ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК Российский патент 2004 года по МПК G01N27/48 

Изобретение относится к устройствам для вольтамперометрического анализа, в частности определения состава жидкого раствора.

Известен электрохимический датчик (патент РФ N 2061229, G 01 N 27/30, 27/48, опубл. 27.05.96), включающий неразборный корпус, индикаторный, вспомогательный электроды и электрод сравнения. Все три электрода выполнены из углеродного материала в виде стержней. Такая конструкция имеет низкую стоимость производства и проста в обслуживании, однако такой датчик имеет ограниченную область применения, низкую стабильность работы из-за того, что при перемешивании раствора гидродинамические условия смывания электродов сильно зависят от положения датчика в электрохимической ячейке.

Наиболее близкой к предлагаемой является электродная система (заявка Германии N 4109909, G 01 N 27/49, опубл. 02.10.91), включающая индикаторный электрод в виде стеклоуглеродного стержня, вспомогательный электрод в виде кольца и электрод сравнения. Два последних электрода могут быть выполнены из платины, золота, серебра и других материалов. Все три электрода размещены в едином неразборном корпусе и выходят из него к торцевой поверхности. Такая конструкция позволяет измерять более широкий круг веществ по сравнению с вышеназванной за счет применения разных материалов электродов и имеет более воспроизводимые гидродинамические характеристики из-за центрально-симметричной конфигурации рабочего торца.

Однако подобная конструкция имеет низкую стабильность работы электрода сравнения, т.к. электрохимический потенциал последнего может изменяться при контакте с различными растворами, в которые погружается датчик в процессе измерения. Кроме того, указанная электродная система не позволяет заменять растворы непосредственно в процессе эксперимента с сохранением работоспособности рабочего электрода, т.к. при этом на рабочем электроде возникает неконтролируемый спонтанный потенциал, вызывающий нежелательные процессы, например окисление кислородом воздуха анализируемых элементов, нанесенных на электрод в процессе измерения.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение точности и воспроизводимости результатов измерений.

Сущность изобретения заключается в том, что электрохимический датчик для проведения вольтамперометрического анализа, включающий корпус из электроизоляционного материала с токоподводом, обеспечивающим электрический контакт датчика и вольтамперометрического анализатора, рабочий и вспомогательный электроды, выполненные так, что их торцы расположены в одной плоскости с торцом корпуса, электрод сравнения, причем все электроды могут быть выполнены из различных токопроводящих материалов, например углеситалла, стеклоуглерода, золота, серебра и др., отличается тем, что корпус выполнен имеющим полость, заполненную электролитом, электрод сравнения закреплен внутри этой полости, в корпусе предусмотрен капилляр, соединяющий полость с торцом датчика и образующий при заполнении его электролитом электролитический ключ.

При этом в частном случае изобретение предусматривает электрохимический датчик, описанный в предыдущем абзаце, но отличающийся тем, что корпус выполнен разборным, состоящим из двух соосных частей, капилляр и полость, заполненная электролитом, представляют собой зазор между внешней и внутренней частями корпуса.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение датчика. Датчик содержит изготовленный из электроизоляционного материала корпус 1 с полостью 2 с размещенным в ней электродом сравнения 3, заполненную электролитом. С одной стороны корпуса расположен рабочий торец с рабочим 4 и вспомогательным 5 электродами, а также с электролитическим ключом 6, соединяющим внутренний и внешний растворы. С другой стороны датчик снабжен токоподводом 7 для электрического соединения с прибором.

На фиг. 2 представлен один из вариантов конструкции датчика. Датчик содержит изготовленный из электроизоляционного материала разборный корпус 1 с полостью 2 с размещенным в ней электродом сравнения 3, заполненной электролитом. С одной стороны корпуса расположен рабочий торец с рабочим 4 и вспомогательным 5 электродами, а также с электролитическим ключом 6, соединяющим внутренний и внешний растворы. Полость с электролитом и электролитический ключ представляют собой зазоры между двумя соосными частями корпуса. С другой стороны датчик снабжен токоподводом 7 для электрического соединения с прибором. В верхней части корпуса выполнено отверстие 8 для заполнения полости электролитом.

Перед работой через заливочное отверстие во внутреннюю полость заливается электролит, обеспечивающий стабильность потенциала электрода сравнения, при этом электролит заполняет капилляр, образуя электролитический ключ. Датчик погружается в анализируемый раствор, при этом электрический контакт между электродом сравнения и раствором, в который погружен датчик, обеспечивается через электролитический ключ. Массоперенос между раствором, в который погружен датчик, и полостью не протекает, что обеспечивает постоянство состава электролита в полости во времени и вследствие этого стабильность потенциала электрода сравнения. В процессе измерения на рабочий электрод подается необходимый электрический потенциал. При этом ток в системе течет между рабочим и вспомогательным электродами, а потенциал рабочего электрода измеряется относительно электрода сравнения.

Пример конкретной реализации предложенного технического решения показан на фотографии (фиг.3).

Техническим результатом изобретения является повышение точности, чувствительности анализа, удобство технического обслуживания датчика.

Конструкция разработана и опробована ООО “Эконикс-Эксперт” и планируется к производству в 2003-2010 годах.

Использование: в области вольтамперометрических методов анализа для проведения качественного и количественного анализа состава жидких растворов. Сущность изобретения: электрохимический датчик включает корпус из электроизоляционного материала с токоподводом, обеспечивающим электрический контакт датчика и вольтамперометрического анализатора, рабочий и вспомогательный электроды, выполненные так, что их торцы расположены в одной плоскости с торцом корпуса, электрод сравнения. Все электроды могут быть выполнены из различных токопроводящих материалов, например углеситалла, стеклоуглерода, золота, серебра и др. Корпус выполнен имеющим полость, заполненную электролитом, электрод сравнения закреплен внутри этой полости, в корпусе предусмотрен капилляр, соединяющий полость с торцом датчика и образующий при заполнении его электролитом электролитический ключ. Технический результат изобретения: повышение точности и воспроизводимости результатов измерения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Электрохимический датчик для проведения вольтамперометрического анализа, включающий корпус из электроизоляционного материала с токоподводом, обеспечивающим электрический контакт датчика и вольтамперометрического анализатора, рабочий и вспомогательный электроды, выполненные так, что их торцы расположены в одной плоскости с торцом корпуса, электрод сравнения, причем все электроды могут быть выполнены из различных токопроводящих материалов, например углеситалла, стеклоуглерода, золота, серебра и др., отличающийся тем, что корпус выполнен имеющим полость, заполненную электролитом, электрод сравнения закреплен внутри этой полости, в корпусе предусмотрен капилляр, соединяющий полость с торцом датчика и образующий при заполнении его электролитом электролитический ключ.2. Электрохимический датчик по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен разборным, состоящим из двух соосных частей, капилляр и полость, заполненная электролитом, представляют собой зазор между внешней и внутренней частями корпуса.