עקרון האלקטרוליזה של מחולל מים אלקטרוליטי

מים קיימים בצורה נוזלית בצורה של אשכולות של מולקולות מים. מי ברז רגילים מורכבים בדרך כלל מאשכולות של 11-13 מולקולות מים. תחת פעולת שדה חשמלי ספציפי בתא האלקטרוליטי, קשרי מימן בין מולקולות מים נפתחים חלקית, ויוצרים אשכולות קטנים של מים המורכבים מ5-6 מולקולות מים; במקביל, תחת פעולת כוח השדה החשמלי, קטיונים כגון Ca2+, Mg2+, K+in מים נעים לעבר הקתודה; ואניונים כגון Cl -, SO42-, NO3-, NO2- נעים לכיוון האנודה. התגובה של מים על האנודה והקתודה של התא האלקטרוליטי היא כדלקמן:
H2O=OH-+H+
בקתודה: H++e=H 2H++2eH2 ↑ 2H2O+2e=2OH -+H2 ↑
באנודה: 4OH-4e=2H2O+O2 ↑ 2H2O-4e=4H++O2 ↑
בתא האלקטרוליטי, התא האלקטרוליטי מחולק לשני חדרים על ידי קרום יונים, תאי האנודה והקתודה, ורק יונים יכולים לחדור בחופשיות בין שני החדרים.
כאשר המים נמצאים במצב נוזלי, הם יייננו ליוני מימן ויוני הידרוקסיד. לאחר החשמול, יוני המימן ינועו לעבר הקתודה בשל המטען החיובי שלהם; לאחר השגת אלקטרון, יוני מימן הופכים למימן פעיל מפחית מאוד, ופוטנציאל החמצון-הפחתת המים משתנה מחיובי לשלילי.
מימן פעיל אינו יציב, ושני אטומי מימן מקבלים שני אלקטרונים כדי להפוך לגז מימן ולברוח
שיווי המשקל ההפיך של יינון המים מופרע, וכדי להגיע שוב לשיווי משקל, המים מייננים ללא הרף, מה שגורם להצטברות מתמשכת של יוני הידרוקסיד בקתודה, הנקראת מים אלקטרוליזים אלקליים;
להיפך, יוני הידרוקסיד נעים לעבר האנודה עם מטען שלילי, מאבדים אלקטרונים והופכים לחמצן
שיווי המשקל הפיך של יינון מים מופרע. על מנת להגיע שוב לשיווי משקל, מים מייננים ללא הרף, ויוני מימן מצטברים באנודה, הידועים כמים אלקטרוליזים חומציים או מים מחומצנים אלקטרוליזים.