Mikä on positiivinen katodi?

Positiivinen katodi on eräänlainen katodi, johdin, jossa sähkövirta lähtee sähkölaitteesta. Sitä esiintyy yleisesti galvaanisissa kennoissa, kuten paristoissa, joissa se toimittaa elektronit virtapiiriin. Näissä sähkökennoissa elektronit liikkuvat kohti positiivista katodia solun ulkopuolelta, kun taas positiiviset ionit liikkuvat kohti positiivista katodia solun sisäpuolelta. Yleensä sähköä syöttävät laitteet noudattavat tätä mallia ja sisältävät positiivisia katodeja.

Vaikka katodi tunnetaan yleisesti negatiivisena elektrodina, tämä on vain yhteinen ominaisuus eikä oikea määritelmä. Tämä olettamus perustuu kationien tai positiivisesti varautuneiden ionien liikkeeseen kohti katodia ja anioneja tai negatiivisesti varautuneita ioneja kohti toista elektrodia, jota kutsutaan anodiksi. Positiivisessa katodissa kationien liike kohti toista positiivisen varauksen lähdettä voi vaikuttaa intuitiiviselta. Tätä liikettä kuitenkin ohjaa kemiallinen pitoisuusgradientti eikä sähkövarauspotentiaali.

Positiivisia katodeja esiintyy usein galvaanisissa kennoissa, jotka koostuvat kahdesta erillisestä puolisolusta, jotka on yhdistetty suolasillalla tai -kalvolla. Jokainen puolikenno sisältää metallin, joka on kosketuksissa elektrolyytin kanssa, joka voi olla joko materiaalia tai suolaliuosta, joka sisältää kyseisen metallin ioneja. Ionien siirtyminen katodiin ja kemiallisten reaktioiden eteneminen mahdollistavat galvaanisen kennon tuottaa sähköenergiaa kemiallisesta energiasta. Positiivinen katodi on pelkistyspaikka, kun liuoksen kationit muuttuvat sähköisesti neutraaleiksi, kun ne liittyvät kiinteään metalliin. Tämä muodostaa sähkövirran ulosvirtauksen katodista yhdessä kationien vähentämiseen tarvittavien elektronien tulon kanssa.

Akut sisältävät yleensä monia näitä galvaanisia kennoja, jotta ne toimittavat tarpeeksi energiaa yllä kuvatun periaatteen mukaisesti. Lopulta kationit siirtyvät katodiin, jättämättä enää ioneja jatkamaan reaktion etenemistä. Tässä vaiheessa akun kyky tuottaa energiaa käytetään loppuun.

Ladattavat akut voivat käyttää virtaa vastakkaiseen suuntaan palauttaakseen sähkökemialliset kennot alkuperäisiin olosuhteisiinsa. Nämä akut hyödyntävät sitä tosiasiaa, että monet energiaa tuottavat kemialliset reaktiot ovat myös palautuvia. Ladattavassa akussa positiivinen elektrodi vaihtaa katodista anodiin, kun kemiallinen reaktio kulkee päinvastaisessa järjestyksessä. Elektronit virtaavat pois kerran positiivisesta katodista, ja metalli-ionit jättävät katodin liittymään uudelleen elektrolyyttiin tai liukenemaan takaisin suolaliuokseen.