Lernen.
Elektrolyse mittels regenerativ (hier: aus Windkraft) erzeugtem Strom ist der ökologisch sinnvollste Weg zur Gewinnung von H2. Bei der Elektrolyse wird Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt:
Wenn Sie den Strom fließen lassen, sammeln sich an der positiven Anode die negativ geladenen Sauerstoff-Ionen (im Bild rechts zu erkennen), an der negativen Kathode die positiven Wasserstoff-Ionen (links). Die Qualität des Wassers spielt bei der Elektrolyse kaum eine Rolle.
Die Reaktionsgleichung der Wasserzersetzung lautet:
Reines Wasser besitzt eine sehr geringe Leitfähigkeit. Nur eines von zehn Millionen Wassermolekülen ist in Ionen gespalten. Um die Stromstärke zu erhöhen, kann entweder die Spannung oder die Anzahl der Ionen erhöht werden. Deshalb fügt man dem Wasser einen Ionenlieferanten (meist Kaliumhydroxid) zu, der die Leitfähigkeit erhöht, selbst aber nicht zersetzt wird.
Kathode:
Reaktion an der Anode:
Für die Aufspaltung eines Wassermoleküls in seine Bestandteile wird eine Energie von mehr als 1,25 eV (Elektronenvolt) benötigt. Bei diesem Wert beträgt der Wirkungsgrad, der Quotient aus elektrischer und der im Wasserstoff gespeicherten chemischen Energie, exakt 1. Je höher man die angelegte Spannung wählt, um so mehr Energie geht als Wärme verloren, denn ein einzelnes Elektron kann nur an der Spaltung eines einzigen Wassermoleküls beteiligt sein.
Ein Wirkungsgrad von 1 bei 1,25 eV lässt sich nicht realisieren, weil die Elektroden der Reaktion zusätzlich eine so genannte Überspannung entgegen setzen. Diese liegt je nach Elektrodenmaterial zwischen 0,5 und 1 V.
Der Wirkungsgrad hängt damit stark von den verwendeten Elektroden ab. In unserem Aufbau bestehen diese aus reinem Platin mit einer vergleichsweise geringen Überspannung.
Um mit Wasserstoff vernünftige Reichweiten zu erzielen, erscheint die Wasserstoffspeicherung in tiefkalter, flüssiger Form (kryogen) derzeit als das aussichtsreichste Konzept.
Wasserstoff wird bei –253°C verflüssigt. Tiefkalter Flüssigwasserstoff (LH2) eignet sich hervorragend für den Einsatz in Fahrzeugen, weil er in diesem Aggregatzustand über eine höhere Energiedichte verfügt und ein wesentlich geringeres Volumen beansprucht.
