الکترود چیست؟

الکترود یک رسانای الکتریکی است که برای برقراری تماس با بخش غیرفلزی مدار (مانند یک نیمه هادی، یک الکترولیت، یک خلاء یا هوا) استفاده می شود. الکترودها قطعات ضروری باتری ها هستند که بسته به نوع باتری می توانند از مواد مختلفی تشکیل شوند.

الکتروفور که توسط Johan Wilcke اختراع شد، نسخه اولیه الکترودی بود که برای مطالعه الکتریسیته ساکن استفاده می شد.

آند و کاتد در سلول های الکتروشیمیایی

الکترودها جزء ضروری هر باتری هستند. اولین باتری الکتروشیمیایی ساخته شده توسط الساندرو ولتا ابداع شد و به درستی سلول ولتائیک نامیده شد. این باتری شامل یک پشته از الکترودهای مس و روی بود که توسط دیسک های کاغذی آغشته به آب نمک جدا شده بودند. به دلیل نوسانات ولتاژ ارائه شده توسط سلول ولتائیک، چندان کاربردی نبود. اولین باتری کاربردی در سال 1839 اختراع شد و به نام جان فردریک دانیل سلول دانیل نام گرفت. همچنان از ترکیب الکترود روی و مس استفاده می کرد. از آن زمان تاکنون باتری‌های بیشتری با استفاده از مواد مختلف ساخته شده‌اند. اساس همه اینها هنوز استفاده از دو الکترود، آند و کاتد است.

آند

«Anode» توسط ویلیام ویول به درخواست مایکل فارادی ابداع شد که از واژه‌های یونانی ἄνο (ano)، «بالا» و ὁδός (hodós) «راه» گرفته شده است. آند الکترودی است که از طریق آن جریان معمولی از مدار الکتریکی یک سلول الکتروشیمیایی (باتری) به سلول غیر فلزی وارد می شود. سپس الکترون ها به سمت دیگر باتری جریان می یابند. بنجامین فرانکلین حدس زد که جریان الکتریکی از مثبت به منفی منتقل شده است. الکترون ها از آند دور می شوند و جریان معمولی به سمت آن می روند. از هر دو می توان نتیجه گرفت که بار آند منفی است. الکترون وارد شده به آند از واکنش اکسیداسیونی می آید که در کنار آن انجام می شود.

کاتد

کاتد از بسیاری جهات مخالف آند است که آن هم توسط Whewell ابداع شده است) این نام از کلمات یونانی κάτω (kato)، “پایین” و ὁδός (hodós) “راه”) گرفته شده است. این الکترود مثبت است، به این معنی که الکترون ها از مدار الکتریکی از طریق کاتد به بخش غیر فلزی سلول الکتروشیمیایی جریان می یابند. در کاتد، واکنش کاهش با ورود الکترون ها از سیم متصل به کاتد انجام می شود و توسط عامل اکسید کننده جذب می شود.

الکترودهای جوشکاری

در جوشکاری قوس الکتریکی، از یک الکترود برای هدایت جریان از طریق قطعه کار استفاده می شود تا دو قطعه را به هم جوش دهد. بسته به فرآیند، الکترود یا قابل مصرف است مانند( جوشکاری قوس فلزی گازی یا جوشکاری قوس فلزی محافظ) یا غیر قابل مصرف مانند (جوشکاری قوسی تنگستن گازی). برای یک سیستم جریان مستقیم، میله یا سیم جوش ممکن است یک کاتد برای جوش نوع پرکننده یا یک آند برای سایر فرآیندهای جوشکاری باشد. برای جوشکاری قوس جریان متناوب، الکترود جوشکاری آند یا کاتد در نظر گرفته نمی شود.

الکترودهای جریان متناوب

برای سیستم های الکتریکی که از جریان متناوب استفاده می کنند، الکترودها اتصالات مدار به جسم هستند که باید توسط جریان الکتریکی بر روی آنها اثر بگذارند، اما آند یا کاتد تعیین نمی شوند زیرا جهت جریان الکترون ها به طور متناوب تغییر می کند(معمولا چندین بار در ثانیه) .

الکترودهای اصلاح شده شیمیایی

الکترودهای اصلاح‌شده شیمیایی، الکترودهایی هستند که سطوح آن‌ها برای تغییر خواص فیزیکی، شیمیایی، الکتروشیمیایی، نوری، الکتریکی و حمل‌ونقل الکترود اصلاح شده‌اند. این الکترودها برای اهداف پیشرفته در تحقیقات استفاده می شوند.

موارد استفاده:

الکترودها برای تأمین جریان از طریق اجسام غیرفلزی برای تغییر آنها به طرق متعدد و اندازه گیری رسانایی برای اهداف مختلف استفاده می شوند. موارد مختلف عبارتند از:

الکترودهای پیل سوختی

الکترودهایی برای مقاصد پزشکی، مانند EEG (برای ثبت فعالیت مغز)، نوار قلب (ثبت ضربان قلب)، ECT (تحریک الکتریکی مغز)، دفیبریلاتور (ضبط و ارائه تحریک قلبی)

الکترودها برای تکنیک های الکتروفیزیولوژی در تحقیقات زیست پزشکی

الکترودهایی برای اجرا توسط صندلی برقی

الکترود برای آبکاری

الکترود برای جوشکاری قوس الکتریکی

الکترودهای حفاظت کاتدی

الکترود برای اتصال به زمین

الکترودهای آنالیز شیمیایی با استفاده از روش های الکتروشیمیایی

نانوالکترودها برای اندازه گیری با دقت بالا در نانوالکتروشیمی

الکترودهای بی اثر برای الکترولیز (ساخته شده از پلاتین)

مجموعه الکترود غشایی

الکترود برای سلاح الکتروشوک تیزر