Veden elektrolyysi on prosessi, joka käyttää sähkövirtaa vesimolekyylien jakamiseen vetyksi ja hapeksi. Se suoritetaan usein kokeiluna lukion tieteellisissä laboratorioissa ja sitä on tutkittu menetelmänä vetypolttoaineen saamiseksi. Vuodesta 2010 lähtien veden elektrolyysillä ei kuitenkaan ollut laajaa kaupallista tai teollista käyttöä. Prosessi vaatii kolme osaa: sähkölähteen, kaksi elektrodia ja vettä.
Puhdasta vettä ei käytetä elektrolyysissä – puhdas vesi estää sähköä. Jotta sähkövirta pääsee veden läpi, siihen on lisättävä aineita. Nämä aineet liukenevat muodostaen jotain, jota kutsutaan elektrolyytteiksi.
Elektrolyytti on mikä tahansa sähköä johtava aine. Elektrolyytit voivat johtaa sähköä, koska ne koostuvat sähköisesti varautuneista atomeista tai molekyyleistä, joita kutsutaan ioneiksi. Vaikka vesi koostuu vety- ja happi -ioneista, itse vesimolekyylillä on neutraali sähkövaraus. Suolaa tai muutama tippa happoa tai emästä lisätään tavallisesti veteen elektrolyyttiliuoksen muodostamiseksi.
Paristoja, tasavirta (DC) -virtalähdettä tai aurinkopaneeleja käytetään yleisesti sähkön toimittamiseen veden elektrolyysiin. Kaksi elektrodia on kytketty virtalähteeseen ja upotettu vesisäiliöön. Kun sähköä syötetään, vesimolekyylit alkavat jakautua muodostaen epästabiileja vety (H+)-ja hydroksidi (OH-) -ioneja.
Vetyionit, joista puuttuu elektroni, ovat positiivisesti varautuneita. Ne siirtyvät kohti negatiivista elektrodia, jossa vapaita elektroneja virtaa veteen. Tässä vetyionit saavat elektronin muodostaen stabiileja vetyatomeja. Yksittäiset vetyatomit muodostavat vetymolekyylejä (H2), jotka kuplivat pintaan. Tämä reaktio voidaan ilmaista seuraavasti: 2 H + + 2 e- → H2.
Sitä vastoin hydroksidi -ionit kuljettavat liikaa elektroneja. Ne siirtyvät kohti positiivista elektrodia, jossa ylimääräiset elektronit poistetaan ja vedetään sähköpiiriin. Tämä jättää happimolekyylejä ja vettä. Tämä reaktio voidaan ilmaista seuraavasti: 4 OH-− 4 e- → O2 + 2H2O. Hapen molekyylit kuplivat pintaan.
Vaikka veden elektrolyysi on rajattu pääasiassa laboratorioihin, vedyn käyttö puhtaana energialähteenä on herättänyt kiinnostusta. Puhtaan energialähteen löytäminen reaktion ohjaamiseksi aiheuttaa kuitenkin käytännön ja ympäristönäkökohtia. Veden elektrolyysi ei ole tehokasta eikä halpaa.
Polttoainekustannukset ovat olleet suuri este. Sähköntuotannon ympäristövaikutukset ovat toinen. Erityisesti lämpövoimalaitosten vapauttama hiilidioksidi on otettava huomioon. Nämä ympäristöön ja teknologiaan liittyvät vaikeudet eivät ehkä osoittautuisi ylitsepääsemättömiksi. Ennen kuin ne on voitettu, veden hydrolyysi on kuitenkin epäkäytännöllinen lähde yhteiskunnan energiatarpeiden tyydyttämiseksi.