Anode
Englisch: anode
Elektrode einer Zelle oder eines anderen elektrisch polarisierten Geräts, durch die positiver Strom nach innen fließt (Elektronen fließen nach außen). Sie kann je nachdem, ob das Gerät eine Last oder eine Quelle ist, positive oder negative Spannung zur Kathode aufweisen.
Anode: wo Elektronen austreten und Strom eintritt
Die Anode ist die Elektrode in einer elektrochemischen Zelle oder einem elektrischen Gerät, an der Oxidation stattfindet und Elektronen austreten. In einer galvanischen Zelle (Batterie) ist sie der negative Pol, wo chemische Reaktionen Elektronen freisetzen. In einer Elektrolysezelle ist sie der positive Pol, verbunden mit dem positiven Anschluss einer externen Stromquelle. Die Verwirrung entsteht, weil sich die elektrische Polarität der Anode zwischen diesen beiden Fällen umkehrt, aber ihre elektrochemische Funktion bleibt konstant: Sie ist immer der Ort der Oxidation.
In der Praxis tritt konventioneller Strom (Fluss positiver Ladungen) von außen in die Anode ein, während Elektronen aus ihr in den äußeren Stromkreis austreten. Diese Definition gilt unabhängig vom Gerätetyp. Die Anode einer Batterie liefert Elektronen an Ihre Last; die Anode eines Galvanikbades ist der Ort, wo Metall aufgelöst wird oder wo Sauerstoff entsteht, je nach Elektrolyt und angelegter Spannung. Stahlanoden in Kathodenschutzsystemen korrodieren opfernd, um vergrabene Rohrleitungen oder Offshore-Strukturen zu schützen.
Materialauswahl und Verschleiß
Anodenmaterialien werden nach ihrer Fähigkeit ausgewählt, Oxidation zu widerstehen. In galvanischen Zellen ist die Anode oft das unedle Metall (Zink in einer Zink-Kohle-Batterie beispielsweise). Beim Galvanisieren lösen sich Kupferanoden langsam und gleichmäßig auf, um Ionen ins Bad zu liefern. Beim Lichtbogenschweißen fungieren bestimmte Elektrodentypen im Wechselstrombetrieb als Anode; die Anodenspitze schmilzt und oxidiert schneller als die Kathode, was zu asymmetrischen Verschleißmustern führt. Grafit und Blei sind häufige Opferanoden in industriellen Anwendungen, weil sie vorhersehbar oxidieren.
Der Begriff stammt vom Griechischen und bedeutet 'der Weg nach oben' (von ana-, auf, und hodos, Weg). Frühe Forscher wählten ihn, weil beobachtet wurde, dass Kationen (positiv geladene Ionen) in Elektrolysezellen zu dieser Elektrode wandern, obwohl die Etymologie eher ihre Bewegung widerspiegelt als den Elektronenfluss. In der modernen Elektrochemie findet diese Wanderung immer noch statt, aber die Anode als Austrittspunkt für Elektronen zu verstehen, ist praktisch nützlicher für Fehlersuche und Konstruktion.
Die Anodenleistung verschlechtert sich mit der Zeit. In Batterien kann sich an der Anode ein Oberflächenfilm entwickeln, der den inneren Widerstand erhöht. Bei Galvanikprozessen können Anodenverunreinigungen das Bad kontaminieren. Bei Kathodenschutz ist der Anodenverbrauch vorhersehbar und geplant: Eine Zinkanode im Meerwasser korrodiert mit etwa 20 kg pro Ampere-Jahr, daher dimensionieren Systemplaner Anoden so, dass sie die Lebensdauer der Struktur halten. Die Überwachung der Anoden-Spannung und der Verbrauchsraten ist notwendig, um die Systemfunktion zu gewährleisten.