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Funktionsprinzip
Der Wasserstoffgenerator von Peak Scientific erzeugt Wasserstoffgas (H2) von hoher
Reinheit. Wasserstoff kommt auf der Erde nicht natürlich vor und muss durch die
Spaltung anderer Moleküle gebildet werden, in diesem Fall durch die Aufspaltung von
Wassermolekülen in Wasserstoff und Sauerstoff durch ein Verfahren, das als Elektrolyse
bekannt ist.
Der neueste Stand der Technik bei der Elektrolyse von Wasser ist der Elektrolyseur mit
Protonenaustauschmembran (PEM). Diese Technologie wurde in der Mitte der 1960er Jahre
erstmals durch General Electric als ein Verfahren zur Erzeugung von Strom für das Gemini-
Weltraumprogramm beschrieben und später für die Elektrolyse übernommen. Seitdem
wurde dieses Verfahren immer weiter entwickelt. Alle Wasserstoffgeneratoren von Peak
Scientific nutzen die PEM-Technologie.
Das wichtigste Element des Generators ist die Elektrolysezelle, wo die Elektrolysereaktion
stattfindet. Diese besteht aus zwei Elektroden (einer Anode und einer Kathode), die durch
die Protonenaustauschmembran getrennt sind, nach der diese Technologie benannt
wurde. Während des Betriebs wird entionisiertes Wasser der Anode der Elektrolysezelle
zugeführt, wo es mit Hilfe eines Edelmetallkatalysators in Sauerstoff, Protonen und
Elektronen gespaltet wird. Der Sauerstoff wird vom Generator in die Atmosphäre
abgelassen. Die Protonen bewegen sich durch die Membran, gleichzeitig kreisen die
Elektronen im externen Stromkreis. Diese Protonen und Elektronen verbinden sich dann an
der Kathode des Elektrolyseurs wieder, wiederum mit Hilfe eines Edelmetallkatalysators,
um das Wasserstoffgas zu erzeugen. Der hohe Reinheitsgrad des Wasserstoffs wird durch
die Membran gewährleistet, die den an der Kathode erzeugten Wasserstoff vollständig
von dem an der Anode erzeugten Sauerstoff trennt. Diese Prozesse werden durch die
folgenden Gleichungen beschrieben.
Kathode
Anode
Entionisiertes Wasser ist für den Betrieb des Systems von entscheidender Bedeutung, es
muss einen Reinheitsgrad von
1 µS/cm oder besser aufweisen, um eine Beschädigung der Membran zu verhindern. Wird
nicht entionisiertes Wasser dieser Qualität verwendet, erlischt die 3-jährige Garantie auf die
Zelle des Generators. Das Wasser wird automatisch zugeführt (entweder beim Einschalten
oder regelmäßig während des Betriebs), die Geschwindigkeit, mit der das Wasser verbraucht
wird, ist von der Menge des zu produzierenden Wasserstoffs abhängig.
Ein geringer Anteil der Elektroenergie geht als Wärme verloren, diese wird vom Generator
durch das Belüftungssystem abgeführt.
Der Wasserstoffgenerator von Peak Scientific erzeugt Wasserstoff nach Bedarf. Durch
Beibehaltung des vom Anwender voreingestellten Drucks und dessen Verwendung als
Referenzwert erzeugt der Generator die genaue Menge des benötigten Wasserstoffs. Sobald
der Bedarf endet, wird kein Wasserstoff mehr an die Anwendung des Benutzers geschickt.
Während dieser Zeit können immer noch Bläschen im Trennbehälter beobachtet werden.
Das liegt darin begründet, dass der Generator seinen inneren Druck aufrecht erhält und
sicherstellt, dass reiner, trockener Wasserstoff sofort bei Bedarf zur Verfügung steht,
sobald der Anwender diesen benötigt.
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2H
+ 2e
= H
+
-
(aq)
2(g)
= ½O
H
O
+ 2H
2
(l)
2(g)
+ 2e
+
-
(aq)
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