Die Maximierung des Wasserstoffperoxid-Ertrags bei der Wasserelektrolyse stand im Mittelpunkt eines Forschungsprojektes der Ruhr-Universität Bochum, dessen Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift „Angewandte Chemie International Edition“ zu lesen sind. Wie die Ruhr-Universität berichtet, entsteht bei der Umsetzung von Wasser zu Wasserstoff mit Wasserstoffperoxid eine zweite nützliche Substanz, die in vielen Industriezweigen benötigt wird, etwa für die Produktion von Desinfektionsmitteln. Um Wasserstoffperoxid aus der Spaltung von Wasser zu gewinnen, brauche es besondere Reaktionsbedingungen. Bekannt war, dass die Anwesenheit von Carbonat nützlich ist. Aber warum das so ist, war unklar. Die Forschenden um Lejing Li, Carla Santana Santos und Prof. Wolfgang Schuhmann vom Bochumer Zentrum für Elektrochemie haben nun den Mechanismus dahinter aufgeklärt.
„Wasserstoffperoxid ist ein Wertstoff, der mit komplexen Verfahren hergestellt werden muss, die auch für die Umwelt nicht immer unbedenklich sind“, sagt Prof. Schuhmann. Da wäre es nützlich, wenn man die Substanz in großen Mengen aus der elektrolytischen Spaltung von Wasser gewinnen könnte, bei der zugleich der Energieträger Wasserstoff entsteht. „Das ist allerdings thermodynamisch kompliziert“, erklärt Lejing Li. Denn die Entstehung von Sauerstoff ist sozusagen energetisch einfacher.
Fügt man jedoch einen Carbonat-Puffer zur Lösung hinzu, ändert sich die Lage. Dabei handelt es sich um Kohlensäure (H2CO3), die ein Proton (H+) abgeben kann, sodass Hydrogencarbonat (HCO3-) entsteht, das zu Kohlendioxid (CO2) weiterreagieren kann. Solche Puffer helfen, den pH-Wert von Lösungen stabil zu halten. Allerdings sind die Bedingungen in der Reaktionslösung nicht überall identisch.
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