Omkeerbare waterstofelektrode

Een omkeerbare waterstofelektrode (RHE - Reversible hydrogen electrode) is een referentie-elektrode, meer specifiek een subtype van de standaard-waterstofelektrode voor elektrochemische processen en wijkt van de standaard-waterstofelektrode af door het feit dat het gemeten potentiaal niet veranderd met de pH-waarde waarmee deze eletrode geschikt is voor gebruik in een elektroliet.

De naam verwijst naar het feit dat de elektrode direct in het elektroliet wordt toegepast en niet van elkaar wordt gescheiden door een zoutbrug. De waterstof ion concentratie is dus niet 1, maar komt overeen met die van de elektroliet oplossing, op deze manier blijft het potentiaal stabiel met een veranderende pH-waarde. Het potentiaal van de RHE correleert aan de pH-waarde:

$E_0 = 0,000 - 0,059*pH$

In het algemeen voor waterstofelektroden waarbij de reactie:

$2\; \mathrm{H_3 O^+} \; + \; 2\; \mathrm{e^-} \quad \overrightarrow{\leftarrow} \quad \mathrm{H_2} \; + \; 2\; \mathrm{H_2 O}$

verstrijkt, wordt de volgende afhankelijkheid van het equilibrium potentiaal $E$, waterstofdruk $p\mathrm{[H_2]}$ en de activiteit van een $a\mathrm{[H_3 O^+]}$ van de oxonium ionen:

$E = E_{00} + \frac{R\;T}{F} \left( \ln \left( a[\mathrm{H_3 O^+}] \right) - \frac{1}{2}\ln\left( \;p[\mathrm{H_2}] \right) \right)$

Hier is $E_{00}$ de standaard potentiaal (dit is per definitie gelijk aan nul), R is de universele gasconstante, T de absolute temperatuur en F is de constante van Faraday.

Spanningspulsen treden op in de elektrolyse van water, wat betekent dat de vereiste celspanning als gevolg van kinetische remming hoger is dan het evenwichtspotentiaal. De spanning neemt toe met toenemende stroomdichtheid op de elektroden. De meting van het evenwichts potentiaal is daarom zonder stroom mogelijk.

Principe

De omkeerbare waterstofelektrode is een vrij praktische en reproduceerbare elektrode "standaard".

Het voordeel van deze elektrode is dat er geen zoutbrug is nodig:

• geen verontreiniging van het elektroliet door chloride- of sulfaat ionen
• geen diffusie potentialen op de elektroliet brug (vloeibaar potentiaal knooppunt).
• metingen gedurende lange tijd mogelijk (geen elektroliet brug betekent geen onderhoud van de brug)

Zie ook

• Dynamische-waterstofelektrode
• Zilverchloride-elektrode
• Palladium-waterstofelektrode