Kas ir ūdens elektrolīze?

Tīrs ūdens netiek izmantots elektrolīzē — tīrs ūdens kavē elektrisko vadītspēju. Lai elektriskā strāva varētu iziet cauri ūdenim, tam jāpievieno vielas. Šīs vielas izšķīst, veidojot kaut ko, ko sauc par elektrolītiem.

Elektrolīts ir jebkura viela, kas vada elektrību. Elektrolīti spēj vadīt elektrību, jo tie sastāv no elektriski lādētiem atomiem vai molekulām, ko sauc par joniem. Lai gan ūdens sastāv no ūdeņraža un skābekļa joniem, pašai ūdens molekulai ir neitrāls elektriskais lādiņš. Ūdenim parasti pievieno sāli vai dažus pilienus skābes vai bāzes, lai izveidotu elektrolīta šķīdumu.

Baterijas, līdzstrāvas (DC) barošanas avotu vai saules elektriskos paneļus parasti izmanto, lai piegādātu elektroenerģiju ūdens elektrolīzei. Divi elektrodi ir pievienoti elektrības avotam un iegremdēti ūdens traukā. Pieslēdzot elektrību, ūdens molekulas sāk šķelties, veidojot nestabilus ūdeņraža (H+) un hidroksīda (OH-) jonus.

Ūdeņraža joni, kuriem trūkst elektronu, ir pozitīvi uzlādēti. Tie migrē uz negatīvo elektrodu, kur brīvie elektroni ieplūst ūdenī. Šeit ūdeņraža joni iegūst elektronu, veidojot stabilus ūdeņraža atomus. Atsevišķi ūdeņraža atomi apvienojas, veidojot ūdeņraža molekulas (H2), kas burbuļo uz virsmas. Šo reakciju var izteikt šādi: 2 H+ + 2 e- → H 2.

Turpretim hidroksīda joni pārnēsā pārāk daudz elektronu. Tie migrē uz pozitīvo elektrodu, kur papildu elektroni tiek noņemti un ievilkti elektriskajā ķēdē. Tas atstāj skābekļa molekulas un ūdeni. Šo reakciju var izteikt šādi: 4 OH-− 4 e- → O2 + 2H2O. Skābekļa molekulas burbuļo uz virsmas.

Lai gan ūdens elektrolīze galvenokārt ir veikta tikai laboratorijās, ūdeņraža kā tīra enerģijas avota izmantošana ir radījusi jaunu interesi. Tomēr tīra enerģijas avota atrašana reakcijas virzīšanai rada praktiskas un vides problēmas. Ūdens elektrolīze nav ne efektīva, ne lēta.

Degvielas izmaksas ir bijis galvenais šķērslis. Elektrības ražošanas ietekme uz vidi ir cita lieta. Īpaši jāņem vērā siltumelektrostaciju izdalītais oglekļa dioksīds. Šīs vides un tehnoloģiskās grūtības var nebūt nepārvaramas. Kamēr tie nav pārvarēti, ūdens hidrolīze joprojām ir nepraktisks avots sabiedrības enerģijas vajadzību apmierināšanai.