Elektroda je vodič koji prolazi električnu struju iz jednog medija u drugi, obično od izvora energije do uređaja ili materijala. Može imati više različitih oblika, uključujući žicu, ploču ili šipku, a najčešće je izrađen od metala, poput bakra, srebra, olova ili cinka, ali također može biti izrađen od nemetalne tvari koji provodi elektricitet, kao što je grafit. Elektrode se koriste u zavarivanju, galvanizaciji, baterijama, medicini i u industriji za procese koji uključuju elektrolizu.
Anode i katode
U slučaju istosmjerne (DC) struje, elektrode dolaze u parovima, a poznate su kao anode i katode. Za bateriju ili drugi izvor istosmjerne struje, katoda je definirana kao elektroda iz koje struja odlazi, a anoda kao točka u koju se vraća. Iz razloga koji su povijesni, a ne znanstveni, elektricitet u strujnom krugu je, prema konvenciji, prikazan kako putuje od pozitivnog prema negativnom, tako da se vidi kao protok pozitivnog naboja iz katode u anodu. Električna struja se, međutim, sastoji od toka sitnih negativno nabijenih čestica zvanih elektroni, tako da je taj tok zapravo u suprotnom smjeru. U ovom kontekstu, vjerojatno je bolje razmišljati jednostavno u smislu pozitivnih i negativnih terminala.
Unutar baterije, ili elektrokemijske ćelije, elektrode su izrađene od različitih materijala, od kojih jedna lakše odustaje od elektrona od druge. Održavaju se u kontaktu s provodljivom kemikalijom koja se može podijeliti na pozitivno i negativno nabijene ione. Kada se sklop završi, drugim riječima, kada je baterija spojena na električni uređaj, kao što je žarulja, unutar ćelije se odvija redoks reakcija. To znači da provodna kemikalija dobiva elektrone na jednoj elektrodi – proces poznat kao redukcija – i gubi ih na drugoj – proces koji se naziva oksidacija – s rezultatom da elektroni teku kao struja oko kruga. Redukcija se uvijek odvija na katodi, a oksidacija na anodi.
U punjivoj bateriji, ovaj proces je obrnut dok se baterija puni. Električna struja iz drugog izvora koristi se za pogon redoks reakcije u suprotnom smjeru, što znači da anoda postaje katoda i obrnuto. Još uvijek je slučaj da se redukcija odvija na katodi, a oksidacija na anodi, ali je smjer struje obrnut, pa koja elektroda je negativna, a koja pozitivna ovisi o tome daje li baterija struju ili se puni. Ponekad su stanice međusobno povezane elektrodom, koja djeluje kao anoda za jednu ćeliju i katoda za drugu. Ovo je poznato kao bipolarna elektroda.
U slučaju izmjenične (AC) struje, nema razlike između anode i katode. To je zato što struja stalno mijenja smjer, mnogo puta u sekundi. Elektroda koja koristi ovu vrstu struje bi stoga stalno prelazila između negativnog i pozitivnog.
Elektroliza
U tom procesu, istosmjerna struja teče kroz tekući tekući medij od katode do anode, omogućujući proces redukcije i oksidacije. Ovo je vrlo koristan način proizvodnje određenih kemikalija i, posebno, izolacije kemijskih elemenata iz njihovih spojeva. U slučaju nekih vrlo reaktivnih elemenata, to je jedini praktičan način da se to učini.
Da bi se dobio zadani element, ionski spoj tog elementa može se elektrolizirati. Primjer je proizvodnja metalnog natrija iz rastaljene soli ili natrijevog klorida. Kada struja teče, pozitivno nabijeni natrijevi ioni privlače se na negativnu elektrodu ili katodu, gdje dobivaju elektrone, tvoreći metalni natrij. Negativno nabijeni ioni klorida privlače se na anodu, gdje gube elektrone, stvarajući klor plin, koji se također skuplja kao nusproizvod.
galvansko
U ovom procesu, metalni predmet je premazan drugim metalom kako bi se poboljšala njegova otpornost na koroziju ili izgled. Predmet koji se oblaže formira katodu u procesu elektrolize tako što je uronjen u otopinu topljivog spoja metala koji će formirati prevlaku, pri čemu je anoda također izrađena od tog metala. Kada struja teče, pozitivni ioni metala iz otopine privlače se na katodu i stvaraju naslage na njoj. Kako se ioni u otopini potroše, oni se zamjenjuju ionima koji nastaju iz anode. Ponekad je anoda izrađena od drugog materijala koji se ne troši; u ovoj metodi, metalni ioni se moraju zamijeniti dodavanjem otopine.
Ostale namjene
Elektrode se koriste u elektrolučnom zavarivanju, tehnici spajanja dva komada metala uz pomoć velike električne struje. Potrošna elektroda se topi i osigurava materijal koji spaja metale. Nepotrošni tip izrađen je od materijala s vrlo visokim talištem, kao što je volfram, i jednostavno daje toplinu za taljenje drugog materijala koji tvori spoj. U medicini se elektrode mogu koristiti u hitnim slučajevima za primjenu električne struje na srce u tehnici poznatoj kao defibrilacija. Također se koriste za snimanje električne aktivnosti u mozgu tijekom elektroencefalograma (EEG).