[發明專利]用于電化學傳感器的參比電極裝置及電化學傳感器

有效

• 申請號: 201580038628.3
• 申請日: 2015-07-15
• 公開（公告）號: CN106796193B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 迪爾克·休夫斯;菲利普·阿昆特;克拉拉·卡米納達-卡弗利耶
• 申請（專利權）人: 哈美頓博納圖斯股份公司
• 主分類號: G01N27/36
• 分類號: G01N27/36;G01N27/403
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 鞏固

本發明涉及用于電化學傳感器(100；200)的參比電極裝置(10)，特別是用于電位計，包括：具有參比電極(22)的參比半電池空間，所述參比半電池空間包括存儲空間(12)，其內在參比電極裝置(10)的至少存儲狀態提供有參比電解質，所述參比半電池空間進一步的包括鎖閉空間(12)，所述鎖閉空間至少關于參比電解質(24)進入參比半電池空間的環境的通道為可滲透的，在所述參比電極裝置(10)的存儲狀態，所述存儲空間(12)與鎖閉空間(14)關于參比電解質(24)的通道分離，所述參比電極裝置(10)被設計為在存儲空間(12)和鎖閉空間(14)之間可產生連接(32)，所述連接為可透過的用于參比電解質(24)從存儲空間(12)到鎖閉空間(14)的通道，以將參比電極裝置(10)從存儲狀態轉換到操作狀態。

技術領域

本發明涉及電化學傳感器領域。特別的，這樣的傳感器應用于液態工藝介質用來定量測定工藝介質的特性，特別是pH值，氧化還原電位和/或工藝介質中某種離子的存在。通過電化學傳感器能夠檢測的性質在下文中以“電化學測量變量”的術語被總結。

背景技術

為了測定電化學測量變量，使用了合適的測量電極，該電極具有下述性質，當測量電極接觸工藝介質，取決于各自待測量的電化學變量的電化學電勢產生，所述變量例如pH值或特定離子種類的濃度。這個電勢以測量信號的形式被檢測，使得這樣的傳感器也被稱作電勢測定傳感器。測量電極可以是離子選擇電極的形式，其發生與待研究的工藝介質直接的接觸，使得離子選擇電極和工藝介質直接的構成氧化還原體系，其電化學電勢取決于工藝介質中特定離子種類的濃度。然而，在很多情況下，測量電極本身已經包括感應電極與內電解質接觸的系統，內電解質建立與工藝介質的電解質接觸。例如，在pH電極的情況下，一般來說取決于工藝介質的pH值的電勢差通過位于過程介質和測量電極的內電解質之間的玻璃膜測量。內電解質構成緩沖系統并被選擇使得相對于欲得到的電化學測量變量盡可能成比例的電勢差跨過測量膜被得到。在一般的術語中，包括測量電極和可選擇的相關的內電解質/測量膜的系統在下文中可被稱為電化學傳感器的測量半電池，具有被提供于測量半電池空間內的測量電極也包括內電解質。

由于電勢通常僅能通過與參比電勢的差值來測定，電化學傳感器通常需要測量電極和進一步的參比電極后者提供電化學參比電勢作為參比量用來測量從測量電極提供的信號。參比電極包括由參比傳感電極接觸參比電解質構成的氧化還原系統。所述氧化還原系統被選擇為使得在參比感應電極與參比電解質接觸時，已知的盡量穩定的電化學勢產生且允許盡可能好的重現。任意的前述參比氧化還原系統在下文中以一般術語被稱為電化學傳感器的參比半電池。參比半電池包括參比半電池空間，其包含參比電極和參比電解質。參比半電池的電化學電勢在參比電解質與工藝介質的電解質接觸下盡可能小的變化。

通常使用的參比半電池基于第二類電極，其中被涂層非易溶金屬鹽的金屬參比傳感電極與參比電解質接觸，所述參比電解質包括在參比電解質中為易溶的化學惰性的鹽且與所述非易溶金屬鹽的涂層具有同樣的陰離子。參比電解質通常是液體或甚至為膠體，特別的為液態鹽溶液或特定鹽的含水凝膠。通常使用的氧化還原系統，且本發明也可使用的，包括例如具有AgCl涂層的Ag電極并被浸于KCl的參比電解質溶液。其它本發明也適用的氧化還原系統基于碘/碘負離子氧化還原系統或甘汞氧化還原系統(Hg/Hg₂Cl₂)，每個的合適的參比電解質的選擇標準為參比電解質應表現出好的導電性，化學中性以及離子應顯示出盡量相同的流度。

為了測定分別的的電化學測量變量，參比半電池需要與待研究的工藝介質電解質接觸。然后即可根據參比半電池和測量半電池之間的電化學電勢差測量電壓差。

在測量半電池和工藝介質之間以及參比電極和參比電解質之間的分別的電化學電勢差取決于諸多因素。因此需要當將電化學傳感器進行操作時，在欲得到的電化學測量變量能從對未知的工藝介質的得到的電壓差定量的測定之前，首先以已知離子活度的溶液或電解質進行校準(為了這個目的通常使用標準緩沖溶液)。