Elektrolyse

Umwandlung von Stoffen durch einen chemischen Prozess

Elektrolyse beschreibt einen chemischen Prozess, bei dem aus einer Flüssigkeit mithilfe einer Gleichspannungsquelle andere Stoffe gewonnen werden. Ein Teil der elektrischen Energie wird während des Vorgangs in chemische Energie umgewandelt, welche eine Redoxreaktion erzwingt. Eines der bekanntesten Beispiele ist die Wasserelektrolyse, bei der aus Wasser und Strom Wasserstoff entsteht. Erfahre im Vegan Strom-Lexikon, wie dies abläuft und welchen Nutzen es hat.

 

Was geschieht bei einer Elektrolyse?

Bei einer Elektrolyse werden zwei Elektroden in eine Leiterflüssigkeit (Elektrolyt) getaucht, beim Beispiel der Wasserelektrolyse ist dies gereinigtes und aufbereitetes Wasser. Zwischen diesen fließt dann eine Gleichspannung, wodurch die Reaktion hervorgerufen wird. An der Anode, also der mit dem Pluspol verbundenen Elektrode, entsteht ein Elektronenmangel, an der Kathode hingegen herrscht ein Elektronenüberschuss. Um den Elektronenhaushalt wieder zu stabilisieren, werden Elektronen mithilfe der im Elektrolyt vorliegenden Ionen vom Plus- zum Minuspol transportiert. Dabei kommt es an der Kathode zu einer Reduktion der Ionen, an der Anode hingegen zur Oxidation dieser: Eine Redoxreaktion läuft ab.

Im konkreten Fall der Wasserelektrolyse besteht das Elektrolyt aus einem Gemisch aus Wasser und einer Säure oder Lauge, in der Regel kommt eine hochkonzentrierte Kaliumhydroxid-Lösung zum Einsatz. An der Kathode besteht zunächst Wasser mit einem Elektronenüberschuss, um einen Ausgleich zu erzielen reagiert dieses zu Wasserstoff und negativ geladenen Hydroxid-Anionen (4 H2O + 4 e → 2 H2 + 4 OH). Die Hydroxid-Anionen wandern nun zur Anode, wo sie unter Elektronenabgabe zur Sauerstoff und Wasser reagieren (4 OH → O2 + 2 H2O + 4 e). Sowohl Wasserstoff als auch Sauerstoff steigen an der jeweiligen Elektrode auf und können gespeichert und später genutzt werden. Die Gesamtgleichung der Reaktion lautet 8 H2O → 2 H2 + 2 O2 + 6 H2O, oder nach dem Kürzen des Wassers 2 H2O → 2 H2 + 2 O2.

 

Wofür werden Elektrolysen genutzt?

Elektrolysen finden vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. So werden zum Beispiel Metalle wie Aluminium, Kupfer, Zink, Silber und Gold durch eine sogenannte Schmelzflusselektrolyse gewonnen. Rein chemische Prozesse zur Gewinnung dieser Stoffe wären hierbei entweder zu teuer oder aber kaum realisierbar. Auch in der Galvanik, etwa bei Verzinkungsprozessen, kommt eine Elektrolyse zum Einsatz. Bei der Abwasserreinigung oder in Reinigungsprozessen der Farbstoff- oder Pharmaindustrie wird die elektrochemische Reaktion ebenfalls verwendet. Selbst das Aufladen von Akkumulatoren ist immer ein elektrolytischer Prozess.

In der Energietechnik kommt der Wasserelektrolyse eine große Bedeutung zur Speicherung von elektrischer Energie zu. Überschüssiger Strom, der beispielsweise von Wind- oder Solarenergieanlagen erzeugt und nicht in das Stromnetz eingespeist werden kann, wird hier genutzt, um speicherbaren Wasserstoff herzustellen. Dieser kann dann entweder in Brennstoffzellen verbrannt beziehungsweise rückverstromt werden, oder wird nach weiterer Aufbereitung in andere E-Fuels umgewandelt. Somit müssen regenerative Energiequellen bei Überproduktion nicht mehr abgeschaltet werden und der erzeugte Strom geht dennoch nicht verloren.

 

Mithilfe von Elektrolyse können viele Probleme gelöst werden

Für die Energiewende könnte die Elektrolyse-Technologie von gewaltiger Bedeutung sein. Die Hauptquellen Regenerativer Energie, also Windkraft und Solarenergie, haben leider den Nachteil, dass sie verschiedenen witterungstechnischen Abhängigkeiten unterliegen. So produzieren sie bei starkem Wind oder hoher Sonneneinstrahlung manchmal zu viel Energie und müssen abgeschaltet werden, bei einer Dunkelflaute hingegen kaum bis gar keinen Strom. Um dieses Ungleichgewicht auszugleichen, kann mithilfe von Elektrolyse überschüssiger Strom dazu verwendet werden, ihn in Form von Wasserstoff oder anderen Synthesekraftstoffen zwischenzuspeichern und in Zeiten von Engpässen rückzuverstromen. Vegan Strom setzt sich für den Ausbau Regenerativer Energien sowie sauberer Technologien ein, um unsere Umwelt zu schützen und den Ausstieg aus Konventionellen Energien zu beschleunigen. Nicht nur das: Unser Strommix besteht nur aus Energieformen, deren Anlagen das Tierwohl in keinster Weise gefährden, namentlich Solarenergie, Gezeitenkraft und Geothermie. Möchtest auch Du sowohl umwelt- als auch tierfreundlichen Strom, dann wechsele jetzt zu uns.

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