标准氢电极

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。

一、实验目的

  1.  了解氢电极的基本原理和应用。

二、实验原理

      标准氢电极/Standard Hydrogen Electrode，简称SHE。标准氢电极通常是将镀有一层海绵状铂黑的铂片，浸入到氢离子活度为1mol/L的酸溶液中，不断通入压力为1个大气压的氢气，使铂黑吸附氢气至饱和。

三、氢电极的旧定义

  1.  种电极的定义是“铂电极浸在浓度为1N的一元强酸中，放出压力为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”。

  2.  总之，一般氢电极（NHE）：铂电极在1N的强酸溶液中所构成的电极（历史标准，现已弃用）。

  3.  标准氢电极（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（当前标准氢电极的标准）。

四、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：

  1.  铂的稳定程度。

  2.  催化氢气变为氢离子的反应的性能。

  3.  铂固有的交换电流密度高低。

  4.  可逆性的高低（两个完好的标准氢电极的电势相差不应超过1微伏）。

  5.  铂表面是否有镀层（如镀一层铂黑）。这是为了增大总的表面积以增大反应的性能，加快反应速率；更好地吸附氢气到表面上，同样能够加快反应速率。

  6.  其它的金属也能用作电极并起到相似的作用，例如金属钯。

五、干扰

  1.  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Fe³⁺、CrO₄^2- 等）同样也要与电极隔离。

   2.  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。

   3.  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。

六、同位素效应

  1.  氘的电极反应方程式：2D⁺(aq) + 2e^- → D2(g)

  2.  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）。