三电极体系 电化学传感器

Table of Contents

1. 三电极系统的组成

工作电极

对电极

参比电极

2. 三电极系统的优点

三电极系统常用于生物传感器的构造和生化检测，是电化学检测领域的重要技术。

1. 三电极系统的组成

三电极体系中的三电极是指：WE/SE工作电极(检测电极，指示电极)、CE对电极(反电极，辅助电极)以及RE参比电极。

工作电极、检测电极、指示电极（WE/SE）

工作电极（Work Electrode，WE; Sense Electrode SE） ，又称研究电极，是指研究反应发生在电极上，即反应物质发生在电极上。一般来说，工作电极的材料可以是固体和液体。常用的工作电极材料有：玻璃碳电极、铂（Pt）、金（Au）、银（Ag）、铅（Pb）、导电玻璃（ITO）、汞（Hg）等。

工作电极需要满足以下条件：

1.研究的电化学反应不会受到电极本身反应的影响，可以在较大的点区域进行测量

2.电极材料不能与溶剂或电解液中的成分反应

3、电极面积不宜过大，且电极表面最好是平滑均一的，能够通过简单的方式进行表面净化

为保证实验的可重复性，需要建立适当的电极预处理步骤，以保证氧化还原和表面形状的可重复性。

对电极、反电极、辅助电极(CE)

对电极（Counter Electrode、CE）又称辅助电极。辅助电极和工作电极组成电路，使工作电极上的电流畅通，以确保工作电极上的反应。

当工作电极发生氧化或还原反应时，可以安排在电极上的气体沉淀反应或工作电极反应的反应，使电解质的组成保持不变。电极的性能通常不会影响工作电极的反应。

电极的电位会随着电流的变化而变化。如果测量过程中通过的电流较大，电极本身就会极化，因此不能作为电势比较的标准，容易造成测量误差。为了保持电极的电位稳定，必须使用辅助电极，否则会影响测量的准确性。

参比电极（RE）

参比电极（Reference Electrode，RE）电位不受电解液成分变化的影响，具有恒定值。

理想的参考电极为：

1.电极反应可逆，符合要求Nernst方程

2、电势不随时间而变化

3.小电流过时，能保持恒定，不易受温度等因素影响

2. 三电极系统的优点

三电极体系是为了排除电极电势因极化电流而产生较大误差而设计的。它在常规的两电极系统(工作电极和对电极)）在引入稳定工作电极的基础上参比电极。

当工作电极上的电流较小时，可以使用两个电极，即工作电极和参考电极。此时，参考电极不仅用于控制电位，还用于形成电流电路。

如果流过工作电极的电流较大，则必须使用附加电极与工作电极形成电流电路，此时的参考电极用于控制电位。此时，如果电流电路由参考电极组成，将对参考电极产生很大的极化影响，甚至损坏参考电极。

两个电极系统的示意图

三电极系统示意图

如图所示，三电极系统中有两个电路，即：

1.测量电路:由工作电极和参考电极组成，即图中的W和R，该电路又称测量控制电路，用于测试工作电极上的电化学反应过程，该电路中的无极化电流流过，只有极小的测量电流，

2.极化电路:由工作电极和对电极组成，即图中的W和C。极化电路中有极化电流，可以测量和控制极化电流，极化电路可以传输电子形成电路

因此，三电极系统的使用不仅可以极化工作电极的界面，而且不妨碍工作电极的电位控制和测量，从而控制和测量电流和电势。
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关于电化学传感器 趋肤效应_杨飞的博客-CSDN博客

四电极和三电极对电极和辅助电极一样，接线一样吗？

不一样。

参考三电极工作原理：

三电极系统的工作原理 - 电子常识 - 电子爱好者网

连线图

四电极：工作电极（worker），对电极（counter），参考电极/参考电极（reference），辅助电极（auxiliary electrode）

工作电极是指在试验过程中可能导致试验液中待测成分浓度明显变化的电极

对电极的作用是和工作电极组成回路以通过电流，应该不影响工作电极上的反应，故常选择铂等稳定物质

在测量一个电极的电极电位时，必须配备另一个已知的电极电位电极，使其成为电池。测量电位后，可计算测量电极的电极电位。已知电极电位的电极称为参考电极

电极和辅助电极是一样的，不同的说法，作用是工作电极（ working electrode）电化学的三电极系统是：辅助电极AE(也称对电极CE）,工作电极（WE）,参比电极（RE）；电压测量：电压测量回路（由电压测量回路）WE和RE由组成)和电流测量回路(由电流测量回路(由组成)WE和AE组成）.这种说法不是很常见.
辅助说得简单点：单个电极的绝对电位是测不出来的,也没有电流

关于电化学传感器

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电化学气体CO传感器电路

电化学气体传感器电路分析_gtkknd的专栏-CSDN博客_电化学传感器电路

当导体内有交流电或交变电磁场时，导体内的电流分布不均匀，电流集中在导体的皮肤部分，即电流集中在导体表面的薄层上，越靠近导体表面，电流密度越大，导体内的电流实际上就越小。结果，导体的电阻增加，其损功率增加。这种现象被称为皮肤趋势效应(skin effect)

应对趋肤效果的方法有：
一、可采用多根导线，总截面积不变，但有效面积增加；
二、镀银导线表面，降低表面电阻。

三、在宽导线之间打孔
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