Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB (Stuttgart) haben eine Elektrolysezelle entwickelt, mit der aus Wasser und Luft Wasserstoffperoxid hergestellt werden kann. Eine mögliche Anwendung direkt vor Ort ist die oxidative Abwasserreinigung.
Noch bis 3. Juni 2016 präsentieren die Forscher das Verfahren auf der IFAT in München.

Dezentrale, bedarfsorientierte H₂O₂-Herstellung möglich
Wasserstoffperoxid (H₂O₂) wird zumeist großtechnisch in zentralen Chemieanlagen produziert, in der Regel mit einem Katalysator aus teurem Platin. Da sich Wasserstoffperoxid in hochkonzentrierten Lösungen spontan zersetzen und explodieren kann, ist sein Transport nur unter großen Sicherheitsvorkehrungen möglich. Dies treibt die Transportkosten in die Höhe.

Bei dem am Fraunhofer IGB entwickelten Konzept wird Wasserstoffperoxid dezentral und bedarfsorientiert in einer elektrochemischen Zelle, das heißt allein mit Strom, erzeugt.

Flexible Synthese in Elektrolysezelle

Kernstück der Entwicklung ist eine flache Elektrolysezelle. Fließt ein elektrischer Strom, wird an der Anode Wasser oxidiert, wobei Protonen entstehen und der pH-Wert sinkt. An der Kathode wird zugleich Luftsauerstoff reduziert. Hierbei werden die Protonen verbraucht, und Wasserstoffperoxid entsteht.

In einem ersten Demonstrator mit 100 Quadratzentimetern Elektrodenfläche erreichten die Forscher bei Zufuhr von reinem Sauerstoff Konzentrationen von mehr als 400 Milligramm Wasserstoffperoxid pro Liter, beim Betrieb mit Umgebungsluft 50 Milligramm H₂O₂ pro Liter – bei einem Energiebedarf von 10 kWh/kg H₂O₂.
„Unser System funktioniert nicht nur dezentral, sondern praktisch ohne Einsatz von Chemikalien. Zudem können wir Wasserstoffperoxid extrem flexibel gewinnen: Wenn kein Überschussstrom zur Verfügung steht, schalte ich die Elektrolysezelle einfach aus“, erklärt Dr. Thomas Scherer, Gruppenleiter am Fraunhofer IGB. „Nicht direkt benötigtes Wasserstoffperoxid kann in einem Puffertank gelagert und nach Bedarf entnommen werden.“

Partner zur Vermarktung gesucht
Als nächstes wollen die Forscher industrielle Anwendungen erschließen, bei denen nur kleine Verbrauchsmengen benötigt werden, wie etwa die Hygienisierung von Anlagen und Maschinen in der Lebensmittelindustrie oder die Oberflächendesinfektion in Krankenhäusern. Hierfür suchen die Forscher noch interessierte Partner zur Vermarktung.

03.06.2016 | Quelle: Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH