水电解

提示：此条目的主题不是电解水。

水电解是指以电流通过水以制造氢气与氧气。此电解的最低电压限制为1.23伏特。^[1]

水电解图

这个工序可制作氢燃料和医疗氧气，但由于成本问题，大部分人均以天然气制作氢气，并从空气中提取氧气。

历史

世界上第一部电解水机

1789年，荷兰发明家首次成功以莱顿瓶盛水发电。^[2] 1800年，亚历山德罗·伏打研发伏打电堆。仅仅数星期后，威廉·聂歌逊和安东尼·卡莱尔便以此成功进行水电解。齐纳布·格拉姆在1869年发明了格拉姆机后，水电解成为一个低成本的氢气生产方法。1888年，水电解在工业中被采用。^[3]

原理

将两个以铂或不锈钢或铱等金属制造的惰性电极接到直流电上，放到水中。^[4]

在外加电压的作用下，氢气会从阴极冒出，而氧气则会从阳极冒出。理论上如果没有任何其他化学反应，生成的氢气量应是氧气量的2倍。 然而，实际上由于水中有杂质，这些杂质被电解的副反应会生成副产品，使得所产生的氢气或氧气少于理论值。^[5]

纯水电解则需要更多能量。纯水因为缺乏具有导电性的离子，导电性能极差，只有海水约百万分之一。大部分电解器材亦没有任何电解催化剂，只能依靠电解质以增加导电性能。

现在，由于水电解的所有产品均可以通过更低成本的途径得到，水电解在工业中暂时没有应用。

化学式

完整化学式

阴极还原反应︰ 2 H⁺(aq) + 2 e^- → H₂^[6]

阳极氧化反应︰ 4 OH^- → 2 H₂O + O₂ + 4e^-[6]

由上列化学式可见，氢分子的数量是氧分子的2倍，若温度、气压等一样，体积亦为其2倍。