Wasserstoffblasen in der Elektrolyse
Grüner Wasserstoff entsteht durch Elektrolyse von Wasser. Dabei bilden sich an der Elektrode winzige Gasblasen. Diese Blasen können die Oberfläche teilweise bedecken, den Stromfluss behindern und so die Effizienz eines Elektrolyseurs mindern. Unser Ziel ist es, besser zu verstehen, wie solche Blasen entstehen, zusammenwachsen und sich wieder lösen – denn daraus lassen sich Wege ableiten, Anlagen sparsamer und zuverlässiger zu machen.
Dafür führen wir zwei eng verknüpfte Experimente durch. Im ersten nutzen wir eine Doppel-Mikroelektrode: So beobachten wir, wie Blasen in unmittelbarer Nähe entstehen, koaleszieren (zusammenwachsen) und sich schließlich von der Elektrode ablösen. Im zweiten Experiment untersuchen wir das Wachstum und die Ablösung einer einzelnen Blase, wenn gleichzeitig ein kontrollierter Flüssigkeitsstrom an der Elektrode vorbeiströmt. Beide Ansätze zeigen aus unterschiedlichen Blickwinkeln, welche Bedingungen eine schnelle und saubere Blasenablösung begünstigen.
Warum im Parabelflug? In der Schwerelosigkeit (Mikrogravitation) fällt der Auftrieb nahezu weg. Gasblasen steigen dann nicht sofort nach oben, und durch ihr Eigengewicht ausgelöste Strömungen bleiben aus. So sehen wir die Prozesse an der Elektrode klarer: Welche Kräfte halten eine Blase fest? Wann löst sie sich? Und wie verändert ein zusätzlicher Flüssigkeitsstrom dieses Verhalten? Da sich im Parabelflug Phasen von Normalgewicht, Schwerelosigkeit und erhöhter Schwerkraft abwechseln, können wir Beobachtungen direkt vergleichen. Die gewonnenen Einsichten unterstützen die Entwicklung effizienterer und zuverlässigerer Elektrolyseure für eine nachhaltige Energieversorgung.