แคโทดด้วยกระแสไฟฟ้าคืออะไร?

แคโทดด้วยกระแสไฟฟ้าคือโหนดที่อิออนบวกซึ่งเป็นประจุบวกของการสลายตัวด้วยกระแสไฟฟ้า อิเล็กโทรไลซิสหมายถึงกระบวนการผ่านกระแสไฟฟ้าตรงผ่านสารละลายเคมีซึ่งประกอบด้วยไอออนบวกและลบ มันทำโดยการวางขั้วไฟฟ้าสองเส้นแต่ละตัวนำของกระแสไฟฟ้าที่ติดอยู่กับแหล่งพลังงานภายนอกในสารละลายเคมีเพื่อสร้างผลลัพธ์ที่ต้องการ - การแยกสารละลายลงในไอออนพื้นฐาน อิเล็กโทรดคือแคโทดและแอโนดขั้วบวกเป็นโหนดที่ประจุไอออนประจุลบ

แคโทดด้วยกระแสไฟฟ้ามักทำจากซิลิกอนกราไฟต์หรือโลหะเช่นทองแดงเหล็กหรือลิเธียมเหล็กฟอสเฟต จุดประสงค์ของแคโทดคือการให้อิเล็กตรอนออกมาทำให้มีประจุลบโดยรวมที่ดึงดูดประจุบวกทั้งหมดที่มีอยู่ในสารละลาย กระบวนการที่ไพเพอร์เหล่านี้ย้ายไปยังอิเล็กโทรดแคโทดเรียกว่าการลดลง ร่วมกับออกซิเดชั่นกระบวนการที่แอนไอออนย้ายไปยังขั้วบวกการลดจะช่วยให้การสลายตัวของสารละลายเกิดขึ้น

กระแสไฟฟ้าและโดยการขยายความคิดของกระแสไฟฟ้าแคโทดเป็นผู้บุกเบิกครั้งแรกโดยวิลเลียมนิโคลสันและแอนโธนีคาร์ไลเซิลในปี 1800 นิโคลสันและคาร์ไลเซิลปรารถนาที่จะทำซ้ำการทดลองก่อนหน้านี้โดย Alessandro Volta นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลี ตัวอย่างเช่นโลหะสองชนิดติดอยู่กับตัวนำใด ๆ - เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อหรือน้ำเกลือ จากการค้นพบของ Volta Nicholson และ Carlisle ได้ทำการทดลองในลักษณะเดียวกันโดยใช้แผ่นโลหะตัวนำและอิเล็กโทรสโคปเพื่อวัดการเปลี่ยนแปลงของประจุไฟฟ้า

มันเป็นการยากที่จะสร้างและรักษาการติดต่อระหว่างเพลตและอิเล็กโตรสโคปดังนั้นนิโคลสันและคาร์ไลเซิลจึงใช้น้ำเป็นสารยึดเกาะ เมื่อทำการทดลองพวกเขาก็ตกใจเมื่อพบว่าน้ำนั้นสลายตัวเป็นไอออนไฮโดรเจนบวกซึ่งปรากฏเป็นก๊าซไฮโดรเจนและออกซิเจนไอออนเชิงลบซึ่งพิสูจน์ว่าเป็นก๊าซออกซิเจน โดยไม่ได้ตั้งใจนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษสองคนเพิ่งค้นพบกระบวนการทางเคมีของอิเล็กโทรไลซิสและแสดงถึงความสำคัญของแคโทดด้วยกระแสไฟฟ้า

มีการใช้เชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมมากมายสำหรับแคโทดด้วยกระแสไฟฟ้า การใช้งานเหล่านี้รวมถึงการชาร์จแบตเตอรี่แบบชาร์จซ้ำได้ การผลิตก๊าซไฮโดรเจนในปริมาณมากสารละลายคลอรีนและโซเดียมไฮดรอกไซด์ผ่านการแยกเกลือด้วยน้ำเกลือ และการชุบวัสดุต่าง ๆ เพื่อให้แข็งแรงและเชื่อถือได้มากขึ้น หากไม่มีอิเล็กโทรดที่สำคัญนี้กระบวนการทางเคมีจำนวนมากที่อุตสาหกรรมสมัยใหม่พึ่งพาจะไม่มีอยู่จริง