Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
Maison » Électrolyse de l'eau

Électrolyse de l'eau

1800-05-02
  • William Nicholson
  • Anthony Carlisle
Appareil d'électrolyse démontrant la décomposition de l'eau en gaz d'hydrogène et d'oxygène.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Le électrolyse of water is the decomposition of water (H₂O) into its constituent elements, oxygen (O₂) and hydrogen (H₂), by passing an electric current through it. At the cathode, two water molecules are reduced to form hydrogen gas and hydroxide ions. At the anode, two water molecules are oxidized to form oxygen gas, protons, and electrons.

Innovation.monde

The process occurs in an electrolytic cell. At the negatively charged cathode, a reduction reaction takes place: [latex]2H_2O(l) + 2e^- rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)[/latex]. At the positively charged anode, an oxidation reaction occurs: [latex]2H_2O(l) rightarrow O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^-[/latex]. The production of hydrogen gas at the cathode is exactly twice the volume of oxygen gas produced at the anode, a direct consequence of the stoichiometry of water. This 2:1 volume ratio is a classic demonstration in chemistry classrooms, often performed using a Hofmann voltameter.

The minimum voltage required for electrolysis to occur, known as the decomposition potential, is 1.23 V at standard conditions. However, in practice, a higher voltage, called surpotentiel, is needed to overcome various activation barriers. The efficiency of water electrolysis is a key factor in the viability of a hydrogen-based economy, with significant research focused on developing more effective and cheaper catalyseurs for the anode and cathode to reduce the overpotential and energy consumption.

UNESCO Nomenclature: 2406
- Électrochimie

Taper

Procédé chimique

Perturbation

Substantiel

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • découverte de l'hydrogène par Henry Cavendish
  • découverte de l'oxygène par Carl Wilhelm Scheele et Joseph Priestley
  • l'invention de la pile voltaïque par alessandro volta

Applications

  • production d'hydrogène pour les piles à combustible et les véhicules
  • production d'oxygène de haute pureté à usage médical et industriel
  • systèmes de survie dans les sous-marins et les engins spatiaux
  • chalumeaux de soudage et de coupage (oxhydrique)
  • production de deutérium (eau lourde)

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

  • systèmes photovoltaïques-électrolyseurs intégrés pour la conversion directe de l'énergie solaire en hydrogène
  • home-scale units for producing carburant à hydrogène for personal vehicles from tap water and renewable energy
  • systèmes électrolytiques pour la purification simultanée de l'eau et la production d'hydrogène dans les zones reculées
  • électrolyseurs haute pression qui produisent directement de l'hydrogène comprimé, réduisant ainsi les coûts de stockage
  • piles à combustible réversibles qui agissent à la fois comme électrolyseur et comme générateur d'énergie
  • utilisation de la chaleur résiduelle des procédés industriels pour améliorer l'efficacité de l'électrolyse (électrolyse à haute température)
  • électrolyse de l'eau de mer sans prétraitement de dessalement
  • catalyseur development using earth-abundant materials to replace platinum and iridium
Related to: water électrolyse, hydrogen production, oxygen production, decomposition, cathode, anode, hofmann voltameter, green hydrogen.

Contexte historique

Électrolyse de l'eau

1800
1800-05-02
1880
1900
1910
1921
1930
1930
1800
1834-01-01
1880
1902
1920
1928
1930

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

Les images en pleine résolution et les téléchargements sont uniquement disponibles, et 100% gratuits, pour les membres inscrits.