在外電流作用下，使直流電通過電解槽，在電極介面引起化學反應的過程，即電能直接轉變為化學能的過程。電解是在電解槽中進行的。用兩塊電子導體（如金屬、石墨等）作為電極（陽極和陰極），在兩極保持一定距離的情況下分別與離子導體（例如電解質溶液、熔融電解質等）直接接觸，即構成最簡單的電解槽。為防止陰極與陽極區的電解產物相混合，通常要在兩極間加上可使離子透過的隔膜。

　　以水的電解為例，電解槽(見圖)

中的陰極是鐵板，陽極是鎳板，以氫氧化鈉水溶液為電解液。兩電極與直流電源接通後，電流流入陽極，然後由陰極流回到直流電源中。實際的電子流動方向與電流的方向相反，即電子自外電源流入鐵陰極，隨後轉變為溶液中的離子輸送電荷，接著又轉變為鎳陽極中的電子導電，最後將電子送回直流電源中。

　　在電流通過電解槽的過程中，在陰極的金屬│電解質溶液界面上，應當出現陰極金屬的電子導電向溶液的離子導電的轉變，存在著電子消失的過程。在這個具體例子中，就是外電源輸送給陰極的電子，將與溶液中的H2O分子相結合，形成氫氣，稱為陰極反應，這是個還原反應：

2H2O＋2e

H 2＋ 2OH - (1)

在陽極的金屬│電解質溶液界面上，溶液的離子導電又要重新轉變為陽極的電子導電，需要在界面上出現產生電子的過程，即溶液中OH-發生氧化而釋放電子：

4OH-

2H 2O＋ O 2＋4e (2)

這是個在陽極上發生的氧化反應。反應(1)與(2)之和就是整個電解水的反應：

2H2O

2H 2＋ O 2

電解水就是在電流和電極界面電場作用下將水分解為氫和氧。

　　電流通過電解槽時，不可避免地要在陰極發生還原反應和在陽極發生氧化反應。盡管電解液的成分相同，如果使用不同材料的電極，或在不同溫度和電極電勢下電解，則電極反應的速率甚至電解產物也都會不一樣。

　　電解是一種非常強有力的氧化還原手段，可以把電子當作氧化劑或還原劑來看待。許多在一般情況下很難發生的氧化還原反應，常常可以通過電解來實現。例如，隻有用電解的方法，才能將熔融的氟化物在陽極上氧化成單質氟。又如電解熔融的鋰鹽時，可在陰極上將很難還原的Li+還原為金屬鋰。許多已經實現大規模生產的電解過程，例如電解食鹽水溶液制取氯氣和燒堿(見彩圖)，電解熔融的氧化鋁與冰晶石制取金屬鋁，電解精煉含雜質較多的銅等，經濟上非常合算，在國民經濟中具有重大意義。

氯化納溶液電解實驗裝置 天津化工廠供稿

氯化納溶液電解工業用隔膜電解槽 天津化工廠供稿

　　與一般有機合成相比，有機化合物的電合成的最大特點是無需向體系中引入額外的氧化劑與還原劑，例如在陰極上將葡萄糖還原為山梨醇和甘露醇。這不但可以減少貴重化學藥品的消耗，而且還可消除某些對環境污染的危害。電合成可以使某些穩定性差，不宜於在高溫高壓下進行的反應，得以在常溫常壓下進行。此外，在電合成中通過對電極材料的選擇和溫度與電極電勢的控制，可以大大降低副反應的反應速率，簡化生產中分離與提純的操作。

　　為瞭解決環境污染和回收污水中的金屬材料，電解也是處理污水的一種方法。由於污水中金屬離子含量相當低，同樣也需要在電解槽設計上作出新的改進，以增大電極表面積和促使電解液的流動。當前，除通常使用的箱式電解槽外，許多新型的電解槽，如板框壓濾式電解槽、旋轉圓柱或多層圓盤電解槽、兩極間距離小至0.3～1毫米的雙極性電解槽、陰陽極與隔膜疊在一起的卷筒式電解槽等，已陸續用於生產。

　　為瞭大量節約電能和提高自然資源的利用率，最近20年來，電解在工藝上的發展很快。例如，使用對電極反應催化性能好的新材料制備電極；在多孔圓柱中裝入顆粒狀電子導體材料，電解液自下部流入，形成流化床；由普通隔膜電解發展為離子交換膜電解，並將這種工藝進一步發展到兩電極間的離子交換膜中幾乎不存在夾帶氣泡的液體電解質（零間隙電解法）等。

　　

參考書目

　根文男著，安傢駒、陳之川譯：《電解槽工學》，化學工業出版社，北京，1985。（根文男：《電気化學反応と電解槽工學》，（株）化學同人，京都，1979。）