Elektrolitiniame aliuminio gamybos procese aliuminio nusėdimas yra pagrindinė reakcija, paverčianti aliuminio jonus į metalinį aliuminį. Ir šis nusodinimo procesas vyksta katode.
Norėdami suprasti, kodėl aliuminis nusėda katode, turime pradėti nuo elektrolizės pobūdžio ir jonų judėjimo. Salėje - héroult procesas, plačiai naudojamas pramoniniame aliuminio gamyboje, elektrolitinėje ląstelėje yra išlydytas elektrolitas, daugiausia sudarytas iš kriolito ir aliuminio oksido. Taikant elektros srovę, elektrolito jonai pradeda judėti kryptingai veikiant elektriniam laukui.
Aliuminio jonai (al³⁺) yra teigiamai įkrauti. Elektriniame lauke teigiami jonai visada juda link neigiamai įkrauto elektrodo. Elektrolitinėje ląstelėje katodas yra neigiamai įkrautas elektrodas, o anodas yra teigiamai įkrautas. Todėl aliuminio jonai nuolat judės link katodo.
Kai aliuminio jonai pasiekia katodo paviršių, jie įgyja elektronų iš katodo ir patiria redukcijos reakciją. Šios reakcijos cheminė lygtis yra: al³⁺ + 3 e⁻ → al. Per šią reakciją aliuminio jonai praranda krūvį ir yra paversti metaliniu aliuminiu. Kadangi elektrolitinė ląstelė yra aukštoje - temperatūros aplinkoje (apie 950 - 970 laipsnį), sugeneruotas metalinis aliuminis yra išlydytas.
Katodas salėje - Héroult procesas paprastai yra pagamintas iš anglies plytų, kurios yra esančios elektrolitinės ląstelės apačioje. Šis dizainas suteikia stabilią aliuminio nusėdimo platformą. Išlydytas aliuminis, susidarantis nusėdimo, turi didesnį tankį nei išlydytas elektrolitas, todėl jis nuskendo į katodo paviršių ir ten kaupsis, o tai taip pat yra aliuminio surinkimo procesas.
Priešingai, anodas yra vieta, kur vyksta oksidacijos reakcijos. Anodo metu oksido jonai (O²⁻) praranda elektronus ir reaguoja su anglies anode, kad susidarytų anglies dioksidas, ir čia nėra aliuminio nusėdimo.
Be to, katodo medžiaga taip pat yra labai svarbi aliuminio nusėdimui. Anglies plytos turi gerą elektrinį laidumą, o tai gali užtikrinti, kad elektronai būtų sklandžiai perkelti į aliuminio jonus, kad būtų atlikta redukcijos reakcija. Tuo pačiu metu anglies plytos gali atlaikyti aukštą - temperatūros aplinką elektrolitinėje ląstelėje ir nereaguoja su išlydytu aliuminiu normaliomis sąlygomis, o tai užtikrina, kad nusėdęs aliuminis nėra užterštas ir gali išlaikyti gerą grynumą.
Galima pastebėti, kad aliuminio nusėdimas katode yra kryptinio teigiamų jonų judėjimo elektriniame lauke rezultatas ir redukcijos reakcija katode. Šis procesas yra ne tik aliuminio elektrolizės šerdis, bet ir lemia aliuminio gamybos efektyvumą ir kokybę. Todėl pramoniniame aliuminio gamyboje užtikrinant įprastą katodo veikimą ir palaikant gerą jo veikimą, tai yra svarbios nuorodos, užtikrinančios sklandų aliuminio nusėdimą.
