Wasserstoff ist ein einfaches, aber unglaublich nützliches chemisches Element, das farblos, geruchlos und mit bloßem Auge nicht zu erkennen ist. Er ist im Universum reichlich vorhanden und macht rund 75 % aller Materie aus, darunter Sterne, Wasser und die Atome im menschlichen Körper. Obwohl Wasserstoff weit verbreitet ist, ist seine Isolierung eine ganz andere Herausforderung. Hier kommen Wasserstoffgasgeneratoren ins Spiel.

Spaltung von H2O mittels Wasserelektrolyse

Auf der Erde ist Wasser (H2O) eine der einfachsten Wasserstoffquellen. Die Flüssigkeit besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom, die durch kovalente Bindungen miteinander verbunden sind. Die meisten Wasserstoffgeneratoren brechen diese kovalenten Bindungen auf und spalten H2O-Moleküle mithilfe der Wasserelektrolyse.

Die elektrisch betriebenen Geräte enthalten eine Elektrolysezelle mit einem anodischen und einem kathodischen Katalysator, die durch eine Polymer-Elektrolyt-Membran (PEM) getrennt sind. Das Anlegen einer konstanten Spannung an die Elektrolysezelle löst eine Reihe von Reaktionen aus. Sauerstoffatome werden vom anodischen Katalysator angezogen, während Wasserstoffatome zum kathodischen Katalysator wandern. Durch die Atomisolation können die Gasgeneratoren nahezu augenblicklich reinen, hochwertigen Wasserstoff produzieren.

Alle Wasserstoffgeneratoren sind für die Erzeugung von Gas in Laborqualität ausgelegt, wobei die Reinheitsgrade je nach Modell variieren. Für Anwendungen, bei denen Reinheit höchste Priorität hat, wird ein Platinkatalysator verwendet. Generatoren dieser Größenordnung können Wasserstoff mit einer Reinheit von bis zu 99,9995 % erzeugen.

Anwendungen für Wasserstoffgasgeneratoren

Nachdem wir nun mehr über die Funktionsweise von Wasserstoffgasgeneratoren und die Vorteile wissen, die sie dem Laborpersonal bieten, werfen wir einen Blick auf einige verschiedene Anwendungen.

  • Bekämpfung von Lebensmittelbetrug

Die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) schätzt, dass Lebensmittelbetrug der Branche jährlich enorme Kosten von 40 Milliarden US-Dollar verursacht. Wasserstoffgeneratoren versorgen die Chromatographen, die zur Herkunftsbestimmung von Lebensmitteln und zur Echtheitsprüfung eingesetzt werden, mit Gas. Neben der sichtbaren Spektroskopie ist die Gaschromatographie eine von mehreren Analysetechniken, die zur Bekämpfung des globalen Lebensmittelbetrugs eingesetzt werden.

  • Ausfüllen toxikologischer Berichte

Forensiker nutzen Wasserstoffgeneratoren zum Betrieb von Gaschromatographen, die für toxikologische Gutachten eingesetzt werden. Die hochentwickelten Geräte trennen einzelne Elemente aus Proben und dienen zur Identifizierung von Alkohol, Drogen, Giften und anderen Substanzen.

  • Öl- und Gasraffination

Von der Erkennung von Verunreinigungen in Proben bis hin zur Qualitätsanalyse fertiger Produkte wird die Gaschromatographie in der Öl- und Gasbranche häufig eingesetzt. Mit diesem Analyseverfahren wird eine Probe in ihre Einzelkomponenten zerlegt und ein molekularer Fingerabdruck erstellt. Die Daten dienen zur Überwachung des Raffineriebetriebs, zur Durchführung von Qualitätskontrollanalysen und zur Maximierung der Erträge.