電極機制

電極機制指的是電極所需要遵循的一些機制，屬於電極性質的一種。

基本介紹

• 中文名：電極機制
• 套用領域：化學，能源領域

簡介

工作電極又稱研究電極，是指所研究的反應在該電極上發生。一般來講，對工作電極的基本要求是：工作電極可以是固體，也可以是液體，各式各樣的能導電的固體材料均能用作電極。

（1）所研究的電化學反應不會因電極自身所發生的反應而受到影響，並且能夠在較大的電位區域中進行測定;

（2）電極必須不與溶劑或電解液組分發生反應;

（3）電極面積不宜太大，電極表面最好應是均一平滑的，且能夠通過簡單的方法進行表面淨化等等。

工作電極的選擇

通常根據研究的性質來預先確定電極材料，但最普通的“惰性”固體電極材料是玻碳（鉑、金、銀、鉛和導電玻璃）等。採用固體電極時，為了保證實驗的重現性，必須注意建立合適的電極預處理步驟，以保證氧化還原、表面形貌和不存在吸附雜質的可重現狀態。在液體電極中，汞和汞齊是最常用的工作電極，它們都是液體，都有可重現的均相表面，製備和保持清潔都較容易，同時電極上高的氫析出超電勢提高了在負電位下的工作視窗記被廣泛用於電化學分析中。

輔助電極：又稱對電極，輔助電極和工作電極組成迴路，使工作電極上電流暢通，以保證所研究的反應在工作電極上發生，但必須無任何方式限制電池觀測的回響。由於工作電極發生氧化或還原反應時，輔助電極上可以安排為氣體的析出反應或工作電極反應的逆反應，以使電解液組分不變，即輔助電極的性能一般不顯著影響研究電極上的反應。但減少輔助電極上的反應對工作電極干擾的最好辦法可能是用燒結玻璃、多孔陶瓷或離子交換膜等來隔離兩電極區的溶液。

電極機制實驗方法

穩態測試：恆電流法及恆電勢法

所謂的穩態，即電化學參量（電極電勢，電流密度，電極界面狀態等）變化甚微或基本不變的狀態。最常用的穩態測試方法，當然就是恆電流法及恆電勢法，故名思意，就是給電化學體系一個恆定不變的電流或者電極電勢的條件。通常我們可以利用恆電位儀或者電化學工作站來實現這種條件。通過在電化學工作站簡單地設定電流或電勢以及時間這幾個參數，就可以有效地使用這兩種方法啦。該方法用的比較多的地方主要有：活性材料的電化學沉積以及金屬穩態極化曲線的測定等等。

暫態測試：控制電流階躍及控制電勢階躍法

所謂的暫態，當然是相對於穩態而言的。在一個穩態向另一個穩態的轉變過程中，任意一個電極還未達到穩態時，都處於暫態過程，如雙電層充電過程，電化學反應過程以及擴散傳質過程等。最常見的方法要數控制電流階躍法以及控制電勢階躍法這兩種。控制電流階躍法，也叫計時電位法，即在某一時間點，電流發生突變，而在其他時間段，電流保持相應的恆定狀態。

伏安法：線性伏安法，循環伏安法

伏安法應該算是電化學測試中最為常用的方法，因為電流、電壓均保持動態的過程，才是最常見的電化學反應過程。一般而言，伏安法主要有線性伏安法以及循環伏安法，兩者的區別在於，線性伏安法“有去無回”，而循環伏安法“從哪裡出發就回哪去”。線性伏安法即在一定的電壓變化速率下，觀察電流相應的回響狀態。同理，循環伏安法也是一樣，只不過電壓的變化是循環的，從起點到終點再回到起點。

線性伏安法使用的領域較廣，主要包括太陽能電池光電性能的測試，燃料電池等氧還原曲線的測試以及電催化中催化曲線的測試等。而循環伏安法，主要用以探究超級電容器的儲能大小及電容行為、材料的氧化還原特性等等。