DK3044575T3 - Flydende elektrolyt til en elektrokemisk gassensor - Google Patents
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Description
DESCRIPTION
[0001] Die Erfindung betrifft einen fliissigen Elektrolyt fur einen elektrochemischen Gassensor, insbesondere fur einen elektrochemischen Gassensor zum Nachwsis von NH3 oder NHj-haltigen Gasgemischen.
[0002] Elektrochemische Gassensoren, mit denen fiber einen begrenzten Zeitraum die Konzentration von gasformigem Ammoniak (NH3) detektierbar ist, sind allgemein bekannt. Solche Sensoren kommen Oblicherwsise in den verschiedensten technischen Bereichen zum Einsatz, von der chemischen Industrie uber die Oberwachung von Kiihlanlagen bis hin zu landwirtschaftlichen Betrieben. Sie dienen insbesondere dazu kritische Konzentrationen des entztindlichen, bei Einatmung giftigen und åtzenden Ammoniak-Gases rechtzeitig zu erkennen und vor einer entsprechenden Gefahr zu wamen.
[0003] Eines der wesentlichen Bestandteile eines solchen elektrochemischen Sensors ist der in dem Sensor verwendete Elektrolyt. Der Elektrolyt steht dabei in leitendem Kontakt mit wenigstens einer Anode und einer Kathode. Tritt das nachzuweisende Gas in den elektrochemischen Sensor ein, so findet typischerweise zwischen dem Gas, dem Elektrolyten und dem Elektrodenmaterial eine Reaktion statt, die zu einem messbaren Stromfluss zwschen der Anode und der Kathode des Sensors fuhrt.
[0004] So beschreibt EP 0 395 927 B1 eine elektrochemische Messzelle zur Bestimmung von Ammoniak oder Hydrazin in einer gasformigen oder flfissigen Messprobe mit mindestens einer Messelektrode und einer Gegenelektrode, die in einer mit einem losliche Elektrolyten gefCillten Elektrolytkammer aufgenommen sind, welche zur Messprobe hin durch eine permeable Membran abgeschlossen ist.
[0005] Auch EP 0 556 558 B1 sieht eine elektrochemische Messzelle zur Bestimmung von Ammoniak, Aminen, Hydrazin und Hyrdazinderivaten vor. Hier wird vorgeschlagen, als Leitelektrolyten in der Elektrolytlosung ein hygroskopisches Alkali- oder Erdalkalisalz zu verwenden. Dies soli ein Austrocknen des Elektrolyten verhindem und auf diese Weise eine moglichst langfristige Verwendbarkeit des Sensors ermoglichen.
[0006] Der Nachweise von Ammoniak (NH3) bei derart gestalteten elektrochemischen Sensoren erfolgt mit Hilfe einer elektrochemischen Reaktion zwischen dem in den Sensor einstromenden Ammoniakgas, den Elektroden und dem Elektrolyten des Sensors. Im Zuge dieser Reaktion wird eintretendes Ammoniakgas an der Messelektrode oxidiert. Die dabei entstehenden Ammonium-Ionen werden anschlieliend an der Gegenelektrode weder deprotoniert. In diesem Zusammenhang kann es sich aber zum Beispiel als problematisch erweisen, dass als Nebenprodukt dieser Reaktion weitere Stickstoffverbindungen gebildet werden konnen, die zu einer Blockierung (Vergiftung) der Elektrodenoberflåchen ftlhren kann.
[0007] Ausgehend davon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese und andere Nachteile des Standes der Technik zu uberwinden.
[0008] Als Losung sieht die Erfindung einen flussigen Elektrolyten entsprechend Anspruch 1 vor. Ausgestaltungen sind Gegenstånder abhångigen Ansprtiche.
[0009] Ein Elektrolyt gemåli dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus ANALYTICAL SCIENCES, Bd. 23, November 2007, Seiten 1317-1320, XP055154055; GB 2 225 859 A sowie TALANTA, Bd. 62, Nr. 5, April 2004, Seiten 904-911, XP055153888, ISSN 0039-9140 bekannt.
[0010] Bei einem fliissigen Elektrolyt fur einen elektrochemischen Gassensor, insbesondere fiir einen elektrochemischen Gassensor, der zum Nachweis von NH3 oder NH3-haltigen Gasgemischen geeignet ist, sieht die Erfindung vor, dass der Elektrolyt wenigstens ein Losungsmittel, ein Leitsalz und einen organischen Mediator enthålt, wobei das Leitsalzeine ionische Fltlssigkeit, ein anorganisches Salz, ein organisches Salz oder ein Gemisch daraus ist, und wobei der organische Mediator eine Polyhydroxyverbindung ist, welche bei Oxidation ein chinoides System bildet oder ein Naphtalin-System bildet und der ausgewahlt ist aus der Gruppe enthaltend substituierte ortho-Dihydroxybenzole, substituierte para-Dihydroxybenzole, Dihydroxynaphtalin, substituiertes Dihydroxynaphtalin, Anthrahydrochinon oder substituiertes Anthrahydrochinon.
[0011] Insbesondere flir elektrochemische Gassensoren, bei welchen Elektroden aus Edelmetall oder Kohlenstoffnanorohren verwendet werden, kann ein soleher Elektrolyt mit groBem Vorteil eingesetzt werden, um die Dauerbegasungsfestigkeit eines solchen Sensors zu verbessern. Insbesondere das Risiko einer wie oben beschriebenen Vergiftung kann auf diese Weise deutlich minimiert werden.
[0012] Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn der Elektrolyt einen Puffer enthalt, wobei der Puffer bevorzugt eine Verbindung entsprechend
Formel I
mit n= 1,2,3,4 oder 5, bevorzugt n = 2 oder n = 3 ist, wobei alle R2 und R3 unabhångig voneinander ausgewahlt sind aus Η, NH und OH, und wobei R^ ausgewahlt ist aus der Gruppe enthaltend Piperazinyl, substituiertes Piperazinyl, N-morpholino, Cylcoalkyl, tris-(Hydroxyalkyl)alkyl. Beispielsweise konnen R2 und R3 unabhångig voneinander ausgewahlt sein aus Η, NH und OH, wobei n = 2 ist und R1 ausgewahlt ist aus der Gruppe enthaltend Piperazinyl, substituiertes Piperazinyl, N-morpholino, Cylcoalkyl, tris-(Hydroxyalkyl)alkyl. Vorstellbar ist zum Beispiel auch, dass R2 und R3 unabhångig voneinander ausgewahlt sind aus H, NH und OH, wobei n = 2 ist und R1 ausgewahlt ist aus der Gruppe enthaltend N-morpholino und tris-(Hydroxyalkyl)alkyl). Beispielsweise ist es dabei ganz besonders von Vorteil, wenn n = 2 oder n = 3 ist, wobei alle R2 und R3 unabhångig voneinander ausgewahlt sind aus H, NH und OH, und wobei R1 ausgewahlt ist aus [4-(2-Hydroxyethyl)-1]-piperazinyl, (N-morpholino), N-Cyclohexyl, tris-(Hydroxymethyl)methyl. Ganz besonders bevorzugt ist der Puffer 3-(N-morpholino)-propansulfonsåure oder 3-(N-morpholino)ethansulfonsåure. So ist es zum Beispiel denkbar, dass der Elektrolyt ein Gemisch aus einem Losungsmittel, einem Leitsalz und/oder einem organischen Mediator ist, wobei das Leitsalz eine ionische Fliissigkeit, ein anorganisches Salz, ein organisches Salz oder ein Gemisch daraus ist, und wobei der Elektrolyt auBerdem einen Puffer enthalt, insbesondere einen Puffer, der ausgewahlt ist aus 3-(N-morpholino)-propansulfonsåure oder 3-(N-morpholino)-ethansulfonsåure.
[0013] Um zu verhindern, dass der Elektrolyt nach einer gewssen Zeit austrocknet - zB. wenn der Sensor im Dauerbetrieb verwendet werden soli - ist es auBerdem vorteilhaft, wenn der Elektrolyt als weitere Komponente eine Komponente zur Erniedrigung des Dampfdruckes enthalt. Dabei kann die weitere Komponente bevorzugt ein Alkylenglykol oder Polyalkylenglykol sein, besonderes bevorzugt Propylenglykol, Ethylenglykol oder ein Gemisch aus Propylenglykol und Ethylenglykol ist. So ist es zum Beispiel denkbar, dass der Elektrolyt ein Gemisch aus einem Losungsmittel, einem Leitsalz und/oder einem organischen Mediator ist, wobei das Leitsalz eine ionische Fliissigkeit, ein anorganisches Salz, ein organisches Salz oder ein Gemisch daraus ist und wobei der Elektrolyt auBerdem wenigstens ein Alkylenglykol enthålt, insbesondere ein Alkylenglykol, das ausgewahlt ist aus Propylenglykol, Ethylenglykol oder einem Gemisch aus Proylenglykol und Ethylenglykol.
[0014] Weiterhin ist es gunstig, wenn das Losungsmittel ausgewahlt ist aus der Gruppe enthaltend Wasser und Alkylencarbonat oder Gemische daraus, bevorzugt ausgewåhlt aus der Gruppe enthaltend Wasser, Propylencarbonat, Ethylencarbonat oder Gemische daraus. Denkbar ist beispielsweise, dass der Elektrolyt ein Gemisch aus einem Losungsmittel, einem Leitsalz und/oder einem organischen Mediator ist, wobei das Leitsalz eine ionische Fliissigkeit, ein anorganisches Salz, ein organisches Salz oder ein Gemisch daraus ist und wobei das Losungsmittel Wasser ist. Alternativ ist auch vorstellbar, dass der Elektrolyt ein Gemisch aus einem Losungsmittel, einem Leitsalz und einen organischen Mediator ist, wobei das Leitsalz eine ionische Fliissigkeit, ein anorganisches Salz, ein organisches Salz oder ein Gemisch daraus ist und wobei das Losungsmittel Alkylencarbonat, insbesondere Propylencarbonat, Ethylencarbonat oder ein Gemisch aus Propylencarbonat und Ethylencarbonat ist. Dabei ist es insbesondere auch vorstellbar, dass der Elektrolyt ein Gemisch aus einem Losungsmittel, einem Leitsalz und einem organischen Mediator ist, wobei das Leitsalz eine ionische Flussigkeit, ein anorganisches Salz, ein organisches Salz oder ein Gemisch daraus ist, wobei der Elektrolyt auBerdem einen Puffer enthålt, insbesondere einen Puffer, der ausgewåhlt ist aus 3-(N-morpholino)-propansulfonsåure oder 3-(N-morpholino)-ethansulfonsåure und wobei das Losungsmittel Alkylencarbonat, insbesondere Propylencarbonat, Ethylencarbonat oder ein Gemisch aus Propylencarbonat und Ethylencarbonat ist. AuBerdem ist es denkbar, dass der Elektrolyt ein Gemisch aus einem Losungsmittel, einem Leitsalz und/oder einem organischen Mediator ist, wobei das Leitsalz eine ionische Flussigkeit, ein anorganisches Salz, ein organisches Salz oder ein Gemisch daraus ist, wobei der Elektrolyt auBerdem wenigstens ein Alkylenglykol enthålt, insbesondere ein Alkylenglykol, das ausgewåhlt ist aus Propylenglykol, Ethylenglykol oder einem Gemisch aus Proylenglykol und Ethylenglykol, und wobei Losungsmittel Alkylencarbonat, insbesondere Propylencarbonat, Ethylencarbonat oder ein Gemisch aus Propylencarbonat und Ethylencarbonat ist.
[0015] Bevorzugt ist das Anion des Leitsalzes ausgewahlt aus der Gruppe enthaltend Halogenide, Carbonat, Sulfonat, Phosphat und/oder Phosphonat, bevorzugt ein Anion ausgewahlt aus der Gruppe enthaltend Alkyl-sulfonat, Alkenyl-Sulfonat, Aryl-Sulfonat, Alkyl-phosphat, Alkenyl-Phosphat, Ary I-Phosphat, substituiertes Alkyl-sulfonat, substituiertes Alkenyl-sulfonat, substituiertes Aryl-sulfonat, substituiertes Alkyl-phosphat, substituiertes Alkenyl-phosphat, substituiertes Aryl-phosphat, halogeniertes Phosphat, halogeniertes Sulfonat halogeniertes Alkyl-sulfonat, halogeniertes Alkenyl-sulfonat, halogeniertes Aryl-sulfonat, halogeniertes Alkyl-phosphat, halogeniertes Alkenyl-phosphat, halogeniertes Aryl-phosphat, besonders bevorzugt ein Anion ausgewåhlt aus der Gruppe enthaltend Fluorophosphat, Alkylfluorophosphat, Aryl-sulfonat, ganz besonders bevorzugt aus der Gruppe enthaltend Perfluoralkylfluorophosphat, Toluolsulfonat.
[0016] Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Leitsalz als Kationen Metallionen, Oniumionen oder ein Gemisch aus Metallionen und Oniumionen enthålt. Zum Beispiel konnen die Metallionen ausgewahlt sein aus Alkalimetallionen oder Erdalkalimetallionen, bevorzugt aus Li, K und/oder Na. Gunstig ist es, wenn die Oniumionen ausgewahlt sind aus Ammonium-, Phosphonium, Guanidiniumkationen und heterocyclischen Kationen, bevorzugt ausgewahlt aus Alkyl-Ammonium- und heterocyclischen Kationen, besonders bevorzugt ausgewahlt aus Alkyl-Ammonium, Imidazolium und/oder substituierten Imidazoliumionen, wobei die substituierten Imidazolium-lonen bevorzugt eine Struktur entsprechend
Formel II aufweisen, wobei R1, R2, R3, R4 und R5 unabhångig voneinander ausgewahlt sein konnen aus -H, geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 20 C-Atomen, geradkettiges oder verzweigtes Alkenyl mit 2 bis 20 C-Atomen und einer oder mehreren Doppelbindungen, geradkettiges oder verzweigtes Aklinyl mit 2 bis 20 C-Atomen und einer oder mehreren Dreifachbindungen, gesåttigtes, teilweise oder vollståndig ungesåttigtes Cycloalkyl mit 3-7 C-Atomen, das mit Alkylgruppen mit 1 bis 6 C-Atomen substituiert sein kann, gesåttigtes teilweise oder vollståndig ungesåttigtes Heteroaryl, Heteroaryl-C1-C6-alkyl oder Aryl-C1-C6-alkyl, wobei besonders bevorzugt R2, R4 und R5 H sind und R1 und R3 jeweils unabhångig voneinander ein geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 20 C-Atomen.
[0017] Beispielsweise ist insbesondere vorstellbar, dass als Leitsalz Tetrabutlyammoniumtoluolsulfonat oder 1 -Hexyl-3-methyl-imidazolium-tris(pentafluoroethyl)-trifluorophosphat verwendet wird. Alternativ ist auch vorstellbar, dass das Leitsalz zum Beispiel LiCI, KCI oder eine Mischung aus LiCI und KCI ist. So ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der Elektrolyt ein Gemisch aus einem Losungsmittel, einem Leitsalz und/oder einem organischen Mediator ist, wobei das Leitsalz ausgewahlt ist aus LiCI, KCI, Alkylammonium-toluolsulfonat und ionischen Flussigkeiten, mit einem Perfluoralkylfluorophosphat-Anion.
[0018] Weiterhin ist es gunstig, wenn der organische Mediator ausgewahlt ist aus der Gruppe enthaltend substituiertes 1,2- oder 1,4.Dihydroxybenzol, substituiertes Hydrochinon, substituiertes Naphtohydrochinon, besonders bevorzugt substituiertes Anthrahydrochinon, substituiertes Hydrochinon, substituiertes 1,2-Dihydroxybenzol. Dabei ist es besonders gunstig, wenn die Substituenten des substituierten Anthrachinons, substituierten 1,2-Dihydroxybenzol und/oder substituierten 1,4-Hydrochinon ausgewahlt sind aus der Gruppe enthaltend Sulfonyl, tert-Butyl, Hydroxy, Alkyl, Aryl, bevorzugt Sulfonsåure und/oder tert-Butyl.
[0019] In jedem Fall ist es besonders gunstig, wenn der Elektrolyt als Losungsmittel ein Gemisch aus Propylencarbonat und/oder Ethylencarbonat aufweist, als Leitsalz LiCI, KCI, Tetrabutylammoniumtoluolsulfonat und/oder 1-Hexyl-3-methyl-imidazolium-tris(pentafluoroethyl)-trifluorophosphat oder ein Gemisch aus zwei oder mehr dieser Komponenten aufweist und als organischen Mediator tert-butyl-Hydrochinon und/oder ein substituiertes Anthrachinon, bevorzugt Anthrachinon-2-Sulfonat aufweist.
[0020] Die Konzentration des organischen Mediators kann dabei zwischen 10-6 mol/ und 10-2 ml/l liegen. So kann der organische Mediator in einer Konzentration von 10'2 mol/l oder weniger, bevorzugt von 10'3 mol/l oder weniger, besonders bevorzugt von 5*10"4 mol/l oder weniger, ganz besonders bevorzugt von 2*10^ mol/l oder weniger, ganz besonders bevorzugt von 10"4 mol/l oder weniger in dem Elektrolyt enthalten sein. Denkbar ist auch, dass der organische Mediator in einer Konzentration von 10"6 mol/l oder mehr, bevorzugt von 10'5 mol/l oder mehr, besonders bevorzugt von 5*10"5 mol/l oder mehr, ganz besonders bevorzugt von 8*10-5 mol/l oder mehr, ganz besonders bevorzugt von 10-4 mol/l oder mehr in dem Elektrolyt enthalten ist. Insbesondere ist es auch denkbar, dass der organische Mediator in einer Konzentration von 10"5 mol/l bis 10"3 mol/l, bevorzugt 5*10"3 mol/l bis 5*10-4 mol/l, besonders bevorzugt 8*10'5 mol/l bis 2*10-4 mol/l, ganz besonders bevorzugt 10"4 mol/l vorhanden ist.
[0021] Ein erfindungsgemåfter Elektrolyt ist besonders bevorzugt erhåltlich mit Hilfe eines Verfahrens, welches die folgenden Schritte umfasst:
1. a. Vorlegen des Losungsmittels in einem ReaktionsgefåB 2. b. Zugabe des Puffers 3. c. Zugabe des organischen Mediators
4. d. Erhitzen des Gemisches unter Ruhren fur ca. 15 Minuten auf 150 °C 5. e. Ruhren fur etwa eine Stunde ohne weitere Hitzezufuhr bis alle Feststoffe gelost sind 6. f. Abkuhlen auf Raumtemperatur 7. g. Zugabe des Leitsalzes [0022] Weitere Details und Einzelheiten ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Figuren und Ausfuhrungsbeispielen. Dabei zeigt
Fig. 1 einen schematischen Aufbau eines elektrochemischen Gassensors mit wslchem der erfindungsgemåBe Elektrolyt zum Nachweis von Ammoniak verwendbar ist.
Fig. 2 einen schematischen Ablaut einer Nachweisreaktion ftir NH3 in einem elektrochemischen Gassensor, welcher einen erfindungsgemåBen Elektrolyten enthålt.
[0023] Man erkennt in Fig. 1, einen elektrochemischen Gassensor 10, welcher ein Gehåuse 20 mit einem Elektrolytreservoir 30 aufweist. In dem Gehåuse 20 ist ein Gaseinlass 21 und ein Gasauslass 22 ausgebildet. Innerhalb des Gehåuses 20 ist eine Arbeitselektrode 51 derart angeordnet, das sie in Kontakt mit Gas steht, das durch den Gaseinlass 21 in das Gehåuse 20 einstromt. Die Arbeitselektrode 51 ist mit Hilfe einer Glasfasermembran 55 von einer Abfangelektrode 52 getrennt. Die Abfangelektrode 52 ist ihrerseits mit einer Glasfasermembran 55 von dem Elektrolytreservoir 30 getrennt. Innerhalb des Elektrolytreservoirs 30 sind weiterhin eine Gegenelektrode 53 und eine Referenzelektrode 54 angeordnet.
[0024] In dem Elektrolytreservoir 30 ist der erfindungsgemåBe Elektrolyt 40 vorhanden. Dabei sind die Glasfasermembranen 55 mit dem Elektrolyten durchtrånkbar. Auf diese Weise kann der Elektrolyt 40 sowohl zur Arbeitselektrode 51 als auch zur Abfangelektrode 52 gelangen, so dass dort jeweils eine chemische Reaktion entsprechend dem in Fig. 2 dargestellten Schema zvwschen einstromendem NH3, dem Material der Arbeits- bzw. Abfangelektrode 51, 52 und dem Elektrolyten 40 stattfinden kann.
[0025] Dabei reagiert in den Gassensor 10 einstromendes MH3 an der Oberflåche der Arbeitselektrode 51 mit dem Elektrolyten. Bevorzugt besteht die Arbeitselektrode 51 dabei z.B. aus einer PTFE-Membran mit einer Kohlenstoff-Nanorohren-Beschichtung. Die Gegenelektode 53 besteht bevorzugt aus einem Edelmetall. Der Elektrolyt 40 ist in diesem Beispiel eine Zusammensetzung aus Propylencarbonat und/oder Ethylencarbonat als Losungsmittel, 1-Hexyl-3-methyl-imidazolium-tris(pentafluoroethyl)-trifluorophosphat als Leitsalz und tert-butyl-1, 2-Dihydroxybenzol als organischem Mediator. Der Elektrolyt enthålt weiterhin bevorzugt einen Puffer, nåmlich 3-(N-morpholino)propansulfonsåure. Wie in Fig. 2 erkennbar, wird das tert-Butyl-1,2-Dihydroxybenzol an der Arbeitselektode 51 zu tert-butyl-Chinon oxidiert. Die dabei freigesetzten Protonen reagieren mit dem in den Gassensor 10 einstromenden NH3 zu Ammoniumionen. Die Ammoniumionen gelangen zur Gegenelektrode 53, wo die Ruckreaktion des zuvor gebildeten tert-butyl-Chinon zu 1,2-Dihydroxybenzol stattfindet. Dabei wird aus den Ammoniumionen wiederum NH3 freigesetzt, das durch den Gasauslass 22 entweichen kann. Im Zuge dieses Reaktionsablaufes stabilisiert der eingesetzte Puffer den pH-Wert des Elektrolyten, der zwischen der Arbeits- und der Gegenelektrode 51, 53 im Elektrolytreservoir 30 vorliegt.
[0026] Ausfuhrungsbeispiel ftir die Herstellung eines erfindungsgemåBen Elektrolyten:
In einem ReaktionsgefaB wird als Losungsmittel Polycarbonat vorgelegte. Zu dem Polycarbonat wird 0,4 Gew.% Puffer, bevorzugt 3-(N-morpholinop)propansulfonsåure zugegeben. Im nåchsten Schritt werden 6,9 Gew.% des organischen Mediators, bevorzugt tert-butyl-1,2-Dihydroxybenzol zugegeben. Die Mischung wird unter RCihren innerhalb von 15 Minuten erhitzt, wobei eine maximale Temperatur von 150°C nicht uberschritten wird. Im Anschluss wurde die Mischung fur eine Stunde ohne weitere Hitzezufuhr weiter gerdhrt bis alle Feststoffe gelost waren. Die erhaltene LOsung hat eine klare, leicht gelbliche Farbe.
[0027] Die so erhaltene Losung wird stehen gelassen, bis sie auf Raumtemperatur abgekuhlt ist. Danach werden 2,7 Gew.% des Leitsalzes, bevorzugt Hmim-FAP (3-Hexyl-3-methyl-imidazDlium-tris(pentafluoroethyl)-trifluorphosphat), zugegeben und das Gemisch wird kurz, ftir etwa 1 Minute, umgeruhrt.
Bezugszeichenliste
REFERENCES CITED IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgefiihrten Dokumente wurde ausschlieBlich zur Information des Lesers aufgenommen und ist nicht Bestandteil des europåischen Patentdokumentes. Sie wurde mit groBter Sorgfalt zusammengestellt; das EPA iibernimmt jedoch keinerlei Haftung fiir etwaige Fehier oder Auslassungen.
In der Beschreibung aufgefiihrte Patentdokumente . EP0395927B1 FD0041 . EPO55655831 Γ00051 • GB2225859A [0009]
In der Beschreibung aufgefiihrte Nicht-Patentliteratur . ANALYTICAL SCIENCES, 2007, vol. 23, 1317-1320 f00091 • TALANTA, 2004, vol. 62, 5904-911 [0009]
Claims (15)
1. Flydende elektrolyt til en elektrokemisk gassenson især til en elektrokemisk gassensor, som er egnet til påvisning NHa eiler NHa-holdige gasblandinger, hvori elektrolytten indeholder mindst et opløsningsmiddel, et ledende salt og en organisk mediator, hvor det ledende salt er en Sonisk væske, et uorganisk salt, et organisk sait eiler en blanding deraf, kendetegnet ved, at den organiske mediator er en polyhydroxyforbindelse, som under oxidation danner et quinoid-system eller et naphthalen-system, hvor den organiske mediator er valgt fra gruppen, der indeholder substituerede ortho-dihydroxybenzener, substituerede para-dihydroxy-benzener, dlhydroxynaphthalen, substitueret dlhydroxynaphthaian, anthrahydro-quinon, og substitueret anthrahydroquinon.
2. Elektrolyt ifølge krav 1, kendetegnet ved, at elektrolytten indeholder en buffer, hvor bufferen fortrinsvis er en forbindelse svarende til Formel I R1- (GR^R'VSOsH med n = 1,2, 3, 4 eller 5, fortrinsvis n = 2 eller n = 3, hvor alle R2 og R3 er valgt uafhængigt af hinanden blandt Η, NH og OH, og hvor R1 er valgt fra gruppen indeholdende piperazinyi, substitueret piperazinyi, N-morphoiino, cycloalkyl, og tris-(hydroxyaikyl)alkyL
3. Elektrolyt ifølge krav 2, kendetegnet ved, at n = 2 eller n = 3, hvor alle R2 og R3 er valgt uafhængigt af hinanden blandt Η, NH og OH, og hvor R1 er valgt blandt [4-(2-hydroxyethy!)-1]-piperazinyl, (N-morpholino), N-cyclohexyl, tris- {hydro- xymethylimethyL hvor bufferen er fortrinsvis 3-(N-morpholino)-propansulfonsyre eller 3-(N-morphaiino)-ethanesuiphonsyre.
4. Elektrolyt ifølge et af kravene 1 til 3, kendetegnet ved, at elektrolytten som en yderligere komponent indeholder en komponent til at sænke damptrykket, hvor den yderligere komponent fortrinsvis er en alkylenglycol eller polyalkylenglycol, særligt foretrukket propylengiycol, ethylenglycol eller en blanding af propylengly-coI og ethylenglycol,
5. Elektrolyt ifølge mindst et af kravene 1 til 4, kendetegnet ved, at opløsningsmidlet er valgt fra gruppen, der indeholder vand og alkylencarbonat eller blandinger deraf, fortrinsvis valgt fra gruppen indeholdende vand, propylencarbonat, ethylencarbonat eller blandinger deraf.
S. Elektrolyt ifølge mindst et af krav 1 eller 5, kendetegnet ved, at anionen af det ledende salt er valgt fra gruppen, der indeholder halogenider, carbonat, sultanat phosphat og/e!!er phosphonat, fortrinsvis en anion valgt fra gruppen indeholdende alkylsulfonat, alkenylsulfonat, arylsulfonat, alkylphosphat, alke-nyjphosphat, arylphosphat, substitueret alkylsulfonat, substitueret alkenylsulfonat, substitueret arylsulfonat, substitueret alkylphosphat, substitueret alke-nylphosphat, substitueret arylphosphat, halogeneret phosphat, halogeneret sultanat, halogeneret alkylsulfonat, halogeneret alkenylsulfonat, halogeneret arylsulfonat, halogeneret alkylphosphat, halogeneret alkenyiphosphat, halogeneret arylphosphat, særligt foretrukket en anion valgt fra gruppen indeholdende flu-orphosphat, alkyifluorphosphat, og arylsulfonat, især fortrinsvis fra gruppen indeholdende perfiuoralkyl-fluorphosphat, og toluen-suifonat.
7. Elektrolyt ifølge mindst et af kravene 1 til 6, kendetegnet ved, at den ledende salt indeholder som kationer metalioner, oniumioner eller en blanding af metalioner og oniumioner.
8. Elektrolyt ifølge krav 7, kendetegnet ved, at metalionerne er valgt blandt a!~ kalimetalioner eller jordalkalimetalioner, fortrinsvis fra Li, K og/eller Na.
9. Elektrolyt ifølge et af kravene 7 eller 8, kendetegnet ved, at oniumioner er valgt blandt ammonium-, phosphonium-, guanidiniumkationer og heterocykliske kationer, fortrinsvis valgt blandt alkylammonium og heterocykliske kationer, især fortrinsvis valgt blandt alkylammonium, imidazolium og/eller substituerede imidazoliumioner, hvor de substituerede imidazoiiumioner fortrinsvis har en struktur svarende til
hvor R1, R2, R3, R4 og R5 kan være valgt uafhængigt af hinanden blandt -H, iigekædet eller forgrenet al kyl med 1 til 20 C-atomer, ligekædet eller forgrenet akenyl med 2 til 20 C-atomer og en eller flere dobbeltbindinger, ligekædet eller forgrenet alkynyl med 2 ti! 20 C-atomer og en eller flere tredobbelte bindinger, mættet, delvist eller fuldstændigt umættet cycloalkyl med 3-7 C-atomer, som kan være substitueret med alkylgrupper med i til 6 C-atomer, mættet delvist eller fuldstændigt umættet heteroaryl, heteroaryl-CI -C6-a!kyl eller aryl-C1-C8-alkyl, hvor særligt foretrukket R2, R4 og R5 er H, og R1 og R3 er i hvert tilfælde uafhængigt af hinanden en ligekædet eller forgrenet alkyl med 1 til 20 C-atomer.
10. Elektrolyt ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at den organiske mediator er valgt fra gruppen, der består af substitueret 1,2- eiler 1,4-dihydroxy-benzen, substitueret hydroquinon, substitueret naphtohydroquinon. særlig fortrinsvis substitueret anthrahydroquinon, substitueret hydroquinon, og substitueret 1,2-dihydroxybenzen.
11. Elektrolyt ifølge krav 10, kendetegnet ved, at substituenterne på den substituerede anthraquinon, den substituerede 1,2-dihydroxybenzen og/eller den substitueret 1,4-hydroquinon or valgt fra gruppen, der indeholder sulfonyl, tert-butyl, hydroxyl, alkyl, aryl, fortrinsvis sulfonsyre og/eller tert-butyl.
12. Elektrolyt Ifølge et af kravene 1 tiM 1, kendetegnet ved, at elektrolytten som opløsningsmiddel har en blanding af propylencarbonat og/eller ethylencarbonat, som et ledende salt har LiCI, KCI, tetrabulylammoniumtoluensulfonat og/eller 1-hexyhS-methyl-imidazolium-tris/pentafluorethy^-trifluorophospat eller en blanding af to eller flere af disse komponenter, og som en organisk mediator har tert-butvl-hydroquinon og/eller en substitueret anthraquinon, fortrinsvis anthraquinon-2-sulfonat.
13. Elektrolyt ifølge et af kravene 1 til 12, kendetegnet ved, at den organiske mediator er indeholdt i elektrolytten i en koncentration på 10‘2 mol/l eller mindre, fortrinsvis 1Q'3 mol/l eller mindre, særligt foretrukket 5*10"4 mol/l eiler mindre, især foretrukket 2*10"4 mol/l eller mindre, især foretrukket 1Q'4 mol/l eller mindre.
14. Elektrolyt ifølge et af kravene 1 til 13, kendetegnet ved, at den organiske mediator er indeholdt i elektrolytten i en koncentration på 106 mø!/! eiler mere, fortrinsvis 10'5 mol/! eiler mere, særlig foretrukket 5*10'5 moi/! eller derover, især fortrinsvis 8*10 5 mol/l eller derover, især fortrinsvis 10'4 mol/l eller mere.
15. Fremgangsmåde til fremstilling af en elektrolyt ifølge et af de foregående krav, der indbefatter trinnene: a. at placere opløsningsmidlet i en reaktionsbeholder b. at tilsætte bufferen c. at tilsætte den organiske mediator d. at opvarme blandingen under omrøring i ca. 15 min til 150 °C e. at omrøre i ca. en time uden nogen yderligere tilførsel af varme, indtil aile de faste stoffer er opløst f. at afkøle til stuetemperatur g. at tilsætte det ledende salt.
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