فرآیند تجزیه مولکول آب به هیدروژن و اکسیژن، با کمک یک ولتاژ الکتریکی خارجی را الکترولیز آب می گویند. در این فرآیند برای تجزیه آب به عناصر سازنده اش از دو الکترود و یک جریان الکتریکی مستقیم استفاده می شود. این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک به طریقه انجام فرآیند الکترولیز آب می پردازد.
۱- تعریف الکترولیز :
در الکترولیز با استفاده از یک جریان الکتریکی مستقیم مبادله اتم ها و یون ها به وسیله جا به جاییالکترون ها انجام می شود. در این فرآیند یک منبع جریان الکتریکی DC (وظیفه تامین انرژی را دارد)، به دو الکترودی که داخل الکترولیت قرار داده شده است، وصل می شود. الکترولیت در این سیستم، محلولی از یون های آزاد و به شکل پلیمر است که وظیفه انتقال جریان الکتریکی را بر عهده دارد. در فرآیند الکترولیز الکترودها یون های با بار مخالف را به سمت خود جذب می کنند. یون های مثبت به سمت کاتد و یون های منفی به سمت آند می روند. در کاتد نیم واکنش کاهش و در آند نیم واکنش اکسایش انجام می شود.
۲- فرآیند الکترولیز آب :
اولین بار الکترولیز آب توسط کارلسیل و نیکولسن در سال ۱۸۰۰ انجام شد. در الکترولیز آب دو الکترود با صفحه فلزی مانند پلاتین و ایریدیم به یک منبع وصل می شود و الکترودها داخل الکترولیت اسید یا باز و یا نمک فلزی قرار داده می شوند.
بعد از اعمال ولتاژ عمل الکترولیز انجام شده و واکنش اکسایشی کاهشی انجام می شود. در مجاورت الکترود آند، آب اکسید شده و اکسیژن تولید می شود که به صورت حباب از ظرف خارج می شود. در مجاورت کاتد آب کاهش یافته و تولید حباب های هیدروژن می کند.
۳- الکترولیز آب خالص و انتخاب الکترولیت مناسب :
در این الکترولیز، اگر آب خالص باشد، چون رسانای الکتریسیته نیست، فرآیند به کندی انجام می شود. به همین جهت برای بهتر شدن کیفیت آب با تولید اکسیژن و سرعت بخشیدن به عمل الکترولیز محلول الکترولیت اضافه می شود. الکترولیتی که انتخاب می شود نباید شامل آنیون ها و کاتیون هایی باشد که که با الکترود واکنش دهند. به عنوان مثال از کلرید ها نمی توان استفاده کرد چون کلر آندی آزاد می شود. می توان از اسید سولفوریک، هیدروکسید سدیم و یا از سولفات سدیم استفاده کرد.
۴- انتخاب الکترود مناسب :
بهترین الکترودی که می توان برای این الکترولیز استفاده کرد تا بهترین پتانسیل برقرار شود، پلاتین برای کاتد و نیکل برای آند است. این فلزات گران است و از نظر اقتصادی از الکترودهای آهنی در محلول سود یا پتاس استفاده می شود. کارایی کاربرد این الکترودها به مقدار کمی از الکترودهای پلاتینی و نیکلی کمتر است. از الکترودهای آلومینیومی نیزمی توان استفاده کرد.
