工作电极

工程技术学领域术语

工作电极是指在测试过程中可引起试液中待测组分浓度明显变化的电极，如玻璃碳电极和铂电极。

定义

工作电极是指在测试过程中可引起试液中待测组分浓度明显变化的电极，如电解和库仑分析法中的铂电极。

常用形式

玻璃碳电极

玻璃碳电极是一种碳基电极。玻璃碳属于特殊碳材料，是树脂碳家族中的一个成员。它兼有碳材料和玻璃的特性，它的热和电性能与其它碳材料相似，又和玻璃一样，在其自身的结构旱没有开孔呈不透气性，机械性能也与玻璃相似，且具有特殊的玻璃形状的断口和光泽。因其外形像玻璃一样光亮，故称玻璃碳（glassycarbon），简称玻碳。玻璃碳的硬度大，电导率高，热胀系数小、易于抛光成镜面、并且具有较高的氢过电位及化学惰性等优点，因此适用于做电化学和电分析用的工作电极材料，是一种发展较快的良好电极材料。玻璃碳电极适用的电位范围较宽，既可以在负电位区研究无机物，也可以研究多在正电位区发生的有机物的氧化还原反应。用它作基体，还可以制备化学修饰电极。

铂电极

对于铂丝电极，可将一定直径的铂丝和铜线焊接在一起，铂丝的全部（一端的截面露外边）以及铜线和铂丝接口处以上的一段距离用环氧树脂包裹。在每次使用之前铂丝裸露的一端可以在抛光纸上反复均匀地摩擦进行抛光，这样可以保证电极的重现性。

对于铂片电极，可取大约10mmx10mm的铂片及一小段铂丝在酒精喷灯上烧红，用钳子使劲夹住，或在铁钻上用小铁锤轻敲，使二者焊牢。然后将铂丝的另一端在喷灯上封入玻璃管中。为了导电，在玻璃管中放入少许汞，再插入铜导线。玻璃管口用石蜡密封，以防汞倾出。铂电极可放在热稀NaOH酒精溶液中，浸几分钟进行除油，然后在热浓硝酸中浸沈，再用蒸馏水充分冲洗即可得到清洁的铂电极。

其他电极

指示电极：对溶液中参与半反应的离子的活度或不同氧化态的离子的活度能产生特斯响应的电极。

指示电极属于电势型的有电位法和电位滴定法中所用的各种电极，其中常用的是各类离子选择性电极。在电位法中，利用测定电池的电动势，即可由能斯特公式推知在指示电极上发生反应的离子浓度。属于电流型的有极谱法和伏安法或安培滴定法中所用的滴汞电极和各种固体微电极以及库仑滴定中所用的铂电极等。在极谱法和伏安法中，由于指示电极面积极小，电极反应时发生极化作用，由微电极指示出的扩散电流和离子浓度的线性关系即可测知溶液中离子的浓度。

参比电极：在恒温和恒压条件下，具有确定的位置的电极。

当管道金属位于某种电解质中时，那么管道的电位不是稳定的。参比电极是这样一种半电池，它由单一的、可逆的反应这一特性所决定具有稳定的、可逆的电化学位。参比电极的稳定性使其在作为电参考点或用于测量位于土壤或水中的其他金属电位方面非常有用的。当参比电极通过电压表处于土壤或水中的其他金属连接时，参比电极便成为半腐蚀电池。用于测量埋地或水下管道电位的参比电极所具有的电位值通常比钢铁的电位更正。

微结构的研究思想

自从1991年Regan和Gratzel将纳米多孔结构薄膜引入到染料敏化太阳能电池中并取得效率上的重大突破后（将效率由1%以内提高到7%以上），世界上很多研究团体投入到提高染料敏化太阳能电池效率的研究中。染料敏化太阳能电池的性能受到一系列复杂因素的影响，比如电极、敏化染料、电解质、对电极和透明导电玻璃。

染料敏化太阳能电池的工作机理机制中，颗粒表面吸附的敏化染料吸收入射光激发电子，电子注入导带并穿越多孔网络结构到达导电基底表面被收集。由于受到电子平均自由程限制，薄膜厚度很薄，有很大一部分入射太阳光没有被利用。

我们将一种新型简单的尖劈微结构引入到光电极中从而提高入射太阳光捕获效率（见图），这种微结构可以使用一种简单的压印方法制备出来。之所以在染料敏化太阳能电池中使用这种尖劈微结构，是因为不但这种微结构具有好的抗反射性能而且实现了微纳二级结构的制备。由于并没有改变颗粒之间的界面接触，也没有改变工作电极的材料，尖劈微结构不会影响工作电极中载流子的输运。

研究结果表明，虽然尖劈微结构薄膜染料吸附量较小，但是它对可见光波段的捕获能力大大增强。基于尖劈微结构薄膜制备的染料敏化太阳能电池因为染料吸附量的降低表现出低的短路电流密度，但是开路电压和光电转换效率相似，而且填充因子有很明显的提高。除此之外，最重要的是研究结果表面要取得相同的光电转换效率，尖劈微结构薄膜可以通过很少的染料吸附量达到，这大大的降低了电池制备成本，因为染料是非常昂贵的。这为低成本染料敏化太阳能电池的研究提供了一个可行的方向。

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