Electrolysis of water
জলের তড়িৎ বিশ্লেষণে বিদ্যুৎ ব্যবহার করে জলকে তড়িৎ বিশ্লেষণে অক্সিজেন () এবং হাইড্রোজেন () গ্যাসে বিভক্ত করা হয়। এইভাবে নির্গত হাইড্রোজেন গ্যাস হাইড্রোজেন জ্বালানী হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে, তবে অক্সিজেন থেকে আলাদা রাখতে হবে কারণ মিশ্রণটি অত্যন্ত বিস্ফোরক হবে। সুবিধাজনক 'ট্যাঙ্ক' বা 'গ্যাস বোতল'-এ আলাদাভাবে চাপ দেওয়া, হাইড্রোজেনকে অক্সিহাইড্রোজেন ঝালাই এবং অন্যান্য প্রয়োগের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে, কারণ হাইড্রোজেন/অক্সিজেন শিখা প্রায় 2,800 ডিগ্রি সেলসিয়াসে পৌঁছতে পারে। জলের তড়িৎবিশ্লেষণে সর্বনিম্ন 1.23 ভোল্টের সম্ভাব্য পার্থক্য প্রয়োজন, যদিও সেই ভোল্টেজে বাহ্যিক তাপেরও প্রয়োজন হয়। সাধারণত 1.5 ভোল্টের প্রয়োজন হয়। শিল্প ক্ষেত্রে তড়িৎ বিশ্লেষণ বিরল কারণ জীবাশ্ম জ্বালানি থেকে হাইড্রোজেন কম দামে উৎপাদন করা যেতে পারে। ইতিহাস 1789 সালে, জ্যান রুডলফ ডাইম্যান এবং অ্যাড্রিয়ান প্যাটস ভ্যান ট্রুস্টউইক একটি ইলেকট্রোস্ট্যাটিক মেশিন ব্যবহার করে বিদ্যুৎ তৈরি করেছিলেন যা একটি লেডেন জারের সোনার বিদ্যুদ্বাহকের উপর ছেড়ে দেওয়া হয়েছিল। 1800 সালে আলেসান্দ্রো ভোল্টা ভোল্টাইক পাইল আবিষ্কার করেন, এবং কয়েক সপ্তাহ পরে ইংরেজ বিজ্ঞানী উইলিয়াম নিকোলসন এবং অ্যান্টনি কার্লিসল জলকে তড়িৎবিশ্লেষিত করতে এটি ব্যবহার করেন। 1806 সালে হামফ্রি ডেভি ব্যাপক পাতিত জলের তড়িৎবিশ্লেষণ পরীক্ষার ফলাফলের বিবরণ দেন, এই উপসংহারে যে দ্রবীভূত বায়ুমণ্ডলীয় নাইট্রোজেন থেকে অ্যানোডে নাইট্রিক অ্যাসিড তৈরি হয়েছিল। তিনি একটি উচ্চ ভোল্টেজ ব্যাটারি এবং অ-প্রতিক্রিয়াশীল বিদ্যুদ্বাহক এবং সোনার বিদ্যুদ্বাহক শঙ্কুগুলির মতো জাহাজগুলি ব্যবহার করেছিলেন যা স্যাঁতসেঁতে অ্যাসবেস্টস দ্বারা সেতুবদ্ধ জাহাজগুলির দ্বিগুণ হয়ে যায়। জেনোব গ্রাম 1869 সালে গ্রাম মেশিন আবিষ্কার করেন, যা হাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য তড়িৎ বিশ্লেষণকে একটি সস্তা পদ্ধতি করে তোলে। 1888 সালে দিমিত্রি লাচিনোভ তড়িৎ বিশ্লেষণের মাধ্যমে হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেনের শিল্প সংশ্লেষণের একটি পদ্ধতি তৈরি করেছিলেন। একটি ডিসি বৈদ্যুতিক শক্তির উৎস দুটি বিদ্যুদ্বাহক বা দুটি প্লেটের (সাধারণত প্ল্যাটিনাম বা ইরিডিয়ামের মতো একটি নিষ্ক্রিয় ধাতু থেকে তৈরি) সাথে সংযুক্ত থাকে যা জলে স্থাপন করা হয়। ক্যাথোডে (যেখানে ইলেকট্রন জলে প্রবেশ করে) হাইড্রোজেন এবং অ্যানোডে অক্সিজেন উপস্থিত হয়। আদর্শ ফ্যারাডাইক দক্ষতা ধরে নিলে, উৎপাদিত হাইড্রোজেনের পরিমাণ অক্সিজেনের পরিমাণের দ্বিগুণ হয় এবং উভয়ই দ্রবণ দ্বারা পরিচালিত মোট বৈদ্যুতিক চার্জের আনুপাতিক। যাইহোক, অনেক কোষে প্রতিযোগিতামূলক পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া ঘটে, যার ফলে অতিরিক্ত পণ্য এবং আদর্শ ফ্যারাডাইক দক্ষতার চেয়ে কম হয়। বিশুদ্ধ জলের তড়িৎবিশ্লেষণে বিভিন্ন সক্রিয়করণ বাধা অতিক্রম করতে অতিরিক্ত ক্ষমতার আকারে অতিরিক্ত শক্তির প্রয়োজন হয়। অতিরিক্ত শক্তি ছাড়া, তড়িৎ বিশ্লেষণ ধীরে ধীরে হয় বা একেবারেই হয় না। এটি আংশিকভাবে জলের সীমিত স্ব-আয়নীকরণের কারণে হয়। বিশুদ্ধ জলের বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা সমুদ্রের জলের প্রায় দশ লক্ষ ভাগের এক ভাগ। অনেক তড়িৎবিশ্লেষ্য কোষে প্রয়োজনীয় তড়িৎ-অনুঘটকের অভাব থাকে। একটি তড়িৎবিশ্লেষ্য (যেমন লবণ, একটি অ্যাসিড বা একটি ক্ষার) এবং তড়িৎ-অনুঘটক যোগ করার মাধ্যমে দক্ষতা বৃদ্ধি পায়। সমীকরণ বিশুদ্ধ জলে ঋণাত্মক আধানযুক্ত ক্যাথোডে একটি হ্রাস বিক্রিয়া ঘটে, যেখানে ক্যাথোড থেকে ইলেকট্রন (ই-) হাইড্রোজেন ক্যাটায়নকে দিয়ে হাইড্রোজেন গ্যাস তৈরি করা হয়। ধনাত্মক আধানযুক্ত অ্যানোডে একটি জারণ প্রতিক্রিয়া ঘটে, যা অক্সিজেন গ্যাস তৈরি করে এবং সার্কিটটি সম্পূর্ণ করার জন্য অ্যানোডে ইলেকট্রন দেয়। দুটি অর্ধ-প্রতিক্রিয়া, হ্রাস এবং জারণ, একটি ভারসাম্যপূর্ণ ব্যবস্থা গঠনের জন্য মিলিত হয়। প্রতিটি অর্ধ-বিক্রিয়ার ভারসাম্য বজায় রাখার জন্য জলকে অ্যাসিডিক বা ক্ষারীয় হতে হবে। অ্যাসিডের উপস্থিতিতে, সমীকরণগুলি হলঃ ক্ষারের উপস্থিতিতে, সমীকরণগুলি হলঃ অর্ধ প্রতিক্রিয়া জুটির সংমিশ্রণে জলের একই সামগ্রিক পচন ঘটে অক্সিজেন এবং হাইড্রোজেনেঃ উত্পাদিত হাইড্রোজেন অণুর সংখ্যা অক্সিজেন অণুর সংখ্যার দ্বিগুণ, এই তথ্যের সাথে সামঞ্জস্য রেখে যে হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন উভয়ই ডায়াটমিক অণু এবং জলের অণুতে অক্সিজেন পরমাণুর দ্বিগুণ হাইড্রোজেন পরমাণু থাকে। উভয় গ্যাসের জন্য সমান তাপমাত্রা এবং চাপ ধরে নিলে, আয়তন মোলের সাথে আনুপাতিক, তাই দ্বিগুণ পরিমাণে হাইড্রোজেন গ্যাস অক্সিজেন গ্যাস হিসাবে উত্পাদিত হয়। জলের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত ইলেকট্রনের সংখ্যা উৎপন্ন হাইড্রোজেন অণুর সংখ্যার দ্বিগুণ এবং উৎপন্ন অক্সিজেন অণুর সংখ্যার চারগুণ। তাপগতিবিদ্যা আদর্শ তাপমাত্রা ও চাপে বিশুদ্ধ জলের হাইড্রোজেন ও অক্সিজেনে পচন তাপগতিবিদ্যার দিক থেকে অনুকূল নয়। সুতরাং, জল তড়িৎবিশ্লেষণ কোষের (Eocell = Eocathode − Eoanode) আদর্শ সম্ভাব্যতা হল − 1.229 V 25 ডিগ্রি সেলসিয়াসে pH 0-এ ([H +] = 1 মি)। 25 ডিগ্রি সেলসিয়াসে pH 7 ([H +] = 1 মি) সহ, নের্নস্ট সমীকরণের উপর ভিত্তি করে সম্ভাব্যতা অপরিবর্তিত থাকে। তাপগতিবিদ্যার আদর্শ কোষের সম্ভাব্যতা স্ট্যান্ডার্ড-স্টেট মুক্ত শক্তি গণনা থেকে পাওয়া যেতে পারে δG° খুঁজে বের করার জন্য এবং তারপর সমীকরণটি ব্যবহার করেঃ δG° = −nFE° (যেখানে E° হল কোষের সম্ভাব্যতা এবং F হল ফ্যারাডে ধ্রুবক, অর্থাৎ। 96, 485.3321233 C/mol)। দুটি জল অণুর জন্য তড়িৎবিশ্লেষিত এবং তাই দুটি হাইড্রোজেন অণু গঠিত হয়, n = 4, এবং αG° = 474.48 kJ/2 মোল (জল) = 237.24 kJ/মোল (জল) αS° = 163 J/K মোল (জল) αH° = 571.66 kJ/2 মোল (জল) = 285.83 kJ/মোল (জল) এবং 141.86 kJ/g (H2)। যাইহোক, পৃথক বিদ্যুদ্বাহক ভারসাম্য সম্ভাব্যতা সম্পর্কিত গণনার জন্য ক্রিয়াকলাপ সহগগুলির জন্য সংশোধন প্রয়োজন। বাস্তবে যখন একটি তড়িৎরাসায়ন কোষ যুক্তিসঙ্গত সম্ভাব্যতা প্রয়োগ করে সমাপ্তির দিকে চালিত হয়, তখন এটি গতিবিদ্যার দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। অতএব, সক্রিয়করণ শক্তি, আয়ন গতিশীলতা (বিস্তার) এবং ঘনত্ব, তারের প্রতিরোধ, বুদ্বুদ গঠন (ব্লক বিদ্যুদ্বাহক এলাকা) এবং এনট্রপি সহ পৃষ্ঠের বাধা, অতিক্রম করার জন্য আরও বেশি সম্ভাবনার প্রয়োজন। প্রয়োজনীয় সম্ভাবনার বৃদ্ধির পরিমাণকে অতিরিক্ত সম্ভাব্যতা বলা হয়। বিশুদ্ধ জলে তড়িৎবিশ্লেষ্য ক্যাথোডে H + ক্যাটায়ন গ্রহণ/হ্রাস করে এবং অ্যানোডে হাইড্রক্সাইড (OH−) অ্যানায়ন গ্রহণ/জারিত করে। জলে একটি পিএইচ সূচক যোগ করে এটি যাচাই করা যেতে পারেঃ ক্যাথোডের কাছাকাছি জল ক্ষারীয় এবং অ্যানোডের কাছাকাছি জল অ্যাসিডিক। হাইড্রোক্সাইড OH-যা অ্যানোডের কাছে যায় বেশিরভাগ ক্ষেত্রে ধনাত্মক হাইড্রোনিয়াম আয়নগুলির (H3O +) সাথে মিলিত হয়ে জল গঠন করে। ক্যাথোডের কাছে আসা ধনাত্মক হাইড্রোনিয়াম আয়নগুলি বেশিরভাগ ক্ষেত্রে ঋণাত্মক হাইড্রক্সাইড আয়নগুলির সাথে মিলিত হয়ে জল গঠন করে। তুলনামূলকভাবে কয়েকটি হাইড্রোনিয়াম/হাইড্রক্সাইড আয়ন ক্যাথোড/অ্যানোডে পৌঁছায়। এটি উভয় বিদ্যুদ্বাহকে অতিরিক্ত সম্ভাবনার কারণ হতে পারে। বিশুদ্ধ জলের অর্ধপরিবাহীর মতো চার্জ বাহক ঘনত্ব রয়েছে কারণ এর স্বয়ংক্রিয় আয়নায়ন কম থাকে, ঘরের তাপমাত্রায় Kw = 1 × 10−14 এবং এইভাবে বিশুদ্ধ জল দুর্বলভাবে বিদ্যুৎ সঞ্চালন করে, 0.055 μS·cm−1। যদি না জলের স্বয়ংক্রিয় আয়নীকরণ বাড়ানোর জন্য একটি বড় সম্ভাব্যতা প্রয়োগ করা হয়, তবে বিশুদ্ধ জলের তড়িৎ বিশ্লেষণ ধীরে ধীরে অগ্রসর হয়, যা সামগ্রিক পরিবাহিতা দ্বারা সীমাবদ্ধ। একটি জলীয় তড়িৎবিশ্লেষ্য পরিবাহিতা উল্লেখযোগ্যভাবে বাড়াতে পারে। তড়িৎবিশ্লেষ্যটি ক্যাটায়ন এবং অ্যানায়নে বিচ্ছিন্ন হয়ে যায়; অ্যানায়নগুলি অ্যানোডের দিকে ছুটে যায় এবং সেখানে ধনাত্মক আধানযুক্ত H +-এর গঠনকে নিরপেক্ষ করে; একইভাবে, ক্যাটায়নগুলি ক্যাথোডের দিকে ছুটে যায় এবং সেখানে ঋণাত্মক আধানযুক্ত OH-এর গঠনকে নিরপেক্ষ করে। এটি বিদ্যুতের অবিচ্ছিন্ন প্রবাহের অনুমতি দেয়। তড়িৎবিশ্লেষ্যের অ্যানায়নগুলি একটি ইলেক্ট্রন ছাড়ার জন্য হাইড্রক্সাইড আয়নগুলির সাথে প্রতিযোগিতা করে। হাইড্রক্সাইডের চেয়ে কম স্ট্যান্ডার্ড বিদ্যুদ্বাহক সম্ভাব্যতা সহ একটি তড়িৎবিশ্লেষ্য আয়ন হাইড্রক্সাইডের পরিবর্তে জারিত হবে, কোনও অক্সিজেন গ্যাস তৈরি করবে না। একইভাবে, হাইড্রোজেন আয়নটির চেয়ে বৃহত্তর আদর্শ বিদ্যুদ্বাহক সম্ভাব্যতা সহ একটি ক্যাটায়ন হাইড্রোজেনের পরিবর্তে হ্রাস পাবে। বিভিন্ন ক্যাটায়নগুলির এইচ + এর তুলনায় কম বিদ্যুদ্বাহক সম্ভাবনা রয়েছে এবং তাই তড়িৎবিশ্লেষ্য ক্যাটায়ন হিসাবে ব্যবহারের জন্য উপযুক্তঃ লি +, আরবি +, কে +, সিএস +, বিএ 2 +, এসআর 2 +, সিএ 2 +, না +, এবং এমজি 2 +। সোডিয়াম এবং লিথিয়াম সাধারণ পছন্দ, কারণ তারা সস্তা, দ্রবণীয় লবণ গঠন করে। যদি একটি অ্যাসিডকে তড়িৎবিশ্লেষ্য হিসাবে ব্যবহার করা হয়, তবে ক্যাটায়নটি হল H +, এবং H +-এর কোনও প্রতিযোগী বিচ্ছিন্ন জল দ্বারা তৈরি হয় না। সর্বাধিক ব্যবহৃত অ্যানায়ন হল সালফেট (), কারণ এটি জারিত করা কঠিন। পারঅক্সিডাইসল্ফেট আয়নে এই আয়নটির জারণের আদর্শ সম্ভাব্যতা হল + 2.010 ভোল্ট। শক্তিশালী এসিড যেমন সালফিউরিক অ্যাসিড (এইচ2এসও4), এবং শক্তিশালী ক্ষার যেমন পটাসিয়াম হাইড্রক্সাইড (কেওএইচ), এবং সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড (নাওএইচ) তাদের শক্তিশালী পরিবাহী ক্ষমতার কারণে তড়িৎবিশ্লেষ্য হিসাবে সাধারণ পছন্দ। একটি কঠিন পলিমার তড়িৎবিশ্লেষ্য ব্যবহার করা যেতে পারে যেমন নাফিয়ন এবং যখন ঝিল্লির প্রতিটি পাশে উপযুক্ত অনুঘটক দিয়ে প্রয়োগ করা হয় তখন দক্ষতার সাথে 1.5 ভোল্টের মতো কম তড়িৎবিশ্লেষ্য করা যায়। বেশ কয়েকটি বাণিজ্যিক তড়িৎবিশ্লেষণ পদ্ধতিতে কঠিন তড়িৎবিশ্লেষ্য ব্যবহার করা হয়। বিশুদ্ধ জলের তড়িৎবিশ্লেষ্য-মুক্ত বিশুদ্ধ জলের তড়িৎবিশ্লেষণ গভীর-উপ-ডিবাই-দৈর্ঘ্যের ন্যানোগ্যাপ তড়িৎরাসায়ন কোষের মাধ্যমে অর্জন করা হয়েছে। যখন ক্যাথোড এবং অ্যানোডের মধ্যে ব্যবধান ডেবি-দৈর্ঘ্যের (বিশুদ্ধ জলে 1 মাইক্রন, পাতিত জলে প্রায় 220 এনএম) চেয়ে ছোট হয়, তখন দুটি বিদ্যুদ্বাহক থেকে ডবল স্তর অঞ্চলগুলি ওভারল্যাপ করতে পারে, যার ফলে পুরো ব্যবধান জুড়ে সমানভাবে উচ্চ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র বিতরণ করা হয়। এই ধরনের উচ্চ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র আয়ন পরিবহণকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করতে পারে (প্রধানত স্থানান্তরের কারণে), স্ব-আয়নীকরণকে আরও বাড়িয়ে তুলতে পারে, প্রতিক্রিয়া অব্যাহত রাখতে পারে এবং দুটি বিদ্যুদ্বাহকের মধ্যে সামান্য প্রতিরোধ প্রদর্শন করতে পারে। এই ক্ষেত্রে, দুটি অর্ধ-বিক্রিয়া যুক্ত এবং ইলেক্ট্রন-স্থানান্তর ধাপ দ্বারা সীমাবদ্ধ (তড়িৎবিশ্লেষণ প্রবাহ কম বিদ্যুদ্বাহক দূরত্বে সম্পৃক্ত হয়)। লবণ এবং অন্যান্য অমেধ্যের উপস্থিতির কারণে সমুদ্রের জল পরিবেষ্টিত সমুদ্রের জল চ্যালেঞ্জের সম্মুখীন হয়। পদ্ধতিগুলি তড়িৎ বিশ্লেষণের আগে লবণাক্ততা হ্রাস করতে পারে বা নাও করতে পারে। প্রচলিত তড়িৎ বিশ্লেষণ বিষাক্ত এবং ক্ষয়কারী ক্লোরিন আয়ন (যেমন, এবং) তৈরি করে। অপ্রক্রিয়াজাত সমুদ্রের জলকে তড়িৎবিশ্লেষিত করার জন্য একাধিক পদ্ধতি উদ্ভাবিত হয়েছে। সাধারণ প্রোটন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন (পি. ই. এম) ইলেক্ট্রোলাইজারের জন্য লবণাক্ততা হ্রাস প্রয়োজন। পরোক্ষ সমুদ্রের জলের তড়িৎ বিশ্লেষণের দুটি ধাপ রয়েছেঃ প্রাক-শোধন যন্ত্র ব্যবহার করে সমুদ্রের জলকে লবণাক্ত করা এবং তারপর ঐতিহ্যবাহী জল তড়িৎ বিশ্লেষণের মাধ্যমে হাইড্রোজেন উৎপাদন করা। এই পদ্ধতি দক্ষতা উন্নত করে, ক্ষয় হ্রাস করে এবং অনুঘটকের আয়ু বাড়ায়। কেউ কেউ যুক্তি দেন যে জল বিভাজনের তুলনায় সমুদ্রের জল লবণাক্তকরণের খরচ তুলনামূলকভাবে কম, যা পরামর্শ দেয় যে গবেষণার আরও দক্ষ দুই-ধাপের লবণাক্তকরণ-সংযুক্ত জল বিভাজন প্রক্রিয়া বিকাশের দিকে মনোনিবেশ করা উচিত। যাইহোক, পরোক্ষ সমুদ্রের জলের তড়িৎ বিশ্লেষণ কেন্দ্রগুলির জন্য আরও বেশি জায়গা, শক্তি এবং রক্ষণাবেক্ষণের প্রয়োজন হয় এবং কেউ কেউ বিশ্বাস করেন যে সমুদ্রের জলের রিভার্স অসমোসিসের (এসডাব্লুআরও) মাধ্যমে প্রাপ্ত জলের বিশুদ্ধতা যথেষ্ট নাও হতে পারে, যার জন্য অতিরিক্ত সরঞ্জাম এবং ব্যয়ের প্রয়োজন হয়। এর বিপরীতে, সরাসরি সমুদ্রের জলের তড়িৎ বিশ্লেষণ প্রাক-চিকিত্সা পদক্ষেপটি এড়িয়ে যায় এবং হাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য সরাসরি তড়িৎবিশ্লেষকের মধ্যে সমুদ্রের জল প্রবর্তন করে। সীমিত মিঠা জলের সম্পদ, মানুষের মৌলিক চাহিদাগুলিকে অগ্রাধিকার দেওয়ার প্রয়োজনীয়তা এবং শক্তির ব্যবহার ও ব্যয় হ্রাস করার সম্ভাবনার কারণে এই পদ্ধতিকে আরও আশাব্যঞ্জক হিসাবে দেখা হয়। তড়িৎ বিশ্লেষণের দক্ষতার জন্য ঝিল্লিগুলি গুরুত্বপূর্ণ, তবে তারা সমুদ্রের জলে বিদেশী আয়ন দ্বারা নেতিবাচকভাবে প্রভাবিত হতে পারে, তাদের জীবনকাল কমিয়ে দেয় এবং তড়িৎ বিশ্লেষণ প্রক্রিয়ার দক্ষতা হ্রাস করে। একটি পদ্ধতির মধ্যে রয়েছে জল বিভাজনের সাথে সামনের অসমোসিস ঝিল্লির সংমিশ্রণ যাতে অশুচি জলের উৎস থেকে ক্রমাগত হাইড্রোজেন তৈরি করা যায়। জল বিভাজন ফরওয়ার্ড অসমোসিসের মাধ্যমে জলের প্রবাহ দ্বারা ভারসাম্যপূর্ণ একটি ঘনত্বের ঢাল তৈরি করে, যা বিশুদ্ধ জল ক্রমাগত উত্তোলনের অনুমতি দেয়। যাইহোক, এই বিন্যাসে চ্যালেঞ্জ রয়েছে যেমন ক্লায়ন আয়নগুলির ঝিল্লির মধ্য দিয়ে যাওয়ার এবং ক্ষতি করার সম্ভাবনার পাশাপাশি বিভাজক ছাড়াই হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন মিশে যাওয়ার ঝুঁকি রয়েছে। এই সমস্যাগুলি সমাধানের জন্য, উৎপাদিত গ্যাসগুলি পৃথক করতে, ঝিল্লির খরচ কমাতে এবং সি. এল জারণ হ্রাস করতে বিদ্যুদ্বাহকগুলির মধ্যে একটি কম খরচের আধা-প্রবেশযোগ্য ঝিল্লি চালু করা হয়েছিল। উপরন্তু, গবেষণা দেখায় যে রূপান্তর ধাতু-ভিত্তিক উপকরণ ব্যবহার দক্ষতার সাথে জল তড়িৎ বিশ্লেষণকে সমর্থন করতে পারে। কিছু গবেষণায় ব্যয়বহুল আয়ন বিনিময় ঝিল্লি (500-1000 $/m2) প্রতিস্থাপনের জন্য কম খরচে বিপরীত অসমোসিস ঝিল্লির (<10 $/m2) ব্যবহার অন্বেষণ করা হয়েছে। বিপরীত অসমোসিস ঝিল্লির ব্যবহার আয়ন বিনিময় ঝিল্লির বিপরীতে জল তড়িৎবিশ্লেষক ব্যবস্থায় অর্থনৈতিকভাবে আকর্ষণীয় হয়ে ওঠে কারণ তাদের ব্যয়-কার্যকারিতা এবং ক্যাটায়ন লবণের জন্য তারা যে উচ্চ প্রোটন নির্বাচনযোগ্যতা প্রদান করে, বিশেষ করে যখন উচ্চ-ঘনত্বের তড়িৎবিশ্লেষ্য ব্যবহার করা হয়। একটি বিকল্প পদ্ধতিতে আয়নগুলিকে কোষের স্তূপে প্রবেশ করতে বাধা দেওয়ার জন্য একটি হাইড্রোফোবিক ঝিল্লি ব্যবহার করা হয়। এই পদ্ধতিটি একটি হাইড্রোফোবিক ছিদ্রযুক্ত পলিটেট্রাফ্লুওরোথিলিন (পিটিএফই) জলরোধী শ্বাস-প্রশ্বাসযোগ্য ঝিল্লিকে একটি স্ব-আর্দ্রকারী তড়িৎবিশ্লেষ্যের সাথে একত্রিত করে, সমুদ্রের জল থেকে হাইড্রোজেন গ্যাস তৈরি করতে একটি বাণিজ্যিক ক্ষারীয় তড়িৎবিশ্লেষকের সাথে একটি হাইগ্রোস্কোপিক সালফিউরিক অ্যাসিড দ্রবণ ব্যবহার করে। বৃহত্তর মাত্রায়, এই সমুদ্রের জলের তড়িৎ বিশ্লেষণ ব্যবস্থা উল্লেখযোগ্য অনুঘটক ক্ষয় বা ঝিল্লি আর্দ্রতা অনুভব না করে 3200 ঘন্টারও বেশি সময় ধরে ধারাবাহিকভাবে প্রতি ঘন্টায় 386 লিটার এইচ2 উৎপাদন করতে পারে। প্রক্রিয়াটি সমুদ্রের বাষ্পীভবন এবং জলীয় বাষ্প বিস্তার চালানোর জন্য সমুদ্রের জল এবং স্ব-স্যাঁতসেঁতে তড়িৎবিশ্লেষ্যের মধ্যে জলীয় বাষ্পের চাপের বৈষম্যকে পুঁজি করে, তারপরে স্ব-স্যাঁতসেঁতে তড়িৎবিশ্লেষ্যের উপর অধিশোষিত জলীয় বাষ্পের তরলীকরণ ঘটে। কৌশল 2022 সালের হিসাবে, বাণিজ্যিক তড়িৎ বিশ্লেষণের জন্য এক কেজি হাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য প্রায় 53 কিলোওয়াট বিদ্যুৎ প্রয়োজন, যা 39.4 কিলোওয়াট (এইচ. এইচ. ভি) শক্তি ধারণ করে। মৌলিক প্রদর্শন একটি ব্যাটারির টার্মিনাল থেকে চলমান দুটি লিড, এক কাপ জলে প্রচুর পরিমাণে তড়িৎবিশ্লেষ্যের সাথে পরিবাহিতা স্থাপন করে। একটি ইলেক্ট্রোলাইট দ্রবণে NaCl (লবণ) ব্যবহার করলে একটি প্রতিযোগিতামূলক অর্ধ-বিক্রিয়ার কারণে অক্সিজেনের পরিবর্তে ক্লোরিন গ্যাস উৎপন্ন হয়। পরিবর্তে সোডিয়াম বাইকার্বোনেট (বেকিং সোডা) হাইড্রোজেন এবং কার্বন ডাই অক্সাইড উৎপন্ন করে যতক্ষণ পর্যন্ত বাইকার্বোনেট অ্যানায়ন দ্রবণে থাকে। হফম্যান ভোল্টামিটার হফম্যান ভোল্টামিটার একটি ছোট মাপের তড়িৎবিশ্লেষ্য কোষ। এটি তিনটি সংযুক্ত খাড়া সিলিন্ডার নিয়ে গঠিত। অভ্যন্তরীণ সিলিন্ডারটি উপরে খোলা থাকে যাতে জল এবং তড়িৎবিশ্লেষ্য যোগ করা যায়। একটি প্ল্যাটিনাম বিদ্যুদ্বাহক (প্লেট বা মধুচক্র) দুটি পার্শ্ব সিলিন্ডারের প্রত্যেকটির নীচে স্থাপন করা হয়, যা একটি বিদ্যুৎ উৎসের টার্মিনালের সাথে সংযুক্ত থাকে। উৎপন্ন গ্যাসগুলি জলকে স্থানচ্যুত করে এবং দুটি বাইরের টিউবের শীর্ষে সংগ্রহ করে, যেখানে এটি একটি স্টপকক দিয়ে টানা যেতে পারে। উচ্চ-চাপ উচ্চ-চাপ তড়িৎবিশ্লেষণে 12-20 MPa (120-200 বার, 1740-2900 psi) এর চারপাশে সংকুচিত হাইড্রোজেন আউটপুট জড়িত। তড়িৎবিশ্লেষকের মধ্যে হাইড্রোজেনকে চাপ দিয়ে, একটি বাহ্যিক হাইড্রোজেন সংকোচনের প্রয়োজনীয়তা দূর করা হয়। গড় শক্তি খরচ প্রায় 3 শতাংশ। উচ্চ-তাপমাত্রার উচ্চ-তাপমাত্রার তড়িৎ বিশ্লেষণ (এছাড়াও এইচ. টি. ই বা বাষ্প তড়িৎ বিশ্লেষণ) উচ্চ তাপমাত্রায় আরও কার্যকর। একটি তাপ ইঞ্জিন কিছু শক্তি সরবরাহ করে, যা সাধারণত বিদ্যুতের তুলনায় সস্তা ক্ষারীয় জল তড়িৎবিশ্লেষণ প্রোটন বিনিময় ঝিল্লি একটি প্রোটন-বিনিময় ঝিল্লি তড়িৎবিশ্লেষক বিক্রিয়াকারীদের পৃথক করে এবং ঝিল্লির মধ্য দিয়ে সরাসরি বৈদ্যুতিন পথকে অবরুদ্ধ করার সময় প্রোটন পরিবহন করে। পিইএম জ্বালানী কোষগুলি একটি কঠিন পলিমার ঝিল্লি (একটি পাতলা প্লাস্টিকের ফিল্ম) ব্যবহার করে যা হাইড্রোজেন আয়নগুলিতে (প্রোটন) প্রবেশযোগ্য যখন এটি জলের সাথে সম্পৃক্ত হয়, তবে ইলেকট্রন পরিচালনা করে না। এটি একটি প্রোটন-বিনিময় ঝিল্লি বা পলিমার-ইলেক্ট্রোলাইট ঝিল্লি (পি. ই. এম) ব্যবহার করে, যা সাধারণত আয়নোমার থেকে তৈরি একটি আধা-প্রবেশযোগ্য ঝিল্লি এবং একটি নিরোধক এবং প্রতিক্রিয়াশীল বাধা হিসাবে কাজ করার সময় প্রোটন পরিচালনা করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, যেমন। অক্সিজেন এবং হাইড্রোজেন গ্যাস। পিইএম জ্বালানী কোষগুলি একটি কঠিন পলিমার ঝিল্লি (একটি পাতলা প্লাস্টিকের ফিল্ম) ব্যবহার করে যা জলের সাথে সম্পৃক্ত হলে প্রোটনের জন্য প্রবেশযোগ্য, তবে ইলেকট্রন পরিচালনা করে না। প্রোটন-বিনিময় ঝিল্লিগুলি প্রাথমিকভাবে প্রোটন পরিবাহিতা (σ), মিথানল ব্যাপ্তিযোগ্যতা (পি) এবং তাপীয় স্থায়িত্ব দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। পিইএমগুলি বিশুদ্ধ পলিমার বা যৌগিক ঝিল্লি থেকে তৈরি করা যেতে পারে, যেখানে অন্যান্য উপকরণগুলি পলিমার ম্যাট্রিক্সে এম্বেড করা থাকে। ফ্লুরোপলিমার (পি. এফ. এস. এ) নাফিয়ন হল বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ সবচেয়ে সাধারণ উপকরণগুলির মধ্যে একটি। নাফিয়ন হল টেফ্লনের মতো পারফ্লোরিনেটেড মেরুদণ্ডযুক্ত একটি আয়নোমার। প্রোটন-বিনিময় ঝিল্লির জন্য আয়নোমার তৈরি করতে অন্যান্য অনেক কাঠামোগত মোটিফ ব্যবহার করা হয়। অনেকে পলি-অ্যারোমেটিক পলিমার ব্যবহার করেন, আবার অন্যরা আংশিকভাবে ফ্লুরিনেটেড পলিমার ব্যবহার করেন। সুপারক্রিটিকাল ওয়াটার সুপারক্রিটিকাল ওয়াটার ইলেক্ট্রোলাইসিস (এস. ডব্লিউ. ই) একটি সুপারক্রিটিকাল অবস্থায় জল ব্যবহার করে। সুপারক্রিটিকাল জলের জন্য কম শক্তির প্রয়োজন হয়, তাই খরচ কম হয়। এটি 375 ডিগ্রি সেলসিয়াসে কাজ করে, যা তাপগতিবিদ্যার বাধা হ্রাস করে এবং গতিবিদ্যা বৃদ্ধি করে, তরল বা বায়বীয় জলের উপর আয়নিক পরিবাহিতা উন্নত করে, যা ওহমিক ক্ষতি হ্রাস করে। সুবিধার মধ্যে রয়েছে উন্নত বৈদ্যুতিক দক্ষতা, পণ্য গ্যাসের 221 বারের চাপযুক্ত সরবরাহ, উচ্চ বিদ্যুৎ ঘনত্বে কাজ করার ক্ষমতা এবং মূল্যবান ধাতব অনুঘটকের উপর কম নির্ভরতা। 2021 সাল পর্যন্ত বাণিজ্যিক এস. ডব্লিউ. ই সরঞ্জাম উপলব্ধ ছিল না। নিকেল/লোহা 2014 সালে গবেষকরা মূল্যবান ধাতুর পরিবর্তে নিকেল এবং লোহা অনুঘটক ব্যবহার করে তড়িৎ বিশ্লেষণের কথা ঘোষণা করেন। নিকেল-ধাতু/নিকেল-অক্সাইড কাঠামো শুধুমাত্র নিকেল ধাতু বা নিকেল অক্সাইডের চেয়ে বেশি সক্রিয়। অনুঘটকটি প্রয়োজনীয় ভোল্টেজকে উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে। নিকেল-লোহার ব্যাটারিগুলি সংযুক্ত ব্যাটারি এবং তড়িৎবিশ্লেষক হিসাবে ব্যবহারের জন্য তদন্তাধীন রয়েছে। এই "ব্যাটোলাইজারগুলি" প্রচলিত ব্যাটারির মতো চার্জ এবং ডিসচার্জ করা যেতে পারে এবং সম্পূর্ণ চার্জ হলে হাইড্রোজেন তৈরি করতে পারে। 2023 সালে, অস্ট্রেলিয়ার গবেষকরা নাইট্রোজেন-ডোপড নিকেল মলিবডেনাম ফসফাইড অনুঘটকের একটি ছিদ্রযুক্ত শীট ব্যবহারের কথা ঘোষণা করেন। নাইট্রোজেন ডোপিং পরিবাহিতা বৃদ্ধি করে এবং বৈদ্যুতিন ঘনত্ব এবং পৃষ্ঠের রসায়নকে অনুকূল করে। এটি অতিরিক্ত অনুঘটক সাইট তৈরি করে। পৃষ্ঠের ধাতুগুলির সাথে নাইট্রোজেন বন্ধন এবং তড়িৎ-নেতিবাচক বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা অবাঞ্ছিত আয়ন এবং অণুগুলিকে বাদ দিতে সহায়তা করে, যেখানে ফসফেট, সালফেট, নাইট্রেট এবং হাইড্রক্সিল পৃষ্ঠ আয়নগুলি ক্লোরিনকে অবরুদ্ধ করে এবং corrosion.10 mA cm−2 প্রতিরোধ করে যথাক্রমে ক্ষারীয় তড়িৎবিশ্লেষ্য এবং সমুদ্রের জলে 1.52 এবং 1.55 V ব্যবহার করে অর্জন করা যেতে পারে। 2017 সালে, গবেষকরা নানোগ্যাপ তড়িৎরাসায়ন কোষের কথা জানিয়েছেন যা পরিবেষ্টিত তাপমাত্রায় উচ্চ দক্ষতার তড়িৎবিশ্লেষ্য-মুক্ত বিশুদ্ধ জলের তড়িৎবিশ্লেষণ অর্জন করেছে। এই কোষে, দুটি বিদ্যুদ্বাহক একে অপরের এত কাছাকাছি (ডেবি-দৈর্ঘ্যের চেয়ে ছোট) যে ভর পরিবহনের হার ইলেক্ট্রন-স্থানান্তর হারের চেয়ে বেশি হতে পারে, যার ফলে দুটি অর্ধ-প্রতিক্রিয়া একসাথে যুক্ত হয় এবং ইলেক্ট্রন-স্থানান্তর পদক্ষেপ দ্বারা সীমাবদ্ধ হয়। পরীক্ষাগুলি দেখায় যে 1 মোল/এল সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড দ্রবণ থেকে বৈদ্যুতিক প্রবাহের ঘনত্ব তার চেয়ে বেশি হতে পারে। এর "ভার্চ্যুয়াল ব্রেকডাউন মেকানিজম", এই ধরনের ন্যানোগ্যাপ আকারের প্রভাবের কারণে ঐতিহ্যবাহী তড়িৎরাসায়ন তত্ত্ব থেকে সম্পূর্ণ আলাদা। ক্যাপিলারি ফিড একটি ক্যাপিলারি-ফিড ইলেক্ট্রোলাইজার কোষের 1 কেজি হাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য মাত্র 41.5 কিলোওয়াট ঘন্টা প্রয়োজন বলে দাবি করা হয়। জল ইলেক্ট্রোলাইট একটি ছিদ্রযুক্ত, হাইড্রোফিলিক বিভাজক দ্বারা বিদ্যুদ্বাহক থেকে পৃথক করা হয়। ক্যাপিলারি ক্রিয়া দ্বারা জল তড়িৎবিশ্লেষকের মধ্যে টানা হয়, এবং তড়িৎবিশ্লেষিত গ্যাসগুলি উভয় দিক থেকে বেরিয়ে যায়। এটি ইলেক্ট্রোড এবং ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্যে যোগাযোগ হ্রাস করে, দক্ষতা হ্রাস করে এমন বুদ্বুদগুলি অপসারণ করে পিইএম প্রযুক্তি প্রসারিত করে। নকশাটি 98 শতাংশ শক্তি দক্ষতায় কাজ করে বলে দাবি করা হয়। নকশাটি জল সঞ্চালন, বিভাজক ট্যাঙ্ক এবং অন্যান্য প্রক্রিয়া ত্যাগ করে এবং বায়ু বা বিকিরণগতভাবে শীতল করা যেতে পারে। বিশ্বব্যাপী উৎপাদিত হাইড্রোজেন গ্যাসের প্রায় পাঁচ শতাংশ তড়িৎ বিশ্লেষণের মাধ্যমে তৈরি হয়। বর্তমান শিল্প হাইড্রোজেন উৎপাদনের বেশিরভাগই বাষ্প সংস্কার প্রক্রিয়ায় প্রাকৃতিক গ্যাস থেকে বা কয়লা বা ভারী হাইড্রোকার্বনের আংশিক জারণ থেকে হয়। ইলেক্ট্রোলাইসিসের মাধ্যমে উৎপাদিত বেশিরভাগ হাইড্রোজেন ক্লোরিন এবং কস্টিক সোডা উৎপাদনের একটি পার্শ্ব পণ্য। এটি পার্শ্ব প্রতিক্রিয়ার জন্য একটি প্রতিযোগিতার একটি প্রধান উদাহরণ। ক্লোরাল্কালি প্রক্রিয়ায় (লবণাক্ত জলের তড়িৎ বিশ্লেষণ) একটি জল/সোডিয়াম ক্লোরাইড মিশ্রণ জলের তড়িৎ বিশ্লেষণের মাত্র অর্ধেক, কারণ ক্লোরাইড আয়নগুলি জলে জারিত হয়ে অক্সিজেনে পরিণত হওয়ার পরিবর্তে ক্লোরিনে জারিত হয়। তাপগতিবিদ্যার দিক থেকে, এটি প্রত্যাশিত হবে না কারণ ক্লোরাইড আয়নটির জারণ সম্ভাবনা জলের তুলনায় কম, তবে ক্লোরাইড বিক্রিয়ার হার জলের তুলনায় অনেক বেশি, যার ফলে এটি প্রাধান্য পায়। এই প্রক্রিয়া থেকে উৎপাদিত হাইড্রোজেন হয় পুড়িয়ে ফেলা হয় (এটিকে আবার জলে রূপান্তরিত করা হয়), বিশেষ রাসায়নিক উৎপাদনের জন্য বা অন্যান্য বিভিন্ন ছোট আকারের প্রয়োগের জন্য ব্যবহৃত হয়। আন্তর্জাতিক মহাকাশ স্টেশনের জন্য অক্সিজেন উৎপাদনের জন্যও জল তড়িৎ বিশ্লেষণ ব্যবহার করা হয়। অনেক শিল্প তড়িৎবিশ্লেষণ কোষ ইলেক্ট্রোড হিসাবে প্ল্যাটিনাম প্লেট বা মধুচক্র সহ হফম্যান ভোল্টামিটারের অনুরূপ। সাধারণত, হাইড্রোজেন অক্সিহাইড্রোজেন টর্চের মতো ব্যবহারের জন্য বা যখন উচ্চ বিশুদ্ধতা হাইড্রোজেন বা অক্সিজেন পছন্দ করা হয় তখন হাইড্রোজেন তৈরি করা হয়। বেশিরভাগ হাইড্রোজেন হাইড্রোকার্বন থেকে উৎপাদিত হয় এবং ফলস্বরূপ, অন্যান্য অমেধ্যের মধ্যে কার্বন মনোক্সাইডের অল্প পরিমাণ থাকে। কার্বন মনোক্সাইডের অশুচিতা অনেক জ্বালানী কোষ সহ বিভিন্ন ব্যবস্থার জন্য ক্ষতিকারক হতে পারে। যেহেতু তড়িৎবিশ্লেষকগুলিকে নিচে নামানো যেতে পারে, তাই ভবিষ্যতে এগুলি বিদ্যুৎ সরবরাহের চাহিদার অসামঞ্জস্য মোকাবেলায় ব্যবহার করা যেতে পারে। দক্ষতা শিল্প উৎপাদন আধুনিক হাইড্রোজেন জেনারেটরের দক্ষতা পরিমাপ করা হয় হাইড্রোজেনের প্রতি মান আয়তনে (এমজে/এম3) ব্যবহৃত শক্তি দ্বারা, এইচ2-এর মান তাপমাত্রা এবং চাপ ধরে নিয়ে। একটি জেনারেটর দ্বারা ব্যবহৃত শক্তি যত কম হবে, তার দক্ষতা তত বেশি হবে; একটি 100%-দক্ষ তড়িৎবিশ্লেষক হাইড্রোজেনের (উচ্চতর গরম করার মান) ব্যবহার করবে। ব্যবহারিক তড়িৎ বিশ্লেষণ (15 বার চাপে একটি ঘূর্ণায়মান তড়িৎবিশ্লেষক ব্যবহার করে) খরচ করতে পারে, এবং আরও যদি হাইড্রোজেন গাড়িতে ব্যবহারের জন্য হাইড্রোজেন সংকুচিত করা হয়। বাহ্যিক তাপ যোগ করে, বিদ্যুতের ব্যবহার হ্রাস করা যেতে পারে। ইলেক্ট্রোলাইজার বিক্রেতারা এনথালপির উপর ভিত্তি করে দক্ষতা প্রদান করে। একটি তড়িৎবিশ্লেষকের দাবি করা দক্ষতা মূল্যায়নের জন্য বিক্রেতার দ্বারা এটি কীভাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়েছিল তা প্রতিষ্ঠিত করা গুরুত্বপূর্ণ (অর্থাৎ। কি এনথালপি মান, কি বর্তমান ঘনত্ব, ইত্যাদি)। বাজারে তিনটি প্রধান প্রযুক্তি পাওয়া যায়ঃ ক্ষারীয়, কঠিন অক্সাইড এবং প্রোটন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন (পিইএম) ইলেক্ট্রোলাইজার। ক্ষারীয় তড়িৎবিশ্লেষক বিনিয়োগের ক্ষেত্রে সস্তা (তারা সাধারণত নিকেল অনুঘটক ব্যবহার করে), তবে সবচেয়ে কম কার্যকরী। পিইএম তড়িৎবিশ্লেষকগুলি বেশি ব্যয়বহুল (তারা সাধারণত ব্যয়বহুল প্ল্যাটিনাম-গ্রুপ ধাতব অনুঘটক ব্যবহার করে) তবে আরও দক্ষ এবং উচ্চতর বিদ্যুৎ ঘনত্বে কাজ করতে পারে এবং তাই হাইড্রোজেন উৎপাদন যথেষ্ট বড় হলে সম্ভবত সস্তা হতে পারে। সলিড অক্সাইড ইলেক্ট্রোলাইজার কোষ (এস. ও. ই. সি) হল তৃতীয় সর্বাধিক প্রচলিত ধরনের তড়িৎ বিশ্লেষণ, এবং দক্ষতা বাড়ানোর জন্য উচ্চ কার্যকরী তাপমাত্রা ব্যবহার করে। এস. ও. ই. সি-র তাত্ত্বিক বৈদ্যুতিক দক্ষতা 90 শতাংশ হাইড্রোজেন উৎপাদনে <আই. ডি1>-এর কাছাকাছি। সময়ের সাথে সাথে সিস্টেমের অবক্ষয় প্রাথমিকভাবে পিইএম এবং ক্ষারীয় তড়িৎবিশ্লেষকের মতো এসওইসি তড়িৎবিশ্লেষকের দক্ষতাকে প্রভাবিত করে না। এস. ও. ই. সি সিস্টেমের অবনতির সাথে সাথে কোষের ভোল্টেজ বৃদ্ধি পায়, স্বাভাবিকভাবেই সিস্টেমে আরও তাপ উৎপাদন করে। এই কারণে, সিস্টেমকে গরম রাখার জন্য কম শক্তির প্রয়োজন হয়, যা প্রাথমিকভাবে নাটকীয় অবক্ষয় থেকে শক্তির ক্ষতি পূরণ করবে। প্রচলিত ক্ষারীয় তড়িৎ বিশ্লেষণের দক্ষতা প্রায় 70 শতাংশ। উচ্চ তাপমাত্রার স্বীকৃত ব্যবহারের হিসাব (কারণ তাপের মাধ্যমে অদক্ষতা অনুঘটক দ্বারা প্রয়োজনীয় বাষ্প তৈরি করার জন্য সিস্টেমে পুনর্নির্দেশিত হতে পারে), পিইএম তড়িৎ বিশ্লেষণের জন্য গড় কার্যকারিতা প্রায় 80 শতাংশ। 2030 সালের মধ্যে এটি 82 থেকে 86 শতাংশের মধ্যে বৃদ্ধি পাবে বলে আশা করা হচ্ছে। পিইএম ইলেক্ট্রোলাইজারের তাত্ত্বিক দক্ষতা 94 শতাংশ পর্যন্ত পূর্বাভাস দেওয়া হয়েছে। হাইড্রোজেনের শিল্প উৎপাদনের কথা বিবেচনা করে এবং জল তড়িৎ বিশ্লেষণের (পিইএম বা ক্ষারীয় তড়িৎ বিশ্লেষণ) জন্য বর্তমান সেরা প্রক্রিয়াগুলি ব্যবহার করে যার কার্যকরী বৈদ্যুতিক দক্ষতা 70-80%, 1 কেজি হাইড্রোজেন উৎপাদন (যার নির্দিষ্ট শক্তি 143 এমজে/কেজি) করার জন্য বিদ্যুতের প্রয়োজন। 2015 সালের জন্য মার্কিন জ্বালানি বিভাগের হাইড্রোজেন উৎপাদনের লক্ষ্য হিসাবে $0.06/kW·h বিদ্যুৎ ব্যয়ে, হাইড্রোজেনের দাম $3/কেজি। সরঞ্জামের খরচ নির্ভর করে ব্যাপক উৎপাদনের উপর। বিভিন্ন বিশ্লেষক 2030 সালের মধ্যে যথাক্রমে 47 গিগাওয়াট, 104 গিগাওয়াট এবং 180 গিগাওয়াট হিসাবে সরঞ্জামের বার্ষিক উৎপাদনের পূর্বাভাস দিয়েছেন। 2016 সাল থেকে প্রাকৃতিক গ্যাসের দামের পরিসীমা গ্রাফ (হাইড্রোজেন প্রোডাকশন টেক টিম রোডম্যাপ, নভেম্বর 2017)-এ দেখানো হয়েছে যে বাষ্প-মিথেন-সংশোধিত (এস. এম. আর) হাইড্রোজেনের দাম 1.20 থেকে 1.50 মার্কিন ডলারের মধ্যে রয়েছে, তড়িৎ বিশ্লেষণের মাধ্যমে হাইড্রোজেনের দাম এখনও 2015 ডি. ও. ই হাইড্রোজেনের লক্ষ্য মূল্যের দ্বিগুণেরও বেশি। 2020 সালে হাইড্রোজেনের জন্য মার্কিন ডিওই লক্ষ্য মূল্য $2.30/kg, যার জন্য বিদ্যুৎ খরচ $0.037/kW·এইচ প্রয়োজন, যা অনেক অঞ্চলে বায়ু এবং সৌরশক্তির জন্য 2018 পিপিএ দরপত্রের কারণে অর্জনযোগ্য। এটি $4/গ্যাসোলিন গ্যালন সমতুল্য (জি. জি. ই) এইচ 2 বিতরণ উদ্দেশ্যকে নাগালের মধ্যে রাখে এবং এস. এম. আর-এর জন্য সামান্য বর্ধিত প্রাকৃতিক গ্যাস উৎপাদন ব্যয়ের কাছাকাছি রাখে। বিশ্বের অন্যান্য অংশে এস. এম. আর হাইড্রোজেনের দাম গড়ে 1 থেকে 3 ডলার/কেজি। এটি ইতিমধ্যেই অনেক অঞ্চলে তড়িৎ বিশ্লেষণের মাধ্যমে হাইড্রোজেনের উৎপাদনকে প্রতিযোগিতামূলক করে তোলে, যেমনটি নেল হাইড্রোজেন এবং অন্যান্যদের দ্বারা বর্ণিত হয়েছে, যার মধ্যে আই. ই. এ-র একটি নিবন্ধ রয়েছে যা তড়িৎ বিশ্লেষণের জন্য প্রতিযোগিতামূলক সুবিধার দিকে পরিচালিত করতে পারে। 2021-2022 বৈশ্বিক শক্তি সঙ্কটের সময় গ্যাসের বিশাল মূল্য বৃদ্ধি হাইড্রোজেন তড়িৎ বিশ্লেষণকে বিশ্বের কিছু অংশে অর্থনৈতিক করে তুলেছিল। কিছু বড় শিল্প তড়িৎবিশ্লেষক বেশ কয়েকটি মেগাওয়াটে কাজ করছে। বৃহত্তম হল চীনের নিংক্সিয়ায় 150 মেগাওয়াট ক্ষমতাসম্পন্ন একটি ক্ষারীয় বিদ্যুৎ কেন্দ্র, যার ক্ষমতা প্রতি বছর 23,000 টন পর্যন্ত। যদিও উচ্চ-দক্ষতা পশ্চিমা তড়িৎ বিশ্লেষণ সরঞ্জামের দাম 1,200 ডলার/কিলোওয়াট হতে পারে, কম-দক্ষতা চীনা সরঞ্জামের দাম 300 ডলার/কিলোওয়াট হতে পারে, তবে 60,000 ঘন্টার কম জীবনকালের সাথে। বাস্তব জলের তড়িৎবিশ্লেষকগুলির বিক্রিয়াটি এগিয়ে যাওয়ার জন্য উচ্চতর ভোল্টেজের প্রয়োজন হয়। যে অংশটি 1.23 ভি অতিক্রম করে তাকে ওভারপোটেনশিয়াল বা ওভারভোল্টেজ বলা হয় এবং এটি তড়িৎরাসাযনিক প্রক্রিয়ায় যে কোনও ধরনের ক্ষতি এবং আদর্শহীনতার প্রতিনিধিত্ব করে। একটি সু-পরিকল্পিত কোষের জন্য সবচেয়ে বড় অতিরিক্ত সম্ভাব্যতা হল অ্যানোডে জলের চার-ইলেকট্রন জারণের জন্য অতিরিক্ত সম্ভাব্যতা; তড়িৎ-অনুঘটক এই বিক্রিয়াকে সহজতর করতে পারে এবং প্ল্যাটিনাম মিশ্র ধাতু হল এই জারণের জন্য অত্যাধুনিক অবস্থা। এই প্রতিক্রিয়ার জন্য একটি সস্তা, কার্যকর তড়িৎ-অনুঘটক তৈরি করা একটি দুর্দান্ত অগ্রগতি হবে এবং এটি বর্তমান গবেষণার একটি বিষয়; মলিবডেনাম সালফাইড, গ্রাফিন কোয়ান্টাম ডট, কার্বন ন্যানোটিউব, পেরোভস্কাইট এবং নিকেল/নিকেল-অক্সাইডের জন্য 30 বছরের পুরনো রেসিপি সহ অনেক পদ্ধতি রয়েছে। ট্রাই-মলিবডেনাম ফসফাইড (এম. ও. 3. পি) সম্প্রতি একটি আশাব্যঞ্জক অ-মূল্যবান ধাতু এবং অসামান্য অনুঘটক বৈশিষ্ট্যযুক্ত মৃত্তিকা-সমৃদ্ধ প্রার্থী হিসাবে পাওয়া গেছে যা তড়িৎ-অনুঘটক প্রক্রিয়াগুলির জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। এম. ও. 3. পি ন্যানো কণাগুলির অনুঘটক কর্মক্ষমতা হাইড্রোজেন বিবর্তন বিক্রিয়ায় (এইচ. ই. আর) পরীক্ষা করা হয়, যা 21 এম. ভি, এইচ. 2 গঠনের হারের মতো কম প্রারম্ভিক সম্ভাব্যতা নির্দেশ করে এবং যথাক্রমে <আই. ডি. 2> এম. এম. ও. এল. এস-1 জি-1 বিড়াল (মাত্র 100 এম. ভি অতিরিক্ত সম্ভাবনায়) এবং <আই. ডি. 1> এম. এ. সেমি-2 এর বিনিময় বর্তমান ঘনত্ব নির্দেশ করে, যা প্ল্যাটিনামের নিকটতম মানগুলির মধ্যে রয়েছে। ক্যাথোডে হাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য সহজ দুই-ইলেকট্রন বিক্রিয়াটি প্ল্যাটিনাম দ্বারা বা তত্ত্বগতভাবে একটি হাইড্রোজেনেস এনজাইম দ্বারা প্রায় কোনও অতিরিক্ত ক্ষমতা ছাড়াই বৈদ্যুতিন অনুঘটন করা যেতে পারে। যদি অন্য, কম কার্যকর হয়, তবে ক্যাথোডের জন্য উপকরণ ব্যবহার করা হয় (যেমন। গ্রাফাইট), বড় ওভারপটেনশিয়াল প্রদর্শিত হবে। তাপগতিবিদ্যা আদর্শ অবস্থায় জলের তড়িৎ বিশ্লেষণের জন্য প্রতিটি মোল জলকে বিচ্ছিন্ন করার জন্য তাত্ত্বিকভাবে ন্যূনতম 237 কেজে বৈদ্যুতিক শক্তি ইনপুট প্রয়োজন, যা জল গঠনের মানক গিবস মুক্ত শক্তি। প্রতিক্রিয়ার এনট্রপির পরিবর্তনকে কাটিয়ে উঠতে শক্তিরও প্রয়োজন হয়। অতএব, কোনও বাহ্যিক তাপ/শক্তি যোগ না করা হলে প্রক্রিয়াটি প্রতি মোল 286 কেজে-এর নিচে যেতে পারে না। যেহেতু জলের প্রতিটি মোলের জন্য দুটি মোল ইলেকট্রনের প্রয়োজন হয় এবং ফ্যারাডে ধ্রুবক এফ ইলেকট্রনের একটি মোলের (96485 ডিগ্রি সেলসিয়াস/মোল) আধানকে উপস্থাপন করে, তাই তড়িৎ বিশ্লেষণের জন্য প্রয়োজনীয় ন্যূনতম ভোল্টেজ প্রায় 1.23 ভি। যদি উচ্চ তাপমাত্রায় তড়িৎ বিশ্লেষণ করা হয়, তবে এই ভোল্টেজ হ্রাস পায়। এটি কার্যকরীভাবে ইলেক্ট্রোলাইজারকে 100% বৈদ্যুতিক দক্ষতার চেয়ে বেশি কাজ করতে দেয়। তড়িৎরাসায়ন ব্যবস্থায় এর অর্থ হল প্রতিক্রিয়া বজায় রাখার জন্য চুল্লিটিকে তাপ সরবরাহ করতে হবে। এইভাবে তড়িৎ বিশ্লেষণ শক্তির প্রয়োজনের অংশ হিসাবে তাপীয় শক্তি ব্যবহার করা যেতে পারে। একইভাবে প্রয়োজনীয় ভোল্টেজ হ্রাস করা যেতে পারে (1 ভি এর নিচে) যদি জ্বালানী (যেমন কার্বন, অ্যালকোহল, জৈববস্তুপুঞ্জ) জল (কম তাপমাত্রায় পিইএম ভিত্তিক তড়িৎবিশ্লেষক) বা অক্সিজেন আয়ন (উচ্চ তাপমাত্রায় কঠিন অক্সাইড তড়িৎবিশ্লেষক ভিত্তিক তড়িৎবিশ্লেষক) এর সাথে বিক্রিয়া করা হয়। এর ফলে জ্বালানির কিছু শক্তি তড়িৎ বিশ্লেষণ প্রক্রিয়াকে "সহায়তা" করতে ব্যবহৃত হয় এবং উৎপাদিত হাইড্রোজেনের সামগ্রিক ব্যয় হ্রাস করতে পারে। যাইহোক, এনট্রপি উপাদান (এবং অন্যান্য ক্ষতি) পর্যবেক্ষণ করে, ব্যবহারিক বিদ্যুৎ ঘনত্বে (থার্মোনিউট্রাল ভোল্টেজ) বিক্রিয়াটি এগিয়ে যাওয়ার জন্য 1.48 ভোল্টেজের বেশি ভোল্টেজ প্রয়োজন। জল তড়িৎ বিশ্লেষণের ক্ষেত্রে, গিবস মুক্ত শক্তি প্রতিক্রিয়াটি এগিয়ে যাওয়ার জন্য প্রয়োজনীয় ন্যূনতম কাজের প্রতিনিধিত্ব করে এবং প্রতিক্রিয়া এনথালপি হল শক্তির পরিমাণ (কাজ এবং তাপ উভয়ই) যা সরবরাহ করতে হয় যাতে প্রতিক্রিয়া পণ্যগুলি একই তাপমাত্রায় থাকে। উপরে প্রদত্ত মানগুলির জন্য আদর্শ তাপমাত্রা)। সম্ভবত, 1.48 ভি-তে পরিচালিত একটি তড়িৎবিশ্লেষক 25 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় আইসোথার্মালভাবে কাজ করবে কারণ সরবরাহ করা বৈদ্যুতিক শক্তি জল পচনের এনথালপি (তাপ)-এর সমান হবে এবং এর জন্য ন্যূনতমের চেয়ে 20 শতাংশ বেশি বৈদ্যুতিক শক্তি প্রয়োজন হবে। আরও দেখুন তড়িৎ-অনুঘটক তড়িৎ-রসায়ন তড়িৎ-রাসায়নিক কোষ তড়িৎ-রাসায়নিক প্রকৌশল তড়িৎ-বিশ্লেষণ গ্যাস ক্র্যাকার হাইড্রোজেন উৎপাদন মিথেন পাইরোলাইসিস (হাইড্রোজেনের জন্য) জলের ফোটোক্যাটালিটিক জল বিভাজনের নরিল ফটোইলেক্ট্রোলাইসিস হাইড্রোজেন প্রযুক্তির কার্বন ডাই অক্সাইডের তড়িৎ-রাসায়নিক হ্রাস সময়রেখা জল পরিশোধন তথ্যসূত্র বাহ্যিক সংযোগ EERE 2008-100 KGH2/দিন বাণিজ্য অধ্যয়ন NREL 2006-তড়িৎ-বিশ্লেষণ প্রযুক্তিগত প্রতিবেদন তড়িৎ-বিশ্লেষণ হাইড্রোজেন উৎপাদন শিল্প গ্যাস জল রসায়ন