DE102020005285A1

DE102020005285A1 - Verfahren zur Wasserelektrolyse und Wasserelektrolysezelle

Info

Publication number: DE102020005285A1
Application number: DE102020005285.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Neudeck; Dominique M. Gampe
Original assignee: Textilforschungsinstitut Thueringen Vogtland TITV eV
Current assignee: Textilforschungsinstitut Thueringen Vogtland TITV eV
Priority date: 2020-08-28
Filing date: 2020-08-28
Publication date: 2022-03-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wasserelektrolyse sowie eine Wasserelektrolysezelle zur Wasserstofferzeugung und zeichnet sich dadurch aus, dass die Anodenreaktion der Wasserelektrolyse durch einen Redoxmediator, beispielsweise das lodid/lod-Redoxgleichgewicht, katalysiert ist, so dass keine inerten Anodenmaterialien, keine den Anoden- und Kathodenraum separierenden Membranen und/oder Diaphragmen benötigt werden, so dass preiswerte, beispielsweise textile, Elektrodenmaterialien zum Einsatz gelangen, die die Mikrowasserstoffblasenbildung initiieren, den Abtransport der Mikrogasblasen beschleunigen, sehr eng und ohne Kurzschlüsse aneinander liegen und so den Wirkungsgrad erhöhen. Die Erfindung ist einsetzbar zur effizienten Erzeugung von Wasserstoff mittels Redoxmediator (lodid/lod) katalysierter, membranfreier Wasserelektrolyse mit preisgünstigen, vorzugsweise textilen Elektroden zur Energiespeicherung über den Sekundärenergieträger Wasserstoff.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wasserelektrolyse sowie eine Wasserelektrolysezelle zur Wasserstofferzeugung und zeichnet sich dadurch aus, dass die Anodenreaktion der Wasserelektrolyse durch einen Redoxmediator, beispielsweise das lodid/lod-Redoxgleichgewicht, katalysiert ist, so dass keine inerten Anodenmaterialien, keine den Anoden- und Kathodenraum separierenden Membranen und/oder Diaphragmen benötigt werden, so dass preiswerte, beispielsweise textile, Elektrodenmaterialien zum Einsatz gelangen, die die Mikrowasserstoffblasenbildung initiieren, den Abtransport der Mikrogasblasen beschleunigen, sehr eng und ohne Kurzschlüsse aneinander liegen und so den Wirkungsgrad erhöhen. Die Erfindung ist einsetzbar zur effizienten Erzeugung von Wasserstoff mittels Redoxmediator (lodid/lod) katalysierter, membranfreier Wasserelektrolyse mit preisgünstigen, vorzugsweise textilen Elektroden zur Energiespeicherung über den Sekundärenergieträger Wasserstoff.
Die Wasserelektrolyse ist eine Basistechnologie der Speicherung von regenerativ gewonnener Elektroenergie mit den sogenannten PowerToGas-Technologien, bei denen Wasser mit elektrischem Strom in den Brennstoff Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. Der einfachen Speicherung, des Transportes und der Kompatibilität wegen, wird der Wasserstoff häufig auch anschließend über die Sabatierreaktion mittels Kohlenstoffdioxid in künstliches Erdgas oder in Methanol umgewandelt. In jedem Fall ist der erste Schritt die Wasserelektrolyse. Der Wirkungsgrad bei der Wasserelektrolyse liegt jedoch lediglich bei 60% bis 80% (Quelle: ThyssenKrupp, https://www.thyssenkrupp.com/de/unternehmen/ innovation/technologien-fuer-die-energiewende/wasserelektrolyse.html, online im Internet, letzter Zugriff 24.08.2020), da die bisher notwendigen gasdichten Membranen, die Anoden- und Kathodenraum separieren und die Knallgasbildung im Fall einer Vermischung von Wasserstoff und Sauerstoff unterbinden, den Zellwiderstand erhöhen. Dadurch erhöht sich die Zellspannung bei konstanter Stromdichte und damit erzeugter Wasserstoffmenge pro Zeiteinheit und Elektrodenfläche. Eine höhere Spannung bei gleichem Strom bedeutet jedoch einen höheren Energieeintrag für die gleiche Menge an erzeugtem Wasserstoff. Zudem sind die Anoden an denen der Sauerstoff gebildet wird einem hohen Korrosionspotential ausgesetzt, so dass meist auf platinierte Titananoden zurückgegriffen werden muss und selbst Carbonmaterialien den Belastungen nicht standhalten. Bekannt ist die Gewinnung von Wasserstoff durch elektrolytische Wasserspaltung nach mehreren Verfahren (Quelle: G. Schiller, Überblick über die Verfahren der Wasserelektrolyse und Forschungsergebnisse sowie Forschungsbedarf bei der alkalischen Elektrolyse, https://elib.dlr.de/75764/1/Wasserelektrolyse_Ulmer Gespräch 3.5.2012 GS.pdf, online im Internet, letzter Zugriff 24.08.2020). Trotz unterschiedlichster technologischer Ansätze, die Wasserelektrolyse effizienter zu gestalten hat sich die Wasserelektrolysetechnologie und damit der Wasserstoff als neuer Energieträger (Wasserstoffwirtschaft) in den letzten 40 Jahren nicht dursetzen können.
Aus DE 33 24 945 C2 , der DE 26 13 811 A1 und der DE 29 28 983 A1 , die als nächstliegender Stand der Technik angesehen werden, sind Verfahren zur Wasserelektrolyse über das Gleichgewicht lod/lodid bekannt. Die dort beschriebenen Verfahren nutzen einerseits lod im Kathodenraum ( DE 33 24 945 C2 ), welcher mittels Diaphragma vom Anodenraum getrennt ist, um zunächst mit Wasser den Sauerstoff und lodwasserstoffsäure elektrochemisch zu erzeugen. Im Nachhinein wird die lodwasserstoffsäure thermisch in lod und Wasserstoff gespalten, was weitere Energie verbraucht. Andererseits wird DE 26 13 811 A1 zufolge lodwasserstoff in Schwefelsäure elektrolysiert, um Wasserstoff zu erhalten. Die lodhaltige, wässrige Schwefelsäure wird über ein mehrstufiges Kreislaufprinzip in lodwasserstoff rückreduziert, die Schwefelsäure in Schwefeldioxid und Sauerstoff gespalten, der restliche Teilstrom mit Wasser und Schwefeldioxid versetzt, um letztlich wieder lodwasserstoff und Schwefelsäure im Ausgangsverhältnis zu erhalten. Insgesamt ein sehr ausgeklügeltes Kreislaufprinzip, welches jedoch schwer im großtechnischen Maßstab aufzubauen, zu Händeln und unter Kontrolle zu halten scheint.
Das letzte der genannten Verfahren nach der DE 29 28 983 A1 , welches die elektrochemische Spaltung eines Halogenwasserstoffs in das elementare Halogen und Wasserstoff nutzt, arbeitet in der gesättigten Halogenwasserstoffsäure, welche in situ bereitgestellt wird und regeneriert diese nach der Elektrolyse über Kohlenstoffteilchen oder platiniertem oder rutheniertem Titan. Ähnlich dem erfindungsgemäßen Verfahren, nutzt dieses Verfahren demnach einen recht einfachen Aufbau zur Erzeugung von Wasserstoff und lod. Anoden- und Kathodenraum werden jedoch durch eine Membran voneinander separiert und die Elektroden liegen, aufgrund der Art der Regenerationszelle des Iods (verwirbelte Aktivkohleteilchen), räumlich weit entfernt voneinander, wodurch geringe Stromdichten erhalten werden und somit geringe Wirkungsgrade.
Der Lehre einer Reihe von Patenten (beispielsweise EP 2 253 743 B1 , EP 2 362 005 A1 , EP 3 378 970 A1 , EP 3 417 093 B1 , WO 2016/007983 A1 ) entsprechend werden Wasserelektrolysezellen aufgebaut, indem zwei Elektroden, die positiv polarisierte Anode an der die elektrochemische Oxidation des Redoxmediators und die negativ polarisierte Kathode an der die elektrochemische Reduktion der Protonen zu Wasserstoff stattfinden, in einer Elektrolytlösung, über eine Gleichspannungsquelle, welche mindestens eine Spannung gleich der Zersetzungsspannung des Elektrolyten, meist eine wässrige, aber stets Ionen-beinhaltende Lösung, liefern kann, miteinander verbunden werden. Zur Separation der entstehenden Gase der Wasserzersetzung, Wasserstoff auf der Kathodenseite und Sauerstoff auf der Anodenseite, werden je nach Verfahren Diaphragmen (bei der alkalischen Wasserelektrolyse) oder Protonenleitende Membranen (bei der sauren PEM-Elektrolyse) eingesetzt. Diese verhindern die Mischung der entstehenden Gase unter Bildung von hochexplosivem Knallgas und führen zur Möglichkeit hohe Gasdrücke (bis zu 200 bar) aufzubauen. Der kathodisch entstehende elementare Wasserstoff löst sich allerdings zu kleinen Teilen im Elektrolyten (mit zu steigendem Arbeitsdruck proportionaler Konzentration) und diffundiert / permeiert durch die Membran hin zur Anode, was einerseits den Wirkungsgrad mindert und andererseits zur Bildung von Knallgas führen kann. DE 10 2013 021 771 A1 beschreibt einen interessanten Weg, den permeiernden Wasserstoff zu eliminieren und gleichzeitig in Energie umzuwandeln. Es wird eine zusätzliche dritte Elektrode, verbunden mit der Anode und eine zusätzliche vierte Elektrode, verbunden mit der dritten hinzugefügt, um eine Brennstoffzelle im Anodenraum zu generieren.
Weitere den Stand der Technik kennzeichnende Verfahren und Anordnungen werden in den DE 10 2013 021 771 A1 sowie der DE 693 17 652 T2 und der EP 0 067 975 A2 beschrieben, wobei es sich ausnahmslos um Ausführungen mit Membran und/oder edelmetallhaltigen bzw. platinierten/ruthenierten Anoden handelt. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Wasserelektrolyse sowie eine Wasserelektrolysezelle anzugeben, die die Nachteile bekannter Lösungen vermeiden. Da die Erzeugung von Sauerstoff auf der Anodenseite vermieden wird, ist es möglich kostengünstige Materialien als Elektroden zu nutzen. Da außer Wasserstoff kein weiteres Gas entsteht kann weiterhin auf Diaphragmen oder Membranen verzichtet werden. Ferner sollen hierbei spezifische Vorteile textiler Fertigungsverfahren und Materialien wie kostengünstige und effiziente Herstellung, hohe Flexibilität, Mediendurchlässigkeit und Vielfalt der Mustergestaltung textiler Verdrahtungsträger genutzt werden.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt verfahrensseitig mit einer Lehre gemäß Patentansprüchen 1 bis 5 sowie einer Wasserelektrolysezelle mit der Merkmalskombination nach den Ansprüchen 6 bis 10, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Wasserelektrolyse zeichnet sich aus durch die Verwendbarkeit von kostengünstigen Elektrodenmaterialien, hohen zu erreichenden Stromdichten während der Elektrolyse durch sehr kleinen Elektrodenabstand und keine strömungshindernden Membranen/Diaphragmen und die sauerstofffreie Erzeugung von Wasserstoff. Eine Redoxmediator beinhaltende (z. B. lodid-haltige), wässrige Elektrolytlösung wird mittels zweier Elektroden über eine Gleichspannungsquelle mit einer Spannung beauflagt, welche mindestens der Zersetzungsspannung des Elektrolyten entspricht. Dabei entsteht kathodenseitig Wasserstoff, welcher aufgefangen wird und anodenseitig die oxidierte Form des Mediators (z. B. lod), welcher im Elektrolyten gelöst von der Anode in eine zweite Zelle geführt wird. Innerhalb dieser Regerationszelle wird die oxidierte Form des Mediators (z. B. lod) über die Oxidation eines unedlen Opfermaterials in die reduzierte Mediatorform (z. B. lodid) rückreduziert. Vorteilhaft wird hierbei das Opfermaterial kontaktiert und dabei als Kathode geschalten, wodurch mittels einer in dieser Regenerationszelle befindlichen Gegenanode die Reduktionsenergie in Strom überführt wird. Dadurch wird die Regenerationszelle als eine galvanische Primärzelle verwendet. Über eine Pumpe wird die gesamte Elektrolytlösung ständig im Kreislauf geführt, sodass der regenerierte Redoxmediator (z. B. lodid) im Elektrolyt zurück in die Wasserelektrolysezelle fließt. Erfindungsgemäß entsteht zusammenfassend Wasserstoff, welcher vorteilhaft an einer textilen Kathode generiert wird, was zu schnellerem Abtransport der Mikrogasblasen führt und das feste Oxidationsprodukt des Opfermaterials, welches vorteilhaft eine im Elektrolyten schwerlösliche Verbindung ist und somit über einen Filter leicht abgetrennt wird. Die erfindungsgemäße Wasserelektrolysezelle besteht aus den folgenden Funktionseinheiten: einer Gleichspannungsquelle, welche die Arbeitsspannung an zwei Elektroden zur Elektrolytzersetzung liefert; einer wässrigen, die reduzierte Form des Rexoxmediators beinhaltende (z. B. lodid-haltige) Elektrolytlösung; einer Pumpe zur Kreislaufführung der Lösung; einer zweiten Zelle mit einem Opfermaterial (zum Beispiel: Fe, Zn, Sn, Mn, Mg), welches beispielsweise als Kathode mit einer Gegenanode geschalten, in welcher der oxidierte Redoxmediator rückreduziert wird; einem Filtermaterial, welches das oxidierte Opfermaterial abtrennt. Der Elektrolyt wird aus dem Redoxmediator (z. B. Metalliodid) in einer Konzentration von > 1 mol/L in Wasser oder verschiedenen Salzen unter Zusatz des Redoxmediators (z. B. Metalliodid), jedoch mindestens einer lodid-Konzentration von > 0,1 mol/L bereitgestellt. Die Elektroden der Wasserstoffzelle bestehen vorteilhaft aus einem der folgenden leitfähigen Materialien und sind textil gefertigt: Edelstahl, Grafit / Ruß/ Graphen / Fulleren / Carbon-Nanotubes, Silber, Gold, Kupfer, Kupfer-Legierungen (Ni, Sn, Zn) oder Hybridmaterialien daraus. Die beiden Elektroden bilden Flächen oder dreidimensionale oder eindimensionale Formen und sind erfindungsgemäß lediglich durch eine textile Lage voneinander getrennt und/oder sind als leitfähige Garne oder Litzen in das Textil eingearbeitet so dass das Textil (z.B. eine mehrlagige Gewebestruktur) eine Sandwich und/oder Interdigitalstruktur aus Kathode und Anode bildet, um Kurzschlüsse zu vermeiden und eine hohe Stromdichte und folglich einen hohen Wirkungsgrad zu gewährleisten. Von der Anodenseite dieses Aufbaus wird die Elektrolytlösung abgezogen und in die Regenerationszelle geführt. Der dort regenerierte Elektrolyt, gemeinsam mit dem festen und abtrennbaren Oxidationsprodukt des Opfermaterials wird durch ein Filtermedium geleitet und zurück an die Kathodenseite der Wasserstoffzelle geführt. Über der Wasserstoffzelle ist eine gasdichte Glocke angeordnet, welche den generierten Wasserstoff auffängt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert.
Hierbei zeigt:

1 Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wasserelektrolysezelle

In eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wasserelektrolysezelle wird wie in 1 ersichtlich, zunächst der den Redoxmediator beinhaltende, wässrige Elektrolyt eingefüllt. Innerhalb der Wasserstoffzelle, bestehend aus einer Ableitung / einem Abzug des entstehenden Wasserstoffs 1, einer Kathode 2, einem Abstandshalter zwischen den Elektroden 3 und einer Anode 4, wird Wasserstoff kathodisch erzeugt und der Redoxmediator anodisch oxidiert durch das Anlegen einer Gleichspannung an die beiden Elektroden, über eine Gleichspannungsquelle 10, welche mindestens der Zersetzungsspannung des Elektrolyten entspricht. Des Weiteren wird aus 1 ersichtlich, dass die Wasserstoffzelle über ein Elektrolytvorratsgefäß 5 und eine Pumpe 6 mit der Regenerationszelle, bestehend aus einer Gegenelektrode 7, einem textilen Filtermaterial 8 und einem Opfermaterial 9, welches als Opferelektrode über einen Verbraucher 11 mit der Gegenelektrode verbunden ist, miteinander in Kreislauf stehen. Bei Betrieb der Gleichspannungsquelle 10, unter Wasserstoffentwicklung und Abzug des Wasserstoffs 1 und Oxidation des Redoxmediators, wird die Elektrolytlösung, beinhaltend den oxidierten Redoxmediator, durch die Pumpe 6, in die Regenerationszelle geleitet. Hier wird der oxidierte Redoxmediator am Opfermaterial 9 rückreduziert unter Oxidation des Opfermaterials. Durch den Kurzschluss des als Elektrode kontaktierten Opfermaterials 9 über einen Verbraucher 11 mit der Gegenelektrode 7 wird ein Teil der bei der Rückreduktion des oxidierten Redoxmediators freiwerdenden Energie in Form von Strom gewonnen. Die dabei entstehende oxidierte Form des Opfermaterials fällt als schwerlösliche Komponente aus und wird über das textile Filtermaterial 8 aufgefangen. Sowohl die als Kathode fungierende Elektrode 9 und das Wasser als auch das textile Filtermaterial 8 werden nach einer bestimmten Betriebszeit nachgeliefert bzw. getauscht. Über die Kreislaufführung des Ausführungsbeispiels wird die rückreduzierte Form des Redoxmediators, welche sich in der Elektrolytlösung befindet, mittels der Pumpe 6 zurück in die Wasserstoffzelle geführt, wodurch der Kreislauf geschlossen wird.
Bezugszeichenliste

1: Ableitung / Abzug des entstehenden Wasserstoffs
2: Kathode der Wasserstoffzelle
3: Abstandshalter zwischen den Elektroden zur Vermeidung von Kurzschlüssen
4: Anode der Wasserstoffzelle
5: Vorratstank der Elektrolytlösung
6: Pumpe
7: Gegenelektrode der Regenerationszelle zur Schließung des Stromkreises
8: Textiles Filtermaterial zur Abtrennung der schwerlöslichen Oxidationsprodukte des Opfermaterials
9: Opfermaterial als Elektrode geschalten
10: Gleichspannungsquelle
11: Verbraucher

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3324945 C2 [0003]
DE 2613811 A1 [0003]
DE 2928983 A1 [0003, 0004]
EP 2253743 B1 [0005]
EP 2362005 A1 [0005]
EP 3378970 A1 [0005]
EP 3417093 B1 [0005]
WO 2016/007983 A1 [0005]
DE 102013021771 A1 [0005, 0006]
DE 69317652 T2 [0006]
EP 0067975 A2 [0006]

Claims

Verfahren zur Wasserelektrolyse, dadurch gekennzeichnet, dass die Produkte der Elektrolyse gasförmiger Wasserstoff und eine feste, unlösliche Verbindung sind, die Anodenreaktion über ein Redoxmediatorgleichgewicht (z.B. lodid/lod) katalysiert, ohne Zuhilfenahme von gasdichten Membranen und/oder Diaphragmen zur Trennung von Anoden- und Kathodenraum und ohne Entstehung von Sauerstoff und in zwei im Kreislauf miteinander zu führenden Zellen durchgeführt wird, wobei die folgenden Verfahrensschritte durchlaufen werden a) Verwendung einer Elektrolysezelle bestehend aus einer Wasserstoffzelle beinhaltend zwei Elektroden und einer Regenerationszelle beinhaltend mindestens ein Opfermaterial, b) Einbringen einer die reduzierte Form des Redoxmediator beinhaltenden (z. B. lodidhaltigen) Metallsalzlösung in eine Elektrolysezelle, welche als Elektrolyt fungiert und eine bekannte Zellspannung zu dessen Gesamtzersetzung benötigt und Kontaktierung der Elektroden zum Anschließen an eine Gleichspannungsquelle, c) Anlegen einer Spannung innerhalb der Wasserstoffzelle, die mindestens der bekannten Zersetzungsspannung des Elektrolyten entspricht, wobei aufzufangender Wasserstoff und die oxidierte Form des Redoxmediators (z. B. elementares, gelöstes lod) entstehen, d) Einleiten der an der Anode entstehenden oxidierten Form des in der Elektrolytlösung befindlichen Redoxmediators (z. B. lod) in die Regenerationszelle über eine Pumpe und unter Stoffzusatz, wobei die oxidierte Form des Redoxmediators (z. B. lod) durch Reduktion an einem Opfermaterial, unter Entstehung eines unlöslichen, abzutrennenden Oxidationsprodukts (z. B. unlösliches Eisenoxid bzw. Rost), zu der reduzierten Form des Redoxmediators (z. B. lodid) regeneriert und die Lösung zurück in die Wasserstoffzelle geführt wird.
Verfahren zur Wasserelektrolyse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendete Elektrolytlösung aus Wasser und einem Metallsalz einer Konzentration von > 1 mol/L und unter Zusatz von einem Metalliodid-Salz in einer beliebigen Konzentration des Iodids von > 0,1 mol/L oder ausschließlich aus einem Metalliodid-Salz hergestellt wird.
Verfahren zur Wasserelektrolyse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das als Opfermaterial zur Reduktion des oxidierten Redoxmediators (z. B. lod) der Regenerationszelle ein unedles Metall, wie Fe, Zn, Sn, Mn, Mg oder diese beinhaltende Legierungen oder Kohlenstoff-basiertes Material (Ruß / graphitierte Kohle) eingesetzt wird und die Reaktion unter Entstehung eines festen abtrennbaren Oxidationsprodukts des unedlen Materials abläuft.
Verfahren zur Wasserelektrolyse nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückreduktion des oxidierten Redoxmediators (z. B. lod) in der Regenerationszelle als eine galvanische Primärzelle unter Oxidation des kontaktierten Opfermaterials in Gegenwart einer kontaktierten Gegenelektrode, geschalten wird, um Energie in Form von Strom zu gewinnen.
Verfahren zur Wasserelektrolyse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolytlösung in ständiger Bewegung gehalten und eine Kreislaufführung gewährleistet wird, um die entstehende oxidierte Redoxmediatorform (z. B. lod) der Anodenreaktion in die zweite Zelle zu leiten, der entstehende Wasserstoff durch die Kreislaufführung des Elektrolyten und die verwendeten Elektroden als Gas abtrennbar ist und die anodisch entstehende gelöste oxidierte Redoxmediatorform (z.B. lod) zum Reduktionsmittel transportiert wird und die an der Anode erzeugte oxidierte Redoxmediatorform (z. B. lod) mittels Oxidation eines Opfermaterials zur reduzierten Redoxmediatorform (z. B. lodid) rückreduziert und diese regenerierte Elektrolytlösung zurück in die Wasserstoffelektrolysezelle transportiert wird.
Wasserelektrolysezelle, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Zelle (Wasserstoffzelle) zwei Elektroden (2, 4) aus verschiedenen oder gleichen Materialien in eine, die reduzierte Form des Redoxmediators beinhaltende (z. B. lodid-haltige) Elektrolytlösung mit einer Gesamtsalzkonzentration von > 1 mol/L getaucht und durch eine Gleichspannungsquelle (10), welche die zur Elektrolytzersetzung bekannte Spannung mindestens erbringt, verbunden sind und ein Abzug (1) vorhanden ist und dass die Wasserstoffzelle einerseits unter Stoffzufuhr aus einem Vorratsbehältnis (5) mit einer zweiten Zelle (Regenerationszelle), ausgerüstet mit einem unedlem Opfermaterial (9) und andererseits über einen zweiten Kanal, ausgestattet mit einer Pumpe (6) verbunden ist, wobei die Elektroden (2, 4) als Vlies und/oder Abstandstextil und/oder Mehrlagentextil ausgebildet sind und die Elektroden durch einen textilen, elektrisch isolierenden Abstandshalter (3) voneinander gegen Kurzschlüsse isoliert sind.
Wasserelektrolysezelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das unedle Opfermaterial (9) der Regenerationszelle als Opferanode geschalten ist und über einen Verbraucher (11) mit einer zweiten, als Gegenelektrode geschalteten Elektrode (7) verbunden ist.
Wasserelektrolysezelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das unedle Opfermaterial (9) bei der Reduktion der oxidierten Redoxmediatorform (z. B. lod) in ein festes, abtrennbares Oxidationsprodukt übergeht und es sich bei dem Opfermaterial beispielsweise um unedle Metalle wie Fe, Zn, Sn, Mn oder Mg oder kohlenstoff-basierte Materialien wie graphitierte Kohle oder Ruß handelt.
Wasserelektrolysezelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein textiles Filtermaterial (8) wie Gewebe, Gewirke, Gestricke, Vliese um das in der zweiten Zelle eingesetzte Opfermaterial angeordnet ist und dass über die Wasserstoffzelle eine gasdichte Glocke angeordnet ist.
Wasserelektrolysezelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass preisgünstige Materialien auf der Basis von Edelstahl, Grafit / Ruß / Graphen / Fulleren / Carbon-Nanotubes, Silber, Gold, Kupfer, Kupfer-Legierungen (Ni, Sn, Zn) oder Hybridmaterialien daraus als Elektroden (2, 4) zum Einsatz kommen.