2. 3전극 시스템

전극을 테스트할 때 흔히 보는 양극, 음극의 2전극이 아닌
작업 전극, 카운터 전극, 기준 전극의 3전극 시스템을 활용한다.
전류가 흐름에 따라 과전압에 의해 전압에 변화가 있기 때문에 기준전극을 사용한다.

Working Electrode: 전기화학 반응이 일어나는 전극
Counter Electrode: WE와 연결돼 전류를 전달하고 회로를 완성하는 전극
Reference Electrode: 전위의 기준이 되며 전류가 거의 흐르지 않는 전극

기준전극은 다음 네 가지 사항이 요구된다.
1) 가역 반응이 일어난다.
2) 안정적이고 잘 알려진 potential을 가진다.
3) 기준 전극 반응에 참여하는 이온은 용액에 포함된다.
4) liquid junction으로 potential에 offset을 가하지 않아야 한다.

여기서 liquid junction potential은 농도 구배에 따라 이온 확산이 일어나지만
이온의 크기와 전하량에 따라 이동도가 다르기 때문에 potential 차이가 형성된다.

따라서 접합부에서 생성된 전기장은 빠른 이온은 느리게,
느린 이온은 가속하여 모든 곳에서 전기적으로 중성을 유지하도록 만든다.

Standard Hydrogen Electrode(SHE): Pt 전극 & 이론적 이상용액 [H⁺]=1M
Normal Hydrogen Electrode(NHE): Pt전극 & 1M 산 용액
산성 환경: H₂ <-> 2H⁺ + 2e^- (0V)
염기 환경: H₂ + 2OH^- <-> 2H₂O + 2e^- (-0.828V)

Saturated Calomel Electrode(SCE): Cl^- 전해질에 사용하는 전극 (KCl 포화용액)
2Hg(l) + 2Cl^- <-> Hg₂Cl₂ + 2e^- (0.242V)
$E_{cal} = 0.268 - 0.059\log{Cl^{-}}$

Silver-Silver Chloride Electrode: 고온에서 주로 사용되는 전극
AgCl(s) + e^- <-> Ag(s) + Cl^- (0.2225V)
$E_{Ag/AgCl} = 0.222 - 0.059 \log{Cl^{-}}$

Cu-saturated CuSO4 electrode: 범용성이 큰 전극
$E_{Cu^{2+}/Cu}=0.340-0.0295\log{Cu^{2+}}$