Wasserstoffmenge

Oftmals besteht Unsicherheit bezüglich der Menge des entstehenden Wasserstoffs und der Frage, ob bereits eine spezielle Absaugung notwendig ist. In diesem Artikel wird diese Menge exemplarisch berechnet und dann in einer Tabelle entsprechend extrapoliert.

1. Berechnung der entstehenden Wasserstoffmenge für 1 Ampere

Bei einem Strom von 1 Ampere fließt pro Sekunde die Ladungsmenge von 1 Coulomb (= 1 As) durch das Bad:

$$ 1 \text{ Ampere} = \frac{6,24 \times 10^{18} \text{ Elektronen}}{\text{Sekunde}} $$

An der Kathode läuft nun bzgl. des Wasserstoffs folgende Reaktion ab:

$$ 2\text{H}^+ + 2e^- \longrightarrow \text{H}_2\uparrow $$

Es werden pro Molekül Wasserstoff also zwei Elektronen benötigt. Aus obigen Formeln ergibt sich die Anzahl der Wasserstoffmoleküle, die pro Sekunde entstehen, zu:

$$ 1 \text{ Coulomb} \approx 6,24 \times 10^{18} \text{ Elektronen } \Rightarrow \text { 3,12} \times 10^{18} \: \text{H}_2\text{-Moleküle} $$

Um nun diese Anzahl an Molekülen, die jede Sekunde entstehen, auf das Volumen umzurechnen, benötigen wir die Beziehung zwischen Stoffmenge und Volumen. Bei Normbedingungen (welche meist halbwegs erfüllt sind) gilt für Gase:

$$ 1 \text{ mol} \approx 6,022 \times 10^{23} \text{ Teilchen} $$

und

$$ 1 \text{ mol } \hat{=} \; 22,414 \text{ Liter} $$

Mit diesen Beziehungen ergibt sich das entstehende Volumen pro Stunde (1 Stunde = 3600 Sekunden) wie folgt:

$$ V_{1h} = 1\text{A} \times 3600\text{s} \times \frac{3,12 \times 10^{18}}{6,022 \times 10^{23} \text{As}} \times 22,4 \text{ Liter} = 0,418 \text{ Liter} $$

Als Faustformel kann man sich also merken:

Ein Strom von 2,5A für 1 Stunde liefert 1 Liter Wasserstoff.

Die entstehenden Mengen sind immer Maximalwerte. In der Praxis ist der Wirkungsgrad geringer - und somit auch die Menge an Wasserstoff. Bei kleinen Stromstärken ist die entstehende Wasserstoffmenge also recht gering und diese entsteht auch erst über einen längeren Zeitraum (eine Stunde), so dass genug Zeit zur Verflüchtigung bleibt. In einem gut gelüfteten Raum sollten selbst Ströme von 30 Ampere kein Problem darstellen. Alternativ bleibt natürlich immer die Möglichkeit einer passiven Ausleitung des Wasserstoffs (Baddeckel mit Stutzen und Schlauch), einer aktiven Absaugung mit bürstenlosem (Funkenvermeidung!) Lüfter oder - bei dicht schließendem Deckel - dem Einblasen von Frischluft, die dann den Wasserstoff zum Auslass hin mitreisst (dies vermeidet Lüfterkontakt mit Wasserstoff).

2. Tabelle: Entstehende Wasserstoffmenge pro Zeit und Strom

Im Folgenden finden Sie tabellarisch die maximal mögliche Wasserstoffmenge für übliche Ströme aufgelistet:

Strom (in A)	Volumen H2 (in Liter/Std.)
0,5	0,209
1	0,418
2	0,836
3	1,254
4	1,672
5	2,090
6	2,508
7	2,926
8	3,344
9	3,762
10	4,180
15	6,270
20	8,360
25	10,450
30	12,540
35	14,630
40	16,720
45	18,810
50	20,900
60	25,080
70	29,260
80	33,440
90	37,620
100	41,800