Un catodo per elettrolisi è il nodo in cui si raccolgono i cationi, gli ioni caricati positivamente di una decomposizione per elettrolisi. L’elettrolisi si riferisce al processo di passaggio di una corrente elettrica continua attraverso una soluzione chimica costituita da ioni positivi e negativi. Viene eseguito inserendo due elettrodi, ciascuno un conduttore di elettricità collegato a una fonte di alimentazione esterna, in una soluzione chimica per produrre il risultato desiderato: una separazione della soluzione nei suoi ioni di base. Gli elettrodi sono il catodo e l’anodo, l’anodo è il nodo in cui si raccolgono gli anioni, ioni caricati negativamente.
Il catodo per elettrolisi è solitamente costituito da silicio, grafite o un metallo come rame, acciaio o fosfato di ferro di litio. Lo scopo del catodo è di cedere elettroni, facendo sì che abbia una carica negativa complessiva che attragga tutti i cationi contenuti nella soluzione. Il processo mediante il quale questi cationi migrano al catodo di elettrolisi è noto come riduzione. Insieme all’ossidazione, il processo mediante il quale gli anioni migrano verso l’anodo, la riduzione consente la decomposizione di una soluzione.
L’elettrolisi e, per estensione, la nozione di catodo di elettrolisi, fu introdotta per la prima volta da William Nicholson e Anthony Carlisle nel 1800. Nicholson e Carlisle desideravano replicare un precedente esperimento di Alessandro Volta, uno scienziato italiano che scoprì che una corrente può essere prodotta usando due metalli attaccati a qualsiasi conduttore: tessuto muscolare o salamoia, per esempio. In seguito alle scoperte di Volta, Nicholson e Carlisle hanno organizzato il loro esperimento in modo simile utilizzando piastre metalliche, un conduttore e un elettroscopio per misurare i cambiamenti nella carica elettrica.
Era difficile stabilire e mantenere il contatto tra le piastre e l’elettroscopio, quindi Nicholson e Carlisle usarono l’acqua come agente legante. Mentre conducevano l’esperimento, sono rimasti scioccati nello scoprire che l’acqua si stava decomponendo in ioni idrogeno positivi che apparivano come gas idrogeno e ioni ossigeno negativi, che si rivelavano gas ossigeno. Inavvertitamente, i due scienziati britannici avevano appena scoperto il processo chimico dell’elettrolisi e denotato l’importanza del catodo dell’elettrolisi.
Ci sono molti usi commerciali e industriali per un catodo per elettrolisi. Questi usi includono la ricarica di batterie ricaricabili; produrre grandi quantità di gas idrogeno, soluzione di cloro e idrossido di sodio attraverso l’elettrolisi dell’acqua salata; e galvanica vari materiali per renderli più forti e più affidabili. Senza questo importante elettrodo, molti processi chimici da cui dipendono le moderne industrie non esisterebbero.