Elektrode - Electrode

Elektroden zum Schutzgasschweißen

Eine Elektrode ist ein elektrischer Leiter, der verwendet wird, um mit einem nichtmetallischen Teil eines Stromkreises (zB einem Halbleiter , einem Elektrolyten , einem Vakuum oder Luft) in Kontakt zu treten . Das Wort wurde von William Whewell auf Wunsch des Wissenschaftlers Michael Faraday aus zwei griechischen Wörtern geprägt: elektron , was Bernstein bedeutet (von dem sich das Wort Elektrizität ableitet) und hodos , ein Weg.

Der von Johan Wilcke erfundene Elektrophor war eine frühe Version einer Elektrode, die zur Untersuchung statischer Elektrizität verwendet wurde .

Anode und Kathode in elektrochemischen Zellen

Konfiguration der Elektrode

Eine Elektrode in einer elektrochemischen Zelle wird entweder als Anode oder Kathode bezeichnet (Wörter wurden von William Whewell auf Anfrage von Faraday geprägt). Die Anode ist jetzt definiert als die Elektrode, an der Elektronen die Zelle verlassen und eine Oxidation auftritt (angezeigt durch ein Minus-Symbol, "-"), und die Kathode als die Elektrode, an der Elektronen in die Zelle eintreten und eine Reduktion stattfindet (angezeigt durch ein Plus-Symbol , "+"). Jede Elektrode kann je nach Stromrichtung durch die Zelle entweder zur Anode oder zur Kathode werden. Eine bipolare Elektrode ist eine Elektrode, die als Anode einer Zelle und als Kathode einer anderen Zelle fungiert.

Primärzelle

Eine Primärzelle ist eine besondere Art der elektrochemischen Zelle, bei der die Reaktion nicht rückgängig gemacht werden kann und die Identität von Anode und Kathode daher festgelegt ist. Die Anode ist immer die negative Elektrode. Die Zelle kann entladen, aber nicht wieder aufgeladen werden.

Sekundärzelle

Eine Sekundärzelle , beispielsweise eine wiederaufladbare Batterie , ist eine Zelle, bei der die chemischen Reaktionen reversibel sind. Beim Laden der Zelle wird die Anode zur positiven (+) und die Kathode zur negativen (–) Elektrode. Dies ist auch bei einer Elektrolysezelle der Fall . Beim Entladen verhält sich die Zelle wie eine Primärzelle, mit der Anode als negativer und der Kathode als positiver Elektrode. Lade- und Entladevorgänge wie bei Lithium-Ionen-Batterien neigen zu großen Verlusten durch Übergangswiderstände an Elektroden. Die Minimierung dieser lokalisierten Elektrodenverluste stellt einen wichtigen Ansatz zur Verbesserung des Energieverbrauchs bei der elektrochemischen Speicherung dar.

Andere Anoden und Kathoden

In einer Vakuumröhre oder einem Halbleiter mit Polarität ( Dioden , Elektrolytkondensatoren ) ist die Anode die positive (+) Elektrode und die Kathode die negative (–). Die Elektronen treten durch die Kathode in das Gerät ein und verlassen das Gerät durch die Anode. Viele Vorrichtungen haben andere Elektroden, um den Betrieb zu steuern, zB Basis, Gate, Steuergitter.

Bei einer Drei-Elektroden-Zelle dient eine Gegenelektrode, auch Hilfselektrode genannt , nur dazu, eine Verbindung zum Elektrolyten herzustellen, damit an die Arbeitselektrode ein Strom angelegt werden kann. Die Gegenelektrode besteht normalerweise aus einem inerten Material wie Edelmetall oder Graphit , um ein Auflösen zu verhindern.

Schweißelektroden

Beim Lichtbogenschweißen wird eine Elektrode verwendet, um Strom durch ein Werkstück zu leiten, um zwei Teile miteinander zu verschmelzen. Je nach Verfahren ist die Elektrode entweder abschmelzend beim Schutzgasschweißen oder Schutzgasschweißen oder nicht abschmelzend wie beim Schutzgasschweißen . Bei einem Gleichstromsystem kann der Schweißstab oder -stab eine Kathode für eine Schweißnaht vom Fülltyp oder eine Anode für andere Schweißprozesse sein. Bei einem Wechselstrom-Lichtbogenschweißgerät würde die Schweißelektrode nicht als Anode oder Kathode betrachtet.

Wechselstromelektroden

Bei elektrischen Systemen , die mit Wechselstrom arbeiten , sind die Elektroden die Verbindungen von der Schaltung zum mit dem elektrischen Strom beaufschlagten Objekt , werden jedoch nicht als Anode oder Kathode bezeichnet , da sich die Flussrichtung der Elektronen periodisch ändert , normalerweise viele Male pro Sekunde .

Verwendet

Elektroden werden verwendet, um Strom durch nichtmetallische Objekte zu leiten, um sie auf vielfältige Weise zu verändern und um die Leitfähigkeit für zahlreiche Zwecke zu messen. Beispiele beinhalten:

Chemisch modifizierte Elektroden

Chemisch modifizierte Elektroden sind Elektroden, deren Oberflächen chemisch modifiziert sind, um die physikalischen , chemischen , elektrochemischen , optischen , elektrischen und Transporteigenschaften der Elektrode zu verändern . Diese Elektroden werden für fortgeschrittene Zwecke in Forschung und Untersuchung verwendet.

Siehe auch

Verweise