Elektroliza vode je proces koji koristi električnu struju za cijepanje molekula vode na vodik i kisik. Često se izvodi kao eksperiment u srednjoškolskim znanstvenim laboratorijima i proučavan je kao metoda dobivanja vodikovog goriva. Međutim, od 2010. godine elektroliza vode nije našla široku komercijalnu ili industrijsku primjenu. Proces zahtijeva tri komponente: električni izvor, dvije elektrode i vodu.
Čista voda se ne koristi u elektrolizi – čista voda inhibira električnu vodljivost. Kako bi električna struja mogla proći kroz vodu, u nju se moraju dodati tvari. Te se tvari otapaju i tvore nešto što se zove elektroliti.
Elektrolit je svaka tvar koja provodi električnu struju. Elektroliti su sposobni provoditi električnu energiju jer se sastoje od električno nabijenih atoma ili molekula zvanih ioni. Iako se voda sastoji od iona vodika i kisika, sama molekula vode ima neutralan električni naboj. U vodu se obično dodaje sol ili nekoliko kapi kiseline ili baze kako bi se dobila otopina elektrolita.
Baterije, izvor istosmjerne struje (DC) ili solarni električni paneli obično se koriste za opskrbu električnom energijom za elektrolizu vode. Dvije elektrode su spojene na električni izvor i uronjene u posudu s vodom. Kada se primijeni električna energija, molekule vode se počinju cijepati, tvoreći nestabilne ione vodika (H+) i hidroksida (OH-).
Vodikovi ioni, kojima nedostaje elektron, pozitivno su nabijeni. Migriraju prema negativnoj elektrodi gdje slobodni elektroni teku u vodu. Ovdje ioni vodika dobivaju elektron kako bi formirali stabilne atome vodika. Pojedinačni atomi vodika spajaju se u molekule vodika (H2), koje mjehuriće na površini. Ova reakcija se može izraziti kao: 2 H+ + 2 e- → H 2.
Nasuprot tome, hidroksidni ioni nose previše elektrona. Migriraju prema pozitivnoj elektrodi, gdje se dodatni elektroni uklanjaju i uvlače u električni krug. To ostavlja molekule kisika i vodu. Ova reakcija se može izraziti kao: 4 OH-− 4 e- → O2 + 2H2O. Molekule kisika izbijaju na površinu.
Iako je elektroliza vode uglavnom bila ograničena na laboratorije, korištenje vodika kao čistog izvora energije izazvalo je ponovno zanimanje. Pronalaženje čistog izvora energije za pokretanje reakcije, međutim, predstavlja praktične i ekološke probleme. Elektroliza vode nije ni učinkovita ni jeftina.
Troškovi goriva bili su velika prepreka. Drugi je utjecaj proizvodnje električne energije na okoliš. Posebno treba uzeti u obzir ugljični dioksid koji oslobađaju termoelektrane. Ove ekološke i tehnološke poteškoće možda se neće pokazati nepremostivim. Međutim, dok se ne prevladaju, hidroliza vode ostaje nepraktičan izvor za zadovoljavanje energetskih potreba društva.