水電解

提示：此條目的主題不是電解水。

水電解是指以電流通過水以製造氫氣與氧氣。此電解的最低電壓限制為1.23伏特。^[1]

水電解圖

這個工序可製作氫燃料和醫療氧氣，但由於成本問題，大部分人均以天然氣製作氫氣，並從空氣中提取氧氣。

歷史

世界上第一部電解水機

1789年，荷蘭發明家首次成功以萊頓瓶盛水發電。^[2] 1800年，亞歷山德羅·伏打研發伏打電堆。僅僅數星期後，威廉·聶歌遜和安東尼·卡萊爾便以此成功進行水電解。齊納布·格拉姆在1869年發明了格拉姆機後，水電解成為一個低成本的氫氣生產方法。1888年，水電解在工業中被採用。^[3]

原理

將兩個以鉑或不銹鋼或銥等金屬製造的惰性電極接到直流電上，放到水中。^[4]

在外加電壓的作用下，氫氣會從陰極冒出，而氧氣則會從陽極冒出。理論上如果沒有任何其他化學反應，生成的氫氣量應是氧氣量的2倍。 然而，實際上由於水中有雜質，這些雜質被電解的副反應會生成副產品，使得所產生的氫氣或氧氣少於理論值。^[5]

純水電解則需要更多能量。純水因為缺乏具有導電性的離子，導電性能極差，只有海水約百萬分之一。大部分電解器材亦沒有任何電解催化劑，只能依靠電解質以增加導電性能。

現在，由於水電解的所有產品均可以通過更低成本的途徑得到，水電解在工業中暫時沒有應用。

化學式

完整化學式

陰極還原反應︰ 2 H⁺(aq) + 2 e^- → H₂^[6]

陽極氧化反應︰ 4 OH^- → 2 H₂O + O₂ + 4e^-[6]

由上列化學式可見，氫分子的數量是氧分子的2倍，若溫度、氣壓等一樣，體積亦為其2倍。