[发明专利]用于电化学传感器的参比电极装置及电化学传感器

说明书

本发明涉及用于电化学传感器(100；200)的参比电极装置(10)，特别是用于电位计，包括：具有参比电极(22)的参比半电池空间，所述参比半电池空间包括存储空间(12)，其内在参比电极装置(10)的至少存储状态提供有参比电解质，所述参比半电池空间进一步的包括锁闭空间(12)，所述锁闭空间至少关于参比电解质(24)进入参比半电池空间的环境的通道为可渗透的，在所述参比电极装置(10)的存储状态，所述存储空间(12)与锁闭空间(14)关于参比电解质(24)的通道分离，所述参比电极装置(10)被设计为在存储空间(12)和锁闭空间(14)之间可产生连接(32)，所述连接为可透过的用于参比电解质(24)从存储空间(12)到锁闭空间(14)的通道，以将参比电极装置(10)从存储状态转换到操作状态。

技术领域

本发明涉及电化学传感器领域。特别的，这样的传感器应用于液态工艺介质用来定量测定工艺介质的特性，特别是pH值，氧化还原电位和/或工艺介质中某种离子的存在。通过电化学传感器能够检测的性质在下文中以“电化学测量变量”的术语被总结。

背景技术

为了测定电化学测量变量，使用了合适的测量电极，该电极具有下述性质，当测量电极接触工艺介质，取决于各自待测量的电化学变量的电化学电势产生，所述变量例如pH值或特定离子种类的浓度。这个电势以测量信号的形式被检测，使得这样的传感器也被称作电势测定传感器。测量电极可以是离子选择电极的形式，其发生与待研究的工艺介质直接的接触，使得离子选择电极和工艺介质直接的构成氧化还原体系，其电化学电势取决于工艺介质中特定离子种类的浓度。然而，在很多情况下，测量电极本身已经包括感应电极与内电解质接触的系统，内电解质建立与工艺介质的电解质接触。例如，在pH电极的情况下，一般来说取决于工艺介质的pH值的电势差通过位于过程介质和测量电极的内电解质之间的玻璃膜测量。内电解质构成缓冲系统并被选择使得相对于欲得到的电化学测量变量尽可能成比例的电势差跨过测量膜被得到。在一般的术语中，包括测量电极和可选择的相关的内电解质/测量膜的系统在下文中可被称为电化学传感器的测量半电池，具有被提供于测量半电池空间内的测量电极也包括内电解质。

由于电势通常仅能通过与参比电势的差值来测定，电化学传感器通常需要测量电极和进一步的参比电极后者提供电化学参比电势作为参比量用来测量从测量电极提供的信号。参比电极包括由参比传感电极接触参比电解质构成的氧化还原系统。所述氧化还原系统被选择为使得在参比感应电极与参比电解质接触时，已知的尽量稳定的电化学势产生且允许尽可能好的重现。任意的前述参比氧化还原系统在下文中以一般术语被称为电化学传感器的参比半电池。参比半电池包括参比半电池空间，其包含参比电极和参比电解质。参比半电池的电化学电势在参比电解质与工艺介质的电解质接触下尽可能小的变化。

通常使用的参比半电池基于第二类电极，其中被涂层非易溶金属盐的金属参比传感电极与参比电解质接触，所述参比电解质包括在参比电解质中为易溶的化学惰性的盐且与所述非易溶金属盐的涂层具有同样的阴离子。参比电解质通常是液体或甚至为胶体，特别的为液态盐溶液或特定盐的含水凝胶。通常使用的氧化还原系统，且本发明也可使用的，包括例如具有AgCl涂层的Ag电极并被浸于KCl的参比电解质溶液。其它本发明也适用的氧化还原系统基于碘/碘负离子氧化还原系统或甘汞氧化还原系统(Hg/Hg₂Cl₂)，每个的合适的参比电解质的选择标准为参比电解质应表现出好的导电性，化学中性以及离子应显示出尽量相同的流度。

为了测定分别的的电化学测量变量，参比半电池需要与待研究的工艺介质电解质接触。然后即可根据参比半电池和测量半电池之间的电化学电势差测量电压差。

在测量半电池和工艺介质之间以及参比电极和参比电解质之间的分别的电化学电势差取决于诸多因素。因此需要当将电化学传感器进行操作时，在欲得到的电化学测量变量能从对未知的工艺介质的得到的电压差定量的测定之前，首先以已知离子活度的溶液或电解质进行校准(为了这个目的通常使用标准缓冲溶液)。