Electroliza apei este un proces care folosește un curent electric pentru a împărți moleculele de apă în hidrogen și oxigen. Este adesea realizat ca experiment în laboratoarele de știință din liceu și a fost studiat ca metodă de obținere a combustibilului cu hidrogen. Începând cu 2010, totuși, electroliza apei nu a găsit o utilizare comercială sau industrială largă. Procesul necesită trei componente: o sursă electrică, doi electrozi și apă.
Apa pură nu este folosită în electroliză – apa pură inhibă conducția electrică. Pentru a permite curentului electric să treacă prin apă, trebuie adăugate substanțe. Aceste substanțe se dizolvă pentru a forma ceva numit electroliți.
Un electrolit este orice substanță care conduce electricitatea. Electroliții sunt capabili să conducă electricitatea deoarece sunt formați din atomi sau molecule încărcate electric numite ioni. Deși apa este compusă din ioni de hidrogen și oxigen, molecula de apă în sine are o sarcină electrică neutră. Sare sau câteva picături de acid sau bază sunt de obicei adăugate în apă pentru a forma o soluție de electrolit.
Bateriile, o sursă de curent continuu (DC) sau panourile electrice solare sunt utilizate în mod obișnuit pentru a furniza energie electrică pentru electroliza apei. Doi electrozi sunt conectați la sursa electrică și scufundați într-un recipient cu apă. Când se aplică electricitate, moleculele de apă încep să se scindeze, formând ioni instabili de hidrogen (H+) și hidroxid (OH-).
Ionii de hidrogen, cărora le lipsește un electron, sunt încărcați pozitiv. Ei migrează către electrodul negativ, unde electronii liberi curg în apă. Aici ionii de hidrogen câștigă un electron pentru a forma atomi de hidrogen stabili. Atomii de hidrogen individuali se combină pentru a forma molecule de hidrogen (H2), care balonează la suprafață. Această reacție poate fi exprimată ca: 2 H+ + 2 e- → H 2.
În schimb, ionii de hidroxid transportă prea mulți electroni. Ei migrează către electrodul pozitiv, unde electronii suplimentari sunt îndepărtați și atrași în circuitul electric. Aceasta lasă molecule de oxigen și apă. Această reacție poate fi exprimată ca: 4 OH-− 4 e- → O2 + 2H2O. Moleculele de oxigen bulează la suprafață.
Deși electroliza apei a fost limitată în principal la laboratoare, utilizarea hidrogenului ca sursă de energie curată a adus un interes reînnoit. Găsirea unei surse de energie curată care să conducă reacția ridică totuși preocupări practice și de mediu. Electroliza apei nu este nici eficientă, nici ieftină.
Costurile combustibilului au reprezentat un obstacol major. Impactul asupra mediului al producerii de energie electrică este altul. În special, trebuie luat în considerare dioxidul de carbon eliberat de centralele termice. Aceste dificultăți de mediu și tehnologice s-ar putea să nu se dovedească insurmontabile. Până la depășirea lor, hidroliza apei rămâne însă o sursă nepractică pentru satisfacerea nevoilor de energie ale societății.