DE102016121730A1

DE102016121730A1 - Elektrodenträger für eine elektrochemische Messzelle und elektrochemische Messzelle mit darin integriertem Elektrodenträger

Info

Publication number: DE102016121730A1
Application number: DE102016121730.1A
Authority: DE
Inventors: Frank Kuntze; Wolfram Nowak
Original assignee: Kuntze Instr GmbH; Kuntze Instruments GmbH
Current assignee: Kuntze Instr GmbH; Kuntze Instruments GmbH
Priority date: 2016-11-14
Filing date: 2016-11-14
Publication date: 2018-05-17

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektrodenträger (3) für eine elektrochemische Messzelle zur Bestimmung der Konzentration eines Oxidations- oder Reduktionsmittels und/oder zur Messung anderer chemischer Messgrößen in einer Flüssigkeit, der gekennzeichnet ist durch mindestens ein aus elektrisch leitenden Material bestehendes Anschlussstück (1), das in die Außenwand des Elektrodenträgers (3) derart eingefügt und an eine elektrische Anschlussleitung angeschlossen ist, dass das Anschlussstück (1) bei Auftragen eines Elektrodenmaterials (2) auf die der Anschlussleitung abgewandt liegende Wand des Elektrodenträgers in elektrisch leitenden Kontakt mit dem Elektrodenmaterial kommt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektrodenträger gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der DE 20 2011 101 241 U1 ist eine elektrochemische Messzelle zur Bestimmung der Konzentration eines Oxidations- oder Reduktionsmittels in einer Flüssigkeit beschriebenen. Für die Herstellung dieser Messzelle wird in der folgenden Weise vorgegangen:

- Ein Elektrodengrundkörper, der an einer Rückseite fest und elektrisch leitend an Anschlussleitungen angeschlossen ist, wird an dem insbesondere aus Glas bestehenden Elektrodenträger in einer Fügeposition positioniert,
- In der Fügeposition wird der Elektrodenträger im Bereich seiner Öffnung zum Schmelzen gebracht, derart dass das geschmolzene Elektrodenträgermaterial die von dem Elektrodengrundkörper abragenden Endabschnitte der Anschlussleitungen umgibt und den Elektrodengrundkörper an dessen Rückseite vollflächig kontaktiert.
- Wenn das Umschmelzen bzw. Einschmelzen in bzw. an dem Elektrodenträger in ausreichendem Maße bewerkstelligt ist, wird das geschmolzene Trägermaterial im Fügebereich zum Erstarren gebracht oder dem Erstarren überlassen.
- Anschließend werden in den Elektrodengrundkörper mittels eines Trennprozesses (Schleifen, Fräsen, ggf. auch durch Schneiden) durch Anbringen von mindestens einem Trennspalt die einzelnen Elektroden eingearbeitet.

Schwierigkeiten können insbesondere durch die hohen Temperaturen entstehen, die zum Aufschmelzen des Elektrodenträgermaterials erforderlich sind. Es handelt sich um ein sehr aufwändiges und insbesondere hinsichtlich der Positionierung der Einzelelektroden kompliziertes Verfahren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in der Herstellung vereinfachten Elektrodenträger und damit eine in der Herstellung vereinfachte Messzelle zu schaffen, wobei es als erstem Teilaspekt der Erfindung darum geht, als Vorprodukt einen Elektrodenträger zu schaffen, der gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung zu einem späteren Zeitpunkt zu einer elektrochemischen Messzelle weiterverarbeitet werden kann. Dieser Elektrodenträger ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1.
Das Anschlussstück besteht vorzugsweise aus einem Kontaktstift.
Das in die Wand des Elektrodenträgers, vorzugsweise eines schaftförmigen Elektrodenträgers eingefügte Anschlussstück kann vorzugsweise bündig oder nach außen vorstehend in die Wand des Elektrodenträgers eingefügt sein, oder gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einem solchen Abstand von der Außenwand des Elektrodenträgers enden, dass beim späteren Aufbringen von Elektrodenmaterial eine elektrische Verbindung zwischen dem Elektrodenmaterial und dem Anschlussstück hergestellt ist.
Die erfindungsgemäße Messzelle wird unter Verwendung des vorgefertigten Elektrodenträgers gemäß Anspruch 6 gefertigt, indem an den Stellen der Anschlussstücke und vorzugsweise auf den die Anschlussstücke umgebenden Bereichen Elektrodenmaterial auf den Elektrodenträger aufgetragen wird, und zwar vorzugsweise durch Bedampfen, Besprühen, galvanisch Belegen, Lackieren, Emaillieren, Einbrennen usw.
Die Ablagerungen des Elektrodenmaterials auf dem Elektrodenträger können eine Schichtdicke von 10 µ bis 5 mm haben. Dickere Elektrodenmaterialschichten können nach Verbrauch bzw. Abnutzung der Messzelle mit geringem Aufwand recycelt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher beschrieben:

1 zeigt einen Axialschnitt des unteren Abschnittes eines als Elektrodenschaft ausgebildeten Elektrodenträgers;
2 zeigt eine Schnittansicht gemäß 1 mit in den Elektrodenträger 3 eingefüllter Vergussmasse;
3 zeigt eine Schnittansicht gemäß 1 mit auf den Elektrodenträger 3 aufgetragenem Elektrodenmaterial zur Bildung einer Elektrode 2;
4 zeigt eine Darstellung im Wesentlichen gemäß 3 mit einem zusätzlichen, in den Elektrodenträger 3 eingesetztem Anschlussstück 1 und einem ringförmig auf den Elektrodenträger 3aufgetragenem Elektrodenmaterial zur Bildung einer Elektrode 2;
5 zeigt eine Ansicht gemäß 3 mit einer auf den Elektrodenträger 3 aufgetragenen kreisförmigen Elektrode;
6 zeigt eine Unteransicht der Darstellung von 5;
7 zeigt einen Axialschnitt des unteren Endes eines Elektrodenträgers 3 mit einem zusätzlichen, in den Elektrodenträger 3 eingefügten Anschlussstück 1 und einer diesem zusätzlichen Anschlussstück zugeordneten ringförmigen Elektrode 2;
8 zeigt eine Unteransicht des in 7 dargestellten Elektrodenträgers;
9 zeigt einen Axialschnitt des unteren Endes eines Elektrodenträgers 3 mit mehreren in den Elektrodenträger 3 eingesetzten Anschlussstücken 1 und auf den Elektrodenträger 3 aufgetragenen segmentförmigen Elektroden 2;
10 zeigt eine Unteransicht der Darstellung von 9;
11 zeigt einen Axialschnitt des unteren Endes eines Elektrodenträgers 3 mit mehreren in die Seitenwand des Elektrodenträgers eingefügten Anschlussstücken 1 und diesen Anschlussstücken zugeordnete ringförmige Elektroden 2;
12 zeigt eine Seitenansicht der Darstellung von 11.

Der in 1 dargestellte Elektrodenträger 3 hat die Form eines einem Reagenzglas ähnlichen Elektrodenschaftes, in den ein aus elektrisch leitendem Material bestehendes Anschlussstück 1 eingefügt ist, dessen äußeres Ende bündig mit der Außenwand des Elektrodenträgers 3 abschließt. An das innen liegende Ende des Anschlussstückes 1 ist eine elektrische Anschlussleitung 4 angeschlossen. Das Anschlussstück 1 hat die Form eines Kontaktstiftes. Das Anschlussstück kann abweichend von der Darstellung von 1 mit bündig mit der Außenwand des Elektrodenträgers abschließenden Anschlussstück 1 auch mit seinem von der Anschlussleitung 4 abgewandten Ende aus der Wand des Elektrodenträgers 3 vorstehend eingefügt sein
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Anschlussstück 1 auch in eine Bohrung in der Wand des Elektrodenträgers 3 so eingefügt sein, dass das äußere Ende des Anschlussstückes 1 mit Abstand von der äußeren Wandfläche endet.
Gemäß 2 ist in den Elektrodenträger 3 eine Vergussmasse 6 eingebracht.
Gemäß 3 ist auf den Elektrodenträger 3 Elektrodenmaterial zur Bildung einer Elektrode 2 aufgetragen, die mit dem Anschlussstück 1 in elektrisch leitendem Kontakt steht.
Bei der Ausführungsform gemäß 4 ist in die Seitenwand des Elektrodenträgers 3 ein zusätzliches Anschlussstück 1a eingefügt, das bündig mit der Außenwand des Elektrodenträgers 3 abschließt. Auf die Außenwand des Elektrodenträgers 3 ist eine ringförmige Elektrode 2 aufgetragen, die mit dem Anschlussstück 1a in elektrisch leitendem Kontakt steht.
Die 5 und 6 zeigen eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messzelle mit einer kreisförmigen, auf dem Elektrodenträger 3 abgelagerten Elektrode 2, die in elektrisch leitendem Kontakt mit dem Anschlussstück 1 steht.
Bei der Ausführungsform gemäß den 7 und 8 ist zusätzlich zu der kreisförmigen Elektrode 2 eine weitere kreisringförmige Elektrode 2 vorgesehen, die mit einem zusätzlichen, in die Wand des Elektrodenträgers 3 eingefügten Anschlussstück 1 in elektrisch leitendem Kontakt steht.
Bei den Ausführungsformen gemäß den 9 und 10 sind auf der Wand des Elektrodenträgers 3 beispielsweise vier in axialem Abstand voneinander liegende Elektroden 2 abgelagert, die mit in die Wand des Elektrodenträgers 3 eingefügten Anschlussstücken 1 in elektrisch leitendem Kontakt stehen.
Bei der Ausführungsform gemäß den 11 und 12 sind in die Seitenwand des Elektrodenträgers 3 mehrere Anschlussstücke 1 eingefügt. Jedem Anschlussstück 1 ist eine ringförmige Elektrode 2 zugeordnet, die in elektrisch leitendem Kontakt mit dem Anschlussstück 1 steht.
Ein Vorteil der sich aus der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Elektrodenträgers und der fertigen Messzelle ergibt, besteht darin, dass der Elektrodenträger aus einem Material aus der Gruppe von Glas, Kunststoff, Keramik, Metall oder organischem Material bestehen kann.
Das die Elektroden 2 bildende Elektrodenmaterial kann vorzugsweise durch Bedampfen, durch Besprühen, galvanisches Belegen, durch Lackieren, durch Emaillieren oder durch Einbrennen auf den Elektrodenträger 3 aufgetragen werden.
Bei den Ausführungsformen mit mehreren Elektroden liegen die Elektroden im Abstand voneinander und sind damit relativ zueinander isoliert.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektrodenträger und eine mit einem solchen Elektrodenträger ausgerüstete Messzelle zum Messen und/oder Bestimmen chemischer Messwerte an der Oberfläche von Stoffen, z.B. Papier, Vlies, Lebensmittel oder Haut und Schleimhaut.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202011101241 U1 [0002]

Claims

Elektrodenträger (3) für eine elektrochemische Messzelle zur Bestimmung der Konzentration eines Oxidations- oder Reduktionsmittels und/oder zur Messung anderer chemischer Messgrößen in einer Flüssigkeit, gekennzeichnet durch mindestens ein aus elektrisch leitenden Material bestehendes Anschlussstück (1), das in die Außenwand des Elektrodenträgers (3) derart eingefügt und an eine elektrische Anschlussleitung angeschlossen ist, dass das Anschlussstück (1) bei Auftragen eines Elektrodenmaterials (2) auf die der Anschlussleitung abgewandt liegende Wand des Elektrodenträgers in elektrisch leitenden Kontakt mit dem Elektrodenmaterial kommt.
Elektrodenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Anschlussstück (1) auf seinem von der Anschlussleitung (4) abgewandten Ende bündig in die Wand des Elektrodenträgers (3) eingefügt ist.
Elektrodenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Anschlussstück (1) mit seinem von der Anschlussleitung (4) abgewandten Ende aus der Wand des Elektrodenträgers (3) vorstehend in die Wand des Elektrodenträgers eingefügt ist.
Elektrodenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Anschlussstück (1) mit seinem von der Anschlussleitung (4) abgewandten Ende mit Abstand von der äußeren Wandfläche in die Wand des Elektrodenträgers (3) eingefügt ist.
Elektrodenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er als ein Elektrodenschaft ausgebildet ist und aus einem Material aus der Gruppe von Glas, Kunststoff, Keramik, Metall oder organischem Material besteht.
Elektrochemische Messzelle, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Elektrodenträger (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 enthält, und dass zur Bildung von mindestens einer Elektrode (2) Elektrodenmaterial mit einer Schichtdicke von 10 µ bis 5 mm im Bereich des einzelnen Anschlussstückes (1) auf den Elektrodenträger (3) aufgetragen ist, das mit dem Anschlussstück in elektrisch leitendem Kontakt steht.
Messzelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenmaterial durch Bedampfen auf den Elektrodenträger aufgetragen ist.
Messzelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenmaterial durch Besprühen auf den Elektrodenträger aufgetragen ist.
Messzelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenmaterial galvanisch auf den Elektrodenträger auf getragen ist.
Messzelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenmaterial durch Lackieren auf den Elektrodenträger auf getragen ist.
Messzelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenmaterial durch Emaillieren auf den Elektrodenträger aufgetragen ist.
Messzelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenmaterial durch Einbrennen auf den Elektrodenträger aufgetragen ist.