隔膜があろうとなかろうと本質は同じです.
陽極側では 2 OH- → O2 + 2H+ + 4e あるいは 2 OH- → H2O2 + 2e がおこります.
陰極側は 2 H+ + 2e → H2 あるいは 2 H2O + 2e → H2 + 2 OH-.溶存酸素が除かれていなければ,O2 の還元もおこります.
隔膜があれば陽極室の pH が下がってくるので,十分に電解を行えば CO2 が溶けきれなくなって出てくるでしょうが,これは電気分解によって生成しているわけではありません.弱酸の解離平衡に基づく,遊離反応です.
炭酸,炭酸イオン,炭酸水素イオン,二酸化炭素 (これらは水溶液中では互いに平衡で存在する) のいずれも,通常の条件では電気分解反応はしません.隔膜電解によって pH 変化が起これば平衡の位置は動きますが,総量は増えも減りもしません.
なお,隔膜を使おうが使うまいが,O3 はできないでしょう.そこまでの実効電位がかけられません.
お礼
炭酸水素イオンは分解しないのですね。ありがとうございました。