Vandens elektrolizė yra procesas, kurio metu naudojama elektros srovė vandens molekulėms padalyti į vandenilį ir deguonį. Jis dažnai atliekamas kaip eksperimentas vidurinių mokyklų mokslo laboratorijose ir buvo tiriamas kaip vandenilio kuro gavimo būdas. Tačiau nuo 2010 m. vandens elektrolizė nebuvo plačiai naudojama komerciniais ar pramoniniais tikslais. Procesui reikalingi trys komponentai: elektros šaltinis, du elektrodai ir vanduo.
Grynas vanduo elektrolizėje nenaudojamas – grynas vanduo slopina elektros laidumą. Kad elektros srovė praeitų per vandenį, į jį reikia įpilti medžiagų. Šios medžiagos ištirpsta ir susidaro elektrolitai.
Elektrolitas yra bet kokia medžiaga, kuri laidi elektrą. Elektrolitai gali praleisti elektrą, nes yra sudaryti iš elektrą įkrautų atomų arba molekulių, vadinamų jonais. Nors vandenį sudaro vandenilio ir deguonies jonai, pati vandens molekulė turi neutralų elektros krūvį. Į vandenį paprastai pridedama druskos arba keli lašai rūgšties ar bazės, kad susidarytų elektrolito tirpalas.
Baterijos, nuolatinės srovės (DC) maitinimo šaltinis arba saulės elektrinės plokštės dažniausiai naudojamos elektros energijai tiekti vandens elektrolizei. Du elektrodai prijungiami prie elektros šaltinio ir panardinami į vandens indą. Įjungus elektrą, vandens molekulės pradeda skilti ir susidaro nestabilūs vandenilio (H+) ir hidroksido (OH-) jonai.
Vandenilio jonai, kuriems trūksta elektrono, yra teigiamai įkrauti. Jie migruoja link neigiamo elektrodo, kur laisvieji elektronai teka į vandenį. Čia vandenilio jonai įgyja elektroną, kad sudarytų stabilius vandenilio atomus. Atskiri vandenilio atomai susijungia ir sudaro vandenilio molekules (H2), kurios burbuliuoja į paviršių. Šią reakciją galima išreikšti taip: 2 H+ + 2 e- → H 2.
Priešingai, hidroksido jonai neša per daug elektronų. Jie migruoja link teigiamo elektrodo, kur papildomi elektronai pašalinami ir įtraukiami į elektros grandinę. Tai palieka deguonies molekules ir vandenį. Šią reakciją galima išreikšti taip: 4 OH-− 4 e- → O2 + 2H2O. Deguonies molekulės burbuliuoja į paviršių.
Nors vandens elektrolizė daugiausia buvo atliekama tik laboratorijose, vandenilio, kaip švaraus energijos šaltinio, naudojimas vėl sukėlė susidomėjimą. Tačiau ieškant švaraus energijos šaltinio reakcijai sukelti kyla praktinių ir aplinkosaugos problemų. Vandens elektrolizė nėra nei efektyvi, nei pigi.
Degalų sąnaudos buvo pagrindinė kliūtis. Kitas dalykas yra elektros gamybos poveikis aplinkai. Visų pirma reikia atsižvelgti į šiluminių elektrinių išskiriamą anglies dioksidą. Šie aplinkos ir technologiniai sunkumai gali pasirodyti neįveikiami. Tačiau, kol jos neįveikiamos, vandens hidrolizė išlieka nepraktišku visuomenės energijos poreikių tenkinimo šaltiniu.