Hvad er en elektrolysekatode?
En elektrolysekatode er den knude, hvor kationer, de positivt ladede ioner i en elektrolysedekomponering samles. Elektrolyse refererer til processen med at føre en direkte elektrisk strøm gennem en kemisk opløsning bestående af positive og negative ioner. Det udføres ved at placere to elektroder, hver en leder af elektricitet knyttet til en ekstern strømkilde, i en kemisk opløsning for at producere det ønskede resultat - en opdeling af opløsningen i dens basiske ioner. Elektroderne er katoden og anoden, hvor anoden er den knudepunkt, hvor anioner, negativt ladede ioner, samles.
Elektrolysekatoden er normalt fremstillet af silicium, grafit eller et metal såsom kobber, stål eller lithiumjernfosfat. Formålet med katoden er at give elektroner ud, hvilket får den til at have en samlet negativ ladning, der tiltrækker alle kationer, der er indeholdt i løsningen. Den proces, hvorpå disse kationer migrerer til elektrolysekatoden, er kendt som reduktion. Sammen med oxidation, den proces, hvorved anioner migrerer til anoden, muliggør reduktion, at en opløsnings nedbrydning kan forekomme.
Elektrolyse og, i forlængelse heraf, begrebet elektrolysekatode, blev først pioner af William Nicholson og Anthony Carlisle i 1800. Nicholson og Carlisle ønskede at gentage et tidligere eksperiment af Alessandro Volta, en italiensk videnskabsmand, der opdagede, at en strøm kunne produceres ved hjælp af to metaller bundet til enhver leder - for eksempel muskelvæv eller saltvand. Efter Volta's konklusioner opsatte Nicholson og Carlisle deres eksperiment på lignende måde ved hjælp af metalplader, en leder og et elektroskop for at måle ændringer i elektrisk ladning.
Det var vanskeligt at etablere og opretholde kontakt mellem pladerne og elektronoskopet, så Nicholson og Carlisle brugte vand som et bindemiddel. Da de gennemførte eksperimentet, blev de chokeret over at finde ud af, at vandet dekomponerede i positive hydrogenioner, der optrådte som brintgas og negative iltioner, hvilket viste sig at være iltgas. Uforvarende havde de to britiske forskere netop opdaget den kemiske proces med elektrolyse og betegnet betydningen af elektrolysekatoden.
Der er mange kommercielle og industrielle anvendelser til en elektrolysekatode. Disse anvendelser inkluderer genopladelige genopladelige batterier; produktion af store mængder brintgas, kloropløsning og natriumhydroxid gennem saltvandselektrolyse; og galvanisering af forskellige materialer for at gøre dem stærkere og mere pålidelige. Uden denne vigtige elektrode ville mange kemiske processer, som moderne industrier er afhængige af, ikke eksistere.