Katodna zaštita je metoda zaštite metalnih konstrukcija od korozije. Metali od kojih su ove strukture izrađene – obično čelik – skloni su koroziji kroz reakciju oksidacije kada su u čestom kontaktu s vodom. Reakcija uključuje da metal odustaje od elektrona i potiče je tragovima soli otopljenih u vodi, uzrokujući da voda djeluje kao elektrolit. Korozija se stoga može promatrati kao elektrokemijski proces. Katodna zaštita pretvara metalnu strukturu u katodu – pozitivno nabijenu elektrodu – postavljanjem elektrokemijske ćelije koristeći elektropozitivniji metal kao anodu, tako da struktura ne gubi elektrone u svojoj okolini.
Ova metoda zaštite može se koristiti na podzemnim cijevima i spremnicima; nadzemne strukture, kao što su električni stupovi; i djelomično potopljene građevine, kao što su brodovi i bušaće platforme. Također se može koristiti za zaštitu čeličnih šipki u armiranom betonu. Metali koji su otporniji na koroziju obično su skuplji od čelika i mogu im nedostajati potrebna čvrstoća, pa je čelik zaštićen od korozije obično najbolja opcija, iako se na ovaj način mogu zaštititi i drugi metali koji mogu korodirati.
Čelik se uglavnom sastoji od željeza koje ima redoks potencijal od -0.41 volta. To znači da će težiti gubitku elektrona u okruženju koje ima manje negativni redoks potencijal, kao što je voda, koja može doći u kontakt s ovim metalom u obliku kiše, kondenzacije ili vlažnog okolnog tla. Kapljice vode u dodiru sa željezom tvore elektrokemijsku ćeliju u kojoj se željezo oksidira reakcijom Fe -> Fe2+ + 2e-. Ioni željeza II (Fe2+) prelaze u otopinu u vodi, dok elektroni prolaze kroz metal, a na rubu vode interakcijom elektrona, kisika i vode nastaju ioni hidroksida (OH-) reakcijom: O2 + 2H2O + 4e- -> 4OH-. Negativni hidroksidni ioni reagiraju s pozitivnim ionima željeza II u vodi, stvarajući netopivi željezo II hidroksid (Fe(OH)2), koji se zatim oksidira u željezo III oksid (Fe2O3), poznatiji kao hrđa.
Postoje dvije glavne metode katodne zaštite koje nastoje spriječiti ovu koroziju osiguravajući alternativni izvor elektrona. U galvanskoj zaštiti, metal s negativnijim potencijalom redoks potencijala od metala koji se štiti povezan je sa strukturom izoliranom žicom, tvoreći anodu. Magnezij, s redoks potencijalom od -2.38 volti, često se koristi u tu svrhu — drugi često korišteni metali su aluminij i cink. Ovaj postupak postavlja električnu ćeliju sa strujom koja teče od anode do strukture, koja djeluje kao katoda. Anoda gubi elektrone i korodira; iz tog razloga je poznat kao “žrtvena anoda”.
Problem s galvanskom katodnom zaštitom je taj što će na kraju anoda biti korodirana do točke u kojoj više ne pruža zaštitu i treba je zamijeniti. Alternativni sustav katodne zaštite je Impressed Current Cathodic Protection (ICCP). Ovo je slično galvanskoj metodi, osim što se napajanje koristi za generiranje električne struje od anode do strukture koju treba zaštititi. Potrebna je istosmjerna struja (DC), za razliku od izmjenične struje (AC), pa se za pretvaranje izmjenične u istosmjernu koristi ispravljač. Ova metoda pruža mnogo trajniju zaštitu jer se struja dovodi izvana umjesto da se stvara reakcijom anode s okolinom, tako da se životni vijek anode uvelike produžava.