstofdetector. Wat niet kan: zelf drukvaten knutselen, gas mengen met zuurstof, hoge drukken opbouwen zonder professionele apparatuur, of leidingen en afsluiters gebruiken die niet waterstofgeschikt zijn.

Solderen, vonken en open vuur in de buurt zijn ook een no-go. Wil je toch opslaan of comprimeren, dan gebruik je alleen gekeurde cilinders, reduceerventielen en terugslagbeveiliging, en check je lokale regels en verzekering. Zo hou je het leerzaam, beheersbaar en veilig.

Basisopstelling voor kleine elektrolyse (thuis of lab)

Voor een veilige basisopstelling kies je een compacte, gecertificeerde elektrolyser (PEM of alkalisch) met ingebouwde gasafscheiding en drukbeveiliging. Je voedt het systeem met een stabiele gelijkstroomvoeding met stroombegrenzing, overspanningsbeveiliging en een noodstop. Gebruik demineraal water en houd geleidbaarheid en temperatuur in de gaten; veel units hebben hiervoor sensoren. Leid waterstof en zuurstof via gescheiden uitlaten af in een goed geventileerde ruimte of gebruik het gas direct in een geschikte testopstelling, zonder opslag of hoge druk.

Voorzie de opstelling van lekdetectie, terugslagbeveiliging in de gaslijn en duidelijke labeling, en zorg voor aarding, kabelmanagement en koeling. Werk zonder open vuur of vonkvormende apparatuur in de buurt. Zo bouw je een compacte, betrouwbare set-up waarmee je gecontroleerd en leerzaam kleine hoeveelheden waterstof kunt produceren.

Veiligheidsregels: ventilatie, detectie en risico’s

Waterstof is licht, stijgt snel op en kan zich ophopen onder plafonds, dus je zorgt voor constante ventilatie met afzuiging hoog in de ruimte en voldoende luchttoevoer. De ontvlambaarheidsgrenzen zijn breed (ongeveer 4-75% in lucht) en de ontstekingsenergie is extreem laag, waardoor statische elektriciteit, vonken of heet oppervlak al genoeg kunnen zijn. Plaats daarom waterstofdetectoren op hoge punten, test en kalibreer ze regelmatig en stel duidelijke alarm- en afschakelniveaus in.

Minimaliseer ontstekingsbronnen met goed geaarde, vonkvrije apparatuur en houd elektrische componenten passend bij de zone-indeling. Voer leidingen zo dat gas naar buiten kan ontsnappen, controleer koppelingen op lekkage en houd nooduitgangen vrij. Bij een alarm ventileer je, sluit je de toevoer, vermijd je schakelaars en verlaat je gecontroleerd de ruimte.

Veelgestelde vragen over hoe wordt waterstof gemaakt

Wat is het belangrijkste om te weten over hoe wordt waterstof gemaakt?

Waterstof is een energiedrager, geen primaire bron. Het wordt vooral gemaakt via stoomreforming van aardgas (grijs/blauw) en elektrolyse van water (groen). Alternatieven zijn biomassa-vergassing en methaanpyrolyse. Productieketen: voorbehandeling, reactie, zuivering, compressie en opslag.

Hoe begin je het beste met hoe wordt waterstof gemaakt?

Begin met je doel en schaal: industrie, mobiliteit of onderzoek. Kies de route (grijs/blauw/groen), check energie- en waterkwaliteit, begrijp alkalisch/PEM/SOEC. Regel vergunningen en veiligheid. Start desnoods met een gecertificeerde kleine elektrolyser of partnerpilot.

Wat zijn veelgemaakte fouten bij hoe wordt waterstof gemaakt?

Veelgemaakte fouten: water- en gasvoorbehandeling onderschatten, onvoldoende ventilatie/detectie, ongeschikte materialen (waterstofbrosheid), zuiverings- en drogingseisen negeren, elektriciteitskosten en buffercapaciteit overslaan, kleurlabels verwarren, en compressie/koeling onvoldoende meenemen in ontwerp, begroting en veiligheidscasus.