Die Elektrolyse ist ein chemischer Prozess, bei dem eine elektrische Energie verwendet wird, um eine nicht-spontane Redoxreaktion zu erzwingen. In einer Elektrolysezelle wird eine elektrische Spannung an zwei Elektroden angelegt, die in einer Elektrolytlösung oder einem Elektrolytschmelze eingetaucht sind. Die Elektroden sind aus leitfähigem Material wie Metall oder Graphit und werden als Anode (positiv geladene Elektrode) und Kathode (negativ geladene Elektrode) bezeichnet. Beim Anlegen der Spannung finden an den Elektroden Redoxreaktionen statt.

An der Anode findet die Oxidation statt, bei der Elektronen an die Anode abgegeben werden und positiv geladene Ionen entstehen. Diese Ionen wandern durch die Elektrolytlösung oder -schmelze zur Kathode. An der Kathode findet die Reduktion statt, bei der Elektronen aufgenommen werden und sich neutral geladene Atome oder Moleküle bilden.

Die Elektrolyse hat verschiedene Anwendungen, darunter:

1. Gewinnung von Metallen: Die Elektrolyse wird häufig zur Gewinnung von Metallen aus ihren Erzen oder Verbindungen eingesetzt. Beispielsweise wird die Aluminiumgewinnung durch Elektrolyse von Aluminiumoxid (Al2O3) in einer Schmelze aus Kryolith (Na3AlF6) und Aluminiumfluorid (AlF3) erreicht. Auch die Gewinnung von Kupfer, Nickel, Zink und anderen Metallen erfolgt häufig durch Elektrolyse.
2. Wasserstoffherstellung: Die Elektrolyse von Wasser kann verwendet werden, um Wasserstoffgas (H2) zu erzeugen. Dabei wird Wasser in Sauerstoffgas (O2) an der Anode und Wasserstoffgas an der Kathode gespalten. Dieser Prozess wird als Wasserelektrolyse bezeichnet und kann eine saubere und nachhaltige Quelle für Wasserstoff als Energieträger sein.
3. Chemische Synthesen: Elektrolyse kann auch zur Durchführung spezifischer chemischer Reaktionen verwendet werden. Elektrolytische Synthesen können die selektive Bildung bestimmter Produkte ermöglichen und sind in der organischen Synthese, der Elektroorganischen Chemie und der Elektrochemie weit verbreitet.
4. Galvanische Beschichtungen: Elektrolytische Beschichtungen werden in der Metallverarbeitung eingesetzt, um Oberflächen mit einer Schutzschicht oder einer dekorativen Metallbeschichtung zu versehen. Beispielsweise wird die galvanische Verchromung zur Herstellung von dekorativen Chromschichten auf Metallteilen verwendet.