DE19542213A1 - Referenzelektrode für elektrochemische Messungen in nichtwäßrigen Medien und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Referenzelektrode für elektrochemische Messungen in nichtwäßrigen Medien und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Referenzelektrode für elektrochemische Messungen, ins
besondere in nichtwäßrigen Medien, und Verfahren zu ihrer Herstellung. Die Erfin
dung wird vorzugsweise bei der Durchführung von Korrosionsuntersuchungen, wie
z. B. Messungen des elektrochemischen Rauschens und der Impedanz, und bei der
Anwendung und Durchführung instrumentell-analytischer Verfahren der Chemie, wie
z. B. der Voltammetrie und der Potentiometrie, in eben diesen Medien eingesetzt.
Seit langem ist bekannt, daß man für elektrochemische Messungen in nichtwäßrigen
Lösungen prinzipiell die bekannten Referenzelektroden mit wäßrigen Elektrolyten,
wie z. B. Hg/Hg₂Cl₂, KCl, H₂O, einsetzen kann, wenn man vermeidet, daß Wasser in
das betreffende Medium eindiffundiert und wenn es gewährleistet ist, daß die an der
Phasengrenze zwischen dem Elektrolyten der Bezugselektrode und der Meßflüssig
keit auftretenden Diffusionspotentiale konstant sind [K. Schwabe: Elektrochemische
pH-Messung unter extremen Bedingungen - Messung des pH-Wertes in nichtwäßri
gen Flüssigkeiten. Chemie-Ing.-Techn. 31 (1959) 109-117]. Das Eindiffundieren von
Wasser in die Meßlösung kann man durch ein Zwischengefäß, das mit dem
nicht-wäßrigen Solvens und einem darin löslichen Elektrolyten gefüllt ist, verhindern. Für
einige Anwendungen, z. B. für die potentiometrische pH-Messung, spielt der Wert
der Diffusionspotentiale insofern keine Rolle, als pH-Werte nur verglichen werden
können, wenn sie in dem gleichen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch nach
dem gleichen Meßverfahren bestimmt wurden; konstante Diffusionspotentiale heben
sich dann heraus, lassen sich jedoch nicht unmittelbar bestimmen [K. Schwabe: pH-Meßtechnik,
Verlag Theodor Steinkopff, Dresden und Leipzig 1963, S. 125 ff.].
Auch der Einsatz nichtwäßriger Referenzelektroden für nichtwäßrige Medien ist be
kannt. Beispiele hierfür enthält die nachfolgende Tabelle.
Anstelle von Referenzsystemen auf der Basis von Quecksilber sind auch Systeme auf
der Grundlage von Silber prinzipiell in einigen nichtwäßrigen Elektrolytlösungen ein
setzbar, wie z. B. das System Ag/AgCl, Cl⁻, CH₃OH [D. Feakins, C.M. French: J. chem.
Soc. (London) (1957) 2581].
Anstatt von auf der Basis von Elektroden 2. Art aufgebauten, das Metall Silber ent
haltenden nichtwäßrigen Systemen werden Elektrodensysteme 1. Art in nichtwäßri
gen Medien ebenfalls eingesetzt, wie z. B. Ag/AgNO₃ in im Solvens C₅H₅N gelösten
organischen Elektrolyten [A. Cisak, P.J. Elving: J. Electrochem. Soc. 110 (1963)
160]. Speziell für den Einsatz in Korrosionsmeßzellen für die Untersuchung des ano
dischen Verhaltens von Magnesium und Aluminium in elektrolytischen Lösungen auf
der Grundlage von Dimethylformamid als Solvens wurde als Referenzelektrode
Ag/0,01 mol·l-1 AgNO₃, H₂O//0,1 mol·l-1 (C₄H₅)₄NClO₄, CH₃CN verwendet [J. Tutsch ku, R. Schnorr, W. Hoffmann, C. Günther: Charakterisierung von Elektrolyten für Pri märelemente mit Mg- und Al-Anoden. Jahresbericht ZfK Rossendorf, 1985].
Ag/0,01 mol·l-1 AgNO₃, H₂O//0,1 mol·l-1 (C₄H₅)₄NClO₄, CH₃CN verwendet [J. Tutsch ku, R. Schnorr, W. Hoffmann, C. Günther: Charakterisierung von Elektrolyten für Pri märelemente mit Mg- und Al-Anoden. Jahresbericht ZfK Rossendorf, 1985].
Anstelle der ausschließlichen Anwendung von Elektrolytlösungen als Funktions
elemente von Referenzelektroden für elektrochemische Messungen in nichtwäßrigen
Medien, wie z. B. KCl und AgNO₃ in H₂O bzw. (C₄H₅)₄NClO₄ in einigen nichtwäßrigen
Solvenzien, ist der Einsatz von auf Substratmaterialien in Dickfilmtechnik erzeugten
Schichten bekannt, die miteinander wechselwirken und die Aufgaben der Lösungen
beim konventionellen Elektrodensystem übernehmen [W. Vonau, W. Oelßner: Be
zugselektrode für elektrochemische Messungen und Verfahren zu ihrer Herstellung.
P 195 34 925.3 (1995)]. Hier sind also in der meßfertigen Referenzelektrode in kei
nem Falle flüssige Systembestandteile vorhanden. Dieser Umstand wird bekannter
weise für Referenzelektroden zum Einsatz in wäßrigen Medien in ähnlicher Form,
also durch Anwendung der Dickschichttechnik [G. Steiner, K. Camman, B. Ross:
Thick-film nitrate sensor with integrated miniaturised reference electrode. Eurosen
sors 1994. Tolouse, April, 25-28 1994 (proc. p 64)], und auch auf andere Art, näm
lich durch auf unterschiedliche Weise erfolgende Füllung von polymeren Materialien
mit anorganischen Elektrolyten [T.H. Russel, D. Haaf: Referenzelektrode für die
Ionenaktivitätsmessung, insbesondere für die pH-Wertmessung. EP 0 247 535 A3
(1987); K. Stellmacher: Verfahren zur Herstellung eines Festkörper-Elektrolyten. DE
39 42 500 A1 (1989); W. Vonau, H. Kaden, M. Berthold, P. John, G. Steinrichter:
Bezugselektrode für elektrochemische Messungen und Verfahren zu deren Herstel
lung. P 195 33 059.5 (1995)], erreicht, wobei der gefüllte Körper in der Regel ein
Ag/AgCl-Element, also ein System Metall/schwerlösliches Metallsalz ummantelt.
Die mögliche Einsatzbreite herkömmlicher Elektroden 2. Art mit wäßrigen Elektroly
ten als Referenzelektrode für den Einsatz in nichtwäßrigen Lösungen ist gering. In
jedem Falle ist an den Phasengrenzen H₂O/nichtwäßriges Medium mit Instabilitäten
zu rechnen. Die Verwendung von Diaphragmen enthaltenden Zwischengefäßen ver
zögert zwar eine Vermischung zwischen wäßrigen und nichtwäßrigen Medien so
wohl hinsichtlich des Austritts von wäßrigem Elektrolyt aus dem Referenzsystem in
die Meßlösung und der damit einhergehenden Verunreinigung dieser als auch be
züglich des Eindringens von Meßmedium in den Bezugselektrolyten und der damit
verbundenen Verschiebung des Bezugspotentials; in Abhängigkeit von vor allem
Zeit, Druck und Temperatur sind die genannten Effekte jedoch bekanntermaßen
nicht zu verhindern. Für einige Anwendungen, wie z. B. Untersuchungen des elek
trochemischen Rauschens in nichtwäßrigen schlechtleitenden Medien, ist der Ein
satz konventioneller Referenzelektroden 2. Art (mit und ohne Zwischengefäß) unge
eignet [W. Vonau, F. Berthold: Elektrochemisches Rauschen von Magnesium in or
ganischen Lösungsmitteln. J. prakt. Chem 337 (1995) 562]. Für andere Applikatio
nen beschränkt sich die Anwendbarkeit auf ausgewählte nichtwäßrige Einsatzmedi
en. Dies trifft auf pH-Messungen in ethanolischen Medien zu, wo festgestellt wurde,
daß im Gegensatz zu Messungen in methanolischen Lösungen beim Einsatz der her
kömmlichen Silber-Silberchlorid-Elektrode Differenzen von 12 mV auftreten [H. Ta
naguchi, G. I. Janz: J. physic. Chem. 61 (1957) 688].
Werden nichtwäßrige Referenzelektrolytlösungen verwendet, so ist bei der Auswahl
der Solvenzien, die insbesondere auf deren Lösevermögen für Elektrolytsalze ausge
richtet ist, zu beachten, daß das betreffende Solvens weder mit dem Metall noch mit
dem Metallsalz des Referenzsystems reagiert. Diese Gefahr besteht jedoch bei allen
nichtwäßrigen Lösungsmitteln mit reduzierenden Eigenschaften oder mit Neigung
zur Komplexbildung, also z. B. bei Acetonitril und Cyclohexanol, was das Spektrum
in Frage kommender Substanzen wesentlich einengt [K. Cruse: Z. Elektrochem. 55
(1951) 405].
Die Vernachlässigung der Diffusionspotentiale an der Phasengrenze wäßriger Be
zugselektrolyt/nichtwäßriges Medium, wie es teilweise bei pH-Messungen mit Glas
elektrodenmeßketten gehandhabt wird, falls sich die Ionenstärken der beteiligten
Lösungen wenig unterscheiden, ist bei den meisten Applikationen kaum möglich.
Fast alle zur Generierung des Bezugspotentials in nichtwäßrigen Medien in Betracht
kommenden konventionellen Elektroden 1. und 2. Art bestehen aus für ihr Funktio
nieren unabdingbaren flüssigen Funktionselementen (elektrolytischen Lösungen).
Diese Lösungen werden in Behältnissen, insbesondere aus Kunststoff oder Glas,
aufbewahrt. Aus beiden Umständen leiten sich zahlreiche weitere Nachteile des Ein
satzes entsprechender Referenzelektroden ab:
- - Druck- und Temperaturabhängigkeit des Referenzsystems; Notwendigkeit der Ergreifung zusätzlicher zeit- und kostenaufwendiger Maßnahmen für deren Kompensation
- - begrenzte Miniaturisierbarkeit der Elektroden
- - eingeschränkte Möglichkeit der Formgebung der Systeme
Zumindest den beiden zuerst genannten Unzulänglichkeiten wird mit in Dickfilm
technik, entsprechend P 195 34 925.3 rentabel herstellbaren Referenzelektroden
begegnet. Allerdings liefern die Funktionsschichten, vor allem die den nichtwäßrigen
Referenzelektrolyten immobilisiert enthaltende Schicht, eine nur relativ geringe Re
servoir-Funktion. Somit ist für derartige Referenzelektroden ein Einsatzzweck als sog.
Wegwerfsensor bzw. als vorrangig für Kurzzeit- und/oder Einmalmessungen an
wendbare Elektrode favorisiert. Als weiterer Nachteil tritt bei den
Dickschicht-Bezugselektroden die Tatsache in Erscheinung, daß das für den Eintrag des Referen
zelektrolyten in die entsprechende Funktionsschicht nötige nichtwäßrige Solvens
einen Kochpunkt von mindestens 150°C haben muß. Dadurch scheidet die Ver
wendung einer Vielzahl aus der Kenntnis der Funktion von Elektroden 1. Art in Ver
bindung mit zusätzlichen Stromschlüsseln für die Realisierung von Referenzelektro
den und Messungen in nichtwäßrigen Medien gut geeigneter organischer Lö
sungsmittel, wie z. B. CH₃CN, aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Referenzelektrode für elektrochemi
sche Messungen in nichtwäßrigen Medien mit über längere Zeiträume konstanten
Halbzellenpotentialen zu schaffen, die in ihrer äußeren geometrischen Form flexibel
an verschiedenartige Meßprobleme anpaßbar ist und deren Funktionselemente aus
schließlich aus Feststoffen bestehen. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, ein
Herstellungsverfahren für diese Referenzelektrode aufzuzeigen.
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, indem in einem ersten Herstellungs
schritt auf einem Teil der Oberfläche eines metallischen Halbzeuges, vorzugsweise
eines Silberhalbzeuges, oder mehrerer miteinander elektrisch leitend verbundener
metallischer Halbzeuge durch chemische Umsetzung eine geschlossene Schicht ei
nes löslichen Salzes, vorzugsweise Silbernitrat, gebildet wird, bzw. indem auf andere
Weise, wie z. B. durch tlw. Eintauchen des betreffenden Halbzeuges in eine Schmel
ze aus AgNO₃, die Silbernitratschicht erzeugt wird. In einem weiteren Schritt wird in
die frisch hergestellte Mischung der Ausgangsstoffe zur Herstellung von polymeren
Materialien ein nichtwäßriger Elektrolyt, gelöst in einem nichtwäßrigen Solvens, vor
zugsweise (C₄H₅)₄NClO₄ in CH₃CN, eingebracht. Anschließend wird das System
Ag/AgNO₃ in einer variabel gestaltbaren Gießform so positioniert, daß es durch das
Polymer vollständig ummantelt wird. Nach erfolgter Aushärtung des gefüllten poly
meren Materials wird der entstandene Formkörper dem Gießwerkzeug entnommen.
Falls eine spezielle Elektrodenform notwendig ist, z. B. wie sie in Korrosionsmeßzel
len in Gestalt von Systemen mit Haber-Luggin-Kapillare häufig angewendet wird,
schließt sich eine mechanische Weiterbearbeitung an. Zwingend ist es dabei, das
Ag/AgNO₃-Element an keiner Stelle vom gefüllten Formkörper freizulegen. Es em
pfiehlt sich, stets eine Mindestschichtdicke von 0,2 mm gefüllter polymerer Sub
stanz zu gewährleisten.
In sich anschließenden Herstellungsschritten der Referenzelektrode für elektroche
mische Messungen in nichtwäßrigen Medien erfolgen die zur Konfektionierung der
artiger Sensor-Funktionselemente üblichen Prozeduren, wie Armierung, Kontak
tierung mit Ableitkabeln etc. Fig. 4 stellt eine konfektionierte erfindungsgemäße
Elektrode spezieller Form 5c mit Elektrodenschaft 7, Elektrodenkappe 8 und Ablei
tungskabel 9 dar, wobei der Schaft hier durch eine O-Ring-Dichtung 10 am Form
körper 2 angebracht ist.
Die erfindungsgemäße Lösung ist z. B. als Referenzelektrode für Korrosionsuntersu
chungen in nichtwäßrigen schlechtleitenden Sondermedien, wie sie z. B. bei Unter
suchungen zur Auffindung und Erprobung neuer Anoden und Katoden für galvani
sche Elemente durchgeführt werden, innerhalb einer Dreielektrodenmeßzelle an
wendbar. Das nachfolgende, die Erfindung näher erläuternde Ausführungsbeispiel
bezieht sich auf diesen Anwendungsfall.
In Fig. 1 ist das grundlegende Funktionselement der erfindungsgemäßen Referenz
elektrode dargestellt. Durch weitere Bearbeitungsschritte lassen sich, bezogen auf
die konkreten Erfordernisse der Anwendung, die in diesem Falle durch die ge
wünschte Geometrie der Korrosionsmeßzelle bestimmt werden, weitere Sensoraus
führungsformen realisieren. Die Fig. 2 und 3 stellen zwei Beispiele hierfür dar.
Die Elektrode besteht aus einem inneren Ableitungselement, das vorzugsweise aus
einem Silberhalbzeug, wie z. B. einem zum Zwecke der Ausbildung einer großen
Kontaktfläche in sich gebogenen Blech (Fig. 1 und Fig. 2: 4) oder einem Draht (Fig.
3: 4a) besteht, der mit einer Schicht eines löslichen Salzes des Metalls, aus welchem
das Halbzeug hergestellt worden ist, dicht überzogen ist. Vorzugsweise wird als ein
solches Salz Silbernitrat vorgeschlagen, welches durch chemische Reaktion zwi
schen dem Silber und Salpetersäure in erforderlicher Weise erzeugt wird, bzw. wel
ches aus einer Schmelze, z. B. durch Eintauchen des Ableitungselementes, auf das
Metall gebracht wird. Zum inneren Ableitelement gehört weiterhin ein vorzugsweise
aus Silber bestehender Draht 1, der fest mit dem evtl. verwendeten Blech, z. B. durch
Löten, an der Kontaktstelle 3 verbunden ist. Sowohl die Kontaktstelle als auch ein
Teil des Drahtes sind ebenfalls mit einem festen Salzüberzug versehen.
Die erfindungsgemäße Elektrode besteht außerdem aus einem durch Mischen der
Ausgangsstoffe von Polymeren mit einer vorzugsweise gesättigten Lösung aus
nichtwäßrigem Solvens und nichtwäßrigem Elektrolyten und anschließendem Aus
härten in einer Gießform hergestellten Formkörper 5. Geeignete Polymere sind vor
allem Kunstharze; als Solvens werden CH₃CN und Alkohole bis maximal vier Kohlen
stoffatome in der Summenformel sowie andere Lösungsmittel mit Kochpunkten un
ter 120°C verwendet, sofern sie die in Frage kommenden Elektrolyte mindestens in
einer Konzentration von 0,5 mol·l-1 lösen. Der bevorzugte Elektrolyt ist (C₄H₅)₄NClO₄
und liegt in einer Konzentration von 0,9 mol·-1 vor.
Über dem gefüllten Formkörper ist ein aus ungefülltem Polymer bestehendes Kon
struktionselement 2 angegossen, in dem sich der Übergang zwischen dem mit einer
Salzschicht überzogenen Teil des Ableitungsdrahtes und dem nichtüberzogenen Teil
befindet.
Durch mechanische Bearbeitung des Formkörpers 5, z. B. durch Drehen oder Fräsen,
lassen sich vorgegebene Elektrodengeometrien herstellen. Es zeigt Fig. 2 eine
durch Abdrehen erzeugte Referenzelektrode mit stumpfer Spitze 5a. Fig. 3 zeigt
eine durch Drehen und Fräsen gefertigte Elektrode, die nach 5b einer
Haber-Luggin-Kapillare nachgebildet ist, wobei hier die aktive Fläche der Elektrode, an der es zur
Ausbildung des Bezugspotentials im nichtwäßrigen Medium kommt, z. B. durch Auf
spritzen von isolierendem Material 6 auf große Teile des gefüllten Polymers, vorteil
hafterweise annähernd punktförmig gestaltet ist.
Alle in den Fig. 1 bis 3 gezeigten, für die Ausbildung des Referenzpotentials we
sentlichen sensorischen Funktionselemente werden durch branchenübliche Metho
den und Verfahren der Konfektionierung, wie Anbringung von Kabel, Stecker, Schaft
und Kappe, bis zum vollständig armierten Sensor 11 weiterverarbeitet.
Der Vorteil der Erfindung besteht vor allem darin, daß eine gegen Lage-, Druck- und
Temperaturänderungen unempfindliche Elektrode, die in nichtwäßrigen Medien ein
stabiles Referenzpotential liefert, zur Verfügung steht, wobei sich der Bereich der
Druckänderung auf Drücke bis 100 bar und die Temperaturänderung auf Tempera
turen bis 130° bezieht. Aufgrund der Tatsache, daß sie vollständig aus festen Stof
fen besteht, kann durch mechanische Bearbeitungsmethoden fast jede beliebige, für
unterschiedliche Applikationen günstige äußere Gestalt der Elektrode realisiert wer
den; vor allem liegt sie bei Bedarf auch in miniaturisierter Form vor. Auf diese Weise
wird ein gegenüber vergleichbaren herkömmlichen Referenzelektroden 1. Art mit
Diaphragmen und zusätzlichen mit aprotischen Elektrolytlösungen gefüllten Behält
nissen und mehreren Diaphragmen ein erheblich vergrößerter Einsatzbereich ge
schaffen.
Auch wenn man jeweils lediglich eine Referenzelektrode mit speziell geformter Ge
stalt benötigt oder wenn der Bedarf nur wenige Stück groß ist, läßt sich, ausgehend
von einer vorzugsweise zylinderförmigen Urgießform, durch spanende Bearbeitung
die Elektrodenherstellung rentabel individuell durchführen.
Bezugszeichenliste
1 Silberdraht
1a mit AgNO₃ überzogener Teil des Silberdrahtes (1)
2 polymerer Formkörper (Tragkörper)
3 Lötstelle
4 mit AgNO₃ überzogenes Silberblech
4a mit AgNO₃ überzogener Silberdraht
5 mit Elektrolyt gefüllter polymerer Formkörper
5a aus dem Körper 5 hergestelltes Drehteil
5b aus dem Körper 5 durch Drehen und Fräsen hergestelltes Teil
5c durch Drehen und Fräsen nachträglich bearbeiteter Körper 5
6 Isolierung
7 Elektrodenschaft
8 Elektrodenkappe
9 koaxiales Ableitungskabel
10 O-Ring-Dichtelement
11 Armierte Referenzelektrode für elektrochemische Messungen in nichtwäßri gen Medien.
1a mit AgNO₃ überzogener Teil des Silberdrahtes (1)
2 polymerer Formkörper (Tragkörper)
3 Lötstelle
4 mit AgNO₃ überzogenes Silberblech
4a mit AgNO₃ überzogener Silberdraht
5 mit Elektrolyt gefüllter polymerer Formkörper
5a aus dem Körper 5 hergestelltes Drehteil
5b aus dem Körper 5 durch Drehen und Fräsen hergestelltes Teil
5c durch Drehen und Fräsen nachträglich bearbeiteter Körper 5
6 Isolierung
7 Elektrodenschaft
8 Elektrodenkappe
9 koaxiales Ableitungskabel
10 O-Ring-Dichtelement
11 Armierte Referenzelektrode für elektrochemische Messungen in nichtwäßri gen Medien.
Fig. 1 Ausführungsform der erfindungsgemäßen Referenzelektrode im nichtkonfek
tionierten Zustand.
Fig. 2 Modifizierung der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Referenzelektro
de nach Fig. 1.
Fig. 3 Weitere Modifizierung der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Refe
renzelektrode nach Fig. 1.
Fig. 4 Ausführungsform einer vollständig armierten erfindungsgemäßen Referenz
elektrode für elektrochemische Messungen in nichtwäßrigen Medien.
Claims (18)
1. Referenzelektrode für elektrochemische Messungen in nichtwäßrigen Medien
mit einem festen inneren Ableitungselement, das aus mehreren Teilelementen
gebildet ist, mit einem gefüllten polymeren Formkörper, der das innere Ablei
tungselement umschließt und mit weiteren für die Konfektionierung von elektro
chemischen Elektroden notwendigen Armierungselementen, wie z. B. Elektro
denschaft und Elektrodenkappe, dadurch gekennzeichnet, daß
zum einen das innere Ableitungselement aus einem metallischen Halbzeug, das
von einem leichtlöslichen Salz dieses Metalls elektrolytisch dicht und festhaftend
überzogen ist (4) und einem in gleicher Weise überzogenen Metalldraht (1a) be
steht, wobei die Verbindung zwischen Metalldraht und Halbzeug über eine
ebenfalls mit einer Schicht dieses Salzes überzogenen Kontaktstelle (3), bei der
es sich vorzugsweise um eine Lötstelle handelt, hergestellt ist, und daß
zum anderen der gefüllte polymere Formkörper (5) als Füllstoff einen in einem
nichtwäßrigen Solvens eingebrachten nichtwäßrigen Elektrolyten enthält und
optional teilweise mit einer Isolierung (6) versehen ist.
2. Referenzelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das me
tallische Halbzeug und der Metalldraht zur Bildung des inneren Ableitungsele
mentes aus dem gleichen Material, vorzugsweise aus Silber, bestehen, und daß
das zur Kontaktierung beider Funktionselemente miteinander verwendete Mate
rial ebenfalls aus den vorgenannten Materialien besteht; vorzugsweise handelt
es sich dabei um Silberlot.
3. Referenzelektrode nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das metallische Halbzeug ein Silberblech ist, welches im Interesse der
Ausbildung einer großen Kontaktfläche gegenüber dem gefüllten polymeren
Formkörper (5) in sich verwunden ist; analog kann ein spiralförmiger Silberdraht
verwendet werden.
4. Referenzelektrode nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der sich elektrolytisch dicht und festhaftend über dem silbermetallischen
Halbzeug befindliche Überzug aus Silbernitrat besteht.
5. Referenzelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich
bei dem Polymer des gefüllten Formkörpers (5) um ein festes Kunstharz, bei
spielsweise um Epoxidharz mit den zur Verfestigung notwendigen Anteilen an
Härter und evtl. Beschleuniger handelt.
6. Referenzelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolie
rung aus einem polymeren Material besteht, das identisch mit dem für die Her
stellung des Funktionselementes (5) der Referenzelektrode verwendeten Poly
meren ist.
7. Verfahren zur Herstellung einer Referenzelektrode für elektrochemische Mes
sungen in nichtwäßrigen Medien nach den vorhergehenden Ansprüchen, da
durch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des inneren Ableitungselementes
ein Metalldraht mit einem metallischen Halbzeug aus dem gleichen Material
durch Quetschen, Löten oder andere Fügetechniken verbunden wird, wobei im
Falle des Lötens ein auf der Basis eben dieses Metalls hergestelltes Lot verwen
det wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Silberdraht
und/oder Silberblech und gegebenenfalls Silberlot verwendet werden.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Herstellung des elektrolytisch dichten, auf dem metallischen Halbzeug (4), auf
einem Teil des Metalldrahtes (1a) und gegebenenfalls auf der Lötstelle (3) fest
haftenden Überzuges eines leichtlöslichen Salzes und somit zur Komplettierung
des inneren Ableitungselementes die Metallteile in eine verdünnte Säure einge
bracht werden, wobei ein Teil des Silberdrahtes (1) außerhalb der Säure ver
bleibt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure 20 bis
45%ige Salpetersäure ist.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß
durch Eintauchen des inneren Ableitungselementes in eine Salzschmelze, die
vorzugsweise aus Silbernitrat besteht, ein fest haftender dichter Überzug auf der
Metalloberfläche erzeugt wird.
12. Verfahren zur Herstellung einer Referenzelektrode für elektrochemische Mes
sungen in nichtwäßrigen Medien nach einem oder mehreren der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des mit Elektro
lyt gefüllten, das innere Ableitungselement enthaltenden polymeren Formkör
pers (5) folgende Herstellungsschritte ausgeführt werden:
- 1. es wird ein wasserfreier Elektrolyt, wie z. B. (C₄H₅)₄NClO₄, in einem nichtwäß rigen Lösungsmittel, wie z. B. CH₃CN, mindestens in einer Konzentration von 0,5 mol·l-1 gelöst;
- 2. die vorliegende nichtwäßrige Elektrolytlösung wird mit den Ausgangsstoffen zur Herstellung von polymeren Harzen, wie z. B. Epoxidharzen oder Poly estherharzen, vermischt;
- 3. die Mischung wird in eine zylinderförmige Gießform eingegossen, in der be reits das innere Ableitungselement fixiert ist;
- 4. es wird eine Vorhärtung der gegossenen Mischung in der Gießform bei Tem peraturen bis 100°C durchgeführt, worauf der nun entstandene gefüllte po lymere Formkörper (5) der Form entnommen und bei Temperaturen bis 140°C fertiggehärtet wird.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der
feste gefüllte polymere Formkörper (5) in eine weitere Gießform eingebracht
wird, in welcher nach sich anschließender Aushärtung eines einzufüllenden un
gefüllten Polymers ein elektrolytfreier Formkörper (2), der als Tragkörper fun
giert, erzeugt wird, der in seinem Inneren die Übergangsstelle von dem mit dem
leichtlöslichen Salz überzogenen Metalldraht (1a) und dem reinen Metalldraht
(1) enthält und diese elektrolytisch dicht abdeckt.
14. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß aus
gehend von der zylinderförmigen Urform des gefüllten polymeren Formkörpers
(5) durch spanende Bearbeitung, wie z. B. Drehen und Fräsen, beliebige andere
Sensorgeometrien (5a-c) geschaffen werden.
15. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß
durch Tauchen, Gießen, Spritzen oder Bestreichen mit nichtleitenden erstarren
den Materialien Teile der mit Elektrolyt gefüllten (5), evtl. auch nachträglich spa
nend bearbeiteten Formkörper (5a, 5b, 5c) elektrolytisch dicht isoliert werden.
16. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Ab
dichtelemente (10) an den Tragkörper (2) angebracht werden.
17. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an
den mit Abdichtelementen (10) versehenen Form- oder Tragkörper (2) ein Elek
trodenschaft (7) angebracht wird und dieser mit einer Elektrodenkappe (8) ver
sehen wird, nachdem der nichtbeschichtete Teil des zum inneren Ableitungs
element gehörige Metalldraht (1) mit koaxialem Ableitungskabel (9) versehen
wurde.
18. Referenzelektrode für elektrochemische Messungen in nichtwäßrigen Medien
nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie in kon
struktiver Verbindung mit einer in nichtwäßrigen Medien selektiven festen Indi
katorelektrode steht und somit mit dieser gemeinsam eine gegen Lage-, Tempe
ratur- und Druckänderungen unempfindliche Einstabmeßkette bildet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995142213 DE19542213A1 (de) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | Referenzelektrode für elektrochemische Messungen in nichtwäßrigen Medien und Verfahren zu ihrer Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995142213 DE19542213A1 (de) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | Referenzelektrode für elektrochemische Messungen in nichtwäßrigen Medien und Verfahren zu ihrer Herstellung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19542213A1 true DE19542213A1 (de) | 1997-05-15 |
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ID=7777307
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1995142213 Withdrawn DE19542213A1 (de) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | Referenzelektrode für elektrochemische Messungen in nichtwäßrigen Medien und Verfahren zu ihrer Herstellung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19542213A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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1995
- 1995-11-13 DE DE1995142213 patent/DE19542213A1/de not_active Withdrawn
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