KR20220152603A - Integrated mold electrode for electrochemical measurement - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전기화학 분석을 위한 일체형 몰드 전극에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기준전극, 작업전극 및 상대전극을 일체로 몰딩시켜서, 각 전극간 거리를 일정하게 제어하여 측정 시료의 전기전도도 등을 정확하게 측정할 수 있도록 한 전기화학 분석을 위한 일체형 몰드 전극에 관한 것이다.The present invention relates to an integrated molded electrode for electrochemical analysis, and more particularly, by integrally molding a reference electrode, a working electrode, and a counter electrode, and constantly controlling the distance between each electrode to accurately measure the electrical conductivity of a measurement sample. It relates to an integrally molded electrode for electrochemical analysis that enables measurement.
잘 알려진 바와 같이, 전기화학적 정밀 분석을 위한 3대 전극으로서, 기준전극, 작업전극 및 상대전극이 사용되고 있다.As is well known, as three major electrodes for precise electrochemical analysis, a reference electrode, a working electrode and a counter electrode are used.
상기 기준전극은 유리 소재의 바디 내에 금속 와이어, 기준 용액, 전해질과 분리된 다공성 프릿(porous frit) 등이 포함된 범용적인 구조로 제작되고 있고, 상기 작업전극은 탄소, 백금, 금 등의 소재로 지름 3 mm 내외의 판상 구조로 제작되고 있으며, 상기 상대전극은 작업전극의 면적에 대응하는 백금 소재의 와이어 또는 코일이 포함된 구조로 제작되고 있다.The reference electrode is manufactured in a universal structure including a metal wire, a reference solution, and a porous frit separated from the electrolyte in a glass body, and the working electrode is made of materials such as carbon, platinum, and gold. It is manufactured in a plate-like structure with a diameter of about 3 mm, and the counter electrode is manufactured in a structure including a wire or coil of platinum material corresponding to the area of the working electrode.
이렇게 각각 제작된 기준전극, 작업전극 및 상대전극은 시료케이스 내에 기밀 가능하게 조립되는 동시에 시료케이스 내에 채워진 측정대상 시료인 전해질 용액에 담겨지는 상태가 된다.The reference electrode, the working electrode, and the counter electrode manufactured in this way are airtightly assembled in the sample case, and at the same time, are immersed in the electrolyte solution, which is a sample to be measured, filled in the sample case.
따라서, 상기 기준전극, 작업전극 및 상대전극에 전위가변기와 컴퓨터 등을 연결하여, 기준전극, 작업전극 및 상대전극에 의하여 측정되는 전류 및 전압 변화 등의 데이터를 컴퓨터에서 처리하게 된다.Therefore, a potential transformer and a computer are connected to the reference electrode, the working electrode and the counter electrode, and data such as current and voltage changes measured by the reference electrode, the working electrode and the counter electrode are processed by the computer.
그러나, 상기한 기준전극, 작업전극 및 상대전극은 각각 제작되어 시료케이스에 각각 조립됨에 따라 다음과 같은 문제점이 있다.However, the reference electrode, the working electrode, and the counter electrode are individually manufactured and assembled in the sample case, so there are the following problems.
첫째, 기준전극에 포함된 다공성 프릿의 전해질별 활용도가 낮기 때문에 유기용매, 염기성 용매 등의 사용이 불가하고, 오염에 취약하며, 오염물 세척이 어려운 문제점이 있다.First, since the utilization of the porous frit included in the reference electrode for each electrolyte is low, organic solvents and basic solvents cannot be used, and it is vulnerable to contamination, and it is difficult to wash contaminants.
둘째, 작업전극의 면적이 넓기 때문에 측정을 위한 과량의 시료(전해질 용액 등)가 소모될 수 밖에 없고, 불필요한 부반응을 발생시키며, 그에 따라 데이터 산출 시간이 증가되는 문제점이 있고, 또한 상대전극의 면적도 함께 증가된 구조로 제작됨에 따라 측정을 위한 과량의 시료가 소모될 수 밖에 없고, 결국 전극 소재 및 시료 가격 상승이 초래되는 문제점이 있다.Second, since the area of the working electrode is large, an excessive amount of sample (electrolyte solution, etc.) for measurement is inevitably consumed, and unnecessary side reactions occur, resulting in increased data calculation time, and also the area of the counter electrode As it is manufactured with an increased structure, an excessive amount of samples for measurement are inevitably consumed, resulting in an increase in the price of electrode materials and samples.
셋째, 한정된 크기의 시료케이스에 각 전극이 조립될 때, 작업전극 및 상대전극의 면적이 커서 각 전극 간의 거리를 최소로 제어하는데 한계가 있고, 각 전극의 반복 측정에 따라 전극의 오염 면적이 증대되어 세척에 어려움이 따르는 문제점이 있다.Third, when each electrode is assembled in a sample case of a limited size, the area of the working electrode and the counter electrode is large, so there is a limit to controlling the distance between each electrode to a minimum, and the contamination area of the electrode increases according to repeated measurement of each electrode. There is a problem that comes with difficulty in cleaning.
본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 기준전극, 작업전극 및 상대전극을 일체로 몰딩시켜서, 각 전극간 거리를 최소거리로 일정하게 제어하여 측정 시료에 대한 전기전도도 등을 정확하게 측정할 수 있을 뿐만 아니라 측정 시료를 크게 절감할 수 있고, 각 전극의 오염 면적 감소 및 용이한 세척을 통하여 전극의 청결도를 유지할 수 있도록 한 전기화학 분석을 위한 일체형 몰드 전극을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above conventional problems, and the reference electrode, the working electrode, and the counter electrode are integrally molded, and the distance between each electrode is constantly controlled to a minimum distance to improve the electrical conductivity of the measurement sample. It provides an integrated molded electrode for electrochemical analysis that not only can accurately measure the etc., but also can greatly reduce the number of samples to be measured, reduce the contamination area of each electrode and maintain the cleanliness of the electrode through easy cleaning. There is a purpose.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 구현예는: 절연층으로 코팅된 단선 와이어의 하단부에 제1금속와이어가 연결된 기준전극과, 절연층으로 코팅된 단선 와이어의 하단부에 제2금속와이어가 연결된 작업전극과, 절연층으로 코팅된 단선 와이어의 하단부에 제3금속와이어가 연결된 상대전극을 소정의 거리로 이격시킨 상태에서 몰딩체로 몰딩하여 일체화시킨 것을 특징으로 하는 전기화학 분석을 위한 일체형 몰드 전극을 제공한다.In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention is: a reference electrode connected to a first metal wire to the lower end of a single wire coated with an insulating layer, and a second metal wire to the lower end of the single wire coated with an insulating layer An integrated molded electrode for electrochemical analysis, characterized in that the connected working electrode and the counter electrode to which the third metal wire is connected to the lower end of the single wire coated with an insulating layer are molded into a molding body in a state where they are separated by a predetermined distance and integrated. provides
상기 기준전극은: 테프론 재질의 절연층에 의하여 코팅된 제1단선와이어; 제1단선와이어의 하단부에 납땜에 의하여 연결되는 은 재질의 제1금속와이어; 및 제1단선와이어와 제1금속와이어가 납땜에 의하여 상호 연결된 부분에 감싸여지는 절연 재질의 열수축 튜브; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The reference electrode includes: a first single wire coated with an insulating layer made of Teflon; A first metal wire made of silver connected to the lower end of the first solid wire by soldering; and a heat-shrinkable tube made of an insulating material wrapped around a portion where the first solid wire and the first metal wire are interconnected by soldering. It is characterized in that it is configured to include.
상기 작업전극은: 테프론 재질의 절연층에 의하여 코팅된 제2단선와이어; 제2단선와이어의 하단부에 납땜에 의하여 연결되는 백금 재질의 제2금속와이어; 및 제2단선와이어와 제2금속와이어가 납땜에 의하여 상호 연결된 부분에 감싸여지는 절연 재질의 열수축 튜브; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The working electrode includes: a second single wire coated with an insulating layer made of Teflon; A second metal wire made of platinum connected to the lower end of the second single wire by soldering; and a heat-shrinkable tube made of an insulating material wrapped around a portion where the second solid wire and the second metal wire are interconnected by soldering. It is characterized in that it is configured to include.
상기 상대전극은: 테프론 재질의 절연층에 의하여 코팅된 제3단선와이어; 제3단선와이어의 하단부에 납땜에 의하여 연결되는 백금 재질의 제3금속와이어; 및 제3단선와이어와 제3금속와이어가 납땜에 의하여 상호 연결된 부분에 감싸여지는 절연 재질의 열수축 튜브; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The counter electrode includes: a third single wire coated with an insulating layer made of Teflon; A third metal wire made of platinum connected to the lower end of the third single wire by soldering; and a heat-shrinkable tube made of an insulating material wrapped around a portion where the third solid wire and the third metal wire are interconnected by soldering. It is characterized in that it is configured to include.
특히, 상기 제1금속와이어의 저면, 제2금속와이어의 저면 및 제3금속와이어의 저면은 각각 몰딩체의 저면과 동일 평면을 이루면서 시료와 접촉 가능하게 외부로 노출되는 것을 특징으로 한다.In particular, the bottom surface of the first metal wire, the bottom surface of the second metal wire, and the bottom surface of the third metal wire are each exposed to the outside to be in contact with the sample while forming the same plane as the bottom surface of the molded body.
상기 몰딩체는 레진 Poly(Bisphenol A-co-epichlorohydrin)과 경화제 1,3-Phenylenediamine를 무게비 8 : 2로 80 ℃에서 혼합된 에폭시인 것을 특징으로 한다.The molded body is characterized in that it is an epoxy mixed with resin Poly (Bisphenol A-co-epichlorohydrin) and curing agent 1,3-Phenylenediamine at a weight ratio of 8:2 at 80 °C.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 구현예는: 테프론 재질의 중공 튜브를 준비하는 단계; 상기 튜브의 일측 개방부를 테프론 테이프로 밀봉하는 단계; 상기 튜브 내에 기준전극, 작업전극 및 상대전극을 소정의 거리를 유지시키며 삽입 배치한 후, 튜브의 내부에 에폭시 혼합액을 주입하여 각 전극이 몰딩체로 몰딩되도록 한 단계; 및 상기 에폭시 경화 후에 밀봉되어 있던 테프론 테이프를 제거한 다음, 몰딩체의 하단부 에폭시를 연마하여, 기준전극인 제1금속와이어의 저면, 작업전극인 제2금속와이어의 저면 및 상대전극인 제3금속와이어의 저면을 외부로 노출시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 분석을 위한 일체형 몰드 전극의 제조 방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention in order to achieve the above object is: preparing a hollow tube made of Teflon; sealing the opening on one side of the tube with Teflon tape; inserting a reference electrode, a working electrode, and a counter electrode into the tube while maintaining a predetermined distance therebetween, and then injecting an epoxy mixture solution into the tube so that each electrode is molded into a molded body; and removing the sealed Teflon tape after curing the epoxy, and then polishing the epoxy at the lower end of the molding body to form a bottom surface of the first metal wire as a reference electrode, a bottom surface of the second metal wire as a working electrode, and a third metal wire as a counter electrode. exposing the lower surface to the outside; It provides a method for manufacturing an integral molded electrode for electrochemical analysis, characterized in that it comprises a.
본 발명의 제조 방법은, 상기 제1금속와이어의 저면, 제2금속와이어의 저면 및 제3금속와이어의 저면을 산화알루미늄 연마제를 사용하여 유리질상으로 연마하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The manufacturing method of the present invention further comprises the step of polishing the bottom surface of the first metal wire, the bottom surface of the second metal wire and the bottom surface of the third metal wire to a glassy phase using an aluminum oxide abrasive.
이에, 상기 기준전극, 작업전극 및 상대전극의 시료와 접촉되는 전극 노출면적은 상기 몰딩체의 저면과 동일 평면을 이루며 노출되는 제1,2,3금속와이어의 직경으로 결정되는 것을 특징으로 한다.Accordingly, the electrode exposure area of the reference electrode, the working electrode, and the counter electrode in contact with the sample is determined by the diameters of the first, second, and third metal wires exposed in the same plane as the bottom surface of the molded body.
한편, 상기 기준전극인 제1금속와이어의 저면, 작업전극인 제2금속와이어의 저면 및 상대전극인 제3금속와이어의 저면이 오염물로 입혀지는 경우, 오염물을 연마하여 제거하거나, 오염물이 묻은 각 저면을 식각하여 제거하는 단계가 더 진행될 수 있다.On the other hand, when the bottom surface of the first metal wire as the reference electrode, the bottom surface of the second metal wire as the working electrode, and the bottom surface of the third metal wire as the counter electrode are coated with contaminants, the contaminants are removed by polishing, or A step of etching and removing the bottom surface may be further performed.
상기한 과제의 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.Through the means for solving the above problems, the present invention provides the following effects.
첫째, 측정에 필요한 시료(전해질)의 최소 요구량이 0.1 ㎖ 에 불과하므로, 결국 시료를 기존 대비 1/5 이하 수준으로 크게 줄일 수 있다.First, since the minimum required amount of sample (electrolyte) required for measurement is only 0.1 ml, the sample can eventually be greatly reduced to 1/5 or less compared to the existing level.
둘째, 시료와 닿는 면적이 몰드체에 의하여 제한되는 동시에 제1,2,3금속와이어의 저면으로 한정되는 각 전극 면적만이 시료와 닿게 되므로, 각 전극의 시료 접촉 면적 제어가 일정하게 이루어질 수 있고, 그에 따라 시료에 대한 전기화학적 정밀 분석의 신뢰도 및 재현성을 확보할 수 있다.Second, since the area in contact with the sample is limited by the mold body and only the area of each electrode limited to the bottom surface of the first, second, and third metal wires comes into contact with the sample, the sample contact area control of each electrode can be made constant, , and thus reliability and reproducibility of the electrochemical precision analysis of the sample can be secured.
셋째, 정밀 측정 분석 후, 각 전극의 표면 즉, 제1,2,3금속와이어의 저면이 오염물로 오염되더라도, 연마제 또는 사포로 연마하여 쉽게 제거할 수 있고, 또는 오염물이 묻은 표면을 식각액 등으로 식각하여 쉽게 세척할 수 있으므로, 매 측정시 각 전극의 표면이 깨끗하게 유지될 수 있어 재현적인 결과값을 획득할 수 있다.Third, after precise measurement and analysis, even if the surface of each electrode, that is, the bottom surface of the first, second, and third metal wires is contaminated with contaminants, it can be easily removed by polishing with an abrasive or sandpaper, or the surface with contaminants is treated with an etchant or the like. Since it can be easily cleaned by etching, the surface of each electrode can be kept clean during each measurement, and reproducible results can be obtained.
넷째, 에폭시 재질의 몰드체 의하여 기준전극-작업전극-상대전극의 거리 즉, 제1,2,3금속와이어의 저면 간의 거리가 일정하게 유지될 수 있고, 그에 따라 민감하게 측정되는 시료의 전기전도도 측정에 유리하다.Fourth, the distance between the reference electrode - the working electrode - the counter electrode, that is, the distance between the bottom surfaces of the first, second and third metal wires can be kept constant by means of a molded body made of epoxy material, and the electrical conductivity of the sample is sensitively measured accordingly. good for measurement
다섯째, 일체형 몰드 전극을 용기 내에 밀봉 삽입한 후, 측정 조건에 따라 용기의 내부가 산소 환경으로 제어될 필요가 있는 경우, 기체 주입바늘을 이용하여 산호 환경 조건을 용이하게 만들어줄 수 있다.Fifth, after the integral molded electrode is sealed and inserted into the container, if the inside of the container needs to be controlled to an oxygen environment according to measurement conditions, the coral environment can be easily created using a gas injection needle.
여섯째, 유리형 몰드로 구성된 기존 전극 대비 일체형 몰드 전극은 경화 에폭시 몰드형 전극이므로 파손의 위험이 적다.Sixth, compared to conventional electrodes composed of glass molds, integral molded electrodes are less likely to break because they are cured epoxy molded electrodes.
도 1은 본 발명에 따른 전기화학 분석을 위한 일체형 몰드 전극를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 전기화학 분석을 위한 일체형 몰드 전극의 요부를 확대 도시한 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 전기화학 분석을 위한 일체형 몰드 전극를 도시한 저면도,
도 4는 본 발명에 따른 일체형 몰드 전극의 전기화학적 분석시 전기적 결선 상태를 도시한 개략적 회로도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 전기화학 분석을 위한 일체형 몰드 전극의 사용 후 오염 면적을 보여주는 저면도,
도 7은 본 발명에 따른 일체형 몰드 전극가 전기화학 분석을 위한 시료케이스 내에 조립된 상태를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing an integral molded electrode for electrochemical analysis according to the present invention;
Figure 2 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the integral molded electrode for electrochemical analysis according to the present invention;
3 is a bottom view showing an integral molded electrode for electrochemical analysis according to the present invention;
4 is a schematic circuit diagram showing an electrical connection state during electrochemical analysis of an integrated mold electrode according to the present invention;
5 and 6 are bottom views showing the contamination area after use of the integrated molded electrode for electrochemical analysis according to the present invention;
7 is a cross-sectional view showing a state in which an integrated molded electrode according to the present invention is assembled in a sample case for electrochemical analysis.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부한 도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 전기화학 분석을 위한 일체형 몰드 전극를 나타낸다.1 to 3 show an integrated molded electrode for electrochemical analysis according to the present invention.
본 발명에 따른 일체형 몰드 전극(100)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 절연층(60)으로 코팅된 제1단선와이어(11)의 하단부에 제1금속와이어(12)가 연결된 기준전극(10)과, 절연층(60)으로 코팅된 제2단선와이어(21)의 하단부에 제2금속와이어(22)가 연결된 작업전극(20)과, 절연층(60)으로 코팅된 제3단선와이어(31)의 하단부에 제3금속와이어(32)가 연결된 상대전극(30)이 소정의 최소거리로 유지된 상태에서 몰딩체(40)에 의하여 일체로 몰딩된 구조로 구비된다.As shown in FIGS. 1 and 2, the
보다 상세하게는, 상기 기준전극(10)은 테프론 재질의 절연층(60)에 의하여 코팅되어 측정기기(예, 전위 가변기 및 컴퓨터 등)와 연결되는 도전성의 제1단선와이어(11)와, 이 제1단선와이어(11)의 하단부에 납땜(50)에 의하여 연결되는 은 재질의 제1금속와이어(12)와, 제1단선와이어(11)와 제1금속와이어(12)가 납땜(50)에 의하여 상호 연결된 부분에 단락 방지 및 탈착 방지를 위하여 감싸여지는 절연 재질의 열수축 튜브(70)를 포함하여 구성된다.More specifically, the
또한, 상기 작업전극(20)은 테프론 재질의 절연층(60)에 의하여 코팅되어 측정기기(예, 전위 가변기 및 컴퓨터 등)와 연결되는 도전성의 제2단선와이어(21)와, 이 제2단선와이어(21)의 하단부에 납땜(50)에 의하여 연결되는 백금 재질의 제2금속와이어(22)와, 제2단선와이어(21)와 제2금속와이어(22)가 납땜(50)에 의하여 상호 연결된 부분에 단락 방지 및 탈착 방지를 위하여 감싸여지는 절연 재질의 열수축 튜브(70)를 포함하여 구성된다.In addition, the working
또한, 상기 상대전극(30)은 테프론 재질의 절연층(60)에 의하여 코팅되어 측정기기(예, 전위 가변기 및 컴퓨터 등)와 연결되는 도전성의 제3단선와이어(31)와, 이 제3단선와이어(31)의 하단부에 납땜(50)에 의하여 연결되는 백금 재질의 제3금속와이어(32)와, 제3단선와이어(31)와 제3금속와이어(32)가 납땜(50)에 의하여 상호 연결된 부분에 단락 방지 및 탈착 방지를 위하여 감싸여지는 절연 재질의 열수축 튜브(70)를 포함하여 구성된다.In addition, the
참고로, 상기 제1,2,3단선와이어(11,12,13)는 잘 구부러지는 여러개의 소선으로 구성된 연선와이어와 달리 잘 구부러지지 않는 낱개의 도전성 와이어를 말한다.For reference, the first, second, and third
상기 절연층(60)에 의하여 코팅된 제1,2,3단선와이어(11,21,31)는 제1,2,3금속와이어(12,22,32)에 비하여 더 큰 직경으로 적용하되, 전선 굵기에 대한 표준 규격화를 정의하는 AWG(American wire gauge) 규격에 따른 AWG24, AWG25, AWG26, AWG28, AWG29 중 하나로 적용될 수 있고, 상기 절연층(60)은 테프론 코팅층으로서 몰딩체(40)의 재질인 에폭시의 경화시 발생하는 단선와이어의 단선, 화학적 및 열적 변화를 방지하는 역할을 한다.The first, second, and third
참고로, 상기 AWG가 낮을수록 와이어가 굵고, AWG가 높을수록 와이어가 얇다. For reference, the lower the AWG, the thicker the wire, and the higher the AWG, the thinner the wire.
이때, 상기 단선와이어를 포함하는 테프론 코팅부의 직경은 1.2 mm 이하이고, 그 길이는 제1,2,3금속와이어의 1.5배 이상으로 적용하는 것이 바람직하다.At this time, the diameter of the Teflon-coated portion including the single-wire wire is 1.2 mm or less, and the length is preferably applied at least 1.5 times that of the first, second, and third metal wires.
바람직하게는, 각 전극 간의 거리를 최소화시키는 동시에 각 전극의 노출 면적 최소화시키되, 각 전극의 정확한 측정 분석 동작이 이루어질 수 있도록 상기 기준전극(10)의 제1금속와이어(11)로 채택되는 은(Ag) 와이어의 직경은 0.1~1.0 mm 범위의 것으로 채택되고, 상기 작업전극(20)의 제2금속와이어(22)와 상기 상대전극(30)의 제3금속와이어(32)로 채택되는 백금(Pt) 와이어의 직경은 0.002 ~ 1.0 mm 범위의 것으로 채택될 수 있다.Preferably, silver ( Ag) wire has a diameter in the range of 0.1 to 1.0 mm, and platinum used as the
더욱 바람직하게는, 각 전극의 측정 동작이 정확하게 이루어질 수 있도록 상기 제1금속와이어(11)로 채택되는 은 와이어의 직경은 상기 제2금속와이어(22)와 제3금속와이어(32)로 채택되는 백금 와이어의 직경에 비하여 120% 정도 더 큰 직경으로 적용되고, 상기 제2금속와이어(22)와 제3금속와이어(32)는 동일한 직경으로 적용되도록 한다.More preferably, the diameter of the silver wire used as the
한편, 상기 열수축 튜브(70)의 내경은 테프론 재질의 절연층(60)의 외경보다 크되, 절연층(60) 직경의 2배 이하로 적용된다.On the other hand, the inner diameter of the
상기 몰딩체(40)는 위와 같이 구비된 기준전극(10), 작업전극(20) 및 상대전극(30)을 소정의 최소거리로 유지시킨 상태에서 일체가 되도록 몰딩되는 것으로서, 레진 Poly(Bisphenol A-co-epichlorohydrin)과 경화제 1,3-Phenylenediamine를 무게비 8 : 2로 80 ℃에서 혼합된 에폭시가 사용될 수 있다.The
이때, 상기 기준전극(10), 작업전극(20) 및 상대전극(30)을 에폭시 재질의 몰딩체(40)로 몰딩할 때, 단선와이어와 금속와이어을 연결하는 납땜(50) 접합부가 열수축 튜브(70)에 의하여 감싸여져 보호되는 상태이므로, 에폭시 경화시 발생할 수 있는 납땜(50) 접합부의 단락 내지 탈착이 용이하게 방지될 수 있다.At this time, when the
따라서, 상기 몰딩체(40)에 의한 몰딩이 완료되면, 상기 기준전극(10)의 제1단선와이어(11)와 상기 작업전극(20)의 제2단선와이어(21)와 상기 상대전극(30)의 제3단선와이어(31)는 측정기기와의 연결을 위하여 몰딩체(40)의 상부를 통하여 소정 길이가 외부로 노출되는 상태가 되고, 특히 도 3에 도시된 바와 같이 제1금속와이어(12)를 비롯하여 제2금속와이어(22) 및 제3금속와이어(23)의 저면은 몰딩체(40)의 저면과 동일 평면을 이루면서 노출되는 상태가 된다.Therefore, when molding by the
이에, 상기 기준전극(10), 작업전극(20) 및 상대전극(30)의 시료와 접촉되는 전극 노출면적은 몰딩체(40)의 저면과 동일 평면을 이루는 제1,2,3금속와이어(12,22,32)의 저면 즉, 제1,2,3금속와이어(12,22,32)의 직경으로 결정될 수 있다.Accordingly, the electrode exposed areas of the
여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 일체형 몰드 전극에 대한 제조 과정을 살펴보면 다음과 같다.Here, looking at the manufacturing process for the integrated mold electrode of the present invention consisting of the above configuration is as follows.
먼저, 거푸집 기능을 하는 테프론 재질의 원형 중공 튜브를 준비한다.First, a circular hollow tube made of Teflon material serving as a formwork is prepared.
상기 튜브는 각 전극의 길이보다 약 15 mm 여유를 두고 절단된 것으로서, 한쪽 개방부를 테프론 테이프로 밀봉한다.The tube was cut with a margin of about 15 mm beyond the length of each electrode, and one opening was sealed with Teflon tape.
이어서, 상기 튜브 내에 상기와 같이 제작된 기준전극(10), 작업전극(20) 및 상대전극(30)을 소정의 거리를 유지시키며 삽입 배치한 다음, 튜브의 내부에 몰딩체(40)의 재료인 에폭시 혼합액을 주입한다.Subsequently, the
연이어, 상기 에폭시 경화를 130 ℃에서 3 시간 동안 진행한 후, 5시간 이상 상온 보관한 다음, 밀봉되어 있던 테프론 테이프를 제거한다.Subsequently, the epoxy curing was performed at 130° C. for 3 hours, stored at room temperature for 5 hours or more, and then the sealed Teflon tape was removed.
다음으로, 테프론 테이프가 제거된 자리 즉, 몰딩체(40)의 하단부 에폭시를 사포로 연마하여, 상기한 제1,2,3금속와이어(12,22,32)의 저면을 외부로 노출시키고, 노출된 저면을 100, 50, 5 ㎛ 지름의 산화알루미늄 연마제를 사용하여 유리질상으로 더 연마함으로써, 본 발명의 일체형 몰드 전극(100)이 완성된다.Next, the bottom surface of the first, second, and
이에, 상기 기준전극(10), 작업전극(20) 및 상대전극(30)의 시료와 접촉되는 전극 노출면적은 상기 몰딩체(40)의 저면과 동일 평면을 이루며 노출되는 제1,2,3금속와이어(12,22,32)의 저면 즉, 제1,2,3금속와이어(12,22,32)의 직경으로 결정될 수 있다.Accordingly, the electrode exposed areas of the
여기서, 상기한 본 발명의 일체형 몰드 전극에 대한 측정 사용 상태를 첨부한 도 7을 참조로 살펴보면 다음과 같다.Here, referring to FIG. 7 attached to the measurement and use state of the integral molded electrode of the present invention, the following will be described.
먼저, 상기와 같이 제작된 본 발명의 일체형 몰드 전극(100)을 시료 용액(전해질 용액)이 충진된 용기(200)에 삽입하고, 용기(200)의 입구를 파라핀 필름과 같은 밀봉재(202)로 밀봉한다.First, the
이때, 상기 용기(200)는 유리 용기 중 하나인 1 ~ 3 mL 표준 규격의 바이알(vial) 병이 사용될 수 있다.At this time, as the
또한, 측정 조건에 따라 용기(200)의 내부가 산소 환경으로 제어될 필요가 있는 경우, 기체 주입바늘(204)을 밀봉재(202)를 통과시켜 용기(200) 내에 삽입시킬 수 있다.In addition, when the inside of the
위와 같이, 상기 일체형 몰드 전극(100)을 시료 용액이 충진된 용기(200)에 삽입하여 밀봉 고정시키면, 기준전극(10)의 제1금속와이어(12)의 저면, 작업전극(20)의 제2금속와이어(22)의 저면 및 상대전극(30)의 제3금속와이어(32)의 저면과 용기(200)의 바닥면 사이에 0.1 ㎖ 이하의 공간이 형성된다.As described above, when the
따라서, 상기 용기(200)에 0.1 ㎖의 시료(전해질)만을 주입하더라도, 별도의 전극 젖음을 고려하지 않고도 측정이 가능한 상태가 되고, 측정에 필요한 시료(전해질)의 최소 요구량이 0.1 ㎖ 에 불과하므로, 결국 시료를 기존 대비 1/5 이하 수준으로 크게 줄일 수 있다.Therefore, even if only 0.1 ml of sample (electrolyte) is injected into the
이어서, 상기 일체형 몰드 전극(100)의 하단부 즉, 기준전극(10)인 제1금속와이어(12)와 작업전극(20)인 제2금속와이어(22)와 상대전극(30)인 제3금속와이어(32)가 각각 시료에 접촉된 상태에서 시료에 대한 전기화학 분석을 수행하게 된다.Next, the lower end of the
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 기준전극(10)인 제1금속와이어(12)와 작업전극(20)인 제2금속와이어(22)와 상대전극(30)인 제3금속와이어(32)가 각각 측정기기와 연결되는 제1,2,3단선와이어(11,21,31)에 의하여 전류 및 전압 인가 가능하게 결선된 상태에서, 상기 시료에 대한 전류-전위 곡선을 측정하기 위한 볼타 메트리(voltammetry) 실험시, 기준전극 대비 작업전극에 전압을 변화하며 인가하면, 이로 인해 작업전극 표면에서 시료가 전기화학 반응을 하고. 이때 소모되거나 필요한 전자의 흐름을 상대전극에서 측정될 수 있다.For example, as shown in FIG. 4, the
또한, 상기 상대전극으로부터 작업전극에 전류로서 전자를 공급 또는 빼앗아 작업전극 표면에서 시료가 갈바노스태틱 반응과 같은 전기화학 반응을 하는 바, 이때 시료의 화학에너지가 바뀌어 기준전극 표면에 위치한 반응 전 시료의 화학에너지와의 차이를 기준전극과 작업전극 사이의 전위차로 측정할 수 있다.In addition, electrons are supplied or taken from the counter electrode to the working electrode as current so that the sample undergoes an electrochemical reaction such as a galvanostatic reaction on the surface of the working electrode. The difference in chemical energy can be measured as the potential difference between the reference and working electrodes.
아울러, 시료(전해질)와 닿는 상대전극의 면적이 시료 용량과 무관하게 일정한 면적으로 유지됨에 따라, 갈바노스태틱 반응에서 일정한 전류를 인가하여 정밀 분석의 신뢰도 및 재현성을 확보할 수 있다.In addition, as the area of the counter electrode in contact with the sample (electrolyte) is maintained at a constant area regardless of the sample capacity, reliability and reproducibility of precise analysis can be secured by applying a constant current in the galvanostatic reaction.
부연하면, 정밀 분석 실험시 반응이 발생하는 작업전극과 전자를 측정하는 상대전극의 면적에 따라 그 결과값이 달라지므로, 작업전극 및 상대전극의 면적 제어가 중요한 바, 통상적으로 사용하는 작업전극은 개별 몰드형 전극으로 구성되어 전극 면적을 제어하나, 상대전극은 코일 또는 와이어를 사용해 닿는 시료(전해질)와의 접촉 면적 제어가 사실상 불가능해 전류 측정의 재현성 확보가 어렵지만, 본 발명의 일체형 몰드 전극(100)은 시료와 닿는 면적이 몰드체에 의하여 제한되는 동시에 제1,2,3금속와이어(12,22,32)의 저면으로 한정되는 전극 면적만이 시료와 닿게 되는 시료 접촉 면적 제어가 일정하게 이루어질 수 있다.In other words, since the result value varies depending on the area of the working electrode where the reaction occurs and the counter electrode that measures electrons during the precise analysis experiment, it is important to control the area of the working electrode and the counter electrode. Although it is composed of individual molded electrodes and controls the electrode area, it is virtually impossible to control the contact area of the counter electrode with the sample (electrolyte) that it touches using a coil or wire, making it difficult to secure reproducibility of current measurement. The area in contact with the silver sample is limited by the mold body, and at the same time, only the electrode area limited to the bottom surface of the first, second, and
한편, 상기 일체형 몰드 전극(100)의 제조 공정 중 기준전극(10)인 제1금속와이어(12)와 작업전극(20)인 제2금속와이어(22)의 저면에 각각 오염물로 오염될 수 있고, 또는 볼타메트리 실험 및 갈바노스태틱 반응 등을 포함하는 각 전극의 측정 후, 도 5에 도시된 바와 같이 기준전극(10)인 제1금속와이어(12)와 작업전극(20)인 제2금속와이어(22)의 저면에 각각 오염물(반응 부산물)이 입혀질 수 있고, 또는 도 6에 도시된 바와 같이 작업전극(20)인 제2금속와이어(22)와 상대전극(30)인 제3금속와이어(32)의 저면에 각각 오염물(반응 부산물)이 입혀질 수 있다.Meanwhile, during the manufacturing process of the
이에, 상기 제1,2,3금속와이어(12,22,32)의 저면에 입혀진 오염물을 산화알루미나 등의 연마제 또는 사포로 연마하여 쉽게 제거할 수 있고, 또는 오염물이 묻은 표면을 식각액 등으로 식각하여 쉽게 세척할 수 있으며, 결국 일체형 몰드 전극의 제조 완료 시점 뿐만 아니라 측정 사용시에도 각 전극의 측정을 위한 노출 표면을 항상 깨끗하게 유지시킬 수 있다.Therefore, the contaminants coated on the bottom surfaces of the first, second, and
이상에서 본와 같이, 기준전극을 비롯한 상대전극 및 작업전극의 면적 즉, 제1,2,3금속와이어(12,22,32)의 저면 면적이 기존 상용 전극 대비 1/30~10-6 배 정도 작기 때문에 적은 양의 시료에 대한 측정 및 분석이 기존 상용 전극 대비 신속하게 이루어질 수 있고, 전극 소재의 가격 절감을 기대할 수 있고, 특히 시료를 기존 대비 1/5 이하 수준으로 크게 줄일 수 있으므로, 시료 소모량 및 비용을 크게 줄일 수 있다.As seen above, the area of the counter electrode and the working electrode including the reference electrode, that is, the bottom area of the first, second, and
10 : 기준전극 11 : 제1단선와이어
12 : 제1금속와이어 20 : 작업전극
21 : 제2단선와이어 22 : 제2금속와이어
30 : 상대전극 31 : 제3단선와이어
32 : 제3금속와이어 40 : 몰딩체
50 : 납땜 60 : 절연층
70 : 열수축 튜브 100 : 일체형 몰드 전극
200 : 용기 202 : 밀봉재
204 : 기체 주입바늘10: reference electrode 11: first single wire
12: first metal wire 20: working electrode
21: second single wire 22: second metal wire
30: counter electrode 31: third single wire
32: third metal wire 40: molding body
50: soldering 60: insulating layer
70: heat shrinkable tube 100: integral molded electrode
200: container 202: sealing material
204: gas injection needle
Claims (10)
The reference electrode to which the first metal wire is connected to the lower end of the single wire coated with the insulating layer, the working electrode to which the second metal wire is connected to the lower end of the single wire coated with the insulating layer, and the lower end of the single wire coated with the insulating layer An integrated molded electrode for electrochemical analysis, characterized in that the counter electrode to which the third metal wire is connected is molded into a molded body in a state of being separated by a predetermined distance and integrated.
상기 기준전극은:
테프론 재질의 절연층에 의하여 코팅된 제1단선와이어;
제1단선와이어의 하단부에 납땜에 의하여 연결되는 은 재질의 제1금속와이어; 및
제1단선와이어와 제1금속와이어가 납땜(50)에 의하여 상호 연결된 부분에 감싸여지는 절연 재질의 열수축 튜브;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기화학 분석을 위한 일체형 몰드 전극.
The method of claim 1,
The reference electrode is:
A first single wire coated with an insulating layer made of Teflon;
A first metal wire made of silver connected to the lower end of the first solid wire by soldering; and
A heat-shrinkable tube made of an insulating material wrapped around a portion where the first solid wire and the first metal wire are interconnected by soldering (50);
An integrated molded electrode for electrochemical analysis, characterized in that configured to include.
상기 작업전극은:
테프론 재질의 절연층에 의하여 코팅된 제2단선와이어;
제2단선와이어의 하단부에 납땜에 의하여 연결되는 백금 재질의 제2금속와이어; 및
제2단선와이어와 제2금속와이어가 납땜에 의하여 상호 연결된 부분에 감싸여지는 절연 재질의 열수축 튜브;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기화학 분석을 위한 일체형 몰드 전극.
The method of claim 1,
The working electrode is:
A second single wire coated with an insulating layer made of Teflon;
A second metal wire made of platinum connected to the lower end of the second single wire by soldering; and
A heat-shrinkable tube made of insulating material wrapped around a portion where the second single wire and the second metal wire are interconnected by soldering;
An integrated molded electrode for electrochemical analysis, characterized in that configured to include.
상기 상대전극은:
테프론 재질의 절연층에 의하여 코팅된 제3단선와이어;
제3단선와이어의 하단부에 납땜에 의하여 연결되는 백금 재질의 제3금속와이어; 및
제3단선와이어와 제3금속와이어가 납땜에 의하여 상호 연결된 부분에 감싸여지는 절연 재질의 열수축 튜브; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기화학 분석을 위한 일체형 몰드 전극.
The method of claim 1,
The counter electrode is:
A third single wire coated with an insulating layer made of Teflon;
A third metal wire made of platinum connected to the lower end of the third single wire by soldering; and
A heat-shrinkable tube made of insulating material wrapped around a portion where the third single wire and the third metal wire are interconnected by soldering; An integrated molded electrode for electrochemical analysis, characterized in that configured to include.
상기 제1금속와이어의 저면, 제2금속와이어의 저면 및 제3금속와이어의 저면은 각각 몰딩체의 저면과 동일 평면을 이루면서 시료와 접촉 가능하게 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 전기화학 분석을 위한 일체형 몰드 전극.
The method of claim 1,
The bottom surface of the first metal wire, the bottom surface of the second metal wire, and the bottom surface of the third metal wire are respectively exposed to the outside to be in contact with the sample while forming the same plane as the bottom surface of the molded body for electrochemical analysis Integral molded electrode.
상기 몰딩체는 레진 Poly(Bisphenol A-co-epichlorohydrin)과 경화제 1,3-Phenylenediamine를 무게비 8 : 2로 80 ℃에서 혼합된 에폭시인 것을 특징으로 하는 전기화학 분석을 위한 일체형 몰드 전극.
The method of claim 1,
The molded body is an integral mold electrode for electrochemical analysis, characterized in that the epoxy mixed with resin Poly (Bisphenol A-co-epichlorohydrin) and curing agent 1,3-Phenylenediamine at a weight ratio of 8: 2 at 80 ° C.
상기 튜브의 일측 개방부를 테프론 테이프로 밀봉하는 단계;
상기 튜브 내에 기준전극, 작업전극 및 상대전극을 소정의 거리를 유지시키며 삽입 배치한 후, 튜브의 내부에 에폭시 혼합액을 주입하여 각 전극이 몰딩체로 몰딩되도록 한 단계; 및
상기 에폭시 경화 후에 밀봉되어 있던 테프론 테이프를 제거한 다음, 몰딩체의 하단부 에폭시를 연마하여, 기준전극인 제1금속와이어의 저면, 작업전극인 제2금속와이어의 저면 및 상대전극인 제3금속와이어의 저면을 외부로 노출시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 분석을 위한 일체형 몰드 전극의 제조 방법.
Preparing a hollow tube made of Teflon;
sealing the opening on one side of the tube with Teflon tape;
inserting and disposing a reference electrode, a working electrode, and a counter electrode in the tube while maintaining a predetermined distance therefrom, and then injecting an epoxy mixture into the tube so that each electrode is molded into a molded body; and
After the epoxy is cured, the sealed Teflon tape is removed, and then the epoxy at the lower end of the molding body is polished to form the bottom surface of the first metal wire as a reference electrode, the bottom surface of the second metal wire as a working electrode, and the third metal wire as a counter electrode. exposing the lower surface to the outside;
Method for manufacturing an integral molded electrode for electrochemical analysis comprising a.
상기 제1금속와이어의 저면, 제2금속와이어의 저면 및 제3금속와이어의 저면을 산화알루미늄 연마제를 사용하여 유리질상으로 연마하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 분석을 위한 일체형 몰드 전극의 제조 방법.
The method of claim 7,
Further comprising the step of polishing the bottom surface of the first metal wire, the bottom surface of the second metal wire and the bottom surface of the third metal wire to a glassy phase using an aluminum oxide abrasive, characterized in that it further comprises an integral mold electrode for electrochemical analysis. manufacturing method.
상기 기준전극, 작업전극 및 상대전극의 시료와 접촉되는 전극 노출면적은 상기 몰딩체의 저면과 동일 평면을 이루며 노출되는 제1,2,3금속와이어의 직경으로 결정되는 것을 특징으로 하는 전기화학 분석을 위한 일체형 몰드 전극의 제조 방법.
The method of claim 7,
Electrochemical analysis characterized in that the electrode exposure area of the reference electrode, the working electrode and the counter electrode in contact with the sample is determined by the diameters of the first, second and third metal wires exposed in the same plane as the bottom surface of the molding body Method for manufacturing an integral molded electrode for
상기 기준전극인 제1금속와이어의 저면, 작업전극인 제2금속와이어의 저면 및 상대전극인 제3금속와이어의 저면이 오염물로 입혀지는 경우, 오염물을 연마하여 제거하거나, 오염물이 묻은 각 저면을 식각하여 제거하는 단계가 더 진행되는 것을 특징으로 하는 일체형 몰드 전극의 제조 방법.The method of claim 7,
When the bottom surface of the first metal wire as the reference electrode, the bottom surface of the second metal wire as the working electrode, and the bottom surface of the third metal wire as the counter electrode are coated with contaminants, the contaminants are removed by polishing, or each bottom surface with contaminants is removed. A method of manufacturing an integral mold electrode, characterized in that the step of etching and removing is further progressed.
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