Katodna zaščita je način zaščite kovinskih konstrukcij pred korozijo. Kovine, iz katerih so izdelane te strukture – običajno jeklo – so nagnjene k koroziji zaradi oksidacijske reakcije, ko so v pogostem stiku z vodo. Reakcija vključuje, da kovina odda elektrone in jo spodbujajo sledi soli, raztopljenih v vodi, zaradi česar voda deluje kot elektrolit. Korozijo torej lahko razumemo kot elektrokemični proces. Katodna zaščita spremeni kovinsko strukturo v katodo – pozitivno nabito elektrodo – tako, da postavi elektrokemično celico z bolj elektropozitivno kovino kot anodo, tako da struktura ne izgublja elektronov v svojo okolico.
Ta način zaščite se lahko uporablja na podzemnih ceveh in rezervoarjih; nadzemne strukture, kot so električni stebri; in delno potopljene strukture, kot so ladje in vrtalne naprave. Uporablja se lahko tudi za zaščito jeklenih palic v armiranem betonu. Kovine, ki so bolj odporne proti koroziji, so ponavadi dražje od jekla in morda nimajo potrebne trdnosti, zato je proti koroziji zaščiteno jeklo običajno najboljša možnost, čeprav se lahko na ta način zaščitijo tudi druge kovine, ki lahko korodirajo.
Jeklo je sestavljeno predvsem iz železa, ki ima redoks potencial -0.41 volta. To pomeni, da bo nagnjena k izgubi elektronov v okolju z manj negativnim redoks potencialom, kot je voda, ki lahko pride v stik s to kovino v obliki dežja, kondenzacije ali vlažne okoliške zemlje. Vodne kapljice v stiku z železom tvorijo elektrokemično celico, v kateri se železo oksidira z reakcijo Fe -> Fe2+ + 2e-. Ioni železa II (Fe2+) gredo v raztopino v vodi, medtem ko elektroni tečejo skozi kovino, na robu vode pa interakcija elektronov, kisika in vode povzroči hidroksidne (OH-) ione z reakcijo: O2 + 2H2O + 4e- -> 4OH-. Negativni hidroksidni ioni reagirajo s pozitivnimi ioni železa II v vodi in tvorijo netopen železov II hidroksid (Fe(OH)2), ki se nato oksidira v železov III oksid (Fe2O3), bolj znan kot rja.
Obstajata dve glavni metodi katodne zaščite, ki skušata preprečiti to korozijo z zagotavljanjem alternativnega vira elektronov. Pri galvanski zaščiti je kovina z večjim negativnim potencialom redoks potenciala kot kovina, ki jo je treba zaščititi, povezana s strukturo z izolirano žico, ki tvori anodo. Za ta namen se pogosto uporablja magnezij z redoks potencialom -2.38 voltov – druge pogosto uporabljene kovine sta aluminij in cink. Ta postopek vzpostavi električno celico s tokom, ki teče od anode do strukture, ki deluje kot katoda. Anoda izgubi elektrone in je korodirana; zaradi tega je znana kot “žrtvovana anoda”.
Težava z galvansko katodno zaščito je, da bo sčasoma anoda korodirana do točke, ko ne zagotavlja več zaščite in jo je treba zamenjati. Alternativni sistem katodne zaščite je Impressed Current Cathodic Protection (ICCP). To je podobno galvanski metodi, le da se napajalnik uporablja za ustvarjanje električnega toka od anode do strukture, ki jo je treba zaščititi. Potreben je enosmerni tok (DC) v nasprotju z izmeničnim (AC), zato se za pretvorbo izmeničnega toka v enosmerni uporablja usmernik. Ta metoda zagotavlja veliko trajnejšo zaščito, saj se tok dovaja od zunaj, namesto da bi nastal zaradi reakcije anode z okolico, tako da se življenjska doba anode močno podaljša.