[發明專利]電化學傳感器

有效

• 申請號: 201710244481.4
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN107300580B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: A·魯茨;D·茲瓦赫倫
• 申請（專利權）人: 梅特勒-托萊多有限公司
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 郭毅

一種用于在測量介質中的電位測量的電化學傳感器，所述電化學傳感器包括傳感器頭(201，301)；縱向傳感器主體(203，303)；設置在所述縱向傳感器主體(203，303)內的感測電極(210，310)和參考電極(220，320)；傳感器套筒(230，330)和液體接界(223，323)；其中，所述參考電極(220，320)設置在所述感測電極(210，310)與所述傳感器套筒(230，330)之間；其特征在于，所述電化學傳感器還包括保護性外軸(250，350)并且所述傳感器套筒(230，330)是電隔離的且設置在所述保護性外軸(250，350)內的聚合物套筒。

技術領域

本發明涉及電化學傳感器，并且更特別地，涉及用于在測量介質中的電位測量的改進的電化學傳感器。

背景技術

多年來，已經開發了用于電位測定的各種電化學電極和傳感器。這種電化學傳感器的典型示例是包括被封閉在玻璃軸系統中的感測電極和參考電極的復合電極。感測電極通常包括填充有電解質的感測電極軸，和在感測電極軸體的端部處的可浸入測量介質中的敏感膜。參考電極通常包括參考元件、參考電解質和液體接界。已知液體接界在參考電極與測量介質之間建立電解連接。在復合電極中，除了敏感膜之外，感測電極由參考電極包圍。感測電極的軸、參考電極的軸以及敏感膜由玻璃制成。圖1中示意性地示出通常已知的復合電極。

電化學傳感器通常用于各種應用以確定測量溶液或介質的相應測量值。這種電化學傳感器的示例例如是離子敏感傳感器并且特別是pH傳感器。這種傳感器的應用領域包括在諸如工業處理以及實驗室的環境中監測相應的測量值。工業處理環境可包括例如生物的、生物化學的或藥物的環境的非常敏感的環境，或者還有涉及例如高壓、高溫和/或惡劣的化學環境的非常艱難的處理條件。

在涉及惡劣環境或非常敏感的環境的處理環境中，電化學傳感器可插入殼體或可互換的殼體中，以引入到包括測量介質的制煉設備或反應容器。這種殼體保護玻璃傳感器軸免于意外破損，并且還允許例如將電化學傳感器引入在反應容器內的不同水平或插入深度。

特別是在維護或安裝這些傳感器系統期間，由于非實驗室人員處理不良或疏忽，這些電化學傳感器的玻璃感測電極會發生破損。這可進一步導致不僅是電化學傳感器的破壞，而且還可導致通過流出的電解質或玻璃碎片的對測量介質的污染。此外，在維護或處理的情況下，由于暴露的破碎的玻璃片，人員面臨自身受到傷害的威脅，電化學傳感器的暴露的破壞的或殘留的玻璃片可對人員特別有害。這種事件也可導致以下過程：涉及在過程操作中的替換以及昂貴的中斷。

然而，在各種工藝和實驗室分析環境中使用電極或傳感器通常需要標準的安裝配置，以便使得能夠在現有的感測外殼配置中容易且無障礙的安裝。一個這種示例是使用標準的12mm直徑的玻璃膜傳感器，其適合于大多數電流傳感器殼體和可互換的傳感器殼體。

US 2011 0048 971A1公開了一種電化學傳感器，其被配置為與工業標準安裝和插入硬件兼容。所述傳感器包括由玻璃制造的內感測軸，和由聚合材料制造的堅固的外軸。參考電極布置在內軸與外軸之間的空間中。為增強傳感器的堅固性，外軸被構造為堅固的聚合物軸。

這種設置的缺點在于，用于參考電極的空間以及因此用于參考電解質的空間受到了限制，這是因為聚合物軸必須比以前使用的玻璃軸更厚以便堅固。另外，根據所使用的聚合物材料，所述傳感器不如玻璃傳感器通用，這是因為聚合物材料更容易促進例如生物殘留物和類似殘留物的生長。

發明內容

因此，需要一種改進的電化學傳感器，其可在不同環境中使用，特別是在高溫和高壓下的惡劣化學環境中使用，這也符合在傳感器殼體中安裝的現有工業標準。