電解池

1884年繪製的一個製取氫氧混合氣的電解池

電解池（electrolytic cell）又稱電解電池，是用於電解的裝置，可以將電能轉化為化學能，使某些平常情況下無法自發的化學反應得以發生。

電解池一般由電解液和兩個電極組成，電解液可以是鹽類的水溶液也可以是熔融的鹽類。當在電極上加上外加電場時，電解液中的離子會被帶相反電荷的電極所吸引，靠近該電極，進而在該電極上發生得電子或失去電子的還原或氧化反應。電解池的重要應用例子包括電解水、電解食鹽水、電解熔融的氧化鋁製取鋁等過程。材料的電鍍和金屬的精煉也通過電解池進行。

電極定義與原理

麥可·法拉第定義與電源負極相連的電極為陰極，陰極帶負電荷，吸引帶正電的離子在陰極上得到電子，還原後生成金屬或氣體。相對的，他定義與電源的正極相連的電極為陽極，陽極帶正電荷，吸引帶負電的離子在陽極上失去電子，形成氣體逸出。

應用

電解水溶液

電解氯化鈉水溶液示意圖

當有外界電壓時，水電離出的帶正電的氫正離子會接近帶有負電荷的陰極，在陰極上得到電子生成氫氣。而水電離出的帶負電的氫氧根則會接近帶正電的陽極，在陽極上失去電子產生氧氣。 若電解氯化鈉水溶液，陰極上仍然是水分子得到電子生成氫氣；

2H
2O + 2e^– → H₂ + 2OH^–

而在陽極上，氯離子相比氫氧根更容易失去電子，所以發生的反應是氯離子失去電子產生氯氣，

2Cl^– → Cl
2 + 2e^–

同時導致溶液中氫氧根逐漸增多，總反應為氯化鈉水溶液電解後產生氫氣、氯氣和氫氧化鈉。

電解製取難還原的金屬

對於鈉、鎂、鋁等較活潑金屬的化合物，其中的金屬離子很難得到電子還原成單質，故一般的還原法無法獲得金屬，可在電解池中通過外加電場促使還原反應發生。 如製取鋁的霍爾-埃魯法，其基本反應是電解熔融的氧化鋁製得單質鋁：${\textstyle {\ce {2Al2O3 (l) -> 4Al +3O2}}}$冰晶石、氧化鋁和氟化鋁的混合溶液加上直流電壓後，帶正電的鋁離子會聚集在陰極附近，獲得電子生成單質鋁，而氧離子則在石墨或焦炭製成的陽極附近失去電子，生成氧原子。按照理論計算，生成一千克鋁所耗能量為8.7千瓦時，現代工業規模的鋁電解池一般需11.5-13.5千瓦時的電能生產1千克鋁，所用的電解池通常使用的電流都達數百安培。