Was ist eine positive Kathode?

Eine positive Kathode ist eine Art Kathode, ein Leiter, bei dem elektrischer Strom ein elektrisches Gerät verlässt. Es wird häufig in galvanischen Zellen wie z. B. laufenden Batterien verwendet, in denen es die Elektronen zur Versorgung eines Stromkreises liefert. In diesen elektrischen Zellen bewegen sich Elektronen von der Außenseite der Zelle in Richtung der positiven Kathode, während sich positive Ionen von der Innenseite der Zelle in Richtung der positiven Kathode bewegen. In der Regel folgen Geräte, die elektrische Energie liefern, diesem Muster und enthalten positive Kathoden.

Obwohl die Kathode allgemein als negative Elektrode bekannt ist, ist dies lediglich eine gemeinsame Eigenschaft und keine echte Definition. Diese Annahme basiert auf der Bewegung von Kationen oder positiv geladenen Ionen zur Kathode und von Anionen oder negativ geladenen Ionen zur anderen Elektrode, die als Anode bezeichnet wird. In einer positiven Kathode kann die Bewegung von Kationen zu einer anderen Quelle positiver Ladung kontraintuitiv erscheinen. Diese Bewegung wird jedoch eher durch einen chemischen Konzentrationsgradienten als durch ein elektrisches Ladungspotential angetrieben.

Positive Kathoden sind häufig in galvanischen Zellen zu finden, die aus zwei getrennten Halbzellen bestehen, die durch eine Salzbrücke oder -membran verbunden sind. Jede Halbzelle enthält ein Metall, das mit einem Elektrolyten in Kontakt steht. Dies kann entweder ein Material oder eine Salzlösung sein, die Ionen dieses bestimmten Metalls enthält. Die Bewegung von Ionen in die Kathode und der Fortschritt chemischer Reaktionen ermöglichen es der galvanischen Zelle, elektrische Energie aus chemischer Energie zu erzeugen. Die positive Kathode ist der Ort der Reduktion, wenn die Kationen in der Lösung elektrisch neutral werden, wenn sie sich mit dem festen Metall verbinden. Dies erzeugt einen Abfluss von elektrischem Strom von der Kathode zusammen mit dem Einstrom von Elektronen, die zur Reduktion der Kationen benötigt werden.

Batterien enthalten normalerweise viele dieser galvanischen Zellen, um nach dem oben beschriebenen Prinzip genügend Energie zu liefern. Schließlich wandern alle Kationen in die Kathode und hinterlassen keine Ionen mehr, um den Reaktionsfortschritt fortzusetzen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Fähigkeit der Batterie zur Energieerzeugung aufgebraucht.

Wiederaufladbare Batterien können den Strom in die entgegengesetzte Richtung leiten, um die elektrochemischen Zellen auf ihre Ausgangsbedingungen zurückzusetzen. Diese Batterien machen sich die Tatsache zunutze, dass viele energieerzeugende chemische Reaktionen auch reversibel sind. In einer wiederaufladbaren Batterie schaltet die positive Elektrode von der Kathode zur Anode um, wenn die chemische Reaktion umgekehrt abläuft. Die Elektronen fließen von der einmal positiven Kathode weg und die Metallionen verlassen die Kathode, um sich wieder mit dem Elektrolyten zu verbinden oder sich in der Salzlösung aufzulösen.