L’électrolyse de l’eau est un processus qui utilise un courant électrique pour diviser les molécules d’eau en hydrogène et oxygène. Il est souvent réalisé comme une expérience dans les laboratoires scientifiques des lycées et a été étudié comme méthode d’obtention de carburant hydrogène. En 2010, cependant, l’électrolyse de l’eau n’avait pas trouvé une large utilisation commerciale ou industrielle. Le processus nécessite trois composants : une source électrique, deux électrodes et de l’eau.
L’eau pure n’est pas utilisée dans l’électrolyse – l’eau pure inhibe la conduction électrique. Pour permettre au courant électrique de traverser l’eau, il faut y ajouter des substances. Ces substances se dissolvent pour former ce qu’on appelle des électrolytes.
Un électrolyte est une substance qui conduit l’électricité. Les électrolytes sont capables de conduire l’électricité car ils sont composés d’atomes ou de molécules électriquement chargés appelés ions. Bien que l’eau soit composée d’ions hydrogène et oxygène, la molécule d’eau elle-même a une charge électrique neutre. Du sel ou quelques gouttes d’un acide ou d’une base sont généralement ajoutés à l’eau pour former une solution d’électrolyte.
Les batteries, une source d’alimentation à courant continu (CC) ou des panneaux électriques solaires sont couramment utilisés pour fournir de l’électricité pour l’électrolyse de l’eau. Deux électrodes sont reliées à la source électrique et immergées dans un récipient d’eau. Lorsque l’électricité est appliquée, les molécules d’eau commencent à se séparer, formant des ions instables d’hydrogène (H+) et d’hydroxyde (OH-).
Les ions hydrogène, auxquels il manque un électron, sont chargés positivement. Ils migrent vers l’électrode négative où les électrons libres s’écoulent dans l’eau. Ici, les ions hydrogène gagnent un électron pour former des atomes d’hydrogène stables. Les atomes d’hydrogène individuels se combinent pour former des molécules d’hydrogène (H2), qui bouillonnent à la surface. Cette réaction peut être exprimée par : 2 H+ + 2 e- → H 2.
En revanche, les ions hydroxyde portent trop d’électrons. Ils migrent vers l’électrode positive, où les électrons supplémentaires sont retirés et attirés dans le circuit électrique. Cela laisse des molécules d’oxygène et de l’eau. Cette réaction peut être exprimée par : 4 OH-− 4 e- → O2 + 2H2O. Les molécules d’oxygène bouillonnent à la surface.
Bien que l’électrolyse de l’eau ait été principalement réservée aux laboratoires, l’utilisation de l’hydrogène comme source d’énergie propre a suscité un regain d’intérêt. Cependant, trouver une source d’énergie propre pour entraîner la réaction pose des problèmes pratiques et environnementaux. L’électrolyse de l’eau n’est ni efficace ni bon marché.
Les coûts du carburant ont été un obstacle majeur. L’impact environnemental de la production d’électricité en est un autre. En particulier, le dioxyde de carbone émis par les centrales thermiques doit être pris en compte. Ces difficultés environnementales et technologiques pourraient ne pas s’avérer insurmontables. Jusqu’à ce qu’ils soient surmontés, cependant, l’hydrolyse de l’eau reste une source peu pratique pour répondre aux besoins énergétiques de la société.