电解水

电解水通常是指含盐（如氯化钠）的水经过电解之后所生成的产物。电解过后的水本身是中性，可以加入其他离子，或者可经过半透膜分离而生成两种性质的水。其中一种是碱性离子水，另一种是酸性离子水。以氯化钠为水中所含电解质的电解水，在电解后会含有氢氧化钠、次氯酸与次氯酸钠（如果是纯水经过电解，则只会产生氢氧根离子、氢气、氧气与氢离子）。在某些条件下，电解后产生的酸性电解水有杀菌用途。依据电解原理在电极（阳极反应：H2O(l) → 2H+(aq) + 1/2 O2(g) + 2e-，阴极反应：2H2O(l) + 2e- → 2OH-(aq) + H2(g)，全反应：2H2O→2 H2 + O2）生成的氧气，在较低pH值（例，pH<2.7）情况时，会与氯化合生成次氯酸根或亚氯酸根离子水溶液。此外，虽然有些广告宣称碱性电解水具有“中和酸性体质”的用途，但是实际上电解产生的碱性水到达胃部时，会被具有强酸性的胃酸变成酸性。制备电解水的机构称之为电解槽，其内部主要构成部品是电极板与离子膜，两者都是目前许多科技产品应用的技术。一般常见的电解水制造设备，简称电解水机或电解离子水生成器（Ionic Water Generator）。 依据公共自来水质溶存主要成分而言，“硫酸盐”、“碳酸氢盐”或少量“氯盐”经实际功率、流量及其它电解条件的配合，可以制备出单独溶存较高“钙离子”或“钠离子”浓度且适合饮用的“碱性离子水”，此即是诉求饮水的“机能性”的饮水设备。在1990年代之前，由于电解槽电解极板的材质等问题，操作使用电解水机电解水仍面临诸多硬件方面的疑难白金电极板的应用，终于在新近10年间，才造成电解水机制造饮用电解水发展的盛况。初期，以碱性水之钙离子及负电位为主要诉求。由于日本本土自来水质很软，仍必须添加钙素（碳酸钙成分）才能有效促进电解水之制造；但在台湾，除少数地区水质较软外，多数地区自来水质都是中度硬水或硬水，反而造成电解水机操作使用约半年至一年时间而已，终究因为电解槽内，特别是离子膜表面严重卡钙的问题，以致电解效能急遽下降或失效，电解水的疗效，也因之变得无法加以验证。化学书目有提到，在25℃ 时以氢为准之标准还原电位E°。近年来欧美均采用国际纯粹及应用化学联合会（IUPAC）规定的标准还原电位，而标准氧化电位与标准还原电位的数值相同而正负符号相反。在25℃ 时以氢为准之标准还原电位E°，如下表所示：在电解过程中，阳离子向直流电极之（－）极靠近析出，饮用电解还原水之简单试验结果，如下：观察到的现象就是，电解碱性离子水之所谓负电位，与电解电流值呈现明显正相关（只是电位值是负数），即电流愈强，负电位值负愈大（最大负值约为－888mV）。这是还原反应阳离子析出的半反应，也是电力能量与化学能/热能的平衡结果。一般常温常压情况下，pH=7的中性水溶液，例如溶存200ppm中性盐或纯水，可表示水中解离的氢离子和氢氧根离子浓度的乘积。在电解过程中，阳离子向直流电极之负极靠近析出，饮用电解还原水之简单试验结果，如下：电解电流愈强，碱性愈高，当然是正相关。透过pH定义的了解，电解碱性离子水之pH值愈高，表示其水溶液之氢氧根离子浓度较氢离子浓度高；意味着阳离子析出浓度也较高。在电解过程中，阳离子向直流电极之负极靠近析出，饮用电解还原水之简单试验结果，如下：采用氯化钠（电解质）水溶液，电解可以制备pH＜4.0的次氯酸水溶液。电解过程，正极生成的氯气，在较低pH值（＜4.0）时，溶于水产生次氯酸。 依据“化学”学理及实际电解的操作试验，“酸性离子水”的pH＜2.7的情况，“次氯酸根离子”将再度被“正极”析出的“氧气”所氧化，因此生成更强的“氯的含氧酸”，即“亚氯酸根离子”成分。此时，进行酸性离子水之“ORP”测定时，其“正电位”可达（+1100mV）以上，在日本，这种特殊的电解氧化酸性水称为“电解强酸性离子水”。添加电解质导通电流，将水分子电解解离。直流电极之负极，析出氢气；正极则析出氧气。可以利用排水集气法收集氢气与氧气，其体积比为2：1。上述电解质可以是强酸强碱化合之离子化合物，如氯化钠，但是为了避免阳极生成氯气，应以氢氧化钠做为电解质为宜。氢气不但被认作燃料，还被拟想为电的直接取代品，它可以天然气的状态经地下管道四处输送。不同于电的是它可以储存（通常在低温下以液态），气体可以不断地供应，当能量的需要量高，尚可预先储备。氢将以燃烧的方式产生热能，或用于燃料电池产生电能。