Dinâmica eletroquímico Medição de íons cloreto

Um sensor de iões cloreto com base na medição do tempo de transição de um eléctrodo de Ag / AgCl é apresentada. O objectivo é evitar os desvios inerentes durante a monitorização em contínuo a longo prazo dos iões de cloreto no electrólito. medição cronopotenciometria, que é uma abordagem dinâmica de medição, de um eléctrodo de Ag / AgCl é utilizado para esta finalidade. Aqui, uma taxa de variação do potencial de um eléctrodo de Ag / AgCl é medida durante um estímulo (pulso galvanostático). A vantagem desta abordagem é demonstrada por evitar o eléctrodo de referência líquida de junção e, em vez de usar qualquer fio de metal como um eléctrodo de pseudo-referência, portanto, permitindo a detecção de Cl concentração de iões para a longo prazo (anos) e em aplicações in situ, tal como medição dentro de estruturas de concreto.

Os iões cloreto em estruturas de betão é uma das principais causas de degradação ^1,2. Ele inicia corrosão localizada no reforço de aço and resultados na falha final da estrutura ^3. Portanto, medir iões Cl no concreto é inevitável para prever o ciclo de vida de serviço e manutenção de um ^4,5 estrutura. Princípios de Detecção diferentes foram relatados para a medição de iões de cloreto no concreto, como eletroquímica ^{6,7, 8,9 e} óptica eletromagnética ^10,11. No entanto, métodos ópticos e eletromagnéticos têm configurações volumosos, são difíceis de integrar como um sistema stand-alone e têm problemas com seletividade ^12. Na técnica electroquímica, medição potenciométrica de um eléctrodo de Ag / AgCl é o estado da arte ^6,7,13 abordagem. Apesar dos resultados promissores, esta abordagem é limitada a medição em escala de laboratório uma vez que os desvios no potencial de referência e de difusão de resultados potenciais de queda em dados falhos ^14,15. Uma abordagem tempo de transição com base na medição electroquímica dinâmico (DEM) pode aliviar o problema devido ao potencialderiva ^16.

No DEM, a resposta do sistema a um estímulo aplicado é medido ^17-19. O exemplo de um tal sistema é cronopotenciometria. Aqui, um impulso de corrente aplicada é utilizada como um estímulo esgotar iões perto da superfície do eléctrodo e o potencial de resposta correspondente é medida. Uma corrente anódica a um eléctrodo de Ag / AgCl inicia uma reacção faradaica (Ag + Cl AgCl + E), resultando em uma depleção de íons Cl perto da superfície do eletrodo. O potencial alteração é uma função da corrente aplicada e a concentração dos iões (selectivos) do electrólito ^12,20. No momento em que estes íons esgotar completamente perto do eletrodo de superfície a taxa de mudança de potenciais aumenta rapidamente, dando um ponto de inflexão ^21. O ponto de inflexão sobre a curva de resposta em tempo potencial (chronopotentiogram) mostra o tempo de transição e pode ser determinada a partir damáximo da primeira derivação do potencial de resposta ^22. O tempo de transição é uma característica da concentração iónica. Esta abordagem tem sido usada para determinar a concentração diferentes iões ¹⁷ e o pH de electrólitos ^23,24. No caso de um eléctrodo de Ag / AgCl como um eléctrodo de trabalho (em que a corrente é aplicada) os iões esgotam será iões cloreto ^17. Portanto medir o seu tempo de transição irá determinar a sua concentração.