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]

氢气会从阴极冒出，而氧气则会从阳极冒出。理论上若果没有任何其他化学反应，氢气量应是氧气量的2倍。 然而，实际上由于水中有杂质，其他杂质亦会被电解，因此将会有副产品，所产生的氢气或氧气亦较理论上少。^[5]

纯水电解则需要更多能量。纯水因为缺乏离子，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。

现时因为水电解所有产品均可以更低成本得到，水电解在工业上已无意义。

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。

参考

1. Spark Notes^{[失效链接]}
2. Levie, R. de. The electrolysis of water. Journal of Electroanalytical Chemistry. October 1999, 476 (1): 92–93 [30 December 2009]. doi:10.1016/S0022-0728(99)00365-4. （原始内容存档于2019-01-07）.
3. Lachinov Dmitry Aleksandrovich 互联网档案馆的存档，存档日期26 July 2011. at Great Cyrill and Methodius Encyclopedia （俄文）
4. Zumdahl, Steven S.; Zumdahl, Susan A. Chemistry. Ninth edition. Belmont, CA: Brooks/Cole, Cengage Learning. 2014. ISBN 978-1-133-61109-7. 缺少或|title=为空 (帮助) 引文格式1维护：冗余文本 (link)
5. Electrolysis of Water - Energy Foundations for High School Chemistry. highschoolenergy.acs.org. [2017-07-08]. （原始内容存档于2017-06-27）.
6. Hydrogen Production: Electrolysis - Department of Energy. energy.gov. [2017-07-08]. （原始内容存档于2017-06-30）.