Was sind die verschiedenen Arten von Metallanoden?
Als Anoden üblicherweise verwendete Metalle umfassen Aluminium, Messing, Bronze, Kupfer, Blei, Lithium, Magnesium, Nickel, Silber, Titan, Zink und Legierungen davon. Nichtmetalle, die auch als Anoden verwendet werden, umfassen Kohlenstoff, Graphit und Silizium. Jedes von diesen hat eine bestimmte Reihe von Eigenschaften, die es für die Verwendung in verschiedenen Geräten und für bestimmte Zwecke besser oder schlechter geeignet machen. In der Praxis werden Metallanoden danach kategorisiert, wie und zu welchem Zweck sie verwendet werden. Elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, strukturelle Festigkeit, Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit gehören typischerweise zu den Eigenschaften, die berücksichtigt werden, wenn bestimmte Metallanoden ausgewählt werden.
Die vielleicht bekannteste Verwendung von Metallanoden sind galvanische Zellen, auch als Batterien bekannt, bei denen ein elektrischer Strom zwischen Metallanoden und -kathoden fließt, die in einen Elektrolyten eingetaucht sind, der elektrischen Strom zwischen den Metallanoden und -kathoden transportiert. Frühe Batterien für Weltraummissionen verwendeten Silber für Metallkathoden und Zink für Metallanoden. In jüngerer Zeit wurden wiederaufladbare Nickel-Cadmium-Batterien zur Stromversorgung vieler elektronischer Geräte verwendet. Eisen und Cadmium dienen als Metallanoden. Leichtgewichtiges Lithium wird auch für Metallanoden in wiederaufladbaren Batterien verwendet, die in tragbaren Geräten der Unterhaltungselektronik wie Mobiltelefonen und tragbaren Computergeräten zu finden sind. Dank der technologischen Fortschritte wurde Lithium auch für Metallanoden in Lithium-Ionen-Batterien verwendet, um Hybrid- und Vollelektrofahrzeuge anzutreiben.
Eine andere übliche Verwendung von Metallanoden ist der Schutz von Metallen oder anderen Materialien vor Rost oder Korrosion. Beispielsweise sollen Opferanoden und Offshore-Opferanoden, die auch als galvanische Anoden bezeichnet werden, eine Kathode, typischerweise ein anderes Metall, das so lange wie möglich vor Rost oder Korrosion geschützt werden muss, schützen. Die Anode besteht aus einem Metall oder einer Legierung, die leichter korrodiert als die Kathode. Dies ist der Fall bei Zink und Eisen, wo Zink oder eine Zinklegierung auf das Eisen geschichtet wird.
Bei Kontakt mit den Elementen Luft, Salzwasser oder Süßwasser findet eine Oxidation statt, und Elektronen wandern von der Opferanode, dem Zink oder der Legierung, zum Eisen und schützen es vor Oxidation. Per Definition macht dies das Eisen zu einer Kathode. Ein weiteres Beispiel hierfür ist die Warmwasserbereiter-Anode, bei der ein oder mehrere Stäbe aus Magnesium oder Aluminium um einen Stahlkern geschichtet sind, um ihn und den Metallaußenmantel des Tanks vor Rost oder Korrosion zu schützen, die durch den regelmäßigen Kontakt mit der Wärme entstehen würden Wasser.