Les anodes et les cathodes constituent la paire d'électrodes centrale des systèmes de protection contre la corrosion. La coque en acier d'un navire fait office de cathode et doit fonctionner avec des anodes sacrificielles et une protection cathodique : dans les assemblages anode-cathode en alliage d'aluminium, l'anode se dissout préférentiellement et fournit continuellement des électrons à la cathode en acier. Les données de terrain montrent que des combinaisons anode-cathode optimisées peuvent stabiliser le potentiel de la coque en dessous de -0,85 V. Pour les pipelines enterrés, les anodes et cathodes en alliage de zinc nécessitent un remblai conducteur pour réduire la résistivité du sol de > 50 Ω·m à 1-5 Ω·m, assurant ainsi une protection cathodique uniforme. L'ingénierie en haute mer vérifie que les systèmes anode-cathode spécialement formulés répondent aux normes internationales sous haute pression, prouvant ainsi que la fiabilité de la paire repose sur une adaptation électrochimique précise.
Les batteries lithium-ion reposent sur le mouvement des ions lithium entre les anodes et les cathodes. Lors de la décharge, les ions passent de l'anode en graphite à la cathode en oxyde métallique ; la charge inverse ce flux. Des tests pratiques le confirment : les produits de la cathode en soufre des batteries lithium-soufre empoisonnent l'anode en lithium métallique, entraînant une perte de capacité de plus de 50 %. Pour résoudre ce problème, il est nécessaire d'innover simultanément au niveau des anodes et des cathodes : utiliser des anodes composites silicium/carbone poreuses pour améliorer la stabilité, et ajouter des revêtements catalytiques aux cathodes pour accélérer les réactions. Chaque cycle de charge-décharge résulte de la collaboration anode-cathode ; la défaillance de l'une ou l'autre détruit ce centre énergétique.
Les progrès de performance des anodes et des cathodes dépendent d'un couplage matériau-environnement profond. Dans les électrolyseurs d'aluminium, les anodes en carbone traditionnelles génèrent d'importantes émissions de carbone lors de leur consommation, tandis que les nouvelles batteries utilisent des collecteurs de courant bifonctionnels pour optimiser les interfaces anode-cathode, atteignant un rendement de cycle supérieur à 99 %. Pour les systèmes d'oxygène lunaires, les anodes en métal inerte des électrolyseurs à sels fondus libèrent régulièrement de l'oxygène à 950 °C, tandis que le sol lunaire subit une réduction in situ à la cathode pour produire de l'oxygène ; ce système anode-cathode atteint un rendement en oxygène de 10 kg/m²/jour. Lors de la maintenance des navires, les modules anode-cathode consommables doivent être remplacés lorsqu'il ne reste plus que 30 % de leur poids ; l'ingénierie des pipelines nécessite des groupes anode-cathode tous les 50 mètres pour garantir un potentiel uniforme. Des profondeurs marines à l'espace, l'évolution de la technologie anode-cathode repose sur leurs mécanismes collaboratifs dans des scénarios spécifiques.
Accédez à Anodes en titane pour en savoir plus
Langue
