Wassermoleküle können nicht nur durch Gleichstrom (Elektrolyse), sondern auch durch hochfrequente elektromagnetische Felder dissoziiert werden. Hierzu wird beispielsweise ein mit einer Elektrolytlösung gefüllter Glasreaktor zwischen zwei parallelen Elektroden positioniert und Wechselfeldern im Radiowellenbereich (13,56 MHz) ausgesetzt. Zunächst wird die Lösung erwärmt, bis sich Blasen bilden. An einer verengten Stelle im Glasreaktor, wo sich nach kurzer Zeit eine stabile Gasblase ausbildet, treten ringförmige Entladungen an der Phasengrenze zwischen Gas und Flüssigkeit auf. Hierbei wird das Wasser in Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) aufgespalten und es wird eine Leuchterscheinung beobachtet. Dieser verdankt das Experiment seinen Namen ‚Burning water‘, ohne dass natürlich hier Wasser brennen würde. Die Farbe der Flamme hängt vom verwendeten Elektrolyten (z.B. NaCl, NH₄Cl, KCl oder Mg(ClO₄)₂) ab. Die Farbe, die mittels optischer Emissionsspektroskopie genauer analysiert werden kann, gibt Auskunft darüber, welche angeregten Teilchen sich in der Plasmazone befinden.

Ein Vorteil dieser Radiowellen-basierten Methode gegenüber der herkömmlichen Elektrolyse ist die Positionierung der Elektroden außerhalb der Flüssigkeit. Während die Reinheit des Wassers bei der Elektrolyse von hoher Bedeutung ist, um Korrosion zu vermeiden, können in der „elektrodenlosen“ Variante Flüssigkeiten mit hohem Salzgehalt, insbesondere Meerwasser, sowie kontaminiertes Abwasser ohne weitere Vorbehandlung verwendet werden. Auf Edelmetalle als Elektrodenmaterial kann bei diesem Verfahren gänzlich verzichtet werden. Die Realisierung des Prozesses unter verschiedenen Randbedingungen, die Quantifizierung der H₂-Ausbeute sowie die Energiebilanzierung stehen als Forschungsthemen im Fokus der Gruppe GreenHydroSax.

Im Gebäudebau sollen dem Baumaterial beigemischte Biozide verhindern, dass Pilze, Flechten und Mikroorganismen auf den Fassaden wachsen. Der Einsatz dieser Chemikalien erschwert jedoch eine Wiederverwendung der Baustoffe (Recycling/Kaskadennutzung) sowie ihre Entsorgung, da sie durch die enthaltenen Schadstoffe als Sondermüll eingestuft werden müssen. Zudem können Schadstoffe witterungsbedingt ausgewaschen werden (Auslaugung), so dass sie in umweltrelevanten Konzentrationen in Böden und Gewässer gespült werden.

Daher sind die Messung der Konzentration freigesetzter Gebäudeschadstoffe sowie ihre Eliminierung von großer Bedeutung. Gemeinsam mit dem Department Technische Umweltchemie des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung – UFZ wird eine neue Messmethode zur Charakterisierung des Auslaugverhaltens umweltrelevanter Stoffe aus Bauprodukten entwickelt. Die Methode ermöglicht es, Regenereignisse im Labormaßstab zu generieren und die Auswirkung auf verschiedene Fassadenbaustoffe wie Putze oder Anstriche zu überprüfen. Zusätzlich kann der Stofftransport aus verschiedenen Baustoffschichten durch realitätsnahe Einflussparameter abgeschätzt werden. Das Messprinzip kann im ähnlichen Aufbau sowohl im Labor also auch in situ am Bauwerk eingesetzt werden. Zusätzlich werden Strategien zum Abbau der ausgewaschenen und filtrierten Schadstoffe durch reaktiven Wasserstoff getestet.

Zum Erhalt von Kunst- und Kulturobjekten wurden in der Vergangenheit unterschiedliche, meist toxische Chemikalien eingesetzt. Unter anderem der Einsatz organischer Biozide (wie beispielsweise Dichlordiphenyltrichlorethan - DDT) gefährdet jedoch bis heute Besucher*innen, Museumsangestellte und vor allem mit den kontaminierten Objekten befasste Restaurator*innen. Zudem können die verwendeten Chemikalien langfristig auch zu Schäden an den entsprechenden Kunstobjekten führen.  

Um die Schadstoffe von wertvollen Kunstobjekten schonend entfernen zu können, wurde eine nicht-invasive Methode der reduktiven Umwandlung organischer Biozide in weniger toxische Verbindungen entwickelt. Hierzu wird zunächst reaktiver Wasserstoff durch katalytische Aktivierung erzeugt. Der aktivierte Wasserstoff ersetzt die Chloratome in den Schadstoffmolekülen und bindet sie durch Einsatz entsprechender Materialien außerhalb der Objekte. Das dechlorierte Zielprodukt dieses Verfahrens ist im Fall des Schadstoffs DDT beispielsweise das unschädliche Diphenylethan.

Das entwickelte Verfahren läuft prinzipiell bei Umgebungstemperatur und bei natürlicher Feuchte ab. Die Objekte können ohne vorherige Extraktion direkt behandelt werden. Beides ist vorteilhaft für wertvolle Kunst- und Kulturgüter, jedoch potenziell auch für andere kontaminierte Materialien.

Als vielseitiges Speichermedium spielt Wasserstoff eine tragende Rolle in der Energiewende. Um es vom Ort der Erzeugung zu den Verbraucher*innen zu transportieren, soll das bestehende Gasnetz verwendet werden. Um eine für die verschiedenen Folgeprozesse akzeptable Beimischung von Wasserstoff zum Erdgas zu überwachen und zu garantieren, sind selektiv für Wasserstoff arbeitende Sensoren vonnöten. Hierfür eignet sich die Ausnutzung des katalytischen Spillover-Effekts in Verbindung mit einer elektrischen Messung der Impedanz und, als Regelgröße, der Temperatur. Während in den vorherigen Forschungsarbeiten vor allem die Machbarkeit demonstriert wurde und die physikalisch-chemischen Grundlagen im Mittelpunkt standen, rückt nun die technische Umsetzung hin zu einem marktreifen Sensor in den Fokus.

Innerhalb des Forschungsprojekts GreenHydroSax wird der Messeffekt aus messtechnischer Sicht weiter analysiert. Dabei besteht das Ziel darin, einen praxisfähigen Prototyp zu entwickeln, welcher die Impedanz einer in weiteren Arbeiten noch zu optimierenden Sensorschicht auswertet. Im Rahmen einer Masterarbeit entstand ein erster Prototyp, wodurch bereits ein erprobtes Konzept zur Umsetzung vorliegt. Die weiteren Schritte umfassen die Evaluierung der Sensorschichten sowie die Untersuchung von Möglichkeiten und Grenzen des Messprinzips und der material- und messtechnischen Realisierungen. In weiteren Schritten soll schließlich ein marktfähiger Sensor unter Realbedingungen gemeinsam mit Partnern getestet werden.