Kas yra teigiamas katodas?

Teigiamas katodas yra katodo tipas, laidininkas, kuriame elektros srovė palieka elektros aparatą. Jis dažniausiai randamas galvaniniuose elementuose, pavyzdžiui, veikiančiuose akumuliatoriuose, kur jis tiekia elektronus grandinei maitinti. Šiuose elektriniuose elementuose elektronai juda link teigiamo katodo iš ląstelės išorės, o teigiami jonai link teigiamo katodo iš ląstelės vidaus. Paprastai prietaisai, tiekiantys elektros energiją, atitinka šį modelį ir turi teigiamus katodus.

Nors katodas paprastai žinomas kaip neigiamas elektrodas, tai tik bendra charakteristika, o ne tikras apibrėžimas. Ši prielaida pagrįsta katijonų arba teigiamai įkrautų jonų judėjimu link katodo ir anijonų, arba neigiamo krūvio jonų, judėjimu link kito elektrodo, vadinamo anodu. Teigiamame katode katijonų judėjimas kito teigiamo krūvio šaltinio link gali atrodyti priešingas intuityviam. Tačiau šį judėjimą skatina cheminės koncentracijos gradientas, o ne elektros krūvio potencialas.

Teigiami katodai dažnai randami galvaniniuose elementuose, kuriuos sudaro dvi atskiros pusinės ląstelės, sujungtos druskos tilteliu arba membrana. Kiekvienoje pusląstelėje yra metalo, besiliečiančio su elektrolitu, kuris gali būti medžiaga arba druskos tirpalas, kuriame yra to konkretaus metalo jonų. Jonų judėjimas į katodą ir cheminių reakcijų eiga leidžia galvaniniam elementui generuoti elektros energiją iš cheminės energijos. Teigiamas katodas bus redukcijos vieta, kai tirpalo katijonai taps elektriškai neutralūs, kai prisijungia prie kieto metalo. Tai generuoja elektros srovės nutekėjimą iš katodo kartu su elektronų antplūdžiu, reikalingu katijonams sumažinti.

Baterijose paprastai yra daug tokių galvaninių elementų, kad būtų tiekiama pakankamai energijos pagal aukščiau aprašytą principą. Galų gale visi katijonai pateks į katodą, nepalikdami daugiau jonų, kad galėtų tęsti reakcijos eigą. Šiuo metu akumuliatoriaus gebėjimas generuoti energiją bus išnaudotas.

Įkraunamos baterijos gali leisti srovę priešinga kryptimi, kad būtų atkurtos pradinės elektrocheminės ląstelės. Šios baterijos naudojasi tuo, kad daugelis energiją sukuriančių cheminių reakcijų taip pat yra grįžtamos. Įkraunant akumuliatorių teigiamas elektrodas persijungia iš katodo į anodą, nes cheminė reakcija vyksta atvirkščiai. Elektronai nuteka nuo kadaise teigiamo katodo, o metalo jonai palieka katodą, kad vėl prisijungtų prie elektrolito arba ištirptų atgal į druskos tirpalą.