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水電解是一個重要的電化學過程。當直流電通過含有電解質的水時，水分子會在電極表面發生分解反應。在陰極產生氫氣，在陽極產生氧氣，這個過程將電能轉化為化學能。
在水電解過程中，兩個電極發生不同的反應。在陰極，水分子獲得電子發生還原反應，產生氫氣和氫氧根離子。在陽極，水分子失去電子發生氧化反應，產生氧氣和氫離子。整體反應是水分解為氫氣和氧氣。
水電解需要特定的裝置和條件。首先需要直流電源提供穩定電流，使用惰性電極如鉑或碳電極避免電極本身參與反應。水中必須添加電解質如硫酸、氫氧化鈉或氯化鈉來增強導電性。當電壓足夠時，電流通過溶液，在兩極產生氣體。
在水電解實驗中可以觀察到明顯現象。陰極持續產生氫氣泡，陽極產生氧氣泡。最重要的發現是氫氣與氧氣的體積比恆定為2比1，這正好符合水分子的化學組成。根據法拉第電解定律，產氣量與通過的電量成正比。這個過程在製備純氣體和氫能源方面有重要應用。
水電解在現代社會有重要應用價值。在工業上，它是製備高純度氫氣和氧氣的重要方法。氫氣作為清潔能源，在燃料電池和化工領域廣泛應用。從環保角度，電解水可實現零碳排放制氫，特別是結合太陽能等可再生能源。科學上，水電解驗證了水的分子組成，展示了電化學能量轉換的基本原理。