DE102019125151A1

DE102019125151A1 - Messaufnehmer mit nicht porösem Referenzübergang

Info

Publication number: DE102019125151A1
Application number: DE102019125151.6A
Authority: DE
Inventors: Jinshan Huo; Thelma Saclot
Original assignee: Endress and Hauser Conducta Inc
Current assignee: Endress and Hauser Conducta Inc
Priority date: 2018-10-08
Filing date: 2019-09-18
Publication date: 2020-04-09
Also published as: US20200110052A1; CN111007130B; US11209380B2; CN111007130A

Abstract

Gemäß wenigstens einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung wird eine Referenzhalbzelle für einen elektrochemischen Messaufnehmer zur Messung eines Mediums offenbart. Die Referenzhalbzelle schließt ein Gehäuse ein, das eine Kammer definiert, die einen Elektrolyten enthält, wobei das Gehäuse eine Wandung, die eine Öffnung dadurch aufweist, und eine Elektrode einschließt, die in dem Elektrolyten in der Kammer angeordnet ist. Die Referenzhalbzelle schließt ferner einen Referenzübergang ein, der derart in der Öffnung angeordnet ist, dass eine Grenzfläche zwischen dem Referenzübergang und der Gehäusewandung undurchlässig ist. Der Referenzübergang ist elektrisch oder ionisch leitend und für das Messmedium und den Elektrolyten undurchlässig, und der Referenzübergang ermöglicht ein konstantes Potential an der Elektrode. Ein elektrochemischer Messaufnehmer und ein Redoxpotentialsensor, die den Referenzübergang anwenden, sind ebenfalls offenbart.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein elektrochemische Messaufnehmer, insbesondere elektrochemische Messaufnehmer mit nicht porösen Übergängen.
Elektrochemische Messaufnehmer werden sowohl in Labormessungen als auch in industriellen Prozessmessungen, in vielen Bereichen der Chemie, Umweltanalyse, Biochemie, Biotechnologie, Pharmazie, Lebensmitteltechnik und des Wassermanagements häufig zur Bestimmung von Konzentrationen bestimmter Substanzen (z. B. Analyten) in einem Messmedium, eingesetzt. Herkömmliche elektrochemische Messaufnehmer schließen häufig eine Messhalbzelle, die ein von der Konzentration des Analyten in dem Messmedium abhängiges Potential bildet, eine Referenzhalbzelle, die ein von der Analytkonzentration unabhängiges Potential ausgibt, und eine Messschaltung, die ein die Potentialdifferenz zwischen der Messhalbzelle und der Referenzhalbzelle repräsentierendes Messsignal erzeugt, ein.
Die Referenzhalbzelle eines elektrochemischen Messaufnehmers ist häufig als Elektrode zweiter Art ausgebildet, beispielsweise als Silber/Silberchlorid-Elektrode (Ag/AgCI-Elektrode). Solch eine Referenzhalbzelle weist im Allgemeinen einen Referenzelektrolyten auf, der in einem Gehäuse aus einem elektrisch isolierenden Material enthalten ist, in das sich ein chloridisierter Silberdraht erstreckt. Bei dem Referenzelektrolyten kann es sich beispielsweise um eine 3-molare KCI-Lösung handeln. Die Referenzhalbzelle schließt im Allgemeinen ferner einen Referenzübergang in einer Wandung der Gehäusewandung ein, wobei der Referenzübergang ein Durchgang oder ein poröses Diaphragma ist, durch den oder das der Referenzelektrolyt über eine Flüssigkeit-Flüssigkeit-Grenzfläche in ionisch leitendem Kontakt mit einem umgebenden Medium steht, das gemessen werden soll (d. h. dem Messmedium).
Ein Nachteil solcher Referenzübergänge, sei es ein Durchgang (z. B. Bündel von Drähten, die kleine Kapillarkanäle bilden) oder ein poröses Diaphragma (z. B. Keramik oder Polytetrafluorethylen mit einer gegebenen Anzahl und Größenverteilung von Poren), liegt darin, dass das erzeugte Referenzpotential im Laufe der Lebensdauer des Messaufnehmers aufgrund von Kontamination oder Verdünnung des Referenzelektrolyten möglicherweise nicht konstant ist. Zum Beispiel kann aufgrund von Konzentrationsdifferenzen zwischen dem Referenzelektrolyten und dem Messmedium in beiden Richtungen Diffusion durch den Referenzübergang erfolgen. Chemische Komponenten im Messmedium können in den Elektrolyten diffundieren, den Referenzelektrolyten kontaminieren und eine Abweichung im Referenzpotential verursachen. In der entgegengesetzten Richtung kann es zu einem Verlust von Referenzelektrolyt oder Veränderungen der Konzentration des Referenzelektrolyten kommen. Solche Änderungen können durch Diffusions- und/oder Druck- und Temperaturgradienten zwischen dem Referenzelektrolyten und dem Messmedium gefördert werden. Ferner können solche porösen Referenzübergänge verstopfen, insbesondere wenn entweder das Messmedium oder der Elektrolyt ein viskoses Medium ist, wodurch die Leistung des elektrochemischen Messaufnehmers verschlechtert wird, indem die Leitfähigkeit zwischen der Mess- und der Referenzhalbzelle negativ beeinflusst wird.
Dementsprechend besteht weiterhin ein Bedarf an weiteren Beiträgen auf diesem technischen Gebiet.
Gemäß wenigstens einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung schließt eine Referenzhalbzelle für einen elektrochemischen Messaufnehmer zur Messung mindestens einer gemessenen Variablen eines Messmediums ein Gehäuse ein, das eine Kammer definiert, die einen Elektrolyten enthält, wobei das Gehäuse eine Wandung mit einer Öffnung dadurch aufweist, wobei eine Elektrode in dem Elektrolyten in der Kammer angeordnet ist und ein Referenzübergang in der Öffnung derart angeordnet ist, dass eine Grenzfläche zwischen dem Referenzübergang und der Gehäusewandung undurchlässig ist. In einer solchen Ausführungsform ist der Referenzübergang elektrisch oder ionisch leitend und für das Messmedium und den Elektrolyten undurchlässig, und der Referenzübergang ermöglicht einen elektrischen Stromfluss zwischen der Elektrode und einer Messhalbzelle und hält eine konstantes Potential an der Elektrode aufrecht.
In mindestens einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung besteht der Referenzübergang im wesentlichen aus Lanthantrifluorid. In einer Ausführungsform besteht der Referenzübergang im Wesentlichen aus einer Kohlenstoff enthaltenden Verbindung. In einer weiteren Ausführungsform besteht der Referenzübergang im Wesentlichen aus Graphit. In bestimmten Ausführungsformen besteht der Referenzübergang im Wesentlichen aus glasartigem Kohlenstoff. In bestimmten Ausführungsformen besteht der Referenzübergang im Wesentlichen aus Graphen. In noch einer weiteren Ausführungsform besteht der Referenzübergang im Wesentlichen aus ionenleitendem Glas mit einer Impedanz von weniger als 2 Gigaohm.
In mindestens einer Ausführungsform ist die Elektrode ein Silberdraht, der mit einem Silberhalogenid beschichtet ist. In bestimmten Ausführungsformen ist das Silberhalogenid Silberchlorid, und wobei der Elektrolyt Kaliumchlorid einschließt. Der Elektrolyt ist ein Gel, eine Flüssigkeit oder ein Feststoff.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung schließt ein elektrochemischer Messaufnehmer zur Messung zumindest einer Messgröße eines Mediums eine Messhalbzelle mit einem Messgehäuse ein, das eine Messelektrode, einen Messelektrolyten und ein ionenselektives Messaufnehmerelement einschließt, wobei das ionenselektive Messaufnehmerelement für eine Art des Mediums empfindlich ist. Der elektrochemische Messaufnehmer schließt ferner eine Referenzhalbzelle mit einem Gehäuse ein, das eine Kammer definiert, die einen Referenzelektrolyten enthält, wobei das Referenzgehäuse eine Wandung mit einer Öffnung dadurch einschließt, wobei eine Referenzelektrode im Referenzelektrolyten in der Kammer angeordnet ist und ein Referenzübergang derart angeordnet ist, dass eine Grenzfläche zwischen dem Referenzübergang und der Gehäusewandung undurchlässig ist. In einer solchen Ausführungsform ist der Referenzübergang elektrisch oder ionisch leitend und für das Medium und den Referenzelektrolyten undurchlässig, und der Referenzübergang ermöglicht einen elektrischen Stromfluss zwischen der Referenz- und der Messelektrode und hält eine konstantes Potential an der Referenzelektrode aufrecht.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung schließt ein Redoxpotentialsensor zum Messen von mindestens einer Messgröße eines Mediums eine Referenzhalbzelle mit einem Referenzgehäuse, das eine Kammer definiert, die einen Referenzelektrolyten enthält, wobei das Referenzgehäuse einer Wandung mit einer Öffnung dadurch einschließt, eine Referenzelektrode im Referenzelektrolyten in der Kammer angeordnet ist, einen Referenzübergang, der in der Öffnung derart angeordnet ist, dass eine Grenzfläche zwischen dem Referenzübergang und der Gehäusewandung undurchlässig ist, und eine Messelektrode ein. In einer solchen Ausführungsform ist der Referenzübergang elektrisch oder ionisch leitend und für das Medium und den Referenzelektrolyten undurchlässig, und der Referenzübergang ermöglicht einen elektrischen Stromfluss zwischen der Referenz- und der Messelektrode und hält eine konstantes Potential an der Referenzelektrode aufrecht.
Die beschriebenen Ausführungsformen und andere Merkmale, Vorteile und Offenbarungen, die hierin enthalten sind, und die Art und Weise der Erreichung derselben werden durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher werden, und die vorliegende Offenbarung wird besser nachvollziehbar sein, wobei:

1 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Referenzhalbzelle gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines potentiometrischen Messaufnehmers gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
3 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines potentiometrischen Messaufnehmers gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
4 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines potentiometrischen Messaufnehmers gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
5 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Redoxpotentialsensors gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt.

Die vorliegende Anmeldung offenbart verschiedene Ausführungsformen eines Referenzübergangs und Messaufnehmer und Verfahren zum Verwenden und Konstruieren desselben. Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung wird ein Referenzübergang offenbart, der elektrisch oder ionisch leitend, nicht porös und sowohl für einen Referenzelektrolyten als auch für ein Messmedium undurchlässig ist. Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung werden Referenzhalbzellen und Messaufnehmer offenbart, einschließlich neuartiger und erfindungsgemäßer potentiometrischer, amperometrischer und Redoxpotentialsensoren, die den offenbarten Referenzübergang anwenden. Der offenbarte Referenzübergang ermöglicht Messaufnehmer, die weniger anfällig für Drift aufgrund von Verstopfung des Übergangs oder Verdünnung eines Referenzelektrolyten sind und eine Kontamination eines zu messenden Mediums verhindern, wodurch sich ein erfindungsgemäßer Messaufnehmer ergibt, der zuverlässiger und langlebiger als übliche Messaufnehmer ist. Zum besseren Verständnis der Grundgedanken der vorliegenden Offenbarung wird nun auf die Ausführungsformen Bezug genommen, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind, und spezifische Ausdrücke werden verwendet, um diese zu beschreiben. Es versteht sich jedoch, dass dadurch keine Beschränkung des Schutzumfangs dieser Offenbarung beabsichtigt ist.
1 stellt eine Referenzhalbzelle 10 gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar, wobei die Referenzhalbzelle 10 teilweise in ein Messmedium 8 eingetaucht ist. Das Messmedium 8 ist ein Medium, von dem ein Analyt bestimmt oder gemessen werden soll. Als nicht einschränkende Beispiele kann das Messmedium 8 eine wässrige Lösung sein, wie etwa Abwasser oder Trinkwasser, und der Analyt kann Wasserstoffionen, Fluoridionen, Natriumionen, Silberionen, Bleiionen, Cadmiumionen und/oder Kaliumionen sein.
Die Referenzhalbzelle 10 kann ein Referenzgehäuse 3 einschließen, das ein Volumen definiert, das einen Referenzelektrolyten 5 enthält. Das Referenzgehäuse 3 und das darin definierte Volumen können jede geeignete Form für eine gegebene Implementierung der Referenzhalbzelle 10 sein, einschließlich, als ein nicht einschränkendes Beispiel, einer im Wesentlichen zylindrischen Form, wie in 1 dargestellt. Der Gehäuse 3 kann ein elektrisch isolierendes Material, zum Beispiel Glas, oder ein synthetisches Material wie etwa ein Kunststoff sein. Der Referenzelektrolyt 5 ist so formuliert, dass er einen elektrischen Stromfluss durch ihn hindurch ermöglicht. Bei dem Referenzelektrolyten 5 kann es sich beispielsweise um eine wässrige 3-molare Kaliumchlorid(KCI)-Lösung oder eine andere geeignete Alkalimetallhalogenidlösung handeln. In bestimmten Ausführungsformen kann der Referenzelektrolyt 5 ein viskoses Material, wie etwa ein Gel, oder ein festes Material sein.
Die Referenzhalbzelle 10 schließt einen Referenzübergang 9 ein, der in einer Öffnung 4 durch eine Wandung des Referenzgehäuses 3 angeordnet sein kann, wie in 1 gezeigt. Der Referenzübergang 9 ermöglicht einen elektrischen Stromfluss durch den Referenzübergang 9 zwischen einer Referenzelektrode 7 der Referenzhalbzelle 10 und einer Messelektrode (in 1 nicht gezeigt) über das Messmedium 8. In bestimmten Anwendungen kann der Referenzübergang 9 als ein Diaphragma bezeichnet werden. Der Referenzübergang 9 kann aus einem elektrisch oder ionisch leitenden, nicht porösen Material, das sowohl für den Referenzelektrolyten 5 als auch für das Messmedium 8 undurchlässig ist, hergestellt sein, zusammengesetzt sein oder im Wesentlichen daraus bestehen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Referenzübergang 9 ein festes Material sein.
Der Referenzübergang 9 kann derart in der Öffnung 4 angeordnet sein, dass eine Grenzfläche zwischen dem Referenzgehäuse 3 und dem Referenzübergang 9 sowohl für den Referenzelektrolyten 5 als auch für das Messmedium 8 undurchlässig ist, wie hierin weiter beschrieben. Im hierin verwendeten Sinne bedeutet undurchlässig, dass kein Stoffaustausch stattfindet, sei es durch die Grenzfläche oder den Referenzübergang 9, seien es Moleküle oder Ionen. Als nicht einschränkende Beispiele kann die Grenzfläche undurchlässig gemacht werden durch Schweißen, Hartlöten, Löten, Abdichten mit einer Dichtung oder einem O-Ring, Klebstoff oder Dichtstoff oder durch einen beliebigen anderen geeigneten Prozess, der den Referenzübergang 9 an einem Gehäuse abdichtet, in dem der Referenzelektrolyt 5 enthalten ist, wie etwa dem Gehäuse 3.
Die Referenzhalbzelle 10 kann ferner die Referenzelektrode 7 einschließen, die sich in den Referenzelektrolyten 5 erstreckt. Die Referenzelektrode 7 bildet, mit dem Elektrolyten 5 in Kontakt mit dem Messmedium 8 über den Referenzübergang 9, eine Referenzelektrode. In mindestens einer Ausführungsform kann die Referenzelektrode 7 eine metallische Elektrode sein, zum Beispiel ein chloridierterSilberdraht. In bestimmten Ausführungsformen kann die Referenzhalbzelle 10 eine Elektrode der zweiten Art sein, insbesondere eine Silber/Silberchlorid(Ag/AgCI)-Elektrode, wobei der Referenzelektrolyt 5 Chloridanionen einschließt. In alternativen Ausführungsformen kann die Referenzhalbzelle 10 andere bekannte Kombinationen von Referenzelektrode 7 und Referenzelektrolyten 5 einschließen, wodurch andere bekannte Arten von Elektroden gebildet werden.
Der Referenzübergang 9 ermöglicht, dass elektrischer Strom von der Referenzelektrode 7 zur Messelektrode durch den Referenzelektrolyten 5 und das Messmedium 8 fließt, in das die Referenzhalbzelle 10 mindestens teilweise eingetaucht ist. Der Referenzübergang 9 ermöglicht ferner, dass elektrischer Strom von der Messelektrode durch den Referenzelektrolyten 5 und das Messmedium 8 zur Referenzelektrode 7 fließt. Die Referenzhalbzelle 10 ist mindestens teilweise derart in das Messmedium 8 eingetaucht, dass der Referenzübergang 9 in Kontakt mit dem Messmedium 8 steht. Der Referenzübergang 9 kann in elektrischem oder ionischem leitendem Kontakt mit dem Messmedium 8 stehen.
Der elektrische Stromfluss ermöglicht elektrochemische Messungen, zum Beispiel potentiometrische oder amperometrische Messungen, des Messmediums 8. Die Referenzhalbzelle 10 kann eine Verbindung 6 einschließen, die mit der Referenzelektrode 7 assoziiert ist. Über die Verbindung 6 erzeugt die Referenzhalbzelle 10 unabhängig von der gemessenen Variablen oder anderen lonenkonzentrationen des Messmediums 8 ein stabiles Referenzpotential. Das stabile Referenzpotential wird durch den nicht porösen Referenzübergang 9 ermöglicht, der ein Ausströmen von Referenzelektrolyt 5 aus dem Gehäuse 3 in das Messmedium 8 verhindert und ein Einströmen des Messmediums 8 in das Referenzgehäuse 3 verhindert.
Der nicht poröse Referenzübergang 9 verhindert einen Stofftransport des Referenzelektrolyten 5 und seiner Bestandteile aus dem Volumen des Referenzgehäuses 3 in das Messmedium 8 und umgekehrt. Der poröse, undurchlässige Referenzübergang 9 verhindert das Ausströmen des Referenzelektrolyten 5 aus dem Gehäuse 3 in das Messmedium 8 und das Einströmen des Messmediums 8 in den Referenzelektrolyten 5 im Gehäuse 3, wodurch eine Kontamination und/oder Verdünnung der beiden verhindert wird. Da weder der Referenzelektrolyt 5 noch das Messmedium 8 in den Referenzübergang 9 diffundieren oder die Grenzfläche zwischen dem Referenzübergang 9 und dem Referenzgehäuse 3 durchqueren kann, ändert sich das Potential an der Referenzelektrode 7 nicht im Laufe der Zeit. Daher verschlechtert sich das Referenzpotential, und somit die Leistung der Referenzhalbzelle 10, nicht im Laufe der Zeit, sei es aufgrund einer Verstopfung der Poren des Referenzübergangs 9 oder Kontamination oder Verdünnung des Referenzelektrolyten 5, was häufige Probleme in bestimmten Anwendungen mit üblichen porösen Referenzübergängen sind, wobei diese Probleme zu einer Drift des durch eine solche übliche Referenzhalbzelle erzeugten Referenzpotentials führen. Ferner ermöglicht der Referenzübergang 9 ein Referenzpotenzial, das relativ rauscharm oder im Wesentlichen frei von Rauschen ist. Im Verhältnis zu üblichen Referenzübergängen ermöglicht der Referenzübergang 9 eine Referenzhalbzelle, die zuverlässiger ist und eine längere Lebensdauer aufweist.
Der Referenzübergang 9 kann aus einem nicht porösen Material mit elektrischer Leitfähigkeit hergestellt sein, zusammengesetzt sein oder im Wesentlichen daraus bestehen, einschließlich nicht einschränkender Beispiele wie etwa ionenleitende Materialien, leitende Polymere, feste Elektrolytmaterialien, leitende Oxid- und Keramikmaterialien, dotiertes Glasmaterial und kohlenstoffhaltige Verbindungen. Der Referenzübergang 9 kann ferner eine kristalline Gitterstruktur mit Kristalldefekten einschließen, die eine elektrische Leitfähigkeit ohne Stoffaustausch ermöglichen.
In mindestens einer Ausführungsform kann der Referenzübergang 9 Lanthantrifluorid (LaF₃) sein. Solch eine Ausführungsform kann angewandt werden, wenn der Fluoridgehalt eines Messmediums relativ gering ist und/oder nicht signifikant variiert, sodass der Beitrag des Fluoridgehalts oder seiner Variation zum Wert der gemessenen Variablen (z. B. pH oder ORP) deutlich niedriger (z. B. weniger als 5 %) als der Beitrag des zu messenden Analyten ist. In alternativen Ausführungsformen kann der Referenzübergang 9 eine kohlenstoffhaltige Verbindung oder ein Allotrop von Kohlenstoff wie etwa Graphit, Graphen oder glasartiger Kohlenstoff sein (z. B. mitunter als Glaskohlenstoff oder glasförmiger Kohlenstoff bezeichnet). In weiteren Ausführungsformen kann der Referenzübergang 9 ionenleitendes Glas sein, das dotiert oder formuliert ist, um lonenleitfähigkeit mit niedriger Impedanz zu ermöglichen, zum Beispiel weniger als 2 Gigaohm (GΩ) oder in bestimmten Ausführungsformen weniger als 1 GQ. In einer solchen Ausgestaltung kann der Referenzübergang 9 so formuliert sein, dass er die gleiche Leitfähigkeit wie übliches pH-Glas aufweist, aber anders als übliches pH-Glas unempfindlich gegen Wasserstoffionen ist. In Anwendungen beispielsweise, bei denen der Natriumgehalt eines Messmediums relativ stabil ist, kann der Referenzübergang 9 ein natriumselektives Glas sein, das so formuliert ist, dass es unempfindlich gegenüber Wasserstoffionen ist, und in einer Referenzhalbzelle zur Messung des pH des Messmediums verwendet werden. Grundsätzlich sollte die Summe einer Impedanz der Referenzhalbzelle 10 und einer Impedanz einer entsprechenden Messhalbzelle niedrig sein, in der Regel kleiner als 3 GΩ; allerdings weist die Impedanzsumme hat keine klare Grenzenanforderung auf. Dementsprechend kann der Referenzübergang 9 als nicht einschränkendes Beispiel eine Impedanz von weniger als 1-2 GΩ aufweisen.
Der Referenzübergang 9 kann in Anwendungen vorteilhaft sein, in denen das Messmedium 8 hochreines Wasser ist. Zum Beispiel kann der Referenzübergang 9 in einer Referenzhalbzelle zur Analyse von hochreinem Wasser verwendet werden, wie beispielsweise in Kraftwerken, Nahrungsmittel- und Getränkeherstellungsprozessen und pharmazeutischen Herstellungsprozessen. In solchen Anwendungen liegt am Referenzübergang 9 ein relativ steiler Konzentrationsgradient von dem Referenzelektrolyten 5, der bestimmte Ionen enthält, zum hochreinen Wasser vor, das wenige solche Ionen enthält. Steile Konzentrationsgradienten fördern in der Regel die Diffusion von Ionen aus einem Referenzelektrolyten (z. B. Chloridionen aus einem KCI-Elektrolyten) durch einen üblichen Referenzübergang, was dass Messmedium kontaminieren und bewirken kann, dass das Referenzpotential der Refenzhalbzelle driftet, wenn die Konzentration der Elektrolytenionen abnimmt.
Der Referenzübergang 9 kann in Anwendungen vorteilhaft sein, in denen das Messmedium 8 viskos ist. In solchen Anwendungen verhindern die nicht porösen, undurchlässigen Eigenschaften des Referenzübergangs 9 ein Verstopfen des Referenzübergangs 9, was eine Verschiebung des Referenzpotentials in einer üblichen Referenzhalbzelle verursachen kann. Die Wahl des Materials für den Referenzübergang 9 kann die Zusammensetzung des Messmediums 8 einschließen. Das Material des Referenzübergangs 9 kann Ionen einschließen, die nicht in signifikanten Konzentrationen nicht vorhanden sind oder in dem gemessenen Medium 8 im Zeitverlauf relativ stabil sind. Zum Beispiel können Ausführungsformen angewendet werden, in denen der Referenzübergang 9 Lanthantrifluorid ist, wobei ein Messmedium geringe oder zumindest stabile Konzentrationen von Fluorid aufweist.
Die Referenzhalbzelle 10 mit dem Referenzübergang 9 kann in verschiedenen Ausführungsformen in Abhängigkeit von der speziellen Anwendung und dem zu messenden Zielanalyten in einem Messmedium umgesetzt werden. 2 zeigt einen potentiometrischen oder amperometrischen Messaufnehmer 100, der beispielhaft für einen elektrochemischen Messaufnehmer ist, der einen Referenzübergang 109 gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet, wobei der Messaufnehmer 100 teilweise in ein Messmedium 113 eingetaucht ist. Elektrochemische Messaufnehmer schließen zum Beispiel unter anderem Messaufnehmer für pH, Redoxpotential, gelösten Sauerstoff, Fluor und Chlor ein.
Der Messaufnehmer 100 schließt eine Referenzhalbzelle 101 und eine Messhalbzelle 115 ein. Wie in dem Ausführungsbeispiel in 1 können die Referenzhalbzelle 101 und der Messhalbzelle 115 in einem gemeinsamen Gehäuse 110 mit getrennten Kammern für die Messhalbzelle 115 und die Referenzhalbzelle 101 kombiniert sein. In alternativen Ausführungsformen können die Referenzhalbzelle 101 und die Messhalbzelle 115 in separaten Gehäusen angeordnet sein, oder die Referenzhalbzelle 101 kann in einem Gehäuse angeordnet sein und die Messhalbzelle 115 kann angrenzend daran angeordnet sein, wie hierin weiter beschrieben wird.
Das gemeinsamen Gehäuse 110 kann eine innere Kammer 123 einschließen, die die Messhalbzelle 115 zumindest teilweise definiert. Die Messhalbzelle 115 kann ein Erfassungselement 117 einschließen, an dem sich bei Kontakt mit dem Messmedium 113 abhängig von einer Konzentration eines Zielions im Messmedium 113 ein Potential bildet. In bestimmten Ausführungsformen kann das Erfassungselement 117 ein distales Ende der inneren Kammer 123 verschließen, wie in 2 gezeigt. Das Erfassungselement 117 kann ein ionenempfindliches Diaphragma sein. In mindestens einer Ausführungsform ist das Erfassungselement 117 ein pH-empfindliches Diaphragma, das ein Potential bildet, das von dem pH-Wert des Messmediums 113 abhängt, zum Beispiel ein pH-empfindliches Glasdiaphragma. In alternativen Ausführungsformen ist das Erfassungselement 117 ein Kristall von Lanthantrifluorid (LdF₃), der mit Europiumfluorid (EuF₂) dotiert sein kann, um ein fluoridempfindliches Diaphragma bereitzustellen. In noch weiteren Ausführungsformen kann das Erfassungselement 117 chloridionen- oder sauerstoffionenempfindliches Material sein.
In der Innenkammer 123 befindet sich ein innerer Elektrolyt 119, in den eine Messelektrode 121 zumindest teilweise eingetaucht ist. In einer Ausführungsform, in der das Erfassungselement 117 ein pH-empfindliches Glasdiaphragma ist, kann der innere Elektrolyt 119 eine pH-Pufferlösung sein. In bestimmten Ausführungsformen kann die Messelektrode 121 ein chloridierter Silberdraht sein.
Das gemeinsamen Gehäuse 110 kann eine äußere Kammer 103 einschließen, die die Referenzhalbzelle 101 zumindest teilweise definiert. In mindestens einer Ausführungsform, wie in 2 gezeigt, kann das gemeinsame Gehäuse 110 die äußere Kammer 103 einschließen, die die innere Kammer 123 derart umgibt, dass die Referenzhalbzelle 101 die Messhalbzelle 115 im Wesentlichen umgibt. Alternative Konfigurationen der inneren Kammer 123 und der äußeren Kammer 103 sind hierin weiter beschrieben. Die Referenzhalbzelle 101 kann einen Referenzelektrolyten 105 einschließen, der in der äußeren Kammer 103 enthalten ist. Die Referenzhalbzelle 101 kann ferner eine Referenzelektrode 107 einschließen, die sich in den Referenzelektrolyten 105 erstreckt. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Referenzelektrolyt 105 eine 3-molare KCI-Lösung sein. Bei einer solchen Ausführungsform oder in einer weiteren Ausführungsform kann die Referenzelektrode 107 ein chloridierter Silberdraht sein.
Die Referenzhalbzelle 101 schließt den Referenzübergang 109 ein, der in einer Wandung der äußeren Kammer 103 angeordnet sein kann, wodurch im Betrieb eine elektrische Verbindung zwischen dem Referenzelektrolyten 105 und dem Messmedium 113 ermöglicht wird. In wenigstens einer Ausführungsform kann der Referenzübergang 109 in einer Öffnung 112 durch eine Wandung der äußeren Kammer 103 angeordnet sein, wie in 2 gezeigt. Der Referenzübergang 109 kann derart in der Öffnung 112 angeordnet sein, dass eine Grenzfläche zwischen der äußeren Kammer 103 und dem Referenzübergang 109 sowohl für den Referenzelektrolyten 103 als auch für das Messmedium 113 undurchlässig ist. Der Referenzübergang 109 kann mit den gleichen oder ähnlichen strukturellen und funktionellen Merkmalen und Eigenschaften wie der Referenzübergang 9 ausgebildet sein, was zumindest einschließt, dass er ein elektrisch oder ionisch leitendes, nicht poröses, undurchlässiges Material ist.
Wie in 2 gezeigt, kann der Messaufnehmer 100 einen Stopfen 129 aufweisen, der ein proximales Ende des gemeinsamen Gehäuses 110 abdichtet, das die innere Kammer 110 und die äußere Kammer 103 einschließt. Bei einer solchen Ausführungsform können sich die Messelektrode 121 der Messhalbzelle 115 und die Referenzelektrode 107 der Referenzhalbzelle 10 durch den Stopfen 129 erstrecken. In bestimmten Ausführungsformen können sich Kabelführungen 111, die elektrisch mit jeder der Elektroden 107, 121 verbunden sind, durch den Stopfen 129 erstrecken. Der Messaufnehmer 100 kann ferner eine Messschaltung 127 in elektrischer Verbindung mit der Messelektrode 121 der Messhalbzelle 115 und der Referenzelektrode 107 der Referenzhalbzelle 101 einschließen. In bestimmten Ausführungsformen kann die Messschaltung 127 über die Kabelführungen 111 elektrisch mit der Referenzelektrode 107 und Messelektrode 121 verbunden sein. Die Messschaltung 127 ist dazu konfiguriert, eine Potentialdifferenz oder einen Stromfluss zwischen der Referenzelektrode 107 und der Messelektrode 121 zu bestimmen, die bzw. der die Konzentration des Zielions (d. h. des Analyten) im Messmedium 113 darstellt. In Ausführungsformen, in denen das Erfassungselement 117 ein pH-empfindliches Diaphragma ist, stellt die Potenzialdifferenz, die durch die Messschaltung 127 bestimmt wird, einen pH-Wert des gemessenen Mediums 113 dar.
In bestimmten Ausführungsformen transformiert und/oder verstärkt die Messschaltung 127 die Potentialdifferenz als ein Messsignal des Messaufnehmers 100. In solchen Ausführungsformen ist die Messhalbzelle 115 ein erstes galvanisches Halbelement, welches über das Erfassungselement 117 in Kontakt mit dem Messmedium 113 steht, während die Referenzhalbzelle 101 ein zweites galvanisches Halbelement ist. Die Potentialdifferenz, die zwischen den Elektroden 107, 121 messbar ist, entspricht somit einer galvanischen Zellenspannung des Messaufnehmers 100, die von der Konzentration des Zielions im Messmedium 113 abhängig ist. In mindestens einer Ausführungsform hängt die galvanische Zellenspannung vom pH-Wert des Messmediums 113 ab. Die Messschaltung 127 kann dazu konfiguriert sein, über eine Kabelverbindung oder drahtlos zur Kommunikation mit einer übergeordneten Einheit verbunden zu sein, beispielsweise einem Messumformer, einem Computer oder einer Prozesssteuerungsstation. In solchen Ausführungsformen kann die Messschaltung 127 entsprechend dazu konfiguriert sein, das Messsignal an die übergeordnete Einheit auszugeben, die das Messsignal verarbeiten, das Messsignal über eine Benutzerschnittstelle auszugeben, das Messsignal speichern und/oder das Messsignal an eine andere übergeordnete Einheit, beispielsweise eine Prozesssteuerungsstation, weiterzuleiten.
3 zeigt eine alternative Ausführungsform eines potentiometrischen oder amperometrischen Messaufnehmers 300 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wobei der Messaufnehmer 300 teilweise in das Messmedium 113 eingetaucht ist. Wie in 3 gezeigt, kann der Messaufnehmer 300 eine Messhalbzelle 315 und eine Referenzhalbzelle 301 einschließen, die angrenzend aneinander zumindest teilweise in einem gemeinsamen Gehäuse 310 eingeschlossen angeordnet sind. Das gemeinsame Gehäuse 310 kann eine Endwandung 311 einschließen, durch die sich die Messhalbzelle 315 und die Referenzhalbzelle 301 im Betrieb in das Messmedium 113 erstrecken können. In bestimmten Ausführungsformen können die Messhalbzelle 315 und die Referenzhalbzelle 301 angrenzend aneinander angeordnet sein, um den elektrischen Stromfluss zu ermöglichen, aber ohne ein gemeinsames Gehäuse.
Die Messhalbzelle 315 kann ein erstes Gehäuse 323 einschließen, das an einem distalen Ende von einem Erfassungselement 217 verschlossen sein kann, an dem sich bei Kontakt mit dem Messmedium 113 abhängig von einer Konzentration eines Zielions im Messmedium 113 ein Potential bildet. In mindestens einer Ausführungsform weist das Erfassungselement 317 die gleichen oder ähnliche funktionelle Merkmale und Eigenschaften auf wie das hier beschriebene Erfassungselement 117. Im ersten Gehäuse 323 befindet sich ein innerer Elektrolyt 319, in den eine Messelektrode 321 zumindest teilweise eingetaucht ist. In einer Ausführungsform, in der das Erfassungselement 317 ein pH-empfindliches Glasdiaphragma ist, kann der innere Elektrolyt 319 eine pH-Pufferlösung sein. In bestimmten Ausführungsformen kann die Messelektrode 321 ein chloridierterSilberdraht sein.
Die Referenzhalbzelle 301 kann ein zweites Gehäuse 303 und einen Referenzelektrolyten 305 einschließen, der im zweiten Gehäuse 303 enthalten ist und in den eine Referenzelektrode 307 zumindest teilweise eingetaucht ist. Die Referenzhalbzelle 301 kann ferner einen Referenzübergang 309 in Kontakt mit dem Referenzelektrolyten 305 einschließen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Referenzübergang 309 ein distales Ende des zweiten Gehäuses 303 verschließen, wie in 3 gezeigt. In alternativen Ausführungsformen kann der Referenzübergang 309 in einer Öffnung in einer Endwandung oder einer anderen Wandung (nicht gezeigt) des zweiten Gehäuses 303 derart angeordnet sein, dass der Referenzübergang 309 in Kontakt mit dem Referenzelektrolyten 305 steht. Der Referenzübergang 309 kann an dem zweiten Gehäuse 303 derart befestigt sein, dass eine Grenzfläche zwischen dem Referenzübergang 309 und dem zweiten Gehäuse 303 für den Referenzelektrolyten 305 und das Messmedium 113 undurchlässig ist.
Der Referenzübergang 309 ermöglicht im Betrieb eine elektrische Verbindung zwischen der Referenzelektrode 307 und der Messelektrode 321 über den Referenzelektrolyten 305 und das Messmedium 113. Der Referenzübergang 309 kann mit den gleichen oder ähnlichen strukturellen und funktionellen Merkmalen und Eigenschaften wie der Referenzübergang 9 ausgebildet sein, was einschließt, dass er ein elektrisch oder ionisch leitendes, nicht poröses, undurchlässiges Material ist.
4 zeigt eine alternative Ausführungsform eines potentiometrischen oder amperometrischen Messaufnehmers 400 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wobei der Messaufnehmer 400 teilweise in das Messmedium 113 eingetaucht ist. Wie in 4 gezeigt, kann der Messaufnehmer 400 eine Messhalbzelle 415 und eine Referenzhalbzelle 401 einschließen, die angrenzend aneinander und zumindest teilweise in einem gemeinsamen Gehäuse 410 eingeschlossen angeordnet sind. Das gemeinsame Gehäuse 410 kann mehrere Trennwände aufweisen, die eine Messkammer 423 und eine Referenzkammer 403 definieren, die an einem Ende durch eine Endwandung 411 von der Umgebung getrennt sind. In mindestens einer Ausführungsform kann sich zumindest die Messkammer 423 im Betrieb durch die Endwandung 411 und in das Messmedium 113 erstrecken. In alternativen Ausführungsformen können die Messkammer 423 und die Referenzkammer 403 in getrennten Gehäusen angeordnet sein.
Die Messhalbzelle 415 schließt die Messkammer 423 ein, die einen Messelektrolyten 419 enthalten kann, in den eine Messelektrode 421 zumindest teilweise eingetaucht ist. Die Messhalbzelle 415 kann ferner ein Erfassungselement 417 einschließen, an dem sich bei Kontakt mit dem Messmedium 113 abhängig von einer Konzentration eines Zielions im Messmedium 113 ein Potential bildet. Das Erfassungselement 417 kann ein distales Ende der Messkammer 423 verschließen, das sich von dem gemeinsamen Gehäuse 410 durch die Endwandung 411 erstreckt. In mindestens einer Ausführungsform weist das Erfassungselement 417 die gleichen oder ähnliche funktionelle Merkmale und Eigenschaften auf wie das hier beschriebene Erfassungselement 117.
Die Referenzhalbzelle 401 schließt die Referenzkammer 403 ein, die angrenzend an die Messkammer 423 der Messhalbzelle 415 angeordnet sein kann. In bestimmten Ausführungsformen kann die Referenzkammer 403 die Messkammer 423 umgeben, wie in 4 gezeigt, und kann einen Referenzelektrolyten 405 enthalten, in den eine Referenzelektrode 407 zumindest teilweise eingetaucht ist. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Referenzelektrolyt 405 eine 3-molare KCI-Lösung sein. In einer weiteren Ausführungsform kann die Referenzelektrode 407 ein chloridierter Silberdraht sein.
Die Referenzhalbzelle 401 schließt einen Referenzübergang 409 ein, der in Kontakt mit dem Referenzelektrolyten 405 und dem Messmedium 113 steht. In bestimmten Ausführungsformen kann der Referenzübergang 409 ein distales Ende des Referenzgehäuses 303 verschließen. Alternativ, wie in 4 gezeigt, kann sich der Referenzübergang 409 derart durch eine Öffnung 412 in der Endwandung 411 erstrecken, dass eine Grenzfläche zwischen dem Referenzübergang 409 und der Endwandung 411 für den Referenzelektrolyten 419 und das Messmedium 113 undurchlässig ist. In mindestens einer Ausführungsform kann die Messkammer 423 der Messhalbzelle 415 zylindrisch sein, und der Referenzübergang 409 kann ein Ring oder Kragen um das distale Ende der Messkammer 423 angrenzend an das Erfassungselement 417 sein, wie in 4 gezeigt. Solch eine Ausführungsform kann geringere Herstellungskosten erfordern und eine größere Produktzuverlässigkeit für den Messaufnehmer 400 ergeben.
Der Referenzübergang 409 ermöglicht im Betrieb eine elektrische Verbindung zwischen der Referenzelektrode 07 und der Messelektrode 421 über den Referenzelektrolyten 405, den Messelektrolyten 419 und das Messmedium 113. Der Referenzübergang 409 kann mit den gleichen oder ähnlichen strukturellen und funktionellen Merkmalen und Eigenschaften wie der Referenzübergang 9 ausgebildet sein, was einschließt, dass er ein elektrisch oder ionisch leitendes, nicht poröses, undurchlässiges Material ist.
5 zeigt eine Ausführungsform eines Redoxpotentialsensors 500 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, der teilweise in das Messmedium 113 eingetaucht ist. Als nicht einschränkende Beispiele kann der Messaufnehmer 500 zur Steuerung des Gehalts eines Oxidationsmittels (z. B. Chlor) in Trinkwasser und Schwimmbecken oder zur Steuerung eines Abwasserbehandlungsprozesses verwendet werden, der biologische Behandlungslösungen zum Entfernen von Kontamination verwendet, wobei der Messaufnehmer 500 eine Messung von Oxidations- und Reduktionsmitteln im Messmedium 113 bereitstellen kann. Wie in 5 gezeigt, kann der Messaufnehmer 500 eine Messhalbzelle 515 und eine Referenzhalbzelle 501 einschließen, die angrenzend aneinander angeordnet sind. In bestimmten Ausführungsformen können die Messhalbzelle 515 und die Referenzhalbzelle 501 zumindest teilweise in einem gemeinsamen Gehäuse (nicht dargestellt) eingeschlossen sein.
Die Messhalbzelle 515 kann einen Leiter 521 einschließen, der elektrisch mit einer Messelektrode 517 verbunden ist, an der sich bei Kontakt mit dem Messmedium 113 abhängig von einer Konzentration eines Zielions im Messmedium 113 ein Potential bildet. Der Leiter 521 und eine Verbindung zwischen dem Leiter 521 und der Messelektrode 517 können durch elektrische Isolierung abgedeckt sein. In bestimmten Ausführungsformen kann das Potential an der Messelektrode 517 von der Konzentration von Oxidations- und Reduktionsmitteln in dem Messmedium 113 abhängig sein. In mindestens einer Ausführungsform kann die Messelektrode 517 ein Edelmetall oder eine Legierung davon sein. Als nicht einschränkende Beispiele kann die Messelektrode 517 Gold oder Platin sein. In mindestens einer Ausführungsform ist die Messelektrode 517 ein Erfassungselement des Messaufnehmers 500.
Die Referenzhalbzelle 501 kann ein Referenzghäuse 503 und einen Referenzelektrolyten 505 einschließen, der im Referenzgehäuse 503 enthalten ist und in den eine Referenzelektrode 507 zumindest teilweise eingetaucht ist. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Referenzelektrolyt 505 eine 3-molare KCI-Lösung sein. In einer weiteren Ausführungsform kann die Referenzelektrode 507 ein chloridierterSilberdraht sein.
Die Referenzhalbzelle 501 schließt ferner einen Referenzübergang 509 ein, der in Kontakt mit dem Referenzelektrolyten 505 und dem Messmedium 113 steht. In bestimmten Ausführungsformen kann der Referenzübergang 509 ein distales Ende des Referenzgehäuses 503 verschließen. In alternativen Ausführungsformen kann der Referenzübergang 509 in einer Öffnung in einer Endwandung oder einer anderen Wandung (nicht gezeigt) des Referenzgehäuses 503 derart angeordnet sein, dass der Referenzübergang 509 in Kontakt mit dem Referenzelektrolyten 505 und dem Messmedium 113 steht. Der Referenzübergang 509 kann an dem Referenzgehäuse 503 derart befestigt sein, dass eine Grenzfläche zwischen dem Referenzübergang 509 und dem Referenzgehäuse 503 für den Referenzelektrolyten 505 und das Messmedium 113 undurchlässig ist.
Der Referenzübergang 509 ermöglicht im Betrieb eine elektrische Verbindung zwischen der Referenzelektrode 507 und der Messelektrode 517 über den Referenzelektrolyten 505 und das Messmedium 113. Der Referenzübergang 509 kann mit den gleichen oder ähnlichen strukturellen und funktionellen Merkmalen und Eigenschaften wie der Referenzübergang 9 ausgebildet sein, was einschließt, dass er ein elektrisch oder ionisch leitendes, nicht poröses, undurchlässiges Material ist.
Die Referenzlektrolyten 5, 105, 305 405, 505, die Messelektrolyten 119, 319, 419, die Referenzelektroden 7, 107, 307, 407, 507, die Messelektroden 121, 321, 421 und die Erfassungselemente 117, 317, 417 können strukturelle und funktionelle Merkmale und Eigenschaften einschließen, die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind, und können durch den Durchschnittsfachmann mit dem Vorteil der vorliegenden Offenbarung für eine bestimmte Anwendung der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ausgewählt werden.
Während verschiedene Ausführungsformen eines Referenzübergangs und einer Referenzhalbzelle und Verfahren zur Verwendung und Konstruktion derselben hier in beträchtlichem Detail beschrieben wurden, werden die Ausführungsformen lediglich als nicht einschränkende Beispiele der hier beschriebenen Offenbarung angeboten. Es versteht sich daher, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können und Elemente davon durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne vom Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Im Übrigen soll diese Offenbarung nicht erschöpfend sein oder den Schutzumfang der Offenbarung beschränken.
Weiterhin kann die Offenbarung bei der Beschreibung repräsentativer Ausführungsformen ein Verfahren und/oder einen Prozess als eine bestimmte Abfolge von Schritten präsentiert haben. Jedoch sollte das Verfahren oder der Prozess in dem Maße, in dem das Verfahren oder der Prozess nicht auf der bestimmten Abfolge der hierin dargelegten Schritte beruht, nicht auf die bestimmte Abfolge der beschriebenen Schritte beschränkt sein. Andere Abfolgen von Schritten können möglich sein und bleiben innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.

Claims

Referenzhalbzelle für einen elektrochemischen Messaufnehmer zur Messung mindestens einer gemessenen Variablen eines Messmediums, wobei die Referenzhalbzelle umfasst: ein Gehäuse, das eine Kammer definiert, die einen Elektrolyten enthält, wobei das Gehäuse eine Wandung mit einer Öffnung dadurch einschließt; eine Elektrode, die in dem Elektrolyten in der Kammer angeordnet ist; und einen Referenzübergang, der derart in der Öffnung angeordnet ist, dass eine Grenzfläche zwischen dem Referenzübergang und der Gehäusewandung undurchlässig ist, wobei der Referenzübergang elektrisch oder ionisch leitend und für das Medium und den Referenzelektrolyten undurchlässig ist und wobei der Referenzübergang einen elektrischen Stromfluss zwischen der Elektrode und einer Messhalbzelle ermöglicht und ein konstantes Referenzpotential an der Referenzelektrode aufrechterhält.
Referenzhalbzelle nach Anspruch 1, wobei der Referenzübergang im Wesentlichen aus Lanthantrifluorid besteht.
Referenzhalbzelle nach Anspruch 1, wobei der Referenzübergang im Wesentlichen aus einer kohlenstoffhaltigen Verbindung, insbesondere Graphit, glasartigem Kohlenstoff oder Graphen besteht.
Referenzhalbzelle nach Anspruch 1, wobei der Referenzübergang im Wesentlichen aus ionenleitendem Glas mit einer Impedanz von weniger als 2 Gigaohm besteht.
Referenzhalbzelle nach Anspruch 1, wobei die Elektrode ein Silberdraht ist, der mit einem Silberhalogenid beschichtet ist.
Referenzhalbzelle nach Anspruch 5, wobei das Silberhalogenid Silberchlorid ist und wobei der Elektrolyt Kaliumchlorid einschließt.
Referenzhalbzelle nach Anspruch 1, wobei der Elektrolyt ein Gel, eine Flüssigkeit oder ein Feststoff ist.
Elektrochemischer Messaufnehmer zum Messen mindestens einer Messgröße eines Mediums, umfassend: eine Messhalbzelle mit einem Messgehäuse, das eine Messelektrode, einen Messelektrolyten und ein ionenselektives Erfassungselement einschließt, wobei das ionenselektive Erfassungselement für eine Art des Mediums empfindlich ist; und eine Referenzhalbzelle, die einschließt: ein Referenzgehäuse, das eine Kammer definiert, die einen Referenzelektrolyten enthält, wobei das Referenzgehäuse eine Wandung mit einer Öffnung dadurch einschließt; eine Referenzelektrode, die in dem Referenzelektrolyten in der Kammer angeordnet ist; und einen Referenzübergang, der derart in der Öffnung angeordnet ist, dass eine Grenzfläche zwischen dem Referenzübergang und der Gehäusewandung undurchlässig ist, wobei der Referenzübergang elektrisch oder ionisch leitend und für das Medium und den Referenzelektrolyten undurchlässig ist und wobei der Referenzübergang einen elektrischen Stromfluss zwischen der Referenzelektrode und der Messelektrode ermöglicht und ein konstantes Referenzpotential an der Referenzelektrode aufrechterhält.
Elektrochemischer Messaufnehmer nach Anspruch 8, wobei der Referenzübergang im Wesentlichen aus Lanthantrifluorid besteht.
Elektrochemischer Messaufnehmer nach Anspruch 8, wobei der Referenzübergang im Wesentlichen aus einer kohlenstoffhaltigen Verbindung, insbesondere Graphit, glasartigem Kohlenstoff oder Graphen besteht.
Oxidationreduktionspotentialsensor zum Messen von mindestens einer Messgröße eines Mediums, umfassend: eine Referenzhalbzelle, die einschließt: ein Referenzgehäuse, das eine Kammer definiert, die einen Referenzelektrolyten enthält, wobei das Referenzgehäuse eine Wandung mit einer Öffnung dadurch einschließt; eine Referenzelektrode, die in dem Referenzelektrolyten in der Kammer angeordnet ist; und einen Referenzübergang, der derart in der Öffnung angeordnet ist, dass eine Grenzfläche zwischen dem Referenzübergang und der Gehäusewandung undurchlässig ist, wobei der Referenzübergang elektrisch oder ionisch leitend und undurchlässig für das Medium und den Referenzelektrolyten ist; und eine Messelektrode, wobei der Referenzübergang einen elektrischen Stromfluss zwischen der Referenzelektrode und der Messelektrode ermöglicht und ein konstantes Referenzpotential an der Referenzelektrode aufrechterhält.
Oxidationreduktionspotentialsensor nach Anspruch 11, wobei der Referenzübergang im Wesentlichen aus Lanthantrifluorid besteht.
Oxidationreduktionspotentialsensor nach Anspruch 11, wobei der Referenzübergang im Wesentlichen aus einer kohlenstoffhaltigen Verbindung, insbesondere Graphit, glasartigem Kohlenstoff oder Graphen besteht.