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Solución:
Solución 1:
Independientemente de la polaridad, el electrodo donde tiene lugar la oxidación es el llamado ánodo y por tanto la reducción debe tener lugar en el cátodo. El flujo de electrones del ánodo al cátodo es como se muestra en la imagen superior.
A modo de ejemplo, en una celda electroquímica, suponga que dos vasos de precipitados están conectados por un puente salino. En un vaso hay una tira de metal zinc sumergida en una solución de $ceZn(NO3)2$ y en el otro una tira de plata en una solución de $ceAgNO3$. Luego, los dos metales se conectan mediante un cable y fluirá una corriente. (El puente salino proporciona un camino de retorno para que las soluciones permanezcan eléctricamente neutras). El redox del electrodo de Zn es $-0.763$ V y el del Ag $+0.799$ V. Esto significa que los electrones fluirán desde el electrodo de zinc al de plata. El zinc se oxida a $ceZn^2+$ y los electrones se liberan en el metal y fluyen hacia el electrodo de plata a través del cable. El electrodo de zinc es el ánodo y la plata el cátodo.
Solución 2:
No hay un circuito electrónico completo en una celda electroquímica.
En una celda electroquímica, el ánodo es la fuente de electrones al circuito externo y el cátodo es el sumidero. El circuito de transporte de carga se completa con iones que viajan dentro de la célula. Una celda solar es diferente de una celda electroquímica en que no hay una reacción química neta. En la celda solar, los electrones fluyen en un circuito cerrado, dando vueltas y vueltas en el circuito externo ya través del dispositivo.
Designación de ánodo y cátodo.
Entonces, etiquetar el ánodo y el cátodo se basa en una analogía entre una celda voltaica y una celda fotovoltaica como fuente de trabajo eléctrico. Tiene sentido utilizar la dirección del flujo de electrones en el circuito externo para definir el ánodo y el cátodo (los electrones fluyen de ánodo a cátodo en el circuito externo). En la celda voltaica, no hay flujo de electrones dentro de la celda (hay flujo de iones en su lugar para equilibrar las cargas). En la celda fotovoltaica, los electrones fluyen de la unión al ánodo y los huecos fluyen de la unión al cátodo (o se podría decir que los electrones fluyen del cátodo a la unión).
Desafortunadamente, el ánodo y el cátodo se nombran usando diferentes convenciones según el tipo de dispositivo, vea esta descripción general (y tenga en cuenta que la corriente I a veces va en la misma dirección que los electrones y otras veces no, nuevamente dependiendo de las convenciones).
Electrodo negativo y positivo
La designación (+) y (-) es confusa incluso solo para celdas electroquímicas. Si bien la designación de ánodo y cátodo es consistente para las celdas voltaicas y electrolíticas (es decir, usar y cargar una batería), la designación de (+) y (-) cambia, por lo que está desacoplada de la dirección en que fluyen los electrones a través del cable externo.
Dirección del flujo de electrones
Para la celda fotovoltaica, tal vez esta imagen ayude: antes de que la luz llegue a la celda, el ánodo y el cátodo no son ni negativos ni positivos. Una vez que la luz incide en la celda, el ánodo se vuelve negativo porque los electrones se mueven hacia él desde la unión, y el cátodo se vuelve positivo porque los electrones saltan desde él hacia los agujeros que provienen de la unión. Si luego conecta un consumidor externo de trabajo eléctrico, puede predecir la dirección del flujo de electrones a través del circuito externo.
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