פוטנציאל האלקטרודה הוא ההבדל בפוטנציאלים האלקטרוסטטיים בין האלקטרוליט לאלקטרודה. הופעתו של פוטנציאל כזה נובעת מהפרדה מרחבית של מטענים, שיש להם סימנים הפוכים בגבול הפרדת הפאזה עם היווצרות שכבה כפולה חשמלית.
הפרדה מרחבית של מטענים בגבול בין אלקטרודת מתכת לתמיסת אלקטרוליט קשורה לתופעות כמו העברת יונים מהמתכת לתמיסה בתהליך של יצירת שיווי משקל אלקטרוכימי, כמו גם ספיחה של יונים מהאלקטרוליט אל משטח האלקטרודה; עקירה של גז מחוץ לסריג הגביש היוני הטעון חיובי; ספיחה שאינה קולומבית של יונים או מולקולות נוזל על אלקטרודה. בשל שתי התופעות האחרונות, פוטנציאל האלקטרודה לעולם אינו שווה לאפס, גם אם המטען של משטח המתכת הוא אפס. הערך המוחלט של הפוטנציאל של אלקטרודה בודדת אינו נקבע; לשם כך, נעשה שימוש בשיטת השוואת אלקטרודות הייחוס והבדיקה. פוטנציאל אלקטרודהשווה לגודל הכוח האלקטרו-מוטורי (EMF) המתקבל במעגל האלקטרוכימי.
לפתרונות על בסיס מים נהוג להשתמש באלקטרודות מימן. אלמנטים סטנדרטיים מסוג זה משמשים כתקנים למדידות אלקטרוכימיות שונות, וכן במכשירים גלווניים. אלקטרודת מימן היא חוט מתכת או לוחית שסופגים היטב גז מימן (לרוב משתמשים בפלדיום או פלטינה). חוט צלחת כזה רווי במימן בלחץ אטמוספרי, ולאחר מכן הוא טובל בתמיסה מימית עשירה ביוני מימן. הפוטנציאל של צלחת כזו הוא פרופורציונלי לריכוז היונים בתמיסה. היסוד הוא תקן, פוטנציאל האלקטרודה של תגובה כימית נמדד ביחס אליו.
כאשר מרכיבים תאים גלווניים המבוססים על מימן והתקנים הניתנים לזיהוי, מתרחשת תגובה (הפיכה) על פני השטח של מתכת מקבוצת פלטינה, כלומר תהליך הפחתה או חמצון. סוג התהליך תלוי בפוטנציאל התגובה המתמשכת של היסוד הנקבע. הפוטנציאל של אלקטרודת המימן נלקח שווה לאפס כאשר לחץ המימן הוא אטמוספרה אחת, ריכוז הפרוטונים של התמיסה הוא מול אחד לליטר, והטמפרטורה היא 298 K. אם היסוד הנחקר נמצא בתנאי ייחוס, כלומר, כאשר פעילות היונים המשפיעים על הפוטנציאל היא אחת, ולחץ הגז - 0, 101 MPa, הערך של הפוטנציאל הזה נקרא סטנדרטי.
מדידה של EMFאלקטרודה גלוונית בתנאים סטנדרטיים, חשב את פוטנציאל האלקטרודה הסטנדרטי של התגובה הכימית. בדרך כלל ערך זה נמדד בתנאים שבהם כל הפעילויות התרמודינמיות של התגובה הקובעת הפוטנציאל שוות לאחדות, ולחץ הגז הוא 0.01105 Pa. הפוטנציאל של האלמנט הנבדק נחשב חיובי אם, במצב "מקור זרם", אלקטרונים נעים משמאל לימין במעגל החיצוני, וחלקיקים טעונים חיובי נעים באלקטרוליט.
