Wat is een elektrolysekathode?
Een elektrolyse-kathode is de knoop waar kationen, de positief geladen ionen van een elektrolyse-ontleding, zich verzamelen. Elektrolyse verwijst naar het proces waarbij een directe elektrische stroom door een chemische oplossing wordt geleid die uit positieve en negatieve ionen bestaat. Het wordt uitgevoerd door twee elektroden, elk een geleider van elektriciteit verbonden aan een externe stroombron, in een chemische oplossing te plaatsen om het gewenste resultaat te produceren - een scheiding van de oplossing in zijn basisionen. De elektroden zijn de kathode en de anode, waarbij de anode de knoop is waar anionen, negatief geladen ionen, zich verzamelen.
De elektrolysekathode is meestal gemaakt van silicium, grafiet of een metaal zoals koper, staal of lithiumijzerfosfaat. Het doel van de kathode is elektronen af te geven, waardoor deze een algehele negatieve lading heeft die alle kationen in de oplossing aantrekt. Het proces waarbij deze kationen migreren naar de elektrolysekathode staat bekend als reductie. Samen met oxidatie, het proces waarbij anionen naar de anode migreren, maakt reductie de ontbinding van een oplossing mogelijk.
Elektrolyse en, bij uitbreiding, het idee van de elektrolyse-kathode, werd voor het eerst ontwikkeld door William Nicholson en Anthony Carlisle in 1800. Nicholson en Carlisle wilden een eerder experiment repliceren door Alessandro Volta, een Italiaanse wetenschapper die ontdekte dat een stroom kan worden geproduceerd met behulp van twee metalen gehecht aan elke geleider - spierweefsel of pekel, bijvoorbeeld. In navolging van Volta's bevindingen, zetten Nicholson en Carlisle hun experiment op een vergelijkbare manier op met metalen platen, een geleider en een elektroscoop om veranderingen in elektrische lading te meten.
Het was moeilijk om contact te maken en te houden tussen de platen en de elektroscoop, dus Nicholson en Carlisle gebruikten water als bindmiddel. Terwijl ze het experiment uitvoerden, waren ze geschokt toen ze ontdekten dat het water uiteenviel in positieve waterstofionen die verschenen als waterstofgas en negatieve zuurstofionen, die zuurstofgas bleken te zijn. Onbedoeld hadden de twee Britse wetenschappers zojuist het chemische elektrolyseproces ontdekt en het belang van de elektrolysekathode aangegeven.
Er zijn veel commerciële en industriële toepassingen voor een elektrolysekathode. Dit gebruik omvat het opladen van oplaadbare batterijen; produceren van grote hoeveelheden waterstofgas, chlooroplossing en natriumhydroxide door elektrolyse van zout water; en galvaniseren van verschillende materialen om ze sterker en betrouwbaarder te maken. Zonder deze belangrijke elektrode zouden veel chemische processen waarvan moderne industrieën afhankelijk zijn, niet bestaan.