DE102018133297A1 - Reference electrode and potentiometric sensor - Google Patents

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Katrin Scholz
Steffi Krönert
Andreas Löbbert
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Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
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    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
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Abstract

Eine Bezugselektrode als Bezug für die Messung von relativen Potentialen anderer Elektroden, insbesondere für einen potentiometrischen Sensor (10), umfassend ein schaftförmiges Gehäuse (12) mit einer Längsachse (a), welches zumindest bereichsweise einen Innenraum (13) begrenzt, wobei innerhalb des Innenraums (13) ein Elektrolyt (5) und eine elektrische Ableitung (4) angeordnet ist und wobei das schaftförmige Gehäuse (12) eine erste Flüssigüberführung (6) aufweist, wobei die erste Flüssigüberführung (6) zumindest eine Öffnung (15) umfasst, welche einen ersten leitfähigen Übergang (2) aufweist wobei der leitfähige Übergang (2) sich von einer Oberfläche welche ausgebildet ist zum Kontakt mit dem Messmedium über den Rand der Öffnung (15) bis in den Innenraum (13) erstreckt, wobei der leitfähige Übergang (2) sich ausgehend vom Rand der Öffnung (15) über eine Strecke von zumindest 1 cm parallel zur Längsachse (A) entlang der Innenseite des schaftförmigen Gehäuses (12) erstreckt,sowie ein potentiometrischer Sensor (10).A reference electrode as a reference for the measurement of relative potentials of other electrodes, in particular for a potentiometric sensor (10), comprising a shaft-shaped housing (12) with a longitudinal axis (a), which delimits an interior (13) at least in some areas, and within the interior (13) an electrolyte (5) and an electrical discharge line (4) are arranged and wherein the shaft-shaped housing (12) has a first liquid transfer (6), the first liquid transfer (6) comprising at least one opening (15), which has a having a first conductive transition (2), the conductive transition (2) extending from a surface which is designed for contact with the measurement medium over the edge of the opening (15) into the interior (13), the conductive transition (2) extends from the edge of the opening (15) over a distance of at least 1 cm parallel to the longitudinal axis (A) along the inside of the shaft-shaped housing (12), and a pot entiometric sensor (10).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bezugselektrode und einen potentiometrischen Sensor, insbesondere in der Ausbildung als pH-Elektrode.The present invention relates to a reference electrode and a potentiometric sensor, in particular in the form of a pH electrode.

Als wichtigstes Instrument zur elektrochemischen Messung und Regelung von pH-Werten findet ein potentiometrischer Sensor, insbesondere in der Ausgestaltung als sog. Glaselektrode, in vielen Bereichen der Chemie, Umweltanalytik, Medizin, Industrie und Wasserwirtschaft eine breite Anwendung. Glaselektroden für die unterschiedlichsten Anwendungen werden von der Anmelderin angeboten und vertrieben. Die für potentiometrische Messungen benutzten Glaselektroden weisen üblicherweise Referenzhalbzellen auf, die in hohem Maße konstante Potentiale ausbilden. In der Regel werden Silber/ Silberchlorid- oder Kalomelelektroden verwendet.As the most important instrument for the electrochemical measurement and control of pH values, a potentiometric sensor, in particular in the form of a so-called glass electrode, is widely used in many areas of chemistry, environmental analysis, medicine, industry and water management. The applicant offers and sells glass electrodes for a wide variety of applications. The glass electrodes used for potentiometric measurements usually have reference half cells, which form highly constant potentials. Usually silver / silver chloride or calomel electrodes are used.

Der Kontakt von dem Referenzelement zur Messlösung wird über den Brückenelektrolyten hergestellt, welcher flüssig oder verfestigt sein kann und bestimmte Voraussetzungen erfüllt: Einerseits soll er das Potential des Referenzelements wenig beeinflussen; andererseits soll er mit dem Messmedium ein möglichst kleines Diffusionspotential bilden.The contact from the reference element to the measurement solution is made via the bridge electrolyte, which can be liquid or solidified and meets certain requirements: On the one hand, it should have little influence on the potential of the reference element; on the other hand, it should form the smallest possible diffusion potential with the measuring medium.

Zur Konzentrationsbestimmung verschiedener Ionen wird häufig die Differenz des elektrochemischen Potentials zwischen zwei Elektroden herangezogen. Dabei reagiert die Indikatorelektrode sensitiv auf das zu bestimmende Ion, während eine zweite Bezugselektrode ein definiertes und konstantes Potential als Vergleichsgröße liefert. Die Indikatorelektrode steht im direkten Kontakt mit dem Messmedium. Die elektrochemische Kette wird zwischen Indikatorelektrode/Messmedium und Bezugselektrode in den meisten Anwendungen mittels einer Flüssigüberführung aus Diaphragma und Elektrolyt geschlossen. Auf die Eigenschaften der Messkette hat der Übergang vom Elektrolyten zum Messmedium einen erheblichen Einfluss. Das Prinzip der Messung des pH-Wertes in einer Messlösung mit Hilfe einer potentiometrischen Messkette ist beispielsweise in ‚Abwasser-Mess- und Regeltechnik‘, Hrsg. Endress+Hauser Holding AG, 1. Auflage, 2. Ausgabe, S.83 ff. und in dem Buch: ‚pH-Messung: Grundlagen, Methoden, Anwendungen, Geräte‘, Helmut Galster, Weinheim: VCH, 1990, Kapitel 1.6, S.20 ff. ausführlich beschrieben. The difference in the electrochemical potential between two electrodes is often used to determine the concentration of different ions. The indicator electrode reacts sensitively to the ion to be determined, while a second reference electrode supplies a defined and constant potential as a reference variable. The indicator electrode is in direct contact with the measuring medium. The electrochemical chain is closed between the indicator electrode / measuring medium and the reference electrode in most applications by means of a liquid transfer from diaphragm and electrolyte. The transition from the electrolyte to the measuring medium has a significant influence on the properties of the measuring chain. The principle of measuring the pH value in a measuring solution using a potentiometric measuring chain is described, for example, in 'Wastewater Measurement and Control Technology', published by Endress + Hauser Holding AG, 1st edition, 2nd edition, p.83 ff. And described in detail in the book: 'pH measurement: fundamentals, methods, applications, devices', Helmut Galster, Weinheim: VCH, 1990, chapter 1.6, p.20 ff.

Bislang bekannt sind unterschiedliche Ausprägungen von Flüssigüberführungen, insbesondere als Diaphragmen z.B. aus Keramik oder Teflon, als Spaltdiaphragma, als Singlepore-Diaphragma und/oder aus Platinfasern.So far, different forms of liquid transfers have been known, in particular as diaphragms e.g. made of ceramic or Teflon, as a gap diaphragm, as a single-pore diaphragm and / or from platinum fibers.

Singlepore Referenzsysteme können allerdings beispielsweise nur mit Festelektrolyt genutzt werden, da die Poren zu groß sind und der Elektrolyt auslaufen würde. In diesen Festelektrolyten treten im Allgemeinen durch Diffusion und/oder Ladungstrennung beträchtliche Diffusionspotentiale auf, beispielsweise bei Wechsel des Messmediums in Abhängigkeit vom Medium bis zu 10 mV.However, single-pore reference systems can only be used with solid electrolyte, for example, because the pores are too large and the electrolyte would leak. Considerable diffusion potentials generally occur in these solid electrolytes due to diffusion and / or charge separation, for example when changing the measuring medium depending on the medium up to 10 mV.

In Teflondiaphragmen dauert es geraume Zeit bis die alte Messlösung durch Diffusion gegen die neue Messlösung ausgetauscht wird. Dieser langsame Austausch verursacht Diffusionspotentiale. In Keramikdiaphragmen besitzen die Poren eine sehr raue Oberfläche, auf welcher sich zusätzlich noch Ladungen befinden. Diese beiden Effekte verursachen Diffusionspotentiale bei Lösungswechsel in Abhängigkeit vom Messmedium bis zu 10 mV.In Teflon diaphragms, it takes a long time before the old measurement solution is replaced by the new measurement solution by diffusion. This slow exchange causes diffusion potentials. In ceramic diaphragms, the pores have a very rough surface, on which there are additional charges. These two effects cause diffusion potentials when changing the solution depending on the measuring medium up to 10 mV.

Faserdiaphragmen mit Platindraht haben eine glatte Oberfläche des Überganges und durch die Leitfähigkeit des Platindrahtes sind die Diaphragmenwiderstände klein, aber sie sind wiederum anfällig für Redoxpotentiale und deshalb nur in einigen speziellen Anwendungen einsetzbar. Diese Nachteile der Platindiaphragmen werden in DE 10 2011 089 671 A1 durch einen Übergang von z.B. Keramikdiaphragmen mit einer leitfähigen Schicht ausgelöscht. Dieser Übergang ist sehr aufwändig Bei Übergängen mit Glasfasern werden diese im Allgemeinen eingeklebt oder gepresst (z. B. in Schrumpfschlauch). Das schränkt Druck- und Temperatureinsatzbereich der Sensoren stark ein. Außerdem sind Glasfasern nicht in diesem Maße leitfähig.Fiber diaphragms with platinum wire have a smooth surface of the transition and due to the conductivity of the platinum wire, the diaphragm resistances are small, but in turn they are susceptible to redox potentials and can therefore only be used in some special applications. These disadvantages of the platinum diaphragms are discussed in DE 10 2011 089 671 A1 extinguished by a transition from, for example, ceramic diaphragms with a conductive layer. This transition is very complex. In the case of transitions with glass fibers, these are generally glued or pressed (e.g. in shrink tubing). This severely limits the pressure and temperature range of the sensors. In addition, glass fibers are not so conductive.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Bezugselektrode mit einer Flüssigüberführung bereitzustellen, welche deutlich geringeren Messfehlern unterliegt, als bei vorgenannten herkömmlichen Übergängen z.B. mit Keramikdiaphragma.Starting from the aforementioned prior art, it is the object of the present invention to provide a reference electrode with a liquid transfer which is subject to significantly lower measurement errors than in the aforementioned conventional transitions e.g. with ceramic diaphragm.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch das Bereitstellen einer Bezugselektrode mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The present invention achieves this object by providing a reference electrode with the features of claim 1.

Eine erfindungsgemäße Bezugselektrode dient bekannterweise als Bezug für die Messung von relativen Potentialen anderer Elektroden, insbesondere einer Indikatorelektrode, insbesondere für einen potentiometrischen Sensor.A reference electrode according to the invention is known to serve as a reference for the measurement of relative potentials of other electrodes, in particular an indicator electrode, in particular for a potentiometric sensor.

Die Indikatorelektrode kann vorzugsweise eine endständige Glasmembran aufweisen.The indicator electrode can preferably have a terminal glass membrane.

Die Bezugselektrode umfasst ein schaftförmiges Gehäuse mit einer Längsachse-Das schaftförmige Gehäuse begrenzt zumindest bereichsweise einen Innenraum. Es kann insbesondere die Außenwandung des Innenraumes sein, welche entlang einer Außenseite in Kontakt mit dem Messmedium steht. Innerhalb des Innenraums ist ein Elektrolyt, der sogenannte Bezugselektrolyt, angeordnet.The reference electrode comprises a shaft-shaped housing with a longitudinal axis. The shaft-shaped housing delimits an interior, at least in some areas. In particular, it can be the outer wall of the interior, which is in contact with the measuring medium along an outer side stands. An electrolyte, the so-called reference electrolyte, is arranged inside the interior.

Weiterhin ist im Innenraum eine elektrische Ableitung, die sogenannte Außenableitung, angeordnet. wobei das schaftförmige Gehäuse eine erste Flüssigüberführung aufweist.Furthermore, an electrical lead, the so-called external lead, is arranged in the interior. wherein the shaft-shaped housing has a first liquid transfer.

Die erste Flüssigüberführung weist zumindest eine Öffnung auf, welche einen ersten leitfähigen Übergang aufweist.The first liquid transfer has at least one opening which has a first conductive transition.

Der leitfähige Übergang kann sich von einer Oberfläche, welche ausgebildet ist zum Kontakt mit dem Messmedium über den Rand der Öffnung bis in den Innenraum der Bezugselektrode erstrecken.The conductive transition can extend from a surface which is designed for contact with the measurement medium over the edge of the opening into the interior of the reference electrode.

Der leitfähige Übergang erstreckt sich dabei ausgehend vom Rand der Öffnung über eine Strecke von zumindest 1 cm im Wesentlichen parallel zur Längsachse des schaftförmigen Gehäuses. Dabei kann es sich beim leitfähigen Übergang beispielsweise um eine Beschichtung handeln, die auf der Innenseite des Gehäuses angeordnet ist oder aber um einen Draht, welcher parallel zur Längsachse des Gehäuses verläuft. Im Wesentlichen parallel schließt dabei nicht aus, dass der Draht kleinere Biegungen aufweisen kann.The conductive transition extends from the edge of the opening over a distance of at least 1 cm essentially parallel to the longitudinal axis of the shaft-shaped housing. The conductive transition can be, for example, a coating that is arranged on the inside of the housing or a wire that runs parallel to the longitudinal axis of the housing. Essentially parallel does not rule out that the wire can have smaller bends.

Der leitfähige Übergang verhindert den Aufbau von Diffusionspotentialen im Bereich des Flüssigübergangs wodurch instabile Messwerte bei niedrigen Leitfähigkeiten verhindert werden. Dabei hat es sich gezeigt, dass sich der Übergang zumindest zu einem Teil von 1 cm parallel zur Längsachse in den Innenraum erstrecken sollte um eine stabile Messung über eine längere Zeit gerade auch bei Messmedien mit geringen Leitfähigkeiten von kleiner als 50 µS/cm zu erreichen.The conductive transition prevents the build-up of diffusion potentials in the area of the liquid transition, which prevents unstable measured values at low conductivities. It has been shown that the transition to the interior should extend at least to a part of 1 cm parallel to the longitudinal axis in order to achieve stable measurement over a longer period, especially with measuring media with low conductivities of less than 50 µS / cm.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Für eine möglichst kurze Distanz zwischen der Ableitung und dem leitfähigen Übergang, sollten sich zumindest auf einer Ebene senkrecht zur Längsachse liegen bzw. sich gegenüberstehen.For the shortest possible distance between the derivation and the conductive transition, they should lie at least on one plane perpendicular to the longitudinal axis or face each other.

Noch bessere Ergebnisse werden erzielt sofern der leitfähige Übergang sich ausgehend vom Rand der Öffnung über eine Strecke von zumindest 2 cm parallel zur Längsachse entlang der Innenseite des schaftförmigen Gehäuses erstreckt. Ideal ist es, wenn der leitfähige Übergang sich ausgehend vom Rand der Öffnung bis zu einer zweiten Flüssigüberführung, z.B. bei einer double junction, oder bis zu einem Sensorkopf entlang der Innenseite des schaftförmigen Gehäuses erstreckt.Even better results are achieved if the conductive transition extends from the edge of the opening over a distance of at least 2 cm parallel to the longitudinal axis along the inside of the shaft-shaped housing. It is ideal if the conductive transition starts from the edge of the opening up to a second liquid transfer, e.g. with a double junction, or extends up to a sensor head along the inside of the shaft-shaped housing.

Die Oberfläche, welche ausgebildet ist zum Kontakt mit dem Messmedium, kann vorteilhaft Teil einer mediumsberührenden Außenfläche des schaftförmigen Gehäuses sein, an welcher der leitfähige Übergang festgelegt ist.The surface which is designed for contact with the measurement medium can advantageously be part of an outer surface of the shaft-shaped housing which is in contact with the medium and on which the conductive transition is fixed.

Die Distanz zwischen der Ableitung und dem leitfähigen Übergang sollte vorteilhaft kleiner als 8 mm, vorzugsweise kleiner als 5 mm, sein, um einen möglichst vorteilhaften Messeffekt mit dem leitfähigen Übergang zu erzielen.The distance between the derivative and the conductive transition should advantageously be less than 8 mm, preferably less than 5 mm, in order to achieve the most advantageous measuring effect with the conductive transition.

Bei dem leitfähigen Übergang kann es sich insbesondere um ein elektronen- und/oder ionen- leitfähiges Material handeln.The conductive transition can in particular be an electron- and / or ion-conductive material.

Wie schon zuvor erwähnt ist der leitfähige Übergang bevorzugt als Beschichtung und/oder als Draht ausgebildet, wobei eine Beschichtung vorteilhaft zur Ausbildung eines definierten Abstands zur Ableitung ist, allerdings der Draht einfacher zu montieren ist. Die vorgenannte Ausführungsvariante umfasst auch beschichteten Draht.As already mentioned above, the conductive transition is preferably designed as a coating and / or as a wire, a coating being advantageous for forming a defined distance from the conductor, but the wire is easier to assemble. The aforementioned variant also includes coated wire.

Der leitfähige Übergang kann wahlweise als Draht, Beschichtung oder beschichteter Draht folgende Materialien aufweisen oder aus folgenden Materialien bestehen:

  1. a) aus einem Metall, vorzugsweise einem Edelmetall, insbesondere aus Gold, Platin und/oder Silber,
  2. b) aus einen Halbleiter, vorzugsweise aus Indium-Zinnoxid
  3. c) aus einem leitfähigem Polymer, vorzugsweise aus einem PEDOT-PSS (Poly(3,4-ethylendioxythiophen)polystyrensulfonat)
  4. d) aus leitfähigen Fasern, vorzugsweise leitfähigen Kohlenstoffasern, insbesondere CNT-Faser (CNT= carbon nanotubes), wie N/CNT und/oder SW-CNT, ggf. eingebunden in einer Kunststoffmatrix
  5. e) aus einer redoxaktiven fixierbaren Komponente, vorzugsweise einem Polymer mit Ferroceneinheiten
  6. f) aus einem Anionen oder Kationenleiter, insbesondere einem Protonen- oder Hydroxid- Ionenleiter
  7. g) und/oder Kombination der vorgenannten Materialien.
The conductive transition can optionally have the following materials as wire, coating or coated wire or consist of the following materials:
  1. a) from a metal, preferably a noble metal, in particular from gold, platinum and / or silver,
  2. b) from a semiconductor, preferably from indium tin oxide
  3. c) from a conductive polymer, preferably from a PEDOT-PSS (poly (3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate)
  4. d) made of conductive fibers, preferably conductive carbon fibers, in particular CNT fiber (CNT = carbon nanotubes), such as N / CNT and / or SW-CNT, optionally integrated in a plastic matrix
  5. e) from a redox-active fixable component, preferably a polymer with ferrocene units
  6. f) from an anion or cation conductor, in particular a proton or hydroxide ion conductor
  7. g) and / or combination of the aforementioned materials.

Die Öffnung der Flüssigüberführung kann vorteilhaft einen Durchmesser von 0,1-2 mm, vorzugsweise 0,3-1 mm, aufweisen.The opening of the liquid transfer can advantageously have a diameter of 0.1-2 mm, preferably 0.3-1 mm.

Beim Elektrolyten kann es sich um eine Ammonium- und/oder Alkali-Salzlösung handeln und vorzugsweise um einen Elektrolyten als Lösung aus Kaliumnitrat, Kaliumchlorid, Lithiumazetat und/oder Ammoniumchlorid.The electrolyte can be an ammonium and / or alkali salt solution and preferably an electrolyte as a solution Potassium nitrate, potassium chloride, lithium acetate and / or ammonium chloride.

Beim Elektrolyten kann es sich um eine Lösung mit einem Massenanteil eines organischen Lösungsmittel von grösser 50 Gew.% und einem Wasseranteil von kleiner als 30 Gew.% handeln.The electrolyte can be a solution with a mass fraction of an organic solvent of more than 50% by weight and a water fraction of less than 30% by weight.

Die Salzkonzentration des Elektrolyten kann vorteilhaft zwischen 0,01M und 10M liegen.The salt concentration of the electrolyte can advantageously be between 0.01M and 10M.

Der Elektrolyt kann zudem einen Salzdispenser enthalten, welcher nach und nach Salz in der Elektrolytlösung freisetzt, derart dass die Salzkonzentration im Wesentlichen konstant ist.The electrolyte can also contain a salt dispenser, which gradually releases salt in the electrolyte solution such that the salt concentration is essentially constant.

Die Bezugselektrode kann zudem eine zweite Flüssigüberführung, eine sogenannte double junction, aufweisen.The reference electrode can also have a second liquid transfer, a so-called double junction.

Die Bezugselektrode kann einen zweiten leitfähigen Übergang aufweisen, wobei sich dieser Übergang von einer Oberfläche, welche ausgebildet ist zum Kontakt mit dem Messmedium, über den Rand der Öffnung der ersten Flüssigüberführung bis in den Innenraum erstreckt, wobei der leitfähige Übergang sich ausgehend vom Rand der Öffnung parallel zur Längsachse entlang der Innenseite des schaftförmigen Gehäuses erstreckt.The reference electrode can have a second conductive transition, this transition extending from a surface which is designed for contact with the measurement medium, over the edge of the opening of the first liquid transfer into the interior, the conductive transition starting from the edge of the opening extends parallel to the longitudinal axis along the inside of the shaft-shaped housing.

Vorteilhafterweise kann der Widerstand des ersten leitfähigen Übergangs kleiner als 5 kOhm seinThe resistance of the first conductive transition can advantageously be less than 5 kOhm

Weiterhin erfindungsgemäß ist ein potentiometrischer Sensor, insbesondere in der Ausgestaltung als pH-Elektrode und besonders bevorzugt in der Ausgestaltung als Glaselektrode.A potentiometric sensor is also according to the invention, in particular in the form of a pH electrode and particularly preferably in the form of a glass electrode.

Dieser umfasst eine Indikatorelektrode mit einer Innenableitung und einem Innenpuffer, wobei die Indikatorelektrode durch ein erstes schaftförmiges Gehäuse begrenzt wird. Weiterhin umfasst der potentiometrische Sensor eine erfindungsgemäße Bezugselektrode, wobei das Gehäuse der Bezugselektrode als zweites schaftförmige Gehäuse coaxial zum ersten schaftförmigen Gehäuse unter Ausbildung des Innenraumes angeordnet ist.This comprises an indicator electrode with an inner lead and an inner buffer, the indicator electrode being delimited by a first shaft-shaped housing. Furthermore, the potentiometric sensor comprises a reference electrode according to the invention, the housing of the reference electrode being arranged as a second shaft-shaped housing coaxial to the first shaft-shaped housing, forming the interior.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert wird. Der Fachmann wird die in den Zeichnungen, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen:

  • 1a-1d schematisch-vereinfachte Darstellung von mehreren Ausführungsvarianten eines erfindungsgemäßen potentiometrischen Sensors mit entsprechender erfindungsgemäßer Referenzhalbzelle
  • 2 a, b Diagramm zur Darstellung der Potentialdifferenzen zwischen zwei Halbzellen umfassend eine erfindungsgemäße Referenzhalbzelle CPS91 Ref bei pH 4 (2a) und pH 7 (2b) gegen eine andere Referenzhalbzelle (CPS43);
  • 3a - 3d Balkendiagramm der Potentialdifferenzänderungen bei pH-Wert 4 oder 7 im gerührten oder ungerührten Zustand;
  • 4 Tabelle der Potentialdifferenz (CPS91 vs. Urreferenz) in 3M KCl nach Alterung in deionisiertem Wasser (3 mon., 80°C).
Further advantages, features and details of the invention are described in the following description, in which an embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawings. The person skilled in the art will expediently also consider the features disclosed in combination in the drawings, the description and the claims in combination and combine them into useful further combinations. Show it:
  • 1a-1d schematic-simplified representation of several design variants of a potentiometric sensor according to the invention with a corresponding reference half-cell according to the invention
  • 2a, b Diagram showing the potential differences between two half cells comprising a reference half cell CPS91 Ref according to the invention at pH 4 ( 2a) and pH 7 ( 2 B) against another reference half cell (CPS43);
  • 3a - 3d Bar chart of changes in potential difference at pH 4 or 7 in the stirred or unstirred state;
  • 4th Table of the potential difference (CPS91 vs. original reference) in 3M KCl after aging in deionized water ( 3rd mon., 80 ° C).

1 zeigt schematisch beispielhaft anhand vier Varianten von links nach rechts den Aufbau eines potentiometrischen Sensors 10 in der Ausgestaltung als pH-Sensor. Gleiche Bauteile sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen versehen. 1a ist dabei die linke Darstellung der 1 und 1d die rechte Darstellung der 1 1 schematically shows the structure of a potentiometric sensor using four variants from left to right 10 in the form of a pH sensor. The same components are provided with the same reference numerals. 1a is the left representation of the 1 and 1d the right representation of the 1

Die Sensoren 10 in 1a - 1d weisen jeweils einen Sensorkopf 1 auf. Der Sensorkopf 1 kann als Transmitter ausgebildet sein oder eine elektrische Schnittstelle zu einem Transmitter aufweisen.The sensors 10 in 1a - 1d each have a sensor head 1 on. The sensor head 1 can be designed as a transmitter or have an electrical interface to a transmitter.

Weiterhin weist der Sensor 10 eine Innenableitung 3 auf. Die Innenableitung 3 kann vorzugsweise als ein leitfähiger Draht ausgebildet sein, welcher oftmals oftmals als Ag/AgCI Ableitung ausgebildet ist. Die Innenableitung 3 ist innerhalb einer Indikatorelektrode 8 angeordnet, welche durch ein erstes schaftförmiges Gehäuse 9 mit einer endständigen messmediumsberührenden ionensensitive Membran 7 begrenzt wird. Die messmediumsberührende ionensensitive Membran 7 kann dabei bevorzugt als eine Glasmembran ausgebildet sein. Die Indikatorelektrode ist mit einem Innenpuffer 11 gefüllt.Furthermore, the sensor 10 an inner derivative 3rd on. The inner derivative 3rd can preferably be designed as a conductive wire, which is often often designed as an Ag / AgCI derivative. The inner derivative 3rd is inside an indicator electrode 8th arranged, which by a first shaft-shaped housing 9 with an ion-sensitive membrane in contact with the measuring medium 7 is limited. The ion-sensitive membrane in contact with the measuring medium 7 can preferably be designed as a glass membrane. The indicator electrode is with an inner buffer 11 filled.

Um das erste schaftförmige Gehäuse 9, und vorzugsweise coaxial zu diesem, ist ein zweites schaftförmiges Gehäuse 12 angeordnet. Das zweite schaftförmige Gehäuse 12 erstreckt sich parallel zur Längsachse des ersten schaftförmigen Gehäuses 9 außenseitig zu diesem über einen Teilbereich, so dass der endständige Bereich mit der messmediumsberührenden ionenselektiven Membran 7 frei liegt und in bestimmungsgemäßer Anwendung mit dem Messmedium durch Eintauchen des Sensors 10 in das Messmedium in Kontakt treten kann.Around the first shaft-shaped housing 9 , and preferably coaxial to this, is a second shaft-shaped housing 12th arranged. The second shaft-shaped housing 12th extends parallel to the longitudinal axis of the first shaft-shaped housing 9 on the outside to this over a partial area, so that the terminal area with the measuring medium contacting ion-selective membrane 7 is exposed and in the intended use with the measuring medium by immersing the sensor 10 can come into contact with the measuring medium.

Das erste schaftförmige Gehäuse 9 und das zweite schaftförmige Gehäuse 12 begrenzen einen Innenraum 13 mit ringförmigen Querschnitt. In diesem Innenraum 13 ist eine Außenableitung 4 angeordnet, welche vorzugsweise ebenfalls als leitfähiger Draht, beispielsweise als Silberdraht, ausgebildet ist.The first shaft-shaped housing 9 and the second shaft-shaped housing 12th delimit an interior 13 with annular cross section. In this interior 13 is an outside derivative 4th arranged, which is preferably also formed as a conductive wire, for example as a silver wire.

Der Innenraum 13 ist mit einem Außenelektrolyten 5, z.B. einem Gel, gefüllt. In der Wandung des zweiten schaftförmigen Gehäuses 12 ist eine Flüssigüberführung 6 angeordnet. Diese Flüssigüberführung hat die Funktion der Übertragung von Elektrolyten vom oder ins Messmedium um eine Salzbrücke zu gewährleisten. Hierfür sind die Flüssigüberführungen im bestimmungsgemäßen Einsatz ebenfalls messmediumsberührend. Flüssigüberführungen (Liquid Junction) sind an sich bekannt. Es können im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich jede bekannte Flüssigüberführungen aus dem Bereich der pH-Elektroden eingesetzt werden.The interior 13 is with an outer electrolyte 5 , for example a gel. In the wall of the second shaft-shaped housing 12th is a liquid transfer 6 arranged. This liquid transfer has the function of transferring electrolytes from or into the measuring medium to ensure a salt bridge. For this purpose, the liquid transfers are also in contact with the measuring medium when used as intended. Liquid junctions are known per se. In principle, any known liquid transfer from the field of pH electrodes can be used in the context of the present invention.

Sofern sich eine Salzverarmung nicht auf die Messeigenschaften auswirkt, kann im Idealfall besonders bevorzugt ein Flüssigübergang wie eine „Single Pore“ (vernetztes Polymer), ein Schliffdiaphragma oder eine Platindiaphragma, Glasfaserdiaphragma, Holzfaserdiaphragma oder Teflondiaphragma verwendet. Hierdurch können Diffusionspotentiale am Diaphragma ausgeschlossen werden. Diese Flüssigübergänge sind zusätzlich mit dem zuvor beschriebenen leitfähigen Übergang, z.B. in Form von leitfähigen Materialien, versetzt.If salt depletion does not affect the measurement properties, ideally a liquid transition such as a "single pore" (cross-linked polymer), a ground joint or a platinum diaphragm, glass fiber diaphragm, wood fiber diaphragm or teflon diaphragm can ideally be used. In this way, diffusion potentials on the diaphragm can be excluded. These liquid transitions are in addition to the conductive transition described above, e.g. in the form of conductive materials.

1b zeigt eine zweite Flüssigüberführung 14, welche oberhalb der ersten Flüssigüberführung 6 in Richtung des Sensorkopfes 1 angeordnet ist. Diese Ausgestaltung mit einer zweiten Flüssigüberführung ist dem Fachmann als sogenannte „double junction“ bekannt. Dabei ist eine zweite Flüssigüberführung in der Gehäusewandung des Gehäuses 12 vorgesehen, wobei auch diese zweite Flüssigüberführung einen in der 1b nicht-dargestellten leitfähigen Übergang aufweist. 1b shows a second liquid transfer 14 which are above the first liquid transfer 6 towards the sensor head 1 is arranged. This embodiment with a second liquid transfer is known to the person skilled in the art as a so-called “double junction”. There is a second liquid transfer in the housing wall of the housing 12th provided, this second liquid transfer also one in the 1b Has not shown conductive transition.

Die jeweilige Flüssigüberführung 6 oder 14 umfasst mindestens eine Öffnung 15 und einen ersten leitfähigen Übergang 2, wobei der leitfähige Übergang 2 in der Öffnung 15 angeordnet ist. Der leitfähige Übergang 2 ist messmediumsberührend und erstreckt sich in den Innenraum 13 des zweiten schaftförmigen Gehäuses 12 fortsetzt.The respective liquid transfer 6 or 14 includes at least one opening 15 and a first conductive junction 2nd , the conductive transition 2nd in the opening 15 is arranged. The conductive transition 2nd is in contact with the measuring medium and extends into the interior 13 of the second shaft-shaped housing 12th continues.

Das zweite schaftförmige Gehäuse kann vorzugsweise aus Glas gebildet sein, allerdings kommen auch eine Keramik und/oder ein polymerer Kunststoff oder Kombinationen der vorgenannten Materialien, also Glas, Keramik, Kunststoff, in Betracht.The second shaft-shaped housing can preferably be formed from glass, but a ceramic and / or a polymer plastic or combinations of the aforementioned materials, ie glass, ceramic, plastic, are also suitable.

Dabei erstreckt der leitfähige Übergang 2 zumindest bereichsweise in Richtung des Sensorkopfes entlang der Längsachse des zweiten schaftförmigen Gehäuses 12.The conductive transition extends 2nd at least in regions in the direction of the sensor head along the longitudinal axis of the second shaft-shaped housing 12th .

Bei dem leitfähigen Übergang 2 handelt es sich vorzugsweise um ein elektronen- und/oder ionen- leitfähiges Material, wie z.B. ein Draht oder eine Beschichtung aus

  1. a) einem Metall, idealerweise einem Edelmetall (Gold, Platin, Silber,)
  2. b) einen Halbleiter wie zum Beispiel Indium-Zinnoxid
  3. c) einem leitfähigen Polymer, z.B. PEDOT-PPS
  4. d) aus leitfähigen Kohlestofffasern, wie z.B. CNT-Faser, N/CNT, SW-CNT ggf. eingebunden in einer Kunststoffmatrix
  5. e) einer redoxaktiven fixierbaren Komponente, wie z.B. einem Polymer mit Ferroceneinheiten
  6. f) einem Anionen und/oder Kationenleiter, insbesondere einen Protonen- und/oder Hydroxid-Ionenleiter
  7. g) oder Kombination der zuvor genannten Bespiele.
At the conductive transition 2nd it is preferably an electron and / or ion conductive material, such as a wire or a coating
  1. a) a metal, ideally a precious metal (gold, platinum, silver,)
  2. b) a semiconductor such as indium tin oxide
  3. c) a conductive polymer, for example PEDOT-PPS
  4. d) made of conductive carbon fibers, such as CNT fiber, N / CNT, SW-CNT, optionally integrated in a plastic matrix
  5. e) a redox-active fixable component, such as a polymer with ferrocene units
  6. f) an anion and / or cation conductor, in particular a proton and / or hydroxide ion conductor
  7. g) or a combination of the aforementioned examples.

Die Öffnung 15 kann bevorzugt einem Durchmesser von 0,1 bis 2mm, noch mehr bevorzugt 0,3-1mm aufweisen.The opening 15 may preferably have a diameter of 0.1 to 2mm, more preferably 0.3-1mm.

Bei dem Außenelektrolyten 5, nachfolgend auch Bezugselektrolyt genannt, kann es sich um einen Elektrolyten mit Alkali- und/oder Ammoniumsalzen, insbesondere um Kaliumnitrat, Kaliumchlorid, Lithiumazetat und/oder Ammoniumchlorid, handeln. Bei dem Bezugselektrolyten kann es sich um einen Elektrolyten mit einem Massenanteil eines organischen Lösungsmittels grösser 50 Gew.% und einem Wasseranteil kleiner 30 Gew.% handeln. Die bevorzugte Salzkonzentration des Außenelektrolyten kann zwischen 0,01 M und 10 M liegen.With the outer electrolyte 5 , also referred to below as reference electrolyte, can be an electrolyte with alkali and / or ammonium salts, in particular potassium nitrate, potassium chloride, lithium acetate and / or ammonium chloride. The reference electrolyte can be an electrolyte with a mass fraction of an organic solvent greater than 50% by weight and a water fraction less than 30% by weight. The preferred salt concentration of the external electrolyte can be between 0.01 M and 10 M.

Weiter kann der Außenelektrolyt 5 einen Salzdispenser aufweisen, welcher nach und nach Salz freisetzt und die Salzkonzentration somit im Wesentlichen konstant hält.The outer electrolyte can also 5 have a salt dispenser which gradually releases salt and thus keeps the salt concentration essentially constant.

Der Sensor 10 kann allerdings auch eine Trockenreferenz z.B. ein Histidinpolymer, aufweisen, welches bei Wasseraufnahme funktionsbereit ist. Eine Trockenreferenz ist ein wasserfreier Elektrolyt mit einem wasseraufnehmenden Material. Dadurch ist die Messkette bzw. der Sensor im trockenen Zustand länger lagerfähig. Der Einsatz von Referenzhalbzellen mit verfestigtem Elektrolyt bringt viele Vorteile mit sich, z.B. sind die Elektroden wartungsarm, gegenüber dem unter Druck stehenden Prozess muss keine Druckbeaufschlagung erfolgen, das Nachfüllen von Elektrolyt ist nicht notwendig. The sensor 10 can, however, also have a dry reference, for example a histidine polymer, which is functional when water is absorbed. A dry reference is an anhydrous electrolyte with a water-absorbing material. As a result, the measuring chain or sensor can be stored longer in the dry state. The use of reference half cells with solidified electrolyte has many advantages, for example the electrodes are low-maintenance, compared to the pressurized process there is no need to apply pressure, the refilling of electrolyte is not necessary.

Diese Vorteile versuchen derzeitig alle großen Elektrodenhersteller zu nutzen. Bei Verwendung der herkömmlichen Diaphragmen kommt es zu deutlich verzögerten Einstellzeiten der Referenzelemente und unter ungünstigen Prozessbedingungen kann es zu einer Kontaktunterbrechung durch Elektrolytabriss kommen. Auch diese können zu einem beträchtlichen Messfehler führen, unter ungünstigen Umständen bis zu 0.5pH oder bei Kontaktunterbrechung auch zum Ausfall der Elektrode.All major electrode manufacturers are currently trying to use these advantages. When using the conventional diaphragms it happens Significantly delayed setting times of the reference elements and under unfavorable process conditions can lead to an interruption of the contact due to electrolyte tear. These can also lead to a considerable measuring error, under unfavorable circumstances up to 0.5pH or if the contact is broken, the electrode may fail.

Der Sensor 10 kann zudem einen zweiten leitfähigen Übergang aufweisen. Dieser kann analog zum ersten leitfähigen Übergang 2 ausgebildet sein und sich vorzugsweise entlang der äußeren Oberfläche, also der messmediumsberührenden Oberfläche, des zweiten schaftförmigen Gehäuses 12 erstrecken.The sensor 10 can also have a second conductive junction. This can be analogous to the first conductive transition 2nd be formed and preferably along the outer surface, ie the surface in contact with the measuring medium, of the second shaft-shaped housing 12th extend.

Entlang dieser Oberfläche ist der leitfähige Übergang festgelegt. Im Fall der Ausgestaltung des zweiten Gehäuses 12 als Glaselement kann der Übergang entlang der Glasoberfläche als Beschichtung oder als Draht fest angebracht sein.The conductive transition is defined along this surface. In the case of the configuration of the second housing 12th as a glass element, the transition along the glass surface can be firmly attached as a coating or as a wire.

Die Flüssigüberführung 6, insbesondere der erste leitfähige Übergang 2, ist derart ausgelegt, dass der Widerstand der leitfähigen Flüssigüberführung 6 weniger als 5 kOhm beträgt.The liquid flyover 6 , especially the first conductive transition 2nd , is designed such that the resistance of the conductive liquid transfer 6 is less than 5 kOhm.

1a zeigt eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sensors, wobei sich der erste leitfähige Übergang 2 als Beschichtung von der mediumsberührenden Oberfläche des zweiten Gehäuses 12 durch die Öffnung 15 der Flüssigüberführung entlang der dem Innenraum 13 zugewandten Innenfläche des zweiten schaftförmigen Gehäuses 12 bis zum Sensorkopf 1 erstreckt. Der leitfähige Übergang erstreckt sich dabei nur linienförmig mit einer Breite von vorzugsweise weniger als 2 mm entlang der Innenfläche des zweiten schaftförmigen Gehäuses 12. 1a shows a first embodiment of the sensor according to the invention, wherein the first conductive transition 2nd as a coating on the medium-contacting surface of the second housing 12th through the opening 15 the liquid flyover along the interior 13 facing inner surface of the second shaft-shaped housing 12th to the sensor head 1 extends. The conductive transition extends only linearly with a width of preferably less than 2 mm along the inner surface of the second shaft-shaped housing 12th .

In 1b ist ein zu 1a analoger Aufbau dargestellt, allerdings mit einer zweiten Flüssigüberführung 14 als Ausgestaltung einer Doppelüberführung (engl. „double junction“)In 1b is a too 1a Analog structure shown, but with a second liquid transfer 14 as an arrangement of a double junction

1c weist einen Sensor analog zu 1b auf allerdings mit einem vollflächig innen-beschichteten und ggf. auch außenbeschichteten zweiten schaftförmigen Gehäuse 12. Die Beschichtung stellt den leitfähigen Übergang dar. 1c assigns a sensor analogously 1b but with a full-surface inside and possibly also outside coated second shaft-shaped housing 12th . The coating represents the conductive transition.

1d zeigt eine weitere Variante in welcher die Beschichtung als in Längsrichtung des Sensors 10 nacheinander angeordnete umlaufende Ringe entlang der Innenfläche und/oder entlang der messmediumsberührenden Außenfläche angeordnet ist. Die Ringe sind miteinander über eine leitfähige Verbindung verbunden. 1d shows a further variant in which the coating as in the longitudinal direction of the sensor 10 successively arranged circumferential rings is arranged along the inner surface and / or along the outer surface in contact with the measuring medium. The rings are connected to each other via a conductive connection.

Weitere nicht dargestellte Varianten zur Anordnung der Beschichtung oder einer Drahtanordnung sind Gitterstukturen, in Längsrichtung verlaufende Linien oder dergleichen.Further variants, not shown, for arranging the coating or a wire arrangement are lattice structures, lines running in the longitudinal direction or the like.

Durch die vorbeschriebene Flüssigüberführung 6 mit dem leitfähigen Übergang 2 unterliegen Messungen in Messmedien mit geringen Leitfähigkeiten von weniger als 50 µS/cm geringeren Schwankungen und Messfehlern.Due to the liquid transfer described above 6 with the conductive transition 2nd are subject to measurements in measurement media with low conductivities of less than 50 µS / cm less fluctuations and measurement errors.

Bei der vorliegenden Erfindung können vorzugsweise zur Bereitstellung einer definierten Öffnung z. B. auch Lochdiaphragmen, aufweisen, welche an der Porenoberfläche mit einem leitfähigen Übergang, z.B. Silberleitlack [z. B. Leitsilber 200 N von der Fa. Wolbring GmbH] überzogen ist. Dieser Silberleitlack (leitfähiger Übergang) wird an der Innenseite des Schaftes nach oben gezogen.In the present invention, preferably to provide a defined opening z. B. also have perforated diaphragms, which on the pore surface with a conductive transition, e.g. Conductive silver varnish [e.g. B. conductive silver 200 N from Wolbring GmbH] is coated. This conductive silver varnish (conductive transition) is pulled up on the inside of the shaft.

Die Wände des Lochdiaphragmas erhalten so eine glatte Oberfläche, welche Diffusionspotentiale verringert. Diese glatte Oberfläche ist leitfähig, so dass der Diaphragmenwiderstand klein gehalten wird und keine große Überführungsspannung zu erwarten ist. Deshalb eignen sich Überführungen mit einem solchen Übergang auch speziell für strömende leitfähigkeitsarme Medien, wie z.B. Reinstwasser.The walls of the perforated diaphragm are given a smooth surface, which reduces diffusion potentials. This smooth surface is conductive so that the diaphragm resistance is kept small and no large transfer voltage is to be expected. Therefore, overpasses with such a transition are also particularly suitable for flowing low-conductivity media, such as Ultrapure water.

Wenn der Silberleitlack zusätzlich an der Innenseite des Schaftrohres nach oben gezogen wird, kommt es bei Druckstößen oder Überkopfeinbau mit Abriss des Elektrolyten nicht zu Kontaktunterbrechung.If the silver conductive lacquer is also pulled upwards on the inside of the shaft tube, there is no break in the contact in the event of pressure surges or overhead installation with the electrolyte tearing off.

Der vorbeschriebene Übergang beeinflußt den Messwert nicht oder nur in geringem Maße. Eine Wartungsfreundlichkeit kann daher mit schnellem Einstellverhalten der Elektroden und außerordentlich hoher Potentialstabilität verbunden werden.The transition described above does not affect the measured value or only to a small extent. Ease of maintenance can therefore be combined with quick setting behavior of the electrodes and extremely high potential stability.

Der erfindungsgemäße Sensor kann somit präzise pH Messungen auch bei Strömung in Messmedien mit geringer Leitfähigkeit ermöglichen.The sensor according to the invention can thus enable precise pH measurements even with flow in measurement media with low conductivity.

Darüber hinaus ist die Elektrode unempfindlicher gegen Druckschwankungen und bestimmte Einbaupositionen, da insbesondere bei Einsatz von Silberleitlack auf der Innenseite des zweiten schaftförmigen Gehäuses 12, eine Kontaktunterbrechung am Elektrolyten durch ungünstige Prozessbedingungen verhindert wird.In addition, the electrode is less sensitive to pressure fluctuations and certain installation positions, since in particular when using conductive silver paint on the inside of the second shaft-shaped housing 12th , contact interruption on the electrolyte is prevented by unfavorable process conditions.

Folgende Anwendungsgebiete sind besonders bevorzugt:

  1. a) Viskose Medien welche engporige Flüssigübergänge verstopfen würden [> 1000mPas ~ Glycerin]
  2. b) Überkopfanwendungen (schräg oder wirklich auf dem Kopf)
  3. c) Wasserarme Medien (<30%, noch mehr bevorzugt <10% Wasser, Rest organisches Lösungsmittel)
  4. d) Niedrig leitfähige Medien z.B. Kesselspeisewasser, Leitfähigkeit < 50µS/cm << 20µS/cm
The following areas of application are particularly preferred:
  1. a) Viscous media which would clog narrow-pore liquid transitions [> 1000mPas ~ glycerin]
  2. b) overhead applications (oblique or really upside down)
  3. c) Low-water media (<30%, more preferably <10% water, remainder organic solvent)
  4. d) Low conductive media eg boiler feed water, conductivity <50µS / cm << 20µS / cm

Als bevorzugt eingesetzte Außenelektrolyt kann, insbesondere für Anwendungen in Medien die zu einer Verstopfung von herkömmlichen Flüssigübergängen neigen, ein angedickter Elektrolyt verwendet werden. Das Andicken des Elektrolyten kann mit gängigen Polymeren wie Acrylamiden und deren Derivaten erfolgen. Dadurch wird zudem eine vorschnelle Salzverarmung verhindert, insbesondere bei Anwendungen mit größerer Strömungsgeschwindigkeit.A thickened electrolyte can be used as the preferred external electrolyte, particularly for applications in media which tend to clog conventional liquid transitions. The electrolyte can be thickened using common polymers such as acrylamides and their derivatives. This also prevents premature salt depletion, especially in applications with a higher flow rate.

Wie schon zuvor erwähnt, kann auch eine sogenannte „Double Junction“ verwendet werden. In diesem Fall kann die Metallisierung einmal a) auf der ersten Flüssigüberführung, entlang der Innenseite des zweiten schaftförmigen Gehäuses 12, bis zur zweiten Flüssigüberführung 14 aufgebracht werden.As already mentioned, a so-called "double junction" can also be used. In this case, the metallization can once a) on the first liquid transfer, along the inside of the second shaft-shaped housing 12th , until the second liquid transfer 14 be applied.

Alternativ oder zusätzlich kann bei der zweiten Flüssigüberführung 14 ebenfalls ein metallischer Übergang in die zweite Zelle geführt werden. Der Übergang kann auch aus einem Keramikdiaphragma (Verringerung des Elektrolytverlustes) oder einem anderen dem Fachmann gängigen Material bestehen, da ein Blockieren des zweiten Überganges in der Regel durch Sperrwirkung eines dicken Gels verhindert wird.Alternatively or additionally, in the second liquid transfer 14 also a metallic transition into the second cell. The transition can also consist of a ceramic diaphragm (reduction of the loss of electrolyte) or another material common to the person skilled in the art, since blocking of the second transition is generally prevented by the blocking action of a thick gel.

Bei einigen Anwendungen kann es vorteilhaft sein, wenn die Elektrolytkonzentration eine geringe Ionen Konzentration besitzt, (z.B. 0,1 M Kaliumchlorid) um beispielsweise eine Messlösung nicht zu verunreinigen oder einen geringen Ionentransfer bei niedrigen lonenarmenwasser zu erzielen. Für diesen Fall ist es besonders wichtig, dass die Potentiale der Referenzhalbzelle nicht zu hoch werden.In some applications, it may be advantageous if the electrolyte concentration has a low ion concentration (e.g. 0.1 M potassium chloride) in order not to contaminate a measurement solution, for example, or to achieve low ion transfer with low ion-poor water. In this case, it is particularly important that the potentials of the reference half-cell do not become too high.

Der erfindungsgemäße Sensor 10 ermöglicht somit Messungen, welche unter Umständen sonst nur mit Störsignalen realisierbar sind und nicht für eine dauerhafte Messung geeignet sind.The sensor according to the invention 10 thus enables measurements that may otherwise only be possible with interference signals and are not suitable for permanent measurement.

Darüber hinaus kann mit einem erfindungsgemäßen Sensor 10 in einem wasserarmen Messmedium mit Wasserkonzentration von kleiner 30 Gew.% oder gar kleiner gleich 10 Gew. % potentiometrische Messungen durchgeführt werden. In diesem speziellen Fall können bevorzugt bestimmte Innenelektrolyte, wie Lithiumazetat in Ethanol oder dergleichen, eingesetzt werden, welche eine geringe Leitfähigkeit haben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht auch hier eine stabilere Messung, welche mit einer herkömmlichen pH-Elektrode nicht mehr stabil möglich ist.In addition, with a sensor according to the invention 10 potentiometric measurements can be carried out in a low-water measuring medium with a water concentration of less than 30% by weight or even less than or equal to 10% by weight. In this special case, certain internal electrolytes, such as lithium acetate in ethanol or the like, which have a low conductivity, can preferably be used. The device according to the invention also enables a more stable measurement, which is no longer stable with a conventional pH electrode.

Die erfindungsgemäße Bezugselektrode des Sensors 10 weist den leitfähigen Übergang 2 auf, welcher zumindest den Innenraum zum Messmedium bedeckt und weiter in die Schaftinnenseite des Gehäuses 12 hereinragt um gegebenenfalls auftretende Elektrolytunterbrechungen zu überbrücken und eine hohe Elektronen und / oder Ionen Leitfähigkeit zu garantieren.The reference electrode of the sensor according to the invention 10 indicates the conductive transition 2nd on, which at least covers the interior to the measuring medium and further into the inside of the shaft of the housing 12th protrudes to bridge any electrolyte interruptions that may occur and to guarantee a high electron and / or ion conductivity.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann der leitfähige Übergang 2 durch eine einfache mit einem speziellen Markierstift gezogene Linie geschaffen werden, welche die Flüssigüberführung, also den Rand der Öffnung 15, bedeckt und dann entlang der Innenseite bis an den oberen Rand des Gehäuses 12, an welchem sich der Sensorkopf 1 anschließt, gezogen ist. Die Markierung kann im einfachsten Fall mit einem Silberleitlack erfolgen, welcher aufgetragen und dann ggf. zusätzlich eingebrannt wird. Auch andere Leitlacke können vorteilhaft genutzt werden.In a preferred embodiment variant, the conductive transition 2nd be created by a simple line drawn with a special marker, which is the liquid transfer, i.e. the edge of the opening 15 , covered and then along the inside to the top of the case 12th on which the sensor head 1 connects, is pulled. In the simplest case, the marking can be carried out with a conductive silver varnish, which is applied and then optionally also baked. Other conductive lacquers can also be used advantageously.

Alternativ oder zusätzlich kann durch elektrochemische Abscheidung eines Platinkomplexes reines Platin an der Innenseite des Gehäuses 12 und entlang des Randes der Öffnung 15 abgeschieden werden.Alternatively or additionally, pure platinum can be deposited on the inside of the housing by electrochemical deposition of a platinum complex 12th and along the edge of the opening 15 be deposited.

Der vorbeschriebene Übergang 2 kann zusätzlich mit einem Ring aus Metall überlagert werden, welcher an den Übergang 2 und damit vorzugsweise untrennbar an das Gehäuse 12 angedrückt ist.The transition described above 2nd can also be overlaid with a ring made of metal, which is at the transition 2nd and therefore preferably inseparable from the housing 12th is pressed.

Alternativ kann der vorgenannte Metallring auch chemisch kovalent an das Gehäuse 12 gebunden sein z.B. durch Löten, Schmelzen etc..Alternatively, the aforementioned metal ring can also be chemically covalently attached to the housing 12th be bound eg by soldering, melting etc.

In einer weiteren Ausgestaltung kann eine Verästelung der Lacklinie erfolgen. Nach Möglichkeit ist auch bei Elektrolytverlust, Blasen in gelartigen Elektrolyten oder bei Unterwanderungen vom Elektrolyten, z.B. bei viskosen Referenzgelen, eine Benetzung gegeben. Eine großflächige Abdeckung der Innenseite des Innenraumes 13 ist daher vorteilhaft anzustreben, aber nicht zwingend vorgeschrieben.In a further embodiment, the lacquer line can be branched. If possible, wetting is also given in the event of electrolyte loss, bubbles in gel-like electrolytes or when the electrolyte infiltrates, for example in the case of viscous reference gels. A large area covering the inside of the interior 13 is therefore advantageous, but not mandatory.

Idealerweise kann eine Gerüststruktur aus einem leitfähigen Material wie in Beispiel 1c oder 1d dargestellt in den Schaftinnenraum eingefügt und durch die Flüssigüberführung gedrückt werden. Wichtig ist dabei insbesondere die Erstkontaktierung der Flüssigüberführung 6 zum Messmedium. Diese Kontaktierung sollte stabil sein. Es ist allerdings nicht vorgeschrieben, dass der leichtfähige Übergang gelötet, genietet, beschichtet elektronisch abgeschieden, eingebrannt oder gepresst wird. Äußeren Druckbelastungen von bis zu 12bar und Strömungsgeschwindigkeiten von bis zu 3 m/s sollte die Verbindung des leitfähigen Übergangs zur Gehäuseoberfläche, insbesondere im Bereich der Öffnung 15, bevorzugt standhalten.Ideally, a framework structure made of a conductive material as shown in Example 1c or 1d can be inserted into the interior of the shaft and pressed through the liquid transfer. It is particularly important to make initial contact with the liquid transfer 6 to the measuring medium. This contact should be stable. However, it is not mandatory that the easy transition be soldered, riveted, coated electronically, burned in or pressed. External pressure loads of up to 12bar and flow velocities of up to 3 m / s should connect the conductive transition to the Housing surface, especially in the area of the opening 15 , preferably withstand.

2a und b sowie 3a-d zeigen Versuchsergebnisse für die Messung einer Potentialdifferenz zwischen einem erfindungsgemäßen Sensor gegen einen CPS 43-Referenzsensor. 2a and b as well 3a-d show experimental results for the measurement of a potential difference between a sensor according to the invention against a CPS 43 reference sensor.

Als erfindungsgemäßer Sensor wurde ein CPS91 mit einem zusätzlichen Silberdraht innerhalb des Innenraumes der Bezugselektrode versehen.As a sensor according to the invention, a CPS91 was provided with an additional silver wire inside the interior of the reference electrode.

Es wurden für die Messung bei niedrigen Leitfähigkeiten Verdünnungsreihen in den Verhältnissen von 1:5, 1:25, 1:125 und 1:625 von jeweils mit einem pH4-Puffer der Firma Endress + Hauser und einem pH7-Puffer der Firma Merck hergestellt und die Potentialdifferenz der umgebauten CPS91 gegen eine CPS43_ESA Referenz (3MKCI) gemessen. Beide Sensoren sind Produkte der Firma Endress + Hauser.For the measurement at low conductivities, dilution series in the ratios of 1: 5, 1:25, 1: 125 and 1: 625 were each prepared with a pH4 buffer from Endress + Hauser and a pH7 buffer from Merck and measured the potential difference of the converted CPS91 against a CPS43_ESA reference (3MKCI). Both sensors are products from Endress + Hauser.

Bei der CPS91 handelt es sich um eine pH-Elektrode mit Single Pore Flüssigüberführung mit einem Durchmesser von ca. 1mm.The CPS91 is a pH electrode with single pore liquid transfer with a diameter of approx. 1mm.

Zur Simulation einer Langzeitmessung in Flüssigkeiten mit geringer Leitfähigkeit wurden sechs CPS91 über 3 Monate in 80°C heißem entionisierten Wasser gerührt, um eine Referenzverarmung zu induzieren.To simulate a long-term measurement in liquids with low conductivity, six CPS91 were stirred for 3 months in 80 ° C hot deionized water to induce a reference depletion.

Es wurden jeweils eine pH4 Puffer Lösung von Endress + Hauser und ein pH7 Puffer von Merck 1:5, 1:25, 1:125 und 1:625, vorzugsweise mit entionisierten Wasser, verdünnt.A pH4 buffer solution from Endress + Hauser and a pH7 buffer from Merck were diluted 1: 5, 1:25, 1: 125 and 1: 625, preferably with deionized water.

Die unterste Verdünnung von 1:625 ergibt eine Leitfähigkeit von 15-30 µS/cm und ist somit im Bereich der niedrigsten Leitfähigkeiten bei der eine pH Wertmessung noch sinnvoll ist. Die Referenzen der CPS91 (ESA) Sensoren wurden daraufhin mit einem Lawsongerät gegen eine CPS43 (Referenzhalbzelle, 3M KCI) im Differenzmode gegen eine Platinelektrode in den Puffern in folgender Reihenfolge bei 25°C gemessen:

  1. a) Org. Puffer (gerührt 10min, ungerührt 10min),
  2. b) 1:5 Verdünnung (gerührt 10min, ungerührt 10min),
  3. c) 1:25 Verdünnung (gerührt 10min, ungerührt 10min),
  4. d) 1:125 Verdünnung (gerührt 10min, ungerührt 10min),
  5. e) 1:625 Verdünnung (gerührt 10min, ungerührt 10min),
  6. f) (teilweise deion. Wasser)
  7. g) Org. Puffer (gerührt 10min, ungerührt 10min).
The lowest dilution of 1: 625 results in a conductivity of 15-30 µS / cm and is therefore in the range of the lowest conductivities at which a pH measurement still makes sense. The references of the CPS91 (ESA) sensors were then measured with a Lawson device against a CPS43 (reference half cell, 3M KCI) in differential mode against a platinum electrode in the buffers in the following order at 25 ° C:
  1. a) Org. buffer (stirred 10min, unstirred 10min),
  2. b) 1: 5 dilution (stirred 10min, unstirred 10min),
  3. c) 1:25 dilution (stirred 10min, unstirred 10min),
  4. d) 1: 125 dilution (stirred 10min, unstirred 10min),
  5. e) 1: 625 dilution (stirred 10min, unstirred 10min),
  6. f) (partially deionized water)
  7. g) Org. buffer (stirred 10min, unstirred 10min).

Der pH7 Merck Puffer und der pH4 Puffer von Endress + Hauser wurde aufgrund der in etwa vergleichbaren Leitfähigkeit verwendet. Die Ergebnisse hierzu sind in 2a, b dargestellt, wobei 2a die Messergebnisse im pH=4-Puffer und 2b die Messergebnisse im pH=7-Puffer wiedergibt.The pH7 Merck buffer and the pH4 buffer from Endress + Hauser were used due to their approximately comparable conductivity. The results of this are in 2a, b shown, where 2a the measurement results in the pH = 4 buffer and 2 B shows the measurement results in the pH = 7 buffer.

Eine weitere Messung erfolgte mit einem Knick-Messumformer nach Beendigung der vorgenannten Versuche a) - g). Dabei wurde eine Messung der Referenz gegen die Urreferenz durchgeführt. Die Ergebnisse spiegeln sich in 4 wieder.Another measurement was carried out with a kink transmitter after the end of the aforementioned tests a) - g). The reference was measured against the original reference. The results are reflected in 4th again.

Die Messung erfolgte für ausgelaugte CPS91 vs. Urreferenz (Produkt von Endress+Hauser). in 3M KCl nach Alterung in deionisiertem Wasser (3 mon., 80°C).Damit wurde der Endzustand der Salzverarmung bzw. Elektrolytverarmung der CPS91 überprüft.The measurement was carried out for leached CPS91 vs. Original reference (product from Endress + Hauser). in 3M KCl after aging in deionized water (3 months, 80 ° C). This was used to check the final state of salt depletion or electrolyte depletion of the CPS91.

2a und 2b zeigen jeweils Messungen mit einem Rühren bei 500 rpm und anschließender Messung im ungerührtem Zustand. Anschließend wurde die Verdünnung erhöht. Im Verlauf der x-Achse nimmt somit die Verdünnung der jeweiligen Lösung bei pH=4 oder pH=7 zu. Die Messungen wurden jeweils zweimal für ausgelaugte CPS91-Sensoren ohne Silberdraht und mit Silberdraht durchgeführt. 2a and 2 B each show measurements with stirring at 500 rpm and subsequent measurement in the unstirred state. The dilution was then increased. In the course of the x-axis, the dilution of the respective solution increases at pH = 4 or pH = 7. The measurements were carried out twice for leached CPS91 sensors without silver wire and with silver wire.

Die dicken dunkelgrauen Verlaufskurven der 2a zeigen die Messergebnisse bzw. Messungen (100, 200) der CPS91-Sensoren ohne Silberdraht und die dünnen hellgrauen Verlaufskurven zeigen die Messergebnisse bzw. Messungen (300, 400) der CPS91-Sensoren mit Silberdraht. Gleiches gilt für 2b.The thick dark gray curves of the 2a show the measurement results or measurements ( 100 , 200 ) of the CPS91 sensors without silver wire and the thin light gray curves show the measurement results or measurements ( 300 , 400 ) of the CPS91 sensors with silver wire. The same applies to 2 B .

Es stellte sich heraus, dass die Silberdrähte, welche bis weit in die Referenzhalbzelle hineinreichten sehr stabile Messwerte anzeigten. Die CPS91 Halbzellen ohne Draht zeigten teilweise sehr instabiles Messverhalten bei den stark verdünnten Puffern, was sich durch plötzlich auftretende Potentialänderungen bemerkbar macht. (siehe 2a, b)It turned out that the silver wires, which reached far into the reference half-cell, showed very stable measured values. The CPS91 half cells without wire sometimes showed very unstable measurement behavior with the highly diluted buffers, which is noticeable by sudden changes in potential. (please refer 2a, b )

Es stellte sich weiterhin heraus, dass die durch die erfindungsgemäße Anordnung des Silberdrahts (0,5 mm Durchmesser, 5 cm Länge, 3 cm hineinragen in den Referenzinnenraum) ein stabileres Messen möglich war.It was also found that the arrangement of the silver wire ( 0 , 5 mm diameter, 5 cm length, 3 cm protrude into the reference interior) a more stable measurement was possible.

Zudem wurden bei den verwendeten CPS91 mit Silberdrähten sehr geringe Potentialdifferenzänderungen der verdünnten Puffer zur unverdünnten Originalpufferlösung festgestellt. (siehe ) In Summe kann festgestellt werden, dass Referenzhalbzellen mit dem Silberdraht zu sehr geringen Potentialdifferenzänderungen gegenüber dem unverdünnten Puffer beitragen. Dies ermöglicht ein stabiles Messen auch bei größeren Strömungen, welche vorliegend durch ein Rührwerk mit der Geschwindigkeit von 500 rpm simuliert wurden und bei niedrigen Leitfähigkeiten bis ca. 20 µS/cm und auch nach Auslaugung des Referenzinnenraumes bzw. des Innenraumes 13 des Sensors.In addition, very small changes in the potential difference between the diluted buffers and the undiluted original buffer solution were found in the CPS91 with silver wires. (please refer ) In total it can be stated that reference half cells with the silver wire contribute to very small changes in potential difference compared to the undiluted buffer. This enables one stable measurement even with larger flows, which in the present case were simulated by an agitator at a speed of 500 rpm and with low conductivities up to approx. 20 µS / cm and also after leaching of the reference interior or interior 13 of the sensor.

Dies spricht für eine langzeitstabile Messung bei niedrigen Leitfähigkeiten. Die Potentialänderung der CPS91 Ref wurden nach Versuchsende gegen eine 3MKCI Referenz in 3M Kaliumchlorid gemessen um die Auslaugung der Referenz zu kontrollieren. Die Single Pore Elektroden erfuhren wie erwartet eine stärkere Salzverarmung, welche sich eher nachteilhaft auf die Messwertstabilität auswirkt, wenn kein leitfähiger Übergang, wie z.B. ein Silberdraht, wie in 2a und 2b abgebildet, vorhanden ist. Dies ist in der Tabelle der 4 wiedergegeben.This speaks for a long-term stable measurement with low conductivities. The change in potential of the CPS91 Ref was measured after the end of the test against a 3MKCI reference in 3M potassium chloride in order to control the leaching of the reference. As expected, the single pore electrodes experienced greater salt depletion, which has a rather disadvantageous effect on the measurement stability if there is no conductive transition, such as a silver wire, as in 2a and 2 B pictured, is present. This is in the table of the 4th reproduced.

Weiterhin wurden die Potentialunterschiede von gerührten und ungerührten verdünnten Puffern zum Originalpuffer berechnet. Die in 3a-3d dargestellten Balkendiagramme beziehen sich auf Potentialdifferenzänderungen der verdünnten Puffer zu den Originalpuffern bzw. unverdünnten Puffern.Furthermore, the potential differences from stirred and unstirred diluted buffers to the original buffer were calculated. In the 3a-3d The bar diagrams shown refer to changes in the potential difference between the diluted buffers and the original buffers or undiluted buffers.

Diese sind in 3a für pH=4 bei verschiedenen Verdünnungen im gerührten Zustand bei 500 rpm angegeben. 3b zeigt die Potentialunterschiede bei pH=4 im ungerührten Zustand bei verschiedenen Verdünnungen. 3c zeigt die Potentialunterschiede bei pH=7 im gerührten Zustand bei verschiedenen Verdünnungen und 3d zeigt die Potentialunterschiede bei pH=7 im ungerührten Zustand bei verschiedenen Verdünnungen.These are in 3a given for pH = 4 at various dilutions in the stirred state at 500 rpm. 3b shows the potential differences at pH = 4 in the unstirred state at different dilutions. 3c shows the potential differences at pH = 7 in the stirred state at various dilutions and 3d shows the potential differences at pH = 7 in the unstirred state at different dilutions.

Dabei sind die weißen Balken die mitgemessene Referenz (500) aus zwei CPS43-Sensoren zur Fehlerabschätzung der Messung. Die hellgrauen Balken zeigen die zwei Messungen (300, 400) von CPS91-Sensoren mit Silberdraht und die dunkelgrauen Balken (100, 200) zeigen zwei Messungen zweier CPS91-Sensoren ohne Silberdrähte im Innenraum der Referenzhalbzelle des Sensors.The white bars are the measured reference ( 500 ) from two CPS43 sensors for error estimation of the measurement. The light gray bars show the two measurements ( 300 , 400 ) of CPS91 sensors with silver wire and the dark gray bars ( 100 , 200 ) show two measurements of two CPS91 sensors without silver wires in the interior of the sensor's reference half-cell.

Die Erfindung ist einsetzbar in allen pH-Elektroden und auch in anderen potentiometrische Sensoren. Die Referenzhalbzelle kann dabei auch räumlich getrennt von der Messhalbzelle ausgebildet sein.The invention can be used in all pH electrodes and also in other potentiometric sensors. The reference half-cell can also be spatially separated from the measuring half-cell.

BezugszeichenlisteReference list

1.1.
SensorkopfSensor head
2.2nd
Leitfähige ÜbergangConductive transition
3.3rd
InnenableitungInternal drainage
4.4th
AußenableitungExternal derivative
5.5.
Elektrolytelectrolyte
6.6.
FlüssigüberführungLiquid transfer
7.7.
lonensensitive Membranion sensitive membrane
8.8th.
IndikatorelektrodeIndicator electrode
9.9.
Schaftförmiges GehäuseShank-shaped housing
10.10th
Pot SensorPot sensor
11.11.
InnenpufferInner buffer
12.12th
Schaftförmiges GehäuseShank-shaped housing
13.13.
Innenrauminner space
14.14.
Zweite FlüssigüberführungSecond liquid transfer
15.15.
Öffnung opening
AA
Längsachse (erstes, zweites schaftförmiges Gehäuse und Sensor) Longitudinal axis (first, second shaft-shaped housing and sensor)
100100
Messung (CPS91 ohne Ag-Draht)Measurement (CPS91 without Ag wire)
200200
Messung (CPS91 ohne Ag-Draht) Measurement (CPS91 without Ag wire)
300300
Messung (CPS91 mit Ag-Draht)Measurement (CPS91 with Ag wire)
400400
Messung (CPS91 mit Ag-Draht) Measurement (CPS91 with Ag wire)
500500
ReferenzmessungReference measurement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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Claims (19)

Bezugselektrode als Bezug für die Messung von relativen Potentialen anderer Elektroden, insbesondere für einen potentiometrischen Sensor (10), umfassend ein schaftförmiges Gehäuse (12) mit einer Längsachse (a), welches zumindest bereichsweise einen Innenraum (13) begrenzt, wobei innerhalb des Innenraums (13) ein Elektrolyt (5) und eine elektrische Ableitung (4) angeordnet ist und wobei das schaftförmige Gehäuse (12) eine erste Flüssigüberführung (6) aufweist, wobei die erste Flüssigüberführung (6) zumindest eine Öffnung (15) umfasst, welche einen ersten leitfähigen Übergang (2) aufweist dadurch gekennzeichnet, dass der leitfähige Übergang (2) sich von einer Oberfläche welche ausgebildet ist zum Kontakt mit dem Messmedium über den Rand der Öffnung (15) bis in den Innenraum (13) erstreckt, wobei der leitfähige Übergang (2) sich ausgehend vom Rand der Öffnung (15) über eine Strecke von zumindest 1 cm parallel zur Längsachse (A) des schaftförmigen Gehäuses (12) erstreckt.Reference electrode as a reference for the measurement of relative potentials of other electrodes, in particular for a potentiometric sensor (10), comprising a shaft-shaped housing (12) with a longitudinal axis (a), which delimits an interior (13) at least in some areas, whereby within the interior ( 13) an electrolyte (5) and an electrical discharge line (4) are arranged and the shaft-shaped housing (12) has a first liquid transfer (6), the first liquid transfer (6) comprising at least one opening (15) which has a first The conductive transition (2) is characterized in that the conductive transition (2) extends from a surface which is designed for contact with the measuring medium over the edge of the opening (15) into the interior (13), the conductive transition ( 2) extending from the edge of the opening (15) over a distance of at least 1 cm parallel to the longitudinal axis (A) of the shaft-shaped housing (12). Bezugselektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitung (4) und der Übergang (2) zumindest auf einer Ebene senkrecht zur Längsachse (A) liegen.Reference electrode after Claim 1 , characterized in that the derivative (4) and the transition (2) lie at least on one plane perpendicular to the longitudinal axis (A). Bezugselektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der leitfähige Übergang (2) sich ausgehend vom Rand der Öffnung (15) über eine Strecke von zumindest 2 cm parallel zur Längsachse (A) entlang der Innenseite des schaftförmigen Gehäuses (12) erstreckt.Reference electrode after Claim 1 or 2nd , characterized in that the conductive transition (2) extends from the edge of the opening (15) over a distance of at least 2 cm parallel to the longitudinal axis (A) along the inside of the shaft-shaped housing (12). Bezugselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der leitfähige Übergang (2) sich ausgehend vom Rand der Öffnung (15) bis zu einer zweiten Flüssigüberführung (14) oder bis zu einem Sensorkopf (1) entlang der Innenseite des schaftförmigen Gehäuses (12) erstreckt.Reference electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the conductive transition (2) extends from the edge of the opening (15) to a second liquid transfer (14) or to a sensor head (1) along the inside of the shaft-shaped housing (12 ) extends. Bezugselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche, welche ausgebildet ist zum Kontakt mit dem Messmedium, Teil einer mediumsberührenden Außenfläche des schaftförmigen Gehäuses (12) ist, an welcher der leitfähige Übergang festgelegt, ist.Reference electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the surface which is designed for contact with the measuring medium is part of a medium-contacting outer surface of the shaft-shaped housing (12), on which the conductive transition is fixed. Bezugselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanz zwischen der Ableitung (4) und dem leitfähigen Übergang kleiner ist als 8 mm, vorzugsweise kleiner als 5 mm.Reference electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the distance between the lead (4) and the conductive transition is less than 8 mm, preferably less than 5 mm. Bezugselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem leitfähigen Übergang (2) um ein elektronen- und/oder ionen- leitfähiges Material handelt.Reference electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the conductive transition (2) is an electron and / or ion conductive material. Bezugselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der leitfähige Übergang als Beschichtung und/oder als Draht ausgebildet ist.Reference electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the conductive transition is designed as a coating and / or as a wire. Bezugselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der leitfähige Übergang a) aus einem Metall, vorzugsweise einem Edelmetall, insbesondere aus Gold, Platin und/oder Silber, b) aus einen Halbleiter, vorzugsweise aus Indium-Zinnoxid c) aus einem leitfähigem Polymer, vorzugsweise aus einem PEDOT-PSS (Poly(3,4-ethylendioxythiophen)polystyrensulfonat) d) aus leitfähigen Fasern, vorzugsweise leitfähigen Kohlenstofffasern, insbesondere CNT-Faser (CNT= carbon nanotubes), wie N/CNT und/oder SW-CNT, ggf. eingebunden in einer Kunststoffmatrix e) aus einer redoxaktiven fixierbaren Komponente, vorzugsweise einem Polymer mit Ferroceneinheiten f) aus einem Anionen oder Kationenleiter, insbesondere einen Protonen- oder Hydroxid- Ionenleiter g) und/oder Kombination der vorgenannten Materialien gebildet ist.Reference electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the conductive transition a) from a metal, preferably a noble metal, in particular from gold, platinum and / or silver, b) from a semiconductor, preferably from indium tin oxide c) from a conductive Polymer, preferably from a PEDOT-PSS (poly (3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate) d) from conductive fibers, preferably conductive carbon fibers, in particular CNT fiber (CNT = carbon nanotubes), such as N / CNT and / or SW-CNT , optionally integrated in a plastic matrix e) from a redox-active fixable component, preferably a polymer with ferrocene units f) from an anion or cation conductor, in particular a proton or hydroxide ion conductor g) and / or combination of the aforementioned materials. Bezugselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (15) der Flüssigüberführung (6) einen Durchmesser von 0,1-2 mm, vorzugsweise 0,3-1 mm, aufweist.Reference electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the opening (15) of the liquid transfer (6) has a diameter of 0.1-2 mm, preferably 0.3-1 mm. Bezugselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass.es sich bei dem Elektrolyten (5) um eine Ammonium- und/oder Alkali-Salzlösung und vorzugsweise um einen Elektrolyten als Lösung aus Kaliumnitrat, Kaliumchlorid, Lithiumazetat und/oder Ammoniumchlorid handelt.Reference electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the electrolyte (5) is an ammonium and / or alkali salt solution and preferably an electrolyte as a solution of potassium nitrate, potassium chloride, lithium acetate and / or ammonium chloride. Bezugselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Elektrolyten (5) um eine Lösung mit einem Massenanteil eines organischen Lösungsmittel von grösser 50 Gew.% und einem Wasseranteil von kleiner als 30 Gew.% handelt.Reference electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the electrolyte (5) is a solution with a mass fraction of an organic solvent of greater than 50% by weight and a water fraction of less than 30% by weight. Bezugselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Salzkonzentration des Elektrolyten (5) zwischen 0,01 M und 10M liegt.Reference electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the salt concentration of the electrolyte (5) is between 0.01 M and 10M. Bezugselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt (5) einen Salzdispenser enthält, welcher nach und nach Salz freisetzt, derart dass die Salzkonzentration im Wesentlichen konstant ist. Reference electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the electrolyte (5) contains a salt dispenser which gradually releases salt, such that the salt concentration is essentially constant. Bezugselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugselektrode eine zweite Flüssigüberführung (14) aufweist.Reference electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the reference electrode has a second liquid transfer (14). Bezugselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Elektrolyten (5) um eine Trockenreferenz, also einen wasserfreien Elektrolyten mit einem wasseraufnehmenden Material, handelt.Reference electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the electrolyte (5) is a dry reference, that is to say a water-free electrolyte with a water-absorbing material. Bezugselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugselektrode einen zweiten leitfähigen Übergang aufweist, wobei sich dieser Übergang von einer Oberfläche welche ausgebildet ist zum Kontakt mit dem Messmedium über den Rand der Öffnung (15) der ersten Flüssigüberführung (6) bis in den Innenraum (13) erstreckt, wobei der leitfähige Übergang (2) sich ausgehend vom Rand der Öffnung (15) parallel zur Längsachse (A) entlang der Innenseite des schaftförmigen Gehäuses (12) erstreckt.Reference electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the reference electrode has a second conductive junction, this junction extending from a surface which is designed for contact with the measurement medium over the edge of the opening (15) of the first liquid transfer (6) to in extends the interior (13), the conductive transition (2) extending from the edge of the opening (15) parallel to the longitudinal axis (A) along the inside of the shaft-shaped housing (12). Bezugselektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand des ersten leitfähigen Übergangs (2) kleiner als 5 kOhm ist.Reference electrode after Claim 1 , characterized in that the resistance of the first conductive transition (2) is less than 5 kOhm. Potentiometrischer Sensor (10), insbesondere pH-Elektrode, umfassend eine Indikatorelektrode (8) mit einer Innenableitung (3) und einem Innenpuffer (11), wobei die Indikatorelektrode (8) durch ein erstes schaftförmiges Gehäuse (9) begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der potentiometrische Sensor (10) eine Bezugselektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, wobei das Gehäuse der Bezugselektrode als zweites schaftförmige Gehäuse (12) coaxial zum ersten schaftförmigen Gehäuse (9) unter Ausbildung des Innenraumes (13) angeordnet ist.Potentiometric sensor (10), in particular pH electrode, comprising an indicator electrode (8) with an internal lead (3) and an internal buffer (11), the indicator electrode (8) being delimited by a first shaft-shaped housing (9), characterized in that that the potentiometric sensor (10) has a reference electrode according to one of the preceding claims, wherein the housing of the reference electrode is arranged as a second shaft-shaped housing (12) coaxial to the first shaft-shaped housing (9) while forming the interior (13).
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