水電解（読み）みずでんかい（英語表記）water electrolysis

改訂新版　世界大百科事典

水電解 (みずでんかい)
water electrolysis

水素H₂と酸素O₂を製造する目的で水を電気分解すること。通常は水酸化ナトリウムNaOHの15%水溶液あるいは苛性カリKOHの30%水溶液が用いられる。この場合の両極での反応は，

　（陽極）　2OH⁻─→H₂O＋1/2O₂＋2e⁻

　（陰極）　2H₂O＋2e⁻─→H₂＋2OH⁻

全反応はH₂O─→H₂＋1/2O₂で，室温における理論分解電圧は1.23Vである。工業的な水電解槽の最も典型的なものは図1のとおりで，アスベスト隔膜で電解槽を2室に仕切り，両室に鉄の電極を入れ，一方を陽極，他方を陰極にして電気分解を行う。この場合，電解槽も電極も鉄板ならば両者を兼ねさせてよく，図1-bはこのような考え方で，電極兼用の浅い箱2個をつくり，間にゴムのような絶縁体とアスベスト隔膜をはさんで締めつけて電解槽をつくる。しかし図1-a，bのように1対の電極を挿入した電解槽は大容量化しにくい。大容量化のためには1槽に多数の電極を挿入する必要がある。図1-cは挿入した陽極どうし，陰極どうしを並列に連結したもので，モノポーラー（単極）型と呼ばれる。また図1-dは多数の電極を直列に連結したもので，電極の片面が陽極，他の面が陰極として働く。これをバイポーラー（複極）型と呼ぶ。

　近年，水素が将来の有望な2次エネルギーとなるとの考えから，水から効率よく水素を製造する研究が行われている。電気分解では，高温高圧水電解とSPE（固体高分子電解質solid polyelectrolyteの略称）電解が注目されている。前者では高温のために液抵抗や分極が減るうえ，高圧のために気泡が小さくなるので気泡に基づく抵抗が減る。またSPE電解は，ナフイオン膜（フッ素樹脂系の均質イオン交換膜。デュポン社の商品名）のようなイオン交換膜の両面に触媒と集電体をつけて電気分解する方法である。図2に各種水電解法の特性を比較して示す。
執筆者：笛木 和雄

図1～図2

出典　株式会社平凡社「改訂新版　世界大百科事典」

世界大百科事典（旧版）内の水電解の言及

【電気化学工業】より

…用いる電解質により水溶液電解，溶融塩電解，非水溶液電解に分類されるが，電解質水溶液は最も容易に得られ，その性質もよくわかっているので，工業的にも最も広く用いられている。水電解による水素H₂の製造，食塩電解による水酸化ナトリウムNaOHと塩素Cl₂の製造，陽極の酸化力を利用した電解酸化による塩素酸塩，過塩素酸塩の製造，陰極の還元力を利用した電解還元によるアクリロニトリルからのアジポニトリルの製造などがある。　金属の製錬では，重金属鉱石を焙焼後抽出して重金属塩の水溶液をつくり，これを精製した後，電気分解を行って陰極上に金属を析出させる電解採取が，亜鉛Zn，カドミウムCd，クロムCr，マンガンMnなどの金属の採取に用いられている。…

※「水電解」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

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