Palladium-waterstofelektrode

De palladium-waterstofelektrode (Pd/H₂) is een veel gebruikte referentie-elektrode in elektrochemische studies.^[1] Het merendeel van de kenmerken zijn vergelijkbaar met de standaard-waterstofelektrode (met platina). Maar palladium heeft een belangrijk kenmerk - de mogelijkheid om waterstof op te nemen als interstitieel-defect.^[2]^[3]

Werking van de elektrode

Wanneer waterstof wordt geabsorbeerd in palladium kunnen de onderstaande twee fasen naast elkaar voorkomen:

De alfa-fase, met waterstofconcentraties van minder dan 0,025 atomen per palladiumatoom.
De bèta-fase, met waterstofconcentraties die overeenkomen met de niet-stoichiometrische formule PdH_0.6

Het elektrochemische gedrag van een palladiumelektrode in evenwicht met H₃O⁺-ionen in oplossingen loopt parallel aan het gedrag van palladium met moleculaire waterstof.

{\tfrac {1}{2}}H_{2}=H_{ads}=H_{abs}

Dus het evenwicht wordt gecontroleerd in het ene geval door de gedeeltelijke druk van fugaciteit van moleculaire waterstof en in het andere geval door de activiteit van H⁺-ionen in de oplossing.

E=E^{0}+{RT \over F}\ln {a_{H^{+}} \over (p_{H2})^{1/2}}

Wanneer palladium elektrochemisch wordt geladen door waterstof komt het bestaan van de twee fasen tot uiting door een constante potentiaal van circa +50 mV versus de omkeerbare waterstofelektrode. Dit potentieel is onafhankelijk van de hoeveelheid opgenomen waterstof opgenomen over een breed bereik. Deze eigenschap is de basis voor het gebruik van de palladium-waterstofreferentie-elektrode. Het belangrijkste kenmerk van deze elektrode is de afwezigheid van het constant borrelen van moleculaire waterstof door de oplossing zoals noodzakelijk voor de standaard-waterstofelektrode.