Wasserstoffperoxid wird einfacher herstellbar

RUB-Erstautorin Lejing Li im Labor: Ertrag von Wasserstoffperoxid erhöht (Foto: rub.de, Marquard)

Bochum (pte020/22.07.2024/11:30) - Wissenschaftler der Ruhr-Universität Bochum ( https://www.rub.de ) (RUB) haben mit einem Carbonat-Puffer den Ertrag von Wasserstoffperoxid aus der Wasserelektrolyse maximiert. Details zu ihrem optimierten Verfahren ( https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202406543 ) beschreiben die Experten im Fachjournal "Angewandte Chemie International Edition".

pH-Wert bleibt stabil

Durch Hinzufügen eines Carbonat-Puffers zur Lösung, ändert sich die Ausgangslage. Dabei handelt es sich um Kohlensäure, die ein Proton abgeben kann, sodass Hydrogencarbonat entsteht, das zu CO2 weiterreagieren kann. Solche Puffer helfen, den pH-Wert von Lösungen stabil zu halten. Allerdings sind die Bedingungen in der Reaktionslösung nicht überall gleich.

Die Umsetzung von Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff findet an den Oberflächen zweier Elektroden statt, zwischen denen Spannung anliegt. Bei der Übertragung von negativ geladenen Elektronen werden zugleich positiv geladene Protonen frei. Letztere verändern den pH-Wert in der direkten Umgebung der Elektrode, während weiter entfernt der pH-Wert stabil bleibt.

Kein Sauerstoff mehr

Mithilfe einer selbst entwickelten Methode hat das Team den pH-Wert in der unmittelbaren Umgebung der Elektrode unter unterschiedlichen Reaktionsbedingungen bestimmt und gezeigt, dass Wasserstoffperoxid bevorzugt dann entsteht, wenn viel Hydrogencarbonat in der Nähe der Elektrode vorhanden ist. Unter diesen Bedingungen bildet sich ein Reaktionszwischenprodukt, das die Entstehung von unerwünschtem Sauerstoff verhindert.

"Diese Ergebnisse klingen zunächst nach abstrakter Grundlagenforschung. Aber die Produktion von Wasserstoff und Wasserstoffperoxid ist extrem wichtig. Nur wenn wir die Prozesse genau verstehen, können wir sie besser machen", verdeutlicht Erstautorin Lejing Li.

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