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陽極は通常、分極した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、陰極は通常、機器の電極であり、そこから通常の電流が機器から出ていきます。一般的な覚え方として、ACID は Anode Current Into Device の略です。[ 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なので、(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ます。たとえば、+とマークされた家庭用電池の端は(放電中は) 陰極です。
ガルバニ電池と電解セルの両方において、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ーまたはプレートです。電解セルでは、陽極は過剰な正電荷が課せられるワイヤーまたはプレートです。[ 2 ]その結果、陰イオンは陽極に向かって移動する傾向があり、そこで酸化されます。
歴史的に、ガルバニ電池の陽極は通常亜鉛で構成されていたため、亜鉛電極（ジンコード）としても知られていた。 [ 3 ] [ 4 ]： 209、214ページ
陽極と陰極という用語は、電極の電圧極性によって定義されるのではなく、通常は電極を流れる電流の方向によって定義されます。陽極は通常、外部回路からデバイスに電流（正電荷）が流れ込む電極であり、陰極は通常、デバイスから電流が流れ出す電極です。
一般的に、例えば充電式電池の充電時のように、電極を流れる電流の方向が反転すると、電極のアノードとカソードの役割が逆転します。[ 5 ]ただし、ダイオードや真空管などの電気デバイスでは、電極の名称が固定されており、実際の電荷の流れ（電流）に依存しないため、アノードとカソードの定義が異なります。これらのデバイスは通常、一方向には大きな電流が流れますが、逆方向にはごくわずかな電流しか流れません。そのため、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、順方向バイアスがかかっている場合、アノードは電流が流入する端子であり、カソードは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、電極の名称は変わりません。同様に、真空管では、1つの電極のみが熱電子放出によって真空管内に電子を放出できるため、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のみ流入します。したがって、この電極は永久に陰極と呼ばれ、電子が管から出る電極は陽極と呼ばれる。[ 5 ]
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、金属導体中の電子によって運ばれます。電子は負の電荷を持つため、電子の流れの方向は従来の電流の方向とは逆になります。したがって、電子は陽極を通ってデバイスから出て、陰極を通ってデバイスに入ります。[ 5 ]
陽極と陰極間の電圧の極性は、デバイスの種類と動作モードによって異なります。以下の例では、電力供給デバイスでは陽極は負極、電力消費デバイスでは陽極は正極となります。
放電中の電池またはガルバニ電池（左図参照）では、陽極は負極端子であり、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。
充電式バッテリー、または電解セルでは、アノードは外部電位差源によって印加される正極端子です。充電式バッテリーを流れる電流は、放電時の電流の方向とは逆です。つまり、バッテリーの放電時にカソードであった電極が、バッテリーの充電時にはアノードになります。[ 6 ]
電池工学においては、充電式電池の一方の電極をアノード、もう一方をカソードと指定するのが一般的である。これは、電池が放電される際に電極が果たす役割に基づいている。実際には、電池が充電される際にはこれらの役割が逆転する。この場合、アノードは単に電池の負極端子を指し、カソードは正極端子を指すことになる。
ダイオードにおいて、アノードは矢印記号の尾部（三角形の平らな面）で表される端子であり、通常の電流がデバイスに流れ込む場所です。ダイオードの電極の命名は、常に順方向電流の方向（矢印の方向、つまり電流が最も流れやすい方向）に基づいていることに注意してください。これは、ツェナーダイオードのように逆方向電流が重要な場合でも同様です。
この言葉は、1834 年にウィリアム・ウェウェルによってギリシャ語のἄνοδος ( anodos )「上昇」から造語されました。ウェウェルは、最近発見された電気分解のプロセスに関する論文を完成させるために必要な新しい名前についてマイケル・ファラデーから相談を受けていました[ 4 ]。その論文の中でファラデーは、電解槽が「分解体」（電解質）を「東から西へ、あるいは記憶を助けるために言うと、太陽が動いているように見える方向」に電流が流れ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ました。「ano は上向き、odos は方向、太陽が昇る方向」です。[ 8 ] [ 9 ]
「東」を「進入方向」（実際には「進入→東→日の出→上」 ）という意味で用いるのは、やや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用語である「eisode」（電流が進入する入口）を使用していた。彼がそれを「東電極」を意味するもの（他に「eastode」、「oriode 」、 「anatolode」などの候補があった）に変更した動機は、当時正確な性質が不明であった電流の方向に関する慣例が後々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であった。彼がこの目的で用いた基準は、当時不変であると考えられていた地球の磁場の方向であった。彼は基本的に、電池の任意の向きを、内部電流が局所的な緯線に沿った仮想的な磁化電流ループと平行かつ同じ方向に流れるように定義した。これにより、地球の磁場と同様の向きの磁気双極子場が誘起されることになる。これにより、前述のように内部電流は東から西へと流れましたが、後に慣例が変更された場合、電流は西から東へと流れることになり、東電極はもはや電流の流入経路ではなくなります。したがって、eisode は不適切になりますが、anode は東電極を意味し、電流の根底にある実際の現象の方向は変わらず、当時は不明でしたが、磁気基準によって明確に定義されると彼が考えたことから、正しいままとなります。振り返ってみると、この名称変更は不運でした。ギリシャ語の語源だけではもはや陽極の機能が明らかにならないだけでなく、より重要なことに、現在では、陽極という用語の根拠となっている地球の磁場方向は反転する可能性があるのに対し、eisodeという用語の根拠となっている電流方向の慣例は将来変更される理由がないことが分かっているからです。
電子が後に発見されて以来、歴史的には誤りであるものの、技術的にはより覚えやすく永続的に正しい語源が提案されている。それは、ギリシャ語のanodos（上への道）に由来する陽極、つまり電子が電池（またはその他の装置）から出る道（上）である。
電気化学では、陽極は酸化が起こる場所であり、電解セルの正極性接点です。[ 10 ]陽極では、陰イオン（負イオン）は電位によって化学反応を起こして電子を放出し（酸化）、それが上方に流れて駆動回路に入ります。覚え方：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（陽極酸化、還元陰極）、または OIL RIG（酸化は電子の損失、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において広く用いられています。例えば、銅精錬では、炉から得られる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、高純度（99.99%）の陰極を得ます。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求められた場合、グラファイト（ファラデーの時代にはプルンバゴと呼ばれていた）または白金が選ばれました。[ 11 ]これらは陽極として最も反応性の低い材料の一つであることがわかっています。白金は他の材料に比べて非常にゆっくりと侵食され、グラファイトは崩れて水溶液中で二酸化炭素を生成する可能性がありますが、それ以外は反応に関与しません。[ 12 ]
電池やガルバニ電池では、陽極は電子が回路の外部に向かって流れる負極です。内部では、正に帯電した陽イオンが陽極から遠ざかっています（陽極は負なので陽イオンを引き付けると予想されますが、これは陽極と陰極の金属/電解質系における電解質溶液に対する電極電位が異なるためです）。しかし、回路内の電池の外部では、予想どおり、電圧電位によって電子が負極接点を通して、つまり回路全体を通して押し出されています。
電池メーカーは、特に技術資料において、負極を陽極とみなすことがある[ 13 ]。電気化学的な観点からは誤りであるが、二次電池（または充電式電池）においてどの電極が陽極であるかという問題を解決する。従来の定義では、陽極は充電サイクルと放電サイクルの間で切り替わる[ 14 ] 。
陰極線管などの電子真空デバイスでは、陽極は正に帯電した電子コレクターです。管内では、陽極は帯電した正の板であり、陰極から放出された電子を電気的に引き付けて収集します。また、これらの電子の流れを加速します。[ 15 ]
半導体ダイオードでは、アノードはP型ドープ層であり、最初に接合部に正孔を供給します。接合部領域では、アノードから供給された正孔がN型ドープ領域から供給された電子と結合し、空乏層を形成します。P型ドープ層が空乏層に正孔を供給すると、負のドーパントイオンがP型ドープ層に残ります（「P」は正電荷キャリアイオンを表します）。これにより、アノードに負のベース電荷が生じます。回路からダイオードのアノードに正の電圧が印加されると、より多くの正孔が空乏層に移動できるようになり、これによりダイオードが導通状態になり、回路に電流が流れるようになります。ツェナーダイオードは印加電位（つまり電圧）の極性に応じてどちらの方向にも電流が流れるため、アノードとカソードという用語は適用すべきではありません。[ 16 ]
陰極防食では、保護対象の金属系よりも腐食環境に対する反応性が高い金属陽極を、保護対象の金属系に電気的に接続します。その結果、金属陽極が金属系の代わりに部分的に腐食または溶解します。例えば、鉄または鋼製の船体は、亜鉛犠牲陽極によって保護されることがあります。亜鉛は海水に溶解し、船体の腐食を防ぎます。犠牲陽極は、パイプラインや船舶など、流体の作用によって静電荷が発生するシステムに特に必要です。犠牲陽極は、タンク式給湯器にも一般的に使用されています。
1824年、船体、固定具、水中機器に対するこの破壊的な電解作用の影響を軽減するため、科学者兼技術者のハンフリー・デービーは、最初であり現在でも最も広く使用されている船舶用電解腐食防止システムを開発した。デービーは、より電気的に反応性の高い（より卑な）金属で作られた犠牲陽極を船体に取り付け、電気的に接続して陰極防食回路を形成した。
この種の保護のあまり知られていない例として、鉄の亜鉛めっきプロセスがあります。このプロセスでは、鉄構造物（フェンスなど）を亜鉛金属のコーティングで覆います。亜鉛が無傷である限り、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な損傷によって破損します。こうなると、腐食性物質が電解質として働き、亜鉛と鉄の組み合わせが電極として働きます。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、基材の鉄は腐食しません。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。[ 17 ]
逆に、鋼鉄に錫をコーティングした場合、コーティングに損傷が生じると、鉄の酸化が促進される。[ 18 ]
強制電流陽極には別の陰極防食が用いられます。[ 19 ]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、強制電流陽極は構造を犠牲にしません。この技術は、直流電源から供給される外部電流を使用して陰極防食を作り出します。[ 20 ]強制電流陽極は、パイプライン、ボート、都市給水塔、給湯器などの大型構造物で使用されます。
アノードの反対はカソードです。デバイスを流れる電流の方向が逆になると、電極の機能が入れ替わり、逆電流が流れている限り、アノードがカソードになり、カソードがアノードになります。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いています。[ 21 ]
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