銀/氯化銀（Ag/AgCl）電極是一種可逆非極化電極，其電化學穩定性來源于Ag/AgCl/Cl?界面的氧化還原平衡。其核心原理如下：
基底材料：金屬銀（Ag）
活性層：表面覆蓋氯化銀（AgCl，通過電化學氧化或粉末燒結形成）
電解質環境：含氯離子（Cl?）的溶液（如KCl凝膠或生理鹽水）
在電極-電解質界面，發生可逆的氧化還原反應：
Ag+Cl−?AgCl+e−Ag+Cl−?AgCl+e−正向反應（氧化）：銀原子失去電子，與溶液中的Cl?結合生成AgCl。
Ag+Cl−→AgCl+e−Ag+Cl−→AgCl+e−逆向反應（還原）：AgCl獲得電子，還原為Ag并釋放Cl?。
AgCl+e−→Ag+Cl−AgCl+e−→Ag+Cl−該反應在平衡狀態下動態進行，確保電極電位穩定。
Ag/AgCl電極的平衡電位由能斯特方程描述：
E=E0−RTFln?aCl−E=E0−FRT?lnaCl−?E0E0：標準電極電位（+0.222 V vs. SHE，25℃）
RR：氣體常數（8.314 J/mol·K）
TT：絕對溫度（K）
FF：法拉第常數（96485 C/mol）
aCl−aCl−?：溶液中Cl?的活度（濃度）
關鍵結論：
電位僅取決于Cl?濃度，與電流大小無關（非極化特性）。
若Cl?濃度固定（如使用飽和KCl凝膠），電位高度穩定。
快速響應：反應速率快，能即時跟隨生物電信號變化（如EEG高頻成分）。
低阻抗：多孔AgCl層提供大表面積，降低電荷轉移電阻。
抗極化：雙向電流通過時無電荷堆積，避免基線漂移。
| 特性 | Ag/AgCl電極 | 極化電極（如Ag、Pt） |
|---|---|---|
| 電流通過 | 可逆反應，無凈電荷積累 | 電荷堆積，產生極化過電位 |
| 電位穩定性 | 由Cl?濃度決定，高度穩定 | 受電流影響，易漂移 |
| 適用信號 | 直流/低頻/高頻均可 | 僅適合交流信號（如電容式EMG） |
必須使用含Cl?的導電介質（如KCl凝膠），否則AgCl層會溶解：
AgCl→Ag++Cl−AgCl→Ag++Cl−導致電極失效。
長期使用損耗：AgCl可能逐漸還原為Ag，需定期重新氯化（如通電氧化）：
Ag+Cl−→+0.3VAgCl+e−Ag+Cl−+0.3V?AgCl+e−避光保存：AgCl遇光分解（AgCl→hνAg+12Cl2AgClhν?Ag+21?Cl2?）。
信號轉換：
生物組織中的離子電流（Na?、K?）通過導電膏到達電極表面。
Ag/AgCl界面將離子電流轉換為電子電流，傳輸至放大器。
噪聲抑制：
穩定電位減少運動偽跡（如皮膚阻抗變化）。
低阻抗特性降低熱噪聲（Johnson-Nyquist噪聲）。
Ag/AgCl電極的可逆性源于Ag/AgCl/Cl?氧化還原平衡，其特點包括：
電位由Cl?濃度決定，與電流無關（非極化）。
快速反應動力學適合寬頻信號（0.1 Hz~10 kHz）。
需維持Cl?環境和AgCl層完整性以保證性能。
這一原理使其成為EEG、ECG、電化學傳感器等領域的理想電極材料。
下一篇：銀/氯化銀電極的作用及原理解析
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