水在直流电下的变化

水通过直流电时，会发生明显的电解现象。正极产生氧气，负极产生氢气，体积比例保持1:2。实验中，加入少量硫酸钠能增强导电性，加快反应速度。纯净水电解缓慢，加入电解质后气泡明显增多。电解水的能量消耗较高，实际生产中每立方米氢气需要约5千瓦时电能。水的电解反应方程式为2H₂O → 2H₂ + O₂，这一过程在工业水处理和实验室制备氢气中广泛应用。

电解水产生的气体具有不同特性。氢气密度仅为空气的1/14，易燃易爆；氧气密度略高于空气，支持燃烧。电解装置中，正负极材料选择影响反应效率，铂电极效果最佳但成本高，石墨电极经济实惠但寿命短。电解水产生的氢气纯度可达99.9%，可直接用于燃料电池。实际应用中，电解槽设计影响能量效率，先进系统能将能耗降低20%以上。水的电解过程为清洁能源生产提供了重要途径。