Elektrolyse

Dein Fahrradrahmen aus Aluminium, die glänzende Verchromung am Wasserhahn, der grüne Wasserstoff aus den Nachrichten: Hinter all dem steckt derselbe Trick. Man schickt elektrischen Strom durch eine Flüssigkeit und zwingt damit chemische Verbindungen, sich in ihre Bestandteile zu zerlegen. Dieser Trick heißt Elektrolyse.

Strom als Werkzeug

Bei der Elektrolyse stecken zwei Elektroden in einer leitfähigen Flüssigkeit und werden an eine Stromquelle angeschlossen. Reines Wasser leitet den Strom kaum, deshalb rührt man für eine Wasser-Elektrolyse etwas Natron ein. Der Strom zieht die geladenen Teilchen auseinander: Positive Ionen wandern zur negativen Elektrode, negative Ionen zur positiven. Beim Wasser sammelt sich so an der negativen Elektrode Wasserstoff (H₂), an der positiven Sauerstoff (O₂). Aus zwei Wassermolekülen werden dabei zwei H₂ und ein O₂, deshalb steigt dem Volumen nach immer doppelt so viel Wasserstoffgas auf wie Sauerstoffgas. Aus der Verbindung H₂O werden wieder die reinen Elemente.

Die Umkehrung der Verbrennung

Wenn Wasserstoff verbrennt, verbindet er sich mit Sauerstoff zu Wasser und gibt dabei viel Energie ab. Die Elektrolyse macht genau das Rückwärts: Sie zerlegt Wasser wieder in Wasserstoff und Sauerstoff. Dafür muss sie die Energie, die bei der Verbrennung frei wurde, wieder hineinstecken. Die Elektrolyse ist also endotherm: Ohne ständige Energiezufuhr aus einer Stromquelle kommt sie sofort zum Stillstand.

Wofür man Elektrolyse braucht

Aluminium kommt in der Natur nur fest gebunden im Erz vor. Erst eine Elektrolyse in einer über 900 Grad heißen Schmelze trennt daraus das reine Metall, und sie verschlingt dabei riesige Strommengen. Deshalb steht neben vielen Aluwerken ein eigenes Kraftwerk. Beim Verkupfern und Verchromen scheidet der Strom eine hauchdünne Metallschicht auf einem Gegenstand ab, als Schutz oder Schmuck. Und wenn der Strom aus Wind oder Sonne stammt, liefert die Wasser-Elektrolyse grünen Wasserstoff, einen Energiespeicher für Zeiten ohne Wind und Sonne.