Une cathode à air conduit essentiellement l’oxygène dans un électrolyte, dans lequel les molécules réagissent avec les ions de l’anode pour générer un courant électrique. L’énergie produite par cette réaction ressort de la cathode à air vers tout objet ou dispositif nécessitant de l’énergie. La cathode tire l’oxygène utilisé pour initier la réaction de l’air ou d’une solution aqueuse. Les fabricants appellent ces types de sources d’alimentation des batteries à air.
Les anodes des batteries à air sont constituées de l’un des nombreux métaux, mais les plus largement utilisés sont l’aluminium, le lithium, le magnésium ou le zinc. L’électrolyte utilisé entre l’anode et la cathode doit être une substance qui est compatible avec et conduit avec succès les ions de l’anode. Le matériau de cathode le plus fréquemment utilisé dans ce type de batterie est le carbone. Les noms des batteries à cathode à air proviennent généralement du métal qui comprend le côté anode de la batterie combiné à la cathode à air elle-même. Par exemple, les batteries au lithium ou Li-air ont une anode au lithium, et les batteries au zinc ou au Zn-air contiennent des anodes en zinc ; les deux ont une cathode à air à base de carbone.
Les fabricants conçoivent des piles cathodiques Zn-air dans une variété de tailles, et la plus petite est souvent la pile circulaire utilisée dans les appareils auditifs ou les montres. Les versions plus grandes alimentent généralement des caméras ou d’autres appareils électroniques. Les avantages de ce type de source d’alimentation comprennent une durée de vie prolongée en plus de durer plus longtemps lors de l’utilisation réelle. Les composants de ces sources d’énergie sont également généralement plus sûrs pour l’environnement.
Différents types de cathodes deviennent négatives ou positives, selon les applications spécifiques. Les cathodes négatives comprennent des cellules électrolytiques et les cathodes positives comprennent des cellules galvaniques. Les cathodes à air sont généralement positives, bien qu’elles absorbent l’oxygène comme source d’énergie potentielle ; ils émettent le sous-produit de la réaction chimique sous forme de courant électrique.
Les individus pourraient facilement reproduire une simple cathode à air en prenant en sandwich du papier ou un tissu saturé d’une solution d’eau salée avec une couche de charbon de bois broyé entre deux morceaux de papier d’aluminium. L’extrémité d’un fil se fixe généralement à une ampoule ou à un moteur miniature, tandis que l’autre extrémité se fixe à la feuille. L’autre fil se fixe également à l’objet, tandis que l’autre extrémité entre en contact avec le carbone broyé. Appuyer sur toutes les couches crée une réaction chimique et l’appareil reçoit de l’électricité. L’ajout de peroxyde d’hydrogène à la solution d’eau salée augmente généralement le nombre de molécules d’oxygène disponibles et fournit plus de puissance.