标准氢电极

化学术语

这只是一种假定的理想状态，通常是将镀有一层海绵状铂黑的铂片，浸入到H浓度为1.0mol/L的酸溶液中，不断通入压力为100kPa的纯氢气，使铂黑吸附H2至饱和，这时铂片就好像是用氢制成的电极一样。

简介

由于单个电极的电势无法确定，故规定任何温度下标准状态的氢电极的电势为零，任何电极的电势就是该电极与标准氢电极所组成的电池的电势，这样就得到了“氢标”的电极势。标准状态是指氢电极的电解液中的氢离子活度为1，氢气的压强为0.1兆帕（约1大气压）的状态（标准状态时温度为298.15K）。氢标电极的温度系数也因此为零。

实际测量时需用电势已知的参比电极替代标准氢电极，如甘汞电极、氯化银电极等。它们的电极势是通过与氢电极组成无液体接界的电池，通过精确测量用外推去求得的。

几种氢电极之间的区别

在电化学发展的早期，研究人员曾使用一般氢电极作为零电位。这种电极的定义是“铂电极浸在浓度为1M的一元强酸中，放出压力约1atm的氢气”。可见它能够实际实现，因而使用很方便。然而，这样的电极-溶液界面并不完全可逆，所以后来零电位的定义有所改变——新的定义是一个氢离子的活度为1mol/L的理想电极-溶液界面（即假设氢离子与其他微粒没有任何相互作用，显然现实中无法实现）。为了便于区分，这个新标准称为“标准氢电极”。

一般氢电极（Normal Hydrogen Electrode，NHE）：铂电极在1M的强酸溶液中所构成的电极（历史标准，现已弃用）。

标准氢电极（Standard Hydrogen Electrode，SHE）：铂电极在氢离子活度为1mol/L的理想溶液中所构成的电极（当前零电位的标准）。

可逆氢电极（Reversible Hydrogen Electrode，RHE）是电化学会用于表示电极电位是标准的“零电位”，该词出自JPCC的一篇文章（J. Phys. Chem. C, 2009, 113 (28), pp 12340–12344 题目：Surface Decoration at the Atomic Scale Using a Molecular Pattern: Copper Adsorption on Cyanide-Modified Pt(111) Electrodes）。现在电化学论文中更多的采用RHE校正自己体系的参考电极，作为相互比较的通用单位。一般每个电化学体系的RHE稍有不同，比较讲究的文章中Supporting Information有详细的测定方法。

比如这篇文章《An Oxygen Reduction Electrocatalyst Based on Carbon Nanotube-Nanographene Complexes》的supporting information 一开始就校正了电极电位，实验本身使用的SCE（饱和甘汞）电极。具体的方法不再赘述。

铂的选择

在选择用于标准氢电极的铂时，应考虑如下几个因素：

其他的金属也能用作电极并起到相似的作用，例如钯。

干扰

由于铂电极有极高的吸附性，避免电极与溶液和有机物或是大气中的氧气接触是很重要的。有氧化性的无机物（如Fe、CrO4等）同样也要与电极隔离。

能够沉积在铂电极表面的阳离子（这些离子会造成干扰）：银离子、汞离子、铜离子、铅离子、镉离子和铊离子。

其他一些能使催化剂中毒的物质包括：含硫和含砷的物质、胶体、生物碱以及一些生物体中的物质。

同位素效应

氘的电极反应方程式如下：

其电极电势与氢的略有差异（约-0.013V，不同的文献给出的数据各不相同，如也有-0.044V等说法）。

电极电势的测量

如图1为测量电极电势的装置，图1中装置用于测量某一工作电极的电极电势。其中各数字代表含义如下：