von Ph. M. Kanarev
(übers. U.Sackstedt)

In den letzten Jahren ist das Interesse an Wasserstoffenergie gestiegen. Das erklärt sich daraus, dass Wasserstoff ein unerschöpflicher und umweltfreunldicher Energieträger ist. Diesen Vorteilen steht  jedoch der große Energieverbrauch für seine Herstellung gegenüber. Die meisten modernen Elektrolysegeräte verbrauchen 4 kWh pro Kubikmeter dieses Gases. Der Elektrolyseprozess findet bei einer Spannung von 1.6 bis 2.0 Volt bei Dutzenden und Hunderten von Ampere statt. Wenn 1 Kubikmeter Wasserstoff verbrannt wird, kommen dabei 3.55 kWh Energie heraus.

Viele Labors auf der ganzen Welt beschäftigen sich damit, den Energieverbrauch für die Wasserstoffproduktion aus Wasser zu reduzieren, aber bis jetzt gibt es keine bdedeutenden Fortschritte. Ganz nebenbei existiert aber ein geldsparender Prozess der Zerlegung von Wassermolekülen in Wasserstoff und Suerstoff bereits in der Natur. Dieser findet bei der Photosynthese der Pflanzen statt. Dort werden Wasserstoffatome aus dem Wasser abgespalten und als verbindende Glieder beim Aufbau organischer Moleküle benutzt, wobei der anfallende Sauerstoff in die Umgebungsluft abgegeben wird.

Es ergibt sich nun die Frage: Ist es möglich, einen elektrolytischen Prozess der Wasserzerlegung in Wasserstoff und Sauerstoff technisch nachzubilden, so wie er in der Photosynthese stattfindet? Bei der Suche nach der Antwort auf diese Frage ist man nun auf die einfache Anordnung einer Zelle gestoßen, in welcher der Prozess bei einer Spannung von 1.5 bis 2.0 Volt  zwischen der Anode und der Kathode bei einem Stromfluß von 0.02 Ampere abläuft.

Die Elektroden dieser Zelle bestehen aus Stahl. Das hilft dabei, Phänomene zu vermeiden, welche bei der galvanischen Zelle auftreten. Trotzdem tritt ein Potentialunterschied zwischen den Elektroden von knapp 0.1. Volt bereits in völliger Abwesenheit einer elektrolytischen Lösung auf. Gibt man diese dann hinzu, steigt der Potentialunterschied an. Der Pluspol der Ladung erscheint dann immer an der oberen Elektrode, der negative an der unteren. Wenn man Impulse aus einer Gleichstromquelle zuführt, steigt der Gasausstoß an.

Weil das Labormodell einer Niedrigstrom-Elektrolysezelle nur kleine Mengen von Gas erzeugt, ist die Definitionsmethode des Lösungsmengenwechsels während des Experiments und der weiteren Berechnung des erzeugten Wasserstoff- und Sauerstoffausstoßes die zuverlässogste Methode der Mengenbestimmung.

Es ist bekannt, dass ein Gramm-Atom der atomaren Masse des Stoffes äquivalent ist, ein Gramm-Molekül dagegen der molekularen Masse des Stoffes. So entspricht z.B. das Gramm-Atom von Wasserstoff im Wassermolekül dem Gewicht von zwei Gramm, das Gramm-Atom des Sauerstoffatoms dagegen 16 Gramm. Das Gramm-Molekül von Wasser ist dann gleich 18 Gramm. Die Wasserstoffmasse in einem Wassermolekül ist 2 x 100 / 18 = 11.11%, die Sauerstoffmasse ist 16 x 100 / 18 = 88.89%. Dieses Massen- bzw. Mengenverhältnis von Wasserstoff zu Sauerstoff finden wir in einem Liter Wasser. Das bedeutet, dass 111.11 Gramm Wasserstoff und 888.9 Gramm Sauerstoff in 1000 Gramm Wasser enthalten sind.

Ein Liter Wasserstoff wiegt 0.09 g, ein Liter Sauerstoff wiegt 1.47 g. Das bedeutet, dass es möglich ist, 111.11 / 0.09 = 1234.44 Liter Wasserstoff und 888.89 / 1.47 = 604.69 Liter Sauerstoff aus einem Liter Wasser zu gewinnen. Daraus ergibt sich, dass ein Gramm Wasser 1.23 Liter Wasserstoff enthält. Der Energieverbrauch für die Produktion von 1000 Liter Wasserstoff beträgt 4 kWh und für einen Liter demnach 4 Wh. Da es möglich ist, 1.234 Liter Wasserstoff aus einem Gramm Wasser zu gewinnen, werden also 1.234 x 4 = 4.94 Wh für die Wasserstoffproduktion aus einem Gramm Wasser benötigt.