一般氫電極NHE/標準氫電極SHE/可逆氫電極RHE

2021-02-20 化學家俱樂部

一般氫電極NHE/標準氫電極SHE/可逆氫電極RHE

 

三種電極常常見於教材與文獻，但是三者的定義以及應用範圍很少有人集中解釋。以下是三種電極的定義與解釋。

1、一般氫電極NHE

定義：一定溫度T下，氫氣壓力為一個標準大氣壓下，氫離子的濃度為一個當量的條件下的鉑氫電極為一般氫電極。定義所提一個當量一般指單位濃度，1 N=1 M, 但是一般氫電極的定義是電化學剛發展期初的定義，大約在百年前，定義類似標準氫電極，但是現在已經棄之不用。僅僅了解就可以。

2、標準氫電極SHE

定義：一定溫度T下，氫氣壓力為100kPa下，氫粒子活度為一個單位下的鉑氫電極為標準氫電極。這是一個可逆電極，標準電極，它的電極電位認為規定為0。平常我們所提到的其他可逆電極的電位都是以SHE為標準的。離子活度為一個單位，這是一個理想模型，現實中很難達到。如果要測量其他電極可逆電勢如何建造電池呢，氫電極與其他電極用鹽橋連接。

3、可逆氫電極RHE

定義：一定溫度T下，氫氣壓力為100kPa下的鉑氫電極為可逆氫電極。RHE的定義就是SHE的定義減少一個條件：氫離子的活度。這就意味著，SHE是一個點，而RHE是一條直線，與溶液的pH有關。經過計算，ERHE=ESHE-0.059pH。一般ORR實驗中，要把測試電位換算成相對於RHE。

4、vs. RHE or vs. SHE

圖中紅線，是氧還原電位（理論電位）隨pH變化的情況，酸濃度最大ph=1時，電位為什麼不用vs. SHE，見圖中，如果溶液PH改變的話，氧還原電位也一直在變化，如果還是以SHE為標準的話，測得的氧還原電位與實際氫離子的濃度不符合。目前，文獻中基本都是RHE。

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