所有电化学系统均包含至少两个浸入电解质溶液中或紧密附着于电解质的电极，并且在许多情况下，必须使用隔膜将两个电极分开。

我们将分别介绍电极，隔膜，电解质溶液和电解池的设计和安装。

电极是与电解质溶液或电解质接触的电子导体或半导体，并且是多相系统。

电化学系统通过电极实现电能的输入或输出，电极是进行电极反应的地方。

普通的电化学系统分为两电极系统和三电极系统，并且最常使用三电极系统。

对应的三个电极是工作电极，参比电极和辅助电极。

工作电极：也称为研究电极，表示正在研究的反应在该电极上发生。

一般来说，工作电极的基本要求是：工作电极可以是固体或液体，并且可以使用各种导电固体材料作为电极。

（1）所研究的电化学反应不受电极本身反应的影响，可以在较大的电位区域中进行测量；（2）电极不得与溶剂或电解质成分发生反应；（3）电极面积不应太大。

电极表面应均匀且光滑，并且可以通过简单方法清洁表面。

工作电极的选择：通常根据研究的性质预先确定电极材料，但是最常见的“惰性”固体电极材料是玻璃碳（铂，金，银，铅和导电玻璃）。

当使用固体电极时，为了确保实验的可重复性，必须注意建立适当的电极预处理步骤，以确保氧化还原的可再现状态，表面形态以及不存在吸附的杂质。

在液体电极中，汞和汞齐是最常用的工作电极。

它们都是液体，具有可重现的均匀表面。

这很容易准备和保持清洁。

同时，电极上的高氢释放超电势增加。

负电势下的工作窗口广泛用于电化学分析。

辅助电极：也称为对电极。

辅助电极和工作电极形成一个环路，以使工作电极平滑连接，以确保所研究的反应在工作电极上发生，但必须没有办法限制电池观察的响应。

当工作电极发生氧化或还原反应时，可以将辅助电极布置为用于气体沉淀反应或工作电极反应的逆反应，以保持电解质组成不变，即，辅助电极的性能通常不显着。

影响研究电极上的反应。

但是，减少反应对工作电极上辅助电极干扰的最佳方法可能是使用烧结玻璃，多孔陶瓷或离子交换膜将溶液隔离在两个电极区域中。

为了避免辅助电极对测量数据的任何特性影响，对辅助电极的结构仍存在一定要求。

与工作电极相比，辅助电极应具有较大的表面积，以使外部极化主要作用在工作电极上。

辅助电极本身具有小的电阻并且不易于极化，并且还需要其形状和位置。

参比电极：是指已知电势接近理想非极化电极的电极。

基本上没有电流流过参比电极，该电流用于确定研究电极（相对于参比电极）的电极电位。

在受控电势实验中，由于参比半电池保持固定电势，因此添加到电化学电池中的电势的任何变化都直接显示在工作电极/电解质溶液的界面上。

实际上，参比电极不仅具有提供热力学参比的作用，而且还具有分离工作电极作为研究系统的双重作用。

参比电极需要具备的一些特性：（1）交流电流密度大，是可逆电极，电极电势符合能斯特方程。

2）当有小电流流过时，电极电位可以迅速恢复到原始状态；3）它应具有良好的潜在稳定性和可重复性。

参比电极的类型：可以为不同的研究系统选择不同的参比电极。

水系统中常见的参比电极包括：饱和甘汞电极（SCE），Ag / AgCl电极，标准氢电极（SHE或NHE）等。

许多有机电化学测量是在非水溶剂中进行的。

尽管也可以使用水性参比电极，但它们不可避免地将水带入系统并影响研究结果。

因此，建议使用非水参考系统。

常用的非水参比系统是Ag / Ag +（乙腈）。

在工业上通常使用简单的参比电极，或者将辅助电极用作参比电极。

盐桥和鲁金毛细管：在测量工作电极的电势时，参比电极中溶液的组成与所研究系统的溶液通常不同。

为了减少或消除液体连接电位，经常使用盐桥。

为了减少未补偿的溶液电阻，经常使用Lukin毛细管。

化学电源和电解装置：对于化学电源和电解装置，辅助电极和参比电极通常合为一体。

化学电源中的电极材料可以参与流动反应，并且可以溶解或改变其化学组成。

对于电解过程，电极通常不参与化学或电化学反应，而仅将电能转移到发生电化学反应的电极/溶液界面。

在电解过程中能够长时间维持其自身性能的不溶性电极的制备一直是电化学工业中最复杂和最困难的问题之一。

不溶性电极不仅应具有高化学稳定性，而且还对催化性能和机械强度有要求。