Elektrolyse von Wasser

Unter den verschiedenen Verfahren zur Wasserstoffherstellung ist die Eleyktrolyse heute und auf absehbare Zeit die einzige von praktischer Bedeutung. Sie wird in ihrer bekanntesten Form, der alkalischen Elektrolyse, bereits seit über 80 Jahren angewandt.

Hochleistungselektrolyseur an der H2-Tankstelle München

Noch bis Ende der 80er Jahre wurde die Elektrolyse, meist in Verbindung mit Wasserkraftwerken, zur Wasserstoff-Produktion eingesetzt, der prozentuale Anteil der Weltproduktion betrug jedoch nur 0,1-0,2%. Heute ist der Einsatz der Elektrolyse nur in Ländern wie Island oder Norwegen sinnvoll, da hier die Strompreise verhältnismäßig niedrig sind.In einer zukünftigen Wasserstoff-Energiewirtschaft sind aber auch dezentrale Lösungen denkbar, ebenso wie der Einsatz an H2-Tankstellen.

Eine Elektrolyse besteht aus zwei Teilreaktionen an den beiden Elektroden. In einer elektrisch leitenden Flüssigkeit, dem sogenannten Elektrolyten, kommt es bei einem von außen erzwungenen Stromfluss (Gleichstrom) zur Zersetzung des Elektrolyten und einer Abscheidung von Stoffen an den Elektroden.

Die entstandenen negativ geladenen Ionen geben an der positiv geladenen Anode Elektronen ab, die über den Stromkreis zur Kathode wandern. Dort nehmen positiv geladene Ionen Elektronen auf. (Achtung: Die Bezeichnungen Kathode und Anode sind umgekehrt als bei der Brennstoffzelle!) Für die Wasserelektrolyse ergeben sich die folgenden Reaktionsgleichungen:

Kathode:               2 H₂O + 2 e^- => H₂ + 2 OH^-
Anode:                  2 H₂O => O₂ + 4 H⁺ + 4 e^-
Gesamtreaktion:   2 H₂0 => 2 H₂ + O₂

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