อิเล็กโทรไลซิส เป็นกระบวนการพื้นฐานในเคมีไฟฟ้าที่ใช้พลังงานไฟฟ้าเพื่อขับเคลื่อนปฏิกิริยาเคมีที่ไม่เกิดขึ้นเอง กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการใช้อิเล็กโทรไลต์ ซึ่งเป็นสารที่มีไอออนอิสระและสามารถสลายตัวได้ด้วยไฟฟ้า อิเล็กโทรไลซิสมีการใช้งานที่หลากหลายในอุตสาหกรรมต่างๆ ตั้งแต่การผลิตโลหะและก๊าซไปจนถึงการบำบัดน้ำเสีย
การสกัดโลหะออกจากแร่และการกลั่นโลหะที่ไม่บริสุทธิ์เป็นการใช้งานที่สำคัญของอิเล็กโทรไลซิส ในอิเล็กโทรไลซิส กระแสตรง (DC) จะถูกส่งผ่านอิเล็กโทรไลต์ ทำให้ไอออนเคลื่อนที่เข้าหาอิเล็กโทรดและเกิดปฏิกิริยารีดักชันหรือออกซิเดชัน
ตัวอย่างเช่น ในการสกัดอะลูมิเนียมจากแร่บอกไซต์ แร่จะถูกแปลงเป็นอะลูมิเนียมออกไซด์ก่อน ( \(Al_{2}O_{3}\) ) จากนั้นอะลูมิเนียมออกไซด์จะถูกละลายในไครโอไลท์หลอมเหลว ( \(Na_{3}AlF_{6}\) ซึ่งจะทำให้จุดหลอมเหลวของส่วนผสมลดลงและเพิ่มค่าการนำไฟฟ้า เซลล์อิเล็กโทรไลต์ประกอบด้วยอิเล็กโทรดคาร์บอน โดยที่อะลูมิเนียมจะถูกรีดิวซ์ที่แคโทดเพื่อสร้างโลหะอะลูมิเนียมบริสุทธิ์ และออกซิเจนจะถูกผลิตขึ้นที่ขั้วบวก
การชุบด้วยไฟฟ้าเป็นกระบวนการที่ชั้นโลหะบาง ๆ ถูกวางลงบนพื้นผิวของวัสดุ วิธีนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อการตกแต่ง การป้องกันการกัดกร่อน และปรับปรุงคุณสมบัติพื้นผิวของวัตถุ วัตถุที่จะชุบทำหน้าที่เป็นแคโทด และโลหะที่จะฝากจะถูกใช้เป็นขั้วบวก สารละลายอิเล็กโทรไลต์ประกอบด้วยไอออนของโลหะที่จะชุบ เมื่อใช้ไฟฟ้า ไอออนของโลหะจากสารละลายจะลดลงและสะสมบนพื้นผิวของแคโทด เกิดเป็นสารเคลือบโลหะบางๆ
อิเล็กโทรไลซิสยังใช้ในการผลิตก๊าซ เช่น ไฮโดรเจนและออกซิเจน เมื่อน้ำ ( \(H_{2}O\) ) ถูกอิเล็กโทรไลซิส น้ำจะสลายตัวเป็นก๊าซไฮโดรเจน ( \(H_{2}\) ) ที่แคโทด และก๊าซออกซิเจน ( \(O_{2}\) ) ที่ ขั้วบวก กระบวนการนี้สามารถแสดงได้ด้วยสมการ:
\(2H_{2}O(l) \rightarrow 2H_{2}(g) + O_{2}(g)\)วิธีการนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการผลิตไฮโดรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงสำหรับใช้ในอุตสาหกรรม เช่น ในอุตสาหกรรมปิโตรเลียมและเคมี
อิเล็กโทรไลซิสสามารถนำไปใช้ในการบำบัดน้ำเสียเพื่อกำจัดสิ่งปนเปื้อน กระบวนการนี้เรียกว่ากระบวนการแข็งตัวด้วยไฟฟ้า (electrocoagulation) เกี่ยวข้องกับการส่งกระแสไฟฟ้าผ่านน้ำเสีย ทำให้เกิดการแข็งตัวของสารปนเปื้อนและกำจัดออกจากน้ำในภายหลัง เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรมและชุมชน
แบตเตอรี่เก็บพลังงานไฟฟ้าในรูปของพลังงานเคมี ซึ่งสามารถปล่อยออกมาได้เมื่อจำเป็น กระบวนการชาร์จแบตเตอรี่เกี่ยวข้องกับการย้อนกลับปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นระหว่างการใช้งาน ซึ่งทำได้โดยอิเล็กโทรไลซิส ตัวอย่างเช่น ในแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด กระบวนการชาร์จจะแปลงตะกั่วซัลเฟตและน้ำกลับเป็นตะกั่วไดออกไซด์ ตะกั่ว และกรดซัลฟิวริก เพื่อคืนองค์ประกอบเดิมของแบตเตอรี่และความสามารถในการผลิตกระแสไฟฟ้า
อิเล็กโทรไลซิสใช้ในการสังเคราะห์สารประกอบทางเคมีที่สำคัญต่างๆ ตัวอย่างหนึ่งที่น่าสังเกตคือกระบวนการคลอราลคาไล โดยที่น้ำเกลือ (สารละลายโซเดียมคลอไรด์) ถูกอิเล็กโทรไลต์เพื่อผลิตก๊าซคลอรีน โซเดียมไฮดรอกไซด์ และก๊าซไฮโดรเจน กระบวนการนี้มีความสำคัญต่อการผลิตสารเคมีเหล่านี้ ซึ่งมีการใช้งานมากมายในอุตสาหกรรม เช่น การผลิตสิ่งทอ กระดาษ และผงซักฟอก
\(2NaCl(aq) + 2H_{2}O(l) \rightarrow Cl_{2}(g) + H_{2}(g) + 2NaOH(aq)\)อิเล็กโทรไลซิสเป็นกระบวนการอเนกประสงค์ที่มีการใช้งานที่หลากหลายในการสกัดโลหะ การชุบด้วยไฟฟ้า การผลิตก๊าซ การบำบัดน้ำเสีย การชาร์จแบตเตอรี่ และการสังเคราะห์ทางเคมี ความสามารถในการขับเคลื่อนปฏิกิริยาเคมีที่ไม่เกิดขึ้นเองโดยใช้พลังงานไฟฟ้าทำให้มีคุณค่าอย่างยิ่งทั้งในกระบวนการทางอุตสาหกรรมและการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ การทำความเข้าใจหลักการและการใช้งานอิเล็กโทรไลซิสมีส่วนทำให้เกิดนวัตกรรมในด้านพลังงาน วัสดุศาสตร์ และการปกป้องสิ่งแวดล้อม
