DE3542261A1 - Elektrochemische zelle oder halbzelle - Google Patents
Elektrochemische zelle oder halbzelleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektrochemische Zelle oder Halbzelle
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind Halbzellen bekannt, die beispielsweise als Bezugselektroden
eingesetzt werden, bei denen ein die Elektrode und die Elektrolyt
flüssigkeit aufnehmender Innenraum des im wesentlichen rohrförmigen
Behälters bis auf ein Diaphragma im Bereich des in das Meßgut eintau
chenden Abschnitts hermetisch geschlossen ist. Entsprechend den Tem
peratureinflüssen expandiert oder kontrahiert der Elektrolyt und das
Gasvolumen über dem Elektrolyten und führt dazu, daß Elektrolyt über
das Diaphragma austritt oder Meßgut hierüber in den Innenraum des
rohrförmigen Behälters eintritt, wodurch der Elektrolyt verbraucht
wird. Außerdem wird hierdurch die Genauigkeit der Messung beeinträch
tigt, da das Diaphragma nicht mit Elektrolyt ständig getränkt ist.
Ferner sind Halbzellen bekannt, die zum Ersetzen des Elektrolyten
eine Einfüllöffnung aufweisen, die, wenn sie versehentlich mit einer
Gummikappe o.dgl. abgedeckt bleibt, zu den gleichen Problemen hin
sichtlich Flüssigkeitsaustritt oder -eintritt am Diaphragma führt, wie
vorstehend ausgeführt, oder aber bei Entfernung der Kappe, wie es an
sich vorgeschrieben ist, dazu führt, daß Elektrolytflüssigkeit be
sonders an Vorratsgefäßen für druckbeaufschlagte Armaturen bei der
Handhabung austreten kann. Um letzteres zu verhindern, ist es be
kannt, eine glasbläserisch komplizierte Gestaltung der Einfüllöffnung
vorzunehmen, die die Gefahr eines Austritts verringert. Diese an sich
offen bleibenden Öffnungen können außerdem bei gewissen Elektrolyt
flüssigkeiten wie KCl noch insofern nachteilig sein, als diese Elek
trolytflüssigkeiten am Gefäß hoch- und herauskriechen, was zu
Kriechströmen führen kann, die zu Meßungenauigkeiten führen.
Bei elektrochemischen Zellen, insbesondere bei solchen, in denen eine
Gasentwicklung stattfindet, ist es ferner bekannt, diese mit kompli
zierten Ventilen zu verschließen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrochemische Zelle oder Halb
zelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei der mit
möglichst geringem Aufwand ein ungehinderter Gasaustausch zum Außen
raum gewährleistet, ein Flüssigkeitsaustritt aber unterbunden ist.
Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichenden Teil des Anspruchs
1 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Be
schreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbil
dungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. 1 zeigt im wesentlichen schematisch eine Halbzelle im Schnitt.
Fig. 2 und 3 zeigen zwei weitere Ausführungsformen von Verschlüssen.
Fig. 4 zeigt im wesentlichen schematisch eine polarographische
Sauerstoffzelle im Schnitt.
Die in Fig. 1 dargestellte Halbzelle, wie sie beispielsweise als Be
zugselektrode zur Messung von Ionenkonzentrationen einer Lösung oder
in einer Kombinations-pH-Elektrode Verwendung findet, besteht aus
einem Rohr 1 aus Glas oder Kunststoff, in das eine Elektrode 2 abge
dichtet eingesetzt ist. Die Elektrode 2 taucht in eine Elektrolyt
flüssigkeit 3 innerhalb des Rohrs 1, während sich oberhalb der Elek
trolytflüssigkeit 3 ein Gasraum 4 befindet, der normalerweise Luft
enthält. Im unteren Bereich des Rohrs 1 ist in dessen Wandung ein
Diaphragma 5 vorgesehen, über das die Flüssigkeitsverbindung zum
Meßgut erfolgt.
Im Bereich des Gasraums 4 ist das Rohr 1 mit einer Öffnung 6 verse
hen, die zum Einfüllen der Elektrolytflüssigkeit dient. Die Öffnung 6
wird nach dem Einfüllen der Elektrolytflüssigkeit mittels eines Ver
schlusses 7 verschlossen.
Der Verschluß 7 ist in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei
spiel als Stopfen ausgebildet. Er besteht aus hydrophobem Kunst
stoffmaterial, das gesintert ist, wodurch es zwar gasdurchlässig,
aber flüssigkeitsundurchlässig ist. Insbesondere eignet sich als
Kunststoffmaterial ein fluoriertes Kohlenwasserstoffpolymer wie Poly
tetrafluoräthylen wegen seiner besonders guten hydrophoben Eigen
schaften. Jedoch können auch Polyolefin wie Polyäthylen oder -propy
len oder Siliconkautschuk verwendet werden. Insbesondere eignet sich
faseriges, aber auch körniges Ausgangsmaterial, das gesintert wird,
um eine offenporige Struktur zu erhalten, wobei insbesondere eine
Porengröße von 1 bis 50 µm angestrebt wird.
Hierdurch wird erreicht, daß die Halbzelle geschlossen und kippsicher
ist, da beim Kippen keine Elektrolytflüssigkeit austreten kann. An
dererseits findet jedoch über den Verschluß 7 ein Gasaustausch mit
dem Außenraum statt, so daß sich in der Halbzelle kein Unter- oder
Überdruck aufbauen kann, so daß ein Austreten von Elektrolyt oder ein
Eindringen von Meßgut und damit ein Verbrauch von Elektrolyt verhin
dert wird. Ein Auskriechen von Elektrolytflüssigkeit wie KCl wird
ebenfalls verhindert. Die Messgenauigkeit wird verbessert. Abge
sehen davon verhindert der Verschluß 7 ein Eindringen von Staub
o.dgl. in das Rohr 1.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform besteht der Verschluß
7 aus einem um das Rohr 1 gelegtem, flexiblen, relativ dünnen Band
aus gesintertem Kunststoffmaterial der oben aufgeführten Art, das
etwa in Form eines Streifens um das Rohr 1 gelegt und an seinen Enden
verschweißt, oder als schlauchabschnittförmiges Teil aufgebracht und
gegebenenfalls aufgeschrumpft wird.
Fig. 3 zeigt eine Schraube 8 mit einer durchgehenden Bohrung 9, die
einen Verschluß 7 in Form eines Stopfens aufnimmt. Die Schraube 8
wird in die Wandung einer Halbzelle oder einer Zelle, z.B. einer
galvanischen oder Daniellzelle, im Bereich des Gasraums eingeschraubt.
Stattdessen kann aber auch die gesamte Schraube 8 aus gesintertem
Kunststoffmaterial bestehen.
Die in Fig. 4 dargestellte polarographische Sauerstoffzelle besteht
aus einem Innenrohr 1, in das von oben abgedichtet eine Zuleitung 10
eingeführt ist, die zu einer Edelmetallkathode 11, etwa aus Platin,
führt, die am unteren Ende des Innenrohrs 1 freiliegt. Das Innenrohr
1 ist von einem Außenrohr 12 mit Abstand umgeben, das an seiner
Oberseite hermetisch verschlossen, jedoch an seiner Unterseite offen
ist. Die offene Unterseite des Außenrohrs 12 wird von einer Membran
13 verschlossen, die etwa mittels eines O-Rings 14 über die untere
Öffnung des Außenrohrs 12 gespannt ist und sich in unmittelbarer Nähe
zur Kathode 11 befindet. Im Zwischenraum zwischen Innen- und Außen
rohr 1, 12 ist eine Anode 15, etwa eine Silberanode, angeordnet, die
das Innenrohr 1 zweckmäßigerweise umschließt. Die Anodenzuleitung 16
ist aus dem Außenrohr 12 abgedichtet herausgeführt. Der Zwischenraum
ist mit KCl-Lösung teilweise gefüllt.
Damit die Messung nicht durch eine Veränderung des Abstandes zwischen
der Membran 13 und der Kathode 11 beeinträchtigt, sondern vielmehr
die Membran 13 immer im gleichen Abstand zur Kathode 11 gehalten
wird, ist eine Öffnung 6 im Innenrohr 1 vorgesehen, die mit einem
Verschluß 7 verschlossen ist. Der Verschluß 7 kann beispielsweise,
wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, ausgebildet sein. Es kann sich
aber auch um einen rohrförmigen Körper handeln, der, wie in Fig. 4
dargestellt ist, die Öffnung 6 umgibt und über einen Teil der Höhe
des Innenrohrs 1 den Zwischenraum zwischen Innen- und Außenrohr 1, 12
ausfüllt. In jedem Falle ermöglicht der Verschluß 7 einen Druckaus
gleich innerhalb der Zelle, so daß die Membran 13 nicht durch eine
Druckänderung deformiert wird. Außerdem kann die KCl-Lösung aus dem
Zwischenraum nicht in das Innenrohr 1 eindringen.
Da auch entsprechend der Eintauchtiefe der Zelle ein entsprechender
Druck auf die Membran 13 ausgeübt wird, kann ein weiteres Außenrohr
17 vorgesehen sein, das oberseitig verschlossen und mit Abstand zu
dem Außenrohr 11 angeordnet sein, wobei das Außenrohr 11 im oberen
Bereich eine Öffnung 6′ aufweist, die von einem Verschluß 7′ ver
schlossen ist, so daß der auf die Membran 13 von außen wirkende Druck
auch von innen einwirkt und damit ein Druckausgleich stattfindet, der
eine Deformation der Membran 13 verhindert. Der Verschluß 7′ kann
ebenfalls ein rohrförmiger Körper sein, um eine leichte Anbringung zu
ermöglichen.
Eine derartige Zelle kann auch zur Messung der Konzentration anderer
Gase, etwa Chlor, verwendet werden.
Claims (10)
1. Elektrochemische Zelle oder Halbzelle, umfassend einen Elektro
lytbehälter, wenigstens eine Elektrode und gegebenenfalls ein
Diaphragma, wobei der Elektrolytbehälter mit einer Öffnung versehen
ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung durch einen Verschluß
(7, 7′) aus offenporig gesintertem, hydrophobem, gasdurchlässigem
Kunststoff verschlossen ist.
2. Elektrochemische Zelle oder Halbzelle nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Verschluß (7, 7′) aus faserigem oder körnigem
Material besteht und insbesondere eine Porenweite von ca. 1 bis 50 µm
aufweist.
3. Elektrochemische Zelle oder Halbzelle nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß der Verschluß (7, 7′) aus Fluorelastomer,
insbesondere Polytetrafluoräthylen besteht.
4. Elektrochemische Zelle oder Halbzelle nach einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (7) ein Stopfen ist.
5. Elektrochemische Zelle oder Halbzelle nach einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß aus einem inerten
Verschlußkörper (8) mit einer durchgehenden Öffnung (9) besteht, die
einen Verschlußeinsatz (7) aufnimmt.
6. Elektrochemische Zelle oder Halbzelle nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Verschlußkörper (8) eine Schraube ist.
7. Elektrochemische Zelle oder Halbzelle nach einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (7) aus einem um den
Elektrolytbehälter (1) im Bereich der Öffnung (6) gelegten Band be
steht.
8. Elektrochemische Zelle oder Halbzelle nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der bandförmige Verschluß (7) aufgeschrumpft ist.
9. Elektrochemische Zelle oder Halbzelle nach einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (7, 7′) ein Ring
körper ist, der die Öffnung (6, 6′) umgibt.
10. Elektrochemische Zelle oder Halbzelle nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der als Ringkörper ausgebildete Verschluß (7, 7′)
den Zwischenraum zwischen einem Innenrohr (1 bzw. 12) und einem Aus
senrohr (12 bzw. 17) mindestens im Bereich der Öffnung (6, 6′) aus
füllt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853542261 DE3542261A1 (de) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | Elektrochemische zelle oder halbzelle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853542261 DE3542261A1 (de) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | Elektrochemische zelle oder halbzelle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3542261A1 true DE3542261A1 (de) | 1987-06-04 |
Family
ID=6287202
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853542261 Ceased DE3542261A1 (de) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | Elektrochemische zelle oder halbzelle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3542261A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4335409A1 (de) * | 1993-10-18 | 1995-04-20 | Draegerwerk Ag | Elektrochemische Meßzelle mit einem gasdurchlässigen Gehäuse |
-
1985
- 1985-11-29 DE DE19853542261 patent/DE3542261A1/de not_active Ceased
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4335409A1 (de) * | 1993-10-18 | 1995-04-20 | Draegerwerk Ag | Elektrochemische Meßzelle mit einem gasdurchlässigen Gehäuse |
US5547554A (en) * | 1993-10-18 | 1996-08-20 | Dragerwerk Aktiengesellschaft | Electrochemical measuring cell having a gas-permeable housing |
JP2582227B2 (ja) | 1993-10-18 | 1997-02-19 | ドレーゲルヴェルク アクチェンゲゼルシャフト | 気体透過性ケーシングを有する電気化学式測定セル |
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