KR20130040693A - Electrode system and method for calculating character values of solution using the same - Google Patents

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정용원
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Abstract

PURPOSE: An electrode system and a method using the same for calculating a characteristic value of solution are provided to measure characteristics of the solution by using a porous platinum electrode more accurately and to prevent the decrease in the performance of the platinum electrode by detaching hydrogen atoms combined with the platinum electrode. CONSTITUTION: An electrode system comprises a low porous platinum electrode(2) and a high porous platinum electrode(3). Platinum is treated at a porous form on the surface of the low porous platinum electrode. The high porous platinum electrode includes a roughness factor higher than that of the low porous platinum electrode. The roughness factor of the low porous platinum electrode is 1-50. The roughness factor of the high porous platinum electrode is 50-400.

Description

전극 시스템 및 이를 이용한 용액 특성값 산출방법{Electrode system and method　for calculating character values of solution using the same}Electrode system and method for calculating character values of solution using the same}

전극 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 포러스(porous) 백금전극을 이용한 전극 시스템과 이를 이용하여 용액의 pH 또는 산화환원전위 등을 산출하는 방법에 관한 것이다. More particularly, the present invention relates to an electrode system using a porous platinum electrode and a method of calculating a pH or a redox potential of a solution using the electrode system.

종래의 상용 산화환원전위(ORP) 센서는 용액 내의 이온의 산화환원전위를 측정하는 것에 최적화되어 있다. Conventional commercial redox potential (ORP) sensors are optimized for measuring the redox potential of ions in solution.

따라서 용액 내의 용존가스, 예를 들면 수소가스 등의 환원성 가스나 산소가스 등의 산화성 가스의 산화환원전위 측정에 있어서 안정된 출력을 나타내기 어려운 문제가 있다. Therefore, there is a problem that it is difficult to show a stable output in measuring the redox potential of the dissolved gas in the solution, for example, reducing gas such as hydrogen gas or oxidizing gas such as oxygen gas.

이는 일반적으로 사용되는 백금전극과 용액 내의 이온의 결합력에 비해 백금전극과 용액 내의 용존가스 사이의 결합력이 낮기 때문이다.This is because the bonding force between the platinum electrode and the dissolved gas in the solution is lower than that of the commonly used platinum electrode and the ions in the solution.

게다가 실제 측정 시 주변 환경이나 다른 요인에 의해 전극에 진동이 가해지거나 측정되는 용액에 stirring 등의 움직임이 발생하면 정확한 측정값을 얻기가 더욱 어렵다. In addition, it is more difficult to obtain accurate measurement values when vibrations are applied to the electrodes or stirring, etc. occurs in the measured solution due to the surrounding environment or other factors during the actual measurement.

또한, 낮은 결합력으로 인해 백금 표면의 상태에 측정값이 좌우되어, 센서 마다 또는 같은 센서라도 사용한 이력에 의해 측정결과 값이 200 ~ 300 mV의 큰 오차를 보이는 문제가 있다.In addition, the measurement value depends on the state of the platinum surface due to the low binding force, there is a problem that the measurement result value shows a large error of 200 ~ 300 mV by the history of using the same sensor for each sensor.

본 발명의 일 측면은 포러스(porous) 백금전극을 이용하여 보다 정확한 용액의 특성을 측정할 수 있는 전극 시스템을 제공한다.One aspect of the present invention provides an electrode system capable of measuring more accurate solution properties using a porous platinum electrode.

또한, 백금전극과 수소원자의 결합으로 인한 백금전극의 성능 저하를 방지하기 위해 백금전극과 결합된 수소원자를 탈착시킬 수 있는 전극 시스템을 제공한다.In addition, the present invention provides an electrode system capable of detaching hydrogen atoms coupled with a platinum electrode in order to prevent performance degradation of the platinum electrode due to the combination of the platinum electrode and the hydrogen atom.

　

본 발명의 일 측면에 의한 전극 시스템은 백금이 전극의 표면에 포러스(porous) 형태로 가공된 로우(low) 포러스 백금전극; 및 상기 로우 포러스 백금전극보다 높은 거칠기 인자(Roughness factor)를 가지는 하이(high) 포러스 백금전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.An electrode system according to an aspect of the present invention is a platinum (porous) on the surface of the electrode (porous) processing (low) porous platinum electrode; And a high porous platinum electrode having a roughness factor higher than that of the low porous platinum electrode.

또한, 상기 로우 포러스 백금전극은 1~50의 거칠기 인자(Roughness factor)를 가지고, 상기 하이 포러스 백금전극은 50~400의 거칠기 인자를 가질 수 있다.In addition, the low-porous platinum electrode may have a roughness factor of 1 to 50, and the high-porous platinum electrode may have a roughness factor of 50 to 400.

또한, 별도의 기준전극(reference electrode)을 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a separate reference electrode (reference electrode).

또한, 상기 기준전극은 금 또는 은으로 형성될 수 있다.In addition, the reference electrode may be formed of gold or silver.

또한, 상기 로우 포러스 백금전극 및 상기 하이 포러스 백금전극은 상기 기준전극에 대한 지시전극(working electrode)으로, 상기 로우 포러스 백금전극은 산화환원전위(ORP) 측정전극이고, 상기 하이 포러스 백금전극은 pH 측정전극일 수 있다.In addition, the low-porous platinum electrode and the hypothetical platinum electrode are working electrodes of the reference electrode, the low-porous platinum electrode is a redox potential (ORP) measuring electrode, and the hyper-platinum platinum electrode is pH It may be a measuring electrode.

또한, 상기 로우 포러스 백금전극은 상기 하이 포러스 백금전극을 기준전극으로 하여 용액의 산화환원전위를 측정하는 지시전극일 수 있다.In addition, the low-porous platinum electrode may be an indicator electrode for measuring the redox potential of the solution using the hypothetical platinum electrode as a reference electrode.

또한, 상기 하이 포러스 백금전극을 기준전극으로 하여 상기 로우 포러스 백금전극으로부터 산출된 산화환원전위는 상기 용액 내의 용존가스에 의한 산화환원전위일 수 있다.In addition, the redox potential calculated from the low-porous platinum electrode using the hypothetical platinum electrode as a reference electrode may be a redox potential by the dissolved gas in the solution.

또한, 상기 용액은 수소가스가 용해된 환원수이고, 상기 용존가스는 수소가스일 수 있다.The solution may be reduced water in which hydrogen gas is dissolved, and the dissolved gas may be hydrogen gas.

본 발명의 일 측면에 의한 용액의 특성값 산출방법은 하이 포러스 백금전극 및 로우 포러스 백금전극을 포함하는 전극 시스템의 용액 특성값 산출방법에 있어서, 상기 하이 포러스 백금전극을 기준전극으로 하여 상기 로우 포러스 백금전극으로부터 용액의 산화환원전위를 산출하고; 상기 산출된 용액의 산화환원전위로부터 용액 내의 용존가스농도를 산출하는 것을 특징으로 한다.Method for calculating the characteristic value of a solution according to an aspect of the present invention is a solution characteristic value calculation method of an electrode system comprising a hypousic platinum electrode and a low-porous platinum electrode, the low-porous Calculating a redox potential of the solution from the platinum electrode; The dissolved gas concentration in the solution is calculated from the calculated redox potential of the solution.

또한, 상기 로우 포러스 백금전극은 1~50의 거칠기 인자를 가지고, 상기 하이 포러스 백금전극은 50~400의 거칠기 인자를 가질 수 있다.In addition, the low porosity platinum electrode may have a roughness factor of 1 to 50, and the hypothetical platinum electrode may have a roughness factor of 50 to 400.

또한, 상기 하이 포러스 백금전극을 기준전극으로 하여 상기 로우 포러스 백금전극으로부터 산출된 산화환원전위는 상기 용액 내의 용존가스에 의한 산화환원전위일 수 있다.In addition, the redox potential calculated from the low-porous platinum electrode using the hypothetical platinum electrode as a reference electrode may be a redox potential by the dissolved gas in the solution.

또한, 상기 전극 시스템은 별도의 기준전극(reference electrode)을 더 포함할 수 있다.In addition, the electrode system may further include a separate reference electrode.

또한, 상기 기준전극은 금 또는 은으로 형성될 수 있다.In addition, the reference electrode may be formed of gold or silver.

또한, 상기 로우 포러스 백금전극을 상기 별도의 기준전극에 대한 지시전극으로 하여 용액의 산화환원전위를 산출하고; 상기 하이 포러스 백금전극을 상기 별도의 기준전극에 대한 지시전극으로 하여 용액의 pH를 산출할 수 있다.Calculating a redox potential of the solution by using the low-porous platinum electrode as an indicator electrode for the separate reference electrode; The pH of the solution may be calculated using the hypothetical platinum electrode as an indicator electrode for the separate reference electrode.

또한, 상기 용액은 수소가스가 용해된 환원수이고, 상기 용존가스는 수소가스일 수 있다.The solution may be reduced water in which hydrogen gas is dissolved, and the dissolved gas may be hydrogen gas.

또한, 상기 용액 특성값은 상기 용액의 pH, 산화환원전위, 용액 내의 용존가스의 농도를 포함할 수 있다.In addition, the solution characteristic value may include the pH of the solution, the redox potential, the concentration of dissolved gas in the solution.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 시스템은 기준전극 및 백금 지시전극을 포함하는 전극부; 상기 전극부에 전압을 인가하는 전원부; 상기 전극부의 출력값을 통해 용액의 특성값을 산출하는 리드아웃소자; 상기 전극부를 상기 전원부 및 리드아웃소자 중 어느 하나와 전기적으로 연결시키는 릴레이; 및 상기 리드아웃소자의 출력값에 기초하여 상기 전극부가 상기 전원부에 전기적으로 연결되도록 상기 릴레이를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, an electrode system according to another embodiment of the present invention includes an electrode unit including a reference electrode and a platinum indicator electrode; A power supply unit applying a voltage to the electrode unit; A lead-out device for calculating a characteristic value of a solution through an output value of the electrode unit; A relay electrically connecting the electrode unit to any one of the power supply unit and the lead-out element; And a control unit controlling the relay so that the electrode unit is electrically connected to the power supply unit based on the output value of the readout element.

또한, 상기 제어부는 상기 리드아웃소자의 출력값이 미리 결정된 기준값을 초과하면 상기 전극부가 상기 전원부와 전기적으로 연결되도록 상기 릴레이를 제어할 수 있다.The controller may control the relay so that the electrode unit is electrically connected to the power supply unit when the output value of the readout element exceeds a predetermined reference value.

또한, 상기 제어부는 미리 결정된 주기마다 상기 전극부가 상기 전원부와 전기적으로 연결되도록 상기 릴레이를 제어할 수 있다. The controller may control the relay such that the electrode unit is electrically connected to the power unit at predetermined intervals.

또한, 상기 전원부는 상기 전극부와 전기적으로 연결되면, 상기 백금 지시전극에 양의 전압을 인가할 수 있다.In addition, when the power supply unit is electrically connected to the electrode unit, the power supply unit may apply a positive voltage to the platinum indicator electrode.

또한, 상기 전원부는 상기 백금 지시전극에 0~2V의 전압을 인가할 수 있다.In addition, the power supply unit may apply a voltage of 0 to 2V to the platinum indicator electrode.

또한, 상기 백금 지시전극은, 로우 포러스 백금전극 및 하이 포러스 백금전극을 포함할 수 있다.The platinum indicating electrode may include a low porous platinum electrode and a hypothetical platinum electrode.

　

본 발명의 일 측면에 따르면, 환원수 내의 용존수소가스의 산화환원전위를 보다 정확하게 측정할 수 있고, 용존수소가스의 농도를 산출할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the redox potential of dissolved hydrogen gas in the reduced water can be measured more accurately, and the concentration of dissolved hydrogen gas can be calculated.

또한, 환원수에 장기간 담지될 경우 발생할 수 있는 백금전극과 수소원자의 결합으로 인한 백금전극의 성능 저하를 방지할 수 있다.In addition, it is possible to prevent the performance degradation of the platinum electrode due to the combination of the platinum electrode and the hydrogen atom, which may occur when long-term support in the reducing water.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포러스 백금전극의 표면을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포러스 백금전극에서의 반응물질의 반응형태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 포러스 백금전극의 산화환원전위 측정값을 기록한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시스템에서 용액의 특성값을 산출하기 위한 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 6a 및 도 6b는 백금전극의 표면 전위에 따른 백금전극 표면에서의 반응을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 백금전극을 재생시키기 위한 전극 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 11은 백금전극의 시간에 따른 산화환원전위의 변화를 도시한 그래프이다.1 is a view showing an electrode system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing the surface of the porous platinum electrode according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a reaction form of a reactant in a porous platinum electrode according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a graph recording the redox potential measurement of the porous platinum electrode according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram showing a configuration for calculating a characteristic value of a solution in an electrode system according to an embodiment of the present invention.
6A and 6B illustrate reactions on the surface of a platinum electrode according to the surface potential of the platinum electrode.
7 is a diagram illustrating a configuration of an electrode system for regenerating a platinum electrode according to another embodiment of the present invention.
8 to 11 are graphs showing changes in redox potential with time of the platinum electrode.

이하에서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시스템을 나타낸 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른　전극 시스템은 기준전극(reference electrode)(1)과 두 개의 지시전극(working electrode)을 포함한다. 1 is a view showing an electrode system according to an embodiment of the present invention. The electrode system according to an embodiment of the present invention includes a reference electrode 1 and two working electrodes.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시스템은 용액의 pH나 산화환원전위를 측정하는 용도로 사용될 수 있고 보다 구체적으로는 환원수의 pH나 산화환원전위 또는 환원수의 용존수소가스농도를 산출하는 용도로도 사용될 수 있다. 뿐만 아니라 측정대상용액에 용해된 다양한 용존가스의 농도를 측정하는 용도로 사용될 수도 있다.The electrode system according to an embodiment of the present invention can be used to measure the pH or the redox potential of the solution, and more specifically, to calculate the pH of the reduced water or the redox potential or dissolved hydrogen gas concentration of the reduced water. Can be used. In addition, it can be used to measure the concentration of various dissolved gases dissolved in the solution to be measured.

　

기준전극(1)은 금(Au) 또는 은(Ag)이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 측정 대상 용액 내에서 거의 반응성을 나타내지 않는 금을 사용하여 기준전극(1)을 형성한다. 기준전극(1)은 두 개의 지시전극의 전위산출의 기준이 된다.Gold (Au) or silver (Ag) may be used as the reference electrode 1, but preferably, the reference electrode 1 is formed using gold which shows little reactivity in the solution to be measured. The reference electrode 1 serves as a reference for potential calculation of two indicator electrodes.

　

두 개의 지시전극은 포러스(porous) 백금전극으로 일반 벌크(bulk) 백금 또는 다른 금속 표면 위에 백금이 포러스 형태로 증착되어 형성된다.The two indicator electrodes are porous platinum electrodes, and are formed by depositing platinum in a porous form on a general bulk platinum or other metal surface.

포러스 백금은 전기중합방법으로 증착될 수 있다. 이렇게 포러스 형태로 가공된 백금전극은 가공전보다 그 가공두께에 따라 전체 표면적이 큰 폭으로 증가하게 된다. 거칠기 인자(Roughness factor, Rf)로 표시되는 포러스 백금전극의 표면적 증가는 일반 백금의 Rf를 1이라 할 때, 400배 까지 증가하는 결과를 가져올 수 있다. Porous platinum can be deposited by electropolymerization. Thus, the platinum electrode processed in the form of pores increases the total surface area by a large width depending on the processing thickness than before processing. Increasing the surface area of the porous platinum electrode represented by the roughness factor (Rf) may result in an increase of up to 400 times when Rf of ordinary platinum is 1.

　

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포러스 백금전극의 표면을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포러스 백금전극에서의 측정대상물질의 반응형태를 나타낸 개념도이다.2 is a view showing the surface of the porous platinum electrode according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a conceptual diagram showing the reaction form of the measurement target material in the porous platinum electrode according to an embodiment of the present invention.

포러스 백금의 표면 형태를 보다 자세히 살펴보기 위해 투과전자현미경(TEM)으로 관찰하면, 백금 그레인(grain)의 크기는 대략 3nm 정도이고 그레인 사이의 갭(gap)은 1~2nm 정도의 크기를 가지는 것을 알 수 있다.Observed by transmission electron microscopy (TEM) to examine the surface morphology of porous platinum in more detail, the platinum grain size is about 3 nm and the gap between grains is about 1 to 2 nm. Able to know.

두 개의 포러스 백금전극은 그 포러서티(porosity)가 서로 다르게 형성될 수 있다. 그 중 하나는 Rf가 1~50의 값을 가지는 포러스 백금전극(이하 로우(low) 포러스 백금전극이라 함)으로, 포러스 백금의 증착 수준이 낮은 포러스 백금전극을 사용하거나 일반 백금전극을 사용할 수도 있다. The two porous platinum electrodes may have different porosity. One of them is a porous platinum electrode having a Rf value of 1 to 50 (hereinafter referred to as a low porous platinum electrode), and may be a porous platinum electrode having a low deposition level of porous platinum or a general platinum electrode. .

다른 하나의 백금전극은 Rf가 50~400의 값을 가지는 포러스 백금전극(이하 하이(high) 포러스 백금전극이라 함)이다.The other platinum electrode is a porous platinum electrode having a value of 50 to 400 (hereinafter referred to as a high porous platinum electrode).

일반 백금전극이나 로우 포러스 백금전극(2)의 경우, 측정대상용액에 포함되어 있는 측정대상물질, 예를 들면 수소이온같은 이온이나 용존수소가스같은 분자의 농도에 변화가 발생하면 그 변화가 반영된 측정결과를 산출하는데 반해, 하이 포러스 백금전극(3)의 경우, 용존수소가스같은 분자의 농도에 변화가 발생해도 그 변화를 반영한 측정결과를 산출하지 못한다. In the case of the ordinary platinum electrode or the low-porous platinum electrode 2, the measurement reflects the change when the concentration of the substance to be measured in the solution to be measured, for example, ions such as hydrogen ions or molecules such as dissolved hydrogen gas, changes. On the other hand, in the case of the change of the concentration of molecules such as dissolved hydrogen gas, the measurement result reflecting the change cannot be calculated in the case of the hypothetical platinum electrode 3.

예를 들면 전해 환원수 제조장치의 경우, 시간이 흐름에 따라 저수조에 저장된 환원수에서 용존수소가스의 증발이 일어나게 되고 그에 따라 수소가스의 농도가 낮아지게 된다. For example, in the case of an electrolytic reduced water production apparatus, as time passes, evaporation of dissolved hydrogen gas occurs in the reduced water stored in the storage tank, thereby reducing the concentration of hydrogen gas.

일반 백금전극이나 로우 포러스 백금전극(2)의 경우 산화환원전위 측정값이, 낮아지는 수소가스의 농도에 비례하여 증가하는 반면, 하이 포러스 백금전극(3)의 경우 수소가스의 농도변화와 무관하게 일정한 산화환원전위 측정값을 산출한다(도 4참조). In the case of the ordinary platinum electrode or the low-porous platinum electrode (2), the redox potential measurement value increases in proportion to the concentration of the hydrogen gas being lowered, whereas in the case of the hypothetical platinum electrode (3), regardless of the hydrogen gas concentration change. Constant redox potential measurements are calculated (see FIG. 4).

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 포러스 백금전극의 산화환원전위 측정값을 기록한 그래프로, 이러한 결과를 보여 준다. 도 4는 pH 9.9의 환원수에서 로우 포러스 백금전극(2)의 산화환원전위 측정값과 하이 포러스 백금전극(3)의 산화환원전위 측정값을 보여 주는데, 하이 포러스 백금전극(3)의 산화환원전위 측정 그래프는 시간의 흐름에 따른 용존수소가스의 증발과 무관하게 일정한 산화환원전위 측정결과를 나타내고 있는 반면, 로우 포러스 백금전극(2)의 산화환원전위 측정 그래프는 시간의 흐름에 따른 용존수소가스의 증발에 의해 감소하는 용존수소가스농도를 반영한 증가하는 산화환원전위 측정결과를 나타내고 있음을 알 수 있다. Figure 4 is a graph recording the redox potential measurement value of the porous platinum electrode according to an embodiment of the present invention, shows this result. FIG. 4 shows a measurement of the redox potential of the low-porous platinum electrode 2 and the measured redox-potential of the hypoustic platinum electrode 3 in the reduced water of pH 9.9. While the measurement graph shows the result of constant redox potential measurement regardless of the evaporation of dissolved hydrogen gas over time, the redox potential measurement graph of the low-porous platinum electrode 2 shows the dissolved hydrogen gas over time. It can be seen that the result of increasing redox potential measurement reflecting the dissolved hydrogen gas concentration decreased by evaporation.

하이 포러스 백금전극(3)의 경우 그레인 사이의 갭이 5nm 이하의 사이즈를 가지는데 그 갭으로 수소가스같은 분자가 진입하면 그 수소가스는 갭을 통과하면서 스캐터링(scattering)되어 갭을 둘러싼 그레인들과 여러 번에 걸쳐 반응하게 된다. 이러한 다중 반응은 하나의 입자가 진입하였음에도 마치 여러 개의 입자가 진입한 것과 같은 효과를 가져온다. In the case of the hygroscopic platinum electrode 3, the gap between the grains has a size of 5 nm or less, and when molecules such as hydrogen gas enter the gap, the hydrogen gas passes through the gap and is scattered and scattered around the gaps. Will react with it several times. This multiple reaction produces the same effect as multiple particles entering even though one particle enters.

도 3을 보면 하이 포러스 백금전극(3)의 갭으로 진입한 반응분자가 갭을 따라 이동하면서 다중반응을 일으키는 것과, 일반 백금전극의 경우 하나의 분자가 한 번의 반응을 하는 것을 알 수 있다. 따라서 저수조의 환원수에서 수소가스가 증발하여 용존수소가스의 농도가 낮아져도 용존수소가스의 농도가 일정 수준 이하로 떨어지지 않는 한, 하이 포러스 백금전극(3)의 산화환원전위 측정값은 용존수소가스의 농도변화와 상관없이 대략 최대값을 보여 준다. Referring to FIG. 3, it can be seen that the reaction molecules entering the gap of the hypothetical platinum electrode 3 move along the gap to cause multiple reactions, and in the case of the general platinum electrode, one molecule reacts once. Therefore, even if hydrogen gas is evaporated in the reduced water of the reservoir and the concentration of dissolved hydrogen gas is lowered, the redox potential measurement value of the hydrogenated platinum electrode 3 is determined as The maximum value is displayed regardless of concentration change.

그러나 수소이온같은 이온의 경우 표면확산(surface diffusion)을 통해 백금의 표면을 따라서 이동하므로, 하이 포러스 백금전극(3)의 그레인 사이의 갭으로 진입해도 수소가스같은 분자처럼 갭을 둘러싼 그레인들과 여러 번에 걸쳐 반응하지 않고 표면확산을 통해 하나의 그레인 표면을 따라 이동한다(도 3참조).However, in the case of ions such as hydrogen ions, they move along the surface of platinum through surface diffusion, so when entering into the gap between the grains of the hypothetical platinum electrode 3, the grains surrounding the gap like molecules such as hydrogen gas, It moves along one grain surface through surface diffusion without reacting over it (see Figure 3).

따라서 일반 백금전극, 로우 포러스 백금전극(2), 하이 포러스 백금전극(3) 모두 수소이온의 농도변화에 대해서는 동일하게 그 변화를 반영한 산화환원전위 측정값을 산출한다.Therefore, for the ordinary platinum electrode, the low-porous platinum electrode 2, and the hypothetical platinum electrode 3, the redox potential measurement value reflecting the change similarly to the concentration change of hydrogen ions is calculated.

그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시스템의 로우 포러스 백금전극(2)은 측정대상용액의 산화환원전위를 측정하는 산화환원전위 측정전극으로 이용될 수 있다. Therefore, the low-porous platinum electrode 2 of the electrode system according to an embodiment of the present invention can be used as a redox potential measuring electrode for measuring the redox potential of the solution to be measured.

산화환원전위는 용액 내의 산화성/환원성 물질이 전극에 미치는 산화환원전위의 총합으로, 예를 들면 측정대상용액에 산화성/환원성 물질로 수소이온과 용존수소가스가 존재한다고 했을 때 수소이온과 용존수소가스의 영향을 모두 반영할 수 있어야 한다. The redox potential is the sum of the redox potentials of the oxidizing / reducing substances in the solution on the electrodes.For example, when hydrogen ions and dissolved hydrogen gases exist as oxidizing / reducing substances in the solution to be measured, hydrogen ions and dissolved hydrogen gases It should be able to reflect all of the effects of

따라서 전술한 것처럼 용존수소가스의 농도에 변화가 발생할 경우 이를 반영한 측정결과를 산출할 수 있는 로우 포러스 백금전극(2)이 산화환원전위 측정전극으로 이용될 수 있는 것이다.Therefore, as described above, when a change in the concentration of dissolved hydrogen gas occurs, the low-porous platinum electrode 2 capable of calculating the measurement result reflecting this may be used as a redox potential measuring electrode.

한편, 하이 포러스 백금전극(3)은 전술한 것처럼 용존수소가스의 농도변화에는 영향을 받지 않고 수소이온의 농도변화에만 영향을 받는 특성이 있으므로 측정대상용액의 pH 측정전극으로 이용될 수 있다. 이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시스템은 측정대상용액의 산화환원전위와 pH를 측정할 수 있다. On the other hand, the hypothetical platinum electrode 3 can be used as a pH measuring electrode of the measurement target solution because it has a characteristic that is not affected by the concentration change of the dissolved hydrogen gas, as described above, only the concentration change of hydrogen ions. Thus, the electrode system according to an embodiment of the present invention can measure the redox potential and pH of the solution to be measured.

　　

고활성 환원수의 산화환원전위는 용존수소가스로 인한 환원력 뿐만 아니라 수소이온으로 인한 산화력까지 포함하므로 환원수의 용존수소가스에 의한 환원력을 보다 정확히 평가하기 위해서는 수소이온으로 인한 산화력의 영향을 배제해야한다. The redox potential of highly active reduced water includes not only the reducing power due to dissolved hydrogen gas but also the oxidizing power due to hydrogen ions. Therefore, in order to more accurately evaluate the reducing power due to dissolved hydrogen gas, the effect of the oxidation power due to hydrogen ions should be excluded.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시스템은 서로 다른 포러서티를 가지는 두 개의 포러스 백금전극, 즉 로우 포러스 백금전극(2)과 하이 포러스 백금전극(3)을 이용하여 측정대상용액에 존재하는 용존가스의 산화환원전위와 이를 통한 용존가스의 농도를 보다 정확하게 산출할 수 있다.An electrode system according to an embodiment of the present invention uses two porous platinum electrodes having different porosities, that is, a low gaseous platinum electrode 2 and a hydrogenated platinum electrode 3 to dissolve a gas present in a solution to be measured. The redox potential of and the concentration of dissolved gas through it can be calculated more accurately.

하이 포러스 백금전극(3)과 로우 포러스 백금전극(2)은 전술한 것처럼 측정대상용액의 이온, 예를 들면 수소이온에 대한 반응성이 동일하다. 즉 수소이온의 농도변화에 대해서는 동일하게 그 변화를 반영한 산화환원전위 측정값을 산출한다.As described above, the hypousic platinum electrode 3 and the low-porous platinum electrode 2 have the same reactivity with respect to ions, for example, hydrogen ions, of the solution to be measured. In other words, for the change in concentration of hydrogen ions, the redox potential measurement value reflecting the change is calculated.

하이 포러스 백금전극(3)은 측정대상용액의 용존가스, 예를 들면 용존수소가스에 대해 그 농도변화에 무관하게 일정한 산화환원전위 측정값을 나타내는 반면, 로우 포러스 백금전극(2)은 용존수소가스의 농도변화를 반영한 산화환원전위 측정값을 나타낸다(도 4 참조).The hypothetical platinum electrode 3 shows a constant redox potential measurement value for the dissolved gas of the solution to be measured, e.g. dissolved hydrogen gas, regardless of the concentration change, while the low-porous platinum electrode 2 is the dissolved hydrogen gas. The redox potential measurement value reflecting the concentration change of is shown (see FIG. 4).

따라서 하이 포러스 백금전극(3)을 기준전극으로 삼고 로우 포러스 백금전극(2)을 지시전극으로 하여 산화환원전위 측정값을 산출하면, 하이 포러스 백금전극(3)과 로우 포러스 백금전극(2)은 수소이온의 농도변화에 대해서는 동일하게 그 변화를 반영한 산화환원전위 측정값을 산출하므로, 측정대상용액의 수소이온의 영향은 상쇄되고 용존수소가스의 영향만을 반영한 산화환원전위 측정값을 산출할 수 있다.Accordingly, when the redox platinum electrode 3 is used as the reference electrode and the low phosphorus platinum electrode 2 is used as the indicator electrode, the redox potential measurement value is calculated. As for the concentration change of hydrogen ions, the redox potential measurement value reflecting the change is similarly calculated, and thus the redox potential measurement value reflecting only the influence of dissolved hydrogen gas is canceled and the influence of hydrogen ion in the solution to be measured can be calculated. .

고활성 환원수의 경우 환원수에 용해되어 있는 용존수소가스의 환원력의 측정이 중요한데 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시스템은 환원수의 용존수소가스의 영향만을 반영한 산화환원전위를 산출할 수 있으므로 용존수소가스의 환원력을 보다 정확하게 측정할 수 있고, 용존수소가스의 산화환원전위를 통해 환원수 내의 용존수소가스의 농도 또한 정확하게 산출할 수 있다.In the case of highly active reduced water, it is important to measure the reducing power of the dissolved hydrogen gas dissolved in the reduced water. The electrode system according to the embodiment of the present invention can calculate the redox potential reflecting only the influence of the dissolved hydrogen gas of the reduced water. The reducing power of can be measured more accurately, and the concentration of dissolved hydrogen gas in the reduced water can be accurately calculated through the redox potential of the dissolved hydrogen gas.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 시스템에서 용액의 특성값을 산출하기 위한 구성을 나타낸 블럭도이다.5 is a block diagram showing a configuration for calculating a characteristic value of a solution in an electrode system according to an embodiment of the present invention.

용액 특성값 산출부(4)는 하이 포러스 백금전극(3), 로우 포러스 백금전극(2)의 전위를 통해 용액의 산화환원전위 및 pH와 같은 용액의 특성을 나타내는 정보들을 산출한다. 특성값 산출부(4)는 리드아웃소자일 수 있다.The solution characteristic value calculation unit 4 calculates information representing the characteristics of the solution such as the redox potential of the solution and the pH through the potentials of the hypothetical platinum electrode 3 and the low porous platinum electrode 2. The characteristic value calculator 4 may be a readout element.

용액 특성값 산출부(4)는 기준전극(1)에 대한 로우 포러스 백금전극(2)의 전위값을 통해 용액의 산화환원전위를 산출한다. 이렇게 산출된 용액의 산화환원전위는 용액에 존재하는 이온이나 용존가스 등의 영향을 모두 반영한 산화환원전위를 나타낸다. 산화환원전위는 용액 내의 산화성/환원성 물질이 전극에 미치는 산화환원전위의 총합으로, 예를 들면 측정대상용액에 산화성/환원성 물질로 수소이온과 용존수소가스가 존재한다고 했을 때 수소이온과 용존수소가스의 영향을 모두 반영할 수 있어야 한다. 따라서 전술한 것처럼 용존수소가스의 농도에 변화가 발생할 경우 이를 반영한 측정결과를 산출할 수 있는 로우 포러스 백금전극(2)이 산화환원전위 측정전극으로 이용될 수 있는 것이다.The solution characteristic value calculator 4 calculates the redox potential of the solution through the potential value of the low-porous platinum electrode 2 with respect to the reference electrode 1. The redox potential of the solution thus calculated represents a redox potential that reflects all the effects of ions, dissolved gases, etc. present in the solution. The redox potential is the sum of the redox potentials of the oxidizing / reducing substances in the solution on the electrodes.For example, when hydrogen ions and dissolved hydrogen gases exist as oxidizing / reducing substances in the solution to be measured, hydrogen ions and dissolved hydrogen gases It should be able to reflect all of the effects of Therefore, as described above, when a change in the concentration of dissolved hydrogen gas occurs, the low-porous platinum electrode 2 capable of calculating the measurement result reflecting this may be used as a redox potential measuring electrode.

용액 특성값 산출부(4)는 기준전극(1)에 대한 하이 포러스 백금전극(3)의 전위값을 통해 용액의 pH를 산출한다. 하이 포러스 백금전극(3)은 전술한 것처럼 측정대상용액 내의 용존수소가스의 농도변화에는 영향을 받지 않고 수소이온의 농도변화에만 영향을 받는 특성이 있으므로 측정대상용액의 pH 측정전극으로 이용될 수 있다.The solution characteristic value calculator 4 calculates the pH of the solution through the potential value of the hypothetical platinum electrode 3 with respect to the reference electrode 1. As described above, since the hygroscopic platinum electrode 3 is not affected by the concentration change of dissolved hydrogen gas in the measurement target solution, only the change in the concentration of hydrogen ions can be used as the pH measurement electrode of the measurement target solution. .

용액 특성값 산출부(4)는 하이 포러스 백금전극(3)을 기준전극으로, 로우 포러스 백금전극(2)을 지시전극으로 하여 하이 포러스 백금전극(3)에 대한 로우 포러스 백금전극(2)의 전위값을 통해 용액의 산화환원전위를 산출한다. 이렇게 산출된 산화환원전위는 전술한 것처럼 측정대상용액의 수소이온의 영향은 상쇄되므로 용액 내의 용존수소가스의 영향만 반영된 산화환원전위가 된다.The solution characteristic value calculation unit 4 uses the hypoustic platinum electrode 3 as the reference electrode, and the low-porous platinum electrode 2 as the reference electrode. The redox potential of the solution is calculated from the potential value. The redox potential thus calculated is a redox potential that reflects only the effect of dissolved hydrogen gas in the solution because the effect of the hydrogen ions of the solution to be measured is canceled as described above.

그리고 용액 특성값 산출부(4)는 이렇게 산출된 용액의 산화환원전위를 통해 용액 내의 용존가스의 농도를 산출할 수 있다.The solution characteristic value calculation unit 4 may calculate the concentration of dissolved gas in the solution through the redox potential of the solution thus calculated.

고활성 환원수의 경우 환원수에 용해되어 있는 용존수소가스의 환원력의 측정이 중요하다. 이렇게 하이 포러스 백금전극(3)을 기준전극으로 하여 산출된 로우 포러스 백금전극(2)의 전위값을 통해 환원수 내의 용존수소가스의 영향만을 반영한 산화환원전위를 산출함으로써 용존수소가스의 환원력을 보다 정확하게 측정할 수 있고, 이렇게 산출된 산화환원전위를 통해 환원수 내의 용존수소가스의 농도 또한 정확하게 산출할 수 있다.In the case of highly active reduced water, it is important to measure the reducing power of dissolved hydrogen gas dissolved in the reduced water. The redox potential, which reflects only the influence of dissolved hydrogen gas in the reducing water, is calculated more accurately through the potential value of the low-porous platinum electrode 2 calculated using the hypothetical platinum electrode 3 as the reference electrode. The redox potential thus calculated can accurately calculate the concentration of dissolved hydrogen gas in the reduced water.

　

도 6a 및 도 6b는 백금전극의 표면 전위에 따른 백금전극 표면에서의 반응을 도시한 도면이다.6A and 6B illustrate reactions on the surface of a platinum electrode according to the surface potential of the platinum electrode.

본 발명의 일 실시예에 따른 로우 포러스 백금전극(2) 및 하이 포러스 백금전극(3)을 포함하는 백금전극이 용존 수소가 풍부한 고활성 환원수에 장기간 담지되어 산화환원전위를 측정하는 경우, 용존 수소 가스와 물분자의 수소원자가 지속적으로 백금과 반응하게 된다. 장기간 이런 반응이 지속될 경우, 백금 속에 수소원자가 축적되어 백금의 수소가스에 대한 반응도가 떨어지게 된다. When the platinum electrode including the low porous platinum electrode 2 and the hypothetical platinum electrode 3 according to an embodiment of the present invention is immersed in highly active reduced water rich in dissolved hydrogen for a long time to measure the redox potential, the dissolved hydrogen Hydrogen atoms in the gas and water molecules continue to react with platinum. If this reaction is prolonged for a long time, hydrogen atoms accumulate in the platinum, thereby decreasing the reactivity of platinum with hydrogen gas.

도 6a를 참조하면, 백금전극의 표면 전위가 양의 값을 가질 경우(qpt　>　0), 백금전극의 표면 쌍극자 모멘트(μsurf)의 방향은 백금전극의 표면방향을 향한다.Referring to FIG. 6A, when the surface potential of the platinum electrode has a positive value (q pt > 0), the direction of the surface dipole moment (μ surf ) of the platinum electrode is toward the surface of the platinum electrode.

이 경우, 백금전극의 표면은 물 분자의 산소원자가 접촉하게 되고 수소원자와의 반응은 일어나지 않는다.In this case, the surface of the platinum electrode is brought into contact with oxygen atoms of water molecules and no reaction with hydrogen atoms occurs.

도 6b를 참조하면, 백금전극의 표면 전위가 음의 값을 가질 경우(qpt　<　0), 백금전극의 표면 쌍극자 모멘트(μsurf)의 방향은 백금전극의 표면방향의 반대방향을 향한다.Referring to FIG. 6B, when the surface potential of the platinum electrode has a negative value (q pt <0), the direction of the surface dipole moment (μ surf ) of the platinum electrode is directed opposite to the surface direction of the platinum electrode.

이 경우, 백금전극의 표면은 물 분자의 수소원자 및 용존 수소 가스와 접촉하게 된다. 이런 상태로 시간이 지나면, 물 분자의 수소원자 및 용존 수소 가스는 백금 표면의 전자와 반응하여 실제 전기 분해가 일어나는 전압 이하에서도 수소원자가 생성되어 백금 표면에 흡착되는 현상이 발생하게 된다.In this case, the surface of the platinum electrode comes into contact with the hydrogen atoms of the water molecules and the dissolved hydrogen gas. In this state, the hydrogen atoms of the water molecules and the dissolved hydrogen gas react with the electrons of the platinum surface, and hydrogen atoms are generated and adsorbed on the platinum surface even under the voltage at which the actual electrolysis occurs.

이러한 수소원자를 underpotential deposition hydrogen이라고 하며, Hupd로　표기한다.Such a hydrogen atom is referred to as underpotential deposition hydrogen, with H upd 　 Mark it.

고활성 환원수의 경우 백금전극 표면의 전위는 기준전극(1) 대비 약 -600mV ~ -500mV가 되어 백금전극의 표면 전하가 음의 값을 유지하게 된다. 이런 조건에서 전극을 장기간 담지하게 되면, 백금 표면에 흡착되는 Hupd가 증가하게 되어 전극의 성능이 떨어지게 된다.In the case of highly active reduced water, the potential of the surface of the platinum electrode is about -600 mV to -500 mV relative to the reference electrode 1 so that the surface charge of the platinum electrode maintains a negative value. Under these conditions, if the electrode is supported for a long time, the H upd adsorbed on the platinum surface is increased, thereby degrading the performance of the electrode.

이에, 본 발명은 도 6b의 상태에서 장기간 노출되어 수소원자가 흡착된 백금전극을 도 6a의 상태로 복귀시키는 전극 시스템을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention is to provide an electrode system for returning the platinum electrode, which has been exposed to hydrogen for a long time in the state of Figure 6b to the state of Figure 6a.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 백금전극을 재생시키기 위한 전극 시스템의 구성을 도시한 도면이다.7 is a diagram illustrating a configuration of an electrode system for regenerating a platinum electrode according to an embodiment of the present invention.

전극 시스템은 기준전극(1), 로우 포러스 백금전극(2), 하이 포러스 백금전극(3)을 포함하는 전극부와, 전극부를 전원부 또는 리드아웃소자(7)와 선택적으로 연결시키는 릴레이(relay)(5)와, 전극부에 전원을 공급하는 전원부(6)와, 전극부의 측정 값에 따라 용액의 산화환원전위 또는 pH를 산출하는 리드아웃소자(7)와, 리드아웃소자(7)의 산출 결과에 기초하여 릴레이(5)의 구동을 제어하는 제어부(8)를 포함한다.The electrode system includes an electrode part including a reference electrode 1, a low-porous platinum electrode 2, and a hypothetical platinum electrode 3, and a relay for selectively connecting the electrode part to a power supply part or a lead-out element 7. (5), the power supply unit 6 for supplying power to the electrode unit, the lead-out element 7 for calculating the redox potential or pH of the solution according to the measured value of the electrode unit, and the calculation of the lead-out element 7 And a controller 8 for controlling the driving of the relay 5 based on the result.

　

전극부가 용액의 특성을 측정하는 일반적인 상황에서, 릴레이(5)는 전극부를 리드아웃소자(7)와 전기적으로 연결시킨다.In the general situation where the electrode portion measures the properties of the solution, the relay 5 electrically connects the electrode portion with the lead-out element 7.

이 경우, 전술한 것처럼, 로우 포러스 백금전극(2)은 측정대상용액의 산화환원전위를 측정하는 산화환원전위 측정전극으로 이용되기 때문에, 로우 포러스 백금전극(2)의 출력값은 용액의 산화환원전위를 나타낸다. In this case, as described above, since the low-porous platinum electrode 2 is used as the redox potential measuring electrode for measuring the redox potential of the solution to be measured, the output value of the low-porous platinum electrode 2 is the redox potential of the solution. Indicates.

또한, 하이 포러스 백금전극(3)과 로우 포러스 백금전극(2)은 수소이온의 농도변화에 대해서는 동일하게 그 변화를 반영한 산화환원전위 측정값을 산출하므로, 하이 포러스 백금전극(3)을 기준전극으로 삼고 로우 포러스 백금전극(2)을 지시전극으로 하여 측정한 산화환원전위는 용존수소가스의 영향만을 반영한 산화환원전위를 나타낸다.In addition, since the hypothetical platinum electrode 3 and the low-porous platinum electrode 2 calculate the redox potential measurement value reflecting the change in the concentration of hydrogen ions in the same way, the hypothetical platinum electrode 3 is referred to as the reference electrode. The redox potential measured using the low-porous platinum electrode 2 as the indicator electrode represents the redox potential reflecting only the influence of dissolved hydrogen gas.

또한, 전술한 것처럼, 하이 포러스 백금전극(3)은 측정대상용액 내의 용존수소가스의 농도 변화에는 영향을 받지 않고 수소이온의 농도변화에만 영향을 받으므로, 하이 포러스 백금전극(3)의 출력값은 측정대상용액의 pH를 나타낸다.In addition, as described above, since the hygroscopic platinum electrode 3 is not affected by the concentration change of the dissolved hydrogen gas in the solution to be measured, but only by the concentration change of the hydrogen ions, the output value of the hypothetical platinum electrode 3 is PH of the solution to be measured is indicated.

　

전극부가 측정대상용액에 장기간 담지되어, 전술한 것처럼 수소원자가 백금표면에 흡착됨으로써 백금전극의 측정성능이 저하되면, 제어부(8)는 릴레이(5)를 제어하여 전극부가 전원부(6)와 전기적으로 연결되도록 한다.When the electrode portion is supported in the solution to be measured for a long time and the hydrogen atom is adsorbed to the platinum surface as described above, and the measurement performance of the platinum electrode is reduced, the controller 8 controls the relay 5 so that the electrode portion is electrically connected to the power supply portion 6. To be connected.

전극부가 전원부(6)와 전기적으로 연결되면, 기준전극(1)에 대해 백금전극에는 양 전위가 인가된다. When the electrode portion is electrically connected to the power supply portion 6, a positive potential is applied to the platinum electrode with respect to the reference electrode 1.

이렇게 강제적으로 외부에서 양 전위를 백금전극에 인가하면, 백금전극의 표면 전위가 양의 값을 가지게 되어(qpt　>　0), 백금 표면에 흡착된 수소원자가 백금 표면으로부터 탈착된다.When a positive potential is forcibly applied to the platinum electrode in this manner, the surface potential of the platinum electrode has a positive value (q pt > 0), and hydrogen atoms adsorbed on the platinum surface are desorbed from the platinum surface.

수소원자가 탈착되면 백금전극의 측정 성능이 회복되므로, 성능 저하 문제가 해결된다. 이하 백금전극에 양의 전압을 인가하여 백금전극에 흡착된 수소원자를 탈착시켜 백금전극의 측정 성능을 회복시키는 과정을 '산화재생'이라고 한다. When the hydrogen atom is desorbed, the measurement performance of the platinum electrode is restored, thereby reducing the problem of performance deterioration. Hereinafter, a process of restoring the measurement performance of the platinum electrode by desorbing hydrogen atoms adsorbed on the platinum electrode by applying a positive voltage to the platinum electrode is called 'oxidation regeneration'.

백금전극의 산화재생을 위해 인가되는 전압은 기준전극(1)대비 0~2V의 값을 가질 수 있다. 또한 전압이 인가되는 시간은 1~30분 정도가 바람직하다. 그러나 백금전극에 인가되는 전압의 크기는 측정대상의 산화환원전위에 따라 변할 수 있고, 전압 인가 시간은 백금의 표면적의 크기에 따라 달라질 수 있다. 　The voltage applied for oxidative regeneration of the platinum electrode may have a value of 0 to 2 V compared to the reference electrode 1. In addition, the time for which the voltage is applied is preferably about 1 to 30 minutes. However, the magnitude of the voltage applied to the platinum electrode may vary according to the redox potential of the measurement target, and the voltage application time may vary depending on the magnitude of the surface area of the platinum.

제어부(8)는 리드아웃소자(7)의 출력을 모니터링하여 릴레이(5)의 제어시점을 결정한다. 즉, 백금전극의 표면에 수소원자가 흡착되면, 백금전극의 전위가 상승하게 되므로, 제어부(8)는 백금전극의 전위가 미리 결정된 기준값을 초과하면, 릴레이(5)를 제어하여 백금전극을 전원부(6)에 연결시킨다.The controller 8 monitors the output of the readout element 7 to determine the control time of the relay 5. That is, when hydrogen atoms are adsorbed on the surface of the platinum electrode, the potential of the platinum electrode rises, so that the controller 8 controls the relay 5 to control the platinum electrode when the potential of the platinum electrode exceeds a predetermined reference value. 6).

또는, 백금전극이 환원수에 담지된 후 미리 정해진 시간이 경과하면 릴레이(5)를 제어하여 백금전극을 전원부(6)에 연결시키도록 제어할 수도 있다.Alternatively, when a predetermined time elapses after the platinum electrode is supported in the reducing water, the relay 5 may be controlled to connect the platinum electrode to the power supply unit 6.

　

도 8은 초기 백금전극의 산화환원전위와 환원수에 3일간 담지된 상태의 백금전극의 산화환원전위를 도시한 그래프이다.FIG. 8 is a graph showing a redox potential of a platinum electrode supported for three days in a state of redox potential and reduced water of an initial platinum electrode.

굵은 선이 초기 백금전극의 산화환원전위의 변화를 나타낸 것이고, 얇은 선이 환원수에 3일간 담지된 상태의 백금전극의 산화환원전위의 변화를 나타낸 것이다. The thick line shows the change in the redox potential of the initial platinum electrode, and the thin line shows the change in the redox potential of the platinum electrode supported for three days.

백금전극이 수일간 환원수에 담지된 경우, 환원수의 높은 환원력에 의해 　음의 값을 갖게 된 백금전극의 표면 전위로 인해 백금에 흡착되는 수소원자가 증가하여 그래프에 도시된 것처럼 백금전극의 산화환원전위 값이 급격히 증가하게 된다. 초기 백금전극의 산화환원전위가 시간이 흐름에 따라 증가하는 것은 용존수소가스의 증발을 반영한 자연스러운 결과이다.When the platinum electrode is supported in reducing water for several days, the redox potential value of the platinum electrode is increased by increasing the hydrogen atoms adsorbed to the platinum due to the surface potential of the platinum electrode, which has a negative value due to the high reducing power of the reducing water. This increases rapidly. The increase in the redox potential of the initial platinum electrode over time is a natural result that reflects the evaporation of dissolved hydrogen gas.

도 9는 하루 담지 후 산화재생된 백금전극의 산화환원전위와, 환원수에 4일간 담지된 상태의 백금전극의 산화환원전위를 도시한 그래프이다.FIG. 9 is a graph showing a redox potential of a platinum electrode oxidized and regenerated after one day and a redox potential of a platinum electrode supported for 4 days in reduced water.

4일간 담지된 상태의 백금전극의 산화환원전위의 변화(얇은 선)는 도 8의 3일간 담지된 상태의 백금전극의 산화환원전위의 변화보다 더 급격하게 증가하는 것을 알 수 있다.It can be seen that the change (thin line) in the redox potential of the platinum electrode supported for 4 days increases more rapidly than the change in the redox potential of the platinum electrode supported for 3 days in FIG.

그에 반해, 1일 담지 후 산화재생된 백금전극의 산화환원전위의 변화(굵은 선)는 도 8의 초기 백금전극의 산화환원전위의 변화와 큰 차이가 없는 것을 알 수 있다.On the other hand, it can be seen that the change (red line) of the redox potential of the platinum electrode oxidized and regenerated after one day is not significantly different from the change of the redox potential of the initial platinum electrode of FIG. 8.

도 10은 이틀 담지 후 산화재생된 백금전극의 산화환원전위와, 환원수에 5일간 담지된 상태의 백금전극의 산화환원전위의 변화를 도시한 그래프이다.FIG. 10 is a graph showing changes in the redox potential of a platinum electrode oxidized and regenerated after two days and the redox potential of a platinum electrode supported for 5 days in reduced water.

5일간 담지된 상태의 백금전극의 산화환원전위의 변화(얇은 선)는 수소원자가 백금전극의 표면에 대부분 부착되어 산화환원전위 값이 0mV에 근접한, 포화된 상태를 보여 준다. The change in redox potential (thin line) of the platinum electrode supported for 5 days shows a saturated state in which the hydrogen atoms are mostly attached to the surface of the platinum electrode and the redox potential value is close to 0 mV.

그에 반해, 2일 담지 후 산화재생된 백금전극의 산화환원전위의 변화(굵은 선)는 도 8의 초기 백금전극의 산화환원전위 및 도 9의 1일 담지 후 산화재생된 백금전극의 산화환원전위의 변화와 큰 차이가 없는 것을 알 수 있다.On the other hand, the redox potential of the platinum electrode redox after 2 days of loading (thick line) is the redox potential of the initial platinum electrode of FIG. 8 and the redox potential of the platinum electrode which was redox after 1 day of loading of FIG. It can be seen that there is no big difference with the change of.

도 11은 도 10의 5일간 담지된 상태의 백금전극을 산화재생한 후의 산화환원전위와, 3일 담지 후 산화재생된 백금전극의 산화환원전위를 도시한 그래프이다.FIG. 11 is a graph illustrating a redox potential after oxidatively regenerating a platinum electrode supported for 5 days in FIG. 10 and a redox potential of a platinum electrode oxidized and regenerated after 3 days of supporting.

도 11을 참조하면, 5일간 담지된 상태의 백금전극을 산화재생한 후의 산화환원전위(얇은 선)와, 반복적으로 산화재생된 백금전극의 산화환원전위(굵은 선)가 거의 동일하게 변화하는 것이 확인되었다.Referring to FIG. 11, the redox potential (thin line) and the redox potential of the platinum electrode repeatedly oxidized and regenerated after oxidation and regeneration of the platinum electrode supported for 5 days are changed substantially the same. Confirmed.

즉, 도 8 내지 도 11을 참조하면, 수소원자가 흡착되어 그 측정 성능이 저하된 백금전극이라 하여도 양의 전압을 인가하는 산화재생과정을 거치면 백금전극의 초기상태로 회복될 수 있고, 또한, 주기적으로 반복하여 백금전극을 산화재생하여도 백금전극의 표면 상태는 변하지 않고 초기상태의 측정성능을 보여 준다.That is, referring to FIGS. 8 to 11, even when a platinum electrode having a hydrogen atom adsorbed and deteriorated in its measurement performance is subjected to an oxidation and regeneration process in which a positive voltage is applied, the platinum electrode may be restored to its initial state. Even if the platinum electrode is oxidized and regenerated periodically, the surface state of the platinum electrode does not change and the measurement performance of the initial state is shown.

1: 기준전극　　　　　　　　　　　　　　
2: 로우 포러스 백금전극
3: 하이 포러스 백금전극 　　　　　　　
4: 특성값 산출부
5: 릴레이
6: 전원부
7: 리드아웃소자
8: 제어부1: reference electrode
2: low-porous platinum electrode
3: hyporous platinum electrode
4: characteristic value calculator
5: relay
6: power supply
7: lead-out element
8: control unit

Claims (22)

백금이 전극의 표면에 포러스(porous) 형태로 가공된 로우(low) 포러스 백금전극; 및
상기 로우 포러스 백금전극보다 높은 거칠기 인자(Roughness factor)를 가지는 하이(high) 포러스 백금전극을 포함하는 전극 시스템.A low porous platinum electrode in which platinum is processed into a porous form on the surface of the electrode; And
And a high porous platinum electrode having a roughness factor higher than that of the low porous platinum electrode. 제1항에 있어서,
상기 로우 포러스 백금전극은 1~50의 거칠기 인자(Roughness factor)를 가지고, 상기 하이 포러스 백금전극은 50~400의 거칠기 인자를 가지는 전극시스템.The method of claim 1,
Wherein said low porous platinum electrode has a roughness factor of 1 to 50, and said hyperporous platinum electrode has a roughness factor of 50 to 400. 제1항에 있어서,
별도의 기준전극(reference electrode)을 더 포함하는 전극 시스템.The method of claim 1,
An electrode system further comprising a separate reference electrode. 제2항에 있어서,
상기 기준전극은 금 또는 은으로 형성되는 전극 시스템.The method of claim 2,
And the reference electrode is formed of gold or silver. 제3항에 있어서,
상기 로우 포러스 백금전극 및 상기 하이 포러스 백금전극은 상기 기준전극에 대한 지시전극(working electrode)으로, 상기 로우 포러스 백금전극은 산화환원전위(ORP) 측정전극이고, 상기 하이 포러스 백금전극은 pH 측정전극인 전극 시스템.The method of claim 3,
The low-porous platinum electrode and the hypothetical platinum electrode are working electrodes of the reference electrode, the low-porous platinum electrode is a redox potential electrode, and the hyper-platinum platinum electrode is a pH measuring electrode. Phosphorus electrode system. 제1항에 있어서,
상기 로우 포러스 백금전극은 상기 하이 포러스 백금전극을 기준전극으로 하여 용액의 산화환원전위를 측정하는 지시전극인 전극 시스템The method of claim 1,
The low-porous platinum electrode is an electrode system that is an indicator electrode for measuring the redox potential of a solution by using the hypothetical platinum electrode as a reference electrode. 제6항에 있어서,
상기 하이 포러스 백금전극을 기준전극으로 하여 상기 로우 포러스 백금전극으로부터 산출된 산화환원전위는 상기 용액 내의 용존가스에 의한 산화환원전위인 전극 시스템.The method according to claim 6,
The redox potential calculated from the low-porous platinum electrode using the hypothetical platinum electrode as a reference electrode is the redox potential caused by the dissolved gas in the solution. 제7항에 있어서,
상기 용액은 수소가스가 용해된 환원수이고, 상기 용존가스는 수소가스를 포함하는 전극 시스템.The method of claim 7, wherein
The solution is reduced water dissolved hydrogen gas, the dissolved gas comprises hydrogen gas. 하이 포러스 백금전극 및 로우 포러스 백금전극을 포함하는 전극 시스템의 용액 특성값 산출방법에 있어서,
상기 하이 포러스 백금전극을 기준전극으로 하여 상기 로우 포러스 백금전극으로부터 용액의 산화환원전위를 산출하고;
상기 산출된 용액의 산화환원전위로부터 용액 내의 용존가스농도를 산출하는 용액의 특성값 산출방법.In the method for calculating the solution characteristic value of the electrode system comprising a high-porous platinum electrode and a low-porous platinum electrode,
Calculating a redox potential of the solution from the low-porous platinum electrode using the hypothetical platinum electrode as a reference electrode;
Method for calculating the characteristic value of the solution to calculate the dissolved gas concentration in the solution from the calculated redox potential of the solution. 제9항에 있어서,
상기 로우 포러스 백금전극은 1~50의 거칠기 인자를 가지고, 상기 하이 포러스 백금전극은 50~400의 거칠기 인자를 가지는 용액 특성값 산출방법.10. The method of claim 9,
Wherein the low-porous platinum electrode has a roughness factor of 1 to 50, and the hyporous platinum electrode has a roughness factor of 50 to 400. 제9항에 있어서,
상기 하이 포러스 백금전극을 기준전극으로 하여 상기 로우 포러스 백금전극으로부터 산출된 산화환원전위는 상기 용액 내의 용존가스에 의한 산화환원전위인 용액 특성값 산출방법.10. The method of claim 9,
And a redox potential calculated from the low-porous platinum electrode using the hypothetical platinum electrode as a reference electrode, wherein the redox potential is dissolved by the dissolved gas in the solution. 제9항에 있어서,
상기 전극 시스템은 별도의 기준전극을 더 포함하는 용액 특성값 산출방법.10. The method of claim 9,
The electrode system further comprises a separate reference electrode solution characteristic value calculation method. 제12항에 있어서,
상기 기준전극은 금 또는 은으로 형성되는 용액 특성값 산출방법.The method of claim 12,
And the reference electrode is formed of gold or silver. 제12항에 있어서,
상기 로우 포러스 백금전극을 상기 별도의 기준전극에 대한 지시전극으로 하여 용액의 산화환원전위를 산출하고;
상기 하이 포러스 백금전극을 상기 별도의 기준전극에 대한 지시전극으로 하여 용액의 pH를 산출하는 용액 특성값 산출방법.The method of claim 12,
Calculating a redox potential of the solution using the low-porous platinum electrode as an indicator electrode for the separate reference electrode;
A solution characteristic value calculation method for calculating a pH of a solution using the hypothetical platinum electrode as an indicator electrode for the separate reference electrode. 제9항에 있어서,
상기 용액은 수소가스가 용해된 환원수이고, 상기 용존가스는 수소가스를 포함하는 용액 특성값 산출방법.10. The method of claim 9,
The solution is reduced water dissolved hydrogen gas, the dissolved gas is a solution characteristic value calculation method comprising hydrogen gas. 제9항에 있어서,
상기 용액 특성값은 상기 용액의 pH, 산화환원전위, 용액 내의 용존가스의 농도를 포함하는 용액 특성값 산출방법.10. The method of claim 9,
Wherein the solution characteristic value includes a pH of the solution, a redox potential, and a concentration of dissolved gas in the solution. 기준전극 및 백금 지시전극을 포함하는 전극부;
상기 전극부에 전압을 인가하는 전원부;
상기 전극부의 출력값을 통해 용액의 특성값을 산출하는 리드아웃소자;
상기 전극부를 상기 전원부 및 리드아웃소자 중 어느 하나와 전기적으로 연결시키는 릴레이; 및
상기 리드아웃소자의 출력값에 기초하여 상기 전극부가 상기 전원부에 전기적으로 연결되도록 상기 릴레이를 제어하는 제어부;를 포함하는 전극 시스템.An electrode unit including a reference electrode and a platinum indicator electrode;
A power supply unit applying a voltage to the electrode unit;
A lead-out device for calculating a characteristic value of a solution through an output value of the electrode unit;
A relay electrically connecting the electrode unit to any one of the power supply unit and the lead-out element; And
And a controller configured to control the relay so that the electrode unit is electrically connected to the power unit based on the output value of the readout element. 제17항에 있어서,
상기 제어부는 상기 리드아웃소자의 출력값이 미리 결정된 기준값을 초과하면 상기 전극부가 상기 전원부와 전기적으로 연결되도록 상기 릴레이를 제어하는 전극 시스템.18. The method of claim 17,
And the control unit controls the relay so that the electrode unit is electrically connected to the power supply unit when the output value of the readout element exceeds a predetermined reference value. 제17항에 있어서,
상기 제어부는 미리 결정된 주기마다 상기 전극부가 상기 전원부와 전기적으로 연결되도록 상기 릴레이를 제어하는 전극 시스템. 18. The method of claim 17,
And the control unit controls the relay such that the electrode unit is electrically connected to the power supply unit at predetermined intervals. 제17항에 있어서,
상기 전원부는 상기 전극부와 전기적으로 연결되면, 상기 백금 지시전극에 양의 전압을 인가하는 전극 시스템.18. The method of claim 17,
And the power supply unit applies a positive voltage to the platinum indicator electrode when the power supply unit is electrically connected to the electrode unit. 제20항에 있어서,
상기 전원부는 상기 백금 지시전극에 0~2V의 전압을 인가하는 전극 시스템.21. The method of claim 20,
The power supply unit applies a voltage of 0 ~ 2V to the platinum indicator electrode. 제17항에 있어서,
상기 백금 지시전극은, 로우 포러스 백금전극 및 하이 포러스 백금전극을 포함하는 전극 시스템.18. The method of claim 17,
And the platinum indicating electrode comprises a low porous platinum electrode and a hypothetical platinum electrode.
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