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你知道嗎？非水系統中的參考電極面臨哪些挑戰？
在電化學研究中，參考電極扮演著至關重要的角色。它是具有穩定且已知的電極電位的電極，為測量電池中的其他電極提供基準。儘管在水系統中，常見的參考電極如標準氫電極（SHE）表現穩定，但在非水系統的使用上卻存在著許多挑戰。
傳統的水系參考電極如飽和卡羅梅爾電極（SCE）和銀氯化銀電極（Ag/AgCl）都依賴於飽和的水溶液，這使得它們在非水系統中的表現不可靠。
首先，非水系物質如醯胺或醇類會對參考電極的表現產生不利影響。例如，標準氫電極的金屬電極在某些溶劑中會快速中毒，導致電位無法穩定，大大降低了其作為參考的可靠性。在某些情況下，即使短時間內使用水系參考電極也可能產生不可預測的影響，因為它們與非水系溶劑間的接觸會形成液-液界面，並引入難以量測的界面電位差。
使用水系參考電極的最大問題在於，不同溶劑中的電位測量並不具可比性，潛在的問題使得這些測量結果變得不可依賴。
為了解決這些問題，近年來引入了準參考電極（QRE）這一概念。準參考電極可以使用鐵乙烯（ferrocene）或其他內部標準物質參考，使其在非水環境中表現出更加穩定的特性。這些電極的製作過程也相對簡單，並且可以在每次實驗之前重新製作，這對於實驗的可靠性至關重要。
準參考電極的製作過程之簡單，使得在新一輪的實驗中，可以以更柔軟的條件與設置來確保參考的可靠性。
然而，準參考電極並非完美無瑕。它們的穩定性還是依賴於其組成環境的已知條件。舉例來說，若要利用鈣鈦礦電極作為一種參考，則必須清楚pH值及其他環境變量的變化，否則其測量結果會受到干擾。
另一種挑戰源自所謂的「假參考電極」，這類電極的電位並不穩定，而是在不同的實驗條件下會有所變化。因此，雖然它們在已知的條件下能夠使用，但在不確定性較高的環境中，其成果可預測性則相對較低。此類電極主要用於某些特定的研究領域，如氮化鋯（YSZ）膜電極的開發等，其潛力根據實驗的pH值而改變，在高溫下的應用更是顯著。
非水系統中的參考電極挑戰不僅限於穩定性問題，還包括實驗誤差的減少及結果的透明度。相較於水相系統，這些挑戰要求研究人員在實驗設計時更加謹慎，以便從根本上解決這些電極的局限性。在研究電化學過程中追求高準確度的同時，如何克服這些挑戰是未來的重要課題。
能否在不使用水相參考的情況下成功開發出穩定可靠的非水系統參考電極，將會成為推動電化學技術發展的關鍵所在？
