研究において、2電極、3電極、4電極セルの設定を使用することで、さまざまな構成が可能となります。実験の要件に応じて、特定の設定が他の設定よりも適している場合があります。そのため、これら3つのケースにおける適切な電極配置が、この技術資料で定義されています。
例として、酸性媒体中での白金酸化の際に、INTELLO搭載のVIONICのセカンドセンス（S2）を用いて対極の電位を測定します。溶液中に溶解したPtが測定結果に影響を及ぼす可能性があるため、対極の電位を監視できることが重要です。
PGSTATをポテンシオスタットモードに設定して使用する場合、希望する電位は対極と作業電極間に印加されます。作業電極では、同時に電流も測定されます。電位は、センスリード (S) と参照電極 (RE) リードの間の電位差として測定され、𝑉S − 𝑉RE と表されます。
一部の実験では、電気化学セル内の単一の電位を測定するだけでは、起こっている現象を完全に把握するには不十分です。
標準として、INTELLO搭載のVIONIC (図1) には、2つのセンスリードが装備されています。
Pure Signal Bridgeのバッファーボックスには、アース接地およびセンス (S)、参照電極 (RE)、セカンドセンス (S2) のアダプティブケーブルの接続が含まれています（図2）。
S2で電位を測定する場合、その値は参照電極とS2で測定された電位の差、𝑉S2 − 𝑉RE として計算されます。
4電極セルでは、参照リードが参照電極に接続され、センスリードは通常白金電極に接続されます。S2は通常、対極に接続されます（図3）。
この方法により、参照電極とセンス電極間の電位差が測定および制御され、一方で参照電極と対極間の電位は測定のみが行われます。
3電極セル構成では、参照リードが参照電極 (RE) に接続され、センスリードが作業電極に接続されます。S2は対極に接続されます（図4）。
この構成により、参照電極とセンス電極間の電位差が測定および制御され、参照電極と対極間の電位は測定のみが行われます。
2電極セルを使用する場合、参照電極リードは対極（CE）に接続され、センスリードは作業電極に接続されます（図5）。
ここでは、参照電極（RE）とセンスリード（S）間の電位差が測定されます。図5に示すように、S2リードを参照リードとともに対極に接続することも可能です。ただし、この場合、PGSTATは0 Vの電位を測定します。なぜなら、2つのリードが接続されていると、その間の電位差は0 Vになるためです。
電気触媒反応は、第二の電位を測定する必要がある応用の一例です。酸性媒体中での白金作業電極（𝑉𝑊𝐸）のサイクリックボルタンメトリー（CV）において、白金対極（𝑉𝐶𝐸）の電位が作業電極の電位と共に測定されます。
ここでは、対極の電位が十分に高くなることで、白金の電気溶解が起こる可能性があります。溶液中に溶け出した白金は、作業電極（WE）で起こる反応に干渉し、結果にバイアスをかけることがあります。したがって、対極の電位を監視することが重要です[1]。
この技術資料では、対極の電位と作業電極の電位が共に測定され、結果が比較されます。
実験は、メトロームのオートラボ（Autolab） VIONIC（INTELLO搭載）を使用して実施されました。VIONIC機器には、標準で線形走査ジェネレーターが搭載されており、線形走査および線形サイクリックボルタンメトリー（CV）の実行が可能です。
作業電極にはメトロームの白金ワイヤー、対極にはメトロームの白金シート電極、参照電極にはメトロームのAg/AgCl 3mol/L KClを使用しました。実験には、メトロームのファラデーケージ内に設置されたオートラボ 電極触媒 RRDEセルが用いられました。
INTELLOの手順は、まず作業電極を0.15 Vに偏極させることから始まりました。3秒間の安定化時間の後、線形ポテンショスタティックCVが続きました。このCVは3回の走査で構成され、0.15 Vからスタートし、最初の頂点である1.35 Vまで走査し、その後、2番目の頂点である-0.81 Vまで走査し、最後に再び0.15 Vで終了しました。走査速度は500 mV/sで、電位間隔は5 mV、サンプリング間隔は10 msとなっていました。
図6には、得られたサイクリックボルタンメトグラムが示されています。データポイントは走査に応じて青のグラデーションで表示されており、色が薄いデータポイントは最初の走査、色が中程度のデータポイントは2回目の走査、そして色が濃いデータポイントは3回目の走査からのものです。
サイクリックボルタンメトグラムの詳細な議論は、MetrohmのアプリケーションノートAN-EC-025に記載されています。
図7には、作業電極（WE）の電位がオレンジ色で、対極（CE）の電位が青色で示された時間プロットが表示されています。左側の薄い色は最初の走査に対応し、中間の色は2回目の走査からのもの、右側の濃い色は3回目の走査からのものです。
図7は、対極（青）の電位が0.6 Vを超える値に達することを示していますが、これは実質的な白金溶解を引き起こすには十分ではないことを示しています。
この技術資料では、酸性媒体中での白金酸化を研究することにより、対極の電位と作業電極の電位を同時に測定するVIONIC（INTELLO搭載）の機能が実証されました。
- L. Xing et al., Electrocatalysis (2014)5:96–112
アプリケーション共有
PDFダウンロード