Katoda elektrolisis adalah simpul di mana kation, ion bermuatan positif dari dekomposisi elektrolisis, berkumpul. Elektrolisis mengacu pada proses melewatkan arus listrik langsung melalui larutan kimia yang terdiri dari ion positif dan negatif. Hal ini dilakukan dengan menempatkan dua elektroda, masing-masing konduktor listrik yang melekat pada sumber daya eksternal, dalam larutan kimia untuk menghasilkan hasil yang diinginkan – pemisahan larutan menjadi ion dasarnya. Elektroda adalah katoda dan anoda, anoda menjadi simpul di mana anion, ion bermuatan negatif, berkumpul.
Katoda elektrolisis biasanya terbuat dari silikon, grafit atau logam seperti tembaga, baja atau lithium besi fosfat. Tujuan dari katoda adalah untuk memberikan elektron, menyebabkan ia memiliki muatan negatif keseluruhan yang menarik semua kation yang terkandung dalam larutan. Proses dimana kation-kation ini bermigrasi ke katoda elektrolisis dikenal sebagai reduksi. Bersama dengan oksidasi, proses perpindahan anion ke anoda, reduksi memungkinkan terjadinya dekomposisi larutan.
Elektrolisis dan, dengan perluasan, gagasan tentang katoda elektrolisis, pertama kali dipelopori oleh William Nicholson dan Anthony Carlisle pada tahun 1800. Nicholson dan Carlisle ingin mereplikasi percobaan sebelumnya oleh Alessandro Volta, seorang ilmuwan Italia yang menemukan bahwa arus dapat dihasilkan dengan menggunakan dua logam yang melekat pada konduktor apa pun — jaringan otot atau air garam, misalnya. Mengikuti temuan Volta, Nicholson dan Carlisle mengatur eksperimen mereka dengan cara yang sama menggunakan pelat logam, konduktor, dan elektroskop untuk mengukur perubahan muatan listrik.
Sulit untuk membangun dan mempertahankan kontak antara pelat dan elektroskop, sehingga Nicholson dan Carlisle menggunakan air sebagai bahan pengikat. Saat mereka melakukan percobaan, mereka terkejut menemukan bahwa air terurai menjadi ion hidrogen positif yang muncul sebagai gas hidrogen dan ion oksigen negatif, yang terbukti sebagai gas oksigen. Secara tidak sengaja, kedua ilmuwan Inggris itu baru saja menemukan proses kimia elektrolisis dan menunjukkan pentingnya katoda elektrolisis.
Ada banyak kegunaan komersial dan industri untuk katoda elektrolisis. Penggunaan ini termasuk mengisi ulang baterai yang dapat diisi ulang; memproduksi sejumlah besar gas hidrogen, larutan klorin dan natrium hidroksida melalui elektrolisis air garam; dan menyepuh berbagai bahan agar lebih kuat dan lebih andal. Tanpa elektroda penting ini, banyak proses kimia yang menjadi sandaran industri modern tidak akan ada.