Катод и анод

Положительный отрицательный электрод

Положительные и отрицательные электроды этих аккумуляторов собраны из тонких пластин никелированной стали. Брикеты активной массы помещены в перфорированные стальные оболочки, а пластины сварены между собой так, чтобы между двумя соседними пластинами имелся зазор в 1 мм. Это обеспечивает доступ электролита к активной массе.
 

Отремонтированные положительные и отрицательные электроды, а также новые электроды после зачистки ушков металлической щеткой собирают в полу блоки и сваривают водородным пламенем или раскаленным угольным электродом в кондукторе. Из полублоков собирают блоки электродов таким образом, чтобы каждый положительный электрод находился между двумя отрицательными. Сепараторы вставляют рифленой стороной к положительному электроду. Собранные таким образом блоки вставляют в ячейки моноблока в соответствии с установленным для данного типа батареи чередованием полярности, сверху на кромки сепараторов помещают винипластов уе предохранительные щитки.
 

Емкость положительных и отрицательных электродов не в одинаковой степени изменяется с изменением температуры электролита.
 

Полублоки положительных и отрицательных электродов дефектуют в соответствии с техническими требованиями при приемке аккумуляторных батарей в восстановительный и капитальный ремонт. При отсутствии браковочных дефектов полу блоки электродов промывают дистиллированной водой, затем их разбирают, выпиливая годные электроды из мостика баретки и сохраняя длину ушков электродов, направляют в ремонтно-сборочное отделение. Электроды, имеющие укороченные ушки, наплавляют в шаблоне.
 

Между положительными и отрицательными электродами установлены сепараторы 2, изготавливаемые из пористых кислотостойких материалов: микропористой резины ( Р — мипор), микропористой пластмассы ( М — мипласт) или пористого поливинилхлорида. Сепараторы предохраняют разноименные электроды от замыкания.
 

По площади одиночные положительные и отрицательные электроды равны.
 

Для этого высушенные положительные и отрицательные электроды вторично собирают в блоки, подключают к щиту, заливают раствором реактивного едкого калия с удельным весом 1 21 — 1 19 и подвергают повторному формированию.
 

По площади одиночные положительные и отрицательные электроды равны.
 

Ножки у положительных и отрицательных электродов расположены так, чтобы электроды одной полярности опирались на одну пару призм моноблока, а другой полярности — на другую пару призм. Такое расположение уменьшает возможность короткого замыкания разноименных электродов через шлам. Решетка выполняет функции каркаса, обеспечивающего механическую прочность электрода. Их отливают из сплава свинца ( 94 %) и сурьмы ( 6 %) с применением различных присадок. Сплав обладает рядом преимуществ по сравнению с чистым свинцом. Он имеет лучшие литейные и коррозионные свойства, повышенную механическую прочность.
 

Короткое замыкание положительных и отрицательных электродов аккумулятора происходит при разрушении сепараторов или замыкании электродов через осыпавшуюся активную массу, а также через токопроводящие мостики из свинцовой губки, образующейся на кромках электродов. При коротком замыкании в аккумуляторе его ЭДС составляет менее 2 В, а плотность электролита в нем значительно ниже, чем в остальных аккумуляторах батареи. Причину короткого замыкания устанавливают после поднятия крышки аккумуляторной батареи.
 

На первое формирование поступают положительные и отрицательные электроды. Вначале к электродам приваривают токоотводы из никелевой ленты, затем их собирают в блоки с холостыми электродами, изготовленными из никелевой ленты толщиной 0 2 — 0 3 мм. Электроды в блоке изолируют от холостых электродов гофрированным, перфорированным винипластом. Крайними электродами в блоке являются холостые.
 

Каждый аккумулятор состоит из положительных и отрицательных электродов ( пластин), активная часть которых погружена в раствор электролита ( водного раствора серной кислоты), налитого в специальный сосуд. Первоначальным материалом положительных и отрицательных электродов аккумулятора является свинец. В результате образуется гальванический элемент с напряжением около 2 В. Анодом в нем является двуокись свинца, а котодом — губчатый свинец. При протекании этой реакции расходуется серная кислота, а в результате реакции образуется вода. При разряде ток внутри аккумулятора протекает от катода к аноду.
 

Пленочный сепаратор, находящийся между положительными и отрицательными электродами, играет важную роль при работе серебряно-цинковых аккумуляторов.
 

Электролиз расплавов

  При электролизе расплава на аноде окисляются анионы кислотных остатков, а на катоде восстанавливаются катионы металлов. Молекул воды в системе нет.

Например: электролиз расплава хлорида натрия. На катоде восстанавли-ваются катионы натрия:

Катод (–): Na+ + ē → Na

На аноде окисляются анионы хлора:

Анод (+): 2Cl– – 2ē → Cl₂

Суммарное уравнение электролиза расплава хлорида натрия:

2Na+Cl– →  2Na + Cl₂ 

Еще один пример: электролиз расплава гидроксида натрия. На катоде восстанавливаются катионы натрия:

Катод (–): Na+ + ē → Na

На аноде окисляются гидроксид-ионы:

Анод (+): 4OH– – 4ē → O₂ + 2H₂O

Суммарное уравнение электролиза расплава гидроксида натрия:

4Na+OH– →  4Na + O₂+ 2H₂O

Многие металлы получают в промышленности электролизом расплавов.

Например, алюминий получают электролизом раствора оксида алюминия в расплаве криолита. Криолит – Na₃[AlF₆] плавится при более низкой температуре (1100оС), чем оксид алюминия (2050оС). А оксид алюминия отлично растворяется в расплавленном криолите.

В растворе криолите оксид алюминия диссоциирует на ионы:

Al₂O₃ = Al3+ + AlO₃3-

На катоде восстанавливаются катионы алюминия:

Катод (–): Al3+ + 3ē → Al

На аноде окисляются алюминат-ионы:

Анод (+): 4AlO₃3– – 12ē → 2Al₂O₃ + 3O₂

 Общее уравнение электролиза раствора оксида алюминия в расплаве криолита:

2Al₂О₃ = 4Al + 3О₂

В промышленности при электролизе оксида алюминия в качестве электродов используют графитовые стержни. При этом электроды частично окисляются (сгорают) в выделяющемся кислороде:

C + О₂ = C+4O₂-2 

Положительно заряженный электрод

Положительно заряженный электрод ( анод) обозн.
 

Положительно заряженный электрод, на котором происходит восстановление анионов, называют анодом.
 

Положительно заряженный электрод ( анод) имеет форму пластины или стержня.
 

На положительно заряженном электроде ( аноде) проходят реакции окисления, характер которых зависит от того, способен ли растворяться металлический анод в конкретных условиях электролиза или он находится в инертном ( пассивном) состоянии.
 

Анод — положительно заряженный электрод электровакуумного прибора, к которому под действием ускоряющего электрического поля движутся электроны, испускаемые катодом. Кинетическая энергия электронов, входящих в анод, переходит в тепловую, которая может вызвать значительное повышение температуры анода и даже расплавить его. Поэтому важным параметром электровакуумного прибора является максимально допустимая мощность, рассеиваемая анодом в виде тепла. Для обеспечения хорошего отвода тепла от анодов их поверхности делают темными — покрывают слоем угля, циркония или титана, которые имеют наибольший коэффициент излучения. Аноды изготовляют из молибдена, тантала, никеля или графита в виде цилиндров, плоскостей или колпачков.
 

Со стороны положительно заряженных электродов на частицу действует отталкивающая оила, а оо стороны отрицательно заряженных-притягивающая. По действием этих сил частицы претерпевают незначительные отклонения и выходят за пределы системы электродов.
 

При развитии короны вблизи положительно заряженного электрода происходит постоянное расширение области, охваченной короной. Под действием сил электрического поля легкие электроны лавины передвигаются к стержню и поглощаются им, тяжелые положительные ионы направляются к катоду.
 

Электрон может двигаться к положительно заряженному электроду за счет туннельного просачивания через потенциальные барьеры под влиянием приложенного напряжения. Передвижение электрона с п / 2 уровня молекулы, соседней с возбужденной, заполняет положительную дырку в последней и создает в свою очередь положительную дырку в ней самой. Перемещения такого рода приводят к миграции положительной дырки к отрицательному электроду и создает дырочный ток.
 

Полируемая деталь всегда подвешивается на положительно заряженный электрод — анод. Основной недостаток электрохимического полирования — сглаживание острых углов при полировании деталей сложной формы. Плотность тока на остриях детали наибольшая, поэтому острые углы растворяются быстрее, чем остальная часть детали.
 

Отрицательные ионы хлора притягиваются к положительно заряженному электроду — аноду.
 

Отрицательно заряженные ионы хлора притягиваются к положительно заряженному электроду — аноду. На поверхности анода каждый ион хлора С1 — разряжается, отдавая электрон аноду.
 

Вылетевшие из нити лампы электроны притягиваются положительно заряженным электродом А, вследствие чего во внешней цепи устанавливается ток. Если же электрод А соединен с отрицательным полюсом батареи, то он отталкивает электроны, вылетающие из накаленной нити; в этом случае тока во внешней цепи не будет.
 

Как определить анод и катод

Что это такое катод и анод, выясняют в частных моментах: при определении выводов у полупроводниковых элементов или при идентификации электродов в электрохимических процессах.

Полупроводниковый диод требует позиционного размещения в электросхемах. Для правильного соединения необходимо отождествить выводы. Это можно сделать по следующим признакам:

• маркировка, нанесённая на корпус элемента;
• длина выводов детали;
• показания тестера при измерениях в режиме омметра или проверки диодов;
• использование источника тока с известной полярностью.

Маркировка полупроводников такого типа может быть выполнена при помощи нанесения на корпус графического обозначения диода. Тогда минус (К) – это вывод со стороны вертикальной линии, в которую упирается контур стрелки. Ножка диода, от которой выходит стрелка, – это плюс (А). Так графически указано прямое направление тока – от «А» к «К».

Другим способом обозначения анода у диодного элемента могут быть нанесённые на корпус одна или две цветные точки или пара узких колец. Существуют конструктивно выполненные диоды, у которых минусовой (катодный) вывод обозначен широким серебряным кольцом. Диод 2А546А-5 (ДМ) служит таким примером.

Примеры нанесения меток на диоды

Длина ножек светодиодов, ни разу не паянных в платы, также может указывать на полярность выводов. У led-диодов длинная ножка – это положительный электрод, короткая – отрицательный вывод. К тому же форма корпуса (обрез края окружности) может служить ориентиром.

Полярность выводов led-диодов

При определении мультиметром полярности контактных выводов полупроводника подключают его в режиме тестирования диодов. Если на дисплее появились цифры, значит, диод подключён в прямом направлении. При этом красный щуп подсоединён к аноду «+», чёрный – к катоду «-».

Если под рукой нет тестера, определить названия выводов диода можно, собрав последовательную цепь из батарейки, лампочки и диода. При прямом включении лампочка загорится, значит, плюс батарейки – на аноде и аналогично минус – на другом электроде.

Информация. Электроды светодиода можно идентифицировать с помощью постоянного ИП с заведомо известной полярностью и включенного последовательно резистора, ограничивающего ток. Свечение элемента укажет на прямое включение. Для этой цели можно взять батарейку RG2032 на 3 вольта и резистор сопротивлением 1кОм.

Включение светодиода через ограничивающий резистор

Что касается полупроводников, всегда существует строгое соответствие наименований. В других случаях правильное определение проходящих электрохимических реакций поможет чётко ориентироваться в отождествлении электродов.

Почему существует путаница

Всё происходит от того, что нет чёткой привязки минуса и плюса к компонентам, которые называются «К» и «А». Ещё Майкл Фарадей придумал простое правило маркировки полярности для этой пары электродов. Что такое анод, по его объяснениям? Учёный при запоминании определения предлагал проводить аналогию с Солнцем. Куда ток входит (восход) – это анод, куда ток выходит (закат) – это катод. У аккумуляторов полярность на аноде и катоде изменяется от того, работает он как гальванический элемент (при разряде) или как электролизёр (при заряде).

Сварка постоянным током также неоднозначно определяет «А» и «К» при зажигании дуги прямой или обратной полярностью.

Знаки «А» и «К» при сварке постоянным током

Обозначение в электрохимии и цветной металлургии

Понятие анодов в электролитических процессах применимо в отношении положительно заряженных электродов. Электролиз, с помощью которого выделяются или очищаются различные химические элементы, – это влияние электрического тока на электролит. Электролитом выступают растворы солей или кислот. Другим электродом, участвующим в этой реакции, выступает катод.

Внимание! На отрицательно заряженном катоде (К) осуществляется реакция восстановления, на аноде (А) – процесс окисления. При этом «А» может частично разрушаться, участвуя в очищении металлов от нежелательных добавок

В металлургической промышленности аноды используют при нанесении защитных слоёв на продукт электрохимическим методом (гальваника) или электро-рафинированием. Электрическое очищение позволяет растворять на «А» черновой металл (с примесями) и осаждать его на «К» уже в очищенном виде.

Ряд часто применяемых анодов – изготовленные из металлов:

• цинка;
• меди;
• никеля;
• кадмия;
• свинцовые (сплав свинца с сурьмой);
• серебра;
• золота;
• платины.

Никелирование, оцинкование и прочее нанесение защитных или эстетически востребованных покрытий на изделия выполняются в основном из недрагоценных металлов.

С помощью «А» из драгметаллов повышают электропроводность компонентов электрических изделий и наносят слои благородных металлов на ювелирные украшения.

К сведению. Осаждаемый на катоде чистый металл также называют «катодом». Например, чистая медь полученная таким образом именуется «медный катод». Дальше её используют для изготовления медной фольги, проволоки и прочего.

Рафинирование металлов

Знак анода и катода

Каким знаком обозначается «К», каким «А», зависит от того, какая процедура и в какой области рассматривается. В электрохимии есть два устройства, имеющие различие в обозначении знаками: электролизёр и гальванический элемент.

При электролизе (окислительно-восстановительном химическом взаимодействии под влиянием внешнего ИП) минусом «-» обозначают катод.  Именно на нём восстанавливаются металлы, из-за избытка электронов. Плюсом «+», в свою очередь, маркируют анод (положительный электрод), где металлы окисляются из-за недостатка отрицательно заряженных частиц.

Знаки зарядов при электролизе

В гальваническом элементе окисление происходит без внешнего воздействия электричества. Если взять в качестве примера медно-цинковую батарею, то большое количество электронов (минус) скапливается на аноде. Они при продвижении по внешней цепи участвуют в восстановлении меди. Значит, в этом случае положительным электродом будет катод.

Внимание! У гальванических элементов плюсом является катод, минусом – анод. У электролизёров наоборот – плюсом считают анод, минусом – катод

Знаки зарядов у гальванической батареи

У полупроводниковых приборов, как знак, так и термин, чётко закреплены за выводами детали. Анод – это «плюс», катод – это «минус» диода.

Анод и катод в вакуумных электронных приборах

Электронная лампа является простейшим вакуумным устройством. Она состоит из следующих деталей:

• катода;
• сетки;
• анода.

Три этих элемента составляют вакуумный диод. У него «К» цилиндрической формы, внутри которого располагается нить накаливания. Она подогревает «К» для увеличения термоэлектронной эмиссии. В таких приборах электроны покидают «К» и в вакууме направляются к «А», тем самым создавая электрический ток. Анод – это электрод лампы с положительным потенциалом. Он выполняется в виде короба окружающего сетку и «К». Может быть из молибдена, тантала, графита, никеля. Его конструкция различна, порой имеет рёбра для теплоотвода.

Сетка – элемент, расположенный посередине, управляет потоком частиц. Чаще всего она выполнена в виде спирали, обвивающей катод.

«А» и «К» у вакуумного диода