3电化学三电极体系

3电化学三电极体系https://www.360docs.net/doc/069253667.html,work Information Technology Company.2020YEAR

.3电化学三电极体系

电化学传感器中用得最多的是三电极体系，对应的三个电极分别是工作电极、参比电极和辅助电极。三个电极组成两个回路，工作电极和辅助电极(对电极)组成的回路，用来测电流;工作电极和参比电极组成的回路，用来测电极的电位。图1.2是电化学传感器中常用的三电极体系示意图，

辅助电极又叫对电极(counter electrode )，它在整个体系中的作用是与工作电极形成回路，保持电流的畅通稳定，就好比电路里需同时具备火线和零线一样，由此可见，对电极在电化学测试体系中不可或缺。对电极保证电化学反应发生在工作电极上但又不会影响工作电极上的反应。对电极的表面积比工作电极的表面积要大，这样就能降低加在对电极上的电流密度，使它在检测过程中不容易被极化。常用的对电极材料有Ag, Pt, Ni等。

2C1"，而银/氯化银电极的电极反应则是AgCI + e一Ag +Cl"，从反应式中可看出，二者的电位皆与氯离子的浓度有关。在本课题中所使用的三电极系统中，参比电极均为银/氯化银电极。

所研究的反应发生在工作电极(working electrode)上，各种能导，一匕的材料都能用作工作电极，既可以是固体，也可以是液体。虽然对_!_作电极的材料没有很明确的限制，但是对_f作电极本身有一定的要求。最堪本的一矛a--是工作电极自身所发生的反应不会影响到所研究的电化学反应，并且电极的工作电位窗口要尽可能宽;最一暇要的是电极必须不能与溶剂或者电解质组分发生反应;电极的表面应该呈光滑镜面状态，表面面积不能太大，而且就算沾染到污物，也能通过简单的预处理使电极表面达到使用要求。固体电极使用较为广泛的有玻碳电极[f6} }l、铂电极[[g}、金电极[9-川、碳糊电极

【i2]等，为了保证电极表面不存在影响检测的杂质，此类电极在使用前都必须经过严格的预处理过程[13, l4}。液体电极的典型代表是汞和汞齐电极工”，’“l，因为是液体，所以具有可重现的均相表面，制备和保存都比固体电极要容易，并且此类电极有很高的析氢电位，拓宽了负电位的工作窗口，早年被广泛用于电化学分析中，但是由于汞本身是毒性很大的物质，且容易对环境造成二次污染，近年来，该类电极逐渐淡出电化学分析领域，而被对环境更友好的新型电极所取代.

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.3电化学三电极体系电化学传感器中用得最多的是三电极体系，对应的三个电极分别是工作电极、参比电极和辅助电极。三个电极组成两个回路，工作电极和辅助电极(对电极)组成的回路，用来测电流;工作电极和参比电极组成的回路，用来测电极的电位。图1.2是电化学传感器中常用的三电极体系示意图，辅助电极又叫对电极(counter electrode )，它在整个体系中的作用是与工作电极形成回路，保持电流的畅通稳定，就好比电路里需同时具备火线和零线一样，由此可见，对电极在电化学测试体系中不可或缺。对电极保证电化学反应发生在工作电极上但又不会影响工作电极上的反应。对电极的表面积比工作电极的表面积要大，这样就能降低加在对电极上的电流密度，使它在检测过程中不容易被极化。常用的对电极材料有Ag, Pt, Ni等。

参比电极(reference electrode)是指具有己知恒定电位，且接近理想不极化的电极，基本上没有电流通过它。在电化学检测的三电极体系中，参比电极一方面在热力学上提供参比，另一方方面则是将工作电极隔离起来。为了满足电化学检测体系的需要，参比电极必须是良好的可逆电极，且电极电势要符合能斯特方程，在很小的电流流经过后，电极的电势能快速回到原状，当然电势的稳定和重现性必须很好。常用的参比电极主要有三种:标准氢电极(normal hydrogenelectrode , NHE );甘汞电极(calomel electrode ) }}0 g' 20};银/氯化银电极(Ag/AgCI协”，’‘]。其中的甘汞电极和银/氯化银电极在实验室最为常用。甘汞电极的电极反应是:Hg2Cl2 + 2e二2Hg十 2C1"，而银/氯化银电极的电极反应则是AgCI + e一Ag +Cl"，从反应式中可看出，二者的电位皆与氯离子的浓度有关。在本课题中所使用的三电极系统中，参比电极均为银/氯化银电极。所研究的反应发生在工作电极(working electrode)上，各种能导，一匕的材料都能用作工作电极，既可以是固体，也可以是液体。虽然对_!_作电极的材料没有很明确的限制，但是对_f作电极本身有一定的要求。最堪本的一矛a--是工作电极自身所发生的反应不会影响到所研究的电化学反应，并且电极的工作电位窗口要尽可能宽;最一暇要的是电极必须不能与溶剂或者电解质组分发生反应;电极的表面应该呈光滑镜面状态，表面面积不能太大，而且就算沾染到污物，也能通过简单的预处理使电极表面达到使用要求。固体电极使用较为广泛的有玻碳电极[f6} }l、铂电极[[g}、金电极[9-川、碳糊电极

电化学传感器工作指南设计及电路图

电化学传感器工作指南及电路图引言本公司有毒气体检测传感器的开发始于1981年，以一氧化碳传感器的研制为开端。之后对各式各样新传感器都进行了开发。直至最进开发的臭氧和氧化乙烯传感器，形成了系列的传感器产品，并以其可靠、稳定和耐用等特点斐声海外。此类传感器系一微型燃料电池，设计成为免维护型并且能长时间稳定工作的产品。所采用的技术立足于己于人本公司早期氧传感器的工作基础，系直接响应气体的体积浓度变化，而不是响应其压力的变化。该类传感器设计的最大特点是采用了气体的扩散势垒，该势垒能限制气体流向敏感电极的流星。敏感电极能与到达电极的电化学活性仍有余裕。这一高的电化学活性保证了传感器的长寿命和很好的温度稳定性。两电极系统基于电化学原理工作的传感器其最简单的一种型式就是两电极系统。其工作电极和对电极由一薄层电解液隔开并经由一个很小的电阻联通外电路。当气体扩散进入传感器后，在敏感电极表面进行氧化或还原反应，产生电流并通过外电路流经两个电极。该电流的大小比例于气体的浓度，可通过外电路的负荷电阻予以测量。为了让反应能够发生，敏感电极的电位必须保持在一个特定的围。但气体的浓度增加时，反应电流也增加，于是导致对电极电位改变（极化）。由于两电极是通过一个简单的负荷电阻连接起来的，虽然敏感电极的电位也会随着对电极的电位一起变化。如果气体的浓度不断地升高，敏感电极的电位最终有可能移出其允许围。至此传感器将不成线性，因此两电极气体传感器检测的上限浓度受到一定限制。三电极系统对电极的极化所受的限制可以用引进第三电极，参考电极，和利用一外部的恒电位工作电路来予以避免。在这样一种装置中，敏感电极曲线相对于参考电极保持一固定值。在参考电极中无电流流过，因此这两个电极均维持在一恒定的电位。对电极则仍然可以进行极化，但对传感器而言已不产生任何限制作用。因此三电极传感器所能检测浓度围要比两电极大得多。大部分有毒气体传感器（3/4/7系列）均属三电极系统。由于控制了敏感电极的电位，恒电位电路还能提高传感器的选择性和改进其响应性能。这一电路同时也用来测量流过敏感电极和对电极之间的电流。电路可以作成体积很小的低功耗装置。本章后部将提供一些与此有关的电路。四电极系统图1 三电极系统进一步发展导致了四电极系统传感器的产生（A3/A7系列）。这一类型的传感器增加了另一个工作电极，称之为辅助电极。辅助电极的讯号可以用来抵消温度变化的影响或者用来提高传感器的选择性。用了第四电极可以使传感器的讯号更稳定，对被测量气体有着特性的响应。温度影响即使不存在反应气体，传感器的敏感电极也会显示一个很小的讯号电流称之为“基线电流”。虽然在

3电化学三电极体系

三电极体系

三电极体系在介绍三电极体系之前，我们要先了解下电化学工作站的基础原理。在恒电位模式下，工作站将精确控制对电极（CE）相对于工作电极（WE）的电位，从而准确定义工作电极（WE）与参比电极（RE）之间的电位差，并与用户指定值相对应。在恒电流模式下，工作站将严格控制WE和CE之间的电流，监测RE和WE之间的电位差。通过使用工作站，在测量期间的任何时候都可以使用负反馈机制来精确控制用户指定的值（即施加的电位或电流），如原理图所示。从原理图中可以看出，CE连接到电子模块的输出端，该电子模块称为控制放大器（CA）。控制放大器迫使电流经过电解池。使用电流跟随器(LowCF) 或分流器(HighCR)分别测量低电流和高电流的电流值。始终使用差分放大器

(Diffamp) 测量RE和S之间的电位差。根据当前所选择的模式（恒电位或恒电流），PSTAT / GSTAT开关会自动切换。随后信号将进入加和点（Σ），并与数模转换器（Ein）设置的波形一起输入到控制放大器中。三电极体系三电极体系是电化学中最常用的设置。在这种情况下，电流在CE和WE之间流动，WE和CE之间控制电位差，并在RE和S之间测量电位差。由于WE 与S相连，在WE虚地模式下，通过控制CE的极化过程，可始终控制RE和WE之间的电位差。WE和CE之间的电位无需测量，通过调整控制放大器以使WE和RE之间的电位达到用户的要求。这种配置可以控制WE电化学界面与RE 的电位。为了减少由于RE和WE之间残留溶液而导致的欧姆降，可使用鲁金毛细管

将RE的末端尽可能地靠近WE表面，如上图。由于几乎没有电流流入参比电极，因此毛细管上的电压降很小或没有，从而确保毛细管的末端电位非常接近于RE 电位。

电化学三电极工作体系

电化学测量三电极系统：工作电极，辅助电极(对电极)，参比电极。参比电极的作用是在测量过程中提供一个稳定的电极电位，对于一个三电极的测试系统，之所以要有一个参比电极，是因为有些时候工作电极和辅助电极(对电极)的电极电位在测试过程中都会发生变化的，为了确切的知道其中某一个电极的电位(通常我们关心的是工作电极的电极电位)，我们就必须有一个在测试过程中电极电位恒定的电极作为参比来进行测量。如果可以确定辅助电极的电极电位在测试过程中是不发生变化或者变化可以忽略不计时，我们就不必使用参比电极。这就是所谓的双电极测试系统。辅助电极的作用是在整个测试中形成一个可以让电流通过的回路，只有一个电极外电路上是不可能有稳定的电流通过的。这就好比电路里面必须要有火线和零线一样。因此辅助电极对于电化学测试是必须的，而参比电极则可以根据具体情况进行选择，并不是一定要有的。参比电极（Reference electrode）：参比电极具有已知恒定的电位，为研究对象提供一个电位标准。测量时，参比电极上通过的电流极小，不致引起参比电极的极化。经常使用的参比电极主要有以下三种： A.标准氢电极（NHE）：常以在标准状态下，氢离子和氢气的活度为1时的电位即E?为电极电位的基准，其值为0. B.甘汞电极（Calomel electrode）：甘汞电极是实验室最常用的参比电极之一，它的电极反应是：Hg2Cl2 + 2e = 2Hg + 2Cl-，可见其电位与氯离子的浓度有关。当溶液中的KCl达到饱和时，叫做饱和甘汞电极（SCE），标准电极电位为0.2412 V；KCl浓度为1 时的电极电位为0.2801 V；KCl浓度为0.1 M时的电极电位为0.3337 V. C.银氯化银电极(Ag/AgCl)：银氯化银电极也是实验室最常用的参比电极之一，其电极反应为：AgCl + e = Ag + Cl-，其电位也受Cl-浓度的影响。KCl饱和时的电极电位为0.199 V. 银—氯化银电极：银—氯化银电极具有非常良好的电极电位重演性、稳定性，由于它是固体电极，故使用方便，应用很广。甚至有取代甘汞电极的趋势，这是由于汞有毒性，此外，甘汞电极的温度变化所引起的电极电位变化的滞后现象较大，而氯化银电极的高温稳定性较好。它是一种常用的参比电极。AgCl在水中的溶解度约为10-5（25 ℃），是很小的。但是如果在KCl溶液中，由于AgCl和Cl-能生成络合离子，使其AgCl的溶解度显著增加。在1 M KCl 溶液中，AgCl的溶解度为1.4×10-2 g/L，而在饱和KCl溶液中则高达10 g/L。因此为保持电极电位的稳定，所用KCl溶液需要预先用AgCl饱和。特别是在饱和KCl溶液中更应注意。此外，如果把饱和KCl溶液的Ag/AgCl电极插在稀溶液中，在液接界处KCl溶液被稀释，这是部分原先溶解的Ag离子将会分解，而析出Ag沉淀。这些Ag沉淀容易堵塞参比电极管的多孔性封口。由于上述缺点，通常不采用饱和KCl溶液作为Ag/AgCl电极的电解液。

三电极体系资料讲解

工作电极参比电极对电极研究对象工作电极参比电极:确定工作电极电位辅助电极有时也称对电极:传导电流三电极体系含两个回路，一个回路由工作电极和参比电极组成，用来测试工作电极的电化学反应过程，另一个回路由工作电极和辅助电极组成，起传输电子形成回路的作用。电化学需要两个电极同时发生氧化还原反应，那么需要两个电极但是针对您要研究的工作电极，需要参比电极精确地控制工作电极的电极电位，那么就需要额外的参比电极，以三者成为三电极体系。参比电极和工作电极构成测试回路，体系可当成断路。工作电极和对电极构成另外的回路，是构成电解槽的回路，满足电化学反应平衡的。研究的是工作电极，只有精确地测定工作电极的电位，才能够考察电位同电化学反应，吸附等界面反应的规律。至于辅助电极和工作电极之间的联系，主要是在于构建电化学反应平衡，另外要保证辅助电极不要影响到工作电极。而确定辅助电极和工作电极之间的电位，用电压表就ok了，不需要双参比电极分别确定两电极电位。当然，是否以后的电化学工作站，可以确定双参比，分别控制辅助电极和参比电极，可能也算是个新思路吧三电极是指工作电极；电导电极；甘汞电极。用上电化学工作站的时候需要用上250ml电解池再放上三电极做自己想要做的式样。同时，三个电极不要接触上，但要尽可能的近工作电极与对电极构成电流的回路，它们之间的电压叫槽牙，可用普通的伏特计测量。工作电极与参比电极之间通过高输入阻抗的电位差计测量，类似于电位法的装置，是用来监控工作电极电位的线路。上面有位说是断路，不确切，应该有微小电流流过。

楼上的说得都差不多了，本人补充点：参比电极要尽可能地靠近研究电极，一般用甘汞电极；辅助电极也就是对电极一般用铂电极或者其他，面积一般比研究电极的大5倍或以上。对于电化学三电极体系的工作原理，用一句话概括就是三电极两回路：三电极指的是工作电极、参比电极和对电极，工作电极又称为研究电极，顾名思义就是我们所要考察的电极；参比电极是用来测量工作电极电势的；对电极又称为辅助电极，只是用来通过电流的两回路指的是极化回路和测量回路电化学研究最常用的测试手段是电极极化曲线的测量，在三电极体系中，通过对工作电极施以不同的极化，测试电流密度与电势的对应关系曲线，了解工作电极的电化学性能。借贵宝地问一下，参比电极中Ag/AgCl和甘汞电极的区别，仅仅是参考电位不同吗，还是有其他不一样的地方？ Ag/AgCl与SCE相比，具有较小的温度系数，可制作的更加紧凑。要根据实验体系来选择参比电极你也说过了，电化学需要两个电极同时发生氧化还原反应，但是一般情况下对电极不发生氧化或还原反应，只起着导电的作用，而真正氧化或者还原的电极是工作电极，那整个电路之发生了单一的反应啊？您提到的对电极不发生氧化或还原反应的，这句话是不对的在循环伏安测试中，如果工作电极处于某一电位下的氧化或者还原反应，那么与之对应的对电极一定会发生还原或者氧化反应。这是一定的。因此，在电解槽中阳极和阴极的反应是成对出现的，而三电极体系是同一道理。因为维持电化学反应平衡是要由阳极氧化反应的失电子用于阴极反应的得电子上。电子不是槽电流产生的，而是电极反应产生的，发生一侧的还原，必然有一侧的氧化，这才是真实的电化学反应平衡，是存在耦合关系的。前面说得很有道理，但是有一点我觉得不妥，你说阳极氧化反应的失电子用于阴极反应的得电子上，我觉得在电解的时候阴极的电子是有电源负极提供的，虽然阳极氧化失去电子，但是他的电子也是回到电源正极。你说呢？我觉得我们应该探讨下就是阳极氧化失去的电子回到正极上的情况，这么说回到正极的话难道会增大电源的电压，或者是这部分回到正极的电子作用到了阴极还原所需要的电子

三电极体系

2. 2电化学性能测试 2. 2. 1电化学性能表征 ①活化性能:MH电极一般需经过若干次充放电循环后，才能达到最大放电容量，这个过程称作MH电极的活化。一般来说，MH电极的活化是下列几种作用的结果:合金粒子在充放电循环中粉化，因而增加了合金与电解液接触的表面积;具有电催化活性的金属元素在合金表面分凝;由于一些合金元素或其氧化物从合金中溶出，增大了电极的孔率。活化性能好是指储氢合金能在较短的充放电次数达到最好的初始容量。 ②电化学容量:从电极反应可知，充电时储氢合金M吸收一个氢原子相当于得到一个电子，因此氢化物电极的电化学容量取决于金属氢化物MH、中的含氢量x.金属氢电极的理论容量计算见式(1-19). MH电极的实际容量与储氢合金本身的可逆储氢特性，热力学稳定性以及电池的工作条件如温度、压力及放电速率有关，在适宜的放电条件下，对于可逆性优异的电极材料〔如LaNi5 )，其实际容量可接近于理论容量。储氢合金的电化学容量越高越好。 ③循环寿命:MH电极经过若干次活化循环，容量逐渐增大到最大容量，此后，随着循环次数的增加，容量逐渐衰退。通过电极容量降低到一定值时的循环次数可以量度电极的循环寿命，这时决定其实用化的关键特性。合金的抗氧化腐蚀能力是决定氢化物电极容量衰退的一个重要因素。Willems等[65]对LaNis及LaNi4Cu电极的研究表明，电极的容量随循环次数的增加而按指数衰减，可表示如下: 式中，C。为第n次循环容量 C。为理论放电容量 n为循环次数 n*为经验参数 2. 2. 2测试仪器实验用MH电极的电化学性能采用如图2-2所示的开口式三电极电解池测试。其中辅助电极(正极)采用Ni(OH)2电极，以HgO/Hg电极作为参比电极，6mo1/L的KOH 溶液为电解液。图中B为极化电源，为研究电极提供极化电流。E为测量电位的仪器。电极

电化学体系三电极介绍

电化学体系三电极介绍所有电化学体系至少含有浸在电解质溶液中或紧密附于电解质上的两个电极，而且在许多情况下有必要采用隔膜将两电极分隔开。我们将分别介绍电极、隔膜、电解质溶液及电解池的设计与安装。电极(electrode)是与电解质溶液或电解质接触的电子导体或半导体，为多相体系。电化学体系借助于电极实现电能的输入或输出，电极是实施电极反应的场所。一般电化学体系分为二电极体系和三电极体系，用的较多的是三电极体系。相应的三个电极为工作电极、参比电极和辅助电极。工作电极: 又称研究电极，是指所研究的反应在该电极上发生。一般来讲，对工作电极的基本要求是:工作电极可以是固体，也可以是液体，各式各样的能导电的固体材料均能用作电极。(1) 所研究的电化学反应不会因电极自身所发生的反应而受到影响，并且能够在较大的电位区域中进行测定; (2) 电极必须不与溶剂或电解液组分发生反应; (3) 电极面积不宜太大，电极表面最好应是均一平滑的，且能够通过简单的方法进行表面净化等等。工作电极的选择：通常根据研究的性质来预先确定电极材料，但最普通的“惰性”固体电极材料是玻碳(铂、金、银、铅和导电玻璃）等。采用固体电极时，为了保证实验的重现性，必须注意建立合适的电极预处理步骤，以保证氧化还原、表面形貌和不存在吸附杂质的可重现状态。在液体电极中，汞和汞齐是最常用的工作电极，它们都是液体，都有可重现的均相表面，制备和保持清洁都较容易，同时电极上高的氢析出超电势提高了在负电位下的工作窗口记被广泛用于电化学分析中。辅助电极:又称对电极，辅助电极和工作电极组成回路，使工作电极上电流畅通，以保证所研究的反应在工作电极上发生，但必须无任何方式限制电池观测的响应。由于工作电极发生氧化或还原反应时，辅助电极上可以安排为气体的析出反应或工作电极反应的逆反应，以使电解液组分不变，即辅助电极的性能一般不显著影响研究电极上的反应。但减少辅助电极上的反应对工作电极干扰的最好办法可能是用烧结玻璃、多孔陶瓷或离子交换膜等来隔离两电极区的溶液。

电化学一氧化碳气体传感器检测技术原理分析

电化学一氧化碳气体传感器检测技术原理分析电化学一氧化碳气体传感器采用密闭结构设计，其结构是由电极、过滤器、透气膜、电解液、电极引出线（管脚）、壳体等部分组成。一氧化碳气体传感器与报警器配套使用，是报警器中的核心检测元件，它是以定电位电解为基本原理。当一氧化碳扩散到气体传感器时，其输出端产生电流输出，提供给报警器中的采样电路，起着将化学能转化为电能的作用。当气体浓度发生变化时，气体传感器的输出电流也随之成正比变化，经报警器的中间电路转换放大输出，以驱动不同的执行装置，完成声、光和电等检测与报警功能，与相应的控制装置一同构成了环境检测或监测报警系统。如结构示意图所示，当一氧化碳气体通过外壳上的气孔经透气膜扩散到工作电极表面上时，在工作电极的催化作用下，一氧化碳气体在工作电极上发生氧化。其化学反应式为： CO+H2O→CO2+2H++2e-在工作电极上发生氧化反应产生的H+离子和电子，通过电解液转移到与工作电极保持一定间隔的对电极上，与水中的氧发生还原反应。其化学反应式为：1/2O2+2H++2e-→H2O因此，传感器内部就发生了氧化-还原的可逆反应。其化学反应式为：2CO+2O2→2CO2这个氧化-还原的可逆反应在工作电极与对电极之间始终发生着，并在电极间产生电位差。但是由于在两个电极上发生的反应都会使电极极化，这使得极间电位难以维持恒定，因而也限制了对一氧化碳浓度可检测的范围。为了维持极间电位的恒定，我们加入了一个参比电极。在三电极电化学气体传感器中，其输出端所反应出的是参比电极和工作电极之间的电位变化,由于参比电极不参与氧化或还原反应，因此它可以使极间的电位维持恒定（即恒电位），此时电位的变化就同一氧化碳浓度的变化直接有关。当气体传感器产生输出电流时，其大小与气体的浓度成正比。通过电极引出线用外部电路测量传感器输出电流的大小，便可检测

电化学传感器的工作原理

电化学传感器的工作原理一、简介：最早的电化学传感器可以追溯到20世纪50年代，当时用于氧气监测。到了20世纪80年代中期，小型电化学传感器开始用于检测PEL范围内的多种不同有毒气体，并显示出了良好的敏感性与选择性。目前，为保护人身安全起见，各种电化学传感器广泛应用于许多静态与移动应用场合。二、工作原理：电化学传感器通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。典型的电化学传感器由传感电极（或工作电极）和反电极组成，并由一个薄电解层隔开。气体首先通过微小的毛管型开孔与传感器发生反应，然后是憎水屏障，终到达电极表面。采用这种方法可以允许适量气体与传感电极发生反应，以形成充分的电信号，同时防止电解质漏出传感器。穿过屏障扩散的气体与传感电极发生反应，传感电极可以采用氧化机理或还原机理。这些反应由针对被测气体而设计的电极材料进行催化。通过电极间连接的电阻器，与被测气浓度成正比的电流会在正极与负极间流动。测量该电流即可确定气体浓度。由于该过程中会产生电流，电化学传感器又常被称为电流气体传感器或微型燃料电池。在实际中，由于电极表面连续发生电化发应，传感电极电势并不能保持恒定，在经过一段较长时间后，它会导致传感器性能退化。为改善传感器性能，人们引入了参考电极。参考电极安装在电解质中，与传感电极邻近。固定的稳定恒电势作用于传感电极。参考电极可以保持传感电极上的这种固定电压值。参考电极间没有电流流动。气体分子与传感电极发生反应，同时测量反电极，测量结果通常与气体浓度直接相关。施加于传感电极的电压值可以使传感器针对目标气体。

三、电化学传感器包含以下主要元件： 1、透气膜（也称为憎水膜）：透气膜用于覆盖传感（催化）电极，在有些情况下用于控制到达电极表面的气体分子量。此类屏障通常采用低孔隙率特氟隆薄膜制成。这类传感器称为镀膜传感器。或者，也可以用高孔隙率特氟隆膜覆盖，而用毛管控制到达电极表面的气体分子量。此类传感器称为毛管型传感器。除为传感器提供机械性保护之外，薄膜还具有滤除不需要的粒子的功能。为传送正确的气体分子量，需要选择正确的薄膜及毛管的孔径尺寸。孔径尺寸应能够允许足量的气体分子到达传感电极。孔径尺寸还应该防止液态电解质泄漏或迅速燥结。 2、电极：选择电极材料很重要。电极材料应该是一种催化材料，能够执行在长时间内执行半电解反应。通常，电极采用贵金属制造，如铂或金，在催化后与气体分子发生有效反应。视传感器的设计而定，为完成电解反应，三种电极可以采用不同材料来制作。 3、电解质：电解质必须有够促进电解反应，并有效地将离子电荷传送到电极。它还必须与参考电极形成稳定的参考电势并与传感器内使用的材料兼容。如果电解质蒸发过于迅速，传感器信号会减弱。 4、过滤器：有时候传感器前方会安装洗涤式过滤器以滤除不需要的气体。过滤器的选择范围有限，每种过滤器均有不同的效率度数。多数常用的滤材是活性炭，如图5所示。活性炭可以滤除多数化学物质，但不能滤除一氧化碳。通过选择正确的滤材，电化学传感器对其目标气体可以具有更高的选择性。四、电化传感器的一些共同特性： 1、在三电极传感器上，通常由一个跳线来连接工作电极和参考电极。如果在储存过程中将其移除，则传感器需要很长时间来保持稳定并准备使用。某些传感器要求电极之间存在偏压，而且在这种情况下，传感器在出厂时带有九伏电池供电的电子电路。传感器稳定需要30分钟至24小时，并需要三周时间来继续保持稳定。 2、多数有毒气体传感器需要少量氧气来保持功能正常。传感器背面有一个通气孔以达到该目的。建议在使用非氧气背景气应用场合中与执行复检。 3、传感器内电池的电解质是一种水溶剂，用憎水屏障予以隔离，憎水屏障具有防止水溶剂泄漏的作用。然而，和其它气体分子一样，水蒸汽可以穿过憎水屏障。在大湿度条件下，长时间暴露可能导致过量水分蓄积并导致泄漏。在低潮湿条件下，传感

三电极体系是什么

三电极体系简单点说就是，工作电极和参比电极构成一个不通或基本少通电的体系，利用参比电极电位的稳定性来测量工作电极的电极电势。工作电极和辅助电极构成一个通电的体系，用来测量工作电极通过的电流。利用三电极两体系，来同时研究工作电极的点位和电流的关系。工作电极：又称研究电极，是指所研究的反应在该电极上发生。一般来讲，对工作电极的基本要求是：工作电极可以是固体，也可以是液体，各式各样的能导电的固体材料均能用作电极。（1）所研究的电化学反应不会因电极自身所发生的反应而受到影响，并且能够在较大的电位区域中进行测定; （2）电极必须不与溶剂或电解液组分发生反应; （3）电极面积不宜太大，电极表面最好应是均一平滑的，且能够通过简单的方法进行表面净化等等。工作电极的选择：通常根据研究的性质来预先确定电极材料，但最普通的“惰性”固体电极材料是玻碳（铂、金、银、铅和导电玻璃）等。采用固体电极时，为了保证实验的重现性，必须注意建立合适的电极预处理步骤，以保证氧化还原、表面形貌和不存在吸附杂质的可重现状态。在液体电极中，汞和汞齐是最常用的工作电极，它们都是

液体，都有可重现的均相表面，制备和保持清洁都较容易，同时电极上高的氢析出超电势提高了在负电位下的工作窗口记被广泛用于电化学分析中。辅助电极：又称对电极，辅助电极和工作电极组成回路，使工作电极上电流畅通，以保证所研究的反应在工作电极上发生，但必须无任何方式限制电池观测的响应。由于工作电极发生氧化或还原反应时，辅助电极上可以安排为气体的析出反应或工作电极反应的逆反应，以使电解液组分不变，即辅助电极的性能一般不显著影响研究电极上的反应。但减少辅助电极上的反应对工作电极干扰的最好办法可能是用烧结玻璃、多孔陶瓷或离子交换膜等来隔离两电极区的溶液。

三电极体系

电化学性能测试 1.1电化学性能表征 ①活化性能:MH电极一般需经过若干次充放电循环后，才能达到最大放电容量，这个过程称作MH电极的活化。一般来说，MH电极的活化是下列几种作用的结果:合金粒子在充放电循环中粉化，因而增加了合金与电解液接触的表面积;具有电催化活性的金属元素在合金表面分凝;由于一些合金元素或其氧化物从合金中溶出，增大了电极的孔率。活化性能好是指储氢合金能在较短的充放电次数达到最好的初始容量。 ②电化学容量:从电极反应可知，充电时储氢合金M吸收一个氢原子相当于得到一个电子，因此氢化物电极的电化学容量取决于金属氢化物MH、中的含氢量x.金属氢电极的理论容量计算见式(1-19). MH电极的实际容量与储氢合金本身的可逆储氢特性，热力学稳定性以及电池的工作条件如温度、压力及放电速率有关，在适宜的放电条件下，对于可逆性优异的电极材料〔如LaNi5 )，其实际容量可接近于理论容量。储氢合金的电化学容量越高越好。 ③循环寿命:MH电极经过若干次活化循环，容量逐渐增大到最大容量，此后，随着循环次数的增加，容量逐渐衰退。通过电极容量降低到一定值时的循环次数可以量度电极的循环寿命，这时决定其实用化的关键特性。合金的抗氧化腐蚀能力是决定氢化物电极容量衰退的一个重要因素。Willems等[65]对LaNis及LaNi4Cu电极的研究表明，电极的容量随循环次数的增加而按指数衰减，可表示如下: 式中，C。为第n次循环容量 C。为理论放电容量 n为循环次数 n*为经验参数 1.2测试仪器实验用MH电极的电化学性能采用如图2-2所示的开口式三电极电解池测试。其中辅助电极(正极)采用Ni(OH)2电极，以HgO/Hg电极作为参比电极，6mo1/L的KOH 溶液为电解液。图中B为极化电源，为研究电极提供极化电流。E为测量电位的仪器。电极系统浸入恒温水浴锅中，水温设定为25 0C。实验中，正极相对于MH电极过量。实验所用的电化学性能测试设备为PCBT-110-320-A型32通道电化学程控测试仪。该测试仪每个通

电化学传感器

电化学传感器最早的电化学传感器可以追溯到20世纪50年代，当时用于氧气监测。到了20世纪80年代中期，小型电化学传感器开始用于检测PEL范围内的多种不同有毒气体，并显示出了良好的敏感性与选择性。目前，为保护人身安全起见，各种电化学传感器广泛应用于许多静态与移动应用场合。工作原理电化学传感器通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。典型的电化学传感器由传感电极（或工作电极）和反电极组成，并由一个薄电解层隔开。气体首先通过微小的毛管型开孔与传感器发生反应，然后是憎水屏障，最终到达电极表面。采用这种方法可以允许适量气体与传感电极发生反应，以形成充分的电信号，同时防止电解质漏出传感器。穿过屏障扩散的气体与传感电极发生反应，传感电极可以采用氧化机理或还原机理。这些反应由针对被测气体而设计的电极材料进行催化。通过电极间连接的电阻器，与被测气浓度成正比的电流会在正极与负极间流动。测量该电流即可确定气体浓度。由于该过程中会产生电流，电化学传感器又常被称为电流气体传感器或微型燃料电池。在实际中，由于电极表面连续发生电化发应，传感电极电势并不能保持恒定，在经过一段较长时间后，它会导致传感器性能退化。为改善传感器性能，人们引入了参考电极。参考电极安装在电解质中，与传感电极邻近。固定的稳定恒电势作用于传感电极。参考电极可以保持传感电极上的这种固定电压值。参考电极间没有电流流动。气体分子与传感电极发生反应，同时测量反电极，测量结果通常与气体浓度直接相关。施加于传感电极的电压值可以使传感器针对目标气体。电化学传感器包含以下主要元件： A. 透气膜（也称为憎水膜）：透气膜用于覆盖传感（催化）电极，在有些情况下用于控制到达电极表面的气体分子量。此类屏障通常采用低孔隙率特氟隆薄膜制成。这类传感器称为镀膜传感器。或者，也可以用高孔隙率特氟隆膜覆盖，而用毛管控制到达电极表面的气体分子量。此类传感器称为毛管型传感器。除为传感器提供机械性保护之外，薄膜还具有滤除不需要的粒子的功能。为传送正确的气体分子量，需要选择正确的薄膜及毛管的孔径尺寸。孔径尺寸应能够允许足量的气体分子到达传感电极。孔径尺寸还应该防止液态电解质泄漏或迅速燥结。

三电极体系

三电极由工作电极，参比电极，辅助电极（或对电极）组成。三电极体系含两个回路，一个回路由工作电极和参比电极组成，用来测试工作电极的电化学反应过程，另一个回路由工作电极和辅助电极组成，起传输电子形成回路的作用。也就是说，工作电极的电位是相对于参比电极，而对电极与工作电极是组成一个电路的闭合回路。辅助电极的面积一般比研究电极大，这样就降低了辅助电极上的电流密度，使其在测量过程中基本上不被极化，因而常用铂黑电极作辅助电极，也可以使用在研究介质中保持惰性的金属材料如Ag、Ni、W、Pb等；在特定情况下有时使用特定电极。有时为了测量简便，辅助电极也可以用与研究电极相同的金属制作。铂常用作辅助电极，但有各种形式：铂片电极，铂丝电极，铂网电极，铂黑电极……一般怎么选择啊，根据是什么？玻璃碳就可以的，至于什么形状不重要，重要的你的辅助电极面积必须远大于你的工作电极面积，至少是5倍吧尽可能的大，一般工作电极0.07 cm2,辅助电极我们用1 cm2，至于为什么要大，这个三电极构造有关，具体最好自己查查或者其他站友解释下，我印象中是防止辅助电极与电解质界面电容的影响，因为电容与面积呈正比。我半道出家电化学，现炒现卖型. 辅助电极为理想可极化电极，即在无论加多大电压，电极表面不发生电荷转移，即没有电流产生。另外电极面积要大于工作电极面积是使测量时候的电流尽量加在工作电极上，减少误差。鲁金毛细管作用---抛砖引玉最近做电化学测试时，对鲁金毛细管的作用又有了一点新的认识。在此粗略整理了下，希望高人能指出其中不当之处！鲁金毛细管的主要作用是减小IR’（溶液欧姆电位降）从而较为精确地测定或控制工作电极的电极电位，同时不影响工作电极表面的电场分布。为了实现这两个目的，鲁金毛细管在保证机械强度的基础上越细越好，其和电极表面的最佳距离为0.5～1（鲁金毛细管外径）。具体原理可以这么理解：一个测试体系工作电极和辅助电极之间的电位差称为电压U，U= I ｛R1（工作电极电化学电阻，其随着I的变化而变化的）+R2（溶液电阻）+R3（辅助电极电化学电阻，其随着I的变化而变化的）｝。其中IR1即为工作电极相对于参比电极的真实电位（我们想控制和测定的）。但在实际试验中无法避免R2中的一部分加入R1中，如果没有鲁金毛细管，参比电极头和电极间的R'(R2的一部分，如果放在工作电极和辅助电极中间，则R’=0.5R2)会比较大，从而显著影响IR1的精确测定。鲁金毛细管的作用就是尽量减小IR'。如果测试溶液的导电性非常好（R'可忽略不计），且测试精度要求不高，则可以不使用鲁金毛细管。参见下图：甘汞电极由汞、甘汞和含Cl-的溶液等组成,常用Hg|Hg2Cl2|Cl-表示。电极内，汞上有一层汞和甘汞的均匀糊状混

三电极法介与三种电极的介绍

三电极体系介绍所有电化学体系至少含有浸在电解质溶液中或紧密附于电解质上的两个电极，而且在许多情况下有必要采用隔膜将两电极分隔开。我们将分别介绍电极、隔膜、电解质溶液及电解池的设计与安装。三电极体系介绍电极(electrode)是与电解质溶液或电解质接触的电子导体或半导体，为多相体系。电化学体系借助于电极实现电能的输入或输出，电极是实施电极反应的场所。一般电化学体系分为二电极体系和三电极体系，用的较多的是三电极体系。相应的三个电极为工作电极、参比电极和辅助电极。工作电极:又称研究电极，是指所研究的反应在该电极上发生。一般来讲，对工作电极的基本要求是:工作电极可以是固体，也可以是液体，各式各样的能导电的固体材料均能用作电极。(1)所研究的电化学反应不会因电极自身所发生的反应而受到影响，并且能够在较大的电位区域中进行测定; (2) 电极必须不与溶剂或电解液组分发生反应; (3) 电极面积不宜太大，电极表面最好应是均一平滑的，且能够通过简单的方法进行表面净化等等。工作电极

的选择：通常根据研究的性质来预先确定电极材料，但最普通的“惰性”固体电极材料是玻碳( 铂、金、银、铅和导电玻璃)等。采用固体电极时，为了保证实验的重现性，必须注意建立合适的电极预处理步骤，以保证氧化还原、表面形貌和不存在吸附杂质的可重现状态。在液体电极中，汞和汞齐是最常用的工作电极，它们都是液体，都有可重现的均相表面，制备和保持清洁都较容易，同时电极上高的氢析出超电势提高了在负电位下的工作窗口记被广泛用于电化学分析中。辅助电极: 又称对电极，辅助电极和工作电极组成回路，使工作电极上电流畅通，以保证所研究的反应在工作电极上发生，但必须无任何方式限制电池观测的响应。由于工作电极发生氧化或还原反应时，辅助电极上可以安排为气体的析出反应或工作电极反应的逆反应，以使电解液组分不变，即辅助电极的性能一般不显著影响研究电极上的反应。但减少辅助电极上的反应对工作电极干扰的最好办法可能是用烧结玻璃、多孔陶瓷或离子交换膜等来隔离两电极区的溶液。为了避免辅助电极对测量到的数据产生任何特征性影响，对辅助电极的结构还是有一定的要求。如与工作电极相比，辅助电极应具有大的表面积使得外部所加的极化主要作用于工作电极上。辅助电极本身电阻要小，并且不容易极化，同时对其形状和位置也有要求。参比电极: 是指一个已知电势的接近于理想不极化的电极。参比电极上基本没有电流通过，用于测定研究电极( 相对于参比电极) 的电极电势。在控制电位实验中，因为参比半电池保持固定的电势，因而加到电化学池上的电势的任何变化值直接表现在工作电极/ 电解质溶液的界面上。实际上，参比电极起着既提供热力学参比，又将工作电极

关于三电极体系

三电极是指研究电极，参比电极，辅助电极。三电极组成两个回路，一个用来测电位，另一个用来测电流，研究电极和参比电极组成的回路，用来测试电极的电位，因为参比电极的电位是已知的，而研究电极和辅助电极组成另一个回路，用来测试电流，这就是所谓的“三电极两回路”，也就是测试中常用的三电极体系。参比电极多用银/氯化银参比电极，辅助电极一般要求面积很大。电化学测量三电极系统：工作电极，辅助电极(对电极)，参比电极。参比电极的作用是在测量过程中提供一个稳定的电极电位，对于一个三电极的测试系统，之所以要有一个参比电极，是因为有些时候工作电极和辅助电极(对电极)的电极电位在测试过程中都会发生变化的，为了确切的知道其中某一个电极的电位(通常我们关心的是工作电极的电极电位)，我们就必须有一个在测试过程中电极电位恒定的电极作为参比来进行测量。如果可以确定辅助电极的电极电位在测试过程中是不发生变化或者变化可以忽略不计时，我们就不必使用参比电极。这就是所谓的双电极测试系统。辅助电极的作用是在整个测试中形成一个可以让电流通过的回路，只有一个电极外电路上是不可能有稳定的电流通过的。这就好比电路里面必须要有火线和零线一样。因此辅助电极对于电化学测试是必须的，而参比电极则可以根据具体情况进行选择，并不是一定要有的。参比电极（Reference electrode）：参比电极具有已知恒定的电位，为研究对象提供一个电位标准。测量时，参比电极上通过的电流极小，不致引起参比电极的极化。经常使用的参比电极主要有以下三种： A.标准氢电极（NHE）：常以在标准状态下，氢离子和氢气的活度为1时的电位即Eø为电极电位的基准，其值为0. B.甘汞电极（Calomel electrode）：甘汞电极是实验室最常用的参比电极之一，它的电极反应是：Hg2Cl2 + 2e = 2Hg + 2Cl-，可见其电位与氯离子的浓度有关。当溶液中的KCl达到饱和时，叫做饱和甘汞电极（SCE），标准电极电位为0.2412 V；KCl浓度为1 时的电极电位为0.2801 V；KCl浓度为0.1 M时的电极电位为0.3337 V. C.银氯化银电极(Ag/AgCl)：银氯化银电极也是实验室最常用的参比电极之一，其电极反应为：AgCl + e = Ag + Cl-，其电位也受Cl-浓度的影响。KCl饱和时的电极电位为0.199 V. 银—氯化银电极：银—氯化银电极具有非常良好的电极电位重演性、稳定性，由于它是固体电极，故使用方便，应用很广。甚至有取代甘汞电极的趋势，这是由于汞有毒性，此外，甘汞电极的温度变化所引起的电极电位变化的滞后现象较大，而氯化银电极的高温稳定性较好。它是一种常用的参比电极。AgCl在水中的溶解度约为10-5（25 ℃），是很小的。但是如果在KCl溶液中，由于AgCl和Cl-能生成络合离子，使其AgCl的溶解度显著增加。在1 M KCl溶液中，AgCl的溶解度为1.4×10-2 g/L，而在饱和KCl溶液中则高达10 g/L。因此为保持电极电位的稳定，所用KCl溶液需要预先用AgCl饱和。特别是在饱和KCl溶液中更应注意。此外，如果把饱和KCl 溶液的Ag/AgCl电极插在稀溶液中，在液接界处KCl溶液被稀释，这是部分原先溶解的Ag 离子将会分解，而析出Ag沉淀。这些Ag沉淀容易堵塞参比电极管的多孔性封口。由于上述缺点，通常不采用饱和KCl溶液作为Ag/AgCl电极的电解液。而是采用3.5 M KCl溶液作为电解液。此外，为了防止因研究体系溶液对Ag/AgCl电极稀释而造成的AgCl沉淀析出，可以在电极和研究体系溶液间放一个盛有KCl溶液的盐桥。Ag/AgCl电极对溶液内的离子十分敏感。溶液中存在0.01 M 会引起电位变动0.1～0.2 mV。虽然受光照时，Ag/AgCl电极的电位并不立即发生变化，但因为光照能促使AgCl的分解，因此，应避免此种电极直接受到阳光的照射。此外，在酸性溶液中的氧也会引起电位的变动，有时可达0.2 mV。氯化银电极的制作方法有数种，兹介绍常用的电解法说明如下：取银丝一根，用丙酮除油，再用3 N HNO3溶液浸蚀，然后用蒸馏水洗净后放在0.1 N HCl溶液中进行阳极氧化，用铂丝

谈谈三电极体系中两个回路

谈谈三电极体系中两个回路电压回路：WE-RE 电流回路：WE-CE 工作站测量的前提是在你的测量环境中构建了这两个回路。首先假设是三电极体系，三电极体系一般用于含有液/固界面的体系，或者通俗说含有液体的体系 1. 电化学工作站控制的电位到底是个什么电位？答：他控制的表面上是工作电极相对于参比电极的电位差，本质上是电极和溶液形成的界面的界面电势差，这才是搞电化学的人关心的。我认为做电化学的人要达到这种境界：拿着一支电极，你看到的不是一根棍子，而是一个界面。 2. 为什么要参比电极？答：这个问题紧随第一个问题而来，既然我们要控制的是界面电位差，如何控制，答案是仪器无法控制。但是我们可以曲线救国啊，间接控制！很幸运，有这样一种电极，他跟一种液体形成的界面电势差是恒定的而且已知的，这就是我们所说的参比电极。因此，只要我们知道了工作电极相对于参比电极的电势差，我们也就间接知道了电极和溶液之间界面的电位差。换言之，只要我们控制了工作电极相对于参比电极的电势差，我们也就间接控制了电极和溶液之间界面的电势差。这样第一个问题迎刃而解。 3. 为什么需要对电极？答：有了参比电极，我们就可以测量/控制工作电极和溶液的界面电势差。然而，我们也想控制（或者测量）一定电流流过电极/溶液界面，那就必须构成电流回路。虽然研究电极和参比电极构成了一个回路，但参比电极干不了这个活（除非是超微电极或者电流非常小），因为我们知道电流流过电极后电极会发生极化（除非是理论上的完全不可极化电极），也就是界面电位差会发生变化，试想如果参比电极的电位因极化而不再恒定，那他也就不能起到参考的作用了。所以，我们必须引入另外一个电极，专门用于输入输出电流，这就对电极。这样前面所说的两个回路就形成了。工作电极和参比电极构成电压回路，仪器工作的时候不断测量这两个电极的电势差，如果大于/小于设定值，仪器就提升/降低对电极的输出电压，通过强制增大/减小流过液/固界面的电流而改变界面电势差，直到测量值等于设定值为止，这个过程完全由硬件在瞬间完成。这就是电化学工作站的原理（恒电流模式也是类似的）。顺便说下，刚才提到的对电极会提升或者降低输出电压，但他不能无限度地提升/降低，对电极输出电压的上下限就是所谓的槽压。