Qu'est-ce qu'une cathode d'électrolyse?
Une cathode d'électrolyse est le noeud où se rassemblent les cations, les ions chargés positivement d'une décomposition par électrolyse. L'électrolyse fait référence au processus consistant à faire passer un courant électrique continu dans une solution chimique composée d'ions positifs et négatifs. Cette opération consiste à placer deux électrodes, chacune conductrice de l'électricité, reliées à une source d'énergie externe, dans une solution chimique afin de produire le résultat souhaité: une séparation de la solution en ses ions basiques. Les électrodes sont la cathode et l'anode, l'anode étant le noeud où se rassemblent les anions, ions chargés négativement.
La cathode d'électrolyse est généralement constituée de silicium, de graphite ou d'un métal tel que le cuivre, l'acier ou le phosphate de fer au lithium. Le but de la cathode est de donner des électrons, ce qui lui donne une charge négative globale qui attire tous les cations contenus dans la solution. Le processus par lequel ces cations migrent vers la cathode d'électrolyse est appelé réduction. Avec l'oxydation, le processus par lequel les anions migrent vers l'anode, la réduction permet la décomposition d'une solution.
L'électrolyse et, par extension, la notion de cathode d'électrolyse ont été inventés pour la première fois par William Nicholson et Anthony Carlisle en 1800. Nicholson et Carlisle souhaitaient reproduire une expérience antérieure d'Alessandro Volta, un scientifique italien qui avait découvert qu'un courant pouvait être produit à l'aide deux métaux attachés à un conducteur - tissu musculaire ou saumure, par exemple. À la suite des découvertes de Volta, Nicholson et Carlisle organisent leur expérience de la même manière en utilisant des plaques de métal, un conducteur et un électroscope pour mesurer les changements de charge électrique.
Comme il était difficile d’établir et de maintenir le contact entre les plaques et l’électroscope, Nicholson et Carlisle ont utilisé l’eau comme agent de liaison. Tandis qu'ils menaient l'expérience, ils ont été choqués de constater que l'eau se décomposait en ions d'hydrogène positifs qui se présentaient sous la forme d'hydrogène gazeux et d'ions négatifs en oxygène, qui se révélaient être de l'oxygène gazeux. Par inadvertance, les deux scientifiques britanniques venaient de découvrir le processus chimique de l'électrolyse et dénotaient l'importance de la cathode d'électrolyse.
Il existe de nombreuses utilisations commerciales et industrielles pour une cathode à électrolyse. Ces utilisations incluent la recharge des piles rechargeables; produire de grandes quantités d'hydrogène gazeux, d'une solution de chlore et d'hydroxyde de sodium par électrolyse dans de l'eau salée; et la galvanoplastie de divers matériaux afin de les rendre plus forts et plus fiables. Sans cette électrode importante, de nombreux processus chimiques sur lesquels reposent les industries modernes n'existeraient pas.