Was ist eine Kathode?

Eine Kathode ist eine Elektrode, durch die elektrischer Strom aus einem polarisierten elektrischen Gerät austritt. Sein Gegenteil ist die Anode, über die elektrischer Strom in das elektrische Gerät gelangt. Positiv geladene Ionen, Kationen genannt, bewegen sich in Richtung der Kathode, während sich negativ geladene Ionen, Anionen genannt, in Richtung der Anode bewegen. In Geräten, die Strom liefern, wie z. B. Batterien, ist die Kathode positiv geladen, aber in stromverbrauchenden Geräten, einschließlich des Aufladens von Batterien, ist sie negativ geladen.

In der Chemie ist eine Kathode die Elektrode einer elektrochemischen Zelle, an der eine Reduktion oder der Gewinn von Elektronen auftritt. Wenn die elektrochemische Zelle elektrolytisch ist, dh mit elektrischer Energie versorgt wird, um chemische Verbindungen abzubauen, ist ihre Kathode negativ. Bei dem entgegengesetzten Typ einer elektrochemischen Zelle, der galvanischen Zelle, verursachen chemische Reaktionen die Freisetzung elektrischer Energie und werden positiv.

An die Kathode einer Elektrolysezelle muss eine negative Polarität angelegt werden, um die gewünschten chemischen Reaktionen auszulösen. In einer galvanischen Zelle muss dagegen ein Pluspol angeschlossen werden, um den Stromkreis zu vervollständigen. Die von der Anode emittierten Elektronen kehren durch die Kathode zur Zelle zurück, wenn die Schaltung abgeschlossen ist.

In der Physik und Elektronik ist eine Kathode die Elektrode, die dafür verantwortlich ist, Elektronen in das Gerät zu emittieren und es zum Laufen zu bringen. Die frei emittierten Elektronen können auf verschiedene Weise abgeleitet werden, entweder durch Wärme oder Lichtenergie oder durch ein starkes äußeres elektromagnetisches Feld. Die letztere Methode zur Ansteuerung der Elektronenemission ist als Feldelektronenemission bekannt, und die beteiligten Kathoden werden als Kaltkathoden bezeichnet.

Obwohl sie bei hohen Temperaturen betrieben werden können, unterscheiden sich Kaltkathoden von der "heißen" Variante, da sie nicht direkt erhitzt werden, um die Elektronenemission anzutreiben. Heiße Kathoden, auch als Filamente bekannt, sind in der modernen Elektronik weit verbreitet. Kathoden, die ihre Energie aus Licht gewinnen, werden durch Lichtemission angetrieben und in Photovoltaik- oder Solarenergieanwendungen eingesetzt. Verschiedene Metallarten haben Elektroden, die für verschiedene Verfahren zur Bereitstellung elektrischer Energie geeignet sind.