Katodiskt skydd är en metod för att skydda metallkonstruktioner från korrosion. Metallerna som dessa strukturer är gjorda av – vanligtvis stål – är benägna att korrosion genom en oxidationsreaktion när de är i frekvent kontakt med vatten. Reaktionen innebär att metallen ger upp elektroner och främjas av spår av salter lösta i vattnet, vilket gör att vattnet fungerar som en elektrolyt. Korrosion kan alltså ses som en elektrokemisk process. Katodiskt skydd förvandlar metallstrukturen till en katod – en positivt laddad elektrod – genom att sätta upp en elektrokemisk cell med en mer elektropositiv metall som anod, så att strukturen inte förlorar elektroner till sin omgivning.
Denna skyddsmetod kan användas på underjordiska rör och tankar; ovanjordsstrukturer, såsom elmaster; och delvis nedsänkta strukturer, såsom fartyg och borriggar. Den kan även användas för att skydda stålstängerna i armerad betong. Metaller som är mer motståndskraftiga mot korrosion tenderar att vara dyrare än stål och kan sakna nödvändig styrka, så korrosionsskyddat stål är oftast det bästa alternativet, även om andra metaller som kan korrodera också kan skyddas på detta sätt.
Stål består huvudsakligen av järn, som har en redoxpotential på -0.41 volt. Detta innebär att den tenderar att förlora elektroner i en miljö som har en mindre negativ redoxpotential, såsom vatten, som kan komma i kontakt med denna metall i form av regn, kondens eller fuktig, omgivande jord. Vattendroppar i kontakt med järn bildar en elektrokemisk cell i vilken järn oxideras genom reaktionen Fe -> Fe2+ + 2e-. Järn II (Fe2+) jonerna går i lösning i vattnet, medan elektronerna strömmar genom metallen, och vid kanten av vattnet producerar en växelverkan mellan elektronerna, syre och vatten hydroxidjoner (OH-) genom reaktionen: O2 + 2H2O + 4e- -> 4OH-. De negativa hydroxidjonerna reagerar med de positiva järn II-jonerna i vattnet och bildar olöslig järn II-hydroxid (Fe(OH)2), som sedan oxideras till järn III-oxid (Fe2O3), mer känd som rost.
Det finns två huvudsakliga metoder för katodiskt skydd som försöker förhindra denna korrosion genom att tillhandahålla en alternativ elektronkälla. I galvaniskt skydd är en metall med en mer negativ redoxpotential än den metall som ska skyddas ansluten till strukturen med en isolerad tråd som bildar en anod. Magnesium, med en redoxpotential på -2.38 volt, används ofta för detta ändamål – andra vanliga metaller är aluminium och zink. Denna procedur sätter upp en elektrisk cell med en ström som flyter från anoden till strukturen, som fungerar som katod. Anoden förlorar elektroner och korroderas; av denna anledning är den känd som en ”offeranod”.
Ett problem med galvaniskt katodiskt skydd är att anoden så småningom kommer att korroderas till en punkt där den inte längre ger skydd och behöver bytas ut. Ett alternativt katodiskt skyddssystem är Impressed Current Cathodic Protection (ICCP). Detta liknar den galvaniska metoden, förutom att en strömkälla används för att generera en elektrisk ström från anoden till strukturen som ska skyddas. En likström (DC), i motsats till växelström (AC), krävs, så en likriktare används för att omvandla AC till DC. Denna metod ger ett mycket mer varaktigt skydd då strömmen tillförs externt istället för att alstras av anodens reaktion med dess omgivning, så att anodens livslängd ökar kraftigt.