Η καθοδική προστασία είναι μια μέθοδος προστασίας μεταλλικών κατασκευών από τη διάβρωση. Τα μέταλλα από τα οποία κατασκευάζονται αυτές οι δομές – συνήθως χάλυβας – είναι επιρρεπή στη διάβρωση μέσω μιας αντίδρασης οξείδωσης όταν έρχονται σε συχνή επαφή με το νερό. Η αντίδραση περιλαμβάνει το μέταλλο που δίνει ηλεκτρόνια και προωθείται από ίχνη αλάτων που είναι διαλυμένα στο νερό, με αποτέλεσμα το νερό να λειτουργεί ως ηλεκτρολύτης. Η διάβρωση μπορεί επομένως να θεωρηθεί ως ηλεκτροχημική διαδικασία. Η καθοδική προστασία μετατρέπει τη μεταλλική δομή σε κάθοδο – ένα θετικά φορτισμένο ηλεκτρόδιο – δημιουργώντας μια ηλεκτροχημική κυψέλη χρησιμοποιώντας ένα πιο ηλεκτροθετικό μέταλλο ως άνοδο, έτσι ώστε η δομή να μην χάνει ηλεκτρόνια στο περιβάλλον της.
Αυτή η μέθοδος προστασίας μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε υπόγειους σωλήνες και δεξαμενές. Υπέργειες κατασκευές, όπως πυλώνες ηλεκτρικής ενέργειας. και μερικώς βυθισμένες κατασκευές, όπως πλοία και γεωτρήσεις. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την προστασία των χαλύβδινων ράβδων σε οπλισμένο σκυρόδεμα. Τα μέταλλα που είναι πιο ανθεκτικά στη διάβρωση τείνουν να είναι πιο ακριβά από τον χάλυβα και μπορεί να μην έχουν την απαραίτητη αντοχή, επομένως ο προστατευμένος από τη διάβρωση χάλυβας είναι συνήθως η καλύτερη επιλογή, αν και άλλα μέταλλα που μπορούν να διαβρωθούν μπορεί επίσης να προστατεύονται με αυτόν τον τρόπο.
Ο χάλυβας αποτελείται κυρίως από σίδηρο, ο οποίος έχει δυναμικό οξειδοαναγωγής -0.41 βολτ. Αυτό σημαίνει ότι θα τείνει να χάνει ηλεκτρόνια σε ένα περιβάλλον που έχει λιγότερο αρνητικό δυναμικό οξειδοαναγωγής, όπως το νερό, το οποίο μπορεί να έρθει σε επαφή με αυτό το μέταλλο με τη μορφή βροχής, συμπύκνωσης ή υγρού περιβάλλοντος εδάφους. Τα σταγονίδια νερού σε επαφή με τον σίδηρο σχηματίζουν ένα ηλεκτροχημικό στοιχείο στο οποίο ο σίδηρος οξειδώνεται με την αντίδραση Fe -> Fe2+ + 2e-. Τα ιόντα σιδήρου II (Fe2+) μεταφέρονται σε διάλυμα στο νερό, ενώ τα ηλεκτρόνια ρέουν μέσω του μετάλλου και στην άκρη του νερού, μια αλληλεπίδραση των ηλεκτρονίων, του οξυγόνου και του νερού παράγει ιόντα υδροξειδίου (OH-) από την αντίδραση: O2 + 2H2O + 4e- -> 4OH-. Τα αρνητικά ιόντα υδροξειδίου αντιδρούν με τα θετικά ιόντα σιδήρου II στο νερό, σχηματίζοντας αδιάλυτο υδροξείδιο του σιδήρου II (Fe(OH)2), το οποίο στη συνέχεια οξειδώνεται σε οξείδιο του σιδήρου III (Fe2O3), πιο γνωστό ως σκουριά.
Υπάρχουν δύο κύριες μέθοδοι καθοδικής προστασίας που επιδιώκουν να αποτρέψουν αυτή τη διάβρωση παρέχοντας μια εναλλακτική πηγή ηλεκτρονίων. Στη γαλβανική προστασία, ένα μέταλλο με πιο αρνητικό δυναμικό οξειδοαναγωγής από το μέταλλο που πρόκειται να προστατευτεί συνδέεται με τη δομή με ένα μονωμένο σύρμα, σχηματίζοντας μια άνοδο. Το μαγνήσιο, με δυναμικό οξειδοαναγωγής -2.38 βολτ χρησιμοποιείται συχνά για το σκοπό αυτό — άλλα μέταλλα που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι το αλουμίνιο και ο ψευδάργυρος. Αυτή η διαδικασία δημιουργεί ένα ηλεκτρικό στοιχείο με ρεύμα που ρέει από την άνοδο προς τη δομή, το οποίο λειτουργεί ως κάθοδος. Η άνοδος χάνει ηλεκτρόνια και διαβρώνεται. για το λόγο αυτό, είναι γνωστή ως «θυσιαστική άνοδος».
Ένα πρόβλημα με τη γαλβανική καθοδική προστασία είναι ότι, τελικά, η άνοδος θα διαβρωθεί σε σημείο που δεν παρέχει πλέον προστασία και πρέπει να αντικατασταθεί. Ένα εναλλακτικό σύστημα καθοδικής προστασίας είναι το Impressed Current Cathodic Protection (ICCP). Αυτό είναι παρόμοιο με τη γαλβανική μέθοδο, εκτός από το ότι χρησιμοποιείται τροφοδοτικό για τη δημιουργία ηλεκτρικού ρεύματος από την άνοδο προς την προς προστασία δομή. Απαιτείται συνεχές ρεύμα (DC), σε αντίθεση με το εναλλασσόμενο ρεύμα (AC), επομένως ένας ανορθωτής χρησιμοποιείται για τη μετατροπή AC σε DC. Αυτή η μέθοδος παρέχει πολύ πιο διαρκή προστασία καθώς το ρεύμα παρέχεται εξωτερικά αντί να παράγεται από την αντίδραση της ανόδου με το περιβάλλον της, έτσι ώστε η διάρκεια ζωής της ανόδου να αυξάνεται σημαντικά.