WH54 Fachwortlexikon
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Wasserelektrolyse


Aufspaltung von Wasser mit Strom


Basiswissen


2H₂O → Elektrolyse → 2H₂ + O₂ - das ist die Gesamtreaktionsgleichung der Elektrolyse von Wasser. Wassermoleküle werden dabei mit Energieaufwand in Wasserstoff- und Sauerstoffgas zerlegt.

Einfacher Versuch


In ein Glas Leitungswasser gibt man etwas Essigessenz. Dann hängt man zwei beidseitig angespitzte Bleistifte in die Flüssigkeit. Einen Stift schließt man an den Minuspol einer Spannungsquelle an, den anderen an den Pluspol. Man legt dann eine Spannung von etwa 9 bis 12 Volt an. An einem Stift steigen gut erkennbar Wasserstoffblasen auf, am anderen - etwas weniger intensiv - Sauerstoffblasen.

Elektroden


◦ Als Elektroden ideal sind Bleistiftminen.
◦ Die Elektrode am Minuspol heißt Kathode.
◦ An ihr entsteht molekuluarer Wasserstoff H₂.
◦ Die Elektrode am Pluspol heißt Anode.
◦ An ihr entsteht molekularer Sauerstoff O₂.

Reaktionsgleichung


◦ 4H₃O⁺ + 4OH⁻ → 2H₂ + O₂ + 6H₂O

Legende


◦ H₃O⁺ => Oxonium-Ion
◦ OH⁻ => Hydroxid-Ion
◦ H₂ => Wasserstoffmolekül
◦ O₂ => Sauerstoffmolekül
◦ H₂O => Wassermolekül

Wie viel Energie benötigt die Wasserelektrolyse?


285,83 kJ/mol für flüssiges Wasser bei 298 Kelvin (etwa Raumtemperatur); liegt das Wasser als Dampf vor, sind auch geringere Werte möglich. Ein Mol entsprechen 18 Gramm Wasser. Somit benötigt man zur Spaltung von einem Kilogramm Wasser rund 15879 kJ oder etwa 15,879 Megajoule.

Graphitelektroden


◦ Ideale Elektroden sind Bleistiftminen.
◦ Sie enthalten Graphit, der ein beständiger Leiter für Strom ist.
◦ Man spitzt einen Bleistift beidseitig an.
◦ Eine Spitze wird in das Wasser getaucht.
◦ An die andere Spitze schließt man oberhalb des Wassers eine Spannungsquelle an.

Metallelektroden


◦ Oft werden zur Elektrolyse auch Metallelektroden verwendet.
◦ Metallelektroden nutzen sich mit der Zeit mehr oder weniger ab.
◦ Die Geschwindigkeit der Abnutzung hängt aber stark vom Metall ab.
◦ Je nach Kombination Elektrolyt/Metall entstehen aber nicht alle Gase.
◦ In der folgenden Liste sind Metalle aufgelistet von beständig hin zu schnell abnutzend:
◦ Platin, Titan, Kupfer, Blei, Zink, Nickel, Kobalt, Cadmium, Eisen, Chrom, Zinn, Aluminium

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