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전기화학 테스트시 기준전극에 대해 여쭙니다..

안녕하세요.. Pt 기반 촉매 활성 테스트시 Ag/AgCl 전극을 사용했었는데요 이번에 기준전극을 Hg/Hg2SO4전극으로 바꾸게 되었습니다. E(Hg/Hg2SO4) = E°(NHE) - 0.6152 [V] E(Ag/AgCl) = E°(NHE) - 0.196 [V] 이고 E(Hg/Hg2SO4)=E(Ag/AgCl)-0.4192 [V] 이므로 기존에 Ag/AgCl을 사용시 측정했던 전압 범위(-0.2 V ~ 1.0 V)을 위식에 넣어서 사용해도 되는지 궁금합니다. 논문을 찾아보니 acid는 0.5M H2SO4, 0.1M HClO4로 테스트했던게 많았는데요 Base는 KOH에서 테스트한 것 외에는 잘 없더라구요.. Hg/Hg2SO4 기준전극에 대해 acid, base 의 전해질과 전압 범위를 알려주시면 감사하겠습니다^^
  • 기준전극
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답변 1
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    전홍래님의 답변

    기본적으로 전기화학 반응은 물 전기분해 영역내에서 진행되는데요, 이것이 pH0 일때 0V~1.23V (NHE기준)이 됩니다. 따라서 강산(pH=0)에서는 위 식에 따라서 실험을 해도 됩니다. 하지만 전극전위는 용액의 pH에 따라 변하게 됩니다. 그러므로 알칼리(KOH) 혹은 다은 pH의 용액에서 실험할 경우 E=E'-59mVpH 라는 식을 이용해서 사용하는 용액의 pH에 맞는 전압범위를 설정하셔야 합니다. 예를 들어 0.1M KOH용액의 pH가 13이라고 한다면, 수소반응 E = 0 - 0.059V(13) = -0.767V (vs. NHE) = -1.186V (vs. Hg/Hg2SO4) 산소 반응 E = 1.23 - 0.059V(13) = 0.463V (vs. NHE) = -0.044V (vs. Hg/Hg2SO4) 영역에서 실험을 하면 됩니다. 또한 기준전극의 전해질의 농도에 따라서 미세하게 기준전위가 달라지니 이부분도 확인해보시기 바랍니다. Ag/AgCl의 경우 saturated, 3M, 1M KCl 등 여러가지가 있습니다. Reversible hydrogen electrode(RHE)를 사용하면 pH에 의한 전위변화를 고려하지 않아도 됩니다. 다른 기준전극들과 다르게 사용하는 용액에서 H2/H+ 평형반응을 기준으로 사용하여 어떤 용액에서든 0V ~ 1.23V의 전압범위에서 실험을 하시면 됩니다.
    기본적으로 전기화학 반응은 물 전기분해 영역내에서 진행되는데요, 이것이 pH0 일때 0V~1.23V (NHE기준)이 됩니다. 따라서 강산(pH=0)에서는 위 식에 따라서 실험을 해도 됩니다. 하지만 전극전위는 용액의 pH에 따라 변하게 됩니다. 그러므로 알칼리(KOH) 혹은 다은 pH의 용액에서 실험할 경우 E=E'-59mVpH 라는 식을 이용해서 사용하는 용액의 pH에 맞는 전압범위를 설정하셔야 합니다. 예를 들어 0.1M KOH용액의 pH가 13이라고 한다면, 수소반응 E = 0 - 0.059V(13) = -0.767V (vs. NHE) = -1.186V (vs. Hg/Hg2SO4) 산소 반응 E = 1.23 - 0.059V(13) = 0.463V (vs. NHE) = -0.044V (vs. Hg/Hg2SO4) 영역에서 실험을 하면 됩니다. 또한 기준전극의 전해질의 농도에 따라서 미세하게 기준전위가 달라지니 이부분도 확인해보시기 바랍니다. Ag/AgCl의 경우 saturated, 3M, 1M KCl 등 여러가지가 있습니다. Reversible hydrogen electrode(RHE)를 사용하면 pH에 의한 전위변화를 고려하지 않아도 됩니다. 다른 기준전극들과 다르게 사용하는 용액에서 H2/H+ 평형반응을 기준으로 사용하여 어떤 용액에서든 0V ~ 1.23V의 전압범위에서 실험을 하시면 됩니다.
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