アノード

陽極は、分極電気機器の電極であり、そこから通常の電流が機器に入ります。これは、陰極とは対照的です。陰極は、通常の電流が機器から出ていく電極です。一般的な記憶法は、"anode current into device" の略で、ACID です。^[1]回路内の通常の電流 (正電荷の流れ) の方向は、電子の流れの方向と逆であるため、(負に帯電した) 電子はガルバニ電池の陽極から、電池に接続された外部回路に流れ込みます。たとえば、家庭用電池の "+" マークの付いた端は、陰極です (放電中)。

ガルバニ電池と電解電池の両方において、陽極は酸化反応が起こる電極です。ガルバニ電池では、陽極は酸化反応の結果として過剰な負電荷を持つワイヤまたはプレートです。電解電池では、陽極は過剰な正電荷が加えられるワイヤまたはプレートです。^[2]この結果、陰イオンは酸化を受ける陽極に向かって移動する傾向があります。

歴史的には、ガルバニ電池の陽極は、通常亜鉛で構成されていたため、ジンコードとも呼ばれていました。^{[3] [4] : 209、214ページ}

陽極と陰極という用語は、電極の電圧極性ではなく、電極を流れる電流の方向によって定義されます。陽極は、外部回路からデバイスに通常の電流(正電荷) が流れ込むデバイスの電極であり、陰極は、デバイスから通常の電流が流れ出る電極です。充電式バッテリーの充電時などに電極を流れる電流の方向が逆転すると、陽極と陰極としての電極の役割が逆転します。 ^[要出典]

従来の電流は、電荷キャリアの移動方向だけでなく、キャリアの電荷にも依存します。デバイス外部の電流は通常、金属導体内の電子によって運ばれます。電子は負の電荷を持っているため、電子の流れの方向は従来の電流の方向と逆になります。その結果、電子は陽極からデバイスを出て、陰極からデバイスに入ります。^{[引用が必要]}

ダイオードや真空管などの電気デバイスでは、電極の命名が固定されており、実際の電荷の流れ (電流) に依存しないアノードとカソードの定義は異なります。これらのデバイスでは通常、一方向にかなりの電流が流れますが、他の方向にはごくわずかな電流しか流れません。したがって、電極は、この「順方向」電流の方向に基づいて命名されます。ダイオードでは、アノードは電流が流入する端子であり、カソードはダイオードが順方向バイアスされているときに電流が流出する端子です。デバイスに逆方向電流が流れる場合でも、電極の名前は変わりません。同様に、真空管では、フィラメントによって加熱されるため、真空管内に電子を放出できる電極は 1 つだけであるため、電子は加熱された電極を介して外部回路からデバイスに入ることしかできません。したがって、この電極は永久的にカソードと呼ばれ、電子が管から出る電極はアノードと呼ばれます。^{[引用が必要]}

関連するカソードに対するアノードの電圧の極性は、デバイスの種類と動作モードによって異なります。次の例では、電力を供給するデバイスではアノードは負で、電力を消費するデバイスではアノードは正です。

放電中の電池またはガルバニ電池（左の図）では、陽極は負極端子です。つまり、通常の電流が電池に流れ込む場所です。この内向きの電流は、外向きに移動する電子によって外部に運ばれます。^{[引用が必要]}

充電式電池、または電解セルでは、陽極は外部電位差源によって課せられる正極端子です。充電式電池を流れる電流は、放電時の電流の方向とは逆です。言い換えると、電池の放電時に陰極であった電極は、電池の充電時には陽極になります。^[要出典]

バッテリー工学では、バッテリーが放電されているときに電極が果たす役割に応じて、充電式バッテリーの一方の電極をアノード、もう一方の電極をカソードと呼ぶのが一般的です。これは、バッテリーが充電されているときには役割が逆になるという事実にもかかわらずです。この場合、「アノード」は単にバッテリーのマイナス端子を指し、「カソード」はプラス端子を指します。

ダイオードでは、アノードは矢印記号の末尾（三角形の平らな側）で表される端子であり、通常の電流がデバイスに流れ込みます。ダイオードの電極の命名は、ツェナーダイオードや太陽電池など、対象となる電流が逆電流であるタイプの場合でも、常に順方向電流の方向（電流が「最も容易に」流れる矢印の方向）に基づいていることに注意してください。^{[引用が必要]}

真空管やガス充填管では、陽極は電流が管に入る端子です。^{[引用が必要]}

この言葉は、1834年にウィリアム・ヒューウェルがギリシャ語のἄνοδος ( anodos )、「上昇」から作った造語である。ヒューウェルは、マイケル・ファラデーから、最近発見された電気分解の過程に関する論文を完成させるために必要ないくつかの新しい名前について相談を受けていた^[4]。その論文でファラデーは、電解セルが「東から西へ、あるいは、これを思い出すのに役立つように、太陽が動いているように見える方向へ」電流が「分解体」（電解質）を横切るように配置されている場合、陽極は電流が電解質に入る東側にあると説明している。「アノは上向き、オドスは道、太陽が昇る道」。^{[5] [6]}

「東」を「内」方向を意味するために使うのは（実際は「内」→「東」→「日の出」→「上」）、不自然に思えるかもしれない。以前、上記の最初の参考文献で述べられているように、ファラデーはより直接的な「eisode」（電流が入る出入り口）という用語を使用していた。彼がそれを「東電極」を意味するもの（他の候補は「eastode」、「oriode」、「anatolode」）に変更した動機は、当時は正確な性質がわかっていなかった電流の方向規則が後で変更される可能性があったため、その影響を受けないようにするためだった。彼がこの目的で使用した参照は、当時は不変であると信じられていた地球の磁場の方向であった。彼は基本的に、セルの任意の方向を、内部電流が、地球の方向と同じ向きの磁気双極子場を誘導する、地元の緯線の周りの仮想的な磁化電流ループと平行かつ同じ方向に流れる方向として定義した。これにより、前述のように内部電流は東から西に流れるようになったが、後に慣例が変更された場合は西から東になり、東電極はもはや「入口」ではなくなる。したがって、「eisode」は不適切になる一方、「東電極」を意味する「anode」は、電流の背後にある実際の現象の方向が変わらないことに関して正しいままであり、当時は未知であったが、磁気基準によって明確に定義されていると彼は考えていた。振り返ってみると、名前の変更は不運だった。ギリシャ語の語源だけではもはやアノードの機能を明らかにできないだけでなく、より重要なことに、現在わかっているように、「anode」という用語の基になっている地球の磁場の方向は反転する可能性があるが、 「eisode」という用語の基になっている電流方向の慣例には将来変更する理由がないからである。^[要出典]

後に電子が発見されて以来、覚えやすく、技術的にはより永続的に正しいが歴史的には間違っているという語源が提唱されている。ギリシャ語のanodos (上の道)、つまり「電子がセル (または他の装置) から出る (上の) 道」を意味する anode から来ている。^{[出典が必要]}

電気化学において、陽極は酸化が起こる場所であり、電解セルの正極接点です。^[7]陽極では、陰イオン（負イオン）は電位によって化学反応を強いられ、電子（酸化）を放出し、それが駆動回路に流れ込みます。記憶法：LEO Red Cat（電子の損失は酸化、還元は陰極で起こる）、またはAnOx Red Cat（陽極は酸化、還元は陰極）、またはOIL RIG（酸化は損失、還元は電子の獲得）、またはRoman Catholic and Orthodox（還元 – 陰極、陽極 – 酸化）、またはLEO the lion says GER（電子の損失は酸化、電子の獲得は還元）。

このプロセスは金属精錬で広く使用されています。たとえば、銅精錬では、炉からの中間生成物である銅陽極を適切な溶液（硫酸など）で電気分解して、高純度（99.99%）の陰極を生成します。この方法で製造された銅陰極は、電解銅とも呼ばれます。

歴史的に、電気分解に非反応性の陽極が望まれる場合、グラファイト（ファラデーの時代には黒鉛と呼ばれていた）または白金が選ばれました。^[8]これらは陽極用の最も反応性の低い材料の1つであることがわかりました。白金は他の材料に比べて非常にゆっくりと侵食され、グラファイトは砕けて水溶液中で二酸化炭素を生成することができますが、それ以外は反応に関与しません。^{[引用が必要]}

電池またはガルバニ電池では、アノードは負の電極であり、そこから電子が回路の外部に向かって流れ出ます。内部では、正に帯電した陽イオンがアノードから流れ出ています (アノードは負であるため、陽イオンを引き付けると予想されますが、これは電解質溶液に対する電極電位がアノードとカソードの金属/電解質システムで異なるためです)。しかし、回路内のセルの外部では、電子は負の接点から押し出され、電圧電位によって回路を通って押し出されます。

電池メーカーは、特に技術文献では負極を陽極とみなすことがある^[9]。電気化学的な観点からは正しくないが、二次電池（または充電式電池）のどの電極が陽極であるかという問題は解決する。従来の定義によれば、陽極は充電サイクルと放電サイクルの間で切り替わる。^[10]

ブラウン管などの電子真空装置では、陽極は正に帯電した電子コレクターです。管内では、陽極は電気的な引力によって陰極から放出された電子を集める正に帯電したプレートです。また、これらの電子の流れを加速します。^[要出典]

半導体 ダイオードでは、アノードは最初に接合部に正孔を供給する P ドープ層です。接合領域では、アノードによって供給された正孔が N ドープ領域から供給された電子と結合し、空乏領域が形成されます。P ドープ層が空乏領域に正孔を供給すると、負のドーパントイオンが P ドープ層に残ります (「P」は正電荷キャリアイオン)。これにより、アノードにベース負電荷が生成されます。回路からダイオードのアノードに正電圧が印加されると、より多くの正孔が空乏領域に転送され、ダイオードが導電性になり、回路に電流が流れるようになります。アノードとカソードという用語は、ツェナーダイオードには適用しないでください。印加電位 (電圧) の極性に応じてどちらの方向にも電流が流れるためです。^[要出典]

陰極防食では、保護する金属システムよりも腐食環境に対して反応性の高い金属陽極が、保護するシステムに電気的に接続されます。その結果、金属システムの代わりに金属陽極が部分的に腐食または溶解します。たとえば、鉄または鋼の 船の船体は、海水に溶解して船体の腐食を防ぐ亜鉛犠牲陽極で保護される場合があります。犠牲陽極は、パイプラインや船舶など、流れる液体の作用によって静電気が発生するシステムに特に必要です。犠牲陽極は、タンク式給湯器でも一般的に使用されています。

1824 年、科学者で技術者のハンフリー・デービーは、船体、船体の留め具、水中の設備に対するこの破壊的な電気分解作用の影響を軽減するために、世界初の、そして現在でも最も広く使用されている海洋電気分解保護システムを開発しました。デービーは、船体に取り付けて電気的に接続し、電気反応性の高い (より貴な) 金属で作られた犠牲陽極を設置して、陰極保護回路を形成しました。

この種の保護のあまり目立たない例として、鉄の亜鉛メッキ処理があります。この処理では、鉄構造物 (フェンスなど) を亜鉛金属のコーティングでコーティングします。亜鉛が無傷のままである限り、鉄は腐食の影響から保護されます。必然的に、亜鉛コーティングはひび割れや物理的損傷によって破損します。これが発生すると、腐食性元素が電解質として機能し、亜鉛と鉄の組み合わせが電極として機能します。結果として生じる電流により、亜鉛コーティングは犠牲になりますが、鉄のベースは腐食しません。このようなコーティングは鉄構造物を数十年間保護できますが、保護コーティングが消費されると、鉄は急速に腐食します。^{[引用が必要]}

逆に、スズを鋼鉄のコーティングに使用した場合、コーティングに亀裂が生じると、鉄の酸化が実際に加速されます。^[要出典]

もう一つの陰極防食法は、印加電流陽極に使用されます。^[11]これはチタン製で、混合金属酸化物で覆われています。犠牲陽極棒とは異なり、印加電流陽極はその構造を犠牲にしません。この技術は、DC電源によって供給される外部電流を使用して陰極防食を作成します。^{[12]印加電流陽極は、パイプライン、ボート、都市の給水塔、}給湯器などの大型構造物に使用されます。^[13]

陽極の反対は陰極です。デバイスを流れる電流が逆になると、電極の機能が切り替わり、逆電流が印加されている限り、陽極は陰極になり、陰極は陽極になります。例外はダイオードで、電極の命名は常に順方向電流の方向に基づきます。^[要出典]

• 陽極酸化処理
• ガルバニック陽極
• ガス充填チューブ
• 一次細胞
• 酸化還元（還元-酸化）

• 陽極と陰極の定義方法